混凝土原材料及应用

混凝土原材料及应用一、前言混凝土是由水泥、砂、石、掺合料、外加剂、水等六大原料组成的。新拌混凝土的工作性能，硬化混凝土的强度、耐久性能很大程度上取决于原材料质量。同时因原材料质量变化如骨料含水率、粉煤灰细度、需水量比变化、外加剂减水率变化等，混凝土的配合比都要作相应调整，并没有通用的固定的配合比。二、对原材料进场的基本要求应使用质量稳定的原材料，并相对固定选购，其采购应实行质量否决制度，经质量部门验收或检验合格的，书面确认后，才能入站或入库；原材料的储备及货源应满足生产任务的需要；原材料入站或入库后，有关内容应及时登入台帐。三、水泥一般规定应选用旋窑生产的散装水泥，水泥的品种和强度等级应根据合同的技术要求、工程特点和所处环境合理选用；水泥进站时必须具有质量证明文件，并按不同的品种、强度等级及牌号按批分别存储在专用的仓罐内，并做好明显标记；对所用的水泥，应按批检验其强度和安定性，合同有要求时还应检验其他指标；水泥在储存和运输过程中不得受潮。对已进站的每批水泥，储存不当引起质量疑问的，应重新采集试样复检其强度和安定性，存储期超过三个月的水泥，使用前必须进行复验，并按复验结果使用；对同一水泥厂生产的同品种、同强度等级的散装水泥，以一次进站的同一出厂编号的水泥为一批。但一批的总量不得超过500t。预拌混凝土选用水泥应注意的几个问题水泥各项性能指标除满足现行国家标准外，应将水泥的匀质性和稳定性放在第一位。尽可能选用配制混凝土时需水量小，流动性好，与外加剂有较好适应性的水泥。在混凝土有特殊要求时，应使用专用的水泥。将水泥强度富余量(81标准:水泥强度等级值富余系数为1.13，2000标准中未给出具体推荐数值)、强度标准差、标准稠度用水量、初终凝时间、对多数减水剂的适应性和经时坍落度损失率等技术指标相结合，综合评价水泥质量的优劣。水泥检验检验依据：《通用硅酸盐水泥》GB175-2019主要技术指标：化学指标：不溶物、烧失量、三氧化硫、氧化镁、氯离子；碱含量（选择性指标）；物理指标：凝结时间、安定性、强度、细度（选择性指标）。水泥日常检验中要注意的几个技术指标细度（选择性指标）硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度以比表面积表示，其比表面积不小于300m2/kg；矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的细度以筛余表示，其80μm方孔筛筛余不大于10％或45μm方孔筛筛余不大于30％。强度火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥和掺火山灰质混合材料的普通硅酸盐水泥在进行胶砂强度检验时，其用水量按0.50水灰比和胶砂流动度不小于180mm来确定。当流动度小于180mm时，应以0.01的整倍数递增的方法将水灰比调整至胶砂流动度不小于180mm。氯离子GB175-2019增加了氯离子限量的要求，即水泥中氯离子含量不大于0.06％。其检验方法依据：《水泥中氯离子的化学分析方法》JC/T1073-2019。水泥比表面积检验方法检验依据：《水泥比表面积测定方法勃氏法》GB/T8074-2019试验室条件：相对湿度不大于50％试验设备透气仪：分手动和自动两种；烘干箱：控制温度灵敏度±1℃；分析天平：分度值为0.001g；秒表：精确至0.5s；滤纸：中速定量滤纸；压力计液体：采用带有颜色的蒸馏水或直接采用无色蒸馏水；汞：分析纯汞；基准材料：标准粉或相同等级的标准物质。仪器校准仪器漏气的检查圆筒中试料层体积的测定(水银代替法)试料层体积的测定采取二次相差不超过0.005厘米3的平均值，并记录测定过程中圆筒附近的温度。水银21PPV样品准备水泥样品按GB12573进行取样，先通过0.9mm方孔筛，再在110℃±5℃下烘干1h，并在干燥器中冷却至室温。装入圆筒中的水泥的重量，应使在捣器捣实后，恰能达到所规定的体积，其重量可按下式算出：)1(εVm试验方法及步骤测定水泥密度漏气检查将水泥装入圆筒内把装有试料层的透气圆筒插入压力计顶端锥型磨口处，打开微型电磁泵抽出空气，使液面上升到扩大部下端关闭阀门，当液面下降到第一条刻线时，开始计时，当液面徐徐下降到第二条刻线时停止计时，记录时间，并记录下试验时的温度计算当测试试样的密度和空隙率均与标准样品不同，试验时的温度与校准温度之差≤3℃时，可按下式计算：如试验时的温度与校准温度之差大于3℃时，则按下式计算：33)1()1(SSSSSTTSS33)1()1(SSSSSSTTSS结果处理水泥比表面积应由二次透气试验结果的平均值确定。如二次试验结果相差2％以上时，应重新试验。计算结果保留至10cm2/g。当同一水泥用手动勃氏透气仪测定的结果与自动勃氏透气仪测定的结果有争议时，以手动勃氏透气仪测定结果为准。水泥中氯离子的化学分析方法化学分析的基础小常识试剂和材料除另有说明外，所用试剂应不低于分析纯。用于标定与配制溶液的试剂应为基准试剂。所用水应符合GB/T6682中规定的三级水要求。液体试剂的密度指20℃的密度。在化学分析中，所用酸或氨水，凡未注浓度者均指市售的浓酸或浓氨水，用体积比表示试剂稀释程度，例如硝酸（1+2）表示：1份体积的浓硝酸与2份体积的水相混合。配制溶液溶液配制好后，要粘贴有效标识。一般溶液标识上写明：完整的溶液名称，浓度，配制人，配制日期，有效期至。标准溶液：完整的溶液名称，浓度（一般保留至小数点后4位），配制人，标定人及复标人，配制日期，标定日期，有效期至。配制的溶液除有明确规定外，有效期一般为3个月。一般在阴凉处避光保存。滴定小常识滴定法也称中和法，是一种利用酸碱反应进行容量分析的方法。用酸作滴定剂可以测定碱，用碱作滴定剂可以测定酸,这是一种用途极为广泛的分析方法。滴定管的特点滴定管分酸式滴定管碱式滴定管。酸式滴定管——玻璃活塞——量取或滴定酸溶液或氧化性试剂碱式滴定管——橡胶管、玻璃珠——量取或滴定碱溶液。滴定管刻度上边的小（有0刻度），下边的大。滴定管下部尖嘴内液体不在刻度内，量取或滴定溶液时不能将尖嘴内的液体放出。酸碱中和滴定口诀酸管碱管莫混用，视线刻度要齐平。尖嘴充液无气泡，液面不要高于零。莫忘添加指示剂，开始读数要记清。左手轻轻旋开关，右手摇动锥形瓶。眼睛紧盯待测液，颜色一变立即停。数据记录要及时，重复滴定求平均。误差判断看V(标)，规范操作靠多练。水泥中氯离子的测定方法检验依据：《水泥中氯离子的化学分析方法》JC/T1073-2019标准规定了硫氰酸铵容量法（基准法）及磷酸蒸馏——汞盐滴定法（代用法）两种方法测定水泥中的氯离子。硫氰酸铵容量法（基准法）方法提要：该方法测定除氟以外的卤素含量，以氯离子（Cl-）表示结果。试样用煮沸的稀硝酸进行分解。同时消除硫化物的干扰。用已知量的硝酸银标准溶液使已溶解的氯化物沉淀。煮沸后，沉淀物用稀硝酸洗涤。将滤液和洗涤液冷却至25℃以下，以铁（Ⅲ）盐为指示剂，用硫氰酸铵标准滴定溶液滴定过量的硝酸银。磷酸蒸馏——汞盐滴定法（代用法）方法提要：用规定的蒸馏装置在约250℃～260℃温度条件下，以过氧化氢和磷酸分解试样，以净化空气做载体，进行蒸馏分离氯离子。氯化物以氯化氢形式蒸出，用稀硝酸作吸收液，蒸馏10～15min后，用乙醇吹洗冷凝管及其下端于锥形瓶内，乙醇的加入量占75%（体积分数）以上。在pH3.5左右，以二苯偶氮碳酰肼为指示剂，用硝酸汞标准溶液进行滴定，终点为紫红色。测氯蒸馏装置示意图1、吹气泵2、转子流量计3、洗气瓶(内装硝酸银溶液)4、温控仪5、电炉6、蒸馏管7、炉保温罩8、冷凝管9、锥形瓶或烧杯磷酸蒸馏——汞盐滴定法该方法与后面要讲的矿粉的氯离子测定所用检验方法（《水泥原料中氯离子的化学分析方法》JC/T420-2019）一致。反应机理反应式如下：蒸馏反应：3C1-+H3PO4＝3HCl↑+PO43-滴定反应：Hg2++2C1-＝HgCl2↓终点时:Hg2++二苯偶氮碳酰肼=Hg―二苯偶氮碳酰肼(紫红色)分析步骤连接测氯蒸馏装置试样称取向50mL锥形瓶中加入约3mL水及5滴0.5mol/L硝酸，放在冷凝管下端用以承接蒸馏液，冷凝管下端的硅胶管插于锥形瓶的溶液中。向蒸馏管中加入5滴过氧化氢（30％）摇动后加入5mL磷酸（≥85％），套上磨口塞摇动，待试样分解产生的二氧化碳气体大部分逸出后，将固定架套在石英蒸馏管上，并置于250～260℃的测氯蒸馏装置的炉膛内，迅速地以硅橡胶管连接好蒸馏管的进出口部分（先连出气管，后连进气管），盖上炉盖。开动气泵，调节气流速度在100mL/min～200mL/min，蒸馏10min～15min后关闭气泵，取出蒸馏管。用乙醇吹洗冷凝管及其下端于锥形瓶内（乙醇用量约为15mL）。取出锥形瓶向其中加入1～2滴溴酚蓝指示剂（1g/L），用氢氧化钠溶液（0.5mol/L）调至溶液呈蓝色，然后用硝酸调至溶液刚好变黄，再过量1滴，加入10滴二苯偶氮碳酰肼（10g/L），用硝酸汞标准滴定溶液滴定溶液（0.001mol/L）滴定至紫红色出现。氯离子含量为0.2％～1％时，蒸馏时间应为约15min～20min；用硝酸汞标准滴定溶液滴定溶液（0.005mol/L）进行滴定。测定要点加入5滴H2O2，摇匀。作用：①分散试样，防止试样结块。②蒸馏时生成的硫化物被过氧化氢氧化为硫酸，而不被蒸出。加入5mL磷酸磷酸的沸点高，溶解矿物的能力强，在高温下分解试样的同时，可使氯化物生成易挥发的氯化氢被蒸馏出来。吸收液：向50mL锥形瓶中加入约3mL水及4～5滴0.5mol/L硝酸。作用：①吸收加热蒸馏时生成的氯化氢。②进一步消除被蒸出的极少量的氢硫酸的干扰。硝酸汞标准滴定溶液的配制：此溶液为重金属溶液，有毒，尽量不占到皮肤上；为了防止其水解，在配制过程中一定用硝酸溶解后，在加水稀释。同时进行空白试验。“空白试验”——在不加试样或以等量溶剂（水）替试液的情况下,按相同方法操作所得的结果，目的是对试验结果进行校正。空白试验应与测定平行进行，除不加试样之外，采用完全相同的分析步骤，取相同量的试剂。计算时从测定结果中扣除空白试验值。结果表示与计算以两次试验的平均值表示测定结果。允许差1001000278mVVTwclcl氯离子含量范围同一试验室的允许差％不同试验室的允许差％w≤0.100.0020.0030.10＜w≤0.300.0100.015w＞0.300.0200.030四、骨料骨料的种类、形状、粒径和级配，对混凝土（特别是泵送混凝土）的性能有很大影响，必须予以严格控制。（一）细骨料——砂定义粒径小于5mm的岩石颗粒。必须符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52－2019）、《建筑用砂》（GB/T14684-2019。）分类按来源可分为天然砂和人工砂。天然砂按来源又可分为：河砂，海砂，山砂。按技术要求分为三类:Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ。Ⅰ:可用于＞C60的混凝土Ⅱ:可用于C30～C60的混凝土Ⅲ:可用于＜C30的混凝土颗粒形状与表面特征砂的颗粒形状与表面特征及其对混凝土性能的影响见下表：种类颗粒形状表面特征和易性强度河砂圆、椭圆光滑好低海砂山砂多棱角粗糙差高颗粒级配颗粒级配指砂的大小颗粒搭配的情况。Ⅰ区：粗砂为主，易泌水，不易密实成型，可配制富混凝。Ⅱ区：中砂为主，最适合配制普通混凝土。Ⅲ区：细砂为主，配制的混凝土拌合物粘性大，保水性好，但易干缩。粗细程度：不同粒径的砂混合在一起后总体的粗细程度。表示方法：用细度模数表示。合理级配：粗细颗粒含量适当；空隙率小；总表面积小；水泥浆的用量少；混凝土的和易性好；密实度高；强度及耐久性高。泵送混凝土细骨料的最佳级配可按《混凝土泵送施工技术规程》（JGJ/T10-95）附录A中图A-5选用。有害杂质定义：骨料中妨碍水泥水化或引起水泥石腐蚀，降低水泥石与骨