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-1-一、预拌混凝土概况：1、预拌混凝土的定义：预拌混凝土（Ready-MixedConcrete）是指集中制作后再以商品形式供应用户的混凝土，又称商品混凝土，是由水泥、粗骨料、水、外加剂、矿物掺合料（粉煤灰、矿粉、硅粉等）分组按一定的比例，在搅拌站经过计量、预制后出售并采用运输车，在规定时间内运至使用地点的混凝土拌合物。2、预拌混凝的发展：欧洲和日本从20世纪50年代开始采用，20世纪60年代获得迅速发展。我国起步较晚，在1980年左右北京开始率先建立第一批商品混凝土搅拌站，预拌混凝土具有环保、质量稳定、工作效率高等特点产生了巨大影响，进入20世纪90年代随着国民经济的发展迎来的基础设施建设的高峰期，促进了预拌混凝土行业的迅速发展。今天预拌混凝土行业在我国出现了过度发展及盲目投资，一些地区的生产能力远大于市场供求。3、预拌混凝土的基本术语：根据《预拌混凝土》GB/T14902-2003规定，预拌混凝土根据特性分为：通用品、特质品。3.1通用品（NormalConcrete）：强度等级不大于C50、坍落度不大于180mm、粗集料最大公称粒径为20mm、25mm、31.5mm或40mm，无其他特殊要求的预拌混凝土。3.2特制品（SpecialConcrete）：任何一项指标超出通用品规定范围或特殊要求的预拌混凝土。3.3预拌混凝土的标记预拌混凝土的标记规定如下：A、通用品用A表示，特制品用B表示；B、混凝土强度等级用C和强度等级值表示；C、坍落度用所选定的毫米为单位的混凝土坍落度值表示；D、粗集料最大公称粒径用GD和粗集料最大公称粒径值表示；E、水泥品种用其代号表示；F、当有抗冻、抗渗及抗折要求时，应分别用F级抗冻等级值、P级抗渗等级值、Z级抗折强度等级值表示。抗冻、抗渗及抗折强度直接标记在强度等级之后。例：AC20-150-GD20-P.SBC30P8-180-GD25-P.O3.4混凝土砂率（SP）：在普通混凝土中砂率是指细骨料占骨料的质量比，但在轻骨料混凝土中砂率是指砂体积占细骨料的体积比，本文中我们主要是指普通混凝土砂率。SP=砂的用了S/（砂的用量S+石子用量G）+100%砂率对预拌混凝土的工作性有着双重影响。首先，在一定规范内，增大砂率能够加强砂浆所引起的润滑作用，从而提高泵送混凝土拌合物的和易性（和易性：保水性、流动性、黏聚性）。但是，若砂率超过一定范围，由于细集料总表面积增大，其表面所需的湿润水增多，在一定用水量的条件下，砂浆会变得过黏，从而使泵送混凝土拌合物的流动性变差。相反，若砂率过小，骨料间的孔隙变大，需较多的浆体填充空隙面，使润滑浆体减少，这就减弱了胶结浆体的润滑作用，同样会使泵送混凝土拌合物的流动性变差，且砂率过高时混凝土易收缩导致开裂。因此，对一定的集料、水胶比、坍落度的泵送混凝土，砂率对其工作性的影响有个最佳值，这就是泵送混凝土的最佳砂率。当材料稳定时最佳砂率也称为临界砂率为40%。3.5水胶比水胶比指每立方米混凝土用水量与所有胶凝材料用量的质量比值。水胶比不同于水灰比，水灰比是指每立方米混凝土中用水量与水泥的质量比值，这是一种老的概念，在引入绿色高性能混凝土概念后，这一词逐渐被水胶比取代，现代混凝土理论认为：矿物掺合料在混凝土中不仅仅是一种简单的取代关系，而是作为一种组分存在，它对混凝土强度、工作性、耐久性的作用不是水泥能替代的。蒲心诚教授认为：矿物细分掺合料的参加对凝胶结构的密实性和品质的提高具有重要意义。水胶比影响混凝土的强度、工作性及-2-耐久性，尤其当混凝土中大掺量矿物掺合料时必须有较低的水胶比才能保证混凝土的强度、工作性及耐久性。二、混凝土原材料2.1水泥水泥是混凝土的重要组成材料之一。现代水泥的生产工艺过程可概括为“两磨一烧”，即将配比的石灰石、粘土、铁粉在磨机中磨成生料，然后将生料均化后入窑。在1450℃煅烧成熟料，熟料冷却后配以适量的石膏及适量的混合材磨至一定的细度便制成水泥成品。世界上1889年开始出现了采用回转窑生产水泥，1910年开始实现机立窑生产水泥，1970年出现了预分解窑技术。我国第一台普通立窑于1876年再河北唐山建成，1906年从丹麦引进第一台回转窑，由于立窑的生产工艺落后，生产规模小、劳动生产率低，环境污染较严重，且熟料质量不稳定等因素，现逐步被窑外分解窑取代。预计到2010年预分解水泥生产工艺将成为我国水泥生产工艺的主体。水泥的品种较多，本文主要讲预拌混凝土常用的通用硅酸盐水泥。2.1.1通用硅酸盐水泥的定义、矿物组成根据《通用硅酸盐水泥》GB175-2007定义，以硅酸盐水泥熟料和适量石膏，及是规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。通用硅酸盐水泥的品质指标请参考《GB175-2007》。硅酸盐水泥熟料的主要矿物有：C3S，C2S，C3A，C4AF。C3S是硅酸盐水泥熟料中最主要的矿物成分。C3S水化速度较快，水化产物的早期强度和后期强度都很高。但水化热较大，因而耐水性和抗硫酸盐侵蚀性较差。C2S有几种晶型，在熟料中一般是以β-C2S晶型存在。β-C2S水化反应速度较慢，早期强度低，但后期强度增进率高，约一年后可接近C3S的强度，C2S的另一种晶型是γ-C2S，γ-C2S是熟料冷却在675℃时由β-C2S转变的，其晶体密度较小，体积增大，易引起熟料粉化，几乎没有水硬性。C3A水化及硬化速度较快，所以早期强度较高，但绝对值不高，以后几乎不再增长，甚至倒缩。C3A的含量是影响混凝土坍落度损失的重要因素。C4AF水化速度快，硬化速度慢，早期强度低，后期强度较好，抗腐蚀性能好，水化热低，有弹性，耐磨，抗冲击的特点。以上四种主要矿物，在28天齢期内表现出的各种性能顺序如下：绝对值强度：C3SC4AFC3AC2S硬化速度：C3AC4AFC3SC2S水化热：C3AC3SC4AFC2S2.1.2熟料矿物的水化及水化产物2.1.2.1C3S和C2S的水化2C3S+6H2O=C-S-H(水化硅酸钙)+3Ca(OH)22C2S+42C3S+6H2O=C-S-H(水化硅钙)+Ca(OH)22.1.2.2C3A的水化：由于水泥中有石膏存在，所以C3A与石膏反应生成水化硫铝酸钙，当石膏供应充足时生成三硫型水化硫酸钙即钙矾石。2.1.2.3C4AF的水化：C4AF的水化受温度、溶液中Ca(OH)2的浓度的影响，主要生成六方板关晶体和立方晶形水化物。2.1.3水泥品质对混凝土质量的影响1、强度的影响水泥的的等级越高，相同条件下的混凝土强度越高。同等级的水泥，水胶比是影响混凝土强度的最为重要的因素。2、细度的影响随水泥比表面积的增加，与相同高效减水剂的相容性变差，饱和点提高，为减小流动度损失需要增加-3-更多掺量的高效减水剂，水泥磨得越细，其中的细颗粒越多。增加水泥的比表面积能提高水泥的水化速率，提高早期强度，但是粒径在1μm以下的颗粒水化很快，几乎对后期强度没有任何贡献。倒是对早期的水化热、混凝土的自收缩和干燥收缩有贡献——水化快的水泥颗粒水化热释放得早；因水化快消耗混凝土内部的水分较快，引起混凝土的自干燥收缩。3、碱含量的影响由于碱对骨料反应必须在混凝土中有足够的含碱量、足够量的活性骨料和足够的水分供应，三个条件同时存在的情况下促进混凝土收缩裂缝的生成和发展以至造成混凝土结构物的劣化，却是高含碱量对混凝土更大的威胁。不管是否使用活性骨料，必须将水泥中的含碱量减到最少。水泥中碱含量按Na2+0.658K2O计算值来表示，水泥中的碱含量不得大于0.60%。4、C3A的影响由于C3A水化速度快，相关文献表明当C3A含量超过8时，水泥与外加剂适应性差且混凝土干缩加剧，但C3A含量过低时影响水泥的早期强度。2.1.4水泥物理实验2.1.4.1水泥胶砂强度检测方法(ISO法)请参考（GB/T17671-1999）2.1.4.2水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法请参考（GB/T1346-2001）2.1.4.3水泥比表面测定方法请参考（GB/T8074-2008）2.1.5配制混凝土时水泥品种及强度等级的选择水泥品种选择主要是根据工程结构特点、工程所处环境及施工条件确定。如高温要求的混凝土有耐热要求，一般宜选耐热性好的矿渣水泥等，选择水泥强度的原则是混凝土设计强度等级越高则水泥的强度等级也宜越高，设计强度等级低则水泥强度等级也相应越低，一般选择细度适中、强度富余系数高、C2A含量小，碱含量低，水化热小的水泥来生产预拌混凝土。2.2粉煤灰2.2.1粉煤灰的定义及主要成份：电厂煤灰炉烟道气体中收集的粉末称为粉煤灰。其化学成分以AI203和SiO2为主，次要成分为CaO和Fe2O3以及少量的MgO和SO3等。2.2.2粉煤灰的作用：粉煤灰掺入混凝土中，它的颗粒形态效应产生减水势能，微集料效应产生致密势能，火山灰质效应产生活化势能；从而起到减少需水量，提高耐久性和抗渗能力，减少收缩，降低内部升温，提高抗拉强度，抗硫酸盐侵蚀，减少泌水和抑制碱一骨料反应等多方面的作用，粉煤灰的活性来源于它所汗的玻璃体，他与水泥水化生成Ca(OH)2发生二次水化反应，生成C-S-H和C-A-H、水化硫铝酸钙，强化了混凝土界面过渡区，同时提高混凝土的后期强度。在混凝土中掺粉煤灰，不仅仅是为了节省水泥，更主要的是为了改善和提高混凝土的性能。2.2.3粉煤灰火山灰反应的过程：粉煤灰的火山灰反应的过程主要是：受扩散控制的溶解反应，早期粉煤灰微珠表面溶解（在碱环境下硅氧四面体键断裂），反应生成物沉淀在颗粒的表面上，后期钙离子继续通过表层和沉淀的水化产物层向芯部扩散。如果有石膏参与粉煤灰的水化反应的条件存在，还会形成钙矾石，再经过一定时间，这个过程才告结束，然后生成水化铝酸钙（C-S-H）。2.2.4掺粉煤灰的混凝土硬化过程：在混凝土硬化的过程中，水泥熟料矿物的水化反应在先，火山灰反应二次水化反应在后：而这样两类水化反应交替进行，而且相辅相成，互相制约。水泥熟料的水化反应为粉煤灰的二次水化反应提供Ca(OH)2,而粉煤灰则按照“粉末效应”的原理，为水泥熟料矿物水化反应提供较多的水化产物沉淀场合，从而促进水泥熟料矿物的水化等作用。虽然近年的研究表明，粉煤灰二次反应的水化产物C-S-H凝胶与水泥熟料生成的凝胶类似，但是这两次水化反应对混凝土强度的作用是有区别的。现代的学术观点都强调，在目前结构用粉煤灰混凝土中，水泥矿物的水化反应是支配28天强度的主要因素。所用水泥的变化所引起的28天-4-强度的变化要比粉煤灰变化的影响大得多。2.2.5粉煤灰最经济的掺量：根据国内著名的粉煤灰混凝土专家沈旦申的研究，当粉煤灰掺量为60kg/m3时最经济。2.2.6粉煤灰的最优掺量：根据粉煤灰掺量对混凝土主要力学指标抗压强度和抗拉强度的影响，相关文献报导粉煤灰的最优掺量为10-20%。2.2.7GBJ146-90(粉煤灰混凝土应用技术规范)中粉煤灰取代水泥的最大限量：粉煤灰取代水泥的最大限量（表一）混凝土种类粉煤灰取代水泥的最大限量（%）硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰水泥预应力钢筋混凝土251510-钢筋混泥土，高强度混凝土，高抗冻融性混凝土蒸养混凝土30252015中、低强度混凝土，泵送混凝土，大体积混凝土，水下混凝土，地下混泥土，压浆混凝土50403020碾压混凝土655545352.2.8粉煤灰的技术指标：根据《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T596-2005规定，粉煤灰按煤种分为F类和C类。拌制混凝土和砂浆用粉煤灰分为三个等级：I级、II级、III级。粉煤灰的技术指标（表二）项目技术要求I级II级III级细度（45um方孔筛余）≤/%F类粉煤灰12.025.045.0C类粉煤灰需水量比≤/%F类粉煤灰95105115C类粉煤灰烧失量≤/%F类粉煤灰5.08.015.0C类粉煤灰含水率≤/%F类粉煤灰1.0C类粉煤灰三氧化硫≤/%F类粉煤灰3.5C类粉煤灰游离氧化钙≤/%F类粉煤灰1.0C类粉煤灰安定性（雷氏法）F类粉煤灰5.0C类粉煤灰降低水胶比可以有效控制大掺量粉煤灰混凝土的碳化深度，并能有效提高混凝土抗钢筋锈