土木工程材料課程混凝土和易性PPT課件

1、和易性流動性粘聚性保水性指混凝土拌合物在本身自重或施工指混凝土拌合物在本身自重或施工機械振搗的作用下，能產(chǎn)生流動，機械振搗的作用下，能產(chǎn)生流動，并均勻密實地填滿模板的性能；并均勻密實地填滿模板的性能； 指混凝土拌合物在施工過程中其組指混凝土拌合物在施工過程中其組成材料之間有一定的粘聚力，不致成材料之間有一定的粘聚力，不致產(chǎn)生分層和離析的現(xiàn)象；產(chǎn)生分層和離析的現(xiàn)象； 指混凝土拌合物在施工過程中，具指混凝土拌合物在施工過程中，具有一定的保水能力，不致產(chǎn)生嚴重有一定的保水能力，不致產(chǎn)生嚴重的泌水現(xiàn)象。的泌水現(xiàn)象。 第1頁/共35頁2 2 混凝土拌合物流動性的量化指標混凝土拌合物流動性的量化指標維勃稠

2、度坍落度Dmax 40mm坍落度10mm10mm160mm160mm100-150100-15050-9050-9010-4010-40大流動性混凝土大流動性混凝土流動性混凝土流動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泵送混凝土坍落度80-180mm第2頁/共35頁坍落度的選用GB50204-92混凝土結構工程施

3、工及驗收規(guī)范機械振搗結構種類結構種類 坍落度（坍落度（mmmm） 1 1基礎或地面等的墊層、無配筋的大基礎或地面等的墊層、無配筋的大體積結構（擋土墻、基礎等）或配筋稀體積結構（擋土墻、基礎等）或配筋稀疏的結構疏的結構 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配筋密列的結構（薄壁、斗倉、筒配筋密列的結構（薄壁、斗倉、筒倉、細柱等）倉、細柱等） 50-70 50-70 4 4配筋特密的結構配筋特密的結構 70-90 70-90 第3頁/共35頁 坍落度的測定200 mm100300坍落度第4頁/共35頁第5頁/共35頁

4、3需要說明的幾個問題需要說明的幾個問題 離析（segregation） 離析是在運輸澆筑過程中，水泥漿上浮，骨料下沉的現(xiàn)象。離析導致混凝離析是在運輸澆筑過程中，水泥漿上浮，骨料下沉的現(xiàn)象。離析導致混凝土拌和物泵送困難，容易堵管；硬化后表面蜂窩麻面，影響強度和耐久性。土拌和物泵送困難，容易堵管；硬化后表面蜂窩麻面，影響強度和耐久性。1 1）粗骨料有從拌合物中分離出來的傾向，多發(fā)生于水泥用量少的混凝土中。）粗骨料有從拌合物中分離出來的傾向，多發(fā)生于水泥用量少的混凝土中。2 2）水泥漿有從拌合物中分離出來的傾向，多發(fā)生于水灰比比較大的混凝土中。）水泥漿有從拌合物中分離出來的傾向，多發(fā)生于水灰比比較大

5、的混凝土中。第6頁/共35頁 泌水（bleeding） 泌水發(fā)生在稀拌和物中，拌和物在澆筑泌水發(fā)生在稀拌和物中，拌和物在澆筑與搗實以后、凝結之前（不再發(fā)生沉降）表面與搗實以后、凝結之前（不再發(fā)生沉降）表面出現(xiàn)一層水分可以觀察到，大約為混凝土澆筑出現(xiàn)一層水分可以觀察到，大約為混凝土澆筑高度的高度的2 2或更大，這些水或蒸發(fā)、或由于繼續(xù)或更大，這些水或蒸發(fā)、或由于繼續(xù)水化被吸回，伴隨發(fā)生混凝土體積減小，這個水化被吸回，伴隨發(fā)生混凝土體積減小，這個現(xiàn)象的危害是：現(xiàn)象的危害是：首先頂部或靠近頂部的混凝土首先頂部或靠近頂部的混凝土因水分大，形成疏松的水化物結構，常稱浮漿，因水分大，形成疏松的水化物結構，

6、常稱浮漿，這對路面的耐磨性，對分層連續(xù)澆注的樁、柱這對路面的耐磨性，對分層連續(xù)澆注的樁、柱等產(chǎn)生不利影響；其次，上升的水積存在骨料等產(chǎn)生不利影響；其次，上升的水積存在骨料下方形成水囊，加劇水泥漿與骨料間過渡區(qū)的下方形成水囊，加劇水泥漿與骨料間過渡區(qū)的薄弱程度，明顯影響硬化混凝土的強度；同時薄弱程度，明顯影響硬化混凝土的強度；同時泌水過程中在混凝土中形成的泌水通道使硬化泌水過程中在混凝土中形成的泌水通道使硬化后的混凝土抗?jié)B性、抗凍性下降。后的混凝土抗?jié)B性、抗凍性下降。第7頁/共35頁 減小泌水的辦法 引起泌水的主要原因，是骨料的級配不良，引起泌水的主要原因，是骨料的級配不良，缺少缺少300m30

7、0m以下的顆粒是主要原因，增加砂子以下的顆粒是主要原因，增加砂子用量可以彌補，但如果砂太粗或無法增大砂率，用量可以彌補，但如果砂太粗或無法增大砂率，使用引氣劑是個有效的辦法；用硅灰、增大粉使用引氣劑是個有效的辦法；用硅灰、增大粉煤灰用量都是解決措施。用二次振搗也是減小煤灰用量都是解決措施。用二次振搗也是減小泌水影響，避免塑性沉降裂縫和塑性收縮裂縫泌水影響，避免塑性沉降裂縫和塑性收縮裂縫的有效措施，尤其是對各種大面積的平板。應的有效措施，尤其是對各種大面積的平板。應該注意減水劑摻加過多時該注意減水劑摻加過多時 ，也易引發(fā)泌水。，也易引發(fā)泌水。第8頁/共35頁蜂窩 孔洞第9頁/共35頁第10頁/共

8、35頁維勃稠度測定第11頁/共35頁時間溫度骨料顆粒表面水泥漿層4 4 影響和易性的主要因素影響和易性的主要因素 和易性膠漿的稠度膠漿的數(shù)量、砂率、水泥品種、外加劑骨料性質(zhì)骨料顆粒間的內(nèi)摩擦力 水泥漿的流變性能骨料的顆粒形狀、表面特征水膠比第12頁/共35頁漿體的稠度（水灰比或水膠比）v 漿體的稠度是由水灰比漿體的稠度是由水灰比（或水膠比）（或水膠比）決定決定的，一般應根據(jù)混凝土強度和耐久性要求合理的，一般應根據(jù)混凝土強度和耐久性要求合理地選用。地選用。v 在膠凝材料用量不變的情況下，水灰比在膠凝材料用量不變的情況下，水灰比（或水膠比）（或水膠比）愈小，漿體就愈稠，混凝土拌合愈小，漿體就愈稠，

9、混凝土拌合物的流動性便愈小。物的流動性便愈小。v 當水灰比當水灰比（或水膠比）（或水膠比）過小時，漿體干稠，過小時，漿體干稠，混凝土拌合物的流動性過低，會使施工困難，混凝土拌合物的流動性過低，會使施工困難，不能保證混凝土的密實性。不能保證混凝土的密實性。v 增加水灰比增加水灰比（或水膠比）（或水膠比）會使流動性加大。會使流動性加大。如果水灰比如果水灰比（或水膠比）（或水膠比）過大，又會造成混凝過大，又會造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良，而產(chǎn)生流漿、土拌合物的粘聚性和保水性不良，而產(chǎn)生流漿、離析現(xiàn)象，并嚴重影響混凝土的強度。離析現(xiàn)象，并嚴重影響混凝土的強度。 第13頁/共35頁漿體的數(shù)量v

10、在水灰比在水灰比（或水膠比）（或水膠比）不變的情況下，單位不變的情況下，單位體積拌合物內(nèi)，如果水泥漿愈多，則拌合物的體積拌合物內(nèi)，如果水泥漿愈多，則拌合物的流動性愈大。流動性愈大。v 但若水泥但若水泥( (膠凝材料膠凝材料) )漿體過多，將會出現(xiàn)漿體過多，將會出現(xiàn)流漿現(xiàn)象，使拌合物的粘聚性變差，同時對混流漿現(xiàn)象，使拌合物的粘聚性變差，同時對混凝土的強度與耐久性也會產(chǎn)生不利的影響。凝土的強度與耐久性也會產(chǎn)生不利的影響。v 水泥水泥( (膠凝材料膠凝材料) )漿體過少，至使其不能填漿體過少，至使其不能填滿骨料空隙或不能很好包裹骨料表面時，就會滿骨料空隙或不能很好包裹骨料表面時，就會產(chǎn)生崩坍現(xiàn)象，粘

11、聚性變差。產(chǎn)生崩坍現(xiàn)象，粘聚性變差。v 因此，混凝土拌合物中水泥因此，混凝土拌合物中水泥( (膠凝材料膠凝材料) )漿漿體的含量應以滿足流動性要求為度。體的含量應以滿足流動性要求為度。 第14頁/共35頁砂率v 砂率的變動會使骨料的空隙率和骨料的總表砂率的變動會使骨料的空隙率和骨料的總表面積有顯著改變，因而對混凝土拌合物的和易面積有顯著改變，因而對混凝土拌合物的和易性產(chǎn)生顯著影響。性產(chǎn)生顯著影響。第15頁/共35頁 砂影響混凝土拌合物流動性有兩個方面：砂影響混凝土拌合物流動性有兩個方面：一方面是砂形成的砂漿可減少粗骨料一方面是砂形成的砂漿可減少粗骨料之間的摩擦力，在拌合物中起潤滑作用，所以在一

12、定的砂率范圍內(nèi)隨砂率增大，之間的摩擦力，在拌合物中起潤滑作用，所以在一定的砂率范圍內(nèi)隨砂率增大，潤滑作用愈加顯著，流動性可以提高；另一方面在砂率增大的同時，骨料的總潤滑作用愈加顯著，流動性可以提高；另一方面在砂率增大的同時，骨料的總表面積隨之增大，包裹集料的水泥漿層變薄，拌合物流動性降低。另外，砂率表面積隨之增大，包裹集料的水泥漿層變薄，拌合物流動性降低。另外，砂率不宜過小，否則還會使拌合物粘聚性和保水性變差，產(chǎn)生離析、流漿等現(xiàn)象。不宜過小，否則還會使拌合物粘聚性和保水性變差，產(chǎn)生離析、流漿等現(xiàn)象。砂率對混凝土拌合物的和易性有重要影響。在配制混凝土時，砂率不能過大，砂率對混凝土拌合物的和易性有

13、重要影響。在配制混凝土時，砂率不能過大，也不能太小，應選用合理砂率值。也不能太小，應選用合理砂率值。第16頁/共35頁普通塑性混凝土砂率的經(jīng)驗取值水灰比水灰比(W/C)(W/C)卵石最大粒徑，卵石最大粒徑，mmmm碎石最大粒徑，碎石最大粒徑，mmmm10102020101020200.400.4026-3226-3225-3125-3130-3530-3529-3429-340.500.5030-3530-3529-3429-3433-3833-3832-3732-370.600.6033-3833-3832-3732-3736-4136-4135-4035-400.700.7036-4136

14、-4135-4035-4039-4439-4438-4338-43普通混凝土配合比設計規(guī)程JGJ/T55-2000適用于坍落度為10-60mm的混凝土第17頁/共35頁砂率也可以采用計算法確定砂率也可以采用計算法確定 砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石總用量的百分率。砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石總用量的百分率。 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每立方米混凝土的細骨料用量（每立方米混凝土的細骨料用量（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、石堆積密度

15、（砂、石堆積密度（kg/mkg/m3 3) )gssggssssgssosPPVVVmmm00000000000 第18頁/共35頁 坍落度大于坍落度大于60 mm60 mm的混凝土砂率，可經(jīng)試驗確定，也可在上表的基礎上，按坍落度每增大的混凝土砂率，可經(jīng)試驗確定，也可在上表的基礎上，按坍落度每增大20 mm20 mm，砂率增大，砂率增大1 1的幅度予以調(diào)整。的幅度予以調(diào)整。第19頁/共35頁水泥品種和骨料性質(zhì)v 用礦渣水泥和某些火山灰水泥時，拌合物的坍落度一般較用普通水泥時為用礦渣水泥和某些火山灰水泥時，拌合物的坍落度一般較用普通水泥時為小，且礦渣水泥將使拌合物的泌水性顯著增加。小，且礦渣水泥

16、將使拌合物的泌水性顯著增加。v 一般卵石拌制的混凝土拌合物比碎石拌制的流動性好；河砂拌制的混凝土一般卵石拌制的混凝土拌合物比碎石拌制的流動性好；河砂拌制的混凝土拌合物比山砂拌制的流動性好。骨料級配好的混凝土拌合物的流動性也好。拌合物比山砂拌制的流動性好。骨料級配好的混凝土拌合物的流動性也好。 第20頁/共35頁外加劑 在拌制混凝土時，加入很少量的外加劑能使混凝土拌合物在不增加水在拌制混凝土時，加入很少量的外加劑能使混凝土拌合物在不增加水泥用量的條件下，獲得很好的和易性，增大流動性和改善粘聚性、降低泌水泥用量的條件下，獲得很好的和易性，增大流動性和改善粘聚性、降低泌水性。并且由于改變了混凝土結構

17、，亦能提高混凝土的耐久性。性。并且由于改變了混凝土結構，亦能提高混凝土的耐久性。 第21頁/共35頁時間和溫度v 拌合物拌制后，有一部分水供水泥水化，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，一部分水蒸發(fā)以及凝聚一部分水被骨料吸收，一部分水蒸發(fā)以及凝聚結構的逐漸形成，致使混凝土拌合物的流動性結構的逐漸形成，致使混凝土拌合物的流動性變差。變差。v 施工中測定和易性的時間，為拌后約施工中測定和易性的時間，為拌后約15min15min為宜。為宜。v 拌合物的和易性也受溫度的影響。隨環(huán)境拌合物的和易性也受溫度的影響。隨環(huán)境溫度的升高，水分蒸發(fā)及水泥水化反應加快，溫度的升高，水分蒸發(fā)及水泥

18、水化反應加快，拌合物的流動性變差，而且坍落度損失也變快。拌合物的流動性變差，而且坍落度損失也變快。 第22頁/共35頁溫度，坍落度,mm溫度對坍落度的影響坍落度,mm時間，h時間對坍落度的影響第23頁/共35頁(3) (3) 新拌混凝土的凝結時間 v 由于水灰比、凝結硬化條件、外加劑的使由于水灰比、凝結硬化條件、外加劑的使用等方面的差異，使用等方面的差異，使混凝土的凝結時間與配制混凝土的凝結時間與配制該混凝土所用水泥的凝結時間并不一致該混凝土所用水泥的凝結時間并不一致。v 混凝土拌合物的凝結時間采用貫入阻力儀，混凝土拌合物的凝結時間采用貫入阻力儀，用用5mm5mm篩孔篩取砂漿進行測定。篩孔篩取

19、砂漿進行測定。v 貫入阻力為貫入阻力為3.5MPa3.5MPa和和280MPa280MPa時的時間分別時的時間分別為混凝土拌合物的初凝和終凝時間，初凝時間為混凝土拌合物的初凝和終凝時間，初凝時間表示施工時間的極限。表示施工時間的極限。 第24頁/共35頁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1 1）選用合適的水泥品種和水泥的強）選用合適的水泥品種和水泥的強度等級；度等級；2 2）通過試驗，采用最佳砂率，以提）通過試驗，采用最佳砂率，以提高混凝土的質(zhì)量及節(jié)約水泥；高混凝土的質(zhì)量及節(jié)約水泥；3 3）改善砂、石級配和粒形；在可能）改善砂、石級配和粒形；在可能條件下盡量采用較粗的砂、

20、石；條件下盡量采用較粗的砂、石； 第25頁/共35頁4 4）當混凝土拌合物坍落度太小時，保）當混凝土拌合物坍落度太小時，保持水灰比不變，增加適量的水泥漿；持水灰比不變，增加適量的水泥漿；當坍落度太大時，保持砂率不變，增當坍落度太大時，保持砂率不變，增加適量的砂、石；加適量的砂、石；5 5）有條件時盡量摻用外加劑）有條件時盡量摻用外加劑減水減水劑、引氣劑。采用機械振搗。劑、引氣劑。采用機械振搗。 6 6）使用優(yōu)質(zhì)礦物細粉摻和料）使用優(yōu)質(zhì)礦物細粉摻和料第26頁/共35頁 【案例 4-4】砂子細度對混凝土和易性的影響 概況某混凝土攪拌站原混凝土配方均可生產(chǎn)出性能良好的泵送混凝土。某混凝土攪拌站原混凝

21、土配方均可生產(chǎn)出性能良好的泵送混凝土。后因供應問題，砂子細度模數(shù)由原來的后因供應問題，砂子細度模數(shù)由原來的2.82.8降為降為2.32.3。值班人員未引起重視，仍。值班人員未引起重視，仍按原配方配制混凝土，后發(fā)覺混凝土坍落度明顯下降，難以泵送，最后臨時現(xiàn)按原配方配制混凝土，后發(fā)覺混凝土坍落度明顯下降，難以泵送，最后臨時現(xiàn)場加水得以泵送場加水得以泵送。 分析分析因砂子細度模數(shù)下降，砂子偏細，表面積增大，在其他材料及配方因砂子細度模數(shù)下降，砂子偏細，表面積增大，在其他材料及配方不變的情況下，水泥漿包裹層變薄，混凝土的坍落度必然有所下降。不變的情況下，水泥漿包裹層變薄，混凝土的坍落度必然有所下降。

22、第27頁/共35頁1.6 1.6 附加知識附加知識 流變學的概念流變學的概念 流變學是考慮了時間因素研究材料在受力狀態(tài)下的流動和變形性質(zhì)的科學。也是研究物體彈性、塑性、流變學是考慮了時間因素研究材料在受力狀態(tài)下的流動和變形性質(zhì)的科學。也是研究物體彈性、塑性、粘性演變的科學。粘性演變的科學。 流變學是一門綜合研究氣體、液體、固體，以及各形態(tài)混合體系的流動和變形性能的科學。流變學是一門綜合研究氣體、液體、固體，以及各形態(tài)混合體系的流動和變形性能的科學。 三個基本模型元件為三個基本模型元件為虎克彈性固體虎克彈性固體、圣維南塑性固體圣維南塑性固體和和牛頓液體牛頓液體第28頁/共35頁第29頁/共35頁 新拌混凝土的流變學參數(shù)新拌混凝土的流變學參數(shù)屈服值屈服值 用賓漢姆體描述新拌混凝土流變學特性時，屈服值（屈服應力）是最重要的參數(shù)。屈服值是使材料發(fā)用賓漢姆體描述新拌混凝土流變學特性時，屈服值（屈服應力）是最重要的參數(shù)。屈服值是使材料發(fā)生變形所需的最小應力。坍落度值越小，表明混凝土拌合物的屈服值越大，在較小的應力作用下越不易變生變形所需的最小應力。坍落度值越小，表明混凝土拌合物的屈服值越大，在較小的應力作用下越不易變形。形。 影響混凝土屈服值的主要因素有影響混凝土屈服值的主要因素有用水量和化學外加劑用水量和化學外加劑。第30頁/共35頁塑性黏度塑性黏度 是反映作用應力