影響混凝土的塌落度

1、!-1. 影響混凝土坍落度之水灰比 水灰比是指水泥混凝土中水的用量與水泥用量之比。 在單位混凝土拌 合物中，集漿比確定后，即水泥漿的用量為一固定數(shù)值時(shí)，水灰比決 定水泥漿的稠度。水灰比較小，則水泥漿較稠，混凝土拌合物的流動(dòng) 性亦較小， 當(dāng)水灰比小于某一極限值時(shí)， 在一定施工方法下就不能保 證密實(shí)成型；反之，水灰比較大，水泥漿較稀，混凝土拌合物的流動(dòng) 性雖然較大， 但粘聚性和保水性卻隨之變差。 當(dāng)水灰比大于某一極限 值時(shí)，將產(chǎn)生嚴(yán)重的離析、泌水現(xiàn)象。因此，為了使混凝土拌合物能 夠密實(shí)成型， 所采用的水灰比值不能過(guò)小， 為了保證混凝土拌合物具 有良好的粘聚性和保水性， 所采用的水灰比值又不能過(guò)大。

2、 由于水灰 比的變化將直接影響到水泥混凝土的強(qiáng)度， 因此在實(shí)際工程中， 為增 加拌合物的流動(dòng)性而增加用水量時(shí)， 必需保證水灰比不變， 同時(shí)增加 水泥用量， 否則將顯著降低混凝土的質(zhì)量， 決不能以單純改變用水量 的辦法來(lái)調(diào)整混凝土拌合物的流動(dòng)性。 在通常使用范圍內(nèi)， 當(dāng)混凝土 中用水量一定時(shí)， 水灰比在小的范圍內(nèi)變化， 對(duì)混凝土拌合物的流動(dòng) 性影響不大。2. 影響混凝土坍落度之水泥特性 水泥的品種、細(xì)度、礦物組成以及混合材料的摻量等都會(huì)影響需水量。由于不同品種的水泥達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度的需水量不同， 所以不同品種水泥 配制成的混凝土拌合物具有不同的和易性。 通常普通水泥的混凝土拌 合物比礦渣水泥和火山灰

3、水泥的工作性好。 礦渣水泥拌合物的流動(dòng)性雖大，但粘聚性差，易泌水離析。火山灰水泥流動(dòng)性小，但粘聚性最 好。此外，水泥細(xì)度對(duì)混凝土拌合物的工作性亦有影響，適當(dāng)提高水 泥的細(xì)度可改善混凝土拌合物的粘聚性和保水性， 減少泌水、 離析現(xiàn) 象。水泥對(duì)混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失的影響主要體現(xiàn)在水泥細(xì)度和化 學(xué)參數(shù)兩個(gè)方面。水泥的比表面積越小，顆粒形狀越接近球形，混凝 土的和易性將越好， 坍落度經(jīng)時(shí)損失也越小。 影響混凝土坍落度損失 的水泥化學(xué)參數(shù)中，C3A和C4AF的含量、C3A的形態(tài)、硫酸鈣含量及形態(tài)、堿含量等是影響混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失的主要因素。水泥的礦物組成不同會(huì)影響減水劑的坍落度損失，因?yàn)樗嘀胁煌牡V

4、物組成成分對(duì)減水劑的吸附能力有大有小。 水泥中幾種主要礦 物對(duì)減水劑的吸附能力有大有小。 水泥中幾種主要礦物對(duì)減水劑 （表 面活性劑類外加劑）吸附能力順序如下：C3A C4AF C3S C2S在水泥加水?dāng)嚢韬螅饧觿╇S之被吸附到水泥顆粒表面。按上述順序減水劑很快被吸附到 C3A及C4AF等表面，而水泥水化的順序也是 C3A C4AF C3S C2S C3A C4AF水化很快，等到C3S C4S開始水化時(shí)，液相中外加劑的濃度已變得很低。隨著水化時(shí)間的延續(xù)， 水泥顆粒表面的電動(dòng)電位值減小，因而混 凝土和易性變差， 坍落度下降。 水泥中的含堿量對(duì)減水劑的作用有很 大的影響，因?yàn)樗嘀械膲A（Na20K

5、2O會(huì)加速水泥的早期水化速 率，有明顯的促凝和早強(qiáng)作用，導(dǎo)致需水量增大。一般含堿量高的水 泥使減水劑的流動(dòng)性減小， 且流動(dòng)度的損失加快。 在混凝土坍落度上 表現(xiàn)為用高堿量水泥的混凝土坍落度損失大。C3A C4AF含量高和高堿量的水泥，一般對(duì)水泥相容性不好，坍落度損失大是外加劑與水泥適應(yīng)性不好的最常見現(xiàn)象。萘系減水劑在水泥顆粒上的吸附率和水泥水化速率受堿含量、 細(xì) 度、C3A石膏等影響，它們控制混凝土流動(dòng)性損失率。水泥中堿含 量過(guò)低對(duì)混凝土坍落度損失也有影響，使用可溶堿含量低的水泥時(shí)， 當(dāng)減水劑慘量不足時(shí)會(huì)損失坍落度， 且當(dāng)劑量稍高于飽和點(diǎn)時(shí)， 會(huì)出 現(xiàn)嚴(yán)重的離析與泌水。 生產(chǎn)實(shí)際中曾多次發(fā)現(xiàn)，

6、 一些低堿水泥使用硫 酸鈉含量在 20%左右的低濃萘系減水劑，其坍落度損失比較小，這與般水泥摻萘系減水劑的規(guī)律完全相反。水泥新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后，水泥的生產(chǎn)與檢驗(yàn)皆以水灰比為 0.5 為基 準(zhǔn)，但中高強(qiáng)度的混凝土低水灰比都比較小，一般都低于 0.5，低水灰比時(shí)，混凝土所用水泥中硫酸鈣溶解速度也是影響其流變行為的一個(gè)重要因素，因?yàn)槿芙饬蛩猁}的水分很少，SO42-就少，使得有較多的C3A由于缺少硫酸根離子而與高效減水劑分子上的磺酸根基團(tuán)鍵 合，使液相中高效減水劑含量下降，加速坍落度損失。試驗(yàn)表明，含 半水石膏、二水石膏的水泥比含硬石膏、 氟石膏的水泥有較少的工作 度損失，原因是前者釋放硫酸根離子比后者快。

7、水泥顆粒表面。按上述順序減水劑很快被吸附到C3A及 C4AF等表面,而水泥水化的順序也是 C3A C4AF C3S C2S C3A C4AF水化很快,等到C3S C4S開始水化時(shí)，液相中外加劑的濃度已變得很低。隨著水化時(shí)間的延續(xù)， 水泥顆粒表面的電動(dòng)電位值減小， 因而混凝土和易 性變差，坍落度下降。水泥中的含堿量對(duì)減水劑的作用有很大的影響， 因?yàn)樗嘀械膲A（Na20K2O會(huì)加速水泥的早期水化速率，有明顯 的促凝和早強(qiáng)作用， 導(dǎo)致需水量增大。 一般含堿量高的水泥使減水劑 的流動(dòng)性減小， 且流動(dòng)度的損失加快。 在混凝土坍落度上表現(xiàn)為用高 堿量水泥的混凝土坍落度損失大。3. 影響混凝土坍落度之單位體

8、積用水量單位體積用水量是指在單位體積水泥混凝土中， 所加入水的質(zhì)量， 它 是影響水泥混凝土工作性的最主要的因素。 新拌混凝土的流動(dòng)性主要 是依靠集料及水泥顆粒表面吸附一層水膜，從而使顆粒間比較潤(rùn)滑。而粘聚性也主要是依靠水的表面張力作用， 如用水量過(guò)少， 則水膜較 薄，潤(rùn)滑效果較差；而用水量過(guò)多，毛細(xì)孔被水分填滿，表面張力的 作用減小，混凝土的粘聚性變差，易泌水。因此用水量的多少直接影 響著水泥混凝土的工作性， 而且大量的試驗(yàn)表明， 當(dāng)粗集料和細(xì)集料的種類和比例確定后，在一定的水灰比范圍內(nèi)(W/C=0.40.8),水泥混凝土的坍落度主要取決于單位體積用水量， 而受其他因素的影響 較小，這一規(guī)律稱

9、為固定加水量定則， 它為水泥混凝土的配合比設(shè)計(jì) 提供了極大的方便。4. 影響混凝土坍落度之集料特性 集料的特性包括集料的最大粒徑、形狀、表面紋理(卵石或碎石)、 級(jí)配和吸水性等，這些特性將不同程度地影響新拌混凝土的和易性。其中最為明顯的是，卵石拌制的混凝土拌合物的流動(dòng)性較碎石的好。集料的最大粒徑增大， 可使集料的總表面積減小， 拌合物的工作性也 隨之改善。此外，具有優(yōu)良級(jí)配的混凝土拌合物具有較好的和易性。5. 影響混凝土坍落度之集漿比 集漿比就是單位混凝土拌合物中， 集料絕對(duì)體積與水泥漿絕對(duì)體積之 比，有時(shí)也用其倒數(shù)，稱為漿集比。水泥漿在混凝土拌合物中，除了 填充集料間的空隙外， 還包裹集料的

10、表面， 以減少集料顆粒間的摩阻 力，使混凝土拌合物具有一定的流動(dòng)性。 在單位體積的混凝土拌合物 中，如水灰比保持不變， 則水泥漿的數(shù)量越多， 拌合物的流動(dòng)性愈大。但若水泥漿數(shù)量過(guò)多，則集料的含量相對(duì)減少，達(dá)一定限度時(shí)，就會(huì) 出現(xiàn)流漿現(xiàn)象， 使混凝土拌合物的粘聚性和保水性變差； 同時(shí)對(duì)混凝 土的強(qiáng)度和耐久性也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。 此外水泥漿數(shù)量增加， 就要 增加水泥用量，提高了混凝土的單價(jià)。相反，若水泥漿數(shù)量過(guò)少，不 足以填滿集料的空隙和包裹集料表面，則混凝土拌合物粘聚性變差， 甚至產(chǎn)生崩坍現(xiàn)象。 因此，混凝土拌合物中水泥漿數(shù)量應(yīng)根據(jù)具體情 況決定，在滿足工作性要求的前提下， 同時(shí)要考慮強(qiáng)度和耐久

11、性要求， 盡量采用較大的集漿比。6. 影響混凝土坍落度之砂率 砂率是指混凝土中砂的質(zhì)量占砂、 石總質(zhì)量的百分率。 砂率表征混凝 土拌合物中砂與石相對(duì)用量比例。 由于砂率變化， 可導(dǎo)致集料的空隙 率和總表面積的變化。 從圖 1 中可以出，當(dāng)砂率過(guò)大時(shí)集料的空隙率 和總表面積增大， 在水泥漿用量一定的條件下， 混凝土拌合物就顯得 干稠，流動(dòng)性??；當(dāng)砂率過(guò)小時(shí)，雖然集料的總表面積減小，但由于 砂漿量不足， 不能在粗集料的周圍形成足夠的砂漿層起潤(rùn)滑作用， 因 而使混凝土拌合物的流動(dòng)性降低。 更嚴(yán)重的是影響了混凝土拌合物的 粘聚性與保水性，使拌合物顯得粗澀、粗集料離析、水泥漿流失，甚 至出現(xiàn)潰散等不良現(xiàn)

12、象，如圖 2 所示。因此，在不同的砂率中應(yīng)有一 個(gè)合理砂率值。混凝土拌合物的合理砂率是指在用水量和水泥用量一 定的情況下，能使混凝土拌合物獲得最大流動(dòng)性，且能保持粘聚性。7. 影響混凝土坍落度之環(huán)境條件引起混凝土拌合物工作性降低的環(huán)境因素，主要有時(shí)間、溫度、濕 度和風(fēng)速。 對(duì)于給定組成材料性質(zhì)和配合比例的混凝土拌合物， 其工 作性的變化， 主要受水泥的水化速率和水分的蒸發(fā)速率所支配。 水泥 的水化，一方面消耗了水分；另一方面，產(chǎn)生的水化產(chǎn)物起到了膠粘 作用，進(jìn)一步阻礙了顆粒間的滑動(dòng)。 而水分的揮發(fā)將直接減少了單位 混凝土中水的含量。因此，混凝土拌合物從攪拌到搗實(shí)的這段時(shí)間里， 隨著時(shí)間的增加，

13、 坍落度將逐漸減小， 稱為坍落度損失， 如圖 3所示，圖 4 是一個(gè)試驗(yàn)室的資料，表明溫度對(duì)混凝土拌合物坍落度的影響。同樣，風(fēng)速和濕度因素會(huì)影響拌合物水分的蒸發(fā)速率， 因而影響坍落 度。在不同環(huán)境條件下，要保證拌合物具有一定的工作性，必須采取 相應(yīng)的改善工作性的措施。在較短的時(shí)間內(nèi)，攪拌得越完全越徹底， 混凝土拌合物的和易性越好。具體地說(shuō)， 用強(qiáng)制式攪拌機(jī)比自落式攪拌機(jī)的拌和效果好； 高頻攪拌 機(jī)比低頻攪拌機(jī)拌和的效果好； 適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間， 也可以獲得較好 的和易性，但攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，由于部分水泥水化將使流動(dòng)性降低。溫度升高也會(huì)使混凝土坍落度損失加大， 這是水化速度加快的結(jié) 果。因此，夏天施工

14、的混凝土特別需要控制坍落度的損失。天氣干燥，水分容易蒸發(fā)，也促使坍落度損失。攪拌過(guò)程中氣泡 的外溢也會(huì)引起坍落度損失。 加入減水劑后， 混凝土坍落度值對(duì)單位 用水量的敏感性增強(qiáng)， 加上大幅度減水使水灰比有較大的降低， 同樣 蒸發(fā)量會(huì)使坍落度降低比基準(zhǔn)混凝土大。8. 影響混凝土坍落度之外加劑 在拌制混凝土?xí)r， 加入很少量的外加劑能使混凝土拌合物在不增加水 泥漿用量的條件下，獲得很好的和易性，增大流動(dòng)性，改善粘聚性， 降低泌水性。并且由于改變了混凝土結(jié)構(gòu)， 還能提高混凝土的耐久性。不同的外加劑（主要是表面活性劑類的減水劑）品種，坍落度損 失也不同，其順序如下：傳統(tǒng)高效減水劑普通減水劑引氣減水劑緩凝

15、減水劑新 型高效減水劑速凝減水劑早強(qiáng)減水劑緩凝減水劑這主要是因?yàn)闇p水劑的作用機(jī)理不一樣。高效減水劑減水率較 高，又有早強(qiáng)作用，其作用機(jī)理除了分散吸附外，還有吸附雙電層的 電性斥力作用，它有較高的減水率，能在水化早期促進(jìn)水化反應(yīng)進(jìn)行， 而水化產(chǎn)物又很快沉積到水泥顆粒的表面， Zeta 電位降低。而普通 減水劑的坍落度經(jīng)時(shí)損失就小于高效減水劑， 緩凝減水劑由于減緩了 水化初期的反應(yīng)速度， 因此坍落度經(jīng)時(shí)損失更小一些。 而新型高效減 水劑（氨基磺酸鹽，聚羧酸鹽）在水泥中呈櫛形的吸附形態(tài)，水泥粒 子間高分子吸附層的作用力是立體靜電斥力，具有更大的分散效果， 并能保持其分散系統(tǒng)的穩(wěn)定性， Zeta 電位

16、變化小，混凝土的坍落度 損失比常用減水劑小。 由于外加劑與水泥適合性是個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題， 在 某種水泥中坍落度經(jīng)時(shí)損失小的減水劑， 在另一種水泥中坍落度經(jīng)時(shí)損失可能會(huì)大， 至今還 未有一種對(duì)任何水泥都有好的效果的高效減水劑。對(duì)高效減水劑的摻加方法的研究表明， 減水劑后摻法與同摻法相 比，混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失小。 當(dāng)使高效減水劑與水同時(shí)摻入水泥時(shí)， 水泥中的CaS04溶出以前，C3A及 C4AF吸附高效減水劑量多，溶液中高效減水劑的含量減少較多， 在高效減水劑摻量相同的條件下， 采用后摻法，可讓水泥顆粒表面先形成一層水膜，表面能下降，C3A、C4AF寸減水劑的吸附能力必然大大下降，溶液中的高效減水劑

17、較多,因而可供C3S等塑化使用的高效減水劑便相對(duì)較多，混凝土坍落度經(jīng) 時(shí)損失便小。 同一高效減水劑的粉劑減水率小于液體， 但坍落度經(jīng)時(shí) 損失小于液體減水劑。9. 影響混凝土坍落度之生產(chǎn)施工方面 混凝土原材料影響沙河水洗砂由于存料時(shí)間和批次不同， 含水量不穩(wěn)定， 且通過(guò)試 驗(yàn)確定含水量時(shí)局限性較大， 粗骨料一般情況含水量比較穩(wěn)定， 但有 時(shí)也會(huì)變化， 原因是骨料廠多為開敞式存放， 在雨后骨料含水量發(fā)生 變化，拌制混凝土?xí)r骨料吸水率不同會(huì)造成混凝土坍落度不同程度的 偏差。機(jī)械和攪拌時(shí)間影響混凝土攪拌時(shí)間長(zhǎng)會(huì)造成骨料吸水量加大， 使混凝土熟料中的自 由水份減少，造成混凝土坍落度的損失?；炷翑嚢铏C(jī)械計(jì)量系統(tǒng)誤差也會(huì)造成混凝土坍落度損失， 混凝 土配和比是通過(guò)精確計(jì)算并經(jīng)過(guò)多次試配調(diào)整得出來(lái)的， 任何一種材 料由于計(jì)量不準(zhǔn)確， 都會(huì)使單位內(nèi)材料比表面積發(fā)生變化， 材料比表 面積變化越大，坍落度經(jīng)時(shí)損失也越大?；炷吝\(yùn)輸機(jī)械的影響混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸距離和時(shí)間越長(zhǎng)， 混凝土熟料由于發(fā)生化 學(xué)反應(yīng)、水份蒸發(fā)、骨料吸水等多方面原因，自由水份減少，造成混 凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失，混凝土皮帶運(yùn)輸機(jī)、串筒還會(huì)造成砂漿損失， 這也是造成混凝土坍落度損失的重要原因。混凝土澆筑速度的影響混凝土澆筑過(guò)程中， 混凝土熟料到達(dá)倉(cāng)面內(nèi)的時(shí)間越長(zhǎng)， 會(huì)因