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第5章 混凝土组成材料和配合比设计(2)

石子的级配有连续级配和间断级配之分。连续级配是将石子按其尺寸大小分级,分级尺寸是连续的,然后按适当比例配合。连续级配因大小颗粒搭配较好,混凝土混合物的和易性好,不易发生离析现象。间断级配的石子,其颗粒尺寸的大小是不连续的。有意剔去某些中间尺寸的粒级,造成颗粒级配的间断。大小颗粒间有相当大的“空当冶,因而可以减少颗粒间的干扰。大颗粒间的空隙由很小的石子来填充,可使其空隙率降低,密实性增加,因而节约水泥,但容易使混凝土拌和物产生离析现象。

3.石子的质量要求

(1)碎石、卵石(粗骨料)的质量标准

碎石或卵石应质地坚硬,耐久,干净。质量应符合现行行业标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JGJ53—92的规定。

混凝土用石子的主要质量指标,必须符中的要求。

选料。尽量不用可能引起碱鄄骨料反应的碎石、卵石,如蛋白石、黑硅石、隧石、磷石英、方石英、火山玻璃体、微晶、变质石英、玉髓、玛瑙、蠕石英、细小菱形白云石晶体等骨料。在选择集料时,要查看碎石、卵石产源地的岩相报告或根据经验观察,若集料中含有活性矿物时,应尽量不用或根据碱活性检验的结果决定是否使用。

(2)碎石或卵石的验收要求

同产地、同规格的碎石或卵石,用大型工具(如火车、货船、汽车)运输的,以400米3或600吨为一验收批;用小型工具运输的,以200米3或300吨为一验收批,不足上述数量者以一批计。当质量比较稳定、进料量又较大时,可定期检验。

于碎石或卵石进场时,供货单位应提供产品合格证或质量检验报告。现场应按批验收,每验收批至少应进行颗粒级配、含泥量和泥块含量及针片状颗粒含量检验。一般还要检验表观密度、堆积密度。对重要工程或特殊工程应根据工程要求,增加检测项目。如对其他指标的合格性有怀疑时,应予以检验。

取样方法及数量。从料堆上取样时,取样部位应均匀分布。在料堆的顶部、中部和底部分别选取均匀分布的5个不同部位,取样前先将取样部位表层铲除,然后由各部位抽取大致相等的石子共15份,总量不少于60千克,混合均匀。

我是混凝土工能手装卸和堆放过程中,应防止颗粒离析和混入杂质,并应按产地、种类和规格分别堆放。堆放高度不宜超过5米,但对间断粒级或最大粒径不超过20毫米的连续粒级,堆放高度可以增加到10米。堆放场地应远离化灰池、灰渣堆,严禁混入煅烧过的白云石或石灰石块。

(四)水

拌和混凝土用的水,应符合下列要求:

凡适用饮用的水,都可拌制和养护混凝土。

于水中不能含有影响水泥正常结与硬化的有害杂质或油脂、糖类等。

污水、pH小于4的酸性水和含硫酸盐量按SO3计超过水重1%的水均不能用于拌和混凝土。

海水不得用于混凝土结构中,且绝对不可用于拌制高铝水泥混凝土。

当混凝土用于饰层或混凝土表面须着色加工时,不能采用海水。

(五)外加剂

外加剂又称为附加剂、添加剂,是一种在混凝土、砂浆或水泥浆搅拌之前或搅拌中加入的,并能按要求改善混凝土、砂浆或水泥浆性能的材料。在一般情况下,其掺量为水泥用量的0.005%—5.0%。1.外加剂的分类外加剂的品种很多,按其化合物类别,可分为有机与无机两大类。按其功能分,可分为下面五类:

改变新拌混凝土流动性能的外加剂,例如减水剂、引气剂、保水剂。

于调节混凝土结、硬化性能的外加剂,例如缓剂、早强剂、速剂。

调节混凝土气体含量的外加剂,例如引气剂、发气剂、泡沫剂、消泡剂。

改善混凝土耐久性的外加剂,例如引气剂、阻锈剂、抗冻剂、抗渗剂、密实剂。

为混凝土提供特别性能的外加剂,例如防腐剂、着色剂、膨胀剂、碱鄄骨料反应抑制剂。无机化合物外加剂多为电解质盐类,例如,膨胀剂石膏、石灰;阻锈剂亚硝酸钠;发气剂铝粉、过氧化物,早强剂各种可溶性的氯化物等。有机化合物外加剂多是表面活性剂,如木质素磺酸盐、多环芳香磺酸盐减水剂,各种树脂酸盐,松香热聚物引气剂,各种硬脂酸盐防水剂等。以下介绍几种普遍使用的外加剂。

2.减水剂

能使混凝土在保持原来坍落度不变的情况下,显著减少拌和用水量的外加剂称为减水剂。减水剂是一种表面活性材料,加入混凝土中能对水泥颗粒起扩散作用,能把水泥聚体中所包含的游离水释放出来,从而能保持混凝土和易性不变而显著减少拌和用水量,降低水灰比,改善和易性,增加流动,节约水泥,有利于混凝土强度增长及物理性能的改善。

3.早强剂

凡能加速混凝土硬化过程,提高其早期强度的外加剂叫早强剂。早强剂可以加快施工进度,加速模板周转。有些早强剂在低温中使用,可降低混凝土的冻结温度,促进混凝土在负温下强度的增长。因此,在冬季混凝土施工中被广泛采用。目前广泛使用的混凝土早强剂有三类,即氯化物系、硫酸盐系、三乙醇胺系,但更多的是使用它们的复合早强剂。下面介绍几个常用品种。

(1)氯化钙(CaCl2)

氯化钙是白色无机电解质盐类,它是使用最早的混凝土早强剂。由于其使用效果好,价廉易得,使用方便,故国内外一直广为采用。

采用CaCl2早强剂时,最大的缺点是含有Cl—离子,会使钢筋锈蚀,因此在钢筋混凝土中CaCl2掺量不得超过水泥质量的1%,在无筋混凝土中掺量不得超过3%。为了消除这一缺点,通常将CaCl2与阻锈剂NaNO2复合使用,这时由于亚硝酸钠能在钢筋表面生成氧化保护膜,抑制了钢筋的锈蚀作用。

CaCl2掺入混凝土中,还能加速水泥的水化放热时间,有利于混凝土早期结,同时又能降低混凝土中水的冰点,显著提高混凝土的早期抗冻能力。所以,冬季施工时,常用CaCl2作为混凝土的促、早强、C防冻外加剂。使用CaCl2时应先加水化成溶液,再加入混凝土中拌和均匀。

(2)三乙醇胺复合早强剂

三乙醇胺复合早强剂由三乙醇胺与氯化钠、亚硝酸钠、二水石膏复合而成。其中三乙醇胺是无色或淡黄色油状液体,呈强碱性,无毒,不易燃,溶于水。亚硝酸钠是淡黄色结晶,对钢筋有阻锈作用。下面介绍三种具有显著早强效果的配方:氯化钠0.5%(以水泥质量计,下同)加三乙醇胺0.05%,可用于普通水泥配制的钢筋混凝土中;亚硝酸钠1%,二水石膏2.0%加三乙醇胺0.05%,可用于严禁使用氯盐的钢筋混凝土;亚硝酸钠0.5%,氯化钠0.5%加三乙醇胺0.05%,可用于预应力混凝土。使用时,二水石膏粉因在水中的溶解度很小,可掺入水泥中拌和,其他三种材料则按比例配成溶液使用。

(3)硫酸钠复合早强剂

硫酸钠复合早强剂是由硫酸钠与氯化钠、亚硝酸钠、二水石膏及三乙醇胺等复合而成的早强剂。它有多种配方,分别适用于低温和负温(—8益以内)下的一般钢筋混凝土、预应力混凝土和不宜掺氯盐的钢筋混凝土。4.缓剂缓剂是用以延缓混凝土结并对后期强度无显著影响的外加剂。这种缓剂能在水泥及其水化物的表面形成一种物质而达到缓的效果。它主要用于大体积混凝土工程、高温下的混凝土施工、水下混凝土的导管施工、填石灌浆工程、夏季滑模施工以及长距离运输混凝土等。其作用是延缓结时间,保持新拌混凝土的工作性,延长水化热放热时间,以清除或减少大体积工程的温度应力,减少或消除混凝土的裂缝。缓剂有酒石酸、柠檬酸、磷酸钠、糖蜜等,其掺量及缓。其中常用的缓剂为糖蜜,当气温为23—28益时,掺入量每增加0.1%,能延缓结时间1小时。但应控制其用量,当掺量超过1%时,混凝土就会长时间不硬;当掺量超过4%时,混凝土强度严重下降,其28天的强度仅为不掺的1/10。

5.引气剂、加气剂

引气剂和加气剂是有区别的。引气剂是指在混凝土中掺入少量后能引进一定限量的、微小的、稳定的气泡而不显著地改变混凝土硬化速度,并在硬化后仍能保留其气泡的外加剂。这些气泡可以改善新拌混凝土的工作性,减少泌水和离析;能切断混凝土中的毛细孔,使水分难于侵入,因而具有抗渗性;还可以在混凝土受冻、水分结冰膨胀时起缓冲作用,因而具有抗冻性。引气剂常用于防渗、抗冻、抗侵蚀等混凝土以及水工混凝土等。常用的引气剂有松香热聚物和松香酸钠等。松香热聚物引气剂为微透明的胶状体,使用时可按下列质量比稀释。引气剂:氢氧化钠:(70—80益)热水=1:0.2:20,在搅拌混凝土时一并投入,但用水量应扣除引气剂溶液中的水量。由于引气剂能在混凝土中产生气泡,也就相应地降低了混凝土的强度,因而其掺量必须严格控制。常用的掺量是松香热聚物为水泥质量的万分之一,松香酸钠为水泥质量的万分之一至万分之三。加气剂又称发气剂,通常用以制作加气混凝土等轻质混凝土。这种混凝土具有容重轻、保温性能好、可随意加工等特点,可作砌块、隔墙板、保温隔热层等。常用的加气剂为铝粉,它与混凝土浆料中的碱性物质发生化学反应放出氢气,使制品形成多孔、非承重的结构。

6.使用外加剂应注意的问题

(1)怎样选用

要认真弄清外加剂的性质。外加剂品种繁多,性能各异,牌号、名称容易混淆,使用前必须注意分辨。例如,同是快硬性外加剂,又分速剂和促剂,前者在几分钟内结,后者的结时间约比原水泥提前1—2小时;同是加气性外加剂,又分引气性、加气性;同是减水剂,又有早强型、缓型、引气型、非引气型,等等。因此,使用外加剂前,应先进行检验,区别使用。

于要按照工程要求选用。对大体积混凝土工程,为了推迟水化热排放时间,应选用缓剂;对抢险工程,混凝土要求快硬,应选用早强剂或高效减水剂;对钢筋密集、薄壁的构筑物或泵送混凝土,应选用高效减水剂或流动度大的减水剂;对抗冻、防渗混凝土,应选用引气性减水剂等。(2)性能要复验各种外加剂的质量指标,目前仍未有明确的规定,各企业自订的“企业标准冶也未尽一致。在使用过程中应从两方面进行考虑:一是较重大的工程、有特殊要求的工程应对外加剂中硫酸钠含量、氯化物含量进行复核,以保证工程的耐久性;二是为了控制工艺参数,应对外加剂的含固量、引气性、水泥净浆流动度、最佳掺量等进行复验,才能做好施工安排。

(3)注意掺量

外加剂是一种掺量小、作用大、反应灵敏的物质,其掺量必须准确,计算误差为2%。减水剂掺量过多时,坍落度变大,强度下降;过少时,达不到预期的工作性,强度也受影响。要控制其掺量,在搅拌时应注意几个问题:

外加剂称量要准确,搅拌用水量也要准确,砂、石含水量要扣除,如用外加剂溶液投料,溶液的水量也要扣除。

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