混凝土和易性的內(nèi)涵及其影響因素

余春榮，耿加會(huì)，周成科

（1. 建筑材料工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所，北京 100024；2. 河南舞陽(yáng)縣惠達(dá)公路工程有限公司，河南 舞陽(yáng) 462400；3. 漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 漯河 462000）

0 前言

隨著社會(huì)建設(shè)的發(fā)展，工程越來(lái)越大、工程結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，工程結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土拌合物工作性的要求也越來(lái)越高。混凝土拌合物和易性的好壞直接影響混凝土工程的施工，甚至對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響。為提高混凝土工程結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和工程結(jié)構(gòu)耐久性要求，需要提高混凝土拌合物的和易性。具有良好的流動(dòng)性和保水性，且粘聚性合適的混凝土拌合物成為混凝土技術(shù)人員追求的目標(biāo)。本文主要介紹混凝土和易性的內(nèi)在聯(lián)系以及其影響因素，供同行討論。

1 混凝土和易性的內(nèi)涵

混凝土和易性也稱(chēng)為混凝土工作性，具體包括流動(dòng)性、粘聚性和保水性三方面的內(nèi)容?；炷涟韬衔锏暮鸵仔允潜ＷC混凝土拌合物運(yùn)輸、澆筑、振搗、抹壓等工序后，依然保持各組分分布均勻、密實(shí)勻質(zhì)的性能。

1.1 流動(dòng)性

混凝土拌合物的流動(dòng)性是指混凝土在振搗或自重力作用下產(chǎn)生流動(dòng)、易于填充模板的性能。具有良好流動(dòng)性的混凝土拌合物，漿體稠度適中，漿體帶動(dòng)骨料流動(dòng)，在流動(dòng)過(guò)程中不發(fā)生堆積、離析、分層等現(xiàn)象。

影響混凝土拌合物流動(dòng)性的最主要的因素是膠凝材料與水組成的漿體數(shù)量和漿體自身的流動(dòng)性。一方面漿體的濃度（即水膠比）對(duì)漿體自身的流動(dòng)度具有重要的影響，一般情況下，漿體的水膠比越低，漿體的稠度越大，流變性能越差，反之亦然。另一方面膠凝材料與外加劑的相容性對(duì)漿體的流動(dòng)性也具有重要的影響，在水膠比和外加劑用量相同的情況下，較低的外加劑摻量就可以獲得滿(mǎn)意的漿體流動(dòng)性。當(dāng)外加劑與膠凝材料相容性較差時(shí)，需要提高外加劑用量才能獲得較滿(mǎn)意的漿體流動(dòng)度。此外，骨料的級(jí)配、粒形也會(huì)對(duì)混凝土拌合物流動(dòng)性，例如細(xì)骨料粒徑大于 1.18mm 的顆粒含量過(guò)少易造成混凝土流動(dòng)性變差。

1.2 粘聚性

粘聚性是保證混凝土拌合物各組分直接具有良好的粘結(jié)力，在運(yùn)輸、澆筑、振搗等施工過(guò)程中，各組分不發(fā)生分離、分散現(xiàn)象的能力。粘聚性好的混凝土拌合物通常表現(xiàn)為骨料顆粒在漿體中均勻分布，無(wú)骨料堆積和漿體流失現(xiàn)象。

混凝土拌合物粘聚性的好壞主要來(lái)源于混凝土各組分之間內(nèi)摩擦阻力，一部分是膠凝材料顆粒間的內(nèi)聚力（如水泥顆粒間和礦物摻合料顆粒間）與水組成漿體的粘性，主要取決于水膠比的大小和外加劑的摻量及性能；另一部分是骨料間的摩擦力，主要取決于骨料的表面性能和組成。

1.3 保水性

保水性是混凝土拌合物在運(yùn)輸、澆筑、振搗等施工過(guò)程中，拌合物不產(chǎn)生泌水的性能。良好的保水能力是混凝土拌合物體積穩(wěn)定性的重要體現(xiàn)，一般來(lái)說(shuō)，泌水是混凝土拌合物離析分層的前兆?；炷帘Ｋ圆钜自斐擅谒纬擅谒ǖ?，破壞混凝土的密實(shí)性。降低混凝土強(qiáng)度和耐久性。此外，混凝土泌水易造成混凝土表層水膠比增大，表面強(qiáng)度降低，會(huì)增大發(fā)生起粉、起砂的幾率。混凝土拌合物靜態(tài)放置若拌合物底部沒(méi)有過(guò)多的水或是少量的稀漿流出，說(shuō)明混凝土的保水性好；在混凝土拌合物靜態(tài)放置的過(guò)程中有水或漿體流出，說(shuō)明混凝土保水性非常不好。

混凝土拌合物的保水性一方面受膠凝材料顆粒對(duì)水的附著力和漿體影響粘性（水膠比）的影響，另一方面受骨料的細(xì)小顆粒（砂中小于 0.315mm 的顆粒含量不宜小于 15%）、骨料的級(jí)配以及外加劑性能的影響。

2 混凝土和易性各要素之間的關(guān)系

混凝土拌合物和易性受流動(dòng)性、粘聚性和保水性三個(gè)因素的制約，這三個(gè)因素之間既相互聯(lián)系，又相互制約?；炷涟韬衔锪鲃?dòng)性的增加必然引起粘聚性和保水性的降低；拌合物粘聚性增加，有助于提高混凝土拌合物的保水性，但會(huì)降低其流動(dòng)性；拌合物保水性降低，流動(dòng)性提高，但粘聚性變差?；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)（或調(diào)整）的目的就是找出這三方面性質(zhì)的一個(gè)平衡點(diǎn)，使混凝土拌合物既滿(mǎn)足流動(dòng)性要求，同時(shí)又具有較好的粘聚性和保水性。

2.1 流動(dòng)性與粘聚性

混凝土流動(dòng)性和粘聚性是一對(duì)矛盾體，混凝土拌合物的流動(dòng)性大，顆粒間摩擦力就會(huì)變小，顆粒間的粘聚力就會(huì)降低，易于離析、發(fā)散，同樣，混凝土拌合物的粘聚力增加，顆粒間的阻力增大，流動(dòng)性也會(huì)降低。提高混凝土拌合物流動(dòng)性通常有兩種方式，一種是在保持混凝土水膠比不變的前提下增加拌合物漿體用量，漿體包裹在骨料表面起潤(rùn)滑作用，減少骨料之間的摩擦力，提高混凝土的流動(dòng)性。另一種方法是適當(dāng)提高減水劑和引氣劑，增加減水劑的用量，可以在混凝土拌合物中釋放出部分自由水，提高拌合物的流動(dòng)性。

2.2 流動(dòng)性和保水性

混凝土拌合物的流動(dòng)性和保水性也是一對(duì)矛盾體，一般來(lái)說(shuō)，混凝土流動(dòng)性越大，保水性就會(huì)相對(duì)變差，反之亦然。但兩者的關(guān)系并不是不可以協(xié)調(diào)解決，一方面可以通過(guò)選擇與混凝土原材料適應(yīng)性較好的外加劑，使用合適的摻量，既可以獲得滿(mǎn)意的拌合物流動(dòng)性，也可以使拌合物保水性不降低，不出現(xiàn)泌水現(xiàn)象。另一方面，在配制混凝土?xí)r，將不同粒徑的骨料搭配使用，降低空隙率，選擇合理的砂率也能起到提高混凝土流動(dòng)性，改善拌合物保水性。

2.3 粘聚性和保水性

混凝土拌合物的粘聚性和保水性是相輔相成的，粘聚性較好的混凝土拌合物其保水性也較好。

3 配合比參數(shù)對(duì)混凝土和易性的影響

3.1 漿體量

混凝土骨料間的摩擦力對(duì)拌合物的和易性具有重要影響，其大小受包裹在骨料顆粒表面漿體厚度的影響，即混凝土拌合物中的漿體量的影響。在漿體稠度不變（即水膠比不變）的情況下，混凝土拌合物中漿體量增加，骨料表面的漿體厚度增加，骨料顆粒間的距離變大，摩擦力降低，流動(dòng)性增加。若漿體量過(guò)少，不能有效填充骨料間的空隙或?qū)橇媳砻姘穸炔蛔悖瑫?huì)容易使混凝土拌合物粘聚性變差，產(chǎn)生崩塌現(xiàn)象。但若漿體量過(guò)多，骨料用量降低，骨料顆粒間的距離過(guò)大，部分漿體容易從骨料間流失形成流漿現(xiàn)象。因此，混凝土拌合物水中漿體用量不能過(guò)多也不能太少。

3.2 水膠比

混凝土拌合物所產(chǎn)生的內(nèi)在阻力來(lái)自漿體與骨料間的摩擦力和漿體的粘聚力對(duì)混凝土拌合物產(chǎn)生的粘滯力，漿體的粘聚力主要受水膠比大小的影響。混凝土水膠比減小，漿體中自由水用量變少，漿體稠度增大，拌合水不易泌出，混凝土拌合物的粘聚性和保水性增加，但漿體的稠度增加使流動(dòng)阻力變大，流動(dòng)性降低。若水膠比增大，漿體中自由水增加，漿體稠度降低，流動(dòng)變形能力增加，過(guò)多的自由水容易從拌合物中流出，混凝土拌合物的保水性和粘聚性降低，易于分層離析和泌水現(xiàn)象的發(fā)生。減水劑時(shí)調(diào)整漿體稠度的一個(gè)有效手段，在水膠比不變的條件下，隨著減水劑摻量的增加，漿體稠度降低，流動(dòng)性增加。使用外加劑調(diào)整混凝土拌合物工作性時(shí)，應(yīng)注意摻量對(duì)流動(dòng)性、粘聚性和保水性的影響，防止使用不當(dāng)造成分層離析、泌水。

3.3 砂率

砂率是表示混凝土中粗細(xì)骨料的組合比例大小的配合比參數(shù)，砂率的變化會(huì)引起粗、細(xì)骨料比例的改變，骨料總的比表面積和總空隙量也會(huì)發(fā)生改變。在混凝土漿體一定的條件下，存在一個(gè)合適砂率值，不但可以使骨料的混合空隙率最小，還能使骨料表面包裹一定厚度的砂漿層使骨料顆粒間的摩擦力較低，使混凝土拌合物流動(dòng)性最大，且具有良好粘聚性及保水性，這個(gè)砂率值是該混凝土拌合物的最佳砂率（合理砂率）。砂率值超過(guò)最佳砂率值時(shí)，骨料的總比表面積和總空隙量都變大，在漿體量不變的情況下，填充骨料空隙的漿體增加，包裹在骨料顆粒表面的漿體變小，骨料間的距離變小，骨料間的摩擦力增加，混凝土流動(dòng)性變差。若砂率過(guò)小，混凝土拌合物中粗骨料顆粒較多，拌合物中砂漿不足以填充粗骨料間的空隙，也沒(méi)有足夠的砂漿包裹在骨料表面。此時(shí)，混凝土拌合物的流動(dòng)性變差，粘聚性和保水性降低，拌合物易產(chǎn)生骨料離析、水泥漿流失，甚至出現(xiàn)崩散現(xiàn)象。

4 混凝土原材料對(duì)和易性的影響

4.1 膠凝材料

膠凝材料是混凝土拌合物的重要組成材料，膠凝材料的品種、質(zhì)量對(duì)混凝土拌合物的和易性具有重要影響。膠凝材料需水量的大小對(duì)混凝土拌合物的和易性具有直接影響，需水量較大的膠凝材料，混凝土拌合物要達(dá)到相同的坍落度需要較多的用水量或外加劑用量。例如，水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量增加 1%，混凝土用水量增加 3～5kg/m3；優(yōu)質(zhì)粉煤灰具有減水作用，改善混凝土和易性，但燒失量較大的劣質(zhì)粉煤灰具有較強(qiáng)的吸水性，增加混凝土拌合物的用水量或外加劑用量；礦渣粉吸水能力弱，合理的摻量可以提高混凝土拌合物的流動(dòng)性，但粘聚性差和保水性變差，拌合物易泌水離析。

4.2 骨料

骨料的品種、級(jí)配、顆粒粗細(xì)及表面形狀等因素對(duì)混凝土拌合物的和易性也具有重要的影響。例如，在配合比不變的情況下，粗骨料采用卵石拌制的混凝土的流動(dòng)性通常大于碎石拌制的混凝土，同樣細(xì)骨料采用河砂拌制的混凝土流動(dòng)性大于機(jī)制砂混凝土；級(jí)配良好的骨料，空隙率通常較低，配制的混凝土和易性比級(jí)配較差的骨料拌制的混凝土要好；細(xì)度模數(shù)較小砂，表面面積較大，配制的混凝土保水性和粘聚性較粗砂配制的混凝土好，但流動(dòng)性較差。

4.2.1 骨料的粒形

球形或近似球形的骨料，既有利于降低骨料間的摩擦力，也有利于降低骨料空隙率，使?jié){體充分包裹在骨料表面起潤(rùn)滑作用，提高混凝土流動(dòng)性。針片狀含量較大的骨料，骨料間摩擦力較大，不規(guī)則的粒形造成骨料空隙率增加，再加上不規(guī)則的骨料比表面積較大，造成包裹在骨料表面的漿體數(shù)量偏少，混凝土拌合物的流動(dòng)性、粘聚性和保水性均變差。因此，中低強(qiáng)度等級(jí)的一般混凝土，針片狀含量應(yīng)控制在 10% 以?xún)?nèi)，配制高強(qiáng)混凝土的骨料針片狀顆粒含量應(yīng)控制在 5% 以?xún)?nèi)。

4.2.2 骨料的級(jí)配

級(jí)配良好的骨料可以降低空隙率，在漿體不變的情況下，混凝土拌合物流動(dòng)性達(dá)到最大。級(jí)配較差的骨料具有較大的空隙率，用于填充骨料間空隙的漿體增多，包裹在骨料顆粒表面起潤(rùn)滑作用的漿體減少。在漿體一定的條件下，包裹在骨料顆粒表面的漿體變薄，骨料顆粒間摩擦力增大，混凝土拌合物流動(dòng)性變差，粘聚性下降。

4.2.3 骨料的空隙率

按照致密填充理論，骨料在混凝土拌合物中起骨架作用，骨料之間的空隙需要漿體來(lái)填充。骨料空隙率的波動(dòng)直接影響填充空隙所需的漿體，骨料的級(jí)配進(jìn)而粒形的超范圍波動(dòng)使其空隙率發(fā)生很大波動(dòng)，造成填充漿體的波動(dòng)而引起混凝土拌合物的和易性變化。骨料空隙增大時(shí)，混凝土拌合物的流動(dòng)性和粘聚性變差。因此，生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)盡量使用空隙率較低的骨料，或采用不同骨料的復(fù)配技術(shù)降低其混合空隙率，改善混凝土和易性。

4.2.4 細(xì)度模數(shù)

細(xì)度模數(shù)是衡量細(xì)骨料粗細(xì)程度的指標(biāo)，細(xì)度模數(shù)的大小也會(huì)對(duì)混凝土的和易性產(chǎn)生影響。細(xì)度模數(shù)較大時(shí)，粗顆粒含量多，對(duì)粗骨料產(chǎn)生“干涉”影響，造成空隙率變大。使用細(xì)度模數(shù)較大的細(xì)骨料拌制的混凝土拌合物流動(dòng)度變差，且容易出現(xiàn)拌合物干澀，保水性較差易泌水、離析。在使用細(xì)度模數(shù)較大的細(xì)骨料配制混凝土?xí)r，應(yīng)適當(dāng)提高砂率，必要時(shí)應(yīng)增加膠凝材料用量來(lái)改善混凝土和易性。細(xì)度模數(shù)過(guò)小時(shí)，骨料比表面積增大，需水量增加，配制的混凝土拌合物保水性較好，發(fā)粘，流動(dòng)性差。使用細(xì)度模數(shù)偏小的細(xì)骨料配制混凝土?xí)r，應(yīng)適當(dāng)提高外加劑摻量以控制用水量，適當(dāng)降低砂率，必要時(shí)需要提高漿體用量來(lái)改變混凝土拌合物和易性。配制混凝土?xí)r，砂細(xì)度模數(shù)選用2.4～2.8的中砂，當(dāng)細(xì)度模數(shù)不滿(mǎn)足要求時(shí)，可以采用兩種砂復(fù)配解決。

4.2.5 含泥量

骨料的含泥量對(duì)混凝土拌合物的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面骨料中的泥具有較強(qiáng)吸水性，拌合物中的“游離”自由水量降低使流動(dòng)性變差；另一方面骨料中的泥會(huì)吸附一定量的外加劑，造成外加劑有效量降低，減水率下降，混凝土拌合物的流動(dòng)性下降，漿體粘聚性增加。

4.2.6 骨料吸水率

骨料的吸水率是一項(xiàng)重要的物理指標(biāo)，骨料的吸水率的大小直接影響混凝土拌合物中“游離”自由水的數(shù)量，吸水率較大的骨料可以將混凝土拌合物的自由水吸入其內(nèi)部造成拌合物中“游離”自由水減小，流動(dòng)性變小，坍落度經(jīng)時(shí)損失增大。一般來(lái)說(shuō)，天然骨料的表面較為圓滑，人工骨料的表面多呈棱角狀態(tài)，較天然砂的吸水率大。骨料表面毛細(xì)孔率大的石料較毛細(xì)孔率小的石料吸水率大，例如花崗巖的吸水率較青石的吸水率大。表面較粗糙的骨料在混凝土拌合物中流動(dòng)性差，要達(dá)到相同的流動(dòng)度，需水量較大。因此，骨料的吸水率宜控制在 1% 以下，不應(yīng)超過(guò) 2%。

4.3 外加劑

水是混凝土中唯一的液態(tài)組分，對(duì)拌合物的和易性起著決定性的影響?；炷涟韬衔镏杏坞x水的數(shù)量對(duì)混凝土拌合物的和易性產(chǎn)生直接影響，拌合物中自由水?dāng)?shù)量越多，固體顆粒間的阻力越小，流動(dòng)性增加，但過(guò)多的自由水容易造成混凝土拌合的粘聚性和保水性降低。

外加劑已經(jīng)成為混凝土拌合物的重要組分，但不同品種的外加劑作用效果也有很大差別。減水劑可以降低膠凝材料對(duì)水吸附，釋放出較多的自由水，降低漿體的稠度，提高混凝土拌合物的流動(dòng)性。但并非減水劑用量越大越好或者說(shuō)減水率越高越好，過(guò)多的減水劑用量（或過(guò)高的減水率）容易造成漿體中自由水的增加，保水性降低，造成泌水、離析。引氣劑雖然不能像減水劑那樣釋放自由水，但其引入的大量氣泡可以產(chǎn)生“滾珠”效應(yīng)，減少骨料顆粒間的摩擦力，提高流動(dòng)性此外，引入的氣泡可以使部分自由水分布于其表面，降低自由水的量，提高混凝土拌合物的保水性和粘聚性。在混凝土中添加適量的緩凝劑，可以延緩水泥的水化，提高拌合物工作性的保持能力。在混凝土拌合物中加入適量的增稠劑，可以提高混凝土的粘聚性和保水性，但隨著摻量的增加，拌合物的流動(dòng)性降低。

5 其他因素對(duì)混凝土和易性的影響

混凝土拌合物加水?dāng)嚢韬螅环矫?，水泥水化反?yīng)就一直緩慢進(jìn)行，隨著時(shí)間的推移，拌合物中的漿體稠度逐漸增加，拌合物的流動(dòng)性降低，坍落度減小；另一方面，拌合物中的部分自由水被骨料吸收，拌合物中起潤(rùn)滑作用自由水減小，流動(dòng)性降低。此外，拌合物中水份被蒸發(fā)也會(huì)造成混凝土拌合物流動(dòng)性的降低。

一般來(lái)說(shuō)，混凝土拌合物隨著溫度的升高，水化反應(yīng)速率變快，漿體凝結(jié)速率加快，流動(dòng)性降低，混凝土坍落度損失增加。溫度為 20℃ 時(shí)的水泥水化速度是5℃ 時(shí)的 3 倍，此外，溫度的增加，蒸發(fā)速率也加快。

攪拌方式和攪拌時(shí)間也會(huì)對(duì)混凝土拌合物的工作性有影響，攪拌時(shí)間不足，攪拌不均勻，拌合物的工作性就差，同時(shí)也會(huì)影響混凝土的質(zhì)量。

6 結(jié)語(yǔ)

影響混凝土和易性的因素很多，而且各種因素相互作用，在生產(chǎn)實(shí)踐中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）流動(dòng)性、粘聚性和保水性是混凝土拌合物和易性的三個(gè)要素，這三個(gè)要素既相互聯(lián)系，又相互影響，在混凝土生產(chǎn)施工中要充分考慮三者的內(nèi)在聯(lián)系，找到滿(mǎn)足施工性能的平衡點(diǎn)。

（2）在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)，應(yīng)充分考慮漿體用量、外加劑用量、砂率等參數(shù)對(duì)混凝土拌合物和易性的影響。

（3）選擇混凝土原材料時(shí)，要選擇需水量小，與外加劑相容性好的膠凝材料；注意骨料的粒形、級(jí)配、吸水率、含泥量等質(zhì)量的控制控制；了解不同外加劑的性能及對(duì)混凝土拌合物性能的影響。

（4）根據(jù)氣候、溫度變化及時(shí)調(diào)整混凝土拌合物的和易性。