混凝土主要划分为两个阶段与状态:凝结硬化前的塑性状态,即新拌混凝土或混凝土拌合物;硬化之后的坚硬状态,即硬化混凝土或混凝土。 混凝土强度等级是以立方体抗压强度标准值划分,目前中国普通混凝土强度等级划分为14级:C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75及C80。
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、混凝土中各组成材料的作用 在混凝土中,砂、石起骨架作用,称为骨料;水泥与水形成水泥浆,水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。 在硬化前,水泥浆起润滑作用,赋予拌合物一定和易性,便于施工。 水泥浆硬化后,则将骨料胶结成一个坚实的整体。 二、混凝土组成材料的技术要求 混凝土的技术性质在很大程度上是由原材料的性质及其相对含量决定的。 同时也与施工工艺(搅拌、成型、养护)有关。 因此,我们必须了解其原材料的性质、作用及其质量要求,合理选择原材料,这样才能保证混凝土的质量。 (一)水泥 1.水泥品种选择 配制混凝土一般可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。
水泥的性能指标必须符合现行国家有关标准的规定。 采用何种水泥,应根据混凝土工程特点和所处的环境条件,参照表3—8选用。 2.水泥标号选择 水泥标号的选择应与混凝土的设计强度等级相适应。 原则上是配制高强度等级的混凝土,选用高标号水泥;配制低强度等级的混凝土,选用低标号水泥。 如必须用高标号水泥配制低强度等级混凝土时,会使水泥用量偏少,影响和易性及密实度,所以应掺入一定数量的混合材料。
如必须用低标号水泥配制高强度等级混凝土时,会使水泥用量过多,不经济,而且要影响混凝土其它技术性质。 (二)细骨料 粒径在O.16~5mm之间的骨料为细骨料(砂)。 一般采用天然砂,它是岩石风化后所形成的大小不等、由不同矿物散粒组成的混合物,一般有河砂、海砂及山砂。 配制混凝土时所采用的细骨料的质量要求有以下几方面: 1.有害杂质 配制混凝土的细骨料要求清洁不含杂质,以保证混凝土的质量。 而砂中常含有一些有害杂质,如云母、粘土、淤泥、粉砂等,粘附在砂的表面,妨碍水泥与砂的粘结,降低混凝土强度;同时还增加混凝土的用水量,从而加大混凝土的收缩,降低抗冻性和抗渗性。 一些有机杂质、硫化物及硫酸盐,它们都对水泥有腐蚀作用。 重要工程混凝土使用的砂,应进行碱活性检验,经检验判断为有潜在危害时,在配制混凝土时,应使用含碱量小于O.6%的水泥或采用能抑制碱一骨料反应的掺合料,如粉煤灰等;当使用含钾、钠离子的外加剂时,必须进行专门试验。
在一般情况下,海砂可以配制混凝土和钢筋混凝土,但由于海砂含盐量较大,对钢筋有锈蚀作用,故对钢筋混凝土,海砂中氯离子含量不应超过O.06%(以干砂重的百分率计)。 若必须使用海砂时,则应经淡水冲洗,其氯离子含量不得大于0.02%。 有些杂质如泥土、贝壳和杂物可在使用前经过冲洗、过筛处理将其清除。
当用较高标号水泥配制低强度混凝土时,由于水灰比(水与水泥的质量比)大,水泥用量少,拌合物的和易性不好。 这时,如果砂中泥土细粉多一些,则只要将搅拌时间稍加延长,可改善拌合物的和易性。 2.颗粒形状及表面特征 细骨料的颗粒形状及表面特征会影响其与水泥的粘结及混凝土拌合物的流动性。 山砂的颗粒多具有棱角,表面粗糙,与水泥粘结较好,用它拌制的混凝土强度较高,但拌合物的流动性较差;河砂、海砂,其颗粒多呈圆形,表面光滑,与水泥的粘结较差,用来拌制混凝土,混凝土的强度则较低,但拌合物的流动性较好。 3.砂的颗粒级配及粗细程度 砂的颗粒级配,即表示砂大小颗粒的搭配情况。 在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充,为达到节约水泥和提高强度的目的,应尽量减小砂粒之间的空隙。 从图4—2可以看到:如果是同样粗细的砂,空隙图4—2(a ).两种粒径的砂搭配起来,空隙减小了图4—2(b);三种粒径的砂搭配,空隙更小了图4—2(c)。 由此可见,要想减小砂粒间的空隙,必须有大小不同的颗粒搭配。 砂的粗细程度,是指不同粒径的砂粒混合在一起后的总体的粗细程度,通常有粗砂、中砂与细砂之分。 在相同质量条件下,细砂的总表面积较大,而粗砂的总表面积较小。 在混凝土中,砂子的表面需要由水泥浆包裹,砂子的总表面积愈大,则需要包裹砂粒表面的水泥浆愈多。 因此,一般说用粗砂拌制混凝土比用细砂所需的水泥浆为省。 因此,在拌制混凝土时,这两个因素(砂的颗粒级配和粗细程度)应同时考虑。 当砂中含有较多的粗粒径砂,并以适当的中粒径砂及少量细粒径砂填充其空隙,则可达到空隙率及总表面积均较小,这样的砂比较理想,不仅水泥浆用量较少,而且还可提高混凝土的密实性与强度。 可见控制砂的颗粒级配和粗细程度有很大的技术经济意义,因而它们是评定砂质量的重要指标。
砂的颗粒级配和粗细程度,常用筛分析的方法进行测定。 用级配区表示砂的颗粒级配,用细度模数表示砂的粗细。