混凝土基础知识.pdf
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1、青山站 2010 年技术培训教材 1 混凝土基础知识 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(18281906 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
2、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。 第一章 混凝土 一、混凝土 : 是由胶凝材料、 状粒材料、水及其他外加剂按照适量的比例配制而成的一种 建筑材料 二、普通混凝土 : 以水泥为胶凝材料, 砂子和石子为骨料, 以及根据需要掺入的外加剂、矿物 掺合料等组分按一定比例, 经加水搅拌、 浇筑成型、 凝结固化成具有一定强度的 “人工石材” ,也就是水泥混凝土,“混凝土”一词通常可简作
3、“砼”, 英文 “Concrete ” 。 三、混凝土的分类: (1) 按表观密度分类混凝土按表观密度大小不同可分为三类: 重混凝土它是指干表观密度大于2600kgm的混凝土,通常是采用高密 度集料 ( 如重晶石、铁矿石、钢屑等)或同时采用重水泥 (如钡水泥、锶水泥等 ) 制成的混凝土。 因为它主要用作核能工程的辐射屏蔽结构材料,又称为防辐射混 凝土。 普通混凝土它是指干表观密度为20002600kgm的混凝土,通常是以 青山站 2010 年技术培训教材 2 常用水泥为胶凝材料, 且以天然砂、 石为集料配制而成的混凝土。它是目前土木 工程中最常用的水泥混凝土。 轻混凝土它是指干表观密度小于19
4、50ks 的混凝土,通常是采用陶粒等轻 质多孔的集料,或者不用集料而掺人加气剂或泡沫剂等而形成多孔结构的混凝 土。根据其性能与用途的不同又可分为结构用轻混凝土、保温用轻混凝土和结构 保温轻混凝土等。 (2) 按用途分类 按混凝土在工程中的用途不同可分为结构混凝土、水工混凝土、海洋混凝土、 道路混凝上、防水混凝土、补偿收缩混凝土、装饰混凝土、耐热混凝土、耐酸混 凝土、防辐射混凝土等。 (3) 按强度等级分类按混凝土的抗压强度可分为低强混凝土、中强混凝土、 高强混凝土及超高强混凝土等。 (4) 按生产和施工方法分类按棍凝土的生产和施工方法不同可分为预拌(商 品)混凝土、泵送混凝土、喷射混凝土、压力
5、灌浆混凝土( 预填骨料混凝土 ) 、挤 压混凝土、离心混凝土、真空吸水混凝土、碾压混凝土等。 此外, 按每立方米混凝土中水泥用量(C) 分为贫混凝土 (C170kgm)和富凝 土(C230kgm)。另外,还有掺加其他辅助材料的特种混凝土,如粉煤灰混凝 土、纤维棍凝土、硅灰混凝土、磨细高炉矿渣混凝土、硅酸盐混凝土等。 四、混凝土的特点 优点 原材料来源丰富 施工方便 性能可根据需要设计调整 抗压强度高 耐久性好 缺点 自重大 抗拉强度低,抗裂性差 收缩变形大 青山站 2010 年技术培训教材 3 五、混凝土的性质 混凝土原材料加水拌合后形成混凝土拌合物,其具有一定得流动性、 粘聚性 和可塑性。随
6、着时间的推移,胶凝材料的反应不断进行,水化产物不断增加,形 成凝聚结构。 此时混凝土开始凝结硬化, 逐渐失去流动性和可塑性, 最终形成具 有一定强度的水泥石, 凝结硬化以前的混凝土拌合物称为新拌混凝土,凝结硬化 以后的混凝土称为硬化混凝土。 新拌混凝土是在搅拌站形成的, 并一直保持到提 供给用户以后, 因此,新拌混凝土的性能主要是由搅拌站控制的(主要控制其工 作性等指标);硬化混凝土则是在用户处形成的,并经过一系列的操作过程,这 些操作过程对硬化混凝土的性能会产生非常大的影响,因此,硬化混凝土的性能 则受混凝土搅拌站和施工单位双方控制。 六、普通混凝土的基本要求 1、满足便于搅拌、运输和浇捣密
7、实的施工和易性; 2、满足设计要求的强度等级 3、满足工程所处环境条件所必需的耐久性; 4、经济合理 普通混凝土是由水泥、砂、石、水、掺合料和外加剂等材料组成的。 第二章混凝土的组成材料 一、水泥 凡细磨成粉末状,加入适量水后,可成为塑性浆体,既能在空气中硬化, 又能在水中硬化, 并能将砂、 石等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料,通 称水泥。 按用途及性能分为三大类: 通用水泥。 用于一般土木建筑工程, 如硅酸盐水泥 (以硅酸钙为主要矿物 组成的水泥的统称,国际上统称为波特兰水泥,包括普通硅酸盐水泥,矿渣、火 山灰质、粉煤灰、混合硅酸盐水泥等) 。 专用水泥。用于某种专用工程,如油井水泥、
8、型砂水泥等。 特种水泥。 用于对混凝土某些性能有特殊要求的工程,如快硬水泥、 水工 水泥、抗硫酸盐水泥、膨胀水泥、自应力水泥等。水泥的性能必须符合国家标准 规定的细度、凝结时间、安定性、强度、比重、水化热、抗渗性、抗冻性、胀缩 青山站 2010 年技术培训教材 4 性、耐热性和耐蚀性等指标。 硅酸盐水泥: 凡是由硅酸盐为主要成份的熟料、适量石膏、 070% 的不同品种的 混合材料,磨细制得的水硬性胶凝材料,称为硅酸盐系列水泥。 硅酸盐水泥熟料化学组成:CaO 、SiO2、Al2O3、Fe2O3 。 二、 粉煤灰 粉煤灰是从燃煤热电厂烟道气体中收集的一种粉状材料,以SiO2 和 Al2O3 为主
9、要成分,含有少量Fe2O3 、CaO 。粉煤灰根据各项技术指标,分为、 三级,相对来说,其中级粉煤灰的性能最优。 在混凝土中掺加粉煤灰使混凝土的性能得到以下几个方面的改善: 1、可以提高混凝土的后期强度; 2、在混凝土的用水量不变的情况下, 可以起到显著改善混凝土拌合物和易性 的效应,增加流动性和粘聚性,还可降低水化热; 3、若保持混凝土拌合物原有的和易性不变,则可减少用水量, 起到减水的效 果,从而提高混凝土的密实度和强度,增强耐久性。 三、矿粉 磨细矿渣(即通常所说的矿粉) 是指在高炉炼铁过程中排出的非金属矿物熔 渣,通过粉磨所得到的一种粉状材料,主要化学组成为CaO 、 SiO2 、 A
10、l2O3 。 在混凝土中掺加磨细矿渣使混凝土的性能得到以下几个方面的改善: 1、降低了混凝土的水化热; 2、可提高混凝土的耐久性,改善混凝土的抗渗性能; 3、具有物理辅助减水效果; 4、有利于提高混凝土的后期强度; 5、改善坍落度损失。 四、 骨料 骨料(也称集料)总体积占混凝土体积的6080,根据粒径大小分为粗 骨料(粒径 4.75mm )和细骨料(粒径为0.15 4.75mm ) 。 五、 外加剂 减水剂是最常用的一类化学外加剂,在混凝土中使用减水剂主要有以下几 个作用: 青山站 2010 年技术培训教材 5 1、 在保持用水量不变的情况下,改善新拌混凝土的工作度,提高流动性: 2、 在保
11、持新拌混凝土工作度不变的情况下,减少用水量,以提高混凝土的 强度; 3、 在保持新拌混凝土一定强度前提情况下,减少水泥用量,以改善硬化混 凝土的体积稳定性,提高抗裂性; 4、 改善新拌混凝土的可泵性,提高施工速度。 六、 拌合用水 1、水是胶凝材料水化反应的反应物 2、水是混凝土流动性的调节组分 3、水是各组分运动的载体 4、水是产生膨胀的源泉 第三章 混凝土的和易性 一、 普通混凝土的和易性 新拌混凝土的和易性,也称工作性,是指拌合物易于搅拌、运输、浇捣成 型,并获得质量均匀密实的混凝土的一项综合技术性能。 二、和易性的测定方法 通常是以测定拌合物的流动性来评定和易性,而粘聚性和保水性主要通
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