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混凝土基础知识 xx混凝土有限公司 前言 混凝土是当今世界用量最大 用途最广的的工程材料之一 随着21世纪混凝土工程的的大型化 多功能化 施工与应用环境的复杂化 应用领域的扩大化以及资源与环境的优化 人们对传统的混凝土及混凝土材料提出了更高的要求 混凝土材料的高性能化和高功能化已成为21世纪混凝土材料科学与工程技术研究的重点和方向 那么什么是混凝土呢 混凝土是有胶凝材料 骨料及水按适当比例配合 经拌合 成型和硬化而制成的一种人造石材 可缩写为砼 混凝土在未凝结硬化以前称为混凝土混合料 亦称拌和物 拌和料 新拌混凝土或新鲜混凝土 通常用水泥 水 砂 石子以及外加剂等按设计比例配制 经搅拌 成型 硬化而制成的水泥混凝土 称为普通混凝土 简称混凝土 目录 第一章 混凝土实现高性能化的最重要技术途径就是实现混凝土材料的高性能化 除了传统的原材料外 使用优质的外加剂和矿物掺合料 亦称为矿物外加剂 已成为混凝土工作者的共识 混凝土的原材料主要有水泥 砂 石 外加剂 水和掺合料等六种 原材料的质量直接影响混凝土的性能 1 按生产工艺 按生产工艺可分为回转窑水泥和立窑水泥 回转窑的产量高 产品质量较好 所以在现代大型的水泥厂中 普遍采用回转窑 立窑由于燃烧不均匀 往往有些产品的细度 强度达不到技术指标要求 所以一般地方小水泥厂采用 水泥是一种最常用的水硬性胶凝材料 水泥呈粉末状 与水混合后 成为塑性胶体 既能在空气中硬化 又能在水中硬化 并能将砂石散状材料牢固的胶结在一起 2 按矿物组成按矿物组成分为硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥 这里主要介绍硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥 第一章1 水泥 一 水泥分类 水泥可按生产工艺和矿物组成分类 水泥的技术要求定义 硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料 0 5 石灰石或粒化高炉矿渣 适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料 称为硅酸盐水泥 即国外通称的波特兰水泥 硅酸盐水泥分为两种类型 不掺加混合材料的称 类硅酸盐水泥 代号p 在硅酸盐水泥粉磨时掺加不超过水泥质量5 石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称 型硅酸盐水泥 代号p 普通硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料 6 15 混合材料 适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料 称为普通硅酸盐水泥 简称普通水泥 代号p o 强度等级硅酸盐水泥强度等级分为42 5 42 5r 52 5 52 5r 62 5 62 5r 普通水泥强度等级分为42 5 42 5r 52 5 52 5r 第一章1 水泥 技术要求 不溶物 gb t176 型硅酸盐水泥中不溶物不得超过0 75 型硅酸盐水泥中不溶物不得超过1 5 烧失量 gb t176 型硅酸盐水泥中烧失量不的大于3 0 型硅酸盐水泥烧失量不得大于3 5 普通水泥中烧失量不得大于5 0 氧化镁 gb t176 水泥中氧化镁含量不宜大于5 0 如果水泥经压蒸安定性试验合格 则水泥中氧化镁的含量允许放宽到6 0 三氧化硫 gb t176 水泥中三氧化硫的含量不得超过3 5 矿渣水泥可放宽到4 0 第一章1 水泥 细度 gb t1345 硅酸盐水泥比表面积大于300m2 kg gb t8074 普通水泥80 m方孔筛筛余不得超过10 0 凝结时间 gb t1346 硅酸盐水泥初凝不得早于45min 终凝不得迟于6 5h 普通水泥初凝不得早于45min 终凝不得迟于10h 安定性 gb t1346 用沸煮法检验必须合格 强度水泥强度等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分 各强度等级水泥的各龄期强度不得低于下表数值 第一章1 水泥 第一章1 水泥 表1 1mpa 第一章1 水泥 碱 gb t176 水泥中碱含量按na2o 0 65k2o计算值来表示 若使用活性骨料 用户要求提供低碱水泥时 水泥中含碱量不得大于0 60 或由供需双方商定 4 特点和适用范围表1 2为硅酸盐水泥和普通水泥的主要特点和适用范围 表1 2 第一章1 水泥 第一章1 水泥 第一章1 水泥 第一章1 水泥 质量检验1 检验标准水泥质量检验标准主要有 水泥标准稠度用水量 凝结时间 安定性检验方法 gb t1346 89 水泥胶砂强度检验方法 iso法 gb t17671 99 水泥细度检验方法 80 m筛筛析法 gb t1345 91 水泥比表面积测定方法 勃氏法 gb8074 87 第一章2 砂 一 砂的分类及其技术要求1砂的分类砂可按产源 细度模数和加工方法分类 按产源不同分为河砂 海砂和山砂 1 河砂因长期受流水冲洗 颗粒呈圆形 一般大工程都采用河砂 2 海砂因长期受海水冲刷 颗粒圆滑 较干净 但常混有贝壳及其碎片 且氯盐含量较高 3 山砂存在于山谷或旧河床中 颗粒多带棱角 表面粗糙 石粉含量较高 按细度模数可分为粗砂 中砂 细砂和特细砂 按其加工方法不同可分为天然砂和人工破碎砂两大类 1 不需要加工而直接使用的天然砂 包括河砂 海砂和山砂 2 人工破碎砂则是将天然石材破碎而成的或加工粗骨料过程中的碎屑 第一章2 砂 2技术要求依据 普通混凝土用砂质量标准及检验方法 jgj52 2006 砂的技术要求有 细度模数1 粗砂 f为3 7 3 1 2 中砂 f为3 0 2 3 3 细砂 f为2 2 1 6 4 特细砂 f为1 5 0 7 类别砂按gb t14684 建筑用砂 技术要求分为 类 类 类 用途 类用于强度等级大于c60的混凝土 类宜用于强度等级c30 c60抗冻 抗渗或其他要求的混凝土 类宜用于强度等级小于c30的混凝土和建筑砂浆 第一章2 砂 颗粒级配砂的颗粒级配应处于下表2 1中的任何一个区内 配制混凝土时宜优先选用 区砂 当采用区砂时 应提高砂率 并保持足够的水泥用量 满足混凝土的和易性 当采用 区砂时 就反之 含泥量和泥块含量含泥量和泥块含量应符合表2 2的规定 表2 2 第一章2 砂 第一章2 砂 注 对有抗冻 抗渗要求的混凝土用砂 其含泥量不应大于3 对c10级和低于c10级的混凝土用砂 其含泥量可酌情放宽 重要工程的混凝土所使用的砂 应采用化学法和砂浆长度法进行骨料的碱活性检验 采用海砂配制混凝土时 其氯离子含量应符合有关规定 1 对素混凝土 海砂中氯离子含量不予限制 2 对钢筋混凝土 海砂中氯离子含量不应大于0 06 以干砂的百分率计 下同 3 对预应力混凝土不宜用海砂 若必须使用海砂时 则应经淡水冲洗 其氯离子含量不得大于0 02 表观密度 堆积密度 空隙率砂的表观密度大于2500kg m3 堆积密度大于1350kg m3 空隙率小于47 二 特点及适用范围表2 3为砂的主要特点和适用范围 表2 3 第一章2 砂 三 质量检验砂的质量检验标准主要有 普通混凝土用砂质量标准及检验方法 jgj52 2006 每验收批至少应进行颗粒级配 含泥量 泥块含量检验 如为海砂 还应检验其氯离子含量 对重要工程或特别工程应根据工程要求 可增加检测项目 泵送混凝土用的砂 对0 315mm筛孔的通过量不应少于15 对0 16mm筛孔的通过量不应少于5 第一章2 砂 第一章3 石 一 石的分类1 石的分类石可按石的形状和级配不同分类 按生产工艺不同分为碎石和卵石 按石子级配不同分为连续粒级和单粒级两种 2 类别按卵石 碎石按gb t14684 建筑用砂 技术要求分为 类 类 类 二 石的技术要求 颗粒级配碎石和卵石的颗粒级配应符合表3 1的规定 第一章3 石 表3 1 第一章3 石 含泥量 泥块含量和针片状含量应符合下表3 2的规定 表3 2 第一章3 石 碎石的压碎指标值碎石的压碎指标值应符合表3 3的规定 表3 3 注 沉积岩包括石灰岩 砂岩等 变质岩包括片麻岩石英岩等 深成的火成岩包括花岗岩 正长岩 闪长岩和橄榄岩等 喷出的火成包括玄武岩和辉绿岩等 第一章3 石 表观密度 堆积密度 空隙率表观密度 堆积密度 空隙率应符合如下规定 表观密度大于2500kg m3 松散堆积密度大于1350kg m3 空隙率小于47 普通混凝土所用的碎石除符合国家现行标准外 还应符合下列要求 1 不得大于混凝土结构截面最小尺寸的1 4 并不得大于钢筋最小净距的3 4 对于混凝土实心板 其最大粒径不宜大于板厚的1 2 并不得超过50mm 2 泵送混凝土用的碎石 不应大于输送管内径的1 3 卵石不应大于输送管内径的2 5 我们现行的泵送输送管内径为125mm 3 对含有活性二氧化硅或其他活性成分的骨料 应进行专门检测 待验证确认对混凝土质量无有害影响时 方可使用 第一章3 石 4 控制粗骨料最大粒径与输送管之比 主要是防止混凝土泵送时管道堵塞 泵送高度在50m以下碎石不应大于1 3 卵石不宜大于1 2 5是根据国家现行标准 混凝土结构工程施工及验收规范 确定的 泵送高度在50 100m宜在1 3 1 4 泵送高度在100m以上宜在1 4 1 5 针片状颗粒含量对混凝土可泵性影响很大 当针片状颗粒含量多和石子级配不好时 输送管道弯头处的管壁往往易磨损或劈裂 针片状颗粒一旦横在输送管道中 即造成输送管堵塞 按日本工业标准 jis 规范控制针片状颗粒含量小于10 混凝土能顺利泵送 故控制针片状颗粒含量不宜大于10 第一章4 水 一 拌合用水的分类及技术要求1 拌合用水的分类按其来源不同混凝土拌合用水包括饮用水 地表水 地下水 再生水 海水以及混凝土企业的洗刷水经适当处理或处置后的工业废水 饮用水符合国家标准的生活饮用水是最常使用的混凝土拌合水 可以用来拌制素混凝土 钢筋混凝土及预应力混凝土 不需要进行检测 地表水和地下水地表水随季节等因素变化较大 有的受到污染 由于地表水 地下水情况复杂 因此 首次用作混凝土拌合水必须进行适用性检测 合格的才允许使用 海水海水含盐量较多 用它拌制混凝土会降低混凝土后期强度 促使钢筋锈蚀和混凝土表面风化 因此 海水只允许用来拌制素混凝土 未经处理的海水不宜拌制有饰面要求的混凝土 耐久性要求较高的混凝土 大体积混凝土和特种混凝土 不得拌制钢筋混凝土和预应力混凝土 第一章4 水 洗刷水混凝土生产厂及商品混凝土厂设备的洗刷水 可用作拌合混凝土的部分用水 但要注意洗刷水所含水泥和外加剂品种对所拌混凝土的影响 且最终拌合水中氯化物 硫化物及硫酸盐含量应满足表4 1的质量要求 2 质量要求 有害物质含量混凝土拌合用水中的有害物质主要包括不溶物 可溶物 氯化物 硫酸盐和硫化物 其含量应符合表4 1的规定 第一章4 水 拌合用水所含物质对混凝土 钢筋混凝土和预应力混凝土不产生以下危害作用 1 影响混凝土的和易性和凝结 2 有损于混凝土强度的发展 3 降低混凝土耐久性 加快钢筋锈蚀及导致预应力钢筋脆断 4 污染混凝土表面 对凝结时间的影响 用待检测水和蒸馏水 或符合国家标准的生活饮用水 进行水泥凝结时间实验 两者的初凝时间差及终凝时间差不得大于30min 对抗压强度的影响 用待检测水配制水泥砂浆或混凝土的28d抗压强度 若有早强抗压强度要求时 需增加7d抗压强度 不应低于用蒸馏水 或符合国家标准的生活饮用水 拌制的相应砂浆或混凝土抗压强度的90 第一章4 水 表4 1 5 外加剂在混凝土拌合过程中掺入的 并能按要求改善混凝土性能的 一般不超过水泥重量5 的材料称为混凝土外加剂 一 外加剂的分类及技术要求1 混凝土外加剂可按其主要功能分类 改善混凝土拌合物流动性能的外加剂 包括各种减水剂 引气剂和泵送剂 调节混凝土凝结时间 硬化功能的外加剂 包括缓凝剂 早强剂和速凝剂等 改善混凝土耐久性的外加剂 包括引气剂 防水剂和阻锈剂等 改善混凝土其他性能的外加剂 包括加气剂 膨胀剂 防冻剂 防水剂和泵送剂等 2 外加剂的技术要求外加剂的主要技术要求请参照gb8076 1997和gb t8077 87 二 使用外加剂的主要目的 改善新拌混凝土的工作性能减少拌合物的用水量 提高混凝土拌合物的流动性 改善混凝土拌合物的和易性 保持混凝土拌合物不离析 不泌水 易于浇注 泵送和密实成型 调节混凝土的初凝 终凝时间 推迟水化热峰值出现的时间和降低峰值的大小 第一章5 外加剂 提高硬化混凝土的物理力学性能和改善混凝土的耐久性提高混凝土各龄期强度 弹性模量和极限拉伸应变 减少收缩 徐变或补偿收缩 提高混凝土体积稳定性 增加混凝土密实性 改善混凝土内部结构 提高混凝土抗渗性 抗冻溶性和抗碳化能力 可获得良好的经济效益可减少单方混凝土水泥用量 三 特点和适用范围 表5 1 外加剂的主要特点和适用范围表5 1 第一章5 外加剂 第一章5 外加剂 表5 1 这里主要介绍减水剂 1 减水剂中的表面活性剂表面活性剂是分子中带有性质不同的亲水基和疏水基的两亲结构化合物 少量使用即可使表面或界面的一些性质 如乳化 增溶 分散 润湿 渗透 发生显著变化的物质 是一种功能性精细化工产品 减水剂是一种典型的表面活性剂 对于任何一种减水剂 有如下特点 极性基吸附在水泥颗粒表面减水剂分子结构非极性基使矿物成分呈现疏水性1 极性基主要决定减水剂分子对水泥颗粒矿物成分的亲和能力 2 非极性基对减水剂性能的影响 主要有以下几方面 减水剂分子 或离子 定向吸附于水泥矿物表面时 非极性基朝外 形成疏水膜层 故影响其疏水性的大小 也决定对水泥粒子的亲固力 减水剂分子在水泥颗粒表面吸附时 非极性基间也会相互吸引缔合 所以当减水剂分子自颗粒表面解吸时 不仅要克服极性基的亲固力 还要克服非极性基间的缔合力 第一章5 外加剂 第一章5 外加剂 2 表面活性剂分子结构中常见的极性基团对水泥水化的影响 羟基 oh 羟基化合物的缓凝作用可作如下解释 1 羟基与水泥粒子表面的o2 形成氢键 o h o 抑制水泥继续水化 2 羟基被水泥表面的ca2 吸附形成吸附膜层阻碍水化 磺酸盐 so3m 磺酸盐型的表面活性剂是典型的阴离子表面活性剂 由于水化初期水泥粒子表面带正电荷 有利于阴离子表面活性剂的吸附 从而起着延缓水泥水化反应的作用 这也可以看成是分散性提高了 3 减水剂对新拌混凝土会产生哪些作用1 减水作用在保持混凝土流变性不变的情况下 掺入减水剂可显著的降低水灰比 在拌合过程中 加入减水剂 抑制水泥絮状结构的发生或将已包裹的水分释放出来 混凝土的拌合用水将大大减少 减水剂加入混凝土后 将离解成大分子阴离子和金属阳离子 呈现较强表面活性的大分子阴离子吸附在水泥粒子的表面 使水泥粒子带负电荷 由于相同电荷相互排斥使水泥粒子分散 同时 由于减水剂是亲水性的 吸附层在水泥粒子周围是溶剂化的膜 也能阻碍水泥凝聚 因此使水泥粒子和二次凝聚粒子分散开来 释放出絮状凝聚体中所含的水和空气 从而达到减水之目的 2 润滑作用减水剂分子中的极性亲水基团定向吸附于水泥颗粒表面 很容易和水分子以氢键形式缔合 这种氢键的缔合作用的作用力远远大于水分子与水泥颗粒间的分子引力 当水泥颗粒吸附足够的外加剂后 借助于r so3 与水分子间的氢键的缔合 使水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化水膜 这种膜起到了空间保护作用 阻碍了水泥颗粒间的直接接触 在颗粒间起到润滑作用 第一章5 外加剂 第一章5 外加剂 3 调凝作用减水剂加入水泥 水体系中后 使整个体系的稳定时间延长 同时 离子吸附膜及由氢键缔合作用所产生的水膜也会阻碍水泥颗粒与水之间的接触 减缓水化作用 因而起到缓凝作用 4 减水剂对硬化混凝土结构的影响减水剂对混凝土结构的影响主要体现在对水泥石结构的影响 着重表现在以下两个方面 1 网络结构更加致密水泥浆中加入适量减水剂 一方面能使水泥浆早期的水化产物生长速度有所延缓 这种延缓作用将促使其水化产物生长的更加充分 完整 从而使硬化水泥石的网络结构更加的致密 另一方面减水作用带来的游离水的减少也会减少混凝土内部充水空间 使内部空隙减少而致密 抗压强度提高 2 改善孔结构研究表明 掺加减水剂的水泥石 对强度和耐久性无害的凝胶孔增加 而对强度和耐久性不利的毛细孔 粗孔减少 所以孔径分布状况得以改善 第一章6 掺合料 6掺合料在混凝土拌合物制备时 为了节约水泥 改善混凝土性能 调节混凝土强度等级 而加入的天然或人造的矿物材料 统称为混凝土掺合料 一 掺合料的分类掺合料可按其品种分类 1 粉煤灰 2 高钙粉煤灰 3 粒化高炉矿渣微粉 二 掺合料的技术要求1 粉煤灰1 1分类按煤种分为f类和c类 1 1 1 f类粉煤灰 由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰 1 1 2c类粉煤灰 由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰 其氧化钙含量一般大于10 1 2等级拌制混凝土和砂浆用粉煤灰分为三个等级 级 级 级 1 3技术要求1 1 3拌制混凝土和砂浆用粉煤灰应符合表6 1的规定 第一章6 掺合料 表6 1拌制混凝土和砂浆用粉煤灰技术要求 第一章6 掺合料 1 1 4水泥活性混合材料用粉煤灰应符合表6 2中技术要求表6 2水泥活性混合材料用粉煤灰技术要求 第一章6 掺合料 1 1 5放射性合格 1 1 6碱含量粉煤灰中的碱含量按na2o 0 658k2o计算值表示 当粉煤灰用于活性骨料混凝土 要限制掺合料的碱含量时 由买卖双方协商确定 1 1 7均匀性以细度 45um方孔筛筛余 为考核依据 单一样品的细度不应超过前10个样品细度平均值的最大偏差 最大偏差范围由买卖双方协商确定 第一章6 掺合料 表6 3 特点和适用范围 表6 3为粉煤灰的主要特点和适用范围 2 粒化高炉矿渣微粉粒化高炉矿渣微粉 简称矿渣微粉 是粒化高炉矿渣经干燥 粉磨达到规定细度的粉体 矿渣微粉可按品质分为s115 s105 s95三个等级 1 技术要求 矿渣微粉的技术要求应符合表6 4的规定 第一章6 掺合料 表6 1 表6 4 第一章6 掺合料 第一章6 掺合料 表6 2 2 特点和适用范围表6 2为粒化高炉矿渣的主要特点和适用范围 目录 混凝土的和易性 第二章 摘要 混凝土在未凝结硬化之前 称为混凝土拌合物 它必须具有良好的和易性 便于施工 以保证能获得良好的灌注质量 混凝土拌合物凝结硬化以后 应具有足够的强度 以保证建筑物能安全地承受设计荷载 并应具有必要的耐久性 因此混凝土质量检验十分重要 质量检验不仅能够判定混凝土是否合格 能否使用 同时也是对原材料质量 混凝土配合比设计和生产过程质量的全面检查 第二章1 混凝土的和易性 流动性 粘聚性 保水性 混凝土的和易性 第二章1 混凝土的和易性 一 和易性 一 和易性概念和易性是指混凝土拌合物易于施工操作 拌合 运输 浇灌 捣实 并能获得质量均匀 成型密实的性能 和易性是一项综合的技术性质 包括有流动性 粘聚性和保水性等三个方面的含义 流动性是指混凝土拌合物在本身自重或施工机械振捣的作用下 能产生流动 并均匀密实地填满模板的性能 粘聚性是指混凝土拌合物在施工过程中其组成材料之间有一定的粘聚力 不致产生分层和离析的现象 保水性是指混凝土拌合物在施工过程中 具有一定的保水能力 不致产生严重的泌水现象 发生泌水现象的混凝土拌合物 由于水分泌出来会形成容易透水的孔隙 而影响混凝土的密实性 降低质量 第二章1 混凝土的和易性 二 和易性的测定方法这里主要介绍坍落度测定 目前 尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易性的测定方法 在工地和实验室 通常是做坍落度实验测定拌合物的流动性 并辅以直观经验评定粘聚性和保水性 测定流动性的方法是 将混凝土拌合物按规定方法装入标准圆锥坍落度筒 无底 内 装满刮平后 垂直向上将筒提起 移到一旁 混凝土拌合物由于自重将会产生坍落现象 然后量出向下坍落的尺寸 mm 就叫坍落度 作为流动性的指标 坍落度越大表示流动性越大 在做坍落度实验的同时 应观察混凝土拌合物的粘聚性 保水性及含砂等情况 以更全面地评定混凝土拌合物的和易性 泵送混凝土的坍落度还要考虑可泵性 拌合物坍落度过小 泵送时吸入混凝土缸较困难 即活塞后退汲吸混凝土时 进入缸内的数量少 也就使充盈系数小 影响泵送的效率 这种拌合物进行泵送时的摩擦阻力也大 要求用较高的泵送压力 使混凝土泵机件的磨损增加 甚至产生阻塞 造成施工困难 如坍落度过大 拌合物在管道中滞留时间长 则泌水就多 容易产生离析而形成阻塞 三 影响和易性的因素混凝土拌合物在自重或外力作用下产生流动的大小 与水泥浆的流变性能及骨料颗粒间的内摩擦力有关 骨料间的内摩擦力除了取决于骨料的颗粒形状和表面特征外 还与颗粒表面水泥浆层厚度有关 水泥浆的流变性能又与水泥浆的稠度密切相关 因此影响混凝土拌合物的和易性的主要因素有以下几方面 水泥浆的数量混凝土拌合物中的水泥浆 赋予混凝土拌合物一定的流动性 在水灰比不变的情况下 单位体积拌合物内 如果水泥浆愈多 则拌合物的流动性愈大 但若水泥浆过多 将会出现流浆现象 则拌合物粘聚性变差 同时对混凝土的强度和耐久性也有一定影响 且水泥用量也大 水泥浆过少 致使不能填满骨料空隙或不能包裹骨料表面时 就会产生崩塌现象 粘聚性变差 因此 混凝土拌合物中水泥浆数量应以满足流动度要求为度 不宜过量 第二章1 混凝土的和易性 对于泵送混凝土而言 水泥浆体既是其强度来源 又是混凝土具有可泵性的必要条件 因为它能使混凝土拌合物稠化 提高石子在混凝土拌合物中均匀分散的稳定性 它在泵送过程中形成润滑层 与输送管内壁起着湿润作用 当拌合物所受到的压力超过输送管内壁与砂浆之间存在的摩擦阻力时 混凝土即向前流动 为了形成一个好的润滑层 以保证混凝土泵送能够顺利进行 混凝土拌合物中必须要有足够的水泥浆量 它除了能够填充骨料间的所有空隙并能将石子分开 尚有富余量使混凝土在输送管内壁形成薄浆层 混凝土在泵送过程中 水泥浆具有承受压力和传递压力的作用 如果浆量不够 石子相互分开的不够 则泵的压力将会经过石质骨架进行传递 造成石子被卡住或被挤碎 阻力急剧增加并形成阻塞 第二章1 混凝土的和易性 水泥浆的稠度水泥浆的稠度有水灰比所决定的 在水泥用量不变的情况下 水灰比愈小 水泥浆就愈稠 混凝土拌合物流动性就愈小 当水灰比过小时 水泥浆干稠 混凝土拌合物流动性过低 会使施工困难 不能保证混凝土密实 增大水灰比会使流动性加大 如果水灰比过大 又会造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良 而产生流浆 离析现象 并严重影响混凝土强度 所以水灰比不能过大或过小 无论是水泥浆的多少 还是水泥浆的稠度 实际上对混凝土拌合物流动性起决定作用的是用水量的多少 因此无论是提高水灰比或增加水泥浆用量最终都表现为混凝土用水量的增加 在试拌混凝土时 却不能单纯改变用水量的办法来调整混凝土拌合物的流动性 应该在保持水灰比不变的情况下调整水泥浆量的办法来调整混凝土拌合物的流动性 第二章1 混凝土的和易性 砂率砂率是指混凝土中砂的质量占砂 石总量的百分率 砂率的变动会使骨料的空隙率和骨料的总表面积有显著的改变 因而对混凝土拌合物的和易性产生显著影响 砂率过大时 骨料的总表面积及空隙率都会增加 在水泥浆数量不变的情况下 相对的水泥浆显得少了 减弱了水泥浆的润滑作用 因而混凝土拌合物的流动性减小 如砂率过小 又不能保证在骨料之间有足够的砂浆层 也会降低混凝土拌合物的流动性 而且会严重影响其粘聚性和保水性 容易造成离析 流浆等现象 因此砂率有一个合理值 外加剂在拌制混凝土时 加入少量的减水剂能使混凝土拌合物在不增加水泥用量的条件下 获得很好的和易性 增大流动性和改善粘聚性 降低泌水性 并且由于改变了混凝土结构 尚能提高混凝土的耐久性 第二章1 混凝土的和易性 四 改善和易性的措施以上讨论的混凝土拌合物和易性的变化规律 目的是为了能运用这些规律去能动地调整混凝土拌合物的和易性 以适应具体的结构和施工条件 在实际工作中调整拌合物的和易性 可采取如下措施 尽可能的降低砂率 通过实验 采用合理砂率 有利于提高混凝土的质量和节约水泥 改善砂 石 特别是石子 的级配 尽量采用较粗的砂 石 当混凝土拌合物的坍落度太小时 维持水灰比不变 适当增加水泥或水的用量 或者加入外加剂等 当拌合物坍落度太大时 但粘聚性良好时 可保持砂率不变 适当增加砂 石 第二章1 混凝土的和易性 五 新拌混凝土的凝结时间水泥的水化反应是混凝土产生凝结的主要原因 但是混凝土的凝结时间与配制该混凝土的水泥的凝结时间并不一致 因为水泥浆体的凝结和硬化过程要受到水化产物在空间填充情况的影响 因此水灰比的大小会影响其凝结时间 水灰比越大 凝结时间越长 一般配制混凝土所用的水灰比与测定水泥凝结时间规定的水灰比是不同的 所以这两者的凝结时间便有所不同 而且混凝土的凝结时间 还受到其它各种因素的影响 例如环境温度的变化 混凝土中掺入某些外加剂等等将会明显影响混凝土的凝结时间 第二章1 混凝土的和易性 二 混凝土的强度 一 混凝土的强度理论混凝土的强度理论分细观力学理论和宏观力学理论 细观力学理论 是根据细观非匀质性的特征 研究各组成材料对混凝土强度所起的作用 宏观力学理论 则是假定混凝土为宏观匀质且各向同性的材料 研究混凝土在复杂应力作用下的破坏条件 前者应为混凝土材料设计的主要理论依据之一 而后者对混凝土结构设计则很重要 细观力学强度理论的基本概念 是把水泥石性能作为影响混凝土强度的最主要因素 并建立了一系列的水泥石孔隙率或密实度与混凝土强度之间的关系 第二章2 混凝土的强度 二 影响混凝土强度的因素普通混凝土受力破坏一般出现在骨料和水泥石的分界面上 当水泥石强度较低时 水泥石本身破坏也是常见的形式 在普通混凝土中 骨料最先破坏的可能性小 因为骨料强度经常大大超过水泥石和粘结面的强度 所以混凝土的强度主要决定于水泥石强度及其与骨料表面的粘结强度 而水泥石强度及其与骨料的粘结强度又与水泥标号 水灰比及骨料的性质有密切关系 此外 混凝土强度还受施工质量 养护条件及龄期的影响 水灰比和水泥强度等级 决定混凝土强度的主要因素水泥是混凝土中的活性组分 其强度大小直接影响混凝土强度的高低 在配合比相同的情况下 所用的水泥强度等级越高 制成的混凝土强度也越高 当用同一种水泥 品种和强度等级相同 时 混凝土的强度主要决定于水灰比 因为水泥水化时所需要的结合水 一般只占水泥质量的23 左右 但在拌制混凝土拌合物时 为了获得必要的流动性 常需用较多的水 也即较大的水灰比 当混凝土硬化后 多余的水分就残留在混凝土中形成水泡或蒸发后形成气孔 大大的减少了混凝土抵抗荷载的实际有效断面 而且可能在孔隙周围产生应力集中 因此 可以认为 在水泥标号相同的情况下 水灰比愈小 水泥石强度愈高 与骨料的粘结力也愈大 混凝土强度就愈高 第二章2 混凝土的强度 养护的温度和湿度混凝土的硬化 原因在于水泥的水化作用 周围环境的温度对水化作用进行的速度有显著的影响 养护温度高可以增大初期水化速度 混凝土初期强度也高 但急剧的初期水化会导致水化物分布不均匀 水化物稠密程度渡的区域将成为水泥石中的薄弱点 从而降低整体的强度 水化物稠密程度高的区域 水化物包裹在水泥粒子周围 会妨碍水化反应的继续进行 对后期强度发展不利 而在养护温度较低的情况下 由于水化缓慢 具有充分的扩散时间 从而使水化物早期水泥石中均匀分布 有利于后期强度的发展 周围环境的湿度对水泥的水化作用能否正常进行有显著的影响 湿度适当 水泥水化便能顺利进行 是混凝土强度得到充分发展 如果湿度不够 混凝土会失水干燥而影响水泥水化作用的正常进行 甚至停止水化 因为水泥水化只能在为水填充的毛细管内发生 而且混凝土中大量自由水在水泥水化过程中逐渐被产生的凝胶所吸附 内部供水化反应的水则愈来愈少 这不仅严重降低了混凝土的强度 而且因水化作用未能完成 使混凝土结构疏松 渗水性增大 从而影响耐久性 龄期混凝土在正常养护条件下 其强度将随着龄期的增加而增长 最初7 14d内 强度增长较快 28d以后增长缓慢 但龄期延续很久其强度仍有所增长 第二章2 混凝土的强度 一 耐久性的概念混凝土除应具有设计要求的强度 以保证取能安全地承受设计荷载外 还应根据周围的自然环境以及在使用上的特殊要求 而具有各种特殊性能 因而把混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性 从而维持混凝土结构的安全 正常使用的能力称为耐久性 抗渗性抗渗性是指混凝土抵抗水 油等液体在压力作用下渗透的性能 它直接影响混凝土的抗冻性和抗侵蚀性 混凝土的抗渗性主要与其密实度及内部孔隙的大小和构造有关 混凝土内部的互相连通的孔隙