商品混凝土基礎(chǔ)知識(shí)

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1、（一）預(yù)拌混凝土的定義及強(qiáng)度等級(jí)常識(shí)：“混凝土”可簡(jiǎn)寫為“砼”。預(yù)拌混凝土（也稱商品混凝土）是指由水泥、骨料、水以及根據(jù)需要摻入外加劑、礦物摻合料等組分按一定比例在攪拌站經(jīng)計(jì)量、拌制后出售的并采用運(yùn)輸車，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)運(yùn)至使用地點(diǎn)的拌合物，預(yù)拌混凝土屬于半成品?；炷恋燃?jí)劃分是按混凝土的28天立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值分為若干個(gè)等級(jí)，即強(qiáng)度等級(jí)。表示為符號(hào)C（“C”為混凝土的英文名稱的第一個(gè)字母）與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（以MPa計(jì)）表示，普通混凝土劃分為C10、C 15、C 20、C 25、C 30、C 35、C 40、C 45、C 50、C 55、C 60、C70、C80、C100等。（二）商品混凝

2、土的組成材料混凝土與其他商品一樣，其性能是受原材料的影響，只有控制好混凝土原材料的質(zhì)量、合理利用原材料才能獲得性能優(yōu)良、成本低廉的混凝土。（1）水泥水泥是混凝土中最重要原材料之一，也是決定混凝土性能的重要部分。水泥的品種很多，有硅酸鹽水泥（P.、P.）、普通硅酸鹽水泥(P.O)、礦渣硅酸鹽水泥(P.S)、火山灰硅酸鹽水泥(P.P)、粉煤灰硅酸鹽水泥(P.F)、復(fù)合硅酸鹽水泥（P.C）、鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥等等。它們主要存在著兩個(gè)方面的差別：一是水泥熟料礦物組成的差別。例如：硅酸鹽水泥，熟料中以硅酸鹽礦物為主；硫鋁酸鹽水泥，熟料中則以無(wú)水硫鋁酸鈣礦物為主。二是混合材料品種和摻量

3、的差別。例如普通硅酸鹽水泥是在硅酸鹽水泥的基礎(chǔ)上摻入少量的活性或非活性混合材，其摻量為6%15%；礦渣硅酸鹽水泥是在硅酸鹽水泥的基礎(chǔ)上摻入一定量的礦渣，其摻量為20%70%；粉煤灰硅酸鹽水泥是在硅酸鹽水泥的基礎(chǔ)上摻入一定量的粉煤灰，其摻量為20%40%。由于組分上的不同，水泥的性能上也不同。不同品種的水泥等級(jí)等級(jí)劃分也不同，硅酸鹽水泥分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R，P.O 分為42.5、42.5R、52.5、52.5R， P.S 、P.F 、P.P 、P.C分為32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R 。“R”是表示早強(qiáng)型的意思，數(shù)

4、字是表示該水泥28天強(qiáng)度不低于該數(shù)字的強(qiáng)度值。水泥的保存期為3個(gè)月，超過(guò)這個(gè)期限的水泥要通過(guò)試驗(yàn)確定其是否合格后才使用。（2）摻合料摻合料在混凝土中的應(yīng)用已經(jīng)經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)，并成為混凝土中不可缺少的一個(gè)組分。摻合料的種類很多，其組分和性能有很大的差異。目前常用的摻合料主要有粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉、硅粉、沸石粉。1.粉煤灰：是一種工業(yè)廢料，是由燃煤熱電廠煙道中收集的一種粉狀材料，由于煤種的差異，以及燃燒條件和收集工藝不同，粉煤灰的組成和性能變化很大。在其他的條件相同的情況下，不同的收集工藝對(duì)粉煤灰的質(zhì)量影響很大，一般來(lái)說(shuō)，風(fēng)選的粉煤灰質(zhì)量較好，球磨的粉煤灰質(zhì)量較差。粉煤灰分為三個(gè)等級(jí)：級(jí)、級(jí)、級(jí)三

5、個(gè)等級(jí)，級(jí)粉煤灰質(zhì)量最好。級(jí)粉煤灰細(xì)度要求不超過(guò)12%、需水量不超過(guò)95%、燒失量不超過(guò)5%，級(jí)粉煤灰細(xì)度要求不超過(guò)30%，需水量不超過(guò)105%、燒失量不超過(guò)8%，級(jí)粉煤灰細(xì)度要求不超過(guò)45%、需水量不超過(guò)115%、燒失量不超過(guò)15%。粉煤灰在混凝土的作用主要有三種：形態(tài)效應(yīng)、活性效應(yīng)、微骨料效應(yīng)。形態(tài)效應(yīng)：粉煤灰是粒徑很小的珠狀顆粒，表面圓滑，所以它的形態(tài)效應(yīng)可以歸結(jié)為填充作用（粒徑小，填充水泥空隙是混凝土更密實(shí)）、表面作用（粒徑小，比表面積大，需水大，是負(fù)面作用）、潤(rùn)滑作用（粒徑小，球狀顆粒起潤(rùn)滑作用。球磨磨細(xì)的粉煤灰珠狀顆粒被打破，潤(rùn)滑作用就降低）?；钚孕?yīng)：是指混凝土中粉煤灰的活性成分

6、所產(chǎn)生的化學(xué)效應(yīng)。通常是指火山灰反應(yīng)?；钚孕?yīng)體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是粉煤灰自身的火山灰反應(yīng)能力；二是對(duì)水泥熟料礦物水化過(guò)程的促進(jìn)作用，粉煤灰的火山灰反應(yīng)要吸收水泥熟料反應(yīng)生成的Ca（OH）2（氫氧化鈣），,加速了水泥熟料的反應(yīng)，提高混凝土的后期強(qiáng)度的發(fā)展。微骨料效應(yīng)：由于粉煤灰微細(xì)顆粒均勻分布于水泥漿體的基相之中，就像微細(xì)的骨料一樣。漿體硬化后就可以看做“微混凝土”。粉煤灰的玻璃微珠本身強(qiáng)度高，在漿體中分散狀態(tài)良好，所以能增強(qiáng)硬化漿體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提高混凝土的強(qiáng)度。2.磨細(xì)礦渣粉（簡(jiǎn)稱：礦粉）：是指在高爐煉鐵過(guò)程中排出的浮于鐵水表面的非金屬礦物熔渣通過(guò)水淬急速冷卻后形成的高爐礦渣，然后通過(guò)粉磨得到

7、的一種粉狀物料。磨細(xì)礦渣的化學(xué)組分和水泥較接近，活性較高。等級(jí)劃分為S75、S95、S105，“S95”是表示該礦粉28d活性指數(shù)(也可稱為抗壓強(qiáng)度比)要達(dá)到95%。活性越高越好，當(dāng)然也越貴。礦粉在混凝土中的作用主要是活性效應(yīng)。3.硅粉：是鐵合金廠在冶煉硅鐵合金或金屬硅時(shí)通過(guò)收塵裝置在煙道收集的極細(xì)的粉末。硅粉的化學(xué)組成主要是SiO2（二氧化硅），它的顆粒主要為非晶態(tài)的球形顆粒、表面光滑、粒徑非常小、容重小、活性非常高，價(jià)格也非常貴，一般在C80以上的高等級(jí)混凝土中采用。4.沸石粉：是由天然沸石經(jīng)過(guò)機(jī)械粉磨而成。一般為多孔的多棱角顆粒，需水量較大，摻入沸石粉后混凝土較粘稠。是地方資源性材料使用

8、較少。（3）骨料骨料分為粗骨料又叫石子、細(xì)骨料又叫砂子。砂子分為天然砂、人工砂，天然砂又分為河砂、海砂、山砂，人工砂分為機(jī)制砂、混合砂；按砂的粗細(xì)分為細(xì)砂、中砂、粗砂。石子分為碎石、卵石；按粒徑的連續(xù)性分為單粒徑、連續(xù)粒徑；按粒徑大小分為516、520、525、531.5（也稱13石子）等等。1. 級(jí)配：是指骨料中各粒徑顆粒的分布情況。通常說(shuō)的級(jí)配不好就是指骨料的粒徑分布較窄，單粒徑的骨料較多。這種骨料對(duì)混凝土的影響很大，如：和易性不好、泵送性差、石子偏多、強(qiáng)度偏低、用水量大。2. 顆粒形狀與表面狀態(tài)：顆粒形狀分為球形或蛋形、棱角形、片狀、針狀。顆粒形狀對(duì)堆積密度的影響比較大，一般來(lái)說(shuō)，顆粒越

9、接近球形，堆積密度越大，球形顆粒含量越多，堆積密度也越大。堆積密度越大，骨料的空隙率就越小，混凝土就越密實(shí)，強(qiáng)度就越高，混凝土的水泥用量就越可以減少降低。表面狀態(tài)是指骨料顆粒表面的粗燥程度和孔的特征。一般來(lái)說(shuō)，表面粗燥的骨料與硬化水泥石有較好的機(jī)械咬合力，但摩擦阻力大，影響混凝土的流動(dòng)性。3. 含泥量：是指骨料中粒徑小于0.075mm的塵屑、淤泥和粘土的含量。含泥量越大混凝土的用水量就越大，強(qiáng)度就越低，干縮就越大，抗?jié)B性能就差、抗凍融性能也差。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求：用于拌制C60C30混凝土用砂，含泥量必須小于3%，石子含泥量必須小于1%。（4）外加劑外加劑是一種在混凝土攪拌之前或拌制過(guò)程中加入的、用

10、以改善新拌混凝土和硬化混凝土性能的材料。外加劑是現(xiàn)代混凝土的重要組分，可以說(shuō)現(xiàn)代混凝土的技術(shù)進(jìn)步幾乎都與外加劑的應(yīng)用有著密切的關(guān)系。高效減水劑的出現(xiàn)，推動(dòng)了高強(qiáng)混凝土的發(fā)展，也使得混凝土現(xiàn)實(shí)了泵送化、自密實(shí)化；引氣劑的使用大大提高了混凝土的抗凍耐久性；膨脹劑在混凝土結(jié)構(gòu)的防裂中發(fā)揮了較大的作用；防凍劑的使用使北方地區(qū)的冬季施工成為可能，大大延長(zhǎng)了可施工期。外加劑的種類繁多，性能各異，按其主要使用功能分類分為四類：1.改善混凝土拌合物流變性能的外加劑：減水劑（坍落度相同的情況下減少拌合用水量）、泵送劑（兼有減水、緩凝、引氣的作用）等；2.調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間、硬化性能的外加劑：緩凝劑（延長(zhǎng)混凝土的凝結(jié)時(shí)

11、間的外加劑）、促凝劑（縮短凝結(jié)時(shí)間）、速凝劑（使混凝土快速凝結(jié)如噴射混凝土）等；3.改善混凝土耐久性的外加劑：引氣劑（引入大量微小氣泡，提高抗凍性）、防水劑（提高混凝土的抗水滲透的性能）、阻銹劑、和礦物外加劑等；4.改善混凝土其他性能的外加劑：膨脹劑（使混凝土膨脹）、防凍劑（降低水的冰點(diǎn)，在負(fù)溫下促進(jìn)混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)，提高混凝土抗凍融性能）、著色劑（制備具有彩色混凝土的外加劑）。（5）水：混凝土中一般使用自來(lái)水或者潔凈的地下水，一些含有脂肪、油、糖、酸類、鹽類等工業(yè)廢水、污水都不能用來(lái)拌和混凝土，含有雜質(zhì)、泥漿等不干凈的水也不能用于拌和混凝土。（三）混凝土的性能混凝土原材料加水拌和后形成混凝土

12、拌和物，這一拌和物具有一定的流動(dòng)性、黏聚性和可塑性。隨著時(shí)間的推移，膠凝材料的水化反應(yīng)不斷進(jìn)行，水化產(chǎn)物不斷增加，形成凝聚結(jié)構(gòu)。此時(shí)混凝土開始凝結(jié)硬化，逐步失去流動(dòng)性和可塑性，最終形成具有一定強(qiáng)度的水泥石。凝結(jié)硬化以前的混凝土拌和物通常稱為新拌混凝土，凝結(jié)硬化后的混凝土則稱為硬化混凝土。（1）新拌混凝土的流動(dòng)性是指新拌混凝土在一定的外力（重力、振搗力）作用下克服自身的內(nèi)摩擦力而做的功。通俗的說(shuō)就是在一定外力作用下新拌混凝土能流多遠(yuǎn)，是否減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。測(cè)定流動(dòng)性的方法很多，最常用的有坍落度（擴(kuò)展度）試驗(yàn)法、維勃稠度試驗(yàn)法、密實(shí)因數(shù)試驗(yàn)法等等。而我們?cè)趯?shí)際操作中用得最多的坍落度試驗(yàn)法。坍落度

13、是用坍落度筒來(lái)測(cè)定的，坍落度筒尺寸是上口直徑100mm，下口直徑200mm，高300mm。試驗(yàn)時(shí)將新拌混凝土分三層裝入筒內(nèi)，每層用搗棒從邊緣往中心螺旋式插搗25次，插搗時(shí)搗棒要插至上一層新拌混凝土的表面。三層裝完后，抹平筒口，將筒體垂直提起，新拌混凝土錐體在重力作用下坍落，測(cè)量錐體坍落的高度，即為坍落度值，測(cè)量錐體坍落后兩垂直方向的直徑平均值，即為擴(kuò)展度。一般情況下坍落度值越大，擴(kuò)展度值越大，表示新拌混凝土的流動(dòng)性好，三者之間一般情況下成正比例關(guān)系。比如180mm坍落度的新拌混凝土肯定比140mm坍落度的混凝土流動(dòng)性好，當(dāng)然坍落度有一個(gè)極限值，普通混凝土的坍落度一般不超過(guò)240mm。1.影響新

14、拌混凝土流動(dòng)性的因素：新拌混凝土的流動(dòng)性取決于各組分的特性及其相對(duì)的含量特別是水的作用?；炷恋母鹘M分的作用是相互關(guān)聯(lián)的。A、用水量對(duì)流動(dòng)性的影響：混凝土中的用水量是流動(dòng)性的最主要的影響因素之一。用水量與流動(dòng)性成正比例關(guān)系，用水量越大，流動(dòng)性越大。B、砂率對(duì)流動(dòng)性的影響：砂率是指細(xì)骨料含量占骨料總量的百分?jǐn)?shù)。砂率對(duì)新拌混凝土流動(dòng)性影響較大，砂率存在一個(gè)最佳砂率，砂率過(guò)大或過(guò)小，混凝土的流動(dòng)性都不好，當(dāng)達(dá)到最佳砂率時(shí)混凝土的流動(dòng)性最好。C、組成材料特性對(duì)流動(dòng)性的影響：水泥的需水量、骨料的級(jí)配、顆粒形狀、最大粒徑、表面狀態(tài)、摻合料的需水量、細(xì)度、適應(yīng)性、外加劑的減水率、適應(yīng)性、引氣劑的質(zhì)量等等。都

15、會(huì)對(duì)流動(dòng)性產(chǎn)生影響2.新拌混凝土的坍落度損失：新拌混凝土的流動(dòng)性隨著時(shí)間而變化，這是混凝土水化硬化的必然過(guò)程。由于在通常情況下用坍落度評(píng)定商品混凝土的流動(dòng)性，因此，也常用坍落度損失來(lái)表征商品混凝土流動(dòng)性的依時(shí)性變化?；炷恋奶涠葥p失是商品混凝土使用過(guò)程中經(jīng)常遇到的一個(gè)問(wèn)題。造成混凝土坍落度損失的原因有：A、外加劑與膠凝材料不適應(yīng)；B、膠凝材料水化速度較快；C、骨料吸水率較大；D、氣溫過(guò)高，水分的蒸發(fā)；E、氣泡的逃逸。（2）硬化混凝土的抗壓強(qiáng)度影響混凝土的抗壓強(qiáng)度的主要因素有：1.水膠比：是指單方混凝土的用水量與膠凝材料用量的比值。水膠比越大，孔隙越大，強(qiáng)度越低。2.水泥強(qiáng)度與用量：水泥的強(qiáng)度

16、越高，混凝土的強(qiáng)度越高；水泥用量越高，混凝土強(qiáng)度越高。3.摻合料：摻合料用量越大，混凝土的相對(duì)強(qiáng)度越低；摻合料的活性越低，強(qiáng)度越低；摻合料的需水量越大，強(qiáng)度越低。4.骨料的最大粒徑：在其他條件一定的情況下，骨料的最大粒徑越大，強(qiáng)度越低，在高等級(jí)的混凝土中這種影響較大，中等等級(jí)混凝土不太明顯，低標(biāo)號(hào)混凝土反而是粒徑越大，強(qiáng)度越高。5.齡期：齡期越長(zhǎng)，強(qiáng)度越高。6.溫度與濕度：溫度、濕度越高，強(qiáng)度越高。7.砂率：砂率越大，混凝土強(qiáng)度越低。（3）硬化混凝土的耐久性1.抗?jié)B透性：是指混凝土抵抗水的滲透能力?？?jié)B等級(jí)一般分為P6、P8、P10、P12，“P8”是指混凝土能抵抗0.8MPa壓力下水的滲透。老標(biāo)準(zhǔn)是以符號(hào)“S”來(lái)表示，其意義與新標(biāo)準(zhǔn)的“P”相同。2.抗凍性：是指混凝土抵抗凍融破壞的能力。在寒冷地區(qū)，特別是在與水接觸的部位，混凝土常常被凍壞。這是由于混凝土中的水分受凍結(jié)冰后體積膨脹，是混凝土內(nèi)部受到很大的壓力作用，如果反復(fù)受到冰凍融化作用，混凝土最終將遭到破壞。混凝土抗凍融等級(jí)一般分為：F15、F25、F50、F100、F150、F200，“F100”是指混凝土能抵抗100次的凍融循環(huán)作用。3.抗化學(xué)腐蝕性能：是指混凝土抵抗化學(xué)物質(zhì)（硫酸、鹽酸）侵蝕的能力。4.耐高溫性能：是指混凝土在高溫下，強(qiáng)度降低時(shí)抵抗破壞的能力。