「乾貨」混凝土用水量及其影響因素

「乾貨」混凝土用水量及其影響因素

水使混凝土中不可缺少的組分,適量的水是混凝土完成水化反應,實現預期混凝土性能的必需條件。水泥強度等級相同,在水泥水化所需結合水充足的情況下,水膠比越小,與骨料粘結力也越大,混凝土強度也就越高。在原材料、外部環境條件相同的條件下,水膠比是影響混凝土整體性能的最主要因素,用水量對混凝土性能起著至關重要的作用。當水泥用量不變的條件下,用水量減少會使混凝土拌合物乾澀,坍落度減小,工作性能變差,施工振搗困難,構件成型質量難以保證,混凝土構件容易形成麻面或出現較多的孔洞(蜂窩),不但影響美觀,而且混凝土強度和耐久性也會降低。反之,用水量過多,容易造成混凝土拌合物泌水、離析、粘底等和易性不佳的現象,不符合施工要求,同時還可能因混凝土硬化後多餘水分蒸發形成較大的失水空間,混凝土密實度降低,耐久性能變差,強度顯著降低。

在混凝土拌合物中的水主要以物理結合水、化學結合水和物理化學結合水三種方式存在。

(1)物理結合水

物理結合水也稱遊離水,是混凝土中各晶格間及粗、細毛孔中的自由水,含量不穩定,結合強度低,極容易受水分蒸發影響而破壞結合。物理結合水是積極參與和外界進行溼度交換的水,為化學結合水、物理化學結合水充分發揮作用提供外部支持。

(2)化學結合水

化學結合水是以嚴格的定量參加水泥水化,是保證水泥顆粒能充分水化的必需條件。化學結合水使水泥漿形成結晶固體,不參與混凝土與外界溼度交換作用,不引起收縮與膨脹變形,成微小自生變形。

(3)物理化學結合水

物理化學結合水在混凝土中表現為以吸附薄膜結構存在,是保證水泥顆粒能充分擴散、逐步完成水化反應的必要因素。物理結合水在混凝土中的作用是擴散及溶解水泥顆粒,屬中等結合,容易受到外界水分蒸發的破壞,積極地參與混凝土與環境的溼度交換作用。

(一)膠凝材料對混凝土用水量的影響

膠凝材料對混凝土用水量影響的因素主要包括:水泥標準稠度、粉煤灰需水量、礦粉用水量等。

(1)水泥標準稠度用水量

水泥標準稠度用水量是反映水泥漿體達到標準稠度時需水量的多少。一般情況下,水泥標準稠度用水量與水泥品種、細度及原材料有關。

當其他條件不變時,混凝土的用水量隨著水泥標準稠度用水量的增大而增大,水泥標準稠度用水量每增加1%,混凝土要達到相同要求的坍落度,則用水量至少會增加3~5kg/m3。為降低混凝土用水量,降低水膠比,降低單方混凝土水泥用量。在配製混凝土時宜選擇強度相同、標準稠度用水量較低的水泥,提高混凝土的強度和耐久性。

(2)粉煤灰的需水量

粉煤灰可分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級三個等級,粉煤灰需水量比是指摻30%粉煤灰膠砂用水量與基準水泥砂漿用水量之比,粉煤灰需水量的大小直接影響混凝土用水量的大小,進而影響混凝土的強度與耐久性。隨著粉煤灰需水量比的增加,混凝土拌合物要達到相同的坍落度,拌和用水量也會相應增加。實踐中發現,在混凝土中摻加需水量低的粉煤灰,不但不會增加混凝土的用水量,反而可能降低用水量。但同時也發現,含碳量較高(燒失量較大)的粉煤灰需水量較大,會明顯增加混凝土用水量。在配製混凝土時,宜選用水量比較小的(小於100%)粉煤灰可以混凝土用水量,改善混凝土拌合物的和易性,增強混凝土的可泵性。同時,也可以減少了混凝土的徐變,減少了水化熱,提高了混凝土的抗滲力和耐久性。

(3)礦粉的流動度比

礦粉的流動度比對混凝土用水量也會產生一定的影響,礦粉的流動度比越大,在配製坍落度一定的混凝土時,混凝土用水量越低,反之亦然。礦粉的流動度比與其生產工藝、顆粒級配、比表面積等因素有關,礦粉中級配合理,球形顆粒較多時,流動度比較大,比表面積較大時,會較低流動度比。比表面積對礦粉的活性具有重要的影響,比表面積小於400m2/kg時,會降低其活性,同時,配製的混凝土也容易泌水。

(二)骨料對混凝土用水量的影響

(1)骨料品種

天然骨料表面光滑,而人工砂石的表面粗糙,多稜角,比表面積較天然骨料大,用水量較高。一般來說,在混凝土拌合物坍落度相同的條件下,天然骨料的用水量比人工砂石骨料的用水量低5~10kg/m3。

(2)骨料的粒徑

骨料的粒徑越小,比表面積越大,拌制混凝土時,用水量也就越高。一般來說,粗骨料最大粒徑每變化一個檔次,用水量將變化5kg左右,如碎石最大粒徑由5~31.5mm變為5~20mm時,達到相同混凝土坍落度時,用水量需增加增加約5kg/m3。同樣,砂的細度模數變化也會引起細骨料粒徑變化,砂細度模數相差一檔,混凝土用水量相差10~15kg,如使用細度模數2.7左右的中砂拌制混凝土用水量較粗砂高10~15kg,較細砂低10~15kg。

(3)含泥量與細粉含量

在混凝土用水量不變的條件下,隨著細粉量的增加,混凝土拌合物坍落度也逐漸降低,要保持坍落度不變,應相應增加用水量或外加劑用量。若一方混凝土中細骨料的用量為800kg/m3,細粉含量每增加1%,細粉量增加8kg/m3,可見如果細粉含量過多,必然會造成混凝土漿體稠度增加,工作性降低。若骨料所含的細顆粒主要成分為泥土,對混凝土用水量影響更大。

(4)骨料吸水率對混凝土用水量的影響

骨料的吸水率是指骨料處於飽和狀態下的含水率,骨料表面粗糙度越大,其吸水率越高。一般來說,天然骨料的表面較為圓滑,人工骨料的表面多呈稜角狀態,較天然砂的吸水率大。骨料表面毛細孔率大的石料較毛細孔率小的石料吸水率大,例如花崗岩的吸水率較青石的吸水率大。表面較粗糙的骨料在混凝土拌合物中流動性差,要達到相同的流動度,需水量較大。吸水率較大的骨料可以將混凝土拌合物的自由水吸入其內部造成混凝土的流動性較差,坍落度經時損失較大,和易性、可泵性也有所下降。骨料的吸水率是一項重要的物理指標,骨料的吸水率對混凝土用水量具有重要的影響。因此,骨料的吸水率宜控制在1%以下,不應超過2%。

(三)外加劑減水率對混凝土用水量的影響

外加劑減水率對混凝土用水量具有重要的影響,外加劑減水劑越高,混凝土用水量可以在較低的情況下獲得滿意的工作性。但也不是外加劑減水率越大越好,過高的減水率雖然有利於降低混凝土用水量,提高混凝土的工作性。過高的減水率造成混凝土拌合物粘聚性差,容易離析、泌水,同時,也給生產質量控制帶來難度。因此,應選擇適合配製混凝土工作性所需要的減水率。一般來說,外加劑減水率隨著其摻量的提高而增大,當外加劑摻量增加到某一值時,再增加摻量減水率不在顯著增加,即飽和摻量時的最大減水率;在摻量相同的條件下,外加劑與其他混凝土原材料相容性越好減水率越高。


分享到:


相關文章: