建筑材料作业.docx

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建筑材料作业

读书报告：

1、论述硅酸盐水泥的主要技术性能。

2、论述混凝土的主要技术性能。

3、混凝土配合比设计过程。

1、论述硅酸盐水泥的主要技术性能。

（１）．细度

水泥颗粒的粗细程度对水泥的使用有重要影响。

水泥颗粒粒径一般在7～200μm范围内。

国家标准GB175-1999规定，水泥的细度可用比表面积或0.08mm方孔筛的筛余量（未通过部分占试样总量的百分率）来表示。

其筛余量不得超过规定的限值。

比表面积是指单位质量的水泥粉末所具有的表面积的总和（cm2/g或m2/kg）。

一般常为317～350m2/kg。

（2）凝结时间

水泥从加水开始到失去其流动性，即从液体状态发展到较致密的固体状态的过程称为水泥的凝结过程。

这个过程所需要的时间称为凝结时间。

凝结时间分初凝时间和终凝时间。

初凝时间为水泥加水拌和至标准稠度的净浆完全失去可塑性所需的时间。

终凝时间为水泥加水拌和至标准稠度的净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。

国家标准规定，水泥的凝结时间是以标准稠度的水泥净浆，在规定温度及湿度环境下用水泥净浆凝结时间测定仪测定。

硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于6h30min。

（3）体积安定性

水泥浆体硬化后体积的稳定性称为水泥的体积安定性。

即水泥硬化后能保持一定形状，不开裂，不变形，不溃散的性质。

体积安定性不良的水泥应作废品处理，不得应用于工程中，否则将导致严重后果。

导致水泥安定性不良的主要原因一般是由于熟料中的游离氧化钙、游离氧化镁或掺入石膏过多等原因造成的，其中游离氧化钙是一种最为常见，影响也是最严重的因素。

熟料中所含游离氧化钙或氧化镁都是过烧的，结构致密，水化很慢。

使得其在水泥已经硬化后才进行熟化，生成六方板状的Ca（OH）2晶体，这时体积膨胀９７％以上，从而导致不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。

当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石膏与水化铝酸钙继续反应生成钙矾石，体积增大约1.5倍，从而导致水泥石开裂。

（4）强度

强度是评价硅酸盐水泥质量的又一个重要指标。

水泥的强度是按照GB/T17961-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO）法》的标准方法制作的水泥胶砂试件，在20±1°C温度的水中，养护到规定龄期时检测的强度值。

其中标准试件尺寸为4cm×4cm×16cm，胶砂中水泥与标准砂之比为1：

3（W/C=0.5），标准试验龄期分别为３d和28d．分别检验其抗压强度和抗折强度。

按照测定结果，将硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个强度等级。

2、论述混凝土的主要技术性能。

混凝土在未凝结硬化以前，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浇灌质量；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。

一、混凝土拌合物的和易性

1、和易性的概念

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、成型密实浇注体的性能。

和易性是一项综合的技术性质，包括有流动性、粘聚性和保水性三方面含义。

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。

流动性的大小取决于混凝土拌合物中用水量或水泥浆含量的多少。

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性能。

粘聚性的大小主要取决于细骨料的用量以及水泥浆的稠度等。

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，不致产生严重泌水的性能。

保水性差的混凝土拌合物，由于水分分泌出来会形成容易透水的孔隙，从而降低混凝土的密实性。

2、和易性测定及评价指标

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。

在工地和试验室，通常是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。

坍落筒法：

将混凝土拌合物按规定方法装入标准圆锥筒中，逐层插捣并装满刮平后，垂直提起圆锥筒，混凝土拌合物由于自重将会向下坍落。

量测坍落的高度（以毫米计），即为坍落度。

坍落度越大，则混凝土拌合物的流动性越大。

在做坍落度试验的同时，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。

坍落度法适用于骨料最大粒径不大于40㎜，坍落度值不小于10㎜的混凝土拌合物。

根据坍落度的不同，可将混凝土拌合物分为：

大流动性混凝土（坍落度大于160ｍｍ）；

流动性混凝土（坍落度为100～150ｍｍ）；

塑性混凝土（坍落度为50～90ｍｍ）及

低塑性混凝土（坍落度为10～40ｍｍ）。

坍落度值小于10ｍｍ的拌合物为干硬性混凝土。

粘聚性观察：

用捣棒在混凝土锥体的一侧轻轻敲打，如果锥体渐渐下沉，说明粘聚性良好；如果突然倒塌或部分崩裂或发生石子离析，则说明粘聚性差。

保水性观察：

在粘聚性检测后，观察混凝土底部稀浆析出程度，如果较多稀浆析出，试体因失浆而骨料外露，则表示保水性差。

3、和易性的选择

混凝土拌合物的坍落度，主要依据构件截面大小，钢筋疏密和捣实方法来确定。

当截面尺寸较小或钢筋较密，或采用人工插捣时，坍落度可选择大些。

反之，如构件截面尺寸较大，钢筋较疏，或采用振动器振捣时，坍落度可选择小些。

表４－5（p102表４－19）列出《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-1992）关于坍落度选择的规定。

4、影响和易性的因素

（１）水泥浆的数量

在混凝土拌合物中，水泥浆包裹骨料表面，填充骨料空隙，使骨料润滑，提高混合料的流动性；在水灰比不变的情况下，单位体积混合物内，随水泥浆的增多，混合物的流动性增大。

若水泥浆过多，超过骨料表面的包裹限度，就会出现流浆现象，这既浪费水泥又降低混凝土的性能；如水泥浆过少，达不到包裹骨料表面和填充空隙的目的，使粘聚性变差，流动性低，不仅产生崩塌现象，还会使混凝土的强度和耐久性降低。

拌合物中水泥浆的数量以满足流动性要求为宜。

（２）水泥浆的稠度

水泥浆的稀稠，取决于水灰比的大小。

水灰比小，水泥浆稠，拌合物流动性就小，混凝土拌合物难以保证密实成型。

若水灰比过大，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。

水泥浆的数量和稠度取决于用水量和水灰比。

实际上用水量是影响混凝土流动性最大的因素。

当用水量一定时，水泥用量适当变化（增减50～100㎏／ｍ3）时，基本上不影响混凝土拌合物的流动性，即流动性基本上保持不变。

由此可知，在用水量相同的情况下，采用不同的水灰比可配制出流动性相同而强度不同的混凝土。

（3）砂率

砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石总用量的百分率。

在混合料中，砂是用来填充石子的空隙。

在水泥浆一定的条件下，若砂率过大，则骨料的总表面积及空隙率增大，混凝土混合物就显得干稠，流动性小。

如要保持一定的流动性，则要多加水泥浆，耗费水泥。

若砂率过小，砂浆量不足，不能在粗骨料的周围形成足够的砂浆层起润滑和填充作用，也会降低混合物的流动性，同时会使粘聚性、保水性变差，使混凝土混合物显得粗涩，粗骨料离析，水泥浆流失，甚至出现溃散现象。

因此，砂率既不能过大，也不能过小，应通过试验找出最佳（合理）砂率。

（４）其他影响因素

水泥品种，骨料种类，粒形和级配以及外加剂等，都对混凝土拌合物的和易性有一定影响。

水泥的标准稠度用水量大，则拌合物的流动性小。

骨料的颗粒较大，形状圆整，表面光滑及级配较好时，则拌合物的流动性较大。

此外，在混凝土拌合物中加入外加剂时（如减水剂），能显著地改善和易性。

混凝土拌合物的和易性还与时间，温度有关。

拌合物拌制后，随时间延长，流动性减小；温度越高，水分丢失越快，坍落度损失越大。

2、混凝土的强度

1、混凝土的强度与强度等级

立方体抗压强度（fcu）

按照标准的制作方法制成边长为150ｍｍ的正立方体试件，在标准养护条件（温度２０士2°Ｃ，相对湿度95％以上）下，养护至28ｄ龄期，按照标准的测定方法测定其抗压强度值，称为混凝土立方体抗压强度”

测定混凝土立方体试件抗压强度，也可以按粗骨料最大粒径的尺寸而选用不同的试件尺寸。

但在计算其抗压强度时，应乘以换算系数，以得到相当于标准试件的试验结果。

（对于边长为100ｍｍ的立方体试件，换算系数为0.95；边长为200ｍｍ的立方体试件，换算系数为1.05）。

立方体试件抗压强度标准值（fcu，k）

立方体抗压强度（fcu）只是一组混凝土试件抗压强度的算术平均值，并未涉及数理统计和保证率的概念。

而立方体抗压强度标准值（fcu,,k）是按数理统计方法确定，具有不低于９５％保证率的立方体抗压强度。

强度等级

混凝土的“强度等级”是根据“立方体抗压强度标准值”来确定的。

我国现行规范（GB/T50081——2002）规定，普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：

Ｃ10、Ｃ15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55等强度等级。

2、影响混凝土强度的因素

影响混凝土强度的主要因素有：

（1）水泥强度与水灰比

水泥是混凝土中的活性组分，其强度大小直接影响着混凝土强度的高低。

在配合比相同的条件下，所用的水泥标号越高，制成的混凝土强度也越高。

当用同一品种同一标号的水泥时，混凝土的强度主要取决于水灰比。

因为水泥水化时所需的结合水，一般只占水泥重量的２３％左右，但在拌制混凝土混合物时，为了获得必要的流动性，常需用较多的水（约占水泥重量的４０～７０％）。

混凝土硬化后，多余的水分蒸发或残存在混凝土中，形成毛细管、气孔或水泡，它们减少了混凝土的有效断面，并可能在受力时于气孔或水泡周围产生应力集中，使混凝土强度下降。

在保证施工质量的条件下，水灰比愈小，混凝土的强度就愈高。

但是，如果水灰比太小，拌合物过于干涩，在一定的施工条件下，无法保证浇灌质量，混凝土中将出现较多的蜂窝、孔洞，也将显著降低混凝土的强度和耐久性。

试验证明，混凝土强度，随水灰比增大而降低，呈曲线关系，而混凝土强度与灰水比呈直线关系。

（2）养护条件（温度和湿度）

混凝土强度的增长，是水泥的水化、凝结和硬化的过程，必须在一定的温度和湿度条件下进行。

在保证足够湿度情况下，不同养护温度，其结果也不相同。

温度高，水泥凝结硬化速度快，早期强度高，所以在混凝土制品厂常采用蒸汽养护的方法提高构件的早期强度，以提高模板和场地周转率。

低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0°Ｃ以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。

水泥的水化必须在有水的条件下进行，因此，混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度，以保证混凝土不断地凝结硬化。

（3）龄期

在正常养护条件下，混凝土强度的增长遵循水泥水化历程规律，即随着龄期时间的延长，强度也随之增长。

最初７～１４ｄ内，强度增长较快，２８ｄ以后增长较慢。

但只要温湿度适宜，其强度仍随龄期增长。

普通水泥制成的混凝土，在标准养护条件下，其强度的发展，大致与其龄期的对数成正比（龄期不小于三天）

（4）施工质量

施工质量的好坏对混凝土强度有非常重要的影响。

施工质量包括配料准确，搅拌均匀，振捣密实，养护适宜等。

任何一道工序忽视了规范管理和操作，都会导致混凝土强度的降低。

3、提高混凝土强度的措施

（1）选用高强度水泥和低水灰比

水泥是混凝土中的活性组分，在相同的配合比情况下，所用水泥的强度等级越高，混凝土的强度越高。

水灰比是影响混凝土程度的重要因素，试验证明，水灰比增加１％，则混凝土强度将下降５％，在满足施工和易性和混凝土耐久性要求条件下，尽可能降低水灰比和提高水泥强度，这对提高混凝土的强度是十分有效的。

（2）掺用混凝土外加剂

在混凝土中掺入减水剂，可减少用水量，提高混凝土强度；掺入早强剂，可提高混凝土的早期强度。

在混凝土中掺入矿物外加剂（如磨细矿渣、粉煤灰、硅灰、沸石粉等），可以节约水泥，降低成本；减少环境污染，改善混凝土诸多性能。

（3）采用机械搅拌和机械振动成型

采用机械搅拌、机械振捣的混合料，可使混凝土混合料的颗粒产生振动，降低水泥浆的粘度和骨料的摩擦力，使混凝土拌合物转入液体状态，在满足施工和易性要求条件下，可减少拌合用水量，降低水灰比。

同时，混凝土混合物被振捣后，它的颗粒互相靠近，并把空气排出，使混凝土内部孔隙大大减少，从而使混凝土的密实度和强度大大提高。

（4）采用湿热处理

湿热处理可分为蒸汽养护和蒸压养护两类。

蒸汽养护就是将成型后的混凝土制品放在100℃以下的常压蒸汽中进行养护。

以加快混凝土强度发展的速度。

混凝土经16～20ｈ的蒸汽养护后，其强度即可达到标准养护条件下28ｄ强度的70％～80％。

三、混凝土的耐久性

混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能的能力称为混凝土的耐久性。

提高混凝土耐久性，对于延长结构寿命，减少修复工作量，提高经济效益具有重要的意义。

1、混凝土的抗渗性

混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的能力。

混凝土渗水的原因，是由于内部孔隙形成连通的渗水孔道。

这些孔道主要来源于水泥浆中多余水分蒸发而留下的气孔、水泥浆泌水所产生的毛细管孔道、内部的微裂缝以及施工振捣不密实产生的蜂窝、孔洞，这些都会导致混凝土渗漏水。

混凝土的抗渗性以抗渗等级来表示。

抗渗等级是以28ｄ龄期的标准抗渗试件，按规定方法试验，以不渗水时所能承受的最大水压力来表示，划分为P2、P4、P6、P8、P12等等级，它们分别表示能抵抗0.2、0.4、0.6、0.8、1.2MPa的水压力而不渗透。

混凝土的抗渗性与水灰比有密切关系，还与水泥品种、骨料级配、施工质量、养护条件以及是否掺外加剂、掺合料有关。

2、混凝土的抗冻性

混凝土的抗冻性是指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。

混凝土抗冻性一般以抗冻等级表示。

抗冻等级是采用龄期28ｄ的试块在吸水饱和后，承受反复冻融循环，以抗压强度下降不超过25％，而且质量损失不超过５％时所能承受的最大冻融循环次数来确定的。

ＧＢＪ50164—92将混凝土划分为以下抗冻等级：

Ｆ10、F15、F25、F50、F150、F200、F250、F300等九个等级，分别表示混凝土能够承受反复冻融循环次数为10、25、25、50、100、150、200、250和300次。

混凝土受冻融作用破坏的原因，是混凝土内部的孔隙水在负温下结冰后体积膨胀造成的静水压力，因冷冻水蒸汽压的差别推动未冻水向冻结区的迁移造成的渗透压力，当这两种压力所产生的内应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝，多次冻融使裂缝不断扩展直至破坏。

影响混凝土抗冻性的因素有：

（１）混凝土强度愈高，抵抗冻融破坏的能力越强，抗冻性越好。

（２）混凝土密实度、混凝土孔隙构造及数量。

密实度越小，开口孔隙愈多，水分愈易渗入，静水压力越大，抗冻性越差。

（３）混凝土孔隙充水程度。

饱水程度愈高，冻结后产生的冻胀作用就大，抗冻性越差。

（４）水灰比。

水灰比与孔隙率成正比，水灰比越大，且开口孔隙率大，抗冻性越差。

（５）外加剂。

在混凝土中掺入引气剂，可在水泥石中形成无数细小、均匀的气泡，使之成为压力水进出的“水库”，使静水压力和渗透压力得以释放，对冰冻破坏起到很好的缓冲作用。

适宜的引气量以４％～６％为宜。

3、抗侵蚀性

抗侵蚀性是指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学侵蚀、物理作用不破坏的能力。

混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥的品种、混凝土密实度与孔隙特征等。

4、混凝土的碳化

混凝土的碳化作用是指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水。

碳化又叫中性化。

碳化对混凝土性能有明显的影响，首先是减弱对钢筋的保护作用。

由于水泥水化过程中生成大量氢氧化钙，使混凝土孔隙中充满饱和的氢氧化钙溶液，其ＰＨ值可达到12.6～13。

这种强碱性环境能使混凝土中的钢筋表面生成一层钝化薄膜，从而保护钢筋免于锈蚀。

碳化作用降低了混凝土的碱度，当ＰＨ值低于10时，钢筋表面钝化膜破坏，导致钢筋锈蚀。

影响混凝土碳化速度的主要因素有：

（1）水泥品种。

掺混合材的水泥，因其氢氧化钙含量较少，碳化比普通水泥快。

（2）水灰比。

水灰比大的混凝土，因孔隙较多，二氧化碳易于进入，碳化也快。

（3）环境湿度。

在相对湿度为50～75％的环境时，碳化最快。

相对湿度小于25％或达到100％时，碳化停止。

因为碳化需要水分，但不能堵塞二氧化碳的通道。

此外，空气中二氧化碳浓度越高，碳化速度也越快。

（4）硬化条件。

空气中或蒸汽中养护的混凝土，比在潮湿环境或水中养护的混凝土碳化快。

因为前者促使水泥石形成多孔结构或产生微裂缝，后者水化程度高，混凝土较密实。

混凝土的碳化深度大体上与碳化时间的平方成正比。

为防止钢筋锈蚀，必须设置足够的钢筋保护层。

5、提高混凝土耐久性的主要措施

（１）合理选择水泥品种

（２）适当控制混凝土的水灰比及水泥用量

水灰比的大小是决定混凝土密实性的主要因素，它不仅影响混凝土的强度，而且也严重影响其耐久性，故必须严格控制水灰比。

（3）选用质量良好的砂石骨料

质量良好、技术条件合格的砂、石骨料，是保证混凝土耐久性的重要条件。

（４）掺入引气剂或减水剂

掺入引气剂或减水剂对提高抗渗、抗冻等有良好的作用，在某些情况下，还能节约水泥。

（5）加强混凝土的施工质量控制

混凝土施工中，应当搅拌均匀、浇灌和振捣密实并加强养护，以保证混凝土的施工质量。