环境温度对混凝土经时损失性能的影响及调控措施研究

文摘   2024-11-09 07:02   河南  
混凝土是现代建筑工程中最重要的材料之一,其性能直接影响到建筑物的安全性和耐久性。混凝土的经时损失性能是指其在使用过程中,因时间推移而出现的拌合物流动性损失现象。经时损失性能会影响混凝土的施工性能造成泵管堵塞、混凝土浇筑不均匀、难以振捣成型密实等现象,若进行二次加水调整混凝土至施工状态,还会影响混凝土的抗压强度及耐久性性能,对混凝土工程结构安全造成较大的危害。因此,研究不同环境温度对混凝土经时损失性能的影响,并探讨保坍剂调控措施对改善混凝土经时损失性能的作用,具有重要意义。
1试验原材料及配合比
1.1试验原材料
⑴水泥:福建龙岩适中春驰牌P•O42.5普通硅酸盐水泥,标准稠度需水量25%,详见表1,其它指标符合GB175-2023《通用硅酸盐水泥》标准要求;
⑵细骨料:花岗岩机制砂,细度模数2.9,其它指标均符合GB/T14684-2022《建设用砂》标准要求;

⑶粗骨料:花岗岩碎石,采用5~25mm、16~31.5mm连续级配碎石,压碎值15%,其它指标均符合GB/T14685-2022《建设用卵石、碎石》标准要求;    
⑷粉煤灰:福建后石电厂Ⅱ级灰,细度筛余20%,需水量比98%,其它性能均符合GB/T1596-2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》标准要求;
⑸矿粉:福建三钢S95等级,28d活性指数98%,流动度比105%,其它性能均符合GB/T18046-2017《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》标准要求;
⑹拌合用水:满足JGJ63-2006《混凝土用水标准》要求;
⑺减水剂:科之杰新材料集团Point-420HS高效减水剂缓凝型,2.0%掺量减水率20%,其它性能符合GB8076-2008《混凝土外加剂》标准要求。

⑻保坍剂:科之杰新材料集团10H保坍剂,是一种聚羧酸系高分子聚合物,采用常温合成工艺,具备保坍时间长、释放速度适中、适应性广等诸多优势,分子结构见图1,为提高试验准确性,后文试验所使用的保坍剂固含量稀释至5%。
1.2配合比
试验配合比:采用C30配合比,试验所使用的骨料均是饱和面干状态,配合比见表2:    
2温度对拌合物经时损失性能的影响及分析
固定其它因素不变,改变环境温度5℃、10℃、15℃、20℃、30℃、35℃、40℃、45℃,进行试验,并测试混凝土拌合物2h经时损失性能,所测结果见图2。
根据图2分析得出结论如下:
⑴在其他条件相同时,环境温度对混凝土经时损失有着极大的影响,随着环境温度升高混凝土的坍落度损失、扩展度损失呈现加大的趋势;
⑵在环境温度5℃~10℃时,混凝土的2h经时损失为0mm,表明在该温度条件下混凝土的坍落度、扩展度保持能力较好,利于施工;
⑶在环境温度15℃~30℃时,混凝土2h坍落度经时损失5~30mm,2h扩展度经时损失20~80mm,混凝土拌合物施工性能有一定损失,但仍能满足正常施工要求;
⑷在环境温度35℃~45℃时,混凝土2h坍落度经时损失40~120mm,2h扩展度经时损失120~300mm,混凝土拌合物施工性能损失较大,已经不能满足正常施工需要。    
3不同环境温度下保坍剂的掺量调控措施
从图2可知混凝土拌合物随着环境温度升高,经时损失量过大,影响施工性能,笔者通过调整保坍剂的用量(与胶凝材料的质量比),控制其它条件不变,使各温度条件下的坍落度2h经时损失控制在≤5mm,2h扩展度经时损失≤10mm,以达到最佳的施工性能,试验结果见图3。
根据图3分析得出结论如下:
⑴在环境温度5℃~45℃之间时,通过调整保坍剂掺量改善混凝土拌合物的经时损失性能,使坍落度2h经时损失控制在0~5mm,扩展度2h经时损失控制在0~10mm,表明在各温度区间混凝土拌合物均能达到优异的施工性能;
⑵在5℃~15℃环境温度区间,保坍剂掺量范围0.4%~0.6%,环境温度每升高5℃,保坍剂掺量增加0.1%,可使混凝土拌合物的坍落度及扩展度2h经时损失均为0mm;
⑶在20℃~30℃环境温度区间,保坍剂掺量范围1.0%~1.4%,环境温度每升高5℃,保坍剂掺量增加0.2%,可使混凝土拌合物的坍落度2h经时损失控制在0~5mm,扩展度经时损失控制在0~10mm;    
⑷在35℃~45℃温度区间,保坍剂掺量范围1.8%~2.2%,环境温度每升高5℃,保坍剂掺量增加0.2%,可使混凝土拌合物的坍落度2h经时损失控制在0~5mm,扩展度经时损失控制在0~10mm;
⑸值得注意的是,在环境温度15℃~20℃、30℃~35℃这两个温度区间,环境温度每升高5℃,保坍剂掺量增加0.4%,表明这两个温度区间混凝土拌合物经时损失性能可能存在突变,因此保坍剂掺量增加的幅度更大。
4结论与建议
⑴混凝土拌合物经时损失性能与环境温度密切相关,随着环境温度升高,需试验关注混凝土的经时损失是否满足施工要求并及时进行调整;
⑵当环境温度≥35℃时,若不能采取有效措施控制干预混凝土的经时损失,混凝土拌合物因经时损失过大可能造成施工质量事故;
⑶对于混凝土经时损失的调节,使用保坍剂可获得较好的效果,5℃~15℃环境温度区间,环境温度每升高5℃,保坍剂掺量增加0.1%,20℃~45℃气温每增高5℃,保坍剂掺量增加0.2%,可保证混凝土拌合物的经时损失性能满足施工要求;
⑷混凝土的经时损失除了受到环境温度的影响,也与骨料的含泥量、含粉量、材质、胶凝材料的需水量、与外加剂的适应性等存在关联,预拌混凝土日常的生产中需关注各原材的性能变化,若发生变化,可进行混凝土试配试验,通过调整保坍剂用量,使混凝土拌合物经时损失性能满足要求;    
⑸保坍剂的掺量存在合理的范围,若添加量过多,会使混凝土拌合物经时损失后流动度变大,超过施工性能要求,甚至发生混凝土拌合物离析现象,因此首次使用保坍剂时,需事先进行试配试验确定最佳掺量范围。来源:《广东建材》2024.09    

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