1、一、构筑物的分类和施工特点(一)构筑物的分类按照构筑物在燃气工程中的主要功能，可以进行如下分类。1支承类构筑物这种构筑物主要用于承受作用其上的重力荷载，使压在其上面的设备和管道等在运行过程中牢固而稳定。例如，燃气储罐和压送机等设备的基础，管道的地基或支座，阀门和调压器等设备的支座，等等。2. 保护类构筑物这类构筑物的主要作用是保护设备和管道免受各种因素的破坏，保证顺利操作和安全运行。例如，地下闸门井，排水器防护井，过街管沟，水下燃气管道的混凝土抗浮块和北方地区地上引入管的保温台，等等。3应用设备类构筑物这类构筑物一般属于应用设备或附属设备，直接为用户所使用。例如，各种不带支架的家用燃具的砌筑灶
2、台，各种公用型砌筑炉灶和各种砌筑的下业加热炉等等。(二)构筑物的结构特点燃气工程中各类构筑物的形状结构均不相同，即使同一类构筑物由于其用途不同，形状结构亦不相同。支承类构筑物的结构形状较简单，结构材料往往是单一的，即为混凝土、钢盘混凝土或砌砖体三种结构之一。例如图 421 所示为球形燃气储罐的支柱基础，根据球罐大小及埋地或半埋地等条件可以采用混凝土或钢筋混凝土，其形状为方形实体，实体上仅有几个地脚螺栓孔。图 422 所示的燃气压缩机基础，其形状也很简单，仅在表面要求抹一层水泥砂浆，但结构尺寸必须与机座相吻合。而管道和阀门的支座仅仅是一个形状简单的墩子。保护类构筑物不仅形状复杂，而且材料上一般都
3、是混合结构。例如，地下闸门井(图 423)的底板和盖板为钢筋混凝土结构，井墙和井脖为砌砖结构，井墙外表面为防水层结构。图 4-2-1 球形燃气储罐基础1-支柱；2-底板；3-基础图 4-2-2 压缩机基础1-地脚螺栓；2-面层；3-混凝土基础图 4-2-3 地下闸门井构造1-铸铁井盖；2-砖砌井脖；3-盖板；4-井墙；5-防水层；6-浸沥青线麻；7-沥青砂浆；8-底板；9-集水坑设备类的民用构筑物，其外表面一般都需进行装饰，主体一般为砌砖结构，炉膛内部为耐火材料结构，而炉顶表面则可根据用途或采用建筑陶瓷修饰，或铺筑铸铁灶面板；设备类的工业炉一般均为钢框架与砌筑体的混合结构，构造复杂，炉内要求耐
4、高温，围护结构要求具有良好的绝热性能。综上所述，燃气工程的各类构筑物，其主体结构一般为混凝土、钢筋混凝土、砌砖或者混合结构。(三)构筑物的施工特点燃气工程构筑物的结构尺寸一般很小，分布非常分散，种类较多，数量较少，某些构筑物的结构比较复杂，因此，有如下施工特点。1工程量小，工地分散，因此，只适于 35 人的施工小组进行作业；2技术工种要求配套齐全。例如，一座地下闸门井，按常规需模板工、钢筋工、混凝土工、砌砖工、抹灰工和辅助工等，而工程量又少，这就要求技术工人应一专多能。3土建与安装需交叉进行。例如，设备基础完工后可进行设备底座安装；而设备安装又需待地脚螺栓二次灌浆完成并达到一定强度后方可进行。
5、又如一座地下闸门井的施工，要达到各工种互不干扰，又能确保工程质量，其工序安排复杂交错竟达十三道之多。4施工周期长。因为混凝土现场灌注需要一定的养护时间，致使工程施工周期延长。因此，构筑物的施工纳入整个工程中进行合理组织安排，对混凝土构件尽量采用预制。二、模板与钢筋(一)模板工程1模板分类燃气工程构筑物施工所使用的模板按构造类型分整体式结构模板，工具式模板和预制构件式模板。按模板材料分木模板、钢模板、钢木模板和土模板等，可根据施工具体条件，因地制宜使用。整体式结构模式采用木板、纤维板或薄钢板做底模和侧模，方木、钢管和钢卡具做支撑件拚装而成。图 424 所示为低压湿式贮气罐的环形基础模板构造。支模
6、时应保证模板有足够的整体稳定性。工具式模板可根据不同用途，采用相应材料制作成通用规格尺寸，作为工具多次周转使用。图 425 所示定型支座钢模板即为工具式模板。图 4-2-4 环形基础模板构造1-侧板；2-立挡；3-横挡；4-斜撑；5-拉条；6-垫板图 4-2-5 定型支座钢模板1-定型钢模板；2-角模；3、4-拉紧螺栓；5、6-钢管或槽钢预制构件式模板可采用各种材料将模板制作成固定胎具或其他形式，用钢木材料时，可以制作适用于定型大批量生产的各种预制构件模板；采用土料作成固定胎具则具有明显的经济性。图 426 为地下式原槽成型土模，这种土模很适用于小型燃气机泵的基础模板。图 4-2-6 地下式原
7、槽1-地面；2-培土夯实；3-抹面；4-木芯模；5-支撑方木2模板隔离剂为防止混凝土与模板粘结而影响拆模，模板与混凝土的接触面应涂刷隔离剂。常用隔离剂有肥皂液、废机油。肥皂液可保持混凝土表面整洁光滑，但冬季不能用，而废机油恰相反。为此，冬季可将二者按一定比例混合使用。3模板的拆除模板拆除时间，应根据构筑物类型及混凝土龄期等因素来确定。防止过早拆模，造成构筑物裂缝或断裂，甚至引起人身伤亡事故，因此，只有混凝土达到规定的强度后才能拆模。对于不承重的模板，当混凝土强度能保证表面不损坏，不掉棱角时可拆模，对于承重的模板则应达到设计拆模强度后才能拆模。4模板强度校核校核承重模板强度时，应在分析荷载的基础
8、上，选择最不利的荷载组合，计算模板的最大弯曲应力是否小于材料允许弯曲应力。(二)钢筋工程1钢筋的作用钢筋主要用于受弯的钢筋混凝土构件中，燃气工程中最常见的受弯构件是盖板和底板。根据板的受力方向不同又分为单向板和双向板。(1)单向板 仅按一个方向受力进行计算的板称为单向板，例如，两边支撑的管沟盖板。单向板只在沿跨度方向配置受力钢筋，另一方向考虑温度变化对板的影响，以及为将荷载均匀地分布给受力钢筋，需配置一些构造钢筋(或分布钢筋)。(2)双向板 四边支撑，且长边不大于短边两倍的板称为双向板，其特点是两个方向弯曲受力，如闸门井盖板，需要在两个方向配置受力钢筋。倘若长边不小于短边两倍，这种板主要是短向
9、边受力，长向边受力较小可略去不计，仍可按单向板考虑配筋。由上述概念可知，在施工中不能随意增加或减少板的支撑点，以免改变板的受力状况而发生事故。受力钢筋一般应放在靠近受拉区边缘，以便更有效地承担由外部荷载引起的截面拉力。同一构件截面的钢筋直径一般不多于两种，且应交替放置。受力钢筋末端应加工成弯钩。分布钢筋一般应布置在受力钢筋的内侧，方向与受力钢筋垂直，与受力钢筋一起组成钢筋网。这样，在灌筑混凝土时就可保持受力钢筋的正确位置，同时承受与受力钢筋垂直方向上的混凝土由于收缩和温度变化所产生的内力，并可将局部荷载分布到板的受力钢筋上。分布钢筋的截面积不应小于受力钢筋面积的 10，且间距为 20mm左右。
10、分布钢筋末端一般不设弯钩。2钢筋配料钢筋配料根据配料表进行，配料表则根据构件设计图和配料计算结果填写。配料表上应分别注明工程名称、构件名称、构件数量、钢筋形状、尺寸、编号、根数、直径和钢筋的级别。(1)钢筋下料长度计算钢筋因弯曲或弯钩等因素会使其长度变化，因此配料时不能根据图纸尺寸直接下料，必须先了解有关混凝土保护层、钢筋弯曲、弯钩设置等规定，然后根据图纸尺寸计算其下料长度。常用钢筋下料长度计算直钢筋=构件长度-保护层厚度+弯钩增加长度弯起钢筋=直段长度+斜段长度+弯钩增加长度-弯曲调整值箍筋=箍筋周长+弯钩增加长度弯曲调整值圆钢筋=圆周长+弯钩增加长度+绑扎长度弯曲调整值保护层厚度 为保护钢
11、筋不锈蚀及其他因素的影响，并保证钢筋和混凝土紧密地结合，在靠近构件边缘的钢筋外侧应留有一定厚度的混凝土，此厚度称为保护层厚度。燃气工程构筑物的钢筋保护层厚度为 1020mm。构件越厚，保护层越厚。弯钩增加长度 钢筋弯钩有半圆弯钩、直弯钩和斜弯钩三种型式、如图 427 所示。半圆弯钩是最常用的一种弯钩，用人工弯钩时，为保证 180弯曲，可带有适当长度的平直部分；用机械弯钩时，可省去平直部分。直弯钩仅用在箍筋和支座中的构造钢筋。斜弯钩仅用在 12m 以下的受拉主筋和箍筋中。弯钩增加长度按下述方法计算。弯曲调整值 钢筋弯曲时，内皮缩短，外皮延长，而中心线长度不变，弯曲处形成圆弧。一般钢筋的量度方法是
12、沿直线量外包尺寸。因此，弯曲钢筋的量度尺寸大于下料尺寸，若沿内包尺寸量度则相反，两者之间的差值称为弯曲调整值。各种角度的弯曲调整值参见表 421，表中 d0为弯曲钢筋直径(mm)。表 4-2-1 钢筋弯曲调整值角度 30 45 60 90 135调整值 0.35d0 0.5d0 0.85d0 2d0 2.5d0(5)绑扎长度 混凝土结构中，钢筋绑扎接头的最小搭接长度根据钢筋级别，钢筋位于构件的受拉区或受压区而采用不同值，如表 422 所示，表中 d 表示钢筋直径(mm)。表 4-2-2 钢筋绑扎接头的最小搭接长度钢筋级别 受拉区 受压区级级级冷拔低碳钢丝 30d35d40d250mm 20d2
13、5d30d200mm (2)钢筋代用当施工现场库存钢筋的规格性能与设计图纸不符时，可以进行代用，但应符合代用原则。例如，必须充分了解设计意图和代用钢材性能，严格遵守有关技术规定；凡重要结构，在代用时应征得设计者同意；钢筋代用后，应满足必要的配筋构造规定，钢筋用量不宜大于原设计用量的 5，也不低于原设计用量的 2，等等。代用时可根据等强度或等截面的原则进行换算，当构件是按强度控制时，可按等强度原则代用，即式中 A gl、n 1，d 1、R g1分别为原设计钢筋的计算面积(cm2)，根数，直径(mm)和设计强度(MPa)；A g2、n 2、d 2、R g2分别为拟代用钢筋的计算面积、根数、直径和设
14、计强度，单位同上。3钢筋的加工钢筋的成型加工过程如图 428 所示。图 4-2-8 钢筋成型加工流程图 把钢筋拉长时，必产生残留应变，如果钢筋重新承受拉力，将产生较高的新屈服强度。为了精确控制冷拉后的钢筋强度，冷拉时应对钢筋应力或冷拉率进行控制。钢筋冷拉在下料切断前完成，冷拉同时得到调直。直条钢筋较短，必要时应在切断前完成对接接长。钢筋表面浮锈会降低钢筋与混凝土的握裹力，应采用转盘钢丝刷或化学清洗酸除锈。直径 414mm 热轧碳钢钢筋，可采用调直切断机(图 429)加工。机械前部设矫直筒筒内装有调直模具，筒以高速旋转，钢筋穿过后即可调直并除锈。然后，钢筋由送料辊带动前进，触动定长机构的电路开关
15、，开动剪切辊，把一定长度的钢筋切断。图 4-2-9 调直切断机工作示意图1-送料辊；2-调直模具；3-剪切辊；4-定长机构；5-电线钢筋连接可采用焊接和手工绑扎两种方法。焊接方法一般只用于中碳钢、低碳钢、直径为 310mm 的低碳冷拉钢筋及冷拔钢丝。三、混凝土的组成材料混凝土是由水泥、骨料(砂子、石子等)和水按适当比例配合拌制成混合物，经一定时间硬化而成的人造石材。(一)水泥水泥旱粉末状，与水混合后，经过物理化学过程能由可塑性浆体变成坚硬的石状体，并能将散粒状材料胶结成为整体，所以水泥是一种良好的矿物胶凝材料。就硬化条件而言，水泥浆体不但能在空气中硬化，还能更好地在水中硬化，保持并继续增长其强
16、度，故水泥属于水硬性胶凝材料。1水泥的种类目前，我国水泥品种有 200 多个，现将燃气工程常用的几个主要品种作些简单介绍。(1)硅酸盐水泥凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。生料在煅烧过程中，分化出氧化钙、氧化硅、氧化铝和氧化铁。在更高温度下，氧化钙将与氧化硅、氧化铝、氧化铁相结合，形成以硅酸钙为主要成分的熟料矿物。主要熟料矿物的名称和含量范围如下：硅酸三钙 3CaoSiO 2，简写为 C3S，含量 3637；硅酸二钙 2CaoSiO 2，简写为 C2S，含量 1537；铝酸三钙 3CaoAl2O 3，
17、简写为 C3A，含量 715；铁铝酸四钙 4CaoAl 2O3Fe2O3，简写为 C4AF，含量 1018。各种熟料矿物单独与水作用时表现出的特性如表 423 所示。表 423 硅酸盐水泥熟料矿物成分的特性名称 硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙凝结硬化速度28 天水化放热量强度 快多高 慢少早期低后期高 最快最多低 快中低 水泥是几种熟料矿物的混合物，改变熟料矿物成分间的比例时，水泥性质即发生相应变化。例如，提高 C3S 的含量，可以制得高强度水泥；又如降低 C3A 和 C3S 的含量，提高 C2S 的含量，可以制得水化热低的水泥。(1)普通硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料，少量混合材料，
18、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。水泥中混合材料掺加量重量百分比计，掺活性混合材料时，不得超过 15；掺非活性混合材料时，不得超过 10；同时掺活性和非活性混合材料时，总量不得超过 15，其中非活性混合材料不得超过 10。混合材料一般都是就地的天然岩矿或工业废渣等。混合材料按其水化作用分活性和非活性两种。非活性混合材料与水泥成分不起化学作用(无化学活性)或化学作用很小，如磨细的石英砂、石灰石、粘土、慢冷矿渣及各种废渣等。非活性混合材料又称填充性混合材料，掺入硅酸盐水泥中仅起提高水泥产量，降低水泥标号和减少水化热等作用。当在工地用高标号水泥拌制砂浆或低标号混凝土
19、时，可掺入非活性混合材料以代替部分水泥，起到降低成本，改善砂浆或混凝土和易性的作用。火山灰质混合材料和粒化高炉矿渣等属于活性混合材料，活性混合材料与水调和后，本身不会硬化或硬化极为缓慢，强度很低。但在氢氧化钙溶液中，就会发生显著的水化，而在饱和的氢氧化钙溶液中水化更快。(3)矿渣硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为矿渣硅酸盐水泥，简称矿渣水泥。水泥中粒化高炉矿渣掺加量按重量计 2070。(4)火山灰质硅酸盐水泥。凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为火山灰质硅酸盐水泥，简称火山灰水泥。水泥中火山灰质混合材料掺加量按
20、重量计为 2050，允许掺加不超过混合材料总掺量 13的粒化高炉矿渣代替部分火山灰质混合材料。(5)粉煤灰硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥，简称粉煤灰水泥。水泥中粉煤灰掺加量按重量计为 2040。允许掺加不超过混合材料总掺量 13 的粒化高炉矿渣。此时，混合材料总掺量可达 50，但粉煤灰掺量仍不得超过 40。(6)膨胀硅酸盐水泥及自应力水泥膨胀硅酸盐水泥及自应力水泥是由硅酸盐水泥、高铝水泥和石膏按一定比例共同粉磨或分别粉磨再经混合均匀而成。膨胀硅盐水泥的膨胀作用是基于硬化初期，高铝水泥中的铝酸盐和石膏遇水化合，生成高硫型水化硫铝酸钙晶体
21、(钙矾石)，晶体起初填充水泥石内部孔隙，强度有所增长。随着水泥不断水化，钙矾石数量增多，晶体长大，就会产生膨胀。在一定范围内，高铝水泥和石膏含量越多，膨胀硅酸盐水泥的膨胀越大。膨胀硅酸盐水泥适用于防水砂浆和防水混凝土，浇灌装配式钢筋混凝土构件的接缝、管道接头、设备底座、地脚螺栓及修补工程。但不得在有硫酸盐腐蚀的工程中使用。如膨胀硅酸盐水泥中膨胀组分含量较多，膨胀值较大，在膨胀过程中又受到限制(如钢筋)时，则构件本身就会受到压应力，该压应力是依靠水泥本身的水化而产生的，所以称为“自应力”。自应力值大于 2MPa 的水泥称为自应力硅酸盐水泥。某些地区曾经使用自应力钢筋混凝土燃气管道，其胶凝材料就是
22、自应力硅酸水泥。(7)明矾石膨胀水泥明矾石膨胀水泥是以硅酸盐水泥，天然明矾石、石膏和粒化高炉矿渣或粉煤灰，按适当比例磨细制成的具有膨胀性能的水硬性胶凝材料，其性能与膨胀硅酸盐水泥类似。主要用在补偿收缩混凝土结构工程，防渗混凝土工程，补强和防渗抹面工程，管道接头，固结设备底座和地脚螺栓等。2硅酸盐水泥的凝结硬化 水化物中，水化硅酸钙是胶凝性和强度都很高的胶凝体，氢氧化钙是强度较高的结晶体，水化铝酸三钙是强度较低的结晶本，水化铁酸钙是胶凝性小，强度低的胶凝体。水泥中的石膏成分主要是起缓凝作用(若掺入量过多则起速凝作用)，各种水化物的溶解度都很小。反应初始阶段，水化物的生成速度大于溶解速度，水泥颗粒
23、表面的水化物愈积愈多，达到饱和状态，凝聚物包在颗粒表面形成半渗透膜。这种以水化硅酸钙凝胶为主，并有氢氧化钙分布的水化物结构称为水泥凝胶体。由于水分渗入膜层内的速度大于水化物透过膜层向外扩散的速度，产生渗透压力，使膜层破裂，水化速度重新加快，直至新的凝胶体填补了膜层的破裂。由于膜层不断破裂和增厚，使水泥颗粒之间被水充满的空间逐渐减少，以致膜层增厚到使颗粒间相互接触并粘结，水泥浆逐渐变稠，失去塑性，但尚不具有强度，形成水泥凝结阶段。当形成的凝胶体继续增加，进一步填充水泥颗料之间的空隙，就使浆体逐渐产生强度，形成水泥硬化阶段。凝结和硬化是人为地划分的，实际上是一个连续而复杂的物理化学变化过程。3水泥
24、的技术性质(1)细度 水泥颗粒的粗细对水泥的性质有很大影响。颗粒愈细，水化反应的表面积愈大，水化反应较快而且较完全，所以水泥的早期强度和后期强度都较高，但在空气中的硬化收缩性也较大，而且粉磨能量消耗大，成本较高。如水泥颗粒过租则不利于水泥活性的发挥。国家标准规定水泥的细度用筛析法检验。即在 O080mm 方孔标准筛上的筛余量不得超过 12。(2)凝结时间 凝结时间分初凝和终凝。初凝为水泥加水拌和时至水泥浆开始失去可塑性所需的时间；终凝为水泥加水拌和时至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。为使混凝土和砂浆有充分的时间进行搅拌、运输、浇捣或砌筑，水泥初凝时间不能过短。当施工完毕，则要求尽
25、快硬化，具有强度，故终凝时间不能太长。国家标准规定，水泥的凝结时间是以标准稠度的水泥净浆在规定温度及湿度环境下，用水泥净浆凝结时间测定仪测定。硅酸盐水泥的初凝时间不得早于 45 分钟，终凝时间不得迟于 12 小时。(3)体积安定性 如果水泥硬化后产生不均匀的体积变化，即所谓体积安定性不良，就会使构件产生膨胀性裂缝，降低构筑物质量，甚至产生严重事故。国家标准规定。用沸煮法检验水泥的体积安定性。水泥净浆试饼沸煮 4 小时后，经肉眼观察未发现裂纹，用直尺检查没有弯曲，则称为体积安定性合格。(4)强度 硅酸盐水泥的强度决定于熟料的矿物成分和细度。如前所述，四种主要熟料矿物的强度各不相同，因此，它们的相
26、对含量改变时，水泥的强度及其增长速度也随之改变。从水泥凝结硬化过程中的物理化学变化不难理解，颗粒较细的水泥，水化进行较快，水化较完全，强度增长快，最终强度也较高。国家标准硅酸盐、普通硅酸盐水泥 (GBl7585)规定，水泥和标准砂按 1：25 混合，加入规定数量的水，按规定的方法制成试件，在标准温度(202)的水中养护，测定其 3 天、7 天和 28 天的强度，并以 28 天的抗压强度(单位为 01MPa)作为水泥标号。不同养护天数(龄期)具有不同强度。相同标号水泥，若早期强度较高，则在标号后标注字母“R”，常用水泥标号及各龄期的抗压强度指标如表 42-4 所示。表 4-24 常用水泥标号及各
27、龄期抗压强的指标(MPa)硅酸盐水泥 普通水泥 矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥水泥标号3 天 7 天 28 天 3 天 7 天 28 天 7 天 28 天225 - - - - 13.0 22.5 11.0 22.5275 - - - - 16.0 27.5 13.0 27.5325 - - - 12.0 19.0 32.5 15.0 32.5425 18.0 27.0 42.5 16.0 25.0 42.5 21.0 42.5525 23.0 34.0 52.5 21.0 32.0 52.5 29.0 52.5625 29.0 43.0 62.5 27.0 41.0 62.5 - -(5)水化
28、热 水泥的水化是放热反应，在凝结硬化过程中放出大量的热，称为水泥的水化热。大体积混凝土构筑物由于水化热积聚在内部不易发散，内部温度可能上升到 5060以上，内外温差所引起的应力可使混凝土产生裂缝，因此，水化热对大体积混凝土是有害因素。在大体积混凝土工程中不宜采用硅酸盐水泥。(6)颗粒相对密度 水泥颗粒的相对密度在 305320 之间。4水泥存放贮存水泥要按不同品种、标号和出厂日期分别存放，并加以标志。散装水泥应分库存放；袋装水泥一般堆放高度不应超过 10 袋，平均每 m2可堆放一吨，并应考虑先存先用。在一般贮存条件下，经 3 个月后，水泥强度约降低 1020；经 6 个月后，约降低 1530；
29、一年后，约降低 2540。受潮水泥多出现结块，同时强度降低。可通过重磨恢复受潮水泥的部分活性。轻微结块能用手指捏碎的，强度约降低 1020，以适当方法压碎后可用于次要工程。(二)骨料在普通混凝土中，砂、石起骨架作用，称为骨料。砂为细骨料，石子为粗骨料。1细骨料粒径在 0.165mm 之间的骨料为细骨料。一般采用天然砂，如河砂，海砂及山砂。(1)细度模数 MX砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合在一起后的总体的粗细程度，通常有粗砂、中砂和细砂之分。在相同重量条件下，细砂的总表面积大，粗砂的总表面积小。在?昆凝土中砂的表面需由水泥浆包裹，砂的总表面积愈大则水泥浆用量愈多。砂的粗细程度常用筛分法测定，
30、用细度模数表示砂的粗细。筛分法是用一套净孔径为 5、250、125、O63、0315 及 O.16mm 的标准筛，将 500g 干砂试样由粗到细依次过筛，然后称得余留在各个筛上的砂子质量，并算出各次筛后的分计筛余百分率 a1、a 2、a 3、a 4、a 5和 a6，以及累计筛余百分率 A1、A 2、A 3、A 4、A 5和 A6。细度模数 Mx可按下式计算。M x愈大，表示砂愈粗。普通混凝土用砂的 M 值在 3707 之间，M x=3731 为粗砂，M x=3O23 为中砂，M x=2216 为细砂，M x=150. 7 为特细砂。(2)颗粒级配砂的颗粒级配表示砂子大小颗粒搭配情况。在混凝土中
31、砂粒之间的空隙由水泥浆所填充，为达到节约水泥和提高强度的目的应尽量减小砂粒之间的空隙。为此，必须有大小不同的颗粒搭配。对 Mx=3.716 的普通混凝土用砂，根据 063 mm 筛孔的累计筛余量分成三个级配区，如表 425 所示，混凝土用砂的颗粒级配应处于表中任何一个级配区内。如果砂的自然级配不合适，就要采用人工级配的方法来改善，最简单的措施是将粗、继砂按适当比例进行试配，掺合使用。表 425 砂级配区的规定级配区累计筛余(重量)筛孔尺寸(mm)1 区 2 区 3 区10.00 0 0 05.00 100 100 1002.50 355 255 1501.25 6535 5010 2500.6
32、3 8571 7041 40160.315 9580 9270 85550.46 10090 10090 10090(3)质量要求混凝土用砂应坚硬、洁净，砂中尘屑、淤泥、粘土、云母、有机质和硫化物的含量都应低于有关的技术要求。2粗骨料粒径大于 5mm 的碎石与卵石为粗骨料。碎石是由各种硬质岩石经轧碎，筛分而成；卵石为天然岩石风化而成，按其来源不同可分为河卵石、海卵石和山卵石。(1)最大粒径粗骨料粒径一般在 580mm 之间，按粒径大小分粗石子(4080mm)，中石子(2040mm)，细石子(520mm)和特细石子(510mm)四级。每粒级的上限称为该粒级的最大粒径。当骨料粒径增大时其总表面积相
33、应减少。因此，保证一定厚度润滑层所需的水泥浆或砂浆的数量相应减少，所以，在条件许可的情况下粗骨料粒径应尽量选得大些。但又不能过大，应取决于构件的截面尺寸和配筋疏密等因素。一般，粗骨料最大粒径不得超过构件截面最小尺寸的 14，同时不得大于钢筋最小间距的 34。对于混凝土实心板，可允许极少量的粗骨料粒径达 12 板厚，但最大粒径不得超过 50mm。(2)颗粒级配石子级配得当对节约水泥和保证混凝土具有良好的和易性有很大关系。尤其是拌制高标号混凝土，石子级配更为重要。石子级配也通过筛分试验确定，标准筛孔径为 25、5、10、15、20、25、30、40、50、60、80 及 100mm 等 12 种尺
34、寸。普通混凝土用碎石或卵石的颗粒级配应符合表 426 的规定。表 426 碎石或卵石级配范围的规定不同筛孔尺寸的累计筛余(重量)级配公称粒径(mm) 2.5 5 10 15 20 25 30 40 50 60 80 100连续粒级510515520530540 951009510095100951008010090100901009010095100 0153060407070907590 0010001015453065 005005 0单粒级10201530204030604080 951009510085100951008510095100 0158010095100 001075100
35、 0010407570100 00103060 0010 0(3)质量要求石子抗压强度一般不应小于混凝土标号的 150，但最低强度不应小于 30MPa。针状和片状颗粒含量及其他杂质含量都应符合有关技术规定的要求。3骨料的饱和面干吸水率当骨料的颗粒表面干燥，而颗粒内部的孔隙含水饱和时，称为饱和面干状态。骨料在饱和面干状态的含水率，称为饱和面干吸水率。计算混凝土中各项材料的配合比时，一以干燥骨料为基准。(三)水凡可饮用的水及洁净的天然水，都可作为拌制混凝土和养护用水。要求水中不能含有影响水泥正常凝结和硬化的有害杂质或油脂、糖类等。对于工业废水，pH 值小于 4 的酸性水，含硫酸盐按 S04计超过水
36、重 1的水，以及海水均不允许使用。四、混凝土的性质和配合比设计(一)混凝土的性质1混凝土的分类混凝土常按重度的大小分类。重混凝土 重度大于 26000Nm 3。是用特别密实的骨料制成的，如重晶石混凝土、钢屑混凝土等。宜用于水中燃气管道的抗浮构筑物。普通混凝土 重度 1900025000Nm 3是用天然的砂、石作骨料制成的。燃气工程构筑物主要采用这类混凝土。轻混凝土 重度小于 1900Nm 3。又可分为三类：(1)轻骨料混凝土，重度范围 80019000Nm 3，是用浮石、火山渣、陶粒、膨胀珍珠岩和膨胀矿渣等轻骨料制成；(2)多孔混凝土(泡沫混凝土、加气混凝土)，重度范围 300012000Nm
37、 3。泡沫混凝土由水泥或水泥砂浆与稳定的泡沫制成，加气混凝土由水泥、水与发气剂制成；(3)大孔混凝土，其组成不加细骨料。轻混凝土主要作保温绝热层。此外，还有为满足工程的特殊要求而配制的各种混凝土，如防水混凝土、耐热混凝土、不发火混凝土和抗油渗混凝土等。2. 普通混凝土的主要技术性质(1)混凝土拌合物的和易性和易性的概念 和易性是指混凝土拌合物易于施工操作(拌合、运输、浇灌、捣实)井能获得质量均匀，成型密实的性能。和易性是一项综合的技术性质，包含有流动性、粘聚性和保水性三项意义。流动性是指混凝土拌合物在本身自重或施工机械振捣的作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。粘聚性是指混凝土拌合物
38、在施工过程中其组成材料之间有一定的粘聚力，不致产生分层和离析的现象。保水性是指混凝土拌合物在施工过程中，具有一定的保水能力，不致产生严重的泌水现象。发生泌水现象的拌合物，易形成透水孔隙而影响混凝土密实性，降低质量。综上所述，混凝土拌合物的和易性是三项意义在某种具体条件下矛盾统一的概念。和易性的指标 目前，尚无全面反映和易性的测定方法。在工地和试验室通常是测定流动性，并按直观经验评定粘聚性和保水性。测定流动性的方法是将拌合物按规定方法装入标准圆锥坍落度筒(无底)内，装满刮平后，垂直向上将筒提起移到一旁。混凝土拌合物由于自重将会产生坍落，量出坍落的高度(mm)称为塌落度，塌落度愈大，流动性愈大。在
39、做坍落度试验的同时，应观察拌合物的粘聚性和保水性，以更全面地评定和易性。例如，用捣棒在已塌落的拌合物锥体一侧轻敲，如果锥体下沉，表明粘聚性良好，如果崩塌、开裂或离析，表明粘聚性不好。提高塌落度筒后，有水从底部析出，表明泌水。塌落度的选择 选择拌合物塌落度要根据构件截面大小、钢筋疏密和捣实方法来确定。当构件截面尺寸较小或钢筋较密，或采用人工插捣时，塌落度可选择大些。反之，可选择小些。按钢筋混凝土工程施工及验收规范(GBJ20483)的规定，混凝土灌筑时的塌落度宜按表 427 选用。表 4-2-7 混凝土灌筑时的塌落度项次 结构种类 塌落度(mm)1 基础或地面等的垫层；无配筋的厚大结构(挡土墙，
40、或厚大块体等)或配筋稀疏的结构 10302 板、梁、大型及中型截面的柱子等 30503 配筋密列的结构 50704 配筋特密的结构 7090表 427 系采用机械振捣时的塌落度，采用人工振捣时可适当增大。(2)混凝土的强度混凝土的立方体抗压标准强度与强度等级 按照普通混凝土力学性能试验方法(GBJ8185)，制作边长 150mm 的立方体试件，在标准条件(温度 203，相对湿度 90以上)下，养护到 28 天，测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度，以及表示。立方体抗压标准强度是具有 95的保证率的立方体试件抗压强度，是按数据统计处理方法达到规定保证率的某一数值。混凝土强度等级是按混凝土立
41、方体抗压标准强度(MPa)来确定的，具有 C75 、C 10、C 20、C 25，C 30、C 35、C 40、C 50、C 45、C 55和 C60等十二个等级。混凝土的抗拉强度(R1) 混凝土直接受拉时，变形很小就要开裂，抗拉强度只有抗压强度的 110120，且随着强度等级提高，比值有所下降。因此，混凝土在工作时一般不依靠其抗拉强度。但抗拉强度对开裂现象有重要意义。(3)混凝土的耐久性混凝土除应具有适当强度，能安全地承受设计荷载外，还应具有适应自然环境及使用上的特殊性能，这些性能决定着混凝土经久耐用的程度，所以统称为耐久性。抗渗性 是指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。抗渗性用
42、抗渗标号表示，抗渗标号是以 28天龄期的标准试件按规定方法进行试验所能承受的最大水压力(MPa)来计算的，如 S2、S 4、S 8、等，即表示能承受 02、0. 4、08MPa的水压力而不渗漏。提高混凝土抗渗性的措施是增大混凝土的密实度，改变混凝土的?L 隙结构，减小连通孔隙。抗冻性 是指混凝土在饱和水状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。抗冻性一般以抗冻标号表示。抗冻标号是以龄期为 28 天的试块在吸水饱和后，承受反复冻融循环，以抗压强度下降不超过 25，而且重量损失不超过 5时所能承受的最大冻融循环次数来确定，如 D25，D 50、D 100，分别表示混凝土能
43、够承受反复冻融循环次数为 25、50、100，。提高混凝土耐久性的主要措施是严格控制水灰比，保证足够的水泥用量，来满足混凝土尽可能达到的最大密实度。因此，凡是有耐久性要求的混凝土，其最大水灰比和最小水泥用量都应符合表 428 的规定。表 428 普通混凝土的最大水灰比和最小水泥用量最小水泥用量(kg/m 3)项次 混凝土所处的环境条件 最大水灰比配筋混凝土 无筋混凝土1 不受风雪影响的混凝土 不作规定 225 2002(1)受风雪影响的露天混凝土(2)位于水中及水位升降范围内的混凝土。(3)在潮湿环境中的混凝土 0.7 250 2253(1)寒冷地区水位升降范围的混凝土(2)受水硬度作用的混凝
44、土 0.65 275 2504 严寒地区水平升阡范围内的混凝土 0.6 300 2753影响混凝土性质的主要因素(1)水泥标号与水灰比水泥是混凝土中的活性组分，在配合比相同的条件下，所用的水泥标号愈高，制成的混凝土强度等级愈高。当水泥标号相同时，混凝土的强度等级主要决定于水灰比。水泥水化时所需的结合水一般只占水泥重量的 23左右，但拌制混凝土拌合物时，为了获得必要的流动性，常需用水量在 4070之间，即较大的水灰比。当混凝土硬化后，多余的水分就残留在混凝土中形成水泡或蒸发后形成气孔，大大减少混凝土抵抗荷载的实际有效断面，而且可能在孔隙周围产生应力集中。因此可以认为，在水泥标号相同情况下，水灰比
45、愈小，混凝土强度愈高。但水灰比太小，拌合物流动性差，将会影响浇灌质量，混凝土中可能出现较多的蜂窝和孔洞，强度也将下降。根据普通混凝土配合比设计技术规定(JGJ5581)，混凝土用水量可按表 429 选用。表 429 混凝土用水量选用表(kg/m 3)卵石最大粒径(mm) 碎石最大粒径(mm)所需塌落度(mm)10 20 40 15 20 401030 190 170 160 205 185 1703050 200 180 170 215 195 1805070 210 190 180 225 205 1907090 215 195 185 235 215 200(2)骨料种类水泥与骨料的粘结力
46、与骨料的表面状况有关，碎石表面粗糙，粘结力较大，卵石表面光滑，粘结力较小。因而在水泥标号和水灰比相同的条件下，碎石混凝土强度高于卵石混凝土，但拌合物的和易性较卵石混凝土差。根据工程实践经验，混凝土强度与水灰比、水泥标号以及骨料种类等因素具有如下恒定关系。式中 R 28混凝土 28 天抗压强度(MPa)；R 0水泥的实际强度(MPa)；C每 m3混凝土的水泥用量(kg)；W每 m3混凝土的用水量(kg)；A、B经验系数，采用碎石时，A=046、B=052；采用卵石时，A=048、B=061。上式一般只适用于流动性或低流动性混凝土，对干硬性混凝土则不适用。(3)砂率砂率是指混凝土中砂的重量占砂、石
47、总重量的百分率。砂率变化会使骨料的空隙率和骨料的总表面积有显著改变，因而对混凝土拌合物的和易性产生显著影响。砂率过大，骨料总表面积及空隙率增大，若水泥浆量不变，水泥浆的润滑作用将减弱，使拌合物流动性降低，而且会严重影响其粘聚性和保水性，容易产生离析、流浆等现象。因此，在用水量和水泥用量不变的条件下，应有一个合理砂宰，使拌合物获得所要求的流动性及良好的粘聚性与保水性。合理砂率可按下面的经验公式计算，也可按表 4110 选用。表 4210 混凝土合理砂率(Sp)选用表()碎石最大粒径(mm) 卵石最大粒径(mm)水灰比(W/C)15 20 40 10 20 400.40 3035 2934 273
48、2 2632 2531 24300.50 3338 3237 3035 3035 2334 29330.60 3641 3540 3338 3338 3237 31360.70 3944 3843 3641 3641 3540 3439式中 K系数，机械振捣时 K=1012；人工振捣时 K=121. 4； s， g砂子，石子密度(kgm 3)；n s、n g砂子，石子空隙度()。骨料级配良好，砂率合理，可组成坚强的混凝土骨架，从而大大提高混凝土强度，改善混凝土的耐久性。(4)养护条件和龄期环境温度升高，水泥水化速度加快，混凝土强度发展随之加快。反之，温度降低，混凝土强度发展相应迟缓，温度降至冰点以下时，混凝土强度停止发展。环境湿度适当，水泥水化便能顺利进行，使混凝土强度得到充分发展。如果湿度不够，混凝土会因失水而影响水化作用的正常进行，甚至停止水化反应。所以，为了使混凝土正常硬化，必须在成型后一定时间内维持周围环境有一定温度和湿度。混凝土在自然条件下养护称为自然养护。自然养护的温度随气温变化，为保持潮湿状态，在混凝土养护期间表面应覆盖草袋等物并不断浇水。使用硅酸盐水泥、普通水泥和矿渣水泥时浇水保湿应不少于 7 天；使用火山灰水泥和粉煤灰水泥时，应不少于
