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混凝土结构基本知识一、前言Ø混凝土具有强度高、耐久性好、原料来源广、成本较低适用于各种自然环境等优点，因此，它是世界上使用量最大，最为广泛的首选建筑材料，近年来，随着建筑技术的不断更新，混凝土的组成及施工工艺了发生了巨大变化，混凝土结构的研发与创新，新材料、新工艺、新技术的开发应用，均取得了长足的进步，建造了许多举世瞩目的工程项目。二、定义•普通混凝土：•指由水泥、普通碎石或卵石、砂和水配制的干表观密度为（2000～2800）kg/m3的混凝土叫普通混凝土。简称混凝土，又名砼（音tóng）。•混凝土拌和物：•是指混凝土各组成材料按一定比例经搅拌后尚未凝结硬化的材料称为混凝土拌和物（或称为混凝土混合物）•混凝土和易性：•是指指混凝土拌和物的施工操作难易程度和抵抗离析作用程度的性质，和易性是一个综合的指标，包括稠度（流动性）、粘聚性和保水性三个主要方面。三、组成材料•1、水泥：GB175-2007《通用硅酸盐水泥》。配制混凝土时如何选择水泥？水泥品种的选择；水泥标号的选择。•2、砂：•3、石子：•4、粉煤灰、矿渣等矿物掺和料•5、外加剂四、混凝土配合比设计和优化•商品混凝土的工艺不同于现场搅拌的混凝土，运输距离和时间的存在必须控制坍落度损失。因此在设计混凝土配合比时应考虑如下因素：•(1)根据运距和运输时间确定初始坍落度：近距离(10km)或1h时，初始坍落度为18cm～20cm；远距距离(10km)或2h时，为20cm～22cm。(2)控制坍落度损失，即控制入泵前的坍落度应大于15cm。因为坍落度15cm时可泵性差。而坍落度20cm时，浇筑后混凝土长时间保持大流动性状态、其稳定性差容易产生离析，凝结慢。(3)初凝时间的控制：梁板柱浇筑时初凝时间8h～12h，大体积混凝土为12h～15h。影响混凝土强度的主要因素有哪些？•1）水泥强度和水灰比•2）集料：集料质量好，砼强度高；如含有大量软弱颗粒、针片状颗粒及风化岩石，则会降低混凝土强度•3）养护条件（温度和湿度）：在湿度保证的情况下，养护温度对混凝土强度增长有显著影响。温度降低，强度增长缓慢。当温度降至冰点以下时，混凝土强度停止发展，并受冻•胀破坏；湿度是水泥水化的必要条件。若环境湿度较低，水泥不能正常水化，甚至停止水化，这将严重降低混凝土强度。•4）龄期：•5）施工质量：五、混凝土-混凝土的种类•按胶凝材料分；•①无机胶凝材料混凝土，如水泥混凝土、石膏混凝土、硅酸盐混凝土、水玻璃混凝土等•②有机胶结料混凝土，如沥青混凝土、聚合物混凝土等。按容重分•①重混凝土,容重2600～5500公斤/立方米甚至更大•②普通混凝土,容重2400公斤/立方米左右•③轻混凝土，容重为500～1900公斤/立方米的轻集料混凝土、多孔混凝土、大孔混凝土等。什么是商品混凝土？•商品混凝土是指以集中搅拌、远距离运输的方式向建筑工地供应一定要求的混凝土。它包括混合物搅拌、运输、泵送和浇筑等工艺过程。严格地讲商品混凝土是指混凝土的工艺和产品，而不是混凝土的品种，它应包括大流动性混凝土、流态混凝土、泵送混凝土、高强混凝土、大体积混凝土、防渗抗裂混凝土或高性能混凝土等。因此、商品混凝土是现代混凝土与现代化施工工艺的结合，它的普及程度能代表一个国家或地区的混凝土施工水平和现代化程度。集中搅拌的商品混凝土主要用于现浇混凝土工程，混凝土从搅拌、运输到浇灌需1～2h，有时超过2h。因此商品混凝土搅拌站合理的供应半径应在l0km之内商品混凝土•我国商品混凝土中，约70％是标号C25～C40，C50～C60在一些重要工程中应用，个别特殊情况采用C70～C80。为了减少水泥用量、改善新拌混凝土的工作性，以及提高硬化混凝土性能，特别是耐久性，应当掺用粉煤灰。这样在掺10％～25％粉煤灰的情况下，可以减少单位水泥用量10％～20％。计算表明，基准混凝土中掺20％粉煤灰(减少水泥用量10％情况下)可节省能源10％。基准混凝土掺超塑化剂(减少水泥用量15％时)配制流态混凝土可节省能源15％。当粉煤灰和超塑化剂同时掺用时可节省能源25.5％。因此，将粉煤灰和超塑化剂同时掺用配制流态混凝土是最节能的，并且在性能和节能两方面都可得到满意的效果。六、商品混凝土的特点和原材料的选择商品混凝土的特点•1)由于是集中搅拌，因此能严格在线控制原材料质量和配合比，能保证混凝土的质量要求；•(2)要求拌合物具有好的工作性，即高流动性、坍落度损失小，不泌水不离析、可泵性好；•(3)经济性,要求成本低，性能价格比高七、商品混凝土原材料的选择与要求•1).水泥的选择通常采用硅酸盐水泥、普硅水泥或矿渣水泥，对水泥的基本要求是：(1).相同标号时,选择富裕系数大的水泥，因为水泥是使混凝土获得强度的“基础”；(2)相同强度时选择需水量小的水泥。水泥的标准稠度需水量在21％～27％，在配制混凝土时采用需水量小的水泥可降低水泥用量；(3).选择C3S高、C3A低(8％)、碱含量低(1％)，比表面适中(3400cm2/g～3600cm2/g)、颗粒级配好的水泥；(4)合理使用不同标号的水泥。配制C40以下的流态混凝土时应用32.5Mpa普硅水泥；配制C40以上的高性能混凝土应用42.5Mpa硅酸盐水泥或普硅水泥；(5)针对不同用途的混凝土正确选择水泥品种，如要求早强或冬季施工尽量采用R型硅酸盐水泥，大体积混凝土采用矿渣水泥或普硅水泥。•2)．矿物细掺料的选择常用的矿物细掺料有粉煤灰、磨细矿渣、沸石粉、硅粉等。配制商品混凝土时对矿物细掺料的基本要求是：(1)售价低、具有一定的水化活性，能替代部分水泥，在保证强度和其它性能的情况下，应多掺矿物细掺料，使混凝土的成本降低；(2)需水量比小(100％)，颗粒级配合理能提高拌合物的流动性；(3)合理使用不同品种的细掺料，配制C60以下的流态混凝土时采用II级粉煤灰，C60～C80采用I级粉煤灰或磨细矿渣，100Mpa以上的高性能混凝土掺硅粉。•3).集料的选择•粗细集料都应符合有关标准的要求。正确选择集料能确保混凝土工作性、强度和经济性。(1)细集料：砂子的颗粒级配合理、含泥量低有利于强度和工作性的提高。人工砂和风化山砂的需水量大、颗粒形状和级配不合理使拌合物流动性下降。河砂是理想的细集料，使用时应正确选择细度模数。配制高强混凝土时应用粗砂，普通流态混凝土用中砂。砂子的细度模数影响混凝土的砂率和用水量，砂率高用水量大，坍落度损失快。砂率偏低容易产生泌水和离析。(2)粗集料：石子的最大粒径和级配影响混凝土的用水量，砂率和工作性。配制高强混凝土和高性能混凝土时应采用高强度的碎石，其最大粒径应为19mm或25mm，因为高强混凝土的强度几近为石子强度的二分之一。普通流态混凝土采用最大粒径25mm或31.5mm碎石，采用泵送工艺时石子最大粒径应小于泵出口管径的三分之一，否则产生堵泵现象。目前市场连续级配的碎石较少，多数为单一粒级、这时应采用二级配石子。若采用单一粒级的石子应提高砂率。混凝土的砂率与石子的最大粒径有关，大石子砂率小、小石子砂率大。其中就有合理配合的问题。在配制流态混凝土时，若采用较大粒径(如31.5mm)碎石与中细砂(Mx=2.50)配合可以降低砂率和用水量，因而降低混凝土的成本。•4)外加剂的选择商品混凝土所用的外加剂应包括：引气减水剂、高效缓凝引气减水剂、缓凝减水剂、高效缓凝减水剂、泵送剂、高效泵送剂等。选择外加剂的原则：(1)根据所配制的混凝土类型选择相应的外加剂品种;(2)根据混凝土的原材料、配合比和标号确定对外加剂的减水率和掺量的要求;(3)根据工程类型、气候条件、运输距离，泵送高度等因素，确定对坍落度损失程度、凝结时间和早期强度的要求;(4)其它特殊要求(如抗渗性、抗冻性、抗浸蚀性、耐磨性等)。混凝土强度等级分类•混凝土的强度等级通常采用C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60。强度等级为C60及其以上的混凝土属高强混凝土。•影响混凝土强度等级的因素主要有水泥等级和水灰比、集料、龄期、养护温度和湿度等有关