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混凝土基础知识完整教程.doc
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混凝土根底知识完整教程
第一节概述
第二节普通混凝土的组成材料
第三节道路与桥梁工程用石料的技术性质
第四节普通混凝土的技术性质
第五节混凝土外加剂
第六节混凝土的质量检验和评定
第七节普通混凝土的配合比设计
第八节高强高性能混凝土
第九节粉煤灰混凝土
第十节轻混凝土
第十一节特种混凝土
附录:习题与复习思考题
第一节概述
一、混凝土的分类
混凝土是指用胶凝材料将粗细骨料胶结成整体的复合固体
材料的总称。混凝土的种类很多,分类方法也很多。
〔一〕按表观密度分类 1. 重混凝土。表观密度大于
2600kg/m
3
的混凝土。常由重晶石和铁矿石配制而成。2.
普通混凝土。表观密度为 1950~2500kg/m
3
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
用的混凝土品种。3. 轻混凝土。表观密度小于
1950kg/m
3
的混凝土。包括轻骨料混凝土、多孔混凝土和
大孔混凝土等。
〔二〕按胶凝材料的品种分类
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通常根据主要胶凝材料的品种,并以其名称命名,如水泥
混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混
凝土、聚合物混凝土等等。有时也以参加的特种改性材料命名,
如水泥混凝土中掺入钢纤维时,称为钢纤维混凝土;水泥混凝
土中掺大量粉煤灰时那么称为粉煤灰混凝土等等。〔三〕按使
用功能和特性分类
按使用部位、功能和特性通常可分为:结构混凝土、道路
混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、防辐射混凝
土、补偿收缩混凝土、防水混凝土、泵送混凝土、自密实混凝
土、纤维混凝土、聚合物混凝土、高强混凝土、高性能混凝土
等等。二、普通混凝土普通混凝土是指以水泥为胶凝材料,砂
子和石子为骨料,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〞,即水泥混凝土,是目前工程上最大量使
用的混凝土品种。“混凝土〞一词通常可简作“砼〞。〔一〕普通
混凝土的主要优点 1. 原材料来源丰富。混凝土中约 70%以上
的材料是砂石料,属地方性材料,可就地取材,防止远距离运
输,因而价格低廉。 2. 施工方便。混凝土拌合物具有良好的
流动性和可塑性,可根据工程需要浇筑成各种形状尺寸的构件
与构筑物。既可现场浇筑成型,也可预制。3. 性能可根据需要
设计调整。通过调整各组成材料的品种和数量,特别是掺入不
同外加剂和掺合料,可获得不同施工和易性、强度、耐久性或
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具有特殊性能的混凝土,满足工程上的不同要求。 4. 抗压强
度高。混凝土的抗压强度一般在 7.5~60MPa 之间。当掺入高
效减水剂和掺合料时,强度可达 100MPa 以上。而且,混凝土
与钢筋具有良好的匹配性,浇筑成钢筋混凝土后,可以有效地
改善抗拉强度低的缺陷,使混凝土能够应用于各种结构部位。
5. 耐久性好。原材料选择正确、配比合理、施工养护良好的混
凝土具有优异的抗渗性、抗冻性和耐腐蚀性能,且对钢筋有保
护作用,可保持混凝土结构长期使用性能稳定。〔二〕普通混
凝土存在的主要缺点 1. 自重大。1m
3
混凝土重约 2400kg,故
结构物自重较大,导致地基处理费用增加。 2. 抗拉强度低,
抗裂性差。混凝土的抗拉强度一般只有抗压强度的 1/10~
1/20,易开裂。3. 收缩变形大。水泥水化凝结硬化引起的自身
收缩和枯燥收缩达 500×10
-
6
m/m 以上,易产生混凝土收缩裂
缝。
〔三〕普通混凝土的根本要求 1. 满足便于搅拌、运输和浇捣
密实的施工和易性。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. 满足上述三
项要求的前提下,最大限度地降低水泥用量,节约本钱,即
经济合理性。
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为了满足上述四项根本要求,就必须研究原材料性能,
研究影响混凝土和易性、强度、耐久性、变形性能的主要因
素;研究配合比设计原理、混凝土质量波动规律以与相关的
检验评定标准等等。这也是本章的重点和紧紧围绕的中心。
第二节普通混凝土的组成材料
混凝土的性能在很大程度上取决于组成材料的性能。因此必须
根据工程性质、设计要求和施工现场条件合理选择原料的品种、
质量和用量。要做到合理选择原材料,那么首先必须了解组成
材料的性质、作用原理和质量要求。一、水泥〔一〕水泥品种
的选择水泥品种的选择主要根据工程结构特点、工程所处环境
与施工条件确定。如高温车间结构混凝土有耐热要求,一般宜
选用耐热性好的矿渣水泥等等。详见第三章水泥。
〔二〕水泥强度等级的选择水泥强度等级的选择原那么为:混
凝土设计强度等级越高,那么水泥强度等级也宜越高;设计强
度等级低,那么水泥强度等级也相应低。例如:C40 以下混凝
土,一般选用强度等级 32.5 级;C45~C60 混凝土一般选用
42.5 级,在采用高效减水剂等条件下也可选用 32.5 级;大于
C60 的高强混凝土,一般宜选用 42.5 级或更高强度等级的水
泥;对于 C15 以下的混凝土,那么宜选择强度等级为 32.5 级
的水泥,并外掺粉煤灰等混合材料。目标是保证混凝土中有足
够的水泥,既不过多,也不过少。因为水泥用量过多〔低强水
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泥配制高强度混凝土〕,一方面本钱增加。另一方面,混凝土
收缩增大,对耐久性不利。水泥用量过少〔高强水泥配制低强
度混凝土〕,混凝土的粘聚性变差,不易获得均匀密实的混凝
土,严重影响混凝土的耐久性。
二、细骨料 公称粒径在 0.15~5.0mm 之间的骨料称为细骨
料,亦即砂。常用的细骨料有河砂、海砂、山砂和机制砂〔有
时也称为人工砂、加工砂〕等。通常根据技术要求分为Ⅰ类、
Ⅱ类和Ⅲ类。Ⅰ类用于强度等级大于 C60 的混凝土;Ⅱ类用于
C30~C60 的混凝土;Ⅲ类用于小于 C30 的混凝土。海砂可用
于配制素混凝土,但不能直接用于配制钢筋混凝土,主要是氯
离子含量高,容易导致钢筋锈蚀,如要使用,必须经过淡水冲
洗,使有害成份含量减少到要求以下。山砂可以直接用于一般
工程混凝土结构,当用于重要结构物时,必须通过巩固性试验
和碱活性试验。机制砂是指将卵石或岩石用机械破碎的方法,
通过冲洗、过筛制成。通常是在加工碎卵石或碎石时,将小于
10mm 的局部进一步加工而成。细骨料的主要质量指标有:1.
有害杂质含量。细骨料中的有害杂质主要包括两方面:①粘土
和云母。它们粘附于砂外表或夹杂其中,严重降低水泥与砂的
粘结强度,从而降低混凝土的强度、抗渗性和抗冻性,增大混
凝土的收缩。②有机质、硫化物与硫酸盐。它们对水泥有腐蚀
作用,从而影响混凝土的性能。因此对有害杂质含量必须加以
限制。《建筑用砂》〔GB/T14684-2001〕对有害物质含量
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