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混凝土材料品质与使用注意事项

【摘要】:在需要抗拉时,必须采用钢筋混凝土。它用于一般性的混凝土工程中。钢筋混凝土中,一般采用#2、#4、#6石子,混凝土中(无钢筋)#4、#6、#8石子的粗卵石,在大体积中允许掺入25%的块石。2)现场浇筑混凝土,宜使用可饮用的水,当无饮用水时,可采用清洁的河溪水或池塘水。配合好的混凝土性质,要达到长期使用,符合环境要求。

1.水泥

(1)水泥的性质。水泥有六大特性,即:细度、安定性、凝结性、保水性、化热性、硬结性。

1)细度。水泥的粗细程度与质量有很大的关系,水泥越细,则水化合作用越快,其早期强度越高。水泥的细度与胶砂,石子拌和的易和性也很有关系。细度好的水泥可以改善胶砂和混凝土的黏聚力以及泌出现象。

2)凝结性。水泥与水拌和后,便成为可塑性的水泥浆,水泥浆具有流动性,并且表面光泽性好。但是经过一段时间后,它就渐渐失去表面光泽凝成稠浓状态,这个过程叫“初凝”,当它完全失去流动性开始变为凝块,这个过程叫“终凝”。一般“初凝”需要45min,“终凝”需要12h。换言之,从混凝土拌和开始—运输—浇灌、捣实、成形,即从初凝到终凝不得迟于12h。

3)安定性。水泥浆硬化后,体积必定安定,即体积内不能发生不均匀的变化,否则将会产生裂缝甚至崩溃。

水泥的不安定性不是短期可以发现的,要在完工后相当长时间后才能暴露出来。而水泥的安定性与其对游离石灰、三氧化硫、氧化镁的含量多少有关,当其含量少,其安定性就好;反之就差。因此,在水泥使用前,必须测定它的体积变化的均匀性,以保证水泥具有良好的安定性。

安定性的试验方法如下:用标准稠度的水泥净浆制成饼状试块在水中或蒸汽中蒸煮4h后,试块不应有径向裂缝和网状裂缝,以及翘曲变形,这样便认为是安全的。

4)保水性。水与水泥浆分离的速度,表示着水泥的保水性能的大小,当水与水泥浆分离时,在上层浮着多量的水,而水泥沉到下层,便成凝块。保水性好的水泥,其凝块的各种性质均较均匀,保水性不好的水泥其凝块的密度和其他性质都不均匀。

5)化热性。水泥在凝结过程中不断放出热量,叫水化热。从加水时算起,7天之内每公斤水泥可放出热量为83700~251000J。由于混凝土的导热性差,大量的热会使混凝土内部温度增高,遇到大体积时,混凝土内部温度可达30~50℃,温度的不均匀会引起体积内部产生应力,造成建筑物裂缝和破坏。

6)硬结性。水泥制品在水中不但不会松懈,而且会逐渐硬结。纯水泥制品具有耐火、抗压但不抗拉。在需要抗拉时,必须采用钢筋混凝土

(2)水泥的品种。我国生产的水泥常有四种规格。

1)硅酸盐水泥。亦称为普通水泥,主要成分是硅酸钙和石膏。外观为灰绿色细粉,比重为3.0~3.2,松散时单位重量为1100~1200kg/m3,比较细实时为1600~1900kg/m3。它用于一般性的混凝土工程中。

2)火山灰硅酸盐水泥。在硅酸盐水泥熟料中掺入15%~50%火山灰质(具有在水中结硬性质)与适量石膏而成。比重为1.85~3.00,松散时单位重量为850~1500kg/m3,它适用于受侵蚀的建筑物,以及水下、地下及潮湿的环境中。

3)矿渣硅酸盐水泥。亦叫矿渣水泥,它适用于易被海水侵蚀的水下工程或深入地下易被硫酸盐侵蚀的工程和大体积工程中。

4)混合硅酸盐水泥,简称混合水泥。它是在硅酸盐水泥料中掺入10%以上的非水硬性混合材料和适量石膏磨细而成。用起来和普通水泥相仿。

当然,我国并不单生产以上四种水泥,还生产特种用途的水泥,此不详述。

(3)水泥的标号。水泥的标号说明水泥的强度的大小,见表321。

标号是根据重量比1∶3的标准稠度砂浆及60%的水制成长宽各7cm立方体试块,以标准方式捣固;在严格规定的条件下,养护28天后,做抗压极限强度试验,所得出的抗压强度,便定为它的标号。

杆塔基础的水泥的强度等级一般为C28和C38。

表321 混凝土标号强度表

(4)水泥的保管。水泥均用不透水的多层纸袋包装,每袋重50kg。

水泥遇到水就会发生凝结。放在空气中它也会吸收空气中的水分,发生凝结硬化,因而强度降低。因此存放水泥必须注意以下几点:

1)要特别注意干燥,门窗不透风。

2)堆积要离地300mm以上,并驾空于地。

3)有效期不要超过半年。根据实验,存放在良好的仓库中,水泥强度的损失见表3-22。

表322 水泥存放强度损失表

4)不同品种、不同等级、不同制造厂、不同批号的水泥应分别堆放,标识清晰。

2.黄砂

黄砂可分为粗砂、中砂和细砂三种。粗砂平均粒径不小于0.5mm;中砂平均粒径不小于0.35mm;细砂平均粒径不小于0.25mm。

混凝土所用的砂要求较高,首先其平均粒径不宜小于0.25mm,不得已时,低于C8的混凝土可采用细砂,但平均粒径不得小于0.2mm;其次要求颗粒坚硬洁净,含泥量多的砂要用清水洗净;第三,砂的空隙率不得大于40%,越小越好。空隙率用公式表示:

从式(321)可看出,砂的单位体积的重量越大,它的空隙率越小。天然砂的比重在2.5~2.75之间,砂的单位重量不得低于1400~1500kg/m3。第四,严禁用机轧砂,因为机轧砂实际上是碎石轧成的“石砂”而不是天然砂。不得使用海砂。

3.石子、块石

石子有块石、卵石和碎石之分。碎石是由岩石加工破碎而成,按石子的粒径可分为:

细卵石:平均粒径在5~20mm,也称瓜子片石子。

中卵石:平均粒径在20~40mm,也称2、4、6石子。

粗卵石:平均粒径在40~80mm,也称4、6、8石子。

狗头石:平均粒径在80~150mm。

块石:平均粒径在150mm以上。宜为150~250mm。

钢筋混凝土中,一般采用#2、#4、#6石子,混凝土中(无钢筋)#4、#6、#8石子的粗卵石,在大体积中(如铁塔基础)允许掺入25%的块石。但在混凝土中,石子的最大粒径不得大于断面最小边长的;在钢筋混凝土中,石子的最大粒径不得大于钢筋间的最小净距。掺入的大块石不得有裂缝、夹层。

4.混凝土浇筑用水

1)制作预制混凝土构件用水,应使用可饮用的水。

2)现场浇筑混凝土,宜使用可饮用的水,当无饮用水时,可采用清洁的河溪水或池塘水。除设计有特殊要求外,可只进行外观检查不做化验。水中不得含有油脂,其上游亦无有害化合物流入,有怀疑时应进行化验。

3)不得使用海水。

5.混凝土的配合比

(1)混凝土的配合原则要达到三方面要求:

1)强度的要求。强度要达到设计要求,成本尽可能低。

2)耐久的要求。配合好的混凝土性质,要达到长期使用,符合环境要求。

3)稠度的要求。稠度要适合于浇注。既不能太稀(太稀的混凝土凝结后,内部孔隙多,使强度降低);也不能太干(太干的混凝土,不易浇注,捣固,否则会造成麻面、蜂窝、孔洞等不良后果,也会损害强度)。

(2)混凝土的强度,混凝土的强度由诸方面因素决定:

1)水泥本身的品质。

2)水与水泥的比例。

3)砂和石的品质。

4)施工过程中的拌和、浇注、捣固等。

5)混凝土结硬的完成程度。

(3)水和灰的比例,简称水灰比。所谓水灰比就是混凝土单位体积内所含水的重量,对同体积所含水泥重量的比例。如每立方米混凝土用水泥300kg,用水210kg,则水灰比为

水灰比是决定混凝土强度的主要因素。对同一标号水泥采用不同水灰比所拌和成的混凝土,其强度也就不相同。常用的水灰比是0.4~0.8;为了保持混凝土适宜的稠度,以便于施工,平常用水量总是在水泥重量的50%~70%之间。其实混凝土在硬化凝结过程中,只需要10%~20%的水分与水泥起化学作用。其余的水都会慢慢地蒸发出来。水灰比为

式中 R28——混凝土28天养护后的极限抗压强度(即混凝土标号);

A——系数,卵石用0.5,碎石用0.55;

Rc——水泥标号。

经济角度考虑,选用水泥标号应为混凝土强度的2.0~2.5倍,采用C 28以上的混凝土可选用1.5倍,见表323。混凝土、水泥标号和水灰比关系见表324。

表323 混凝土标号和水泥标号对照表

表324 混凝土、水泥标号和水灰比关系表

注 分子为用卵石时的水灰比,分母为用碎石时的水灰比。

需要指出的是,在钢筋混凝土中不允许用225标号以下的水泥。

(4)混凝土的养护期。

1)混凝土的养护时间与其强度成正变关系,它有三个阶段:

第一阶段:初凝。约在加水后45min~8h。

第二阶段:终凝。约在加水浇注后5~20h。

第三阶段:硬化。加水浇注20h后至28天内。

2)混凝土养护温度对其强度也有很大的影响。在常温下,化合作用进程缓慢,但在高温下,其强度随时间迅速增大;反之,当温度很低时,甚至冻结,则在冻结时间内,其强度几乎停止增大,而在解冻后,也不能像正常一样增大强度了,所以切莫在冰冻寒冷天浇注混凝土。混凝土的正常结硬温度为150℃。如果要在冬天浇注混凝土,则就要采取加温或采用蒸汽养护的办法。

若需要知道任何时候混凝土的抗压强度,则

式中 Rn——养护几天后的抗压强度,N/cm2

R28——养护28天后的抗压强度,N/cm2

数值表见表325。

混凝土拆模、立塔、紧线的最少养护天数见表326。

表325 数值表

表326 混凝土拆模、立塔、紧线的最少养护天数

注 当人工捣固混凝土时,应将拆模时间延长0.5~1天。

3)混凝土的湿度对强度的影响。

环境湿度对混凝土强度的影响极大,在干燥的环境里或在炎热的夏天,混凝土内的水分会很快蒸发,以致缺水,影响水泥与水化合,造成不能硬结;在潮湿的环境里,强度在数年内还在继续增大。因此,在夏天浇注混凝土时,就应经常浇水,表面用草包覆好,防止阳光曝晒。在浇塔基时,往往利用地面的有利条件对塔基进行回土保养或灌水保养。

(5)混凝土的坍落度。混凝土具有和易性的特征,而和易性通常以稠度来表示,而稠度又是用坍落度试验来测定。其试验方法如下。

1)制一个铁皮锥形筒,上口直径100mm,下口直径200mm,高300mm,将筒放在铁板上,然后将拌好的混凝土分三次浇灌进去,每次放入筒高的三分之一(即100mm高),每次放入后均应用铁棒捣固25次,末了使混凝土与筒口平。然后把筒轻轻提起移开,这时铁皮筒离开混凝土,混凝土就自然地坍落下来。用尺测量低矮的数值,就求得了坍落度。为保证坍落度准确,必须试验三次,取其平均值为妥。

2)坍落度取多少,应视构造物窄宽而定,钢筋密排,混凝土不易进去,坍落度就应取得大些,也即拌得稀一点。反之亦然。

3)对不同形式的混凝土构件,有不同的坍落度,见表327。

表327 坍落度对照表

(6)配合比。

混凝土每立方米所用材料表见表328。建筑材料重量表见表329。混凝土单位体积重量表见表3210。

表328 混凝土每立方米所用材料表 单位:kg

表329 建筑材料重量表

表3210 混凝土单位体积重量表