ia412013掌握混凝土的性能和应用(第二章(2)).doc

ia412013掌握混凝土的性能和应用
    一、混凝土组成材料的技术要求
    （三）粗骨料
    1．颗粒级配及最大粒径
    普通混凝土用碎石或卵石的颗粒级配情况有连续粒级和单粒级两种。其中，单粒级的骨料一般用于组合成具有要求级配的连续粒级，它也可与连续粒级的碎石或卵石混合使用，以改善其级配。如资源受限必须使用单粒级骨料时，则应采取措施避免混凝土发生离析。
    粗骨料中公称粒级的上限称为最大粒径。当骨料粒径增大时，其比表面积减小，混凝土的水泥用量也减少，故在满足技术要求的前提下，粗骨料的最大粒径应尽量选大一些。在钢筋混凝土结构工程中，粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1／4，同时不得大于钢筋间最小净距的3／4。对于混凝土实心板，可允许采用最大粒径达1/3板厚的骨料，但最大粒径不得超过40mm。对于采用泵送的混凝土，碎石的最大粒径应不大于输送管径的1/3，卵石的最大粒径应不大于输送管径的1/2.5。

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  二、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、黏聚性和保水性等三方面的含义。
    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／t 50081)，制作边长为150mm的立方体试件，在标准条件(温度20士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fcu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)是指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fcu,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、c25、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≤fcu,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fc=(o．70～o．80)fcu。
    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。在结构设计中抗拉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。混凝土的轴心抗拉强度ft。
    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搅拌与振捣，养护的温度、湿度和龄期。
    （三）混凝土的变形性能
    混凝土的变形主要分为两大类：非荷载型变形和荷载型变形。非荷载型变形指物理化学因素引起的变形，包括化学收缩、碳化收缩、干湿变形、温度变形等。荷载作用下的变形又可分为在短期荷载作用下的变形；长期荷载作用下的变形-徐变。

（四）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的使用性能和外观完整性的能力。它是一个综合性概念，包括抗渗、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、pl0、p12共五个等级。混凝土的抗渗性主要与其密实度及内部孔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fl0、f15、f25、f50、fl00、f150、f200. f250和f300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、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一硅酸凝胶，吸水后会产生较大的体积膨胀，导致混凝土胀裂的现象。

练习题：
1．混凝土拌合物和易性是一项综合的技术性质，包括(    )。
  a．强度    b．耐久性       c．流动性    d．粘聚性  e．保水性
答案：cde
2．影响新拌混凝土和易性的主要因素有(   )。
  a．强度    b．砂率    c．外加剂    d．掺和料
  e．单位体积用水量
答案：bce
3.依据规范规定，混凝土的抗压强度等级分为十四个等级。下列关于混凝土强度等级级差和最高等级的表述中，正确的是(    )。
    a．等级级差5n／mm2，最高等级为c80
    b．等级级差4n／mm2，最高等级为c60
    c．等级级差5n／mm2，最高等级为c75
d．等级级差4n／mm2，最高等级为c80
答案：a

4.混凝土强度等级c25表示混凝土立方体抗压强度标准值(    )。
    a．fcu,k=25mpa                 b．20mpa< fcu,k≤25mpa
c．22.5mpa< fcu,k <27.5mpa     d．25mpa≤fcu,k <30mpa
答案：d
5.在混凝土材料试验中测得混凝土标准试件在标准条件下养护28d的抗压强度值为22mpa，则其强度等级为（    ）。
a.c20    b.c22    c.c25    d.c30
答案：a
6.在结构设计中确定混凝土的抗裂度时，要依据混凝土的（    ）。
a.抗压强度    b.强度等级   
c.抗弯强度    d.抗拉强度
答案：d
    7.混凝土的立方体抗压强度为fcu，棱柱体抗压强度为fc，抗拉强度为ft，则同一混凝土的强度次序为(  )。
a. fc>fcu>ft     b．fcu > fc > ft    c．fcu > ft > fc    d．fcu > fc > ft
答案：d

8．影响混凝土强度的因素主要有原材料和生产工艺方面的因素，属于原材料因素的是(    )。   
    a．龄期    b．养护温度
c．水泥强度与水灰比    d．养护湿度
答案：c
9．混凝土的耐久性是—个综合性概念，包括的内容除抗冻性、抗渗性外，还有(  )等。
    a．抗裂性    b．抗侵蚀性  c．抗徐变性   d．抗碳化性  e．抗碱骨料反应
答案：bde
10.混凝土的抗冻等级用（    ）表示。
a.p    b.f    c.d    d.k
答案：b

三、混凝土外加剂的功能、种类与应用
    （二）外加剂的分类
    混凝土外加剂包括高性能减水剂（早强型、标准型、缓凝型）、高效减水剂（标准型、缓凝型）、普通减水剂（早强型、标准型、缓凝型）、引气减水剂、泵送剂、早强剂、缓凝剂、引气剂、防冻剂、膨胀剂、防水剂及速凝剂等多种，可谓种类繁多，功能多样。我们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、着色剂等。

（三）外加剂的适用范围
    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、泵送剂、防水剂等。
    1．混凝土中掺人减水剂，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，不宜用于日最低气温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、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。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渗性和抗冻性。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。
    5．膨胀剂能使混凝土在硬化过程中产生微量体积膨胀，膨胀剂主要有硫铝酸钙类、氧化钙类、金属类等。膨胀剂适用于补偿收缩混凝土、填充用膨胀混凝土、灌浆用膨胀砂浆、自应力混凝土等。含硫铝酸钙类、硫铝酸钙一氧化钙类膨胀剂的混凝土（砂浆）不得用于长期环境温度为80℃以上的工程；含氧化钙类膨胀剂配制的混凝土（砂浆）不得用于海水或有侵蚀性水的工程。
    6．防冻剂在规定的温度下，能显著降低混凝土的冰点，使混凝土液相不冻结或仅部分冻结，从而保证水泥的水化作用，并在一定时间内获得预期强度。含亚硝酸盐、碳酸盐的防冻剂严禁用于预应力混凝土结构；含有六价铬盐、亚硝酸盐等有害成分的防冻剂，严禁用于饮水工程及与食品相接触的工程，严禁食用；含有硝铵、尿素等产生刺激性气味的防冻剂，严禁用于办公、居住等建筑工程。
    7．泵送剂是用于改善混凝土泵送性能的外加剂。它由减水剂、调凝剂、引气剂、润滑剂等多种组分复合而成。泵送剂适用于工业与民用建筑及其他构筑物的泵送施工的混凝土；特别适用于大体积混凝土、高层建筑和超高层建筑；适用于滑模施工等；也适用于水下灌注桩混凝土。

练习题：
1．为改善拌合物的流动性，常用的外加剂有(   )。
    a．早强剂    b．缓凝剂
    c．引气剂    d．防水剂
e．减水剂
答案：ce
2．属于调节混凝土硬化性能的外加剂是(    )。
a．减水剂    b．早强剂    c．引气剂    d．着色剂
答案：b
3、关于在混凝土中掺入减水剂所起的作用，正确的是（    ）
a、若不减少拌和用水量，能显著提高拌合物的流动性
b、当减水而不减少水泥时，可提高混凝土强度
c、若减水的同时适当减少水泥用量，则可节约水泥
d、混凝土的耐久性得到显著改善
e、混凝土的安全性得到显著改善
答案：abcd

4．高温季节施工的混凝土工程，常用的外加剂是(    )。
    a．早强剂    b．引气剂
c．缓凝剂    d．速凝剂
答案：c
  5．某工程在ll、12月施工时，不宜使用的外加剂是(    )。
a．引气剂    b．缓凝剂    c．早强剂    d．减水剂
答案：b
6．混凝土中掺入引气剂，可以(    )。
    a．改善混凝土拌合物的和易性    b．减少泌水离析
    c．提高混凝土的抗压强度    d．提高混凝土的抗渗性和抗冻性
e．提高混凝土的抗裂性
答案：abde

1a412014  了解石灰、石膏的性能和应用
    一、石灰
    将主要成分为碳酸钙(caco3)的石灰石在适当的温度下煅烧，所得的以氧化钙(cao)为主要成分的产品即为石灰，又称生石灰。在煅烧过程中，由于原料石灰石的尺寸大或煅烧时窑中温度分布不均匀等原因，所生产出的石灰中常含有欠火石灰和过火石灰。欠火石灰实质上是未完全分解的石灰石，它在使用前可用过筛除去，对施工质量影响不大。过火石灰颜色较深、结构密实，表面常包覆一层熔融物，与水反应（即熟化）较慢，对工程施工有比较严重的影响。煅烧出来的生石灰呈块状，称块灰，块灰经磨细后成为生石灰粉。
    （一）石灰的熟化
    生石灰(cao)与水反应生成氢氧化钙（熟石灰，又称消石灰）的过程，称为石灰的熟化或消解（消化）。石灰熟化过程中会放出大量的热，同时体积增大l～2.5倍。生石灰（块灰）不能直接用于工程，使用前需要进行熟化。
    （三）石灰的技术性质
    1．保水性好。在水泥砂浆中掺入石灰膏，配成混合砂浆，可显著提高砂浆的和易性。
    2.硬化较慢、强度低。1：3的石灰砂浆28d抗压强度通常只有0.2～0.5mpa。
    3．耐水性差。石灰不宜在潮湿的环境中使用，也不宜单独用于建筑物基础。
    4．硬化时体积收缩大。除调成石灰乳作粉刷外，不宜单独使用，工程上通常要掺入砂、纸筋、麻刀等材料以减小收缩，并节约石灰。
    5．生石灰吸湿性强。储存生石灰不仅要防止受潮，而且也不宜储存过久。
（四）石灰的应用
1．石灰乳。主要用于内墙和顶棚的粉刷。
2．砂浆。用石灰膏或消石灰粉配成石灰砂浆或水泥混合砂浆，用于抹灰或砌筑。
3．硅酸盐制品。常用的有蒸压灰砂砖、粉煤灰砖、蒸压加气混凝土砌块或板材等。

练习题：
1.生石灰的主要成分是（    ）。
a.cao         b.ca(oh)2   
c.caco3    d.caso4
答案：a
2．石灰不宜在(   )中使用。
    a．干燥环境    b．地下水位低的环境
    c．潮湿环境    d．三合土
答案：c
3．砌体结构中，如采用混合砂浆，其中熟石灰的主要成分为(   )。
  a．cao    b．cac03    c．ca(oh)2    d．ca02
答案：c
4.下列关于石灰技术性能的说法中，正确的是(  )。
  a．硬化时体积收缩小    b．耐水性差   
  c．硬化较快、强度高    d.保水性差
答案：b

二、石膏
    石膏胶凝材料是一种以硫酸钙为主要成分的气硬性无机胶凝材料。由于石膏制品具有质轻、强度较高、隔热、耐火、吸声、美观及易于加工等优良性质，且原料来源丰富，生产能耗较低，因而在建筑工程中得到广泛的应用。
    石膏胶凝材料品种主要有建筑石膏、高强石膏、粉刷石膏、无水石膏水泥、高温煅烧石膏等。其中，以半水硫酸钙为主要成分的建筑石膏和高强石膏在建筑工程中应用较多，最常用的是以β半水硫酸钙为主要成分的建筑石膏。
   （一）建筑石膏
    2．建筑石膏的技术性质
    (1)凝结硬化快。石膏浆体的初凝和终凝时间都很短，一般初凝时间为几分钟至十几分钟，终凝时间在半小时以内，大约一星期左右完全硬化。
    (2)硬化时体积微膨胀。石膏浆体凝结硬化时不像石灰．水泥那样出现收缩，反而略有膨胀（膨胀率约为l‰），使石膏硬化体表面光滑饱满，可制作出纹理细致的浮雕花饰。
    (3)硬化后孔隙率高。石膏浆体硬化后内部孔隙率可达50%～60%，因而石膏制品具有表观密度较小、强度较低、导热系数小、吸声性强、吸湿性大、可凋节室内温度和湿度的特点。
    (4)防火性能好。石膏制品在遇火灾时，二水石膏将脱出结晶水，吸热蒸发，并在制品表面形成蒸汽幕和脱水物隔热层，可有效减少火焰对内部结构的危害。
    (5)耐水性和抗冻性差。建筑石膏硬化体的吸湿性强，吸收的水分会减弱石膏晶粒间的结合力，使强度显著降低；若长期浸水，还会因二水石膏晶体逐渐溶解而导致破坏。石膏制品吸水饱和后受冻，会因孔隙中水分结冰膨胀而破坏。所以，石膏制品的耐水性和抗冻性较差，不宜用于潮湿部位。
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    （二）高强石膏
    高强石膏以α型半水石膏为主要成分。由于α型半水石膏结晶良好，晶粒坚实、粗大，因而比表面积较小，拌合时需水量仅约为建筑石膏的一半（“水膏比”小），因此硬化后具有较高密实度和强度，故名高强石膏。

练习题：
1．建筑石膏的化学成分是(    )。
    a．无水硫酸钙    b．β型半水石膏
    c．α型半水石膏    d．天然二水石膏
答案：b
2．建筑石膏具有许多优点，但存在最大的缺点是(    )。
    a．防火性差    b．易碳化
    c．耐水性差    d．绝热和吸声性能差
答案：c
3．建筑石膏的特性包括(    )。
  a．凝结硬化快             b．不溶于水
  c．硬化时体积微膨胀       d．防火性能好
  e．石膏制品密实度高
答案：acd
4.石膏装饰制品形体饱满，表面细腻光滑的原因是(    )。
    a.施工工艺好
    b.表面修整加工
    c.硬化时体积膨胀 
    d.掺入纤维质材料
    答案：c