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 2024-12-17 07:03 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。

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