1、1浅谈水泥混凝土的技术性质摘要：水泥混凝土是由水泥及粗、细集料和水按适当比例混合，在需要时掺加适宜的外加剂、掺和料等配制而成。本文对水泥混凝土的技术性质进行简单的探讨。 关键词：水泥混凝土；技术性质 Abstract: cement concrete is made of cement, coarse and fine aggregate, and water is mixed in certain proportion, when need to mixed with appropriate admixtures, made from admixture, etc. This paper s
2、imply discussed the technical features of cement concrete. Key words: cement concrete; Technical nature. 中图分类号：TU528.36文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013） 水泥混凝土是由水泥及粗、细集料和水按适当比例混合，在需要时掺加适宜的外加剂、掺和料等配制而成。其中水泥起胶凝和填充作用，集料起骨架和密实作用，水泥与水发生化学反应生成具有胶凝作用的水化物，将集料颗粒紧密粘结在一起，经过一定凝结、硬化时间后形成人造石材，成为混凝土。 水泥混凝土的技术性质概括地讲，可分为新
3、拌和时的工作性和硬化以后的力学性质两个方面。 2新拌水泥混凝土的工作性 1、混凝土工作性的定义 新拌混凝土的工作性又称和易性，是指混凝土具有流动性、可塑性、稳定性和易密性等几方面的一项综合性能。 1）流动性：是指混凝土拌和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。 2）可塑性：指拌和物在外力作用下产生塑性流动，不发生脆性断裂的性质。 3）稳定性：指拌和物在外力作用下，集料在水泥浆体中保持均匀分布，不会产生离析或出现泌水现象的性能。 4）易密性：指拌和物在捣实或振动过程中克服摩阻力达到密实程度的能力。 由于混凝土拌和物的工作性在很大程度上影响到硬化以后混凝土的技术性能，
4、因此较深入地了解混凝土工作性的概念和有效把握影响工作性的相关技术，对保证水泥混凝土的质量品质有重要意义。 2、工作性检测方法 混凝土拌和物工作性的测定方法有坍落度试验和维勃稠度试验两种。我们常用的是坍落度法。坍落度试验适用于集料粒径大不于 40mm、坍落度值不小于 10mm 的混凝土拌和物。 坍落度试验应按下列步骤进行： 1）湿润坍落度筒及底板，在坍落度筒内壁和底板上应无明水。底板应放置在坚实水平面上，并把筒放在底板中心，然后用脚踩住两边的脚3踏板，坍落度筒在装料时应保持固定的位置。 2）把拌和好的混凝土试样用小铲分三层均匀地装入筒内，使捣实后每层高度为筒高的三分之一左右。每层用捣棒插捣 25
5、 次（捣棒宜选用直径 16mm 的圆钢筋，一端端头为锥形，长约 50cm） 。插捣应沿螺旋方向由外向中心进行，各次插捣应在截面上均匀分布。插捣筒边混凝土时，捣棒可以稍稍倾斜。插捣底层时，捣棒应贯穿整个深度，插捣第二层和顶层时，捣棒应插透本层至下一层的表面；浇灌顶层时，混凝土应灌到高出筒口。插捣过程中，如混凝土沉落到低于筒口，则应随时添加。顶层插捣完后，刮去多余的混凝土，并用抹刀抹平。 3）清除筒边底板上的混凝土后，垂直平稳地提起坍落度筒。坍落度筒的提离过程应在 5-10 秒内完成；从开始装料到提坍落度筒的整个过程应不间断地进行，并应在 150 秒内完成。 4）提起坍落度筒后，测量筒高与坍落后混
6、凝土试体最高点之间的高度差，即为该混凝土拌合物的坍落度值；坍落度筒提离后，如混凝土发生崩坍或一边剪坏现象，则应重新取样另行测定；如第二次试验仍出现上述现象，则表示该混凝土和易性不好，应予记录备查。 5）观察坍落后的混凝土试体的黏聚性及保水性。黏聚性的检查方法是用捣棒在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻敲打，此时如果锥体逐渐下沉，则表示黏聚性良好，如果锥体倒塌、部分崩裂或出现离析现象，则表示黏聚性不好。保水性以混凝土拌合物稀浆析出的程度来评定，坍落度筒提起后如有较多的稀浆从底部析出，锥体部分的混凝土也因失浆而集料外露，则表明此混凝土拌合物的保水性不好；如坍落度提起后无稀浆或4仅有少量稀浆自底部析出，则表
7、示此混凝土拌合物保水性良好。 6）当混凝土拌合物的坍落度大于 220mm 时，用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径，在这两个直径之差小于 50mm 的条件下，用其算术平均值作为坍落度扩展度值；否则，此次试验无效。 7）如果发现粗集料在中央集堆或边缘有水泥浆析出，表示此混凝土拌合物抗离析性不好，应予记录。 8）混凝土拌合物坍落度和坍落度扩展度以毫米为单位，测量精确至1mm，结果表达修约至 5mm。 3、影响混凝土工作性的因素 能够影响到混凝土拌和物工作性的因素概括地分为内因和外因两大类。外因主要是指施工环境条件，包括外界环境的气温、湿度、风力大小以及时间等。但值得我们重视和了解的因素是
8、在构成混凝土组成材料的特点及其配合比例的内因上，其中包括原材料特性、单位用水量、水胶比和砂率等方面。 原材料特性 水泥品种和细度将会影响混凝土拌合物的工作性。如普通硅酸盐水泥拌和物的工作性相对较好；矿渣水泥的流动性大，但黏聚性较差；火山灰水泥拌合物流动性小，但黏聚性较好等。应合理选择水泥强度等级，使水泥的强度等级与配制的混凝土强度等级相匹配。要避免高强度等级的混凝土采用过低强度等级的水泥，这样会由于水泥用量过多，不仅不经济，还会引起收缩性加大，耐磨性降低的不良后果；同样也要避免低强度等级的混凝土选择用过高强度等级的水泥，以免因水泥用量偏少，5造成混凝土耐久性不良的问题，并影响到混凝土的工作性和
9、密实度。还有，适当提高水泥细度可改善混凝土拌合物的黏聚性和保水性，减少泌水和离析现象。 粗集料在混凝土中起骨架作用，必须具备足够的承载能力，即具有良好的强度和坚固性，这类性质通常采用石料的立方体抗压强度或压碎指标值来表示。粗集料的最大粒径会对混凝土的强度产生一定的影响。综合考虑最大粒径的增加对混凝土带来的影响，对粗集料的最大粒径有一定的限定，即混凝土和粗集料的最大粒径应不大于结构截面最小尺寸的 1/4，并且不超过钢筋最小净距的 3/4；对于实心混凝土板，集料的最大粒径不宜超过板厚的 1/3，且不得超过 40mm。粗集料级配类型的不同，对配制的混凝土会带来不同的影响。连续级配矿料配制的混凝土较为
10、密实，并具有优良的工作性，不易产生离析，是经常采用的级配形式。一般不宜采用间断级配直接配制混凝土，但如果必须单独使用，应通过相应试验和分析，在证明不会因产生离析等问题而对混凝土造成不利影响后，方可使用。 细集料在配比时所选用的是中砂还是细砂，对用水量及水泥用量也有影响。相同条件下，中砂比细砂的用水量少且水泥用量也相对要少，所以在配比和施工时建议使用中砂，以节省成本。 拌和用水不应含有影响水泥水化反应和混凝土质量的有害物质，这些物质主要有油、酸、碱、盐类、有机物等。拌和用水的选择简单概括为凡能饮用的水都可拌制混凝土。 当混凝土中使用外加剂时，会显著改善混凝土的工作性，所以目6前实际工作中普遍使用
11、外加剂。 单位用水量 单位用水量的多少决定了混凝土拌和物中水泥浆的数量。显然，在组成材料一定的情况下，拌和物的流动性随单位用水量的增加而加大。当固定水和胶凝材料的比例，即水胶比一定时，如果单位用水量过小，则水泥浆数量就会偏少，此时混凝土中集料颗粒间缺少足够的粘结材料，拌和物的黏聚性较差，易发生离析和崩坍现象，而且也不易密实；但如果单位用水量过大，虽然混凝土的流动随之增加，但黏聚性和保水性却随之变差，会产生流浆、泌水、离析现象。同时单位用水量过大还会导致混凝土易产生收缩裂缝，影响到混凝土耐久性和造成水泥浪费等问题。水胶比 水胶比是混凝土中用水量与胶凝材料用量的质量比。单位用水量的多少决定了水泥数
12、量的多少，而水胶比的大小则决定了水泥浆的稀稠程度。水胶比小，则水泥浆稠度大，混凝土拌和物流动性小。当水胶比过小时，在一定施工方式下有可能难以保证混凝土密实成型。相反，若水胶比过大，水泥浆稠度较小，虽然混凝土拌和物的流动性增加，但可能引起混凝土拌和物黏聚性和保水性不良。而且当水胶比超过一定限度时，混凝土拌和物将产生严重的泌水、离析现象。同时过大的水胶比在水泥混凝土硬化过程中随着多余水分的蒸发，留下大量孔洞，导致混凝土强度和耐久性的降低。因此，当混凝土拌和物的流动性不足或过大时，不能仅仅采用增加或减少单位用水量的方法来改变混凝土的流动性，而是7在保持原有水胶比不变的基础上同时增加或减少水和水泥的用
13、量，以控制水胶比在适宜的状态。 砂率 砂率是指混凝土中砂的质量占砂、石质量的百分率。由水、胶凝材料和砂组成的水泥砂浆在混凝土中起着润滑作用，通过这种润滑作用来降低粗集料之间的摩阻力，以产生所需的流动性。所以，当砂率不足时，过小的砂率组成的水泥砂浆数量不足以包裹所有的粗集料，无法发挥出所需的润滑作用，使混凝土拌和物的流动性受到影响。因此，在一定范围内，混凝土拌和物的流动性会随着砂率提高所产生的润滑作用的增加而加大。但在水泥浆数量固定的情况下，随着砂率的增大，集料的总表面积也随之增大，使水泥浆的数量相对减少，当砂率超过一定的限度后，就会削弱由水泥浆所产生的润滑作用，反而又会导致混凝土拌和物流动性的
14、降低。 硬化后水泥混凝土的力学性质强度指标 强度 强度是水泥混凝土力学性质最主要的性质之一，建筑工程实践中最为关注的是抗压强度。 立方体抗压强度：以标准方法制成边长 150mm 的立方体试件，在标准条件下（202，相对湿度 95%以上）养护至 28d 龄期，用标准方法测定其极限受压破坏荷载，以此求得混凝土的抗压强度。该强度指标常用于实际工程的质量控制。 随着与国际标准的接轨，抗压强度有采用圆柱体试件进行试验的发8展趋势。圆柱体试件的尺寸有三种规格，分别是100mm200mm、150mm300mm 和 200mm400mm，其中标准尺寸是150mm300mm。在专用试模中通过机械振动振实或人工捣
15、棒捣实的方式分层装填成型，拆模前进行端面找平。与立方体试件同样的养护条件养护到指定龄期，按照类似的加载试验方法进行抗压试验，求得混凝土的抗压强度。 强度等级 在结构设计时，混凝土各种力学强度的标准值均可由强度等级经换算得出。因此，强度等级是各种力学强度标准值的基础。 立方体抗压强度标准值 按标准方法制作和养护的连长为 150mm 的立方体试件，在 28d 龄期，采用标准试验方式测得的抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过 5%（即具有 95%保证率的抗压强度） ，以 MPa（N/mm2）计。混凝土强度等级 根据立方体抗压强度标准值来确定强度等级。表示方法是用符号“C”和“立方体
16、抗压强度标准值”两项内容表示。如 C30 表示混凝土的立方体抗压强度标准值不小于 30MPa。我国现行规范将混凝土立方体抗压强度标准值划分为 12 个强度等级：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55 和 C60。 影响混凝土强度的因素 影响混凝土强度的因素很多，主要有组成原材料的影响，包括原材9料的特征和各材料之间的组成比例等内因，以及养护条件和试验测试条件等外因。 水泥强度和水胶比 水泥强度的高低是影响混凝土强度的最直接因素。试验表明，水泥的强度愈高，水化反应后形成的水泥石强度就愈高，从而使所配制的混凝土强度也就愈高。当水泥的强度确定时，混凝
17、土的强度主要取决于水胶比的大小，在一定范围内，强度随水胶比的减少而有规律地提高。根据大量试验结果，得出水胶比、水泥实际强度与混凝土 28d 立方体强度之间的关系式： fcu,28=afce(B/W-b) 式中：fcu,2828d 龄期混凝土立方体抗压强度，MPa； fce水泥实际强度，MPa； B/W胶凝材料与水之比 ab与集料品种有关的统计回归系数，通过试验回归求得，也可按下表选用。 混凝土强度公式的回归系数 集料特性 采用碎石拌制的混凝土，其形成的强度要比采用卵石拌制的混凝土强度高，但在相同的用水量情况下，流动性相对较小。这是因为粗糙的10表面和较多的棱角，使碎石在提高与水泥及其水化产物的
18、黏附性和胶程度的同时，也加大了拌和物内部摩擦阻力的缘故。由于针、片状颗粒给施工带来不利影响，并引起混凝土空隙率的提高，所以混凝土用的粗集料要限制针、片状颗粒含量。粗集料的最大粒径对混凝土抗压强度和抗折强度均有影响，一方面随着粗集料粒径的增大，单位用水量相应减少，在固定的用水量和水胶比条件下，加大最大粒径，可获得较好的工作性，或因减小水胶比而提高混凝土的强度和耐久性；另一方面随着粗集料最大粒径的增加，将会减少集料与水泥浆接触的总面积，使界面强度降低，同时还会由于振捣不密实而降低混凝土的强度。所以粗集料最大粒径的增加，带来双重影响，但造成不利影响的程度对混凝土抗折强度要比抗压强度在一些。 浆集比 混凝土中水泥浆的体积和集料体积之比称为浆集比，该比值对混凝土的强度也有一定的影响。在水胶比相同的条件下，达到最佳浆集比后，混凝土的强度随着混凝土浆集比的增加而降低。 养护条件和试验条件 养护过程中温度、湿度和龄期是影响混凝土强度形成的主要因素。混凝土在潮湿环境下养护，形成的强度要远高于在干燥环境下形成的强度。因此，为了使混凝土正常硬化，促进强度的形成和提高，应创造和维持一定的潮湿环境，尤其在夏季高温季节，由于气温较高，水分蒸发迅速，更要特别注意洒水养护。 确保一定的养护温度是混凝土强度形成的必要条件。如果混凝土养
