【正文】 ?按 JTJ 012－ 94《 公路混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范 》 ， 對(duì)于水泥混凝土路面 ， “ 水泥可采用硅酸鹽水泥 、 普通硅酸鹽水泥和道路硅酸鹽水泥 。 ?天然砂可分為： ①河砂、湖砂：其顆粒圓滑，比較潔凈，產(chǎn)源廣； ②山砂：與河砂相比有棱角，表面粗糙，但含泥量和含有機(jī)雜質(zhì)較多； ③淡化海砂： 雖然有河砂的優(yōu)點(diǎn)，但常混有貝殼碎片和含較多鹽分。 河床下切對(duì)大橋帶來(lái)的直接影響是：橋墩基礎(chǔ)周圍的砂土被淘涮 ， 導(dǎo)致橋基越來(lái)越淺 ， 下切的河床與橋墩周邊的水泥保護(hù)層之間形成空洞 ， 防護(hù)層失掉支撐 。 間斷級(jí)配也稱單粒級(jí)級(jí)配。同時(shí)，泥粉本身強(qiáng)度低，降低了混凝土的強(qiáng)度。 【 分析 】 由于工程場(chǎng)地緊臨出海口，每年秋冬時(shí)節(jié)均會(huì)出現(xiàn)海水倒灌的現(xiàn)象，經(jīng)調(diào)查得知，混凝土拌合用水氯離子及硫酸根離子超標(biāo)。內(nèi)部膨脹和外部收縮使得混凝土中產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。 ② 充填行為和致密作用。 ② 由于硅灰具有高比表面積，因而其需水量很大，將其作為混凝土摻合料，須配以減水劑，方可保證混凝土的和易性。包括緩凝劑、早強(qiáng)劑和速凝劑等。 ④ 改善混凝拌和物的可泵性以及混凝的其它物理力學(xué)性能。 （ 4）混凝土收縮低。 ⑤ 引入空氣會(huì)使干縮增大，但若同時(shí)減少用水量，對(duì)干縮的影響不會(huì)太大。 常見(jiàn)外加劑： [4]緩凝劑 ? 緩凝劑定義 緩凝劑是一種能延遲水泥水化反應(yīng)，從而延長(zhǎng)混凝土的凝結(jié)時(shí)間，使新拌混凝土較長(zhǎng)時(shí)間保持塑性，減少混凝土坍落度損失。 ? 緩凝組分 ：不同的水泥和摻和料以及不同的配合比，都會(huì)使緩凝效果產(chǎn)生變化。 已充分硬化的混凝土，一次性受凍不會(huì)使強(qiáng)度及其他性能受損，但反復(fù)凍融的積累作用會(huì)使混凝土受損。 ? 膨脹劑的作用機(jī)理 上述各種膨脹劑的成分不同 ， 其膨脹機(jī)理也各不相同 。因初始坍落度不同，其差別也不同。 以上措施應(yīng)有針對(duì)性的應(yīng)用，采取一種或綜合方法。其實(shí)表面并非真正硬化，很大程度上是由于水分蒸發(fā)使得混凝土失水干燥造成。 原材料的存放 ? 亞硝酸鈉應(yīng)單獨(dú)存放，存放或配制亞硝酸鈉溶液的容器上應(yīng)標(biāo)有“毒品”字樣和標(biāo)志，并妥善保管，嚴(yán)禁在存放或配制外加劑的室內(nèi)進(jìn)食?；炷恋恼扯冗^(guò)低很容易形成表面無(wú)光澤、砂紋、麻面等。如樓板或墻體混凝土的絕大部分凝結(jié)正常，在局部面積不大的區(qū)域，混凝土不凝。 ? 除了原材料的因素，在做混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng) 重點(diǎn)考慮石子體積、漿體體積的比例。 ? 摻和料用量調(diào)整。 這一點(diǎn)往往被忽略 。 ? 防凍劑的特點(diǎn)： 防凍劑中含有防凍組分，防凍組分能降低水的冰點(diǎn)，使混凝土在負(fù)溫下仍在進(jìn)行水化作用。 ?復(fù)合外加劑通常是由多種表面活性劑或與無(wú)機(jī)電解質(zhì)等組成。 混凝土硬化過(guò)程體積變化小。通常每增加含氣量 1%，能減少單位用水量 3%。 （ 2）混凝土拌和物的流動(dòng)性好， 坍落度損失低 ， 2小時(shí)坍落度基本不損失，其高工作性可保持 68小時(shí)。這是減水劑分子吸附產(chǎn)生的分散作用。 ? 能賦予新拌混凝土和硬化混凝土優(yōu)良的性能 ， 如提高抗凍性 、 調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間和硬化時(shí)間 、 改善工作性 、 提高強(qiáng)度等等 ， 是生產(chǎn)各種高性能混凝土和特種混凝土必不可少的組分 。硅灰的顆粒是微細(xì)的玻璃球體，部分粒子凝聚成片或球狀的粒子。 礦物摻和料： [1]粉煤灰 粉煤灰又稱飛灰，是由燃燒煤粉的鍋爐煙氣中收集到的細(xì)粉末，其顆粒多呈球形，表面光滑，大部分由直徑以181?；炷撂岣吡鲃?dòng)性后，很容易使混凝土產(chǎn)生離析和泌水，摻入礦物細(xì)摻料后，混凝土具有很好的粘聚性。 ? 當(dāng)對(duì)水質(zhì)有疑問(wèn)時(shí)，可將該水與蒸餾水或飲用水分別進(jìn)行水泥凝結(jié)時(shí)間、砂漿或混凝土強(qiáng)度對(duì)比實(shí)驗(yàn)，初凝和終凝時(shí)間差均不得大于 30分鐘。 ? 國(guó)標(biāo)規(guī)定針片狀顆粒含量 15%， 而自密實(shí)混凝土要求其含量 5%。 石子的顆粒級(jí)配可分為連續(xù)級(jí)配和間斷級(jí)配。 通常天然砂以硫酸鈉溶液干濕循環(huán) 5次后的質(zhì)量損失來(lái)表示；人工砂采用壓碎指標(biāo)法進(jìn)行試驗(yàn) 。 ? 一般來(lái)說(shuō)有 兩類 堿骨料反應(yīng)： 堿 碳反應(yīng) ：堿性物質(zhì)與含有碳酸鹽類物質(zhì)的骨料 （ 如白云石等 ） 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；另一類是 堿 硅反應(yīng) ：堿性物質(zhì)與含硅酸鹽類物質(zhì)的骨料 （ 如蛋白石和硅酸石灰石等 ） 發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 。 ? 目前 ， 采用強(qiáng)度等級(jí)低的水泥配制高強(qiáng)度等級(jí)混凝土已經(jīng)很普遍 。 ? 在宏觀現(xiàn)象上 ， 普通混凝土的劣化或破壞往往出現(xiàn)在界面處 。 高性能混凝土已在國(guó)內(nèi)的許多重要建筑得到應(yīng)用 ，如上海南浦大橋 、 楊浦大橋 、 北京西客站 、 首都國(guó)際機(jī)場(chǎng) 、 國(guó)家大劇院 、 中央電視臺(tái)等 。 ? 以上兩種技術(shù)路線 ， 可以殊途同歸 ， 達(dá)到使混凝土中膠凝材料體系適應(yīng)使用環(huán)境之目的 。 （ 1）骨料中的泥、有害雜質(zhì) GB/T146842022《 建筑用砂 》 規(guī)定了砂中有害物質(zhì)含量的限制： 砂中有害物質(zhì)含量 砂中含泥量和泥塊含量 ?粗骨料有害物質(zhì)：卵石和碎石中不應(yīng)混有草根 、 樹(shù)葉 、樹(shù)枝 、 塑料 、 煤塊和爐渣等雜物 。該曲線落在１區(qū)（粗砂區(qū)）內(nèi)，說(shuō)明該砂為粗砂，級(jí)配合格。 2022/2/16 48 2022/2/16 50 ? 據(jù)記者了解 ， 在垮橋下方有 30多個(gè)砂站 ， 每個(gè)砂站日存砂可達(dá) 600多立方米 ， 往往一天下來(lái) ， 有超過(guò) 1萬(wàn)方砂石被挖砂人從距離隴海線不遠(yuǎn)的灞河鐵路大橋屹立的灞河水中掏走 。 ③ 石的最大粒徑（ Dmax） 石子最大粒徑越大，總表面積越小，但是也要滿足 《 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范 》 GB5020492規(guī)定： ? 混凝土粗骨料的最大粒徑不得超過(guò)結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的 1/4，同時(shí)不得大于鋼筋間最小凈距的 3/4； ? 對(duì)于混凝土實(shí)心板，骨料的最大粒徑不宜超過(guò)板厚的1/2，且不得超過(guò) 50mm； ? 對(duì)于泵送混凝土，骨料最大粒徑與輸送管內(nèi)徑之比，碎石不宜大于 1:3，卵石不宜大于 1:。 ? 混凝土拌制和養(yǎng)護(hù)用水不得含有影響水泥正常凝結(jié)硬化的有害物質(zhì)。提高了混凝土的后期強(qiáng)度。硅灰可以提高混凝土的早期和后期強(qiáng)度，但自干燥收縮大，且不利于降低混凝土溫升。 ⑦ 降低氯離子滲透能力，提高混凝土的護(hù)筋性。因此，磨細(xì)礦渣的比表面積不宜過(guò)細(xì)。表面活性劑分子由親水基團(tuán)和憎水基團(tuán)二部分組成，加入水中后親水基團(tuán)指向溶液，憎水基團(tuán)指向空氣、固體或非極性液體并作定向排列，形成定向吸附膜而降低水的表面張力和二相間的界面張力。 高性能減水劑 高性能減水劑是指近年來(lái)開(kāi)發(fā)并投入使用的聚羧酸系減水劑，聚羧酸系高性能減水劑是由含有羧基的不飽和單體和其他單體共聚而成，使混凝土在減水、保坍、增強(qiáng)、收縮及環(huán)保方面具有優(yōu)良性能的減水劑。松香類引氣劑包括松香熱聚物、松香酸鈉及松香皂等。 早期強(qiáng)度高，后期強(qiáng)度與空白混凝土比損失不超過(guò) 30%。 常用外加劑： [5]泵送劑 外加劑的復(fù)配 ?混凝土中使用單一品種外加劑的情況已很少見(jiàn)。 混凝土中的水分凍結(jié)時(shí)體積膨脹 9%左右，使硬化混凝土結(jié)構(gòu)遭破壞，即發(fā)生凍害。 ? 早強(qiáng)成分：摻量合適時(shí) ， 能提高早期強(qiáng)度 ， 不影響后期強(qiáng)度 。適當(dāng) 降低砂率 ，有助于解決坍落度問(wèn)題。 ? 通常，泌水是離析的前奏，離析必然導(dǎo)致分層，增加堵泵的可能。前面已經(jīng)提到有很多緩凝組分受溫度等影響，緩凝效果有很大差異。 ? 色差形成的原因既有原材料的原因，也有施工中模板和脫模劑的原因。被這種鹽溶液浸透的易燃物容易點(diǎn)燃，且難于熄滅。 ? 除了氣候因素，外加劑的配料也有一定關(guān)系。 混凝土的滯后泌水 ? 產(chǎn)生滯后泌水的原因及對(duì)策： 原因 對(duì)策 真實(shí)砂率低、砂含石過(guò)高 提高砂率 砂子中細(xì)顆粒含量少 提高摻和料用量，做必要補(bǔ)充 石子級(jí)配不合理、單一粒徑 提高砂率 2~5% 水泥、摻和料泌水率大 更換水泥、摻和料；增加增稠組分 低強(qiáng)度等級(jí)或貧混凝土 采用引氣劑或提高膠凝材用量 不明原因 改變外加劑配方或以上綜合措施 混凝土的異常凝結(jié) ? 急凝：混凝土攪拌后迅速凝結(jié)。水泥中石膏的形態(tài)在磨細(xì)過(guò)程中發(fā)生了輕度改變，部分石膏由二水狀態(tài)變?yōu)榘胨驘o(wú)水狀態(tài)。 混凝土的變形 收縮 膨脹 自由收縮 不會(huì)開(kāi)裂 限制收縮 會(huì)引起開(kāi)裂 自由膨脹 會(huì)引起開(kāi)裂 限制膨脹 不會(huì)開(kāi)裂 混凝土的變形 ? 膨脹混凝土抗裂的原理 實(shí)際工程中 ， 混凝土處于約束狀態(tài) ， 除了常用的鋼筋外 ，還有基礎(chǔ)與先澆筑的老混凝土部分對(duì)后澆筑的混凝土部分的限制等 ， 由于混凝土收縮無(wú)法自由釋放 ， 當(dāng)收縮應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí) ， 產(chǎn)生開(kāi)裂 。 拆模后混凝土表面溫度與環(huán)境溫度之差大于 15 ℃ 時(shí)，應(yīng)采取保溫材料覆蓋養(yǎng)護(hù)。 ? 總之，外加劑的調(diào)整應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行，以試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，不能想當(dāng)然。 主要機(jī)理 緩凝劑通過(guò)延長(zhǎng)誘導(dǎo)期（第二階段）而降低了 C3S的早期水化速率。采用噴射混凝土新工藝，用于道路隧道、礦山井巷和地下洞室的支護(hù)襯砌。 （ 6） 環(huán)境友好 ，聚羧酸系高性能減水劑合成生產(chǎn)過(guò)程中不使用甲醛和其他任何有害的原材料，在生產(chǎn)和使用過(guò)程中對(duì)人體健康無(wú)危害。 普通減水劑 ⑴木質(zhì)素磺酸鹽系減水劑 減水率 10%，一般摻量 % ⑵ 腐植酸減水劑 減水率 68%，一般摻量 % 減水劑種類 高效減水劑 ⑴ 多環(huán)芳香族磺酸鹽系減水劑 。 (4) 改善混凝土其他性能的外加劑。在我國(guó)，因其產(chǎn)量低，目前價(jià)格很高，處于價(jià)格考慮，一般混凝土強(qiáng)度低于 80MPa時(shí)，都不考慮摻加硅粉。 ③ 需水行為和減水作用?；炷恋哪途眯耘c水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)2密切相關(guān)，礦物細(xì)摻料和 Ca(OH)2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低了混凝土中的 Ca(OH)2含量；同時(shí)減少混凝土中大的毛細(xì)孔，優(yōu)化混凝土孔結(jié)構(gòu)，降低混凝土最可幾孔徑，使混凝土結(jié)構(gòu)更加致密，提高了混凝土的抗凍性、抗?jié)B性、抗硫酸鹽侵蝕等耐久性能。 ： 礦物摻和料 礦物摻和料是指在混凝土拌合物中，為了節(jié)約水泥，改善混凝土性能加入的具有一定細(xì)度的天然或者人造的礦物粉體材料，也稱為礦物外加劑，是混凝土的第六組分。 【 案例 52】 骨料含有害雜質(zhì)引發(fā)事故 ? 概況 某廠一座四層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)廠房，梁、柱為現(xiàn)澆混凝土。由于其顆粒粒徑相差較大，混凝土混合物容易產(chǎn)生離析現(xiàn)象，導(dǎo)致施工困難。 ９日下午１時(shí)許開(kāi)始 ， 灞河河水暴漲 ， 隴海鐵路線西安市灞橋段鐵路橋橋墩被洪水沖擊松動(dòng) 。 ? 良好的級(jí)配能使骨料堆積所形成的空隙率和總表面積均較小，從而使所需水泥漿量較少，且提高混凝土的密實(shí)度和強(qiáng)度。 ? 該路面已出現(xiàn)較多裂紋 ， 可見(jiàn)表面水泥砂漿層干縮較大 。 混凝土的組成材料 混凝土原材料的選擇 ?原則：在保證原材料質(zhì)量的前提下 ， 盡可能減少水泥 ，保證混凝土的強(qiáng)度和提高耐久性 。土木工程材料 Building and Construction Material 土木與交通工程學(xué)院 材料工程系 北京建筑工程學(xué)院 5 混凝土 混凝土的概述 混凝土的組成材料 新拌混凝