影響可泵性的因素很多,但從拌合物的性狀來講:要防止發生以下三種情況:
(1)坍落度損失。由于外加劑的過量或由于外加劑和水泥同時過量,導致坍損率加大的情況最多。一些學者認為,水泥顆粒的凝聚是主因,即水泥發生激烈反應,消耗了大量高效減水劑,使得減水劑不能發揮分散能力,造成已分散的水泥顆粒重新凝聚并增大。解決方法:同時加入緩凝劑,采用后摻法加減水劑,或使用顆粒狀高效減水劑。
(2)粘性不適。為防止拌合物離析、泌水,必須具有足夠的粘性;粘性越差,越易發生離析,但當粘性過大時,由于阻力大、流速慢,對泵送不利。特別是泵送高強高性能砼時,應通過減少水泥用量,采用復合型外加劑及摻合料等措施來防止粘性過大。
(3)含氣量高。砼中的含氣量過大會降低泵送效率,嚴重會造成堵管。由于拌合物增塑和耐久性要求而加入引氣效果外加劑時,應注意防止含氣量過大。很多時候,不少人并不知道用的外加劑中引氣成分作祟使得砼狀態不好。一般泵送砼含氣量控制不大于4%。
1、水泥與膠凝體系
混凝土拌合物中的骨料應該均勻分布在水泥漿體內部,隨漿體一起流動是在漿體粘滯力的作用下進行,骨料顆粒間的摩擦阻力大小與漿體量的大小密切相關。水泥漿體與泵管壁形成的的薄漿層可起到潤滑層的作用,使泵送阻力降低,便于泵送。在拌合物中,水泥漿填充骨料顆粒間的空隙并包裹在骨料表面形成漿體層,漿體層的厚度越大(前提是漿體與骨料不易分離),骨料間距離越大,則骨料移動的阻力就會越小。
此外,拌合物中骨料數量相對減少,漿體量越大,混凝土流動性增大。拌合物中漿體含量的大小很大影響混凝土的泵送施工。為了保證拌合物中的最低漿體含量,泵送混凝土漿體含量不宜低于280L/m3,國內外對泵送混凝土的最小水泥用量都有明確規定。
膠凝材料的品種、細度、礦物組成等對達到同樣流動性的混凝土需水性、保持流動性的能力、泌水特性、黏度影響差異較大,也是影響混凝土可泵性不可忽視的因素。
2、骨料
級配和粒形良好的骨料,其空隙率小,在漿體量不變的條件下,空隙率小的骨料體系易于填充且具有較多的富裕漿體。混凝土中骨料體積占65%以上,骨料的級配、顆粒形狀、表面狀態、最大粒徑、吸水性能等對拌合物的可泵性具有很大的影響。但在漿體較多的富漿混凝土中,骨料級配對工作性 影響顯著減少。
混凝土的可泵性受骨料中0.3~10mm的中等顆粒含量的影響顯著,如其含量過多,即石子偏細、砂子偏粗,極容易導致拌合物粗澀、松散,流動性差、摩擦阻力大、可泵性差。相反如果這部分顆粒含量過少,即石子偏粗、砂子偏細,則極容易使拌合物粘聚性變差發生離析。
砂率的變動會使骨料的總表面積和空隙率發生改變,漿體量一定的情況下,砂率過小,砂子不足以填充粗骨料間的空隙而需要部分漿體填充,導致包裹在骨料表面的漿層變薄,骨料顆粒間內摩擦阻力增大,降低拌合物的流動性,嚴重影響拌合物的粘聚性和保水性,使粗骨料離析,甚至潰散。砂率過大,骨料的總表面積增大,骨料間的漿體層減薄,流動性差,拌合物干稠。
合理的砂率可以使漿體量相同的情況下混凝土拌合物的坍落度、流動性最大,或達到相同坍落度、流動性時膠凝材料用量最少。
骨料的吸水率也對拌合物可泵性具有一定的影響,未飽和吸水的骨料在壓力條件下會使水分向骨料內部孔隙發生遷移,造成混凝土流動性降低。因此,對于吸水率較大的骨料用于施工時應濕潤處理。
此外,骨料的表面狀態對可泵性也具有一定的影響,骨料表面越光滑,骨料顆粒間的相對摩擦力越小,在漿體一定的情況下,可泵性越好。
3、外加劑
適當的漿體含量和適宜的流動性是保障混凝土拌合物滿足施工工藝的需要,水膠比是控制漿體稠度的重要因素,但從混凝土性能考慮,需要控制水膠比。外加劑能改善拌合物的泌水性能,降低低水膠比拌合物的漿體粘度,延長凝結時間減少坍落度損失,改善漿體流動性喪失的缺陷。
外加劑的使用可以在保持拌合物水膠比不變的情況下,降低用水量、改善和易性、增大漿體的流動性,使低水膠比混凝土具有滿意的工作性。
選擇與混凝土原材料相容性好的外加劑很重要,相容性良好的外加劑易于配制滿足施工要求的混凝土拌合物。
調整聚羧酸外加劑的成份可以明顯改善混凝土的和易性,相對而言,聚酯類外加劑的混凝土粘聚性好但坍損快,聚醚類的發散但損失小。
4、水和細粉顆粒含量
水是傳遞泵送壓力的關鍵介質,是混凝土各組分中唯一的液態物質。拌合物中游離水數量的多少受用水量大小和外加劑摻量的影響,用水量和外加劑摻量越大,游離自由水相對越多,反之亦然。
混凝土拌合物中游離自由水越多,混凝土流動性相對越大,但用游離自由水過多,漿體粘度降低,容易使混凝土泌水、離析,造成堵管。
泵送混凝土拌合物中細粉料膠凝材料和粒徑小于0.3mm的細顆粒)含量的多少對拌合物的泵送性能具有重要影響。
粒徑小于0.3mm顆粒含量不足時,對水的吸附力和阻力不足,在泵送壓力下一部分水從固體顆粒間的空隙流向阻力較小的區域,造成輸送管道內壓力傳遞不均,使水先流失、骨料與漿體分離。一般來說,泵送混凝土拌合物中粒徑小于0.3mm顆粒含量不宜小于400kg/m3。
適宜的細顆粒含量可以提高漿體的內聚性需要,防止在泵送壓力下的脫水降低混凝土流動性并減少管壁潤滑層的流動潤滑體,引起阻力加大導致管道堵塞。
(文章來源:砼學研究所)