(一)水泥品种的选择
水泥品种的选择主要根据工程结构特点、工程所处环境及施工条件确定。如高温车间结构混凝土有耐热要求,一般宜选用耐热性好的矿渣水泥等等。详见第三章水泥。
(二)水泥强度等级的选择
水泥强度等级的选择原则为:混凝土设计强度等级越高,则水泥强度等级也宜越高;设计强度等级低,则水泥强度等级也相应低。例如:C40以下混凝土,一般选用强度等级32.5级;C45~C60混凝土一般选用42.5级,在采用高效减水剂等条件下也可选用32.5级;大于C60的高强混凝土,一般宜选用42.5级或更高强度等级的水泥;对于C15以下的混凝土,则宜选择强度等级为32.5级的水泥,并外掺粉煤灰等混合材料。目标是保证混凝土中有足够的水泥,既不过多,也不过少。因为水泥用量过多(低强水泥配制高强度混凝土),一方面成本增加。另一方面,混凝土收缩增大,对耐久性不利。水泥用量过少(高强水泥配制低强度混凝土),混凝土的粘聚性变差,不易获得均匀密实的混凝土,严重影响混凝土的耐久性。
二、细骨料
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公称粒径在0.15~5.0mm之间的骨料称为细骨料,亦即砂。常用的细骨料有河砂、海砂、山砂和机制砂(有时也称为人工砂、加工砂)等。通常根据技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类。Ⅰ类用于强度等级大于C60的混凝土;Ⅱ类用于C30~C60的混凝土;Ⅲ类用于小于C30的混凝土。
海砂可用于配制素混凝土,但不能直接用于配制钢筋混凝土,主要是氯离子含量高,容易导致钢筋锈蚀,如要使用,必须经过淡水冲洗,使有害成份含量减少到要求以下。山砂可以直接用于一般工程混凝土结构,当用于重要结构物时,必须通过坚固性试验和碱活性试验。机制砂是指将卵石或岩石用机械破碎的方法,通过冲洗、过筛制成。通常是在加工碎卵石或碎石时,将小于10mm的部分进一步加工而成。
细骨料的主要质量指标有:
1. 有害杂质含量。细骨料中的有害杂质主要包括两方面:①粘土和云母。它们粘附于砂表面或夹杂其中,严重降低水泥与砂的粘结强度,从而降低混凝土的强度、抗渗性和抗冻性,增大混凝土的收缩。②有机质、硫化物及硫酸盐。它们对水泥有腐蚀作用,从而影响混凝土的性能。因此对有害杂质含量必须加以限制。《建筑用砂》(GB/T14684-2001) 对有害物质含量的限值见表4-1。《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》(JGJ52-1992)中对有害杂质含量也作了相应规定。其中云母含量不得大于2%,轻物质含量和硫化物及硫酸盐含量分别不得大于1%,含泥量及泥
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块含量的限值为:当小于C30时分别不大于5%和1%,当大于等于C30时,分别不大于3%和1%。
表4-1 砂中有害物质含量限值 项 目 云母含量(按质量计,%) 硫化物与硫酸盐含量(按SO3质量计,%) 有机物含量(用比色法试验) 轻物质 氯化物含量(以NaCl质量计,%) 含泥量(按质量计,%) 粘土块含量(按质重量计,%) Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 < 1.0 < 0.5 2.0 0.5 2.0 0.5 < 合格 合格 合格 < 1.0 1.0 1.0 < 0.01 0.02 0.06 < 1.0 < 0 3.0 1.0 5.0 2. 此外,由于氯离子对钢筋有严重的腐蚀作用,当采用海砂配制钢筋混凝土时,海砂中氯离子含量要求小于0.06%(以干砂重计);对预应力混凝土不宜采用海砂,若必须使用海砂时,需经淡水冲洗至氯离子含量小于0.02%。用海砂配制素混凝土,氯离子含量不予限制。
2. 颗粒形状及表面特征。河砂和海砂经水流冲刷,颗粒多为近似球状,且表面少棱角、较光滑,配制的混凝土流动性往往比山砂或机制砂好,但与水泥的粘结性能相对较差;山砂和机制砂表面较粗糙,多棱角,故混凝土拌合物流动性相对较差,但与水泥的粘结性能较好。水灰比相同时,
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山砂或机制砂配制的混凝土强度略高;而流动性相同时,因山砂和机制砂用水量较大,故混凝土强度相近。
3. 坚固性。砂是由天然岩石经自然风化作用而成,机制砂也会含大量风化岩体,在冻融或干湿循环作用下有可能继续风化,因此对某些重要工程或特殊环境下工作的混凝土用砂,应做坚固性检验。如严寒地区室外工程,并处于湿潮或干湿交替状态下的混凝土,有腐蚀介质存在或处于水位升降区的混凝土等等。坚固性根据GB/T14684规定,采用硫酸钠溶液浸泡→烘干→浸泡循环试验法检验。测定5个循环后的重量损失率。指标应符合表4-2的要求。
表4-2 砂的坚固性指标 项 目 循环后质量损失(%) Ⅰ类 ≤8 Ⅱ类 ≤8 Ⅲ类 ≤10 4. 粗细程度与颗粒级配。砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合体平均粒径大小。通常用细度模数(Mx)表示,其值并不等于平均粒径,但能较准确反映砂的粗细程度。细度模数Mx越大,表示砂越粗,单位重量总表面积(或比表面积)越小;Mx越小,则砂比表面积越大。
砂的颗粒级配是指不同粒径的砂粒搭配比例。良好的级配指粗颗粒的空隙恰好由中颗粒填充,中颗粒的空隙恰好由细颗粒填充,如此逐级填充(如图4-1所示)使砂形成最密致的堆积状态,空隙率达到最小值,堆积
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密度达最大值。这样可达到节约水泥,提高混凝土综合性能的目标。因此,砂颗粒级配反映空隙率大小。
图4-1 砂颗粒级配示意图
(1)细度模数和颗粒级配的测定。砂的粗细程度和颗粒级配用筛分析方法测定,用细度模数表示粗细,用级配区表示砂的级配。根据《建筑用砂》(GB/T14684-2001),筛分析是用一套孔径为4.75,2.36,1.18,0.600,0.300,0.150mm的标准筛,将500克干砂由粗到细依次过筛(详见试验),称量各筛上的筛余量(g),计算各筛上的分计筛余率(%),再计算累计筛余率(%)。和的计算关系见表4-3。(JGJ52采用的筛孔尺寸为5.00、2.50、1.25、0.630、0.315及0.160mm。其测试和计算方法均相同,目前混凝土行业普遍采用该标准。)
表4-3 累计筛余与分计筛余计算关系 筛孔尺寸(mm) 4.75 2.36 1.18 0.600 0.300 0.150 筛余量(g) m1 m2 m3 m4 m5 m6 分计筛余(%) 累计筛余(%) 第 10 页
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