第5章混凝土.

第7章混凝土7.1概述混凝土是由胶凝材料、骨料、水及其它材料按适当比例配制并经硬化而成的具有所需的形体、强度和耐久性的人造石材。通常使用最普通的是以水泥为胶凝材料的水泥混凝土。7.1.1混凝土的发展方向发展方向：（1）高性能混凝土（高强度、良好的工作、稳定、耐久性）（2）以工业废料代替水泥以实现节能减排（3）循环利用工业和建筑垃圾来提高混凝土的绿色度7.1.2混凝土分类1．混凝土按照表观密度分类(1重混凝土：表观密度大于2600kg／m3，采用重晶石、铁矿石配制而成，具有防御X等射线的性能。(2)普通混凝土简称混凝土。表观密度在1950一2600kg／m3之间。主要由砂、石子和水泥配制而成，主要用于建筑物承重结构材料。(3)轻混凝土容重小于1950kg／m3，可用作轻质结构材料和保温绝热材料。2.按用途分类结构、装饰、防水、道路、防辐射、耐热、大体积、膨胀混凝土等。3、按强度等级分类（1）普通混凝土抗压强度C30低强度混凝土抗压强度30-C60中强度混凝土（2）高强混凝土60MP（3）超高强混凝土100MP4、按使用功能和特性分类结构混凝土、道路混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、防水混凝土、防辐射混凝土、高性能混凝土等。优点:(1)占材料用量80％以上的砂、石集料资源丰富，易于就地取材。(2)混合料具有可塑性，可以按工程结构要求浇筑成不同形状和尺寸的整体结构或预制构件。(3)匹配性好。与钢筋、钢纤维等，与钢材有基本相同的线膨胀系数，相互粘结牢固，工作整体性强。(4)可调整性强。改变组分品种和数量时可以制得不同物理力学性质的混凝土。(5)节省钢材、木材。(6)强度高，耐久性较好，在一般环境中使用时维护费用低。缺点:自重大、比强度小、抗拉强度低、变形能力差、易开裂。7.1.3混凝土的特点7.1.5工程中对混凝土的基本要求（1）适应的施工和易性（2）设计的强度（3）适应的耐久性（4）经济合理，降低成本7.2普通混凝土的组成材料基本组成材料：水泥、水、天然砂和石子、外加剂和掺合料。水、水泥形成水泥浆包裹在砂粒表面，填充砂粒间的空隙再形成水泥砂浆包裹住石子，填充石子间空隙砂和石起骨架作用性质取决于原材料的性质和材料的相对含量普通混凝土结构示意图7.2.1水泥水泥是混凝土中最重要的材料，起胶结作用，应合理正确地选择水泥品种和等级。1、水泥品种的选择根据工程性质特点，所处环境及施工条件合理选用，一般选择以下：硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和复合水泥。2、水泥强度等级的选择高强度等级混凝土——采用高强度等级水泥水泥强度/混凝土强度=0.9~1.5低强度等级混凝土——采用低强度等级水泥水泥强度/混凝土强度=1.5~2.0低强度水泥配高强度混凝土，水泥用量多不经济。高强度水泥配低强度混凝土，少量就能满足要求，要保证施工的和易性及耐久性要增加水泥用量，也不经济。7.2.2细骨料细骨料：粒径在150μm—4.75mm之间的岩石颗粒。技术性能要求：有害杂质含量少具有良好的颗粒形状适宜的颗粒级配和细度表面粗糙，与水泥粘结牢固性能稳定，坚固耐久1.砂的种类及特性天然砂：自然风化、水流搬运形成。有海砂、山砂、河砂。人工砂：由岩石机械破碎而成。国标规定砂按细度分为粗、中、细按技术要求分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类2.混凝土用砂的质量技术要求（1）有害杂质含量目砂中有害杂质的含量（2）粗细程度和颗粒级配定义：指砂的粗细程度。不同粒径的砂粒，混合在一起后的总体砂的粗细程度。分为粗砂、中砂、细砂等几种一般粗砂的比表面积小，其外包裹水泥浆少，用水泥量最省。颗粒级配：不同粒径砂颗粒的分布情况。级配良好的砂，空隙率小，水泥用量少，可以提高混凝土的密实度和强度。二种就减小三种就更小同粒径的砂空隙最大颗粒级配：不同粒径砂颗粒的分布情况。细度模数和颗粒级配的测定常用筛分析的方法测定方法：用一套方孔孔径（净尺寸）为9.5，4.75，2.36，1.18，0.6，0.3，0.15mm的七个标准筛，将500克干砂试样由粗到细依次过筛，称筛余量进行计算。分计筛余百分率：各筛上筛余量占砂样总质量的百分率，用a1~a6表示。累计筛余百分率：各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和。用A1~A6表示。%100总Ggann11...aaaAnnn细度模数：Mx在3.7~1.6之间粗砂3.7~3.1中砂3.0~2.3细砂2.2~1.6特细砂1.5~0.7水工混凝土用砂Mx在2.4~3.0为宜。对细度模数3.7~1.6的普通混凝土用砂，根据600mm孔径筛（控制粒级）累计筛余百分率划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个级配区。（见后图）4.75mm0~10Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区600μm85~71Ⅰ区70~41Ⅱ区40~16Ⅲ区砂子1、2、3级配区曲线判断砂级配合格和依据：4.75mm0~10600μm16~85以上两项必须满足要求，允许其它档略有超出，但超出总量应小于5%。（按表6.5）砂有细度模数相同，颗粒级配可以不同如级配不满足要求，可通过下面方法改善：人工掺配过筛偏向右下方，表示砂较粗偏向左上方，表示砂较细砂样分析结果分计筛余百分率：各筛上筛余量占砂样总质量的百分率，用a1~a6表示。累计筛余百分率：各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和。用A1~A6表示。11654321005)(AAAAAAAMx细度模数：67.2310035)9676523218(属于中砂600μm累计百分率为52，属于Ⅱ区（70~41）（1）完全干燥状态（烘干状态）在100~110度温度下烘干，达到恒重状态；（2）气干状态（风干状态）在环境中达到平衡含水率时的状态；（3）饱和面干状态（表干状态）颗粒表面干燥，内部孔隙吸水饱和时的状态；（4）湿润状态（潮湿状态）颗粒内部吸水饱和，表面附有吸附水的状态。（3）砂的含水状态骨料的含水状态建筑工程中：普通混凝土配合比计算以干燥状态骨料为准。大型水利工程中：普通混凝土配合比计算以饱和面干状态骨料为基准。砂的坚固性定义：砂在自然风化和其它外界物理、化学因素作用下，抵抗破裂的能力。坚固性采用硫酸钠溶液浸泡——烘干——浸泡循环试验法检验。测定5个循环后的质量损失率。碱活性是指骨料中能与碱发生作用的活性成分的相对含量。在潮湿的环境下会发生化学反应导致混凝土开裂的膨胀反应。（4）坚固性和碱活性粒径大于5ｍｍ的骨料为粗骨料（卵石和碎石）。对用于配制普通混凝土的卵石和碎石两种。7.2.3粗骨料1.颗粒形状和表面特征卵石——天然岩石以自然风化，水流搬运与分选、堆积等自然作用而形成。碎石——天然岩石以机械破碎、筛分制成。都分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种类别。2、有害物质含泥量、泥块含量、有机物、硫化物3.最大粒径、颗粒级配（1）石子最大粒径（Dmax）石子各粒级的公称上限粒径称为这种石子的最大粒径。石子的最大粒径越大，则相同质量石子的总表面积减小，混凝土中包裹石子所需水泥浆体积减少，即混凝土用水量和水泥用量都可减少。在一定的范围内，石子最大粒径增大，可因用水量的减少提高混凝土的强度。然而石子最大粒径（Dmax）过大时，则由于骨料与水泥砂浆粘结面积下降等原因造成混凝土的强度下降。同时，最大粒径的选用，要受结构上诸因素和施工条件等方面的限制。根据我国钢筋混凝土施工规范规定：混凝土用粗骨料的最大粒径不得大于结构物最小断面的短边长度的１／４；不得大于钢筋最小净距的３／４。另外还受搅拌机以及输送管道等条件的限制。（2）颗粒级配粗骨料的级配原理和要求与细骨料基本相同。级配试验采用筛分法测定，即用2.36、4.75、9.5、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.0和90ｍｍ等十二种孔径的圆孔筛进行筛分。石子的颗粒级配可分为连续级配和间断级配。连续级配是石子粒级呈连续性，即颗粒由小到大，每级石子占一定比例。用连续级配的骨料配制的混凝土混合料，和易性较好，不易发生离析现象。连续级配是工程上最常用的级配。间断级配也称单粒级级配。间断级配是人为地剔除骨料中某些粒级颗粒，从而使骨料级配不连续，大骨料空隙由小几倍的小粒径颗粒填充，以降低石子的空隙率。由间断级配制成的混凝土，可以节约水泥。由于其颗粒粒径相差较大，混凝土混合物容易产生离析现象，导致施工困难。石子颗粒级配范围应符合规范要求。碎石、卵石的颗粒级配规格见表表4-3卵石或碎石的颗粒级配范围（GB/T14685-2001）累计筛余（%）筛孔尺寸（圆孔筛）（㎜）级配情况公称粒级（㎜）2.364.759.5016.019.026.5031.537.553.063.075.0905~1095~10080~1000~150————————5~1695~10085~10030~600~100———————5~2095~10090~10040~80—0~100——————5~2595~10090~100—30~70—0~50—————5~31.595~10090~10070~90—15~45—0~50————连续粒级5~40—95~10070~90—30~65——0~50———10~20—95~10085~100—0~150——————16~31.5—95~100—85~100——0~100————20~40——95~100—80~100——0~100———31.5~63———95~100——75~10045~75—0~100—单粒级40~80————95~100——70~100—30~600~1004.粗骨料的强度及坚固性（1）粗骨料的强度粗骨料的强度采用岩石立方体强度或粒状石子的压碎指标来表示。岩石立方强度试验，是用母岩制成5×5×5㎝立方体，或直径与高度均为5㎝的圆柱体试样，浸泡水中４８ｈ，待吸水饱和后进行抗压试验。石子抗压强度与设计要求的混凝土强度等级之比，不应低于1.5。压碎指标是将一定重量气干状态下10～20ｍｍ的石子装入一定规格的金属圆桶内，在试验机上施加荷载到200ｋＮ，卸荷后称取试样质量（ｍ0），再用孔径为2.36ｍｍ的筛子筛除被压碎的细粒，称取试样的筛余量（m1），用下式计算压碎指标：式中δa---------压碎指标值，%；ｍ0--------试样质量，g；m1--------压碎试验后试样的筛余量，g。压碎指标值越小，骨料的强度越高。%100010mmma（2）骨料的坚固性骨料的坚固性是指在气候、外力和其他物理力学因素作用（如冻融循环作用）下骨料抗碎裂的能力。坚固性试验是用硫酸钠溶液法检验，试样经五次干湿循环后，其质量损失应不超过规范的规定。在拌制和养护混凝土用的水中，不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，如油脂、糖类等。凡是能饮用的自来水和清洁的天然水，都能用来拌制和养护混凝土。污水、PH值小于４的酸性水、含硫酸盐（按ＳＯ3计）超过水重１％的水均不得使用，在对水质有疑问时可将该水与洁净水分别制成混凝土试块，然后进行强度对比试验，如果用该水制成的试块强度不低于洁净水制成的试块强度，就可用此水来拌制混凝土。海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物，对水泥石有侵蚀作用，对钢筋也会造成锈蚀，因此一般不得用海水拌制混凝土。7.2.4混凝土拌合及养护用水7.3普通混凝土的技术性质7.3.1混凝土拌和物的和易性混凝土拌和物（新拌混凝土）：混凝土的各组成材料按一定的比例配合搅拌而成的尚未凝固的材料。提出和易性的概念主要是为了便于施工获得均匀而密实的混凝土以保证砼的强度和耐久性1、和易性的概念定义：指混凝土拌合物在一定施工条件下，便于操作并能获得质量均匀而密实的混凝土的性能。和易性包括三个部分流动性：在自重、机械振捣下，能流动并能均匀密实地填满模板的性能。粘聚性：砼拌和物的组分之间有一定的凝聚力。不致产生分层和离析。保水性：保持水分的能力。不泌水。（保水性差会降低混凝土的强度和耐久性）三者之间相互关联又互相矛盾，粘聚性好，保水性一般也好，但流动性可能差。增大流动性，粘聚性、保水往往变