一普通混凝土選

本章主要內(nèi)容介紹了各種水泥混凝土的組成、構(gòu)造與性能，以及混凝土的協(xié)作比設(shè)計方法和應(yīng)用。一般混凝土一般混凝土組成材料及其根本要求混凝土外加劑一般混凝土拌和物的性質(zhì)一般混凝土構(gòu)造及性質(zhì)混凝土的質(zhì)量評定一般混凝土協(xié)作比設(shè)計其他混凝土學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)牢記根本概念——混凝土是由膠凝材料(水泥)膠結(jié)各種粗、細(xì)顆粒狀骨料，形成的一種顆粒堆聚材料。理解混凝土中各組分材料的要求與作用；生疏混凝土的各種性質(zhì)及其影響因素；把握混凝土的協(xié)作比設(shè)計方法和質(zhì)量掌握措施；了解各種混凝土的應(yīng)用技術(shù)。概述1、定義：混凝土是由膠結(jié)料和骨料混合、通過肯定的工藝成型后、硬化而成的復(fù)合材料。膠結(jié)料是無機(jī)膠凝材料，或有機(jī)膠凝材料或二者的復(fù)合。水泥混凝土，通常簡稱混凝土，是由水泥漿膠結(jié)顆粒骨料或骨料構(gòu)架而成的人造石材—砼，2、混凝土的種類依據(jù)表觀密度0：一般混凝土(≈2400kg/m3)；輕混凝土(＜1950kg/m3)；重混凝土(＞2600kg/m3)。依據(jù)用途(功能)：一般混凝土；道路混凝土；防水混凝土；耐熱混凝土；耐酸混凝土；防輻射混凝土；膨脹混凝土；裝飾混凝土等。依據(jù)生產(chǎn)與施工方法：商品混凝土泵送混凝土噴射混凝土碾壓混凝土擠壓混凝土壓力灌漿混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土離心混凝土等?；炷?、混凝土的特點耐久性能好；組分材料來源豐富，經(jīng)濟(jì)性好；簡潔成型為任意外形和尺寸的構(gòu)件；可大量利用工業(yè)廢料；可與鋼材復(fù)合使用；性脆易裂，抗拉強(qiáng)度低；混凝土生產(chǎn)能耗較低，維護(hù)費用少?；炷潦呛唵蔚?、隨機(jī)性的材料

ConcreteisaComplexandRandomMaterial。4、混凝土理論與技術(shù)的歷史

1867年，鋼筋混凝土理論；1916年，混凝土強(qiáng)度的水灰比理論；1925年，水灰比學(xué)說和恒定用水量法則；1928年，混凝土的收縮與徐變理論，預(yù)應(yīng)力技術(shù)；20世紀(jì)中葉，混凝土減水劑等外加劑技術(shù)；20世紀(jì)90年月，高性能混凝土的概念與技術(shù)。5、工程對混凝土的根本要求滿足混凝土構(gòu)造設(shè)計的強(qiáng)度要求，以保證構(gòu)筑物能安全地承受各種設(shè)計荷載；滿足混凝土施工所要求的和易性，以便硬化后能得到均勻密實的混凝土；具有與工程環(huán)境相適應(yīng)的耐久性，以保證構(gòu)筑物在所處環(huán)境中服役壽命；滿足經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的要求，能源與資源消耗低、環(huán)境負(fù)荷少等?；炷敛牧瞎I(yè)的可持續(xù)進(jìn)展

SustainableDevelopmentofConcreteIndustry原材料資源的愛護(hù)及再生利用；削減耗能大、污染環(huán)境的硅酸鹽水泥消耗量，多利用工業(yè)廢料——綠色化；推動混凝土科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展，改善混凝土構(gòu)造物的耐久性。第一節(jié)普通混凝土三問？混凝土的組成與構(gòu)造是什么(What)？混凝土具有哪些性能(Which)？如何制備和使用混凝土(How)?混凝土的宏觀構(gòu)造粗骨料細(xì)骨料水泥石過渡區(qū)一、混凝土的組成與構(gòu)造〔一〕一般混凝土的組成水泥水水泥漿石子砂子骨料新拌混凝土100%體積60~75%7~15%25~40%14~21%21~28%39~42%分散硬化硬化混凝土混凝土外加劑為了改善或提高混凝土的性能各組成材料的作用骨料廉價的填充材料，節(jié)省水泥用量混凝土的骨架，減小收縮，抑制裂縫的擴(kuò)展傳力作用降低水化熱供給耐磨性水泥漿潤滑作用——與水形成水泥漿，賜予新拌混凝土以流淌性膠結(jié)作用——包裹在全部骨料外表，通過水泥漿的分散硬化，將砂、石骨料膠結(jié)成整體，形成固體各組成材料的作用水混凝土中的拌和水有兩個作用:供水泥的水化反響賜予混凝土的和易性剩余水留在混凝土的孔〔空〕隙中使混凝土中產(chǎn)生孔隙對防止塑性收縮裂縫與和易性有利對滲透性、強(qiáng)度和耐久性不利各組成材料的作用外加劑化學(xué)外加劑：改善混凝土的性能緩凝劑——使水泥漿分散硬化速度減慢；促凝劑——使水泥漿分散硬化速度加快；減水劑——削減拌和需水量；引氣劑——在混凝土中引起封閉氣孔；礦物摻合料：削減水泥用量，改善混凝土性能粉煤灰硅灰礦渣〔二〕硬化混凝土的構(gòu)造宏觀上，混凝土是一個砂、石顆粒狀骨料分布在水泥石中形成的復(fù)合構(gòu)造，主要由三相構(gòu)成：砂、石骨料是混凝土的骨架——分散相；水泥石是混凝土的基體相——連續(xù)相；骨料與水泥石間的過渡區(qū)——界面相。1)骨料相的構(gòu)造要素骨料種類來源不同：碎石、卵石(礫石)巖石種類：花崗巖、石灰石等；骨料的粒形等徑多面體針片狀多面體骨料外表狀態(tài)外表光滑外表粗糙骨料顆粒尺寸與級配骨料的分布背散射掃描電鏡照片未水化水泥顆粒C-S-H氫氧化鈣單硫型硫鋁酸鹽3)過渡區(qū)相的構(gòu)造要素過渡區(qū)厚度；過渡區(qū)固體顆粒尺寸與外形；過渡區(qū)的孔隙率。骨料氫氧化鈣混凝土中骨料與水泥石間的過渡區(qū)混凝土過渡區(qū)構(gòu)造骨料過渡區(qū)水泥石本體C-S-H鈣礬石CH骨料裂縫擴(kuò)展的路徑和方向骨料水泥石骨料四周的過渡區(qū)過渡區(qū)相ITZPhase1.混凝土的構(gòu)造特點多物相、多孔性復(fù)合體水泥石與砂石骨料均是多物相、多孔性材料固體顆粒堆聚體混凝土構(gòu)造是一個各種尺寸的顆粒堆聚體，砂石顆粒積存成骨架，水化物與水泥顆粒積存成水泥石簡單與非勻質(zhì)性骨料種類不一，外形與尺寸不等，分布不均；水泥石組成與構(gòu)造不均；薄弱過渡區(qū)(厚度約10～50μm)的存在非固定與可變性水泥石和過渡區(qū)的組成與構(gòu)造是隨時間、溫度與濕度環(huán)境不斷變化著的。2.混凝土的構(gòu)造要素各種尺寸固體顆粒分布的均勻性；各種固體顆粒積存的密實性；固體顆粒的總外表積;總孔隙率與界面孔隙率；孔隙特征與孔徑分布3.混凝土構(gòu)造的影響因素骨料的種類與體積含量碎石：外表粗糙、針片狀多，需漿量大，界面粘結(jié)好；卵石(礫石)：外表光滑、針片狀少，需漿量小，但界面粘結(jié)差。骨料的粒徑與級配水泥用量水灰比施工工藝養(yǎng)護(hù)條件4.抱負(fù)的混凝土構(gòu)造密實較大顆粒堆聚所留下的孔隙由較細(xì)顆粒填充，較細(xì)顆粒堆聚所留下的孔隙由更細(xì)顆粒所填充;密實度最大或總孔隙率最小時，固體顆粒的總比外表積最小;界面致密。均勻各種物相分布均勻均勻、密實的多物相積存體Summary一般混凝土由水泥、砂、石和水組成，為了改善性能，可添加化學(xué)外加劑與礦物摻合料；砂石構(gòu)成混凝土的骨架，傳遞應(yīng)力，限制變形；水泥與水形成水泥漿，賜予新拌混凝土流淌性，硬化后將骨料顆粒膠結(jié)成整體；混凝土微構(gòu)造是由骨料相、水泥石相和界面過渡區(qū)相構(gòu)成的簡單構(gòu)造；構(gòu)造特點有多物相、多孔性的積存體簡單而不均勻非固定而多變混凝土的抱負(fù)構(gòu)造——均勻、密實的積存體二、一般混凝土的組成材料骨料水水泥外加劑〔一〕骨料Aggregate1.

骨料的定義與用途骨料是巖石類材料骨料在工程中的應(yīng)用：水泥混凝土瀝青混凝土道路根底鐵路道渣砂漿每年用量約為20億噸骨料的生產(chǎn)混凝土中的骨料經(jīng)濟(jì)上：在不影響混凝土性能的條件下，在混凝土中盡可能多地參加骨料，以降低混凝土的本錢；骨料可供給混凝土很好的穩(wěn)定性和比水泥石更好的耐久性?；炷林泄橇系母疽缶哂辛己玫念w粒級配，使積存空隙率小，顆?？偙韧獗矸e較小，以削減水泥漿用量；骨料顆粒外表潔凈，以保證與水泥漿有良好的粘結(jié)力；含有害雜質(zhì)少，不得含有影響水泥分散硬化和后期混凝土耐久性的成分；具有足夠的強(qiáng)度和牢固性，以保證起到骨架和傳力作用。2、骨料的種類依據(jù)骨料粒徑粗骨料：粒徑大于4.75mm的巖石顆粒，如卵石、碎石細(xì)骨料：粒徑小于4.75mm的巖石顆粒，如河砂、山砂、海砂依據(jù)骨料的密度一般骨料：積存密度在1520~1680kg/m3的骨料密度在2500～2700kg/m3輕骨料：積存密度＜1120kg/m3的骨料密度在～1000kg/m3重骨料：積存密度＞2080kg/m3的骨料密度在3500～4000kg/m3如陶粒、煅燒頁巖、膨脹蛭石、膨脹珍寶巖、泡沫塑料顆粒等。如鐵礦石、重晶石等。碎石卵石骨料的種類一般骨料輕骨料重骨料骨料的分類骨料的種類依據(jù)骨料來源分為：自然巖石骨料：由自然巖石組成的骨料，如砂、卵石、碎石等。依據(jù)巖石的主要成分分為：氧化硅礦物、碳酸鹽礦物、氧化鐵礦物、硫化物礦物、粘土礦物等。人工骨料：熱加工骨料：膨脹頁巖、膨脹蛭石等；工業(yè)副產(chǎn)物：礦渣、鐵渣、粉渣等；再生骨料：裂開混凝土、裂開粘土磚等。3、骨料的特性及其影響骨料的含水狀態(tài)骨料的密度骨料的粒徑與級配骨料的孔隙率骨料的外形骨料的外表特征骨料的彈性模量骨料的強(qiáng)度骨料的牢固性骨料的硬度混凝土協(xié)作比設(shè)計所要求影響新拌混凝土性能影響硬化混凝土性能(1)骨料的密度、表觀密度與積存密度密度測量可用“排液法”直接測量砂、石骨料顆粒的密度。直接測得的密度實際是骨料的表觀密度，但由于砂、石的孔隙率小，將此法測得的密度為視密度—密度。大多數(shù)自然骨料的視密度為2.4~3.0。積存密度測量砂、石的積存密度一般用固定體積法測量；砂用5升的體積的質(zhì)量確定；石用10升體積的質(zhì)量確定。骨料積存密度取決于顆粒粒徑與級配自然巖石的密度(2)

骨料的粒徑及其分布骨料粒徑及其分布粗骨料：最大粒徑與顆粒級配；細(xì)骨料：細(xì)度模數(shù)與顆粒級配。骨料粒徑與顆粒級配影響骨料積存孔隙顆粒級協(xié)作理可削減積存孔隙；單一粒徑越大，積存孔隙越多。粒徑及其分布影響的混凝土性能混凝土的用水量；混凝土的水泥用量；新拌混凝土的和易性混凝土的微裂縫骨料粒徑越大，積存的空隙越多，所需水泥漿用量越大關(guān)于骨料粒徑及其分布的幾個根本概念顆粒級配指的是大小粒徑的骨料顆粒的相互搭配的比例狀況——不同粒徑顆粒的分布。粗細(xì)程度指的是不同粒徑細(xì)骨料混合在一起的總體粗細(xì)程度——平均粒徑大小。最大粒徑指的是粗骨料公稱粒級的上限—允許最大值。1〕砂子的顆粒級配與粗細(xì)程度細(xì)度模數(shù)Mx細(xì)度模數(shù)表征砂的粗細(xì)程度，可以理解為質(zhì)均粒徑，由篩分法測定。細(xì)度模數(shù)越大，骨料越粗，依據(jù)細(xì)度模數(shù)將砂分為：細(xì)砂〔2.2~1.6〕；中砂〔3.0~2.3〕；粗砂〔3.7~3.1〕。級配曲線級配曲線表示不同粒徑砂的顆粒搭配狀況；依據(jù)級配曲線分為三個區(qū)：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；級配間接反映了砂顆粒的積存密度。顆粒級配與細(xì)度模數(shù)的測定篩分法：砂子標(biāo)準(zhǔn)篩：5.002.501.250.6300.3150.160mm共七個孔徑的篩。方法：將500g烘干的砂子試樣由粗到細(xì)依次過篩，然后稱出余留在各個篩上的砂子質(zhì)量。計算：各個篩上的余量為分計篩余ai，各個篩及以上篩上的分計篩余的和為累計篩余Ai。則：累計篩余Ai=ai〔i=1……i〕然后用Ai作縱坐標(biāo)，篩孔尺寸作橫坐標(biāo)，繪制級配曲線。并用下式計算細(xì)度模數(shù)：Mx=[(A2+A3+A4+A5+A6)-5A1]/(100—A1)砂的級配曲線Ⅰ問題？砂的顆粒級配區(qū)與細(xì)度模數(shù)的意義一樣嗎？為什么？答：不一樣。顆粒級配區(qū)不能區(qū)分砂子的粗細(xì)程度的差異。細(xì)度模數(shù)一樣，級配一樣嗎？級配一樣，細(xì)度模數(shù)一樣嗎？答：細(xì)度模數(shù)一樣，級配不肯定一樣；但級配一樣，細(xì)度模數(shù)肯定一樣。2〕石子的顆粒級配石子的級配有連續(xù)級配和連續(xù)級配兩種：連續(xù)級配要求顆粒尺寸由大到小連續(xù)分級，每一級骨料都占有適當(dāng)比例，這種級配較好；連續(xù)級配是人為地剔除骨料中的某些粒級，造成粒級的連續(xù)，大粒徑骨料間的空隙由比其小幾倍的小粒徑顆粒填充，從而降低積存空隙率。石子的顆粒級配也用篩分法測定。細(xì)骨料粗骨料55%粗+45%細(xì)空隙率24%空隙率35%空隙率44%通過率篩孔〔3〕骨料的外形與外表特征骨料的外形骨料顆粒的外觀幾何外形，對于粗骨料有：等徑顆粒球形體顆粒：沒有菱角和邊；多面體顆粒：有菱角和邊。針狀顆?！L度大于顆粒所屬的平均粒徑的2.4倍；片狀顆粒—厚度小于平均粒徑的0.4倍。骨料的外表特征外表粗糙程度；是否有菱角；潔凈程度等。等徑顆粒骨料針片狀骨料顆粒針片狀球狀外表特征與外形對混凝土性能的有何影響？外表粗糙和針片狀顆粒需要更多的水泥漿，影響混凝土的本錢。影響新拌混凝土的和易性，外表光滑且等徑顆粒易于流淌，而粗糙且針片狀顆粒不易流淌。影響混凝土中界面區(qū)的結(jié)合力，粗糙外表骨料與水泥漿的界面結(jié)合力較大。影響混凝土的強(qiáng)度骨料外表越粗糙，與水泥漿接觸面越大，混凝土強(qiáng)度越高；針片狀骨料使混凝土強(qiáng)度低于圓形骨料；大粒徑骨料使混凝土強(qiáng)度低于小粒徑骨料骨料對混凝土強(qiáng)度的影響抗壓強(qiáng)度〔MPa)骨料最大粒徑〔mm〕對于富水泥漿的混凝土：小粒徑骨料可使混凝土強(qiáng)度較高；大粒徑可使混凝土強(qiáng)度較低。對于貧水泥漿的混凝土：大粒徑骨料使混凝土強(qiáng)度較高；小粒徑骨料使混凝土強(qiáng)度較低；骨料對混凝土強(qiáng)度的影響抗壓強(qiáng)度〔psi)骨料最大粒徑〔in〕水灰比越小，骨料粒徑對混凝土強(qiáng)度的影響越明顯：混凝土強(qiáng)度隨骨料粒徑的增大而降低〔4〕骨料的含水狀態(tài)骨料含水有四種狀態(tài)：完全枯燥骨料外表及內(nèi)部完全不含水；氣干骨料外表完全不含水，而內(nèi)部可能含小量水；飽和面干骨料的外表枯燥而顆粒內(nèi)部的孔隙含水飽和，此時的含水率為飽和面干吸水率。含水潮濕骨料外表吸附水且潮濕對應(yīng)的含水量：吸水量；有效吸水量；外表含水量。含水狀態(tài)：完全枯燥氣干飽和面干含水潮濕含水量：不含水＜有效含水量＝有效含水量＞有效含水量完全枯燥氣干飽和面干含水潮濕〔4〕骨料的含水狀態(tài)骨料含水量的影響骨料的含水率以骨料的干質(zhì)量為基數(shù)計算。計算混凝土協(xié)作比時，應(yīng)扣除骨料所含的水。骨料在飽和面干狀態(tài)時，既不會從混凝土中吸水，也不會給出水。所含的水對混凝土無有害作用。潮濕狀態(tài)下的自由水將成為混凝土拌和水的一局部，影響混凝土的和易性、強(qiáng)度和耐磨性?！?〕骨料的有害雜質(zhì)有害雜質(zhì)的種類：粘土、泥塊、云母；硫酸鹽、硫化物、有機(jī)質(zhì)；活性SiO2；針片狀顆粒等。有害雜質(zhì)的危害：影響水泥的水化、腐蝕水泥石；影響混凝土的和易性影響混凝土的強(qiáng)度與耐磨性；增大混凝土的收縮；引起堿－骨料反響等。含泥量很大的骨料堿－骨料反響定義：骨料中的活性SiO2與水泥中的Na＋、K＋等堿金屬離子間的形成堿－硅酸鹽凝膠的化學(xué)反響；危害：在骨料與水泥石的界面產(chǎn)生的堿－硅酸鹽凝膠吸水后體積膨脹，導(dǎo)致水泥石開裂；緣由：水泥中的含堿(Na2O、K2O)量＞0.6%骨料中含有活性SiO2；檢驗方法：砂漿棒法，膨脹率＜0.10%?！?〕骨料的牢固性與強(qiáng)度骨料的牢固性骨料不因干/濕循環(huán)或凍/融循環(huán)等氣候變化而產(chǎn)生體積變化導(dǎo)致混凝土的劣化。骨料的牢固性取決于孔隙率、裂縫和雜質(zhì)。粗骨料的強(qiáng)度對混凝土強(qiáng)度有肯定影響，要求骨料強(qiáng)度是混凝土配制強(qiáng)度的1.5倍。1〕砂子的牢固性定義：砂在氣候、環(huán)境變化或其它物理因素作用下反抗碎裂的力量。測試方法：用硫酸鈉溶液浸泡檢驗，試樣經(jīng)5次循環(huán)后其質(zhì)量損失率作為其評價指標(biāo)。測試原理：硫酸鈉(NaSO410H2O)在砂的孔隙中結(jié)晶時將產(chǎn)生體積膨脹，使砂內(nèi)部產(chǎn)生作用于孔壁的應(yīng)力，如牢固性不好將會使砂碎裂。2〕石子的強(qiáng)度與牢固性強(qiáng)度一般以碎石或卵石的立方體強(qiáng)度或壓碎指標(biāo)來表示。立方體強(qiáng)度用505050mm3的立方體(或5050mm的圓柱體)巖石試件，吸水飽和后測定的試件抗壓強(qiáng)度。壓碎指標(biāo)將氣干狀態(tài)下10~20mm的石子，按肯定方法裝入特制的圓柱筒內(nèi)，在160~300s內(nèi)加荷至200kN，卸荷后稱取試樣質(zhì)量〔G〕，然后用孔徑為2.5mm的篩進(jìn)展篩分，稱取試樣的篩余量〔G1〕。壓碎指標(biāo)=[(G-G1)/G]100%牢固性可直接用凍融循環(huán)或硫酸鹽溶液進(jìn)展快速檢驗石子的牢固性。PP骨料顆粒壓碎強(qiáng)度試驗示意圖>1.5倍〔1.2~1.7〕混凝土強(qiáng)度一些巖石的彈性模量與泊松比巖石種類

彈性模量(GPa)泊松比()

花崗巖6.0~60.00.11~0.23閃長巖60.0~80.00.25輝綠巖70.0~110.0砂巖6.0~25.00.07~0.22凝灰?guī)r2.0~20.0~0.11石灰?guī)r30.0~40.00.19~0.27大理巖50.0~80.00.25~0.58一些巖石的線膨脹系數(shù)巖石種類

線膨脹系數(shù)(10－6/

C)花崗巖5~11.9閃長巖4.1~10.3輝綠巖3.6~7.0砂巖8~12.0石灰?guī)r4~12大理巖5~9.0石英巖114.