二級建造師:掌握混凝土(含外加劑)的技術(shù)性能和應(yīng)用
一、混凝土的技術(shù)性能
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和易性是指混凝土拌合物易于施工操作(攪拌、運輸、澆筑、搗實)并能獲得質(zhì)量均勻、成型密實的性能,又稱工作性。和易性是一項綜合的技術(shù)性質(zhì),包括流動性、黏聚性和保水性等三方面的含義。流動性是指混凝土拌合物在自重或機械振搗的作用下,能產(chǎn)生流動,并均勻密實地填滿模板的性能;黏聚性是指在混凝土拌合物的組成材料之間有一定的黏聚力,在施工過程中不致發(fā)生分層和離析現(xiàn)象的性能;保水性是指混凝土拌合物具有一定的保水能力,在施工過程中不致產(chǎn)生嚴重泌水現(xiàn)象的性能。
工地上常用坍落度試驗來測定混凝土拌合物的坍落度或坍落擴展度,作為流動性指標(biāo),坍落度或坍落擴展度愈大表示流動性愈大。對坍落度值小于10mm的干硬性混凝土拌合物,則用維勃稠度試驗測定其稠度作為流動性指標(biāo),稠度值愈大表示流動性愈小?;炷涟韬衔锏酿ぞ坌院捅K灾饕ㄟ^目測結(jié)合經(jīng)驗進行評定。
影響混凝土拌合物和易性的主要因素包括單位體積用水量,砂率,組成材料的性質(zhì)、時間和溫度等。單位體積用水量決定水泥漿的數(shù)量和稠度,它是影響混凝土和易性的最主要因素。砂率是指混凝土中砂的質(zhì)量占砂、石總用量的百分率。組成材料的性質(zhì)包括水泥的需水量和泌水性、骨料的特性、外加劑和摻合料的特性等幾方面。
(二)混凝土的強度
1.混凝土立方體抗壓強度
按國家標(biāo)準《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》(GB/T50081-2002),制作邊長為150mm的立方體試件,在標(biāo)準條件(溫度20±2℃,相對濕度95%以上)下,養(yǎng)護到28d齡期,測得的抗壓強度值為混凝土立方體試件抗壓強度,以fcu表示,單位為N/mm2或MPa。
2.混凝土立方體抗壓標(biāo)準強度與強度等級
混凝土立方體抗壓標(biāo)準強度(或稱立方體抗壓強度標(biāo)準值)是指按標(biāo)準方法制作和養(yǎng)護的邊長為150mm的立方體試件,在28d齡期,用標(biāo)準試驗方法測得的抗壓強度總體分布中具有不低于95%保證率的抗壓強度值,以fcu,k表示。
3.混凝土的軸心抗壓強度
軸心抗壓強度的測定采用150mm×150mm×300mm棱柱體作為標(biāo)準試件。試驗表明,在立方體抗壓強度fcu=10~55MPa的范圍內(nèi),軸心抗壓強度fc=(0.70~0.80)fcu
結(jié)構(gòu)設(shè)計中,混凝土受壓構(gòu)件的計算采用混凝土的軸心抗壓強度,更加符合工程實際。
4.混凝土的抗拉強度
混凝土抗拉強度只有抗壓強度的1/10~1/20,且隨著混凝土強度等級的提高,比值有所降低。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗拉強度是確定混凝土抗裂度的重要指標(biāo),有時也用它來間接衡量混凝土與鋼筋的粘結(jié)強度等。我國采用立方體的劈裂抗拉試驗來測定混凝土的劈裂抗拉強度fts,并可換算得到混凝土的軸心抗拉強度ft。
5.影響混凝土強度的因素
影響混凝土強度的因素主要有原材料及生產(chǎn)工藝方面的因素。原材料方面的因素包括:水泥強度與水灰比,骨料的種類、質(zhì)量和數(shù)量,外加劑和摻合料;生產(chǎn)工藝方面的因素包括:攪拌與振搗,養(yǎng)護的溫度和濕度,齡期。
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混凝土的變形主要分為兩大類:非荷載型變形和荷載型變形。非荷載型變形指物理化學(xué)因素引起的變形,包括化學(xué)收縮、碳化收縮、干濕變形、溫度變形等。荷載作用下的變形又可分為在短期荷載作用下的變形;長期荷載作用下的變形―徐變。
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混凝土的耐久性是指混凝土抵抗環(huán)境介質(zhì)作用并長期保持其良好的使用性能和外觀完整性的能力。它是一個綜合性概念,包括抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕、碳化、堿骨料反應(yīng)及混凝土中的鋼筋銹蝕等性能,這些性能均決定著混凝土經(jīng)久耐用的程度,故稱為耐久性。
1.抗?jié)B性。混凝土的抗?jié)B性直接影響到混凝土的抗凍性和抗侵蝕性。混凝土的抗?jié)B性用抗?jié)B等級表示,分P4、P6、P8、P10、P12共五個等級?;炷恋目?jié)B性主要與其密實度及內(nèi)部孔隙的大小和構(gòu)造有關(guān)。
2.抗凍性?;炷恋目箖鲂杂每箖龅燃壉硎?,分F10、F15、F25、F50、F100,F(xiàn)150,F(xiàn)200,F(xiàn)250和F300共九個等級??箖龅燃塅50以上的混凝土簡稱抗凍混凝土。
3.抗侵蝕性。當(dāng)混凝土所處環(huán)境中含有侵蝕性介質(zhì)時,要求混凝土具有抗侵蝕能力。侵蝕性介質(zhì)包括軟水、硫酸鹽、鎂鹽、碳酸鹽、一般酸、強堿、海水等。
4.混凝土的碳化(中性化)?;炷恋奶蓟黔h(huán)境中的二氧化碳與水泥石中的氫氧化鈣作用,生成碳酸鈣和水。碳化使混凝土的堿度降低,削弱混凝土對鋼筋的保護作用,可能導(dǎo)致鋼筋銹蝕;碳化顯著增加混凝土的收縮,使混凝土抗壓強度增大,但可能產(chǎn)生細微裂縫,而使混凝土抗拉、抗折強度降低。
5.堿骨料反應(yīng)。堿骨料反應(yīng)是指水泥中的堿性氧化物含量較高時,會與骨料中所含的活性二氧化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng),并在骨料表面生成堿一硅酸凝膠,吸水后會產(chǎn)生較大的體積膨脹,導(dǎo)致混凝土脹裂的現(xiàn)象。因此,當(dāng)拌合混凝土使用活性骨料時,則水泥中的堿性氧化物含量應(yīng)小于0.6%或由設(shè)計方提出。
二、混凝土外加劑的種類與應(yīng)用
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混凝土外加劑種類繁多,功能多樣,可按其主要功能分為以下四類:
1.改善混凝土拌合物流變性能的外加劑,包括各種減水劑、引氣劑和泵送劑等。
2.調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間、硬化性能的外加劑,包括緩凝劑、早強劑和速凝劑等。
3.改善混凝土耐久性的外加劑,包括引氣劑、防水劑和阻銹劑等。
4.改善混凝土其他性能的外加劑,包括加氣劑、膨脹劑、防凍劑、著色劑、防水劑和泵送劑等。
?。ǘ┩饧觿┑膽?yīng)用
目前建筑工程中應(yīng)用較多和較成熟的外加劑有減水劑、早強劑、緩凝劑、引氣劑、膨脹劑、防凍劑等。
1.減水劑
混凝土中摻人減水劑,若不減少拌合用水量,能顯著提高拌合物的流動性;當(dāng)減水而不減少水泥時,可提高混凝土強度;若減水的同時適當(dāng)減少水泥用量,則可節(jié)約水泥。同時,混凝土的耐久性也能得到顯著改善
2.早強劑
早強劑可加速混凝土硬化和早期強度發(fā)展,縮短養(yǎng)護周期,加快施工進度,提高模板周轉(zhuǎn)率。多用于冬期施工或緊急搶修工程。
3.緩凝劑
緩凝劑主要用于高溫季節(jié)混凝土、大體積混凝土、泵送與滑模方法施工以及遠距離運輸?shù)纳唐坊炷恋?,不宜用于日最低氣?℃以下施工的混凝土,也不宜用于有早強要求的混凝土和蒸汽養(yǎng)護的混凝土。緩凝劑的水泥品種適應(yīng)性十分明顯,不同品種水泥的緩凝效果不相同,甚至?xí)霈F(xiàn)相反的效果。因此,使用前必須進行試驗,檢測其緩凝效果。
4.引氣劑
引氣劑是在攪拌混凝土過程中能引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡的外加劑。引氣劑可改善混凝土拌合物的和易性,減少泌水離析,并能提高混凝土的抗?jié)B性和抗凍性。同時,含氣量增加,混凝土彈性模量降低,對提高混凝土的抗裂性有利。由于大量微氣泡的存在,混凝土的抗壓強度會有所降低。引氣劑適用于抗凍、防滲、抗硫酸鹽、泌水嚴重的混凝土等。
5.膨脹劑
6.防凍劑
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