混凝土拌和物的技术性质.docx

混凝土拌和物的技术性质
混凝土的技术性质常以混凝土拌和物和硬化混凝土分别研究。混凝土的各组成材料按一定的比例配合、搅拌而成的尚未凝固的材料，称为混凝土拌和物。混凝土拌和物的主要技术性质的是工作性（和易性）。

一、 混凝土拌和物的和易性
1、和易性的概念
和易性又称工作性，是指混凝土拌和物在一定的施工条件和环境下，是否易于各种施工工序的操作，以获得均匀密实混凝土的性能。工作性在搅拌时体现为各种组成材料易于均匀混合，均匀卸出；在运输过程中体现为拌和物不离析，稀稠程度不变化；在浇筑过程中体现为易于浇筑、振实、流满模板；在硬化过程中体现为能保证水泥以及水泥石和骨料的良好黏结。混凝土的工作性应是一项综合性的要技术指标，包括流动性、黏聚性、保水性等3个方面的技术性能。
1) 流动性
流动性是指混凝土拌和物在本身自重或机械振捣作用下产生流动，能均匀密实流满模板的性能，它反映了混凝土拌和物的稀稠度及充满模板的能力。流动性的大小，反映混凝土拌和物的稀稠，直接影响着浇捣的难易和混凝土的质量。
2) 黏聚性
黏聚性是指混凝土拌和物的各种组成材料在施工过程中具有一定的黏聚力、能保持成分的均匀性，在运输、浇筑、振捣、养护过程中不发生离析、分层现象，它反映了混凝土拌和物的均匀性。黏聚性差的拌和物，易发生分层、离析、硬化后产生“蜂窝”“空洞”等缺陷，影响强度与耐久性。
3) 保水性
保水性是指混凝土拌和物在施工过程中具有一定的保持水分的能力，在施工过程中不产生严重泌水的性能。保水性也可理解为水泥、砂、石子与水之间黏聚性。保水性差的混凝土，会造成水的泌出，造成毛细管通道或由于受集料的阻挡，集聚于粗集料之下，影响水泥的水化，并严重影响水泥桨与骨料的胶结；同时会使混凝土表层疏松，泌水通道会形成混凝土的连通孔隙降低其耐久性。它反映了混凝土拌和物的稳定性。
混凝土的工作性是一项由流动性、黏聚性、保水性构成的综合指标体系，各性能间有联系也有矛盾。如提高水灰比可提高流动性，但往往又会使黏聚性和保水性变差。在实际操作中，要根据具体工程特点、材料情况、施工要求环境条件，既有所侧重，又要全面考虑。

2、流动性的选择
塑性混凝土、干硬性混凝土分别按坍落度、维勃稠度分为四级，如表一所示
混凝土按坍落度、维勃稠度分级表 表一
名称
指标
数值
塑性混凝土
（坍落度≥100mm）
低塑性混凝土
坍落度（单位为mm）
10~40mm
塑性混凝土
50~90mm
流动性混凝土
100~150mm
大流动性混凝土
≥160mm
干硬性混凝土
（坍落度＜10mm）
超干硬性混凝土
维勃稠度（单位为s）
＞31s
特干硬性混凝土
30~21s
干硬性混凝土
20~11s
半干硬性混凝土
10~5s
根据我国现行标准《普通混凝土拌和物性能试验方法》规定，用坍落度试验法和维勃稠度测定法来测定混凝土拌和物流动性，并辅以直观经验来评定黏聚性和保水性。
1) 坍落度试验法
坍落度法是将按规定配合比配制的混凝土拌和物规定方法分层装填至坍落筒内，并分层用捣棒插捣密实，然后提起坍落度筒，测量筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差，即为坍落度值（以mm计），当混凝土的坍落度大于220mm时，应采用的坍落度扩展度值。坍落度是流动性（亦称稠度）的指标，坍落度值越大，流动性越大。
在测定坍落度的同时，观察确定黏聚性。如果用捣棒侧击混凝土拌和物的侧面，如其逐渐下沉，表示黏聚性良好；若混凝土拌和物发生坍塌，部分崩裂，或出现离析，则表示黏聚性不好保水性以在混凝土拌和物中稀浆析出的程度来评定。坍落度筒提起后如有较多稀桨自底部析出，部分混凝土因失桨而集料外露，则表示保水性不好。若坍落度筒提起后无稀桨或仅有少数稀桨自底析出，则表示保水性好。具体操作过程，可参看试验部分。
采用坍落度试验法测定混凝土拌和物的工作性，操作筒便，故应用广泛。但该种方法的结果受操作技术的影响较大，尤其是黏聚性和保水性主要靠试验者的主观观测而定，不定量，人为因素较大。该法一般仅适用骨料最大粒径不大于37.5mm，坍落度值不小于100mm的混凝土拌和物流动性的测定。
2) 维勃稠度试验法
该种方法主要适用于干硬性的混凝土，若采用坍落度试验，测出的坍落度值过小，不易准确说明其工作性。维勃稠度试验法是将坍落度筒置于一振动台的圆桶内，按规定方法将混凝土拌和物分层装填，然后提起坍落度筒，启动振动台。测定从起振开始至混凝土拌和物在振动作用下逐渐下沉变形直到其上部的透明圆盘的底面被水泥浆布满时的时间为维勃稠度（单位s）。维勃稠度值越大，说明混凝土拌和物的流动性越小。根据国家标准，该种方法适用于骨料粒径不大于37.5mm、维勃稠度在5~30s间的混凝土拌和物工作性的测定。
混凝土拌和物坍落度的选择，应根据施工条件、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法等来确定，见表二
混凝土浇筑时的坍落度 表二
结构种类
坍落度（mm）
基础或地面垫层，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
配筋密集的结构（如薄壁、斗仓、筒仓、细柱等）
50~70
配筋特密的结构
70~90

二、 影响混凝土拌和物工作性的因素
影响混凝土拌和物工作性的因素较复杂，大致分为组成材料、环境条件和时间3方面。
1、 组成材料
1) 水泥的特性
不同品种和质量的水泥，其矿物组成、细度，所掺混合材料种类的不同都会影响混凝土拌和物用水量。即使拌和水量相同，所得水泥浆的性质也会直接影响混凝土拌和物的工作性。例如；矿渣硅酸盐水泥拌和的混凝土流动性较小而保水性较差；粉煤灰硅酸盐水泥拌和的混凝土则流动性、黏聚性、保水性都较好。水泥的细度越细，在相同用水量情况下其混凝土物流动性小，但黏聚性及保水性较好。
2) 用水量及水泥浆用量
在水灰比不变的前提下，用水量加大，则水泥浆量增多，会使骨料表面包裹的水泥浆层厚度加大，从而减小骨料间的摩擦，增加混凝土拌和我的流动性。大量试验证明，当水灰比在一定范围（0.40~0.80）内而其他条件不变时，混凝土拌和物的流动性只与单位用水量（每立方米混凝土拌和物的拌和水量）有关， 这一现象称为“恒定用水量法则”，它为混凝土配合比设计中单位用水量的确定提供了一种简单的方法，即单位用水量可主要由流动性来确定。现行行业标准《普通混凝土配合比设计规程》提供的塑性混凝土用水量见表三。
塑性混凝土用水量（kg/m3） 表三
拌和物稠度
卵石最大粒径（mm）
碎石最大粒径（mm）
项目
指标
10
20
31.5
40
16
20
31.5
40
坍落度
（mm）
10~30
190
170
160
150
200
185
175
165
35~50
200
180
170
160
210
195
185
175
55~70
210
190
180
170
220
205
195
185
75~90
215
195
185
175
230
215
205
195
注；1、本表用水量第采用中砂时的平均取值。采用细砂时，每立方米混凝土用水量增加5~10Kg，采用粗砂时， 则可减少5~10kg。
2、采用各种外加剂或掺和料时，用水量应相应调整。

水泥浆过多；出现流浆现象，粘聚性变差，对强度和耐久性有影响，水泥用量多。
水泥浆过少；不能填充骨料间隙，不能很好包裹骨料表面，拌和产生崩塌现象。
3) 水灰比及水泥浆稠度
水灰比即每立方米混凝土中水和水泥质量之比，用W/C表示，水灰比的大小，代表水泥桨的稀稠程度，水灰比越大，水泥桨越稀软，混凝土拌和物的流动性越大，这一依存关系，在水灰比为0.4~0.8的范围内时，又呈现得非常不敏感，这是“恒定用水量法则”的又一体现，为混凝土配合比设计中水灰比的确定提供了一条捷径，即在确定的流动性要求下，灰水比（水灰比的倒数）与混凝土的试配强度间呈简单的线性关系。
水灰比过小；水泥桨干稠，流动性低，施工困难，不能保证密实性。
水灰比过大；粘聚性和保水性不良，产生流桨离析现象，严重影响强度。
对流动性的调整应保证水灰比不变而调整水泥桨量。
4) 骨料性质
(1) 砂率
砂率是每立方米混凝土中砂与砂石总质量之比，砂率的变动，会使骨料的空隙率和骨料的总表面积有显著改变，因而对混凝土拌和物的和易性产生显著影响。
砂率的高低说明混凝土拌和物中粗集料所占比例的多少。在骨料中，粗集料越多，则骨料的总表面积就越大，吸附的水泥浆也越多，同时细集料充填于粗集料间也会减小粗集料间的摩擦。砂率对混凝土拌和物的工作性是主要影响因素，
砂率过大；水泥浆相对减少， 流动性下降
砂率过小；没有足够的砂浆层，使混凝土拌和物的流动性降低，严重影响粘聚性和保水性造成离析流浆。
当砂率适宜时，砂不但填满石子间的空隙，而且还能保证粗集料间有一定厚度的砂浆层，以减小粗集料间的摩擦阻力，使混凝土拌和物有较好的流动性。这个适宜的砂率，称为合理砂率。当采用合理砂率时，在用水量及水泥用量一定的情况下，能使混凝土拌和物获得最大的流动性，保持良好的黏聚性和保水性，或者当采用合理砂率时，能使混凝土拌和物获得所要求的流动性及良好的黏聚性与保水性，而水泥用量为最少。
(2) 骨料粒径、级配和表面状况
在用水量和水灰比不变的情况下，加大骨料粒径可提高流动性，采用细度模数较小的砂， 黏聚性和保水性可明显改善。级配良好的骨料，空隙率小，在水泥浆量相同的情况下，包裹骨料颗粒水泥浆较厚，流动性好。表面光滑圆整的骨料（如卵石）所配制的混凝土流动性较表面粗糙的骨料（如碎石）要好。
5) 外加剂
外加剂可改变混凝土组成材料间的作用关系，加入少量的外加剂能使混凝土拌和物在不增加水泥用量的条件下，获得良好的和易性，不仅流动性显著增加而且能有效改善混凝土拌和物的黏聚性和保水性。
2、 环境条件及时间
新搅拌的混凝土的工作性在不同的试工环境条件下往往会发生变化。尤其是当前推广使用集中搅拌的商品混凝土与现场搅拌最大的不同就是要经过长距离的运输，才能到达施工面。混凝土拌和物的和易性受温度的影响较明显，环境温度升高，水分蒸发及水化反应加快，相应使流动性降低。另外还受空气湿度、风速等环境条件的影响。
新拌制的混凝土随着时间的推移，部分拌和水挥发、被骨料吸收，同时水泥矿物会逐渐水化，进而使混凝土拌和物变稠，流动性减小，造成坍落度损失，影响混凝土的施工质量。

三、改善混凝土拌和物工作性的措施
根据上述影响混凝土拌和物工作性的因素，可采取以下相应的技术措施来改善混凝土拌和物的工作性。
(1) 通过试验，采用合理砂率。
(2) 在水灰比不变的前提下，适当增加水泥浆的用量。
(3) 改善砂、石料的级配，调整砂、石料的粒径，一般情况下尽可能采用连续级配。如要加大流动性可加大粒径，若欲提高黏聚性和保水性可减小骨料的粒径。
(4) 根据具体环境条件，尽可能缩小新拌混凝土的运输时间。若条件不允许，可缓凝、流变剂，心减小坍落度损失。
(5) 有条件时尽量掺用外加剂。采用减水剂、引气剂、缓凝剂都可有效地改善混凝土拌和物的工作性。