chap5 高性能混凝土的性能-工作性能

第五章高性能混凝土的性能Chap5Performancesofhighperformanceconcrete第一节高性能混凝土的新拌工作性能流变学是考虑了时间因素，研究材料在受力状态下的流动和变形性质的科学。1.新拌混凝土流变学(Rheology)理想的流变学模型包括虎克(Hooke)固体模型(具有完全弹性)、牛顿(Newton)流体模型(只有黏性)、圣维南(St.Venant)固体模型(超过屈服极限后只有塑性变形的理想材料)等。传统上，混凝土拌合物被认为是一种黏、弹、塑性材料，其流变模型可由牛顿液体模型和圣维南固体模型并联，再与虎克固体模型串联而成，称为宾汉姆(Bingham)模型。在上图中，当τ＜τ0，并联部分不产生变形，体系中只有弹性变形γe，即τ＝Gγe当τ＞τ0，在并联部分发生与应力（τ－τ0）成正比的黏性流动，即：τ－τ0＝ηp（dγv/dt）式中，ηp为塑性黏度，γv为黏性流动变形，dγv为在无限小时间dt时发生的变形，即瞬时变形。总变形γ＝γv＋γe，而γv为常数，故此式可写成：τ＝τ0＋ηp（dγ/dt）(宾汉姆方程)要得到较高流动性而又不离析的拌和物，应当减小剪应力τ0。2.混凝土的工作性能(Workability)工作性定义为混合料易于运输、浇注和密实成型而不发生分层离析的性能。工作性通常包括以下几个方面：流动性取决于分散系统中固、液相的比率，增加含水量，混合料的流动性提高。可塑性指在一定外力作用下产生塑性变形的能力。它与水灰比及水泥浆或砂浆的含量有关。稳定性指混凝土拌合物不发生离析泌水的性能。易密性指在进行捣实或振动时，克服内部的和表面的阻力，以达到完全密实的能力。3.混凝土工作性能测试方法（1）坍落度与扩展度坍落度与扩展度是各国通用的新拌混凝土工作性能检测方法，简单而适用，但对于干硬性混凝土或大流动性混凝土，单凭此方法不足以真实地反应混凝土的工作性能。3.混凝土工作性能测试方法（2）维勃稠度法维勃稠度适用于较干硬的混凝土工作性能测试。（3）L形流动仪a、下沉量Ls(L型坍落度)：左侧箱中混凝土拌合物的下沉高度，能表示与过去坍落度同样的屈服值指标。b、移动距离Lf：混凝土向水平方向的最大扩散距离，反映混凝土拌合物的最终变形能力。c、流动时间t：混凝土拌合物移动开始至停止时间，反映了混凝土拌合物的变形速度。以移动距离Lf和流动时间t可求出L型流动速度Lf/t，在剪切应力不变的条件下，L型流动速度代表粘度参数，进而能反映出混凝土拌合物的粘度.d、成分均匀性：L型流动仪水平方向不同部位的拌合物粗集料的含量，反映混凝土拌合物流动后的成分均匀性。4.高性能混凝土工作性能控制指标按《混凝土质量控制标准》（GB50164）的规定，塑性混凝土、干硬性混凝土分别按坍落度、维勃稠度分为四级。见下表。名称代号指标混凝土拌合物塑性混凝土（坍落度≥10mm）低塑性混凝土塑性混凝土流动性混凝土大流动性混凝土S1S2S3S410mm～40mm50mm～90mm100mm～150mm≥160mm干硬性混凝土（坍落度＜10mm）超干硬性混凝土特干硬性混凝土干硬性混凝土半干硬性混凝土V0V1V2V3＞31s30s～21s20s～11s10s～5s4.高性能混凝土工作性能控制指标5.影响高性能混凝土工作性能的因素（1）.单方用水量（2）.水泥品种及特性（3）.外加剂用量及减水率（4）.粗集料粒径及级配（5）.砂率（6）.浆体含量6.混凝土的组分分离性（1）.离析粗骨料由于密度与粒径较大，它在砂浆中局部集中或从砂浆中分离出来的现象叫离析。（2）.泌水混凝土拌合物在凝结硬化过程中伴随着粒状材料的下沉所出现的部分拌合水上浮至混凝土表面的现象叫泌水。离析泌水6.混凝土的组分分离性压力泌水及其测试方法对混凝土试样加压至3.2MPa,打开泌水阀门同时开始计时，保持恒压，加压至10s时记泌水量V10，至140s时记泌水量V140，用公式Bv=(V10/V140)*100%计算压力泌水率离析泌水现象的影响因素：（1）单方用水量（2）高效减水剂类型及用量（3）矿物掺合料类型及用量（4）集料的性质（5）新拌混凝土的含气量离析泌水现象对混凝土性能的影响：（1）混凝土的均匀性（2）混凝土的可泵性（3）混凝土中界面过渡区（4）混凝土的表面质量7.新拌混凝土的坍落度经时损失(SlumpLoss)新拌混凝土坍落度随时间的变化而降低的现象即坍落度经时损失。坍落度经时损失的原因：（1）物理原因：水泥颗粒之间Zeta电位降低，相互间作用位能下降，产生凝聚而使其流动性变差。另外，高效减水剂有效含量减少，引起作用效果的降低。（2）化学原因：水泥水化产生Ca(OH)2、CSH等水化产物，使新拌混凝土粘度增大，也是引起混凝土坍落度损失的原因之一。影响混凝土坍落度损失的因素(1)高效减水剂种类。萘系、三聚氰胺系具有刚直棒状的分子结构，Zeta电位降低快，容易产生凝聚，坍落度损失快；而聚羧酸系是栉形的吸附形态，水泥粒子间高分子吸附层的作用力是立体静电斥力，具有更大的分散效果，并能保持其分散系统的稳定性，Zeta电位变化小，混凝土的坍落度损失小。(2)高效减水剂的掺加方法。减水剂后掺法与同掺法相比，混凝土坍落度损失小。当高效减水剂与水泥同时掺入时，水泥中的CaSO4溶出以前，C3A及C4AF吸附高效减水剂量多，溶液中高效减水剂的含量减少较多，在高效减水剂掺量相同的条件下，采用后掺法，可让水泥颗粒表面先形成一层水膜，表面能下降，C3A之类的矿物对减水剂的吸附能力必然大大下降，溶液中的高效减水剂较多，可供C3S及C2S塑化使用的高效减水剂相对地多，混凝土坍落度损失小。影响混凝土坍落度损失的因素(3)水泥品种、细度、存放时间。水泥中C3A、C4AF的含量越高，混凝土的坍落度损失越大；水泥细度高，混凝土坍落度损失大;水泥存放时间短，混凝土坍落度损失大；水泥中碱含量高，混凝土坍落度损失大；水泥中石膏量不足或溶解速率慢，混凝土坍落度损失大。(4)其他因素如环境温度和湿度、水灰比等。环境温度越高，湿度越小则混凝土坍落度损失越大；水灰比越低则混凝土坍落度损失越大。控制新拌混凝土坍落度损失的方法减水剂（1）复合使用减水剂和缓凝剂；（2）分次掺加高效减水剂；（3）使用新型高效减水剂；水泥（1）使用C3A、C4AF较少的水泥；（2）使用细度合适的水泥；（3）注意水泥中石膏的品种及用量；（4）尽量少用立窑水泥，选用旋窑水泥；（5）使用优质矿物掺合料，降低水泥用量；（6）避免使用新出磨的水泥。其他方面对新拌混凝土运输车辆等采取遮阳、降温措施。8.混凝土的凝结时间混凝土的凝结时间与水泥的凝结时间有相似之处，但由于骨料的掺入，水灰比的变动及外加剂的应用，又存在一定的差异。水灰比增大，凝结时间延长；早强剂、速凝剂使凝结时间缩短；缓凝剂则使凝结时间大大延长。混凝土的凝结时间分初凝和终凝。初凝指混凝土加水至失去塑性所经历的时间，亦即表示施工操作的时间极限；终凝指混凝土加水到产生强度所经历时间。初凝时间希望适当长，以便于施工操作；终凝与初凝的时间差则越短越好。混凝土凝结时间的测定通常采用贯入阻力法。影响混凝土实际凝结时间的因素主要有水灰比、水泥品种、水泥细度、外加剂、掺合料和气候条件等等。8.混凝土的凝结时间混凝土凝结时间测试仪器：贯入阻力仪。测试计算得到贯入阻力为3.5MPa时间为初凝时间，28MPa时间为终凝时间。