塑性混凝土材料性能试验研究及其应用1 - 图文

2026/1/18 23:49:56

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土发展初期阶段,混凝土拌和物在运输、捣固以及抹平时所表现出的性能。我们常说的工作性一般仅指它的和易性,它的含义是指水泥混凝土拌和物在不发生离析、泌水的条件下,能够满足一系列施工工序(拌和、运输、浇灌、振捣)的性能,在此过程中尽可能减小能量消耗。要获得任何质量好的混凝土,合适的工作性是一个基本要求。混凝土拌和物的工作性具有很复杂的内涵,它不仅包含拌和料本身的性能,而且也包含外在的影响因素,常常是两种或几种基本性质的不同组合,以满足不同条件下所需要的工作性[13]。正如Powers提出的,“工作性不是一个单相性质,而是一种塑性物料在给定条件下所表现的若干基本性质的综合效应。” [14]混凝土的工作性包括流动性、粘聚性和保水性等三方面的含义,塑性混凝土为了便于施工操作并能获得密实的混凝土,要具有良好的工作性,最重要的两方面是流动性和粘聚性。

流动性是指混凝土拌和物在自重或施工机械振捣的作用下产生流动并均匀密实地填满模型各个角落的能力,流动性的大小反映混凝土拌和物的稀稠程度,它可以影响施工捣实的难易和灌注混凝土的内外质量。混凝土的流动性过大,虽然操作方便,但因水泥用量比较大,用水量也较大,容易影响混凝土的密实度、均匀性和强度。同时流动性大的混凝土也易产生水与砂、石离析的现象,粗石子下沉,砂浆上浮,必要时需在浇筑现场重新拌和[15]。

粘聚性,就是混凝土拌和物内部各组分之间具有一定的粘聚力,这样在运输及浇注过程中不致出现分层离析,能够使混凝土保持整体均匀的性能[16]。也就是说混凝土要具有混合物组分间相互粘合在一起的能力,若在自然状态下取一桶刚拌好的混凝土,去桶后不出现倒塌、部分崩裂或石子离析的情况,说明粘聚性良好,否则反之。

保水性是指混凝土拌和物保持水分不易析出的能力,以稀浆析出的程度来评定。坍落度筒提起后,如有较多稀浆从混凝土锥体底部析出且因失浆过多而使砂石外露就表示保水性不良,如坍落度筒提起后无稀浆或仅有少量稀浆从底部析出,且混凝土锥体含浆饱满则表示保水性良好。

塑性混凝土拌和物的流动性一般以坍落度和扩散度表示,其坍落度一般为20㎝~30㎝,1.5h时大于15㎝,扩散度为30㎝~40㎝,这就满足了施工便利的

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第三章 塑性混凝土拌和物工作性试验研究

要求。坍落度和扩散度大、流动性好、能自流成型、和易性好,凝结时间慢,从而大大减少了堵管和假凝等事故的发生。但是,坍落度和扩散度过大,又会使拌和物不均匀,粘聚性不好。 3.2.2塑性混凝土工作性的测定

塑性混凝土工作性的测定方法目前采用坍落度与扩散度两种方法,由于坍落度和扩散度试验所用仪器一样,都是用坍落度筒来完成,两个试验可以同时进行。该试验方法是世界各国普遍使用的混凝土流动性测试方法,试验所用的坍落度筒是截头圆锥模,上底直径为100mm,下底直径为200mm,高为300mm,用2mm~3mm厚的铁皮制成,筒内壁光滑。坍落度值即为混凝土拌和物试体在模子去除前后的高度之差。

试验前先按“混凝土拌和物室内拌和方法”[17]拌制塑性混凝土拌和物,将坍落度筒冲洗干净并保持湿润,放在测量用的钢板上,双脚踏紧踏板,然后将塑性混凝土拌和物用小铁铲通过漏斗分三层装入筒内。每层体积大致相等,底层厚约70mm,中层厚约90mm。每装一层,用捣棒(直径16mm、长650mm,一端为弹头形的金属棒)在筒内从边缘到中心按螺旋形均匀插捣25次,插捣深度:底层应穿透该层,中、上层应分别插进其下层约10mm~20mm。当上层插捣完毕后,取下装料漏斗,用镘刀将塑性混凝土拌和物沿筒口抹平,并清除筒外周围的混凝土。将坍落度筒徐徐竖直提起,轻放于试样旁边。当试样不再继续坍落时,用钢尺量出试样顶部中心点与坍落度筒高度之差,即为坍落度值,准确至1mm。用钢尺在不同方向量取拌和物扩散后的直径2~4个,准确至5mm,则以这2~4个直径测值的平均值作为扩散度值。

3. 3 塑性混凝土坍落度损失的原因

新拌制的塑性混凝土拌和物,是一种由水和分散粒子组成的体系,随着时间的推移,会逐渐变稠、变硬,并产生强度,这就是混凝土的凝结硬化过程,而反映在坍落度的变化上,就是坍落度逐渐损失,以至全部丧失。塑性混凝土属于泵送混凝土,需要有很大的坍落度,如果坍落度损失过快就会造成混凝土输送速度降低,降低生产效率,甚至因线路被堵塞而被迫停工。试验表明,坍落度损失2.5cm,就会使流动度变得很小,以致于使运输、灌注等产生困难。因而,在测

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定塑性混凝土坍落度时,整个坍落度试验应该连续进行,并应在2min~3min内完成。影响混凝土坍落度损失的原因是多方面的,且这些因素相互关联,主要包括水泥、骨料、外加剂、温度等几个方面。 3.3.1 水泥的影响

硅酸盐水泥的主要矿物组成是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙,从水化速度来看,以铝酸三钙为最快。因而,各种类型的水泥矿物组成及其组成的含量多少,会影响水泥的水化速度和凝结时间。在水泥水化过程中,3~30μm的熟料颗粒主要起强度增长作用,而大于60μm的颗粒则对强度不起作用,小于10μm的颗粒需水量大。流变性好的水泥10μm以下颗粒应少于10%。颗粒越细,细颗粒越多,需水量越大,早期强度越高,这必将加剧坍落度损失[18]。 正常的坍落度损失要和假凝现象的坍落度损失区别开。正常的坍落度损失是随时间逐渐的、较缓慢地进行的,直到坍落度完全丧失为止,并无触变性。当存在着严重的假凝现象时,整个坍落度可以在5~10min内完全损失掉,且有触变性。当出现轻度或中等程度的假凝现象后,会导致高速率的坍落度损失。假凝现象几乎不受混凝土温度的影响,而正常坍落度损失则恰恰相反[19]。 3.3.2 骨料的影响

通常认为砂、石骨料是“干”的,或认为它们有“后来的吸水作用”,因此,在使用骨料之前,如果不使骨料湿润或预先使骨料饱和,拌制出的混凝土在浇灌或泵送期间,骨料会从混凝土中吸收水分。当骨料是多孔、疏松的轻骨料时,吸收的水分会更多。对于泵送混凝土,由于混凝土可泵性太差所产生的压力会引起坍落度损失。此外,干燥的骨料通常温度比较高一些,因此,对于塑性混凝土来说,撒水有利于降低骨料的温度,使塑性混凝土拌和物温度下降,从而使坍落度损失减少。一般来说,大多数的天然骨料在拌和变温的时候就吸进了90%以上的水。骨料吸水引气坍落度损失的另一个重要原因是由于骨料间的严重摩擦。可见,避免使用质量低劣、高吸水性的骨料可很大程度地减少坍落度损失。 3.3.3 外加剂的影响

外加剂掺入塑性混凝土后,对坍落度损失也存在着各种影响。当掺入减水率高的、非缓凝性的、有一定引气性的减水剂时,坍落度的损失速率比较高。高效

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第三章 塑性混凝土拌和物工作性试验研究

减水剂的减水作用随时间延长而降低,这是坍落度损失的主要原因。由于高效减水剂吸附在水泥颗粒表面或早期水化物上,它或是被水化物包围,或是与水化物反应而被消耗掉,变得不能发挥分散能力,水泥颗粒间斥力减小,造成水泥颗粒凝聚,使混凝土坍落度减小。由于水泥的水化作用,水泥水化产生的Ca(OH)2,C-S-H等水化产物,使新拌混凝土的粘度增大,造成混凝土坍落度随时间延长而降低,而且由于减水剂的分散作用,水泥颗粒的反应面积更大,内聚力也大,因而坍落度损失较普通混凝土更大[20]。此外,水泥颗粒被水湿润后,其表面立即被溶解,水泥颗粒溶出铝酸三钙与石膏作用,生成钙矾石胶凝物或硫铝酸钙,这种胶凝物质有较大的粘性,是一种微晶体集合体,其表面积为原水泥颗粒表面积的1000倍,使水泥水化速度剧烈加快。外加剂的加入,一般更加剧了这种反应的进行,因此,坍落度损失也随之加大[19]。减水剂掺入混凝土中,即使是非引气型减水剂也总有一定的气泡混入,微小的气泡有助于增加混凝土的坍落度。但是,在混凝土的运输过程中,气泡不断外逸并伴随水分蒸发,因而使混凝土坍落度下降。掺有高效减水剂的混凝土用水量更少,而水分蒸发量相近,与不掺有高效减水剂的混凝土相比,其坍落度损失更为显著[21]。 3.3.4 温度的影响

塑性混凝土拌和物内部温度和周围环境的温度越高,其坍落度损失越大。特别是在炎热的天气条件下,混凝土所用砂、石骨料经太阳曝晒,温度更高。水泥、骨料和外加剂等原材料组成完全相同,且从拌和到浇灌的时间间隔都一样的拌和物,在炎热的天气里,要想得到与较低气温下相同的坍落度,就得适当地加大拌和混凝土的用水量,以便补偿损失的坍落度。但是,这种增加用水量的做法,无疑会使塑性混凝土的水胶比增大,使得质量受到影响,塑性混凝土的耐久性也受到不同程度的影响。因次,在炎热天气里,将当日需用的砂、石骨料不让太阳直接曝晒,并在骨料堆上洒水,以及对输送过程的荫蔽或冷却,是控制拌和物内部温度的简单办法[19]。

3.4塑性混凝土拌和物工作性影响因素分析

3.4.1水胶比对塑性混凝土拌和物工作性的影响

水胶比就是水与细料总和(水泥、膨润土、粘土、粉煤灰等)之比,它是塑

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