混凝土拌合物的和易性
(一)和易性的概念
和易性是指混凝土拌合物易于各工序施工操作(搅拌、运输、浇筑、振捣)，并能获得质量均匀、成型密实、尺寸准确的混凝土的性能。混凝土拌合物的和易性是一项综合性的技术指标，包括流动性、黏聚性和保水性三个方面的含义。
流动性是指混凝土拌合物在自重或机械振捣作用下，能产生流动并均匀密实地填满模板的性能。流动性的大小，反映混凝土拌合物的稀稠，浇筑振捣的难易程度，直接影响着浇捣施工的进度和混凝土的质量。
黏聚性是指混凝土拌合物内部组分之间具有一定的凝聚力，在运输和浇捣的过程中，具有较好的黏性和稳定性，不会发生分层离析现象，使混凝土保持整体均匀的性能，从而就能保证混凝土拌合物的质量。
保水性是指混凝土拌合物具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不使混凝土产生严重的泌水现象。保水性差的混凝土拌合物，在施工过程中，一部分水易从内部析出至表面，在混凝土内部形成泌水通道，使混凝土的密实性变差，不仅降低混凝土拌合物的和易性，而且也降低混凝土的强度和耐久性。
工程实践充分证明：混凝土拌合物的流动性、黏聚性和保水性，三者之间互相关联、又互相矛盾。如黏聚性好的混凝土拌合物，其保水性往往也比较好，但当流动性增大时，黏聚性和保水性反而变差。因此，所谓混凝土拌合物的和易性良好，就是要使这三个方面的性能在某种具体条件下，均达到比较理想，使矛盾得到统一。
(二)和易性的测定
由于混凝土拌合物和易性是一项综合的技术性能，目前还很难用一种简单的测定方法和单一指标来全面衡量。根据我国现行标准《普通混凝土拌合物性能试验方法》(GB／T50080－2002)中的规定，通常评定测定混凝土拌合物和易性的方法是：测其流动性，以直观经验观察其黏聚性和保水性。在工程上常用坍落度试验和维勃稠度试验两种方法测定。
1．坍落度试验
在平整、润滑且不吸水的操作面上放置坍落度筒，将混凝土拌合物分三次(每次装料1／3筒高)装入筒内，分次进行捣实，装满后将其刮平。然后垂直提起坍落度筒，拌合物在自重作用下会向下坍落，坍落的高度(以mm计)就是该混凝土拌合物的坍落度，如图5－13所示。坍落度数值越大，表示混凝土拌合物的流动性越好
图5－13 混凝土坍落度的测定示意图
在进行坍落度试验时，还需同时观察混凝土拌合物的黏聚性和保水性。用捣棒在已坍落的拌合物锥体侧面轻轻击打，如果锥体逐渐下沉，表示拌合物的黏聚性良好；如果锥体突然倒塌或部分崩裂，表示拌合物的黏聚性不良。若有较多的稀浆从锥体底部析出，锥体部分的拌合物也因失浆而骨料外露，表示混凝土拌合物保水性不好；如无这种现象，则表明拌合物保水性良好。
混凝土拌合物根据其坍落度大小，根据现行《混凝土质量控制标准》中的规定，可将混凝土拌合物分为四级：低塑性混凝土(坍落度10～40mm，T1级)、塑性混凝土(坍落度50～90mm，T2级)、流动性混凝土(坍落度100～150mm，T3级)和大流动性混凝土(坍落度大于或等于160mm，T4级)。坍落度试验只适用于骨料最大粒径不大于40mm、坍落度值不小于10mm的塑性和流动性混凝土拌合物。
2．维勃稠度试验
对于坍落度小于10mm的混凝土拌合物，通常采用维勃稠度试验来测定其流动性。维勃稠度测试的方法是：将坍落度筒置于维勃稠度仪上的容器内，并固定在规定的振动台上。把拌制好的混凝土拌合物装满坍落度筒内，抽出坍落度筒，将维勃稠度仪上的透明圆盘转至试体顶面，使之与试体轻轻接触。开启振动台，同时用秒表进行计时，振动至透明圆盘底面被水泥浆布满的瞬间关闭振动台并停止计时，从秒表上读出的时间，即是该拌合物的维勃稠度值(s)。维勃稠度值越小，表示混凝土拌合物的流动性大。
维勃稠度试验法适用于粗骨料最大粒径不超过40mm，维勃稠度在5～30s之间的混凝土拌合物，主要用于测定干硬性混凝土的流动性。维勃稠度仪装置如图5－14所示
图5－14 维勃稠度仪示意图
1－容器；2－坍落度筒；3－透明圆盘；4－喂料斗；5－套筒；6－定位螺丝；7－振动台；8－荷重；9－支柱；10－旋转架；11－测杆螺丝；12－测杆；13－固定螺丝
在工程施工中选择混凝土拌合物的坍落度，一般应依据构件截面的大小、钢筋分布的疏密、混凝土成型方式等来确定。如果构件截面尺寸较小、钢筋分布较密、采用人工捣实方法时，混凝土拌合物的坍落度可选择大一些；反之，坍落度可选择小一些。混凝土拌合物的坍落度值可参考表5－57选用。
表5－57 混凝土浇筑时的坍落度
表5－57中的坍落度数值是指采用机械振捣时的指标，当采用人工振捣时可适当增大。当施工工艺采用混凝土泵输送混凝土拌合物时，则要求混凝土拌合物具有更大的流动性，其坍落度通常在80～180mm。
(三)影响和易性的主要因素
混凝土拌合物的和易性，是混凝土非常重要的技术性能，不仅影响混凝土的施工速度，而且直接影响混凝土的质量和造价。但是，影响混凝土拌合物和易性的因素很多，主要有：水泥浆的数量、水泥浆的稠度、混凝土的砂率、组成材料性质、外加剂的种类、时间和温度和拌和条件影响等。
1．水泥浆的数量
在混凝土拌合物中，水泥浆起着润滑骨料、提高混凝土流动性的作用。在水灰比不变的情况下，单位体积混凝土拌合物中，水泥浆的数量越多，则拌合物的流动性越大。但若水泥浆数量过多，不仅水泥用量大，而且将会出现流浆现象，使拌合物的黏聚性变差，同时会降低混凝土的强度和耐久性；若水泥浆数量过少，则水泥浆不能填满骨料的空隙，或不能很好地包裹骨料的表面，就会出现混凝土拌合物崩塌现象，使其黏聚性变差。因此，混凝土拌合物中水泥浆的数量，应以满足施工流动性为度，不宜过多或过少。
2．水泥浆的稠度
水泥浆的稠度是由水灰比决定的，水灰比是指在混凝土拌合物中用水量与水泥用量的比值。在水泥用量不变的情况下，水灰比越小，水泥浆越稠，拌合物的流动性就越小。当水灰比过小时，水泥浆比较干稠，混凝土拌合物流动性差，浇筑、振捣均比较困难，不仅影响施工速度，而且不能保证混凝土的密实度。当水灰比增大时，混凝土的流动性加大，但水灰比过大，又会造成混凝土拌合物的黏聚性和保水性变差，产生流浆、离析现象，并严重影响混凝土的强度和耐久性。所以，水泥浆的稠度(水灰比)不宜过大或过小，应根据混凝土的强度和耐久性合理选择，一般将水灰比控制在0．40～0．75之间。
无论是水泥浆数量的多少，还是水泥浆的稀稠，实际上对混凝土拌合物流动性起决定性作用的是用水量的多少。当使用确定的材料拌制混凝土时，为使混凝土拌合物达到一定的流动性，所需的单位用水量是一个定值。应特别指出的是：单纯加大用水量会降低混凝土的强度和耐久性，而应在保持水灰比不变的条件下，用增减水泥浆数量的办法来改善拌合物的流动性，或者用掺加外加剂的方法进行调整。
3．混凝土的砂率
混凝土的砂率是指混凝土中砂的质量占砂石总质量的百分率。砂率的改变会使骨料的空隙率和总表面积有显著改变，因而对混凝土的和易性也会产生显著的影响。如果砂率过大，骨料的总表面积和空隙率增大，在水泥浆用量不变的情况下，相对水泥浆则显得少，混凝土拌合物的流动性降低。如果砂率过小，不能保证粗骨料之间有足够的砂浆层，也会降低混凝土拌合物的流动性，使其黏聚性和保水性变差。因此，砂率过大或过小都不好，应当有一个合理的砂率值。
当采用合理的砂率时，在用水量和水泥用量一定的情况下，能使混凝土拌合物获得最大的流动性，并且能保持良好的黏聚性和保水性，如图5－15所示；或者当采用合理的砂率时，能使混凝土拌合物获得所要求的流动性，并具有良好的黏聚性和保水性，而水泥的用量最少，如图5－16所示
图5－15 砂率与坍落度的关系曲线
图5－16 砂率与水泥浆用量的关系曲线
确定合理砂率的方法很多，可根据本地区、本单位的施工经验累计数值选用；也可根据骨料的品种、最大粒径、混凝土的水灰比等因素，参考有关经验表格选用。
4．组成材料性质
混凝土所组成材料的性质，对其和易性影响非常大。如级配良好的骨料，其空隙率和总表面积较小，在水泥浆量相同的情况下，包裹在骨料表面的水泥浆较厚，混凝土拌合物的和易性则好。碎石比卵石表面粗糙，同样的水泥浆量，卵石配制的混凝土拌合物流动性好。细砂的比表面积大，用细砂配制的混凝土拌合物，比用中砂、粗砂配制的混凝土拌合物流动性小。
水泥对拌合物的和易性影响，主要表现在水泥的需水量上。需水量不同的水泥品种，要达到相同的坍落度，所需要的水量是不同的。在六大常用硅酸盐系水泥中，以普通硅酸盐水泥所配制的混凝土拌合物的流动性和保水性较好；矿渣硅酸盐水泥所配制的混凝土拌合物流动性较大，但黏聚性和保水性较差；火山灰质硅酸盐水泥需水量较大，在相同加水量条件下，流动性显著降低，但黏聚性和保水性较好。
5．外加剂的种类
在拌制混凝土时，加入适量的外加剂，能使混凝土拌合物在不增加水泥用量的条件下，获得良好的和易性，不仅使流动性显著增加，而且还可以有效地改善混凝土拌合物的黏聚性和保水性。
如引气剂可以增加混凝土拌合物中的含气量，在用水量一定的条件下，使浆体体积有所增大，不仅改善混凝土拌合物的流动性，而且提高拌合物的黏聚性和保水性。这种作用的效果尤其在贫混凝土或细砂混凝土中特别明显。如加入适量的减水剂，可使水泥凝胶所包裹的水分释放出来，从而在不增加用水量的情况下，获得较好的和易性。
6．时间和温度
搅拌完毕的混凝土拌合物，随着时间的延长而逐渐变得干稠，流动性越来越小，其原因是一部分水参加水化反应，一部分水被骨料吸收，还有一部分被蒸发，再加上混凝土中凝聚结构的逐渐形成，使混凝土拌合物的流动性变差。
混凝土拌合物的和易性受温度的影响也很大，随着环境温度的上升，水泥水化速度加快，混凝土拌合物的坍落度减小，同时随时间的推移坍落度也会减小，特别是在夏季施工或较长运输距离的混凝土，上述现象更加明显。
另外，环境中的湿度对混凝土拌合物的和易性也有一定影响。空气中湿度较小时，混凝土拌合物中的水分蒸发较快，坍落度也会偏小。
7．拌合条件影响
不同搅拌机械拌合出来的混凝土拌合物，即使原材料的条件相同，其和易性也可能出现较明显的差别。特别是搅拌水泥用量大、水灰比小的混凝土拌合物，这种差别尤其显著。搅拌能力强的新型搅拌机，能使混凝土搅拌得均匀而充分，具有良好的和易性。
工程实践证明：拌合条件的好坏，对混凝土拌合物的和易性有较大影响；拌合机械维护如何，对混凝土拌合物的和易性也有很大影响。即使是同类型搅拌机，如果使用维护不当，叶片被混凝土拌合物包裹，必然会降低搅拌效果，使混凝土拌合物越来越不均匀，和易性也会显著下降。
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