普通混凝土的工作性能

第三章普通混凝土的工作性能

第一节普通混凝土混合料的流变特性

第二节普通混凝土混合料工作性的影响因素（参考混凝土技术）

第三节普通混凝土混合料工作性的测试（参考混凝土技术8-3）

和易性

从实际应用的意义上讲，可以认为混凝土和易性是衡量混凝土在运输、浇筑和捣实过程中操作的容易程度，并保证混凝土拌和物质量均匀不离析的新拌混凝土的性能。和易性好或是不好是指混凝土拌和物是否易于拌和，易于运输以及对于待浇筑的结构物(结构物的大小和形式，钢筋的间距等)，混凝土拌和物是否易于浇筑和捣实；在拌和、运输，浇筑与终饰过程中混凝土拌和物能否始终保持原有的均匀性不发生离析且易于操作。故在实用中，混凝土和易性可以用两个指标来衡量，一、流动性或稠度，用坍落度、V—B值和扩展度表示，二、粘聚性，即水不易溢出、粗集料不易自混凝土拌和物中分离出来。

和易性是一个相对的指标，工程构件类型不同，施工方法不同，对和易性也有不同的要求，例如用于铺筑路面的混凝土和用于水下浇筑的混凝土，对配合比相坍落度均有不同约要求，适用于路面的，和易性良好的混凝土拌和物并不适合水下混凝土的和易性的要求，同样用于浇筑大体积结构混凝土的混凝土拌和物，用于浇筑断面狭窄或配筋密集的构件则会产生困难。

混凝土的成分必须正确的设计，混凝土拌和物应具有加工要求的和易性，硬化后应具有设计要求的强度，应满足建筑物耐久性的要求，即最经济地制造和易性良好的混凝土拌和物，硬化后具有良好的强度和良好的耐久性，水泥用量较多、细集料用量较多和粗集料用量较少以及相应地用水量较多的混凝土拌和物一般均具有较好的和易性，但这种混凝土往往是不经济的，性能也不是很好的。混凝土配合比应能同时满足和易性、强度与耐久性的要求，不能为了和易性而降低混凝土强度或其他性能。稠度或流动性是混凝土和易性的重要组成部分，可用坍落度、V一B值或流动桌扩展度表示，一般认为，在一定范围内用水量较多的混凝土拌和物具有较大的流动性，但同样流动性的混凝土拌和物随着配合比不同其和易性可能有较大的差异，根据目前习惯，这里和以后提到的和易性时均是指混凝土的坍落度。

和易性试验

1、坍落度试验

坍落度试验是应用最早和应用最广泛的一种测定混凝土稠度的方法，它常用

于选择配合比时确定混凝土的稠度，以及工地用来检查混凝土拌和物和易性是否合乎要求，我国国家标准和各部门的混凝土试验方法中均列有坍落度试验方法。标准坍落度筒尺寸为高300mm，顶部直径100mm，底部直径200mm，用厚度不小于的薄钢板或金属板制成，适用于粗集料最大粒径不大于40mm混凝土拌和物的稠度测定。

试验时把坍落度筒置于光滑、水平、不吸于水的刚性底板上，用脚踩住两边的踏脚板以保持坍落度筒位置周定，把混凝土拌和物用小铲分三层均匀地装入筒内，每层用直径为1 6mm长600mm的端部为磨圆半球形的捣棒均匀地插捣25次，各层捣实后的高度约为筒高的1/3，捣实按螺旋形方向自外向中心循序进行，插捣应均匀地分布在全截面上，插捣第一层时捣棒应贯穿整个高度，捣第二层和第三层时捣棒应穿透本层直至下层顶面。整个捣实过程捣棒应保持垂直，捣实筒边混凝土时捣棒可稍倾斜，如混凝土因捣实沉落低于筒口，则在捣实前须添加混凝土拌和物，捣实完毕后，刮去多余的混凝土，垂直平稳地提起坍落度筒，将坍落度筒置于坍落后的混凝土试体旁，将捣棒横置筒顶，量取混凝土试体最高点至捣棒底面的距离，即为坍落度值以mm计，精确到5mm。

提起坍落度筒时应避免倾斜或横向扭动坍落度筒，整个提筒过程应在5s～10s 内完成，从开始装料到提起坍落度筒的整个过程应连续地进行并应在150s内完成。

提取坍落度筒后，如发生试体部分混凝土脱落或试体发生一边剪切坍落，则舍弃这次试验，取试样的另一部分重新试验。

应该遵守正确的试验步骤，试验时操作的变化会在试验结果上反映出来，混凝土拌和物应翻拌均匀，装料时应注意铲取有代表性的均匀的混凝土拌和物。做比较性试验时最好能由同一个操作者进行这些试验。

坍落度试验中，坍落后的混凝土试体一般会出现下述四种现象见图8. 1－1。

坍落度接近于零如图所示，在这种情况下可能稍微增加用水量混凝土便具有良好的和易性，也可能还需要增加含砂率。当提起坍落度筒后混凝土试体均匀地坍落便得到坍落度很好的混凝土如图）所示，此时混凝土具有良好的和易性，大部分混凝土结构浇筑所需要的坍落度大致为3cm～10cm左右，对于水泥用量较多的混凝土，这也是坍落度试验最有效的范围。当混凝土拌和物缺乏塑性或粘性，混凝土拌和物砂浆含量较少，缺乏足够的粘结力使混凝土保持整体性则会产生剪切坍落度如图）所示，一般来说，水泥用量较少的混凝土更容易产生剪切坍落度，

如果重新取样坍落度试验仍出现上述现象则应重新检查配合比。掺加减水剂或高效减水剂，选择适宜的砂率和配合比，便可得到和易性良好的流动混凝土，坍落度为20cm左右，见图）。用水量太大或配合比不恰当导致稀水泥砂浆外溢，出现混凝土试体坍塌，坍塌的混凝土和产生剪切坍落度的混凝土均为不良的可浇筑性，从而会影响混凝土构件的质量，应予避免。

量取坍落度值后，尚应进一步检查混凝土拌和物的粘性和泌水性，提起坍落度筒，用捣棒在坍落的混凝土试体两侧轻轻敲击，如果混凝土试体整体逐渐下沉，则表示粘聚性良好；如果混凝土试体倒塌，部分脱落或出现离析的现象，表示粘性不好。同时用翻拌好的混凝土拌和物做抹面试验，用抹刀适度抹平混凝土拌和物表面，粘性好的混凝土粘聚成平面，观察抹平后的混凝土表面会出现三种不同状态，第一种是粗集料外露，砂浆不足以填满粗集料之间的空隙，这种混凝土拌和物浇筑非常困难卜同.时会得到多孔的混凝土和蜂窝状表面。第二种是水泥砂浆过多，虽具有和易性并得到光滑的表面，但这种混凝土因产出量小显得不经济，混凝土性能也因水泥砂浆过多而受到不利影响。第三种是混凝土拌和物有正确的水泥砂浆含量，能填满粗集料间孔隙并有适量的富余，在适度的抹面的条件下不显得有过多的砂浆富余，这种混凝土具有良好的可浇筑性，单位水泥用量可得到最大的产出量，硬化后混凝土性能良好。

和易性还可用观察混凝土试体泌水性作辅助检查，提取坍落筒后往往会发现有一部分含细颗粒的稀浆自试体表面流出。水分流失会导致混凝土拌和物离散造成浇筑困难，或是浇筑后大量泌水均会使混凝土质量降低，应该避免，一般可以减少混凝土用水量，应用较富余的混凝土配合比，增加含砂率或增加砂中细颗粒含量或者应用引气剂以降低混凝土的泌水量。从另一方面来讲，排出一部分多余的水并不是坏事，但须在泌水终了之后，到达震动界限之前采用二次震捣以减少和消除泌水造成的损害增进混凝土质量。

坍落度数值相同但配合比不同的混凝土拌和物其和易性也不相同，例如坍落度为5cm，集料/水泥比为6:1的混凝土的和易性比采用同样的材料，坍落度也为5cm但集料/水泥比为:1的混凝土的和易性要差。一般来说，坍落度一定时，与较贫的配合比相比较，较富配合比的混凝土的和易性要好些。坍落度试验结果的波动范围亦与配合比的富余程度有关，富配合比的多次的拌和物的坍落度试验结果波动范围较小，相反较贫配合比的坍落度试验结果波动较大，富配合比混凝土坍落度试验结果偏差或许是±5cm～10cm，贫混凝土的坍落度偏差则可能是±20m，甚至更大。

坍落度试验不适用于干硬性混凝土和大流动度混凝土。坍落度试验不能很好的测定混凝土的和易性，但能很好地测定混凝土的流动性能，由于它简单适用，

很适宜用于工地混凝土质量控制，测定混凝土的坍落度，可以检查混凝土配合比的变化，集料级配变化以及集料含水率不同起的变化。

2、维勃稠度试，（V-B试验）

V-B试验源于瑞典，原来大部分用于研究目的，后为混凝土工业各部门所采用，现已为各国广泛采用混凝土坍落度小于1cm时，坍落度试验结果不能很好的反映混凝土稠度的变化，此时，可用

V-B试验方法测定混凝土的稠度。

V-B稠度仪由小震动台，圆住

体容器，坍落度筒，旋转架和可沿

测杆滑动的透明圆盘构成，见图，

将坍落度筒置于圆柱体容器内，按

照坍落度试验方法，装入混凝土拌

和物、捣实、抹平表面，提起并移

去坍落度筒，把透明圆盘转到混凝

土试体顶面，开动震动台，在震动

作用下混凝土由圆锥体变成圆柱

体，从震动开始到透明圆盘底面完

全为水泥浆布满所需的时间，即为

所测混凝土拌和物的V-B

稠度值，以S表示。

A-坍落度筒；B-容器；C-震动台；D-透明圆盘；E-喂料斗对于大流动度的混凝土，测得V-B值的时间很短，很小的时间测量误差，比如说。或是整个V-B稠度值的很大一部分，所以V-B试验不适用于大流动度混凝土拌和物V-B试验的有效范围一般为5s~30s。

V-B试拉方法采用震动作为测量稠度的手段，因而更为接近工程实际是比较逼真的，V-B试验一般具有良好的复演性。

3、扩展度试验

由于超塑化剂(高效减水剂)的出现，流动混凝土或超塑化混凝土得到了广泛的应用，流动混凝土的坍落度大于18cm时，坍落度试验不能很好地反映混凝土稠度的变化，坍落度小于1cm的混凝土的稠度可用V-B稠度仪测定，大流动度混凝土的稠度可用扩展度试验侧定

前德国工业标准DIN1048扩展度试验方法如下：

试验设备由底板和一块70cm×70cm。的木板所构成，木板的一边铰接于底板上，对应的一边可作垂直升降运动，垂直运动的高度限制为，木板顶面复以3mm

的钢板，面板总重量为l6kg，面板中央平行于板边刻有十字线，中央并刻有直径为20cm的圆以标志截头圆锥简的位置，扩展度仪（flow table）置于稳固的水平的底面上，见图,

将截头圆锥筒置于板中央，截头

圆锥筒高200mm，上口直径与下口直

径分别为130mm和200mm。混凝土

拌和物分相等的两层装入简内，每层

用端部尺寸为X 40m.的木质捣棒轻

轻捣实10次，抹面表面，30s后提起

锥筒，提起板的自由边至40m.高度再任其自由下落，在15s内落下巧次，量测互相垂直两个方向上的混凝土直径，以其平均值作为该混凝土拌和物的扩展度值，并观察其离析现象作好记录。图扩展度仪

扩展度与坍落度之间存在非线性关系见图.亦有人采用近似线性关系如图所示

图扩展度与坍落度的关系（一）

图扩展度与坍落度的关系（二）

在坍落值小的时候，图与图表示扩展度与坍落度的关系很有差别，但在流动混凝土范围内两者又很接近。坍落度试验特别是做大流动度混凝土坍落度试验时，许多因素会影响到试验结果，如不水平的底面，震动，延时误差以及操作者产生的误差等。在扩展度试验中由于要震动15次，消除部分偶然误差，操作时产生少许震动的影响对于剧烈震动15次的试验结果来说亦可忽略不计。坍落度试验对于流动混凝土不敏感。试验结果表明，

混凝土拌和物坍落度自165mm变

化到220mm，扩展度自460mm变

化到610rnm，即坍落度变化55mrn

扩展度却变化了150mm,显然，扩展

度试验要灵敏多了。

4、坍流度试验

日本测定水下不分散混凝土的

稠度采用了一种坍流度试验方法，

该方法为按标准方法做混凝上拌孔

物的坍落度试验，提起坍落筒后，

静置5min，量测坍落度试验扩展开

来的混凝上拌和物的最大直径及与

其成直角的另一个直径，取其平均值作为坍流度值口坍流度与坍落度有明确的关系见图8一1-6，图8. 1-表示坍流度自

350mm变化至700mm时，坍落度只以

220mrn变化至280mm，即坍流度有5倍

的灵敏度。

5、捣实系数实验

这是英国的和易性试验方法，这个

方法是测定在标准功作用下混凝土拌和

物所达到的捣实程度。

捣实仪由两个截圆锥体漏斗和一个

圆柱体量筒组成如图'l所示。上漏斗大于

下漏斗，漏斗底为可开启的活门，上漏

斗装满混凝土后，不经捣实刮去多余的

混凝土，开启漏斗底的活门，在重力作

用下混凝土下落注满下漏斗，这样得到

的混和物减少了上漏斗装料时人为因素

的影响，开启下漏斗底门，混凝土落入

圆柱筒内，这就获得了在标准捣实状态下的混凝上，同时避免了人为因素

的影响，刮去圆筒顶部的混凝土，称其

重量，得到这种捣实状态下的混凝土的容重，除川相同混凝土完全捣实状态下的容重，便得到捣实系数。

捣实系数，V-B时间和坍落度之间的关系见图8. 1_}

捣实系数为~范围时这个试验较为适用，捣实系数很小时，试验结果不能反映混凝土混合物在震动中作用下的真实行为，捣实系数大于时，这个试验方法对和易性的变化就不太敏感了。很富的配合比应用这个试验方法得到的试验结果会小于混凝土拌和物的实际和易性，很贫配合比混凝土的试验结果又会大于它的实际和易性。

6、两点法

所有的试验均把和易性指标压缩到一个工程数字，多少厘米的坍落度，多少秒的V-B值，多少厘米的扩展度，或多少比值的捣实系数，所得结果只能属于这个方法所描述的混凝土的和易性，彼此之间很难严格地直接对比。这些方法也未说明新拌混凝土的其他性能如拌和物粘聚性，抗离析性等。

由于常用的和易性试验方法是一种控制性试验方法，有很大的局限性，它们不能测定混凝土的和易性，因而研究了其他替代的试验方法，塔特索尔（Tattersall）

提出了两点法试验说明混凝土拌和物的流变性能，新拌混凝土的流变行为十分接近宾汉姆体，即它的流动性能可用下述方程式表征。

+μγ

τ=τ

式中: τ-剪切应力

γ-剪切速率(流动速度)

-屈服应力

τ

μ-塑性粘度

和μ）用来说明混凝土在两种剪切速率下进行测量，便可得到两个数值（τ

拌和物的流变行为。

一般规范均列有不同类别混凝土结构要求的坍落度值，这是工程经验统计得出的数字，根据结构类别和施工方法选择混凝土坍落度。虽然量测混凝土拌和物稠度的方法很多，对混凝土流变性能的研究有了进展，如果有丰富的工程经验，有些情况下，也可以根据对混凝土拌和物的直观评估判断混凝土拌和物的和易性

是否符合施工要求。选择坍落度等级和判断和易性是否符合要求是保证混凝土施工顺利和混凝土工程质量的两个重要方面。

影响和易性的因素

新拌混凝土的和易性是一个十分重要的然而又是一个十分复杂的性能，各种因素对和易性的影响很难用精确的、数量的措辞来描述，这些因素互相影响，它们的作用随着条件的改变而变化，下面将分别论述诸因素对和易性的影响。

1.用水量

对于一定的材料，在实用范围内，混凝土拌和物的和易性随用水量的增加而增加。见表8. }

坍落度与用水量的关系表

采用相同的材料，如果用水量不变，那么配合比在很大范围内的变化不会引起和易性的明显的改变。对于一定的材料，用水量不变意味着和易性不变，虽然这似乎有点简单，然而是一个很有用的规则，图8* }-}表示4种最大粒径粗集料的混凝土用水量与坍落度的关系。

实际上，如果经过试拌确定了混凝土的用水量，以达到某一个和易性，那么应用相同的材料设计其他强度等级的混凝土配合比时，应用这个用水量可以得到很接近的和易性。

2.集料

粗集料的最大粒径，粗细集料的形状与级配均对和易性有重要的影响，粗集料与细集料均应具有均匀连续的颗粒组成，避免某一粒级有过多的数量，从而避免因颗粒干涉造成和易性不良，在合理范围内的均匀级配的集料，都可经过设计得到满意的和易性。

球形颗粒的河砂能配制和易性良好的混凝土。如果碎石级配良好，加上和易性良好的砂浆，便可以得到和易性好的混凝土，扁平、针长颗粒均为有害成分，用它们制造的混凝土和易性较差，也不容易震捣密实。

（1）粗集料最大粒径

保持混凝土拌和物的和易性不变，应用相同的材料，从图}9可知，随着粗集料最大粒径增加，混凝土用水量可以减少，如果应用相同的水灰比。.5，随着用水量减少，水泥用量减少，集灰比增加，它们的配合比见表8. }-

集料最大粒径与配合比

当集料粒径变小时需要增加用水量以保持混凝土拌和物的和易性，随着用水量增加，如果要保持规定的强度则必须增加水泥用量。粗集料最大粒径愈小，水泥用量愈多，从经济上考虑，应当尽量应用结构条件和施工技术许可的最大粒径的粗集料。

粗集料中的豆粒集料（粒径5mm~10mm）对和易性有很大的影响，含有过多的豆粒集料时，混凝土拌和物变得粗涩离散，和易性变差。

(2)颗粒形状与表面结构

常用的粗集料有卵石和碎石，卵石表面光滑，颗粒为不规则的球形，有的为蛋球形。碎石则大多为棱角颗粒，表面粗糙，由于两种集料的颗粒表面与颗粒形状不同，对混凝土的和易性的影响也不同，为了获得相同和易性，两种集料的用水量也不同，见图}. }-1 D}

(3)集料级配

集料级配不仅影响混凝土的和易性，而且对混凝土的强度以及混凝土是否经济均有影响，因此对集料级配的试验颇为重要。选择集料的原则应当是用最小的用水量得到最好的和易性，一般来说，粗集料的级配可近似地按空隙率最小即按最大容重选择，集料空隙率最小，

需用的水泥浆也最少，同时由于

水泥浆要覆盖所有集料颗粒表

面，水泥砂浆要包裹粗集料的颗

粒表面，在同等数量的水泥砂浆

的情况下，粗集料表面积愈大，

砂浆就显得不足，和易性变差，

所以在考虑选择最小空隙率的同

时，要选择较小的表面积的粗集

料级配。最大粒径为的粗集料可

分为二级，选择粒级和粒级的配

合比例，以便得到较稳定的级配。

粗细集料比例应使水泥砂浆填满

粗集料空隙并稍为富余，砂率按

经验数据选择，或是试拌若干组

不同砂率的混凝土拌和物，最佳

砂率的混凝土拌和物坍落度最

大，和易性最好。

应用粗砂时，砂率要稍许增加，应用细砂时砂率要稍许减少;粗集料最大粒径增加要减少含砂率，使用较小粒径的粗集料则要增加含砂量;水灰比增大时要增加含砂率，水泥用量增大时则砂率要适当减少，较贫的混凝土要适当增加砂率，坍落度较大时也需要增加砂率，以保持混凝土拌和物具有适当的粘聚性。此外困难的断面形状，较密集的钢筋均需要较大的砂率，以便混凝土拌和物具有足够的粘性，避免产生离析。

水泥用量一定时，集料级配随水灰比的改变而变化，对于每种水灰比有一个最好的粗细集料比例，产生最好的和易性，对于一定的和易性的混凝土拌和物，有一个最好的粗细集料比例使它的用水量最小。

砂率不可过大，也不可不够，可用抹面试验检查.权衡利弊，宁可使砂率稍有富余，含砂量不够容易得到质量低劣的混凝土。

3、水泥

水泥用量，水泥细度和水泥的化学成分均对混凝土的和易性产生影响，较贫

的混凝土拌和物由于水泥用量少显得比较粗涩，和易性不良，甚至抹面也困难。一般来说，在其他相同的条件下，随着水泥用量增加和水泥细度变细，混凝土和易性得到改善，但过于富余的即水泥用量很多的混凝土拌和物可能会过于粘稠。

较细的水泥会产生更具有和易性的混凝土拌和物，拌和物的粘性好且离析与泌水趋势也小。较粗的水泥减少混凝土的粘性易于泌水.掺人较粗的粉煤灰则会增加混凝土用水量，掺入较细的粉煤灰可减少混凝土用水量。需水量小的水泥其混凝土用水量也少，与普通硅酸盐水泥比较，火山灰硅酸盐水泥的用水量要增加。

4.外加剂

用级配好的集料，有足够的水泥用量和正确的用水量的混凝土伴和物，具有良好的和易性，但是级配不良，颗粒形状不好的集料和水泥用量不足引起的贫混凝土和粗涩的混凝土拌和物，掺加外加剂可以使和易性得到改善。

掺加引气剂或减水剂，可以增加混凝土的和易性，减少混凝土的离析和泌水，引气剂产生的大量的不连通的微细气泡，对新拌混凝土的和易性有良好的改善作用，可增加混凝土拌和物的粘性、减少泌水、减少离析并易于抹面。对于贫混凝土，用级配不良的集料或易于泌水的水泥拌制的混凝土，掺加引气剂则更为有利，例如，对于贫混凝土不仅可以改善和易性，还可增加强度。矿渣水泥混凝土泌水严重，掺加引气剂后，混凝土拌和物的粘聚性得到改善，浇筑完毕的混凝土表面的泌水现象亦减少到最小。

掺加粉煤灰可以改善混凝土的和易性，粉煤灰的球形顺粒以及无论是采用超量取代或是等量取代都可使混凝土拌和物中胶凝材料浆体增加，使混凝土拌和物更具有粘性且易于捣实。

5、温度

由于混凝土的凝聚，一部分水被集料吸收，被蒸发掉以及生成水化产物，混凝土拌和物逐渐变稠.气温升高水分蒸发速度加快同时加速水化反应使混凝土伴和物较快地变稠，因而气温对混凝土和易性有重要的影响。热天需要增加用水量以保持混凝土的和易性，当混凝土温度增加时，每增加10mm的坍落度所需的用水量也随着增加，混凝土的温度对坍落度的影响见图8‘1一11。由图}.1-} 1可知，当混凝土温度增加时，混凝土拌和物的坍落度降低，同样的混凝土在温度10℃时，坍落度为140mrm，21℃时坍落度时为102mm，32℃时坍落度为76mm。

坍落度损失

新拌混凝土的稠度或流动性能随时间的推移逐渐损失的现象叫做坍落度损失、混凝土拌和物拌和好后逐渐稠化、凝结、硬化并获得强度，因此坍落度逐渐损失是一种正常现象。但由于种种原因，有时混凝土很快失掉正常的流动性能，或坍落度损失速度大于混凝土工程施工所允许的范围，在这种情况下，坍落度损

失将产生不利的影响，混凝土拌和物很快干稠，会使混凝土的运输、浇筑与捣实产生困难，机具、人力和能源的消耗增加，并且会影响混凝土的工程质量。如果为了施工方便，为恢复坍落度加水再拌和，重新拌和后虽然易于浇筑捣实，但水灰比增大会降低混凝土的强度和耐久性，这是不允许的。

在正常情况下，水泥的凝结速度符合普通混凝土施工要求，新拌混凝土由于物理、化学的原因逐渐稠化降低流动性，不会给混凝土施工造成困难，当应用了不适应的外加剂，拌和时间过长，拌和与浇筑之间间隔时间过长，或者混凝土温度过高都会引起坍落度的迅速降低，一般来说，普通混凝土坍落度损失引起施工困难主要发生在热天。

混凝土的运输和浇筑应尽可能在很短的时间内完成，如果是干燥的粗集料，由于集料吸水的原故，刚拌和好的混凝土拌和物在初期（例如15min以内）的坍落度损失也较大。一般来说，拌和好的混凝土拌和物经过1h后，坍落度就降低很多，例如初始坍落度180mm的混凝土拌和物，经过1h后坍落度只有80mrn，2h 后只有50mm，坍落度为90mm的混凝土拌和物，经1h后坍落度为50mm，2h后为25mm。

随着混凝上温度升高，坍落度损失加快，温度30℃与温度20℃比较，大流动度混凝土的坍落度要多损失20mm左右，塑性混凝土的坍落度要多损失10mm左右。

在其他条件相同的情况下，C3A含量与碱含量较高的水泥拌制的混凝上拌和

物的坍落度损失较大。

从拌和到浇筑之间的停顿时间延长会对混凝上的施下产生影响，特别是对于泵送混凝土，导管法浇筑水下混凝土，灌注桩和地下连续墙的施工会产生严重影响，它们施工的顺利与否对坍落度有密切的依赖关系。

热天混凝土施工容易产生坍落度损失问题，混凝土温度愈高，愈容易在施工中产生坍落度损失引起的问题，温度高对混凝土性能发展也不利，温度大于30℃时，需要采取措施降低混凝土温度，对集料遮盖避免阳光直射，喷水降低集料温度，在拌和水中渗加碎冰能有效地降低混凝土温度，也可以夜间气温较低时浇筑混凝土。

工程中常因水泥和外加剂不适应引起异常的坍落度损失和速硬现象，应用硬石膏作调凝剂的水泥，掺加木钙和糖类外加剂或过量三乙醉胺速凝剂，会引起混凝土的速凝或速硬现象，其主要原因是.这些外加剂不同程度地降低了硬石膏的溶解度或溶解速度，以及加速硅酸盐及铝酸盐水化作用的缘故。

现在常应用高效减水剂拌制流动混凝土，然而掺加高效减水剂的大流动度混凝土只能在30min~60min内保持较大的流动度、比普通混凝上坍落度损失快得多，因此，坍落度损失对于掺高效减水剂的流动混凝土、泵送混凝土和商品混凝土是一个比较严重的问题。

许多因素对坍落度损失产生影响，其中包括高效减水剂的类别与掺量，高效减水剂加入的时间，初始坍落度的大小，水泥类别与水泥用量，湿度、温度以及有无其他外加剂等。水泥的化学成分。与矿物组成影响坍落度损失的详细机理仍然不很清楚，试验说明，C3A与碱含量高的水泥坍落度损失较快，掺加高效减水剂后，水泥粒子得到较大的分散，沉实后水泥浆体较为密实，空隙较少，颗粒间的摩阻力显然要大于未掺高效减水剂的水泥浆体。掺加高效减水剂后，有利于水化产物的生长，坍落度损失发生在C3A相与石膏反应期间，可能高效减水剂对C3A 与石膏反应速度与生成晶体的形式对坍落度损失有重要的影响，试验说明，掺加高效减水剂有助于C3A与石膏之间的反应，钙矾石生成较快，由子上述原因掺高效减水剂大流功度混凝土的坍落度损失较快。

应用下述方法可以减少坍落度损失和坍落度损失带来的施工困难:

（1）临浇筑前加入高效减水剂，例如，拌和车将混凝土运抵浇筑现场后，加入高效减水剂，高速拌和1min成为流动混凝土，此时坍落度变化不致于造成混凝土浇筑困难。

（2）加人较大剂量的高效减水剂，应用较大初始坍落度的流动混凝土。或者在一定的时间间隔内，补充加入一定数量的高效减水剂，恢复损失的坍落度。

（3）在掺加高效减水剂的同时加入缓凝剂。

（4）应用低坍落度损失型的高效减水剂。

离析与泌水

8，2 .1离析

混凝土的各组份发生离析是非常有害的，会影响混凝土产品或混凝土工程的质量，应尽一切努力克服。如果混凝土拌和物发生离析，要得到均匀的震捣密实的混夔土是不可能的，有很多硬化混凝土的缺陷都可能是由离析产生的，如露石、露筋、麻面、砂线、裂纹、翘曲以及多孔或软弱的混凝土层等，这些缺陷影响混凝上的质量和耐久性，其修补不仅耗费资金还往往不易得到满意的工程质量。故应仔细选择混凝土配合比和采用正确的施工方法以力求避免产生这些缺陷。

混凝土拌和物由多种成分组成，这些组成材料粒径不同、比重各异，如果不注意选择适宜的级配和配合比例，不小心搬运。各种组份趋向于不同的各自运动产生分离，混凝土不再是均匀的混合物，这就叫离析。

有两种不同形式的离析，一种是粗颗粒集料有自斜坡上滚下的趋势，或者在流态混凝土拌和物中下沉。另一种离析是在很稀的混凝土伴和物中稀浆趋向于从集料中分离出来。粗涩的配合比，非常干的混凝土或混凝土含砂量不足，即便是小心搬运也很可能产生离析。大流动度混凝土很容易发生离析，大流动度混凝土集料容易堆积在中央，水泥浆流到浇筑地点的外围而产生离析。在混凝土的搬运与浇筑过程中的装料、卸料与自由下落的每一个过程都应采用正确的施工方法，避免混凝土离析，如果搬运操作不恰当，即便是和易性好的混凝土也会发生离析。施工过程中应避免遇到障碍，混凝土应尽量浇筑到位，避免在模板内搬移较大的距离，还应注意正确地使用震动器，震动时间亦不能太长。浇筑时落距较大的混凝土和泵送混凝土均需用粘聚性较大的混凝土。

.泌水

泌水也是一种离析，混凝土浇筑后在凝结以前，新鲜混凝土内悬浮的固体粒子在重力作用下下沉，当混凝土保水能力不足时，新浇筑的混凝土表面会出现一层水，这种现象叫做泌水，泌水降低底部混凝土的水灰比，然而泌水会破坏混凝上内部的均匀性，拌和水上升到混凝上表面会携带一部分水泥和集料中的微细粒子，使混凝土表面形成一层含水量很大的浮浆层，造成表层混凝土疏松多孔，强度降低。当浮浆层失水变稠失去流动性，但强度发展不够，不足以抵抗因沉缩或塑性收缩引起的拉应力时，混凝土表面就会产生裂缝。泌水上升在混凝土内生成许多水泥含量较少的泌水通道。同时粗集料颗粒下沉逐渐达到沉实稳定，在粗集料颗粒下方形成含水丰富的水泥浮浆，这种浮浆沉淀失水后，成为空隙和多孔低强度的水泥石，同样在钢筋下方也会因内部泌水而形成软弱的浮浆层，因此混凝土与钢筋的粘结力在钢筋的下方受到削弱。泌水造成表而混凝土疏松软弱，易于

碳化，增加了混凝土中钢筋锈蚀的危险。

浮浆层的高水灰比，蒸发后形成多孔疏松、软弱的表而，楼板或路面形成浮浆层后容易起尘，路面等因软弱表层磨耗易于露石，因此表面的处理和终饰抹面是很重要的。混凝土表而有泌水的时候，绝对不能进行终饰抹面工序，这是一条基本定律。在捣实、初步整平以后，等待泌水结束蒸发掉以后，重新用抹刀用力加压抹平。过早的抹而会引起表面缺陷，过早的沫而会在泌水停止以前封闭表面，薄层表面下积蓄泌水和空气会引起脱皮或薄层脱落。

混凝土中细砂含量不足，水泥颗粒太粗，水泥用量太少或混凝土用水量太多均容易发生泌水，此外，应用初凝时间长的水泥，掺加了缓凝剂将延长泌水时间增加泌水现象。

正确选择混凝土配合比可以在很大程度上控制泌水，如降低粗集料的最大粒径，尽可能用小坍落度的混凝土，如果用大坍落度混凝土，需要掺加高效减水剂以减少用水量，增加混凝土内细颖粒材料等。减少泌水，可采用下述方法: （1）应用磨得较细的水泥。

（2）增加水泥用量，在用水量相同的情况下，富配合比混凝土的泌水小于贫混凝土。

（3）应用粉煤灰或其他火山灰物质。

（4）砂中应有足够的细颗粒成分或增加用砂量。

（5）泌水严重时应考虑应用引气剂，引气剂生成的不连通的气泡犹如增加微细颖粒成分，截断泌水通道，减少用水量，增加和易性。

低温延长泌水时间，这时间的较冷的混凝土如果是在暖栩养护，表面迅速干燥将引起脱皮或表面剥落。

工作性

工作性的定义

刚才提到的新拌混凝土质量的几个方面己各有不同的要求，因此通常使用许多不同的术语，强调棍凝土行为的各个不同侧面，如稠度、流动性、淌度、可泵性、密实性、可修饰性、干硬性。这些术语都是主观的和定性的；对不同的人，它们意味着不同的事情，因此不很有用。在这里我们用“工作性”这一术语代表上面提到的性质。更准确一点说，工作性通常被定义为制成完全密实的混凝土所需要的机械功或能量。这是一个有用的定义，因为混凝土的最终强度在很大程度上决定于混凝土的密实程度；如果混凝土中孔隙率有微量增加(或相对密度降低)，那么将导致其强度大幅度下降。

第一节 普通混凝土混合料的流变特性

流变学的基本原理：《混凝土》

在讨论混凝土工作性的各种测量方法之前，先考察流变学的一些基本原理是有帮助的。它是研究在应力作用下材料的

变形和流动的一门科学。如图9. 1所

示。为遵守黏性流动牛顿定理的最简单

流体。这个定理是在考虑流体相邻层的

剪移的情况下推导出来的，可以写作:

τηγ=

这里，τ表示剪应力；η表示黏度

系数；γ表示剪切速率，或者速度梯度。

根据公式我们看到表示剪切速率对剪

应力的图是通过坐标原点的斜率为

1/η的直线，如图(a)所示。因此。如

果混凝土可以近似的看作是一种遵守

牛顿定理的流体，通过简单测量一对相

应的τ和γ的值就可以用来确定这条直

线，换句话说，用“单点”法就足以确

定混凝土的工作性。

牛顿方程式认为：对于一些在流体中被稀释的悬浮着的固体来说，它们之间没有颗粒之间的相互作用力。悬浮体数量的少量增加将只能影响黏度系数（也就是说，只能影响图9. 2 (a)中直线的斜率）。但是牛顿模型对于悬浮体的体积在流体中占的比例大时是不成立的。新拌混凝土可以看作是一种浓缩了的悬浮体。通常，混凝土的固液体积比接近：1。对这种材料，颗粒之间有相互的作用力。这不仅增加了黏性(对于在牛顿流体中)，而且实际上改变了流动过程的模式。特别

是，新拌混凝土有一个确定的剪切强度0τ，要使混凝土发生流动就必须超过这个值。宾汉姆模型适合描述这种材料，

0ττμγ-=

0τ表示屈服应力；μ为塑性黏度。这种性质如图9, 2 C6)所示。很明显，图9中2Cb)中直线由两个常数0τ和μ，两组值τ和γ定义。“单点法”对描述这种流体是不够的。现在有很多证据表明新拌混凝土的性能和宾汉模型相近。因而今天使用的“单点”法测试混凝土工作性的方法不能很有效地从流变学角度描述材料的性能。

图

另外一个必须定义的术语就是触变性。触变性(或是剪切变稀)指材料经历“在剪切力的作用下表面黏性降低，紧接着当剪切力移开时逐渐恢复；其影响是随时间而变化的”。触变性流体的流动曲线如图9. 2(。)所示。真正的触变性流体显示了一个完整的可逆的过程，如图9. 2 ( } )中曲线a所示。如果这个过程不是完全可逆的(曲线b}，那么被称作“假触变性”。这个过程是由于颗粒间的相互吸引和弱化学键引起的。混凝土也显示触变性；在研究混凝上的浇筑和振动问题时，这是非常重要的。

在近几年里人们研制出了一些装置用来准确测量混凝土的流变性质。它们中的一部分均是采用将一个具有一些特殊几何外形的叶轮深入到混凝上试样中，如图9. 3所示。随着叶轮的旋转速度的增加，垂直轴的转矩也增加了，同时还能得到一个叶轮速度与转矩的比值的图表。从这些数据里，混凝土的流动阻力(如图所示与屈服强度有关)和黏滞转矩(与图9. 2中的塑性黏度有关)能够计算出来。

其他在商业上应用的装置都具有同轴粘度计的外形，其固定(内部)圆柱的扭矩与圆柱(外部)的旋转速度的关系被测量出来，如图9. 4所示。从扭矩与旋转速度的图中可以得到混凝土的流变性质。

然而，至今为止，.L述测试中还没有一种实现标准化，从各种不伺的侧试方法中得到的数据质量不是很好。但是应用流变学测试方法测t新拌混凝土的性能在将来可能得到很大的应用，尤其是对特种混凝土(超高强度、高流动性、自流平)，现有的测试方法基本上仅仅适合于实验室研究。

图

流变模型《混凝土力学》

混凝土具有弹性、塑性和粘性的本构关系。对混凝土这种材料来讲是各种性质兼而有之。如何用数学式子表达像混凝土材料的应力应变关系这是相当复杂的，也是国内外学者正在积极研究的问题。流变学是在广义范围内研究材料流动和变形的科学，于是流变模型常用来描述混凝土材料的本构关系。

流变学是1929年美国成立流变学会时开始问世的。进入二十世纪，涂料、印刷用墨水、食品、化妆品等胶体物质工业兴盛起来，同时也暴露出很多间题。这类物质没有理想体行为，表示流动性却不服从牛顿（Newton）定律，半固体状的物质也不遵从虎克（Hooke）定律。1919年宾汉姆（Bingham）提出了塑性流动的概念，而后，他致力于胶体物质那样的软塑性体的流动和变形在形式上与金属的