影響新拌水泥混凝土工作性的因素分析及改善措施

趙戰營

(廣東省建筑科學研究院，廣東 廣州510500)

新拌混凝土具有的綜合性能，稱之為上作性(或稱和易性)。是混凝凝土拌合物易于施工運輸、澆注和振搗要求的流動性；能保持不為外力作用脆斷的可塑性；施工時不產生分層、離析、泌水的穩定性和易于振搗致密的密實性。可見新拌混凝土質量的好壞，取決于混凝土的流動性、黏聚性、保水性，因此很有必要對影響混凝土工作性的因素進行研究，保證新拌混凝土的質量。

1 組成材料（內因）

1.1 各組成材料的性質

1.1.1 水泥

水泥在混凝土中是一種膠凝材料，起著膠結作用。通常加普通水泥的新拌混凝土比加火山灰水泥、礦渣水泥的工作性好。此外，水泥的細度對拌合物的工作性也有很大的影響，在相同用水量情況下水泥的細度越細其新拌混凝土流動性越小，但粘聚性和保水性較好。

1.1.2 水

水是混凝土缺一不可的材料。無論是水泥的水化，還是混凝土的硬化成形，以及混凝土后期的養護都離不開水。在混凝土施工過程中所涉及到的水有拌合用水、水化用水、泌出水和養護水四種。規范要求，應不含有影響混凝土正常凝結和硬化的有害雜質、油質和糖類等。自來水或可飲用水一般能符合要求，含有雜質的水可能會對混凝土的某些性能，如凝結時間、強度增長、顏色和長期耐久性能產生影響。

1.1.3 砂

砂在混凝土中是一種細集料，起次要骨架作用。優質的混凝土用砂具有高的密實度和小的比表面，既能保證硬化后混凝土的強度、耐久性滿足要求，又能達到在施工中具有適宜的工作性，同時又節約水泥的目的。砂的級配反映大小砂粒的搭配情況，級配影響砂的空隙率的大小，為節約水泥和提高混凝土的密實度，應該使用級配良好的砂以達到最小的空隙率。砂的粗細程度也會影響混凝土的工作性。如用粗砂，拌制混凝土時其內摩阻力較大，保水性差，適宜配制水泥用量多的富混凝土或低流動混凝土；中砂宜先選用以配制不同等級混凝土；細砂，配制的混凝土粘性較大，保水性能好，易插搗成型，但因其比表面積大，使用時宜降低砂率。

1.1.4 石

石在混凝土中是一種粗集料，起主要骨架作用。石料的最大粒徑、級配、表面形狀等也在一定程度上影響著混凝土的工作性。新拌混凝土隨著石料最大粒徑的增加，單位用水量相應減少，在固定用水量和水灰比的條件下，加大粒徑，可獲得較好的工作性，或減少水灰比而提高混凝土的強度和耐久性。在結構截面允許的條件下，盡量增大最大粒徑可節約水泥(但需要注意，增大粒徑雖可提高抗壓強度，但會降低抗拉強度)。在選擇石料時，用卵石比用碎石拌制而成的混凝土流動性大；用級配良好的集料比用級配不良的集料拌制而成的混凝土流動性大，粘聚性和保水性較好。

1.1.5 外加劑

混凝土外加劑是在拌制混凝土過程中摻人用以改善混凝土性質的物質。摻量一般不大于水泥質量的5%。混凝土外加劑品種繁多，改善混凝土拌合物流變性能的主要有減水劑、引氣劑、泵送劑、保水劑等。

1.1.6 摻合料

摻合料的種類、品質和摻量會影響新拌混凝土的工作性。混凝土大都摻用粉煤灰等摻合料，如果摻用I級粉煤灰，因其含有較多的球形顆粒，能有效地減少用水量，改善新拌混凝土的工作性。在水膠比基本相同的情況下，摻量不同對混凝土拌合物工作性的影響也有所不同。

1.2 各組成材料間的比例關系

1.2.1 水膠比

水膠比是指混凝土中水的質量與水泥(膠凝材料)質量之比。水膠比可反映水泥漿的稠度。在保持用水量不變的情況下，若增加水泥用量，即水膠比減小時，會使水泥漿變稠，拌合物流動性會較小，而粘聚性和保水性會較好，但當混凝土水泥用量過多時，在一定施工條件下難以密實成型，同時會使混凝土的設計強度達不到預期的要求，而且會浪費過多的水泥，起不到節約水泥的目的。若加入過少的水泥，即加大水膠比，此時過稀的水泥漿導致混凝土拌合物流動性過大，從而會使拌合物流漿、離析，嚴重影響混凝土強度，因此，應合理地選用水膠比。

1.2.2 漿集比

漿集比是指水泥漿質量與集料質量(包括砂和石)之比。水泥漿除了具有填充空隙外，還包裹在集料的表面，以減少集料之間的摩擦力，使混合料具有一定得流動性。在混凝土拌合物中，若保持水灰比不變，水泥漿越多，拌合物流動性越大，但水泥漿過多混合物的粘聚性和保水性就會變差，同時對混凝土的強度和耐高溫性能會產生一定得影響，也會增大混凝土配制的成本；相反若水泥漿過少，混凝土的粘聚性就會很差，因此在配制混凝土時，應根據實際情況確定水泥漿的用量，在滿足工作性的要求的前提下，兼顧強度、經濟性和耐久性。

1.2.3 砂率

砂率是指砂的質量占砂、石總量的百分比，在當混合物砂率增大時，計量的孔隙率和總比表面積增大，拌合物流動性變差，當砂率較小時，雖然集料的總比表面積減少，但由于砂漿不足，不能在粗集料周圍形成足夠的砂漿層達到潤滑作用，從而降低拌合物的流動性，更嚴重的將影響混凝土拌合物的粘聚性和保水性。因此在保證水灰比、集漿比不變的情況下，合理的砂率可使拌合物具有更好的工作性能。

2 環境條件和時間（外因）

2.1 施工與環境條件

新拌混凝土的工作性在不同的施工、環境條件下往往會發生變化。影響新拌混凝土工作性的施工條件包括攪拌方式、攪拌時間等。GB 50204-2002混凝土結構工程施工質量驗收規范中規定：根據攪拌機的類型和不同容量，規定最少攪拌時間為1min-3min。因此用高頻攪拌機比低頻攪拌機的拌合效果要好，用強制式攪拌機比自落式攪拌機的拌合效果要好。

影響新拌混凝土工作性的環境條件包括溫度、濕度、風速。新拌混凝土的流動性會隨著溫度升高、水泥的水化率、水分蒸發量將增大，同時水泥漿的流動性將會降低。同樣風速和濕度也會影響拌合物的水分蒸發率，從而會影響混合物的塌落度。因此在實際工作中必須采用相應的改善工作性的措施。

2.2 時間

混凝土拌合物塌落度與實踐成反比，主要是由拌合物中自由水隨時間蒸發、集料吸水、水泥早期水化引起的，因此在實際工作中，拌制混凝土時應充分考慮混凝土的施工時間，調整好用水量。

3 改善新拌混凝土工作性的措施

3.1 調整混凝土的材料組成

1)采用適宜的水泥品種和摻合材料；2)改善砂、石的級配，盡量采用連續級配；3)根據流動性、粘聚性和保水性的要求增大或減小砂、石料的粒徑；4)采用合理砂率，盡可能降低砂率，有利于提高混凝土的質量和節約水泥；5)當混凝土拌合物流動性太小時，維持水膠比不變，適當增加水泥漿的用量；當拌合物流動性太大，但粘聚性良好時，可保持砂率不變，適當增加砂、石用量。摻加各種外加劑，在拌合物中加入少量外加劑(如減水劑、引氣劑)，能使拌合物在不增加水泥漿用量的條件下，有效地改善混凝土的各種工作性能。

3.2 改進拌合物的施工工藝

1)采用高效率的攪拌設備和振搗設備，既可以改善拌合物的工作性，又可在較小的流動性情況下獲得較高的密實度；2)根據具體的環境條件，盡可能縮短新拌混凝土的運輸時間或摻緩凝劑、流變劑等。

4 結語

新拌混凝土的工作性對混凝土工程施工質量起著舉足輕重的作用，在施工過程中要重視新拌混凝土工作性，能合理地分析其影響工作性的原因，對癥下藥，并加以改善，就能達到滿足規范要求的合格混凝土。

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