影响混凝土“工作度试验”的因素分析

冯志辉

（鹤岗市现代建材科技有限公司，黑龙江 鹤岗 154100）

0 引言

预拌混凝土的工作度检测是最常规的试验。在混凝土的配合比设计、混凝土的出厂检验、原材料对比试验时，都会用到此项试验。可以说混凝土的坍落度及经时损失试验，是每个试验人员应知应会的。然而最常规的试验，却还是有许多技术人员操作不符合标准要求，往往导致许多试验结果准确性差，导致技术人员误判，错误地指导生产，出现质量事故。

对比 GB/T 50080—2002 与 GB/T 50080—2016 两本标准中更新的条文可以发现，新标准中增加了对原材料取样的要求，对原材料投放顺序的要求，增加了对混凝土拌合物搅拌时间等要求。说明试验方法在一直不断更新，许多平时不注意的细节，往往会影响试验结果。

下文中从原材料的温度、混凝土的搅拌方式、原材料的计量方式、原材料投放顺序、混凝土搅拌时间、混凝土搅拌量等多种角度分析因为错误的试验方法，对试验的结果影响。

1 试样的制备对试验影响

1.1 水泥温度对试验的影响

GB/T 50080—2016 中要求，试验设备、试验原材料的温度宜与试验室温度保持一致。但许多预拌混凝土企业面临着进厂水泥温度过高的问题，在高温季节甚至许多水泥进厂时温度高达到 100℃ 以上。试验人员往往使用高温水泥进行试验，对试验结果影响颇大。在其他材料、配合比等影响因素不变的情况下，分别将同一批次中不同温度的水泥进行混凝土试拌，观察混凝土的坍落度及坍落度损失情况，见表 1。

根据表 1 的试验结果可以看出同一批次的水泥，水泥温度越高，混凝土的初始坍落度越小，混凝土坍落度损失越大。一方面是因为高温水泥中的热量，加快了水泥水化凝结，致使混凝土坍落度变小，另一方面是因为水泥温度过高，导致水泥中的石膏脱水，从二水石膏变成半水石膏甚至无水石膏。三氧化硫不足以抑制硅酸三钙水化。水泥与外加剂相容性变差。甚至出现急凝、假凝的情况，混凝土短时间之内失去塑性。图 1 和 图 2是高温水泥及高温水泥拌制的混凝土外观。

表 1 水泥温度对试验的影响

图 1 92℃的水泥

图 2 92℃的水泥拌制的混凝土

1.2 搅拌方式对试验的影响

GB/T 50080—2016 中要求，混凝土拌合物性能试验应使用机械搅拌，但许多企业试验室却依然使用人工搅拌的搅拌方式。究竟人工搅拌与机械搅拌对试验效果有没有区别，不同的搅拌方式对试验有多大的影响呢？

每组试验选择相同的原材料、相同的配合比、分别按两种搅拌方式进行试验，对比试验效果分析搅拌方式对试验的影响，详见表 2。

通过表 2 的试验数据，人工搅拌的混凝土与机械搅拌的混凝土区别很大，人工搅拌的混凝土初始坍落度小，坍落度损失小，当使用粉态萘系减水剂或聚羧酸减水剂时，会出现混凝土没有坍损，甚至坍落度后扩的情况。主要是因为人工搅拌时，很难做到无死角地均匀搅拌，胶凝材料、骨料不能充分与外加剂发生反应，当静置 30min、60min 后重新进行搅拌，这时候未充分搅拌的减水剂再与胶凝材料进行反应，对试验效果有很大的影响。有的混凝土初始坍落度不大，静置 60min 后甚至会出现离析泌水的现象。人工搅拌与机械搅拌的混凝土外观见图 3 和图 4。

表 2 搅拌方式对试验的影响

图 3 人工搅拌混凝土

图 4 机械搅拌混凝土

1.3 水的计量方法对试验的影响

GB/T 50080—2016 中规定混凝土拌合物试验时，原材料的计量方法应按质量法去计量。但许多人在平时计量水的用量时，喜欢用体积法，认为体积法较方便，那么体积法计量与质量法计量会不会有区别呢？选取不同厂家的不同规格的量筒、烧杯，倒入 (20±2)℃ 的蒸馏水或饮用水，称量质量，计算误差值，详见表 3。

通过多个厂家的多个规格量筒、烧杯对比，发现量筒、烧杯，误差在±0.2% 以内的仅有 7 组，无论用蒸馏水还是用饮用水进行校正，都出现了误差值偏大的情况。主要是因为市场上许多厂家的产品质量低劣，出厂的器具不符合标准，图 5 为某厂家中 1000mL 的烧杯，装满蒸馏水，其质量为 1047.9g，可见该烧杯准确度之差，误差达到了 4.79%。

所以在进行拌合物工作度试验时，应按照 GB/T 50080—2016 的要求，以质量法进行称量，且骨料的精度为±0.5%，其他材料的称量精度为±0.2%。

表 3 26 个厂家量筒、烧杯校正试验

图 5 校正试验中的图片

1.4 原材料投放顺序对试验的影响

GB/T 50080—2016 较 GB/T 50080—2002 增加了对混凝土原材料投放顺序的规定，标准要求按粗骨料、胶凝材料、细骨料、水和外加剂，依次加入搅拌机。说明不同的投放顺序对试验有一定的影响。采用单因素变量法，以相同的原材料、相同的配合比，改变投料顺序来进行比对试验。

根据表 4 的试验效果可以看出，不同投料顺序对拌合物试验结果影响很大，外加剂与胶凝材料接触的时间越早，外加剂被吸附得越多，混凝土坍落度越小。若不按标准中的投料顺序，搅拌出的混凝土代表性差，不能有效的模拟生产过程，试验数据与生产相关性差。

表 4 原材料投放顺序对试验的影响

1.5 混凝土拌合物搅拌时间、搅拌量对试验的影响

GB/T 50080—2016 中要求混凝土拌合物宜搅拌2min 以上，混凝土拌合物一次搅拌量不宜少于搅拌机公称容量的1/4，不应大于搅拌机公称容量，且不应少于 20L。

为验证搅拌时间与搅拌量对试验结果的影响，以相同的配合比原材料等其他条件及因素不变的情况下，改变混凝土的搅拌时间与搅拌量，将混凝土拌合后，检测混凝土的坍落度及坍落度损失，见表 5。

表 5 混凝土的搅拌时间与搅拌量对试验的影响

根据表 5 试验数据可以看出，混凝土搅拌量越小，搅拌时间越短，混凝土的坍落度损小。这是因为小搅拌量的混凝土，搅拌不均匀所致，原材料反应不完全。

混凝土搅拌量越大、混凝土搅拌时间越长，混凝土拌合物越均匀，试验也就越有代表性。

2 拌合物取样对试验的影响

GB/T 50080—2016 中要求混凝土拌合物取样宜采用多次采样的方法。在同一车混凝土中的 1/4 处、1/2处和 3/4 处分别取样，并搅拌均匀。

那么同一车的混凝土，在不同部位进行取样，混凝土的拌合物状态是否有区别呢？

选取五车配合比、原材料等因素相同的混凝土。从每车的罐口处、1/4 处、1/2 处、3/4 处和灌尾处分别取样，观察混凝土的拌合物状态区别，检测混凝土的坍落度。其中将 1/4 处、1/2 处、3/4 处进行搅拌均匀在进行检测混凝土拌合物性能。并将拌合物试样装入密封良好的塑料桶，静置 60min 后检测混凝土的经时损失，见表6。不同部位取样的混凝土见图 6 和图 7。

表 6 取样方法对试验的影响

根据试验结果来看，混凝土在搅拌罐车不同部位的取样差异性较大，罐口与罐尾的混凝土和易性较差，时常会出现粗骨料聚堆而浆体较少的情况，但往往从 1/4至 3/4 处的混凝土拌合物状态较好，罐口与罐尾的混凝土并不能有效地代表混凝土的拌合物性能。所以为了使试验更有代表性，在进行混凝土检验时，应将按照标准从多个部位取样，并搅拌均匀。

图 6 罐口混凝土

图 7 1/2 处混凝土

3 坍落度试验

3.1 底板对试验的影响

GB/T 50080—2016 增加了试验中对底板的规定，对底板的尺度、厚度、挠度、以及材质有一定的要求。不同材质的底板吸水率不同、光滑度不同，吸水率越大的底板，混凝土的坍落度越小，光滑度越差，混凝土的流动性越差。同时挠度对试验的影响也是较大的，挠度越大的底板平整度越差，对试验的影响也就越大。

3.2 测试时间对试验的影响

GB/T 50080—2016 细化了对于试验中测试时间的要求。标准中提到“当试样不再继续坍落或坍落时间达30s 时，用钢尺测量出筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差，作为该混凝土拌合物的坍落度值”。

粘度较大，流速较慢的混凝土，判断其试样不再坍落，有一定的困难。不能量化的去判断混凝土的工作性。所以一般更多的采取混凝土坍落时间。

配制 C30、C40、C60 混凝土试样各一组，C50 混凝土试样两组。每个测量时间分别进行三次测量试验，混凝土该时间的坍落度值取三次结果的算术平均值，详见图 8。

图 8 测试时间对试验的影响

根据曲线可以看出强度等级为 C30～C50 的混凝土，坍落时间为 20s 时，此时测量混凝土坍落度，已经可以反映出混凝土的真实坍落度值，因为 20s 之后混凝土的坍落度值变化不大。而强度等级为 C60 的混凝土，则需要混凝土的坍落时间到达 30s 时，混凝土的坍落度值才达到稳定状态。

不同强度等级、不同原材料、不同配合比的混凝土，测量时间的影响是不一样的，主要是受混凝土粘聚性、流速和混凝土浆骨比等因素的影响。

但各类型的混凝土，坍落时间到达 30s 时进行测量已经可以准确的反映出混凝土坍落度值。所以坍落度试验时，应严格的按照 GB/T 50080—2016 的要求，保证混凝土的坍落时间到达 30s 时进行测量。

4 结论

混凝土硬化前主要以混凝土的拌合物试验，来检验混凝土的质量。无论是在混凝土出厂检验时，还是在原材料进厂对比试验中，或是在配合比设计时，混凝土的坍落度及坍落度损失试验，都是反映拌合物性能很重要的一个试验。许多技术人员，往往按照自己的经验、习惯去做试验，事实证明这是不可取的。本文列举了诸多影响试验结果的因素，要严格按照标准的试验方法去进行试验，切忌不可麻痹大意，以免出现质量事故。