混凝土知识 1

一、混凝土概述

(一) 混凝土概念与分类

从广义上讲,由胶结材料、骨料和水(或不加水) 按适当比例配合,拌合制成具有一定可塑性的混合物,经一定时间后硬化而成的人造石材叫做混凝土。其中的胶结材料可以是水泥、石灰、石膏等无机胶凝材料,也可以是沥青、树脂等有机胶凝材料。工程中最常用的混凝土是由水泥、水和砂、石(粗、细骨料) 为基本材料组成的水泥混凝土。其中水泥叫做胶凝材料,与水拌合后形成水泥浆,具有胶结作用,砂、石分别叫做粗细骨料,刚刚拌合、未硬化之前的物料叫做混凝土拌合物,硬化之后叫做混凝土。

混凝土的种类有很多,通常有以下分类方法和种类。

1. 按表现密度分类

按照表观密度,混凝土可分为重混凝土、普通混凝土和轻混凝土。重混凝土表观密度超过2600kg/m3,主要用于防辐射混凝土,如核能工程的屏蔽结构、核废料容器等工程。普通混凝土是指表观密度在2000~2500kg/m3范围内的混凝土,是土木、建筑工程中普遍使用的混凝土,大量用做各种建筑物、结构物的承重材料。轻混凝土是指表观密度小于2000kg/m3的混凝土,采用轻骨料或多孔结构,具有保温隔热性能好、质量轻等特点,多用于保温或结构兼保温构件。

2. 按用途分类

按照在工程中的用途或使用部位,混凝土可分为结构混凝土、防水混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、装饰混凝土、大体积混凝土、膨胀混凝土、防辐射混凝土、道路混凝土等。

3. 按所用胶凝材料分类

按照所用胶凝材料的种类,混凝土可分为水泥混凝土,聚合物混凝土,树脂混凝土,石膏混凝土,沥青混凝土,水玻璃混凝土,硅酸盐混凝土等。

4. 按生产和施工方法分类

按照搅拌(生产) 方式,混凝土可分为预拌混凝土(也叫商品混凝土) 和现场搅拌混凝土,预拌混凝土是在搅拌站集中搅拌,用专门的混凝土运输车运送到工地进行浇筑的混凝土,由于搅拌站专业性强,原材料波动性小,称量准确度高,所以混凝土的质量波动性小,故预拌混凝土的使用量越来越多。现场搅拌混凝土是将原材料直接运送到施工现场,在施工现场搅拌后直接浇筑,适用于工程量小、配比变化比较多的工程。按照施工方法分为泵送混凝土、喷射混凝土、压力灌浆混凝土、挤压混凝土、离心混凝土、真空吸水混凝土、碾压混凝土等。

建设工程中最常用的是以水泥为胶结材料、表观密度为2400kg/m3左右的普通水泥混凝土,其供应方式有现场搅拌和在专门的搅拌站搅拌、用混凝土运输车送到现场的商品混凝土两种。

(二) 混凝土的基本组成材料及其作用

水泥混凝土的基本组成材料有水泥、水、粗骨料(碎石或砾石) 和细骨料(砂子) ,其中的水泥和水占总容积的20%~30%,砂石骨料占容积的70%~80%。 混凝土中的水泥和水在未硬化之前叫做水泥浆,具有流动性和可塑性,并将骨料联结起来,使混凝土拌合物整体上形成具有流动性和可塑性的不定形体,有利于浇筑和施工。水泥浆硬化之后叫做水泥石,本身具有一定的强度,并具有胶结作用,能将粒状的骨料联结起来,形成坚固的整体。虽然水泥和水在混凝土总量中所占比例较少,但所起的作用至关重要,可以说水泥浆是混凝土拌合物整体流动性、可塑性的来源,也是硬化后混凝土具有整体强度的重要组分。

混凝土中的骨料起骨架和填充作用。与水泥石相比,骨料颗粒坚硬,体积稳定性好,相互搭接可形成坚实的骨架,抵抗外力的作用,分散、抵抗水泥凝胶体的体积收缩,对保证混凝土的体积稳定性具有重要作用。同时骨料的成本大大低于水泥,在混凝土中占据大部分体积,使混凝土的成本大大降低。

(三) 混凝土的性能特点

1. 优点。混凝土原材料来源丰富,造价低廉,砂、石等骨料材料占总量的80%左右,在大部分地方可以就地取材,并且价格便宜。混凝土是从不定型的、可塑性材料利用自身的物理化学变化逐渐硬化变成具有强度的材料,所以其形状、尺寸不受限制,借助于模板可以浇筑成任意形状和尺寸的构件。硬化后的混凝土具有较高的抗压强度,一般工程的混凝土抗压强度为20~40MPa ,同时根据需要可以设计不同的配比,制造不同强度的混凝土材料。目前已经开发出具有100MPa 强度的高强混凝土,50~60MPa 的混凝土已经实用化。混凝土与钢材的粘结能力强,利用这一特点可复合制成钢筋混凝土,一方面利用钢材的韧性和较高的抗拉强度弥补混凝土容易开裂、脆性的弱点,同时碱性的混凝土环境可以保护钢筋不生锈; 与传统的结构材料木材、钢材等材料相比,混凝土材料耐久性好,不腐朽,不生锈,不易燃烧,耐火性能好。同时混凝土的生产能耗低。

2. 缺点。首先,自重大、强重比较低。现代建筑越来越朝着高层、大跨度方向发展,要求材料具有轻质高强的性能,混凝土在这方面存在着先天不足。其次,混凝土的抗拉强度低,拉压比只有1/10~1/20,容易开裂; 混凝土属于脆性材料,抗冲击能力差,在冲击荷载作用下容易产生脆断; 混凝土的导热系数大,大约为普通烧结砖的3倍,所以保温隔热性差。混凝土的硬化较慢,生产周期长,与钢材相比施工效率较低。

二、普通混凝土

(一) 普通混凝土用骨料

混凝土中的砂、石起骨架作用,故称骨料,它既降低了混凝土的成本,又可传递荷载,并显著减少混凝土的收缩。

1. 砂子。砂子的颗粒直径在0.15~5.0mm 之间。由于产地不同,可分为河砂、海砂和山砂。砂子按其直径划分为三种:粗砂平均直径不少于0.5mm ,中砂平均直径不小于0.35mm ,细砂平均直径不小于0.25mm 。

(1)砂子的颗粒级配及粗细程度。砂子的颗粒级配表示大小颗粒砂的搭配情况,混凝土或砂浆中砂的空隙是由水泥来填充的,为达到节约水泥、提高强度和耐久性,应尽量减少砂粒之间的空隙。良好的级配应有较多的粗颗粒,同时配有适当的中颗粒及少量细颗粒填充其空隙。所以控制砂子的颗粒级配和粗细程度既有经济意义,也有技术意义。

(2)砂子的含水量与其体积之间的关系。砂子的外观体积随着砂子的湿度变化而变化,假定以干砂体积为标准,当砂的含水率为5%~7%时,砂堆的体积最大,比干松状态下的体积增大30%~35%;含水率再增加时,体积便开始逐渐减小,当含水率增到17%时,体积将缩至与干松状态下相同; 当砂子完全水浸泡之后,其密度反而超过干砂,体积可较原来干松体积缩小7%~8%左右。因此,再设计混凝土和各种砂浆配合比时,均应以干松状态下的砂为标准进行计算。

(3)天然砂、天然净砂、净干砂。天然砂系指从砂坑开采的未经加工(过筛) 而运至施工现场的砂,含有少量泥土、石子、杂质和水分。天然净砂系将天然砂过筛后,筛选掉石子、杂质含量的砂。天然净砂经过烘干后,称为净干砂。工作中应避免混淆三种状态砂子的概念,否则换算时往往产生错误。

(4)天然砂含水率与表观密度的关系。砂子的体积随其含水率的不同而发生变化,导致砂子表观密度随含水率不同而变化。因此,在设计各种砂浆配合比时,必须注意砂的体积、表观密度与含水率的关系。抹灰的水泥砂浆配合比为体积比,系指水泥与净干砂体积比,不得当作水泥与天然净砂的体积比,这样每立方米的水泥砂浆大约增加水泥用量18%左右。

2. 石子。石子分为砾石和碎石,按粒径分:5~10mm 、5~16mm 、5~20mm 、5~25mm 、5~31.5mm 、5~40mm 。

(1)最大粒径。混凝土用的砾石或碎石中粒级的上限,称为该粒级的最大粒径。石子粒径大,其表面积随之减少。因此保证一定厚度的润滑层所需的水泥砂浆的数量也相应减少,所以石子最大粒径在条件许可下,应尽量选用大些的。但石子粒径的选用,取决于构件截面尺寸和配筋的疏密。根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002的规定,石子最大颗粒尺寸不得超过结构截面最小尺寸的1/4,且不得超过钢筋最小间距的3/4。对于混凝土实心板,骨料的最大粒径不宜超过板厚的1/3,且不得超过40mm 。

(2)颗粒级配。石子级配好坏对节约水泥和保证混凝土具有良好的和易性又很大关系。特别是拌制高强度混凝土,石子级配更为重要。石子级配也通过筛分试验,计算分析筛余百分率和累计筛余百分率确定的,要求各筛上的累计筛余百

分率满足《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》的规定,否则,应采取措施。比如,分级过筛重新组合,或用不同级配的骨料经过试验取得结果能够保证工程质量的,可以考虑使用。

(3)强度。为保证混凝土的强度要求,粗骨料都必须是质地致密、具有足够的强度。碎石或砾石的强度可用岩石立方体强度和压碎指标两种方法表示。岩石立方体强度比较直观,但试件加工比较困难,其抗压强度未能反映出石子在混凝土中的真实受力情况,只有当混凝土强度等级为C60及以上时,应进行岩石抗压强度检验; 在选择采石场或对粗骨料强度有严格要求或对质量有争议时,也宜用岩石立方体强度作检验。压碎指标反映了石子的抗压碎能力,间接地表示了石子强度的高低,对经常性的生产质量控制则可用压碎指标值检验。

(二) 混凝土拌和物的和易性

1. 和易性是反映新拌混凝土施工难易程度的性能,是指混凝土拌合物能保持其组分均匀,易于运输、浇筑、捣实、成型等施工作业,并能获得质量均匀、密实的混凝土的性能。和易性包括三方面的含义,即流动性(稠度) 、粘聚性和保水性。

流动性是指混凝土拌合物在自重或外力作用下,能产生流动并均匀、密实地充满模型的能力。

粘聚性也叫抗离析性,是指混凝土拌合物在运输、浇筑和振捣过程中,能保持组分均匀,不发生分层离析现象的性能。

保水性是指混凝土拌合物具有一定的涵养内部水分的能力,在施工过程中不致产生严重泌水的性能。

2. 和易性指标。目前为止,混凝土拌合物的和易性还没有一个综合的定量指标来衡量。通常采用坍落度来定量地测量流动性,粘聚性和保水性主要通过目测观察来判定。

3. 坍落度(流动性) 的选择。选择混凝土拌和物的坍落度,要根据构件截面尺寸、钢筋疏密和捣实方法来确定。当构件截面尺寸较小或钢筋较密,或采用人工振捣时,坍落度可选择大些。反之,如构件截面尺寸较大,或钢筋较疏,或采用振动器振捣时,坍落度可选择小些。

4. 影响和易性的主要因素

(1)水泥浆量与水泥浆稠度。水泥浆是由水泥和水拌合而成的浆体,具有流动性和可塑性,是混凝土拌合物和易性的决定性组分。在混凝土中,水泥浆填充砂子的空隙,并包裹砂粒表面组成砂浆。砂浆填充于石子空隙之间,并包裹在石子表面,使混凝土拌合物整体上具有流动性和可塑性。如果骨料颗粒之间直接接触,相互之间摩擦力较大,不易流动。所以,除必须有足够的水泥浆填充骨料的空隙外,还需要有一些富余的浆体包裹在骨料周围,使骨料颗粒之间有一定厚度

的水泥浆润滑层,以减少骨料颗粒之间的摩阻力,在水泥浆稀稠程度不变的前提下,水泥浆量越多,拌合物的流动性越大。但是水泥浆量过多,骨料的含量相对减少,容易出现流浆和泌水现象,使拌合物的粘聚性和保水性变差。由于水泥用量多,不仅经济成本高,还会对混凝土的强度及耐久性产生不利的影响。所以,水泥浆量以使拌合物达到要求的流动度为宜。

水泥浆的稀稠程度决定水泥浆的粘聚力,水泥浆越稠,混凝土拌合物的流动性就越小。在水泥用量不变的情况下,水泥浆的稀稠程度是由水灰比所决定的。水灰比即混凝土用水量与水泥用量之比。水灰比越小,水泥浆越干稠,则拌合物的流动性越低,但水灰比过大,又会造成拌合物的粘聚性下降和保水性不良,产生流浆、泌水或离析现象,严重影响硬化后混凝土的性能。

(2)砂率。砂率是指混凝土中砂的重量占砂、石总重量的百分率。砂率过大,意味着骨料的总表面积很大,在水泥浆量不变的条件下,水泥浆包裹层将很薄,减弱了润滑作用,致使流动性降低。若砂率过小,说明用砂量很小,而粗骨料很多,这时很小的水泥浆量也难以充分包裹粗骨料表面,也将使流动性下降。为了保证混凝土拌和物具有良好的和易性,应选用最佳砂率。在水泥浆量不变的条件下,采用最佳砂率可以使拌和物具有最大的流动性,且能保持良好的粘聚性和保水性而达到水泥用量最小。影响最佳砂率大小的因素很多,如合理的石子级配、砂子粗细、水灰比、施工要求的混凝土的流动性以及掺用外加剂等。因此,不可能用计算的方法得出准确的最佳砂率,一般根据经验在保证拌和物的不离析、便于浇筑、捣实的条件下,应尽量选用较小砂率

(3)水泥品种与骨料性质。与普通硅酸盐水泥相比,采用矿渣水泥、火山灰水泥的混凝土拌合物流动性较小。矿渣水泥泌水性大,所以采用矿渣水泥的混凝土容易产生离析与泌水现象。在水灰比、用水量条件不变的条件下,采用碎石、山砂等表面粗糙、富有棱角的骨料,则混凝土的流动性差; 而采用砾石、河砂等粒表面光滑、没有棱角的骨料则混凝土的流动性较好。

(4)外加剂的影响。进入20世纪80年代以来,混凝土中普遍开始使用减水剂、高效减水剂、引气剂等改善混凝土流动性的化学外加剂,使混凝土在较低水灰比、较小用水量的条件下仍能获得很高的流动性。例如根据工程需要,在水灰比小于0.3的条件下,通过掺入高效减水剂可使混凝土的坍落度值达到200mm 以上,这可以说是100多年来混凝土技术的突破性进展。

5. 改善和易性的措施

(1)采用合理砂率,有利于和易性的改善,同时可节省水泥,提高混凝土强度。

(2)改善骨料的级配,特别是粗骨料的级配。

(3)当混凝土拌合物坍落度太小时,保持水灰比不变,适当增加水泥浆量,当坍落度过大时,保持砂率不变,适当增加砂、石骨料用量。

(4)掺矿物掺合料和化学外加剂,改善、调整拌合物的工作性,以满足施工要求。

一、混凝土概述

(一) 混凝土概念与分类

从广义上讲,由胶结材料、骨料和水(或不加水) 按适当比例配合,拌合制成具有一定可塑性的混合物,经一定时间后硬化而成的人造石材叫做混凝土。其中的胶结材料可以是水泥、石灰、石膏等无机胶凝材料,也可以是沥青、树脂等有机胶凝材料。工程中最常用的混凝土是由水泥、水和砂、石(粗、细骨料) 为基本材料组成的水泥混凝土。其中水泥叫做胶凝材料,与水拌合后形成水泥浆,具有胶结作用,砂、石分别叫做粗细骨料,刚刚拌合、未硬化之前的物料叫做混凝土拌合物,硬化之后叫做混凝土。

混凝土的种类有很多,通常有以下分类方法和种类。

1. 按表现密度分类

按照表观密度,混凝土可分为重混凝土、普通混凝土和轻混凝土。重混凝土表观密度超过2600kg/m3,主要用于防辐射混凝土,如核能工程的屏蔽结构、核废料容器等工程。普通混凝土是指表观密度在2000~2500kg/m3范围内的混凝土,是土木、建筑工程中普遍使用的混凝土,大量用做各种建筑物、结构物的承重材料。轻混凝土是指表观密度小于2000kg/m3的混凝土,采用轻骨料或多孔结构,具有保温隔热性能好、质量轻等特点,多用于保温或结构兼保温构件。

2. 按用途分类

按照在工程中的用途或使用部位,混凝土可分为结构混凝土、防水混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、装饰混凝土、大体积混凝土、膨胀混凝土、防辐射混凝土、道路混凝土等。

3. 按所用胶凝材料分类

按照所用胶凝材料的种类,混凝土可分为水泥混凝土,聚合物混凝土,树脂混凝土,石膏混凝土,沥青混凝土,水玻璃混凝土,硅酸盐混凝土等。

4. 按生产和施工方法分类

按照搅拌(生产) 方式,混凝土可分为预拌混凝土(也叫商品混凝土) 和现场搅拌混凝土,预拌混凝土是在搅拌站集中搅拌,用专门的混凝土运输车运送到工地进行浇筑的混凝土,由于搅拌站专业性强,原材料波动性小,称量准确度高,所以混凝土的质量波动性小,故预拌混凝土的使用量越来越多。现场搅拌混凝土是将原材料直接运送到施工现场,在施工现场搅拌后直接浇筑,适用于工程量小、配比变化比较多的工程。按照施工方法分为泵送混凝土、喷射混凝土、压力灌浆混凝土、挤压混凝土、离心混凝土、真空吸水混凝土、碾压混凝土等。

建设工程中最常用的是以水泥为胶结材料、表观密度为2400kg/m3左右的普通水泥混凝土,其供应方式有现场搅拌和在专门的搅拌站搅拌、用混凝土运输车送到现场的商品混凝土两种。

(二) 混凝土的基本组成材料及其作用

水泥混凝土的基本组成材料有水泥、水、粗骨料(碎石或砾石) 和细骨料(砂子) ,其中的水泥和水占总容积的20%~30%,砂石骨料占容积的70%~80%。 混凝土中的水泥和水在未硬化之前叫做水泥浆,具有流动性和可塑性,并将骨料联结起来,使混凝土拌合物整体上形成具有流动性和可塑性的不定形体,有利于浇筑和施工。水泥浆硬化之后叫做水泥石,本身具有一定的强度,并具有胶结作用,能将粒状的骨料联结起来,形成坚固的整体。虽然水泥和水在混凝土总量中所占比例较少,但所起的作用至关重要,可以说水泥浆是混凝土拌合物整体流动性、可塑性的来源,也是硬化后混凝土具有整体强度的重要组分。

混凝土中的骨料起骨架和填充作用。与水泥石相比,骨料颗粒坚硬,体积稳定性好,相互搭接可形成坚实的骨架,抵抗外力的作用,分散、抵抗水泥凝胶体的体积收缩,对保证混凝土的体积稳定性具有重要作用。同时骨料的成本大大低于水泥,在混凝土中占据大部分体积,使混凝土的成本大大降低。

(三) 混凝土的性能特点

1. 优点。混凝土原材料来源丰富,造价低廉,砂、石等骨料材料占总量的80%左右,在大部分地方可以就地取材,并且价格便宜。混凝土是从不定型的、可塑性材料利用自身的物理化学变化逐渐硬化变成具有强度的材料,所以其形状、尺寸不受限制,借助于模板可以浇筑成任意形状和尺寸的构件。硬化后的混凝土具有较高的抗压强度,一般工程的混凝土抗压强度为20~40MPa ,同时根据需要可以设计不同的配比,制造不同强度的混凝土材料。目前已经开发出具有100MPa 强度的高强混凝土,50~60MPa 的混凝土已经实用化。混凝土与钢材的粘结能力强,利用这一特点可复合制成钢筋混凝土,一方面利用钢材的韧性和较高的抗拉强度弥补混凝土容易开裂、脆性的弱点,同时碱性的混凝土环境可以保护钢筋不生锈; 与传统的结构材料木材、钢材等材料相比,混凝土材料耐久性好,不腐朽,不生锈,不易燃烧,耐火性能好。同时混凝土的生产能耗低。

2. 缺点。首先,自重大、强重比较低。现代建筑越来越朝着高层、大跨度方向发展,要求材料具有轻质高强的性能,混凝土在这方面存在着先天不足。其次,混凝土的抗拉强度低,拉压比只有1/10~1/20,容易开裂; 混凝土属于脆性材料,抗冲击能力差,在冲击荷载作用下容易产生脆断; 混凝土的导热系数大,大约为普通烧结砖的3倍,所以保温隔热性差。混凝土的硬化较慢,生产周期长,与钢材相比施工效率较低。

二、普通混凝土

(一) 普通混凝土用骨料

混凝土中的砂、石起骨架作用,故称骨料,它既降低了混凝土的成本,又可传递荷载,并显著减少混凝土的收缩。

1. 砂子。砂子的颗粒直径在0.15~5.0mm 之间。由于产地不同,可分为河砂、海砂和山砂。砂子按其直径划分为三种:粗砂平均直径不少于0.5mm ,中砂平均直径不小于0.35mm ,细砂平均直径不小于0.25mm 。

(1)砂子的颗粒级配及粗细程度。砂子的颗粒级配表示大小颗粒砂的搭配情况,混凝土或砂浆中砂的空隙是由水泥来填充的,为达到节约水泥、提高强度和耐久性,应尽量减少砂粒之间的空隙。良好的级配应有较多的粗颗粒,同时配有适当的中颗粒及少量细颗粒填充其空隙。所以控制砂子的颗粒级配和粗细程度既有经济意义,也有技术意义。

(2)砂子的含水量与其体积之间的关系。砂子的外观体积随着砂子的湿度变化而变化,假定以干砂体积为标准,当砂的含水率为5%~7%时,砂堆的体积最大,比干松状态下的体积增大30%~35%;含水率再增加时,体积便开始逐渐减小,当含水率增到17%时,体积将缩至与干松状态下相同; 当砂子完全水浸泡之后,其密度反而超过干砂,体积可较原来干松体积缩小7%~8%左右。因此,再设计混凝土和各种砂浆配合比时,均应以干松状态下的砂为标准进行计算。

(3)天然砂、天然净砂、净干砂。天然砂系指从砂坑开采的未经加工(过筛) 而运至施工现场的砂,含有少量泥土、石子、杂质和水分。天然净砂系将天然砂过筛后,筛选掉石子、杂质含量的砂。天然净砂经过烘干后,称为净干砂。工作中应避免混淆三种状态砂子的概念,否则换算时往往产生错误。

(4)天然砂含水率与表观密度的关系。砂子的体积随其含水率的不同而发生变化,导致砂子表观密度随含水率不同而变化。因此,在设计各种砂浆配合比时,必须注意砂的体积、表观密度与含水率的关系。抹灰的水泥砂浆配合比为体积比,系指水泥与净干砂体积比,不得当作水泥与天然净砂的体积比,这样每立方米的水泥砂浆大约增加水泥用量18%左右。

2. 石子。石子分为砾石和碎石,按粒径分:5~10mm 、5~16mm 、5~20mm 、5~25mm 、5~31.5mm 、5~40mm 。

(1)最大粒径。混凝土用的砾石或碎石中粒级的上限,称为该粒级的最大粒径。石子粒径大,其表面积随之减少。因此保证一定厚度的润滑层所需的水泥砂浆的数量也相应减少,所以石子最大粒径在条件许可下,应尽量选用大些的。但石子粒径的选用,取决于构件截面尺寸和配筋的疏密。根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002的规定,石子最大颗粒尺寸不得超过结构截面最小尺寸的1/4,且不得超过钢筋最小间距的3/4。对于混凝土实心板,骨料的最大粒径不宜超过板厚的1/3,且不得超过40mm 。

(2)颗粒级配。石子级配好坏对节约水泥和保证混凝土具有良好的和易性又很大关系。特别是拌制高强度混凝土,石子级配更为重要。石子级配也通过筛分试验,计算分析筛余百分率和累计筛余百分率确定的,要求各筛上的累计筛余百

分率满足《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》的规定,否则,应采取措施。比如,分级过筛重新组合,或用不同级配的骨料经过试验取得结果能够保证工程质量的,可以考虑使用。

(3)强度。为保证混凝土的强度要求,粗骨料都必须是质地致密、具有足够的强度。碎石或砾石的强度可用岩石立方体强度和压碎指标两种方法表示。岩石立方体强度比较直观,但试件加工比较困难,其抗压强度未能反映出石子在混凝土中的真实受力情况,只有当混凝土强度等级为C60及以上时,应进行岩石抗压强度检验; 在选择采石场或对粗骨料强度有严格要求或对质量有争议时,也宜用岩石立方体强度作检验。压碎指标反映了石子的抗压碎能力,间接地表示了石子强度的高低,对经常性的生产质量控制则可用压碎指标值检验。

(二) 混凝土拌和物的和易性

1. 和易性是反映新拌混凝土施工难易程度的性能,是指混凝土拌合物能保持其组分均匀,易于运输、浇筑、捣实、成型等施工作业,并能获得质量均匀、密实的混凝土的性能。和易性包括三方面的含义,即流动性(稠度) 、粘聚性和保水性。

流动性是指混凝土拌合物在自重或外力作用下,能产生流动并均匀、密实地充满模型的能力。

粘聚性也叫抗离析性,是指混凝土拌合物在运输、浇筑和振捣过程中,能保持组分均匀,不发生分层离析现象的性能。

保水性是指混凝土拌合物具有一定的涵养内部水分的能力,在施工过程中不致产生严重泌水的性能。

2. 和易性指标。目前为止,混凝土拌合物的和易性还没有一个综合的定量指标来衡量。通常采用坍落度来定量地测量流动性,粘聚性和保水性主要通过目测观察来判定。

3. 坍落度(流动性) 的选择。选择混凝土拌和物的坍落度,要根据构件截面尺寸、钢筋疏密和捣实方法来确定。当构件截面尺寸较小或钢筋较密,或采用人工振捣时,坍落度可选择大些。反之,如构件截面尺寸较大,或钢筋较疏,或采用振动器振捣时,坍落度可选择小些。

4. 影响和易性的主要因素

(1)水泥浆量与水泥浆稠度。水泥浆是由水泥和水拌合而成的浆体,具有流动性和可塑性,是混凝土拌合物和易性的决定性组分。在混凝土中,水泥浆填充砂子的空隙,并包裹砂粒表面组成砂浆。砂浆填充于石子空隙之间,并包裹在石子表面,使混凝土拌合物整体上具有流动性和可塑性。如果骨料颗粒之间直接接触,相互之间摩擦力较大,不易流动。所以,除必须有足够的水泥浆填充骨料的空隙外,还需要有一些富余的浆体包裹在骨料周围,使骨料颗粒之间有一定厚度

的水泥浆润滑层,以减少骨料颗粒之间的摩阻力,在水泥浆稀稠程度不变的前提下,水泥浆量越多,拌合物的流动性越大。但是水泥浆量过多,骨料的含量相对减少,容易出现流浆和泌水现象,使拌合物的粘聚性和保水性变差。由于水泥用量多,不仅经济成本高,还会对混凝土的强度及耐久性产生不利的影响。所以,水泥浆量以使拌合物达到要求的流动度为宜。

水泥浆的稀稠程度决定水泥浆的粘聚力,水泥浆越稠,混凝土拌合物的流动性就越小。在水泥用量不变的情况下,水泥浆的稀稠程度是由水灰比所决定的。水灰比即混凝土用水量与水泥用量之比。水灰比越小,水泥浆越干稠,则拌合物的流动性越低,但水灰比过大,又会造成拌合物的粘聚性下降和保水性不良,产生流浆、泌水或离析现象,严重影响硬化后混凝土的性能。

(2)砂率。砂率是指混凝土中砂的重量占砂、石总重量的百分率。砂率过大,意味着骨料的总表面积很大,在水泥浆量不变的条件下,水泥浆包裹层将很薄,减弱了润滑作用,致使流动性降低。若砂率过小,说明用砂量很小,而粗骨料很多,这时很小的水泥浆量也难以充分包裹粗骨料表面,也将使流动性下降。为了保证混凝土拌和物具有良好的和易性,应选用最佳砂率。在水泥浆量不变的条件下,采用最佳砂率可以使拌和物具有最大的流动性,且能保持良好的粘聚性和保水性而达到水泥用量最小。影响最佳砂率大小的因素很多,如合理的石子级配、砂子粗细、水灰比、施工要求的混凝土的流动性以及掺用外加剂等。因此,不可能用计算的方法得出准确的最佳砂率,一般根据经验在保证拌和物的不离析、便于浇筑、捣实的条件下,应尽量选用较小砂率

(3)水泥品种与骨料性质。与普通硅酸盐水泥相比,采用矿渣水泥、火山灰水泥的混凝土拌合物流动性较小。矿渣水泥泌水性大,所以采用矿渣水泥的混凝土容易产生离析与泌水现象。在水灰比、用水量条件不变的条件下,采用碎石、山砂等表面粗糙、富有棱角的骨料,则混凝土的流动性差; 而采用砾石、河砂等粒表面光滑、没有棱角的骨料则混凝土的流动性较好。

(4)外加剂的影响。进入20世纪80年代以来,混凝土中普遍开始使用减水剂、高效减水剂、引气剂等改善混凝土流动性的化学外加剂,使混凝土在较低水灰比、较小用水量的条件下仍能获得很高的流动性。例如根据工程需要,在水灰比小于0.3的条件下,通过掺入高效减水剂可使混凝土的坍落度值达到200mm 以上,这可以说是100多年来混凝土技术的突破性进展。

5. 改善和易性的措施

(1)采用合理砂率,有利于和易性的改善,同时可节省水泥,提高混凝土强度。

(2)改善骨料的级配,特别是粗骨料的级配。

(3)当混凝土拌合物坍落度太小时,保持水灰比不变,适当增加水泥浆量,当坍落度过大时,保持砂率不变,适当增加砂、石骨料用量。

(4)掺矿物掺合料和化学外加剂,改善、调整拌合物的工作性,以满足施工要求。


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