chap5 高性能混凝土的性能-工作性能

第五章高性能混凝土的性能Chap5Performancesofhighperformanceconcrete第一節(jié)高性能混凝土的新拌工作性能

流變學(xué)是考慮了時(shí)間因素，研究材料在受力狀態(tài)下的流動(dòng)和變形性質(zhì)的科學(xué)。1.新拌混凝土流變學(xué)(Rheology)

理想的流變學(xué)模型包括虎克(Hooke)固體模型(具有完全彈性)、牛頓(Newton)流體模型(只有黏性)、圣維南(St.Venant)固體模型(超過(guò)屈服極限后只有塑性變形的理想材料)等。傳統(tǒng)上，混凝土拌合物被認(rèn)為是一種黏、彈、塑性材料，其流變模型可由牛頓液體模型和圣維南固體模型并聯(lián)，再與虎克固體模型串聯(lián)而成，稱為賓漢姆(Bingham)模型。在上圖中，當(dāng)τ＜τ0，并聯(lián)部分不產(chǎn)生變形，體系中只有彈性變形γe，

即τ＝Gγe當(dāng)τ＞τ0，在并聯(lián)部分發(fā)生與應(yīng)力（τ－τ0）成正比的黏性流

動(dòng)，即：τ－τ0＝ηp（dγv/dt）式中，ηp為塑性黏度，γv為黏性流動(dòng)變形，dγv為在無(wú)限小時(shí)間dt時(shí)發(fā)生的變形，即瞬時(shí)變形。

總變形γ＝γv＋γe，而γv為常數(shù)，故此式可寫成：τ＝τ0＋ηp（dγ/dt）(賓漢姆方程)

要得到較高流動(dòng)性而又不離析的拌和物，應(yīng)當(dāng)減小剪應(yīng)力τ0。2.混凝土的工作性能(Workability)工作性定義為混合料易于運(yùn)輸、澆注和密實(shí)成型而不發(fā)生分層離析的性能。工作性通常包括以下幾個(gè)方面：流動(dòng)性取決于分散系統(tǒng)中固、液相的比率，增加含水量，混合料的流動(dòng)性提高。可塑性指在一定外力作用下產(chǎn)生塑性變形的能力。它與水灰比及水泥漿或砂漿的含量有關(guān)。穩(wěn)定性

指混凝土拌合物不發(fā)生離析泌水的性能。易密性指在進(jìn)行搗實(shí)或振動(dòng)時(shí)，克服內(nèi)部的和表面的阻力，以達(dá)到完全密實(shí)的能力。3.混凝土工作性能測(cè)試方法（1）坍落度與擴(kuò)展度坍落度與擴(kuò)展度是各國(guó)通用的新拌混凝土工作性能檢測(cè)方法，簡(jiǎn)單而適用，但對(duì)于干硬性混凝土或大流動(dòng)性混凝土，單憑此方法不足以真實(shí)地反應(yīng)混凝土的工作性能。3.混凝土工作性能測(cè)試方法（2）維勃稠度法維勃稠度適用于較干硬的混凝土工作性能測(cè)試。（3）L形流動(dòng)儀

a、下沉量Ls(L型坍落度)：左側(cè)箱中混凝土拌合物的下沉高度，能表示與過(guò)去坍落度同樣的屈服值指標(biāo)。

b、移動(dòng)距離Lf：混凝土向水平方向的最大擴(kuò)散距離，反映混凝土拌合物的最終變形能力。

c、流動(dòng)時(shí)間t：混凝土拌合物移動(dòng)開始至停止時(shí)間，反映了混凝土拌合物的變形速度。以移動(dòng)距離Lf和流動(dòng)時(shí)間t可求出L型流動(dòng)速度Lf/t，在剪切應(yīng)力不變的條件下，L型流動(dòng)速度代表粘度參數(shù)，進(jìn)而能反映出混凝土拌合物的粘度.

d、成分均勻性：L型流動(dòng)儀水平方向不同部位的拌合物粗集料的含量，反映混凝土拌合物流動(dòng)后的成分均勻性。4.高性能混凝土工作性能控制指標(biāo)按《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB50164）的規(guī)定，塑性混凝土、干硬性混凝土分別按坍落度、維勃稠度分為四級(jí)。見下表。名稱代號(hào)指標(biāo)混凝土拌合物塑性混凝土（坍落度≥10mm）低塑性混凝土塑性混凝土流動(dòng)性混凝土大流動(dòng)性混凝土S1S2S3S410mm～40mm50mm～90mm100mm～150mm≥160mm干硬性混凝土（坍落度＜10mm）超干硬性混凝土特干硬性混凝土干硬性混凝土半干硬性混凝土V0V1V2V3＞31s30s～21s20s～11s10s～5s4.高性能混凝土工作性能控制指標(biāo)5.影響高性能混凝土工作性能的因素（1）.單方用水量（2）.水泥品種及特性（3）.外加劑用量及減水率（4）.粗集料粒徑及級(jí)配（5）.砂率（6）.漿體含量6.混凝土的組分分離性

（1）.離析粗骨料由于密度與粒徑較大，它在砂漿中局部集中或從砂漿中分離出來(lái)的現(xiàn)象叫離析。

（2）.泌水混凝土拌合物在凝結(jié)硬化過(guò)程中伴隨著粒狀材料的下沉所出現(xiàn)的部分拌合水上浮至混凝土表面的現(xiàn)象叫泌水。離析泌水6.混凝土的組分分離性

壓力泌水及其測(cè)試方法對(duì)混凝土試樣加壓至3.2MPa,打開泌水閥門同時(shí)開始計(jì)時(shí)，保持恒壓，加壓至10s時(shí)記泌水量V10，至140s時(shí)記泌水量V140，用公式Bv=(V10/V140)*100%計(jì)算壓力泌水率離析泌水現(xiàn)象的影響因素：（1）單方用水量（2）高效減水劑類型及用量（3）礦物摻合料類型及用量（4）集料的性質(zhì)（5）新拌混凝土的含氣量離析泌水現(xiàn)象對(duì)混凝土性能的影響：（1）混凝土的均勻性（2）混凝土的可泵性（3）混凝土中界面過(guò)渡區(qū)（4）混凝土的表面質(zhì)量7.新拌混凝土的坍落度經(jīng)時(shí)損失(SlumpLoss)

新拌混凝土坍落度隨時(shí)間的變化而降低的現(xiàn)象即坍落度經(jīng)時(shí)損失。坍落度經(jīng)時(shí)損失的原因：（1）物理原因：水泥顆粒之間Zeta電位降低，相互間作用位能

下降，產(chǎn)生凝聚而使其流動(dòng)性變差。另外，高效減水劑有效含量減少，引起作用效果的降低。（2）化學(xué)原因：水泥水化產(chǎn)生Ca(OH)2、CSH等水化產(chǎn)物，使

新拌混凝土粘度增大，也是引起混凝土坍落度

損失的原因之一。影響混凝土坍落度損失的因素(1)高效減水劑種類。萘系、三聚氰胺系具有剛直棒狀的分子結(jié)構(gòu)，Zeta電位降低快，容易產(chǎn)生凝聚，坍落度損失快；而聚羧酸系是櫛形的吸附形態(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電位變化小，混凝土的坍落度損失小。(2)高效減水劑的摻加方法。減水劑后摻法與同摻法相比，混凝土坍落度損失小。當(dāng)高效減水劑與水泥同時(shí)摻入時(shí)，水泥中的CaSO4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之類的礦物對(duì)減水劑的吸附能力必然大大下降，溶液中的高效減水劑較多，可供C3S及C2S塑化使用的高效減水劑相對(duì)地多，混凝土坍落度損失小。影響混凝土坍落度損失的因素(3)水泥品種、細(xì)度、存放時(shí)間。水泥中C3A、C4AF的含量越高，混凝土的坍落度損失越大；水泥細(xì)度高，混凝土坍落度損失大;水泥存放時(shí)間短，混凝土坍落度損失大；水泥中堿含量高，混凝土坍落度損失大；水泥中石膏量不足或溶解速率慢，混凝土坍落度損失大。(4)其他因素如環(huán)境溫度和濕度、水灰比等。環(huán)境溫度越高，濕度越小則混凝土坍落度損失越大；水灰比越低則混凝土坍落度損失越大?？刂菩掳杌炷撂涠葥p失的方法減水劑（1）復(fù)合使用減水劑和緩凝劑；（2）分次摻加高效減水劑；（3）使用新型高效減水劑；水泥（1）使用C3A、C4AF較少的水泥；（2）使用細(xì)度合適的水泥；（3）注意水泥中石膏的品種及用量；（4）盡量少用立窯水泥，選用旋窯水泥；（5）使用優(yōu)質(zhì)礦物摻合料，降低水泥用量；（6）避免使用新出磨的水泥。其他方面

對(duì)新拌混凝土運(yùn)輸車輛等采取遮陽(yáng)、降溫措施。8.混凝土的凝結(jié)時(shí)間混凝土的凝結(jié)時(shí)間與水泥的凝結(jié)時(shí)間有相似之處，但由于骨料的摻入，水灰比的變動(dòng)及外加劑的應(yīng)用，又存在一定的差異。水灰比增大，凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)；早強(qiáng)劑、速凝劑使凝結(jié)時(shí)間縮短；緩凝劑則使凝結(jié)時(shí)間大大延長(zhǎng)。混凝土的凝結(jié)時(shí)間分初凝和終凝。初凝指混凝土加水至失去塑性所經(jīng)歷的時(shí)間，亦即表示施工操作的時(shí)間極限；終凝指混凝土加水到產(chǎn)生強(qiáng)度所經(jīng)