4．3．1 和易性的概念

混凝土各組成材料按一定比例配合、拌制而成的尚未凝結(jié)硬化的塑性狀態(tài)拌合物，稱為混凝土拌合物，也稱新拌混凝土?；炷涟韬衔锏男阅苡泻鸵仔?、凝結(jié)時間、泌水性能、表觀密度、含氣量等，工程中主要考慮其和易性和凝結(jié)時間。

混凝土易于施工操作（拌和、運輸、澆注、搗實等）并能獲得質(zhì)量均勻、成型密實的性能，稱為混凝土拌合物和易性，也稱工作性。和易性是一項綜合性技術(shù)指標(biāo)，主要包括流動性、黏聚性、保水性。

流動性是指混凝土拌合物在自重或施工機械振搗的作用下能產(chǎn)生流動，并均勻密實地填滿模板的性能。流動性好的混凝土施工方便、易于搗實和成型。

黏聚性是指混凝土拌合物在施工過程中，其組成材料之間具有一定黏聚力，不致產(chǎn)生分層和離析的現(xiàn)象。在外力作用下，混凝土拌合物各組成材料的沉降不相同，如配合比例不當(dāng)，黏聚性差，則施工中易發(fā)生分層和離析等情況，致使混凝土硬化后產(chǎn)生“蜂窩”“麻面”等缺陷，影響混凝土強度和耐久性?；炷练謱?，是指混凝土拌合物各組分出現(xiàn)層狀分離現(xiàn)象；混凝土離析，是指混凝土拌合物內(nèi)某些組分分離、析出現(xiàn)象。

保水性是指混凝土拌合物在施工過程中，具有一定的保水能力，不致產(chǎn)生嚴(yán)重泌水的現(xiàn)象?；炷撩谒侵富炷涟韬衔镏胁糠炙畯乃酀{中泌出來的現(xiàn)象。保水性不良的混凝土易出現(xiàn)泌水，水分泌出后會形成連通孔隙，影響混凝土密實度；泌出的水還會聚集到混凝土表面，引起表面酥松；泌出的水積聚在集料或鋼筋的下表面會形成孔隙，從而削弱了集料或鋼筋與水泥石的黏結(jié)力，影響混凝土質(zhì)量。

由此可見，混凝土拌合物的流動性、黏聚性和保水性是相對獨立又相互聯(lián)系的，但常存在矛盾。工程應(yīng)用中，就是在某種具體工程條件下使和易性這三方面的性質(zhì)達到矛盾的統(tǒng)一。

4．3．2 和易性測試方法

混凝土拌合物和易性的測試方法，又稱稠度試驗，在工地和實驗室常用的有兩種方法，一種是坍落度與坍落擴展法，另一種是維勃稠度法。

《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB／T50080—2016）、《預(yù)拌混凝土》（GB／T 14902—2012）和《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB50164—2011）規(guī)定，混凝土拌合物的稠度可采用坍落度、維勃稠度或擴展度表示。坍落度檢驗適用于集料最大粒徑不大于40mm、坍落度不小于10mm的混凝土拌合物稠度測定；維勃稠度檢驗適用于集料最大粒徑不大于40mm，維勃稠度為5～30s的混凝土拌合物稠度測定；擴展度檢驗適用于泵送高強混凝土和自密實混凝土。坍落度、擴展度和維勃稠度的等級劃分應(yīng)分別符合表4．9的規(guī)定。

表4．9 混凝土拌合物和易性等級劃分

1）坍落度與擴展度

坍落度試驗是將混凝土拌合物按規(guī)定方法裝入坍落度筒內(nèi)，裝滿刮平后，垂直向上將坍落度筒提起放在一旁，測量筒高與坍落后混凝土試體最高點之間的高度差，即為該混凝土拌合物的坍落度值。坍落度測定示意圖如圖4．2所示，具體測試方法見《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB／T50080—2016）。

圖4．2 坍落度測定示意圖

黏聚性的檢查方法是，用搗棒在已坍落的混凝土錐體側(cè)面輕輕敲打，如果錐體逐漸下沉，則表示黏聚性良好；如果錐體倒塌、部分崩裂或出現(xiàn)離析現(xiàn)象，則表示黏聚性不好。

保水性以混凝土拌合物稀漿析出的程度來評價，坍落度筒提起后如有較多的稀漿從底部析出，錐體部分的混凝土也因失漿而集料外露，則表明此混凝土拌合物的保水性能不好；如坍落度筒提起后無稀漿或僅有少量稀漿自底部析出，則表示此混凝土拌合物保水性良好。

當(dāng)混凝土拌合物的坍落度大于220mm時，用鋼尺測量混凝土擴展后最終的最大直徑和最小直徑，在這兩個直徑之差小于50mm的條件下，用其算術(shù)平均值作為坍落擴展度。

混凝土拌合物坍落度和坍落擴展度值以mm為單位，測量精確至1mm，結(jié)果修約至5mm。

另外，混凝土拌合物間隙通過性試驗是用擴展度與J環(huán)擴展度的差值作為性能指標(biāo)。J環(huán)擴展度與擴展度的測量方法類似，只是加上J環(huán)阻礙其通過，其他與擴展度的方法一樣。

2）維勃稠度法

維勃稠度法是在坍落度筒提起后，施加一個振動外力，測試混凝土在外力作用下完全填滿面板所需時間（單位：s），來代表混凝土流動性，如圖4．3所示。填滿時間越短，流動性越好；時間越長，流動性越差。

圖4．3 維勃稠度試驗儀

1—容器；2—坍落度筒；3—圓盤；4—滑棒；5—套筒；6—螺栓套；7—漏斗；8—支柱；9—定位螺絲；10—荷重；11—元寶螺絲；12—旋轉(zhuǎn)架；13—螺栓

3）倒置坍落度筒排空法

倒置坍落度排空法是指混凝土拌合物在倒置坍落度筒中排空所需時間的測定方法。試驗步驟如下：將倒置坍落度筒支撐在臺架上，潤濕筒內(nèi)壁，關(guān)閉密封蓋；將混凝土拌合物按規(guī)定方法裝入倒置坍落度筒內(nèi)，裝滿刮平；打開密封蓋，用秒表測量自開蓋至坍落度筒內(nèi)混凝土拌合物全部排空的時間tsf，即為倒置坍落度筒排空法的排空時間，精確至0．1s。類似的試驗方法還有漏洞試驗法。

4）坍落度經(jīng)時損失和擴展度經(jīng)時損失

坍落度經(jīng)時損失是指混凝土拌合物的坍落度隨靜置時間的變化；擴展度經(jīng)時損失是指混凝土拌合物的擴展度隨靜置時間的變化。

試驗步驟如下：先測量出機時的混凝土拌合物的初始坍落度值H0和初始擴展度值L0；將全部混凝土拌合物試樣裝入塑料桶或不被水泥腐蝕的金屬桶內(nèi)，用桶蓋或塑料薄膜密封靜置；自攪拌加水開始計時，靜置60min后將桶內(nèi)混凝土拌合物試樣全部倒入攪拌機內(nèi)，攪拌20s，進行坍落度和擴展度試驗，測出60min混凝土坍落度值H60和擴展度值L60；計算初始坍落度值與60min坍落度值的差值，即為60min混凝土坍落度經(jīng)時損失；計算初始擴展度值與60min擴展度值的差值，即為60min混凝土擴展度經(jīng)時損失。當(dāng)工程要求調(diào)整靜置時間時，則按實際靜置時間測定并計算混凝土坍落度經(jīng)時損失和擴展度經(jīng)時損失。

5）坍落度的選擇

實際施工時采用的坍落度大小根據(jù)下列條件選擇：

①構(gòu)件截面尺寸大小。截面尺寸大，易于振搗成型，坍落度適當(dāng)選小些，反之亦然。

②鋼筋疏密。鋼筋較密，則坍落度選大些，反之亦然。

③搗實方式。人工搗實，則坍落度選大些，機械振搗則選小些。

④運輸距離。從攪拌機出口至澆搗現(xiàn)場運輸距離較遠時，應(yīng)考慮途中坍落度損失，坍落度宜適當(dāng)選大些，特別是商品混凝土。

⑤氣候條件。氣溫高、空氣相對濕度小時，因水泥水化速度加快及水分揮發(fā)加速，坍落度損失大，坍落度宜選大些，反之亦然。

總之，混凝土拌合物應(yīng)在滿足施工要求的前提下，盡可能采用較小的坍落度；泵送混凝土拌合物坍落度設(shè)計值不宜大于180mm；泵送高強混凝土的擴展度不宜小于500mm；自密實混凝土的擴展度不宜小于600mm?；炷涟韬衔飸?yīng)具有良好的和易性，并不得離析或泌水。

4．3．3 和易性影響因素

混凝土拌合物和易性影響因素主要包括以下幾方面：

1）水泥品種及細度

水泥品種不同時，達到相同流動性的需水量不同，從而影響混凝土流動性。另一方面，不同水泥品種對水的吸附作用不同，從而影響混凝土的保水性和黏聚性，如火山灰水泥、礦渣水泥配制的混凝土流動性比普通水泥小。在流動性相同的情況下，礦渣水泥的保水性能較差，黏聚性也較差。同品種水泥越細，流動性越差，但黏聚性和保水性越好。

2）集料的品種和粗細程度

卵石表面光滑，碎石粗糙且多棱角，因此，卵石配制的混凝土流動性較好，但黏聚性和保水性則相對較差。河砂與山砂的差異與上述卵石和碎石的相似。對級配符合要求的砂石集料來說，粗集料粒徑越大，砂子的細度模數(shù)越大，則流動性越大，但黏聚性和保水性有所下降。特別是砂的粗細，在砂率不變的情況下，影響更加顯著。

3）水泥漿數(shù)量

漿集比是指水泥漿用量與粗細集料用量之比值，通常用來衡量水泥漿數(shù)量。在混凝土凝結(jié)硬化之前，水泥漿主要賦予流動性；在混凝土凝結(jié)硬化以后，主要賦予黏結(jié)強度。在水灰比一定的前提下，漿集比越大（即水泥漿量越大），混凝土流動性越大。通過調(diào)整漿集比大小，既可以滿足流動性要求，又能保證良好的黏聚性和保水性。漿集比不宜太大，否則易產(chǎn)生流漿現(xiàn)象，使黏聚性下降。漿集比也不宜太小，否則因集料間缺少黏結(jié)物，拌合物易發(fā)生崩塌現(xiàn)象。因此，合理的漿集比是混凝土拌合物和易性的良好保證。

4）水灰比

水灰比即用水量與水泥用量之比。在水泥用量和集料用量不變的情況下，水灰比增大，相當(dāng)于單位用水量增大，拌合物流動性也隨之增大，反之亦然。用水量增大帶來的負面影響是嚴(yán)重降低混凝土保水性，增大泌水，同時使黏聚性和硬化后強度顯著降低。但水灰比也不宜太小，否則因流動性過低影響混凝土振搗密實，易產(chǎn)生麻面和孔洞。合理的水灰比是混凝土拌合物流動性、保水性和黏聚性的良好保證。

配制混凝土?xí)r常摻加粉煤灰、礦渣粉等輔助膠凝材料，因此常用水膠比代替水灰比。水膠比是指用水量與膠凝材料總用量之比。

5）砂率

砂率是指混凝土中砂的質(zhì)量占砂石總質(zhì)量的百分率，其表達式為：

式中 Sp——砂率；

S——砂子用量，kg；

G——石子用量，kg。

砂率過大時，集料的總表面積及空隙率都會增大，在水泥漿含量不變的情況下，水泥漿量相對少了，減弱了水泥漿的潤滑作用，使混凝土拌合物的流動性減少。砂率過小時，在石子間起潤滑作用的砂漿層不足，也會降低混凝土拌合物的流動性，而且會嚴(yán)重影響其黏聚性和保水性，容易造成離析、流漿等現(xiàn)象。

圖4．4（a）是水與水泥用量一定時，砂率對坍落度的影響曲線，其中能使混凝土拌合物獲得最大坍落度且黏聚性和保水性良好時的砂率，稱為合理砂率。圖4．4（b）是保證坍落度不變時，砂率對水泥用量的影響曲線，其中能獲得所要求的坍落度及良好的黏聚性與保水性，水泥用量最小時的砂率，稱為合理砂率。

一般情況下，建議采用合理砂率；混凝土中水泥漿較稠時，由于混凝土拌合物的粘聚性較易保證，故可采用較小砂率；施工要求流動性較大時，粗集料易出現(xiàn)離析，故為保證混凝土的黏聚性，宜采用較大砂率；通常情況下，在保證拌合物不離析，能很好地澆注、搗實的條件下，應(yīng)盡量選用較小砂率，節(jié)約水泥。

圖4．4 砂率與混凝土流動性和水泥用量的關(guān)系

6）外加劑

改善混凝土和易性的外加劑主要有減水劑和引氣劑（必要時加入保水劑），它們能使混凝土在不增加用水量的條件下增加流動性，并具有良好的黏聚性和保水性。摻加高效外加劑是有效改善混凝土和易性、可泵送性的主要措施，是制備自密實混凝土、大流動性混凝土等不可缺少的外加組分。

7）時間和溫度

拌合物拌制后，隨著時間的延長逐漸變得干稠，流動性減小，這是因為水分損失和水泥水化。水分損失的原因是水泥水化消耗掉一部分水、集料吸收了一部分水及水分蒸發(fā)。

拌合物和易性也受溫度的影響，隨著溫度升高，水分蒸發(fā)和水泥水化都加快，坍落度損失也變快。時間長、氣溫高、濕度小、風(fēng)速大將加速流動性的損失。因此，工程施工中應(yīng)盡可能減小混凝土攪拌到澆筑的時間間隔，同時注意環(huán)境溫度變化并采取相應(yīng)的措施。

4．3．4 和易性改善措施

分析和易性影響因素，目的是為了控制和調(diào)整混凝土和易性，以適應(yīng)具體的結(jié)構(gòu)和施工條件。當(dāng)決定采取某項措施調(diào)整和易性時，還必須同時考慮對混凝土其他性質(zhì)（如強度、耐久性等）的影響。在實際工程中，調(diào)整混凝土拌合物和易性，可采取以下措施：

①盡可能選用合理砂率（最佳砂率）。當(dāng)黏聚性不足時可適當(dāng)增大砂率。

②改善集料級配、特別是粗集料級配，既可增加混凝土流動性，也能改善黏聚性和保水性。在允許范圍內(nèi)，盡可能采用較粗砂石。

③有條件時摻加適當(dāng)外加劑和摻和料。摻減水劑或引氣劑，是改善混凝土和易性的最有效措施。

④當(dāng)混凝土流動性小于設(shè)計要求時，為了保證混凝土的強度和耐久性，不能單獨加水，否則強度顯著下降，必須保持水灰比不變，增加水泥漿用量。但需要注意的是，水泥漿用量過多，則混凝土成本提高，且將增大混凝土的收縮和水化熱，混凝土的黏聚性和保水性也可能下降。

⑤當(dāng)混凝土流動性大于設(shè)計要求時，可在保持砂率不變的前提下增加砂石用量，實際上相當(dāng)于減少水泥漿數(shù)量。

4．3．5 拌合物凝結(jié)時間

水泥的水化反應(yīng)是混凝土凝結(jié)的主要原因，但是混凝土的凝結(jié)時間與配制該混凝土所用水泥的凝結(jié)時間并不一致，這是因為水泥漿體的凝結(jié)和硬化過程要受到水化產(chǎn)物在空間填充情況的影響。因此，水灰比的大小會明顯影響混凝土凝結(jié)時間，水灰比越大、凝結(jié)時間越長。一般配制混凝土所用的水灰比與測定水泥凝結(jié)時間規(guī)定的水灰比是不同的，所以這二者的凝結(jié)時間通常有所不同。而且，混凝土的凝結(jié)時間還會受到其他各種因素的影響，如水泥品種和細度、摻和料、環(huán)境溫濕度及風(fēng)速等氣候條件的變化，特別是混凝土中摻入的外加劑（緩凝劑、速凝劑等），將會明顯影響混凝土的凝結(jié)時間。

混凝土拌合物的凝結(jié)時間，通常采用貫入阻力儀按《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB／T50080—2016）中規(guī)定的方法測定：先用5mm（或4．75mm）篩孔的篩從新拌混凝土拌合物中篩取砂漿，按一定方法裝入規(guī)定的容器中，然后每隔一定時間測定砂漿貫入到一定深度時的貫入阻力，繪制貫入阻力與時間曲線，從而確定凝結(jié)時間。從水泥與水接觸瞬間到貫入阻力達到3．5MPa的時間稱為初凝時間，從水泥與水接觸瞬間到貫入阻力達到28MPa的時間稱為終凝時間。