混凝土是当今使用量最大、使用面积最广的建筑材料，己普遍应用于各类建筑工程中。随着建筑技术的不断进步，对混凝土的要求也越来越高。混凝土坍落度损失是商品混凝土使用过程中经常遇到的一个问题，特别是泵送混凝土问题更加突出，已严重影响施工质量。因此，有必要对预拌混凝土坍落度的损失进行深入分析。造成混凝土坍落度损失的原因是多方面的,且这些因素相互关联。主要包括四个方面:一是水泥方面,如水泥中的矿物组分种类、不同矿物成分的含量、碱含量、细度、颗粒级配等;二是掺合料方面，如烧失量等；三是集料方面，如级配、含泥量、吸水率等；四是化学外加剂方面,如高效减水剂的化学成分、分子量、硫化程度、平衡离子浓度以及用量等;五是环境条件,如温度、湿度、运输时间等。

1 水泥对混凝土坍落度损失的影响

1.1水泥的基本组成

    硅酸盐水泥熟料主要由四种氧化物组成。这四种最基本的氧化物为氧化钙（CaO）、氧化硅（SiO2）、氧化铝（Al2O3）和氧化铁（Fe2O3）。经过高温煅烧，形成硅酸三钙（3CaO·SiO2）简称为C3S；硅酸二钙（2CaO·SiO2）简称为C2S；铝酸三钙（3CaO·Al2O3）简称为C3A；铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3）简称为C4AF。

1.2各组分含量、特性及对坍落度的影响

    近年来，由于煅烧条件大大改善，在硅酸盐水泥熟料中的C3S含量明显提高，含量大约为32％～64％。C3S的水化速度比C2S快，但比C3A和C4AF慢些。它是决定硅酸盐水泥强度的最主要矿物之一，它不仅影响水泥的早期强度，也影响水泥的后期强度，是决定水泥水化热的最主要矿物。C3S与水作用时,生成水化硅酸钙及氢氧化钙。其反应式为：2（3CaO·SiO2）＋6H2O→3CaO·2SiO2·3H2O＋3Ca（OH）2，生成的水化硅酸钙几乎不溶于水，而立即以胶体微粒析出，并逐渐聚而成为凝胶。水化硅酸钙凝胶又称托勃莫来石凝胶或称C—S—H凝胶。由它构成的网状结构具有很高的强度。在硅酸盐水泥熟料中，C2S含量大约14％～28％。它是水泥熟料中水化速度最慢，水化热最小的一种矿物，它影响水泥的后期强度，其早期强度较低。C2S与水作用时，其水化产物与C3S相同，但数量不同。其反应式为：2（2CaO·SiO2）＋4H2O→3CaO·2SiO2·3H2O＋Ca（OH）2。在硅酸盐水泥熟料中，C3A含量大约为2.5％～15％。这是水泥熟料矿物中水化速度最快，水化热最大的一种矿物。由于其具有水化速度很快这一特点，因此对水泥的凝结特性起着决定性作用，它对水泥强度的贡献主要在早期，对后期强度的贡献不大。C3A与水作用时,生成水化铝酸三钙。其反应式为：3CaO·Al2O3＋6H2O→3CaO·Al2O3·6H2O，水化铝酸三钙为晶体，易溶于水，它在石灰饱和溶液中，能与氢氧化钙Ca（OH2）进一步反应。生成水化铝酸四钙（4CaO·Al2O3·12H2O），两者的强度都低，且耐硫酸盐腐蚀性很差。C3A对新拌浆体性能的影响表现在两个方面。一是C3A具有较好的保水性；二是C3A含量对水泥的凝结时间有较显著的影响。由于C3A水化较快，当有足够的石膏存在时，能在较短时间内生成一定数量的水化产物，形成凝聚结构（此结构称为钙钒石）。这一反应一方面结合了大量的水，使新拌浆体失去流动性，特别是当水泥中石膏含量不合适时，C3A含量高的水泥凝结更快，另一方面由于钙钒石为一种针状晶体，在外力作用下较难运动，而且易于其他颗粒交叉搭接，因此，对新拌混凝土的坍落度损失影响较大。

    在硅酸盐水泥熟料中,C4AF含量大约为10％～19％。它的水化速度较快，仅次于C3A。因此，对水泥强度的贡献也主要在早期，一般来说，Ｃ4AF含量增加，水泥的水化放热量变化不大，甚至可能略有降低。但放热速率可能加快。C4AF与水作用时，生成水化铝酸三钙及水化铁酸钙凝胶，其反应式为：4CaO·Al2O3·Fe2O3＋７H2O→3CaO·Al2O3·6H2O＋CaO·Fe2O3·H2O

    除了上述四组分以外，水泥熟料中还存在着其它一些成分。主要有游离CaO、MgO、SO3和碱。虽然这些组分含量很少，但对水泥和混凝土的性能有着不可忽视的影响。在水泥熟料中，游离CaO是在水泥生产过程中产生，这种游离状态的CaO可以与水反应，形成Ca(OH)2。但速度较慢，在水泥凝结硬化后产生膨胀，导致水泥体积安定性不良。在水泥熟料中，大部分MgO以固溶形态存在于熟料矿物中。但熟料矿物固溶MgO的数量是有限的。当熟料中的MgO含量较高时，部分MgO则以游离态存在于熟料矿物中，当水泥凝结后，MgO与水反应生成Mg(OH)2，也会产生膨胀，导致水泥体积安定性不良。www.tmgc8.com

    在水泥熟料中，SO3主要来自水泥粉磨时掺入的石膏。SO3含量极少，水泥中SO3的含量影响着水泥与外加剂的适应性。石膏是一种传统的胶凝材料，它是以硫酸钙为主要化学成分的气硬性胶凝材料，它也是一种缓凝剂。可以调节水泥的凝结时间延长，但当石膏掺量达到一定程度后，凝结时间不仅不延长，甚至还可能缩短。尽管对石膏的缓凝作用机理说法不一，但一般认为石膏的缓凝作用是与C3A作用的结果。当C3A含量与石膏掺量都较低时，水泥浆体需要较长时间才能凝结。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含量较高而石膏掺量较低或C3A含量较低而石膏掺量较多时水泥浆体则表现出较快的凝结。一般来说水泥凝结速度越快越容易引起混凝土较快的坍落度损失。需要注意的是石膏对水泥凝结时间的影响与石膏的状态有关，通常用二水石膏(或称生石膏)其化学式为CaSO4·2Ｈ2O作为水泥的调凝剂。也有些水泥厂采用硬石膏，其化学式为CaSO4。在水泥粉磨过程中，如果磨机温度在110℃～170℃时，二水石膏将部分脱水形成半水石膏，其反应式为:CaS04·2H2O110℃～170℃CaSO4·1/2H2O，由于半水石膏水化很快，水泥与水拌和后很快形成强度不高的二水石膏网状结构，使浆体很快变硬或失去流动性，造成假凝。

    石膏又是矿渣等活性混合材的激发剂。在普通硅酸盐水泥中，通常掺入一些活性或非活性的混合材，如矿渣,石灰石等，但是，这些混合材的活性通常都是潜在的，需要在一定的条件下才能发挥出来，石膏恰恰可以激发混合材的这种潜在的活性，使其充分发挥出来。石膏是引起水泥石膨胀的重要组成部分。在水泥的水化过程中，石膏可以与水泥熟料中铝酸盐和铁铝酸盐的水化产物反应，形成钙矾石。这一反应将会产生体积膨胀。石膏掺量也是影响水泥与外加剂适应性的重要因素。在水泥熟料中，碱固溶在熟料矿物中，碱含量较高的水泥，通常水化较快。也正是这一特性，使得用高碱水泥配制的混凝土坍落度损失可能较快，水泥熟料水化时放出的碱可以与集料中的一些活性组分发生反应，产生膨胀，严重时可能导致混凝土的开裂，甚至破坏游离状态的碱，还可能与一些外加剂作用影响水泥与外加剂的适应性。

1.3细度、颗粒级配对坍落度的影响

    水泥的细度也将影响混凝土坍落度的损失，在相同条件下，水泥越细，水化速度越快，造成坍落度损失也就越大。另一方面，水泥越细，水泥颗粒数量越多，在相同水灰比时水泥颗粒之间的距离也就越小，当水泥水化时，所形成的水化产物很容易将这些较小的颗粒连接起来，故而造成混凝土坍落度的损失较大。试验研究中在水泥水化过程中，3～30μm的熟料颗粒主要起强度增长作用，而大于60μm的颗粒则对强度不起作用。小于l0μm的颗粒主要起早强作用，而小于l0μm的颗粒需水量大。流动性好的水泥l0μm以下颗粒应少于10%。颗粒越细，需水量越大，早期强度越高，这必将加剧混凝土坍落度损失。

2 矿物掺合料对混凝土坍落度损失的影响

    矿物掺合料对新拌混凝土的坍落度损失有着三方面的影响。一是影响胶凝材料的水化速度；二是影响水泥浆体的保水性能；三是影响水泥浆体的粘度如矿物掺合料对水有缓慢的吸附作用，缓慢吸附过程本身就是一个使液态水减少的过程，掺入这种矿物掺合料可使混凝土的坍落度损失增大。如一些烧失量较大的粉煤灰，如果是原状灰的话，所含的炭主要是在颗粒的内部，未燃尽的炭虽具有较强的吸水性，但水分从颗粒表面到达炭粒表面需要一定的时间。固此，可能表现出持续吸水现象，引起混凝土坍落度的损失。

3 集料对混凝土坍落度损失的影响

1.3集料有害杂质对混凝土坍落度损失的影响

集料中的有害杂质有三类：

（1）妨碍水泥水化的物质；

（2）妨碍集料与水泥浆很好粘结的物质；

（3）集料中本身性能较差或不安定的颗粒。

    在细集料方面：一方面含泥量的增加，使其集料的比表面积随之增加，另一方面，含泥中粘土类矿物通常有较强的吸水性。固此，当混凝土用水量不变时，含泥量增加，混凝土坍落度损失将增加。在泥土包裹其集料的表面的情况下，当含泥量为1%~3%时对新拌混凝土坍落度的影响不明显。但当含泥量超过4%时，对新拌混凝土坍落度的影响明显增加。在粗集料方面：石粉含量对混凝土的坍落度影响相对小些。如果保持混凝土用水量不变时，石粉含量每增加2%，坍落度损失1cm。另一方面针状、片状集料对混凝土的流动性及坍落度有着十分显著的影响。针状、片状集料越多，混凝土的流动性越差。在相同混凝土用水量时流动性也就越小。针片状集料对混凝土流动性的影响可以归结为三方面原因：www.tmgc8.com

（1）含针状片状颗粒的集料一般孔隙率较大，使得集料的堆积密度降低。

（2）针状片状集料的比表面积较大，必然增加与水泥浆体的接触面积及表面需水量。

（3）针状片状集料在新拌浆体的运动阻力较大，在新拌浆体中由于针状片状集料相互支撑作用，阻碍其它集料颗粒的运动。同时，常常受到其他集料颗粒的阻碍。

3.2集料的吸水率对混凝土坍落度损失的影响

    混凝土在拌制时如采用干集料，而且集料的吸水率较大的话，它可以从混凝土中吸取大量水分，使混凝土中的自由水分减少，导致混凝土坍落度减小。例如：在普通混凝土中，细集料用量大约为700kg/m3，粗集料用量大约为1100kg/m3。如集料的吸水率为1%，则细集料可吸取7kg水，粗集料可吸取11kg的水。若这一吸水过程在1h内完成，细集料就有可能使混凝土的坍落度在1h内损失20~30mm，对于粗集料也可作同样的考虑，他的吸水作用可使混凝土的坍落度损失达到40~50mm。若拌制混凝土时，粗细集料均为干料，可使混凝土的坍落度损失达到60~80mm甚至更多。由此可见，集料的吸水作用对混凝土的坍落度损失有不可忽略的影响。

3.3集料吸水速度对混凝土坍落度损失的影响。

    如果集料吸水速度很快，吸水过程在搅拌阶段就已经基本完成，混凝土制成后，集料不表现出明显的吸水作用，因而也就不表现出明显的坍落度损失。此现象影响到的是混凝土单位用水量。如果集料的吸水速度很慢，在遇水后的短时间内仅吸附很少的水，大量的水分是在以后的一个较长时间内逐渐吸附的。此现象不仅影响到混凝土单位用水量，对混凝土坍落度损失也有影响，如集料的吸水主要集中在拌水后的1～2小时内，则会显著地影响混凝土坍落度的损失。在通常情况下，集料不与水反应，但它也可以由液体性质转变为固体性质。这就是集料颗粒对水的吸附性。由于集料表面吸附了一定数量的水，这部分水转变为固体性质，使具有液体性质的水减少，混凝土的流动性也就随之减小。因此，集料颗粒对水的吸附作用也导致混凝土坍落度损失。

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