混凝土性质与配比知识

    主要了解普通混凝土的组成材料、主要技术性能和影响性能的因素,重点掌握普通混凝土配合比设计的方法。

一、概述
    混凝土是由胶凝材料、颗粒状的粗细骨料和水(必要时掺入一定数量的外加
    剂和矿物混合材料)按适当比例配制,经均匀搅拌、密实成型,并经过硬化后而成的一种人造石材。土木建筑工程中,应用最广的是以水泥为胶凝材料,以砂、石为骨料,加水拌制成混合物,经一定时间硬化而成的水泥混凝土。
1、混凝土的分类:
    (1) 按胶结材料分:水泥混凝土、石膏混凝土、沥青混凝土及聚合物混凝土等。
    (2)按表观密度分:重混凝土、普通混凝土、轻混凝土及特轻混凝土。
    (3)按性能与用途分:结构混凝土、水工混凝土、装饰混凝土及特种混凝土。
    (4)按施工方法分:泵送混凝土、喷射混凝土、振密混凝土、离心混凝土等。
    (5)按掺合料分:粉煤灰混凝土、硅灰混凝土、磨细高炉矿渣混凝土、纤维混凝土等。
    2、混凝土的特点:
    优点:(1)使用方便;(2)价格低廉;(3)高强耐久;(4)性能易调;(5)有利环保。
    主要缺点:自重大、抗拉强度低、呈脆性、易裂缝。

二、组成材料
    基本材料是:水泥、水、砂子和石子。砂石主要起骨架作用;水泥加水形成的水泥浆,在硬化前起润滑作用,硬化后起胶结作用。
    1、 水泥:根据工程性质、部位、施工条件、环境状况等,依据水泥特性选择水泥品种。一般水泥强度等级标准值为混凝土等级标准值的1.5~2.0倍。
    2、骨料:按骨料粒径分为粗骨料(粒径大于5mm)和细骨料(粒径小于5mm)。
    在行业标准中,从泥和泥块含量、有害物质含量、坚固性、碱含量、级配和粗细程度、骨料的形状和表面特征和强度等方面对砂石提出了明确的技术质量要求。
    3、混凝土用水
    基本质量要求是:不能含影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质;无损于混凝土强度发展及耐久性;不能加快钢筋锈蚀;不引起预应力钢筋脆断;保证混凝土表面不受污染。
    4、混凝土外加剂
    是指在拌制混凝土过程中,根据不同的要求,为改善混凝土性能而掺入的物质。其掺量一般不大于水泥质量的5%(特殊情况除外)。
    外加剂按其主要功能,一般有减水剂、引气剂、早强剂、缓凝剂、速凝剂、膨胀剂、防冻剂、阻锈剂等。

三、普通混凝土的主要技术性能
    1、新拌混凝土的和易性
    新拌混凝土是指将水泥、砂、石和水按一定比例拌合但尚未凝结硬化时的拌合物。
    和易性是一项综合技术性质,包括流动性、粘聚性和保水性三方面含义。流动性是指新拌混凝土在自重或机械振捣作用下,能产生流动,并均匀密实地填充模板各个角落的性能。粘凝性是指混凝土拌合物在施工过程中其组成材料之间有一定的粘聚力,不致发生分层和离析的现象,能保持整体均匀的性质。保水性是指新拌混凝土在施工过程中,保持水分不易析出的能力。
    影响和易性的主要因素:(1)水泥浆的数量和水灰比;(2)砂率;(3)组成材料的性质;(4)时间和温度。
    2、混凝土强度
    混凝土立方体抗压强度(简称抗压强度)是指按标准方法制作的边长为150mm的立方体试件,在标准养护条件(温度20±3℃,相对湿度大于90%或置于水中)下,养护至28天龄期,经标准方法测试、计算得到的抗压强度值。用fcu表示。
    非标准试件的立方体试件,其测定结果应乘以换算系数,换成标准试件强度值:边长100mm的立方体试件,应乘以0.95;边长200mm的立方体试件应乘以1.05。
    普通混凝土划分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55等11个等级。强度等级表示中的 "C"表示混凝土强度,"C"后边的数值为抗压强度标准值。
    影响抗压强度的主要因素:(1)水泥强度等级和水灰比;(2)骨料的影响;(3)龄期与强度的关系;(4)养护温度和湿度的影响。
    3、混凝土的变形性
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www.dichanshequ.com nbsp;  (1) 化学收缩:混凝土硬化过程中,水化形起的体积收缩。收缩量随混凝土硬化龄期的延长而增加,但收缩率很小,一般在40d后渐趋稳定。
    (2)温度变形:温度变化形起的。对大体积混凝土极为不利。
    (3)干缩湿胀:处在空气中的混凝土当水分散失时会引起体积收缩,称为干缩;在受潮时体积又会膨胀,称为湿胀。
    (4)荷载作用下的变形
    短期荷载作用下的变形-弹塑性变形和弹性模量:混凝土是一种非匀质材料,属弹塑性体。弹性模量反映了混凝土应力-应变曲线的变化。
    徐变:混凝土在持续荷载作用下,随时间增长的变形。徐变有有利一面,也有不利一面。影响混凝土徐变的主要因素是水泥用量多少和水灰比大小。
    4、混凝土的耐久性
    即保证混凝土在长期自然环境及使用条件下保持其使用性能。常见的耐久性问题有:抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、碳化、碱-骨料反应等。

五、混凝土的质量控制与强度评定
    1、混凝土的质量控制
    原材料及施工方面的影响因素:(1)水泥、骨料及外加剂等原材料的质量和计量的波动;(2)用水量或骨料含水量的变化所引起水灰比的波动;(3)搅拌、运输、浇筑、振捣、养护条件的波动以及气温变化等。
    试验条件方面的影响因素:取样方法、试件成型及养护条件的差异、试验机的误差和试验人员的操作熟练程度等。
    2、强度评定
    混凝土配制强度:设计要求的混凝土强度保证率为95%时,配制强度fcu,o≥fcu,k+1.645σ。
    σ取值:设计强度等级低于C20时,取4.0;强度等级为C20~C35时,取5.0;强度等级高于C35时,取6.0。

六、普通混凝土的配合比设计
    混凝土配合比是指混凝土中各组成材料数量之间的比例关系。
    1、设计基本要点
    (1)设计的基本要求:
    A、满足混凝土结构设计要求的强度等级;
    B、满足施工所要求的混凝土拌合物的和易性;
    C、满足与使用环境相适应的耐久性;
    D、在满足以上三项技术性质的前提下,尽量做到节约水泥和降低混凝土成本,符合经济性原则。
    (2)、三个重要参数:水灰比、单位用水量和砂率。
    2、普通混凝土配合比设计的方法和步骤分三步进行:
    (1)初步配合比计算
    A、确定配制强度(fcu,o)
    fcu,o≥fcu,k+1.645σ
      B、初步确定水灰比值(W/C)
    fcu,o=αafce(C/W-αb)
      变为:  W/C=αafce/(fcu,o+αaαb fce)
      当计算所得的水灰比大于规定的最大水灰比值(表5.14)时,应取规定的最大水灰比值。
    C、确定1m3混凝土的用水量(mwo)
    根据施工要求的坍落度值和已知的粗骨料种类及最大粒径,查表5.15,选取单位用水量。
    根据已选定的每1m3混凝土用水量(mwo)和已确定的水灰比(C/W)值,求出水泥用量(mco)
    D、计算混凝土的单位水泥用量(mco)
    再根据结构使用环境条件和耐久性要求,查表5.14中规定的1m3混凝土最小水泥用量。最后取两值中大者确定为1m3混凝土的水泥用量。
    E、确定砂率(βs)
      主要应根据混凝土拌合物的坍落度、粘聚性及保水性等特征来确定。一般应通过试验找出合理砂率,或根据本单位对所用材料的使用经验选用合理砂率。如无使用经验,可按表5.16选取。
    F、计算1m3混凝土的砂、石用量(mso,mgo)
    (2)实验室配合比的确定
    A、和易性调整
    调整原则:若流动性太大,可在砂率不变的条件下,适当增加砂、石用量;
    若流动性太小,(来自:www.dichanshequ.com)应在保持水灰比不变的情况下,增加适量的水和水泥;粘聚性和保水性不良时,实质上是混凝土拌合物中砂浆不足或砂浆过多,可适当增大砂率或适当降低砂率,调整和易性

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