混凝土知識
(一)按表觀密度分類
1. 重混凝土。表觀密度大于2600kg/m3的混凝土。常由重晶石和鐵礦石配制而成。
2. 普通混凝土。表觀密度為1950~2500kg/m3的水泥混凝土。主要以砂、石子和水泥配制而成,是土木工程中最常用的混凝土品種。
3. 輕混凝土。表觀密度小于1950kg/m3的混凝土。包括輕骨料混凝土、多孔混凝土和大孔混凝土等。
(二)普通混凝土存在的主要缺點
1. 自重大。1m3混凝土重約2400kg,故結構物自重較大,導致地基處理費用增加。
2. 抗拉強度低,抗裂性差。混凝土的抗拉強度一般只有抗壓強度的1/10~1/20,易開裂。
3. 收縮變形大。水泥水化凝結硬化引起的自身收縮和干燥收縮達500×10-6m/m以上,易產生混凝土收縮裂縫。
(三)普通混凝土的基本要求
1. 滿足便于攪拌、運輸和澆搗密實的施工和易性。
2. 滿足設計要求的強度等級。
3. 滿足工程所處環境條件所必需的耐久性。
4. 滿足上述三項要求的前提下,最大限度地降低水泥用量,節約成本,即經濟合理性。
二、新拌混凝土的性能
(一)混凝土的和易性
1.和易性的概念。
新拌混凝土的和易性,也稱工作性,是指拌合物易于攪拌、運輸、澆搗成型,并獲得質量均勻密實的混凝土的一項綜合技術性能。通常用流動性、粘聚性和保水性三項內容表示。流動性是指拌合物在自重或外力作用下產生流動的難易程度;粘聚性是指拌合物各組成材料之間不產生分層離析現象;保水性是指拌合物不產生嚴重的泌水現象。
通常情況下,混凝土拌合物的流動性越大,則保水性和粘聚性越差,反之亦然,相互之間存在一定矛盾。和易性良好的混凝土是指既具有滿足施工要求的流動性,又具有良好的粘聚性和保水性。因此,不能簡單地將流動性大的混凝土稱之為和易性好,或者流動性減小說成和易性變差。良好的和易性既是施工的要求也是獲得質量均勻密實混凝土的基本保證。
2.和易性的測試和評定。
混凝土拌合物和易性是一項極其復雜的綜合指標,到目前為止全世界尚無能夠全面反映混凝土和易性的測定方法,通常通過測定流動性,再輔以其他直觀觀察或經驗綜合評定混凝土和易性。對普通混凝土而言,流動性的測定方法最常用的是坍落度法和維勃稠度法,維勃稠度法用于坍落度小于10mm的干硬性混凝土。
(1)坍落度法:將攪拌好的混凝土分三層裝入坍落度筒中,每層插搗25次,抹平后垂直提起坍落度筒,混凝土在自重作用下坍落,以坍落高度(單位mm)代表混凝土的流動性。坍落度越大,則流動性越好。
混凝土坍落度及和易性評定
粘聚性通過觀察坍落度測試后混凝土所保持的形狀,或側面用搗棒敲擊后的形狀判定,用搗棒在已測好坍落度的試體側面輕輕敲打,若試體逐漸下沉,則粘聚性好;若試體敲擊后有倒塌或部分崩裂或發生離析現象,則粘聚性欠佳。
保水性是以水或稀漿從底部析出的量大小評定。析出量大,保水性差,嚴重時粗骨料表面稀漿流失而裸露。析出量小則保水性好。
(2)維勃稠度法:維勃稠度法則是在坍落度筒提起后,施加一個振動外力,測試混凝土在外力作用下完全填滿面板所需時間(單位:秒)代表混凝土流動性。時間越短,流動性越好;時間越長,流動性越差。
維勃稠度試驗儀
1. 容器;2. 坍落度筒;3. 圓盤;4. 滑棒;5. 套筒;6.13. 螺栓;7. 漏斗; 8. 支柱;9. 定位螺絲;10. 荷重;11. 元寶螺絲;12. 旋轉架
3.影響和易性的主要因素。
(1)單位用水量
單位用水量是混凝土流動性的決定因素。用水量增大,流動性隨之增大。但用水量大帶來的不利影響是保水性和粘聚性變差,易產生泌水分層離析,從而影響混凝土的勻質性、強度和耐久性。大量的實驗研究證明在原材料品質一定的條件下,單位用水量一旦選定,單位水泥用量增減50~100kg/m3,混凝土的流動性基本保持不變,這一規律稱為固定用水量定則。這一定則對普通混凝土的配合比設計帶來極大便利,即可通過固定用水量保證混凝土坍落度的同時,調整水泥用量,即調整水灰比,來滿足強度和耐久性要求。在進行混凝土配合比設計時,單位用水量可根據施工要求的坍落度和粗骨料的種類、規格,根據JGJ55-2000《普通混凝土配合比設計規程》按表4-12選用,再通過試配調整,最終確定單位用水量。
混凝土單位用水量選用表
項目 指標 卵石最大粒徑(mm) 碎石最大粒徑(mm)
10 20 31.5 40 16 20 31.5 40
坍落度(mm) 10~30 190 170 160 150 200 185 175 165
35~50 200 180 170 160 210 195 185 175
55~70 210 190 180 170 220 205 195 185
75~90 215 195 185 175 230 215 205 195
維勃稠度(s) 16~20 175 160 - 145 180 170 - 155
11~15 180 165 - 150 185 175 - 160
5~10 185 170 - 155 190 180 - 165
注:①本表用水量系采用中砂時的平均取值,如采用細砂,每立方米混凝土用水量可增加5~10kg,采用粗砂時則可減少5~10kg。
② 摻用各種外加劑或摻合料時,可相應增減用水量。
(2)漿骨比
漿骨比指水泥漿用量與砂石用量之比值。在混凝土凝結硬化之前,水泥漿主要賦予流動性;在混凝土凝結硬化以后,主要賦予粘結強度。在水灰比一定的前提下,漿骨比越大,即水泥漿量越大,混凝土流動性越大。通過調整漿骨比大小,既可以滿足流動性要求,又能保證良好的粘聚性和保水性。漿骨比不宜太大,否則易產生流漿現象,使粘聚性下降。漿骨比也不宜太小,否則因骨料間缺少粘結體,拌合物易發生崩塌現象。因此,合理的漿骨比是混凝土拌合物和易性的良好保證。
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