水泥溷凝土及砂漿骨料PPT課件

1、教學(xué)目標(biāo) 通過(guò)本章的學(xué)習(xí)： 掌握普通混凝土組成材料的品種、技術(shù)要求及選用。 熟練掌握混凝土拌合物的性質(zhì)及其測(cè)定和調(diào)整方法。 熟練掌握硬化混凝土的力學(xué)性質(zhì)，變形性質(zhì)和耐久性及其影響因素。 熟練掌握普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法。 掌握砌筑砂漿的和易性的概念和表示方法,了解其配比設(shè)計(jì)方法。了解抹面砂漿的特點(diǎn)。 本章內(nèi)容4.1 普通混凝土組成材料4.1.1 混凝土中各組成材料的作用 4.1.2 混凝土主要組成材料的技術(shù)要求4.1.3 外加劑4.1.4 摻合料4.2 普通混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)4.2.1 混凝土拌合物的和易性 4.2.2 混凝土的強(qiáng)度4.2.3 混凝土的變形性能4.2.4 混凝土的耐久性4.

2、3混凝土的質(zhì)量控制4.4 混凝土的配合比設(shè)計(jì)4.5 其它種類混凝土及其新進(jìn)展4.5.1 高性能混凝土4.5.2 高強(qiáng)混凝土4.5.3 其它混凝土 4.6 砂漿課堂練習(xí)復(fù)習(xí)思考題第1頁(yè)/共39頁(yè)混凝土在土木工程中的重要性 混凝土是用量最大的結(jié)構(gòu)材料，每年世界混凝土 消耗量為11億噸，是鋼材消耗量的10倍以上； 混凝土是應(yīng)用最廣的結(jié)構(gòu)材料，可用于橋梁、隧道、道路、水利、房屋建筑等工程； 原因： 組成材料中砂、石等地方材料占80%80%以上，符合就地取材和經(jīng)濟(jì)的原則。 有良好的塑性，易于加工成型。 與鋼筋有牢固的粘結(jié)力。 可代替鋼材、木材。 抗壓強(qiáng)度高，耐久性好，維修費(fèi)用少。伊泰普大壩在與巴拉圭交界

3、的巴拉那河上，有堪稱世界第一的伊泰普大壩。大壩高225米，長(zhǎng)8000米，所用混凝土達(dá)1180萬(wàn)立方米。用這些混凝土，可建一個(gè)供200萬(wàn)人居住的城市，或者建造一條從大壩通到美國(guó)紐約的高速公路。 第2頁(yè)/共39頁(yè)l定義：一般是指由膠凝材料，粗、細(xì)骨料，水及其他材料，按適當(dāng)?shù)谋壤渲贫傻木哂兴璧男误w、強(qiáng)度和耐久性的人造石材。 其微結(jié)構(gòu)不是靜止的，而是隨時(shí)間不斷變化；新生成的水化物可以填充微裂縫，有自愈性(Heal)； 與其它材料不同，它是使用前才在工程現(xiàn)場(chǎng)或就近生產(chǎn)的。第3頁(yè)/共39頁(yè)l 混凝土的分類按所用膠結(jié)材料分水泥混凝土聚合物浸漬混凝土聚合物膠結(jié)混凝土瀝青混凝土硅酸鹽混凝土石膏混凝土水玻璃

4、按密度分重砼 2600kg/m3普通砼 19502500kg/m3輕砼 1950kg/m3 低強(qiáng)度混凝土 30MPa中強(qiáng)度混凝土 3060MPa高強(qiáng)度混凝土 60MPa按抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值分第4頁(yè)/共39頁(yè) 土木工程對(duì)混凝土的基本要求 滿足混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求，以保證構(gòu)筑物能安全地承受各種設(shè)計(jì)荷載； 滿足混凝土施工所要求的和易性，以便硬化后能得到均勻密實(shí)的混凝土； 具有與工程環(huán)境相適應(yīng)的耐久性，以保證構(gòu)筑物在所處環(huán)境中服役壽命； 滿足經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的要求，能源與資源消耗低、環(huán)境負(fù)荷少等。第5頁(yè)/共39頁(yè)混凝土的宏觀結(jié)構(gòu)粗骨料細(xì)骨料水泥石過(guò)渡區(qū)4.1、普通混凝土的組成材料第6頁(yè)/共39頁(yè)4.1.1

5、4.1.1 普通混凝土的組成及作用水泥水水泥漿石子砂子骨 料新拌混凝土100%體積6075%715%2540%1421%2128%3942%凝結(jié)硬化硬化混凝土混凝土外加劑 為了改善或提高混凝土的性能第7頁(yè)/共39頁(yè)各組成材料的作用骨 料 廉價(jià)的填充材料，廉價(jià)的填充材料，節(jié)省水泥用量節(jié)省水泥用量 混凝土的混凝土的骨架，減小收縮，抑制裂縫的擴(kuò)展骨架，減小收縮，抑制裂縫的擴(kuò)展 傳力作用傳力作用 降低水化熱降低水化熱 提供耐磨性提供耐磨性水泥漿 潤(rùn)滑作用潤(rùn)滑作用與水形成水泥漿，賦予新拌混凝土以與水形成水泥漿，賦予新拌混凝土以流動(dòng)性流動(dòng)性 膠結(jié)作用膠結(jié)作用包裹在所有骨料表面，通過(guò)水泥漿的包裹在所有骨料表

6、面，通過(guò)水泥漿的凝結(jié)硬化，將砂、石骨料膠結(jié)成整體，形成固體凝結(jié)硬化，將砂、石骨料膠結(jié)成整體，形成固體第8頁(yè)/共39頁(yè)水 混凝土中的拌和水有兩個(gè)作用混凝土中的拌和水有兩個(gè)作用: :供水泥的水化反應(yīng)供水泥的水化反應(yīng)賦予混凝土的和易性賦予混凝土的和易性 剩余水留在混凝土的孔（空）隙中剩余水留在混凝土的孔（空）隙中使混凝土中產(chǎn)生孔隙使混凝土中產(chǎn)生孔隙對(duì)防止塑性收縮裂縫與和易性對(duì)防止塑性收縮裂縫與和易性有利有利對(duì)滲透性、強(qiáng)度和耐久性對(duì)滲透性、強(qiáng)度和耐久性不利不利第9頁(yè)/共39頁(yè)各組成材料的作用外加劑 化學(xué)外加劑：改善混凝土的性能化學(xué)外加劑：改善混凝土的性能緩凝劑緩凝劑 使水泥漿凝結(jié)硬化速度減慢；使水泥漿

7、凝結(jié)硬化速度減慢；促凝劑促凝劑 使水泥漿凝結(jié)硬化速度減慢；使水泥漿凝結(jié)硬化速度減慢；減水劑減水劑減少拌和需水量；減少拌和需水量；引氣劑引氣劑在混凝土中引起封閉氣孔；在混凝土中引起封閉氣孔； 礦物摻合料：減少水泥用量，改善混凝土性能礦物摻合料：減少水泥用量，改善混凝土性能粉煤灰粉煤灰硅灰硅灰礦渣礦渣第10頁(yè)/共39頁(yè)水泥l(xiāng)水泥是混凝土中最重要的組分。l品種的選擇：應(yīng)當(dāng)根據(jù)混凝土工程性能與特點(diǎn)，工程的環(huán)境條件及施工條件，結(jié)合各種水泥特性進(jìn)行合理的選擇。 l強(qiáng)度等級(jí)的選擇：應(yīng)當(dāng)與混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)相適應(yīng)。經(jīng)驗(yàn)證明，配制C30以下的混凝土，水泥強(qiáng)度等級(jí)為混凝土強(qiáng)度等級(jí)的1.11.8倍，配制40以上的

8、混凝土，水泥強(qiáng)度等級(jí)為混凝土強(qiáng)度等級(jí)的1.01.5倍，同時(shí)宜摻入高效減水劑。4.1.2 混凝土組成材料的技術(shù)要求一、 水泥第11頁(yè)/共39頁(yè) 若用高強(qiáng)度等級(jí)水泥配制低強(qiáng)度等級(jí)混凝土，雖然滿足強(qiáng)度要求的水泥用量少，但難以滿足混凝土的和易性和耐久性的要求，不可取。 若用低強(qiáng)度等級(jí)水泥配制高強(qiáng)度等級(jí)混凝土，滿足強(qiáng)度要求的水灰比會(huì)很小，其和易性難以滿足施工要求，也不可取。 第12頁(yè)/共39頁(yè)骨料細(xì)骨料粗骨料二、骨料第13頁(yè)/共39頁(yè)細(xì)骨料1 1、含泥量、石粉含量和泥塊含量、含泥量、石粉含量和泥塊含量 含泥量含泥量指天然砂中粒徑小于75微米的顆粒含量；石粉含量石粉含量，是指人工砂中粒徑小于75微米的顆粒

9、含量；泥塊含量泥塊含量，則指砂中粒徑大于1.18毫米，經(jīng)水浸細(xì)、手捏小于600微米的顆粒。應(yīng)符合下表l由自然風(fēng)化、水流搬運(yùn)和分選、堆積形成的、粒徑小于4.75的巖石顆粒（砂）稱為細(xì)骨料。l 混凝土用砂的質(zhì)量技術(shù)要求:第14頁(yè)/共39頁(yè)2、砂中有害物質(zhì)含量砂中不應(yīng)含有活性氧化硅，因?yàn)樯爸泻械幕钚匝趸?，能與水泥中的堿分（2及2）起作用，產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)，使混凝土發(fā)生膨脹開裂。細(xì)骨料第15頁(yè)/共39頁(yè)堿骨料反應(yīng) 定義： 骨料中的活性SiO2與水泥中的Na、K等堿金屬離子間的形成堿硅酸鹽凝膠的化學(xué)反應(yīng)； 危害： 在骨料與水泥石的界面產(chǎn)生的堿硅酸鹽凝膠吸水后體積膨脹，導(dǎo)致水泥石開裂； 原因：水泥中的含

10、堿(Na2O、K2O)量0.6%骨料中含有活性SiO2 ； 檢驗(yàn)方法： 砂漿棒法，膨脹率0.10%。堿硅酸鹽凝膠第16頁(yè)/共39頁(yè)細(xì)骨料3、砂的顆粒級(jí)配與細(xì)度模數(shù)砂的顆粒級(jí)配，即表示砂中大小顆粒的搭配情況。在混凝土中砂粒之間的空隙是由水泥漿所填充，為達(dá)到節(jié)約水泥和提高強(qiáng)度的目的，就應(yīng)盡量減小砂粒之間的空隙。要減小砂粒間的空隙，就必須有大小不同的顆粒搭配。 砂的粗細(xì)程度，是指不同粒徑的砂粒，混合在一起后的總體的粗細(xì)程度。通常有粗砂、中砂與細(xì)砂之分。在相同用量條件下，細(xì)砂的總表面積較大，而粗砂的總表面積較小。在混凝土中，砂子的表面需要由水泥漿包裹，砂子的總表面積愈大，則需要包裹砂粒表面的水泥漿就愈

11、多。因此，一般說(shuō)用粗砂拌制混凝土比用細(xì)砂所需的水泥漿為省。 骨料粒徑越大，堆積的空隙越多，所需水泥漿用量越大第17頁(yè)/共39頁(yè)細(xì)骨料因此，在拌制混凝土?xí)r，砂的顆粒級(jí)配和粗細(xì)程度應(yīng)同時(shí)考慮。當(dāng)砂中含有較多的粗粒徑砂，并以適當(dāng)?shù)闹辛缴凹吧倭考?xì)粒徑砂填充其空隙，則可達(dá)到空隙及總表面積均較小，這樣的砂比較理想，不僅水泥漿用量較少，而且還可提高混凝土的密實(shí)度與強(qiáng)度。砂的顆粒級(jí)配和粗細(xì)程度，常用篩分析的方法進(jìn)行測(cè)定。用級(jí)配區(qū)表示砂的顆粒級(jí)配，用細(xì)度模數(shù)表示砂的粗細(xì)。篩分析的方法，是用一套孔徑（凈尺寸）為9.50、4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15的標(biāo)準(zhǔn)篩，將500g的干砂試樣由粗

12、到細(xì)依次過(guò)篩，然后稱得各篩余留在各個(gè)篩上的砂的重量，并計(jì)算出各篩上的分計(jì)篩余百分率ai及累計(jì)篩余百分率i（各個(gè)篩和比該篩粗的所有分計(jì)篩余百分率之和）。細(xì)度模數(shù)計(jì)算公式為:i-累計(jì)篩余百分率，即該號(hào)篩與大于該號(hào)各篩分計(jì)篩余百分率之和。116543215)(AAAAAAAMx第18頁(yè)/共39頁(yè)細(xì)骨料 細(xì)度模數(shù)（x）愈大，表示砂愈粗，砂的細(xì)度模數(shù)范圍一般為3.70.7，其中 x在3.7 3.為粗砂， x在.02.3為中砂， x在2.21.6為細(xì)砂， x在1.50.7為特細(xì)砂。 普通混凝土用砂的細(xì)度模數(shù)一般.在2.2 3.2之間較為適宜。 國(guó)家規(guī)范將細(xì)度模數(shù)為3.7 1.6的普通混凝土用砂，以0.60

13、篩孔的累計(jì)篩余量分成三個(gè)級(jí)配區(qū)。普通混凝土用砂的篩分曲線必須包容在三個(gè)級(jí)配曲線區(qū)域中的任一個(gè)區(qū)域以內(nèi)。第19頁(yè)/共39頁(yè)第20頁(yè)/共39頁(yè) 配制混凝土?xí)r，配制混凝土?xí)r，宜優(yōu)先選用宜優(yōu)先選用2 2區(qū)區(qū)砂，當(dāng)采用砂，當(dāng)采用1 1區(qū)區(qū)砂時(shí)應(yīng)適當(dāng)提砂時(shí)應(yīng)適當(dāng)提高砂率，并保高砂率，并保證足夠的水泥證足夠的水泥用量，以滿足用量，以滿足混凝土的和易混凝土的和易性，當(dāng)采用性，當(dāng)采用3 3區(qū)區(qū)時(shí)砂時(shí)，適當(dāng)時(shí)砂時(shí)，適當(dāng)降低砂率，以降低砂率，以保證混凝土的保證混凝土的強(qiáng)度。強(qiáng)度。3 3區(qū)區(qū)2 2區(qū)區(qū)1 1區(qū)區(qū)砂的1、2、3級(jí)配區(qū)曲線第21頁(yè)/共39頁(yè)某砂作篩分試驗(yàn)，分別稱取各篩兩次篩余量的平均值如下表所示：案例方孔

14、篩徑9.5mm4.75mm2.36mm1.18mm600m300m150m150m合計(jì)篩余量，g032.548.540.0187.5118.065.08.5500 計(jì)算各號(hào)篩的分計(jì)篩余率、累計(jì)篩余率、細(xì)度模數(shù)，并評(píng)定該砂的顆粒級(jí)配和粗細(xì)程度。 第22頁(yè)/共39頁(yè)5 . 61005005 .3210050011ma4.75mm：2.36mm：1.18mm：7 . 91005005 .4810050022ma0 . 81005000 .4010050033ma600m5 .371005005 a解：（1）各號(hào)篩的分計(jì)篩余率：300m：6 .231005000 .11810

15、050055ma150m：0 .131005000 .6510050066ma第23頁(yè)/共39頁(yè)（2）各號(hào)篩的累計(jì)篩余率為：4.75mm%5 . 611 aA2.36mm：%2 .16%7 . 9%5 . 6212aaA1.18mm：%3 .248.0%7 . 9%5 . 63213aaaA600m%8 .6137.58.0%7 . 9%5 . 643214aaaaA300m：%4 .856 .2337.58.0%7 . 9%5 . 6543215aaaaaA150m6543216aaaaaaA4 .980 .136 .235 .370 . 87 . 95 . 6第24頁(yè)/共39頁(yè) （3）該砂

16、的級(jí)配 根據(jù)A461.8可知，該砂的級(jí)配為2區(qū)。A1A5全部在2區(qū)規(guī)定的范圍內(nèi)，因此級(jí)配合格。該砂的細(xì)度模數(shù)為： 因此該砂屬于中砂。AAAAAAAM1005)(165432x7 . 25 . 61005 . 65)4 .984 .858 .613 .242 .16(x在3.7 3.為粗砂，x在.02.3為中砂，x在2.21.6為細(xì)砂，x在1.50.7為特細(xì)砂。普通混凝土用砂的細(xì)度模數(shù)一般.在2.2 3.2之間較為適宜。第25頁(yè)/共39頁(yè)粗骨料 粒徑大于4.75的骨料為粗骨料（卵石和碎石）。對(duì)用于配制普通混凝土的卵石和碎石有以下技術(shù)要求：1、粗骨料中的有害雜質(zhì)主要有：粘土、淤泥及細(xì)屑；硫酸鹽及硫

17、化物；有機(jī)物質(zhì)；蛋白石及其他含有活性氧化硅的巖石顆粒等。它們的危害作用與在細(xì)骨料中相同。各種有害雜質(zhì)的含量都不應(yīng)超出規(guī)范的規(guī)定。 粗骨料中的針狀（顆粒長(zhǎng)軸長(zhǎng)度大于平均粒徑的.倍）和片狀（厚度小于平均粒徑的0.4倍）顆粒，不僅影響混凝土的和易性，而且會(huì)使混凝土的強(qiáng)度降低。骨料中針狀顆粒含量，應(yīng)符合規(guī)范中的規(guī)定。 水泥混凝土用粗骨料中有害雜質(zhì)的含量，應(yīng)符合GB/T14685-2001的規(guī)定。第26頁(yè)/共39頁(yè)含水狀態(tài)：完全干燥 氣 干 飽和面干 含水濕潤(rùn)含水量： 不含水 有效含水量 有效含水量 有效含水量 完全干燥 氣 干 飽和面干 含水濕潤(rùn) 2 骨料的含水狀態(tài) 第27頁(yè)/共39頁(yè)粗骨料 骨料的含

18、水狀況除不含水分的絕干狀態(tài)以外，還有含與大氣濕度平衡的水分時(shí)的氣干狀態(tài)；顆粒表面干燥，而顆粒內(nèi)部的孔隙含水飽和的飽和面干狀態(tài)；顆粒表面吸附了水的潤(rùn)濕狀態(tài)。 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。當(dāng)拌制混凝土?xí)r，由于骨料含水量的不同，將影響混凝土的用水量和骨料用量。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準(zhǔn)。 砂石骨料的這一特性，在設(shè)計(jì)和稱料拌合混凝土中應(yīng)加以注意，并作相應(yīng)調(diào)整。如配合比設(shè)計(jì)是以干骨料作基準(zhǔn)的，確定用水量時(shí)應(yīng)考慮補(bǔ)充干骨料的吸水；當(dāng)骨料是潤(rùn)濕態(tài)時(shí)，確定用水量時(shí)又應(yīng)考慮扣除骨料的表面水。第28頁(yè)/共39頁(yè)粗骨料3、最大

19、粒徑、顆粒級(jí)配（1）石子最大粒徑（Dmax） 石子各粒級(jí)的公稱上限粒徑稱為這種石子的最大粒徑。石子的最大粒徑增大，則相同質(zhì)量石子的總表面積減小，混凝土中包裹石子所需水泥漿體積減少，即混凝土用水量和水泥用量都可減少。在一定的范圍內(nèi)，石子最大粒徑增大，可因用水量的減少提高混凝土的強(qiáng)度。 然而石子最大粒徑（Dmax）過(guò)大時(shí)，則由于骨料與水泥砂漿粘結(jié)面積下降等原因造成混凝土的強(qiáng)度下降。同時(shí)，最大粒徑的選用，要受結(jié)構(gòu)上諸因素和施工條件等方面的限制。根據(jù)我國(guó)鋼筋混凝土施工規(guī)范規(guī)定：混凝土用粗骨料的最大粒徑不得大于結(jié)構(gòu)物最小斷面的短邊長(zhǎng)度的；不得大于鋼筋最小凈距的 。另外還受攪拌機(jī)以及輸送管道等條件的限制。

20、第29頁(yè)/共39頁(yè)粗骨料（2）顆粒級(jí)配 粗骨料的級(jí)配原理和要求與細(xì)骨料基本相同。級(jí)配試驗(yàn)采用篩分法測(cè)定，即用2.5、5、10、16、20、25、31.5、40、50、63、80和100等十二種孔徑的圓孔篩進(jìn)行篩分。 石子的顆粒級(jí)配可分為連續(xù)級(jí)配和間斷級(jí)配。連續(xù)級(jí)配是石子粒級(jí)呈連續(xù)性，即顆粒由小到大，每級(jí)石子占一定比例。用連續(xù)級(jí)配的骨料配制的混凝土混合料，和易性較好，不易發(fā)生離析現(xiàn)象。連續(xù)級(jí)配是工程上最常用的級(jí)配。 間斷級(jí)配也稱單粒級(jí)級(jí)配。間斷級(jí)配是人為地剔除骨料中某些粒級(jí)顆粒，從而使骨料級(jí)配不連續(xù)，大骨料空隙由小幾倍的小粒徑顆粒填充，以降低石子的空隙率。由間斷級(jí)配制成的混凝土，可以節(jié)約水泥。由

21、于其顆粒粒徑相差較大，混凝土混合物容易產(chǎn)生離析現(xiàn)象，導(dǎo)致施工困難。第30頁(yè)/共39頁(yè)粗骨料4、粗骨料的強(qiáng)度及堅(jiān)固性（1）粗骨料的強(qiáng)度 粗骨料的強(qiáng)度采用巖石立方體強(qiáng)度或粒狀石子的壓碎指標(biāo)來(lái)表示。 巖石立方強(qiáng)度試驗(yàn)，是用母巖制成555 立方體，或直徑與高度均為5的圓柱體試樣，浸泡水中，待吸水飽和后進(jìn)行抗壓試驗(yàn)。石子抗壓強(qiáng)度與設(shè)計(jì)要求的混凝土強(qiáng)度等級(jí)之比，不應(yīng)低于1.5。 壓碎指標(biāo)是將一定重量氣干狀態(tài)下1020的石子裝入一定規(guī)格的金屬圓桶內(nèi)，在試驗(yàn)機(jī)上施加荷載到 200，卸荷后稱取試樣質(zhì)量（0），再用孔徑為2.36的篩子篩除被壓碎的細(xì)粒，稱取試樣的篩余量（m1），用下式計(jì)算壓碎指標(biāo)：第31頁(yè)/共39頁(yè)粗骨料 式中a-壓碎指標(biāo)值，%； m0-試樣質(zhì)量，g； m1-壓碎試驗(yàn)后試樣的篩余量，g。 壓碎指標(biāo)值越小，骨料的強(qiáng)度越高。 骨料的堅(jiān)固性 骨料的堅(jiān)固性是指在氣候、外力和其他物理力學(xué)因素作用（如凍融循環(huán)作用）下骨料抗碎裂的能力。堅(jiān)固性試驗(yàn)是用硫酸鈉溶液法檢驗(yàn)，試樣經(jīng)五次干濕循環(huán)后，其質(zhì)量損失應(yīng)不超過(guò)規(guī)范的規(guī)定。第32頁(yè)/共39頁(yè)P(yáng)P骨料顆粒壓碎強(qiáng)度試驗(yàn)示意圖 1.5倍倍（ 1.2