混凝土-新拌混凝土性能改课件.ppt

1、土木工程材料Building and Construction Material土木与交通工程学院土木与交通工程学院材料工程系材料工程系北京建筑工程学院北京建筑工程学院 1 1）和易性的概念）和易性的概念（WorkabilityWorkability）和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运输、和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运输、浇灌、捣实）并能获得质量均匀、成型密实混凝土的性浇灌、捣实）并能获得质量均匀、成型密实混凝土的性能。和易性是一项综合的技术性质，包括有能。和易性是一项综合的技术性质，包括有流动性、粘流动性、粘聚性和保水性聚性和保水性等三方面的含义。等三方面的含义。5.

2、3 5.3 新拌混凝土的性能新拌混凝土的性能和和易易性性流动性流动性粘聚性粘聚性保水性保水性指混凝土拌合物在本身自重或施工机械振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，并均匀密实地捣的作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能；填满模板的性能；指混凝土拌合物在施工过程中其组成材料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，不致产生分层和离之间有一定的粘聚力，不致产生分层和离析的现象；析的现象；指混凝土拌合物在施工过程中，具有一定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。的保水能力，不致产生严重的泌水现象。维维勃勃稠稠度度坍坍落落

3、度度D Dmaxmax40mm40mm坍落度坍落度10mm10mm160mm160mm100-150100-15050-9050-9010-4010-40大流动性混凝土大流动性混凝土流动性混凝土流动性混凝土塑性混凝土塑性混凝土低塑性混凝土低塑性混凝土T T4 4T T3 3T T2 2T T1 110-5s10-5s20-1120-1130-2130-213131半干硬性混凝土半干硬性混凝土干硬性混凝土干硬性混凝土特干硬性混凝土特干硬性混凝土超干硬性混凝土超干硬性混凝土V V3 3V V2 2V V1 1V V0 0泵送混凝泵送混凝土坍落度土坍落度80-180mm80-180mm2 2）混凝土

4、拌合物流动性的量化指标）混凝土拌合物流动性的量化指标200 mm200 mm100100300300坍落度坍落度坍落度的测定坍落度的测定GB50204-92GB50204-92混凝土结构工程施工及验收规范混凝土结构工程施工及验收规范机械振捣机械振捣结构种类结构种类 坍落度（坍落度（mmmm）1 1基础或地面等的垫层、无配筋的大基础或地面等的垫层、无配筋的大体积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀体积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构疏的结构 10-3010-302 2板、梁和大型及中型截面的柱子等板、梁和大型及中型截面的柱子等 30-50 30-50 3 3配筋密列的结构（薄壁、斗仓、筒配筋密列

5、的结构（薄壁、斗仓、筒仓、细柱等）仓、细柱等）50-70 50-70 4 4配筋特密的结构配筋特密的结构 70-90 70-90 坍落度的选用坍落度的选用3 3）需要说明的几个问题）需要说明的几个问题 离析（离析（segregationsegregation）离析是在运输浇筑过程中，水泥浆上浮，骨料下沉的离析是在运输浇筑过程中，水泥浆上浮，骨料下沉的现象。离析导致混凝土拌和物泵送困难，容易堵管；硬化现象。离析导致混凝土拌和物泵送困难，容易堵管；硬化后表面蜂窝麻面，影响强度和耐久性。后表面蜂窝麻面，影响强度和耐久性。粗骨料有从拌合物中分离出来的倾向，多发生于水泥用量少粗骨料有从拌合物中分离出来的

6、倾向，多发生于水泥用量少的混凝土中。的混凝土中。水泥浆有从拌合物中分离出来的倾向，多发生于水灰比比较水泥浆有从拌合物中分离出来的倾向，多发生于水灰比比较大的混凝土中。大的混凝土中。泌水（泌水（bleedingbleeding）泌水发生在稀拌和物中，拌和物在浇筑与捣实以后、泌水发生在稀拌和物中，拌和物在浇筑与捣实以后、凝结之前（不再发生沉降）表面出现一层水分可以观察到，凝结之前（不再发生沉降）表面出现一层水分可以观察到，大约为混凝土浇筑高度的大约为混凝土浇筑高度的2 2或更大，这些水或蒸发、或或更大，这些水或蒸发、或由于继续水化被吸回，伴随发生混凝土体积减小，这个现由于继续水化被吸回，伴随发生混

7、凝土体积减小，这个现象的危害是：象的危害是：首先顶部或靠近顶部的混凝土因水分大，形首先顶部或靠近顶部的混凝土因水分大，形成疏松的水化物结构，常称浮浆，这对路面的耐磨性，对成疏松的水化物结构，常称浮浆，这对路面的耐磨性，对分层连续浇注的桩、柱等产生不利影响；其次，上升的水分层连续浇注的桩、柱等产生不利影响；其次，上升的水积存在骨料下方形成水囊，加剧水泥浆与骨料间过渡区的积存在骨料下方形成水囊，加剧水泥浆与骨料间过渡区的薄弱程度，明显影响硬化混凝土的强度；同时泌水过程中薄弱程度，明显影响硬化混凝土的强度；同时泌水过程中在混凝土中形成的泌水通道使硬化后的混凝土抗渗性、抗在混凝土中形成的泌水通道使硬化

8、后的混凝土抗渗性、抗冻性下降。冻性下降。减小泌水的办法减小泌水的办法 引起泌水的主要原因，是骨料的级配不良，缺少引起泌水的主要原因，是骨料的级配不良，缺少300m300m以下的颗粒是主要原因，增加砂子用量可以弥补，以下的颗粒是主要原因，增加砂子用量可以弥补，但如果砂太粗或无法增大砂率，使用引气剂是个有效的办但如果砂太粗或无法增大砂率，使用引气剂是个有效的办法；用硅灰、增大粉煤灰用量都是解决措施。用二次振捣法；用硅灰、增大粉煤灰用量都是解决措施。用二次振捣也是减小泌水影响，避免塑性沉降裂缝和塑性收缩裂缝的也是减小泌水影响，避免塑性沉降裂缝和塑性收缩裂缝的有效措施，尤其是对各种大面积的平板。应该注

9、意减水剂有效措施，尤其是对各种大面积的平板。应该注意减水剂掺加过多时，也易引发泌水。掺加过多时，也易引发泌水。蜂窝蜂窝 孔洞孔洞维勃稠度测定维勃稠度测定时间时间温度温度骨料颗粒表面骨料颗粒表面水泥浆层水泥浆层和易性和易性胶浆的稠度胶浆的稠度胶浆的数量、砂率、胶浆的数量、砂率、水泥品种、外加剂水泥品种、外加剂骨料性质骨料性质骨料颗粒间骨料颗粒间的内摩擦力的内摩擦力 水泥浆的水泥浆的流变性能流变性能骨料的颗粒形状、骨料的颗粒形状、表面特征表面特征水胶比水胶比4 4）影响和易性的主要因素）影响和易性的主要因素 浆体的稠度（水灰比或水胶比）浆体的稠度（水灰比或水胶比）浆体的稠度是由水灰比浆体的稠度是由

10、水灰比（或水胶比）（或水胶比）决定的，一般应根决定的，一般应根据混凝土强度和耐久性要求合理地选用。据混凝土强度和耐久性要求合理地选用。在胶凝材料用量不变的情况下，水灰比在胶凝材料用量不变的情况下，水灰比（或水胶比）（或水胶比）愈愈小，浆体就愈稠，混凝土拌合物的流动性便愈小。小，浆体就愈稠，混凝土拌合物的流动性便愈小。当水灰比当水灰比（或水胶比）（或水胶比）过小时，浆体干稠，混凝土拌合过小时，浆体干稠，混凝土拌合物的流动性过低，会使施工困难，不能保证混凝土的密实物的流动性过低，会使施工困难，不能保证混凝土的密实性。性。增加水灰比增加水灰比（或水胶比）（或水胶比）会使流动性加大。如果水灰比会使流动

11、性加大。如果水灰比（或水胶比）（或水胶比）过大，又会造成混凝土拌合物的粘聚性和保过大，又会造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良，而产生流浆、离析现象，并严重影响混凝土的水性不良，而产生流浆、离析现象，并严重影响混凝土的强度。强度。浆体量浆体量 在水灰比在水灰比（或水胶比）（或水胶比）不变的情况下，单位体积拌合物不变的情况下，单位体积拌合物内，如果水泥浆愈多，则拌合物的流动性愈大。内，如果水泥浆愈多，则拌合物的流动性愈大。但若水泥但若水泥(胶凝材料胶凝材料)浆体过多，将会出现流浆现象，使浆体过多，将会出现流浆现象，使拌合物的粘聚性变差，同时对混凝土的强度与耐久性也会拌合物的粘聚性变差，同时对混凝

12、土的强度与耐久性也会产生不利的影响。产生不利的影响。水泥水泥(胶凝材料胶凝材料)浆体过少，至使其不能填满骨料空隙或浆体过少，至使其不能填满骨料空隙或不能很好包裹骨料表面时，就会产生崩坍现象，粘聚性变不能很好包裹骨料表面时，就会产生崩坍现象，粘聚性变差。差。因此，混凝土拌合物中水泥因此，混凝土拌合物中水泥(胶凝材料胶凝材料)浆体的含量应以浆体的含量应以满足流动性要求为度。满足流动性要求为度。砂率砂率v 砂率的变动会使骨料的空隙率和骨料的总表面积有显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，因而对混凝土拌合物的和易性产生显著影响。著改变，因而对混凝土拌合物的和易性产生显著影响。砂率对混

13、凝土拌合物流动性的影响：砂率对混凝土拌合物流动性的影响：一方面是砂形成的砂浆可减少粗骨料之间的摩擦力，一方面是砂形成的砂浆可减少粗骨料之间的摩擦力，在拌合物中起润滑作用，所以在一定的砂率范围内随在拌合物中起润滑作用，所以在一定的砂率范围内随砂率增大，润滑作用愈加显著，流动性可以提高；砂率增大，润滑作用愈加显著，流动性可以提高；另一方面在砂率增大的同时，骨料的总表面积随之增另一方面在砂率增大的同时，骨料的总表面积随之增大，包裹集料的水泥浆层变薄，拌合物流动性降低。大，包裹集料的水泥浆层变薄，拌合物流动性降低。砂率不宜过小，否则还会使拌合物粘聚性和保水性变差，产砂率不宜过小，否则还会使拌合物粘聚性

14、和保水性变差，产生离析、流浆等现象。生离析、流浆等现象。在配制混凝土时，在配制混凝土时，砂率不能过大，也不能太小砂率不能过大，也不能太小，应选用合理，应选用合理砂率值。砂率值。普通塑性混凝土砂率的经验取值普通塑性混凝土砂率的经验取值水灰比水灰比(W/C)(W/C)卵石最大粒径，卵石最大粒径，mmmm碎石最大粒径，碎石最大粒径，mmmm10102020101020200.400.4026-3226-3225-3125-3130-3530-3529-3429-340.500.5030-3530-3529-3429-3433-3833-3832-3732-370.600.6033-3833-3832

15、-3732-3736-4136-4135-4035-400.700.7036-4136-4135-4035-4039-4439-4438-4338-43普通混凝土配合比设计规程普通混凝土配合比设计规程JGJ/T55-2000JGJ/T55-2000适用于坍落度为适用于坍落度为10-60mm10-60mm的混凝土的混凝土砂率也可以采用计算法确定砂率也可以采用计算法确定 砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石总用量的百分率。砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石总用量的百分率。g0g0每立方米混凝土的粗骨料用量（每立方米混凝土的粗骨料用量（kgkg）；）；s0s0每立方米混凝土的细骨料用量（每立方米混凝土的细

16、骨料用量（kgkg）；）；s s砂率（）；砂率（）；P P_粗骨料的空隙率（）粗骨料的空隙率（）0s0s,0g 0g _砂、石堆积密度（砂、石堆积密度（kg/mkg/m3 3)坍落度大于坍落度大于60 mm60 mm的混凝土砂率，可经试验的混凝土砂率，可经试验确定，也可在上表的基础上，按坍落度每增大确定，也可在上表的基础上，按坍落度每增大20 20 mmmm，砂率增大，砂率增大1 1的幅度予以调整。的幅度予以调整。水泥品种和骨料性质水泥品种和骨料性质v 用矿渣水泥和某些火山灰水泥时，拌合物的坍落度一用矿渣水泥和某些火山灰水泥时，拌合物的坍落度一般较用普通水泥时为小，且矿渣水泥将使拌合物的泌水般

17、较用普通水泥时为小，且矿渣水泥将使拌合物的泌水性显著增加。性显著增加。v 一般卵石拌制的混凝土拌合物比碎石拌制的流动性好；一般卵石拌制的混凝土拌合物比碎石拌制的流动性好；河砂拌制的混凝土拌合物比山砂拌制的流动性好。骨料河砂拌制的混凝土拌合物比山砂拌制的流动性好。骨料级配好的混凝土拌合物的流动性也好。级配好的混凝土拌合物的流动性也好。外加剂外加剂 在拌制混凝土时，加入很少量的外加剂能使混凝土在拌制混凝土时，加入很少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，获得很好的和易性，拌合物在不增加水泥用量的条件下，获得很好的和易性，增大流动性和改善粘聚性、降低泌水性。并且由于改变增大流动性和改善

18、粘聚性、降低泌水性。并且由于改变了混凝土结构，亦能提高混凝土的耐久性。了混凝土结构，亦能提高混凝土的耐久性。时间和温度时间和温度v 拌合物拌制后，有一部分水供水泥水化，一部分水被拌合物拌制后，有一部分水供水泥水化，一部分水被骨料吸收，一部分水蒸发以及凝聚结构的逐渐形成，致骨料吸收，一部分水蒸发以及凝聚结构的逐渐形成，致使混凝土拌合物的流动性变差。使混凝土拌合物的流动性变差。v 施工中测定和易性的时间，为拌后约施工中测定和易性的时间，为拌后约15min15min为宜。为宜。v 拌合物的和易性也受温度的影响。随环境温度的升高，拌合物的和易性也受温度的影响。随环境温度的升高，水分蒸发及水泥水化反应加

19、快，拌合物的流动性变差，水分蒸发及水泥水化反应加快，拌合物的流动性变差，而且坍落度损失也变快。而且坍落度损失也变快。温度，温度，坍落度坍落度,mm,mm温度对坍落度的影响温度对坍落度的影响坍落度坍落度,mm,mm时间，时间，h h时间对坍落度的影响时间对坍落度的影响新拌混凝土的凝结时间新拌混凝土的凝结时间 v 由于水灰比、凝结硬化条件、外加剂的使用等方面的由于水灰比、凝结硬化条件、外加剂的使用等方面的差异，使差异，使混凝土的凝结时间与配制该混凝土所用水泥的混凝土的凝结时间与配制该混凝土所用水泥的凝结时间并不一致凝结时间并不一致。v 混凝土拌合物的凝结时间采用贯入阻力仪，用混凝土拌合物的凝结时间

20、采用贯入阻力仪，用5mm5mm筛筛孔筛取砂浆进行测定。孔筛取砂浆进行测定。v 贯入阻力为贯入阻力为3.5MPa3.5MPa和和280MPa280MPa时的时间分别为混凝土拌时的时间分别为混凝土拌合物的初凝和终凝时间，初凝时间表示施工时间的极限。合物的初凝和终凝时间，初凝时间表示施工时间的极限。5 5）改善新拌混凝土和易性的措施）改善新拌混凝土和易性的措施a)a)选用合适的水泥品种和水泥的强度等级；选用合适的水泥品种和水泥的强度等级；b)b)通过试验，采用最佳砂率，以提高混凝土的质量及通过试验，采用最佳砂率，以提高混凝土的质量及节约水泥；节约水泥；c)c)改善砂、石级配和粒形；在可能条件下尽量采

21、用较改善砂、石级配和粒形；在可能条件下尽量采用较粗的砂、石；粗的砂、石；d)d)当混凝土拌合物坍落度太小时，保持水灰比不变，增加当混凝土拌合物坍落度太小时，保持水灰比不变，增加适量的水泥浆；当坍落度太大时，保持砂率不变，增加适量的水泥浆；当坍落度太大时，保持砂率不变，增加适量的砂、石；适量的砂、石；e)e)有条件时尽量掺用外加剂有条件时尽量掺用外加剂减水剂、引气剂。采用机减水剂、引气剂。采用机械振捣。械振捣。f)f)使用优质矿物细粉掺和料使用优质矿物细粉掺和料【案例案例 5-45-4】砂子细度对混凝土和易性的影响砂子细度对混凝土和易性的影响概况概况某混凝土搅拌站原混凝土配方均可生产出性能良好的

22、某混凝土搅拌站原混凝土配方均可生产出性能良好的泵送混凝土。后因供应问题，砂子细度模数由原来的泵送混凝土。后因供应问题，砂子细度模数由原来的2.82.8降为降为2.32.3。值班人员未引起重视，仍按原配方配制混凝土，。值班人员未引起重视，仍按原配方配制混凝土，后发觉混凝土坍落度明显下降，难以泵送，最后临时现场后发觉混凝土坍落度明显下降，难以泵送，最后临时现场加水得以泵送。加水得以泵送。分析分析因砂子细度模数下降，砂子偏细，表面积增大，在其因砂子细度模数下降，砂子偏细，表面积增大，在其他材料及配方不变的情况下，水泥浆包裹层变薄，混凝土他材料及配方不变的情况下，水泥浆包裹层变薄，混凝土的坍落度必然有

23、所下降。的坍落度必然有所下降。6 6）附加知识）附加知识 流变学的概念流变学的概念 流变学是考虑了时间因素研究材料在受力状态下的流流变学是考虑了时间因素研究材料在受力状态下的流动和变形性质的科学。也是研究物体弹性、塑性、粘性演动和变形性质的科学。也是研究物体弹性、塑性、粘性演变的科学。变的科学。流变学是一门综合研究气体、液体、固体，以及各形流变学是一门综合研究气体、液体、固体，以及各形态混合体系的流动和变形性能的科学。态混合体系的流动和变形性能的科学。三个基本模型元件为三个基本模型元件为虎克弹性固体虎克弹性固体、圣维南塑性固体圣维南塑性固体和和牛顿液体牛顿液体 新拌混凝土的流变学参数新拌混凝土

24、的流变学参数屈服值屈服值 用宾汉姆体描述新拌混凝土流变学特性时，屈服值用宾汉姆体描述新拌混凝土流变学特性时，屈服值（屈服应力）是最重要的参数。屈服值是使材料发生变形（屈服应力）是最重要的参数。屈服值是使材料发生变形所需的最小应力。坍落度值越小，表明混凝土拌合物的屈所需的最小应力。坍落度值越小，表明混凝土拌合物的屈服值越大，在较小的应力作用下越不易变形。服值越大，在较小的应力作用下越不易变形。影响混凝土屈服值的主要因素有影响混凝土屈服值的主要因素有用水量和化学外加剂用水量和化学外加剂。塑性黏度塑性黏度 反映作用应力与流动速度之间关系的参数。坍落度大反映作用应力与流动速度之间关系的参数。坍落度大致

25、相同，塑性黏度大，混凝土拌合物流动和变形速度慢。致相同，塑性黏度大，混凝土拌合物流动和变形速度慢。胶凝材料用量多的混凝土，其塑性黏度有增大的趋向。胶凝材料用量多的混凝土，其塑性黏度有增大的趋向。特别是使用塑化剂减少单位体积用水量时，黏性较不掺塑特别是使用塑化剂减少单位体积用水量时，黏性较不掺塑化剂且坍落度相同的混凝土拌合物明显增大，造成泵压增化剂且坍落度相同的混凝土拌合物明显增大，造成泵压增大，可泵性变差。大，可泵性变差。高效减水剂可以有效降低屈服值，高效减水剂可以有效降低屈服值，但对粘性影响不大。但对粘性影响不大。引气剂可以有效降低塑性黏度。引气剂可以有效降低塑性黏度。可泵性可泵性 可泵性是

26、反映混凝土拌合物采用泵送施工时被压送的可泵性是反映混凝土拌合物采用泵送施工时被压送的难易程度的性质。难易程度的性质。可泵性取决于混凝土拌合物的抗分离性、在管内的流可泵性取决于混凝土拌合物的抗分离性、在管内的流动阻力以及配管条件等因素。被压送混凝土的组分分离表动阻力以及配管条件等因素。被压送混凝土的组分分离表现为在压力作用下的脱水、含气量减少和骨料的分离等现现为在压力作用下的脱水、含气量减少和骨料的分离等现象，这些都可能导致泵管堵塞。象，这些都可能导致泵管堵塞。可泵性试验方法比较成熟的只有压力泌水试验。可泵性试验方法比较成熟的只有压力泌水试验。加加3.5MPa3.5MPa压力打开底部出压力打开底部出水阀水阀,分别测定分别测定10S10S和和140S140S时的泌水量之比时的泌水量之比,为压力为压力泌水率。泌水率。