第三节、水泥混凝土技术性质

  一、新拌水泥混凝土的工作性

1.混凝土工作性的定义

（1）流动性：流动并均匀密实地填满模板；（2）可塑性：塑性流动，不发生脆性断裂；

（3）稳定性：不离析或泌水；    （4）易密性：填满模板，密实。

2.工作性检测方法

测定方法有坍落度试验和维勃稠度试验两种。

坍落度试验适用于塑性混凝土,维勃稠度试验适用于干硬性混凝土。

（1）坍落度法

装料分三层，每层插捣25次。坍落度试验适用于集料最大粒径不大于31.5mm,坍落度值不小于10mm的混凝土拌和物。

   

（2）维勃稠度试验

坍落度试验适合于新拌混凝土具有一定坍落度,并有一定塑性时的情况。当混凝土较为干硬,且坍落度很小时，这种方法就不合适了,这时需要采用维勃稠度试验来评定混凝土的工作性。适用于维勃稠度在5-30s内的，维勃稠度试验适用于集料最大粒径不大于31.5mm,坍落度值小于10mm的混凝土拌和物。

该试验采用专用维勃稠度仪来进行。维勃稠度仪由振动台、台上固定的标准圆筒和筒上的透明圆盘组成，见右图。进行维勃稠度试验，首先按与坍落度试验相同的操作方式将混凝土拌和物装填到放在维勃稠度仪上的圆锥筒中,提起圆锥筒后,将一透明圆盘放置在混凝土拌和物上。开启振动台，同时开始计时，当透明圆盘底面被水泥浆布满的瞬间停止计时，并关闭振动台。以这一过程所需的时间作为维勃试验的结果，以秒为单位。显然，维勃时间愈长,混凝土拌和物的坍落度就愈小。

【2018助理】水泥混凝土坍落度试验适用于集料公称最大粒径不大于31.5mm，坍落度值不小于10cm的混凝土拌合物。（×）

3.影响混凝土工作性的因素

概括地分成：内因和外因。【注意多选】

外因：主要是指施工环境条件,包括外界环境的气温、湿度、风力大小以及时间等。

内因：包括原材料特性、单位用水量、水灰比和砂率等方面。

⑴原材料特性

水泥品种和细度将会影响混凝土拌和物的工作性。

如：普通硅酸盐水泥拌和物的工作性相对较好；矿渣水泥的流动性较大，但黏聚性较差;

火山灰水泥拌和物流动性小，但黏聚性较好等。另一方面,适当提高水泥细度可改善混凝土拌和物的黏聚性和保水性,减少泌水和离析的程度。

粗集料的颗粒形状和表面特征也直接影响到混凝土的工作性。如采用卵石配制混凝土的流动性比碎石混凝土要大;集料中针片状颗粒含量较少,接近立方体的颗粒较多,且级配较好时，在同样的水泥浆数量下,混凝土拌和物可获得较大的流动性,同时黏聚性和保水性也较好。

当混凝土中使用外加剂时,会显著改善混凝土的工作性,所以目前实际工作中普遍使用外加剂。

（2）单位用水量【略】

（3）水灰比

水灰比是指混凝土中所用的水和水泥质量之比。

水灰比过小：水泥浆稠度大,混凝土流动性小。过小时难以保证混凝土密实成型。

水灰比过大：水泥浆稠度小,流动性增加,但混凝土拌和物黏聚性和保水性不良。水灰比超过一定限度，将产生严重的泌水、离析现象。硬化后的混凝土形成大量毛细孔洞，会导致混凝土强度和耐久性降低。

【2021助理】降低水泥混凝土拌合物的水灰比，不会影响水泥混凝土的流动性。（×）

（4）砂率

砂率是指混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率。

因此,水泥混凝土存在一个合理砂率,即当水泥浆数量一定的情况下，能使混凝土拌和物获得最大流动性而且保持良好黏聚性和保水性的砂率,这样的砂率可称为混凝土的最佳砂率。如图，抛物线型曲线中最高值对应的砂率（大约33%）就是最佳砂率。

【砂率对工作性影响较大，对强度影响不显著】

【2024助理判断】砂率的大小主要影响水泥混凝土

拌合物的工作性，对强度的影响较小。（正确）

【2024助理单选】当拌制水泥混凝土拌合物时，若用砂由粗砂改为中砂，其砂率应（ B ）。

A.不变  B.适当减小  C.适当增加  D.无法判定

【2023助理】新拌水泥混凝土的坍落度随砂率的增大而减小。（错误）

【2022检师】水泥混凝土配合比设计时，选择最佳砂率是指在水泥浆用量一定的条件下，能够使新拌水泥混凝土的流动性最大的砂率。                （错误）

【2017/2018师】砂率越大，混凝土拌合物坍落度越大。     （错误）

【2020助理】只要条件许可，水泥混凝土用砂应优先选用中砂，普通混凝土的坍落度与砂率成正比关系。                                          （错误）

（1）立方体抗压强度标准值（fcu，k）

立方体抗压强度标准值是指按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件,到28d龄期时,采用标准试验方式测得的抗压强度总体分布中的一个值，要求混凝土抗压强度低于标准值的百分率不超过5%（即具有95%保证率的抗压强度），以MPa（N/mm2）计。

（2）混凝土强度等级

根据立方体抗压强度标准值来确定强度等级。表示方法是用符号“C”和“立方体抗压强度标准值”两项内容表示。如C30表示混凝土的立方体抗压强度标准值（fcu，k）不低于30MPa。我国现行规范将混凝土立方体抗压强度等级设定为14个：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80。

3.影响混凝土强度的因素

影响混凝土强度的因素很多,主要有组成原材料的影响,包括原材料的特征和各材料之间的组成比例等内因,以及养护条件和试验测试条件等外因。

（1）水泥强度和水灰（胶）比

水泥强度的高低是影响混凝土强度的最直接因素。试验表明,水泥的强度愈高,则水化反应后形成的水泥石强度就愈高，从而配制的混凝土强度也就愈高。当水泥的强度确定时,混凝土的强度主要取决于水灰（胶）比的大小,在一定范围内强度随水灰（胶）比的减少而有规律的提高。

（2）集料特性

碎石和卵石拌制的混凝土性质相比较（相同配比下）：

碎石：强度高，流动性小。

卵石：强度低，流动性大。

针片状颗粒：引起混凝土空隙率提高，所以混凝土中用的粗集料要限制针片状颗粒数量。【有害，损失流动性，易形成空隙】

粗集料的最大粒径对混凝土抗压强度和抗折强度均有影响，一方面随着粗集料粒径增大,单位用水量相应减少,在固定的用水量和水灰比条件下，加大最大粒径，可获得较好的工作性,或因减小水灰比而提高混凝土的强度和耐久性；另一方面随着粗集料最大粒径的增加,将会减少集料与水泥浆接触的总面积，使界面强度降低，同时还会因振捣密实程度的降低影响到混凝土强度的形成。所以粗集料最大粒径的增加，对混凝土强度带来双重影响,但这种不利的影响程度对混凝土抗折强度要比抗压强度更大一些。

【粒径变大是双刃剑：减小水灰比而提高强度，但有损于界面强度】

【2024助理多选】水泥混凝土拌合物单位用水量主要影响水泥混凝土的（ A、B、C ）。

A.强度   B.耐久性   C.坍落度   D.施工工艺

【2022检师判断】混凝土组成材料的特性直接影响混凝土的力学性质，比表面积较小的砂对强度的形成更有利。  （正确）

（3）浆集比

混凝土中水泥浆的体积和集料体积之比称为浆集比，该比值对混凝土的强度也有一定的影响。在水灰（胶）比相同的条件下，达到最佳浆集比后，混凝土的强度随着混凝土浆集比的增加而降低。

（4）养护条件

养护过程中温度、湿度和龄期是影响混凝土强度形成的主要因素。

（5）试验条件

结论：尺寸偏小，结果偏大。加载速率越高，结果越大。

【2023检测师】影响水泥混凝土抗压强度的主要因素有（ ABCD  ）。

A.水泥强度和水灰比           B.集料特性

C.浆集比                     D.试验条件和养护条件

【2018检测师多选】提高水泥混凝土强度的措施包括（ AD ）。

A.选用高强度水泥     B.提高浆集比     C.提高粗集料的最大粒径   D.降低水灰比

【2019检测师】影响水泥混凝土工作性的因素有（  ）。

A.工作环境条件    B.拌合设备    C.水灰比     D.砂率

【答案】ABCD

【2021助理】以下可能影响水泥混凝土工作性的因素有（  ）。【多选】

A.原材料特性  B.单位用水量   C.水灰比      D.砂率

【答案】ABCD