钢筋混凝土基础知识

钢筋混凝土基础知识一、水泥及混凝土1.混凝土的一般性质⑴混凝土的定义以胶凝材料、细骨料、粗骨料和水合理的混合后硬化而成的建筑材料。

⑵混凝土的分类1)按胶凝材料的不同分为：水泥混凝土、沥青混凝土、塑料混凝土、树脂混凝土等。

2)按用途的不同分为：结构、防水、耐酸、耐碱、耐低温、耐油混凝土等。

3)按容重不同分类：见表2-2所示。

4)泡沫（加气）混凝土：用铝粉或其它发泡剂、水、水泥或加极少的磨细砂制成，通常用于保温、隔热。

表2-2 几种混凝土的容重⑶水泥混凝土1)水泥混凝土，是由粗骨——料-石、细骨料——砂、胶结剂——水泥、水以及适量外加剂（如减水剂、早强剂、缓凝剂、防腐剂）等构成。

2)水泥混凝土的特点①优点Ⅰ混凝土具有较高的强度，能承受较大的荷载，外力作用下变形小。

并可通过改变原材料的配合比，使混凝土具有不同的物理力学性能，满足不同的工程需求；Ⅱ具有良好的可塑性；Ⅲ所用的砂、石等材料便于就地取材；Ⅳ经久耐用，维护量少，正常情况下可用50年。

②缺点Ⅰ现场浇制易受气候条件（低温、下雨等）的影响，浇捣后自然养护的时间长；Ⅱ干燥后会收缩，呈脆性，抗拉强度低；Ⅲ加固修理较困难。

③混凝土的主要性能指标Ⅰ强度指混凝土的抗拉、抗折、抗剪强度及混凝土与钢筋间的粘结强度、钢筋的抗拉强度等。

我们主要考虑混凝土的抗压强度。

Ⅱ和易性又称混凝土的“工作性”，指混凝土在运输、浇灌和捣固过程中的合适程度，是混凝土的工艺性能的总称。

和易性好的混凝土不易发生离析，便于浇捣成型，不易出现蜂窝、麻面，混凝土的内部均匀、有易密实性和稳定性，强度和耐久性较好。

衡量混凝土的和易性，对一般流动性混凝土及低流动性混凝土用“坍落度”表示，对干硬性混凝土则用“工作度”表示。

混凝土按和易性的不同可分为特干硬性、干硬性、低流动性、流动性、大流动性、流态化等种类，如表2-3所示。

表2-3 混凝土和易性分类表影响混凝土和易性的因素：水泥的种类和细度、加水量、水泥浆的含量、骨料的影响、砂率的影响、塑性附加剂等。

砂率：混凝土中砂重量与砂石总重量之比。

密实的混凝土，应该是砂填满石的空隙，水泥浆包裹住砂石并填满砂的空隙，达到最大的密实度。

Ⅲ密实性良好的骨料级配、较低的用水量和较小的水灰比、适量地掺入塑化剂、加气剂等、合适的振捣可以使得混凝土的密实性好。

Ⅳ抗渗性取决于混凝土的密实性及混凝土内部的毛细孔道的分布状况。

Ⅴ抗冻性取决于混凝土的密实性、孔隙形状及分布状况。

Ⅵ混凝土收缩与膨胀混凝土的收缩，是指混凝土在搅拌好之后，开始“水化作用”，同时大量的水份蒸发掉，混凝土的体积逐渐缩小，此即为混凝土的干缩。

混凝土的膨胀，是指浇制好的混凝土受潮后，未充分反应的硅酸盐晶体继续水化，混凝土体积就会有一定程度的膨胀，甚至于出现胀裂。

Ⅶ混凝土的碳化指混凝土中的Ca（OH）2与空气中的CO2 反应生成CaCO3和H2O，且由表及。

混凝土的碳化增大混凝土的抗压强度，但降低了混凝土的碱性，减弱了对钢筋的保护作用，增加混凝土的收缩（水份进一步散失），导致混凝土由表及里产生裂纹，降低混凝土的抗拉、抗折强度。

二、水泥1.水泥的成分于水硬性胶结材料，当其与水或适量的盐类溶液混合后，在常温下经过一定的物理化学变化过程（水化作用），能由浆状或可塑性逐渐凝结进而硬化成为具有一定强度，并将松散物质胶结为整体的硅酸盐类化合物。

2.水泥的组成及分类水泥是以硅酸盐熟料、石膏及其它的混合材料磨制成的粉末状的物质。

硅酸盐熟料是将石灰质（石灰石、白堊、泥灰质石灰石）和粘土质（粘土、泥灰质粘土）以适当的比例混合后，在1300～1400C°的温度下烧至熔融，冷却后即硅酸盐熟料。

其主要化学成份是：硅酸三钙（37～60%）、硅酸二钙（15～37%）、铝酸三钙（7～15%）、铁铝酸四钙（10～18%）等。

其它的混合材料一般有：高炉矿渣、火山灰、粉煤灰等。

表2-4 常见水泥的组成成分3.水泥的水化作用水泥与水拌和后，水泥颗粒被水所包围，由表及里地与水发生化学变化，逐渐水化和水解生成硅酸盐的水化物和凝胶，同时放出热量（水化热）。

这些水化物和凝胶与砂石颗粒表面间有很大的附着力，表现为极强的粘结力；且硅酸盐的水化物和凝胶在适当的温度与湿度环境下，经过一定时间逐渐浓缩凝聚，形成晶体结构，具有很高的强度。

水泥与水拌和后，1～3小时，凝胶开始形成，称为初凝；5～8小时后，凝胶形成终止，称为终凝；终凝后水泥的凝胶及其它水化物逐渐结晶，由软塑状变为固体状。

称为硬化。

初凝前，混凝土具有流动性，可进行运输、浇灌及捣固；初凝到终凝前，流动性消失，凝胶若遇到损伤尚能闭合；终凝后，胶体逐渐结晶，此时遇到损伤不能闭合，混凝土的强度受损。

4.水泥的主要品质指标水泥的主要品质指标有：标号、细度、凝结时间、水化热、体积安定性、耐腐蚀性、抗冻性等。

⑴水泥的标号：表示水泥抗折强度和抗压强度的指标。

水泥标号应按1981年1月1日起执行的新标准：GB175—77、GB177—77、GB178—77中规定的水泥的品种和标号来测定。

新标准中水泥的种类即前述的五个普通水泥品种；水泥的标号分为：225、275、325、425、525、625六个。

⑵细度。

水泥的颗粒愈细，水化作用愈快，凝结硬化愈快，早期强度愈高，水泥的细度用标准筛（0.080mm方孔筛）的筛余百分数表示，在新标准中规定水泥的筛余量不大于12%，属于尘屑。

⑶凝结时间。

为了有充分的施工时间和凝结硬化时间又不至于太长，国标要求水泥的凝结时间：初凝时间大于45分钟，终凝时间小于12小时。

目前使用的水泥初凝时间多为1～3小时，终凝时间多为5～8小时。

⑷水化热。

指水泥在水化作用过程中要释放一定的热量，不同种类水泥的水化热是不同的。

水化热的存在，一定程度上有助于加快水泥的凝结硬化，因为水泥的硬化需要一定的环境温度，且温度愈高硬化愈快；但是水化热过大，会使得混凝土凝结前后体积变化大，尤其是对大体积混凝土，热量不易散失，内外温差过大引起应力使得混凝土产生裂纹，影响工程质量。

⑸体积安定性，指水泥在硬化过程中各部分体积变化是否均匀的性质。

体积安定性是水泥的重要性质，不符合要求的水泥严禁使用。

体积安定性用“煮沸法”检验。

⑹耐腐蚀性。

水泥的腐蚀指水泥硬化后，在特定的介质中逐渐受到侵蚀，强度减低甚至完全破坏。

几种常见水泥的特性如表2-5所示。

表2-5 五种常用水泥的特性5．水泥的选用主要考虑环境条件和工程特点，另考虑是否受腐蚀、特定的养护条件等因素。

不同品种水泥不得混合使用，同品种不同标号、不同出厂时间的水泥不得混合使用。

水泥的选用如下表：表2-6 水泥选用表6.水泥的储存每批水泥必须有质量证明文件，应按品种、强度、出厂期、生产厂等分别堆放，先到先用；堆放地点应干燥、不透风、离地面30厘米；堆放高度不应超过10包；储存时间不应超过出厂期三个月。

储存时间超过三个月或受潮结块，都需要重新检验其强度后再使用。

因为水泥能吸收空气中的水份使强度降低，一般地，存放三个月后强度损失10～20%，存放六个月后强度损失25～30%，存放一年强度损失40%，使用时应降低标号使用；如已结块坚硬，应筛去硬块并将小硬颗粒粉碎后检验，并不得用在重要的承重部位，可用于砌筑砂浆或掺入同品种的新水泥中使用（掺入量不大于水泥重量的20%）。

三、组成混凝土的其它材料组成水泥混凝土的材料有水泥、砂、石、水、外加剂及钢筋等，水泥前已介绍，下面介绍其它材料。

1.石石与砂都在混凝土中充当骨架，所以砂、石统称为骨料，石是粗骨料，砂是细骨料。

砂、石是混凝土中的廉价材料，用它们可降低混凝土的成本，并减小水泥在硬化过程中的收缩。

一般石占混凝土的总体积的70～80%。

⑴石的分类。

从石的产地和来源可将石分为卵石、碎石。

卵石又可分为：河卵石、山卵石、海卵石，山卵石一般含有较多的粘土、尘屑、有机杂质多，海卵石中常混有贝壳，河卵石较清洁。

碎石用人力或机械破碎硬质岩石（花岗岩、辉绿岩、石灰岩、砂岩等）得到的粒径5～80mm的碎石。

配置高标号混凝土应用碎石。

⑵混凝土用石的技术要求。

石的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋间最小间距的3/4，所以混凝土基础中常用的石的粒径为20～40mm，混凝土底板则视配筋情况适当放宽。

1)颗粒级配合适。

良好的颗粒级配可以使得混凝土的空隙率尽可能的小，改善混凝土的密实性，节约水泥。

石的级配应满足下表2-7的要求：表2-7 石的级配要求表2)针状及片状颗粒少。

颗粒的长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径的2.4倍者称为针状颗粒，厚度小于平均粒径0.4倍者称为片状颗粒。

平均粒径指该粒级上下限粒径的平均值。

针状和片状颗粒本身易折断，影响混凝土的强度；且拌制混凝土时空隙率较大；颗粒滚动性差，使混凝土的和易性差。

具体要求见下表2-8。

3)含泥量。

见表2-8。

4)强度。

要求混凝土中的石必须坚硬、密实，有足够的强度。

石中的软弱颗粒的含量应加以限制，软弱颗粒指在静压力（粒径为5～10、10～20、20～40、40～70mm时，分别施加147、245、343、441N 的静压力）作用下破碎的石颗粒，其强度见表2-8所示。

表2－8 混凝土含泥量和强度表5)有害杂质含量少。

6)坚固性用硫酸钠溶液检测时应满足下表要求。

2.砂与石一起充当混凝土的骨架，称为细骨料。

填充石间的空隙，增加混凝土的和易性，节约水泥并减少水泥浆在硬化过程中的收缩。

砂是岩石风化或经人工破碎后形成的粒径在0.15～5mm的疏松颗粒状物质，一般都用天然砂。

⑴砂的分类。

根据砂的来源的不同将砂分为：天然砂和人工砂。

天然砂又可分为：河砂、海砂和山砂。

按平均粒径来分类，可分为：粗砂（≥0.5mm）、中砂(0.35～0.5mm)、细砂(0.25～0.35mm)、特细砂(＜０.25mm)。

⑵混凝土用砂的技术要求：1)良好的颗粒级配。

使小颗粒的砂恰好填满中等颗粒的空隙，而中等颗粒的砂又恰好填满大颗粒砂的空隙，以减小整个砂的空隙率。

一般地，砂的颗粒级配应处于下表中三个区中任意一区中。

除了5.0及0.63mm筛号的筛余百分数不准超过外，其余的最大可超5%。

上表中2区的砂粗细程度适中，级配最好；1区粗砂较多，属于粗砂，但保水性较差；3区砂颗粒较细，保水性较好，容易振捣但干缩较大，表面易裂。

2)含泥量要少。

泥会影响水泥与砂之间的胶结作用，从而降低混凝土的强度。

砂的含泥量表的要求。

3)坚固性。

要求用硫酸钠溶液法检验时，试验5次循环后，其重量损失应小于10%；。

4)有害物质含量。

5)氯盐含量。

对水上或水位变动地区以及潮湿或露天下使用的钢筋混凝土氯盐含量小于0.1%（与干砂重之比）；对预应力混凝土，禁止使用海砂。

6)特细砂的使用应按照“特细砂配制及应用规程”（BJG19—65）的有关规定执行。