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混凝土基礎(chǔ)知識——混凝土的工作性

更新時間:2022-09-14 14:23:17 點擊數(shù):1752

作為新拌混凝土,更多的強調(diào)其工作性。新拌混凝土工作性包括流動性、粘聚性和保水性。

(一)新拌混凝土流動性的影響因素

評價新拌混凝土流動性的方法很多,最常見的有坍落度試驗方法。坍落度試驗方法主要適用于中等流動度的塑性混凝土。

擴展度試驗方法適用于大流動度的混凝土,試驗過程與坍落度方法相同。提起坍落度簡后,混凝土在自重作用下向四周擴展。測量擴展后混凝土的平均直徑,以此作為評判混凝土流動性的指標(biāo)。

(1)用水量

混凝土的用水量是影響流動性的主要因素之一。在一定范圍內(nèi),混凝土流動性隨用水量的增加而增大。

在采用一定骨料的情況下,如果用水量一定,在實際應(yīng)用范圍內(nèi),水泥用量即使變化,坍落度大體上保持不變,這一規(guī)律稱為固定加水量定則,或需水量定則。雖然固定加水量定則是不嚴(yán)密的,但這個定則用于混凝土配合比設(shè)計時是相當(dāng)方便的,即可以通過固定用水量、變化水灰比,而得到既滿足新拌混凝土工作性要求,又滿足混凝土強度要求的設(shè)計。

(2)骨灰比、

如果水灰比保持不變,減小骨灰比,混凝土流動性增大。

(3)砂率

砂的顆粒比粗骨料顆粒小的多,因此,在一定范圍內(nèi),它可以填充在粗骨料的空隙中,使骨料堆積密度提高,骨料的空隙率減小,此時隨著砂率的增大,混凝土流動性增大。當(dāng)砂的數(shù)量超過一定程度后,粗骨料的空隙已經(jīng)填滿,不能再容納砂的進入,在這種情況下繼續(xù)增加砂的含量,骨料的空隙率開始上升,新拌混凝土流動性降低。因此對混凝土來說存在一個最佳砂率問題。

最佳砂率與粗骨料的堆積狀態(tài),砂的顆粒級配水泥用量有關(guān)。粗骨料的空隙率越大,空隙中所能容納的砂的數(shù)量越多,因而最佳砂率也越大。粗砂最佳砂率較大,細(xì)砂最佳砂率小。在低強度等級混凝土中,由于膠凝材料用量較少,因此,應(yīng)采用較大的砂率。在高強度等級混凝土中,由于膠凝材料用量較多,相應(yīng)地應(yīng)采用較小的砂率。

(4)骨料級配

級配好的骨料空隙較少,在相同水泥漿量情況下,可以獲得更好的流動性。

(5)礦物摻合料

優(yōu)質(zhì)粉煤灰的需水量比較小,可以顯著提高混凝土的流動性,或在保持混凝土流動性不變的情況下大幅度減少用水量。磨細(xì)礦渣粉對混凝土的坍落度影響不大。

(6)外加劑

摻用減水劑可以顯著的提高新拌混凝土的流動性,或在保持相同流動性是較大幅度的減少混凝土用水量。減水劑對新拌混凝土的流動性的影響與減水劑的品種和摻量有很大的關(guān)系。一般而言,減水劑都有一個最佳摻量,但不同的減水劑最佳摻量是不同的。減水劑與膠凝材料之間有一個相互適應(yīng)問題。如果減水劑與膠凝材料不相適應(yīng),它的作用效果也會受到很大的影響。

(二)新拌混凝土坍落度損失

新拌混凝土的流動性隨著時間而減小,這是混凝土水化硬化的必然過程。

造成混凝土坍落度損失的原因

(1)膠凝材料水化。在混凝土中,膠凝材料與水反應(yīng)形成水化產(chǎn)物,水化產(chǎn)物的形成使得水泥漿體由分散狀態(tài)向凝聚結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移。這一轉(zhuǎn)移過程必將引起混凝土的坍落度損失。

(2)減水劑作用的減退。

(3)骨料吸水。

(4)水分蒸發(fā)。

(5)氣泡逃逸。

混凝土坍落度損失較大的原因

(1)外加劑與水泥不適應(yīng)。采用減水劑既可以顯著的增大新拌混凝土的坍落度,又可能導(dǎo)致新拌混凝土的坍落度損失。減水劑與水泥有一個相互適應(yīng)、相互匹配的問題,如果相互不適應(yīng),則會造成較大的坍落度損失。

(2)膠凝材料水化過快。新拌混凝土的坍落度損失與水泥的水化過程有著密切的關(guān)系。水泥的水化速度越快,新拌混凝土的坍落度損失也就越大。我國水泥普遍向細(xì)化和高C3S方向發(fā)展,因此,水泥的水化速度普遍加快,這也是引起混凝土坍落度損失加快的一個原因。當(dāng)水泥中石膏含量不合適、半水石膏太多時也會使新拌混凝土的坍落度損失過快。

(3)骨料、礦物摻和料吸水率大。

(4)環(huán)境溫度高、濕度低。

減少混凝土坍落度損失的主要技術(shù)措施

(1)選擇相適應(yīng)的膠凝材料—外加劑體系。

(2)延緩膠凝材料的水化。延緩膠凝材料水化通常有兩種辦法:一是調(diào)整膠凝材料系統(tǒng),提高礦物摻和料摻量;二是采用緩凝劑。

(3)骨料在使用前進行預(yù)吸水處理。

(三)新拌混凝土的性能—工作性(離析、浮漿和泌水)

離析是指混凝土拌合物成分相互分離,造成內(nèi)部組成與結(jié)構(gòu)不均勻的現(xiàn)象,通常表現(xiàn)為粗骨料與砂漿相互分離或浮漿現(xiàn)象,浮漿是指水泥漿與骨料顆粒的分離。離析是混凝土黏聚性不好的一種表現(xiàn)形式。泌水是指在拌合物澆筑、密實之后,在凝結(jié)硬化之前,水分從拌合物內(nèi)部遷移到表面的現(xiàn)象。離析和泌水對硬化混凝土性能的危害:新拌混凝土的不同層次的分離導(dǎo)致混凝土分布的不均勻性,這種分布的不均勻性將導(dǎo)致混凝土強度不均勻,且由于表面混凝土和下面混凝土水泥漿含量的不一致性,有可能引起混凝土表面開裂。

防止混凝土泌水和離析的技術(shù)措施

(1)解決泌水的方法有兩個:一是減小膠凝材料顆粒的粒徑,二是減小膠凝材料顆粒的密度。提高水泥的粉磨細(xì)度可以有效地減少泌水,這實質(zhì)上是一條減少顆粒粒徑的技術(shù)途徑。摻入優(yōu)質(zhì)的粉煤灰、硅灰等礦物外加劑也可以有效地減少泌水。從減少泌水的角度說,粉煤灰比磨細(xì)礦粉更有效。

(2)防止混凝土的各種離析,關(guān)鍵在于混凝土中各種顆粒之間能有一個好的級配,在不同層次上阻礙顆粒的運動,這樣才能保持混凝土有較好的均勻性。解決浮漿有兩個技術(shù)途徑:一是減小細(xì)骨料顆粒的粒徑,二是增大水泥漿的黏度。從前一個技術(shù)途徑考慮,采用較細(xì)的砂有助于減少浮漿,從后一個技術(shù)途徑考慮,則可以通過減小水膠比,增加水泥漿體積含量來實現(xiàn)。如果出現(xiàn)粗骨料分離,則表明砂漿黏度太小或粗骨料粒徑過大,可適當(dāng)?shù)奶岣呱奥屎蜏p小粗骨料粒徑。

(四)新拌混凝土的性能—工作性(凝結(jié)與硬化)

初凝:新拌混凝土基本上失去流動性,此時新拌混凝土即達到初凝。

終凝:水化反應(yīng)繼續(xù)進行,水化產(chǎn)物不斷加固網(wǎng)狀凝結(jié)結(jié)構(gòu),使混凝土具有了力學(xué)強度,此時新拌混凝土就達到終凝。

     (1)水泥凝結(jié)時間的的影響。水泥凝結(jié)越快,新拌混凝土的凝結(jié)時間越短。

     (2)化學(xué)外加劑的影響。對混凝土凝結(jié)時間有顯著影響的化學(xué)外加劑是一些調(diào)凝劑。

(3)礦物摻合料的摻入會影響膠凝材料的水化反應(yīng)速度,因而也影響混凝土的凝結(jié)時間。在同等條件下,礦物外加劑摻量越大,混凝土的凝結(jié)時間越長。在摻入礦物外加劑時,應(yīng)相應(yīng)的減少緩凝劑的摻量。特別是摻量較大時,甚至可以不用緩凝劑。

(4)在通常情況下,如果水泥相同,水灰比越大,新拌混凝土的凝結(jié)時間越長。

(5)隨著環(huán)境溫度的提高,新拌混凝土的凝結(jié)時間縮短。

(6)環(huán)境濕度的高低影響混凝土中水分的蒸發(fā)速度,在干燥環(huán)境下,新拌混凝土中的水分蒸發(fā)較快,混凝土凝結(jié)時間較短。這種凝結(jié)不是真正意義上的凝結(jié),這種凝結(jié)是以水分的損失為前提條件的,因而水泥漿體必將伴隨著較大的干燥的收縮,這種收縮將會導(dǎo)致較嚴(yán)重的開裂。這種凝結(jié)過程是一個裂紋的形成與發(fā)展的過程。正常凝結(jié)是通過足夠數(shù)量水化產(chǎn)物的形成來實現(xiàn)的,沒有水分的失去,只有水分的轉(zhuǎn)移。也就是說,一些水分由自然狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗a(chǎn)物的一部分不一定產(chǎn)生收縮,即便產(chǎn)生收縮,也比前者小得多。因此,一般不會出現(xiàn)明顯的裂縫。

*注意:在干燥的環(huán)境下,特別是在大風(fēng)的環(huán)境中,澆筑好的混凝土必須采取措施,防止混凝土內(nèi)部水分的失去。

(五)新拌混凝土的性能—工作性(含氣量)

(1)含氣量增加,新拌混凝土的泌水率降低。

(2)在其它原材料不變,且配合比也相同的情況下,含氣量增加,混凝土的容重降低。

(3)隨著含氣量的增加,混凝土強度有所降低,高強度等級混凝土強度下降得更快。

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