建筑材料基本知识

建筑材料基本知识内容摘要：

匀性 ，所以 ， 拌制混凝土的砂 ， 不宜过细 ， 也不宜过粗。 评定砂的粗细 ， 通常用筛分析法。 该法是用一套孔径为 、 、 、 、 ㎜的标准筛 ， 将预先通过孔径为 ㎜筛的干砂试样 500克由粗到细依次过筛 ， 然后称量各筛上余留砂样的质量 ， 计算出各筛上的 “分计筛余百分率 ”和 “累计筛余百分率 ”， 计算如下 ： 筛孔尺寸 /㎜ 分计筛余 (克 ) 分计筛余百分率 (%) 累计筛余百分率 (%) m1 a1=m1/m 223。 1=a1 m2 a2=m2/m 223。 2=a1+a2 m3 a3=m3/m 223。 3=a1+a3+a3 m4 a4=m4/m 223。 4=a1+a2+a3+a4 m5 a5=m5/m 223。 5=a1+a2+a3+a4+a5 m6 a6=m6/m 223。 6=a1+a2+a3+a4+a5+a6 砂的粗细程度 ， 工程上常用细度模数 μf表示 ， 其定义为 ： μf=(223。 2+223。 3+223。 4+223。 5+223。 6)5223。 1/100223。 1 细度模数越大 ， 表示砂越粗。 细度模数在 ， 在 ，在。 普通混凝土用砂的细度模数范围在 ， 以中砂为宜。 在配制混凝土时 ， 除了考虑砂的粗细程度外 ， 还要考虑它的颗粒级配。 砂为什么要有良好的颗粒级配呢 ? 砂的颗粒级配是指粒径大小不同的砂相互搭配的情况。 级配好的砂应该是粗砂空隙被细砂所填充 ， 使砂的空隙达到尽可能小。 这样不仅可以减少水泥浆量 ，即节约水泥 ， 而且水泥石含量少 ， 混凝土密实度提高 ， 强度和耐久性加强。 可见 ，要想减少砂粒间的空隙 ， 就必须有良 好的级配。 泥 、 泥块及有害物质 (1) 泥及泥块 泥黏附在骨料的表面 ， 防碍水泥石与骨料的黏结 ， 降低混凝土强度 ， 还会加大混凝土的干缩 ， 降低混凝土的抗渗性和抗冻性。 泥块在搅拌时不宜散开 ， 对混凝土性质的影响更为严重。 (2) 有害物质 砂中的有害物质主要包括硫化物 、 硫酸盐 、 有机物及云母等 ， 能降低混凝土的强度和耐久性。 坚固性 必须选坚固性好的砂 ， 不用已风化的砂。 三 、 粗骨料 最大粒径的大小表示粗骨料的粗细程度。 粗骨料最大粒径增大时 ， 骨料总表面积减少 ， 可减少水泥浆用量 ， 节约水泥 ， 且有助于提高混凝土密实 度 ， 因此 ，当配制中等强度以下的混凝土时 ， 尽量采用粒径大的粗骨料。 但粗骨料的最大粒径 ， 不得大于结构截面最小尺寸的 1/4， 并不得大于钢筋最小净距的 3/4。 对混凝土实心板 ， 最大粒径不得大于板厚的 1/2， 并不得超过 50㎜。 四 、 混凝土拌合及养护用水 凡能饮用的自来水及清洁的天然水都能用来养护和拌制混凝土。 污水 、 酸性水 、 含硫酸盐超过 1%的水均不得使用。 海水一般不用来拌制混凝土。 第三节 普通混凝土拌合物的性质 混凝土的主要性质是和易性。 一 、 和易性 和易性是指混凝土是否易于施工操作和均匀密实的性能。 主要表现为 ： 是否易于搅拌和卸出。 运输过程中是否分层 、 泌水。 浇灌时是否离析。 振捣时是否易于填满模型。 可见 ， 和易性是一项综合性能 ， 包括流动性 、 粘聚性和保水性。 流动性 指混凝土能够均匀密实的填满模型的性能。 混凝土拌合物必须有好的流动性。 粘聚性 为什么要有好的粘聚性呢 ?粘聚性差的拌合物中的石子容易与砂浆分离 ， 并出现分层现象 ， 振实后的混凝土表面还会出现蜂窝 、 空洞等缺陷。 保水性 保水性差 ， 泌水倾向加大 ， 振捣后拌合物中的水分泌出 、 上浮 ， 使水分流经的地方形成毛细孔隙 ， 成为渗水通道。 上浮到表面的水分 ， 形成疏松层 ， 如上面继续 浇灌混凝土 ， 则新旧混凝土之间形成薄弱的夹层。 上浮过程中积聚在石字和钢筋下面的水分 ， 形成水隙 ， 影响水泥浆与石字和钢筋的黏结。 二 、 和易性的测定 通常是测定拌合物的流动性 ， 粘聚性和保水性一般靠目测。 坍落度法 ： 测定时 ， 将混凝土拌合物按规定方法装入坍落筒内 ， 然后将筒垂直提起 ， 由于自重会产生坍落现象 ， 坍落的高度称为坍落度。 坍落度越大 ， 说明流动性越好。 粘聚性的检查方法 ， 是用捣棒在已坍落的拌合物一测轻敲 ， 如果轻敲后拌合物保持整体 ， 渐渐下沉 ， 表明粘聚性好。 如果拌合物突然倒塌 ， 部分离析 ， 表明粘聚性差。 保水性的检查方法 ， 是当坍落筒提起后如有较多稀浆从底部析出而拌合物因失浆骨料外露 ， 说明保水性差。 如无浆或有少量的稀浆析出 ， 拌合物含浆饱满 ， 则保水性好。 三 、 影响和易性的因素 1 用水量 用水量是决定混凝土拌合物流动性的主要因素。 分布在水泥浆中的水量 ， 决定了拌合物的流动性。 拌合物中 ， 水泥浆应填充骨料颗粒间的空隙 ， 并在骨料颗粒表面形成润滑层以降低摩擦 ， 由此可见 ， 为了获得要求的流动性 ， 必须有足够的水泥浆。 实验表明 ， 当混凝土所用粗 、 细骨料一定时 ， 即使水泥用量有所变动 ， 为获得要求的流动性 ， 所用水量基本是一定的。 流动性与用水量的这一关 系称为恒定用水量法则。 这给混凝土配合比设计带来很大方便。 注意 ： 增加用水量虽然可以提高流动性 ， 但用水量过大 ， 又使拌合物的粘聚性和保水性变差 ， 影响混凝土的强度和耐久性。 因此 ， 必须在保持水灰比即水与水泥的质量比不变的条件下 ， 在增加用水量的同时 ， 增加水泥的用量。 2 水灰比 水灰比决定着水泥浆的稀稠。 为获得密实的混凝土 ， 所用的水灰比不宜过小。 为保证拌合物有良好的粘聚性和保水性 ， 所用的水灰比又不能过大。 水灰比一般在。 在此范围内 ， 当混凝土中用水量一定时 ， 水灰比的变化对流动性影响不大。 3 砂率 砂率是指 混凝土中砂的用量占砂 、 石总量的质量百分率。 当砂率过大时 ， 由于骨料的空隙率与总表面积增大 ， 在水泥浆用量一定的条件下 ， 包覆骨料的水泥浆层减薄 ， 流动性变差。 若砂率过小 ， 砂的体积不足以填满石子的空隙 ， 要用部分水泥浆填充 ， 使起润滑作用的水泥浆层减薄 ， 混凝土变的粗涩 ， 和易性变差 ， 出现离析 、 溃散现象。 而在合理砂率下 ， 在水泥浆量一定的情况下 ， 使混凝土拌合物有良好的和易性。 或者说 ， 当采用合理砂率时 ， 在混凝土拌合物有良好的和易性条件下 ， 使水泥用量最少。 可见合理砂率 ， 就是保持混凝土拌合物有良好粘聚性和保水性的最小砂率。 4 其他 影响因素 影响和易性的其他因素有 ： 水泥品种 、 骨料条件 、 时间和温度 、 外加剂等 四 、 坍落度的选择 坍落度的选择原则是 ： 在满足施工要求的前提下 ， 尽可能采用较小的坍落度。 第四节 普通混凝土结构和性质 一 、 混凝土强度 (一 ) 混凝土的抗压强度和强度等级 混凝土强度包括抗压 、 抗拉 、 抗弯和抗剪 ， 其中以抗压强度为最高 ， 所以混凝土主要用来抗压。 混凝土的抗压强度是一项最重要的性能指标。 按照国家规定 ， 以边长为 150㎜的立方体试块 ， 在标准养护条件下 (温度为 20度左右 ， 相对湿度大于 90%)养护 28天 ， 测得的抗压强度值 ， 称为立方 抗压强度fcu。 混凝土按强度分成若干强度等级 ， 混凝土的强度等级是按立方体抗压强度标准值 fcu， k划分的。 立方体抗压强度标准值是立方抗压强度总体分布中的一个值 ，强度低于该值得百分率不超过 5%， 即有 95%的保证率。 混凝土的强度分为 、c c1 c c2 c c3 c c4 c50、 c5 c60等十二个等级。 (二 ) 普通混凝土受压破坏特点 混凝土受压破坏主要发生在水泥石与骨料的界面上。 混凝土受荷载之前 ， 粗骨料与水泥石界面上实际已存在细小裂缝。 随着荷载的增加 ， 裂缝的长度 、 宽度和数 量也不断增加 ， 若荷载是继续的 ， 随时间延长即发生破坏 .决定混凝土强度的应该是水泥石与粗骨料界面的黏结强度。 (三 ) 影响混凝土强度的因素 1 水泥强度和水灰比 从普通混凝土受压破坏特点得知 ， 混凝土强度主要决定于水泥石与粗骨料界面的黏结强度。 而黏结强度又取决于水泥石强度。 水泥石强度愈高 ， 水泥石与粗骨料界面强度也愈高。 至于水泥石强度 ， 则取决于水泥强度和水灰比。 这是因为 ：水泥强度愈高 ， 水泥石强度愈高 ， 黏结力愈强 ， 混凝土强度愈高。 在水泥强度相同的情况下 ， 混凝土强度则随水灰比的增大有规律的降低。 但水灰比也不是愈小愈好 ， 当水灰比过小时 ， 水泥浆过于干稠 ， 混凝土不易被振密实 ， 反而导致混凝土强度降低。 我国通过实验求得的这种线性关系式为 ： fcu=afc(c/wb) 式中 ： fcu——混凝土 28天龄期的抗压强度。 c/w——灰水比。 fc——水泥实际强度。 a、 b——经验系数。 碎石混凝土 a=， b= 卵石混凝土 a=， b= 式中的水泥实际强度是经实验测定的强度值。 在无法取得水泥实际强度值时 ， 对新出厂的水泥可按下式计算 ： fc=kcfcb 式中 ： fbc——水泥标号。 kc——水泥标号富余系数。 (应按实际资 料确定 ， 在无统计资料时可取 ) 注意 ： 混凝土强度与水灰比关系的计算式只适用于塑性拌合物的混凝土 ， 不适用于干性拌合物的混凝土。 采用的灰水比宜在。 利用此式可以初步解决以下两个问题 ： (1)当所采用的水泥强度已定 ， 欲配制某种强度的混凝土时 ， 可以估计出应采用的灰水比值。 (2)当已知所采用的水泥强度与灰水比值 ， 可以估计出混凝土 28天可能达到的强度。 2 龄期 混凝土在正常情况下 ， 强度随着龄期的增加而增长 ， 最初的 714天内较快 ，以后增长逐渐缓慢 ， 28天后强度增长更慢 ， 但可持续几十年。 3 养 护温度和湿度 混凝土浇捣后 ， 必须保持适当的温度和足够的湿度 ， 使水泥充分水化 ， 以保证混凝土强度的不断发展。 一般规定 ， 在自然养护时 ， 对硅酸盐水泥 、 普通水泥 、矿渣水泥配制的混凝土 ， 浇水保湿养护日期不少于 7天。 火山灰水泥 、 粉煤灰水泥 、掺有缓凝型外加剂或有抗渗性要求的混凝土 ， 则不得少于 14天。 4 施工质量 施工质量是影响混凝土强度的基本因素。 若发生计量不准 ， 搅拌不均匀 ， 运输方式不当造成离析 ， 振捣不密实等现象时 ， 均会降低混凝土强度。 因此必须严把施工质量关。 (四 ) 高混凝土强度的措施 1 采用高标号水泥 2 采用干硬 性混凝土拌合物 3 采用湿热处理 ： 分为蒸汽养护和蒸压养护。 蒸汽养护是在温度低于 100度的常压蒸汽中进行。 一般混凝土经 1620小时的蒸汽养护后 ， 强度可达正常养护条件下28天强度的 70%80%。 蒸压养护是在 175度的温度 、 8个大气压的蒸压釜内进行。 在高温高压的条件下 ， 提高混凝土强度。 4 改进施工工艺 加强搅拌和振捣 ， 采用混凝土拌合用水磁化 、 混凝土裹石搅拌法等新技术。 5 加入外加剂 ： 如加入减水剂和早强剂等 ， 可提高混凝土强度。 二 、 普通混凝土的变形性质 混凝土在硬化后和使用过程中 ， 受各种因素影响而产生变形 ， 主要有化学收缩 、 干湿变形 、 温度变形和荷载作用下的变形等 ， 这些都是使混凝土产生裂缝的重要原因 ， 直接影响混凝土的强度和耐久性。 (一 ) 化学收缩 混凝土在硬化过程中 ， 水泥水化后的体积小于水化前的体积 ， 致使混凝土产生收缩 ， 这种收缩叫化学收缩。 (二 ) 干湿变形 当混凝土在水中硬化时 ， 会引起微小膨胀 ， 当在干燥空气中硬化时 ， 会引起干缩。 干缩变形对混凝土危害较大 ， 它可使混凝土表面开裂 ， 是混凝土的耐久性严重降低。 影响干湿变形的因素主要有 ： 用水量 (水灰比一定的条件下 ， 用水量越多 ， 干缩越大 )、 水灰比 (水灰比大 ， 干缩大 )、 水泥品种及细度 (火山灰干缩大 、 粉煤灰干缩小。 水泥细 ， 干缩大 )、 养护条件 (采用湿热处理 ， 可减小干缩 )。 (三 ) 温度变形 温度缩降 1度 ， 每米胀缩。 温度变形对大体积混凝土极为不利。 在混凝土硬化初期 ， 放出较多的水化热 ， 当混凝土较厚时 ， 散热缓慢 ， 致使内外温差较大 ， 因而变形较大。 (四 ) 荷载作用下的变形 混凝土的变形分为弹性变形和塑性变形。 徐变 ： 混凝土在持续荷载作用下 ， 随时间增长的变形称为徐变。 徐变变形初期增长较快 ， 然后逐渐减慢 ， 一般持续 23年才逐渐趋于稳定。 徐变的作用 ： 徐变可消除钢筋混凝土内的 应力集中 ， .使应力较均匀的重新分布 ，对大体积混凝土能消除一部分由于温度变形所产生的破坏应力。 但在预应力混凝土结构中 ， 徐变将使混凝土的预加应力受到损失。 影响徐变的因素 ： 水灰比较大时 ， 徐变较大。