混凝土和易性的影响因素及测定方法

                                                         作者：张玉林

　　 摘 要：对影响混凝土和易性的的因素进行了分析,并提出了测定混凝土和易性的三种方法和注意事项，有利于控制混凝土质量控制。 
　　 关键词：混凝土 和易性 影响因素 测定方法 
　　 近年来，随着我国交通、城市等基础设施建设的迅猛发展，混凝土作为一种优良的建筑材料，在土木工程建设中发挥着越来越大的作用，因此混凝土质量控制在各类混凝土结构工程施工中成为关键控制程序。 
　　 适宜的和易性、稳定而匀质的混凝土、正确的施工和充分的养护，是保证混凝土施工质量的前提。因此，混凝土的和易性控制是整个混凝土施工工序控制中重要的一环，它对于提高硬化后混凝土的强度与混凝土结构工程的耐久性具有极其重要的意义。 
　　 一、和易性的概念 
　　 和易性：是指混凝土拌合物能保持其组成成分均匀，不发生分层离析、泌水等现象，适于运输、浇筑、捣实成型等施工作业，并能获得质量均匀、密实的混凝土的性能。 
　　混凝土的和易性是在一定的施工条件下对混凝土拌合物性能的综合评价。它包括流动性、粘聚性、保水性等性能。通常从以下几方面测量并评价混凝土拌合物的和易性。 
　　 1.流动性是指混凝土拌合物在本身自重或施工机械振捣的作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。 
　　 2.粘聚性是指混凝土拌合物在施工过程中其组成材料之间有一定的粘聚力，不致产生分层和离析的现象。 
　　 3.保水性是指混凝土拌合物在施工过程中，具有一定的保水能力，不致产生严重的泌水现象。发生泌水现象的混凝土拌合物，由于水分分泌出来会形成容易透水的孔隙，而影响混凝土的密实性，降低质量。 
　　 由此可见，混凝土的和易性的各个方面有其各自的具体内容，它们之间是相互联系的，有时甚至是相互矛盾的。例如加大用水量对增大混合料的流动性来说很有效，可很快降低混合料的稠度，但对粘聚性和保水性不利，并对混凝土的强度影响很明显。因此，所谓混凝土的“和易性”就是这几个方面的性质在某种具体条件下的矛盾统一。 
　　 二、影响混凝土和易性的因素 
　　 在影响混凝土和易性的因素中，最主要的是混合料的单位加水量、集灰比、水灰比和砂率，具体表现在混凝土中的水泥浆的数量与稠度以及砂与石用量比例。此外，组成材料品种和环境温湿度、拌和以后经历的时间长短也具有一定的影响。 
　　 1.混凝土的单位加水量。根据实验分析，在采用一定的集料时，如单位加水量一定，在实际应用范围内：水泥用量少时，水泥浆稀而少；水泥用量增多时，水泥浆稠而多。两种情况变化对混凝土的坍落度变化不大。水泥用量即使有适量变化，只要单位加水量不变，坍落度可基本保持不变，这一规律通常称为固定加水量定则，或称为混凝土混合料需水性定则。这个定则说明影响坍落度的最主要因素是单位用水量。实际上水量未变、水泥增多，水泥浆稠了，对坍落度多少会发生些影响，所以这个定则是近似的，适用范围也是有限的，即水泥用量的变动应限制在一定范围内，定则才符合实际。但是这个定则的原理却给混凝土配合比设计带来了方便，即固定了单位用水量，混凝土的坍落度基本上可确定在某一范围内不变，在此条件下变动水灰比，就可以配制出不同强度而坍落度相近的混凝土。 
　　 2.水泥浆数量与集灰比。在混凝土中水泥浆除填充集料间的空隙外，还需在集料表面围裹、形成一定厚度的浆体，以减少集料彼此之间的摩擦力，才能具有流动的性能。显然，在一定范围内，水泥浆数量愈多，也就是集灰比愈小，集料周围的浆体包裹层愈厚，混凝土的流动性愈大，反之亦然。但是，如果水泥浆过多，到一定限度时会出现粘聚性反而变差，出现淌浆(又称流浆)与泌水、分层等不良后果。因而水泥浆过多不仅浪费水泥，也降低混凝土的质量。 
　　 3.当然水泥浆数量相同的情况下，混凝土的流动性必然与水泥浆的稠度(水灰比)有关，实际上一定强度的混凝土，其水灰比不能任意变动，也就是说总是在保持一定的水灰比条件下以增减水泥浆数量来调整和易性的。 
　　 4.砂率。砂石混合集料中砂子含量占集料总量的重量百分数称为砂率。砂率是表示混凝土中砂子与石子二者的组合关系，砂率的变动，会使骨料的总表面积空隙率发生很大的变化，因此对混凝土拌合物的和易性有显著的影响。当砂率过大时，集料的总表面积及空隙率增大，耗用于包裹细集料表面的水泥浆数量增多，砂粒接触点处的水泥浆不足，甚至水泥浆不足以包裹所有砂粒，使砂浆干涩，混凝土的流动性随之变差，如果保持流动性不变，则需增加水泥浆，就要多耗水泥。反之，若砂率过小，拌合物中显得石子多而砂子过少，形成的砂浆量不足以包裹石子表面，并不能填满石子间空隙，在石子间没有足够砂浆润滑层时，不但会降低混凝土拌合物的流动性，而且会严重影响其粘聚性和保水性，使混凝土产生骨料离析、水泥浆流失，甚至出现崩散现象。 
　　 由上可知，在配置混凝土时，砂率不能过大，也不能太小，应该选用合理的砂率值，即在用水量及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，且能保持粘聚性及保水性能良好的砂率值。 
　　 石子最大粒径较大、级配较好、表面较光滑时，粗集料的空隙率较小，可采用较小的砂率。砂子的细度模数较小时，由于砂子的细颗粒多，混凝土的粘聚性容易得到保证，而且砂子在粗集料中的拨开作用较小，故可采用较小的砂率。 
　　 水灰比较小、水泥浆较稠时，由于混凝土的粘聚性较好，可采用较小的砂率。 
　　 施工要求的流动性较大时，粗集料易出现离析，为保持混凝土的粘聚性，需采用较大的砂率。 
　　 当采用加气剂或塑化剂等外加剂时，可适当减小砂率。 
　　 合理砂率的变化还与水泥浆数量、砂石的品种及粒径等因素有关：水泥浆量大时砂率应小；碎石混凝土的砂率应比卵石混凝土的大；细砂混凝土应比中、粗砂混凝土的砂率小一些。 
　　 5.其他影响因素 
　　 5.1水泥。在同一加水量下，水泥的标准稠度大者需水量大，所拌制的混凝土流动性要差一些。不同水泥的熟料矿物含量不同，高铝水泥中铝酸盐含量高，需水量较大，而矿渣水泥的保水性较差，拌制混凝土易于泌水，其混凝土的坍落度一般较用普通水泥时小。水泥颗粒愈细，所拌制的混凝土流动性愈小。 
　　 5.2集料物理性状。颗粒较大、形状较圆、表面较光滑、棱角少及级配好的集料，所拌混凝土混合料的流动性较大。 
　　 5.3外加剂。除减水剂外，塑化剂、加气剂等外加剂对和易性也有一定影响，一般情况下空气量每增加1％，可使坍落度增加约2.5 cm。 
　　 5.4时间和温度。混凝土一般都在搅拌后随着时间的延长会变得越来越干稠，塌落度将逐渐减小，这是由于拌合物中的一些水分逐渐被骨料吸收，一部分被蒸发，以及水泥的水化与凝聚结构的逐渐形成等作用所致。混凝土拌合物的和易性还受温度的影响，随着环境温度的升高，混凝土的塌落度损失的更快，因为这时的水分蒸发及水泥的化学反应将进行的更快。 
　　 三、和易性的测定方法 
　　 混凝土拌合物的和易性内涵比较复杂，难以用一种简单的测定方法和指标来全面恰当得表达。根据我国现行标准《普通混凝土拌合物性能试验方法》规定，用坍落度与坍落扩展度法、维勃稠度法和增实因数法来测定混凝土拌合物的稠度，并辅以直观经验来评定粘聚性和保水性。 
　　 1.坍落度试验 
　　 这是使用历史最久、最为普遍的测定混合料流动性的方法，用标准坍落圆锥筒测定。该筒为钢皮制成，高度H=300mm，上口直径d=100mm，下底直径D=200mm，试验时，将圆锥置于平台上，然后将混凝土拌合物分三层装入标准圆锥筒内，每层用捣棒均匀地捣插25次。多余试样用抹刀刮平，然后垂直提取圆锥筒，将圆锥筒与混合料排放于平板上，测量筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高差，即为混凝土的坍落度。 
　　 坍落度筒提离后，如混凝土发生崩坍或一边剪坏现象，则应重新取样另行测定；如第二次试验仍出现上述现象，则表示该混凝土和易性不好。 
　　 观察坍落后的混凝土试体的粘聚性及保水性。粘聚性的检查方法是用捣捧在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻敲打，此时如果锥体逐渐下沉，则表示粘聚性良好，如果锥体倒塌、部分崩裂或出现离析现象，则表示粘聚性不好。保水性以混凝土拌合物稀浆析出的程度来评定，坍落度筒提起后如有较多的稀浆从底部析出，锥体部分的混凝土也因失浆而骨料外露，则表明此混凝土拌合物的保水性能不好；如坍落度筒提起后无稀浆或仅有少量稀浆自底部析出，则表示此混凝土拌合物保水性良好。 
　　 当混凝土拌合物的坍落度大于220mm时，用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径，在这两个直径之差小于50mm的条件下，用其算术平均值作为坍落扩展度值；否则，此次试验无效。 
　　 如果发现粗骨料在中央集堆或边缘有水泥浆析出，表示此混凝土拌合物抗离析性不好。 
　　 2.维勃稠度试验 
　　 该方法是将坍落度筒放在直径为40mm、高度为200mm圆筒中，圆筒安装在专用的振动台上。按坍落度试验的方法将新拌混凝土装入坍落度筒内后再拔去坍落筒，并在混凝土顶上置一透明圆盘。开动振动台并记录时间，从开始振动至透明圆盘底面被水泥浆布满瞬间止，所经历的时间，即为混凝土的维勃稠度值。 
　　 这种测定方法适用于骨料最大粒径不大于40mm，维勃稠度在5~30ｓ之间的混凝土拌合物稠度测定。 
　　 3.增实因数法 
　　 当坍落度不大于50mm或干硬性混凝土和维勃稠度大于30ｓ的特干硬性混凝土拌合物的稠度可采用增实因数法来测定。 
　　 该方法是将内径为150mm、高度为300mm的钢制圆筒放在台秤上，用圆勺铲取混凝土拌合物，不加任何振动与扰动地放入圆筒，圆筒内混凝土的质量按绝对体积为3000ml时混凝土拌合物的质量称取。用不吸水的小尺轻拨拌合物表面，使其大致成为一个水平面，然后将重量为830克的盖板轻放在拌合物上。将圆筒轻轻移至跳桌台面中央，使跳桌台面以每秒1次的速度连续跳动15次，最后使用量尺读取混凝土增实因数。 
　　 四、结束语 
　　 总之，要很好地控制混凝士的和易性，提高硬化后混凝土的强度与耐久性，就要对混凝土拌合物的和易性加强检验与测定，找出影响混凝土和易性的主要因素并采取相应改进措施，只有这样才能有效地控制混凝士的和易性，提高混凝士的质量，从而提高混凝土结构工程的质量。 

本文由： 中国化工贸易杂志社编辑部整理发布，如需转载，请注明来源。

中国化工贸易杂志社编辑部

2019-05-13