新拌混凝土工作性的调整

新拌混凝土工作性的调整

北京工业大学陈建奎

一.新拌混凝土工作性的涵义

新拌混凝土的质量取决于和易性和匀质性, 它应满足混合,输送,浇筑的要求。工作性能定义为得到完全密实产物所需的功。混凝土的流变学行为可以用流变学术语:水泥浆的塑性和粘-弹性描述。工作性的情况决定混凝土能否使用。混凝土必需满足所需的工作性要求, 好的工作性混凝土不应该产生过度的泌水或析离。工作性应包括, 流动性，填充性，粘聚性和振实性。影响工作性的因素包括：用水量、浆体和集料用量,水泥浆的塑性，集料的最大尺寸和他们的形状和表面特性。掺外加剂,如塑化剂和引气剂可以改善工作性。

1.工作性的测量方法

(1) 稠度

(2) 坍落度和坍落扩散度

(3)密实因数试验

(4)球体贯入试验

(5) Vebe 试验

(6)流动度测定仪

(7)漏斗试验

所有这些工作性试验, 他们之间没有可比性。到目前为止没有理想的试验工作性的方法。

2.新拌混凝土工作性要素的分析

FLC和HPC的工作性应满足现代混凝土施工工艺的要求，即：

(1)大坍落度及坍落度损失小；

(2)泌水小，抗离析，均匀性好；

(3)可泵性好；

(4)填充性好。

只有将混凝土配合比设计与CPS配方设计结合才能取得最佳技术效果。HPC和FLC新拌混凝土工作性要素的分析可以认为复合超塑化剂CSP)的配方设计时应解决三个主要矛盾：

(1)大坍落度与坍落度损失的矛盾；

(2)变形能力与抗离析性的矛盾；

(3)流动性与粘聚性的矛盾。

3.新拌混凝土工作性分析及对策

二.新拌混凝土坍落度损失

制流态混凝土、商品混凝土、泵送混凝土和高性能混凝土时，为了满足施工工艺要求必须控制新拌混凝土的坍落度损失。主要控制初始坍落度和入泵前的坍落度，这二者之间是运输时间或工艺过程的要求。坍落度损失快时不能满足施工工艺的要求。如果初始坍落度较大(.>20cm)，同时要求坍落度不损失，这样会使混凝土凝结较慢、拌合物长时间保持大流动状态容易造成泌水和离析或使表面产生干缩裂缝。因此、对于流态混凝土是根据施工工艺的要求控制坍落度损失，而不是坍落度不损失或损失越慢越好。因为对于泵送和浇筑工艺以坍落度为15cm ～18cm 更有利。现将不同类型的混凝土所要求的初始坍落度列入表1。

表1 各种混凝土所要的坍落度

影响流态混凝土坍料的品种和掺量;

损失的影响

3S 的含量，含碱量，混合材品种和掺量，石膏的形式和高(> 8%)、碱含量高(> 1%)、比表面高的水泥使坍落度损失速度加快。

膏或无水失较小(如石灰石粉、(4成及分布不合理(指磨机类型和粉磨工艺)使坍落度损失较快。

结合水、吸附水和游离水，游离水的存在使浆体具有一定的流动性。这落度损失的因素包括：

(1) 水泥的矿物组成;

(2) 游离水分的含量;

(3) 混合材和矿物细掺(4) 混凝土的配合比和强度等级;

(5)环境因素的影响。

1.水泥的成分对坍落度水泥矿物组成、特别是C 3A 和C 掺量，以及水泥粒子的形貌、颗粒分布和比表面积等都会影响坍落度损失的速度。其基本规律是：

(1)含C 3A (2)掺硬石膏作调凝剂的水泥、或在水泥粉磨过程中使部分二水石膏转变成半水石石膏以及三氧化硫含量不足时，使坍落度损失难以控制或损失较快。

(3)水泥中含活性大或需水量比大的混合材使坍落度损失较快，反之则损矿渣及粉煤灰等)。

)水泥的形貌、颗粒组(5)出厂温度较高的水泥(指散装水泥)使坍落度损失较快。

2.游离水分的含量

水泥浆体中存在三种水分的比例在水泥水化过程中是变化的。水泥加水后、C 3A 开始水化、消耗大量水分产生化学结合水。随着初期水化进行产生大量凝胶，使分散体的比表面积大大增加，由于表面吸附作用产生大量吸附水(凝胶水)。结合水和吸附水的产生使游离水减少、浆体的流动性逐渐降低产生流动性经时损失。通过掺复合超塑化剂产生分散作用和控制水化过程可以使结合水和吸附水量减少、而游离水相应增多，因此能减小流动度损失。

3. 矿物细掺料的影响

矿物细掺料对流态混凝土坍落度损失的影响主要在三个方面：

(1)矿物细掺料的需水量比应小于100%，否则坍落度损失较快;

(2)矿物细掺料的活性适中，活性大时使坍落度损失较快;

(3)矿物细掺料的细度应适中，比表面太大使混凝土用水量增大、坍落度损失加快 4.混凝土

配合比及砂率的影响

在配制流态混凝土时合适的砂率能保证好的工作性和强度，必须按公式计算得到最佳砂率。而传统配合比设计方法认为砂率越低强度越高，显然不能满足流态混凝土对工作性的要求。另外、实验证明砂率低时流态混凝土保水性差，容易产生泌水、离析和板结。砂率高时坍落度损失较快，不能满足工作性要求。砂率公式为：

式中：Ves－干砂浆体积(l/ m3 )

Ves=Vc +Vf +Va + Vs

Vc. Vf. Va .Vs －分别表示水泥、细掺料、空气、砂子的体积(l/m )

Ve －浆体体积(l/m3 );

Ve=W+Vc+Vf+Va;

W －用水量(l/m3 )

由此式可以看到各种因素对砂率的影响：

(1)砂率随着用水量增加而增大;

(2)砂率随着浆体体积增加而减小;

(3)砂率随着石子最大粒径的增大而减小。

5. 环境温度的影响

温度影响水泥水化和硬化速度，随着温度增高水泥水化和硬化速度加快。因此环境影响流态混凝土的坍落度损失速度。其表现为：

(1)气温低于10℃时流态混凝土坍落度损失较慢或几乎不损失;

(2).气温在15℃～25℃时，由于气温变化大使坍落度损失难以控制;

(3)气温在30℃以上时，水泥的凝结时间并不进一步加快，同时气温变化范围小，因此坍落度损失反而容易控制。

6. 复合超塑化剂的作用

上述各种因素都会影响流态混凝土的坍落度损失速度，但是最终通过掺复合超塑化剂使坍落度损失得到控制。为了满足这一要求必须针对影响坍落度损失的因素，根据混凝土的组成和配比，以及施工工艺要求实现复合超塑化剂的配方设计。其基本原则是：

(1)CSP的相对减水系数(Mt)应满足流态混凝土的初始坍落度要求;

(2)CSP的掺量决定流态混凝土初始坍落度的大小;

(3)CSP等效缓凝系数(Nt)决定坍落度损失控制程度;

(4)凝结时间差(Δt=t 2- t1 )决定流态混凝土的硬化速度。

7.延缓坍落度损失的方法 (1)增加超塑化剂掺量、提高初始坍落度;

(2)调整CSP中缓凝组分的组成和剂量;

(3)采用木钙配制泵送剂时其掺量不得超过0.15%，并且同时掺稳泡剂;

(4)采用高效缓凝引气减水时应同时掺稳泡剂;

(5)发现欠硫化现象时应补充可溶性SO3;

(6)能延迟水化诱导期的早强剂也能控制坍落度损失;

(7)适当降低砂率可延缓坍落度损失。