混凝土是當今使用量最大、使用面積最廣的建筑材料，己普遍應用于各類建筑工程中。隨著建筑技術的不斷進步，對混凝土的要求也越來越高?；炷撂涠葥p失是商品混凝土使用過程中經(jīng)常遇到的一個問題，特別是泵送混凝土問題更加突出，已嚴重影響施工質(zhì)量。因此，有必要對預拌混凝土坍落度的損失進行深入分析。

造成混凝土坍落度損失的原因是多方面的，且這些因素相互關聯(lián)。主要包括五個方面：

一是水泥方面，如水泥中的礦物組分種類、不同礦物成分的含量、堿含量、細度、顆粒級配等；

二是摻合料方面，如燒失量等；

三是集料方面，如級配、含泥量、吸水率等；四是化學外加劑方面，如高效減水劑的化學成分、分子量、硫化程度、平衡離子濃度以及用量等；

五是環(huán)境條件，如溫度、濕度、運輸時間等。

1、水泥對混凝土坍落度損失的影響

1.1水泥的基本組成

硅酸鹽水泥熟料主要由四種氧化物組成。這四種最基本的氧化物為氧化鈣（CaO）、氧化硅（SiO₂）、氧化鋁（Al₂O₃）和氧化鐵（Fe₂O₃）。經(jīng)過高溫煅燒，形成硅酸三鈣（3CaO·SiO₂）簡稱為C₃S；硅酸二鈣（2CaO·SiO₂）簡稱為C₂S；鋁酸三鈣（3CaO·Al₂O₃）簡稱為C₃A；鐵鋁酸四鈣（4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃）簡稱為C₄AF。

1.2各組分含量、特性及對坍落度的影響

近年來，由于煅燒條件大大改善，在硅酸鹽水泥熟料中的C₃S含量明顯提高，含量大約為32％～64％。C₃S的水化速度比C₂S快，但比C₃A和C₄AF慢些。它是決定硅酸鹽水泥強度的最主要礦物之一，它不僅影響水泥的早期強度，也影響水泥的后期強度，是決定水泥水化熱的最主要礦物。C₃S與水作用時，生成水化硅酸鈣及氫氧化鈣。其反應式為：2（3CaO·SiO₂）＋6H₂O→3CaO·2SiO₂·3H₂O＋3Ca（OH）₂，生成的水化硅酸鈣幾乎不溶于水，而立即以膠體微粒析出，并逐漸聚而成為凝膠。水化硅酸鈣凝膠又稱托勃莫來石凝膠或稱C—S—H凝膠。由它構成的網(wǎng)狀結構具有很高的強度。在硅酸鹽水泥熟料中，C₂S含量大約14％～28％。它是水泥熟料中水化速度最慢，水化熱最小的一種礦物，它影響水泥的后期強度，其早期強度較低。

C₂S與水作用時，其水化產(chǎn)物與C₃S相同，但數(shù)量不同。其反應式為：2（2CaO·SiO₂）＋4H₂O→3CaO·2SiO₂·3H₂O＋Ca（OH）₂。在硅酸鹽水泥熟料中，C₃A含量大約為2.5％～15％。這是水泥熟料礦物中水化速度最快，水化熱最大的一種礦物。由于其具有水化速度很快這一特點，因此對水泥的凝結特性起著決定性作用，它對水泥強度的貢獻主要在早期，對后期強度的貢獻不大。

C₃A與水作用時，生成水化鋁酸三鈣。其反應式為：3CaO·Al₂O₃＋6H₂O→3CaO·Al₂O₃·6H₂O，水化鋁酸三鈣為晶體，易溶于水，它在石灰飽和溶液中，能與氫氧化鈣Ca（OH₂）進一步反應。生成水化鋁酸四鈣（4CaO·Al₂O₃·12H₂O），兩者的強度都低，且耐硫酸鹽腐蝕性很差。

C₃A對新拌漿體性能的影響表現(xiàn)在兩個方面。一是C₃A具有較好的保水性；二是C₃A含量對水泥的凝結時間有較顯著的影響。由于C₃A水化較快，當有足夠的石膏存在時，能在較短時間內(nèi)生成一定數(shù)量的水化產(chǎn)物，形成凝聚結構（此結構稱為鈣釩石）。這一反應一方面結合了大量的水，使新拌漿體失去流動性，特別是當水泥中石膏含量不合適時，C₃A含量高的水泥凝結更快，另一方面由于鈣釩石為一種針狀晶體，在外力作用下較難運動，而且易于其他顆粒交叉搭接，因此，對新拌混凝土的坍落度損失影響較大。

在硅酸鹽水泥熟料中，C₄AF含量大約為10％～19％。它的水化速度較快，僅次于C₃A。因此，對水泥強度的貢獻也主要在早期，一般來說，Ｃ₄AF含量增加，水泥的水化放熱量變化不大，甚至可能略有降低。但放熱速率可能加快。

C₄AF與水作用時，生成水化鋁酸三鈣及水化鐵酸鈣凝膠，其反應式為：

4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃＋７H₂O→3CaO·Al₂O₃·6H₂O＋CaO·Fe₂O₃·H₂O

除了上述四組分以外，水泥熟料中還存在著其它一些成分。主要有游離CaO、MgO、SO₃和堿。雖然這些組分含量很少，但對水泥和混凝土的性能有著不可忽視的影響。

在水泥熟料中，游離CaO是在水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生，這種游離狀態(tài)的CaO可以與水反應，形成Ca(OH)₂。但速度較慢，在水泥凝結硬化后產(chǎn)生膨脹，導致水泥體積安定性不良。

在水泥熟料中，大部分MgO以固溶形態(tài)存在于熟料礦物中。但熟料礦物固溶MgO的數(shù)量是有限的。當熟料中的MgO含量較高時，部分MgO則以游離態(tài)存在于熟料礦物中，當水泥凝結后，MgO與水反應生成Mg(OH)₂，也會產(chǎn)生膨脹，導致水泥體積安定性不良。

在水泥熟料中，SO₃主要來自水泥粉磨時摻入的石膏。SO₃含量極少，水泥中SO₃的含量影響著水泥與外加劑的適應性。

石膏是一種傳統(tǒng)的膠凝材料，它是以硫酸鈣為主要化學成分的氣硬性膠凝材料，它也是一種緩凝劑?？梢哉{(diào)節(jié)水泥的凝結時間延長，但當石膏摻量達到一定程度后，凝結時間不僅不延長，甚至還可能縮短。盡管對石膏的緩凝作用機理說法不一，但一般認為石膏的緩凝作用是與C₃A作用的結果。當C₃A含量與石膏摻量都較低時，水泥漿體需要較長時間才能凝結。當C₃A含量與石膏摻量都較高時，水泥漿體也能有一個正常的凝結時間。當C₃A含量較高而石膏摻量較低或C₃A含量較低而石膏摻量較多時水泥漿體則表現(xiàn)出較快的凝結。一般來說水泥凝結速度越快越容易引起混凝土較快的坍落度損失。

需要注意的是石膏對水泥凝結時間的影響與石膏的狀態(tài)有關，通常用二水石膏(或稱生石膏)其化學式為CaSO₄·2Ｈ₂O作為水泥的調(diào)凝劑。也有些水泥廠采用硬石膏，其化學式為CaSO₄。在水泥粉磨過程中，如果磨機溫度在110℃～170℃時，二水石膏將部分脫水形成半水石膏，其反應式為：CaSO₄·2H₂O，110℃～170℃CaSO₄·1/2H₂O，由于半水石膏水化很快，水泥與水拌和后很快形成強度不高的二水石膏網(wǎng)狀結構，使?jié){體很快變硬或失去流動性，造成假凝。

石膏又是礦渣等活性混合材的激發(fā)劑。在普通硅酸鹽水泥中，通常摻入一些活性或非活性的混合材，如礦渣，石灰石等，但是，這些混合材的活性通常都是潛在的，需要在一定的條件下才能發(fā)揮出來，石膏恰恰可以激發(fā)混合材的這種潛在的活性，使其充分發(fā)揮出來。

石膏是引起水泥石膨脹的重要組成部分。在水泥的水化過程中，石膏可以與水泥熟料中鋁酸鹽和鐵鋁酸鹽的水化產(chǎn)物反應，形成鈣礬石。這一反應將會產(chǎn)生體積膨脹。石膏摻量也是影響水泥與外加劑適應性的重要因素。

在水泥熟料中，堿固溶在熟料礦物中，堿含量較高的水泥，通常水化較快。也正是這一特性，使得用高堿水泥配制的混凝土坍落度損失可能較快，水泥熟料水化時放出的堿可以與集料中的一些活性組分發(fā)生反應，產(chǎn)生膨脹，嚴重時可能導致混凝土的開裂，甚至破壞游離狀態(tài)的堿，還可能與一些外加劑作用影響水泥與外加劑的適應性。

1.3細度、顆粒級配對坍落度的影響

水泥的細度也將影響混凝土坍落度的損失，在相同條件下，水泥越細，水化速度越快，造成坍落度損失也就越大。另一方面，水泥越細，水泥顆粒數(shù)量越多，在相同水灰比時水泥顆粒之間的距離也就越小，當水泥水化時，所形成的水化產(chǎn)物很容易將這些較小的顆粒連接起來，故而造成混凝土坍落度的損失較大。試驗研究中在水泥水化過程中，3～30μm的熟料顆粒主要起強度增長作用，而大于60μm的顆粒則對強度不起作用。小于10μm的顆粒主要起早強作用，而小于l0μm的顆粒需水量大。流動性好的水泥l(xiāng)0μm以下顆粒應少于10%。顆粒越細，需水量越大，早期強度越高，這必將加劇混凝土坍落度損失。

2、礦物摻合料對混凝土坍落度損失的影響

礦物摻合料對新拌混凝土的坍落度損失有著三方面的影響。

一是影響膠凝材料的水化速度；

二是影響水泥漿體的保水性能；

三是影響水泥漿體的粘度如礦物摻合料對水有緩慢的吸附作用，緩慢吸附過程本身就是一個使液態(tài)水減少的過程，摻入這種礦物摻合料可使混凝土的坍落度損失增大。

如一些燒失量較大的粉煤灰，如果是原狀灰的話，所含的炭主要是在顆粒的內(nèi)部，未燃盡的炭雖具有較強的吸水性，但水分從顆粒表面到達炭粒表面需要一定的時間。固此，可能表現(xiàn)出持續(xù)吸水現(xiàn)象，引起混凝土坍落度的損失。

3、集料對混凝土坍落度損失的影響

1.3集料有害雜質(zhì)對混凝土坍落度損失的影響

集料中的有害雜質(zhì)有三類：

（1）妨礙水泥水化的物質(zhì)；

（2）妨礙集料與水泥漿很好粘結的物質(zhì)；

（3）集料中本身性能較差或不安定的顆粒。

在細集料方面：一方面含泥量的增加，使其集料的比表面積隨之增加，另一方面，含泥中粘土類礦物通常有較強的吸水性。固此，當混凝土用水量不變時，含泥量增加，混凝土坍落度損失將增加。在泥土包裹其集料的表面的情況下，當含泥量為1%～3%時對新拌混凝土坍落度的影響不明顯。但當含泥量超過4%時，對新拌混凝土坍落度的影響明顯增加。

在粗集料方面：石粉含量對混凝土的坍落度影響相對小些。如果保持混凝土用水量不變時，石粉含量每增加2%，坍落度損失1cm。另一方面針狀、片狀集料對混凝土的流動性及坍落度有著十分顯著的影響。針狀、片狀集料越多，混凝土的流動性越差。在相同混凝土用水量時流動性也就越小。

針片狀集料對混凝土流動性的影響可以歸結為三方面原因：

（1）含針狀片狀顆粒的集料一般孔隙率較大，使得集料的堆積密度降低。

（2）針狀片狀集料的比表面積較大，必然增加與水泥漿體的接觸面積及表面需水量。

（3）針狀片狀集料在新拌漿體的運動阻力較大，在新拌漿體中由于針狀片狀集料相互支撐作用，阻礙其它集料顆粒的運動。同時，常常受到其他集料顆粒的阻礙。

3.2集料的吸水率對混凝土坍落度損失的影響

混凝土在拌制時如采用干集料，而且集料的吸水率較大的話，它可以從混凝土中吸取大量水分，使混凝土中的自由水分減少，導致混凝土坍落度減小。例如：在普通混凝土中，細集料用量大約為700kg/m³，粗集料用量大約為1100kg/m³。如集料的吸水率為1%，則細集料可吸取7kg水，粗集料可吸取11kg的水。若這一吸水過程在1h內(nèi)完成，細集料就有可能使混凝土的坍落度在1h內(nèi)損失20～30mm，對于粗集料也可作同樣的考慮，他的吸水作用可使混凝土的坍落度損失達到40～50mm。若拌制混凝土時，粗細集料均為干料，可使混凝土的坍落度損失達到60～80mm甚至更多。由此可見，集料的吸水作用對混凝土的坍落度損失有不可忽略的影響。

3.3集料吸水速度對混凝土坍落度損失的影響

如果集料吸水速度很快，吸水過程在攪拌階段就已經(jīng)基本完成，混凝土制成后，集料不表現(xiàn)出明顯的吸水作用，因而也就不表現(xiàn)出明顯的坍落度損失。此現(xiàn)象影響到的是混凝土單位用水量。如果集料的吸水速度很慢，在遇水后的短時間內(nèi)僅吸附很少的水，大量的水分是在以后的一個較長時間內(nèi)逐漸吸附的。此現(xiàn)象不僅影響到混凝土單位用水量，對混凝土坍落度損失也有影響，如集料的吸水主要集中在拌水后的1～2小時內(nèi)，則會顯著地影響混凝土坍落度的損失。

在通常情況下，集料不與水反應，但它也可以由液體性質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w性質(zhì)。這就是集料顆粒對水的吸附性。由于集料表面吸附了一定數(shù)量的水，這部分水轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w性質(zhì)，使具有液體性質(zhì)的水減少，混凝土的流動性也就隨之減小。因此，集料顆粒對水的吸附作用也導致混凝土坍落度損失。

4、化學外加劑對混凝土坍落度損失的影響

化學外加劑對混凝土坍落度損失的影響主要表現(xiàn)為與膠凝材料的適應性方面。如有些化學外加劑用于某種水泥時混凝土坍落度損失較大，用于其他水泥時混凝土坍落度損失則較小。因此化學外加劑與膠凝材料之間有一個相互適應的問題。

(1)化學外加劑與水泥不適應時常會出現(xiàn)一些具有特征的表現(xiàn)形式

①選擇性：水泥與化學外加劑配合時是否出現(xiàn)不適應現(xiàn)象是有選擇的。也就是說，對于某一種水泥，并非是與所有的化學外加劑配合時都會出現(xiàn)相同的現(xiàn)象?；?qū)τ谀骋环N化學外加劑并非與所有品種水泥配合時都會出現(xiàn)相同的現(xiàn)象，正因為表現(xiàn)出這種選擇性才表明水泥與化學外加劑之間有一個相互適應的問題

②獨立性：水泥與化學外加劑不適應所表現(xiàn)出來的各種現(xiàn)象是相互獨立的。也就是說，某一現(xiàn)象的出現(xiàn)不能決定其他現(xiàn)象的出現(xiàn)與否。在各種現(xiàn)象之間，目前還沒有發(fā)現(xiàn)內(nèi)在的聯(lián)系。

③相互性：水泥與化學外加劑的適應性是相互的。當表現(xiàn)出不適應的現(xiàn)象時不能單純的將問題歸于某一方，而應從兩個方面考慮，另一方面，雙方所追求地應該是盡可能寬的適應范圍，而不是某一個具體的產(chǎn)品。

(2)目前，對水泥與化學外加劑不適應而影響混凝土坍落度損失的原因并不是十分清楚的，但也有了一些研究。

從水泥方面來看，有以下觀點：

①認為混凝土坍落度損失與水泥對減水劑的吸附有關，不同水泥礦物對減水劑的吸附能力是不同的，研究表明水泥中主要礦物對減水劑吸附能力的順序是：C₃A＞C₄AF＞C₃S＞C₂S。如果吸附能力較強，加水拌和時，較多的減水劑的濃度顯著下降，導致對水泥起分散作用的減水劑量漸顯不足，因而，引起混凝土坍落度損失，在研究中也曾發(fā)現(xiàn)，使用摻有燒失量較大的粉煤灰時，混凝土的坍落度損失較大。

②認為水泥中的堿和SO₃含量是影響化學外加劑適應性的重要參數(shù)。根據(jù)試驗研究表明：

1）高可溶性SO₃和高堿含量的水泥，這種水泥對外加劑的適應性較好。

2）中等可溶性硫酸鹽和堿含量的水泥，這種水泥對外加劑的適應性較差。

3）可溶性硫酸鹽少的低堿水泥，這種水泥對外加劑的適應性很差。

也有人用熟料的硫化度來反應熟料中SO₃與堿的關系。試驗結果表明，水泥的硫化度高時，混凝土坍落度的經(jīng)時性損失小，水泥的硫化度低時，混凝土坍落度的經(jīng)時性損失大。

（3）水泥的細度與級配也會影響與化學外加劑的適應性。水泥越細時化學外加劑的吸附也就越大，從而使化學外加劑的作用效果減弱。同時，較細的水泥水化速度較快，因此，混凝土坍落度損失較大。

從化學外加劑方面來看，也提出一些觀點：

①大分子量的高效減水劑對C₃S水化的延遲作用較強，因此對C₃S含量較高的水泥有較好的適應性。

②SO₃含量較高的減水劑適應SO₃含量較低的水泥，SO₃含量較低的減水劑適應SO₃含量較高的水泥。原因是SO₃含量對凝結時間有著較大的影響。隨著SO₃含量的增加，凝結時間延長。但當SO₃含量超過一定值后，凝結時間則隨SO₃含量的最佳而縮短。也就是說，當SO₃含量較少時，體系中的SO₃起緩凝作用；當SO₃含量超過一定值后，體系中的SO₃則起促凝作用。當水泥中的SO₃含量較少時，減水劑帶入的SO₃是對水泥中SO₃不足的一個補充，可以使水泥的水化反應進一步地延緩。因此，可以減小混凝土坍落度的損失。當水泥中的SO₃含量較多時，減水劑帶入的SO₃使SO₃總量超過臨界值，從而由緩凝轉(zhuǎn)變?yōu)榇倌Ｒ虼?，使混凝土坍落度的損失最大。

③對于正常水泥來說，石膏的摻入量是合適的，不會出現(xiàn)SO₃不足的"欠硫化"現(xiàn)象。但對于摻入大量混合材的水泥，特別是摻入大量礦渣的水泥，由于礦渣中鋁酸鹽礦物較多，需要更多的石膏，因而可能出現(xiàn)"欠硫化"現(xiàn)象，而運用中的化學外加劑不能給予補充，從而導致緩凝不足，造成混凝土坍落度損失較大。

5、環(huán)境條件對混凝土坍落度的影響

一般來講，環(huán)境溫度越高，水泥水化速度越快；濕度越小，混凝土對外失水相對較多；天氣干燥，水分蒸發(fā)；攪拌過程中氣泡的外溢等，均導致混凝土坍落度的損失。相同條件下，強度越高，水灰比越小的混凝土坍落度損失越大。

眾所周知，商品混凝土本身是一種半成品，混凝土質(zhì)量的優(yōu)劣，首先從混凝土坍落度表現(xiàn)出來。在通常情況下用坍落度評定商品混凝土的流動性，因此，對影響混凝土坍落度損失的分析尤為重要。以上分析了影響混凝土坍落度損失的各種因素，但實際情況是復雜的，混凝土坍落度損失可能是某一種原因引起的，也可能是幾種原因綜合作用的結果。只有掌握了引起坍落度損失的原因，才能有的放矢地采取相應的技術措施，取得好的效果。

在運用與使用相應的技術時，還需注意兩點：

（1）對癥下藥，引起混凝土坍落度損失的原因很多，必須結合具體情況，認真地分析產(chǎn)生原因，采取相應的措施。

（2）注意適度，控制減少混凝土坍落度損失的許多措施可能帶來一些負面的影響，因此，必須把握好度，這樣才能很好地控制硅坍落度的損失，降低負面影響。（來源：《商品混凝土》）