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三、混凝土的分类:
(1)按表观密度分类混凝土按表观密度大小不同可分为三类:
①重混凝土它是指干表观密度大于2600kg/m的混凝土,通常是采用高密度集料(如重晶石、铁矿石、钢屑等)或同时采用重水泥(如钡水泥、锶水泥等)制成的混凝土。
因为它主要用作核能工程的辐射屏蔽结构材料,又称为防辐射混凝土。
②普通混凝土它是指干表观密度为2000~2600kg/m的混凝土,通常是以常用水泥为胶凝材料,且以天然砂、石为集料配制而成的混凝土。
它是目前土木工程中最常用的水泥混凝土。
③轻混凝土它是指干表观密度小于1950ks的混凝土,通常是采用陶粒等轻质多孔的集料,或者不用集料而掺人加气剂或泡沫剂等而形成多孔结构的混凝土。
根据其性能与用途的不同又可分为结构用轻混凝土、保温用轻混凝土和结构保温轻混凝土等。
(2)按用途分类
按混凝土在工程中的用途不同可分为结构混凝土、水工混凝土、海洋混凝土、道路混凝上、防水混凝土、补偿收缩混凝土、装饰混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、防辐射混凝土等。
(3)按强度等级分类按混凝土的抗压强度可分为低强混凝土、中强混凝土、高强混凝土及超高强混凝土等。
(4)按生产和施工方法分类按棍凝土的生产和施工方法不同可分为预拌(商品)混凝土、泵送混凝土、喷射混凝土、压力灌浆混凝土(预填骨料混凝土)、挤压混凝土、离心混凝土、真空吸水混凝土、碾压混凝土等。
此外,按每立方米混凝土中水泥用量(C)分为贫混凝土(C≤170kg/m)和富凝土(C≥230kg/m)。
另外,还有掺加其他辅助材料的特种混凝土,如粉煤灰混凝土、纤维棍凝土、硅灰混凝土、磨细高炉矿渣混凝土、硅酸盐混凝土等。
四、混凝土的特点
优点
Ø
原材料来源丰富
施工方便
性能可根据需要设计调整
抗压强度高
耐久性好
缺点
自重大
抗拉强度低,抗裂性差
收缩变形大
五、混凝土的性质
混凝土原材料加水拌合后形成混凝土拌合物,其具有一定得流动性、粘聚性和可塑性。
随着时间的推移,胶凝材料的反应不断进行,水化产物不断增加,形成凝聚结构。
此时混凝土开始凝结硬化,逐渐失去流动性和可塑性,最终形成具有一定强度的水泥石,凝结硬化以前的混凝土拌合物称为新拌混凝土,凝结硬化以后的混凝土称为硬化混凝土。
新拌混凝土是在搅拌站形成的,并一直保持到提供给用户以后,因此,新拌混凝土的性能主要是由搅拌站控制的(主要控制其工作性等指标);
硬化混凝土则是在用户处形成的,并经过一系列的操作过程,这些操作过程对硬化混凝土的性能会产生非常大的影响,因此,硬化混凝土的性能则受混凝土搅拌站和施工单位双方控制。
六、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、经济合理
普通混凝土是由水泥、砂、石、水、掺合料和外加剂等材料组成的。
第二章混凝土的组成材料
一、水泥
凡细磨成粉末状,加入适量水后,可成为塑性浆体,既能在空气中硬化,又能在水中硬化,并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料,通称水泥。
按用途及性能分为三大类:
①通用水泥。
用于一般土木建筑工程,如硅酸盐水泥(以硅酸钙为主要矿物组成的水泥的统称,国际上统称为波特兰水泥,包括普通硅酸盐水泥,矿渣、火山灰质、粉煤灰、混合硅酸盐水泥等)。
②专用水泥。
用于某种专用工程,如油井水泥、型砂水泥等。
③特种水泥。
用于对混凝土某些性能有特殊要求的工程,如快硬水泥、水工水泥、抗硫酸盐水泥、膨胀水泥、自应力水泥等。
水泥的性能必须符合国家标准规定的细度、凝结时间、安定性、强度、比重、水化热、抗渗性、抗冻性、胀缩性、耐热性和耐蚀性等指标。
硅酸盐水泥:
凡是由硅酸盐为主要成份的熟料、适量石膏、0~70%的不同品种的混合材料,磨细制得的水硬性胶凝材料,称为硅酸盐系列水泥。
硅酸盐水泥熟料化学组成:
CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3。
二、粉煤灰
粉煤灰是从燃煤热电厂烟道气体中收集的一种粉状材料,以SiO2和Al2O3为主要成分,含有少量Fe2O3、CaO。
粉煤灰根据各项技术指标,分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三级,相对来说,其中Ⅰ级粉煤灰的性能最优。
在混凝土中掺加粉煤灰使混凝土的性能得到以下几个方面的改善:
1、可以提高混凝土的后期强度;
2、在混凝土的用水量不变的情况下,可以起到显著改善混凝土拌合物和易性的效应,增加流动性和粘聚性,还可降低水化热;
3、若保持混凝土拌合物原有的和易性不变,则可减少用水量,起到减水的效果,从而提高混凝土的密实度和强度,增强耐久性。
三、矿粉
磨细矿渣(即通常所说的矿粉)是指在高炉炼铁过程中排出的非金属矿物熔渣,通过粉磨所得到的一种粉状材料,主要化学组成为CaO、SiO2、Al2O3。
在混凝土中掺加磨细矿渣使混凝土的性能得到以下几个方面的改善:
1、降低了混凝土的水化热;
2、可提高混凝土的耐久性,改善混凝土的抗渗性能;
3、具有物理辅助减水效果;
4、有利于提高混凝土的后期强度;
5、改善坍落度损失。
四、骨料
骨料(也称集料)总体积占混凝土体积的60~80%,根据粒径大小分为粗骨料(粒径>4.75mm)和细骨料(粒径为0.15~4.75mm)。
五、外加剂
减水剂是最常用的一类化学外加剂,在混凝土中使用减水剂主要有以下几个作用:
1、在保持用水量不变的情况下,改善新拌混凝土的工作度,提高流动性:
2、在保持新拌混凝土工作度不变的情况下,减少用水量,以提高混凝土的强度;
3、在保持新拌混凝土一定强度前提情况下,减少水泥用量,以改善硬化混凝土的体积稳定性,提高抗裂性;
4、改善新拌混凝土的可泵性,提高施工速度。
六、拌合用水
1、水是胶凝材料水化反应的反应物
2、水是混凝土流动性的调节组分
3、水是各组分运动的载体
4、水是产生膨胀的源泉
第三章混凝土的和易性
一、普通混凝土的和易性
新拌混凝土的和易性,也称工作性,是指拌合物易于搅拌、运输、浇捣成型,并获得质量均匀密实的混凝土的一项综合技术性能。
二、和易性的测定方法
通常是以测定拌合物的流动性来评定和易性,而粘聚性和保水性主要通过观察的方法进行评定。
目前,最常用的方法为坍落度法。
三、离析和泌水
离析:
指混合料各组分分离,造成不均匀和失去连续性的现象。
混凝土中颗粒运动公式:
V颗粒=2r颗粒2g(ρ颗粒-ρ液)/9η液
结论:
颗粒的运动速度与颗粒粒径的平方及颗粒与液体的密度差成正比;
与液体的粘度成反比
三个层次的分离:
泌水、浮浆、粗骨料离析。
四、影响混凝土和易性的主要因素
1、单位用水量
单位用水量是混凝土流动性的决定因素。
用水量增大,流动性随之增大,但用水量大带来的不利影响是保水性和粘聚性变差,易产生泌水分层离析,从而影响混凝土的匀质性、强度和耐久性。
2、浆骨比
浆骨比指水泥浆用量与砂石用量之比值。
3、水胶比
水胶比即水用量与胶凝材料用量之
4、砂率
砂率是指砂用量与砂、石总用量的质量百分比。
5、水泥品种及细度
6、骨料的品种和粗细程度
7、外加剂
一般来说,混凝土的流动度随着减水剂用量的增加而增大,但每种减水剂都有一个最佳掺量,减水剂的作用在此时达到极限,继续增大掺量,流动度不再增大,甚至还有可能减小。
所以要通过试验来确定最佳掺量,不可盲目地超量使用减水剂。
8、时间、气候条件
五、混凝土和易性调整原则
1、当混凝土流动性小于设计要求时,为了保证混凝土的强度和耐久性,不能单独加水,必须保持水灰比不变,增加水泥浆用量。
但水泥浆用量过多,则混凝土成本提高,且将增大混凝土的收缩和水化热等。
混凝土的粘聚性和保水性也可能下降。
2、当坍落度大于设计要求时,可在保持砂率不变的前提下,增加砂石用量。
实际上相当于减少水泥浆数量。
3、改善骨料级配,既可增加混凝土流动性,也能改善粘聚性和保水性。
但骨料占混凝土用量的75%左右,实际操作难度往往较大。
4、掺减水剂或引气剂,是改善混凝土和易性的最有效措施。
5、尽可能选用最优砂率。
当粘聚性不足时可适当增大砂率
六、新拌混凝土的凝结时间
初凝:
指混凝土加水至失去塑性所经历的时间,亦即表示施工操作的时间极限。
终凝:
指混凝土加水到产生强度所经历时间。
初凝时间希望适当长,以便于施工操作;
终凝与初凝的时间差则越短越好。
混凝土初凝时间一般在2-4h,加了缓凝剂可以达到6-8h;
一般商品混凝土终凝时间控制要求在12-16h。
这是最保守的设计时间
七、新拌混凝土的坍落度损失
新拌混凝土的流动性随着时间的变化而逐渐降低,这是混凝土水化硬化的必然过程,普通商品混凝土的流动性指标用坍落度来评价,因此,也常用坍落度损失来表征商品混凝土流动性依时性变化。
混凝土坍落度损失原因
1、外加剂作用的减退;
2、混凝土中自由水的损失;
3、混凝土含气量的降低;
4、较多水化产物的形成
减小新拌混凝土坍落度损失的措施
1、选择相适应的胶凝材料-外加剂体系;
2、延缓胶凝材料的水化
3、对骨料进行预湿处理;
4、增强混凝土的保水能力;
5、控制混凝土中不稳定气泡的含量;
6、掺入一定数量的矿物外加剂。
第四章硬化混凝土的性能
一、强度
1、抗压强度是硬化混凝土性能的主要指标,是指按照国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》规定,将混凝土拌合物制作边长为150mm的立方体试件,在标准条件(温度20±
2℃,相对湿度95%以上)下,养护到28d龄期,测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度(简称立方体抗压强度)。
2、普通混凝土划分为十二个强度等级:
C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60;
一般把C60及以上的混凝土称为高强混凝土。
影响的强度因素
1、水泥强度和水灰比
2、骨料的影响
3、龄期
龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。
4、养护条件
混凝土的养护条件主要指所处的环境温度和湿度。
二、混凝土强度试件制作及养护要求
1、按照标准要求对出场前的砼取样;
2、对取来的砼拌合均匀;
3、按照标准要求采取成型方式:
人工插捣或振动台振实成型;
4、在20±
5℃的条件下静止24~48小时;
5、拆模后立即放入标准养护室养护或同条
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