预拌混凝土基本知识

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1、预拌混凝土基本知识江西省建筑材料工业科学研究设计院 混凝土及结构研究所2013.11提 纲引言混凝土的定义、特点及发展趋向 混凝土用原材料 新拌混凝土性能 硬化混凝土性能 预拌混凝土的制备 预拌混凝土的施工 预拌混凝土有关的问题 预拌混凝土的质量控制特种混凝土 世界上最古老的混凝土将含僵石的粘土煅烧，压碎之后得到胶凝材料，其中有石灰、烧粘土及粘土。（三合土）把砂石胶结起来，或把僵石胶结起来，做成房屋的地面，经长期碳化，表面坚硬，像石材。这就是5000年前中国最古老的混凝土。5000年前的混凝土 我国甘肃大地湾发现的遗址中，有许多住宅群。这些住宅群地面是一种很坚硬的混凝土材料，颜色灰白。距今已有

2、5000年的历史。 古罗马的混凝土古罗马利用火山灰、石灰为胶凝材料，将火山渣或砂石胶结起来，得到了古罗马时代的混凝土，他们利用这种混凝土建造了教堂、斗兽场等建筑物。比较著名的有古罗马的万神庙。距今2000年前英国人发明的现代混凝土1824年英国的阿斯普丁发明了波特兰水泥（Portland cement）。因这种水泥凝结硬化后颜色与英国波特兰的石头颜色相同，故有此命名。波特兰水泥将砂、石粘结在一起，就得到了现代混凝土。1824年1. 混凝土的定义、特点及发展趋向 1.1 混凝土的定义 混凝土：是由胶凝材料、粒状材 料、水及其他外加剂按照适量的比例配 制而成的一种建筑材料。普通混凝土：以水泥为胶凝

3、材料， 砂子和石子为骨料，以及根据需要掺入 的外加剂、矿物掺合料等组分按一定比 例，经加水搅拌、浇筑成型、凝结固化 成具有一定强度的“人工石材”，也就 是水泥混凝土，“混凝土”一词通常可 简作“砼”。 1、原材料来源丰富2、施工方便 3、性能可根据需要设计调整4、抗压强度高 5、耐久性好混凝土的优点混凝土的缺点 1、自重大2、抗拉强度低，抗裂性差3、收缩变形大检测落后于产品1.2 混凝土的特点1 满足混凝土结构设计的强度要求，以保证构筑 物能安全地承受各种设计荷载 2 满足混凝土施工所要求的和易性，以便硬化后 能得到均匀密实的混凝土具有与工程环境相适应的耐久性，以保证构筑 物在所处环境中服役寿

4、命满足经济与生态的要求，能源与资源消耗低、 环境负荷少等341.3 建筑对混凝土的要求 n混凝土体量小、强度等级低、坍落度小、要求低，体系相对简单n人们关注的只是混凝土的强度指标、抗渗透指标，对其他的方面关注甚少或者没有关注、不需要很多关注。传统混凝土1.4 混凝土的发展趋向 水泥砂石水外加剂掺合料传统混凝土曾是主流，目前在民用建筑中仍大量采用外加剂混凝土推进预拌混凝土或称泵送混凝土现代预拌混凝土目前正在推广应用混凝土原材料n预拌混凝土是指由水泥、集料、水以及根据需要掺入的外加剂和掺合料等成分按一定比例，经集中计量拌制后通过运输车，在规定时间内运至使用地点的混凝土拌合物。预拌混凝土优点加速施工

5、进度减少环境污染提高工程质量节约材料成本 预拌砼的发展对我国建筑业的影响n预拌砼的发展使得我国建筑工程质量得到普遍提高；n砼生产的高度集约化为新技术的推广应用搭建了很好的平台；n精确的质量控制为新技术的推广应用奠定了良好的基础；n砼生产的专业化为新技术的推广应用提供了技术保证；n混凝土商品化推动了水泥的散装化。1、高性能混凝土（HPC）要求有高强度等级（fcu60Mpa）和良好的工作性、体积 稳定性和耐久性。 2、绿色高性能混凝土（GHPC）公司大量使用的矿粉和粉煤灰是符合绿色高性能混凝土技术途径的，也符合我国环境保护和可持续发展的战略要求。 3、其它新技术混凝土 灭菌、环境调节、变色、智能混

6、凝土等。 现代混凝土的发展趋向 2. 混凝土用原材料 各成分的作用： 1、水泥浆能充填砂的空隙， 起润滑作用，赋予混凝土拌合物 一定的流动性。 2、水泥砂浆能充填石子的空 隙，起润滑作用，也能流动。 3、水泥浆在砼硬化后起胶结 作用，将砂石胶结成整体，产生 强度，成为坚硬的水泥石。 普通混凝土组成材料是水泥、天然砂、石、水、掺合料和外 加剂，其组成过程为： 水水泥掺合料水泥浆砂水泥砂浆粗骨料混凝土。2.1 水 泥 水泥是商品混凝土最重要原材料之一，也是决 定混凝土性能的最重要部分。 通用水泥一般有六种，分别是硅酸盐水泥、普 通硅酸盐水泥、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

7、复合硅酸盐水泥。生产混凝 土一般常用的水泥有普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水 泥。2.2.1 粉煤灰 n2.2.1 粉煤灰n 粉煤灰是从燃煤热电厂烟道气体中收集的一种粉状材料，以SiO2和 Al2O3为主要成分，含有少量CaO。n 在混凝土中掺加粉煤灰使混凝土的性能得到以下几个方面的改善：n1、可以提高混凝土的后期强度；n2、在混凝土的用水量不变的情况下，可以起到显著改善混凝土拌合物 和易性的效应，增加流动性和粘聚性，还可降低水化热；n3、若保持混凝土拌合物原有的和易性不变，则可减少用水量，起到减 水的效果，从而提高混凝土的密实度和强度，增强耐久性。n 粉煤灰主要分为级灰、级灰、 级灰和原灰，主要

8、采用级 灰、级灰。矿渣：冶炼生铁的副产品， 以硅酸盐和铝硅酸盐为主 粉煤灰：热电厂煤粉 燃烧后的产物，以硅 酸盐和铝硅酸盐为主磨细矿渣（即通常所说的矿粉）是指在高炉炼铁过程中排出的非金属矿物熔渣，通过粉磨所得到的一种粉状材料。在混凝土中掺加磨细矿渣使混凝土的性能得到以下几个方面的改善： 1、降低了混凝土的水化热； 2、可提高混凝土的耐久性，改善混凝土的抗渗性能； 3、具有物理辅助减水效果； 4、有利于提高混凝土的后期强度； 5、改善坍落度损失。2.2.2 磨细矿渣 骨料（也称集料）总体积占混凝土体积的6080，根据粒径大小 分为粗骨料（粒径4.75mm）和细骨料（粒径为0.154.75mm）。

9、2.3 骨 料图2-2 砂、石表观图1、种类河砂、海砂、江砂、山砂、人工砂等。 2、混凝土用砂质量要求 一般要求：质地坚实、清洁、有害杂质含量少。2.3.1 细骨料（砂）图2-3 江 砂 图2-4 河 砂 1、粗骨料的种类粗骨料为粒径4.75mm的岩石颗粒，分为卵石和碎石两类。卵石：光滑少棱角，孔隙率及总表面积小，混凝土拌和物和易性好 ，水泥用量少，但粘结力差，强度低。 碎石：表面较粗糙，多棱角，孔隙率及总表面积大，拌制混凝土时 的性能较好，水泥用量多，但粘结力强，强度高。在相同条件下，碎石 混凝土比卵石混凝土的强度约高10左右。 2.3.2 粗骨料（石） 图2-6 卵 石图2-7 碎 石骨料

10、的各项性能指标将直接影响到混凝土的施工性能和使用性能。骨料的主要技术性质包括：颗粒级配及粗细程度、颗粒形态和表面特征 、强度、坚固性、含泥量、泥块含量、有害物质及碱骨料反应等。砂石中常含有一些有害物质，如粘附在砂石表面的粘土、淤泥，妨碍水泥与骨料的粘结，增大用水量，降低混凝土的强度（当含泥量为1 5时，混凝土的强度降低012；当含泥量超过7时，混凝土的 强度降低达30以上）、抗冻性和耐磨性，并增大混凝土的干缩。混凝土用砂不能过粗或过细，砂子的粗细程度一般认为细度模量在2.62.7时最好。 2.3.3 骨料的劣质性能对混凝土的影响 骨料的颗粒级配是指不同粒径骨料颗粒的分布情况。在混凝土中砂石料之

11、间的空隙是由水泥浆所填充，为节省水泥和提高混凝土的强度，就应尽量减少砂石料之间的空隙。要减少骨料颗粒之间的空隙，就必须有大小不同的颗粒合理搭配。如下图所示的三种级配，图（a）为单粒级级配，图（c）为连续级配，级配良好。 骨料的颗粒级配2.3.3 骨料的劣质性能对混凝土的影响 碎石因生产工艺不同会有数量不等的石粉。这些石粉遇水后包于骨料表面或分散在碎石中，影响碎石与水泥石的粘结力，提高减水剂和水的用量，降低混凝土的强度。 图2-8 针片状的石子 当石子中的针片状含量超标时，使骨料的空隙增加，不仅混凝土拌合物的和易性变差，而且会使混凝土的强度降低。2.3.3 骨料的劣质性能对混凝土的影响 碎石的粒

12、型均匀，针片状含量少，颗粒级配良好，可以使骨料的堆实程度高，具有较小的空隙率，填充于这些空隙间的水泥砂浆用量就减少，可以有效地降低混凝土的成本。如果碎石的颗粒级配不好，为单粒级或不连续级配，所拌制的混凝土就容易离析，施工性能差，混凝土的强度、耐久性都会降低。2.3.3 骨料的劣质性能对混凝土的影响 减水剂是最常用的一类化学外加剂，在混凝土中使用减水剂主要有以下几个作用： 1、在保持用水量不变的情况下，改善新拌混凝土的工作度，提 高流动性： 2、在保持新拌混凝土工作度不变的情况下，减少用水量，以提高混凝土的强度； 3、在保持新拌混凝土一定强度前提情况下，减少水泥用量，以改善硬化混凝土的体积稳定性

13、，提高抗裂性； 4、改善新拌混凝土的可泵性，提高施工速度。 2.4 外 加 剂 我们公司使用的减水剂有自产的萘系减水剂与聚羧酸减水剂两种。 图2-9 萘系减水剂 图2-10 聚羧酸减水剂 萘系减水剂是我国目前生产量最大，使用最广的高效减水剂（占减水剂用量的70%以上），其特点是：1、减水率较高（15%25%），不引气，对凝结时间影响小。2、与水泥适应性相对较好，能与其他各种外加剂复合使用。3、单纯掺加萘系减水剂的混凝土坍落度损失较快。为了解决这个问题，通常在减水剂体系中复合一定量的缓凝组 分，但是掺加了缓凝组分，一旦掺量偏高，很容易出现混凝土长期不 凝结的现象，发生工程事故。另外，萘系减水剂与

14、某些水泥适应性不 好，会增加减水剂的用量。 2.4.1 萘系减水剂 聚羧酸盐系高效减水剂与萘系高效减水剂相比，其突出优点主要表现为：1、优良的保塑性能，能够保持混凝土坍落度在12h内不损失；2、掺量低，减水率高，其最高减水率可达40；3、对混凝土的早强及增强效果明显高于其它类型的高效减水剂；4、能够提高抗压、抗弯和抗拉强度；2.4.2 聚羧酸减水剂 5、大幅提高混凝土耐久性，降低混凝土碱-骨料反应，提高混凝土的抗冻融能力； 6、优异的保水性能，掺用该产品后的混凝土，比基础产品混凝土泌水明显减少，且无离析；更容易实现施工作业； 7、降低混凝土的单方成本； 8、合成中不使用甲醛，对环境不造成污染，

15、属于绿色环保产品。2.4.2 聚羧酸减水剂2.5 水水是混凝土的主要组成材料之一，水中的某些杂质（如油类、酸、碱、糖、有机杂质等）会影响混凝土的正常凝结时间与硬化，影响混凝土的强度发展和耐久性，加快钢筋的锈蚀，污染混凝土表面，影响表面装饰。水中含泥会增大减水剂、水的用量，增加混凝土的成本；泥粒会妨碍水泥与骨料的粘结，形成混凝土的薄弱环节，降低混凝土的强度。3. 新拌混凝土的性能混凝土原材料加水拌合后形成混凝土拌和物，这一拌和物具有一定的流动性、粘聚性和可塑性。随着时间的推移，胶凝材料的反应不断进行，水化产物不断增加，形成凝聚结构。此时混凝土开始凝结硬化，逐步失去流动性和可塑性，最终形成具有一定

16、强度的水泥石。凝结硬化以前的混凝土拌和物通常称为新拌混凝土，凝结硬化以后的混凝土称为硬化混凝土。新拌混凝土的性能包括和易性、凝结时间、含气量、塑性收缩和塑性沉降等。3.1 新拌混凝土的和易性新拌混凝土的和易性，也称工作性，是指拌合物易于搅拌、运输、浇捣成型，并获得质量均匀密实的混凝土的一项综合技术性能。通常是以测定拌合物的流动性来评定和易性，而粘聚性和保水性主要通过观察的方法进行评定。目前，最常用的方法为坍落度法。图3-3 测量坍落度图3-4 测量扩展度3.1 新拌混凝土的和易性新拌混凝土的各种性能常常是相互关联的，过分大的流动性有可能使稳定性降低，就很难保证混凝土的均匀性，容易产生离析、泌水。在提高混凝土的流动性时，混凝土的用水量将会增加，如果不增加胶凝材料用量，将