巖土工程師基礎(chǔ)知識混凝土概述(3)

1、2012巖土工程師基礎(chǔ)知識混凝土概述（3）混凝土一、內(nèi)容提要：本講主要是講解混凝土組成材料，混凝土配合比的設(shè)計，新拌混凝土的性能，混凝土的強度等級，混凝土的耐久性與變形性，混凝土的外加劑及混凝土的摻和料。二、本講的重點是：混凝土配合比的設(shè)計，新拌混凝土的性能，混凝土的強度等級，本講的難點是：混凝土配合比的設(shè)計中的試配和調(diào)配，新拌混凝土的工作性的測定，硬化混凝土的變形性等問題?？荚囉脮?nèi)容講解：1、 概述：定義：從廣義上講，混凝土是指由膠凝材料、骨料和水按適當(dāng)?shù)谋壤浜稀柚瞥傻幕旌衔?，?jīng)一定時間后硬化而成的人造石材。目前使用最多的是以水泥為膠凝材料的混凝土，稱為水泥混凝土。混凝土的分類：（

2、 按其表觀密度的大?。┢胀ɑ炷粒罕碛^密度為21002500kgm3，一般多在2400kgm3。左右。輕混凝土：表觀密度小于1950kgm3。 可用作結(jié)構(gòu)混凝土、保溫用混凝土以及結(jié)構(gòu)兼保溫混凝土。重混凝土：表觀密度2600kgm3以上。 主要用作核能工程的屏蔽結(jié)構(gòu)材料。如按照膠凝材料種類分，混凝土又可分為：水泥混凝土、瀝青混凝土、聚合物水泥混凝土、樹脂混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、硅酸鹽混凝土等。按照生產(chǎn)和施工方法進(jìn)行分類，混凝土又可以分為商品混凝土(又稱預(yù)拌混凝生)、泵送混凝土、噴射混凝土、壓力灌漿混凝土(又稱預(yù)填骨料混凝土)、擠壓混凝土、離心混凝土、真空吸水混凝土、碾壓混凝土、熱拌混凝

3、土等?，F(xiàn)在也有按照混凝土強度的大小來分，一般抗壓強度低于30MPa的混凝土稱為低強混凝土，抗壓強度高于60MPa(包括60MPa)的混凝土稱為高強混凝土，如果抗壓強度大于或等于100MPa的混凝土，則稱為超高強混凝土。按配筋材料來分，混凝土又可以分為素混凝土(又稱無筋混凝土)、鋼筋混凝土、鋼絲網(wǎng)混凝土、纖維混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等。2、普通混凝土組成材料普通混凝土主要是由水泥、水和天然的砂、石骨料所組成的復(fù)合材料，通常還摻入一定量的摻合料和外加劑?；炷两M成材料中，砂、石是骨料，對混凝土起骨架作用，水泥和水形成水泥漿體，包裹在粗、細(xì)骨料的表面并填充骨料之間的空隙。在混凝土凝結(jié)、硬化以前，水泥漿體

4、起著潤滑作用，賦予混凝土拌合物流動性，便于施工；在混凝土硬化以后，水泥漿體起著膠粘劑作用，將砂、石骨料粘結(jié)成為一個整體，使混凝土產(chǎn)生強度，成為堅硬的人造材料。2.1水泥水泥是混凝土中最重要的組分，是混凝土中的膠凝材料，普通混凝土正是通過水泥將砂、石骨料等固化成為具有一定強度的整體。配制混凝土首先應(yīng)該根據(jù)混凝土工程的性質(zhì)與特點、工程所處環(huán)境及施工條件，結(jié)合水泥的特性，合理地選用水泥品種。其次，水泥強度等級的選擇應(yīng)該與混凝土的設(shè)計強度等級相適應(yīng)，原則上低強度等級混凝土選用低強度等級的水泥，高強度混凝土應(yīng)選用強度等級高的水泥，對于普通混凝土來說，一般是以水泥強度等級為混凝土強度等級的1.5倍為宜，高

5、強度等級的混凝土可取一倍左右。如果采用低強度等級水泥配制高強度等級混凝土，為了滿足強度要求，必然導(dǎo)致水泥用量過多，這不僅不經(jīng)濟(jì)，而且會引起混凝土收縮和水化熱增大，對于大體積混凝土，使得混凝土溫升增大，影響到混凝土強度的發(fā)展及耐久性能。同時由于混凝土強度高，水泥用量大，則水灰比一般比較小，使得混凝土和易性變差，施工困難，混凝土質(zhì)量難以保證。反之，如果采用高強度等級水泥配制低強度等級混凝土，也是既不經(jīng)濟(jì)又不合理。從強度考慮，用高強度等級水泥可以配制出低強度等級混凝土，而且水泥用量比較少。但是如果水泥用量太少，混凝土中漿體量很少，這勢必會影響到新拌混凝土和易性和硬化混凝土耐久性。2.2骨料混凝土用骨

6、料按其粒徑大小分為細(xì)骨料和粗骨料兩種，粒徑小于5mm的骨料稱為細(xì)骨料，粒徑大于5mm的骨料稱為粗骨料。普通混凝土用骨料通常細(xì)骨料是指普通砂，粗骨料則是指碎石、卵石或碎卵石。（1）細(xì)骨料細(xì)骨料是指在自然條件作用下形成，粒徑小于5mm的巖石骨料。按照來源，細(xì)骨料可以分為河砂、海砂和山砂。一般混凝土中大都采用河砂。按照細(xì)度模數(shù)，砂又可以分為粗砂、中砂和細(xì)砂以及特細(xì)砂。普通混凝土用細(xì)骨料的質(zhì)量要求，主要應(yīng)該控制以下幾個指標(biāo)：中華考試網(wǎng)（i）顆粒級配：砂顆粒級配的優(yōu)劣、粒度的粗細(xì)既影響混凝土技術(shù)性能，也影響混凝土中水泥用量。顆粒級配是評定砂質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。在配制混凝土?xí)r，當(dāng)砂用量一定時，如果采用粗砂

7、，其總表面積小，因此需要包裹砂顆粒表面的水泥漿量少；采用細(xì)砂時，則其總表面積增大，在混凝土中需要包裹砂粒表面的水泥漿量多，因此當(dāng)混凝土拌和物的和易性一定時，用粗砂拌制混凝土所需水泥用量比用細(xì)砂節(jié)省。但是在拌制混凝土?xí)r，并不是砂子越粗越好，砂子太粗，會導(dǎo)致混凝土泌水、離析等現(xiàn)象，從而影響混凝土和易性。砂的粗細(xì)程度，以細(xì)度模數(shù)表示，細(xì)度模數(shù)通常采用篩分析法進(jìn)行測定。砂篩分析法是用一套孔徑為5.0mm、2.5mm、1.25mm、0.630mm、0.315mm及0.160mm的標(biāo)準(zhǔn)篩，稱取烘干的砂樣500克，由粗到細(xì)依次過篩，然后計算各篩上分計篩余百分率(各篩上的篩余量占砂樣總重量的百分率，以ai表示

8、)以及各篩上的累計篩余百分率，普通混凝土的砂的細(xì)度模數(shù)范圍一般在3.71.6,其中采用中砂較好。我國普通混凝土用砂質(zhì)量及檢驗方法(JGJ5292)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，按照0.630mm孔徑篩的累計篩余百分率，將砂劃分為三個級配區(qū)。普通混凝土用砂，其顆粒級配應(yīng)該處于表中某一級配區(qū)。在工程中，混凝土所用砂的實際顆粒級配除了5.0mm和0.30mm的累計篩余百分率以外，其余號篩的累計篩余百分率可以稍有超出分界線，但超出部分的總百分率不應(yīng)大于5。一般配制混凝土?xí)r優(yōu)先選用II區(qū)砂。(ii) 含泥量和泥塊含量：嚴(yán)重影響砂的質(zhì)量，從而影響混凝土的性能。砂的含泥量是指砂中含有粒徑小于0.08mm的粘土、淤泥與巖屑的質(zhì)

9、量總和占砂總質(zhì)量的百分率；泥塊含量則是指經(jīng)過水浸后，粒徑大于0.63mm的塊狀粘土的質(zhì)量總和占砂總質(zhì)量的百分率。對于普通混凝土用砂，砂中的含泥量及泥塊含量必須符合普通混凝土用砂質(zhì)量及檢驗方法(JGJ5292)規(guī)定。(iii) 堿活性：對于普通混凝土用砂，要求砂中不含活性二氧化硅等物質(zhì)，以免產(chǎn)生堿集料反應(yīng)，從而導(dǎo)致混凝土的破壞。(iv) 有害雜質(zhì)含量：對于普通混凝土用砂，國家標(biāo)準(zhǔn)對其中有害物質(zhì)含量有明確的限制。（2）粗骨料普通混凝土常用粗骨料有卵石和碎石兩種。在自然條件作用下形成，粒徑大于5mm的巖石顆粒，稱為卵石。由天然巖石和卵石經(jīng)破碎、篩分得到的粒徑大于5mm的顆粒，|稱為碎石或碎卵石。普通

10、混凝土用粗骨料的質(zhì)量要求，主要應(yīng)該控制以下幾個指標(biāo)：（i）最大粒徑和顆粒級配粗骨料公稱粒級的上限稱為該粒級的最大粒徑。粗骨料最大粒徑增大時，骨料總表面積減小，因此包裹其表面所需水泥漿量減少，可以節(jié)約水泥，并且在一定和易性及水泥用量條件下，能降低用水量而提高混凝土強度。一般，在可能情況下，混凝土應(yīng)盡量選用大粒徑的粗骨料。但是最大粒徑的選擇，還要受到混凝土結(jié)構(gòu)截面尺寸及配筋間距的限制。按照混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范(GB5020492)規(guī)定，混凝土用粗骨料的最大粒徑不得大于結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的14，且不得大于鋼筋間最小凈距的34等。粗骨料顆粒級配的原理與細(xì)骨料相同，要求大小粒徑的石子組配適當(dāng)，使粗

11、骨料的空隙|率和總表面積均比較小，這樣拌制的混凝土水泥用量少、密實度較好，有利于改善混凝土和易性，并提高強度。粗骨料的顆粒級配也是通過篩分析試驗測定的，普通混凝土用碎石或卵石的顆粒級配范圍應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗方法(JGJ5392)規(guī)定，粗骨料的級配有連續(xù)級配和間斷級配兩種，通常建筑工程中多采用連續(xù)級配。(ii)強度和堅固性混凝土所用粗骨料必須具有足夠的強度，以保證所配制的混凝土強度。碎石的強度可用其母巖巖石的立方體抗壓強度或碎石的壓碎指標(biāo)來表示，而卵石的強度就用壓碎指標(biāo)來表示。（iii）骨料堿活性堿骨料反應(yīng)是影響混凝土耐久性的重要原因，它對建筑物的破壞可造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。（iv）含泥量和泥塊含量（v）有