水泥影响混凝土坍落度损失、收缩和泌水的主要因素

一、水泥组分中影响混凝土的坍落度损失的主要因素采用现场制备混凝土时，混凝土从加水搅拌到正常使用完毕，通常只需要很短的时间。在这段时间里，混凝土的坍落度损失一般很小，通常不予考虑。采用商品混凝土时，新拌混凝土从出搅拌站到浇筑完毕，需要较长一段时间，因此不得不考虑混凝土的坍落度损失。如果混凝土的坍落度损失太大，即便所配置的混凝土流动性再好，也很难保证正常施工。一般来说，水泥凝结时间越快，混凝土坍落度损失越快。对水泥凝结时间影响最为显著是C3A含量和石膏掺量。C3A含量高的水泥凝结快，有可能引起较快的坍落度损失。C3A含量与石膏掺量应该有一个匹配关系。当C3A含量与石膏掺量都较低时，水泥浆体需要较长的时间才能凝结。当C3A含量与石膏掺量都较高时，水泥浆体也能有一个正常的凝结时间。当C3A含量高石膏掺量低或C3A含量低石膏掺量高的水泥，水泥浆体则表现为较快的凝结。二、水泥组分中影响混凝土收缩的的主要因素

混凝土在凝结硬化过程中体积一般表现为收缩。质量好的砂、石料体积稳定性好，对混凝土收缩变形影响不大，造成混凝土收缩变形的主要原因是水泥石的收缩变形。对水泥石自收缩影响较大的有：C3A含量、石膏掺量、碱含量、水泥粉磨细度、颗粒分布、混合材品种。C3A的收缩变形是较大的，当有石膏存在时，C3A不仅与水反应，更重要的是与石膏反应。生成水化硫铝酸钙，因而可能产生膨胀，而不是收缩。水泥的碱含量越高，所形成的水泥石的干缩变形也将越大。一般来说，水泥颗粒较细，或者水泥的颗粒分布较窄时，水泥基材料的干缩变形较大。矿渣硅酸盐水泥的干缩变形是较大的，在使用矿渣硅酸盐水泥，尤其注意早期养护，如养护不当，很容易产生裂缝。而粉煤灰水泥的干缩变形则较小。三、水泥组分中影响混凝土泌水的主要因素

水与固体颗粒的分离称为泌水。当泌水严重时，表面混凝土含水量较大，硬化后表面混凝土强度明显低于下面混凝土的强度，甚至在表面产生大量容易剥落的“粉尘”。对水泥泌水影响较大的有：1.胶凝材料水泥作为混凝土中最重要的胶凝材料，与混凝土的泌水性能密切相关。水泥组分和颗粒级配等是造成混凝土滞后泌水的直接因素。普通硅酸盐水泥组分较复杂，其主要成分可视为由硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）、铝酸三钙（C3A）和铁铝酸四钙（C4AF）组成。其中，C3S含量最大（50%～75%），主要决定混凝土早期强度和后期强度，C2S水化热较低，决定后期强度，C3A具有较高的水化热，对凝结时间和早期强度贡献最大，C4AF主要起到抗酸性物质腐蚀的作用。C3A是普硅水泥组分中水化速度最快，放热最多的组分。由于C3A的水化作用，使拌和水中的结合水增多，自由水减少，因此，通常情况下，新拌混凝土的坍落度和流动度都随时间增长而减小，直至尚失工作性。夏季气温高，C3A的水化加快，加之其放热量大，进一步促进C3A的水化，为了使水泥能够具有充足的施工时间，缓凝组分（石膏）加入量比其他季节多。过了夏季，转入气温较低的秋冬季，环境温度降到了10℃以下，C3A的水化速度减慢，放热减少，而水泥的缓凝组分不变时，就会出现混凝土滞后泌水现象。在对此种水泥的净浆测试中，发现减水剂的掺量增加时，净浆流动度随时间的增长先增长后降低。减水剂掺量增加可从水泥表面电荷进行分析，目前使用的减水剂分子都带负电荷，根据静电平衡原理，减水剂分子主要吸附于水泥组分的C3A和C4AF组分上。由于低温造成C3A水化减少，水泥颗粒表面的正电荷更多，那么就需要更多的减水剂分子吸附在其表面才能将水泥颗粒分散开，因此减水剂掺量增加。随着C3A水化反应的进行，水泥颗粒表面的正电荷逐渐减少，首先有一部分减水剂分子吸附出来，造成减水剂分子过量，从而出现滞后泌水现象，而没有解析出来的减水剂分子被包埋于水化产物中，丧失对水泥颗粒的分散能力。因此，要解决这个问题，可减小减水剂的掺量，适当将出机混凝土的坍落度和流动度减小一些，即使出现滞后，也不至于造成混凝土泌水。另外，采用低热水泥进行混凝土拌合时，也时常出现滞后泌水现象，低热水泥广泛用于大体积混凝土中，有效降低了由于水泥水化过程中放热引起的混凝土开裂现象。为了降低水泥水化过程中的水化热，其组分中C3A含量较少，减水剂在水泥表面的吸附较少，因此同等掺量下，能起到分散作用的减水剂分子减少，表现为初期打不开。根据吸附平衡原理，增加减水剂的掺量可增大吸附于水泥颗粒表面的减水剂分子，当足够的减水剂分子吸附于水泥颗粒表面上时，水泥颗粒才能克服颗粒间的聚集作用得以分散。随着水化进行，吸附于C3A上的减水剂分子吸附出来，造成减水剂分子过量，从而出现滞后泌水现象。解决这种情况下的混凝土滞后泌水，可选用吸附能力强的减水剂分子，如萘系减水剂，酸醚比高的聚羧酸减水剂等。水泥的颗粒级配差会导致混凝土滞后泌水。水泥颗粒越粗、比表面积越小、早期水化量就越少，结合水少，自由水多。太多的粗颗粒不能相互填充密实，静置后，混凝土中的自由水泌出，混凝土粘聚性差。另外，较少的水化产物不足以封堵混凝土中的孔道，导致自由水流出越来越多，以致产生滞后泌水。解决这种情况下的混凝土滞后泌水，最好选用颗粒级配较好的水泥。2.掺合料在混凝土拌合物制备时，为了节约水泥、改善混凝土性能、调节混凝土强度等级，将掺合料加入中。目前，特别是预制混凝土和泵送混凝土中都应用掺合料。常用的掺合料有矿粉、粉煤灰、硅灰等。掺合料细度模数小，多呈球形，能够改善混凝土的流动性。掺合料活性低，需水量小，改善混凝土的抗渗性和耐久性。通常，掺合料替代胶材的20%，能够明显延长水泥水化的诱导期，从而延长混凝土的初凝时间。若将掺合料对胶材的替代率提高至30%，混凝土的初期强度和后期强度会大幅下降。绝大多数掺合料在拌合过程中基本没有参与水化反应，其周围的水也多为自由水。掺合料增多，自由水增多，在水胶比大的情况下，多余的自由水逐渐泌水表现为滞后泌水。因此，建议掺合料的掺量不要太高，若要提高其掺量，应根据混凝土实验确定其最佳掺量。3.细骨料

砂是混凝土拌合中的细骨料，有天然砂和人工砂之分。天然砂是粒径在5mm以下的岩石颗粒，含粉量少；人工砂又叫机制砂，是由机械破碎、筛分，粒径小于5mm的岩石颗粒。人工砂目前基本为中粗砂，细度模数为2.6～3.6，颗粒级配稳定、可调，含有一定的石粉，表面粗糙、棱角尖锐。由机制砂拌合的混凝土，需水量大，坍落度小，和易性稍差。当用人工砂制备低标号混凝土，如C10和C15时，水泥用量少，混凝土拌合物易产生滞后泌水现象，这是由于使用人工砂使用水量增加，自由水增多，而胶材所需的结合水少，导致过多的自由水无法容纳于体系中，逐渐泌出。因此，低标号混凝土拌合中可适当减少用水量，或增加胶材以提高混凝土的黏聚性。天然砂表面平滑，粉含量少，用水量少，混凝土的流动性较好，发生滞后泌水的几率相对小。砂率变动，会影响新拌混凝土中集料的级配，使集料的空隙率和总表面积有很大变化。混凝土配合比中砂率对混凝土状态有非常重要的意义。砂率过小，集料的空隙率显著增加，不能使粗集料之间有足够的砂浆层，会降低新拌混凝土的流动性，严重影响粘聚性和保水性，容易造成离析、流浆等现象。若砂率过高，砂颗粒将吸附更多的水来保持润滑，而这些水仅仅是物理吸附而不是化学吸附，自由水会泌出混凝土表面，造成混凝土滞后泌水。因此，为避免混凝土滞后泌水，选择合适的砂和砂率至关重要。4.粗骨料混凝土粗骨料有碎石和卵石之分，卵石表面光滑，砂浆很难将其保住，会出现露石现象。碎石的接触面大，含粉高，相同条件下混凝土的包裹性更好。但是，选用碎石时，应少用针片状碎石，除了强度因素外，对混凝土的流动性影响较大。因此，为避免混凝土滞后泌水，应尽量选择级配好的碎石。5.外加剂

从外加剂因素考虑，缓释组分是造成混凝土滞后泌水的主要原因。外加剂中的缓释组分有：缓释型减水剂和保坍剂。外加剂中的减水剂分子能够破坏水泥颗粒间形成的絮凝结构，释放出包裹于其中的自由水，将水泥颗粒分散开来，表现出一定的流动性。但是，随着水泥水化的进行，水泥水化产物将一部分减水组分包裹其中，形成共沉淀、凝胶或单硫形水化铝酸钙，起分散作用的减水剂的数量减少，宏观表现混凝土流动度损失或坍落度损失。因此，为了减小混凝土的坍落度损失，需加入缓释或保坍