混凝土Word格式文档下载.docx
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（一）普通混凝土的主要优点：
1、原材料来源丰富：
混凝土中约70%以上的材料是砂石料，属地方性材料，可就地取材，避免远距离运输，因而价格低廉。
2、施工方便：
混凝土拌合物具有良好的流动性和可塑性，可根据工程需要浇筑成各种形状尺寸的构件及构筑物。
既可现场浇筑成型，也可预制。
3、性能可根据需要设计调整：
通过调整各组成材料的品种和数量，特别是掺入不同外加剂和掺合料，可获得不同施工和易性、强度、耐久性或具有特殊性能的混凝土，满足工程上的不同要求。
4、抗压强度高：
混凝土的抗压强度一般在7.5～60MPa之间。
当掺入高效减水剂和掺合料时，强度可达100MPa以上。
而且，混凝土与钢筋具有良好的匹配性，浇筑成钢筋混凝土后，可以有效地改善抗拉强度低的缺陷，使混凝土能够应用于各种结构部位。
5、耐久性好：
原材料选择正确、配比合理、施工养护良好的混凝土具有优异的抗渗性、抗冻性和耐腐蚀性能，且对钢筋有保护作用，可保持混凝土结构长期使用性能稳定。
（二）普通混凝土存在的主要缺点:
1、自重大：
1m3混凝土重约2400kg，故结构物自重较大，导致地基处理费用增加。
2、抗拉强度低，抗裂性差：
混凝土的抗拉强度一般只有抗压强度的1/10～1/20，易开裂。
3、收缩变形大：
水泥水化凝结硬化引起的自身收缩和干燥收缩达500×
10－6m/m以上，易产生混凝土收缩裂缝。
（三）普通混凝土的基本要求:
1.满足便于搅拌、运输和浇捣密实的施工和易性。
2.满足设计要求的强度等级。
3.满足工程所处环境条件所必需的耐久性。
4.满足上述三项要求的前提下，最大限度地降低水泥用量，节约成本，即经济合理性。
为了满足上述四项基本要求，就必须研究原材料性能，研究影响混凝土和易性、强度、耐久性、变形性能的主要因素；
研究配合比设计原理、混凝土质量波动规律以及相关的检验评定标准等等。
这也是本章的重点和紧紧围绕的中心。
第二节普通混凝土的组成材料
混凝土的性能在很大程度上取决于组成材料的性能。
因此必须根据工程性质、设计要求和施工现场条件合理选择原料的品种、质量和用量。
要做到合理选择原材料，则首先必须了解组成材料的性质、作用原理和质量要求。
一、水泥：
（一）水泥品种的选择：
水泥品种的选择主要根据工程结构特点、工程所处环境及施工条件确定。
如高温车间结构混凝土有耐热要求，一般宜选用耐热性好的矿渣水泥等等。
详见第三章水泥。
（二）水泥强度等级的选择：
水泥强度等级的选择，应与混凝土的设计强度等级相适应。
若用低强度等级的水泥配制高强度等级混凝土，不仅会使水泥用量过多，还会对混凝土产生不利影响。
反之，用高强度等级的水泥配制低强度等级混凝土，若只考虑强度要求，会使水泥用量偏少，从而影响耐久性能；
若水泥用量兼顾了耐久性等要求，又会导致超强而不经济。
因此，根据经验一般以选择的水泥强度等级标准值为泥土强度等级标准值的1.5-2.0倍为宜。
二、骨料：
普通混凝土所用骨料按粒径大小分为两种，粒径大于5mm的称为粗骨料，粒径小于5mm的称为细骨料。
普通混凝土中所用细骨料，一般是由天然岩石长期风化等自然条件形成的天然砂。
根据产源不同，天然砂可分为河砂、海砂、山砂三类。
海砂可用于配制素混凝土，但不能直接用于配制钢筋混凝土，主要是氯离子含量高，容易导致钢筋锈蚀，如要使用，必须经过淡水冲洗，使有害成份含量减少到要求以下。
山砂可以直接用于一般工程混凝土结构，当用于重要结构物时，必须通过坚固性试验和碱活性试验。
机制砂是指将卵石或岩石用机械破碎的方法，通过冲洗、过筛制成。
通常是在加工碎卵石或碎石时，将小于10mm的部分进一步加工而成。
普通混凝土通常所用的粗骨料有碎石和卵石两种。
粗、细骨料的总体积一般占混凝土体积的60%-80%,所以骨料质量的优劣，将直接影响到混凝土各项性质的好坏。
为此，我国在《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》JG52-92和《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JG53-92这两个行业标准中，对砂、石提出了明确的技术质量要求，下面作一概括性介绍。
（一）泥和泥块含量：
含泥量：
是指骨料中粒径小于0.08mm颗粒的含量。
泥块含量在细骨料中是指粒径大于1.25mm，经水洗、手捏后变成小于0.630mm的颗粒的含量；
在粗骨料中则指粒径大于5mm，经水洗、手捏后变成小于2.5mm的颗粒的含量。
骨料中的泥颗粒极细，会粘附在骨料表面，影响水泥石与骨料之间的胶结能力。
而泥块会在混凝土中形成薄弱部分，对混凝土的质量影响更大。
据此，对骨料中泥块含量必须严加限制。
（二）有害杂质含量：
普通混凝土用粗、细骨料中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、炉渣、煤块等杂物，并且骨料中所含硫化物、硫酸盐和有机物等，它们对水泥有腐蚀作用，从而影响混凝土的性能。
因此对有害杂质含量必须加以限制。
其含量要符合表4.1的规定。
对于砂，除了上面两项外，还有云母、轻物质（指密度小于2000kg/m3的物质）含量也须符合表4.1的规定，它们粘附于砂表面或夹杂其中，严重降低水泥与砂的粘结强度，从而降低混凝土的强度、抗渗性和抗冻性，增大混凝土的收缩。
此外，由于氯离子对钢筋有严重的腐蚀作用，当采用海砂配制钢筋混凝土时，海砂中氯离子含量要求小于0.06%（以干砂重计）；
对预应力混凝土不宜采用海砂，若必须使用海砂时，需经淡水冲洗至氯离子含量小于0.02%。
用海砂配制素混凝土，氯离子含量不予限制。
《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ52-1992）中对有害杂质含量也作了相应规定。
其中云母含量不得大于2%，轻物质含量和硫化物及硫酸盐含量分别不得大于1%，含泥量及泥块含量的限值为：
当小于C30时分别不大于5%和1%，当大于等于C30时，分别不大于3%和1%。
表4-1砂中有害物质含量限值
项目
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
云母含量（按质量计，%）
＜
1.0
2.0
硫化物与硫酸盐含量（按SO3质量计，%）
0.5
有机物含量（用比色法试验）
合格
轻物质
氯化物含量（以NaCl质量计，%）
0.01
0.02
0.06
含泥量（按质量计，%）
3.0
5.0
粘土块含量（按质重量计，%）
（三）颗粒形状及表面特征：
河砂和海砂经水流冲刷，颗粒多为近似球状，且表面少棱角、较光滑，配制的混凝土流动性往往比山砂或机制砂好，但与水泥的粘结性能相对较差；
山砂和机制砂表面较粗糙，多棱角，故混凝土拌合物流动性相对较差，但与水泥的粘结性能较好。
水灰比相同时，山砂或机制砂配制的混凝土强度略高；
而流动性相同时，因山砂和机制砂用水量较大，故混凝土强度相近。
砂的颗粒较小，一般较少考虑起形貌，石子就必须考虑起针片状颗粒的含量，其中针状颗粒是指长度大于该颗粒所属粒级平均粒径的2.4倍者；
片状颗粒是指其厚度小于平均粒径的0.4倍者。
针片状颗粒不仅受力易折断，而且会增加骨料间的空隙，所以标准JGJ53—92中对针片状颗粒含量做出了限量要求。
碎石或卵石的针片状颗粒含量限制
混凝土强度要求
≥C30
＜C30
针、片状颗粒含量（按重量计），%
≤15
≤25
（四）坚固性：
骨料是由天然岩石经自然风化作用而成，机制骨料也会含大量风化岩体，在冻融或干湿循环作用下有可能继续风化，因此对某些重要工程或特殊环境下工作的混凝土用骨料，应做坚固性检验。
如严寒地区室外工程，并处于湿潮或干湿交替状态下的混凝土，有腐蚀介质存在或处于水位升降区的混凝土等等。
坚固性根据GB/T14684规定，采用硫酸钠溶液浸泡→烘干→浸泡循环试验法检验。
测定5个循环后的重量损失率。
指标应符合表4-2的要求。
表4-2骨料的坚固性指标
循环后质量损失（%）
≤8
≤10
（五）碱含量：
骨料中若含有活性氧化硅，会与水泥中的碱发生碱-骨料反应，产生膨胀并导致混凝土开裂。
因此，当用于重要工程或对骨料有怀疑时，须按标准规定，采用化学法或长度法对骨料进行碱性检验。
（六）粗细程度与颗粒级配：
（1）砂的粗细程度和颗粒级配：
砂的粗细程度：
是指不同粒径的砂粒混合后平均粒径大小。
通常用细度模数（Mx）表示，其值并不等于平均粒径，但能较准确反映砂的粗细程度。
细度模数Mx越大，表示砂越粗，单位重量总表面积（或比表面积）越小；
Mx越小，则砂比表面积越大。
砂的颗粒级配：
是指不同粒径的砂粒搭配比例。
良好的级配指粗颗粒的空隙恰好由中颗粒填充，中颗粒的空隙恰好由细颗粒填充，如此逐级填充（如图4-1所示）使砂形成最密致的堆积状态，空隙率达到最小值，堆积密度达最大值。
这样可达到节约水泥，提高混凝土综合性能的目标。
因此，砂颗粒级配反映空隙率大小。
图4-1砂颗粒级配示意图
砂的粗细程度和颗粒级配用筛分析方法测定，用细度模数表示粗细程度，用级配区表示砂的级配。
根据《建筑用砂》（GB/T14684－2001），筛分析是用一套孔径为5.00，2.5，1.25，0.63，0.315，0.160mm的标准筛，将500克干砂由粗到细依次过筛（详见试验），称量各筛上的筛余量mi（g），计算各筛上的分计筛余率ai（%）（各筛上的筛余量占砂样总重量的百分率），再计算累计筛余率Ai（%）（各筛与比该筛粗的所有筛的分计筛余百分率之和）。
ai和Ai的计算关系见表4-3。
表4-3累计筛余与分计筛余计算关系
筛孔尺寸（mm）
筛余量（g）
分计筛余（%）
累计筛余（%）
5.00
m1
2.50
m2
1.25
m3
0.630
m4
0.315
m5
0.160
m6
底盘
m低
细度模数根据下式计算（精确至0.01）：
根据细度模数Mx大小将砂按下列分类：
Mx＞3.7特粗砂；
Mx=3.1～3.7粗砂；
Mx=3.0～2.3中砂；
Mx=2.2～1.6细砂；
Mx=1.5～0.7特细砂。
砂的颗粒级配根据0.630mm筛孔对应的累计筛余百分率A4，分成Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区三个级配区，见表4-4。
级配良好的粗砂应落在Ⅰ区；
级配良好的中砂应落在Ⅱ区；
细砂则在Ⅲ区。
实际使用的砂颗粒级配可能不完全符合要求，除了5.00mm和0.630mm对应的累计筛余率外，其余各档允许有5%的超界，当某一筛档累计筛余率超界5%以上时，说明砂级配很差，视作不合格。
以累计筛余百分率为纵坐标，筛孔尺寸为横坐标，根据表4-4的级区可绘制Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级配区的筛分曲线，如图4-2所示。
在筛分曲线上可以直观地分析砂的颗粒级配优劣。
表4-4砂的颗粒级配区范围
累计筛余（％）
Ⅰ区
Ⅱ区
Ⅲ区
10.0
10～0
35～5
25～0
15～0
65～35
50～10
85～71
70～41
40～16
95～80
92～70
85～55
100～90
图4-2砂级配曲线图
[例4-1]某工程用砂，经烘干、称量、筛分析，测得各号筛上的筛余量列于表4-5。
试评定该砂的粗细程度（Mx）和级配情况。
表4-5筛分析试验结果
底盘
合计
28.5
57.6
73.1
156.6
118.5
55.5
9.7
499.5
[解]①分计筛余率和累计筛余率计算结果列于表4-6。
表4-6分计筛余和累计筛余计算结果
分计筛余率（%）
a1
a2
a3
a4
a5
a6
5.71
11.53
14.63
31.35
23.72
11.11
累计筛余率（%）
A1
A2
A3
A4
A5
A6
17.24
31.87
63.22
86.94
98.05
②计算细度模数：
③确定级配区、绘制级配曲线：
该砂样在0.630mm筛上的累计筛余率A4=63.22落在Ⅱ级区，其他各筛上的累计筛余率也均落在Ⅱ级区规定的范围内，因此可以判定该砂为Ⅱ级区砂。
级配曲线图见4-3。
④结果评定：
该砂的细度模数Mx=2.85，属中砂；
Ⅱ级区砂，级配良好。
可用于配制混凝土。
图4-3级配曲线
细度模数越大，表示砂越粗。
普通混凝土用砂的细度模数范围一般为3.7-1.6为粗砂，
应当注意：
砂的细度模数并不能反映其级配的优劣，细度模数相同的砂，级配可以很不相同。
所以，配制混凝土时必须同时考虑砂的颗粒级配和细度模数。
（2）砂的掺配使用：
配制普通混凝土的砂宜为中砂（Mx=2.3～3.0），Ⅱ级区。
但实际工程中往往出现砂偏细或偏粗的情况。
通常有两种处理方法：
①当只有一种砂源时，对偏细砂适当减少砂用量，即降低砂率；
对偏粗砂则适当增加砂用量，即增加砂率。
②当粗砂和细砂可同时提供时，宜将细砂和粗砂按一定比例掺配使用，这样既可调整Mx，也可改善砂的级配，有利于节约水泥，提高混凝土性能。
掺配比例可根据砂资源状况，粗细砂各自的细度模数及级配情况，通过试验和计算确定。
（3）砂的含水状态：
砂的含水状态有如下4种，如图4-4所示。
图4-4骨料含水状态示意图
①绝干状态：
砂粒内外不含任何水，通常在105±
5℃条件下烘干而得。
②气干状态：
砂粒表面干燥，内部孔隙中部分含水。
指室内或室外（天晴）空气平衡的含水状态，其含水量的大小与空气相对湿度和温度密切相关。
③饱和面干状态：
砂粒表面干燥，内部孔隙全部吸水饱和。
水利工程上通常采用饱和面干状态计量砂用量。
④湿润状态：
砂粒内部吸水饱和，表面还含有部分表面水。
施工现场，特别是雨后常出现此种状况，搅拌混凝土中计量砂用量时，要扣除砂中的含水量；
同样，计量水用量时，要扣除砂中带入的水量。
（4）石子的颗粒级配和最大粒径：
最大粒径：
粗骨料中公称粒级的上限称为该骨料的最大粒径。
当骨料粒径增大时，其总表面积减小，因此包裹它表面所需的水泥浆数量相应减少，可节约水泥，所以在条件许可的情况下，粗骨料最大粒径应尽量用得大些。
在普通混凝土中，骨料粒径大于40mm并没有好处，有可能造成混凝土强度下降。
根据《混凝土结构工程施工及验收规范》的规定，混凝土粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，同时不得大于钢筋间最小净距的3/4；
对于混凝土实心板，骨料的最大粒径不宜超过板厚的1/2，且不行超过50mm；
对于泵送混凝土，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。
石子粒径过大，对运输和搅拌都不方便。
石子的颗粒级配用筛分析方法测定，筛分析是用一套孔径为2.50，5.00，10.0，16.0，20.0，25.0，31.5,40.0,50.0,63.0,80.0,100mm共12个标准筛，可按需要选用筛子进行筛分。
称量各筛上的筛余量mi（g），计算各筛上的分计筛余率ai（%），再计算累计筛余率Ai（%）。
碎石和卵石的级配范围要求是相同的，应符合规范的规定。
（七）、强度：
骨料的强度是指粗骨料的强度，为了保证混凝土的强度，粗骨料必须致密并具有足够的强度。
碎石的强度可用抗压强度和压碎指标值表示，卵石的强度只用压碎指标值表示。
碎石的抗压强度测定，是将其母岩制成边长为50mm的立方体（或直径与高均为50mm的圆柱体）试件，在水饱和状态下测定其极限抗压强度值。
碎石抗压强度一般在混凝土强度等级大于或等于C60时才检验，其它情况如有怀疑或必要时也可进行抗压强度检验。
碎石和卵石的压碎性指标值是将一定量气干状态的10～20mm的石子，装入专用试样筒中，逐级施加200KN的荷载，卸荷后城区式样重量m0，再用孔径2.5mm的筛子过筛，称取留在2.5mm筛上试样重量计作m1，则压碎值指标按下式计算：
压碎指标值越小，说明粗骨料抵抗受压破碎能力越强。
规范里也有明确的规定。
见P33页表4-8，4-9。
三、混凝土用水：
混凝土用水的基本质量要求是：
不影响混凝土的凝结和硬化；
无损于混凝土强度发展及耐久性；
不加快钢筋锈蚀；
不引起预应力钢筋脆断；
不污染混凝土表面。
凡饮用的水和清洁的天然水，都可用于混凝土拌制和养护。
四、外加剂：
外加剂：
是指能有效改善混凝土某项或多项性能的一类材料。
其掺量一般只占水泥质量的5%以下，却能显著改善混凝土的和易性、强度、
耐久性或调节凝结时间及节约水泥。
外加剂的应用促进了混凝土技术的飞速进步，技术经济效益十分显著，使得高强高性能混凝土的生产和应用成为现实，并解决了许多工程技术难题。
如远距离运输和高耸建筑物的泵送问题；
紧急抢修工程的早强速凝问题；
大体积混凝土工程的水化热问题；
纵长结构的收缩补偿问题；
地下建筑物的防渗漏问题等等。
目前，外加剂已成为除水泥、水、砂子、石子以外的第五组成材料，
（一）、外加剂的分类：
混凝土外加剂一般根据其主要功能分类：
1．改善混凝土流变性能的外加剂。
主要有减水剂、引气剂、泵送剂等。
2．调节混凝土凝结硬化性能的外加剂。
主要有缓凝剂、速凝剂、早强剂等。
3．调节混凝土含气量的外加剂。
主要有引气剂、加气剂、泡沫剂等。
4．改善混凝土耐久性的外加剂。
主要有防水剂、阻锈剂、抗冻剂等。
5．提供混凝土特殊性能的外加剂。
主要有防冻剂、膨胀剂、着色剂、引气剂和泵送剂等。
（二）、建筑工程中常用的混凝土外加剂品种：
1、减水剂：
减水剂是指在混凝土坍落度相同的条件下，能减少拌合用水量；
或者在混凝土配合比和用水量均不变的情况下，能增加混凝土坍落度的外加剂。
根据减水率大小或坍落度增加幅度分为普通减水剂和高效减水剂两大类。
此外，尚有复合型减水剂，如引气减水剂，既具有减水作用，同时具有引气作用；
早强减水剂，既具有减水作用，又具有提高早期强度作用；
缓凝减水剂，同时具有延缓凝结时间的功能等等。
1）．减水剂的作用机理：
减水剂提高混凝土拌合物流动性的作用机理主要包括分散作用和润滑作用两方面。
减水剂实际上为一种表面活性剂，长分子链的一端易溶于水——亲水基，另一端难溶于水——憎水基，如图4-17所示。
图4-17表面活性剂（减水剂）
图4-18减水剂作用机理示意图
（1）分散作用：
水泥加水拌合后，由于水泥颗粒分子引力的作用，使水泥浆形成絮凝结构，使10%～30%的拌合水被包裹在水泥颗粒之中，不能参与自由流动和润滑作用，从而影响了混凝土拌合物的流动性（如图4-18a）。
当加入减水剂后，由于减水剂分子能定向吸附于水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带有同一种电荷（通常为负电荷），形成静电排斥作用，促使水泥颗粒相互分散，絮凝结构破坏，释放出被包裹部分水，参与流动，从而有效地增加混凝土拌合物的流动性（如图4-18b）。
（2）润滑作用：
减水剂中的亲水基极性很强，因此水泥颗粒表面的减水剂吸附膜能与水分子形成一层稳定的溶剂化水膜（图4-18c），这层水膜具有很好的润滑作用，能有效降低水泥颗粒间的滑动阻力，从而使混凝土流动性进一步提高。
2）．减水剂的主要功能：
（1）配合比不变时显著提高流动性。
（2）流动性和水泥用量不变时，减少用水量，降低水灰比，提高强度。
（3）保持流动性和强度不变时，节约水泥用量，降低成本。
（4）配置高强高性能混凝土。
3）、常用减水剂品种：
（1）木质素系减水剂：
木素质系减水剂主要有木质素磺酸钙（简称木钙，代号MG），木质素磺酸钠（木钠）和木质素磺酸镁（木镁）三大类。
工程上最常使用的为木钙。
（2）萘磺酸盐系减水剂：
简称萘系减水剂，萘系减水剂多数为非引气型高效减水剂，适宜掺量为0.5%～1.2%，减水率可达15%～30%，相应地可提高28天强度10%以上，或节约水泥10%～20%。
萘系减水剂对钢筋无锈蚀作用，具有早强功能。
但混凝土的坍落度损失较大，故实际生产的萘系减水剂，极大多数为复合型的，通常与缓凝剂或引气剂复合。
萘系减水剂主要适用于配制高强、早强、流态和蒸养混凝土制品和工程，也可用于一般工程。
（3）树脂系减水剂：
为非引气型早强高效减水剂，性能优于萘系减水剂，但目前价格较高，适宜掺量0.5%～2.0%，减水率可达20%以上，1天强度提高一倍以上，7天强度可达基准28天强度，长期强度也能提高，且可显著提高混凝土的抗渗、抗冻性和弹性模量。
掺SM减水剂的混凝土粘聚性较大，可泵性较差，且坍落度经时损失也较大。
目前主要用于配制高强混凝土、早强混凝土、流态混凝土、蒸汽养护混凝土和铝酸盐水泥耐火混凝土等。
（4）糖蜜类减水剂：
糖蜜类减水剂是以制糖业的糖渣和废蜜为原料，经石灰中和处理而成的棕色粉末或液体。
适宜掺量0.2%～0.3%，减水率10%左右。
主要用于大体积混凝土、大坝混凝土和有缓凝要求的混凝土工程。
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