高等混凝土知识点

高等混凝土知识点

1、水泥的主要矿物组成及特性，水泥水化机理，影响水泥水化因素。

硅酸盐水泥熟料有四种矿物成分构成：

（1）硅酸三钙，简写C3S,含量37%~60%。硅酸三钙水化反应速度快，水化放热量较高，是决定水泥强度（尤其是早期强度）最重要的矿物；

（2）硅酸二钙，简写C2S,含量15%~37%。硅酸三钙水化反应速度很慢，水化放热量很少。早期强度低，但后期稳定增长，大约1年后其强度可接近C3S；

（3）铝酸三钙，简写C3A,含量7%~15%。铝酸三钙水化反应速度最快，水化放热量最高。但强度值不高，增长也甚微；

（4）铁铝酸四钙，C4AF,含量10%~18%。铁铝酸四钙水化反应速度较快，水化放热量少。强度值高于C3A，后期增长也甚微。

水泥与水拌合后，其颗粒表面的熟料矿物立即与水发生化学反应，各组分开始溶解，形成水化物，放出一定热量，固相体积逐渐增加。

水泥是多矿物的集合体，各矿物的水化会互相影响。熟料单矿物的水化反应式如下：

C3S+H→C-S-H+CH

C2S+H→C-S-H+CH

C3A +H→C3AH6(水化铝酸三钙）

C4AF+H→C3AH6+CFH（水化铁酸一钙）

在四种熟料矿物中，C3A水化速率最快，C3S和C4AF水化也很快，而C2S最慢。

铝酸三钙或硅酸二钙水化生成水化硅酸钙（C-S-H）和氢氧化钙（CH）。C-S-H不溶于水，并立即以胶体微粒析出，逐渐凝聚成为C-S-H凝胶。CH在溶液中的浓度很快达到过饱和，呈六方板状晶体析出。水化铝酸钙为立方晶体，在氢氧化钙饱和溶液中，其一部分还能与氢氧化钙进一步反应，生成六方晶体的水化铝酸四钙。因水泥中渗有少量石膏，故生成的水化铝酸钙会与石膏反应，生成高硫型水化硫铝酸钙（3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O）针状晶体，其矿物名称为钙矾石，简称AFt。当石膏完全消耗后，一部分将转变为单硫型水化硫铝酸钙晶体，简称AFm。通常，AFt在水泥加水后的24h内大量生产，随后逐渐转变成AFm。

综上所述，如果忽略一些次要的和少量的成分，则硅酸盐水泥与水作用后，生成的主要水化产物为：水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶，氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体。在完全水化的水泥石中，水化硅酸钙约占70%，氢氧化钙约占20%，钙矾石和单硫型水化硫铝酸钙约占7%。

硅酸盐水泥水化反应为放热反应，其放出的热量成为水化热。

（1）水泥熟料的矿物组成和细度：越细，与水反应表面积越大，水化也充分，使速度加快。

（2）石膏掺量：掺入石膏可延缓其凝结硬化速度

（3）水灰比：水是水化反应的主要成分，所以加入水要大大超过水泥充分水化的用水量。

（4）温度和湿度：温度升高，水化速度加快。

2、硅酸盐水泥及掺混合材水泥的技术性质及要求

凡由硅酸盐水泥熟料、6%-15%的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥，简称普通水泥。

细度，标准稠度用水量，凝结时间，体积安定性，强度。当细度，终凝时间，强度不满足要求时为不合格品。当初凝时间，安定性不满足时为废品

矿渣硅酸盐水泥简称矿渣水泥。它由硅酸盐水泥熟料、20%-70%的粒化高炉矿渣及适量石膏组成。火山灰质硅酸盐水泥简称火山灰水泥。它由硅酸盐水泥熟料、20%-50%的火山灰质混合材料及适量石膏组成。粉煤灰硅酸盐水泥简称粉煤灰水泥。它由硅酸盐水泥熟料、20%-40%的粉煤灰及适量石膏组成。

（一）矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥的性质与应用

1、三种水泥的共性

（1）早期强度低、后期强度发展高。这三种水泥不适合用于早期强度要求高的混凝土工程，如冬季施工、现浇工程等。

（2）对温度敏感，适合高温养护。

（3）耐腐蚀性好。适合用于有硫酸盐、镁盐、软水等腐蚀作用的环境，如水工、海港、码头等混凝土工程。

（4）水化热少。适合用于大体积混凝土。

（5）抗冻性差。

（6）抗炭化性较差。不适合用于二氧化碳含量高的工业厂房，如铸造、翻砂车间。

2、三种水泥的特性

（1）矿渣硅酸盐水泥适合用于有耐热要求的混凝土工程，不适合用于有抗冻性要求的混凝土工程。

（2）火山灰质硅酸盐水泥适合用于有抗渗性要求的混凝土工程，不适合用于干燥环境中的地上混凝土工程，也不宜用于有耐磨性要求的混凝土工程。

（3）粉煤灰硅酸盐水泥适合用于承载较晚的混凝土工程，不宜用于有抗渗要求的混凝土工程，

也不宜用于干燥环境中的混凝土工程及有耐磨性要求的混凝土工程。

3、水泥混凝土的发展研究概况

混凝土是土木工程中用途最广、用量最大的一种建筑材料。按预定性能设计和制作混凝土，研制轻质，高强度，多功能的混凝土新品种。利用现代新技术、大力发展新工艺、新设备；广泛利用工业废渣作原材料等，都是今后需要不断解决的课题。

现代混凝土的发展方向——商品混凝土

商品混凝土是以集中予拌、远距离运输的方式向施工工地提供现浇混凝土。商品混凝土是现代混凝土与现代化施工工艺的结合的高科技建材产品，它应包括：大流动性混凝土、流态混凝土、泵送混凝土、自密实混凝土、防渗抗裂大体积混凝土、高强混凝土和高性能混凝土等。为了使商品混凝土性能稳定、经济、性价比高，必须严格选择所需的原材料和优化混凝土的配合比。实践证明，现代混凝土配合比全计算法设计为此提供了简单快捷和可靠的技术途径。

商品混凝土是指以集中搅拌、远距离运输的方式向建筑工地供应一定要求的混凝土。它包括混合

物搅拌、运输、泵送和浇筑等工艺过程。严格地讲商品混凝土是指混凝土的工艺和产品，而不是混凝土的品种，它应包括大流动性混凝土、流态混凝土、泵送混凝土、高强混凝土、大体积混凝土、防渗抗裂混凝土或高性能混凝土等。因此、商品混凝土是现代混凝土与现代化施工工艺的结合，它的普及程度能代表一个国家或地区的混凝土施工水平和现代化程度。集中搅拌的商品混凝土主要用于现浇混凝土工程，混凝土从搅拌、运输到浇灌需1～2h，有时超过2h。因此商品混凝土搅拌站合理的

供应半径应在l0km之内。随着商品混凝土的普及和发展，现浇混凝土成为今后发展方向。

4、水泥混凝土的工作性或施工和易性、其影响因素和改善措施。

混凝土的性质包括混凝土拌合物的和易性、混凝土强度、变形及耐久性等。

和易性又称工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工条件下，便于各种施工工序的操作，以保证获得均匀密实的混凝土的性能。和易性是一项综合技术指标，包括流动性（稠度）、粘聚性和保水性三个主要方面。

强度是混凝土硬化后的主要力学性能，反映混凝土抵抗荷载的量化能力。混凝土强度包括抗压、抗拉、抗剪、抗弯、抗折及握裹强度。其中以抗压强度最大，抗拉强度最小。

混凝土的变形包括非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。非荷载作用下的变形有化学收缩、干湿变形及温度变形等。水泥用量过多，在混凝土的内部易产生化学收缩而引起微细裂缝。

混凝土耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观完整性的能力。包括混凝土的抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力等。

影响水泥混凝土工作性的因素有哪些？

（1）水泥浆的数量

数量多，流动性大。太多，流浆；太少，崩塌。

（2）水泥浆的稠度

水泥浆的稠度决定于水灰比。水灰比小，水泥浆稠，流动性小，粘聚性、保水性好。太小，不能保证施工密实；太大，降低强度和耐久性。

（3）砂率

水泥浆一定，砂率过大，干稠，流动性小；过小，水泥浆流失，离析。

（4）水泥品种和集料性质

水泥细，流动性好。卵石混凝土较碎石混凝土流动性好。

（5）温度、时间、外加剂

温度高、时间长，流动性小。掺外加剂，流动性大

5、硬化后混凝土的技术性质及影响因素和改善措施

混凝土在凝结硬化过程和凝结硬化以后，均将产生一定量的体积变形。主要包括化学收缩、干湿变形、自收缩、温度变形及荷载作用下的变形。

1. 化学收缩

由于水泥水化产物的体积小于反应前水泥和水的总体积，从而使混凝土出现体积收缩。这种由水泥水化和凝结硬化而产生的自身体积减缩，称为化学收缩。其收缩值随混凝土龄期的增加而增大，大