混凝土的检测与应用-混凝土组成材料的检测与应用

一、混凝土的组成材料及作用11、混凝土（砼）的认识由胶凝材料、粗骨料、细骨料和水按适当的比例配合、拌合制成混合物，经一定时间后硬化而成的人造石材。现代意义上的混凝土，在约瑟夫·阿斯帕丁1824年发明波特兰水泥以后才出现。★易★★1混凝土的历史1830年前后水泥混凝土问世；1850年钢筋混凝土，第一次革命；1928年预应力钢筋混凝土，第二次革命；1965年外加剂，高强度混凝土，工作性显著提高，第三次革命。★易★★1混凝土的分类简介按所用胶凝材料可分为水泥混凝土、沥青混凝土、水玻璃混凝土、石膏混凝土等。按表观密度分为三类：重混凝土（防辐射混凝土）、普通混凝土、轻混凝土。按掺合料分为……按用途可分为……按配筋情况按施工工艺可分……按抗压强度大小分为……还有贫(C≤170kg)、富混凝土(C≥230kg)★易★★1混凝土的优缺点答：原材料丰富，造价低廉，可以就地取材；可根用途配制不同性质的混凝土；良好的可塑性，利用模板浇灌任何形状及尺寸；与钢筋有较高的握裹力，能很好地共同工作；耐久耐火。抗拉强度低，易脆性破坏；自重大，比强度小，不利于高层、大跨度建筑；生产周期长，一般要养护7～14d方可投入使用。普通混凝土？由水泥、水、砂子和石子组成，另外还常掺入适量的外加剂和掺合料。几点说明：骨料(集料)—砂子和石子，起到骨架作用；砂子称为细骨料，石子称为粗骨料。水泥浆（水泥、水）—包裹、填充空隙、润滑流动、硬化胶结。外加剂、掺合料—降低成本、改性作用。普通混凝土结构由水泥、水、砂子和石子组成，另外还常掺入适量的外加剂和掺合料。二、水泥的选用水泥最重要的组分，组成材料中总价最高。1.品种的选择考虑工程性质、部位、施工条件和环境状况；水泥最重要的组分，组成材料中总价最高。2.水泥强度等级的选择应与混凝土的设计强度等级相适应；原则：高强混凝土选用高强度等级的水泥；经验：强度等级为混凝土强度等级的1.5倍～2.0倍三、细骨料（砂）的检测与应用细骨料国家标准《建筑用砂》(GB/T14684—2001)的规定，粒径在150μm～4.75mm之间的骨料。建设部行业标准《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》(JGJ52—1992)，将粒径0.16～5.0mm之间的骨料。细骨料的种类按产源分为天然砂(河砂、湖砂、海砂和山砂)、人工砂(机制砂和混合砂)两类。天然砂—天然岩石经自然条件作用而形成。机制砂—缺乏天然砂时由天然岩石轧碎。混合砂—机制砂和天然砂混合。河砂和湖砂颗粒较圆，比较洁净，且分布较广，一般工程都采用这种砂。细骨料的技术要求1)有害物质云母—降低和易性、强度和耐久性；轻物质—密度小于2g/cm³的矿物，黏结不牢；硫化物及硫酸盐—生成钙矾石，引起膨胀；有机物—延缓水泥的水化，降低混凝土的强度；氯盐—钢筋锈蚀，体积膨胀和受力面减小，引起混凝土开裂。细骨料的技术要求2)含泥量、石粉含量和泥块含量泥包裹砂子，隔断粘结，过多会降低强度和耐久性。石粉增大拌合需水量，影响和易性，降低混凝土强度。泥块薄弱部位，强度和耐久性降低。细骨料的粗细程度和颗粒级配颗粒级配粒径大小不同的砂粒的搭配情况(级配曲线)。粗细程度不同粒径的砂粒混合后的平均粗细程度（细度模数）。细骨料的粗细程度和颗粒级配测定方法：筛分析GB/T14684—2001规定，筛分析法用9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、600μm、300μm、150μm方孔筛。细骨料的粗细程度和颗粒级配粗细程度用细度模数来表示细度模数越大，表示砂越粗。按细度模数将砂分为粗、中、细三种规格。粗砂3.7～3.1、中砂3.0～2.3、细砂2.2～1.6。砂的细度模数不能反映砂的级配优劣。细度模数相同的砂，其级配可以不相同。细骨料的颗粒级配曲线将筛分析试验的结果与下表进行对照，来判断砂的级配是否符合要求。细骨料的颗粒级配曲线判定砂级配是否合格的方法：①各筛上的累计筛余百分率原则上应完全处于任何一个级配区；②允许有少量超出，但超出总量应小于5%；③4.75mm和600μm筛号上不允许有任何超出。细骨料的颗粒级配曲线表格显示级配不直观，常用筛分曲线。筛分曲线—以累计筛余百分率为纵坐标，以筛孔尺寸为横坐标所画的曲线。细骨料的颗粒级配曲线配制混凝土时宜优先选用2区砂。当采用1区砂时，应提高砂率，并保持足够的水泥用量，以满足混凝土的和易性。当采用3区砂时，宜适当降低砂率，以保证混凝土强度。细骨料的物理性质GB/T14684—2001规定：砂表观密度为2600-2700kg/m3松散堆积密度为1400-1600kg/m3紧密堆积密度为1600-1700kg/m3空隙率为40-45%细骨料的坚固性在气候、环境或其他因素作用下抵抗碎裂的能力。判定方法：1、天然砂在硫酸钠溶液中经五次浸泡循环后质量的损失量。GB/T14684—2001规定：Ⅰ类和Ⅱ类砂浸泡试验后的质量损失小于8%，Ⅲ类砂浸泡试验后的质量损失小于10%。细骨料的坚固性在气候、环境或其他因素作用下抵抗碎裂的能力。判定方法：2、人工砂压碎指标法：按规定方法对单粒级砂样施加压力，施压后重新筛分，用单粒级下限筛的试样通过量除以该粒级试样的总量。Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类砂的单级最大压碎指标分别小于20%、25%和30%。四、粗骨料（石）的检测与应用粗骨料国家标准《建筑用卵石、碎石》(GB/T14685—2001):粒径在4.75mm～90mm之间的骨料。建设部行业标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》(JGJ53—1992):粒径5mm～100mm之间的骨料。粗骨料的种类及其特性粗骨料有卵石(又称为砾石)和碎石两类。卵石由天然岩石经自然条件作用而形成。卵石表面光滑，有机杂质含量较多，与水泥石胶结力较差。碎石主要由天然岩石破碎、筛分而成，也可将大卵石轧碎、筛分而得。碎石表面粗糙，棱角多，且较洁净，与水泥石粘结比较牢固。粗骨料的种类及其特性卵石混凝土的强度较碎石混凝土低，卵石混凝土的流动性较碎石混凝土大。GB/T14685—2001将粗骨料分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类。Ⅰ类粗骨料宜用于强度等级大于C60的混凝土；Ⅱ类粗骨料宜用于强度等级C30～C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ类粗骨料宜用于强度等级小于C30的混凝土。粗骨料的技术要求粗骨料质量的优劣，影响到混凝土质量的好坏。有害物质主要有机物、硫化物及硫酸盐，有时也有氯化物，危害与细骨料的相同；不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物；泥、泥块和岩屑等杂质对混凝土的危害与细骨料的相同。粗骨料的颗粒形状外形有方形、圆形、针状(指颗粒长度大于骨料平均粒径2.4倍者)、片状(颗粒厚度小于骨料平均粒径0.4倍者)等。接近球状或立方体形为好颗粒之间的空隙小，混凝土更易密实。针状、片状颗粒受力时易折断，易架空，增大空隙率，和易性差，降低强度。粗骨料的最大粒径和颗粒级配基本要求：总表面积小、颗粒大小搭配合理最大粒径：粗骨料公称粒级的上限。粗骨料的最大粒径尽量用大些，粗骨料的总表面积尽可能减少，可节约水泥用量，砼的强度和耐久性提高。粗骨料的最大粒径贫混凝土采用大粒径骨料是有利的。结构混凝土，骨料粒径大于40mm无好处，可能造成混凝土的强度下降。结构角度应当适当的限制最大粒径施工角度经济角度粗骨料的颗粒级配级配也是通过筛分析试验来测定。标准筛一套12个，均为方孔，孔径依次为2.36mm、4.75mm、9.50mm、16.0mm、19.0mm、26.5mm、31.5mm、37.5mm、53.0mm、75.0mm、90.0mm。粗骨料的颗粒级配颗粒级配分连续级配和间断级配两种。连续级配？多采用，砼拌合物的和易性好，不易离析；间断级配？粒径相差大，混凝土拌合物易产生离析现象，不便于施工，较少使用。粗骨料的颗粒级配粗骨料的坚固性在气候环境或其他物理因素下抵抗碎裂的能力。粗骨料的坚固性用试样在硫酸钠溶液中经五次浸泡循环后质量损失的大小来判定。GB/T14685—2001规定，Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类粗骨料浸泡试验后的质量损失分别小于5%、8%和12%。粗骨料的强度碎石的强度可用抗压强度和压碎指标值表示，卵石的强度只用压碎指标值表示。抗压强度边长为50mm的立方体(或直径与高均为50mm),试件浸水48h后，测定其极限抗压强度值。压碎指标法用压碎指标值间接反映粗骨料的强度大小。压碎指标值越小，说明强度越大。碱-骨料反应水泥等混凝土原材料及环境中的碱与骨料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生反应，引起混凝土内部产生自膨胀应力而开裂。砼癌!粗骨料的碱-骨料反应当对粗骨料的碱活性有怀疑时或用于重要工程的粗骨料，须进行碱活性检验。《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》(JGJ53—92)规定的检测方法：砂浆长度法、化学法和岩石柱法。前两种方法：由硅质骨料引起的碱活性反应；岩石柱法：检验碳酸盐岩石是否有碱活性。五、混凝土用水混凝土拌合及养护用水不影响混凝土的凝结硬化，无损于混凝土强度发展及耐久性，不加快钢筋锈蚀，不引起预应力钢筋脆断，不污染混凝土表面。六、混凝土掺合料的应用掺合料1、作用改善混凝土性能、调节混凝土强度等级和节约水泥用量；2、种类与水泥混合材料在种类上基本相同，主要有粉煤灰、硅灰、磨细矿渣粉、其他工业废渣。粉煤灰是目前用量最大，使用范围最广的掺合料。掺合料粉煤灰掺合料粉煤灰效应1、活性效应化学活性物质，作为胶凝材料一部分起增强作用；2、形态效应玻璃微珠，“滚珠轴承”的作用，能减小内摩阻力；3、微骨料效应微细颗粒均匀分布，填充孔隙和毛细孔。掺合料粉煤灰作用改善混凝土拌合物的和易性、可泵性和可塑性，降低混凝土的水化热，使混凝土的弹性模量提高，提高混凝土抗化学侵蚀性、抗渗、抑制碱—骨料反应等耐久性。取代部分水泥后，混凝土的早期强度有所降低，但后期强度可以赶上甚至超过未掺粉煤灰的混凝土。掺合料硅灰改善混凝土拌合物的和易性，降低水化热，提高混凝土抗化学侵蚀性、抗冻、抗渗，抑制碱—骨料反应，且效果比粉煤灰好得多。另外，硅灰掺入混凝土中，可使混凝土的早期强度提高。掺合料沸石粉掺入混凝土中，可取代10%～20%的水泥，改善混凝土拌合物的粘聚性，减少泌水，减少混凝土离析及堵泵。沸石粉应用于轻骨料混凝土，可较大改善轻骨料混凝土拌合物的粘聚性，减少轻骨料的上浮。掺合料磨细矿渣粉将粒化高炉矿渣经磨细而成的粉状掺合料；活性较粉煤灰高，掺量也可比粉煤灰大。可以等量取代水泥，使混凝土的多项性能得以显著改善，如大幅度提高混凝土强度、提高混凝土耐久性和降低水泥水化热等。七、混凝土外加剂的应用外加剂的分类按主要功能分为四类：(1)改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，如减水剂、引气剂和泵送剂等。(2)调节混凝土凝结时间和硬化性能的外加剂，如缓凝剂、早强剂和速凝剂等。(3)改善混凝土耐久性的外加剂，如引气剂、防水剂、防冻剂和阻锈剂等。(4)改善混凝土其他性能的外加剂。几种常用的混凝土外加剂减水剂几种常用的混凝土外加剂减水剂的技术经济效果(1)增大流动性：用水量不变时，混凝土流动性显著增大；(2)提高强度：保持坍落度和水泥用量不变，减少拌合水，提高强度；(3)节约水泥：保持混凝土强度不变时，可节约水泥用量；(4)改善其他性质：密实度、耐久性等几种常用的混凝土外加剂减水剂的品种减水剂的主要作用是减水，不同系列的减水剂的减水率差异较大，部分兼早强、缓凝和引气等。根据化学成分可分为，木质素系、萘系、树脂系、糖蜜系和腐植酸系；根据减水效果可分为，普通减水剂和高效减水剂；几种常用的混凝土外加剂减水剂的品种根据对混凝土凝结时间的影响可分，标准型、早强型和缓凝型；根据是否在混凝土中引入空气可分为，引气型和非引气型；根据外形可分为，粉体型和液体型。几种常用的混凝土外加剂减水剂的掺法同掺法计量准确，搅拌均匀，工程上经常采用。先掺法搅拌时间要延长，工程上不常采用。后掺法常用于商品混凝土。滞水法需要延长搅拌时间，影响生产效率。几种常用的混凝土外加剂引气剂表面活性剂，在搅拌混凝土时会混入一些气泡，掺入的引气剂就定向排列在泡膜界面(气—液界面)上，因而形成大量微小气泡。被吸附的引气剂离子增强了泡膜的厚度和强度，使气泡不易破灭。这些气泡均匀分散在混凝土中，互不相连，使混凝土的一些性能得以改善。几种常用的混凝土外加剂引气剂的特性(1)改善混凝土拌合物的和易性；(2)减少泌水；(3)提高混凝土的抗渗性和抗冻性；(4)强度有所降低。几种常用的混凝土外加剂早强剂促进水泥的水化和硬化，提高早期强度，缩短养护周期，提高模板和场地周转率，加快施工速度。(1)种类氯盐类早强剂、硫酸盐类早强剂、有机胺类早强剂、复合早强剂；(2)应用及注意点氯盐类的危害、硫酸盐的侵蚀。几种常用的混凝土外加剂缓凝剂(1)有机类缓凝剂表面活性剂，吸附