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建筑材料3
   编辑:管理员   浏览:289  时间:2017-06-16 
——混凝土(含外加剂)的技术性能和应用
普通混凝土(以下简称混凝土)一般是由水泥、砂、石和水所组成。为改善混凝土的某些性能,还常加入适量的外加剂和掺合料。
一、混凝土的技术性能
   (一)混凝土拌合物的和易性
     和易性是指混凝土拌合物易于施工操作(搅拌、运输、浇筑、捣实)并能获得质量均匀、成型密实的性能,又称工作性。和易性是一项综合的技术性质,包括流动性、黏聚性和保水性三方面的含义。
     用坍落度试验来测定混凝土拌合物的坍落度或扩展度,作为流动性指标,坍落度或坍落扩展度愈大表示流动性愈大。对坍落度值小于10mm的干硬性混凝土拌合物,则用维勃稠度试验测定其稠度作为流动性指标,稠度(s)值愈大表示流动性愈小。混凝土拌合物的黏聚性和保水性主要通过目测结合经验进行评定。
影响混凝土拌合物和易性的主要因素包括单位体积用水量、砂率、组成材料的性质、时间和温度等。单位体积用水量决定水泥浆的数量和稠度,它是影响混凝土和易性的最主要因素。砂率是指混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率。组成材料的性质包括水泥的需水量和泌水性、骨料的特性、外加剂和掺合料的特性等几方面。
(二)混凝土的强度
1、混凝土立方体抗压强度
按国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002,制作边长为150mm的立方体试件,在标准条件(温度20±2℃,相对湿度95%以上)下,养护到28d龄期,测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度,以ƒcu表示,单位为N/mm2或MPa。
2、混凝土立方体抗压标准强度与强度等级
混凝土立方体抗压标准强度(或称立方体抗压强度标准值)是按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件,在28d龄期,用标准试验方法测得的抗压强度总体分布中具有不低于95%保证率的抗压强度值,以ƒcu,k表示。
混凝土强度等级是按混凝土立方体抗压标准强度来划分的,采用符号C与立方体抗压强度标准值(单位为MPa)表示。普通混凝土划分为C15、C20、C325、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80共14个等级,C30即表示混凝土立方体抗压强度标准值30MPa≤ƒcu,k<35MPa。混凝土强度等级是混凝土结构设计、施工质量控制和工程验收的重要依据。
3、混凝土的轴心抗压强度
轴心抗压强度的测定采用150mm×150mm×300mm棱柱体作为标准试件。试验表明,在立方体抗压强度ƒcu=10~55MPa的范围内,轴心抗压强度ƒc =(0.70~0.80)ƒcu
结构设计中,混凝土受压构件的计算采用混凝土的轴心抗压强度,更加符合工程实际。
4、混凝土的抗拉强度
混凝土抗拉强度只有抗压强度的1/10~1/20,且随着混凝土强度等级的提高,比值有所降低。在结构设计中抗强度是确定混凝土抗裂度的重要指标,有时也用它来间接衡量混凝土与钢筋的粘结强度等。我国采用立方体的劈裂抗拉试验来测定混凝土的劈裂抗拉强度ƒts ,并可换算得到混凝土的轴心抗拉强度ƒt
5、影响混凝土强度的因素
影响混凝土强度的因素主要有原材料及生产工艺方面的因素。原材料方面的因素包括:水泥强度与水灰比,骨料的种类、质量和数量,外加剂和掺合料;生产工艺方面的因素包括:搅拌与振捣,养护的温度和湿度,龄期。
(三)混凝土的耐久性
  混凝土的耐久性是指混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好使用性能和外观完整性的能力。它是一个综合性概念,包括抗掺、抗冻、抗侵蚀、碳化、碱骨料反应及混凝土中的钢筋锈蚀等性能,这些性能均决定着混凝土经久耐用的程度,故称为耐久性。
(1)抗渗性。混凝土的抗渗性直接影响到混凝土的抗冻性和抗侵蚀性。混凝土的抗渗性用抗渗等级表示,分P4、P6、P8、P10、P12、>P12共六个等级。混凝土的抗渗性主要与其密实度及内部空隙的大小和构造有关。
(2)抗冻性。混凝土的抗冻性用抗冻等级表示,分F50、F100、F150、F200、F250、F300、F350、F400、>F400共九个等级。抗冻等级F50以上的混凝土简称抗冻混凝土。
(3)抗侵蚀性。当混凝土所处环境中含有侵蚀性介质时,要求混凝土具有抗侵蚀能力。侵蚀性介质包括软水、硫酸盐、镁盐、碳酸盐、一般酸、强碱、海水等。
(4)混凝土的碳化(中性化)。混凝土的碳化是环境中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用,生成碳酸钙和水。碳化使混凝土的碱度降低,削弱混凝土对钢筋的保护作用,可能导致钢筋锈蚀;碳化显著增加混凝土的收缩,使混凝土抗压强度增大,但可能产生细微裂缝,而使混凝土抗拉强度、抗折强度降低。
(5)碱骨料反应。碱骨料反应是指水泥中的碱性氧化物含量较高时,会与骨料中所含的活性二氧化硅发生化学反应,并在骨料表面生成碱—硅酸凝胶,吸水后在混凝土的长期使用过程中会产生较大的体积膨胀,导致混凝土胀裂的现象,影响混凝土的耐久性。
二、混凝土外加剂、掺合料的种类与应用
(一)外加剂的分类
混凝土外加剂种类繁多,功能多样,可按其主要使用功能分为以下四类:
(1)改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。
(2)调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。
(3)改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。
(4)改善混凝土其他性能的外加剂。包括膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。
(二)外加剂的应用
目前建筑工程中应用较多和较成熟的外加剂有减水剂、早强剂、缓凝剂、引气剂、膨胀剂、防冻剂等。
(1)混凝土中掺入减水剂,若不减少拌合用水量,能显著提高拌合物的流动性;当减水而不减少水泥时,可提高混凝土强度;若减水的同时适当减少水泥用量,则可节约水泥。同时,混凝土的耐久性也能得到显著改善。
(2)早强剂可加速混凝土硬化和早期强度发展,缩短养护周期,加快施工进度,提高模板周转率。多用于冬期施工或紧急抢修工程。
(3)缓凝剂主要用于高温季节混凝土、大体积混凝土、泵送与滑模方法施工以及远距离运输的商品混凝土等,不宜用于最低气温5℃以下施工的混凝土,也不宜用于有早强要求的混凝土和蒸汽养护的混凝土。缓凝剂的水泥品种适应性十分明显,不同品种水泥的缓凝效果不相同,甚至会出现相反的效果。因此,使用前必须进行试验,检测其缓凝效果。
(4)引气剂是在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小泡的外加剂。引气剂可改善混凝土拌合物的和易性,减少泌水离析,并能提高混凝土的抗掺性和抗冻性。同时,含气量的增加,混凝土弹性模量降低,对提高混凝土的抗裂性有利。由于大量微气泡的存在,混凝土的抗压强度会有所降低。引气剂适用于抗冻、防渗、抗硫酸盐、泌水严重的混凝土等。
(三)混凝土掺合料
在混凝土拌合物制备时,为了节约水泥、改善混凝土性能、调节混凝土强度等级,而加入的天然的或者人工的能改善混凝土性能的粉状矿物质,统称为混凝土掺合料。
用于混凝土中的掺合料可分为活性矿物掺合料和非活性矿物掺合料两大类。非活性矿物掺合料一般与水泥组分不起化学作用,或化学作用很小,如磨细石英砂、石灰石、硬矿渣之类材料。活性矿物掺合料虽然本身不水化或水化速度很慢,但能与水泥水化生成的Ca(OH)2反应,生成具有水硬性的胶凝材料。如粒化高炉矿渣,火山灰质材料、粉煤灰、硅粉、钢渣粉、磷渣粉等。
通常使用的掺合料多为活性矿物掺合料。在掺有减水剂的情况下,能增加新拌混凝土的流动性、黏聚性、保水性、改善混凝土的可泵性,降低混凝土的水化热。综合以上性能,活性矿物掺合料的加入能提高硬化混凝土的强度和耐久性。常用的混凝土掺合料有粉煤灰、粒化高炉矿渣、火山灰类物质。尤其是粉煤灰、超细化电炉渣、硅灰等应用效果良好。
 
 
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