第三章混凝土31-34

第3章混凝土建筑材料第3章混凝土主要介绍了普通混凝土的组成材料，混凝土拌合物的和易性，硬化混凝土的强度、变形、耐久性，混凝土外加剂的作用原理和应用，普通混凝土配合比设计方法等，简要介绍了轻混凝土及其他品种混凝土，如体现混凝土发展动态的高强混凝土、高性能混凝土等。第一节概述核电站在浇筑混凝土保护壳广义上讲的混凝土：由胶凝材料、水和粗细骨料，有时掺入外加剂和掺合料，按适当比例，经均匀拌合，密实成型及养护硬化而成的人造石材。二、混凝土的分类按体积密度分重混凝土ρ0＞2800kg/m3。普通混凝土ρ0＝2000～2800kg/m3。轻混凝土ρ0＜2000kg/m3。混凝土筑的桥梁按胶凝材料分水泥混凝土、石膏混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土、水玻璃混凝土等。按用途分结构混凝土、防水混凝土、装饰混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土等。二、混凝土的分类按生产和施工工艺分按生产方式分为：预拌混凝土（商品混凝土）和现场拌制混凝土。按照施工方法可分为：泵送混凝土、喷射混凝土、压力灌浆混凝土、离心混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土等。喷射混凝土施工泵送混凝土可用混凝土泵通过管道输送拌和物的混凝土。离心混凝土通过离心机的高速转动，使得混凝土成型密实的方法，通常用于混凝土管道构件、空心混凝土管桩构件、混凝土电杆的制作。压力灌浆混凝土通过灌浆泵的压力，经钻孔把浆液压送到岩石、砂砾石层、混凝土或土体的裂隙、接缝或空洞内的混凝土。三、混凝土的特点（1）性能多样、用途广泛，通过调整组成材料的品种及配比，可以制成具有不同物理、力学性能的混凝土以满足不同工程的要求。（2）在凝结前有良好的塑性，可以浇成任意形状、规格的整体结构或构件。（3）其组成材料中约80%以上的砂、石骨料，来源丰富，符合就地取材和经济性的原则。（4）混凝土和钢筋良好有粘结性，且二者的线性膨胀系数基本相同，复合成钢筋混凝土，能互补优劣，大大拓宽了混凝土的应用范围。（5）按合理的方法配制的混凝土，具有良好的耐久性，同钢材、木材相比维修费用低。（6）可充分利用工业废料作骨料或掺合料，如粉煤灰、矿渣等，有利于环境保护。第二节普通混凝土组成材料砂(细骨料)，也称集料石子(粗骨料)普通混凝土(以下简称为“混凝土”)。由水泥、砂、石、水等几种基本材料(有时为了改善混凝土的某些性能加入适量外加剂的外掺料)，按适当比例拌合，经硬化而成的一种人造石材。混凝土的结构水泥+水→水泥浆+砂→水泥砂浆+石子→混凝土拌合物→硬化混凝土组成材料的作用粗集料细集料水泥浆孔隙泌水形成的孔隙混凝土体积构成水泥石——25％左右；砂和石子——70％以上；孔隙和自由水——1％～5%。组成材料硬化前硬化后水泥+水润滑作用胶结作用砂+石子填充作用骨架作用原材料的技术性质在很大程序上会影响混凝土的技术性质，因此我们必须了解原材料性质及其质量要求，合理选择材料，这样才能保证混凝土的质量。一、水泥配制混凝土所用的水泥应符合国家现行标准有关规定。除此之外，在配制时应合理地选择水泥品种和强度等级。（一）水泥品种应根据工程特点、所处环境条件及设计、施工的要求进行选择。（二）水泥强度等级应与混凝土设计强度等级相一致，原则上是高强度等级的水泥配制高强度等级的混凝土。二、细骨料（砂）混凝土用砂分为人工砂和天然砂。砂是指粒径在4.75mm以下的岩石颗粒。分类按产源分按技术要求分Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土；Ⅱ类用于强度等级为C30～C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。砂天然砂人工砂机制砂混合砂河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂等《建筑用砂》(GB/T14684-2001)对砂的技术要求如下：（一）颗粒级配及粗细程度1.颗粒级配颗粒级配是指不同粒径的砂粒互相搭配的情况。级配良好的砂，不同粒径颗粒搭配比例适当，其空隙率小，且总表面积小，不仅可以节约水泥，而且混凝土结构密实度。2.粗细程度粗细程度是指不同粒径砂粒混合在一起的总体粗细程度。在相同质量的条件下，粗砂的总表面积小，包裹砂表面所需的水泥浆就少；反之细砂总表面积大，包裹的水泥浆量就多。骨料颗粒级配示意图砂子的空隙充取决于砂子各级粒径的搭配程序。级配良好的砂，不仅可以节省水泥，而且混凝土结构密实，强度、耐久性得到提高。3.砂的粗细程度与颗粒级配的评定采用一套标准方孔筛，孔径依次为0.15、0.3、0.6、1.18、2.36、4.75mm。称取试样500g，将试样倒入按孔径大小从上到下组合的套筛（附后筛底）上，然后进行筛分，称取留在各筛上的筛余量，计算各筛上分计筛余百分率a1、a2、a3、a4、a5、a6及累计筛余百分率A1、A2、A3、A4、A5、A6，累计筛余百分率与分计筛余百分率关系见下表：累计筛余与分计筛余计算关系筛底尺寸(mm)筛余量（g）分计筛余百分率(%)累计筛余百分率(%)4.75m1a1=(m1/500)×100%A1=a12.36m2a2=(m2/500)×100%A2=A1+a21.18m3a3=(m3/500)×100%A3=A2+a30.6m4a4=(m4/500)×100%A4=A3+a40.3m5a5=(m5/500)×100%A5=A4+a50.15m6a6=(m6/500)×100%A6=A5+a6标准筛用标准筛筛进行砂分细度模数按下式计算:1165432x1005)AAAAAAAM（＝式中：Mx——细度模数；A1、A2、A3、A4、A5、A6——分别为4.75mm、2.36mm、1.18mm、600μm、300μm、150μm筛的累计筛余百分率，％。细度模数越大砂越粗，砂按细度模数大小分为粗砂、中砂、细砂：粗砂Mx为3.7～3.1；中砂Mx为3.0～2.3；细砂Mx为2.2～1.6。根据0.6mm筛的累计筛余百分率分成三个级配区，混凝土用砂级配应处于三个级配区中的任一级配区。三个级配区见下表：方筛孔累计筛余率，％1区2区3区9.50mm4.75mm2.36mm1.18mm600μm300μm150μm010～035～565～3585～7195～80100～90010～025～050～1070～4192～70100～90010～015～025～040～1685～55100～901）砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除4.75mm和600μm筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于5％。2）1区人工砂中150μm筛孔的累计筛余可以放宽到100～85，2区人工砂中150μm筛孔的累计筛余可以放宽到100～80，3区人工砂中150μm筛孔的累计筛余可以放宽到100～75。砂的颗粒级配（GB/T1468-2001）为了直观地反映砂的颗粒级配，可制绘成级配曲线，一般处于Ⅰ区的砂较粗，属于粗砂；Ⅲ区砂细粒多，Ⅱ区砂粗细适中。（二）含泥量、石粉含量及泥块含量含泥量为天然砂粒径小于0.075mm的颗粒含量；泥块含量是指砂中原粒径大于1.18mm，经水洗、手捏后小于600μm的颗粒含量；泥通常包裹在砂颗粒表面，妨碍了水泥浆与砂的粘结，使混凝土的强度、耐久性降低。项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类含泥量（按质量计）,%＜1.0＜3.0＜5.0泥块含量（按质量计）,%0＜1.0＜2.0天然砂的含泥量和泥块含量石粉含量是指人工砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量。过多石粉含量会妨碍水泥与骨料的粘结，对混凝土无益，但适量的石粉含量不仅可以弥补人工砂颗粒多棱角对混凝土带来的不利，还可以完善砂子的级配，提高混凝土的密实性，进而提高混凝土的综合性能，反而对混凝土有益，因此人工砂其含量分别定为3%,5%,7%。项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类亚甲蓝试验MB值＜1.40或合格石粉含量（%）＜3.0＜5.0＜7.0泥块含量（%）0＜1.0＜2.0MB值≥1.40或不合格石粉含量（%）＜1.0＜3.0＜5.0泥块含量（%）0＜1.0＜2.0人工砂石粉含量和泥块含量（三）有害物质含量配制混凝土的细骨料要求清洁不含杂质以保证混凝土的质量。砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料等杂物，有害物质主要是云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯化物等。见下表。项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类云母（%)（质量计）＜1.0＜2.0＜2.0轻物质（%)（质量计）＜1.0＜1.0＜1.0有机物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸盐（SO3质量计）＜0.5＜0.5＜0.5氯化物（氯离子质量计）＜0.01＜0.02＜0.06有害物质含量（四）坚固性砂的坚固性是指砂在自然风化和其他外界物理、化学因素作用下，抵抗破坏的能力。天然砂采用硫酸钠溶液法进行试验，砂样经5次循环后其质量损失应符合下表。项目指标质量损失,%,＜Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类8810天然砂坚固性指标人工砂采用压碎指标法进行试验，压碎指标应符合下表：项目指标单级最大压碎指标,%,＜Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类202530人工砂压碎指标卵石三、粗骨料粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料，常用碎石和卵石两种。碎石与卵石相比，表面粗糙、多棱角、表面积大、空隙率大，与水泥粘结强度高。在水灰比相同条件下，用碎石拌制的混凝土，流动性小，但强度较高；而卵石则正好相反，即流动性大，强度较低。碎石、卵石按技术要求分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类。Ⅰ类宜用于大于C60的混凝土；Ⅱ类用于强度等级C30~C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土、Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土。碎石《建筑用卵石、碎石》(GB/T14685-2001)对粗骨料技术要求如下：（一）颗粒级配和最大粒径粗骨料颗粒级配的好坏判定也是通过筛分法。孔径分别为2.36、4.75、9.50、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.0mm及90mm的标准方孔筛。粗骨料的颗粒级配按供应情况分连续粒级(连续级配)与单粒级(间断级配)两种。连续粒级是石子由小到大连续分级；单粒级是指用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配，中间为不连续的级配，由于易产生离析，应用较少。最大粒径是用来表示粗骨料粗细程度的。公称粒径的上限称为该粒级的最大粒径。粗骨粒的最大粒径增大则该粒级的粗骨料总表面积减小，包裹粗骨料所需的水泥浆量就少。在一定和易性和水泥用量条件下，则能减少用水量而提高混凝土强度。对中低强度混凝土，尽量选择最大粒径较大的粗骨料，但一般不宜超过40mm。从结构上考虑根据规定，混凝土用粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小净间距的3/4；对混凝土实心板，不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。从施工上考虑对泵送混凝土，粗骨料最大粒径与输送管内径之比碎石不宜大于1：3，卵石不宜大于1：2.5。（二）泥、泥块及有害物质的含量项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类含泥量（质量计，%）＜0.5＜1.0＜1.5泥块含量（质量计，%）0＜0.5＜0.7碎石、卵石含泥量和泥块含量表粗骨料中含泥量是指粒径小于μm的颗粒含量；泥块含量是指原粒径大于4.75mm，经水浸洗、手捏后小于2.36mm的颗粒含量。粗骨料中泥、泥块含量应符合下表：粗骨料有害物质含量应符合下表：项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类有机物合格合格合格硫化物及硫酸盐（%）（SO3质量计）＜0.5＜1.0＜1.0石子有害物质含量表(三)针、片状颗粒含量针状颗粒是指颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者；片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径0.4倍者。针片状颗粒不仅本身容易折断，而且会增加骨料的空隙率，使拌合物和易性变差，强度降低。其含量规定见下表。项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类针、片状颗粒（%）（质量计）＜5＜15＜25碎石、卵石针片状颗粒含量(四).强度为保证混凝土的强度必须保证粗骨料具有足够的强度。粗骨料的强度指标有两个：岩石抗压强度和压碎指标。1.岩石抗压强度岩石抗压强度是将母岩制成50mm×50mm×50mm立方体试件，或Φ50mm×50mm×50mm的圆柱体试件，在水中浸泡48h后，取出擦干水分，测得其在饱和水状态下的抗压强度值。《建筑用卵石、碎石》(GB/T14