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混凝土材料
(一)砂子(p30)
砂子按其直径划分为三种：粗砂平均直径不小于o.5mm。中砂平均直径不小于0.35mm，细砂平均直径不小于0.25mm。
l，砂子的颗粒级配
良好的级配可节约水泥和提高强度。
2.砂子的含水量与其体积之间的关系
砂子的外观体积随着砂子的湿度变化而变化。
假定以干砂体积为标准，当砂的含水率为5%～7%时，砂堆的体积最大;含水率再增加时，体积便开始逐渐减小，
当含水率增到17%时，体积将缩至与干松状态下相同;
当砂子完全被水浸泡之后，其密实度反而超过干砂，体积较原来干松体积缩小，在设计混凝土和各种砂浆配合比时，均应以干松状态下的砂为标准进行计算。
3.天然砂、天然净砂、净干砂。
天然砂系指从砂坑开采的未经加加工(过筛)而运至施工现场的砂，含有少量泥土、石子、杂质和水分。
天然净砂系将天然砂过筛后，筛选掉石子、杂质含量的砂。
天然净砂经过烘干后，称为净干砂。
4.天然砂含水率与堆密度的关系
砂子的体积随其含水率不同而发生变化，导致砂子堆密度随含水率不同而变化。加到6%～7%时，其堆密度最少。含水率再继续增加时，其堆密度随着逐渐增加。当含水率增至20%左右时，其堆密度最大。
抹灰的水泥砂浆配合比为体积比，系指水泥与净干砂体积比，不得当作水泥与天然净砂的体积比。
(二)石子
石子粒径大，其表面积随之减少。因此保证一定厚度的润滑层所需的水泥砂浆的数量也相应减少，所以石子最大粒径在条件许可下，应尽量选用大些的。但石子粒径的直径不得超过最小断面的1/4，同时不得大于钢筋最小净间距的3/4，对混凝土实心板，不宜超过板厚的1/3，且不超过40MM。
例题：石子粒径取决于构件截面尺寸和配筋的疏密。石子最大颗粒尺寸不得超过[ ]
A. 结构截面最小尺寸的1/4 B. 不得大于钢筋最小净间距的3/4
C. 对混凝土实心板，不宜超过板厚的1/3 D. 对混凝土实心板，不超过40MM。
E. 应尽量选用级配的要求的小值
答案：A.B.C.D.
(三)混凝土(P33)
1、 混凝土拌合物的和易性
(1)和易性系指混凝土拌合物易于施工操作并能获得质量均匀、成型密实的性能，包括流动性、粘聚性和保水性等三个方面的涵义。
例题：和易性包括[ ]方面的涵义。
A. 流动性 B.操作性能
C. 粘聚性 D. 保水性
E.密实
答案：A.C.D.
(2)和易性指标
通常是测定混凝土拌合物的流动性，坍落度作为流动性指标。
(3)坍落度(流动性)的选择
选择混凝土拌合物的坍落度，要根据构件截面的大小、钢筋疏密和捣实方法来确定.
(4)影响和易性的主要因素
①水泥浆的数量，稠度。数量以满足流动性为主
水泥浆的稀稠，是由水灰比决定的，在用水量不变的情况下，水灰比越小，水泥浆就越稠，混凝土流动性就越差，增加水灰比会使流动性加大。如果水灰比过大，又会造成混凝土的粘聚性和保水性不良。
②砂率
砂率是指混凝土中砂的重量占砂、石总重量的百分率。 一般在保证拌合物不离析、便于浇灌、捣实的条件下，应尽量选用较小砂率。
2.混凝土的强度
(1)混凝土的立方体抗压强度(fcu)与强度等级
混凝土的试件是用边长为15cm的立方体，在标准条件(温度20土3℃，相对湿度90%以上)下，养护到28d，测得抗压极限强度值来确定的。
(2)抗拉强度
混凝土抗拉强度很小，对防止裂纹很重要。常见借用劈裂抗拉强度间接表示抗拉强度。
(3)影响混凝土强度的因素
在混凝土中，骨料最先破坏的可能性小，因为骨料强度经常大大超过水泥石和粘结面的强度，所以混凝土的强度主要取决于水泥石强度及其与骨料表面的粘结强度，而水泥石强度及其与骨料的粘结强度又与水泥强度等级、水灰比及骨料性质有密切关系。此外混凝土的强度还受施工质量、养护条件及龄期的影响。
1)水灰比和水泥强度
在水泥强度等级相同情况下，水灰比越小，水泥石的强度越高，与骨料粘结力也越大，混凝土强度也就越高。
当控制水灰比及水泥用量，是决定混凝土密实性的主要因素。
2)温度和湿度
混凝土的硬化，关键在于水泥的水化作用，温度升高，水泥水化速度加快，因而混凝土强度发展也快。如果湿度不够，混凝土会失水干燥而影响水泥水化作用的正常进行，致使混凝土结构松散，渗水性增大，或形成干缩裂缝，严重降低了混凝土的强度，从而影响耐久性。
3)龄期
混凝土在正常养护条件下，其强度随着龄期增加而提高。最初7～14d内，强度增长较快，28d以后增长缓慢。混凝土强度发展，大致与其龄期的对数成正比关系。
3、混凝土外加剂
减水剂――在混凝土保持稠度不变的历况下减水增强，常见有木钙粉NNO减水剂。
早强剂――提高早期强度，用于检修工程和冬季施工，常见有CaCl2、NaCI、Na2SO 4。
引气剂――增加微小气泡，增和易性，减少泌水现象，常见有松香皂。
缓凝剂――大体积混凝土，高温季节或长距离运输时采用，常见有糖钙、木质素、磺酸钙。
(1)减水剂
混凝土减水剂是指在保持混凝土稠度不变的条件下，具有减水增强作用的外加剂。
1)混凝土掺入减水剂的技术经济效果
A、保持坍落度不变，掺减水剂可降低单位混凝土用水量5%～25%，提高混凝土早期强度，同时改善混凝土的密实度，提高耐久性;
B、保持用水量不变，掺减水剂可增大混凝土坍落度10～20cm，能满足泵送混凝土的施工要求，
C、保持强度不变，掺入减水剂可节约水泥用量5%～20%。
2)减水剂常用品种。主要有：
①普通型减水剂木质素磺酸盐类，如木质素磺酸钙(简称木钙粉、M型)，适宜掺量为水泥重量的o.2%～0.3%，在保持坍落度不变时，减水率为10%～15%。在相同强度和流动性要求下，节约水泥10%左右;
②高效减水剂，如NNO减水剂，掺入NNO的混凝土，其耐久性、抗硫酸盐、抗渗、抗钢筋锈蚀等均优于一般晋通混凝土。适宜掺量为水泥重量的1%左右，在保持坍落度不变时，减水率为14%～18%。一般3d可提高混凝土强度60%，28d可提高30%左右。在保持相同混凝土强度和流动性的要求下，可节约水泥15%左右。
(2)早强剂。混凝土早强剂是指能提高混凝土早期强度，并对后期强度无显著影响的外加剂。若外加剂兼有早强和减水作用则称为早强减水剂。
早强剂多用于抢修工程和冬季施工的混凝土。目前常用的早强剂有：氯盐、硫酸盐、三乙醇胺和以它们为基础的复合早强剂。
1)氯盐早强剂
常用的有氯化钙(CaCl2)和氯化钠(NaCl)。氯化钙能与水泥中的矿物成分或水化物反应，其生成物增加了水泥石中的固相比例，有助于水泥石结构形成，还能使混凝土中游离水减少、孔隙率降低，因而掺入氯化钙能缩短水泥的凝结时间，提高混凝土的密实度、强度和抗冻性。但氯盐掺量不得过多，否则会引起钢筋锈蚀。
2)硫酸盐早强剂
常用的硫酸钠(Na2SO4)早强剂，又称元明粉，是一种白色粉状物，易溶于水，掺入混凝土后能与氢氧化钙作用，促使水化硫铝酸钙迅速生成，加快水泥硬化。
3)三乙醇胺CN(C2HiOH)，)早强剂
是一种有机化学物质，强碱性、无毒、不易燃烧，溶于水和乙醇，对钢筋无锈蚀作用。单独使用三乙醇胺，早强效果不明显，若与其他盐类组成复合早强剂，早强效果较明显。三乙醇胺复合早强剂是由三乙醇胺、氯化钠、亚硝酸钠和二水石膏等复合而成。
(3)引气剂
引气剂是在混凝土搅拌过程中，能引入大量分布均匀的微小气泡，以减少拌合物泌水离析、改善和易性，同时显著提高硬化混凝土抗冻融耐久性的外加剂。兼有引气和减水作用的外加剂称为引气减水剂。
常用的引气剂主要有松香树脂类，如松香热聚物、松香皂;有烷基苯磺酸盐类，如烷基苯磺酸盐、烷基苯酚聚氧乙烯醚等。也采用脂肪醇磺酸盐类以及蛋白质盐、石油磺酸盐等。
(4)缓凝剂
混凝土缓凝剂是指延缓混凝土凝结时间，并对后期强度发展无不利影响的外加剂。兼有缓凝和减水作用的外加剂称为缓凝减水剂。
缓凝剂用于大体积混凝土、炎热气候条件下施工的混凝土或长距离运输的混凝土。常用缓凝剂有糖类，如糖钙;有木质素磺酸盐类，如木质素磺酸钙、木质素磺酸钠以及羟基羟酸及其盐类和无机盐类;还有胺盐及其衍生物、纤维素醚等。
混凝土中掺用外加剂，在使用前，必须了解不同外加剂的性能、相应的使用条件，查阅出厂产品说明书，不能盲目照搬;使用不当例如剂量过大和拌合不匀会酿成事故。此外还应注意：
1)外加剂的使用应严格执行现行技术规范，外加剂的质量应符合现行国家标准的要求;
2)外加剂的品种、掺量必须根据混凝土性能的要求、施工和气候条件、混凝土采用的原材料和配合比等因素，通过试验，调整后确定。掺用含氯盐的外加剂，要特别注意对钢筋锈蚀和对混凝土的腐蚀;
3)蒸气养护的混凝土和预应力混凝土，不宜掺用引气剂和引气减水剂。
例题：以下说法正确的有( )
A、 缓凝剂用于大体积混凝土、炎热气候条件下施工的混凝土
B、 缓凝剂用于长距离运输的混凝土。
C、 常用缓凝剂有三乙醇胺和以它们为基础的复合缓凝剂 糖钙,木质素磺酸钙
D、 混凝土缓凝剂是对后期强度发展无不利影响的外加剂。
E、 蒸气养护的混凝土和预应力混凝土，宜掺用引气减水剂
答案：A、B、D、
分析：混凝土缓凝剂是指延缓混凝土凝结时间，并对后期强度发展无不利影响的外加剂。兼有缓凝和减水作用的外加剂称为缓凝减水剂。
缓凝剂用于大体积混凝土、炎热气候条件下施工的混凝土或长距离运输的混凝土。常用缓凝剂有糖类，如糖钙;有木质素磺酸盐类，如木质素磺酸钙、木质素磺酸钠以及羟基羟酸及其盐类和无机盐类;还有胺盐及其衍生物、纤维素醚等。
蒸气养护的混凝土和预应力混凝土，不宜掺用引气剂和引气减水剂
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(四)特种混凝土(P35)
1、轻骨料混凝土
轻骨料混凝土是轻混凝土的一种，它是用轻粗骨料、轻细骨料(或普通砂)和水泥配制而成的干表观密度小于2000kg/m3的混凝土。
轻骨料混凝土的物理力学性质
不同的轻骨料，其堆积密度相差悬殊，常按其堆积密度分为8个等级(300-1200kg/m3)。轻骨料本身强度较低，结构多孔，表面粗糙，具有较高吸水率，故轻骨料混凝土的性质在很大程度上受轻骨料性能的制约。
(1)强度等级
强度等级划分的方法同普通混凝土，按立方体抗压标准强度分为11个强度等级。
(2)表观密度
按干表观密度分为12个密度等级(800-2000kg/m3)。
(3)耐久性
与同强度等级的普通混凝土相比，耐久性明显改善。
(4)轻骨料混凝土的弹性模量比普通混凝土低，保温隔热性能较好。
(二)防水混凝土
又叫抗渗混凝土，一般通过对混凝土组成材料的质量改善，合理选择配合比和集料级配，以及掺加适量外加剂，达到混凝土内部密实或是堵塞混凝土内部毛细管通路，使混凝土具有较高的抗渗性能。它可提高混凝土结构自身的防水能力，节省外用防水材料，简化防水构造，对地下结构、高层建筑的基础以及贮水结构具有重要意义。结构混凝土抗渗等级是根据其工程埋置深度来确定的，设计抗渗等级有P6，P8，P10，P12。
实现混凝土自防水的技术途径有以下几个方面：
1.提高混凝土的密实度
(1)调整混凝土的配合比提高密实度
减小水灰比，降低孔隙率，减少渗水通道。适当提高水泥用量、砂率和灰砂比，在粗骨料周围形成质量良好的、足够厚度的砂浆包裹层，阻隔沿粗骨料表面的渗水孔隙。改善骨料颗粒级配，降低混凝土孔隙率。
防水混凝土的水泥用量不得少于320kG/m3，掺有活性掺和料时，水泥用量不得少于280kg/m3;
(2)掺入化学外加剂提高密实度
在混凝土中掺入适量减水剂、三乙醇胺早强剂或氯化铁防水剂均可提高密实度，增加抗渗性。减水剂既可减少混凝土用水量，又可使水充分分散，水化加速，水化产物增加;三乙醇是水泥水化反应的催化剂，可增加水泥水化产物;氯化铁防水剂可与水泥水化产物中的Ca(OH)：生成不溶于水的胶体，填塞孔隙，从而配制出高密度、高抗渗的防水混凝土。
(3)使用膨胀水泥(或掺用膨胀剂)提高混凝土密实度，提高抗渗性。
2.改善混凝土内部孔隙结构
在混凝土中掺人适量引气剂或引气减水剂，可以形成大量封闭微小气泡，这些气泡相互独立，既不渗水，又使水路变得曲折、细小、分散，可显著提高混凝土的抗渗性。
防水混凝土施工技术要求较高，施工中应尽量少留或不留施工缝，必须留施工缝时需设止水带，模板不得漏浆;原材料质量应严加控制。加强搅拌、振捣和养护工序等。
(三)碾压混凝土
碾压混凝土是由级配良好的骨料、较低的水泥用量和用水量、较多的混合材料制成的超干硬性混凝土拌和物，经振动碾压等工艺达到高密度、高强度的混凝土。它是道路工程、机场工程和水利工程中性能好、成本低的新型混凝土材料。
1.对碾压混凝土组成材料的要求
(1)骨料
最大粒径以20mm为宜，当碾压混凝土分两层摊铺时，其下层集料最大粒径采用40mm。为获得较高的密实度应使用较大的砂率，必要时应多种骨料掺配使用。为承受施工中的压振作用，骨料应具有较高的抗压强度。
(2)使用的活性混合材料应合格。
(3)水泥
当混合材料掺量较高时宜选用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，以便混凝土尽早获得强度;当不用混合材料或用量很少时，宜选用矿渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥，使混凝土取得良好的耐久性。
(4)外加剂
碾压混凝土施工操作时间长，为此常加入缓凝剂;为使混凝土在水泥浆用量较少的情况下取得较好的和易性，可加入适量的减水剂;为改善混凝土的抗渗性和抗冻性可加入适量的引气剂。
2.碾压混凝土的特点
(1)内部结构密实、强度高。
(2)干缩性小、耐久性好。
(3)节约水泥、水化热低。
(四)高强混凝土
主要依靠高效减水剂，或同时外加一定数量的活性矿物掺和料，使硬化后强度等级不低于C60的混凝土。
1.高强混凝土的物理力学性能
(1)抗压性能。高强混凝土的抗压性能与普通混凝土相比有相当大的差别.
(2)早期与后期强度。高强混凝土的水泥用量大，早期强度发展较快，
(3)抗拉强度。混凝土的抗拉强度虽然随着抗压强度的提高而提高，但它们之间的比值却随着强度的增加而降低。
(4)收缩。高强混凝土的初期收缩大，但最终收缩量与普通混凝土大体相同，
(5)耐久性。混凝土的耐久性包括抗渗性、抗冻性、耐磨性及抗侵蚀性等。高强混凝土在这些方面的性能均显明优于普通混凝土，尤其是外加矿物掺和料的高强度混凝土，其耐久性进一步提高。
3.对高强混凝土组成材料的要求
(1)应选用质量稳定、强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥;
(2)对强度等级为C60的混凝土，其粗骨料的最大粒径不应大于31.5mm;对高于C60的，其粗骨料的最大粒径不应大于25mm;
(3)配制高强混凝土所用砂率及所采用的外加剂和矿物掺和料的品种、掺量，应通过试验确定;
(4)高强度混凝土的水泥用量不应大于550kg/m3;水泥和矿物掺和料的总量不应大于600kg/m3。
例题：对高强混凝土组成材料的要求有[ ]
A、应选用强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥
B、高强度混凝土的水泥用量不应大于550kg/m3;
C、水泥和矿物掺和料的总量不应大于600kg/m3。
D、不低于250kg/m3，最多不超过625kg/m3
E、对强度等级为C60的混凝土，其粗骨料的最大粒径不应大于60mm;
答案：A、B、C
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