新拌混凝土的性能-建筑材料

§3.8新拌及早期混凝土的性能

PropertiesofFreshConcreteandConcreteatEarlyAge为什么会开裂？

土木工程师不仅是建筑材料的使用者，也是建筑材料的生产者。无论是混凝土、钢材还是保温材料、防水材料、装修材料，选用和施工都是决定结构工程质量的重要环节。

新拌与早期混凝土的性能——混凝土结构的健康基因，对其承载能力和使用安全性与耐久性起决定性的作用。綦江桥3.8.1新拌混凝土的性能

工作度Workability1.工作度工作度是新拌混凝土在运输、浇注、振捣和抹面等操作过程性能的综合体现。

1）流动性

2）易密性（捣实性）

3）稳定性或粘聚性1）流动性指新拌混凝土在自重或外力作用下，克服内部阻力和与模板、钢筋之间的粘性力，流动并填充模型与钢筋周围的能力。对流动性的要求随施工工艺而异；随构件的类型和配筋密集程度而异。模板侧压力2）易密性新拌混凝土在自重或外力作用下达到要求的密实程度的能力。新拌混凝土是一种胶体，表现出明显的触变性，在强力振动作用下混凝土产生液化，流动、填充模板之间的空间并逐渐达到密实。振动作用停止后，重新变稠的混凝土即使没有模板的限制也不会坍塌或变形。混凝土拌合物的剪切屈服值随时间增大，逐渐硬化并产生强度。3）稳定性或粘聚性

指新拌混凝土维持匀质和整体性的能力。包括在运输、浇筑过程中砂浆与粗骨料不离析及浇筑后抵抗泌水与沉降分层的性能。工作度的测定1）单点试验法——坍落度、VB仪2）两点试验法——流变仪单点试验法——坍落度试验混凝土拌合物分为：流态的(坍落度大于80mm)流动性的(坍落度为30—80mm)低流动性的(坍落度为10－30mm)干硬性的〔坍落度小于10mm)坍落度测定方法坍落现象坍落度试验仅适用于骨料最大粒径不大于40mm、坍落度不小于10mm的混凝土拌合物。新拌混凝土的粘聚性及保水性粘聚性的检查方法是用捣棒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中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不好。若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。

普通混凝土高强混凝土高强与普通混凝土的坍落度表现差异普通混凝土高强混凝土高强与普通混凝土的坍落度表现差异坍落度试验简单、快速，适用于现场控制混凝土的质量波动。对于普通混凝土，屈服应力与粘度存在线性相关关系，可用单点法的测定结果表示其工作性。对于组成复杂的高强混凝土，上述相关关系不再存在。用坍落度值表示工作度不再准确。坍落度损失与重塑坍落度损失：新拌混凝土工作度随时间减小的现象；如果坍落度保持时间短于混凝土运输、浇筑和振捣的时间，则需要对混凝土拌合物的组成进行调整。重塑：加水使新拌混凝土恢复工作度的方法。

重塑有什么不好？怎样保持混凝土的流动性？两点试验法——流变仪仪器昂贵，操作复杂，目前仅限于研究使用。ττyHSCNSCγBingham方程：

=

y+

τ两点试验法G值：使浆体开始流动所需的最小力值。H值：使浆体流动速率增加所需克服的阻力。影响工作性的因素用水量和胶凝材料浆体量骨料品种与品质砂率外加剂与矿物掺和料拌和条件用水量和胶凝材料浆体量混凝土拌合物流动性最敏感的影响因素，还影响其粘度。胶凝材料浆体量需要满足包裹骨料颗粒并填充空隙的要求。现在一般固定用水量，通过掺加外加剂调整流动性。骨料品种与品质卵石配制的混凝土流动性高于用碎石配制的混凝土。级配好、针片状颗粒含量少的骨料流动性好。砂的细度模数小，流动性低。存在最佳砂率外加剂与矿物掺和料引气剂改善拌合物的工作性高效减水剂与水泥存在相容性问题优质粉煤灰具有提高流动性作用矿渣粉。硅灰等会降低流动性高效减水剂的发展第一代：坍落度损失较快（30~45分）；第二代：与缓凝减水剂复合以延缓损失速率（90分以上），控制有困难；第三代：新品种；可保持几小时基本不损失。3.8.2

拌合物浇筑后的性能1）泌水2）塑性沉降3）塑性收缩与开裂4）含气量5）凝结时间泌水与塑性沉降

20世纪70年代，日本的樋口芳郎曾做过一个试验：将坍落度为8cm的拌合物浇注在一透明塑料管内，惊奇地发现在粗骨料下方普遍形成水囊；混凝土硬化后抗弯拉强度明显下降。骨料水可见泌水内泌水哪些因素影响泌水与塑性沉降？它们对硬化混凝土的性能有什么影响？3.8.2

拌合物浇筑后的性能1）泌水2）塑性沉降3）塑性收缩与开裂4）含气量5）凝结时间塑性收缩与开裂上升到表面的泌水没有蒸发的部分或全部还会被吸回，蒸发则产生塑性收缩；在骨料下方被阻挡的泌水形成水囊，在混凝土硬化后则形成微裂缝（不可见裂缝）。水灰比较大、泌水较多的拌合物可能产生较大的塑性收缩，水灰比较小的拌合物难以补偿表面蒸发的水分，塑性收缩虽小反而易于出现塑性收缩开裂。塑性收缩裂缝变截面处因沉降引起开裂的示意图沉降裂缝钢筋沉降裂缝水囊混凝土表面不同养护方式1）洒水或布管喷水；2）喷洒养护剂；3）覆盖塑料膜、塑料垫、矿棉毡；4）覆盖湿麻袋、湿草袋；5）围水浸泡；6）埋设冷却水管；7）蒸汽养护；8）使用饱水多孔骨料。3.8.2

拌合物浇筑后的性能1）泌水2）塑性沉降3）塑性收缩与开裂4）含气量5）凝结时间含气量

新拌混凝土总含有一定量空气，是在搅拌过程中带进去的，约占总体积的0.5～2％，称混凝土含气量。如果掺有引气剂组分，含气量要增大；振捣过程又会使其损失。根据波依耳—马略特定律：

P1V1=P2V2

可以测定出新拌混凝土的含气量。

青藏铁路地处3000米以上高度，测定的含气量值与在北京会有什么差异？3.8.2

拌合物浇筑后的性能1）泌水2）塑性沉降3）塑性收缩与开裂4）含气量5）凝结时间凝结时间用贯入阻力试验测定：1）初凝时间—35Kg/cm22）终凝时间—280Kg/cm2P湿筛砂浆已知面积的压杆凝结时间

与水泥的凝结时间含义不同，新拌混凝土的凝结时间属于工程性质：1）受到新拌混凝土温度的影响；2）受到搅拌时间的影响；3）受到外加剂添加方式的影响。3.8.3.强度增长与温度的影响1.浇注与养护期温度的影响2.水化温升的影响3.温度匹配养护（TMC）从大坝上钻取的芯样和存放在标准养护室里同一混凝土的试件相比，两者的强度相同？或者是哪个高？哪个低？养护温度的影响水化热的影响混凝土温度随水泥用量增加而上升30℃20℃水化速率加快1倍40℃加快2.4倍混凝土的温升随结构物断面尺寸增大而加剧

英国Bamforth的试验（在一厚2.5m结构的中点测温）70%硅酸盐水泥+30%粉煤灰100%硅酸盐水泥25%硅酸盐水泥+75%磨细矿渣硅