【西南交通大學】《建築材料》（全58講）李固華 P17 - 17. 5.1 混凝土緒論及混凝土組成材料（上）

建築材料第四章,混凝土由我給大家介紹。 我是西南江東大學寵物工程學院建築材料檢驗室的李洛華。 給大家四本參考書,大家看一下。 第四章混凝土,我們主要介紹普通的混凝土,這是重點的內容。 還介紹一下其他的混凝土。 普通的混凝土,它的章節我們介紹細節的內容。 第八節我們介紹其他的混凝土。 我們看一下混凝土的定義。 廣義的混凝土,由澆泥材料,谷料和水,必要時加入外加劑,摻合料,按適當的比例,拌成成分。 混凝土的辦公物,隨着時間的延續,逐漸凝結硬化,產生強度,變成一個人造的食材。 我有沒有發現,混凝土三個字比方非常多,不容易寫。 我們蔡方英教授在1953年就提出來了, 混凝土我們可以簡化,簡化以後變成一個人工食材,給出來一個字,就是銅。 現在這個字,我們在新華字典可以查到,是一個合法的字。 我們看一下混凝土的分類,按照澆泥材料的分類, 我們可以分爲水晶混凝土,氯氫混凝土,硅酸氧混凝土,聚合物混凝土,水玻璃混凝土,等等。 水晶混凝土我們沒有特別的介紹了,特別的特指了。 我們所有的混凝土,我們只說混凝土,就是指水晶混凝土。 比如說混凝土,它默認的狀態就是水晶混凝土。 我們混凝土又可以分爲普通的強度等級的,我們稱普通混凝土,高強混凝土,超強混凝土。 按照變化密度來分,我們把混凝土可以分成特重的混凝土,重混凝土,輕混凝土和特輕混凝土。 重混凝土就是我們普通的混凝土,它的變化密度是2000到2500。 實際上我們混凝土的重量大概是每方2400左右,這個是居多。 特重混凝土我們一般用來防射線。 它的主要用了重金石,用了鐵鋼石,使混凝土可以增重來防射線。 輕混凝土,因爲混凝土太重了,我們使混凝土比強度要高,我們把它的重量減輕。 所以我們就截走輕混凝土,後來就變成成次重的混凝土,以及隔熱保溫這種功能的混凝土。 到了後面我們看一下特輕混凝土,它的變化密度是小於500,所以這個是非常輕的。 把後面的輕混凝土放在水裏面了,它可以漂起來。 放在水裏也可以漂起來,變成一半浮在水上,這是很輕的。 如果按照混凝土的施工性能來分,可以分成乾硬性的混凝土、塑形混凝土、猶太混凝土和自米式的混凝土。 我們看一下混凝土的優點和缺點。 混凝土有講到的抗壓強度,有很好的耐久性能。 變換不同的配合品,可以得到不同的力學性能。 混凝土的半結構物具有很好的可塑性能,可以現場的澆築,澆出不同的形狀。 這樣就使得我們混凝土澆築的兩板柱聯繫在一起。 混凝土結構物的整體性能得到提高,整體抗震抗地震的性能得到大幅度提升。 第三個,混凝土的原材料可以就地取材。 沙石佔混凝土的體積比例非常大,可以佔65%到85%。 水利工程佔80%。 這樣使混凝土的成本就非常低。成本有多低呢? 每方300多塊錢。 第四個,與鋼筋的組合,組合成了鋼筋混凝土。 鋼筋和混凝土的熱膨脹係數屬於同一個級別。 在熱膨脹的情況下,不會產生很大的變形不協調,因爲它是同一個熱膨脹。 熱膨脹係數屬於同一個等級。 我們來看一下混凝土的缺點。 混凝土的缺點就是很脆弱,人性比較差。 抗壓強度很高,但是抗拉強度很低。 抗拉強度只有抗壓強度的1%到1⅔。 普通混凝土的1%到1⅔。 高強混凝土的1ⅹ到⅔。 所以強度越高,它的拉壓比就越低,就越脆。 第二,混凝土太重了。 有多重啊?1ⅹ到2ⅵ,這是我們普通混凝土。 混凝土的次數就成爲我們不可忽略的一種喝彩了。 特別是高層建築,比較高檔的結構物。 第三,施工對混凝土質量影響很大。 那我們看一下混凝土的組成材料。 混凝土的組成材料是水泥、水、沙、石、外加鏡和產合料。 這些組成了我們現代的混凝土。 首先我們看一下水泥。 水泥的品種是由工程結構的特點、 使用的環境、施工的條件來決定的。 比如說我們結構的特點,大體積混凝土, 我們選用的是機制水泥。 如果是運力結構的,那我們選用的是沼泉型的水泥。 另外使用的環境,環境條件不一樣。 比如說有腐蝕,前面我們在水泥裏面講了, 水泥的五大腐蝕,沿着循環進行腐蝕等等, 水泥的品種要求是一個條件。 另外還有施工的條件。 水泥的強度等級我們怎麼確定呢? 一般我們按照普通混凝土是1.0到1.5倍的混凝土等級。 高強混凝土按照0.7到1.0混凝土的強度等級。 我們思考一個問題。 第一個,爲什麼水泥可以配置高於自身的強度等級的混凝土呢? 比如說高強混凝土用的水泥的強度等級等於0.7到1.0的混凝土的強度等級。 第二,用的強度等級偏低或者偏高的水泥, 配置的混凝土可能出現什麼問題呢? 我們看一下第二個,谷料。 谷料什麼是谷料? 其谷價作用的材料,我們稱之爲谷料。 谷料它的分類。 粒徑大於4.75,我們稱之爲粗谷料。 4.75以下,我們稱之爲細谷料。 如果小於0.075,我們稱之爲泥或者是溼粉。 我們思考一個問題。 泥或者溼粉對混凝土性能有什麼影響呢? 我們看一下混凝土用的谷料,它的性質和技術要求。 我們介紹四個方面的內容。 第一,顆粒的組成。 第二,強度。 第三,耐水性。 第四,顆粒的形狀與表面特徵。 首先我們看一下顆粒的組成。 大量的實驗證明,谷料顆粒的空氣率較低, 比表面積較低,是配置優質普通混凝土的必要條件。 比表面積較低,控制這些指標的方法比較明確。 比如,小細顆粒不宜過多。 那麼,如何來保證谷料顆粒的空氣率較低呢? 我們來看下圖。 第一個圖是一個立方體。 立方體裏面有一個球,這個球就代表谷料。 球都直徑了,正好等於立方體的內邊長。 只能放一個球,畢竟是向斜的。 我看一下第二個圖。 我放的球就多一些。 球都直徑了,等於它的內邊長的二分之一。 這樣一排了,我們可以放四個球。 這樣我放了八個球。 第三個,我們一排了,可以放九個球,三個球,二十七個球。 我們看一下P1,P2,P3,哪個大,哪個小? 其實P1和P2,P3,三個是相等的。 它的空氣率是一樣的。 我們可以通過數學來證明。 非常簡單,這個我就不介紹了。 如果顆粒是等大粒徑的,不管如何排列, 不管你顆粒的大小,它的空氣率總是最大的。 我們要相互搭配。 大顆粒的空氣有小顆粒來填充。 更小的空氣有更小的顆粒來填充。 這樣我們才能達到密室。 首先我們看一下這個圖。 大顆粒的排列形式是左邊和右邊這兩種排列。 它的空氣我們用更小的顆粒來填充。 在填充以後,我們發現小顆粒和大顆粒之間, 它們之間的尺寸的比例等於六分之一到八分之一。 我們把這樣的顆粒的級配稱爲間段級配。 這樣搭配的領域,空氣就小。 但是我們發現這種搭配對於我們工程使用來講, 非常費工,非常費時。 伴着的混凝土,特別是硫碳混凝土, 硫動性稍微大一點的混凝土,由於分層和粒系。 另外一種顆粒的搭配,我們稱爲連續級配。 連續級配相應的尺寸是一個連續的。 它的優點可以就地取材。 可塑性也好。 混凝土的施工性能,流動性能都比較優。 好,我們看一下級配的實驗和評定方法。 首先我們介紹一下矽谷料,它的級配的實驗和評定方法。 矽谷料就是我們常用的砂。 它的粒徑是小於等於4.75。 我們實驗的時候稱500克砂,把它放到篩子裏面。 篩子從9.5,4.75,2.36,一直到150公斤,從上往下排好。 稱了500克以後放到最上面,然後進行篩。 篩了沒有了,那我們稱一下每一個篩子上的質量。 然後再除以500克,這樣就得到了分級的篩入率。 我們可以看到,又給篩子排列。 分級篩入率的A1是什麼呢? 是4.75以上的。 小A2就是2.36到4.75。 小A3就是1.18到2.36。 以此類推,然後我們再計算累計篩入。 累計篩入就是每個篩孔上大於篩孔的顆粒的多少。 比如說,A3就是1.18以上的所有的顆粒。 所以它等於小A1,再加上小A2,再加上小A3。 到了A6了,所有加在一起。 所以A6基本上就是100%了。 這就是我們國家2011年天然沙科技術上的GP的要求。 我們看一下它的GP。 GP用的篩子是方宏篩。 方宏篩的尺寸是4.75到150毫米。 4.75我們再仔細地對照一下。 4.75裏面的一區、二區、三區都是一樣的。 大家再仔細看一下,只有600毫米是不一樣的。 我們看一下天然沙的一區、二區、三區對比。 一區是85到71,二區是70到41,三區是40到16,是沒有重合的。 天然沙和機智沙的GP的區別在150毫米外。 其他的都一樣。 我們以天然沙爲例,我們來進行篩分。 篩分我們的一個核沙,它是不是滿足 我們其他的要求,剛纔我們介紹了,600毫米對應的累積塞不一樣。 所以我們確定區,首先用600毫米來進行確定。 我們看一下,立體裏面的累積塞,600毫米對應的是65毫米。 這樣一對應是二區,70到41這種範圍。 所以它自檢測二區,一區三區就不管了。 9.5對應是0,4.75是10到0,這是2%。 2.36是25到0,對應的是19。 依次來進行檢驗,這個沙滿足二區GP的要求。 對於我們國家來講,二區GP是一個比較好的GP的要求。 國家標準對沙石進行分類,分爲一類、二類和三類。 一類用於大於等於C60的混凝土,也就是高強混凝土。 二類用於普通強度的,三類用於小於等於C25的混凝土。 一類用於大於等於C60的高強混凝土。 二類用於普通強度的,三類用於小於等於C25的混凝土。 細谷料的粗細,我們來看一下。 細谷料的粗細,按照這個公式,A2加A3加A4加A5加A6,再前去。 爲了A1,除上一個100,前去A1。 我們反過來來看一下。 這個表裏面,A2、A3、A4、A5,我們這裏面A1是什麼呢? 4.75以上的,A2以下的就是4.75以下的。 所以我們要減掉A1,所以這裏面分布了100減掉A1。 分佈上了A2、A3、A4、A5、A6,我們加在一起,還有幾個大了A1呢? 每個都還有,所以還有5個。 所以後面我們公式裏面,從A2加到A6要減去5倍的A1。 另外我們再看一下,A2、A3、A4,前面這幾個如果大的話, 我們再反過來看一下這個公式。 這個公式裏面,A2、A3、A4、A5、A6,到了A6了,A6基本上是百分之百了。 所以A2、A3、A4,前面幾個大了,所以MS就比較大了。 那麼A2大說明什麼呢?前面的顆粒比較粗。 所以MS比較大,那麼顆粒是比較粗的。 所以我們根據公式可以把沙子分爲粗沙,3.7到3.1。 那麼3.0到2.3就是中沙,2.2到1.0就是細沙,1.5到0.7,特計沙。 好,這裏呢,我就講到這兒。