第五章高性能混凝土的性能Chap5Performancesofhighperformanceconcrete第一節高性能混凝土的新拌工作性能

流變學是考慮了時間因素，研究材料在受力狀態下的流動和變形性質的科學。1.新拌混凝土流變學(Rheology)

理想的流變學模型包括虎克(Hooke)固體模型(具有完全彈性)、牛頓(Newton)流體模型(只有黏性)、圣維南(St.Venant)固體模型(超過屈服極限后只有塑性變形的理想材料)等。傳統上，混凝土拌合物被認為是一種黏、彈、塑性材料，其流變模型可由牛頓液體模型和圣維南固體模型并聯，再與虎克固體模型串聯而成，稱為賓漢姆(Bingham)模型。在上圖中，當τ＜τ0，并聯部分不產生變形，體系中只有彈性變形γe，

即τ＝Gγe當τ＞τ0，在并聯部分發生與應力（τ－τ0）成正比的黏性流

動，即：τ－τ0＝ηp（dγv/dt）式中，ηp為塑性黏度，γv為黏性流動變形，dγv為在無限小時間dt時發生的變形，即瞬時變形。

總變形γ＝γv＋γe，而γv為常數，故此式可寫成：τ＝τ0＋ηp（dγ/dt）(賓漢姆方程)

要得到較高流動性而又不離析的拌和物，應當減小剪應力τ0。2.混凝土的工作性能(Workability)工作性定義為混合料易于運輸、澆注和密實成型而不發生分層離析的性能。工作性通常包括以下幾個方面：流動性取決于分散系統中固、液相的比率，增加含水量，混合料的流動性提高。可塑性指在一定外力作用下產生塑性變形的能力。它與水灰比及水泥漿或砂漿的含量有關。穩定性

指混凝土拌合物不發生離析泌水的性能。易密性指在進行搗實或振動時，克服內部的和表面的阻力，以達到完全密實的能力。3.混凝土工作性能測試方法（1）坍落度與擴展度坍落度與擴展度是各國通用的新拌混凝土工作性能檢測方法，簡單而適用，但對于干硬性混凝土或大流動性混凝土，單憑此方法不足以真實地反應混凝土的工作性能。3.混凝土工作性能測試方法（2）維勃稠度法維勃稠度適用于較干硬的混凝土工作性能測試。（3）L形流動儀

a、下沉量Ls(L型坍落度)：左側箱中混凝土拌合物的下沉高度，能表示與過去坍落度同樣的屈服值指標。

b、移動距離Lf：混凝土向水平方向的最大擴散距離，反映混凝土拌合物的最終變形能力。

c、流動時間t：混凝土拌合物移動開始至停止時間，反映了混凝土拌合物的變形速度。以移動距離Lf和流動時間t可求出L型流動速度Lf/t，在剪切應力不變的條件下，L型流動速度代表粘度參數，進而能反映出混凝土拌合物的粘度.

d、成分均勻性：L型流動儀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動后的成分均勻性。4.高性能混凝土工作性能控制指標按《混凝土質量控制標準》（GB50164）的規定，塑性混凝土、干硬性混凝土分別按坍落度、維勃稠度分為四級。見下表。名稱代號指標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動性混凝土大流動性混凝土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標5.影響高性能混凝土工作性能的因素（1）.單方用水量（2）.水泥品種及特性（3）.外加劑用量及減水率（4）.粗集料粒徑及級配（5）.砂率（6）.漿體含量6.混凝土的組分分離性

（1）.離析粗骨料由于密度與粒徑較大，它在砂漿中局部集中或從砂漿中分離出來的現象叫離析。

（2）.泌水混凝土拌合物在凝結硬化過程中伴隨著粒狀材料的下沉所出現的部分拌合水上浮至混凝土表面的現象叫泌水。離析泌水6.混凝土的組分分離性

壓力泌水及其測試方法對混凝土試樣加壓至3.2MPa,打開泌水閥門同時開始計時，保持恒壓，加壓至10s時記泌水量V10，至140s時記泌水量V140，用公式Bv=(V10/V140)*100%計算壓力泌水率離析泌水現象的影響因素：（1）單方用水量（2）高效減水劑類型及用量（3）礦物摻合料類型及用量（4）集料的性質（5）新拌混凝土的含氣量離析泌水現象對混凝土性能的影響：（1）混凝土的均勻性（2）混凝土的可泵性（3）混凝土中界面過渡區（4）混凝土的表面質量7.新拌混凝土的坍落度經時損失(SlumpLoss)

新拌混凝土坍落度隨時間的變化而降低的現象即坍落度經時損失。坍落度經時損失的原因：（1）物理原因：水泥顆粒之間Zeta電位降低，相互間作用位能

下降，產生凝聚而使其流動性變差。另外，高效減水劑有效含量減少，引起作用效果的降低。（2）化學原因：水泥水化產生Ca(OH)2、CSH等水化產物，使

新拌混凝土粘度增大，也是引起混凝土坍落度

損失的原因之一。影響混凝土坍落度損失的因素(1)高效減水劑種類。萘系、三聚氰胺系具有剛直棒狀的分子結構，Zeta電位降低快，容易產生凝聚，坍落度損失快；而聚羧酸系是櫛形的吸附形態，水泥粒子間高分子吸附層的作用力是立體靜電斥力，具有更大的分散效果，并能保持其分散系統的穩定性，Zeta電位變化小，混凝土的坍落度損失小。(2)高效減水劑的摻加方法。減水劑后摻法與同摻法相比，混凝土坍落度損失小。當高效減水劑與水泥同時摻入時，水泥中的CaSO4溶出以前，C3A及C4AF吸附高效減水劑量多，溶液中高效減水劑的含量減少較多，在高效減水劑摻量相同的條件下，采用后摻法，可讓水泥顆粒表面先形成一層水膜，表面能下降，C3A之類的礦物對減水劑的吸附能力必然大大下降，溶液中的高效減水劑較多，可供C3S及C2S塑化使用的高效減水劑相對地多，混凝土坍落度損失小。影響混凝土坍落度損失的因素(3)水泥品種、細度、存放時間。水泥中C3A、C4AF的含量越高，混凝土的坍落度損失越大；水泥細度高，混凝土坍落度損失大;水泥存放時間短，混凝土坍落度損失大；水泥中堿含量高，混凝土坍落度損失大；水泥中石膏量不足或溶解速率慢，混凝土坍落度損失大。(4)其他因素如環境溫度和濕度、水灰比等。環境溫度越高，濕度越小則混凝土坍落度損失越大；水灰比越低則混凝土坍落度損失越大。控制新拌混凝土坍落度損失的方法減水劑（1）復合使用減水劑和緩凝劑；（2）分次摻加高效減水劑；（3）使用新型高效減水劑；水泥（1）使用C3A、C4AF較少的水泥；（2）使用細度合適的水泥；（3）注意水泥中石膏的品種及用量；（4）盡量少用立窯水泥，選用旋窯水泥；（5）使用優質礦物摻合料，降低水泥用量；（6）避免使用新出磨的水泥。其他方面

對新拌混凝土運輸車輛等采取遮陽、降溫措施。8.混凝土的凝結時間混凝土的凝結時間與水泥的凝結時間有相似之處，但由于骨料的摻入，水灰比的變動及外加劑的應用，又存在一定的差異。水灰比增大，凝結時間延長；早強劑、速凝劑使凝結時間縮短；緩凝劑則使凝結時間大大延長。混凝土的凝結時間分初凝和終凝。初凝指混凝土加水至失去塑性所經歷的時間，亦即表示施工操作的時間極限；終凝指混凝土加水到產生強度所經