实际施工时，混凝土拌合物的坍落度要根据构件截面尺寸大小、钢筋疏密和捣实方法来确定。当构件截面尺筋较密，或采用人工捣实时，坍落度可选择大一些。反之，若构件截面尺寸较大，或钢筋较疏，或采用机械振捣，则坍落度可选择小一些。表1列出《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204－2002）关于选用坍落度的规定。
表1 混凝土浇筑时坍落度选择范围
结构种类 坍落度/mm
基础或地面等的垫层、无配筋的大体积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构 10～30
板、梁和大型及中型截面的柱子等 30～50
配筋密列的结构（薄壁、斗仓、筒仓、细柱等） 50～70
配筋特密的结构 70～90
注：a. 本表是采用机械振捣混凝土时的坍落度，当采用人工捣实混凝土时坍落度可适当增大；
b. 当需要配置大坍落度混凝土时，应掺用外加剂；
c. 曲面或斜面结构混凝土的坍落度应根据实际需要另行选定；
d. 泵送混凝土的坍落度宜为80～180mm。
根据浇筑时坍落度的不同要求，混凝土拌合物可分为四个等级，见表2。
表2 混凝土浇筑时的坍落度
名称 级别 坍落度（mm）
低塑性混凝土 T1 10～40
塑性混凝土 T2 50～90
流动性混凝土 T3 100～150
大流动性混凝土 T4 ≥160
流态混凝土 T5 200～220
注：坍落度检测结果，在分级评定时，其表达取舍至邻近的10mm。
混凝土从拌合到浇注，需要有一段运输和停放时间，这种随时间增长，混凝土和易性变差的现象，被称为混凝土坍落度经时损失。
混凝土都存在坍落度经时损失，只是有大有小，掺用外加剂尤其是传统的高效减水剂后，其坍落度经时损失要比不掺时的基准混凝土大，甚至只经过20～30min，坍落度即降低为初始值的1/2～1/3，这将直接影响外加剂的使用效果及混凝土的生产和施工。
1.2 混凝土坍落度及其经时损失试验方法
1.2.1 主要仪器设备
1）坍落度筒——坍落度筒是由薄钢板或其他金属制成的圆台形筒（见图1）。底面和顶面应互相平行并与锥体的轴线垂直。在筒外2／3高度处安两个把手，下端应焊脚踏板。筒的内部尺寸为：
图1 坍落度筒及捣棒
底部直径（200±2）mm
顶部直径（100±2）mm
高 度（300±2）mm
2）捣棒（直径16mm，长600mm的钢棒，端部应磨圆）、小铲、尺、拌板、镘刀等。
1.2.2 试验步骤
1）润湿坍落度筒及其他用具，并把筒放在不吸水的刚性水平底板上，然后用脚踩住两边的脚踏板，使坍落度筒在装料时保持位置固定。
2）把按要求拌好的混凝土拌合物用小铲分三层均匀地装入筒内，使捣实后每层高度为筒高的1／3左右。每层用捣棒插捣25次。插捣应沿螺旋方向由外向中心进行，各次插捣应在截面上均匀分布。插捣筒边混凝土时，捣棒可以稍稍倾斜。插捣底层时，捣棒应贯穿整个深度，插捣第二层和顶层时，捣棒应插透本层至下一层的表面。浇灌顶层时，混凝土应灌到高出筒口。在插捣过程中，如混凝土沉落到低于筒口，则应随时添加。顶层插捣完后，刮去多余混凝土并用抹刀抹平。
3）清除筒边底板上的混凝土后，垂直平稳地提起坍落度筒。坍落度筒的提离过程应在5～10s内完成。
从开始装料到提起坍落度筒的整个进程应不间断地进行，并应在150s内完成。
4）提起坍落度筒后，量测筒高与坍落后的混凝土试体最高点之间的高度差，即为该混凝土拌合物的坍落度值（以mm为单位，结果表达精确至5mm）。
5）坍落度筒提离后，如试件发生崩坍或一边剪坏现象，则应重新取样进行测定。二次仍出现这种现象，则表示该拌合物的和易性不好，应予记录备查。
6）测定坍落度后，观察拌合物的下述性质，并记入记录：
（1）粘聚性：用捣棒在已坍落的拌合物锥体侧面轻轻击打，如果锥体逐渐下沉，表示粘聚性良好，如果锥体倒坍、部分崩裂或出现离析，即为粘聚性不好。
（2）保水性：提起坍落度筒后如有较多的稀浆从底部析出，锥体部分的拌合物也因失浆而骨料外露，则表明保水性不好。如无这种现象，则表明保水性良好。
7）出盘的混凝土拌合物按以上进行坍落度试验后得坍落度值H0；立即将全部物料装入铁桶或塑料桶内，用盖子或塑料布密封。存放30min后将桶内物料倒在拌料板上，用铁锹翻拌两次，进行坍落度试验得出30min坍落度值H30；再将全部物料装入铁桶或塑料桶内，用盖子或塑料布密封。存放60min后将桶内物料倒在拌料板上，用铁锹翻拌两次，进行坍落度试验得出30min坍落度值H60。
1.3 混凝土坍落度经时损失的机理
掺有高效减水剂的混凝土坍落度损失可归纳为物理原因和化学原因两个方面。
1）物理原因：当高效减水剂掺入到水泥混凝土后，通过搅拌，水泥颗粒表面吸附高效减水剂分子，使得水泥粒子的Zeta电位提高。带电粒子之间存在静电斥力与范德华引力，阻止了水泥颗粒凝聚。水泥水化过程中，由于物理和化学分散作用，液相中的粒子增多，分散的粒子由于布郎运动、重力、机械搅拌等，使粒子表面吸附的高效减水剂随时间增加而减少，从而两水泥颗粒之间Zeta电位降低，相互间作用位能下降，产生凝聚，引起混凝土的坍落度经时损失。
2）化学原因：研究表明，水泥浆流动度的经时变化与液相中高效减水剂的浓度有关。由于水泥初期水化反应，高效减水剂的消耗引起液相中高效减水剂浓度的降低，对水泥的分散作用减弱，造成混凝土坍落度的损失。另外，水泥水化产生CSH、Ca(OH)2等水化产物，会使新拌混凝土粘度增大，也是引起混凝土坍落度经时损失的原因之一。
二、影响混凝土坍落度及其损失的因素
2.1 单位体积用水量
单位体积用水量是指在单位体积水泥混凝土中，所加入水的质量，它是影响水泥混凝土工作性的最主要的因素。新拌混凝土的流动性主要是依靠集料及水泥颗粒表面吸附一层水膜，从而使颗粒间比较润滑。而粘聚性也主要是依靠水的表面张力作用，如用水量过少，则水膜较薄，润滑效果较差；而用水量过多，毛细孔被水分填满，表面张力的作用减小，混凝土的粘聚性变差，易泌水。因此用水量的多少直接影响着水泥混凝土的工作性，而且大量的试验表明，当粗集料和细集料的种类和比例确定后，在一定的水灰比范围内（W/C＝0.4～0.8），水泥混凝土的坍落度主要取决于单位体积用水量，而受其他因素的影响较小，这一规律称为固定加水量定则，它为水泥混凝土的配合比设计提供了极大的方便。
2.2 水泥特性
水泥的品种、细度、矿物组成以及混合材料的掺量等都会影响需水量。由于不同品种的水泥达到标准稠度的需水量不同，所以不同品种水泥配制成的混凝土拌合物具有不同的和易性。通常普通水泥的混凝土拌合物比矿渣水泥和火山灰水泥的工作性好。矿渣水泥拌合物的流动性虽大，但粘聚性差，易泌水离析。火山灰水泥流动性小，但粘聚性最好。此外，水泥细度对混凝土拌合物的工作性亦有影响，适当提高水泥的细度可改善混凝土拌合物的粘聚性和保水性，减少泌水、离析现象。
水泥对混凝土坍落度经时损失的影响主要体现在水泥细度和化学参数两个方面。水泥的比表面积越小，颗粒形状越接近球形，混凝土的和易性将越好，坍落度经时损失也越小。影响混凝土坍落度损失的水泥化学参数中，C3A和C4AF的含量、C3A的形态、硫酸钙含量及形态、碱含量等是影响混凝土坍落度经时损失的主要因素。
水泥的矿物组成不同会影响减水剂的坍落度损失，因为水泥中不同的矿物组成成分对减水剂的吸附能力有大有小。水泥中几种主要矿物对减水剂的吸附能力有大有小。水泥中几种主要矿物对减水剂（表面活性剂类外加剂）吸附能力顺序如下：
C3A＞C4AF＞C3S＞C2S
在水泥加水搅拌后，外加剂随之被吸附到水泥颗粒表面。按上述顺序减水剂很快被吸附到C3A及C4AF等表面，而水泥水化的顺序也是C3A＞C4AF＞C3S＞C2S。C3A、C4AF水化很快，等到C3S、C4S开始水化时，液相中外加剂的浓度已变得很低。随着水化时间的延续，水泥颗粒表面的电动电位值减小，因而混凝土和易性变差，坍落度下降。水泥中的含碱量对减水剂的作用有很大的影响，因为水泥中的碱（Na2O•K2O）会加速水泥的早期水化速率，有明显的促凝和早强作用，导致需水量增大。一般含碱量高的水泥使减水剂的流动性减小，且流动度的损失加快。在混凝土坍落度上表现为用高碱量水泥的混凝土坍落度损失大。
C3A、C4AF含量高和高碱量的水泥，一般对水泥相容性不好，坍落度损失大是外加剂与水泥适应性不好的最常见现象。
萘系减水剂在水泥颗粒上的吸附率和水泥水化速率受碱含量、细度、C3A、石膏等影响，它们控制混凝土流动性损失率。水泥中碱含量过低对混凝土坍落度损失也有影响，使用可溶碱含量低的水泥时，当减水剂惨量不足时会损失坍落度，且当剂量稍高于饱和点时，会出现严重的离析与泌水。生产实际中曾多次发现，一些低碱水泥使用硫酸钠含量在20%左右的低浓萘系减水剂，其坍落度损失比较小，这与一般水泥掺萘系减水剂的规律完全相反。
水泥新标准实施后，水泥的生产与检验皆以水灰比为0.5为基准，但中高强度的混凝土低水灰比都比较小，一般都低于0.5，低水灰比时，混凝土所用水泥中硫酸钙溶解速度也是影响其流变行为的一个重要因素，因为溶解硫酸盐的水分很少，SO42-就少，使得有较多的C3A由于缺少硫酸根离子而与高效减水剂分子上的磺酸根基团键合，使液相中高效减水剂含量下降，加速坍落度损失。试验表明，含半水石膏、二水石膏的水泥比含硬石膏、氟石膏的水泥有较少的工作度损失，原因是前者释放硫酸根离子比后者快。
2.3 集料特性
集料的特性包括集料的最大粒径、形状、表面纹理（卵石或碎石）、级配和吸水性等，这些特性将不同程度地影响新拌混凝土的和易性。其中最为明显的是，卵石拌制的混凝土拌合物的流动性较碎石的好。集料的最大粒径增大，可使集料的总表面积减小，拌合物的工作性也随之改善。此外，具有优良级配的混凝土拌合物具有较好的和易性。
2.4 集浆比
集浆比就是单位混凝土拌合物中，集料绝对体积与水泥浆绝对体积之比，有时也用其倒数，称为浆集比。水泥浆在混凝土拌合物中，除了填充集料间的空隙外，还包裹集料的表面，以减少集料颗粒间的摩阻力，使混凝土拌合物具有一定的流动性。在单位体积的混凝土拌合物中，如水灰比保持不变，则水泥浆的数量越多，拌合物的流动性愈大。但若水泥浆数量过多，则集料的含量相对减少，达一定限度时，就会出现流浆现象，使混凝土拌合物的粘聚性和保水性变差；同时对混凝土的强度和耐久性也会产生一定的影响。此外水泥浆数量增加，就要增加水泥用量，提高了混凝土的单价。相反，若水泥浆数量过少，不足以填满集料的空隙和包裹集料表面，则混凝土拌合物粘聚性变差，甚至产生崩坍现象。因此，混凝土拌合物中水泥浆数量应根据具体情况决定，在满足工作性要求的前提下，同时要考虑强度和耐久性要求，尽量采用较大的集浆比。
2.5 水灰比
水灰比是指水泥混凝土中水的用量与水泥用量之比。在单位混凝土拌合物中，集浆比确定后，即水泥浆的用量为一固定数值时，水灰比决定水泥浆的稠度。水灰比较小，则水泥浆较稠，混凝土拌合物的流动性亦较小，当水灰比小于某一极限值时，在一定施工方法下就不能保证密实成型；反之，水灰比较大，水泥浆较稀，混凝土拌合物的流动性虽然较大，但粘聚性和保水性却随之变差。当水灰比大于某一极限值时，将产生严重的离析、泌水现象。因此，为了使混凝土拌合物能够密实成型，所采用的水灰比值不能过小，为了保证混凝土拌合物具有良好的粘聚性和保水性，所采用的水灰比值又不能过大。由于水灰比的变化将直接影响到水泥混凝土的强度，因此在实际工程中，为增加拌合物的流动性而增加用水量时，必需保证水灰比不变，同时增加水泥用量，否则将显著降低混凝土的质量，决不能以单纯改变用水量的办法来调整混凝土拌合物的流动性。在通常使用范围内，当混凝土中用水量一定时，水灰比在小的范围内变化，对混凝土拌合物的流动性影响不大。
2.6 砂率
砂率是指混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率。砂率表征混凝土拌合物中砂与石相对用量比例。由于砂率变化，可导致集料的空隙率和总表面积的变化。从图1中可以出，当砂率过大时集料的空隙率和总表面积增大，在水泥浆用量一定的条件下，混凝土拌合物就显得干稠，流动性小；当砂率过小时，虽然集料的总表面积减小，但由于砂浆量不足，不能在粗集料的周围形成足够的砂浆层起润滑作用，因而使混凝土拌合物的流动性降低。更严重的是影响了混凝土拌合物的粘聚性与保水性，使拌合物显得粗涩、粗集料离析、水泥浆流失，甚至出现溃散等不良现象，如图2所示。因此，在不同的砂率中应有一个合理砂率值。混凝土拌合物的合理砂率是指在用水量和水泥用量一定的情况下，能使混凝土拌合物获得最大流动性，且能保持粘聚性。
2.7 环境条件
引起混凝土拌合物工作性降低的环境因素，主要有时间、温度、湿度和风速。对于给定组成材料性质和配合比例的混凝土拌合物，其工作性的变化，主要受水泥的水化速率和水分的蒸发速率所支配。水泥的水化，一方面消耗了水分；另一方面，产生的水化产物起到了胶粘作用，进一步阻碍了颗粒间的滑动。而水分的挥发将直接减少了单位混凝土中水的含量。因此，混凝土拌合物从搅拌到捣实的这段时间里，随着时间的增加，坍落度将逐渐减小，称为坍落度损失，如图3所示，图4是一个试验室的资料，表明温度对混凝土拌合物坍落度的影响。同样，风速和湿度因素会影响拌合物水分的蒸发速率，因而影响坍落度。在不同环境条件下，要保证拌合物具有一定的工作性，必须采取相应的改善工作性的措施。
在较短的时间内，搅拌得越完全越彻底，混凝土拌合物的和易性越好。具体地说，用强制式搅拌机比自落式搅拌机的拌和效果好；高频搅拌机比低频搅拌机拌和的效果好；适当延长搅拌时间，也可以获得较好的和易性，但搅拌时间过长，由于部分水泥水化将使流动性降低。
温度升高也会使混凝土坍落度损失加大，这是水化速度加快的结果。因此，夏天施工的混凝土特别需要控制坍落度的损失。
天气干燥，水分容易蒸发，也促使坍落度损失。搅拌过程中气泡的外溢也会引起坍落度损失。加入减水剂后，混凝土坍落度值对单位用水量的敏感性增强，加上大幅度减水使水灰比有较大的降低，同样蒸发量会使坍落度降低比基准混凝土大。
2.8 外加剂
在拌制混凝土时，加入很少量的外加剂能使混凝土拌合物在不增加水泥浆用量的条件下，获得很好的和易性，增大流动性，改善粘聚性，降低泌水性。并且由于改变了混凝土结构，还能提高混凝土的耐久性。
不同的外加剂（主要是表面活性剂类的减水剂）品种，坍落度损失也不同，其顺序如下：
传统高效减水剂＞普通减水剂＞引气减水剂＞缓凝减水剂＞新型高效减水剂
速凝减水剂＞早强减水剂＞缓凝减水剂
这主要是因为减水剂的作用机理不一样。高效减水剂减水率较高，又有早强作用，其作用机理除了分散吸附外，还有吸附双电层的电性斥力作用，它有较高的减水率，能在水化早期促进水化反应进行，而水化产物又很快沉积到水泥颗粒的表面，Zeta电位降低。而普通减水剂的坍落度经时损失就小于高效减水剂，缓凝减水剂由于减缓了水化初期的反应速度，因此坍落度经时损失更小一些。而新型高效减水剂（氨基磺酸盐，聚羧酸盐）在水泥中呈栉形的吸附形态，水泥粒子间高分子吸附层的作用力是立体静电斥力，具有更大的分散效果，并能保持其分散系统的稳定性，Zeta电位变化小，混凝土的坍落度损失比常用减水剂小。由于外加剂与水泥适合性是个复杂的问题，在某种水泥中坍落度经时损失小的减水剂，在另一种水泥中坍落度经时损失可能会大，至今还未有一种对任何水泥都有好的效果的高效减水剂。
对高效减水剂的掺加方法的研究表明，减水剂后掺法与同掺法相比，混凝土坍落度经时损失小。当使高效减水剂与水同时掺入水泥时，水泥中的CaSO4溶出以前，C3A及C4AF吸附高效减水剂量多，溶液中高效减水剂的含量减少较多，在高效减水剂掺量相同的条件下，采用后掺法，可让水泥颗粒表面先形成一层水膜，表面能下降，C3A、C4AF对减水剂的吸附能力必然大大下降，溶液中的高效减水剂较多，因而可供C3S等塑化使用的高效减水剂便相对较多，混凝土坍落度经时损失便小。同一高效减水剂的粉剂减水率小于液体，但坍落度经时损失小于液体减水剂。
2.9 生产施工方面
2.9.1 混凝土原材料影响
沙河水洗砂由于存料时间和批次不同，含水量不稳定，且通过试验确定含水量时局限性较大，粗骨料一般情况含水量比较稳定，但有时也会变化，原因是骨料厂多为开敞式存放，在雨后骨料含水量发生变化，拌制混凝土时骨料吸水率不同会造成混凝土坍落度不同程度的偏差。
2.9.2 机械和搅拌时间影响
混凝土搅拌时间长会造成骨料吸水量加大，使混凝土熟料中的自由水份减少，造成混凝土坍落度的损失。
混凝土搅拌机械计量系统误差也会造成混凝土坍落度损失，混凝土配和比是通过精确计算并经过多次试配调整得出来的，任何一种材料由于计量不准确，都会使单位内材料比表面积发生变化，材料比表面积变化越大，坍落度经时损失也越大。
2.9.3 混凝土运输机械的影响
混凝土搅拌运输车运输距离和时间越长，混凝土熟料由于发生化学反应、水份蒸发、骨料吸水等多方面原因，自由水份减少，造成混凝土坍落度经时损失，混凝土皮带运输机、串筒还会造成砂浆损失，这也是造成混凝土坍落度损失的重要原因。
2.9.4 混凝土浇筑速度的影响
混凝土浇筑过程中，混凝土熟料到达仓面内的时间越长，会因为发生化学反应、水份蒸发、骨料吸水等多方面原因使混凝土熟料中的自由水份迅速减少造成坍落度损失，特别是混凝土暴露在皮带运输机上时，表面与外界环境接触面积较大，水份蒸发迅速，对混凝土坍落度损失的影响最大。根据实际测定当气温在25℃左右时混凝土熟料现场坍落度在半小时内损失可达4cm。
2.9.5 混凝土浇筑时间的影响
混凝土浇筑时间不同，也是造成混凝土坍落度损失的一个重要原因。早上和晚上影响较小，中午和下午影响较大，早上和晚上气温低，水份蒸发慢，中午和下午气温高水份蒸发快，水份损失越快混凝土坍落度损失越大，混凝土的流动性、粘聚性等越差，质量越难保证。
三、控制混凝土坍落度及其损失的方法
3.1 混凝土材料方面
在保证混凝土强度、耐久性和经济性的前提下，适当调整混凝土的组成配合比例以提高和易性。
1）应尽量避免选用C3A及C4AF含量高和细度大的水泥。试验表明，C3A含量在5%～6%，C3S含量在50%～60%，水泥细度在280～300m2／kg时混凝土坍落度损失较小。但随着水泥新标准的全面实施，如今的水泥多数是高C3S和C3A含量，比表面积达350m2／kg以上，比以往普遍提高，水泥与外加剂的相容性更加突出。
尽可能降低砂率，采用合理砂率，有利于提高混凝土的质量和节约水泥。
2）改善砂、石（特别是石子）的级配，好处同上，但要增加备料的工作量。
3）尽量采用较粗的集料，以减小需水量。
4）当混凝土拌合物坍落度太小时，维持水灰比不变，适当增加水泥和水的用量，或者加入外加剂等；当拌合物坍落度太大，但粘聚性良好时，可保持砂率不变，适当增加砂和石子。
5）使用外加剂也是调整混凝土性能的重要手段，常用的有减水剂、高效减水剂、流化剂、泵送剂等，外加剂在改善新拌混凝土和易性的同时，还具有提高混凝土强度，改善混凝土耐久性，降低水泥用量等作用。
6）将高效减水剂两次添加，是一种有效地控制混凝土坍落度损失的方法。第二次加入减水剂，可以弥补和恢复液相中被消耗掉的高效减水剂，从而使混凝土坍落度得到一定的恢复。在我国几乎没有采用，主要是人员专业素质低、怕麻烦和配套装置跟不上，如总掺量过高，经济上也受影响。
7）在高效减水剂中复合一些其他外加剂是目前国内外控制掺有高效减水剂混凝土坍落度损失的一种最简便、最常用且效果显著的措施之一。一般地，有高效减水剂与高效减水剂的复合；也有高效减水剂与缓凝剂的复合，可使混凝土的施工浇筑前不因水化而明显降低流动性，有助于解决坍落度的损失问题，但会增加泌水，掺量多时尤甚，也易造成凝结时间过长。产生混凝土长时间不凝结的问题。
8）使用新型高效减水剂，比如氨基磺酸盐、聚羧酸盐减水剂和改性木质素磺酸盐减水剂，其自身具有一定的抑制坍落度损失的性能。
3.2 混凝土生产施工方面
混凝土原材料进场时，由质量控制人员进行控制，同时试验人员对骨料模数和级配进行试验，对超径、逊径、级配不良的粗骨料严禁进场，保证混凝土原材料合格；对进场细骨料按批次分类存放，放置一定时间后由试验人员进行含水量试验，稳定后投入使用；粗骨料在使用前采用喷淋洒水，保证在使用时达到饱合面十状态，严禁表面有明水，这样可有效解决由于骨料比表面积及含水量变化、骨料吸水率高造成的混凝土坍落度损失。
采用高效率的强制式搅拌机，可以提高水的润滑效率，采用高效振捣设备，也可以在较小的坍落度情况下，获得较高的密实度。现代商品混凝土，在远距离运输时，为了减小坍落度损失，还经常采用二次加水法，即在拌和站拌和时只加入大部分的水，剩下少部分会在快到施工现场时再加入，然后迅速搅拌以获得较好的坍落度。
减少输送距离，加快施工速度，使用坍落度经时损失小的外加剂，都可以使新拌混凝土在施工时保持较好的和易性。
商品混凝土运到工地后，90min内要求用完，时间越长，坍落度损失越大，将影响混凝土质量。因此施工单位在使用前必须做好施工准备工作。商品混凝土搅拌车到达工地后，严禁往罐车内加水。若到达后时间不长，混凝土坍落度小不符合交货验收要求，可由搅拌站试验室人员添加适量减水剂进行调整，搅拌均匀后可以继续使用。若到达工地后混凝土坍落度过大超出交货验收的坍落度要求，施工单位有权进行退货，双方对坍落度有争议时以现场实测的坍落度值为准。商品混凝土胶凝材料多、砂率较高、坍落度较大，特别是泵送混凝土坍落度均在14～18cm以上，混凝土流动性好容易密实，所以在浇捣时不须强力振捣，振捣时间宜在10～20s，否则混凝土表面浮浆较多容易产生收缩裂缝。若振捣后浮浆层厚，可于混凝土初凝前在表面撒一层干净的碎石，然后压实抹平。
四、混凝土坍落度及其损失控制实例
4.1 掺萘系高效减水剂混凝土坍落度损失控制
4.1.1 概述
萘系高效减水剂是在我国使用最广泛的高效减水剂，它具有减水率高、价格相对较低的优点，但掺萘系高效减水剂混凝土坍落度损失较大，一般1h可损失大半，气温较高时损失更为显著。同时，水泥与萘系高效减水剂适应性也影响混凝土的坍落度损失。1999年开始执行的水泥标准与旧标准相比提高了水泥细度及早期强度要求，迫使水泥厂家采用提高水泥比表面积、增加C3S、C3A含量等方法来提高早期强度，水泥细度的增加及成份的变化增加了水泥与萘系高效减水剂的不适应性，导致预拌混凝土在运输过程中坍落度损失过快，而施工现场又采取直接加水的不当方式来增加混凝土坍落度，从而造成混凝土质量事故。选择细度成份适宜的水泥、作好外加剂对比试验、选择与水泥适应性较好的外加剂及加强施工工艺控制是保证混凝土质量的前提条件。
4.1.2 影响坍落度损失常见因素
1）水泥中影响坍落度损失的因素
（1）水泥细度
研究表明，随水泥比表面积的增加，水泥与相同高效减水剂的相容性变差，饱和点提高，为减小流动度损失需要掺加更多的高效减水剂[1]。同时也有研究表明，在细度相同的情况下，在一般粉磨工艺下加工的高C3S含量水泥（普通硅酸盐水泥熟料中含量通常为50%～60%，当超过60%时就认为是高C3S水泥）将会产生粉磨现象，使水泥中细颗粒比例提高[2]。水泥细颗粒较多会引起水化速度加快，使早期消耗的水量增加，增加水泥的流动性经时损失，最终产生与减水剂的适应性问题。
（2）C3A含量
在水中，C3S颗粒Zeta电位为负值，C3A颗粒Zeta电位为正值，中和C3A颗粒表面正电荷需要较大数量的高效减水剂，故高效减水剂对C3A含量少、C3S含量相对较高的水泥有较好的分散塑化效果。水泥四大成份水化速度由大到小排列为C3A>C4AF>C3S>C2S，C3A含量高的水泥在初期水化产物量较多，随着水化反应进行，混凝土中高效减水剂一部分与水化产物结合，失去分散能力，因而C3A含量高的水泥消耗掉的外加剂也较多，当溶液中外加剂数量不足以补充反应消耗掉的外加剂数量，就会产生较大的坍落度损失。一般认为，C3A含量大于8%，将给水泥与外加剂适应性带来不利影响。
（3）碱含量
碱含量（碱性硫酸盐）也影响水泥与萘系高效减水剂适应性，碱性硫酸盐少的水泥由于对磺酸基的高效减水剂有强烈的吸附作用，当调整高效减水剂掺量时，有可能得到很大的初始坍落度，但有时坍落度损失很快，而且当稍微超过剂量时，还会出现严重的离析和泌水。延迟或二次添加（开始搅拌加入1／2，另一半在5min之后加入）高效减水剂也不能调整这方面的缺点。可溶性碱最佳含量为0.4%～0.6%[3]。
2）外加剂因素
当前，各个厂家生产的萘系高效减水剂其配方多样，质量参差不齐，对同一种水泥适应性也不尽相同，高效减水剂与水泥不相适应，常会使混凝土拌和物泌水、离析，加速坍落度损失。
3）施工环境影响
通常，施工过程气温越高，水泥水化速度越快，混凝土坍落度损失也就越大。在较高的气温下施工，宜采用降温措施或采用缓凝性高效减水剂降低水化速度以减少坍落度损失。
4.1.3 坍落度损失控制方法
1）水泥选择：选择细度及成份适宜的水泥，是水泥与外加剂相适应的基础。可在水泥招标文件中对影响水泥与萘系高效减水剂适应性的关键因素作出规定，应避免走进只注重强度与价格的误区。水泥选择不当常导致水泥与外加剂适应性差，从而使混凝土内部与外观质量出现问题。
2）外加剂选择：通过对不同厂家生产的产品对比，选择与水泥适应性良好的产品。主要对比项目为最佳掺量、混凝土和易性、坍落度损失及混凝土强度等。在外加剂对比试验中，水泥净浆性能可反映混凝土的部分性能，如最佳掺量，坍落度损失速度等，净浆对比试验可有效地减少混凝土对比试验的工作量。
高效减水剂掺量增加时，水泥净浆流动性也相应增加，掺量与流动度关系见图1，当高效减水剂掺量较小时水泥净浆流动度增加较明显，在掺量较大时变化比较小，曲线变得比较平缓。在二者接合处高效减水剂掺量为“最佳掺量”。在相近的减水效果下，不宜选用掺量较大的产品，较大的掺量引入的有害物质（如碱含量）的可能性也将增大，在确定最佳掺量的过程中净浆的保水性也可反应出混凝土的保水性，净浆泌水（外加剂与水泥不相适应），相应掺量的混凝土会有较严重的泌水离析现象。根据经验，在净浆不泌水的情况下，相同掺量混凝土也可能出现离析泌水现象，这可能跟集料的级配有一定关系。水泥净浆流动度损失与混凝土坍落度损失有较好的拟合性[3]，见图2，通过水泥净浆流动度损失，可初步判定混凝土坍落度损失速度。
3）外加剂掺入方式：外加剂采用后掺法加入，能增加水泥颗粒表面Zeta电位差，增强分散作用并能减少C3A对高效减水剂的吸附，因而能减少混凝土坍落度损失。
4.1.4 工程实例
武汉至孝感高速公路第四合同段界河大桥梁为预制T梁，设计强度C50。混凝土由搅拌站集中搅拌，用混凝土搅拌车运至制梁场，再转移到料斗内由龙门吊运至浇筑地点，每车混凝土从搅拌站运至制梁场到混凝土全部入模约需1h，考虑其它影响因素，要求混凝土1.5h后坍落度不得小于9cm（过小不便于振捣，混凝土也不容易从搅拌车内倒出）。从节约成本考虑，初始坍落度不宜过大，考虑16～18cm。所用材料与对比试验情况如下：
水泥：采用公开招投标方式采购，招标书中明确规定C3A含量不大于8%，碱含量0.4%～0.6%。通过对比，武汉亚东水泥有限公司生产的P•O 42.5水泥中标，水泥部分性能见表1。
细集料：采用孝感地区杨河河砂（中砂），含泥量小于3%。
粗集料：孝感地区周巷产5～25mm连续级配碎石（石灰岩），含泥量小于1%，压碎值小于12 %，针片状颗粒含量小于5 %。
外掺料：由于搅拌站无该材料自动计量装置，为减少影响混凝土质量因素，未采用。
外加剂：对比山西、北京、湖北共5家外加剂厂生产的UNF－2A、UNF－1、JG－2、ADD－NS、FDN－1等5种萘系高效减水剂，最后根据性价比原则选定北京某外加剂厂生产JG－2型外加剂，对比试验情况如下：
1）净浆试验：根据不同掺量下净浆流动度确定最佳掺量，然后测最佳掺量下净浆流动度经时损失。水泥净浆试验水灰比为0. 29，试验结果见表2、表3。
2）混凝土对比试验：外加剂按最佳掺量加入，所用配合比为水泥∶砂∶碎石∶水∶外加剂＝ 459∶681∶1160∶170。混凝土各项性能见表4。
因掺UNF－1、ADD－NS高效减水剂混凝土出现了较严重的泌水、离析现象（水泥与外加剂不相适应），故未作坍落度经时损失试验，也不作为外加剂选择对象。其中JG－2型高效减水剂坍落度损失与其它外加剂相对较小，早期及28d强度较高，考虑其掺量及价格较为经济，故选定JG－2型高效减水剂作为施工用减水剂。
JG－2高效减水剂也具有奈系高效减水剂坍落度损失大的特点，为减小坍落度损失，对外加剂采用后掺法作了对比试验，试验结果见表5。
由表5可知，后掺法改善了混凝土坍落度损失，满足了施工要求，但经过较长时间后，混凝土坍落度损失仍较大，因而无法满足超长时间保持坍落度的要求。当施工要求长时间保持坍落度，应选用氨基磺酸系、聚羧酸等新型高效减水剂。
4.1.5 结束语
合理选择水泥，并在选定水泥基础上作好萘系高效减水剂对比试验，选定与水泥适应良好的高效减水剂，并在施工中采用后掺法，能有效地降低混凝土坍落度损失。
参考文献：
[1] 廉慧珍，梁文泉，水泥的品质和混凝土质量的关系[R]，清华大学土木水利学院，2003，4
[2] 朱洪波，马保国，董荣珍，胡利民，高C3S水泥与萘系减水剂适应性分析[J]，混凝土，2004，12
[3] 田培，影响萘系高效减水剂与普通硅酸盐水泥适应性的一些关键因素[C]，译自第六届CANMET／ACI砼高效减水剂和其它化学外加剂国际会议”论文集（增补卷），2003，6
[4] 刘秉京，混凝土技术[M]，人民交通出版社，2001，6
[5] 于飞宇，等，浅析无泌水水泥净浆流动度与混凝土保坍性能的关系[J]，混凝土，2004，4
4.2 混凝土坍落度施工控制技术
混凝土施工中，混凝土坍落度是混凝土拌合物工作性的一个重要指标。保持和减小混凝土坍落度损失是所搅拌混凝土的质量的重要保证。控制混凝土坍落度主要有几种方法：①利用分散和保持分散机理，加入高效减水剂及复合高效减水剂；②限制温度以及各种材料成分；③混凝土运输中，加入载体流化剂；④合理掌握时间；⑤控制水泥的水化作用等等。本文结合工程实践，对混凝土施工中搅拌用水的计量、控制，骨料含水率的测定及配合比的修订，搅拌过程中混凝土坍落度值的监控三个方面进行论述，为类似工程借鉴。
4.2.1 水的计量控制
水泥混凝土拌合站所拌出的混凝土坍落度值不稳定，水的计量不准是重要原因。提高水的计量精度，可很好地控制混凝土的坍落度。下面分别介绍定重量法、定容积法和定时法三种方法来解决水的汁量问题。
1）定重量法
定重量法是直接计量水的重量。其原理：在搅拌机的上部安装一只水箱，水箱通过称重传感器悬挂在固定支架上，通过与传感器相连的显示器。可以渎出水箱中水的重量，在水箱的上水管、放水管分别装有由电磁阀控制的上水阀和放水阀（常闭阀）。上水阀的控制开关与水泵的开关并联在一起，上水时，上水阀打开，放水阀关闭。通过显示器观察上水的重量，当上水重量接近设计值时．停止上水：放水时，放水阀打开。
用这种方法控制水的计量，优点是操作方便，计量准确，与自动控制系统相连可实现自动操作，计量误差<±1 ；缺点是结构复杂、造价高，适用于对混凝土质量要求较高的大型砼拌合站。
2）定容积法
定容积法是通过控制水的容积来实现水的计量。其原理：用钢板焊成一截面积相同的水箱容器，水箱内装有微型接近开关及排、供水电磁阀；当系统发出供水信号时，排水电磁阀工作，开始排水，当水位降到下限位处，微型接近开关工作，关闭排水电磁阀，停止排水；延迟一段时间后，供水电磁阀工作，开始供水。这种供水方法优点是结构简单、造价较低，缺点是计量精度不高；适用于对混凝土质量要求不高的拌合站。
3）定时法
在小型水泥混凝土拌合站，水的计量一般采用定时法。由于上水水泵采用离心泵，水泵的吸程较高（一般为4m左右），不仅在搅拌机工作之前要引水，而且在搅拌过程中，如果回水截止阀关闭不严或水泵进水管漏水，将导致上水重量不足。为解决这一问题，可使用潜水泵上水，选用精度较高的时问继电器计时，这种方法适用于对混凝土质量要求不高的拌合站。
4.2.2 骨料含水率的测定及配合比的修订
砂、石中所含的水分，不仅会增加混凝土中水的重量，改变水灰比，同时减少了骨料的重量，踺混凝土的配合比发生变化。在施工中，砂、石含水率增加或减少一个百分点。都会增加或减少很大重量的水，因此，砂、石含水率的测定准确与否，将直接影响到混凝土的质量。在常规操作中，事先测定出砂、石的含水率（特别是砂的含水率），然后对理沦配合比进行修汀，得出实际配合比，这样可以部分地解决这一问题，但不能完全解决。由于砂、石的含水率随砂的粒度、堆放的深度、气候的不同等因素有很大的波动，导致事先测定的含水率与实际的含水率相差较大，因此，按事先测定的砂、石含水率所得出的配合比很难保证混凝土的工作性。此时就应当在配料过程中，对每罐料的砂、石的含水率进行检测，即要进行连续测定，以确保每罐混凝土实际配合比准确。目前，砂、石的含水率的连续测定常见的方法有电阻式、中子式及微波测湿式等三种，其中微波自动显示测湿系统是20世纪90年代高科技技术，具有测定时间短、测定精度高等优点，既可显示物料的瞬时湿度，也可同时显示流动物料在一段时间内的平均湿度百分比。将砂、石含水率测湿系统与微机控制程序接通，对观察到的砂、石含水率进行混凝土配合比的调整，通常采用加砂、减水的方法，以使每罐混凝土达到最佳水灰比，拌出合格的混凝土来。这种技术在大型水泥混凝土拌合站已采用，但在中、小型混凝土拌合站中应用不多。为控制好中、小型水泥混凝土拌合站所搅拌混凝上的坍落度，对于有自动控制系统的，可安装砂石含水率检测仪，并将测定仪与微机控制程序接通，自动完成对检测的砂、石含水率进行配合比的调整；对没有自动控制系统的，只安装砂石含水率检测仪，在搅拌混凝土的过程中，观察砂石含水率，人工进行配合比的校正。
4.2.3 水泥混凝土坍落度的控制
在水泥混凝土搅拌质量的控制中，水泥混凝土的坍落度一般采用做坍落度实验的方法测定，这种方法既费时，又费力。针对卧轴强制式搅拌机，我们研制出一种坍落度显示仪，可以在水泥混凝土的拌合过程中，直观地显示出其坍落度值，以便采取相应的措施，控制好水泥混凝土的质量。
水泥混凝土的坍落度值与搅拌机搅拌混凝土时所消耗的功率存在一定的联系，对于某一配合比的混凝土，相同的投料量，混凝上的坍落度值越小，混凝土越干稠，其和易性越差，对搅拌机搅拌的阻力越大，搅拌机消耗的功率越大；相反，混凝土的坍落度值越大，混凝土的和易性越好，对搅拌机搅拌的阻力越小，搅拌机消耗的功率越小。搅拌机所消耗的功率P—uI，电压一般是恒定的．可看作是常数，功率随电流的变化而变化，且与电流成正比。通过以上的分析可知，水泥混凝土的坍落度值T与搅拌机搅拌混凝土时的电流I成反比关系。
下面以一台意大利”SIMEM 3.0”水泥混凝土搅拌机搅拌的路面摊铺用C50混凝土为例进行试验，这种型号的搅拌机为双卧轴强制式，每斗容量为3m。（实方），搅拌机采用2台55kW电动机驱动，我们在一只电动机上接了一只电流表。试验时，在搅拌机中加入计量值的骨料，通过改变用水量，以达到改变混凝土坍落度的目的，分别测定几组混凝土坍落度值T及与之对应的搅拌机电流I，两者对应关系如图1所示。
通过电流与坍落度关系曲线可以看出，某种型号的卧轴强制式水泥混凝土搅拌机，对于某配合比的混凝土，不同的主机电流对应不同的混凝土坍落度值，它们之间存在着对应关系。因此渎取主机电流值，便知道了水泥混凝土的坍落度值。把坍落度与电流对应值输入到微型计算机中，并把主机的电流信号输入到微型计算机中进行处理，在微型汁算机中便可以直接显示混凝上的坍落度值，电流表、微型计算机便组成了坍落度显示仪。
在混凝土的搅拌过程中，在测得了所搅拌混凝土的坍落度值之后，坍落度值不符合要求的混凝土便可采取相应的措施进行处理，对坍落度值偏小的，可适当补充水分；而对坍落度值偏大的，可按配合比的要求适当补充一些水泥及骨料，以保证拌出合格的混凝土来。
通过坍落度显示仪，还可以检查在混凝土中添加的减水剂的减水情况，如果减水剂的减水效果不明显，那么坍落度显示仪显示的坍落度值便比设计值偏小。
这种方法适用于卧轴强制式水泥混凝土搅拌机，对不同型号的搅拌机，或对同一型号的搅拌机不同的配合比，其电流与坍落度对应关系各不相同，要分别测定、标定。
通过对水的计量、控制系统的改进，对砂石含水率的测定及配合比的修正之后，如果混凝土的坍落度值还是不稳定，就应从水泥的质量及其计量是否准确；混凝土外加剂的质量及其计量是否准确几个方面检查分析原因。
4.2.4 结束语
上述方法在实际工程施工中有效地解决了以往水泥混凝土坍落度难控制的难题，避免了拌合过程不合格混凝土的出现，所搅拌的混凝土质地均匀，坍落度稳定。
