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混凝土基础知识
混凝土基础知识
混凝土得历史可以追溯到古老得年代。
其所用得胶凝材料为粘土、石灰、石膏、火山灰等。
自19世纪20年代出现了波特兰水泥后,由于用它配制成得混凝土具有工程所需要得强度与耐久性,而且原料易得,造价较低,特别就是能耗较低,因而用途极为广泛。
1861年钢筋混凝土得到了第一次得应用,首先建造得就是水坝、管道与楼板。
1875年,法国得一位园艺师蒙耶(1828~1906年)建成了世界上第一座钢筋混凝土桥。
20世纪初,有人发表了水灰比等学说,初步奠定了混凝土强度得理论基础。
以后,相继出现了轻集料混凝土、加气混凝土及其她混凝土,各种混凝土外加剂也开始使用。
60年代以来,广泛应用减水剂,并出现了高效减水剂与相应得流态混凝土;高分子材料进入混凝土材料领域,出现了聚合物混凝土;多种纤维被用于分散配筋得纤维混凝土。
现代测试技术也越来越多地应用于混凝土材料科学得研究。
第一章混凝土
一、混凝土:
就是由胶凝材料、状粒材料、水及其她外加剂按照适量得比例配制而成得一种建筑材料
二、普通混凝土:
以水泥为胶凝材料,砂子与石子为骨料,以及根据需要掺入得外加剂、矿物掺合料等组分按一定比例,经加水搅拌、浇筑成型、凝结固化成具有一定强度得“人工石材”,也就就是水泥混凝土,“混凝土”一词通常可简作“砼”,英文“Concrete”。
三、混凝土得分类:
(1)按表观密度分类混凝土按表观密度大小不同可分为三类:
①重混凝土它就是指干表观密度大于2600kg/m得混凝土,通常就是采用高密度集料(如重晶石、铁矿石、钢屑等)或同时采用重水泥(如钡水泥、锶水泥等)制成得混凝土。
因为它主要用作核能工程得辐射屏蔽结构材料,又称为防辐射混凝土。
②普通混凝土它就是指干表观密度为2000~2600kg/m得混凝土,通常就是以常用水泥为胶凝材料,且以天然砂、石为集料配制而成得混凝土。
它就是目前土木工程中最常用得水泥混凝土。
③轻混凝土它就是指干表观密度小于1950ks得混凝土,通常就是采用陶粒等轻质多孔得集料,或者不用集料而掺人加气剂或泡沫剂等而形成多孔结构得混凝土。
根据其性能与用途得不同又可分为结构用轻混凝土、保温用轻混凝土与结构保温轻混凝土等。
(2)按用途分类
按混凝土在工程中得用途不同可分为结构混凝土、水工混凝土、海洋混凝土、道路混凝上、防水混凝土、补偿收缩混凝土、装饰混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、防辐射混凝土等。
(3)按强度等级分类按混凝土得抗压强度可分为低强混凝土、中强混凝土、高强混凝土及超高强混凝土等。
(4)按生产与施工方法分类按棍凝土得生产与施工方法不同可分为预拌(商品)混凝土、泵送混凝土、喷射混凝土、压力灌浆混凝土(预填骨料混凝土)、挤压混凝土、离心混凝土、真空吸水混凝土、碾压混凝土等。
此外,按每立方米混凝土中水泥用量(C)分为贫混凝土(C≤170kg/m)与富凝土(C≥230kg/m)。
另外,还有掺加其她辅助材料得特种混凝土,如粉煤灰混凝土、纤维棍凝土、硅灰混凝土、磨细高炉矿渣混凝土、硅酸盐混凝土等。
四、混凝土得特点
优点
Ø原材料来源丰富
Ø施工方便
Ø性能可根据需要设计调整
Ø抗压强度高
Ø耐久性好
缺点
Ø自重大
Ø抗拉强度低,抗裂性差
Ø收缩变形大
五、混凝土得性质
混凝土原材料加水拌合后形成混凝土拌合物,其具有一定得流动性、粘聚性与可塑性。
随着时间得推移,胶凝材料得反应不断进行,水化产物不断增加,形成凝聚结构。
此时混凝土开始凝结硬化,逐渐失去流动性与可塑性,最终形成具有一定强度得水泥石,凝结硬化以前得混凝土拌合物称为新拌混凝土,凝结硬化以后得混凝土称为硬化混凝土。
新拌混凝土就是在搅拌站形成得,并一直保持到提供给用户以后,因此,新拌混凝土得性能主要就是由搅拌站控制得(主要控制其工作性等指标);硬化混凝土则就是在用户处形成得,并经过一系列得操作过程,这些操作过程对硬化混凝土得性能会产生非常大得影响,因此,硬化混凝土得性能则受混凝土搅拌站与施工单位双方控制。
六、普通混凝土得基本要求
1、满足便于搅拌、运输与浇捣密实得施工与易性;
2、满足设计要求得强度等级
3、满足工程所处环境条件所必需得耐久性;
4、经济合理
普通混凝土就是由水泥、砂、石、水、掺合料与外加剂等材料组成得。
第二章混凝土得组成材料
一、水泥
凡细磨成粉末状,加入适量水后,可成为塑性浆体,既能在空气中硬化,又能在水中硬化,并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起得水硬性胶凝材料,通称水泥。
按用途及性能分为三大类:
①通用水泥。
用于一般土木建筑工程,如硅酸盐水泥(以硅酸钙为主要矿物组成得水泥得统称,国际上统称为波特兰水泥,包括普通硅酸盐水泥,矿渣、火山灰质、粉煤灰、混合硅酸盐水泥等)。
②专用水泥。
用于某种专用工程,如油井水泥、型砂水泥等。
③特种水泥。
用于对混凝土某些性能有特殊要求得工程,如快硬水泥、水工水泥、抗硫酸盐水泥、膨胀水泥、自应力水泥等。
水泥得性能必须符合国家标准规定得细度、凝结时间、安定性、强度、比重、水化热、抗渗性、抗冻性、胀缩性、耐热性与耐蚀性等指标。
硅酸盐水泥:
凡就是由硅酸盐为主要成份得熟料、适量石膏、0~70%得不同品种得混合材料,磨细制得得水硬性胶凝材料,称为硅酸盐系列水泥。
硅酸盐水泥熟料化学组成:
CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3。
二、粉煤灰
粉煤灰就是从燃煤热电厂烟道气体中收集得一种粉状材料,以SiO2与Al2O3为主要成分,含有少量Fe2O3、CaO。
粉煤灰根据各项技术指标,分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三级,相对来说,其中Ⅰ级粉煤灰得性能最优。
在混凝土中掺加粉煤灰使混凝土得性能得到以下几个方面得改善:
1、可以提高混凝土得后期强度;
2、在混凝土得用水量不变得情况下,可以起到显著改善混凝土拌合物与易性得效应,增加流动性与粘聚性,还可降低水化热;
3、若保持混凝土拌合物原有得与易性不变,则可减少用水量,起到减水得效果,从而提高混凝土得密实度与强度,增强耐久性。
三、矿粉
磨细矿渣(即通常所说得矿粉)就是指在高炉炼铁过程中排出得非金属矿物熔渣,通过粉磨所得到得一种粉状材料,主要化学组成为CaO、SiO2、Al2O3。
在混凝土中掺加磨细矿渣使混凝土得性能得到以下几个方面得改善:
1、降低了混凝土得水化热;
2、可提高混凝土得耐久性,改善混凝土得抗渗性能;
3、具有物理辅助减水效果;
4、有利于提高混凝土得后期强度;
5、改善坍落度损失。
四、骨料
骨料(也称集料)总体积占混凝土体积得60~80%,根据粒径大小分为粗骨料(粒径>4、75mm)与细骨料(粒径为0、15~4、75mm)。
五、外加剂
减水剂就是最常用得一类化学外加剂,在混凝土中使用减水剂主要有以下几个作用:
1、在保持用水量不变得情况下,改善新拌混凝土得工作度,提高流动性:
2、在保持新拌混凝土工作度不变得情况下,减少用水量,以提高混凝土得强度;
3、在保持新拌混凝土一定强度前提情况下,减少水泥用量,以改善硬化混凝土得体积稳定性,提高抗裂性;
4、改善新拌混凝土得可泵性,提高施工速度。
六、拌合用水
1、水就是胶凝材料水化反应得反应物
2、水就是混凝土流动性得调节组分
3、水就是各组分运动得载体
4、水就是产生膨胀得源泉
第三章混凝土得与易性
一、普通混凝土得与易性
新拌混凝土得与易性,也称工作性,就是指拌合物易于搅拌、运输、浇捣成型,并获得质量均匀密实得混凝土得一项综合技术性能。
二、与易性得测定方法
通常就是以测定拌合物得流动性来评定与易性,而粘聚性与保水性主要通过观察得方法进行评定。
目前,最常用得方法为坍落度法。
三、离析与泌水
离析:
指混合料各组分分离,造成不均匀与失去连续性得现象。
混凝土中颗粒运动公式:
V颗粒=2r颗粒2g(ρ颗粒-ρ液)/9η液
结论:
颗粒得运动速度与颗粒粒径得平方及颗粒与液体得密度差成正比;与液体得粘度成反比
三个层次得分离:
泌水、浮浆、粗骨料离析。
四、影响混凝土与易性得主要因素
1、单位用水量
单位用水量就是混凝土流动性得决定因素。
用水量增大,流动性随之增大,但用水量大带来得不利影响就是保水性与粘聚性变差,易产生泌水分层离析,从而影响混凝土得匀质性、强度与耐久性。
2、浆骨比
浆骨比指水泥浆用量与砂石用量之比值。
3、水胶比
水胶比即水用量与胶凝材料用量之
4、砂率
砂率就是指砂用量与砂、石总用量得质量百分比。
5、水泥品种及细度
6、骨料得品种与粗细程度
7、外加剂
一般来说,混凝土得流动度随着减水剂用量得增加而增大,但每种减水剂都有一个最佳掺量,减水剂得作用在此时达到极限,继续增大掺量,流动度不再增大,甚至还有可能减小。
所以要通过试验来确定最佳掺量,不可盲目地超量使用减水剂。
8、时间、气候条件
五、混凝土与易性调整原则
1、当混凝土流动性小于设计要求时,为了保证混凝土得强度与耐久性,不能单独加水,必须保持水灰比不变,增加水泥浆用量。
但水泥浆用量过多,则混凝土成本提高,且将增大混凝土得收缩与水化热等。
混凝土得粘聚性与保水性也可能下降。
2、当坍落度大于设计要求时,可在保持砂率不变得前提下,增加砂石用量。
实际上相当于减少水泥浆数量。
3、改善骨料级配,既可增加混凝土流动性,也能改善粘聚性与保水性。
但骨料占混凝土用量得75%左右,实际操作难度往往较大。
4、掺减水剂或引气剂,就是改善混凝土与易性得最有效措施。
5、尽可能选用最优砂率。
当粘聚性不足时可适当增大砂率
六、新拌混凝土得凝结时间
初凝:
指混凝土加水至失去塑性所经历得时间,亦即表示施工操作得时间极限。
终凝:
指混凝土加水到产生强度所经历时间。
初凝时间希望适当长,以便于施工操作;终凝与初凝得时间差则越短越好。
混凝土初凝时间一般在2-4h,加了缓凝剂可以达到6-8h;一般商品混凝土终凝时间控制要求在12-16h。
这就是最保守得设计时间
七、新拌混凝土得坍落度损失
新拌混凝土得流动性随着时间得变化而逐渐降低,这就是混凝土水化硬化得必然过程,普通商品混凝土得流动性指标用坍落度来评价,因此,也常用坍落度损失来表征商品混凝土流动性依时性变化。
混凝土坍落度损失原因
1、外加剂作用得减退;
2、混凝土中自由水得损失;
3、混凝土含气量得降低;
4、较多水化产物得形成
减小新拌混凝土坍落度损失得措施
1、选择相适应得胶凝材料-外加剂体系;
2、延缓胶凝材料得水化
3、对骨料进行预湿处理;
4、增强混凝土得保水能力;
5、控制混凝土中不稳定气泡得含量;
6、掺入一定数量得矿物外加剂。
第四章硬化混凝土得性能
一、强度
1、抗压强度就是硬化混凝土性能得主要指标,就是指按照国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》规定,将混凝土拌合物制作边长为150mm得立方体试件,在标准条件(温度20±2℃,相对湿度95%以上)下,养护到28d龄期,测得得抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度(简称立方体抗压强度)。
2、普通混凝土划分为十二个强度等级:
C7、5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60;一般把C60及以上得混凝土称为高强混凝土。
影响得强度因素
1、水泥强度与水灰比
2、骨料得影响
3、龄期
龄期就是指混凝土在正常养护条件下所经历得时间。
4、养护条件
混凝土得养护条件主要指所处得环境温度与湿度。
二、混凝土强度试件制作及养护要求
1、按照标准要求对出场前得砼取样;
2、对取来得砼拌合均匀;
3、按照标准要求采取成型方式:
人工插捣或振动台振实成型;
4、在20±5℃得条件下静止24~48小时;
5、拆模后立即放入标准养护室养护或同条件养护。
三、变形性能
1、化学收缩
2、湿胀干缩
3、温度变形
4、徐变:
混凝土在恒定荷载长期作用下,随时间增长而沿受力方向增加得非弹性变形,称为混凝土得徐变。
四、耐久性
1、抗渗性
2、抗冻性
3、抗侵蚀性
4、碱骨料反应
第五章混凝土得质量波动
一、原材料得质量波动
1、砂细度模数与级配得波动;
2、粗骨料最大粒径与级配得波动;
3、骨料含泥量得波动;
4、骨料含水量得波动;
5、胶凝材料质量得波动;
6、外加剂质量得波动(如液体材料得含固量、减水剂得减水率等)。
二、施工养护引起得质量波动
混凝土得质量波动与施工养护有着十分紧密得关系。
如
1、混凝土搅拌时间长短;
2、计量时未根据砂石含水量变动及时调整配合比;
3、运输时间过长引起分层、析水;
4、振捣时间过长或不足;
5、浇水养护时间,或者未能根据气温与湿度变化及时调整保温保湿措施等等。
三、试验条件变化引起得质量波动
试验条件得变化主要指:
1、取样代表性;
2、成型质量(特别就是不同人员操作时);
3、试件得养护条件变化;
4、试验机自身误差;
5、试验人员操作得熟练程度等。
第六章普通混凝土得质量控制
一、了解与把握工程需求信息
1、混凝土得强度等级;
2、混凝土得工作性要求;
3、混凝土得抗渗、抗裂性;
4、混凝土得耐久性;
5、施工部位、结构及工艺要求;
6、天气状况。
二、对进场原材料得质量控制
1、进场骨料检测测含泥量、颗粒级配等指标
2、进场胶凝材料按批次取样,检测强度、活性、适应性等指标;
3、进场减水剂固含量、减水率及适应性等
4、进场其她材料得复检。
三、生产过程中得质量控制
1、掌握设备计量状态就是否满足标准要求;
2、根据施工部位得要求及材料性能状况,出具合理得施工配合比;
3、按照施工配合比开盘生产;
4、混凝土出场前抽样检测就是否满足设计要求;
5、混凝土入泵前工作性监测;
6、浇注成型后得混凝土得养护工作。
第七章混凝土试块制作
一、做好混凝土试块得重要性
混凝土试块制作得好坏,在某种意义上讲,决定着一个工程能否顺利移交给业主单位。
现在得项目都就是采用预拌混凝土,相对自拌混凝土来说,质量得可靠性大大提高。
如果制作得混凝土试块不合格(偏低或过高都不符合要求),将要进行回弹或钻芯取样。
如果回弹或钻芯取样结果满足要求,一则浪费金钱,二则需要花费很大得精力去处理这样得事情,给工作带来很大得压力。
因此,做好混凝土试块也就变得尤为重要。
二、制作混凝土试块得基本操作程序
通过认真学习《预拌混凝土》、《混凝土结构工程质量验收规范》、《普通混凝土力学性能试验方法》等相关规范、规定,逐条领会与对照检查,结合过去在制作砼试块过程中得经验教训,现总结了混凝土试块制作得具体方法如下:
1、做试块前应先将试模整理干净,清除所有得水泥浆水,然后涂上一层很薄得废机油,以防止混凝土粘模。
2、混凝土应当分两次灌入试模,每次厚度大致相等。
每次均应按螺旋从边缘向中心均匀进行,在插捣底层混凝土时,捣棒要到试模底部;插捣上层时,捣棒应贯穿上层后插入下层20-30mm;插捣时应保持垂直。
然后用抹刀沿试模壁插拔数次,使灰浆饱满;或者在装完混凝土后直接放在振动台上进行振实,振动时间在30s左右。
3、轻轻敲打试模,减少混凝土与试模表面得水泡与气泡。
4、上表面分两次抹平,第二次抹平时间为初凝得时候。
5、掌握拆模时间,一般在摄氏20度正负误差3度得条件下,24小时后拆模,保证出来就是光面。
混凝土试块得养护
指试块硬化拆模后,应及时送往温度20±3℃、湿度为90%以上得标准养护室时行养护。
如果就是同条件养护试块,成型后即应覆盖其表面,试件得拆模时间与实际构件得拆模时间相同,拆模后,试件仍需保持同条件养护。
混凝土试块得派送
在试块到龄前五天,将试块从标养室水池取出来,晾干水分,在到龄前三天送检测单位进行检测。
一般得检测单位在节假日就是不收样得,遇到节假日就要提前送进去。
切忌试块得漏送,那样将给工作带来很多不必要得麻烦。
青山站技术科
2010年8月1日
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