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混凝土根基常识

  

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混凝土根基常识

  四川良益商品混凝土有限公司 商品混凝土基础知识培训资料 一、预拌混凝土的定义及强度等级 常识: “混凝土”可简写为“砼” 。 预拌砼(也称商品砼)是指由水泥、集料、水以及根据需要掺入外加剂、 矿物掺合料等组分按一定比例在搅拌站经计量、 拌制后出售的并采用运输车, 在规定时间内运至使用地点的砼拌合物。预拌砼属于半成品。砼等级划分是 按砼的 28 天立方体抗压强度标准值分为若干个等级, 即强度等级。 表示为符 号C (“C”为砼的英文名称的第一个字母) 与立方体抗压强度标准值 (以 MPa 计)表示,普通砼划分为 C10、C 15、C 20、C 25、C 30、C 35、C 40、C 45、 C 50、C 55、C 60 等。 二、商品砼的组成材料 砼的组成材料一般为水泥、集料、水、矿物掺合料、化学外加剂。对一 些有特殊要求的砼,会根据需要加入一些特殊材料。它与其他商品一样,其 性能是由它的原材料来实现的,只有控制好砼原材料的质量、合理利用原材 料才能获得性能优良、成本低廉的砼。 1、水泥 水泥是砼中最重要原材料之一,也是决定砼性能的重要部分。水泥的品 种很多,有硅酸盐水泥(P.Ⅰ、P.Ⅱ) 、普通硅酸盐水泥(P.O)、矿渣硅酸盐水 泥(P.S)、火山灰硅酸盐水泥(P.P)、粉煤灰硅酸盐水泥(P.F)、复合硅酸盐水泥 (P.C) 、铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等等。它们主要存在着 两个方面的差别:一是水泥熟料矿物组成的差别。例如:硅酸盐水泥,熟料 中以硅酸盐矿物为主;硫铝酸盐水泥,熟料中则以无水硫铝酸钙矿物为主。 -1- 四川良益商品混凝土有限公司 二是混合材料品种和掺量的差别。例如普通硅酸盐水泥是在硅酸盐水泥的基 础上掺入少量的活性或非活性混合材,其掺量为 6%~15%;矿渣硅酸盐水泥 是在硅酸盐水泥的基础上掺入一定量的矿渣, 其掺量为 20%~70%; 粉煤灰硅 酸盐水泥是在硅酸盐水泥的基础上掺入一定量的粉煤灰,其掺量为 20%~40%。由于组分上的不同,水泥的性能上也不同。不同品种的水泥等级 等级划分也不同,硅酸盐水泥分为 42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R, P.O 分为 42.5、 42.5R、 52.5、 52.5R, P.S 、 P.F 、 P.P 、 P.C 分为 32.5、 32.5R、 42.5、42.5R、52.5、52.5R 。“R”是表示早强型的意思,数字是表示该水泥 28 天强度不低于该数字的强度值。水泥的保存期为 3 个月,超过这个期限的 水泥要通过试验确定其是否合格后才使用。 2、掺合料 掺合料现在已经成为商品砼中不可缺少的一个组分,掺合料在砼中的应 用已经经历了半个多世纪。 掺合料的种类很多, 其组分和性能有很大的差异。 目前常用的掺合料主要有粉煤灰、磨细矿渣粉、硅粉、沸石粉。①、粉煤灰: 是一种工业废料,是由燃煤热电厂烟道中收集的一种粉状材料,由于煤种的 差异,以及燃烧条件和收集工艺不同,粉煤灰的组成和性能变化很大。在其 他的条件相同的情况下,不同的收集工艺对粉煤灰的质量影响很大。风选的 粉煤灰质量较好,球磨的粉煤灰质量较差。粉煤灰分为三个等级:Ⅰ级、Ⅱ 级、Ⅲ级三个等级, Ⅰ级粉煤灰质量最好。Ⅰ级粉煤灰细度要求不超过 12%、 需水量不超过 95%、烧失量不超过 5%,Ⅱ级粉煤灰细度要求不超过 25%, 需水量不超过 105%、烧失量不超过 8%,Ⅲ级粉煤灰细度要求不超过 45%、 需水量不超过 115%、烧失量不超过 15%。粉煤灰在砼的作用主要有三种: -2- 四川良益商品混凝土有限公司 形态效应、活性效应、微集料效应。形态效应:粉煤灰是粒径很小的珠状颗 粒,表面圆滑,所以它的形态效应可以归结为填充作用(粒径小,填充水泥 空隙是砼更密实) 、表面作用(粒径小,比表面积大,需水大,是负面作用) 、 润滑作用(粒径小,球状颗粒起润滑作用。球磨磨细的粉煤灰珠状颗粒被打 破,润滑作用就降低) 。活性效应:是指砼中粉煤灰的活性成分所产生的化学 效应。通常是指火山灰反应。活性效应体现在两个方面:一是粉煤灰自身的 火山灰反应能力;二是对水泥熟料矿物水化过程的促进作用。粉煤灰的火山 灰反应要吸收水泥熟料反应生成的 Ca(OH)2 (氢氧化钙) ,这样一来就加 速了水泥熟料的反应,砼的强度发展就好。微集料效应:由于粉煤灰微细颗 粒均匀分布于水泥浆体的基相之中,就像微细的集料一样。浆体硬化后就可 以看做“微砼”。粉煤灰的玻璃微珠本身强度高,在浆体中分散状态良好,所 以能增强硬化浆体的结构强度,提高砼的强度。 ②、磨细矿渣粉(简称:矿粉) :是指在高炉炼铁过程中排出的浮于铁水表 面的非金属矿物熔渣通过水淬急速冷却后形成的高炉矿渣,然后通过粉磨得 到的一种粉状物料。磨细矿渣的化学组分和水泥较接近,活性较高。等级划 分为 S75、S95、S105, “S95”是表示该矿粉 28d 活性指数(也可称为抗压 强度比)要达到 95%。活性越高越好,当然也越贵。矿粉在砼中的作用主要是 活性效应。 ③、硅粉:是铁合金厂在冶炼硅铁合金或金属硅时通过收尘装置在烟道收集 的极细的粉末。硅粉的化学组成主要是 SiO2(二氧化硅) ,它的颗粒主要为 非晶态的球形颗粒、表面光滑、粒径非常小、容重小、活性非常高,价格也 非常贵,一般在 C80 以上的高等级砼中采用。 -3- 四川良益商品混凝土有限公司 ④、沸石粉:是由天然沸石经过机械粉磨而成。一般为多孔的多棱角颗粒, 需水量较大,掺入沸石粉后砼较粘稠。是地方资源性材料使用较少。 3、集料 集料分为粗集料又叫石子、细集料又叫砂子。砂子分为天然砂、人工砂, 天然砂又分为河砂、海砂、山砂,人工砂分为机制砂、混合砂;按砂的粗细 分为细砂、中砂、粗砂。石子分为碎石、卵石;按粒径的连续性分为单粒径、 连续粒径;按粒径大小分为 5-16、5-20、5-25、5-31.5(也称 1-3 石) 、5-40 等等。 ①、级配:是指集料中各粒径颗粒的分布情况。通常说的级配不好就是指集 料的粒径分布较窄,单粒径的集料较多。这种集料对砼的影响很大,如:和 易性不好、泵送性差、石子偏多、强度偏低、用水量大。 ②、颗粒形状与表面状态:颗粒形状分为球形或蛋形、棱角形、片状、针状。 颗粒形状对堆积密度的影响比较大,一般来说,颗粒越接近球形,堆积密度 越大,球形颗粒含量越多,堆积密度也越大。堆积密度越大,集料的空隙率 就越小,砼就越密实,强度就越高,砼的水泥用量就越可以减少降低。表面 状态是指集料颗粒表面的粗燥程度和孔的特征。一般来说,表面粗燥的集料 与硬化水泥石有较好的机械咬合力,但摩擦阻力大,影响砼的流动性。 ③、含泥量:是指集料中粒径小于 0.075mm 的尘屑、淤泥和粘土的含量。含 泥量越大砼的用水量就越大,强度就越低,干缩就越大,抗渗性能就差、抗 冻融性能也差。国家标准要求:用于拌制 C60~C30 砼用砂,含泥量必须小于 3%,石子含泥量必须小于 1% 。 4、外加剂 -4- 四川良益商品混凝土有限公司 外加剂是一种在砼搅拌之前或拌制过程中加入的、用以改善新拌砼和硬 化砼性能的材料。外加剂是现代砼的重要组分,可以说现代砼的技术进步几 乎都与外加剂的应用有着密切的关系。高效减水剂的出现,推动了高强砼的 发展,也使得砼现实了泵送化、自密实化;引气剂的使用大大提高了砼的抗 冻耐久性;膨胀剂在砼结构的防裂中发挥了较大的作用;防冻剂的使用使北 方地区的冬季施工成为可能,大大延长了可施工期。外加剂的种类繁多,性 能各异,按其主要使用功能分类分为四类:①改善砼拌合物流变性能的外加 剂:减水剂(坍落度相同的情况下减少拌合用水量) 、泵送剂(兼有减水、缓 凝、引气的作用)等;②调节凝结时间、硬化性能的外加剂:缓凝剂(延长 砼的凝结时间的外加剂) 、促凝剂(缩短凝结时间) 、速凝剂(使砼快速凝结 如喷射砼)等;③改善砼耐久性的外加剂:引气剂(引入大量微小气泡,提 高抗冻性) 、防水剂(提高砼的抗水渗透的性能) 、阻锈剂、和矿物外加剂等; ④改善砼其他性能的外加剂:膨胀剂(使砼膨胀) 、防冻剂(降低水的冰点, 在负温下促进砼的强度增长,提高砼抗冻融性能) 、着色剂(制备具有彩色砼 的外加剂) 。 5、水:砼中一般使用自来水或者洁净的地下水,一些含有脂肪、油、糖、酸 类、盐类等工业废水、污水都不能用来拌和砼,含有杂质、泥浆等不干净的 水也不能用于拌和砼。 三、砼的性能 砼原材料加水拌和后形成砼拌和物,这一拌和物具有一定的流动性、黏 聚性和可塑性。随着时间的推移,胶凝材料的水化反应不断进行,水化产物 不断增加,形成凝聚结构。此时砼开始凝结硬化,逐步失去流动性和可塑性, -5- 四川良益商品混凝土有限公司 最终形成具有一定强度的水泥石。凝结硬化以前的砼拌和物通常称为新拌 砼,凝结硬化后的砼则称为硬化砼。 1、新拌砼的流动性 是指新拌砼在一定的外力(重力、振捣力)作用下克服自身的内摩擦力 而做的功。通俗的说就是在一定外力作用下新拌砼能流多远,是否减轻工人 的劳动强度。测定流动性的方法很多,最常用的有坍落度(扩展度)试验法、 维勃稠度试验法、密实因数试验法等等。而我们在实际操作中用得最多的坍 落度试验法。坍落度是用坍落度筒来测定的,坍落度筒尺寸是上口直径 100mm,下口直径 200mm,高 300mm。试验时将新拌砼分三层装入筒内, 每层用捣棒从边缘往中心螺旋式插捣 25 次, 插捣时捣棒要插至上一层新拌砼 的表面。三层装完后,抹平筒口,将筒体垂直提起,新拌砼锥体在重力作用 下坍落,测量锥体坍落的高度,即为坍落度值,测量锥体坍落后两垂直方向 的直径平均值,即为扩展度。一般情况下坍落度值越大,扩展度值越大,表 示新拌砼的流动性好,三者之间一般情况下成正比例关系。比如 180mm 坍 落度的新拌砼肯定比 140mm 坍落度的砼流动性好,当然坍落度有一个极限 值,普通砼的坍落度一般不超过 240mm,当超过 240mm 时可能是砼用水量 过多已经离析了。 ①、影响新拌砼流动性的因素:新拌砼的流动性取决于各组分的特性及其相 对的含量特别是水的作用。砼的各组分的作用是相互关联的。 A、用水量对流动性的影响:砼中的用水量是流动性的最主要的影响因素之 一。用水量与流动性成正比例关系,用水量越大,流动性越大。 B、砂率对流动性的影响:砂率是指细集料含量占集料总量的百分数。砂率 -6- 四川良益商品混凝土有限公司 对新拌砼流动性影响较大,砂率存在一个最佳砂率,砂率过大或过小,砼的 流动性都不好,当达到最佳砂率时砼的流动性最好。 C、组成材料特性对流动性的影响:水泥的需水量、集料的级配、颗粒形状、 最大粒径、表面状态、掺合料的需水量、细度、适应性、外加剂的减水率、 适应性、引气剂的质量等等。都会对流动性产生影响 ②、新拌砼的坍落度损失:新拌砼的流动性随着时间而变化,这是砼水化硬 化的必然过程。由于在通常情况下用坍落度评定商品砼的流动性,因此,也 常用坍落度损失来表征商品砼流动性的依时性变化。砼的坍落度损失是商品 砼使用过程中经常遇到的一个问题。造成砼坍落度损失的原因有:A、外加 剂与胶凝材料不适应;B、胶凝材料水化速度较快;C、集料吸水率较大;D、 气温过高,水分的蒸发;E、气泡的逃逸。 2、硬化砼的抗压强度 影响砼的抗压强度的主要因素有:①、水胶比:是指单方砼的用水量与 胶凝材料用量的比值。水胶比越大,孔隙越大,强度越低。②、水泥强度与 用量:水泥的强度越高,砼的强度越高;水泥用量越高,砼强度越高。③、 掺合料:掺合料用量越大,砼的相对强度越低;掺合料的活性越低,强度越 低;掺合料的需水量越大,强度越低。④、集料的最大粒径:在其他条件一 定的情况下,集料的最大粒径越大,强度越低,在高等级的砼中这种影响较 大,中等等级砼不太明显,低标号砼反而是粒径越大,强度越高。⑤、龄期: 龄期越长,强度越高。⑥、温度与湿度:温度、湿度越高,强度越高。⑦、 砂率:砂率越大,砼强度越低。 3、硬化砼的耐久性 -7- 四川良益商品混凝土有限公司 ①、抗渗透性:是指砼抵抗水的渗透能力。抗渗等级一般分为 P6、P8、P10、 P12, “P8”是指砼能抵抗 0.8MPa 压力下水的渗透。老标准是以符号“S”来 表示,其意义与新标准的“P”相同。 ②、抗冻性:是指砼抵抗冻融破坏的能力。在寒冷地区,特别是在与水接触 的部位,砼常常被冻坏。这是由于砼中的水分受冻结冰后体积膨胀,是砼内 部受到很大的压力作用,如果反复受到冰冻融化作用,砼最终将遭到破坏。 砼抗冻融等级一般分为:F15、F25、F50、F100、F150、F200, “F100”是指 砼能抵抗 100 次的冻融循环作用。 ③、抗化学腐蚀性能:是指砼抵抗化学物质(硫酸、盐酸)侵蚀的能力。 ④、耐高温性能:是指砼在高温下,强度降低时抵抗破坏的能力。 四、砼在生产供应过程中的一些基本知识。 1、造成堵管的原因及防止堵管的措施。 造成堵管的原因:①、泵工的技术经验不足;②、泵送高度过高或距离 过长;③、泵管布置不合理,弯头过多;④、气温过高,砼泵送过程中坍落 度损失过快;⑤、施工停顿时间过长;⑥、砼泵机压力不足、排量与压力设 置不合理;⑦、砼坍落度小;⑧、砼石子过多;⑨、砼和易性差,离析。 措施:①、选择技术经验丰富的泵工;②、针对泵送高度和距离选择合 适的砼泵;③、充分调查施工现场情况,合理布置泵管;④、气温过高时, 用湿麻袋覆盖泵管降温; ⑤、 合理调配车辆, 保证供应, 在停顿期间每隔 10~20 分钟打正反泵 1~2 手;⑥、泵送过程中合理设置排量与压力;⑦、合理控制 砼的坍落度,保证施工;⑧、根据原材料情况正确调整砂率,提高砼的可泵 性;⑨、严格控制砼的和易性,增加出厂检验的频率,杜绝不合格的砼出厂, -8- 四川良益商品混凝土有限公司 发现有不合格的砼到达现场,不准浇筑到施工部位上。 2、常见裂缝的产生原因及防治措施。 裂缝是砼中一种常见的现象,又是砼中存在的非常复杂的问题。砼的裂 缝有很多种类型,有的影响结构安全,有的影响建筑物的使用寿命,有的影 响结构的使用功能,有的影响观感。 ①、 塑性收缩裂缝: 塑性收缩裂缝是一种在砼初凝后结构已经初步形成, 失去了流动性,但强度极低,在这一时期如果失水(蒸发失水、模板或基层 吸水)较多,产生较大的塑性收缩,砼没有能力抵抗收缩应力,从而开裂。 当外界风速大、气温高、湿度低时较容易出现这种裂缝。 措施:A、加强早期保湿养护;B、浇筑前充分润湿模板或基层;C、控 制好砼的凝结时间;D、振捣适度,不漏振不过振;E、发现裂缝及时处理, 采用二次抹压或二次振捣,若已硬化,采用灌水泥浆,加水润湿,覆盖养护。 ②、温度裂缝:温度裂缝是指由于混凝土结构中的温度变化或温度分布 的不均匀性(环境的温度变化、胶凝材料水化反应产生的)而产生的裂缝。 温度裂缝在结构中较常见,有表面的,也有深入的和贯穿的。表面的裂缝走 向无一定的规律性,纵横交错,这种温度裂缝多发生在施工期。深入的和贯 穿的温度裂缝一般与结构或构件的短边方向平行或接行。裂缝沿全长分 段出现。这种裂缝一般发生在砼浇筑后 2~3 个月。导致温度裂缝的关键因素 是砼构件内部的温差过大。温度裂缝常产生于大体积砼。 措施:A、加强保温保湿养护;B、使用水化热小的水泥;C、科学的利 用矿物掺合料;D、预置冷却水管。 ③、沉陷裂缝:沉陷裂缝是指由于不均匀沉陷而造成的裂缝。这种裂缝 -9- 四川良益商品混凝土有限公司 多为深入或贯穿裂缝。易产生在截面变化处。产生的原因主要有:A、结构 或构件下的软土未作处理,地基软硬不均匀;B、模板刚度不足、支撑间距 过大或底部支撑在软土上;C、过早的拆模或过早的在砼上进行操作;D、结 构上的荷载悬殊过大,未作必要处理。 措施: A、 对于软地基或不均匀地基, 在浇筑砼前必须进行妥善处理; B、 模板及其支撑要有足够的强度、刚度,底部支撑点必须坚实可靠;C、禁止 过早拆模,必须保证砼达到一定的强度后才进行下一道工序的操作;D、结 构荷载不均匀时,应从设计、施工方面采取调整措施。 3、砼的使用时间要求。 前面我们在介绍砼的性能时谈到砼加水拌和后具有一定的流动性、黏聚 性和可塑性。随着时间的推移,胶凝材料的水化反应不断进行,水化产物不 断增加,形成凝聚结构,使新拌砼基本上失去流动性,此时砼开始凝结,我 们称为初凝。水化反应继续进行,水化产物不断加固网状凝聚结构,使砼具 有了力学强度,此时砼就达到了终凝。一般情况下,砼的初凝时间是 4~6 小 时。砼必须在还没有达到初凝前将其浇筑到施工部位上去,同时还需预留出 1~2 小时的施工时间。如果砼已经初凝就不能浇筑到施工部位上去,不然将 引起很严重的后果。 - 10 -

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