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水泥和混凝土的凝结和流变性

/setting and rheological properties of cement and concrete/
条目作者席耀忠撰李悦修订
条目作者席耀忠撰

席耀忠撰

李悦修订

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最后更新 2022-01-20
浏览 244
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水泥或其与砂子、石子、矿物掺和料等组分形成的浆体或混凝土,由于胶凝材料的水化作用,生成水化产物使水泥或混凝土中各组分胶结在一起逐渐失去流动性和可塑性,并形成具有致密结构的硬化浆体的过程称为凝结。在外力作用下,水泥和混凝土浆体流动和变形的性质称为流变性。

英文名称
setting and rheological properties of cement and concrete
所属学科
材料科学与工程

水泥的凝结时间用维卡仪(Vicat needle)测定。凝结时间可分为初凝和终凝两个阶段。一般情况下,将水泥试样放在标准养护箱中,其初凝时间不得早于45分钟,终凝时间不得晚于10小时(参见GB/T 1346)。水泥的凝结可能出现以下几种现象:①快凝。当铝酸三钙(C3A)的含量较多,而石膏数量少,不足以正常延缓凝结时,就会很快形成大量六方板状的单硫型水化硫铝酸钙(AFm)及水化铝酸钙,使水泥浆在加水后45分钟内凝结。②闪凝。当水泥中不掺石膏或掺量很少时,C3A水化很快,加水后立即生成大量六方板状的单硫型水化硫铝酸钙(AFm),导致浆体瞬时凝结。③假凝。水泥因储存不当而发生部分水化或碳化后,使C3A活性降低,如果此时水泥中还含有大量石膏,那么液相中铝酸根离子的浓度较低,而钙离子和硫酸根离子很快达到过饱和,在这种情况下将很快形成大量的石膏晶体,引起稠度下降,浆体表现为假凝。

混凝土的凝结时间采用贯入阻力仪测定(参见GB/T 50080)。贯入阻力为3.5兆帕和28兆帕时的时间分别为混凝土的初凝和终凝时间。

水泥和混凝土是黏-塑-弹性体,硬化前主要表现为黏塑性体,硬化后则以黏弹性为主。可用屈服应力和黏性系数(塑性黏度)来描述新拌水泥或混凝土浆体的流变特性。当外力小于屈服应力时,不产生塑性变形;当外力超过屈服应力时,产生黏性流动。对于黏度较大的水泥、混凝土浆体,其流动的速度梯度较小。通常用毛细管黏度计或旋转黏度计测定屈服应力和黏性系数。硬化混凝土在恒定荷载下,变形随时间而缓慢地发展,这种不平衡过程称徐变。混凝土的徐变是一种弹性滞后。在预应力钢筋混凝土设计中,应考虑混凝土由于干缩徐变而产生的钢筋中预应力的损失。

凝结过程的流变性与新拌水泥、混凝土浆体的工艺特性——工作性(和易性)密切相关。工作性是水泥、混凝土浆体的流动性、稳定性、可塑性和易密性的综合表现。坍落度、流动度、干硬度、捣实因素等都是对工作性在某一方面或某种程度上的反映或描述。

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