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【摘要】混凝土是建筑材料中非常重要的材料,它是由膠結材料,骨料和水按一定比例配制,經攪拌振搗成型,在一定條件下養護而成的人造石材。所以混凝土不僅僅是土木工程的主要材料,也是造船業,機械工業,海洋開發,地熱等工程中使用的材料。本文以混凝土拌合物的試驗過程及試件成型為內容展開的影響因素分析。
【關鍵詞】混凝土;拌合物;和易性;因素分析
一、設備、材料、溫度
1.使用設備
塌落度筒、 彈斗搗棒、 振動臺、 攪拌機、 地稱等
2.實驗溫度
室溫 22℃ 相對溫度65 %
3.使用材料
水泥、砂子、石子、水
二、 混凝土拌合物和易性試驗
1、設計要求
設計C15 ,設計塌落度(mm): 35-50mm , 設計表現密度:2400㎏/ m3 。
2、試件成型
試驗中采用配合比為:水泥:拌和水:砂子:石子=1:0.45:2.00:4.69。實際稱量如下:水泥14.6 Kg,拌和水6.5 Kg,砂子29.0 Kg,石子采用二級配(比例為1:1)故小石為34 Kg,中石為34 Kg。試驗采用機械拌和,機械搗實的方法進行,成型了4組試模,尺寸為150X150X150(mm)的標準試件。
3、和易性測定
試驗過程中,測得的平均塌落度為40 mm,滿足設計要求;用5公升容積筒測得混凝土拌合物表觀密度為2380㎏/ m3 ,滿足設計要求;和易性叛定:流動性適中,保水性良好,粘聚性良好,滿足設計要求。
三、和易性影響因素分析
和易性是指混凝土是否易于施工操作和均勻密實的性能。影響和易性的因素主要有以下幾方面。1) 水泥數量與稠度的影響;2) 砂率的影響;3) 組成材料性質的影響;4)其他影響因素:拌合物存放時間及環境溫度的影響等。
(一)、水泥數量與稠度的影響
混凝土拌合物在自重或外界振動動力的作用下要產生流動,必須克服其內在的阻力,拌合物內在阻力主要來自兩個方面,一為骨料間的摩擦力,一為水泥漿的粘聚力,骨料間摩擦力的大小主要取決于骨料顆粒表面水泥漿層的厚度,亦水泥漿的數量。水泥漿的粘聚力大小主要取決于漿的干稀程度,亦即水泥漿的稠度。
混凝土拌合物在保持水灰比不變的情況下,水泥漿用量越多,包裹在骨料顆粒表面的漿層就越厚,潤滑作用越好,使骨料間摩擦力減小,混凝土拌合物易于流動,于是流動性就大。反之則小。但若水泥漿量過多,這時骨料用量必然減少,就會出現流漿及泌水現象,而且好多消耗水泥。若水泥漿量過少,致使不能填滿骨料間的空隙或不夠包裹所有骨料表面時,則拌合物會產生崩塌現象,粘聚性變差,由此可知,混凝土拌合物水泥漿用量不能太少,但也不能過多,應以滿足拌合物流動性要求為度。
在保持混凝土水泥用量不變得情況下,減少拌合用水量,水泥漿變稠,水泥漿的粘聚力增大,使粘聚性和保水性良好,而流動性變小。增加用水量則情況相反。當混凝土加水過少時,即水灰比過低,不僅流動性太小,粘聚性也因混凝土發澀而變差,在一定施工條件下難以成型密實。但若加水過多,水灰比過大,水泥漿過稀,這時拌合物雖流動性大,但將產生嚴重的分層離析和泌水現象,并且嚴重影響混凝土的強度和耐久性。因此,絕不可以單純以加水的方法來增加流動性。而應采取在保持水灰比不變的條件下,以增加水泥漿量的辦法來調整拌合物的流動性。
以上討論可以明確,無論是水泥數量的影響,還是水泥稠度的影響,實際都是水的影響。因此,影響混凝土拌合物和易性的決定性因素是其拌合用水量的多少。
(二)、砂率的影響
砂率是指混凝土中砂的質量占砂、石總質量的百分比。
砂率是表示混凝土中砂子與石子二者的組合關系,砂率的變動,會使骨料的總表面積空隙率發生很大的變化,因此對混凝土拌合物的和易性有顯著的影響。當砂率過大時,骨料的總表面積和空隙率均增大,當混凝土中水泥漿量一定的情況下,骨料顆粒表面積將相對減薄,拌合物就顯得干稠,流動性就變小,如果保持流動性不變,則需增加水泥漿,就要多耗水泥,反之,若砂率過小,拌合物中顯得石子多而砂子過少,形成的砂漿量不足以包裹石子表面,并不能填滿石子間空隙,在石子間沒有足夠砂漿潤滑層時,不但會降低混凝土拌合物的流動性,而且會嚴重影響其粘聚性和保水性,使混凝土產生骨料離析、水泥漿流失,甚至出現崩散現象。
由上可知,在配置混凝土時,砂率不能過大,也不能太小,因該選用合理的砂率值。
所謂合理砂率是指在用水量及水泥用量一定的情況下,能使混凝土拌合物獲得最大的流動性,且能保持粘聚性及保水性能良好的砂率值。
(三)、組成材料性質的影響
1、水泥品種的影響
在水泥用量和用水量一定的情況下,采用礦渣水泥或火山灰水泥拌制的混凝土拌合物,其流動性比用普通水泥時小,這是因為前者水泥的密度較小,所以在相同水泥用量時,它們的絕對體積較大,因此在相同用水量情況下,混凝土就顯得較稠,若要二者達到相同的塌落度,前者每立方米混凝土的用水量必須增加一些,另外,礦渣水泥拌制的混凝土拌合物泌水性較大。
2、骨料性質的影響
骨料性質指混凝土所用骨料的品種、級配、顆粒粗細及表面形狀等。在混凝土骨料用量一定的情況下,采用卵石和河沙拌制的混凝土拌合物,其流動性比碎石和山砂拌制的好:用級配好的骨料拌制的混凝土拌合物和水性好,用細砂拌制的混凝土拌合物的流動性較差,但粘聚性和保水性好。
3、外加劑的影響
混凝土拌合物摻入減水劑或引氣劑,流動性明顯提高,引氣劑還可以有效的改善混凝土拌合物的粘聚性和保水性,二者還分別對硬化混凝土的強度與耐久性起著十分有利的作用。
(四)、拌合物存放時間及環境溫度的影響
攪拌拌制的混凝土拌合物,隨著時間的延長會變得越來越干稠,塌落度將逐漸減小,這是由于拌合物中的一些水分逐漸被骨料吸收,一部分被蒸發,以及水泥的水化與凝聚結構的逐漸形成等作用所致。
混凝土拌合物的和易性還受溫度的影響,隨著環境溫度的升高,混凝土的塌落度損失的更快,因為這時的水分蒸發及水泥的化學反應將進行的更快。
四、混凝土拌合物的和易性對混凝土力學性能的影響
普通混凝土結構的力學性質主要包括抗壓強度、抗拉強度、抗彎和抗剪強度,其中以抗壓強度最為重要,所以混凝土主要用來抗壓。混凝土受壓破壞主要發生在水泥石與骨料的界面上,而混凝土受壓破壞之前,粗骨料與水泥石界面上實際已存在細小裂縫。因此工程上對混凝土抗壓強度的質量控制不容忽視,而混凝土拌合物的和易性對混凝土抗壓強度的影響尤為重要。工程上由于不滿足混凝土拌合物的和易性的要求,在成型過程中不易密實而造成的豆腐渣工程實在不少。
五、結論
混凝土拌合物的和易性的影響因素較多,對后期混凝土力學性能的影響較大,因此在施工過程中,一定要滿足其設計要求及相應的施工要求。