混凝土原材料對(duì)其用水量影響分析

1　概述

　　根據(jù)混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)范要求，每立方米二級(jí)配常態(tài)素混凝土的理論用水量約180 kg，為了保證混凝土強(qiáng)度等級(jí)，必須選擇適當(dāng)?shù)乃z比。膠凝材料用量多，一方面會(huì)增加混凝土的成本，另一方面會(huì)增加混凝土自身水化熱，加劇混凝土裂縫的形 成，對(duì)混凝土耐久性有很大影響。如何減少混凝土單位用水量，不僅可以節(jié)約成本，還可以使混凝土力學(xué)性能、耐久性等性能得到很大的改善。為此，特進(jìn)行了實(shí)驗(yàn) 研究?；炷翆?shí)驗(yàn)原材料:水泥為四川省峨勝水泥股份有限公司生產(chǎn)的峨勝中熱42. 5水泥粉煤灰為曲靖方園環(huán)保建材有限公司生產(chǎn)的曲靖?級(jí)粉煤灰骨料為玄武巖性人工骨料減水劑為馬貝建筑材料有限公司生產(chǎn)的x404c型高效緩凝減水 劑引氣劑為上海麥斯特建材有限公司生產(chǎn)的air202型引氣劑。

　　2　影響混凝土用水量的因素分析

　　2.1　摻減水劑的影響

　　依據(jù)《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》(dl/t 5100-1999)，對(duì)減水劑質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)調(diào)整摻量，檢測(cè)減水劑在不同摻量下的減水效果，見(jiàn)表1。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，減水劑摻量小于0. 5％時(shí)，減水率明顯降低，減水率大于0. 7％時(shí)，減水率雖有所增加，但增加速度減小。從混凝土拌制效果來(lái)看，當(dāng)摻量達(dá)0. 8％時(shí)，混凝土泌水現(xiàn)象明顯，且存在板結(jié)情況。對(duì)低水膠比混凝土而言，高摻減水劑時(shí)，混凝土易出現(xiàn)板結(jié)、泌水現(xiàn)象，低水膠比混凝土推薦摻量為0. 6％ ~0. 65％。在拌制普通混凝土?xí)r，減水劑摻量在0. 7％時(shí)，減水率達(dá)25％，可以明顯降低混凝土用水量，平均每立方米混凝土可降低用水約45 kg?？箟簭?qiáng)度比方面， 3、7、28 d抗壓強(qiáng)度比均大于120％，摻減水劑后混凝土抗壓強(qiáng)度比基準(zhǔn)混凝土有所增長(zhǎng)，混凝土抗壓強(qiáng)度能得到保證。

　　2.2　摻引氣劑的影響

　　引氣劑的主要作用是引出混凝土中大量的微小氣泡，對(duì)改善混凝土耐久性有非常重要的作用，同時(shí)引氣劑還具有減水功能。依據(jù)《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī) 程》(dl/t 5100-1999)，對(duì)引氣劑質(zhì)量進(jìn)行了檢測(cè)，通過(guò)調(diào)整摻量，檢測(cè)引氣劑在不同摻量下的減水效果，見(jiàn)表2。

　　從試驗(yàn)結(jié)果可以看出:隨著引氣劑摻量的增加，減水率、含氣量也相應(yīng)增加。從抗壓強(qiáng)度比上看， 3、7、28d抗壓強(qiáng)度比均大于90％，說(shuō)明摻引氣劑后混凝土抗壓強(qiáng)度比基準(zhǔn)混凝土減小。這是因?yàn)閾揭龤鈩┖?，混凝土?nèi)部摻入了大量微小氣泡，使混凝土強(qiáng) 度在一定程度上有所降低的緣故。規(guī)范要求摻引氣劑的混凝土28 d抗壓強(qiáng)度比大于90％，從試驗(yàn)結(jié)果看能滿(mǎn)足規(guī)范要求，加強(qiáng)混凝土含氣量控制，對(duì)混凝土力學(xué)性能的保證有重要意義。

　　2.3　摻粉煤灰的影響

　　曲靖?級(jí)粉煤灰需水量比為94％，燒失量為3. 39％。根據(jù)需水量比的定義，采用等量替換法，粉煤灰摻量在20％ ~35％時(shí)，平均每立方米混凝土可減少約4~7 kg用水量。

　　粉煤灰的表觀(guān)密度通常小于水泥的表觀(guān)密度，如曲靖?級(jí)粉煤灰的表觀(guān)密度為2 380 kg/m3，而峨勝中熱42. 5水泥的表觀(guān)密度為3 250 kg/m3，替代相同重量的水泥，粉煤灰的體積較相同質(zhì)量的水泥體積要大，可增加混凝土中的漿體體積，提高漿體對(duì)骨料的潤(rùn)滑作用。另外粉煤灰具有優(yōu)良的顆 粒形狀，基本上由粒徑細(xì)小的玻璃狀球體組成，在混凝土中起滾珠軸承作用，可減小水泥顆粒間的摩擦，提高漿體的流動(dòng)性。再者，粉煤灰的粒徑比水泥的粒徑小得 多，使之能夠發(fā)揮其解絮作用，釋放因凝絮作用而被水泥顆粒包裹的游離水，輔助高效減水劑使水泥顆粒解絮更加完善。從粉煤灰實(shí)驗(yàn)及作用原理看:采用優(yōu)質(zhì)粉煤 灰不僅能減少混凝土的用水量，還能改善其和易性，且混凝土后期強(qiáng)度增長(zhǎng)比不摻粉煤灰混凝土增長(zhǎng)較多。

　　2.4　水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度的影響

　　水泥凈漿在某一用水量和特定測(cè)試方法下達(dá)到的稠度，稱(chēng)為水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度，這一用水量即稱(chēng)為水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，它是水泥凈漿需水性的一種反映。當(dāng)其它條件 不變時(shí)，為達(dá)到一定的流動(dòng)度，混凝土用水量隨水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的增大而增大。對(duì)普通混凝土而言，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量每增減1％，要維持混凝土坍落度不 變，則每立方米混凝土用水量相應(yīng)增減3~5kg。若標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量越大，則水泥凈漿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、水泥砂漿達(dá)到規(guī)定流動(dòng)度的用水量以及混凝土達(dá)到一 定坍落度的用水量也都越大，從而使水泥及其混凝土的施工性能、力學(xué)性能和耐久性能變差。降低水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量對(duì)降低混凝土單位用水量，進(jìn)而提高混凝土 力學(xué)性能，以節(jié)約混凝土生產(chǎn)成本具有十分重要的意義。

　　2.5　粗骨料裹粉的影響

　　粗骨料的裹粉是附著于粗骨料上粒徑小于0. 08mm的細(xì)小顆粒，根據(jù)《水工混凝土砂石骨料試驗(yàn)規(guī)程》(dl/t 5151-2001)中粗骨料含泥量試驗(yàn)方法，對(duì)粗骨料裹粉進(jìn)行試驗(yàn)。在同等質(zhì)量條件下，顆粒越小，其表面積越大，則其吸水越多，粗骨料裹粉對(duì)混凝土用水 量是不利因素。根據(jù)《水工混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(dl/t 5330-2005)對(duì)粗骨料裹粉量與用水量的關(guān)系進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3。

　　從試驗(yàn)結(jié)果可以看出:粗骨料裹粉量為0. 78％時(shí)的用水量比裹粉量0. 15％時(shí)的用水量要多6 kg，減小粗骨料的裹粉，同樣可以減小混凝土的單位用水量。另外減小粗骨料的裹粉能有效提高混凝土極限拉伸等性能，對(duì)防止混凝土裂縫的產(chǎn)生有很大的幫助。

　　3　外加劑與膠凝材料相容性對(duì)減水的影響

　　相容性要求外加劑要適應(yīng)水泥，同時(shí)要求水泥也要適應(yīng)外加劑?；炷镣饧觿┲饕潜砻婊钚詣?，具有表面吸附、分散、濕潤(rùn)、起泡和消泡作用，不同的表面 活性劑因其分子結(jié)構(gòu)不同，對(duì)水泥水化所產(chǎn)生的影響也不同。水泥中各種成分及量不同，對(duì)外加劑的適應(yīng)性也不同。在混凝土試驗(yàn)過(guò)程中，首先要做外加劑與膠凝材 料的相容性試驗(yàn)，這涉及到混凝土的可施工性及混凝土質(zhì)量等問(wèn)題。外加劑與膠凝材料相容性不好，外加劑的效果就不能充分發(fā)揮，混凝土拌和物就會(huì)出現(xiàn)板結(jié)、泌 水、氣泡等現(xiàn)象，另外對(duì)混凝土耐久性、力學(xué)性能等也會(huì)有很大影響。通過(guò)對(duì)外加劑成分及水泥成分的調(diào)整來(lái)滿(mǎn)足相容性的要求，使外加劑充分發(fā)揮作用。

　　4　結(jié)語(yǔ)

　　不同水泥品種標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量不同，導(dǎo)致混凝土單位用水量也不同。在水泥品種一定的條件下，緩凝高效減水劑、引氣劑、粉煤灰在混凝土中具有不同的減水效果， 其中減水劑為第1減水成分，引氣劑為第2減水成分，粉煤灰為次要減水成分，在滿(mǎn)足相容性的條件下，三者聯(lián)摻減水率達(dá)35％左右，能夠**限度地減少混凝土 單位用水量。而粗骨料裹粉會(huì)增加混凝土單位用水量，需要在人工骨料生產(chǎn)過(guò)程中盡量減小粗骨料裹粉，避免增加混凝土單位用水量。工程應(yīng)用表明，降低混凝土單 位用水量，不僅能提高混凝土的技術(shù)性能，配制出高性能混凝土，而且能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。