商品混凝土基礎(chǔ)知識(shí)

（一）預(yù)拌混凝土的定義及強(qiáng)度等級(jí)常識(shí)：“混凝土”可簡(jiǎn)寫為“砼”。預(yù)拌混凝土（也稱商品混凝土）是指由水泥、骨料、水以及根據(jù)需要摻入外加劑、礦物摻合料等組分按一定比例在攪拌站經(jīng)計(jì)量、拌制后出售的并采用運(yùn)輸車，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)運(yùn)至使用地點(diǎn)的拌合物，預(yù)拌混凝土屬于半成品?；炷恋燃?jí)劃分是按混凝土的28天立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值分為若干個(gè)等級(jí)，即強(qiáng)度等級(jí)。表示為符號(hào)C（“C”為混凝土的英文名稱的第一個(gè)字母）與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（以MPa計(jì)）表示，普通混凝土劃分為C10、C 15、C 20、C 25、C 30、C 35、C 40、C 45、C 50、C 55、C 60、C70、C80、C100等。（二）商品混凝土的組成材料混凝土與其他商品一樣，其性能是受原材料的影響，只有控制好混凝土原材料的質(zhì)量、合理利用原材料才能獲得性能優(yōu)良、成本低廉的混凝土。（1）水泥水泥是混凝土中最重要原材料之一，也是決定混凝土性能的重要部分。水泥的品種很多，有硅酸鹽水泥（P.、P.）、普通硅酸鹽水泥(P.O)、礦渣硅酸鹽水泥(P.S)、火山灰硅酸鹽水泥(P.P)、粉煤灰硅酸鹽水泥(P.F)、復(fù)合硅酸鹽水泥（P.C）、鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥等等。它們主要存在著兩個(gè)方面的差別：一是水泥熟料礦物組成的差別。例如：硅酸鹽水泥，熟料中以硅酸鹽礦物為主；硫鋁酸鹽水泥，熟料中則以無水硫鋁酸鈣礦物為主。二是混合材料品種和摻量的差別。例如普通硅酸鹽水泥是在硅酸鹽水泥的基礎(chǔ)上摻入少量的活性或非活性混合材，其摻量為6%15%；礦渣硅酸鹽水泥是在硅酸鹽水泥的基礎(chǔ)上摻入一定量的礦渣，其摻量為20%70%；粉煤灰硅酸鹽水泥是在硅酸鹽水泥的基礎(chǔ)上摻入一定量的粉煤灰，其摻量為20%40%。由于組分上的不同，水泥的性能上也不同。不同品種的水泥等級(jí)等級(jí)劃分也不同，硅酸鹽水泥分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R，P.O 分為42.5、42.5R、52.5、52.5R， P.S 、P.F 、P.P 、P.C分為32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R ?！癛”是表示早強(qiáng)型的意思，數(shù)字是表示該水泥28天強(qiáng)度不低于該數(shù)字的強(qiáng)度值。水泥的保存期為3個(gè)月，超過這個(gè)期限的水泥要通過試驗(yàn)確定其是否合格后才使用。（2）摻合料摻合料在混凝土中的應(yīng)用已經(jīng)經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)，并成為混凝土中不可缺少的一個(gè)組分。摻合料的種類很多，其組分和性能有很大的差異。目前常用的摻合料主要有粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉、硅粉、沸石粉。1.粉煤灰：是一種工業(yè)廢料，是由燃煤熱電廠煙道中收集的一種粉狀材料，由于煤種的差異，以及燃燒條件和收集工藝不同，粉煤灰的組成和性能變化很大。在其他的條件相同的情況下，不同的收集工藝對(duì)粉煤灰的質(zhì)量影響很大，一般來說，風(fēng)選的粉煤灰質(zhì)量較好，球磨的粉煤灰質(zhì)量較差。粉煤灰分為三個(gè)等級(jí)：級(jí)、級(jí)、級(jí)三個(gè)等級(jí)，級(jí)粉煤灰質(zhì)量最好。級(jí)粉煤灰細(xì)度要求不超過12%、需水量不超過95%、燒失量不超過5%，級(jí)粉煤灰細(xì)度要求不超過30%，需水量不超過105%、燒失量不超過8%，級(jí)粉煤灰細(xì)度要求不超過45%、需水量不超過115%、燒失量不超過15%。粉煤灰在混凝土的作用主要有三種：形態(tài)效應(yīng)、活性效應(yīng)、微骨料效應(yīng)。形態(tài)效應(yīng)：粉煤灰是粒徑很小的珠狀顆粒，表面圓滑，所以它的形態(tài)效應(yīng)可以歸結(jié)為填充作用（粒徑小，填充水泥空隙是混凝土更密實(shí)）、表面作用（粒徑小，比表面積大，需水大，是負(fù)面作用）、潤(rùn)滑作用（粒徑小，球狀顆粒起潤(rùn)滑作用。球磨磨細(xì)的粉煤灰珠狀顆粒被打破，潤(rùn)滑作用就降低）?；钚孕?yīng)：是指混凝土中粉煤灰的活性成分所產(chǎn)生的化學(xué)效應(yīng)。通常是指火山灰反應(yīng)。活性效應(yīng)體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是粉煤灰自身的火山灰反應(yīng)能力；二是對(duì)水泥熟料礦物水化過程的促進(jìn)作用，粉煤灰的火山灰反應(yīng)要吸收水泥熟料反應(yīng)生成的Ca（OH）2 （氫氧化鈣），,加速了水泥熟料的反應(yīng)，提高混凝土的后期強(qiáng)度的發(fā)展。微骨料效應(yīng)：由于粉煤灰微細(xì)顆粒均勻分布于水泥漿體的基相之中，就像微細(xì)的骨料一樣。漿體硬化后就可以看做“微混凝土”。粉煤灰的玻璃微珠本身強(qiáng)度高，在漿體中分散狀態(tài)良好，所以能增強(qiáng)硬化漿體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提高混凝土的強(qiáng)度。2.磨細(xì)礦渣粉（簡(jiǎn)稱：礦粉）：是指在高爐煉鐵過程中排出的浮于鐵水表面的非金屬礦物熔渣通過水淬急速冷卻后形成的高爐礦渣，然后通過粉磨得到的一種粉狀物料。磨細(xì)礦渣的化學(xué)組分和水泥較接近，活性較高。等級(jí)劃分為S75、S95、S105， “S95”是表示該礦粉28d活性指數(shù)(也可稱為抗壓強(qiáng)度比)要達(dá)到95%?；钚栽礁咴胶?，當(dāng)然也越貴。礦粉在混凝土中的作用主要是活性效應(yīng)。3.硅粉：是鐵合金廠在冶煉硅鐵合金或金屬硅時(shí)通過收塵裝置在煙道收集的極細(xì)的粉末。硅粉的化學(xué)組成主要是SiO2（二氧化硅），它的顆粒主要為非晶態(tài)的球形顆粒、表面光滑、粒徑非常小、容重小、活性非常高，價(jià)格也非常貴，一般在C80以上的高等級(jí)混凝土中采用。4.沸石粉：是由天然沸石經(jīng)過機(jī)械粉磨而成。一般為多孔的多棱角顆粒，需水量較大，摻入沸石粉后混凝土較粘稠。是地方資源性材料使用較少。（3）骨料骨料分為粗骨料又叫石子、細(xì)骨料又叫砂子。砂子分為天然砂、人工砂，天然砂又分為河砂、海砂、山砂，人工砂分為機(jī)制砂、混合砂；按砂的粗細(xì)分為細(xì)砂、中砂、粗砂。石子分為碎石、卵石；按粒徑的連續(xù)性分為單粒徑、連續(xù)粒徑；按粒徑大小分為516、520、525、531.5（也稱13石子）等等。1. 級(jí)配：是指骨料中各粒徑顆粒的分布情況。通常說的級(jí)配不好就是指骨料的粒徑分布較窄，單粒徑的骨料較多。這種骨料對(duì)混凝土的影響很大，如：和易性不好、泵送性差、石子偏多、強(qiáng)度偏低、用水量大。2. 顆粒形狀與表面狀態(tài)：顆粒形狀分為球形或蛋形、棱角形、片狀、針狀。顆粒形狀對(duì)堆積密度的影響比較大，一般來說，顆粒越接近球形，堆積密度越大，球形顆粒含量越多，堆積密度也越大。堆積密度越大，骨料的空隙率就越小，混凝土就越密實(shí)，強(qiáng)度就越高，混凝土的水泥用量就越可以減少降低。表面狀態(tài)是指骨料顆粒表面的粗燥程度和孔的特征。一般來說，表面粗燥的骨料與硬化水泥石有較好的機(jī)械咬合力，但摩擦阻力大，影響混凝土的流動(dòng)性。3. 含泥量：是指骨料中粒徑小于0.075mm的塵屑、淤泥和粘土的含量。含泥量越大混凝土的用水量就越大，強(qiáng)度就越低，干縮就越大，抗?jié)B性能就差、抗凍融性能也差。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求：用于拌制C60C30混凝土用砂，含泥量必須小于3%，石子含泥量必須小于1% 。（4）外加劑外加劑是一種在混凝土攪拌之前或拌制過程中加入的、用以改善新拌混凝土和硬化混凝土性能的材料。外加劑是現(xiàn)代混凝土的重要組分，可以說現(xiàn)代混凝土的技術(shù)進(jìn)步幾乎都與外加劑的應(yīng)用有著密切的關(guān)系。高效減水劑的出現(xiàn)，推動(dòng)了高強(qiáng)混凝土的發(fā)展，也使得混凝土現(xiàn)實(shí)了泵送化、自密實(shí)化；引氣劑的使用大大提高了混凝土的抗凍耐久性；膨脹劑在混凝土結(jié)構(gòu)的防裂中發(fā)揮了較大的作用；防凍劑的使用使北方地區(qū)的冬季施工成為可能，大大延長(zhǎng)了可施工期。外加劑的種類繁多，性能各異，按其主要使用功能分類分為四類：1.改善混凝土拌合物流變性能的外加劑：減水劑（坍落度相同的情況下減少拌合用水量）、泵送劑（兼有減水、緩凝、引氣的作用）等；2.調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間、硬化性能的外加劑：緩凝劑（延長(zhǎng)混凝土的凝結(jié)時(shí)間的外加劑）、促凝劑（縮短凝結(jié)時(shí)間）、速凝劑（使混凝土快速凝結(jié)如噴射混凝土）等；3.改善混凝土耐久性的外加劑：引氣劑（引入大量微小氣泡，提高抗凍性）、防水劑（提高混凝土的抗水滲透的性能）、阻銹劑、和礦物外加劑等；4.改善混凝土其他性能的外加劑：膨脹劑（使混凝土膨脹）、防凍劑（降低水的冰點(diǎn)，在負(fù)溫下促進(jìn)混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)，提高混凝土抗凍融性能）、著色劑（制備具有彩色混凝土的外加劑）。（5）水：混凝土中一般使用自來水或者潔凈的地下水，一些含有脂肪、油、糖、酸類、鹽類等工業(yè)廢水、污水都不能用來拌和混凝土，含有雜質(zhì)、泥漿等不干凈的水也不能用于拌和混凝土。（三）混凝土的性能混凝土原材料加水拌和后形成混凝土拌和物，這一拌和物具有一定的流動(dòng)性、黏聚性和可塑性。隨著時(shí)間的推移，膠凝材料的水化反應(yīng)不斷進(jìn)行，水化產(chǎn)物不斷增加，形成凝聚結(jié)構(gòu)。此時(shí)混凝土開始凝結(jié)硬化，逐步失去流動(dòng)性和可塑性，最終形成具有一定強(qiáng)度的水泥石。凝結(jié)硬化以前的混凝土拌和物通常稱為新拌混凝土，凝結(jié)硬化后的混凝土則稱為硬化混凝土。（1）新拌混凝土的流動(dòng)性是指新拌混凝土在一定的外力（重力、振搗力）作用下克服自身的內(nèi)摩擦力而做的功。通俗的說就是在一定外力作用下新拌混凝土能流多遠(yuǎn)，是否減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。測(cè)定流動(dòng)性的方法很多，最常用的有坍落度（擴(kuò)展度）試驗(yàn)法、維勃稠度試驗(yàn)法、密實(shí)因數(shù)試驗(yàn)法等等。而我們?cè)趯?shí)際操作中用得最多的坍落度試驗(yàn)法。坍落度是用坍落度筒來測(cè)定的，坍落度筒尺寸是上口直徑100mm，下口直徑200mm，高300mm。試驗(yàn)時(shí)將新拌混凝土分三層裝入筒內(nèi)，每層用搗棒從邊緣往中心螺旋式插搗25次，插搗時(shí)搗棒要插至上一層新拌混凝土的表面。三層裝完后，抹平筒口，將筒體垂直提起，新拌混凝土錐體在重力作用下坍落，測(cè)量錐體坍落的高度，即為坍落度值，測(cè)量錐體坍落后兩垂直方向的直徑平均值，即為擴(kuò)展度。一般情況下坍落度值越大，擴(kuò)展度值越大，表示新拌混凝土的流動(dòng)性好，三者之間一般情況下成正比例關(guān)系。比如180mm坍落度的新拌混凝土肯定比140mm坍落度的混凝土流動(dòng)性好，當(dāng)然坍落度有一個(gè)極限值，普通混凝土的坍落度一般不超過240mm。1.影響新拌混凝土流動(dòng)性的因素：新拌混凝土的流動(dòng)性取決于各組分的特性及其相對(duì)的含量特別是水的作用?；炷恋母鹘M分的作用是相互關(guān)聯(lián)的。A、用水量對(duì)流動(dòng)性的影響：混凝土中的用水量是流動(dòng)性的最主要的影響因素之一。用水量與流動(dòng)性成正比例關(guān)系，用水量越大，流動(dòng)性越大。B、砂率對(duì)流動(dòng)性的影響：砂率是指細(xì)骨料含量占骨料總量的百分?jǐn)?shù)。砂率對(duì)新拌混凝土流動(dòng)性影響較大，砂率存在一個(gè)最佳砂率，砂率過大或過小，混凝土的流動(dòng)性都不好，當(dāng)達(dá)到最佳砂率時(shí)混凝土的流動(dòng)性最好。C、組成材料特性對(duì)流動(dòng)性的影響：水泥的需水量、骨料的級(jí)配、顆粒形狀、最大粒徑、表面狀態(tài)、摻合料的需水量、細(xì)度、適應(yīng)性、外加劑的減水率、適應(yīng)性、引氣劑的質(zhì)量等等。都會(huì)對(duì)流動(dòng)性產(chǎn)生影響2.新拌混凝土的坍落度損失：新拌混凝土的流動(dòng)性隨著時(shí)間而變化，這是混凝土水化硬化的必然過程。由于在通常情況下用坍落度評(píng)定商品混凝土的流動(dòng)性，因此，也常用坍落度損失來表征商品混凝土流動(dòng)性的依時(shí)性變化?；炷恋奶涠葥p失是商品混凝土使用過程中經(jīng)常遇到的一個(gè)問題。造成混凝土坍落度損失的原因有：A、外加劑與膠凝材料不適應(yīng)；B、膠凝材料水化速度較快；C、骨料吸水率較大；D、氣溫過高，水分的蒸發(fā)；E、氣泡的逃逸。（2）硬化混凝土的抗壓強(qiáng)度影響混凝土的抗壓強(qiáng)度的主要因素有：1.水膠比：是指單方混凝土的用水量與膠凝材料用量的比值。水膠比越大，孔隙越大，強(qiáng)度越低。2.水泥強(qiáng)度與用量：水泥的強(qiáng)度越高，混凝土的強(qiáng)度越高；水泥用量越高，混凝土強(qiáng)度越高。3.摻合料：摻合料用量越大，混凝土的相對(duì)強(qiáng)度越低；摻合料的活性越低，強(qiáng)度越低；摻合料的需水量越大，強(qiáng)度越低。4.骨料的最大粒徑：在其他條件一定的情況下，骨料的最大粒徑越大，強(qiáng)度越低，在高等級(jí)的混凝土中這種影響較大，中等等級(jí)混凝土不太明顯，低標(biāo)號(hào)混凝土反而是粒徑越大，強(qiáng)度越高。5.齡期：齡期越長(zhǎng)，強(qiáng)度越高。6.溫度與濕度：溫度、濕度越高，強(qiáng)度越高。7.砂率：砂率越大，混凝土強(qiáng)度越低。（3）硬化混凝土的耐久性1.抗?jié)B透性：是指混凝土抵抗水的滲透能力?？?jié)B等級(jí)一般分為P6、P8、P10、P12，“P8”是指混凝土能抵抗0.8MPa壓力下水的滲透。老標(biāo)準(zhǔn)是以符號(hào)“S”來表示，其意義與新標(biāo)準(zhǔn)的“P”相同。2.抗凍性：是指混凝土抵抗凍融破壞的能力。在寒冷地區(qū)，特別是在與水接觸的部位，混凝土常常被凍壞。這是由于混凝土中的水分受凍結(jié)冰后體積膨脹，是混凝土內(nèi)部受到很大的壓力作用，如果反復(fù)受到冰凍融化作用，混凝土最終將遭到破壞?；炷量箖鋈诘燃?jí)一般分為：F15、F25、F50、F100、F150、F200，“F100”是指混凝土能抵抗100次的凍融循環(huán)作用。3.抗化學(xué)腐蝕性能：是指混凝土抵抗化學(xué)物質(zhì)（硫酸、鹽酸）侵蝕的能力。4.耐高溫性能：是指混凝土在高溫下，強(qiáng)度降低時(shí)抵抗破壞的能力。