混凝土

5混凝土5.1概述广义上讲，混凝土是由胶凝材料、水和粗细骨料，有时掺入外加剂和掺合料，按适当比例配合，经均匀拌合、密实成型及养护硬化而成的人造石材。混凝土是当今世界用量最大、用途最广的人造石材，广泛用于工业与民用建筑、水利水电工程、道路桥梁工程、地下工程和国防工程等。极大地改善了人类的居住环境、工作环境和出行环境。3030301950kg/mρ轻2800kg/m～2000＝ρ2800kg/mρ混凝土普通混凝土重混凝土(1)按干表观密度分类5.1.1混凝土的分类聚合物混凝土水玻璃混凝土沥青混凝土石膏混凝土水泥混凝土(2)按胶凝材料分类大体积混凝土高强混凝土抗冻混凝土抗渗混凝土结构混凝土(3)按用途分类辗压混凝土离心混凝土压力混凝土喷射混凝土泵送混凝土(4)按生产方式和施工方法分类优点：（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。5.1.2混凝土的特点（2）具有良好的可塑性，可根据工程需要浇筑成各种形状尺寸的构件。（3）混凝土中占80%的砂、石骨料资源丰富，可就地取材，价格便宜。（4）与钢筋具有良好的粘结性，且二者的线膨胀系数基本相同，复合成的钢筋混凝土，能互补优劣，大大拓宽了混凝土的应用范围。（5）混凝土具有很好的耐久性。（6）可充分利用工业废料作骨料或掺合料，有利于环境保护。缺点：自重大、抗拉强度低、脆性大、导热性强等、生产周期长、受施工过程影响较大。5.2普通混凝土的组成材料普通混凝土是由水泥、水、砂、石等基本组分及外加剂和掺合料按适当比例配制，经搅拌均匀而成的浆体，称为混凝土拌合物，再经凝结硬化成为坚硬的人造石材称为硬化混凝土。砂子水泥浆石子砂、石：骨架作用；可抑制混凝土的收缩，减少水泥用量，提高混凝土的强度及耐久性。水泥浆在凝结硬化前：起填充、润滑、包裹的作用水泥浆在凝结硬化后：起胶结作用普通混凝土中各组分的作用：①品种根据工程特点、所处环境条件及施工条件，进行合理选择。②强度等级高强度等级的水泥配制高强度等级的混凝土。5.2.1水泥5.2.2细骨料细骨料指粒径小于4.75mm的骨料。混凝土用细骨料有天然砂和人工砂两类。细骨料天然砂河砂海砂山砂人工砂机制砂混合砂(1)砂的颗粒级配及粗细程度1)颗粒级配颗粒级配是指粒径大小不同的砂粒互相搭配的情况。级配良好的砂，不仅可节省水泥用量而且混凝土结构密实、和易性、强度、耐久性得以加强，还可减少混凝土的干缩及徐变。2)粗细程度是指不同粒径砂粒混合在一起的总体粗细程度。在和易性要求一定的条件下，采用粗砂配制混凝土，可减少拌合用水量，节约水泥用量。在拌制混凝土时，砂的粗细程度和颗粒级配应同时考虑。当砂中含有较多的粗颗粒，以适当的中颗粒及少量的细颗粒填充其空隙，形成具有较小的空隙率又具有较小的总表面积，不仅水泥用量少，而且还可以提高混凝土的密实度和强度。3）砂的粗细程度与颗粒级配的评定0.15mm0.3mm0.6mm1.18mm2.36mm4.75mm筛分法方孔筛筛孔边长（mm）筛余量(g)分计筛余百分率(%)累计筛余百分率(%)4.75m1a1=m1/500×100β1=a12.36m2a2=m2/500×100β2=a1+a21.18m3a3=m3/500×100β3=a1+a2+a30.6m4a4=m4/500×100β4=a1+a2+a3+a40.3m5a5=m5/500×100β5=a1+a2+a3+a4+a50.15m6a6=m6/500×100β6=a1+a2+a3+a4+a5+a6累计筛余与分计筛余计算关系砂的筛分曲线11654321005)(f细度模数的计算为3.7~3.1为粗砂，3.0~2.3为中砂，2.2~1.6为细砂。f级配区累计筛余%方孔筛径I区II区III区9.5mm0004.75mm10-010-010-02.36mm35-525-015-01.18mm65-3550-1025-00.6mm85-7170-4140-160.3mm95-8092-7085-550.15mm100-90100-90100-90砂的颗粒级配一般处于Ⅰ区的砂较粗，属于粗砂，保水性较差，应适当提高砂率，并保证足够的水泥用量，以满足和易性；Ⅲ区的砂细颗粒多，配制的混凝土黏聚性、保水性满足，但混凝土干缩较大，容易产生微裂缝，宜适当降低砂率；Ⅱ区的砂粗细适中，级配良好，拌制混凝土时宜优先选用。如砂的自然级配不符合要求，应采用人工级配的方法来改善。最简单的措施是将粗、细砂按适当比例进行掺配。天然砂的含泥量和泥块含量(2)含泥量、石粉含量和泥块含量混凝土强度等级≥C60C55～C30≤C25含泥量（按质量计）%≤2.0≤3.0≤5.0泥块含量（按质量计）%≤0.5≤1.0≤2.0人工砂的石粉含量和泥块含量规定混凝土强度等级≥C60C55～C30≤C251亚甲蓝试验MB值1.4或合格石粉含量（按质量计）%≤5.0≤7.0≤10.02泥块含量（按质量计）%≤0.5≤1.0≤2.03MB值≥1.4或不合格石粉含量（按质量计）%≤2.0≤3.0≤5.04泥块含量（按质量计）%≤0.5≤1.0≤2.0(3)有害物质含量项目质量指标云母（按质量计%）≤2.0轻物质（按质量计%）≤1.0硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3按质量计%）≤1.0有机物含量（用比色法试验）颜色不应深于标准色，当颜色深于标准色时，应按水泥胶砂强度试验方法进行强度对比试验，抗压强度比不应低于0.95(4)坚固性砂的坚固性是指骨料在气候、环境变化或其他物理因素作用下抵抗破裂的能力。天然砂的坚固性采用硫酸钠溶液法进行试验。混凝土所处的环境条件及其性能要求5次循环后的质量损失（%）在严寒及寒冷地区室外使用并经常处于潮湿或干湿交替状态下的混凝土；有抗疲劳、耐磨、抗冲击要求的混凝土；有腐蚀介质作用或经常处于水位变化区的地下结构混凝土≤8其他条件下使用的混凝土≤10砂的坚固性指标人工砂采用压碎指标值来判断砂的坚固性。人工砂的压碎指标值不应小于30%。(5)氯离子含量对于钢筋混凝土用砂，氯离子含量不得大于0.06%（以干砂的质量百分率计）；对于预应力混凝土用砂，氯离子含量不得大于0.02%。(6)贝壳含量混凝土强度等级≥C40C35～C30C25～C15贝壳含量（按质量计，%）≤3≤5≤8海砂中贝壳含量对于有抗冻、抗渗或其他特殊要求的小于或等于C25混凝土用砂，贝壳含量不应大于5%。(7)碱含量要求对于长期处于潮湿环境的重要混凝土结构用砂，应进行骨料的碱活性检验。经检验判断有潜在危害时，应控制混凝土中碱含量不超过3kg/m3，或采用能抑制碱-骨料反应的有效措施。粒径大于4.75的骨料称为粗骨料，常用碎石和卵石两种。5.2.3粗骨料试比较石子表面状态不同对混凝土和易性的影响：卵石碎石在水灰比相同条件下，用碎石拌制的混凝土，流动性较小，但强度较高；而卵石则正好相反，即流动性较大，但强度较低。因此，在配制高强混凝土时，宜采用碎石。粗骨料的颗粒级配对混凝土性能的影响与细骨料相同，且其影响程度更大。级配良好的粗骨料，对提高混凝土强度、耐久性，节约水泥用量是极为有利的。粗骨料的颗粒级配按供应情况分连续粒级和单粒级。1)颗粒级配和最大粒径最大粒径是用来表示粗骨料的粗细程度的。公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4同时不得超过钢筋最小净距的3/4；对于实心板，不得超过板厚的1/3且不得超过40mm；对于大体积混凝土，粗骨料最大粒径不宜小于31.5mm（对于大体积混凝土，粗骨料最大粒径太小，则限制混凝土变形作用较小）；对于高强混凝土，粗骨料最大粒径不宜大于25mm。对于泵送混凝土，最大粒径与输送管道内径之比，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5。2)泥、泥块及有害物质的含量混凝土强度等级≥C60C55～C30≤C25含泥量（按质量计，%）≤0.5≤1.0≤2.0泥块含量（按质量计，%）≤0.2≤0.5≤0.7含泥量和泥块含量碎石或卵石中的有害物质含量项目质量要求硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3，按质量计，%）≤1.0卵石中有机物含量（用比色法试验）颜色应不深于标准色。当颜色深于标准色时，应配制成混凝土进行强度对比试验，抗压强度比应不低于0.95.对于有抗渗、抗冻、抗腐蚀、耐磨或其他特殊要求的混凝土，粗骨料中的含泥量和泥块含量分别不应大于1.0%和0.5%。3)针片状颗粒含量项目指标≥C60C55～C30≤C25针、片状颗粒(按质量计，%)≤5≤15≤25(1)岩石抗压强度:JGJ52-2006规定岩石的抗压强度应比所配制的混凝土设计强度至少高20%，对于高强混凝土，岩石抗压强度至少应比混凝土设计强度高30%。4)强度岩石抗压强度仪%100010mmm(2)压碎值指标:石子压碎指标试验岩石立方体强度比较直观，但试件加工困难，其抗压强度反映不出石子在混凝土中的真实强度，所以对经常性的生产质量控制常用压碎值指标，而在选择采石场或对粗骨料强度有严格要求，以及对其质量有争议时，宜采用岩石抗压强度作检验。5)坚固性混凝土所处的环境条件及其性能要求5次循环后的质量损失（%）在严寒及寒冷地区室外使用并经常处于潮湿或干湿交替状态下的混凝土；有抗疲劳、耐磨、抗冲击要求的混凝土；有腐蚀介质作用或经常处于水位变化区的地下结构混凝土≤8其他条件下使用的混凝土≤12坚固性指标6)碱含量要求对于长期处于潮湿环境的重要混凝土结构，其所用的碎石或卵石应进行骨料的碱活性检验。经检验判断有潜在危害时，应控制混凝土中碱含量不超过3kg/m3，或采用能抑制碱-骨料反应的有效措施。拌合用水所含物质对混凝土、钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土不应产生以下有害作用：①影响混凝土的和易性及凝结；②损害混凝土强度的发展；5.2.4混凝土用水③降低混凝土的耐久性，加快钢筋腐蚀及导致预应力钢筋脆断；④污染混凝土表面。国家标准规定：符合国家标准的生活饮用水可用于拌合混凝土。海水可用来拌制素混凝土，但不得用于拌制钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土，也不得拌制有饰面要求的混凝土。国家标准规定：水在第一次使用时，或水质不明时须进行检验，合格后方可使用。用于混凝土中的矿物掺合料包括粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰、沸石粉、钢渣粉、磷渣粉；可采用两种或两种以上的矿物掺合料按一定比例混合使用。5.2.5矿物掺合料矿物掺合料的应用应符合下列规定：1）掺用矿物掺合料的混凝土，宜采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥；2）在混凝土中掺用矿物掺合料时，矿物掺合料的种类和掺量应经试验确定；3）矿物掺合料宜与高效减水剂同时使用；4）对于高强混凝土或有抗渗、抗冻、抗腐蚀、耐磨等其他特殊要求的混凝土，不宜采用低于Ⅱ级的粉煤灰；5）对于高强混凝土和有耐腐蚀要求的混凝土，当需要采用硅灰时，不宜采用二氧化硅含量小于90%的硅灰。5.3混凝土的性质5.3.1混凝土拌合物的性质(1)和易性的概念是指混凝土拌合物易于施工操作（包括搅拌、运输、振捣和养护等），并能获得质量均匀、成型密实的性能。和易性是一项综合性质，具体包括流动性、黏聚性、保水性三方面涵义。1)流动性是指拌合物在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。流动性的大小，反映拌合物的稀稠，直接影响浇筑施工的难易和混凝土的质量。2)黏聚性是指拌合物在施工过程中其组成材料之间有一定的黏聚力，不致产生分层离析的现象。3)保水性是指拌合物保持水分不易析出的能力。混凝土拌合物若保水性差会发生泌水现象，在混凝土内部形成沁水通道，使混凝土密实性变差，降低混凝土的质量。1）坍落度检验：适用于坍落度不小于10mm的混凝土拌合物。坍落度(2)和易性的评定混凝土坍落度试验录像2）维勃稠度检验：适用于维勃稠度在5~30s的混凝土拌合物。维勃稠度仪3）扩展度：适用泵送高强混凝土和自密实混凝土。（3）混凝土拌合物流动性的级别坍落度等级维勃稠度等级扩展度级别级别名称坍落度(mm)级别名称维勃稠