影响混凝土拌合物和易性的因素

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混凝土的基本性能
    混凝土是土建工程中应用最广、用量最大的建筑材料之一,任何一个现代建筑工程都离不开混凝土。混凝土广泛应用于建筑工程、水利工程、交通工程、地下工程、港口工程和国防工程等,是世界上用量最大的人工建筑材料。
    据有关部门估计,目前全世界每年生产的混凝土材料超过100亿吨,预计今后每年生产混凝土将达到120亿~150亿吨,随着科学技术的进步,混凝土不仅广泛用于工业与民用建筑、水工建筑和城市建设,而且还可以制成轨枕、电线杆、压力管道、地下工程、宇宙空间站及海洋开发用的各种构筑物等。
    进入21世纪以来,我国各项建设事业飞速发展,混凝土科学技术的发展呈现欣欣向荣的景象,各种现代化的大型建筑如雨后春笋,混凝土技术和施工工艺不断涌现,并在工程应用中获得巨大的经济效益和社会效益,为我国社会主义现代化建设插上了腾飞的翅膀,有力地促进了国民经济各项事业的发展。
    混凝土在未凝结硬化以前,称为混凝土拌合物,它必须具有良好的和易性,以便于浇筑和振捣,保证能获得良好的浇筑质量。混凝土在凝结硬化以后,应具有设计要求的力学强度,以保证建筑物能安全地承受设计荷载,并具有要求的耐久性。
(一)混凝土拌合物和易性
1.混凝土拌合物和易性的概念
    混凝土拌合物的和易性是一项综合性的技术指标,包括流动性、粘聚性和保水性3个方面的含义。流动性是指混凝土拌合物在自重或机械振捣作用下,能产生流动并均匀密实地填满模板的性能。流动性的大小反映了混凝土拌合物的稀稠,浇筑振捣的难易程度直接影响着浇捣施工的进度和混凝土的质量。
    粘聚性是指混凝土拌合物内部组分之间具有一定的凝聚力,在运输和浇捣的过程中,有较好的黏性和稳定性,不会发生分层离析现象,使混凝土保持整体均匀的性能,从而就能保证混凝土拌合物的质量。
    保水性是指混凝土拌合物具有一定的保持内部水分的能力,在施工过程中不使混凝土生严重的泌水现象。保水性差的混凝土拌合物,在施工过程中,一部分水易从内部析出至表面,在混凝土内部形成泌水通道,使混凝土的密实性变差,不仅降低混凝土拌合物的和易性,而且也降低混凝土的强度和耐久性。
    工程实践充分证明:混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性,三者互相关联又互相排斥。如粘聚性好的混凝土拌合物,其保水性也比较好,但当流动性增大时,粘聚性和保水性反而变差。因此,所谓混凝土拌合物的和易性良好,就是要使这3个方面的性能在某种具体条件下均达到比较理想的程度。

影响混凝土拌合物和易性的因素
    影响混凝土拌合物和易性的因素很多,主要有水泥浆的数量、水泥浆的稠度、混凝土的砂率、组成材料性质、外加剂种类、时间和温度以及拌和条件影响等。
    (1)水泥浆的数量在混凝土拌合物中,水泥浆起着润滑集料、提高混凝土流动性的作用。在水灰比不变的情况下,单位体积混凝土拌合物中,水泥浆的数量越多,则拌合物的流动性越大。但若水泥浆数量过多,不仅水泥用量大,而且将会出现流浆现象,使拌合物的粘聚性变差,同时会降低混凝土的强度和耐久性;若水泥浆数量过少,则水泥浆不能填满集料的空隙,或不能很好地包裹集料的表面,就会出现混凝土拌合物崩塌现象,使其粘聚性变差。因此,混凝土拌合物中水泥浆的数量应以满足施工流动性为度,不宜过多或过少。
    (2)水泥浆的稠)水泥浆的稠度是由水灰比决定的,水灰比是指在混凝土拌合物中用水量与水泥用量的比值。在水泥用量不变的情况下,水灰比越小,水泥浆越稠,拌合物的流动性就越小。当水灰比过小时,水泥浆比较干稠,混凝土拌合物流动性差,浇筑、振捣均比较困难,不仅影响施工速度,而且不能保证混凝土的密实度。当水灰比增大时,混凝土的流动性加大,但水灰比过大,又会造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性变差,产生流浆、离析现象,并严重影响混凝土的强度和耐久性。所以,水泥浆的稠度(水灰比)不宜过大或过小,应根据混凝土的强度和耐久性合理选择,一般将水灰比控制在0.40~0.75之间。
    (3)混凝土的砂率混凝土的砂率是指混凝土中砂的质量占砂石总质量的百分率。砂率的改变会使集料的空隙率和总表面积有显著改变,因而对混凝土的和易性也会产生显著的影响。如果砂率过大,集料的总表面积和空隙率增大,在水泥浆用量不变的情况下,相对水泥浆则显得少,混凝土拌合物的流动性降低。如果砂率过小,不能保证粗集料之间有足够的砂浆层,也会降低混凝土拌合物的流动性,使其粘聚性和保水性变差。当采用合理的砂率时,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的流动性,并且能保持良好的粘聚性和保水性。
    (4)组成材料性质混凝土所组成材料的性质对和易性影响非常大。如级配良好的集料,其空隙率和总表面积较小,在水泥浆量相同的情况下,包裹在集料表面的水泥浆较厚,混凝土拌合物的和易性则好。碎石比卵石表面粗糙,同样的水泥浆量,卵石配制的混凝土拌合物流动性好。细砂的比表面积大,用细砂配制的混凝土拌合物,比用中砂、粗砂配制的混凝土拌合物流动性小。
    水泥对拌合物的和易性影响主要表现在水泥的需水量上。需水量不同的水泥品种,要达到相同的坝落度,所需要的水量是不同的。在六大常用硅酸盐系水泥中,以普通硅酸盐水泥所配制的混凝土拌合物的流动性和保水性较好;矿渣硅酸盐水泥所配制的混凝土拌合物流动性较大,但粘聚性和保水性较差;火山灰质硅酸盐水泥需水量较大,在相同加水量条件下,流动性显著降低,但粘聚性和保水性较好
    (5)外加剂种类在拌制混凝土时,加入适量的外加剂,能使混凝土拌合物在不增加水泥用量的条件下,获得良好的和易性,不仅使流动性显著增加,而且还可以有效地改善混凝土拌合物的粘聚性和保水性。按功能划分的全部四大类混凝土外加剂中,有3类均与调整混凝土拌合物的和易性有关:a.改善混凝土流变性能的外加剂;b.改善混凝土凝结时间的外加剂;c.改变混凝土其他性能的外加剂(其中的一部分品种)。虽然理论上只凭外加剂也可能改善混凝土拌合物的和易性,但从经济性、硬化后混凝土耐久性等方面综合考虑,在主要依靠外加剂调整拌合物和易性的同时,也应当同样考虑配合比的调整和运输、施工工艺的调整。工程实践证明,单纯依靠用外加剂来调整、改善拌合物和易性有时并不可取。
    (6)时间和温度搅拌完毕的混凝土拌合物,随着时间的延长而逐渐变得干稠,流动性越来越小,其原因是一部分水参加水化反应,一部分水被集料吸收,还有一部分被蒸发,再加上混凝土中凝聚结构的逐渐形成,使混凝土拌合物的流动性变差。混凝土拌合物的和易性受温度的影响也很大,随着环境温度的上升,水泥水化速度加快,混凝土拌合物的期落度减小,同时随时间的推移圩落度也会减小,特别是在夏季施工或较长运输距离的混凝土,上述现象更加明显。
    (7)拌和条件不同搅拌机械拌和出来的混凝土拌合物,即使原材料的条件相同,其和易性也可能出现较明显的差别。特别是搅拌水泥用量大、水灰比小的混凝土拌合物,这种差别尤其显著。搅拌能力强的新型混凝土搅拌机,能使混凝土拌合物搅拌得均匀而充分,具有良好的和易性。工程实践证明:不仅拌和条件对混凝土拌合物的和易性有较大影响,拌和机械维护如何对混凝土拌合物的和易性也有很大影响。即使是同类型搅拌机,如果使用维护不当,叶片被混凝土拌合物包裹,必然会使混凝土拌合物越来越不均匀,和易性也会显著下降。

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