混凝土材料基礎(chǔ)知識(shí)

1、 混凝土材料基礎(chǔ)知識(shí) 目 錄一、混凝土的定義二、混凝土的性能三、混凝土原材料介紹 劃一、混凝土的定義 是指由膠凝材料將集料膠結(jié)成整體的工程復(fù)合材料的統(tǒng)稱(chēng)。通常講的混凝土一詞是指用水泥做膠凝材料，砂、石作集料；與水（加或不加外加劑和摻合料）按一定比例配合，經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)而得的水泥混凝土，也稱(chēng)普通混凝土，他廣泛用于土木工程。商砼二、混凝土的性能主要有以下幾項(xiàng)： 和易性 混凝土拌合物最重要的性能。它綜合表示拌合物的稠度、流動(dòng)性、可塑性、抗分層的性能及易抹面性等。測(cè)定和表示拌合物和易性的方法和指標(biāo)很多，中國(guó)主離析泌水主要采用截錐坍落筒測(cè)定的。 塌落度(毫米)及用維勃儀測(cè)定的維勃時(shí)間（秒），作為稠度

2、的主要標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)。 強(qiáng)度 混凝土硬化后的最重要的力學(xué)性能，是指混凝土抵抗壓、拉、彎、剪等應(yīng)力的能力。水灰比、水泥品種和用量、集料的品種和用量以及攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)，都直接影響混凝土的強(qiáng)度?；炷涟礃?biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度(以邊長(zhǎng)為150mm的立方體為標(biāo)準(zhǔn)試件,在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)28天,按照標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的具有95%保證率的立方體抗壓強(qiáng)度)劃分的強(qiáng)度等級(jí),稱(chēng)為標(biāo)號(hào),分為C10、C15、C20、C25等。 混凝土的抗拉強(qiáng)度僅為其抗壓強(qiáng)度的1/131/8。 提高混凝土抗拉、抗壓強(qiáng)度的比值是混凝土改性的重要方面。 混凝土在荷載或溫濕度作用下會(huì)產(chǎn)生變形，主要包括彈性變形、塑性變形、收縮和溫度變形等?；炷猎诙唐诤奢d作

3、用下的彈性變形主要用彈性模量表示。在長(zhǎng)期荷載作用下,應(yīng)力不變,應(yīng)變持續(xù)增加的現(xiàn)象為徐變,應(yīng)變不變,應(yīng)力持續(xù)減少的現(xiàn)象為松弛。由于水泥水化、水泥石的碳化和失水等原因產(chǎn)生的體積變形，稱(chēng)為收縮。 混凝土的變形分為兩類(lèi)，一類(lèi)是在荷載作用下的受力變形，如單調(diào)短期加載的變形、荷載長(zhǎng)期作用下的變形以及多次重復(fù)加載的變形；另一類(lèi)與受力無(wú)關(guān)，稱(chēng)為體積變形，如混凝土收縮以及溫度變化引起的變形。 耐久性在一般情況下，混凝土具有良好的耐久性。但在寒冷地區(qū)，特別是在水位變化的工程部位以及在飽水狀態(tài)下受到頻繁的凍融交替作用時(shí)，混凝土易于損壞。為此對(duì)混凝土要有一定的抗凍性要求。用于不透水的工程時(shí)，要求混凝土具有良好的抗?jié)B性

4、和耐蝕性?？?jié)B性 、抗凍性 、抗侵蝕性 為混凝土耐久性。 普通混凝土是由水泥、粗骨料（碎石或卵石）、細(xì)骨料（砂）、外加劑和水拌合，經(jīng)硬化而成的一種人造石材。砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收縮；水泥和水形成水泥漿，包裹在粗細(xì)骨料表面并填充骨料間的空隙。水泥漿體在硬化前起潤(rùn)滑作用，使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化后將骨料膠結(jié)在一起，形成堅(jiān)強(qiáng)的整體。 變形主要技術(shù)性質(zhì)混凝土的性質(zhì)包括混凝土拌合物的和易性、混凝土強(qiáng)度、變形及耐久性等。 和易性又稱(chēng)工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工條件下，便于各種施工工序的操作，以保證獲得均勻密實(shí)的混凝土的性能。和易性是一項(xiàng)綜合技術(shù)指標(biāo)，包括流動(dòng)性（稠度

5、）、粘聚性和保水性三個(gè)主要方面。 強(qiáng)度是混凝土硬化后的主要力學(xué)性能，反映混凝土抵抗荷載的量化能力?；炷翉?qiáng)度包括抗壓、抗拉、抗剪、抗彎、抗折及握裹強(qiáng)度。其中以抗壓強(qiáng)度最大，抗拉強(qiáng)度最小。 混凝土的變形包括非荷載作用下的變形和荷載作用下的變形。非荷載作用下的變形有化學(xué)收縮、干濕變形及溫度變形等。水泥用量過(guò)多，在混凝土的內(nèi)部易產(chǎn)生化學(xué)收縮而引起微細(xì)裂縫。 混凝土耐久性是指混凝土在實(shí)際使用條件下抵抗各種破壞因素作用，長(zhǎng)期保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力。包括混凝土的抗凍性、抗?jié)B性、抗蝕性及抗碳化能力等。 商品混凝土是以集中攪拌的方式向建筑工地供應(yīng)一定要求的混凝土。它包括混合物攪拌、運(yùn)輸、泵送和澆筑等工藝過(guò)

6、程。商品混凝土在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的唯一要求是保證工作性、強(qiáng)度和耐久性的前提下其成本和售價(jià)最低。降低成本的技術(shù)途徑是正確選擇原材料和配合比。商品混凝土的特點(diǎn) 1. 由于是集中攪拌，因此能?chē)?yán)格在線控制原材料質(zhì)量和配合比，能保證混凝土的質(zhì)量要求； 2.要求拌合物具有好的工作性，即高流動(dòng)性、坍落度損失小，不泌水不離析、可泵性好； 3. 經(jīng)濟(jì)性, 要求成本低，性能價(jià)格比高。 原材料的選擇與要求 水泥的選擇：通常采用硅酸鹽水泥、普硅水泥或礦渣水泥，對(duì)水泥的基本要求是： 1. 相同標(biāo)號(hào)時(shí),選擇富裕系數(shù)大的水泥，因?yàn)樗嗍鞘够炷莲@得強(qiáng)度的“基礎(chǔ)”； 2. 相同強(qiáng)度時(shí)選擇需水量小的水泥。水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量在21%

7、27%，在配制混凝土?xí)r采用需水量小的水泥可降低水泥用量； 3. 選擇C3 S高、C3A低(8%)、堿含量低(1%)，比表面適中(3400cm2/g3600cm2/g)、顆粒級(jí)配好的水泥； 4. 合理使用不同標(biāo)號(hào)的水泥。配制C40以下的流態(tài)混凝土?xí)r應(yīng)用32.5Mpa普硅水泥；配制C40以上的高性能混凝土應(yīng)用42.5Mpa硅酸鹽水泥或普硅水泥； 5.針對(duì)不同用途的混凝土正確選擇水泥品種，如要求早強(qiáng)或冬季施工盡量采用R型硅酸鹽水泥，大體積混凝土采用礦渣水泥或普硅水泥。 礦物細(xì)摻料的選擇 常用的礦物細(xì)摻料有粉煤灰、磨細(xì)礦渣、沸石粉、硅粉等。配制商品混凝土?xí)r對(duì)礦物細(xì)摻料的基本要求是： 1.售價(jià)低、具有一

8、定的水化活性，能替代部分水泥，在保證強(qiáng)度和其它性能的情況下，應(yīng)多摻礦物細(xì)摻料，使混凝土的成本降低； 2.需水量比小(100%)，顆粒級(jí)配合理能提高拌合物的流動(dòng)性； 3. 合理使用不同品種的細(xì)摻料，配制C60以下的流態(tài)混凝土?xí)r采用II級(jí)粉煤灰，C60C80采用I級(jí)粉煤灰或磨細(xì)礦渣，100Mpa以上的高性能混凝土摻硅粉。 集料的選擇 粗細(xì)集料都應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。正確選擇集料能確?；炷凉ぷ餍?、強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)性。 1.細(xì)集料：砂子的顆粒級(jí)配合理、含泥量低有利于強(qiáng)度和工作性的提高。人工砂和風(fēng)化山砂的需水量大、顆粒形狀和級(jí)配不合理使拌合物流動(dòng)性下降。河砂是理想的細(xì) 集料，使用時(shí)應(yīng)正確選擇細(xì)度模數(shù)。配制高

9、強(qiáng)混凝土?xí)r應(yīng)用粗砂，普通流態(tài)混凝土用中砂。砂子的細(xì)度模數(shù)影響混凝土的砂率和用水量，砂率高用水量大，坍落度損 失快。砂率偏低容易產(chǎn)生泌水和離析。 2.粗集料：石子的最大粒徑和級(jí)配影響混凝土的用水量，砂率和工作性。配制高強(qiáng)混凝土和高性能混凝土?xí)r應(yīng)采用高強(qiáng)度的碎石，其最大粒徑應(yīng)為19mm或 25mm，因?yàn)楦邚?qiáng)混凝土的強(qiáng)度幾近為石子強(qiáng)度的二分之一。普通流態(tài)混凝土采用最大粒徑25mm或31.5mm碎石，采用泵送工藝時(shí)石子最大粒徑應(yīng)小于泵 出口管徑的三分之一，否則產(chǎn)生堵泵現(xiàn)象。目前市場(chǎng)連續(xù)級(jí)配的碎石較少，多數(shù)為單一粒級(jí)、這時(shí)應(yīng)采用二級(jí)配石子。若采用單一粒級(jí)的石子應(yīng)提高砂率。 混凝土的砂率與石子的最大粒徑有

10、關(guān)，大石子砂率小、小石子砂率大。其中就有合理配合的問(wèn)題。在配制流態(tài)混凝土?xí)r，若采用較大粒徑(如31.5mm)碎石與中細(xì)砂(Mx=2.50)配合可以降低砂率和用水量，因而降低混凝土的成本。 三、混凝土原材料的介紹1.水泥 加水拌合成漿體，能膠結(jié)砂、石等原材料。即能在空氣中硬化又能在水中硬化的粉末狀水硬性凝膠材料。水泥的分類(lèi)：硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥 其中硅酸鹽水泥是最基本的水泥，其他水泥是為了改善混凝土的特性而摻入的相應(yīng)混合材料?，F(xiàn)在使用最普遍的是普通硅酸鹽水泥。 水泥的標(biāo)號(hào)是指水泥28天的抗壓強(qiáng)度有32.5、42.5、52.5等2.碎石由天然巖石

11、或卵石經(jīng)破碎、篩分得到的，粒徑大于5mm的巖石顆?；蛩槁咽?。 碎石的級(jí)配是指碎石的搭配。連續(xù)級(jí)配：從小到大都有稱(chēng)為連續(xù)級(jí)配，如516mm，520mm，525mm，530mm，540mm， 單級(jí)配：只有某一區(qū)段的級(jí)配如1020mm, 2040mm,3060mm 4080mm 混凝土通常采用連續(xù)級(jí)配的碎石，普遍采用525mm 3.砂 由自然條件作用而形成的，粒徑在5mm以下的巖石顆粒，稱(chēng)為天然砂。按其產(chǎn)源不同可分為河沙、海沙和山砂。 按砂的粒徑可分為粗砂、中砂、細(xì)沙和特細(xì)砂四種粗砂：平均粒徑為0。5mm，細(xì)模數(shù)為3.73.1中砂：平均粒徑為0.350.5mm，細(xì)度模數(shù)為3.02.3細(xì)沙：平均粒徑為0.250.35，吸毒模數(shù)為2.21.6特細(xì)沙：平均粒徑為0.25以下。細(xì)度模數(shù)為1.51.7 砂越細(xì)，表面積越大，混凝土達(dá)到相同的工作度需要的水泥越多。砂過(guò)粗，影響混凝土和易性，不易泵送和施工。 通常用中砂配制混凝土。4 水 凡是能飲用的自來(lái)水，及潔凈的天然水，都可以作為拌制混凝土用水。注意：海水不能用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。5.外摻料為了降低水泥用量，改善混凝土的和易性，可在混凝土中摻加礦物質(zhì)混合料。 常用的混合料為： 粉煤灰（發(fā)電廠用燃燒后的灰) 高爐礦渣(鋼鐵廠煉鋼后的渣） 硅粉（石英磨成的粉）摻入上述材料可提高混凝土的可泵性6.外加劑在混凝土