混凝土的基本知識

第一部分概述概念：混凝土一一由膠結(jié)材料料（無機的、有機的或有機復(fù)合的），顆粒狀集料以及必須加入的化學(xué)外加劑和礦物質(zhì)摻和料組分合理組成的混合料，或經(jīng)硬化后形成具有堆聚結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。一、 混凝土一百年發(fā)展過程1850年鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土高效減水劑的應(yīng)用有機與無機相復(fù)合的混凝土技術(shù)優(yōu)質(zhì)超細(xì)礦物粉料在高性能混凝土上的應(yīng)用二、 發(fā)展趨勢“三化"高性能化：最大限度地滿足實際工程需要，使其能方便地施工，并能實現(xiàn)最優(yōu)的結(jié)構(gòu)性能。功能化：傳統(tǒng)的混凝土由結(jié)構(gòu)材料向功能材料轉(zhuǎn)變。綠色化：環(huán)保型的建筑材料。三、 混凝土簡介混凝土是當(dāng)代最大宗的人造材料，也是最主要的建筑材料之一。廣義的混凝土是指由膠凝材料、細(xì)骨料（砂、粗骨料（石）和水按適當(dāng)比例配制的混合物，經(jīng)硬化而成的人造石材。但目前建筑工程中使用最廣泛的是以水泥為膠凝材料的普通混凝土。在普通混凝土中，砂、石起骨架作用，它們在混凝土中起填充和抵抗混凝土在凝結(jié)硬化過程中的收縮作用。水泥與水形成水泥漿，包裹在骨料表面并填充骨料間的空隙。在硬化前，水泥漿起潤滑作用，賦予混合物一定的和易性，便于施工；硬化后，水泥漿則將骨料膠結(jié)成一個堅實的整體，并具有一定的強度。混凝土作為主要建筑材料被廣泛應(yīng)用，是因為它具有許多其他材料所不能取代的優(yōu)點。如：易成型、能耗低、耐久性好、價格便宜以及與鋼材結(jié)合可制成各種承重結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。但混凝土的自重大、抗拉強度低，一般只有抗壓強度的1/10-1/20;澆筑成型受氣侯條件（溫度、濕度、雨雪等）影響特別是使用壽命遠(yuǎn)低于設(shè)計壽命標(biāo)準(zhǔn)，而修復(fù)、維持將付出極大的經(jīng)濟代價等傳統(tǒng)混凝土所存在的弱點。素混凝土——無鋼筋或鋼絲網(wǎng)等的混凝土。鋼筋混凝土——配有鋼筋的混凝土。預(yù)應(yīng)力混凝土——為了提高構(gòu)件的抗裂能力，在鋼筋與混凝土結(jié)合之前，預(yù)先拉張鋼筋，使得構(gòu)件在施加外負(fù)荷之前，鋼筋受到一個預(yù)加的拉應(yīng)力，而混凝土受到一個預(yù)加的壓應(yīng)力，這種混凝土叫做預(yù)應(yīng)力混凝土。第二部分混凝土的分類混凝土的品種繁多，它們的性能和用途也各不相同，一般按以下幾方面進(jìn)行分類。按工程要求分類普通混凝土，指采用普通砂、石配制的干密度為2000~2800Kg/m3的混凝土。特種混凝土如：抗?jié)B混凝土等級大于P6級的混凝土；抗凍混凝土指抗凍等級大于F50級的混凝土；高強混凝土指強度等級為C60級以上的混凝土；大體積混凝土結(jié)構(gòu)物中實體最小尺寸大于或等于1m,或容易因溫度應(yīng)力引起裂縫的混凝土等。按流動性分類干硬性混凝土，指混凝土拌合物的塌落度小于10mm的混凝土；塑性混凝土，指混凝土拌合物的塌落度為10~90mm的混凝土；流動性混凝土，指混凝土拌合物的塌落度為100~150mm的混凝土；大流動性混凝土，指混凝土拌合物塌落度等于或大于160mm的混凝土。按施工方法分類如泵送混凝土；噴射混凝土；水下澆注混凝土；壓力漿灌混凝土；離心混凝土等。按膠結(jié)材料分類如無機的：水泥混凝土；水玻璃混凝土；石膏混凝土；有機的：瀝青混凝土；硫磺混凝土；聚合物膠結(jié)混凝土；無機有機混合的：聚合物水泥混凝土等。第三部分混凝土拌合物性能概念：新拌混凝土一一混凝土的各組成材料按一定比例攪拌而制得的未凝固的混合材料稱為混凝土拌合物。硬化混凝土一一混凝土拌合物在一定的條件（溫度、濕度）下，經(jīng)物理化學(xué)作用，隨著時間推移逐漸硬化成堅實的塊體，稱為硬化混凝土。混凝土拌合物的性能混凝土拌合物應(yīng)具有：易于澆筑、搗實和表面處理的條件，從而保證良好的澆筑質(zhì)量，進(jìn)而為保證混凝土的強度和耐久性創(chuàng)造必要的條件。因此，混凝土拌合物應(yīng)具有下列各性能：（一） 和易性混凝土拌合物的和易性是判別混凝土初期質(zhì)量優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)。所謂和易性是指混凝土在施工中是否易于操作，是否具有能使?jié)沧⒌臉?gòu)件質(zhì)量均勻，易于澆搗密實的性能，和易性是一項綜合的技術(shù)性能，包括流動性、粘聚性、和保水性等三方面的涵義。（1）流動性：是指混凝土拌合物在自重或施工機械振搗的作用下，能產(chǎn)生流動，并均勻密實地填滿模板的性能。流動性的大小主要取決于單位用水量或水泥漿量的多少。單位用水量或水泥漿量多，混凝土拌合物的流動性大（反之則?。?，澆筑時易于填滿模型。（2） 粘聚性：是指混凝土拌合物在施工過程中其組成材料之間的粘聚力。在運輸、澆筑、搗實過程中不致產(chǎn)生分層、離析、泌水，而保持整體均勻的性質(zhì)。混凝土拌合物是由密度不同，顆粒大小不一的固體材料和水組成的混合物，在外力作用下，各組成材料移動的傾向性不同，一旦配比不當(dāng)，就會出現(xiàn)分層和離析現(xiàn)象。使硬化后的混凝土成分不均勻，甚至產(chǎn)生蜂窩、狗洞等工程質(zhì)量事故。（3） 保水性；是指混凝土拌合物在施工過程中，具有一定的保持水分不易析出的能力?；炷涟韬衔镌谑┕み^程中，隨著較重的骨料顆粒下沉，因水的密度比骨料小，被迫逐漸上升到混凝土拌合物的表面，形成泌水。泌水會在混凝土內(nèi)部形成泌水通道，使混凝土的密實性變差，降低混凝土的質(zhì)量。（二）和易性的測定方法。我國標(biāo)準(zhǔn)用塌落度和維勃稠度來測定混凝土拌合物的流動性，并輔以直觀經(jīng)驗來評定粘聚性和保水性。塌落度試驗：將混凝土拌合物按規(guī)定方法分三次裝入塌落度筒內(nèi)，在裝滿刮平后，將塌落度筒垂直向上提起，移到混凝土拌合物一側(cè)，混凝土拌合物因自重會產(chǎn)生塌落現(xiàn)象。然后測量出筒高與塌落后混凝土拌合物試體最高點之間的高度差。塌落度愈大，拌合物的流動性愈大。概念：塌落度損失一一新拌混凝土的稠度會隨時間的增長而逐漸減小。減小塌落度損失的途徑：選用C3A和堿含量都較低的水泥。摻用緩凝型外加劑。摻用優(yōu)質(zhì)粉煤灰。盡可能選用塌烙度低的配比。盡可能降低新拌混凝土的溫度。為了同時評定拌合物的粘聚性和保水性，還應(yīng)觀察下列現(xiàn)象：用搗棒在已塌落的混凝土拌合物錐體一側(cè)輕輕敲打，如錐體逐漸下沉，則表示粘聚性良好；若錐體突然倒坍，部分崩裂或出現(xiàn)離析現(xiàn)象，則表示粘聚性不好。保水性是以拌合物中稀漿析出的程度來評定，提起塌落度筒以后，如果有較多的稀漿從底部析出，則表示此混凝土拌合物保水性良好。（三） 混凝土拌合物的離析和泌水（1） 離析：拌合物的離析是指拌合物各組分分離而造成不均勻和失去粘聚性的現(xiàn)象。表現(xiàn)為骨料從拌合物中分離或從稀水泥漿中淌出。雖然拌合物的離析是不可避免的，尤其是在粗骨料最大粒徑較大的混凝土中，但若配合比適當(dāng)，摻加外加劑可減少或抑制離析的產(chǎn)生。（2） 泌水：拌合物泌水是指拌合物在澆筑后到初凝前，固定顆粒下沉水上升，在混凝土表面析出水的現(xiàn)象。泌水將使混凝土質(zhì)量不均勻，易于形成表面裂縫，并會降低鋼筋與混凝土的粘結(jié)力等，必須盡可能降低混凝土的泌水。通常采取摻加適當(dāng)混合材（粉煤灰、礦渣粉等）外加劑，改善混凝土和易性以提高保水性的措施，從而降低泌水現(xiàn)象。（四） 混凝土拌合物的凝結(jié)時間凝結(jié)時間分為初凝時間和終凝時間。為使混凝土有充分的時間進(jìn)行攪拌、運輸、澆灌?；炷恋某跄龝r間不宜過短；當(dāng)施工完畢，則要求盡快硬化，增強強度，故終凝時間不宜太長。但拌合物的凝結(jié)時間，隨著水泥品種及用量，外加劑品種，混凝土配合成分，氣候條件等變化而有快、慢之別。如用普通硅酸鹽水泥的拌合物凝結(jié)時間要早于用礦渣水泥的拌合物。用速凝劑的混凝土拌合物幾分鐘就達(dá)到終凝，而用緩凝劑的混凝土拌合物凝結(jié)時間可達(dá)20h，甚至更長。新拌混凝土假凝現(xiàn)象。第四部分硬化混凝土的主要技術(shù)性能混凝土的強度強度是混凝土最重要的力學(xué)性能因為混凝土結(jié)構(gòu)物主要用以承受荷載或抵抗各種作用力。通常用混凝土強度來評定和控制混凝土的質(zhì)量?；炷恋膹姸劝箟簭姸?、抗拉強度、抗折強度、抗剪強度和與鋼筋的粘結(jié)強度等。其中抗壓強度最大，抗拉強度最小，約為抗壓強度的1/10-1/20o（1）混凝土的抗壓強度和強度等級：混凝土的抗壓強度是指標(biāo)準(zhǔn)試件在壓力作用下直到破壞時單位面積所能承受的最大壓力。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》規(guī)定，制作邊長為150mm的立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件（溫度20±3°C，相對濕度90%以上）下，養(yǎng)護(hù)到28天齡期，測得的抗壓強度值為混凝土立方體抗壓強度的標(biāo)準(zhǔn)值（單位：Mpa）。當(dāng)按骨料最大粒徑選用非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的試件時，應(yīng)將其抗壓強度按表1~2系數(shù)換算成標(biāo)準(zhǔn)尺寸試件的抗壓強度。骨料最大粒徑/mm試件尺寸/mm換算系數(shù)>30150x150x1501.0<30100x100x1000.95<70200x200x2001.05為了正確進(jìn)行設(shè)計和控制工程質(zhì)量，根據(jù)混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值，將混凝土劃分為不同的等級?；炷翉姸鹊燃壊捎梅?C"與立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值(以N/mm2alMpa)表示。例如：混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值f,=20N/mm2的混凝土。其強CU,K度等級表示為C20?；炷恋妮S心抗壓強度：混凝土的軸心抗壓強度是指用棱柱體(標(biāo)準(zhǔn)試件為150mmx150mmx300mm)試件測得的單位面積上所能承受的最大軸心壓力。軸心抗壓強度與立方體抗壓強度之比約為0.7-0.8。混凝土的抗拉強度：混凝土的軸心抗拉強度是指用立方體試件測得的單位面積上所能承受的最大軸向拉力。混凝土的抗拉強度只有抗壓強度的1/10-1/20，并隨著混凝土強度等級的提高，比值有所降低，即當(dāng)抗壓強度等級提高時，抗拉強度的增加不如抗壓強度提高的快?；炷恋目拐蹚姸龋夯炷恋目拐蹚姸仁侵富炷潦軓澢饔脮r所能承受的最大彎曲應(yīng)力，也稱彎曲抗拉強度。(5)混凝土標(biāo)號與混凝土強度等級的換算表混凝土標(biāo)號100150200250300400500600混凝土強度等級C8C13C18C23C28C38C48C58(6)影響混凝土強度的因素水泥強度等級與水灰比;骨料的品種、質(zhì)量及數(shù)量；養(yǎng)護(hù)的溫度和濕度；養(yǎng)護(hù)齡期；成型方式?；炷恋哪途眯曰炷恋哪途眯允侵富炷恋挚怪車橘|(zhì)不利因素長期作用的性能。提高混凝土的耐久性，對于延長結(jié)構(gòu)壽命，減少修復(fù)所耗巨資，具有重要價值。.混凝土的抗?jié)B性：抗?jié)B性是指混凝土抵抗液體在壓力作用下的滲透的性能?？?jié)B性用抗?jié)B等級(符號"P")表示，抗?jié)B等級是以28天齡期的抗?jié)B標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)試驗方法下所能承受的最大的水壓力來確定的?？?jié)B等級分為P^P^P^Pj2等。相應(yīng)表示混凝土能抵抗0.6、0.8、1.0、1.2Mpa的水壓力，并且不滲漏。(2).混凝土的抗凍性：抗凍性是指混凝土在飽和水狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)而不破壞，同時也不嚴(yán)重降低強度的性能?？箖鲂杂每箖龅燃?符號"F")表示。抗凍等級是以齡期28天的混凝土試件在吸水飽和后，承受反復(fù)凍融循環(huán)，以抗壓強度下降不超過25%，而且重量損失不超過5%時所能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)來確定，混凝土的抗凍等級分為：F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300'^.混凝土的抗化學(xué)侵蝕性能：當(dāng)混凝土所處的環(huán)境中含有的侵蝕性介質(zhì)，如硫酸鹽侵蝕；淡水、酸性水、海水侵蝕；堿類侵蝕等，就要求混凝土具有抗侵蝕的能力。(4).混凝土的炭化：炭化作用是大氣中的二氧化碳在水存在的條件下與水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈣和水，因碳酸鈣是中性，所以炭化又稱中性化。炭化使混凝土的堿度降低，削弱了對鋼筋的保護(hù)。（5）堿一骨料反應(yīng)：當(dāng)水泥堿含量（Na2O%+0.658KO2%）大于0.6%時，在有水存在的條件下，水泥中的堿與骨料中的活性二氧化硅化合，在骨料表面形成一層復(fù)雜的堿一硅酸凝膠。這種凝膠遇水膨脹，使骨料與水泥石界面脹裂，粘結(jié)強度下降。這種化學(xué)反應(yīng)稱為堿一骨料反應(yīng)。此反應(yīng)一般進(jìn)行很慢，由此引起的破壞作用，往往要經(jīng)過幾年后才能出現(xiàn)，它的破壞作用更大更危險，對耐久性十分不利。（3）.提高混凝土耐久性的措施：根據(jù)工程情況，合理選擇水泥品種；適當(dāng)控制水灰比及水泥用量；選用質(zhì)量良好、技術(shù)條件合格的砂、石骨料，是保證混凝土耐久性的重要條件；摻入引氣劑，對提高混凝土的抗?jié)B性和抗凍性有良好的作用；改善施工操作，保證施工質(zhì)量。第五部分混凝土原材料水泥：省略。砂：建筑用砂分為天然砂和人工砂兩種。天然砂是由天然巖石經(jīng)長期風(fēng)化等自然條件作用而形成的大小不等、由不同礦物顆粒組成的混合物，按其產(chǎn)源不同，可分為河砂、湖砂、海砂及山砂等幾種。一般情況下，山砂的需水量比河砂、湖砂、海砂的高。相對比較河砂較為適宜，故建筑工程中一般都采用河砂作為細(xì)骨料。我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，天然砂按其技術(shù)要求不同分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個等級。人工砂是采用機械的方法將天然巖石破碎、磨制而成，其具有顆粒表面菱角多、比較清潔、砂石呈片狀顆粒及細(xì)粉含量較多的特點。規(guī)格砂按細(xì)度模數(shù)分為粗、中、細(xì)三種規(guī)格，其細(xì)度模數(shù)分別為：粗：3.7~3.1，中：3.0~2.3，細(xì)：2.2~1.6。粗集料：普通混凝土的粗集料有碎石和卵石兩種。碎石大多由天然巖石經(jīng)破碎、篩分而成，也可將大卵石軋碎、篩分而得。因而具有表面粗糙、多棱角、較潔凈、與水泥漿粘結(jié)比較牢固的特點，是建筑工程中用量最大的粗骨料。卵石又稱礫石，這是由天然巖石經(jīng)自然條件長期作用而形成的粒徑大于5mm的顆粒。按其產(chǎn)源不同可分為河卵石、海卵石及山卵石等幾種，其中以河卵石應(yīng)用較多。卵石中有機雜質(zhì)含量較多，與碎石相比，卵石具有表面光滑拌制混凝土?xí)r需水量小，拌和物的和易性較好特點，但卵石與水泥石的膠結(jié)力較差，在相同條件下，卵石混凝土的強度較碎石混凝土的低。規(guī)格顆粒級配一般為連續(xù)級配(公稱粒徑為5~40mm\單粒級配。水。水是混凝土的主要組成材料之一?；炷劣盟话銥闈崈舻娘嬘盟?、地表水、地下水等。第六部分夕卜加劑夕卜加劑是指混凝土拌和過程中摻入的，用以改善混凝土性能的物質(zhì)。一般摻量不大于水泥質(zhì)量的5%?；炷镣饧觿┑姆诸悾垂δ芊譃橐韵挛孱悾焊纳扑杌炷亮鲃有阅艿耐饧觿┯袦p水劑、引氣劑。(2).調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)、硬化性能的外加劑有緩凝劑、早強劑、速凝劑等。.調(diào)節(jié)混凝土含氣量的外加劑有引氣劑、發(fā)泡劑、消泡劑等。.改善混凝土抗凍性及耐久性的外加劑有引氣劑、阻銹劑、防凍劑、防水劑等。改善混凝土特殊性能的外加劑有著色劑、膨脹劑、粘結(jié)劑、堿一骨料反應(yīng)抑制劑等。七、普通混凝土的配合比設(shè)計配合比設(shè)計的四項基本要求.施工性能混凝土拌合物應(yīng)具備滿足施工操作的和易性。.力學(xué)性能硬化后的混凝土應(yīng)滿足工程結(jié)構(gòu)設(shè)計或施工進(jìn)度所要求的強度和其它有關(guān)力學(xué)性能。（三）.耐久性能硬化后的混凝土必須滿足抗凍性、抗?jié)B性等耐久性要求。（四）.經(jīng)濟性能應(yīng)在保證混凝土全面