三、新拌混凝土的技術(shù)性質(zhì)

1、三、新拌混凝土的性質(zhì) Properties of Fresh Concrete新拌混凝土的性能v和易性流動性坍落度損失離析與泌水v塑性收縮v凝結(jié)時間v水化熱與溫度新拌混凝土的性能硬化混凝土的性能混凝土拌和物的和易性： 流動性 粘聚性 保水性塑性收縮等混凝土微結(jié)構(gòu)： 密實(shí)性 均勻性運(yùn)輸、澆灌和振搗硬化混凝土性能： 強(qiáng)度fc 彈性模量Ec 徐變 耐久性 多組分、多物相組成的混凝土，其組成均勻、結(jié)構(gòu)密實(shí)與其拌合物的和易性密切有關(guān)； 組成均勻、結(jié)構(gòu)密實(shí)的混凝土才能滿足土木工程所要求的性能和質(zhì)量。(一) 混凝土拌合物的和易性 v工程施工要求混凝土拌合物具有哪些性能？流動性，便于澆灌與填充模具；均勻性，骨

2、料在水泥漿中分布均勻，水泥顆粒在水中分布均勻；保水性，水不泌出、離析。 v良好性能的標(biāo)志：運(yùn)輸中不易分層離析；澆灌時容易搗實(shí)或自密實(shí)；成型后表面容易修正。 1.和易性的含義 v和易性： 混凝土拌合物便于施工并能獲得均勻、密實(shí)混凝土的一種綜合性能，包括： 流動性流動性： 反映混凝土拌合物在自重或施工機(jī)械振搗作用下流動的性能，取決于拌和物的稠度。 粘聚性粘聚性： 反映混凝土拌合物的抗離析、分層的性能。 保水性保水性： 指混凝土拌合物保持水分不易析出的能力。 分層離析與泌水現(xiàn)象及其危害v分層離析現(xiàn)象：粗骨料從混凝土的水泥砂漿中分離出來的傾向，與拌和物的粘聚性有關(guān)。 危害：分層離析將導(dǎo)致硬化后的混凝土

3、產(chǎn)生蜂窩和麻面，影響均勻性。v泌水現(xiàn)象：混凝土中粗骨料下沉、水分上升直到表面，這種現(xiàn)象叫泌水，與拌和物的保水性有關(guān)。危害：泌水導(dǎo)致混凝土中粗骨料和水平鋼筋下方形成水囊和水膜，降低骨料或鋼筋與水泥石的粘結(jié)力；表面還會形成酥松層等。骨料水可見表面泌水內(nèi)泌水鋼 筋沉降裂縫水 囊混凝土表面問題？v和易性不良的混凝土拌合物，施工后會出現(xiàn)什么情況？答：填充不密實(shí)，產(chǎn)生蜂窩、麻面、空洞等缺陷； 表面出現(xiàn)疏松層，粗骨料顆粒和水平鋼筋的下面會出現(xiàn)水囊或水膜等，界面結(jié)構(gòu)不密實(shí)； 造成組成不均勻，上層水泥漿多于底層，下層骨料多于上層，表面水泥漿中含水量多于內(nèi)部。v為什么混凝土拌合物會出現(xiàn)和易性不良？答：混凝土拌合物

4、由固相與液相組成，二者的比例不當(dāng)影響拌合物的和易性； 固相與液相的密度相差較大，而且骨料粒徑較大，容易在自重作用下，發(fā)生層析；2. 和易性的測定與評價 v和易性是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)指標(biāo)，確切評定較困難，具有不確定性。v測定：以測定其流動性為主，輔以對其粘聚性和保水性的觀察，然后根據(jù)測定和觀察結(jié)果，綜合評價其和易性。 vGB/T500802002規(guī)定，混凝土拌合物的和易性用兩種流動性指標(biāo)評價： 塑性混凝土的流動性用坍落度或坍落擴(kuò)展度表示； 干硬性混凝土用為維勃稠度表示。 坍落度試驗(yàn)Slump Testv標(biāo)準(zhǔn)圓錐筒v將拌和物等體積地分三層填入圓錐筒中v每一層用搗棒插搗25下v用灰刀將表面抹平v垂直提

5、起圓錐筒，拌和物將在自重作用下向下坍落v量出坍落的毫米數(shù)坍落度200mm100mm300mm坍落度試驗(yàn)坍落度直尺坍落擴(kuò)展度裝第1層并插搗25次裝第2層并插搗25次裝第3層并插搗25次抹平表面提起圓錐筒測量坍落高度坍落度試驗(yàn)步驟坍落度測量擴(kuò)展度測量坍落度測量結(jié)果的評定坍落度值(mm) 混凝土的和易性 1040 低塑性混凝土 5090 塑性混凝土 100150 流動性混凝土 160 大流動性混凝土 如坍落度值大于220mm，應(yīng)用鋼尺測量混凝土擴(kuò)展后的最大和最小直徑，取平均值為擴(kuò)展度。坍落度試驗(yàn)v測出坍落度后，用搗棒輕輕敲擊混凝土錐體的側(cè)面，看它是否保持整體向下坍落或發(fā)生局部的出然崩落，由此判斷其粘

6、聚性是否合格；v觀察混凝土錐體下方是否有水分析出，由此判斷其保水性是否合格。v由此兩方面觀察和坍落度測量即可判斷混凝土拌和物和易性是否合格。拌合物的和易性與施工工藝 施工工藝 坍落度(mm)碾壓混凝土 0滑模攤鋪混凝土 30 50 泵送混凝土 100 200自密實(shí)混凝土 240 坍落度的選擇 原則：根據(jù)施工方法、結(jié)構(gòu)條件和制品要求，并參考經(jīng)驗(yàn)資料進(jìn)行選擇，在滿足施工和結(jié)構(gòu)條件的情況下，盡量選用較小的坍落度，以節(jié)約水泥，提高混凝土質(zhì)量。維勃稠度試驗(yàn)透明圓盤 從開啟振動臺至透明圓盤底面與混凝土完全接觸所需的時間為維勃稠度值VB。 本方法適用于骨料最大粒徑不大于40mm，維勃稠度值在530s之間的拌

7、和物稠度測定。維勃稠度儀問題？v為什么坍落度筒法能反映塑性混凝土拌合物的和易性？ 解答： A、坍落度反映了拌合物在自重力作用下的流動性； B、拌和物圓錐體在敲擊下，是否崩落反映了粘聚性； C、拌和物圓錐體下方是否有水泌出，反映了保水性。 v維勃稠度反映的是混凝土拌和物的什么性能？ 答： 維勃稠度法適用于Dmax小于40mm，維勃稠度在530s之間的混凝土拌和物稠度的測量。 主要反映了混凝土拌和物在振動力作用下的流動性和充模性。 3. 影響和易性的主要因素(1) 水泥漿與骨料的相對用量；(2) 水泥漿的塑性(稠度)，取決于水泥品種與細(xì)度、水灰比；(3) 骨料的級配和最大粒徑、砂率；(4) 骨料的

8、形狀和表面特征。(5) 用水量(6) 外加劑基本原理拌合物的和易性包括其流動性、粘聚性和保水性。v流動性主要取決于水泥漿量和水泥漿的稠度，水泥漿愈多，流動性愈大，水泥漿愈稠，不利于流動性；v拌合物中：骨料的表觀密度水泥漿的表觀密度，若骨料向下的重力顆粒間內(nèi)摩阻力時，則可避免骨料下沉；v內(nèi)摩阻力與水泥漿的粘度、骨料的表面狀態(tài)和水泥漿用量有關(guān)；v拌合物中的水分為自由水和顆粒表面吸附水，自由水的多少取決于用水量和顆粒的總表面積。若用水量較少，總表面積愈大，則保水性越好；v顆粒總表面積與骨料級配、砂用量(砂率)和水泥用量及水泥細(xì)度等有關(guān)。(1) 水泥漿與骨料的相對用量的影響 v水泥漿是混凝土拌和物產(chǎn)生

9、流動的決定因素。v水泥漿包裹在骨料的表面，在骨料間起潤滑作用產(chǎn)生滾珠效應(yīng)，減小了骨料顆粒間的內(nèi)摩阻力。所以，水泥漿用量愈多，流動性愈好，拌和物的坍落度增大，同時還增大了拌和物的粘聚性。v水泥漿用量較小，相對骨料用量較大，水泥漿不足以包裹骨料表面形成潤滑層，骨料間的摩擦力較大，拌和物不易流動，坍落度減小。 水泥漿與骨料相對用量的影響低水泥漿用量的干硬性拌和物高水泥漿用量的塑性拌和物高水泥漿用量時的滾珠效應(yīng)初始高度滾珠效應(yīng)開始坍落度滾珠效應(yīng)結(jié)束問題：水泥漿用量越多越好嗎？ 解答： NO；增加水泥漿用量，就增加了骨料表面包裹層的厚度，增大了潤滑作用，這有利于拌和物的和易性； 但水泥漿過多，超過了骨料

10、表面包裹層所需的量，則不僅使拌和物的流動性無明顯增加，而且會出現(xiàn)流淌和泌水現(xiàn)象，同時會造成水泥漿的浪費(fèi)，是不利的。 (2) 水泥漿的塑性(稠度)的影響v水泥漿是由水泥和水組成，其塑性(稠度)取決于下列因素：水灰比水泥品種與細(xì)度1) 水灰比的影響v水灰比是混凝土拌和物中用水量與水泥用量的比值： W/C = 用水量(W)/水泥用量(C)v水灰比的大小反映水泥漿的稀稠程度(稠度)。v在水泥漿用量一定時，增大水灰比，水泥漿變稀，粘聚性降低，顆粒間內(nèi)摩阻力減小，流動性會有所增大；v但水灰比過大，水泥漿太稀，保水性變差，會導(dǎo)致混凝土拌和物出現(xiàn)泌水現(xiàn)象。 2)水泥品種與細(xì)度的影響基本原理：v水泥品種不同，水

11、泥顆粒的密度不同，當(dāng)水泥用量相同時，密度較大的水泥，其同樣質(zhì)量的水泥顆粒的數(shù)量較小，水泥顆粒的總表面積就小，反之亦然。v水泥中混合材粉末顆粒表面特征與水泥顆粒不同，影響顆粒表面吸附特性，即影響水泥漿粘度。v水泥顆粒的細(xì)度越大，則同樣質(zhì)量的水泥的總表面積越大。v當(dāng)水灰比相同時，水泥顆粒的總表面積越大，則水泥漿的稠度越大，塑性越差。從而影響混凝土拌和物的和易性。水泥品種與細(xì)度的影響n在水灰比相同時硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥 流動性好，密度較大；流動性好，密度較大；普通硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥 流動性好，密度較大；流動性好，密度較大；火山灰水泥火山灰水泥 流動性較差，保水性較好；流動性較差，保水性較好；礦

12、渣水泥礦渣水泥 流動性較差，保水性較差；流動性較差，保水性較差；粉煤灰水泥粉煤灰水泥 和易性最好，坍落度較大，保和易性最好，坍落度較大，保 水性和粘聚性均較好。水性和粘聚性均較好。n水泥顆粒愈細(xì)，拌和物的粘聚性和保水性愈好；當(dāng)水泥的比表面積小于280m2/kg時，混凝土拌和物的泌水性增大。(3) 骨料級配、砂率與最大粒徑的影響基本原理：v混凝土中的粗細(xì)骨料的表面都將吸附一層水膜，因此，骨料的總表面積越大，水泥漿中的自由水越少，從而導(dǎo)致水泥漿稠度增加，坍落度降低；v骨料的總表面積與粗骨料的最大粒徑Dmax與級配、細(xì)骨料占骨料總量的百分比砂率有關(guān)， Dmax越小，粗骨料的表面積越大；砂率越大，總表

13、面越大。v細(xì)骨料填充在粗骨料的間隙中，有效地減輕了粗骨料顆粒間的連鎖，起到撥開作用，有利于骨料的滑動或流動。 正是由于這些原因，骨料的最大粒徑、級配和砂率對拌和物的和易性所需的用水量有很大的影響1) 最大粒徑Dmax的影響v對于恒定的水泥漿用量，骨料粒徑越大，總表面積越小，拌和物的坍落度越大；v對于給定的坍落度或維勃稠度，骨料粒徑越大，骨料表面吸附水越少，則用水量越少，見表3-9；骨料粒徑對其表面積的影響 如果一個骨料顆粒的尺寸為如果一個骨料顆粒的尺寸為111cm31cm1cm1cm總體積總體積 = 1 cm3總表面積總表面積 = 6 cm2單粒表面積單粒表面積 = 116= 6總體積總體積

14、= 1 cm3 總表面積總表面積 = 1.58= 12 cm2單粒表面積單粒表面積 = 0.50.56=1.5若破碎該骨料使邊長減小一半，則表面積增大一倍0.5 cm0.25 cm總表面積總表面積 = 0.250.25688=24cm2粒徑 (cm)顆粒數(shù)量體積(cm3)表面積(cm2)11160.581120.25641240.125512148骨料粒徑與表面積的關(guān)系 水泥漿用量一定時，粒徑越大，表面積越小，骨料表面的水泥漿越厚，則骨料就容易滑動，坍落度就大。 粒徑越小，表面積越大，骨料表面的水泥漿越薄，則骨料相互連鎖不易滑動，坍落度就小。2)骨料顆粒級配的影響v級配良好的骨料，較大粒徑的顆

15、粒堆積的空隙被較小顆粒填充，較小顆粒堆積的空隙被更小顆粒填充，不但使得骨料顆粒堆積的空隙率較小，填充在空隙中的水泥漿減少，水泥漿主要包裹在骨料的表面，而且可以避免骨料顆粒間的連鎖，利于骨料的滑動，拌和物流動性較好。 當(dāng)用水量相同時，級配良好的骨料可以增大拌和物的流動性。 當(dāng)流動性相同時，級配良好的骨料可以減小水灰比或減少用水量3) 砂率的影響 v基本概念：混凝土拌和物中所用砂的質(zhì)量占骨料總量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)稱為砂率。使拌合物的坍落度最大時的砂率稱為合理砂率 試驗(yàn)表明：水灰比與用水量一定時，拌和物坍落度先隨砂率增加而增大，達(dá)到最大值后，又隨砂率增加而減小，坍落度最大時的砂率為合理砂率(最優(yōu)砂率)坍落

16、度坍落度(cm)砂率砂率()合理砂率合理砂率問題：為什么存在一個合理含砂率？ 解答：v砂率的大小影響了拌合物中骨料的總表面積和空隙率。v當(dāng)水泥漿用量一定時，砂率較小時，石子較多，砂與水泥漿組成的砂漿不足以填滿石子顆粒的空隙，潤滑作用較小，流動性、粘聚性、保水性均較差；v隨著砂率增加，砂漿逐漸增多，粗骨料間潤滑層逐漸增厚，坍落度會越來越大；v當(dāng)砂率過大時，骨料總表面積和空隙率太大，水泥漿量變?yōu)椴蛔?，致使拌和物的坍落度變小，并隨著砂率增大而減小。 砂率對骨料堆積空隙率的影響卵石碎石堆積孔隙率(%)砂 率 (%) 如圖：不管是卵石或碎石，當(dāng)砂率在3545時，骨料的堆積空隙率最低。合理砂率的選用原則：

17、 1) 粗骨料的Dmax較大，級配較好時，可選用較小砂率；2) 砂的細(xì)度模數(shù)較小時，砂的總表面積較大，可選用較小砂率； 3) 水灰比較小、水泥漿較稠時，可選用較小砂率； 4) 流動性要求較大時，需采用較大砂率； 5) 摻用引氣劑或減水劑時，可適當(dāng)減小砂率； (4) 骨料顆粒表面特征與形狀的影響v表面光滑且呈等徑形狀的顆粒比粗糙表面且有菱角的顆粒更利于骨料的滑動，而且，前者的表面積小于后者。因此：在水泥漿用量相同時，前者拌制的混凝土拌和物坍落度大于后者；當(dāng)坍落度或維勃稠度相同時，前者拌制的混凝土拌和物所需用水量小于后者。v針片狀的顆粒比等徑形狀的顆粒更不利于骨料的滑動，因此，前者不利于混凝土拌和

18、物的流動性。多菱角粗糙表面的顆粒多菱角粗糙表面的顆粒碎石碎石光滑表面顆粒光滑表面顆粒河卵石河卵石(5) 用水量的影響v每立方米混凝土的用水量單位用水量，它確定了混凝土拌和物的流動性。v當(dāng)水泥用量一定時，增加用水量，水灰比增加，坍落度增大。v當(dāng)水灰比一定時，增加用水量，就必須同時增加水泥用量水泥漿用量增加，則坍落度增大。初始坍落度(mm)用水量(kg/m3)初始自由水量對混凝土拌合物初始坍落度的影響基本理論v恒定用水量法則恒定用水量法則： 當(dāng)粗、細(xì)骨料的種類和比例一定時，即使水泥用量有適當(dāng)變化(50100kg/m3)，只要單位用水量不變，混凝土拌和物的坍落度可以基本保持不變，即要使混凝土拌和物獲

19、得一定值的坍落度，其所需的單位用水量是一個恒定值。問題：恒定用水量法則有何實(shí)際應(yīng)用意義？ 解答：解答： 它是混凝土配合比設(shè)計(jì)時，確定單位用水量的理論依據(jù)。 在所用粗、細(xì)骨料的種類和比例一定的條件下，固定了單位用水量，當(dāng)單位水泥用量增減不超過50100kg，混凝土拌和物的坍落度基本上可以在某一范圍內(nèi)恒定不變。因此，變動水灰比，就可以配制出強(qiáng)度不同而坍落度相近的混凝土。表3-9。 Summaryv和易性是一項(xiàng)綜合評價混凝土拌合物施工性能的指標(biāo)，包括流動性、粘聚性、保水性。v和易性用坍落度或維勃稠度定量指標(biāo)，輔以粘聚性和保水性的定性觀察，綜合評價。v和易性影響到澆灌后混凝土的均勻密實(shí)性，從而影響硬化

20、后混凝土性能。v和易性受下列因素影響：水泥品種、細(xì)度與水泥用量；用水量與水灰比骨料(顆粒特征、粒徑與級配、砂率等)外加劑攪拌方式與時間創(chuàng)新思維題？ 試從固體顆粒堆聚體和固體顆粒在水中的分散體的概念，分析上述因素對混凝土拌和物和易性的影響機(jī)理。(二)坍落度損失 v基本概念： 拌和物的坍落度隨時間的推移而逐漸減小的現(xiàn)象稱為坍落度損失。v坍落度損失的原因水泥水化細(xì)小水化物固體顆粒不斷增多，相互粘聚；自由水量不斷減少，水泥漿稠度不斷增大；坍落度坍落度(mm)拌和后時間拌和后時間(min)坍落度損失的影響因素v環(huán)境溫濕度 環(huán)境溫度越高，濕度越小，新拌混凝土坍落度損失越快v水泥品種(礦物成分) 水泥水化速

21、度越快，坍落度損失越大v水灰比 新拌混凝土的水灰比越小，坍落度損失越快v化學(xué)外加劑(相容性)v礦物外加劑(摻和料)坍落度坍落度(mm)拌和后時間拌和后時間(min)坍落度坍落度(mm)拌和后時間拌和后時間(min)(三) 澆注后的混凝土行為v離析分層與泌水新拌混凝土在運(yùn)輸、振搗過程中和澆灌以后靜置，大顆粒骨料分層，水向表面遷移泌水；泌水將導(dǎo)致混凝土中骨料和鋼筋的下部形成水囊和表面酥松，產(chǎn)生沉降裂縫；v塑性收縮 由于環(huán)境溫濕度影響，表面泌出的水將向空氣中蒸發(fā)，導(dǎo)致澆灌后的混凝土表面收縮，約束下收縮將導(dǎo)致表面開裂。v養(yǎng)護(hù)混凝土澆灌后，必須保護(hù)表面以防濕度損失，以減少塑性收縮，利于水泥水化，這種保護(hù)

22、成為養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)措施有：噴灑水、覆蓋表面膜等。v凝結(jié)時間v溫升1、分層與泌水現(xiàn)象水泥漿水泥漿泌出的自由水泌出的自由水新拌混凝土新拌混凝土骨骨 料料水泥漿水泥漿泌出水的蒸發(fā)泌出水的蒸發(fā)骨料骨料水水可見表面泌水可見表面泌水內(nèi)泌水內(nèi)泌水鋼筋鋼筋沉降裂縫沉降裂縫水囊水囊混凝土表面混凝土表面 泌水的影響因素v水泥品種 礦渣水泥和火山灰水泥比普通硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥容易泌水，且礦渣摻量越大，泌水量越多；v水灰比 當(dāng)水泥用量一定時，新拌混凝土的泌水量隨著水灰比的增大而增加；v水泥用量 水泥用量越小，水灰比越大，泌水量越大；v外加劑 加入引氣劑可以減少新拌混凝土的泌水量; 加入緩凝劑將增加泌水量。累計(jì)泌水量累

23、計(jì)泌水量(ml)(ml)礦渣摻量對普通混凝土的泌水量的影響礦渣摻量對普通混凝土的泌水量的影響時間時間(mins)礦渣摻量礦渣摻量累計(jì)泌水量累計(jì)泌水量( (kg/m2) )時間時間(mins)水灰比對新拌混凝土泌水量的影響累計(jì)泌水量累計(jì)泌水量(ml)時間時間(mins)水泥用量對普通混凝土的泌水量的影響水泥用量水泥用量kg/m3(W/C)泌水量泌水量( () )引氣劑對新拌混凝土泌水量的影響引氣劑對新拌混凝土泌水量的影響引氣量引氣量()泌水量泌水量(ml)時間時間(mins)緩凝劑和攪拌時間對新拌混凝土泌水量的影響攪拌時間攪拌時間糖類緩凝劑糖類緩凝劑沒有緩凝劑沒有緩凝劑初始值初始值0.5小時小時

24、4小時小時泌水量泌水量(ml)(ml)時間時間(mins)減水劑和攪拌時間對新拌混凝土泌水量的影響減水劑減水劑沒有外加劑沒有外加劑減水劑糖類緩凝劑減水劑糖類緩凝劑分層與泌水的控制v泌水的危害泌水的危害:可泵性差可泵性差表面銹蝕延后表面銹蝕延后頂部水灰比大頂部水灰比大層間粘結(jié)力差層間粘結(jié)力差v原因：原因：缺少細(xì)顆粒組分缺少細(xì)顆粒組分用水量太大用水量太大v防治措施防治措施加大細(xì)顆粒組分加大細(xì)顆粒組分調(diào)節(jié)骨料級配調(diào)節(jié)骨料級配引氣劑引氣劑減少用水量減少用水量2、塑性收縮泌出水的蒸發(fā)，將導(dǎo)致澆注后的混凝土產(chǎn)生塑性收縮表面收縮表面收縮底面不收縮底面不收縮新拌混凝土新拌混凝土骨骨 料料水泥漿水泥漿泌出水的蒸發(fā)泌出水的蒸發(fā)自由收縮 導(dǎo)致體積變化，但不產(chǎn)生應(yīng)力收縮前收縮前收縮后收縮后約束下收縮產(chǎn)生應(yīng)力將導(dǎo)致開裂平行裂縫垂直與收縮方向塑性收縮開裂的影響因素v水灰比 當(dāng)水泥用量一定時，混凝土澆灌后開裂的時間隨水灰比增大而延后。v水泥用量 當(dāng)水灰比一定時，混凝