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　　混凝土材料

　　(一)砂子(p30)

　　砂子按其直徑劃分為三種：粗砂平均直徑不小于o.5mm。中砂平均直徑不小于0.35mm，細砂平均直徑不小于0.25mm。

　　l，砂子的顆粒級配

　　良好的級配可節約水泥和提高強度。

　　2.砂子的含水量與其體積之間的關系

　　砂子的外觀體積隨著砂子的濕度變化而變化。

　　假定以干砂體積為標準，當砂的含水率為5%～7%時，砂堆的體積最大;含水率再增加時，體積便開始逐漸減小，

　　當含水率增到17%時，體積將縮至與干松狀態下相同;

　　當砂子完全被水浸泡之后，其密實度反而超過干砂，體積較原來干松體積縮小，在設計混凝土和各種砂漿配合比時，均應以干松狀態下的砂為標準進行計算。

　　3.天然砂、天然凈砂、凈干砂。

　　天然砂系指從砂坑開采的未經加加工(過篩)而運至施工現場的砂，含有少量泥土、石子、雜質和水分。

　　天然凈砂系將天然砂過篩后，篩選掉石子、雜質含量的砂。

　　天然凈砂經過烘干后，稱為凈干砂。

　　4.天然砂含水率與堆密度的關系

　　砂子的體積隨其含水率不同而發生變化，導致砂子堆密度隨含水率不同而變化。加到6%～7%時，其堆密度最少。含水率再繼續增加時，其堆密度隨著逐漸增加。當含水率增至20%左右時，其堆密度最大。

　　抹灰的水泥砂漿配合比為體積比，系指水泥與凈干砂體積比，不得當作水泥與天然凈砂的體積比。

　　(二)石子

　　石子粒徑大，其表面積隨之減少。因此保證一定厚度的潤滑層所需的水泥砂漿的數量也相應減少，所以石子最大粒徑在條件許可下，應盡量選用大些的。但石子粒徑的直徑不得超過最小斷面的1/4，同時不得大于鋼筋最小凈間距的3/4，對混凝土實心板，不宜超過板厚的1/3，且不超過40MM。

　　例題：石子粒徑取決于構件截面尺寸和配筋的疏密。石子最大顆粒尺寸不得超過[ ]

　　A. 結構截面最小尺寸的1/4 　　B. 不得大于鋼筋最小凈間距的3/4

　　C. 對混凝土實心板，不宜超過板厚的1/3 D. 對混凝土實心板，不超過40MM。

　　E. 應盡量選用級配的要求的小值

　　答案：A.B.C.D.

　　(三)混凝土(P33)

　　1、 混凝土拌合物的和易性

　　(1)和易性系指混凝土拌合物易于施工操作并能獲得質量均勻、成型密實的性能，包括流動性、粘聚性和保水性等三個方面的涵義。

　　例題：和易性包括[ ]方面的涵義。

　　A. 流動性 　　　　B.操作性能

　　C. 粘聚性 　　　　D. 保水性

　　E.密實

　　答案：A.C.D.

　　(2)和易性指標

　　通常是測定混凝土拌合物的流動性，坍落度作為流動性指標。

　　(3)坍落度(流動性)的選擇

　　選擇混凝土拌合物的坍落度，要根據構件截面的大小、鋼筋疏密和搗實方法來確定.

　　(4)影響和易性的主要因素

　　①水泥漿的數量，稠度。數量以滿足流動性為主

　　水泥漿的稀稠，是由水灰比決定的，在用水量不變的情況下，水灰比越小，水泥漿就越稠，混凝土流動性就越差，增加水灰比會使流動性加大。如果水灰比過大，又會造成混凝土的粘聚性和保水性不良。

　　②砂率

　　砂率是指混凝土中砂的重量占砂、石總重量的百分率。 一般在保證拌合物不離析、便于澆灌、搗實的條件下，應盡量選用較小砂率。

　　2.混凝土的強度

　　(1)混凝土的立方體抗壓強度(fcu)與強度等級

　　混凝土的試件是用邊長為15cm的立方體，在標準條件(溫度20土3℃，相對濕度90%以上)下，養護到28d，測得抗壓極限強度值來確定的。

　　(2)抗拉強度

　　混凝土抗拉強度很小，對防止裂紋很重要。常見借用劈裂抗拉強度間接表示抗拉強度。

　　(3)影響混凝土強度的因素

　　在混凝土中，骨料最先破壞的可能性小，因為骨料強度經常大大超過水泥石和粘結面的強度，所以混凝土的強度主要取決于水泥石強度及其與骨料表面的粘結強度，而水泥石強度及其與骨料的粘結強度又與水泥強度等級、水灰比及骨料性質有密切關系。此外混凝土的強度還受施工質量、養護條件及齡期的影響。

　　1)水灰比和水泥強度

　　在水泥強度等級相同情況下，水灰比越小，水泥石的強度越高，與骨料粘結力也越大，混凝土強度也就越高。

　　當控制水灰比及水泥用量，是決定混凝土密實性的主要因素。

　　2)溫度和濕度

　　混凝土的硬化，關鍵在于水泥的水化作用，溫度升高，水泥水化速度加快，因而混凝土強度發展也快。如果濕度不夠，混凝土會失水干燥而影響水泥水化作用的正常進行，致使混凝土結構松散，滲水性增大，或形成干縮裂縫，嚴重降低了混凝土的強度，從而影響耐久性。

　　3)齡期

　　混凝土在正常養護條件下，其強度隨著齡期增加而提高。最初7～14d內，強度增長較快，28d以后增長緩慢。混凝土強度發展，大致與其齡期的對數成正比關系。

　　3、混凝土外加劑

　　減水劑――在混凝土保持稠度不變的歷況下減水增強，常見有木鈣粉NNO減水劑。

　　早強劑――提高早期強度，用于檢修工程和冬季施工，常見有CaCl2、NaCI、Na2SO 4。

　　引氣劑――增加微小氣泡，增和易性，減少泌水現象，常見有松香皂。

　　緩凝劑――大體積混凝土，高溫季節或長距離運輸時采用，常見有糖鈣、木質素、磺酸鈣。

　　(1)減水劑

　　混凝土減水劑是指在保持混凝土稠度不變的條件下，具有減水增強作用的外加劑。

　　1)混凝土摻入減水劑的技術經濟效果

　　A、保持坍落度不變，摻減水劑可降低單位混凝土用水量5%～25%，提高混凝土早期強度，同時改善混凝土的密實度，提高耐久性;

　　B、保持用水量不變，摻減水劑可增大混凝土坍落度10～20cm，能滿足泵送混凝土的施工要求，

　　C、保持強度不變，摻入減水劑可節約水泥用量5%～20%。

　　2)減水劑常用品種。主要有：

　　①普通型減水劑木質素磺酸鹽類，如木質素磺酸鈣(簡稱木鈣粉、M型)，適宜摻量為水泥重量的o.2%～0.3%，在保持坍落度不變時，減水率為10%～15%。在相同強度和流動性要求下，節約水泥10%左右;

　　②高效減水劑，如NNO減水劑，摻入NNO的混凝土，其耐久性、抗硫酸鹽、抗滲、抗鋼筋銹蝕等均優于一般晉通混凝土。適宜摻量為水泥重量的1%左右，在保持坍落度不變時，減水率為14%～18%。一般3d可提高混凝土強度60%，28d可提高30%左右。在保持相同混凝土強度和流動性的要求下，可節約水泥15%左右。

　　(2)早強劑。混凝土早強劑是指能提高混凝土早期強度，并對后期強度無顯著影響的外加劑。若外加劑兼有早強和減水作用則稱為早強減水劑。

　　早強劑多用于搶修工程和冬季施工的混凝土。目前常用的早強劑有：氯鹽、硫酸鹽、三乙醇胺和以它們為基礎的復合早強劑。

　　1)氯鹽早強劑

　　常用的有氯化鈣(CaCl2)和氯化鈉(NaCl)。氯化鈣能與水泥中的礦物成分或水化物反應，其生成物增加了水泥石中的固相比例，有助于水泥石結構形成，還能使混凝土中游離水減少、孔隙率降低，因而摻入氯化鈣能縮短水泥的凝結時間，提高混凝土的密實度、強度和抗凍性。但氯鹽摻量不得過多，否則會引起鋼筋銹蝕。

　　2)硫酸鹽早強劑

　　常用的硫酸鈉(Na2SO4)早強劑，又稱元明粉，是一種白色粉狀物，易溶于水，摻入混凝土后能與氫氧化鈣作用，促使水化硫鋁酸鈣迅速生成，加快水泥硬化。

　　3)三乙醇胺CN(C2HiOH)，)早強劑

　　是一種有機化學物質，強堿性、無毒、不易燃燒，溶于水和乙醇，對鋼筋無銹蝕作用。單獨使用三乙醇胺，早強效果不明顯，若與其他鹽類組成復合早強劑，早強效果較明顯。三乙醇胺復合早強劑是由三乙醇胺、氯化鈉、亞硝酸鈉和二水石膏等復合而成。

　　(3)引氣劑

　　引氣劑是在混凝土攪拌過程中，能引入大量分布均勻的微小氣泡，以減少拌合物泌水離析、改善和易性，同時顯著提高硬化混凝土抗凍融耐久性的外加劑。兼有引氣和減水作用的外加劑稱為引氣減水劑。

　　常用的引氣劑主要有松香樹脂類，如松香熱聚物、松香皂;有烷基苯磺酸鹽類，如烷基苯磺酸鹽、烷基苯酚聚氧乙烯醚等。也采用脂肪醇磺酸鹽類以及蛋白質鹽、石油磺酸鹽等。

　　(4)緩凝劑

　　混凝土緩凝劑是指延緩混凝土凝結時間，并對后期強度發展無不利影響的外加劑。兼有緩凝和減水作用的外加劑稱為緩凝減水劑。

　　緩凝劑用于大體積混凝土、炎熱氣候條件下施工的混凝土或長距離運輸的混凝土。常用緩凝劑有糖類，如糖鈣;有木質素磺酸鹽類，如木質素磺酸鈣、木質素磺酸鈉以及羥基羥酸及其鹽類和無機鹽類;還有胺鹽及其衍生物、纖維素醚等。

　　混凝土中摻用外加劑，在使用前，必須了解不同外加劑的性能、相應的使用條件，查閱出廠產品說明書，不能盲目照搬;使用不當例如劑量過大和拌合不勻會釀成事故。此外還應注意：

　　1)外加劑的使用應嚴格執行現行技術規范，外加劑的質量應符合現行國家標準的要求;

　　2)外加劑的品種、摻量必須根據混凝土性能的要求、施工和氣候條件、混凝土采用的原材料和配合比等因素，通過試驗，調整后確定。摻用含氯鹽的外加劑，要特別注意對鋼筋銹蝕和對混凝土的腐蝕;

　　3)蒸氣養護的混凝土和預應力混凝土，不宜摻用引氣劑和引氣減水劑。

　　例題：以下說法正確的有( )

　　A、 緩凝劑用于大體積混凝土、炎熱氣候條件下施工的混凝土

　　B、 緩凝劑用于長距離運輸的混凝土。

　　C、 常用緩凝劑有三乙醇胺和以它們為基礎的復合緩凝劑 糖鈣,木質素磺酸鈣

　　D、 混凝土緩凝劑是對后期強度發展無不利影響的外加劑。

　　E、 蒸氣養護的混凝土和預應力混凝土，宜摻用引氣減水劑

　　答案：A、B、D、

　　分析：混凝土緩凝劑是指延緩混凝土凝結時間，并對后期強度發展無不利影響的外加劑。兼有緩凝和減水作用的外加劑稱為緩凝減水劑。

　　緩凝劑用于大體積混凝土、炎熱氣候條件下施工的混凝土或長距離運輸的混凝土。常用緩凝劑有糖類，如糖鈣;有木質素磺酸鹽類，如木質素磺酸鈣、木質素磺酸鈉以及羥基羥酸及其鹽類和無機鹽類;還有胺鹽及其衍生物、纖維素醚等。

　　蒸氣養護的混凝土和預應力混凝土，不宜摻用引氣劑和引氣減水劑

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　　(四)特種混凝土(P35)

　　1、輕骨料混凝土

　　輕骨料混凝土是輕混凝土的一種，它是用輕粗骨料、輕細骨料(或普通砂)和水泥配制而成的干表觀密度小于2000kg/m3的混凝土。

　　輕骨料混凝土的物理力學性質

　　不同的輕骨料，其堆積密度相差懸殊，常按其堆積密度分為8個等級(300-1200kg/m3)。輕骨料本身強度較低，結構多孔，表面粗糙，具有較高吸水率，故輕骨料混凝土的性質在很大程度上受輕骨料性能的制約。

　　(1)強度等級

　　強度等級劃分的方法同普通混凝土，按立方體抗壓標準強度分為11個強度等級。

　　(2)表觀密度

　　按干表觀密度分為12個密度等級(800-2000kg/m3)。

　　(3)耐久性

　　與同強度等級的普通混凝土相比，耐久性明顯改善。

　　(4)輕骨料混凝土的彈性模量比普通混凝土低，保溫隔熱性能較好。

　　(二)防水混凝土

　　又叫抗滲混凝土，一般通過對混凝土組成材料的質量改善，合理選擇配合比和集料級配，以及摻加適量外加劑，達到混凝土內部密實或是堵塞混凝土內部毛細管通路，使混凝土具有較高的抗滲性能。它可提高混凝土結構自身的防水能力，節省外用防水材料，簡化防水構造，對地下結構、高層建筑的基礎以及貯水結構具有重要意義。結構混凝土抗滲等級是根據其工程埋置深度來確定的，設計抗滲等級有P6，P8，P10，P12。

　　實現混凝土自防水的技術途徑有以下幾個方面：

　　1.提高混凝土的密實度

　　(1)調整混凝土的配合比提高密實度

　　減小水灰比，降低孔隙率，減少滲水通道。適當提高水泥用量、砂率和灰砂比，在粗骨料周圍形成質量良好的、足夠厚度的砂漿包裹層，阻隔沿粗骨料表面的滲水孔隙。改善骨料顆粒級配，降低混凝土孔隙率。

　　防水混凝土的水泥用量不得少于320kG/m3，摻有活性摻和料時，水泥用量不得少于280kg/m3;

　　(2)摻入化學外加劑提高密實度

　　在混凝土中摻入適量減水劑、三乙醇胺早強劑或氯化鐵防水劑均可提高密實度，增加抗滲性。減水劑既可減少混凝土用水量，又可使水充分分散，水化加速，水化產物增加;三乙醇是水泥水化反應的催化劑，可增加水泥水化產物;氯化鐵防水劑可與水泥水化產物中的Ca(OH)：生成不溶于水的膠體，填塞孔隙，從而配制出高密度、高抗滲的防水混凝土。

　　(3)使用膨脹水泥(或摻用膨脹劑)提高混凝土密實度，提高抗滲性。

　　2.改善混凝土內部孔隙結構

　　在混凝土中摻人適量引氣劑或引氣減水劑，可以形成大量封閉微小氣泡，這些氣泡相互獨立，既不滲水，又使水路變得曲折、細小、分散，可顯著提高混凝土的抗滲性。

　　防水混凝土施工技術要求較高，施工中應盡量少留或不留施工縫，必須留施工縫時需設止水帶，模板不得漏漿;原材料質量應嚴加控制。加強攪拌、振搗和養護工序等。

　　(三)碾壓混凝土

　　碾壓混凝土是由級配良好的骨料、較低的水泥用量和用水量、較多的混合材料制成的超干硬性混凝土拌和物，經振動碾壓等工藝達到高密度、高強度的混凝土。它是道路工程、機場工程和水利工程中性能好、成本低的新型混凝土材料。

　　1.對碾壓混凝土組成材料的要求

　　(1)骨料

　　最大粒徑以20mm為宜，當碾壓混凝土分兩層攤鋪時，其下層集料最大粒徑采用40mm。為獲得較高的密實度應使用較大的砂率，必要時應多種骨料摻配使用。為承受施工中的壓振作用，骨料應具有較高的抗壓強度。

　　(2)使用的活性混合材料應合格。

　　(3)水泥

　　當混合材料摻量較高時宜選用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，以便混凝土盡早獲得強度;當不用混合材料或用量很少時，宜選用礦渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥，使混凝土取得良好的耐久性。

　　(4)外加劑

　　碾壓混凝土施工操作時間長，為此常加入緩凝劑;為使混凝土在水泥漿用量較少的情況下取得較好的和易性，可加入適量的減水劑;為改善混凝土的抗滲性和抗凍性可加入適量的引氣劑。

　　2.碾壓混凝土的特點

　　(1)內部結構密實、強度高。

　　(2)干縮性小、耐久性好。

　　(3)節約水泥、水化熱低。

　　(四)高強混凝土

　　主要依靠高效減水劑，或同時外加一定數量的活性礦物摻和料，使硬化后強度等級不低于C60的混凝土。

　　1.高強混凝土的物理力學性能

　　(1)抗壓性能。高強混凝土的抗壓性能與普通混凝土相比有相當大的差別.

　　(2)早期與后期強度。高強混凝土的水泥用量大，早期強度發展較快，

　　(3)抗拉強度。混凝土的抗拉強度雖然隨著抗壓強度的提高而提高，但它們之間的比值卻隨著強度的增加而降低。

　　(4)收縮。高強混凝土的初期收縮大，但最終收縮量與普通混凝土大體相同，

　　(5)耐久性。混凝土的耐久性包括抗滲性、抗凍性、耐磨性及抗侵蝕性等。高強混凝土在這些方面的性能均顯明優于普通混凝土，尤其是外加礦物摻和料的高強度混凝土，其耐久性進一步提高。

　　3.對高強混凝土組成材料的要求

　　(1)應選用質量穩定、強度等級不低于42.5級的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥;

　　(2)對強度等級為C60的混凝土，其粗骨料的最大粒徑不應大于31.5mm;對高于C60的，其粗骨料的最大粒徑不應大于25mm;

　　(3)配制高強混凝土所用砂率及所采用的外加劑和礦物摻和料的品種、摻量，應通過試驗確定;

　　(4)高強度混凝土的水泥用量不應大于550kg/m3;水泥和礦物摻和料的總量不應大于600kg/m3。

　　例題：對高強混凝土組成材料的要求有[ ]

　　A、應選用強度等級不低于42.5級的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥

　　B、高強度混凝土的水泥用量不應大于550kg/m3;

　　C、水泥和礦物摻和料的總量不應大于600kg/m3。

　　D、不低于250kg/m3，最多不超過625kg/m3

　　E、對強度等級為C60的混凝土，其粗骨料的最大粒徑不應大于60mm;

　　答案：A、B、C

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