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建筑施工技術(shù)精品課程習(xí)題集與答案附:建筑施工問答叢書混凝土工程 1為什么混凝土?xí)袕姸龋?所謂強度,是指在外力作用下某種材料承受外力的內(nèi)在能力,量值以單位面積上所承受能力的大小“牛頓(N)”來表示,即牛頓/平方毫米(或N/mm2),也稱做“兆帕”(Mpa),1兆帕=1N/mm1. 混泥土屬承壓材料,其抗壓強度遠遠大于抗折及抗拉強度,所以在沒有特別的情況下,一般說混泥土的強度是指它的抗壓強度?;炷嗤翞槭裁磿袕姸龋窟@要從它的材料組成及形成過程來分析。混泥土由膠結(jié)材料、粗骨料、細骨料(粗細骨料也稱為“集料”)、水及摻合料、外加劑所組成,各種材料按照要求的配合比加水拌合后,水與膠結(jié)料水泥發(fā)生化學(xué)變化(常稱為“水化反應(yīng)”),凝結(jié)和硬化,使拌合物由塑態(tài)漸而變?yōu)楣虘B(tài),經(jīng)養(yǎng)護而獲得強度成“人工石”,因此在建筑上常用組合字“”(即人工石)來表示。一般建筑、水利、交通等工程上大量使用的普通混泥土。它的膠結(jié)料是水泥,粗骨料是石子,細骨料是砂子和一般不含雜質(zhì)的水。砂、石本身為粒徑不同的礦物石料,都是具有較高抗壓強度的材料。但散狀的砂石顆粒必須由膠結(jié)材料水泥牢固粘結(jié)而成為一體,才能承受外界的壓力。 水泥的粘結(jié)作用與水泥化學(xué)組成,以及水泥的水化作用有著密切的聯(lián)系。以普通硅酸鹽水泥為例,它的主要化學(xué)成分是硅酸三鈣(3CaO.SiO2)、硅酸二鈣(2CaO.SiO2),鋁酸三鈣(3CaO.AL2O3)、鐵鋁酸四鈣(4CaO.AL2O3.F2O3)、等。當(dāng)水泥與水拌和后,水泥顆粒被水包圍,由表及里地與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng),逐漸水化和水解生成硅酸鹽的水化物和凝膠,同時放出熱量。這些水化物和凝膠與砂石顆粒表面具有很大的附著力,以很強的粘結(jié)力表現(xiàn)出來;而且硅酸鹽的水化物在適當(dāng)?shù)臏囟扰c濕度環(huán)境下,逐漸濃縮凝集,形成晶體結(jié)構(gòu),具有很高的強度。對混泥土來說,水泥的水解和水化作用是在砂石之間進行的,其最終結(jié)果是將散狀的砂石顆粒緊緊粘結(jié)在一起,形成一個共同承受外力的整體。為此,也可說混泥土的強度不僅與砂石材料性能、級配有關(guān),而且與水泥質(zhì)量、品種、用量以及用水量和外界條件都有著密切的關(guān)系。2混凝土法定計量單位與工程單位是什么關(guān)系? 多年來我國使用工程制單位,力的單位為千克力(kgf),而強度的計量單位是千克/平方厘米,(或公斤/平方厘米),而國際計量單位,力的計量單位是牛頓(N),強度計量單位是牛頓/平方毫米,稱為“兆帕”(Mpa)。因國內(nèi)外計量單位的不同,給工程和科研工作帶來不便,為此,自1987年我國將工程制單位改為國際計量單位或法定單位。 根據(jù)物理力學(xué)原理,1Kgf的含意是具有1kg質(zhì)量的物體,在標準重力加速度9.8m/s2的作用下所具有的重力。或者說若具有1kg質(zhì)量的物體9.8m/s2的加速度所需的力是1kgf。而“牛頓”的定義則是具有1kg質(zhì)量的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度所需要的力,即:1kgf=9.8N 根據(jù)牛頓第二定律:F=ma式中 F物體所受的力; M物體的質(zhì)量; A物體的加速度。 1kgf=1kg*9.8m/s2 =9.8kg*m/s2 1N=1kg*1m/s2 =1kg*m/s2 1kgf=9,8N 在工程單位制中強度的計量單位是千克力/平方厘米,將上述千克力(kgf)與牛頓(N)等量關(guān)系換算: 1kgf/cm2=9.8N/(10mm)2 =9.8N/100mm2 =0.098/mm2 =0.098Mpa例如原工程制中300號混凝土為300kgf/cm2,若按法定計量單位應(yīng)為30Mpa,而混凝土的強度等級與原混凝土標號兩者差約為2Mpa,所以原300號混凝土相當(dāng)于強度等級C28的混凝土。 3什么是水泥的“硬練”與“軟練”? 所謂水泥的“硬練”與“軟練”,是指按照水泥標準的各種有關(guān)規(guī)定,檢驗水泥膠砂(水泥與標準砂加水后的拌合物)強度的試驗方法。 “硬練法”是按照水泥老標準GB177-62做規(guī)定的灰砂比、水灰比拌制成水泥膠砂,做成抗壓試塊及抗拉試塊,檢驗水泥強度的方法。由于這種方法水灰比?。s為0.300.40),灰砂比中的用砂量大(水泥:砂=1:3),拌制水泥膠砂很困難、勞動強度高,水泥膠傻呈干硬性;在制作水泥膠傻時需要使用笨重的攪拌機拌和,用錘式“成型機”按規(guī)定的錘重和規(guī)定的錘擊次數(shù)成型,所以稱為“硬練”,這種方法已被淘汰,這是我國水泥試驗方法的重要改進。 “軟練法”是按照水泥新標準GB177-85規(guī)定的灰砂比、水灰比拌制水泥膠砂,成型試體并檢驗其強度的方法,由于新標準增大了用水量(水灰比約為0.440.46),減少了標準砂用量(灰砂比為1:2.5),所以水泥膠砂稀軟,較“硬練”塑性大,因而拌制容易省力,設(shè)備只用構(gòu)造簡單的“雙轉(zhuǎn)葉片式”膠砂攪拌機,試體成型只需一般“偏心輪式膠砂振動臺”就可以了,故稱這種檢驗水泥膠砂強度的方法為“軟練”。“軟練”方法的最大特點是簡便,更接近當(dāng)前的施工實際情況。由落后的“硬練”改進為“軟練”,標志著我國建筑工業(yè)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高,標志著我國水泥工業(yè)的飛速發(fā)展。 4為什么不能確定一個通用的配合比? 有人提出一個問題:若能做出一個永久通用的混凝土配合,使用起來不是很方便嗎?這是不可能的。因為影響混凝土配合比的因素太多、太復(fù)雜。如混凝土不同的使用要求、不同的施工工藝和不同的材料性能等的影響,所以就不可能用一個能夠適應(yīng)各種要求的萬能配方。具體的不用要求與影響因素如下:(1) 工程特點的不同,對混凝土配合比有不同的要求如 水池要求混凝土具有較高的密實性和抗?jié)B性能;大體積的混凝土則要求具有較高的耐磨強度;一般承重結(jié)構(gòu)要求混凝土具有可靠的力學(xué)性能;鋼筋過密的構(gòu)件要求有適宜的 落度和控制石子的最大粒徑;而建筑外墻則要求一定的保溫性能等等。(2) 施工條件對配合比的影響, 送工藝要求混凝土有較好的流動性,應(yīng)適當(dāng)加大含砂率和水泥用量:而滑模或大模板施工工藝,則要求混凝土有適宜的 落度和較高的早期強度。如采用自由墜落式鼓形攪拌機,可攪拌一般塑性混凝土;而采用強制式攪拌機則可攪拌干硬性混凝土等等。(3) 原材料性能不同對配合比的影響,普通水泥有較高的水化熱,不適于大體積混凝土;但其礦渣水泥或火山灰質(zhì)水泥的水化熱較小,適于大體積混凝土;但其早期強度低,又不適與拆模早的工程。礬土水泥具有早強、硬化快的優(yōu)點,適與緊急搶修、拆模早的工程。不同產(chǎn)區(qū)的骨料,具有不同粒徑和形狀,其總體表面積也不盡相同,影響水泥用量;各種粒徑在骨料中所占比例的不同,影響骨料的顆粒級配和混凝土的密實度。此外,骨料中有機物的含量,含土量,含水率等等的差異,對配合比都有著不同的影響。因此不能用一個通用的配合比去適應(yīng)以上種種情況。混凝土的配合比,必須根據(jù)各種不同的客觀條件,為獲得最大密實度,在滿足強度要求的前提下,取的最小水泥用量,經(jīng)過理論計算和試配才能確定。每一種配合比只能滿足某一、兩個或某幾個方面的要求,不可能用一個“萬靈”的通用配合比,在任何情況下都能適用。此外,應(yīng)該指出在有些才考書上或概預(yù)算定額上,附錄一些混凝土的經(jīng)驗配合比表,這些附錄表上的配合比是估算材料用量使用的,不能作為施工配比。但是在邊遠地區(qū),確無試驗設(shè)備或混凝土配合比專業(yè)設(shè)計人員,且混凝土用量不大或用于某些非承重結(jié)構(gòu)時,可以參用一些常用經(jīng)驗配合比。但一般經(jīng)驗配合比水泥用量都偏大,所以這些參考配合比不能作為結(jié)構(gòu)設(shè)計和主體結(jié)構(gòu)施工的依據(jù)。 5為什么混凝土骨料要有合適的級配?一般的普通水泥混凝土是以水泥為膠結(jié)材料,將砂、石所構(gòu)成的骨料粘結(jié)成一個整體。為此,對骨料提出兩方面的要求:(1) 為獲得高強度,砂石必須是空隙小的密實體;(2) 為節(jié)約水泥、砂石的總表面積是、應(yīng)是最小。因為骨料表面須由水泥漿包裹,水泥漿起粘結(jié)作用不是填充空隙。怎樣才能使砂、石的空隙率最小呢?例如:把大小不同的雞蛋堆積起來,蛋間會有較多的空隙,而若在蛋間加入黃豆,空隙就會小些,在黃豆與雞蛋之間再加入小米,空隙率就會更?。ㄒ妶D2)可見空隙的大小與材料顆粒的粒徑同各種粒徑所占數(shù)量的比例有關(guān)。這種比例關(guān)系,叫做“級配”。如何使各種材料顆粒的總面積最小呢?如一個立方體(見圖3)每邊長2cm,其表面積為2*2*6=24cm2。若沿縱、橫側(cè)三面的中線各切一刀,將該立方體分成八個邊長各為1cm的小立方體,其總表面積就變成48cm2,面積較前增加了一倍。由此可見,粒徑越小,表面積就越大。所以,若全用大粒徑的砂、石做骨料,空隙率小但表面積卻很大,這就需要選擇能兼顧兩者的合適搭配。合適的級配應(yīng)是大石子之間由小石子填充,小石子之間由較粗的砂子填充,粗砂之間由細砂填充,以達到最大的密實度和總表面積最小。6為什么要控制混凝土的含砂率?混凝土的含砂率,是混凝土中砂的重量與砂石總重量之比。在確定混凝土配合比時,應(yīng)選擇最優(yōu)含砂率。密實的混凝土應(yīng)該是砂子填滿石子空隙,水泥漿包裹住砂石并填滿砂子的空隙,以達到最大密實度。若砂子過少,則石子空隙的一部分,將用水泥漿填充,這樣將增加水泥用量,是不經(jīng)濟的;砂子過少,沒有足夠的砂漿對石子進行潤滑作用,勢必加大內(nèi)摩擦,降低混凝土的流動性,造成操作困難。而且由于水泥砂漿的粘滯性降低,石子容易分離,造成離析現(xiàn)象。但砂子過多,增大砂的表面積,就需要水泥漿包裹,同樣也要增大水泥用量。在施工中多用中、粗砂而不用細砂,就是因為細砂粒徑小而表面積大及含土量大的緣故。而且砂率過大粗骨料減少,還會引起混凝土強度降低。合適的含砂率應(yīng)是石子、砂、水泥漿互相填充,使混凝土既能達到最大密實度,又能保證最少的水泥用量。實踐證明,含砂率一般在30%38%左右。但由于影響砂率的因素很多,需要根據(jù)石子的形狀、粒徑、孔隙率和砂子的品質(zhì)及水灰比的大小、混凝土和易性等因素,進行試驗和調(diào)整,而不能僅靠計算來解決。 7為什么在砂、石使用前要測定含水率?影響混凝土強度的兩項重要指標,一個是砂石級配,另一個就是水灰比,所以用水量的多少,是與混凝土的強度密切聯(lián)系在一起的。拌制混凝土的拌和水用量,是根據(jù)配合比的水灰比決定。但配合比所采用的砂石,應(yīng)是干燥不含水的。工程中使用的砂石,由產(chǎn)地到使用堆放場地,都是暴露于大自然之中,都含有一定的水分,而且隨著氣溫和陰雨天的變化,砂石的含水率無時不在變化著。若用含水的砂石拌制混凝土,勢必增大了理論用水量,所以,每批砂石必須在使用前測定其含水率,相應(yīng)扣除拌和水用量。這樣才能保證配合比的準確性。例如:已知C18混凝土配合比為0.54:1:1.95:4.57(水:水泥:砂:石),已測出砂的含水率為3%,石的含水率為1%,求每袋水泥拌制混凝土的實際加水量。水泥用量=50kg砂 用 量=50*1.95=97.5kg砂含水量=97.5*3%=2.9kg實際用砂量=97.5+2.9=100.4kg石用量=50*4.57=228.5kg石含水量=228.5*1%=2.29kg實際用石量=228.5+2.29=230.79kg理論用水量=5.*.54=27.1kg實際用水量 =27.1-2.9-2.9=21.91kg 8.為什么不能任意向混凝土里加水?混凝土在攪拌過程中加入的水量稱為拌和水,是按照配合比中的水灰比(指混凝土中水與水泥用量的重量比)計算得出的。拌和水包括兩部分,一部分為化合水,另一部分為自由水?;纤撬噙M行水化作用時所必須的水,要有足夠的化合水才能保證水泥顆粒的充分水解和水化,生成結(jié)晶和凝結(jié),但這部分用水量是較少的,一般僅占拌和水的四分之一。其余的水稱為自由水,自由水完全是為了滿足操作要求,即為保證混凝土的和易性、 落度等而多加入的水分?;纤c水泥礦物質(zhì)顆粒形成晶體和凝膠,將永存于混凝土內(nèi)。而自由水卻隨著混凝土的養(yǎng)護和硬化過程逐漸蒸發(fā),在混凝土內(nèi)形成空隙,從而降低了混凝土的密實度和強度。混凝土中的自由越多,混凝土的密實度越差強度也就越低。所以,配合比總的水灰比,應(yīng)在保證必要工作度(用混凝土的坍落度進行控制)的條件下,達到最小的用水量。若為操作省力,拌制“稀軟”的混凝土攪拌時多加水或在已拌制好的混凝土內(nèi)再加水,勢必增加混凝土內(nèi)在空隙率,影響強度。在此情況下,只有加大水泥用量,才能保證規(guī)定的水灰比,但這就造成水泥的浪費。所以,在混凝土規(guī)范里,根據(jù)混凝土所處的環(huán)境條件,規(guī)定了最大水灰比和最小水泥用量。為減少混凝土的用水量又能滿足坍落要求,可在混凝土內(nèi)摻加減水劑(詳見“25.用減水劑為什么能節(jié)約水泥”),如上所述水泥水化作用的水僅占拌合水用量的四分之一,用量很少,減水劑主要是彌補自由水減少的部分,所以摻用減水劑是在保證水化作用的前提下,滿足混凝土工作度的要求,而不降低混凝土的強度等級。 9. 混凝土的水泥用量越大質(zhì)量越好嗎?正確的水泥用量必須保證兩點:(1) 為保證混凝土的密實性,滿足其力學(xué)性能,水灰比不應(yīng)超出規(guī)定的最大水灰比;(2) 為保證混凝土的耐久性,不應(yīng)低于規(guī)定的最小水泥用量。在一定的水灰比之下,多使用一些水泥,是可以提高混凝土的強度,但強度超出設(shè)計要求,無疑是一種浪費。而過多的增加水泥用量,適得其反,卻會帶來危害。水泥加水拌和后,在空氣中硬化,其體積隨著水分的蒸發(fā)而收縮。水泥標號越高, 顆粒越細,用量越大,體積收縮越嚴重。這是由于水泥凝膠隨水分的減少,凝聚力的增加而引起的。當(dāng)水泥顆粒越細時,水解和水化充分,凝膠增多。當(dāng)水泥用量大時,生成凝膠的數(shù)量多,所以凝聚力也大,收縮量也隨著增加。水泥體積過大的收縮,將會造成混凝土的開裂,引起鋼筋銹蝕,混凝土滲透性和構(gòu)件繞度增大等弊病。因此,在“規(guī)范”中規(guī)定混凝土最大水泥用量不宜大于550kg/m3.10.為什么混凝土有時產(chǎn)生泌水現(xiàn)象?有人把混凝土離析現(xiàn)象與泌水現(xiàn)象混為一談,其實,混凝土的離析與泌水是兩種的不同概念,離析是指混凝土內(nèi)各礦物顆粒彼此分離現(xiàn)象;而泌水是指混凝土內(nèi)拌和水析出于表面,所以又稱為“析水”。發(fā)生泌水現(xiàn)象的原因是多方面的。主要與水泥品種、加水量、砂率、震動等情況有關(guān)。如礦渣水泥因水泥混合材料中水卒處理不良時,其顆粒很難磨細,粒度大與小包裹面積小,產(chǎn)生游離水而造成泌水。若混凝土的加水量過大,或當(dāng)砂率過小時,骨料中細顆粒占的比例小,若經(jīng)過分震動,它們受自重而下沉(詳見第44問),將水排擠出混凝土而浮于表面,形成泌水層?;炷撩谒不蟊砻嫠周?,即常說的脫皮起水現(xiàn)象。這是由于表層水泥漿內(nèi)含水量過大,蒸后微孔過多所致。對于需要在混凝土表面抹砂漿的結(jié)構(gòu),因基層表面強度低,易產(chǎn)生空鼓,施工時應(yīng)引起足夠的重視。 11.為什么拌制混凝土?xí)r砂石必須過秤?目前,除一些重點工程后臺上料采用自動秤量外,大部分工程仍采用手推車裝運砂石,長期沒有解決砂石過秤的問題。有的操作人員對過秤的道理不夠清楚,只圖省力,而不過秤是不對的。配合比是按生料的重量計算。為保證用料的準確性,用料必須過秤,這是顯而易見的道理。但為什么配合比用重量比不用體積比?有為什么用料不允許采用所謂“標準車”的辦法?(“標準車”指按車稱料后,將料刮平,在車箱側(cè)面畫線標記,以后就以此線為準裝料的辦法)其主要原因是由于某些客觀因素,使體積和重量之間產(chǎn)生差異。如砂子的體積受含水率的影響較大時,同樣重量的砂子因含水率不同而體積不同。當(dāng)含水率較小時,體積隨含水率的增加而增加。如含水率為5%6%時,其體積約增加30%,這是由于砂粒表面包裹著水膜,具有表面張力,致使砂粒與砂粒之間不能緊緊靠在一起,從而增加里砂的空隙率,致使體積膨脹。若繼續(xù)增大含水率,體積反而回縮,處于這種臨界狀態(tài)的砂的含水率,稱為“飽和面干”(見圖4)由此可見:若按體積比用料,會出現(xiàn)很大差錯。石子的體積受其顆粒外形、粒經(jīng)、互相填充擠實等情況的影響甚大,尤其在受有振動(+如裝車、運輸?shù)鹊恼駝樱r最為顯著(見圖5)同眼重量的石子,當(dāng)石子具有適宜的外形和粒經(jīng),石子間的空隙被填充密實時,空隙率小,體積也最小。從以上的分析可以看出:按體積計算配合比或按體積配制混凝土,都是不科學(xué)不可靠的,必須以重量為準,并做到車車過秤。12為什么在澆筑混凝土結(jié)構(gòu)的同時要做試塊?在施工中為保證混凝土的設(shè)計強度,現(xiàn)場使用的混凝土的配合比,一般要比理論配合比中的混凝土標號高出10%15%。這主要是考慮現(xiàn)場造作方法、養(yǎng)護條件等等的不同而有差異。如何來檢驗工程中混凝土的強度呢?理論計算上已有了根據(jù),最后要用實踐來檢驗。若對構(gòu)件直接進行荷載試驗,加上荷載,壓到破壞為止,檢驗理論計算和施工操作方法、養(yǎng)護條件等等之間的差異。這種方法非常直觀、可靠。但用這種方法的問題是,每次用構(gòu)件做試驗,所用材料太多:更重要的是有些結(jié)構(gòu)構(gòu)件受條件限制不能直接做試驗。如工業(yè)廠房的梁、柱、基礎(chǔ)、沉箱、墻壁、水壩、橋墩等。實踐中最節(jié)省而簡便的方法,是在澆筑混凝土結(jié)構(gòu)的同時,從攪拌好的混凝土中,取出一部分做幾組試塊,通過試塊來反映施工的混凝土強度。在工程中的混凝土試塊有兩種:一種是標準養(yǎng)護試塊(簡稱“標養(yǎng)”);另一種是同條件養(yǎng)護試塊。標養(yǎng)試塊是指試塊在標準條件下(溫度20+-3C,相對濕度90%以上)養(yǎng)護后試塊的強度,齡期分為3d、7d、28d。這種養(yǎng)護田間是與配合比試配條件相一致的,所以標養(yǎng)試塊僅能檢驗現(xiàn)場攪拌的混凝土強度與配合比理論值之間的差異,不能反映工程結(jié)構(gòu)中的混凝土實際強度。同條件養(yǎng)護是指混凝土試塊在大自然的硬結(jié)條件(溫度與相對濕度),完全相同于工程結(jié)構(gòu)混凝土的硬結(jié)條件(自然養(yǎng)護、蒸發(fā)、紅外線熱養(yǎng)、電加溫養(yǎng)護等)。需要注意的是,工程結(jié)構(gòu)在自然界中的養(yǎng)護條件,是隨時間的變化,周圍環(huán)境和構(gòu)件位置的不同而不斷在變化著,試塊也必須有 相應(yīng)的變化,一般同條件養(yǎng)護試塊必須靠近結(jié)構(gòu)構(gòu)件共同養(yǎng)護。所以,同條件養(yǎng)護試塊,是檢驗工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實際強度與結(jié)構(gòu)計算理論值之間的差異。通過試塊的試壓,可以了解混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的全部強度上升變化的情況。我們可用與養(yǎng)護條件相同的試塊強度,來確定拆模、施工允許荷載及出池、起吊等的時間。試塊是衡量混凝土構(gòu)件質(zhì)量的重要標志。所以在澆筑混凝土構(gòu)件的同時,一定要取出一定數(shù)量的與混凝土相同的材料來做試塊。試塊的制作,必須嚴格按照試驗規(guī)定認真操作和養(yǎng)護,為建設(shè)工程的質(zhì)量負責(zé),絕對不能弄虛作假。13.水泥為什么不能受潮?水泥由生料高溫煅燒至熟料磨細,已失去全部水分,處于極干燥狀態(tài),各礦物成分都具有強烈與水作用的能力,我們將這種趨欲水解和水化的能力稱為水泥的活性。具有活性的水泥,在包裝、運輸、存放過程中,能與空氣中水分、二氧化碳等起作用,而產(chǎn)生結(jié)粒、試塊、變硬等現(xiàn)象。這是由于硅酸三鈣、硅酸二鈣等成分與空氣中水分作用后,開始了緩慢微弱的水化作用,以及水泥中處于游離狀態(tài)的氧化鈣與水、二氧化碳等作用,產(chǎn)生石灰的熟化及生成碳酸鈣的原因。受潮的水泥,活性大大降低,造成凝結(jié)時間延長,強度降低。為此,在水泥的運輸和存放過程中,應(yīng)注意防潮和加強保管。一般水泥庫應(yīng)搭設(shè)在地勢高、通風(fēng)好的干燥的地方;庫房地面應(yīng)用方木、木板墊起一定高度,最好滿鋪油氈防潮層;庫房不能漏雨;水泥袋要離堆放,且每堆要有一定的間隔,以加強通風(fēng)效果;庫房四周應(yīng)有排水溝等等。若使用散裝水泥,采用鐵皮水泥罐倉(見圖6)或散裝水泥庫(見圖7)。水泥存放時間不應(yīng)過久,即是水泥不受潮,但長久處在大氣環(huán)境中,其活性也會降低。水泥的有效期規(guī)定為3個月(自出廠日期算起),超出有效期的水泥就應(yīng)視為過期水泥。一般存放3個月的水泥,其強度約降低10%20%,存放6個月,其強度約降低15%30%。使用過期水泥應(yīng)將其標號進行調(diào)整,或用于非重要的結(jié)構(gòu)的部位。 14.不同品種的水泥為什么不能混合使用?工程中經(jīng)常使用的水泥,有普通水泥,礦渣水泥、火山灰水泥等。這些不同品種的水泥,所含礦物成分不同,個礦物成分在水泥中所占比例也不相同,因而不同品種的水泥,具有不同的化學(xué)物理特性,在各類工程中,根據(jù)工程特點、使用要求和各種水泥的特性,對采用的水泥品種應(yīng)加以選擇,所以在施工過程中,不應(yīng)將不同品種的 水隨意換用或混合使用。 如普通水泥是由石灰質(zhì)原料和粘土質(zhì)原料,經(jīng)煅燒而得到以硅酸鈣為主的水泥熟料。其主要化學(xué)成分:3Ca.SiO2(硅酸三鈣)約占37%60% 2CaOSiO2(硅酸二鈣)約占15%37% 3CaO.Al2O3(鋁酸二鈣)約占7%15% 4Cao.Al2O3.F2O3(鐵鋁酸四鈣)約占10%18%在熟料磨細過程中,加入適量石膏,即為普通水泥。普通水泥的主要物理性能是,早期強度高,凝結(jié)硬化快,抗凍性好。但水化熱較高。其化學(xué)性能是抗酸、堿及硫酸鹽類浸蝕能力差,所以多用于混凝土、鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。易受到冰凍侵襲的混凝土及早期強度要求高的混凝土,不宜用于大體積混凝土工程及受化學(xué)物質(zhì)浸蝕的工程。礦渣水泥,是在水泥熟料的磨細過程中,加入水泥成品重量20%85%的高爐礦渣和適量石膏而成。由于礦渣中含有相當(dāng)數(shù)量的活性氧化硅和氧化鋁,使礦渣水泥具有耐熱性好、水化熱低、后期強度增長快、耐腐蝕和耐水性能好等優(yōu)點。但早期強度低,干縮性大,所以多用于大體積混凝土結(jié)構(gòu)、蒸養(yǎng)構(gòu)件和混凝土、鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等。不宜用于早期強度要求高的工程。火山灰水泥,是在水泥熟料磨細或成中,加入20%50%火山灰質(zhì)混合料及適量石膏,性能與礦渣水泥有些相同。其特點:如水化熱低,有較好的抗腐性、抗水性,后期強度增長快。但早期強度較低,抗凍性差,干縮性和吸水性大,宜用于大體積混凝土、地下及水中混凝土、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等。不宜用于受冰凍作用及早期強度要求高的混凝土。除上述幾種不同品種的水泥外,還有其他品種的水泥,如粉煤灰硅酸鹽水泥、礬土水泥、膨脹水泥、白水泥等等。各種水泥因礦物組成和各礦物質(zhì)的含量不同,具有不同化學(xué)物理性能。如將具有不同水化熱的水泥混合使用,則可能造成混凝土內(nèi)部局部溫高或局部溫低的現(xiàn)象,這種溫差不一致將產(chǎn)生不均勻的收縮變形是形成溫度裂縫的不要原因之一。所以,不能將不同品種的水泥任意混合使用,以免影響工程質(zhì)量。 15.為什么混凝土多用卵石而少用碎石?卵石或碎石都可以作為混凝土的骨料。卵石是由于水流沖刷、自然風(fēng)化等作用而形成的,外形無棱角,表面光滑,具有表面積?。ㄅc碎石相比)、貨源廣、產(chǎn)量大等優(yōu)點。其中,山卵石表面粗糙,?;煊心嗤良坝袡C物;而河卵石長期受水沖刷,表面光潔,含雜質(zhì)少。因此,河卵石可增加混凝土的和易性,山卵石可增加卵石與水泥的粘接力。卵石混凝土內(nèi)摩擦力,易于流動,可增加混凝土的密實性。此外,一般卵石可直接從山區(qū)或河邊篩取,不須另行加工,而且具有適宜的天然級配,成本較低。碎石是用機械或人工將硬質(zhì)巖石被碎后,經(jīng)篩選而得到的,加工費較卵石為高。碎石的優(yōu)點是有菱角,具有齒合作用,表面粗糙與水泥粘結(jié)力強,所以當(dāng)配合比相同時,混凝土強度比用卵石為高。但混凝土和易性差,振搗困難。工程中多選用卵石,是從材料性能、澆搗工藝、貨源、成本等方面綜合考慮的。 16.為什么有的石子要用水沖洗?混凝土用是砂石,除材料品質(zhì)、規(guī)格等應(yīng)符合規(guī)范要求外,還須控制泥土、雜質(zhì)及草根、木屑等有機物含量。因為這類物質(zhì)本身強度不高,而且,當(dāng)砂石表面粘有泥土,就會在影響水泥對砂石的粘結(jié)作用,降低強度。有機物的腐爛,還會在混凝土內(nèi)形成空間,削減結(jié)構(gòu)斷面,影響結(jié)構(gòu)受力。所以,一般混凝土要求泥土等雜物含量不得超過石子重量的2%,對于高強度混凝土不得超過1%,有機物含量不得超過比色法標準。對于超出上述標準的石子,常用的凈化方法有兩種:一是過篩,二是沖洗。過篩法的最大缺點是篩除了小粒徑的是石子,破壞了石子的連續(xù)級配(連續(xù)級配指自最大粒徑開始,由大到小各級相連的級配,其中每一中粒徑的石子,都占一定數(shù)量。另外,過篩只能篩掉浮土,不能篩除粘在石子表面的“泥膜”,所以除去雜質(zhì)的較好方法是用水沖洗。有的工地上常用攪拌機洗石子,效果很好。也可用具有一定壓力的水管,翻堆沖洗經(jīng)水沖洗后的石子含水率較高,必須測定含水率再使用。 17.砂石堆為什么應(yīng)遠離石灰堆?施工現(xiàn)場的砂石堆和石灰堆,必須遠離堆放,主要原因是防止砂石堆內(nèi)混入生石灰塊。大家都知道,生石灰與水作用,即成熟石灰,同時體積膨脹,放出熱量,尤其是煅燒不透的“夾生”石灰,熟化時間較長。若石灰塊混入混凝土內(nèi),將會發(fā)生“小炸彈”那樣的“爆炸”現(xiàn)象,造成混凝土斷面的破壞或表面開裂。同時,生石灰熟化時,需從混凝土吸走水分,影響混凝土的正常硬化。如粉狀石灰混入混凝土,石灰強度大大低于水泥,所以混凝土內(nèi)混入石灰,還能影響混凝土的強度。 18什么是混凝土的外加劑?混凝土外加劑也稱為外摻劑或附加劑。它是指除組成混凝土的各種原材料或混合材料之外,另行加入的材料,即在拌制混凝土過程中摻入的用以改善混凝土各種性能的化學(xué)物質(zhì)。如以普通混凝土為例,除在拌制混凝土?xí)r使用的膠結(jié)料水泥、粗骨料石子、砂子和水或混合材料(粉煤灰、硅粉)之外,另行假如其他化學(xué)物質(zhì),稱為混凝土外加劑。外加劑在拌制混凝土?xí)r,隨同其他原材料同時加入,但摻入外加劑的混凝土的攪拌時間略長一些。混凝土摻加外加劑,是與建筑工業(yè)的飛速發(fā)展和設(shè)計水皮功能的不斷提高分不開的。如近十年來,在建筑工業(yè)中相繼出現(xiàn)了滑模、大模板、壓入成型、泵送混凝土、噴射混凝土、真空吸水混凝土等新工藝;在混凝土的供應(yīng)上出現(xiàn)了商品混凝土、集中攪拌等方法;在結(jié)構(gòu)類型上出現(xiàn)了高層、超高層、大跨度、薄殼、折板、剪力墻體系、框架輕板體系、盒子結(jié)構(gòu)、裝配結(jié)構(gòu)、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)體系、框筒體系等等。這些對混凝土的技術(shù)性能和經(jīng)濟指標都提出了新的要求,諸如要求混凝土的流動性、可塑性、密實性、抗?jié)B性、抗凍性、快硬、緩凝、高強、早強、超高強、耐酸、耐堿、耐熱、隔音、保濕、輕質(zhì)、防水、防輻射、水下澆筑不離析和無振動澆筑及鋼筋混凝土中的鋼筋抗侵蝕等方面性能,過去使用的一般混凝土已不能滿足要求,現(xiàn)在只要增加適當(dāng)?shù)耐饧觿?,不僅能改善混凝土拌和物及其硬化過程中或硬化以后的性能,還能改善混凝土的各項物理力學(xué)性能,同時還能取得好的經(jīng)濟效益和社會效益。如摻入適當(dāng)?shù)耐饧觿┖?,在混凝土的強度等級不變的情況下,可節(jié)約10%20%的水泥;在配制高強或超高強的混凝土?xí)r,1d齡期的混凝土強度可提高100%200%;對要求蒸汽養(yǎng)護的混凝土,可減免蒸汽;可提高混凝土的耐久性,延長使用壽命,減少維修費用等。采用外加劑是混凝土工藝的一大發(fā)展,目前國外對外加劑的使用已占非常可觀的比重,有些國家已將外加劑看成是混凝土中除水泥、砂、石和水之外的第五種材料,如日本及北歐各國已在全部混凝土中摻加外加劑,前蘇聯(lián)、美國及澳大利亞的外加劑混凝土占全部混凝土總量的60%。我國研究和使用外加劑已有40年的歷史,外加劑的種類和使用量都有顯著的提高,目前年生產(chǎn)能力約15萬噸左右,外加劑混凝土占混凝土總量為20%左右,尤其在鐵道、港口、水工、工業(yè)與民用建筑中正廣泛推廣,并取得良好的效果。 19.在混凝土中常用的外加劑有哪些?目前在混凝土中使用的外加劑種類很多,可按其主要功能和化學(xué)組成進行分類。按主要功能可分為:(1) 改善混凝土凝結(jié)流態(tài)性能的外加劑如:減水劑、引氣劑、泵送劑等(2) 調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間和硬化性能的外加劑如:早強劑、緩凝劑、速凝劑等。(3) 改善混凝土耐久性的外加劑如:防凍劑、防水劑、膨脹劑、阻銹劑、引氣劑等。(4) 改善混凝土含氣量的外加劑如:引氣劑、消泡劑、發(fā)泡劑等。(5) 改善混凝土其他特殊性能的外加劑如:著色劑、膨脹劑、粘結(jié)劑、堿骨料反應(yīng)抑制劑等。 按化學(xué)成分分類:(1) 減水劑:它具有增大混凝土流動性,改善和易性等特點,如木質(zhì)素磺酸鈣、糖蜜,高效減水劑有FDN、UNF、SN-2等,近幾年又研制開發(fā)出具有雙重作用的復(fù)合型減水劑,如早強減水劑FDN-S、UNF-4、JZS等。緩凝型減水劑HL-202DH4等。引氣型減水劑BLY、YJ-1型等。(2) 早強劑:提高混凝土的早期強度,降低水泥用量,縮短養(yǎng)護時間,如氯華鈣、氯化鈉等普通型早強劑及HZ-1、CN(Z)型的復(fù)合早強劑。(3) 抗凍劑:可降低混凝土的凍結(jié)溫度,促進混凝土在零度以下強度的增長,如氯化鈉、亞硝酸鈉、尿素、碳酸鉀、氨水等。(4) 速凝劑:加速水泥的水化反應(yīng),促進混凝土迅速凝結(jié)和硬化,如:鋁氧熟料、水玻璃溶液及鋁酸鈉等。(5) 緩凝劑:延長混凝土凝結(jié)時間,延續(xù)混凝土拌合物要求的技術(shù)性能如酒石醇、石膏、酒石酸鉀鈉等。(6) 引氣劑:在混凝土中引入大量均勻封閉的微小氣泡改善混凝土的和易性,提高混凝土的抗凍性及耐久性,如松香酸鈉,烷基磺酸鈉、脂肪醇等。(7) 消泡劑(又稱去泡劑):它可抑制或消除混凝土過多的有害氣泡,如:有機硅、磷酸脂、聚氧乙烯等。(8) 膨脹劑:在混凝土硬化過程中通過體積膨脹補償混凝土收縮,并在限制條件下出現(xiàn)適宜的自應(yīng)力,如:明礬石、石膏、氧化鈣、氧化鎂等。(9) 防水劑:可增混凝土密實性提高抗?jié)B性,對水泥有一定的促凝作用且提高強度,如:氟硅酸鹽、粉煤灰、硅藻土、瀝青浮液、送香等。(10) 密實劑:可在混凝土形成膠狀的懸浮顆粒,堵塞混凝土內(nèi)毛吸通道,提高密實性,如:三乙醇胺等。此外,還有耐蝕劑、鋼筋阻銹劑、防輻射劑、泵送劑、堿骨料反應(yīng)抑制劑等外加劑。 20.用減水劑為什么能節(jié)約水泥?目前工程中使用的減水劑的主要目的,是減少混凝土用水量,降低水灰比,節(jié)約單方水泥用量,并改善其和易性。實踐證實,使用減水劑在技術(shù)和經(jīng)濟上取得的效果,是非常顯著的。為什么只用減水劑對混凝土能起到減水西歐愛國和節(jié)約水泥呢?沒有摻用減水劑的混凝土,各種生料加水拌和后,水泥顆粒即被水墨包裹,由表及里,由淺入深地使硅酸鈣礦物質(zhì)(主要成分是C3S和2S)開始水解和水化,生成硅酸鈣水化物和Ca(OH)2,這些新生物逐漸凝聚,而這種凝聚力遠遠大于水對水泥顆粒內(nèi)部的浸潤能力,使水化和水解產(chǎn)生阻滯作用。新生物環(huán)繞于水泥顆粒周圍,縮小了水泥顆粒的水化表面和水化深度。實質(zhì)上水泥顆粒內(nèi)部已形成沒有水化的“核”,試驗證明,經(jīng)水化的僅是水泥顆粒表面很微薄的一部分。水泥顆粒最大粒徑約為88微m/(1微m=1/1000mm),平均粒徑約為3040微m,各齡期水化深度如下:齡期(d) 水化深度(微m)0.48 7 2.60 28 5.37 150(5個月) 8.9 180(6個月) 515 由上可知,個月的水化深度僅達水泥粒徑的,水泥效應(yīng)并沒有充分發(fā)揮,潛力還很大。此外,水泥凝聚結(jié)構(gòu)在凝聚過程中,還包圍了一部分游離水,沒有起到改善水泥漿體的流動作用。凝聚體本身具有一定的抗剪強度,流動性差,為獲得適宜的工作度,必須加大用水量。但所加入的水與水化作用無關(guān),僅為操作要求,使混凝土的應(yīng)有強度降低。為不使強度降低,就需增加水泥來補償。減水劑是表面活性材料,因而也稱“表面活性劑”。摻入水泥漿后,水泥粒子因吸附減水劑的陰離子而帶電荷,致使粒子周圍的水產(chǎn)生極性,同性離子相斥,阻止了水泥相鄰離子的相互接近、引起分散和分離效果,從而提高了水泥顆粒的吸附和擴散作用,抑制了水泥漿體的凝聚傾向,增大了水泥顆粒與水的接觸面積,使水泥得以充分水化。在其擴散水泥顆粒的過程中,同時放出了凝聚體所包圍的游離水,改善了和易性,減少了拌和量,相應(yīng)地也就降低了水灰比,為節(jié)約單方水泥用量和提高強度創(chuàng)造了條件。由于減水劑是一種新型材料,對其減水機理,目前尚存在不同看法,其產(chǎn)生工藝和理論,都處于研究發(fā)展階段。21.為什么二次振搗能提高混凝土強度?混凝土的二次振搗與混凝土的重復(fù)振動是兩種不同的概念。當(dāng)混凝土初凝后,水泥石晶體結(jié)構(gòu)已開始形成,若再受到振動,稱為重復(fù)振動,重復(fù)振動將破壞晶體結(jié)構(gòu),降低強度。二次振搗是指混凝土澆筑后,在一定時間內(nèi)的振動,一般為澆筑后h,即在混凝土初凝之前(接近初凝時),此時混凝土塌落度雖已消失,喪失了流動性,但仍處于塑性狀態(tài),混凝土晶體結(jié)構(gòu)經(jīng)二次振搗雖破壞,但仍能閉合。二次振搗具體的適宜時間,需根據(jù)水泥品種、水泥用量、混凝土的塌落度和氣溫等因素決定。試驗證實,混凝土經(jīng)二次振搗后,可以提高水平鋼筋的握裹力,豎向鋼筋的抗拔力,增大水密性和提高抗壓強度?;炷两?jīng)二次振搗后,為什么能改善其物理力學(xué)性能呢?簡要機理如下:混凝土拌和物由于存在自重壓力和各礦物顆粒之間的粘滯力,具有內(nèi)摩擦力,但這種內(nèi)摩擦力能隨振動情況而降低或消失(詳見“,為什么混凝土要振搗”),從而使混凝土趨于液化,獲得流動性,即使振動消失,液化狀態(tài)并不立即消失。此時,骨料顆粒受自重作用逐漸下沉,水分和氣泡上升,這種物理現(xiàn)象一直持續(xù)到混凝土失去塑性(初凝之前停止),其結(jié)果沙漿與石子、水平鋼筋或埋鐵的下表面脫離,形成微小間隙,并在期間產(chǎn)生水膜或薄水層,降低了混凝土強度和鋼筋的握裹力。沿豎向鋼筋周圍,由于氣泡和水分的上升形成豎向微孔,從而降低了抗拔力。經(jīng)二次振搗后,破壞了這些水膜和微孔,使水分與沙漿重新獲得拌和,恢復(fù)原有的均勻性,使沙漿與骨料、沙漿與鋼筋重新黏合在一起,增加了密實性、抗?jié)B性和抗壓強度。由于二次振搗混凝土?xí)r已接近初凝,拌和物內(nèi)存在大量晶體和膠凝物,二次振搗僅是破壞其結(jié)構(gòu)(骨架),但它能隨即閉合,所以振搗后進入初凝,其時間是短暫的,沒有再次出現(xiàn)沉實和水分上升的機會。據(jù)有關(guān)資料介紹,二次振搗可使水平鋼筋握裹力增加,使豎向鋼筋初始滑動抗拔力提高,使d后的齡期強度增加。二次振搗的另一個優(yōu)越性是,當(dāng)分層澆筑混凝土?xí)r,振搗棒插入前次振搗的混凝土上表面cm深處,可破壞層間冷縫,形成整體連接。由于二次振搗目前仍處于研究階段,還沒有廣泛應(yīng)用,缺乏經(jīng)驗和資料的累積。這是一項新技術(shù),在使用以前,必須經(jīng)過試驗,慎重對待。22. 為什么振搗混凝土?xí)r不應(yīng)振鋼筋和模板?當(dāng)用機械振搗混凝土?xí)r,有的同志由于擔(dān)心混凝土露筋,或追求混凝土外觀質(zhì)量,而將震動棒插入鋼筋骨架振鋼筋,或?qū)⒄駝影魤涸谀0迳险衲0澹@種做法是非常錯誤的。鋼筋在高頻率振動下,容易產(chǎn)生綁口松動(緩扣)、位移或變形,這樣就影響鋼筋在混凝土中正常的受力狀態(tài)。更嚴重的是,這種對鋼筋的振動,其振波將會傳播的很遠,波及已初凝的混凝土,使鋼筋與混凝土之間形成間隙,降低鋼筋在混凝土內(nèi)的握裹力。若是先張預(yù)應(yīng)力混凝土,還會增大預(yù)應(yīng)力損失。對初凝或已硬化的混凝土,強度也有較大影響(詳見“.為什么已澆注好的混凝土不應(yīng)再受到振動”)。此外,當(dāng)遇有振搗器漏電時,振搗鋼筋還會導(dǎo)電,造成安全事故。模板在較大的震動荷載作用下,會造成模板、幫、帶、支拉桿間的松動,或連接螺栓的螺母緩扣,造成模板的游移變位。對墻板、柱之類的豎向模板,用振搗器震動,會加大模板的側(cè)向壓力,造成模板的崩裂或增大構(gòu)件斷面尺寸,造成材料的浪費,這些都是不符合質(zhì)量要求和施工操作規(guī)程要求的。 28. 為什么混凝土要進行養(yǎng)護?抗壓強度是混凝土的重要力學(xué)性能之一。混凝土強度的增長不僅與原材料和澆搗工藝有關(guān),而且與混凝土的養(yǎng)護條件也有直接關(guān)系?;炷翉姸鹊脑鲩L過程,實質(zhì)上是水泥膠結(jié)材料凝結(jié)和硬化的結(jié)果。水泥的凝結(jié)和硬化,與水泥的水化作用是分不開的。水花作用的正常進行,與混凝土的所處環(huán)境條件是緊密聯(lián)系在一起的。這里的所謂環(huán)境條件,是指溫度和濕度兩個方面。自然界一切物質(zhì)的分子,無時不處于運動狀態(tài)。溫度升高時,分子獲得熱能,運動加驟。水泥和水泥分子的水化作用也不例外,升溫可使水化反應(yīng)中的水分子和水泥顆粒分子獲得熱能,運動速度加快,縮短形成水泥新生水化物中晶體膠體體系的時間,客觀上就反映在混凝土強度的增長上。水是易蒸發(fā)物質(zhì),溫度升高時,水分子吸收熱量由液相氣化,這對混凝土內(nèi)水泥的水化作用是不利的。當(dāng)水化作用時所必要的水化合水不能得到保證時,作用速度減慢或停止。所以混凝土在凝結(jié)和硬化的過程中,要保持混凝土的濕潤狀態(tài),必須保持空氣處于潮濕狀態(tài)??諝獾某睗袂闆r,通常以相對濕度來衡量。所謂空氣的相對濕度,是表示空氣所含水蒸汽就多,混凝土內(nèi)的水分就難于蒸發(fā),有利于水泥水化作用的進行。若混凝土處于干燥環(huán)境,混凝土內(nèi)水分蒸發(fā)過快,引起混凝土脫水現(xiàn)象,則出現(xiàn)表層脫皮起砂。混凝土內(nèi)部的水化作用因失水不能充分進行,引起晶體結(jié)構(gòu)松弛、強度降低。所以對塑性混凝土,應(yīng)在12h內(nèi)進行覆蓋養(yǎng)護,并有足夠的養(yǎng)護期。采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土不得少于7d,對摻用緩凝行外加劑或有抗?jié)B性要求的混凝土不得少于14d。其他品種水泥,養(yǎng)護期由其技術(shù)性能確定。 23. 什么是混凝土的自然養(yǎng)護和熱養(yǎng)護?混凝土的自然養(yǎng)護,是指混凝土灌筑完畢后,在大氣溫度不低于+5C和表面覆蓋澆水潤濕的條件下,按照要求的養(yǎng)護期所進行的養(yǎng)護工藝,對于塑性混凝土,應(yīng)在澆筑完畢后12h內(nèi)進行養(yǎng)護,對于硬性混凝土,澆筑完畢后應(yīng)立即覆蓋澆水養(yǎng)護。關(guān)于混凝土的養(yǎng)護期,可參見“64.為什么混凝土要進行養(yǎng)護”。混凝土的養(yǎng)護熱,可分為“濕熱養(yǎng)護”與“干熱養(yǎng)護”兩類?;炷恋臒狃B(yǎng)護是借助于熱源的熱能,經(jīng)介質(zhì)的傳導(dǎo)、對流或光波輻射,將熱量傳遞于混凝土,并對混凝土周圍相對濕度加以控制的養(yǎng)護方法。所謂“濕熱養(yǎng)護”即“蒸汽養(yǎng)護”,是以鍋爐產(chǎn)生的濕飽和蒸汽為介質(zhì),并在進入養(yǎng)護池、炕窯時混以空氣,形成濕熱空氣。由于濕空氣溫度高于混凝土,當(dāng)接觸混凝土表面時,濕空氣發(fā)生冷凝現(xiàn)象而液化,在液化過程中放熱(氣化熱),冷凝水在降溫過程中繼續(xù)放熱,這些放出的熱量,傳導(dǎo)于混凝土內(nèi)部而升溫,在較高的溫度、濕度條件下,混凝土迅速凝固、硬化,增長強度。濕空氣的濕度用“相對濕度”加以衡量。所謂“相對濕度”,是表示濕空氣接近于飽和狀態(tài)的程度。所謂“飽和”,是指濕空氣中,所含水蒸汽產(chǎn)生凝結(jié)水的極限狀態(tài),即水分子繼續(xù)氣化,必有相同數(shù)量的蒸汽分子液化凝結(jié)成水。 所謂“干熱養(yǎng)護”,是指不以蒸汽為介質(zhì)的熱養(yǎng)護。如紅外熱養(yǎng)護、熱拌混凝土熱模或熱炕養(yǎng)護,太陽能養(yǎng)護、蒸汽排管干烘等。干熱養(yǎng)護理論的基本出發(fā)點,是在凝結(jié)前把混凝土內(nèi)的自由水很快地蒸發(fā)掉,即在混凝土尚未形成結(jié)構(gòu)強度時,借助高溫?zé)峥諝獾淖饔煤突炷林車橘|(zhì)相對濕度的降低,使水分迅速蒸發(fā),這對提高混凝土抗壓強度是有利的。由于混凝土內(nèi)水分子在蒸發(fā)過程中的急劇運動,提高了Ca(OH)2的溶解度和濃度,加速了水泥在濕熱環(huán)境中的硬化速度,從而能縮短養(yǎng)護期。今天干熱養(yǎng)護工藝和熱養(yǎng)理論,雖已取得一些成果,但以濕熱養(yǎng)護為基礎(chǔ)的干濕結(jié)合的熱養(yǎng)工藝,以及利用太陽能干熱養(yǎng)護工藝的一些問題,有待進一步研究和提高。24為什么蒸汽養(yǎng)護要有蒸養(yǎng)溫程?蒸汽養(yǎng)護是以飽和濕蒸汽和空氣混合體為介質(zhì),進行混凝土升溫的熱養(yǎng)工藝。人們把蒸養(yǎng)溫度的歷程稱為蒸養(yǎng)溫程。一般混凝土的蒸養(yǎng)溫程可分為預(yù)養(yǎng)升溫恒溫降溫四個階段。對具有抗凍、抗?jié)B的混凝土,還須在蒸養(yǎng)之后,增加“后養(yǎng)”的階段。預(yù)養(yǎng)自混凝土澆注成型至通氣升溫之前,混凝土在常溫條件下停放的過程,稱為預(yù)養(yǎng)。停放的時間,成為預(yù)養(yǎng)期?;炷翞槭裁匆?jīng)預(yù)養(yǎng)之后才能升溫?主要考慮混凝土在升溫過程中,由于混凝土表面與內(nèi)部溫度不同,水泥石,骨料,水,氣泡等各自的膨脹系數(shù)也不相同,若驟然升溫,會產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力和溫度變形,造成裂縫和質(zhì)量缺陷。經(jīng)過預(yù)養(yǎng)期,使水泥與水進行一定時間的水化反應(yīng),從而產(chǎn)生足夠的初始結(jié)構(gòu)強度,以獲得抵抗變形和裂縫的能力。預(yù)養(yǎng)期的長短,須根據(jù)水泥品種,水泥用量,配合比,大氣溫度和升溫速度等因素決定,一般h升溫升溫階段是混凝土從蒸汽介質(zhì)中獲得熱量,提高溫度的主要階段,同時也是混凝土在較高的溫度(度)和濕度(相對濕度不低于)條件下,水泥水化租用速度加快,引起過大的溫度應(yīng)力和變形,以及因水泥石與鋼筋溫度變形的差異影響握裹力,對升溫速度須進行控制。一般混凝土升溫速度不宜超過度小時。對整體澆注的結(jié)構(gòu)升溫速度,應(yīng)根據(jù)混凝土的表面系數(shù)(注:表面系數(shù)指結(jié)構(gòu)冷卻表面積與全部體積之比)和配筋情況確定。并規(guī)定蒸養(yǎng)混凝土最高溫度不得超過度。恒溫混凝土升溫至一定溫度后,在保持溫度和相對濕度的條件下,混凝土的靜停時間稱為恒溫期。恒溫期與恒溫溫度有密切的關(guān)系,溫度高,水化反應(yīng)速度快,恒溫期可短,溫度低,恒溫期則長。恒溫期一般為h。在恒溫期內(nèi),混凝土外層溫度同于周圍蒸汽溫度,并逐漸傳于內(nèi)層,加之內(nèi)層水泥的水化熱不易向外層釋放,從而獲得較高溫度。所以恒溫期是混凝土強度增長的主要階段。降溫混凝土有恒溫溫度降至室外大氣溫度,這一過程稱為降溫階段。由于混凝土表面散熱快,降溫幅度便大,其內(nèi)部因混凝土導(dǎo)熱系數(shù)較小,熱量散失便慢些,造成表里降溫差值,當(dāng)溫差過大時,表層急劇收縮易出現(xiàn)龜裂或裂縫和產(chǎn)生較大溫度應(yīng)力,為此,須控制一定的降溫速度一般不大于度h。后養(yǎng)經(jīng)蒸養(yǎng)后的混凝土,水泥顆粒的水化反映并沒有結(jié)束,若過早的風(fēng)干和脫水,對后期強度的增長是不利的。所以對集郵抗?jié)B、抗凍、高強度等級混凝土等,應(yīng)繼續(xù)澆水濕潤進行自然養(yǎng)護,避免曝曬和風(fēng)干。25為什么冬季不宜直接用炭火熱養(yǎng)護混凝土?碳火可生成大量二氧化碳,過量的二氧化碳對混凝土是有害的。水泥經(jīng)水化作用生成硅酸鹽水化物和游離石灰如:CaOSiO2+nH2O=2CaOSiO2(n-1)H2O+Ca(OH)2游離石灰將與二氧化碳作用生成石灰石,稱為混凝土的“炭化”即: Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O新生的碳酸鈣(石灰石)將覆蓋與混凝土表面,形成一層石灰質(zhì)保護殼,強度不高,但他彌堵了混凝土表面的微毛細孔,這對于混凝土的抗侵蝕能力是有利的,所以,有時對浸泡與海水中的預(yù)制構(gòu)件,常采取在空氣中停放幾個月,待生成碳酸鈣保護殼之后,再放如海中,就是這個道理。但當(dāng)二氧化碳的濃度過大時(大于1520mg/L),則對混凝土產(chǎn)生不利影響,碳酸鈣保護殼與二氧化碳氣體和空氣中的
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