水泥混凝土的基本知识

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  tsr2205950

  回答数： 2018-12-24 11:39:31

  混凝土是由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例配合、拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。
  
  普通混凝土（简称为混凝土）是由水泥、砂、石和水所组成，另外还常加入适量的掺合料和外加剂。在混凝土中，砂、石起骨架作用，称为骨料；水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。在硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定的和易性，便于施工。水泥浆硬化后，则将骨料胶结为一个坚实的整体。
  钢筋混凝土（简称RC），是经由水泥、粒料级配、加水拌和而成混凝土，在其中加入一些抗拉钢筋，在经过一段时间的养护，达到建筑设计所需的强度。它应该是人类最早开发使用的复合型材料之一。
  
  钢筋和混凝土是两种全然不同的建筑材料，钢筋的比重大，不仅可以承受压力，也可以承受张力；然而，它的造价高，保温性能很差。而混凝土的比重比较小，它能承受压力，但不能承受张力；它的价格比较便宜，但是却不坚固。而钢筋混凝土的诞生，解决了这两者的缺陷问题，并且保留了它们原来的优点，使得钢筋混凝土成为现代建筑物建造的首选材料。
  混凝土的历史
  　可以追溯到古老的年代。其所用的胶凝材料为粘土、石灰、石膏、火山灰等。自19世纪20年代出现了波特兰水泥后，由于用它配制成的混凝土具有工程所需要的强度和耐久性，而且原料易得，造价较低，特别是能耗较低，因而用途极为广泛。
  
  1861年钢筋混凝土得到了第一次的应用，首先建造的是水坝、管道和楼板。1875年，法国的一位园艺师蒙耶（1828～1906年）建成了世界上第一座钢筋混凝土桥。
  　　20世纪初，有人发表了水灰比等学说，初步奠定了混凝土强度的理论基础。以后，相继出现了轻集料混凝土、加气混凝土及其他混凝土，各种混凝土外加剂也开始使用。60年代以来，广泛应用减水剂，并出现了高效减水剂和相应的流态混凝土；高分子材料进入混凝土材料领域，出现了聚合物混凝土；多种纤维被用于分散配筋的纤维混凝土。现代测试技术也越来越多地应用于混凝土材料科学的研究。
  
  随着时代的变迁，技术的进步，“混凝土家族”里也有了新成员的加盟，其中纤维混凝土，无论从抗压强度和价格来看，都具有一定的优势。然而，钢筋混凝土虽然受到“混凝土家族”的竞争影响，其发展的优势也不如从前，但是，在如今的很多领域中，仍能看到它那熟悉的身影。它依旧是坚固耐用的代名词。代表城市形象的高楼大厦，自然少不了钢筋混凝土。高速公路、建筑桥梁、隧道等是钢筋混凝土现代应用的另一方面。然而，钢筋混凝土还有一个更为实用的功能，那就是除险，在处理各类坍塌事故中，使用钢筋混凝土，可以更快的取得关键性的进展，因为有了它的支撑，才能使抢险行动获得控制性成果。因此，从这些方面可以看出，钢筋混凝土在众多建材中，依旧占有一席之地，我们期待，在未来的建筑道路上，钢筋混凝土可以走的更好、更稳

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  深谷幽兰

  回答数： 2018-12-24 11:39:31

  三、 混凝土中的水在混凝土硬化后会在混凝土中留下毛细孔隙，用水量的多少会使混凝土的密实程度发生变化，用水量大混凝土的毛细孔隙多，电通量也随之增大，用水量小混凝土的毛细孔隙少，电通量也随之减小，所以不论是从混凝土的强度还是耐久性要求，都必须控制好混凝土的用水量（我们在现场施工中为了节约成本往往忽视混凝土的强度和耐久性要求，随意增加用水量）。
  四、混凝土抗压强度评定
  在混凝土施工一段时间后，规范要求需对混凝土的抗压强度进行评定，评定结论为合格和不合格。以配合比基本相同、同施工条件、同标号、检验期不超过三个月的混凝土的抗压强度为一检验批。
  1.当混凝土的原材料、生产工艺及施工管理水平在较长时间内不能保持一致，且同一品种混凝土的强度变异性又不能保持稳定时；或在前一检验期内的同类混凝土没有足够数据能确定验收批混凝土试件的抗压强度标准差时，应采用标准差未知方法检验混凝土强度。应由5组或5组以上的试件组成一个验收批，其强度应同时满足以下要求：
  x≥ fcuk+0.95σ
  fmin≥fcuk-A*B
  式中 x——混凝土抗压强度平均值
  fmin ——混凝土抗压强度中的最小值
  A、B——混凝土强度检验系数
  σ——混凝土抗压强度标准差.
  混凝土强度检验系数A值
  试件组数n 5-9 10-19 ≥20
  A 0.85 1.10 1.20
  混凝土强度检验系数B值
  混凝土强度等级 ＜C20 C20-C40 ＞C40
  B（N/mm2） 3.5 4.5 5.5
  2.混凝土抗压强度试件在2-4组时，采用非数理统计方法检验混凝土强度，期强度应同时满足下列要求：
  x≥fcuk+C
  fmin≥fcuk-D
  式中 x——混凝土抗压强度平均值
  fmin ——混凝土抗压强度中的最小值
  C、D——混凝土强度检验系数
  混凝土强度检验系数C、D值
  混凝土强度等级 ＜C20 C20-C40 ＞C40
  C（N/mm2） 3.6 4.7 5.8
  D（N/mm2） 2.4 3.1 3.9
  如上例1、①计算 x =35.5MPa fcuk+0.95σ=30+0.95*5.98=35.7MPa
  ②验证 fmin=27.4MPa fcuk-A*B=30-1.1*4.5=25.1MPa
  经评定该批混凝土符合fmin≥fcuk-A*B条件，不符合x≥ fcuk+0.95σ条件，评定为不合格
  如上例2、①计算 x =35.4MPa fcuk+0.95σ=30+0.95*3.04=32.9MPa
  ②验证 fmin=27.4MPa fcuk-A*B=30-1.1*4.5=25.1MPa
  经评定该批混凝土符合fmin≥fcuk-A*B条件，符合x≥ fcuk+0.95σ条件，评定为合格
  从以上实例可以看出，如果混凝土抗压强度离散性太大虽然平均值满足设计要求，评定结果却不合格。
  混凝土施工技术规范规定混凝土抗压强度保证率为95%，也就是说还有5%的混凝土抗压强度会落入不合格区域，从混凝土评定公式可以看出，混凝土最小抗压强度值也是有最低限要求的。
  五、减水剂的应用
  根据我国现行国家标准《混凝土外加剂分类定名与定义》GB8075-87，混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中掺入，用以改变混凝土性能的物质。
  混凝土外加剂按其主要功能分为四类：
  1、 改善混凝土拌和物性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等；
  2、 调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等；
  3、 改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻锈剂；
  4、 改善混凝土其它性能的外加剂，包括膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。
  减水剂的第一代产品是以木质素磺酸盐（简称木钙）为代表的普通减水剂，木钙具有减水缓凝的作用，减水率在10％左右。
  第二代产品是以磺酸盐甲醛缩合物为代表的萘系减水剂，减水率在15％～20％。萘系减水剂分高浓缩型和低浓缩型两种，高浓产品其硫酸钠含量低于5％，由于生产低浓产品时完全用减中和，产品中硫酸钠含量较多(＜25％)。目前我国生产的萘系减水剂绝大部分是低浓产品。在《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》中规定硫酸钠含量＜10％，所以市场上一般的萘系减水剂不适合高性能混凝土。
  第三代产品就是目前我们在客专上线使用的聚羧酸盐高效减水剂，其减水率在20％以上。聚羧酸盐高效减水剂复合引气剂具有减水、引气、缓凝和保坍的作用。其硫酸钠、减等有害物质含量均能满足规范要求。
  我国水泥品种较多，五种硅酸盐系列水泥即有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥，它们的熟料矿物组成的变化很大，其次是混合料的品种性能，水泥的细度，水泥生产工艺等也不尽相同，这些都影响减水剂的使用效果，所以无论何种外加剂对水泥都有一个适应性问题，适应性好其减水率、保坍效果显著，适应性差其减水率、保坍效果差。因此减水剂在使用前应做水泥适应性试验，选择与水泥适应性好的减水剂制作混凝土配合比。

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  夏末初凉

  回答数： 2018-12-24 11:39:31

  二、高性能混凝土配合比的确定
  高性能混凝土也称耐久性混凝土，混凝土的耐久性主要包括抗冻性、抗蚀性、抗炭化、抗减—骨料反应、耐腐蚀等。
  高性能混凝土配合比检测项目有：抗压强度、坍落度、泌水率、含气量、抗裂性、电通量、弹性模量、抗冻性、耐磨性、抗渗性等。
  受以上耐久性要求，在《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》中根据环境作用等级的不同，对最大水胶比都作了规定。在进行混凝土配合比设计时，根据设计图纸确定的环境等级，从规范中直接查用。综合考虑含气量等因素对混凝土强度的影响（混凝土中的含气量每增加1%，混凝土强度约降低5MPa左右），以0.05的间隔降低一到两个水胶比制作混凝土配合比，从中选取胶凝材料用量少，耐久性及抗压强度均满足设计要求的配合比作为理论配合比指导施工生产。
  在强侵蚀环境作用条件下，由于混凝土配合比着重考虑了耐久性要求，强度往往比较高，象郑西客专线C30钻孔桩及承台和墩身1M以下处于H4硫酸盐强侵蚀环境下，规范规定最大水胶比≯0.36，混凝土的最终强度可达50 MPa左右，远远大于C30混凝土要求的配制强度37.4MPa。
  高性能混凝土为了减少胶凝材料中硅酸盐水泥用量，应使用矿物参合料，目的是为了减少水泥用量大所带来的负面影响，提高混凝土的耐久性。混凝土的早期强度越高，对混凝土长期性能越不利，在早期越易开裂，不利于混凝土的耐久性，所以要慎用早强型水泥。在高性能混凝土中掺加矿物掺合料后，混凝土的早期强度增长速度有所放慢。在《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》中将高性能混凝土的龄期规定为56天。高性能混凝土在56天龄期后还要做快速抗冻性试验，快速抗冻性试验每4小时一个循环，客运专线设计使用年限为100年，要求抗冻循环F300次，一个抗冻性试验要50天，整个配合比各项指标做全需要106天。
  在高性能混凝土中掺入引气型高效减水剂可使混凝土的抗渗性及抗冻性显著提高，由于引气剂在混凝土中引入大量微气泡占据了混凝土中的自由空间，破坏了毛细管的连续性，使混凝土的抗渗性得到改善。气泡对水分冻结产生的局部压力增大起到了缓冲作用，提高了混凝土的抗冻性。要达到F300次冻融循环混凝土中的含气量需在4％左右，超过6％时耐久性下降。
  泌水会造成混凝土各组分材料的离析，并在粗集料颗粒下放形成水囊。掺有引气剂的混凝土可增大浇筑稠度，减少材料分离现象，减小泌水率。高性能混凝土水下钻孔桩的泌水率要求≤1％，其他混凝土的泌水率为零。
  三、混凝土施工控制
  混凝土配合比设计时一般都是选用基本合格的原材料，但是我们在实际施工中往往由于料源供应等情况，砂、碎石等原材料的质量不能满足要求。砂中的含泥量超标，粗细不稳定，碎石中的石粉含量超标，级配不良。这些因素都影响了配合比在施工中的正常使用，造成混凝土拌合物离析、泌水，坍落度减小。为了满足工地施工的要求，需要在现场对混凝土配合比进行调整（这种调整是不符合要求的）。但也不是所有不符合质量要求的原材料都能在拌和现场进行调整，对变化大原材料应重新进行配合比设计。
  水胶比是控制混凝土强度的主要因素，在对混凝土配合比设计时我们已经对水胶比进行了优化选择。所以现场调整时均应保持水胶比不便，以增加水泥浆用量或调整减水剂用量的方法使混凝土坍落度达到浇注要求。
  由于材料某些指标不合格使调整后的混凝土配合比与理论配合比相比，水泥或减水剂用量增加，加大了工程成本，所以我们要想降低成本就应当控制好地材质量。
  大多数造成混凝土劣化的物理的或化学的侵蚀，都是有害介质通过水的侵入而发生的，所以低渗透性是混凝土的第一道防线。影响混凝土渗透性的主要因素是混凝土的内部结构。目前使用的各种矿物参合料和减水剂均可以增加高性能混凝土的密实性。高性能混凝土有一个控制指标“电通量”，电通量是混凝土抵抗外界有害物质侵入能力的一个指标，电通量的大小反应了混凝土的密实程度。

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