影响新拌水泥混凝土工作性的因素分析及改善措施

赵战营

(广东省建筑科学研究院，广东 广州510500)

新拌混凝土具有的综合性能，称之为上作性(或称和易性)。是混凝凝土拌合物易于施工运输、浇注和振捣要求的流动性；能保持不为外力作用脆断的可塑性；施工时不产生分层、离析、泌水的稳定性和易于振捣致密的密实性。可见新拌混凝土质量的好坏，取决于混凝土的流动性、黏聚性、保水性，因此很有必要对影响混凝土工作性的因素进行研究，保证新拌混凝土的质量。

1 组成材料（内因）

1.1 各组成材料的性质

1.1.1 水泥

水泥在混凝土中是一种胶凝材料，起着胶结作用。通常加普通水泥的新拌混凝土比加火山灰水泥、矿渣水泥的工作性好。此外，水泥的细度对拌合物的工作性也有很大的影响，在相同用水量情况下水泥的细度越细其新拌混凝土流动性越小，但粘聚性和保水性较好。

1.1.2 水

水是混凝土缺一不可的材料。无论是水泥的水化，还是混凝土的硬化成形，以及混凝土后期的养护都离不开水。在混凝土施工过程中所涉及到的水有拌合用水、水化用水、泌出水和养护水四种。规范要求，应不含有影响混凝土正常凝结和硬化的有害杂质、油质和糖类等。自来水或可饮用水一般能符合要求，含有杂质的水可能会对混凝土的某些性能，如凝结时间、强度增长、颜色和长期耐久性能产生影响。

1.1.3 砂

砂在混凝土中是一种细集料，起次要骨架作用。优质的混凝土用砂具有高的密实度和小的比表面，既能保证硬化后混凝土的强度、耐久性满足要求，又能达到在施工中具有适宜的工作性，同时又节约水泥的目的。砂的级配反映大小砂粒的搭配情况，级配影响砂的空隙率的大小，为节约水泥和提高混凝土的密实度，应该使用级配良好的砂以达到最小的空隙率。砂的粗细程度也会影响混凝土的工作性。如用粗砂，拌制混凝土时其内摩阻力较大，保水性差，适宜配制水泥用量多的富混凝土或低流动混凝土；中砂宜先选用以配制不同等级混凝土；细砂，配制的混凝土粘性较大，保水性能好，易插捣成型，但因其比表面积大，使用时宜降低砂率。

1.1.4 石

石在混凝土中是一种粗集料，起主要骨架作用。石料的最大粒径、级配、表面形状等也在一定程度上影响着混凝土的工作性。新拌混凝土随着石料最大粒径的增加，单位用水量相应减少，在固定用水量和水灰比的条件下，加大粒径，可获得较好的工作性，或减少水灰比而提高混凝土的强度和耐久性。在结构截面允许的条件下，尽量增大最大粒径可节约水泥(但需要注意，增大粒径虽可提高抗压强度，但会降低抗拉强度)。在选择石料时，用卵石比用碎石拌制而成的混凝土流动性大；用级配良好的集料比用级配不良的集料拌制而成的混凝土流动性大，粘聚性和保水性较好。

1.1.5 外加剂

混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中掺人用以改善混凝土性质的物质。掺量一般不大于水泥质量的5%。混凝土外加剂品种繁多，改善混凝土拌合物流变性能的主要有减水剂、引气剂、泵送剂、保水剂等。

1.1.6 掺合料

掺合料的种类、品质和掺量会影响新拌混凝土的工作性。混凝土大都掺用粉煤灰等掺合料，如果掺用I级粉煤灰，因其含有较多的球形颗粒，能有效地减少用水量，改善新拌混凝土的工作性。在水胶比基本相同的情况下，掺量不同对混凝土拌合物工作性的影响也有所不同。

1.2 各组成材料间的比例关系

1.2.1 水胶比

水胶比是指混凝土中水的质量与水泥(胶凝材料)质量之比。水胶比可反映水泥浆的稠度。在保持用水量不变的情况下，若增加水泥用量，即水胶比减小时，会使水泥浆变稠，拌合物流动性会较小，而粘聚性和保水性会较好，但当混凝土水泥用量过多时，在一定施工条件下难以密实成型，同时会使混凝土的设计强度达不到预期的要求，而且会浪费过多的水泥，起不到节约水泥的目的。若加入过少的水泥，即加大水胶比，此时过稀的水泥浆导致混凝土拌合物流动性过大，从而会使拌合物流浆、离析，严重影响混凝土强度，因此，应合理地选用水胶比。

1.2.2 浆集比

浆集比是指水泥浆质量与集料质量(包括砂和石)之比。水泥浆除了具有填充空隙外，还包裹在集料的表面，以减少集料之间的摩擦力，使混合料具有一定得流动性。在混凝土拌合物中，若保持水灰比不变，水泥浆越多，拌合物流动性越大，但水泥浆过多混合物的粘聚性和保水性就会变差，同时对混凝土的强度和耐高温性能会产生一定得影响，也会增大混凝土配制的成本；相反若水泥浆过少，混凝土的粘聚性就会很差，因此在配制混凝土时，应根据实际情况确定水泥浆的用量，在满足工作性的要求的前提下，兼顾强度、经济性和耐久性。

1.2.3 砂率

砂率是指砂的质量占砂、石总量的百分比，在当混合物砂率增大时，计量的孔隙率和总比表面积增大，拌合物流动性变差，当砂率较小时，虽然集料的总比表面积减少，但由于砂浆不足，不能在粗集料周围形成足够的砂浆层达到润滑作用，从而降低拌合物的流动性，更严重的将影响混凝土拌合物的粘聚性和保水性。因此在保证水灰比、集浆比不变的情况下，合理的砂率可使拌合物具有更好的工作性能。

2 环境条件和时间（外因）

2.1 施工与环境条件

新拌混凝土的工作性在不同的施工、环境条件下往往会发生变化。影响新拌混凝土工作性的施工条件包括搅拌方式、搅拌时间等。GB 50204-2002混凝土结构工程施工质量验收规范中规定：根据搅拌机的类型和不同容量，规定最少搅拌时间为1min-3min。因此用高频搅拌机比低频搅拌机的拌合效果要好，用强制式搅拌机比自落式搅拌机的拌合效果要好。

影响新拌混凝土工作性的环境条件包括温度、湿度、风速。新拌混凝土的流动性会随着温度升高、水泥的水化率、水分蒸发量将增大，同时水泥浆的流动性将会降低。同样风速和湿度也会影响拌合物的水分蒸发率，从而会影响混合物的塌落度。因此在实际工作中必须采用相应的改善工作性的措施。

2.2 时间

混凝土拌合物塌落度与实践成反比，主要是由拌合物中自由水随时间蒸发、集料吸水、水泥早期水化引起的，因此在实际工作中，拌制混凝土时应充分考虑混凝土的施工时间，调整好用水量。

3 改善新拌混凝土工作性的措施

3.1 调整混凝土的材料组成

1)采用适宜的水泥品种和掺合材料；2)改善砂、石的级配，尽量采用连续级配；3)根据流动性、粘聚性和保水性的要求增大或减小砂、石料的粒径；4)采用合理砂率，尽可能降低砂率，有利于提高混凝土的质量和节约水泥；5)当混凝土拌合物流动性太小时，维持水胶比不变，适当增加水泥浆的用量；当拌合物流动性太大，但粘聚性良好时，可保持砂率不变，适当增加砂、石用量。掺加各种外加剂，在拌合物中加入少量外加剂(如减水剂、引气剂)，能使拌合物在不增加水泥浆用量的条件下，有效地改善混凝土的各种工作性能。

3.2 改进拌合物的施工工艺

1)采用高效率的搅拌设备和振捣设备，既可以改善拌合物的工作性，又可在较小的流动性情况下获得较高的密实度；2)根据具体的环境条件，尽可能缩短新拌混凝土的运输时间或掺缓凝剂、流变剂等。

4 结语

新拌混凝土的工作性对混凝土工程施工质量起着举足轻重的作用，在施工过程中要重视新拌混凝土工作性，能合理地分析其影响工作性的原因，对症下药，并加以改善，就能达到满足规范要求的合格混凝土。

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