3.2.1.1 和易性的概念
和易性是指混凝土拌和物在一定的施工条件下,便于施工操作并获得质量均匀、密实混凝土的性能。和易性包括流动性、黏聚性及保水性三方面的含义。
(1)流动性。
流动性指混凝土拌和物在自身质量或施工振捣的作用下产生流动,并均匀、密实地填满模型的性能。流动性的大小反映拌和物的稀稠,它关系着施工振捣的难易和浇筑的质量。
(2)黏聚性。
黏聚性也称抗离析性,指混凝土拌和物有一定的黏聚力,在运输及浇筑过程中不致出现分层离析,使混凝土拌和物保持整体均匀的性能。黏聚性不好的拌和物,砂浆与石子容易分离,振捣后会出现蜂窝、空洞等现象,严重影响工程质量。
(3)保水性。
保水性指混凝土拌和物具有一定的保持水分不让泌出的能力。如果混凝土拌和物保水性差,浇筑振实后,一部分水分就从内部析出,不仅水渗过的地方会形成毛细管孔隙,成为今后混凝土内部的渗水通道,而且水分及泡沫等轻物质浮在表面,还会使混凝土上下浇筑层之间形成薄弱的夹层。在水分泌出过程中,一部分水还会停留在石子及钢筋的下面形成水隙,减弱水泥石与石子及钢筋的黏结力。这些都将影响混凝土的密实及均匀性,并降低混凝土的强度和耐久性。
混凝土拌和物的流动性、黏聚性和保水性三者是相互联系的。一般来说,流动性大的拌和物,其黏聚性及保水性相对较差。所谓拌和物具有好的和易性,就是其流动性、黏聚性及保水性都较好地满足具体施工工艺的要求。
3.2.1.2 和易性的指标及测定方法
到目前为止,还没有确切的指标能全面地反映混凝土拌和物的和易性。一般常用坍落度定量地表示拌和物流动性的大小,根据经验,通过对试验或现场的观察,定性地判断或评定混凝土拌和物黏聚性及保水性的优劣。
坍落度的测定是将混凝土拌和物按规定的方法装入标准截头圆锥筒内,将筒垂直提起后,拌和物在自身质量作用下产生一定的坍落,如图3.1所示,坍落的毫米数称为坍落度。坍落度越大,表明流动性越大。坍落度大于10mm的称为塑性混凝土,其中坍落度在10~30mm的常称为低流动性混凝土;坍落度小于10mm的称为干硬性混凝土。
图3.1 坍落度测定图
在测定坍落度的同时,应检查混凝土的黏聚性及保水性。黏聚性的检查方法是用捣棒在已坍落的拌和物锥体一侧轻打,若轻打时锥体渐渐下沉,表示黏聚性良好;如果锥体突然倒塌、部分崩裂或发生石子离析,则表示黏聚性不好。保水性以混凝土拌和物中稀浆析出的程度评定。提起坍落筒后,如有较多稀浆从底部析出,拌和物锥体因失浆而骨料外露,表示拌和物的保水性不良;如提起坍落筒后,无稀浆析出或仅有少量稀浆自底部析出,混凝土锥体含浆饱满,则表示混凝土拌和物保水性良好。
对于干硬性混凝土拌和物,采用维勃稠度 (VB)作为和易性指标。将混凝土拌和物按标准方法装入VB仪 (VB仪见试验部分)容量桶中的坍落筒内;缓慢垂直提起坍落筒,将透明圆盘置于拌和物锥体顶面;启动振动台,用秒表测出拌和物受振摊平、振实、透明圆盘的底面完全被水泥浆所布满所经历的时间 (以秒计),即为维勃稠度,也称工作度。维勃稠度代表拌和物振实所需的能量,时间越短,表明拌和物越易被振实。它能较好地反映混凝土拌和物在振动作用下便于施工的性能。
3.2.1.3 影响混凝土拌和物和易性的因素
影响混凝土拌和物和易性的因素很多,主要有水泥浆含量、水泥浆的稀稠、含砂率的大小、原材料的种类及外加剂等。
(1)水泥浆含量的影响。
在水泥浆稀稠不变,即混凝土的用水量与水泥用量之比 (水灰比)保持不变的条件下,单位体积混凝土内水泥浆含量越多,拌和物的流动性越大。拌和物中除必须有足够的水泥浆包裹骨料颗粒之外,还需要有足够的水泥浆以填充砂、石骨料的空隙并使骨料颗粒之间有足够厚度的润滑层,以减少骨料颗粒之间的摩阻力,使拌和物有一定的流动性。但若水泥浆过多,骨料不能将水泥浆很好地保持在拌和物内,混凝土拌和物将会出现流浆、泌水现象,使拌和物的黏聚性及保水性变差。这不仅增加水泥用量,而且还会对混凝土强度及耐久性产生不利影响。因此,混凝土内水泥浆的含量以使混凝土拌和物达到要求的流动性为准,不应任意加大。(www.xing528.com)
在水灰比不变的条件下,水泥浆含量可用单位体积混凝土的加水量表示。因此,水泥浆含量对拌和物流动性的影响实质上也是加水量的影响。当加水量增加时,拌和物流动性增大,反之则减小。在实际工程中,为增大拌和物的流动性而增加用水量时,必须保持水灰比不变,相应地增加水泥用量,否则将显著影响混凝土质量。
(2)含砂率的影响。
混凝土含砂率(简称砂率)是指砂的用量占砂、石总用量 (按质量计)的百分数。混凝土中的砂浆应包裹石子颗粒并填满石子间的空隙。砂率过小,砂浆量不足,不能在石子周围形成足够的砂浆润滑层,将降低拌和物的流动性,更主要的是严重影响混凝土拌和物的黏聚性及保水性,使石子分离、水泥浆流失,甚至出现溃散现象。砂率过大,石子含量相对过少,骨料的空隙及总表面积都较大,在水灰比及水泥用量一定的条件下,混凝土拌和物显得干稠,流动性显著降低,如图3.2所示。在保持混凝土拌和物流动性不变的条件下,会使混凝土的水泥浆用量显著增大,如图3.3所示。因此,混凝土含砂率不能过小,也不能过大,应取合理砂率。
合理砂率是指在水灰比及水泥用量一定的条件下,使混凝土拌和物保持良好的黏聚性和保水性,并获得最大流动性的砂率(图3.2)。也即在水灰比一定的条件下,当混凝土拌和物达到要求的流动性,且具有良好的黏聚性及保水性时,水泥用量最省的含砂率,如图3.3所示。
图3.2 含砂率与坍落度的关系曲线
图3.3 含砂率与水泥用量的关系曲线
(3)水泥浆稀稠的影响。
在水泥品种一定的条件下,水泥浆的稀稠取决于水灰比的大小。当水灰比较小时,水泥浆较稠,拌和物的黏聚性较好,泌水较少,但流动性较小;相反,水灰比较大时,拌和物流动性较大,但黏聚性较差,泌水较多。当水灰比小至某一极限值以下时,拌和物过于干稠,在一般施工方法下混凝土不能被浇筑密实。当水灰比大于某一极限值时,拌和物将产生严重的离析、泌水现象,影响混凝土质量。因此,为了使混凝土拌和物能够成型密实,所采用的水灰比值不能过小,为了保证混凝土拌和物具有良好的黏聚性,所采用的水灰比值又不能过大。
普通混凝土的常用水灰比一般在0.40~0.75范围内。在常用水灰比范围内,当混凝土中用水量一定时,水灰比在小的范围内变动对混凝土流动性的影响不大,这称为 “需水量定则”或 “恒定用水量定则”。其原因是,当水灰比稍减小时,虽然水泥浆较稠,混凝土拌和物流动性减小,但黏聚性较好,可采用较小的砂率值。这样,由于含砂率减小而增大的流动性可补偿由于水泥浆较稠而减少的流动性。当水灰比稍增大时,为了保证拌和物的黏聚性,需采用较大的砂率值。这样,水泥浆变稀所增大的流动性将被含砂率增大而减少的流动性所抵消。因此,当混凝土单位用水量一定时,即使水泥增减量在50~100kg/m3之间变动,混凝土的流动性仍将基本不变。
(4)其他因素的影响。
除上述影响因素外,影响混凝土拌和物和易性的因素还有水泥品种、掺合料品种及掺量、骨料种类、骨料粒形及级配、混凝土外加剂品种及掺量,以及混凝土搅拌工艺和环境温度等。
水泥需水量大者,拌和物流动性较小。使用矿渣水泥时,混凝土保水性较差。使用火山灰水泥时,混凝土黏聚性较好,但流动性较小。
掺合料的品质及掺量对拌和物的和易性有很大的影响。当掺入优质粉煤灰时,可改善拌和物的和易性;掺入质量较差的粉煤灰时,往往使拌和物流动性降低。
粗骨料的颗粒较大、粒形较圆、表面光滑、级配较好时,拌和物流动性较大。使用粗砂时,拌和物黏聚性及保水性较差;使用细砂及特细砂时,混凝土拌和物的流动性较小。混凝土中掺入某些外加剂可显著改善拌和物的和易性。
拌和物的流动性还受气温高低、搅拌工艺以及搅拌后拌和物停置时间的长短等施工条件影响。对于掺用外加剂及掺合料的混凝土,这些施工因素的影响更为显著。
3.2.1.4 混凝土拌和物流动性指标的选择
正确选择拌和物流动性 (坍落度)指标,对于保证混凝土的施工质量及节约水泥有着重要的意义。坍落度较小的拌和物虽然施工困难些,但水泥浆用量较少,节约水泥;坍落度较大的拌和物,施工容易些,但水泥用量较多,而且容易产生离析、泌水现象。因此,在选择坍落度指标时,原则上应在便于施工操作并能保证振捣密实的条件下,尽可能取较小的坍落度,以节约水泥并获得质量较高的混凝土。具体地说,应根据结构物的条件及施工方法而定。当构件截面尺寸较小或钢筋较密集,或采用人工插捣时,坍落度可选择大些;反之,当构件截面尺寸较大或钢筋较稀疏,或采用振捣器振捣时,坍落度可选择小些。不同工程宜采用的坍落度值可参照有关规范 (见附录1、附录2、附录3)。
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