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干混凝土人員必須理解的基本知識(shí)
什么是普通混凝土?它有哪些特性?
用水泥作為膠凝材料,用砂、石作為細(xì)、粗骨料,加水拌和制成的混凝土,就是普通混凝土。
在整個(gè)混凝土家族中,普通混凝土使用最早,用途最廣,許多期貨品種的混凝土都是在它的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。
普通混凝土,簡(jiǎn)稱混凝土。
它的主要特性如下:
①混凝土具有較高的抗壓強(qiáng)度,一般為20~50MPa,能夠承受較大的荷載。
②混凝土在凝結(jié)前,有良好的塑性,可以根據(jù)需要制成各種形狀和尺寸的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件。
③有很好的耐久性,在空氣中能長(zhǎng)期經(jīng)受干濕、冷熱、凍融的變化而不損壞。
④在干燥情況下,混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)為1.3Kcal/m·h·℃,其值雖然較大,但僅為鋼材的四十分之一,所以有一定的保溫隔熱性能。
⑤混凝土的容重為2400kg/m3。這種混凝土同鋼材相比,作為結(jié)構(gòu)材料使用時(shí),為了承受同等的荷載,需要選用較大截面尺寸,因而自重較大。
⑥混凝土的抗壓強(qiáng)度很低??箟簭?qiáng)度同抗拉強(qiáng)度的比值,叫脆性系數(shù)達(dá)10,所以混凝土在破損時(shí),會(huì)出現(xiàn)脆性材料突然破壞的特點(diǎn)。
為什么混凝土要分強(qiáng)度等級(jí)?
要問為什么混凝土要分強(qiáng)度等級(jí),首先應(yīng)當(dāng)知道什么是混凝土強(qiáng)度等級(jí)。
混凝土強(qiáng)度等級(jí)是根據(jù)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度值人為劃分出來的,它是混凝土的特征強(qiáng)度。
根據(jù)現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范規(guī)定混凝土立方體抗壓強(qiáng)度是按標(biāo)準(zhǔn)方法制作的邊長(zhǎng)為150mm的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的立方體試件,與ISO試驗(yàn)方法一致的溫度為20±2℃,濕度為95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室,養(yǎng)護(hù)至28d齡期,按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度。
根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,建筑材料強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)以材料名稱加上其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值來表達(dá)。
故混凝土強(qiáng)度等級(jí)以符號(hào)C(英文混凝土Concrete的縮寫)及其后面的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值劃分為:
C10,C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75,C80。
因?yàn)橐话愎こ躺喜煌课坏幕炷了艿暮奢d不一樣,有的大,有的小,不能完全使用一種強(qiáng)度等級(jí)的混凝土。
對(duì)于承受壓力大的部位,就要用高強(qiáng)度等級(jí)混凝土,對(duì)于承受壓力小的部位,就要使用低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土。
因此,混凝土分成不同強(qiáng)度等級(jí),以適應(yīng)不同工程的需要,通過設(shè)計(jì)計(jì)算選用。
混凝土為什么規(guī)定28d的強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度?
混凝土是靠水泥的膠結(jié)作用,逐漸硬化,而提高抗壓強(qiáng)度的。
由于水泥的結(jié)硬不是一下子就完成,而是隨著時(shí)間的增加而逐漸完美的。
在正常的養(yǎng)護(hù)條件下,前七天抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)較快,7d~14d之間增長(zhǎng)稍慢,而28d以后,強(qiáng)度增長(zhǎng)更是比較緩慢。
也就是說,28d以后抗壓強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度,作為設(shè)計(jì)和施工檢驗(yàn)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。
顯然,如果以小于28d的強(qiáng)度作為標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度,將使混凝土的性能不能充分發(fā)揮。
如果以大于28d的強(qiáng)度作為標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度,雖然混凝土的性能可以充分發(fā)揮,但由于達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的時(shí)間過長(zhǎng),影響了施工進(jìn)度。
為什么混凝土試塊以三塊為一組?
混凝土試塊是衡量混凝土構(gòu)件強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn),也就是以試塊受壓破壞的強(qiáng)度,作為構(gòu)件所能具有的強(qiáng)度。
因此,除了試塊應(yīng)按構(gòu)件一樣制作外,試塊還必須有一定的數(shù)量。因?yàn)楸M管我們盡量做到試塊的混凝土與構(gòu)件的混凝土相同,但終究有一定的差別,如果單靠一個(gè)試塊來鑒定構(gòu)件的強(qiáng)度,恐難可靠。
因此以三個(gè)一組,用三個(gè)試塊的強(qiáng)度平均值作為這一組試塊的強(qiáng)度(在特殊情況下需要去掉部分值),也就是以它定為構(gòu)件的強(qiáng)度。
什么是混凝土的和易性?
混凝土的和易性是指混凝土混合料的成份能不能保持均勻,以及在生產(chǎn)操作時(shí)是不是容易澆灌、振搗的性能。
混凝土的和易性是一項(xiàng)綜合指標(biāo)。它包括混凝土的流動(dòng)性、黏聚性和保水性三個(gè)內(nèi)容。
混凝土的流動(dòng)性是指凝土拌合物在自重力或機(jī)械振動(dòng)力作用下易于產(chǎn)生流動(dòng)、易于輸送和易于充滿混凝土模板的性質(zhì)。
混凝土的黏聚性是指在生產(chǎn)過程中,組成混凝土混合料的材料之間,不致產(chǎn)生分層、離析現(xiàn)象,有一定的黏聚能力。
混凝土的保水性是指在生產(chǎn)過程中,混凝土混合料不致產(chǎn)生嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象,有一定的保水能力。
怎樣測(cè)定混凝土的和易性?
目前,還沒有能夠全面測(cè)定混凝土混合料和易性的方法,通常是測(cè)定其流動(dòng)性,再憑經(jīng)驗(yàn)判斷其黏聚性和保水性。
測(cè)定混凝土的流動(dòng)性最常用的方法是坍落度法。
測(cè)定時(shí),將混凝土混合料分三層裝入標(biāo)準(zhǔn)尺寸的圓錐坍度筒中,每裝一層,用直徑為16mm搗棒垂直而均勻地自外向里插搗25次,三層搗完后,將筒口混合料刮平,然后將筒垂直提起,放在一旁,這時(shí)混合料便由于自重而發(fā)生坍落現(xiàn)象,量出向下坍落的尺寸(mm),就叫坍落度。坍落度愈大,表示混凝土的流動(dòng)性愈大。
在做完坍落度試驗(yàn)后,可以同時(shí)觀察混凝土的黏聚性、保水性。如果混凝土表面不出現(xiàn)過多的水分,說明保水性好。
并可用搗棒從側(cè)面輕輕敲擊混合料,黏聚性好的混凝土,在敲擊下不會(huì)松散崩塌。
坍落度試驗(yàn)只適用于塑性混凝土和低塑性混凝土;對(duì)于干硬性混凝土,則常常采用測(cè)定工作度的方法。
需要使用維勃稠度儀測(cè)定其工作度。操作要點(diǎn):
1.混凝土拌合物分三層裝入,每層插搗25下。搗完后抹平,垂直平穩(wěn)地提起坍落度筒。
2.把透明圓盤轉(zhuǎn)到混凝土試體上方并輕輕落下使與混凝土頂面接觸。
3.同時(shí)開啟振動(dòng)臺(tái)和秒表,記下透明圓盤的底面被水泥漿布滿所需的時(shí)間,混凝土拌合物分類見:
分類坍落度(mm)干硬度(s)
干硬性060~120
半干硬性030~60
低塑性10~5015~30
塑性50~1505~15
流動(dòng)性>150-對(duì)混凝土坍落度或工作度大小的選擇,要根據(jù)成型的方法、截面大小、鋼筋疏密程度來決定。
為什么要有配合比?
所謂“混凝土配合比”———水泥、砂、石以及水用量之間的比例。
混凝土的各種性能,如強(qiáng)度、耐久性及混凝土拌合物的各種性能都直接受它的成份配合比的影響;
配合比變更,混凝土的各種性能也隨之改變;
而且其中水泥用量的多少還會(huì)影響至混凝土的成本。
為了滿足一定操作條件所要求的和易性及流動(dòng)性和保證工程上所提出的混凝土強(qiáng)度、耐久性等各種性能,以及更多地節(jié)約水泥,降低成本,達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的目的,就必須選擇合適的混凝土配合比。
混凝土配合比必須按重量計(jì)算?
混凝土組成材料配料(稱量)的準(zhǔn)確性是保證混凝土工程質(zhì)量,節(jié)約原材料的重要條件。
一般對(duì)水泥、水、摻合料及其他膠凝物質(zhì)的稱量誤差,以重量計(jì),不得超過±2%。骨料稱量誤差不得超過±3%。
由于砂、石、水泥等材料濕度、密度等不同,常使同體積的材料的重量相關(guān)很大。
因此,混凝土配合比都以重量計(jì)算進(jìn)行控制。這樣的配合比計(jì)算法比用體積法更準(zhǔn)確。
混凝土耐久性指的是什么?
混凝土除了應(yīng)有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度外,還應(yīng)根據(jù)使用方面的特殊要求,應(yīng)該包括抗凍,抗水滲透,抗氯離子滲透,收縮,碳化,鋼筋銹蝕,抗硫酸鹽,抗壓疲勞變形,堿骨料反應(yīng)等,統(tǒng)稱為耐久性。
抗?jié)B性:指混凝土抵抗液體和氣體滲透的性能。
由于混凝土內(nèi)部存在著互相連通的孔隙和毛細(xì)管,以及因振搗欠密實(shí)而產(chǎn)生蜂窩、孔洞,使液體和氣體能夠滲入混凝土內(nèi)部,水分和空氣的侵入會(huì)使鋼筋銹蝕,有害液體和氣體的侵入會(huì)使混凝土變質(zhì),結(jié)果都會(huì)影響混凝土的質(zhì)量和長(zhǎng)期安全使用。
混凝土的抗?jié)B性用抗?jié)B標(biāo)號(hào)P表示。
如P4表示在相應(yīng)的0.4N/mm2水壓作用下,用作抗?jié)B試驗(yàn)的6個(gè)規(guī)定尺寸的圓柱體或圓錐體試塊,仍保持4個(gè)試塊不透水。
混凝土的抗?jié)B標(biāo)號(hào)一般分為P4、P6、P8、P10、P12。
抗凍性:指混凝土抵抗冰凍的能力。
混凝土在寒冷地區(qū),特別是在既接觸水,又遭受冷凍的環(huán)境中,常常會(huì)被凍壞。
這是由于滲透到混凝土中的水分受凍結(jié)冰后,體積膨脹9%,使混凝土內(nèi)部的孔隙和毛細(xì)管受到相當(dāng)大的壓力,如果氣溫升高,冰凍融化,這樣反復(fù)地凍融,混凝土最終將遭到破壞。
混凝土的抗凍性用抗凍標(biāo)號(hào)F表示。
如受凍融的試塊強(qiáng)度與未受凍融的試塊強(qiáng)度相比,降低不超過25%,便認(rèn)為抗凍性合格。
抗凍標(biāo)號(hào)以試塊所能承受的最大反復(fù)凍融循環(huán)次數(shù)表示。
根據(jù)凍融循環(huán)次數(shù),混凝土抗凍標(biāo)號(hào)一般分為:F15、F25、F50、F100、F150和F200。
抗侵蝕性:指混凝土在各種侵蝕性液體和氣體中,抵抗侵蝕的性能。
對(duì)混凝土起侵蝕作用的介質(zhì)主要是硫酸鹽溶液、酸性水、活動(dòng)和或帶水壓的軟水、海水、堿類的濃溶液等。
耐熱性:指混凝土在高溫作用下,內(nèi)部結(jié)構(gòu)不遭受破壞,強(qiáng)度不顯著喪失,具有一定化學(xué)穩(wěn)定性的性能。
為什么混凝土有自然養(yǎng)護(hù)和蒸汽養(yǎng)護(hù)?
自然養(yǎng)護(hù)即是混凝土在自然條件下(溫度不低于+5℃,濕度90~100%)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
如前所述,在自然養(yǎng)護(hù)溫度下強(qiáng)度增長(zhǎng)極慢,7d的齡期僅能得到28d(混凝土28天后的強(qiáng)度)30~70%,要保證拆模強(qiáng)度和出廠強(qiáng)度則需要較長(zhǎng)的時(shí)間。
這就會(huì)延長(zhǎng)整個(gè)生產(chǎn)過程的循環(huán)時(shí)間,同時(shí)要求配有大量的模板設(shè)備和占用大量的生產(chǎn)面積,增加基建投資。
為了加快混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)速度就可采用蒸汽養(yǎng)護(hù),利用蒸汽加熱混凝土,使混凝土在較高溫度(70~90℃)及較高濕度(約90%以上)的條件下迅速硬化。
但是在氣候比較光明日溫暖的地區(qū)仍然是適于采用自然養(yǎng)護(hù)的。這樣可以節(jié)約燃料和相應(yīng)的一套設(shè)備投資,降低成本。
為什么在混凝土中要使用外加劑?
外加劑被日益普遍使用,是建筑工程結(jié)構(gòu)和技術(shù)發(fā)展的客觀要求。
近年來,在整體現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了高層、大跨度和各種新的結(jié)構(gòu)體系,在裝配式預(yù)制混凝土構(gòu)件中出現(xiàn)了許多大型、薄壁等新的構(gòu)件型式,在混凝土施工中出現(xiàn)了大體積混凝土、噴射混凝土、真空吸水混凝土、滑模施工混凝土等新的施工技術(shù)。
因而對(duì)混凝土提出了大流動(dòng)性、早強(qiáng)、高強(qiáng)、速凝、緩凝、低水化熱、抗凍、抗?jié)B等各種性能要求。
摻用外加劑正是為了改善混凝土的性能,提高工程質(zhì)量,降低工程造價(jià),促進(jìn)新工藝的要求。
混凝土的性能是由水泥、砂、石子和水的比例決定的。
為了改善混凝土的某一種性能,可以調(diào)整原材料的比例。
但這樣往往會(huì)造成另一方面的損失。例如,為了加大混凝土的流動(dòng)性,可以增加水用量,但這樣就會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度。
為了提高混凝土早期強(qiáng)度,可以增加水泥用量,但這樣除了加大成本外,還可能增加混凝土的收縮和徐變。
而采用外加劑,就可以避免上述缺陷,在對(duì)混凝土的另外一些性能影響不大的情況下,采用混凝土外加劑,可以大大改善混凝土的某一種性能。
例如,只要在混凝土中摻入0.2%~0.3%的木質(zhì)素磺酸鈣減水劑,在不增加水用量的情況下,可以提高混凝土坍落度一倍以上。
只要在混凝土中摻入2%~4%的硫酸鈉糖鈣(NC)復(fù)合劑,在不增加水泥用量的情況下,可以提高混凝土早期強(qiáng)度60%~70%,還可以提高混凝土的后期強(qiáng)度。
混凝土硬化后產(chǎn)生龜裂的原因?
混凝土硬化后產(chǎn)生龜裂之原因甚多,一般是受兩種以上之原因而造成龜裂。
通?;炷两Y(jié)構(gòu)物負(fù)荷過重而產(chǎn)生拉應(yīng)力,若混凝土抗拉強(qiáng)度不抵拉應(yīng)力,便產(chǎn)生龜裂。
混凝土變形之原因包括干燥收縮、溫度變化、化學(xué)作用以及結(jié)構(gòu)上之因素,此時(shí)應(yīng)就材料、配比、養(yǎng)護(hù)等方面設(shè)法使收縮量減少。
另方面則應(yīng)從施工、設(shè)計(jì)上設(shè)法彌補(bǔ)先天性易龜裂之各種狀況。
混凝土硬化后表面產(chǎn)生白華的原因?
混凝土硬化干燥后,外界之雨水、地下水、養(yǎng)生用水等經(jīng)孔隙滲入硬化體內(nèi),使水硬性膠體或無機(jī)鹽類的水溶液流出,再與空氣中之二氧化碳反應(yīng)成硫物質(zhì),待水份蒸發(fā)后即附著于硬化體表面,此現(xiàn)象稱為白華,又叫「壁癌」。
白華剛開始可以肥皂水清洗,若碳酸化后可使用稀釋鹽酸清洗再用水洗去,但白華雖經(jīng)擦拭,往往仍會(huì)再流出,防止白華之方法,必須使用澆置均勻且致密之混凝土,使孔隙減少,再適當(dāng)降低水灰比,減少骨材中之含泥量,使用清潔之拌合水,高品質(zhì)之水泥,摻加減水劑,適當(dāng)之養(yǎng)護(hù),現(xiàn)場(chǎng)盡力防止雨水侵入,方可防患未然。
混凝土外加劑對(duì)水泥的適應(yīng)性?
1.水泥礦石是否穩(wěn)定導(dǎo)致礦物組分是否穩(wěn)定,從而影響到混凝土外加劑對(duì)水泥的適應(yīng)性。
2.水泥生產(chǎn)工藝,如立窯與回轉(zhuǎn)窯,冷卻制度中的急冷措施控制得怎樣,石膏粉磨時(shí)的溫度等,造成水泥中礦物組分、晶相狀態(tài),石膏形態(tài)發(fā)生改變,從而影響到混凝土外加劑對(duì)水泥的適應(yīng)性。
3.水泥中吸附外加劑能力:C3A>C4AF>C3S>C2S,水泥水化速率與礦物組分直接相關(guān)。
4.水泥存放一段時(shí)間后,溫度下降,使混凝土外加劑高溫適應(yīng)性得到改善,而且f-CaO吸收空氣中的水后轉(zhuǎn)變成Ca(OH)2,吸收空氣中的CO2后轉(zhuǎn)變成CaCO3,從而使MW0下降,也使混凝土和易性得到改善,使新拌混凝土塌落度損失減緩,混凝土的凝結(jié)時(shí)間稍延長(zhǎng)。
5.普通硅酸鹽水泥的需水量稍大于礦渣水泥,其保水性好,但一般塌落損失也較快。
6.C3A含量較高的水泥,塌落度損失快,保水性好。
7.水泥中親水性摻合料保水性好;火山灰質(zhì)水泥保水性差,易泌水。
8.溫度、濕度高低直接影響混凝土外加劑對(duì)水泥的適應(yīng)性。
9.配合比中的砂、石級(jí)配及砂、石、水、膠材的比例也影響混凝土外加劑對(duì)水泥的適應(yīng)性。
混凝土為什么對(duì)水質(zhì)有要求?
含有脂肪、植物油、糖、酸等工業(yè)廢水污水都不能用來拌和混凝土。
因?yàn)檫@些含有雜質(zhì)的水會(huì)降低水泥的黏結(jié)力,使混凝土的強(qiáng)度下降,所以不能使用礦物水中含有大量鹽類,使得水泥不能很好抵抗水的侵蝕。
對(duì)于礦物水的化學(xué)成分,必須滿足國(guó)家規(guī)定的指標(biāo),或者與普通飲用淡水作對(duì)比試驗(yàn),看強(qiáng)度不降低才能使用。
至于一般自來水和能供飲用的水,都可用來拌合混凝土。