第七章 混凝土.ppt

1 第七章混凝土 concrete 主講 張歡 2 本章提要 7 1混凝土的概念7 2混凝土的特點(diǎn)7 3混凝土的分類7 4普通混凝土的組成材料7 5普通混凝土的主要技術(shù)要求7 6混凝土的質(zhì)量控制7 7普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)7 8其他品種混凝土 3 本章導(dǎo)入 concrete concretus 共同生長 混凝土 骨料 膠結(jié)料水泥混凝土 骨料 水泥漿 4 混凝土 簡稱 砼 是由膠凝材料 水和粗 細(xì)骨料按適當(dāng)比例配合 拌制成拌合物 經(jīng)一定時(shí)間硬化而成的人造石材 7 1混凝土的概念 硬化前的混凝土常被稱為混凝土拌和物 如果在混凝土中配有鋼筋 則稱之為鋼筋混凝土 如果混凝土組成中沒有粗骨料則為砂漿 而由水泥和水拌和所得到的是水泥漿 5 7 2混凝土的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 可澆注性 由于其凝結(jié)前的良好塑性 可澆制成各種形狀和尺寸的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)物 匹配性好 它與鋼筋有牢固的粘結(jié)力 能制作鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件 強(qiáng)度高 耐久性好 經(jīng)硬化后有抗壓強(qiáng)度高與耐久性良好的特點(diǎn) 經(jīng)濟(jì)性好 其組成材料中砂 石等地方材料占80 以上 符合就地取材和經(jīng)濟(jì)的原則 缺點(diǎn) 抗拉強(qiáng)度低 受拉時(shí)變形能力小 容易開裂 自重大 6 7 3混凝土的分類 7 7 3混凝土的分類 按膠凝材料種類分 無機(jī)膠凝材料混凝土 如水泥混凝土 石膏混凝土 硅酸鹽混凝土 水玻璃混凝土等 有機(jī)膠凝材料混凝土 如瀝青混凝土 聚合物混凝土等 8 7 3混凝土的分類 按用途分 9 7 3混凝土的分類 按施工方法分 離心混凝土 真空混凝土 灌漿混凝土 噴射混凝土 碾壓混凝土 擠壓混凝土 泵送混凝土等 10 按表觀密度的大小分三類 1 重混凝土干表觀密度大于2600kg m3 由特別密實(shí)和特別重的骨料制成 如重晶石混凝土 鋼屑混凝土等 具有不透x射線和 射線的性能 2 普通混凝土干表觀密度為1900 2500kg m3 由天然的砂 石作骨料制成 常用土木建筑 3 輕混凝土干表觀密度小于1900kg m3 常采用輕質(zhì)多孔骨料或加氣劑 泡沫劑配制的多孔結(jié)構(gòu)混凝土 7 3混凝土的分類 11 骨料在飽和面干狀態(tài)時(shí)的含水率 稱為飽和面干吸水率 計(jì)算混凝土中各項(xiàng)材料的配合比時(shí) 一般以干燥骨料為基準(zhǔn) 而一些大型水利工程常以飽和面干的骨料為基準(zhǔn) 骨料的飽和面干吸水率 干燥狀態(tài) 氣干狀態(tài) 飽和面干狀態(tài) 濕潤狀態(tài) 飽和水 表面水 12 7 4普通混凝土的組成材料 水泥漿20 30 骨料70 80 化學(xué)外加劑 5 摻量10 60 13 7 4普通混凝土的組成材料 水泥與水形成水泥漿包裹在骨料表面并充填其空隙 水泥漿在硬化前起潤滑作用 賦予拌合物一定的和易性 以便于施工 水泥漿硬化后 將骨料膠結(jié)成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的整體 1 水泥與水 14 7 4普通混凝土的組成材料 2 骨料 集料 骨架作用 骨料比較堅(jiān)硬 體積穩(wěn)定性好 在混凝土中起骨架作用 填充作用 骨料屬于地方性材料 其成本大大低于水泥 降低混凝土成本 粒徑0 16 5mm之間的骨料稱為細(xì)骨料 主要有天然砂 河砂 海砂及山砂 和人工砂 粗骨料為粒徑大于5mm的天然巖石和卵石 15 7 4普通混凝土的組成材料 2 骨料 GB14684 2001 建筑用砂 GB14685 2001 建筑用卵石 碎石 16 7 4普通混凝土的組成材料 2 骨料 有害雜質(zhì) 有機(jī)物 硫化物 硫酸鹽 云母 輕物質(zhì) 氯化物 17 7 4普通混凝土的組成材料 2 骨料 顆粒形狀及表面特征 尤其指粗骨料 較好的是接近球體或立方體的渾圓狀和多棱角狀顆粒 針狀 片狀較多會(huì)降低混凝土強(qiáng)度 表面特征即表面粗糙程度及孔隙特征 主要影響和易性和膠結(jié)料的黏結(jié)力 18 7 4普通混凝土的組成材料 2 骨料 堅(jiān)固性 有抗凍性要求的混凝土所用的粗骨料 要求測(cè)其堅(jiān)固性 試樣在飽和硫酸鈉溶液中經(jīng)5次循環(huán)浸漬后 其質(zhì)量損失應(yīng)不超過標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定值 細(xì)骨料中天然砂采用硫酸鈉溶液法進(jìn)行試驗(yàn) 人工砂采用壓碎指標(biāo)法進(jìn)行試驗(yàn) 19 7 4普通混凝土的組成材料 2 骨料 強(qiáng)度 粗骨料 抗壓強(qiáng)度 集料制成邊長為50mm的立方體試件 在飽和水狀態(tài)下測(cè)定的抗壓強(qiáng)度值 壓碎指標(biāo)值 反映集料強(qiáng)度的相對(duì)指標(biāo) 在集料的抗壓強(qiáng)度不便測(cè)定時(shí) 常用來評(píng)價(jià)集料的力學(xué)性能 混凝土壓碎指標(biāo)值測(cè)量方法 20 7 4普通混凝土的組成材料 3 化學(xué)外加劑 改善新拌混凝土流變性的外加劑 如各種減水劑 流化劑 泵送劑 引氣劑等 調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時(shí)間及硬化時(shí)間的外加劑 如外加劑 緩凝劑 早強(qiáng)劑 速凝劑等 調(diào)節(jié)混凝土空氣含量的外加劑 如引氣劑 消泡劑 發(fā)泡劑等 改善混凝土力學(xué)性能和耐久性的外加劑 如引氣劑 減水劑 防凍劑 減縮劑 阻銹劑等 賦予混凝土特殊性能的外加劑 如著色劑 泡沫劑 膨脹劑等 21 7 4普通混凝土的組成材料 4 礦物摻合料 非活性礦物摻合料 活性礦物摻合料減少水泥用量 降低成本 利用工業(yè)廢料 有利于環(huán)保 減低混凝土的水化放熱量 有利于體積穩(wěn)定 改善混凝土的抗腐蝕性 改善新拌混凝土的和易性 22 7 4普通混凝土的組成材料 5 混凝土拌合及養(yǎng)護(hù)用水 拌和水中應(yīng)不含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì) 酸性 堿性或含有侵蝕性的鹽類 海水等不可 混凝土試件的制作及養(yǎng)護(hù)方法 23 7 5普通混凝土的主要技術(shù)性質(zhì) 混凝土在未凝結(jié)硬化以前 稱為混凝土拌合物 它必須具有良好的和易性 便于施工 以保證能獲得良好的澆灌質(zhì)量 混凝土拌合物凝結(jié)硬化后 應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度 以保證建筑物能安全地承受設(shè)計(jì)載荷 并應(yīng)具有必要的耐久性 混凝土拌合物的和易性混凝土的強(qiáng)度混凝土的變形性能混凝土的耐久性 技術(shù)性質(zhì) 7 5 1混凝土拌合物的和易性 1 和易性的概念和易性 workability 是指混凝土拌合物易于施工操作 拌和 運(yùn)輸 澆灌 搗實(shí) 并能獲得質(zhì)量均勻 成型密實(shí)的混凝土的性能 和易性是一項(xiàng)綜合技術(shù)性質(zhì) 包括流動(dòng)性 粘聚性和保水性等三個(gè)方面 流動(dòng)性 fluidity 是指混凝土拌合物在本身自重或施工機(jī)械振搗的作用下 能產(chǎn)生流動(dòng) 并均勻密實(shí)地填滿模板的性能 粘聚性 cohesiveness 是指混凝土拌合物在施工過程中其組成材料之間有一定的粘聚力 不致于產(chǎn)生分層和離析現(xiàn)象 保水性是指混凝土拌合物在施工過程中具有一定的保水能力 不產(chǎn)生嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象 2 和易性的指標(biāo)測(cè)定拌合物的流動(dòng)性 直觀經(jīng)驗(yàn)評(píng)定粘聚性和保水性 GB T50080 2002方法 將混凝土拌合物按規(guī)定方法裝入標(biāo)準(zhǔn)圓錐坍落筒 無底 內(nèi) 裝滿刮平后 垂直向上提起筒 量出拌合物向下坍落的尺寸 稱坍落度 mm 根據(jù)坍落度的不同 將混凝土拌和物分為 流態(tài)的 坍落度大于80mm 流動(dòng)性的 坍落度為30 80mm 低流動(dòng)性的 坍落度為10 30mm 和干性的 坍落度小于10mm 7 5 1混凝土拌合物的和易性 3 影響和易性的主要因素a 水泥漿的數(shù)量水泥漿賦予混凝土一定的流動(dòng)性 水灰比不變時(shí)單位體積內(nèi)水泥漿越多 流動(dòng)性越大 水泥漿過少 則不能填骨料空隙和包裹骨料表面 粘聚性變差 可能產(chǎn)生崩坍現(xiàn)象 b 水泥漿的稠度水泥漿的稠度是由水灰比決定的 水泥用量不變時(shí) 水灰比小 水泥漿越稠混凝土流動(dòng)性就小 反之流動(dòng)性加大 c 砂率 指混凝土中砂的質(zhì)量占砂 石總質(zhì)量的百分率 砂率的變動(dòng)會(huì)使骨料的空隙率和骨料的表面積顯著的改變 因此對(duì)混凝土拌和物的和易性產(chǎn)生顯著的影響 d 時(shí)間和溫度混凝土的拌和物的坍落度隨時(shí)間的推移逐漸減小 主要由于水化反應(yīng) 骨料吸收水分 水分蒸發(fā)的因素 7 5 1混凝土拌合物的和易性 1 混凝土受力變形及破壞過程 自學(xué) 2 混凝土的立方體抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度與強(qiáng)度等級(jí)試樣為邊長150mm的立方體 測(cè)28天抗壓強(qiáng)度 立方體抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度是具有95 保證率的立方體試件抗壓強(qiáng)度 混凝土強(qiáng)度等級(jí) 按混凝土的立方體抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度來確定 C7 5 C10 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60等12個(gè)等級(jí) 3 混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度 棱柱形或圓柱形 4 混凝土的抗拉強(qiáng)度 抗壓強(qiáng)度的1 10 1 20 7 5 2混凝土的強(qiáng)度 GB T50081 2002 5 影響混凝土強(qiáng)度的因素a水灰比與水泥標(biāo)號(hào)配合比相同時(shí) 水泥標(biāo)號(hào)越高 混凝土強(qiáng)度越大 所用水泥相同時(shí) 水灰比越小 水泥石強(qiáng)度高 與骨料粘結(jié)力大 混凝土的強(qiáng)度越高 b溫度與濕度溫度和濕度影響水泥的水化 溫度高濕度大均有利于水泥的水化 混凝土強(qiáng)度發(fā)展快 反之有害 c齡期正常養(yǎng)護(hù)條件下 混凝土的強(qiáng)度隨齡期的增加而增長 7 14天內(nèi) 強(qiáng)度增長較快 28天以后 強(qiáng)度增長緩慢 但齡期延續(xù)強(qiáng)度仍能增長 7 5 2混凝土的強(qiáng)度 7 5 3混凝土的變形性能 混凝土的變形性能分為四種 化學(xué)收縮 干濕變形 溫度變形 荷載變形 彈塑性變形 徐變 化學(xué)收縮 由于水泥水化后總體積比水化前小 從而使混凝土收縮 稱為化學(xué)收縮 化學(xué)收縮是不可逆過程 干濕變形 有時(shí)也叫干縮濕脹 干縮主要是由于內(nèi)部水分蒸發(fā)引起膠體失水產(chǎn)生緊縮 另外毛細(xì)管水分蒸發(fā)會(huì)使顆粒受到毛細(xì)管壓力而使體積收縮 這種收縮是可逆的 吸水后還會(huì)重新膨脹 溫度變形 一是熱脹冷縮的性質(zhì) 膨脹系數(shù)10 10 6二是由于水化放熱 在大體積混凝土內(nèi)部和外部產(chǎn)生溫差 造成脹縮不同 有時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂縫 荷載變形 一種是短期荷載作用下的變形 彈性和塑性另一種是在長期荷載作用下的變形 徐變 7 5 3混凝土的變形性能 7 5 4混凝土的耐久性概念 混凝土的抗?jié)B性 抗凍性 抗侵蝕性和耐熱性決定著混凝土經(jīng)久耐用的程度 統(tǒng)稱為耐久性 抗?jié)B性 指混凝土在水 油等液體作用下 抵抗?jié)B透的性能 抗凍性 指混凝土在飽和水的狀態(tài)下 能經(jīng)受多次凍融循環(huán)而不破壞和不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的性能 混凝土的碳化 中性化 是空氣中的二氧化碳與水泥石中的氫氧化鈣作用生成碳酸鈣和水 堿 骨料反應(yīng) 混凝土中的骨料與水泥中的堿反應(yīng) 引起混凝土體積膨脹和開裂 提高混凝土耐久性的措施 合理選擇水泥品種 控制水灰比及水泥用量 提高砂石質(zhì)量 摻用外加劑 引氣劑 或減水劑 改善施工方法 7 6混凝土的質(zhì)量控制 自學(xué) 7 7普通混凝土的配合比設(shè)計(jì) 確定水泥 水 砂子 石子四項(xiàng)基本組成之間的比例關(guān)系 三個(gè)重要參數(shù) 水灰比 水與水泥之間的比例 砂率 砂子與石子之間的比例 單位用水量 水泥漿與骨料之間的比例 C 水泥 W 水 S 砂子 G 石子表示每立方米混凝土中的用量 kg m3 混凝土的配合比的設(shè)計(jì)步驟 1 配制強(qiáng)度 Rh 的選擇 Rh Rd 1 645 0Rh 混凝土的配制強(qiáng)度 Rd 混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度 0 施工單位的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差 可按強(qiáng)度等級(jí)取值 2 初步確定水灰比 W C R28 ARC C W B W 每立方米混凝土的用水量 C 每立方米混凝土的水泥用量 R28 28天抗壓強(qiáng)度 A B 實(shí)驗(yàn)系數(shù) 碎石A 0 46 B 0 52卵石A 0 48 B 0 61 RC 水泥的實(shí)際強(qiáng)度 混凝土的配合比的設(shè)計(jì)步驟 3 確定單位用水量 Wo 根據(jù)坍落度值 所用骨料的種類 規(guī)格來選擇查表11 114 計(jì)算水泥用量 Co 查表11 145 選擇合理的砂率值 s 可通過試驗(yàn)找出查表11 126 計(jì)算粗 細(xì)骨料用量 Go So 絕對(duì)體積法假定表觀密度法7 配合比的試配 調(diào)整與確定 7 8其它品種混凝土 輕骨料混凝土 加