【摘 要】 泵送混凝土只有在可泵性能優(yōu)良的條件下,才能保證混凝土順利泵送。而影響混凝土可泵性能的直接因素主要包括所使用骨料的性能、外加劑性能、膠結(jié)材料的品質(zhì)以及混凝土配合比等,而膠結(jié)材料中所使用的摻合料多為地產(chǎn)摻合料,如粉煤灰、高爐礦渣等工業(yè)副產(chǎn)品。它們在滿足國家標準的前提下對可泵性能的影響各不相同。因此,必須重視摻合料對混凝土的可泵性能影響專項研究,才能更好地利用本地資源,改進混凝土施工質(zhì)量。
【關鍵詞】 混凝土;可泵性;摻合料;壓力泌水率
【中圖分類號】 TU52810 【文獻標識碼】 B 【文章編號】 1001 - 6864(2008) 02 - 0155 - 03
0 引言
泵送混凝土的推廣和應用極大地推動了混凝土技術的發(fā)展,不僅可以加快施工速度、提高施工效率,還可以優(yōu)化施工環(huán)境。建筑工程的規(guī)?；碗s化及快速化對泵送混凝土施工提出了越來越高的要求,預拌混凝土生產(chǎn)廠家和混凝土施工單位都迫切需要科學可行的評價混凝土泵送性能的指標和方法,以解決目前存在的一些問題[1 ] 。
混凝土的泵送性能習慣用”可泵性”來描述,這一技術指標反映了泵送壓力下,混凝土拌合物在管道中通過并達到澆筑位置的能力。是新拌混凝土流動性能的特征值,是評價其工作性的關鍵。目前,國際上尚無統(tǒng)一的可泵性評價方法。
一些研究者應用流變學原理,通過回轉(zhuǎn)粘度計等測試技術,用屈服應力和粘度系數(shù)表示它的性質(zhì),可從根本上揭示拌合物本質(zhì)特征,但測試困難,僅適用于試驗室研究。國外曾用泵送壓力直接反映拌合物的可泵性,但該方法不宜用于常規(guī)實驗。近幾年來,許多研究者應用壓力泌水實驗,測量一定壓力下拌合物的泌水量來反映可泵性,取得了滿意效果[2 ] ?；炷恋膲毫γ谒畮缀跖c混凝土生產(chǎn)的所有環(huán)節(jié)有關,如原材料的種類與質(zhì)量、配合比參數(shù)、施工振搗過程與施工環(huán)境等各個環(huán)節(jié)。摻合料作為泵送混凝土中的不可缺少的組分,它對混凝土可泵性的影響有必要進行深入研究。
1 混凝土的可泵性
常規(guī)混凝土施工時,混凝土工作性能的好壞可用和易性表示,而在泵送混凝土施工時,混凝土的工作性能的好壞是用可泵性表示的?；炷恋目杀眯允侵富炷涟韬衔镌诒盟瓦^程中,不離析、粘塑性好、摩阻力小、不堵管、能順利沿管道輸送的性能。
1. 1 壓力泌水率
工程中一般采用壓力泌水儀,試驗壓力泌水率,同時工地上還結(jié)合施工經(jīng)驗進行控制,即以其10s 時的相對壓力泌水率S10的大小表示,一般情況下,當S10 不超過40 %時即認為此種混凝土拌合物是可以泵送的。相對壓力泌水率S10可用下式計算:
式中, S10為混凝土拌合物加壓至10s 時的相對泌水率( %) ,取三次試驗結(jié)果的平均值,精確到1 %; V10 、V140 為混凝土拌合物加壓至10s 和140s 時的泌水量(ml) , V10 、V140 均取三次試驗結(jié)果的平均值,精確到整數(shù)位。
壓力泌水試驗是檢驗混凝土拌合物可泵性好壞的有效方法。在泌水試驗中發(fā)現(xiàn),對于任何坍落度的混凝土拌合物,開始10s 內(nèi)的出水速度很快,140s 后,泌出水的體積很小,因而V10、PV140可以代表混凝土拌合物的保水性能,也反映阻止拌合水在壓力作用下滲透流動的內(nèi)阻力。S10的值越小,表明混凝土拌合物的可泵性愈好;反之,則表明可泵性不良。
1. 2 坍落度
泵送混凝土坍落度是指混凝土在施工現(xiàn)場入泵泵送前的坍落度。在選擇混凝土的坍落度時,首先要滿足(JGJPT10- 95)《混凝土泵送施工技術規(guī)程》的規(guī)定,其坍落度大小的選擇與泵送高度有關。另外,還應該滿足泵送混凝土的流動性要求,并考慮到泵送混凝土在運輸過程中的坍落度損失。應當指出,因為混凝土泵的工作壓力,一般是隨著混凝土坍落度減小而增大。而泵送混凝土的坍落度又隨著時間的延長而減小,坍落度減小的速度,初期較快,后期緩慢,氣溫高時較快,氣溫低時較慢。另外,影響混凝土坍落度損失的其它因素還有水泥品種、單位用水量及水灰比、骨料級配及含砂率、摻合料和外加劑等。為了能準確達到入泵時規(guī)定的坍落度,必須考慮混凝土的坍落度損失。
2 摻合料對混凝土泵送性能影響試驗研究
泵送混凝土需要拌合物具有高流動性、高粘聚性、低泌水性,品種適宜的優(yōu)質(zhì)礦物摻合料可以與水泥顆料形成良好的級配,或者可以降低膠結(jié)料的需水量,從而改善拌合物的工作性。摻合料種類和摻量對混凝土的各種性能產(chǎn)生直接或間接的影響,通過摻量變化可以調(diào)節(jié)混凝土的壓力泌水率與坍落度、坍落度擴展值、凝結(jié)時間、和易性等混凝土的早期工作性能。與此同時也影響到了混凝土的長期性能。
本研究通過測試各配合比混凝土壓力泌水率值,結(jié)合混凝土的坍落度試驗來綜合評價礦物摻合料對混凝土可泵性的影響,總結(jié)出其影響規(guī)律。
試驗粗集料采用5～25mm 連續(xù)級配碎石,細集料為中砂, UNF - 5 型高效減水劑,摻合料為粉煤灰、礦粉,分別采用單摻與復摻(粉煤灰∶礦粉= 3∶7) 兩種方式,取代水泥的量為5 %、15 %、25 % ,摻合料性能見表1 ,混凝土配合比與試驗結(jié)果分列于表2 及表3。
根據(jù)所獲得數(shù)據(jù)繪制粉煤灰摻量與壓力泌水率的關系示于圖1 ,粉煤灰摻量對混凝土坍落度影響示于圖2。
由圖1 可見,摻礦物摻和料混凝土的工作性能較基準混凝土有明顯改善。隨著各摻合料取代水泥的量從0 %增大到25 % ,壓力泌水率均呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢,尤其是復摻粉煤灰和礦粉后,混凝土粘聚性很好,壓力泌水率大幅度降低,且混凝土的工作性能良好,可供泵送使用。
壓力泌水總量V140 表示的是混凝土拌合物在壓力作用下的脫水情況,若脫水嚴重,易造成骨料聚結(jié),使管道堵塞不能泵送;但壓力泌水總量太小的混凝土拌合物不易在管壁形成潤滑層,也會增大阻力而不利于泵送[3 ] 。試驗結(jié)果表明,復摻水泥用量25 %的礦渣與粉煤灰的J 組混凝土拌合物壓力泌水率最小,在140s 后泌出的水量為4913ml ,其壓力泌水率比值S10為1510 % ,此時坍落度為217mm ,最適宜泵送。
在混凝土中同時摻用I 級粉煤灰和礦渣微粉,比單摻粉煤灰或單摻礦渣微粉具有更好的效果,因為它們之間不僅能優(yōu)勢互補,而且具有更好的綜合效應。
摻加粉煤灰減少混凝土泌水可以從以下幾個方面理解:一是微集料效應,在膠凝材料中,水泥的粒徑最大,礦渣次之,粉煤灰最小,把活性礦物質(zhì)材料按適當?shù)谋壤龔秃献鳛槟z凝材料,形成連續(xù)級配,使混凝土中固相堆積密實度提高,混凝土中的孔隙細化,泌水通道減小,通道距離增加,阻礙了水分泌出;礦渣和粉煤灰的顆粒均小于水泥顆粒,比表面積較水泥大很多,因此對水分的吸附作用加強,因而可泌自由水減少。二是形態(tài)效應,通過電鏡分析,水泥、礦渣、粉煤灰的形貌特征各不相同,水泥粒子的表面粗糙,形狀不規(guī)則,礦渣粒子的形態(tài)與水泥類似,而粉煤灰是表面光滑的玻璃體。由于礦渣的表面不規(guī)則,摻入到混凝土中會減少流動性,而粉煤灰的表面光滑,與礦渣的情況正相反,復合礦渣與粉煤灰摻入到混凝土中,則可以很好的改善混凝土的流動性;三是礦渣和粉煤灰的密度較小,相對于水泥顆粒而言,不易產(chǎn)生漿體沉降離析,拌和物經(jīng)時均勻性較好,有利于減少泌水。當然,摻合料對改善泌水的有利作用是在其品質(zhì)較好的前提下。如果品質(zhì)較差,需水量增大,會使混凝土中可泌水量增大,同時,較差品質(zhì)的摻合料反應活性遠低于水泥,會使混凝土中的結(jié)合水量顯著減少,導致可泌水分增加[4 ] 。
從圖2 可以看出,混凝土的坍落度隨著摻合料摻量的增加而提高,在粉煤灰等量取代25 %水泥時提高仍在繼續(xù),達到223mm ,混凝土的狀態(tài)良好,粘聚性理想,混凝土的坍落擴展度達到了640mm。
由此可知,混凝土中摻加一定量的摻合料,特別是Ⅰ級粉煤灰有利于混凝土的坍落度提高,可以增加混凝土的工作性。這主要是由于活性摻合料同水泥相比,一般具有較高的比表面積,所以具有比較好的飽水性,改善混凝土的泌水性和粘聚性。在膠凝材料水化的初期階段,摻合料粒子包裹在水泥顆粒的表面,切斷了水泥粒子之間的相互搭接, 延緩了水化產(chǎn)物之間的反應,因而在水灰比相同的情況下,增大了混凝土的坍落度。
3 結(jié)語
綜上分析,在混凝土中摻加I 級粉煤灰和礦渣微粉,可顯著改善混凝土的工作性能,且由于二者的綜合效應,復摻比單摻粉煤灰或單摻礦渣微粉具有更好的效果。通過加入一定量的摻合料可以增加混凝土的可泵性,而且隨著摻合料摻量的增加,可泵性能逐漸增加。
參考文獻
[1] 馬保國,彭觀良,胡曙光,等. 泵送混凝土可泵性的評價方法淺探[J] . 山東建材. 2000 , (5) :1～4.
[2] 逄魯峰,袁德星,李志明. 高性能混凝土可泵性試驗研究. 混凝土[J] . 1998 , (2) :11～14.
[3] 張晏清. 混凝土的泵送壓力與壓力泌水[J ] . 混凝土與水泥制品. 1995 , (5) :26～28.
[4] 李志勇. C60 高流態(tài)泵送混凝土壓力泌水及其性能試驗研究[D] . 長沙理工大學碩士學位論文,2006.
