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1、第4章 水泥混凝土及砂漿 教學(xué)目的:讓學(xué)生了解水泥混凝土、砂漿的性質(zhì)及工程技術(shù)應(yīng)用。掌握混凝土的配合比施工設(shè)計(jì)、計(jì)算方法;為今后的工程設(shè)計(jì)打下前期基礎(chǔ)。教學(xué)重點(diǎn):學(xué)習(xí)普通混凝土的技術(shù)控制、配合比設(shè)計(jì)等技術(shù)方法。教學(xué)難點(diǎn):理解和掌握普通混凝土配合比設(shè)計(jì)、工程技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)等。教學(xué)學(xué)時(shí):4教學(xué)過(guò)程:混凝土的概述1、定義:混凝土是由膠凝材料、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。2、分類:按表觀密度可分為重混凝土、普通混凝土和輕混凝土;按膠凝材料種類可分為水泥混凝土、瀝青混凝土、聚合物混凝土等;按性質(zhì)和用途可分為普通混凝土與各種特種混凝土(如高強(qiáng)混凝土、防水混凝土、
2、耐熱混凝土、耐酸混凝土等)。3、優(yōu)點(diǎn):可塑性好,抗壓強(qiáng)度高,耐久性好,與鋼筋有良好的粘結(jié)性能,耐火性好,可就地取材。4、缺點(diǎn):自重大,抗拉強(qiáng)度低,易開(kāi)裂。5、基本要求:強(qiáng)度、和易性和耐久性。41 普通混凝土的組成材料普通混凝土由水泥、砂、石和水所組成(簡(jiǎn)稱混凝土)。為改善混凝土的某些性能常加入適量的外加劑和摻合料。411 混凝土中各組成材料的作用在混凝土中,砂、石起骨架的作用,稱為骨料?;炷林懈鹘M成材料的作用:骨料(砂+石 ):骨架作用。水泥漿(水泥+水 ):潤(rùn)滑作用(硬化前)、 膠結(jié)作用(硬化后)。外加劑和摻合料:改善混凝土的強(qiáng)度、和易性和耐久性。混凝土結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖所示: 412 混凝土組成
3、材料的技術(shù)要求1、水泥(1)水泥品種選擇 根據(jù)混凝土工程特點(diǎn)和所處的環(huán)境條件進(jìn)行選擇。(2)水泥強(qiáng)度等級(jí)選擇 應(yīng)與混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)相適應(yīng) ,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般以選擇的水泥強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值為混凝土強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值的1.52.0倍為宜。2、細(xì)骨料(砂)(1)有害雜質(zhì)有粘土、淤泥、泥塊、粉砂、云母等,妨礙水泥與砂的粘結(jié),降低砼強(qiáng)度,增加砼用水量,加大砼收縮,降低抗凍性和抗?jié)B性。有機(jī)雜質(zhì)、硫化物、硫酸鹽等對(duì)水泥有腐蝕作用;活性SiO2,水泥中的堿性氧化物與起堿骨料反應(yīng),生成膨脹性的堿-硅酸凝膠,使水泥石脹裂。氯鹽對(duì)鋼筋有銹蝕作用。(2)顆粒形狀和表面特征細(xì)骨料的顆粒形狀和表面特征會(huì)影響其與水泥的粘結(jié)及砼拌合物
4、的流動(dòng)性山砂其棱角多,表面粗糙,比表面積大,與水泥粘結(jié)較好,用它拌制的砼強(qiáng)度較高,但拌合物的流動(dòng)性較差。河砂、海砂其顆粒多呈圓形,表面光滑,與水泥粘結(jié)較差,用它拌制的砼強(qiáng)度較低,但拌合物的流動(dòng)性較好。(3)砂的顆粒級(jí)配及粗細(xì)程度顆粒級(jí)配:粒徑大小不同的砂相互搭配的情況。粗細(xì)程度:不同粒徑的砂粒混合在一起后的總體粗細(xì)程度,通常有粗砂、中砂與細(xì)砂之分。顆粒級(jí)配與粗細(xì)程度兩個(gè)因素:應(yīng)同時(shí)考慮。砂的顆粒級(jí)配及粗細(xì)程度,常用篩分析的方法(篩析法)進(jìn)行測(cè)定。砂的粗細(xì)程度用細(xì)度模數(shù)µf表示。µf越大,表示砂越粗?;炷涟柚埔藘?yōu)先采用中砂和粗砂。砂的顆粒級(jí)配用級(jí)配區(qū)表示。根據(jù)0.63mm篩
5、孔的累計(jì)篩余量分成三個(gè)級(jí)配區(qū),混凝土用砂的顆粒級(jí)配,應(yīng)處于其中任意一個(gè)級(jí)配區(qū)以內(nèi),否則應(yīng)采用人工級(jí)配。配制混凝土?xí)r宜優(yōu)先選用2區(qū)砂。砂的級(jí)配區(qū)曲線如下圖所示:3、粗骨料(石)(1)有害雜質(zhì)有粘土、淤泥、泥塊、粉砂、云母等,妨礙水泥與石的粘結(jié),降低砼強(qiáng)度,增加砼用水量,加大砼收縮,降低抗凍性和抗?jié)B性。(2)顆粒形狀和表面特征 粗骨料的顆粒形狀和表面特征會(huì)影響其與水泥的粘結(jié)及砼拌合物的流動(dòng)性。碎石:有棱角,表面粗糙,與水泥粘結(jié)較好,用它拌制的砼強(qiáng)度較高,但拌合物的流動(dòng)性較差; 卵石(礫石):多為圓形,表面光滑,與水泥粘結(jié)較差,用它拌制的砼強(qiáng)度較低,但拌合物的流動(dòng)性較好;如要求流動(dòng)性相同,用水量可少
6、些,結(jié)果強(qiáng)度不一定低。 針狀、片狀粗骨料:使混凝土強(qiáng)度降低。粗骨料的顆粒形狀如下圖所示:(3)最大粒徑及顆粒級(jí)配在條件許可下,粗骨料最大粒徑應(yīng)盡量選用得大些。最佳的最大粒徑取決于混凝土的水泥用量。最大粒徑還受結(jié)構(gòu)型式和配筋疏密限制,國(guó)標(biāo)規(guī)定:最大粒徑不得超過(guò)結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的1/4,同時(shí)不得大于鋼筋間最小凈距的3/4。對(duì)于混凝土實(shí)心板,可允許采用最大粒徑達(dá)1/2板厚的骨料,但最大粒徑不得超過(guò)50mm。泵送混凝土:最大粒徑與輸送管的管徑之比應(yīng)符合規(guī)定要求。石子級(jí)配好壞對(duì)節(jié)約水泥和保證混凝土具有良好的和易性有很大關(guān)系。石子級(jí)配分連續(xù)粒級(jí)和單粒級(jí)。當(dāng)采用連續(xù)粒級(jí)時(shí),混凝土和易性較好,不易產(chǎn)生離析,較
7、常用;當(dāng)采用單粒級(jí)時(shí),石子組合密實(shí),可節(jié)約水泥,但混凝土拌合物易產(chǎn)生離析現(xiàn)象,泵送混凝土不宜采用。(4)強(qiáng)度粗骨料:起骨架作用 ,必須具有足夠的強(qiáng)度。粗骨料的強(qiáng)度可用巖石立方體強(qiáng)度和壓碎指標(biāo)兩種方法表示。 當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C60以上時(shí),應(yīng)進(jìn)行巖石抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)。(5)堅(jiān)固性有抗凍要求的砼所用粗骨料,要求測(cè)定其堅(jiān)固性。用硫酸鈉溶液檢驗(yàn)質(zhì)量損失率。4、骨料的含水狀態(tài)及飽和面干吸水率骨料含水狀態(tài):全干、氣干、飽和面干、濕潤(rùn)。計(jì)算混凝土中各項(xiàng)材料的配合比時(shí),若以飽和面干狀態(tài)為基準(zhǔn),則不會(huì)影響混凝土的用水量和骨料用料。因此,一些大型水利工程、道路工程常以此為基準(zhǔn)。但一般工民建工程中混凝土配合比設(shè)計(jì),常以
8、干燥狀態(tài)為基準(zhǔn)。當(dāng)砂被水濕潤(rùn)有表面水膜時(shí),常會(huì)出現(xiàn)砂的堆積體積增大的現(xiàn)象,稱為砂的濕脹。砂的濕脹在驗(yàn)收材料和配制混凝土按體積定量配料時(shí)具有重要意義。5、混凝土拌合及養(yǎng)護(hù)用水 水的分類:飲用水、地表水、地下水、海水、經(jīng)適當(dāng)處理過(guò)或處置后的工業(yè)廢水。水的質(zhì)量要求:試驗(yàn)判斷(凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度)。6、混凝土外加劑:指在拌制混凝土過(guò)程中摻入的用以改善混凝土性能的物質(zhì),其摻量一般不大于水泥質(zhì)量的5%。在混凝土中應(yīng)用外加劑,具有投資少、見(jiàn)效快,技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果顯著的特點(diǎn)。為適應(yīng)混凝土工程的現(xiàn)代化施工工藝要求,混凝土外加劑已成為混凝土必不可少的“第五組分”。(1)混凝土外加劑的分類:A、改善混凝土拌合物流變性能的外
9、加劑:減水劑、引氣劑、泵送劑等; B、調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時(shí)間和硬化性能的外加劑:早強(qiáng)劑、緩凝劑、速凝劑等; C、改善混凝土耐久性的外加劑:引氣劑、防凍劑、阻銹劑、防水劑等; D、改善混凝土其他性能的外加劑。常用混凝土外加劑有:(1)減水劑減水劑:在混凝土坍落度基本相同的條件下,能減少拌合用水量的外加劑。減水劑按功能可分為:普通減水劑、高效減水劑、早強(qiáng)減水劑、緩凝減水劑和引氣減水劑。減水劑作用機(jī)理:分散作用、潤(rùn)濕作用、潤(rùn)滑作用。減水劑使用效果:改善和易性、減水增強(qiáng)、提高耐久性,節(jié)約水泥。摻入方法:先摻法、回?fù)椒ā⒑髶椒?、滯水法。?)早強(qiáng)劑常用早強(qiáng)劑:氯鹽類(CaCl2)、硫酸鹽類(NaSO4)、有
10、機(jī)胺類(三乙醇胺)及復(fù)合類。早強(qiáng)劑作用機(jī)理:加快水泥水化及硬化( CaCl2 、 NaSO4 )或有利于早期骨架的形成(三乙醇胺)。早強(qiáng)劑使用要點(diǎn):含有NaSO4的粉狀早強(qiáng)劑應(yīng)加入水泥中,不能先與潮濕的砂石混合;氯鹽類早強(qiáng)劑一般應(yīng)與阻銹劑復(fù)合使用,以防止對(duì)鋼筋的銹蝕。(3)引氣劑引氣劑:在混凝土攪拌過(guò)程中,能引入大量分布均勻、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡的外加劑。常用引氣劑:松香熱聚物、松香皂、烷基苯磺酸鹽等。對(duì)混凝土性能的影響:改善混凝土拌合物的和易性、提高混凝土的抗?jié)B性和抗凍性、降低混凝土的強(qiáng)度、彈性模量和耐磨性。(4)緩凝劑緩凝劑:能延長(zhǎng)混凝土凝結(jié)時(shí)間,而不顯著降低混凝土后期強(qiáng)度的外加劑。(5)
11、速凝劑速凝劑:能使混凝土迅速凝結(jié)硬化的外加劑。(6)防凍劑防凍劑:能使混凝土在負(fù)溫下硬化,并在規(guī)定養(yǎng)護(hù)條件下達(dá)到預(yù)期性能的外加劑。(7)膨脹劑膨脹劑:使混凝土產(chǎn)生一定體積膨脹的外加劑。(8)泵送劑泵送劑:能改善混凝土拌合物泵送性能的外加劑。7、混凝土摻合料混凝土摻合料:為節(jié)約水泥、改善混凝土性能,在拌制混凝土?xí)r摻入的礦物粉狀材料。常用的混凝土摻合料:粉煤灰、硅粉、沸石粉、超細(xì)礦渣粉等。其中以粉煤灰的應(yīng)用最為普遍。合理使用摻合料不僅可以利用工業(yè)廢棄物、節(jié)省水泥,還可以改善混凝土的性能。摻合料已成為有發(fā)展前途的混凝土的“第六組分”。(1)摻粉煤灰:粉煤灰 :從煤粉爐排出的煙氣中收集到的細(xì)粉末,其顆
12、粒多呈球形,表面光滑。作用與效果:改善混凝土和易性;減水;提高混凝土密實(shí)度和抗?jié)B性;降低水化熱;抑制堿-骨料反應(yīng)等。摻入方法:等量取代法、超量取代法、外加法、雙摻技術(shù)。(2)摻硅粉:(3)摻沸石粉:42 普通混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)421 混凝土拌合物的和易性1、和易性的概念和易性是指混凝土拌合物易于施工操作并能獲得質(zhì)量均勻、成型密實(shí)的性能。和易性是一項(xiàng)綜合的技術(shù)性質(zhì),包括流動(dòng)性、粘聚性和保水性等三方面的含義,這三方面之間互相聯(lián)系,但常存在矛盾。流動(dòng)性是指混凝土拌合物在自重力或機(jī)械振動(dòng)力作用下易于產(chǎn)生流動(dòng)、易于輸送和易于充滿混凝土模板的性質(zhì)。粘聚性是混凝土拌合物在施工過(guò)程中保持整體均勻一致的能力。
13、粘聚性好可保證混凝土拌合物在輸送、澆灌、成型等過(guò)程中,不發(fā)生分層、離析,即保證硬化后混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻。保水性是混凝土拌合物在施工過(guò)程中保持水分的能力。保水性好可保證混凝土拌合物在輸送、成型及凝結(jié)過(guò)程中,不發(fā)生大的或嚴(yán)重的泌水,既可避免由于泌水產(chǎn)生的大量的連通毛細(xì)孔隙,又可避免由于泌水,使水在粗骨料和鋼筋下部聚積所造成的界面粘結(jié)缺陷。保水性對(duì)混凝土強(qiáng)度和耐久性有較大的影響。2、和易性的測(cè)定方法及指標(biāo)(1)坍落度測(cè)定將混凝土拌合物按規(guī)定分三次裝入坍落度筒中,每次用振搗棒按順時(shí)針?lè)较蛴赏仓行南蛩闹懿鍝v25次,三次插搗完畢后將多余的混凝土刮平,垂直向上提起坍落度筒并移至一旁,混凝土拌合物由于自重將會(huì)
14、產(chǎn)生坍落現(xiàn)象,然后用尺子量出混凝土坍落的尺寸就叫做坍落度。做坍落度試驗(yàn)測(cè)定拌合物的流動(dòng)性,并輔以直觀經(jīng)驗(yàn)評(píng)定粘聚性和保水性。坍落度試驗(yàn)只適用骨料最大粒徑不大于40mm,坍落度值不小于10mm的混凝土拌合物。根據(jù)坍落度的不同,可將混凝土拌合物分為4級(jí)(低塑性混凝土、塑性混凝土、流動(dòng)性混凝土、大流動(dòng)性混凝土)。(2)維勃稠度測(cè)定 對(duì)于干硬性混凝土拌合物(坍落度值小于10mm ),通常用維勃稠度儀測(cè)定其維勃稠度(s) 。(3)泵送混凝土的穩(wěn)定性測(cè)定 用相對(duì)泌水率S10=V10/V140(%)表示。3、流動(dòng)性(坍落度)的選擇根據(jù)構(gòu)件截面大小、鋼筋疏密和搗實(shí)方法確定,泵送混凝土還需考慮其可泵性?;炷凉?/p>
15、筑時(shí)坍落度表如下圖所示:4、影響和易性的主要因素(1)水泥漿數(shù)量:以滿足流動(dòng)性為度,不宜過(guò)量。在水灰比不變的情況下,如果水泥漿越多,則拌合物的流動(dòng)性越大。但若水泥漿過(guò)多,使拌合物的粘聚性變差。(2)水泥漿稠度(水灰比):水與水泥的質(zhì)量比稱為水灰比。水灰比不宜過(guò)大或過(guò)小。水灰比過(guò)小時(shí),混凝土拌合物流動(dòng)性過(guò)小,會(huì)使施工困難,不能保證混凝土的密實(shí)性;水灰比過(guò)大時(shí),又會(huì)造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良。 無(wú)論是水泥漿的多少,還是水泥漿的稠度,實(shí)際上對(duì)混凝土拌合物流動(dòng)性起決定作用的是用水量的多少?;炷劣盟窟x用表如下表所示:(3)砂率:砂率是指砂用量與砂、石總用量的質(zhì)量百分比。砂率不宜過(guò)大或過(guò)小,
16、存在一合理砂率。砂率過(guò)大時(shí),骨料的總表面積增大,包裹集料的水泥漿層變薄,拌合物流動(dòng)性降低;砂率過(guò)小,則會(huì)使拌合物粘聚性和保水性變差,產(chǎn)生離析、流漿等現(xiàn)象。 影響合理砂率的因素:石子最大粒徑與級(jí)配、砂的細(xì)度模數(shù)、水灰比、流動(dòng)性要求、外加劑等。 施工時(shí)應(yīng)盡量選用較小的砂率,以節(jié)約水泥。(4)水泥品種和骨料的性質(zhì)(5)外加劑(6)時(shí)間和溫度混凝土砂率表如下表所示:5、改善和易性的措施(1)盡可能降低砂率(采用合理砂率); (2)改善砂、石(特別是石子)的級(jí)配; (3)盡量采用較粗的砂、石; (4)當(dāng)混凝土拌合物坍落度太小時(shí),維持水灰比不變,適當(dāng)增加水泥和水的用量;當(dāng)拌合物坍落度太大,但粘聚性良好時(shí),
17、可保持砂率不變,適當(dāng)增加砂、石。6、新拌混凝土的凝結(jié)時(shí)間混凝土的凝結(jié)時(shí)間與配制該混凝土所用水泥的凝結(jié)時(shí)間并不一致。這是因?yàn)閮烧叩乃冶炔煌?,而且混凝土的凝結(jié)還受環(huán)境溫度和外加劑的影響?;炷恋哪Y(jié)時(shí)間通常用貫入阻力法測(cè)定。422 混凝土的強(qiáng)度1、混凝土的脆性斷裂(混凝土受壓變形曲線見(jiàn)教課書(shū)圖4-15所示:) 界面裂縫無(wú)明顯變化。 界面裂縫增長(zhǎng)。 出現(xiàn)砂漿裂縫和連續(xù)裂縫。 連續(xù)裂縫迅速發(fā)展。 裂縫緩慢增長(zhǎng)。 裂縫迅速增長(zhǎng)。由上可見(jiàn),荷載與變形的關(guān)系,是內(nèi)部微裂縫擴(kuò)展規(guī)律的體現(xiàn)?;炷猎谕饬ψ饔孟碌淖冃魏推茐倪^(guò)程,也就是內(nèi)部微裂縫的發(fā)生和擴(kuò)展過(guò)程,是一個(gè)從量變到質(zhì)變的過(guò)程。一般混凝土的破壞,主要發(fā)
18、生在水泥石與骨料的界面上,以及水泥石中;混凝土強(qiáng)度主要取決于水泥石強(qiáng)度及其與骨料的粘結(jié)力。2、混凝土立方體抗壓強(qiáng)度按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法(GBJ8185),制作邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件,在標(biāo)準(zhǔn)條件下,養(yǎng)護(hù)28天齡期,測(cè)得的抗壓強(qiáng)度值為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度。混凝土立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)值與試件尺寸及表面特征情況有關(guān)?;炷翉?qiáng)度等級(jí)按混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k劃分。見(jiàn)下圖所示:3、混凝土立方體抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度與強(qiáng)度等級(jí)混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范中,普通混凝土分為C15C80共14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)?;炷翉?qiáng)度等級(jí)的選用(混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB500102002) 混凝土強(qiáng)度等級(jí)的選用如下表所示:
19、4、混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度只是評(píng)定強(qiáng)度等級(jí)的一個(gè)標(biāo)志,它不能直接用來(lái)作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)。為了符合工程實(shí)際,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中混凝土受壓構(gòu)件的計(jì)算采用混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度。 軸心抗壓強(qiáng)度的測(cè)定采用棱柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試件(150mm×150mm×300mm)。5、混凝土的抗拉強(qiáng)度混凝土的抗拉強(qiáng)度只有抗壓強(qiáng)度的1/101/20,且隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高,比值降低?;炷猎诠ぷ鲿r(shí)一般不依靠其抗拉強(qiáng)度。但抗拉強(qiáng)度對(duì)于開(kāi)裂現(xiàn)象有重要意義,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗拉強(qiáng)度是確定混凝土抗裂能力的重要指標(biāo)?;炷量估瓘?qiáng)度采用立方體劈裂抗拉試驗(yàn)來(lái)測(cè)定,稱為劈裂抗拉強(qiáng)度f(wàn)
20、ts ,混凝土軸心抗拉強(qiáng)度f(wàn)t可按劈裂抗拉強(qiáng)度f(wàn)ts換算得到。6、 混凝土的抗折(彎曲抗拉)強(qiáng)度7、影響混凝土強(qiáng)度的因素(1)水灰比和水泥強(qiáng)度等級(jí) 回歸系數(shù)碎石卵石A0.460.48B0.070.33(2)養(yǎng)護(hù)的溫度與濕度(3)齡期423 混凝土的變形性能1、化學(xué)收縮水泥水化生成物的體積 ,比反應(yīng)前物質(zhì)的總體積小,而使砼收縮,稱為化學(xué)收縮。化學(xué)收縮不可恢復(fù)。2、干濕變形水泥石內(nèi)毛細(xì)孔水和吸附水蒸發(fā)時(shí),會(huì)引起凝膠體緊縮和毛細(xì)孔負(fù)壓,從而使混凝土產(chǎn)生收縮,稱為干縮?;炷恋母煽s在重新吸水后大部分可恢復(fù)。影響混凝土干縮量大小的因素:水泥品種、水泥細(xì)度、水灰比、骨料質(zhì)量、養(yǎng)護(hù)條件?;炷猎谒杏不瘯r(shí),
21、體積不變,甚至輕微膨脹(膨脹值遠(yuǎn)比收縮值小,一般無(wú)破壞作用)。3、溫度變形(1)短期荷載作用下的變形混凝土的彈塑性變形,彈性模量Ec 混凝土強(qiáng)度越高,彈性模量越大;混凝土的彈性模量隨其骨料和水泥石的彈性模量而異。(2)徐變混凝土在長(zhǎng)期不變荷載作用下,沿作用力方向的變形隨時(shí)間不斷增長(zhǎng),稱為砼的徐變。 混凝土生產(chǎn)徐變的原因,一般認(rèn)為是由于在長(zhǎng)期荷載作用下,水泥石中的凝膠體產(chǎn)生粘性流動(dòng),向毛細(xì)孔中移動(dòng),同時(shí)凝膠體中的吸附水因荷載應(yīng)力而向毛細(xì)孔遷移滲透所致。徐變速度先快后慢,一般要延續(xù)23年。影響混凝土徐變的因素:水灰比、養(yǎng)護(hù)條件、水泥用量、骨料彈性模量等。徐變的有利影響:消除鋼筋混凝土中應(yīng)力集中;
22、徐變的不利影響:造成預(yù)應(yīng)力損失、特殊情況下使構(gòu)件開(kāi)裂。424 混凝土的耐久性1、耐久性的概念混凝土的耐久性是混凝土在使用環(huán)境下抵抗各種物理和化學(xué)作用破壞的能力。耐久性包括抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、抗碳化性能和堿骨料反應(yīng)等?;炷恋哪途眯灾苯佑绊懡Y(jié)構(gòu)物的安全性和使用性能。(1)抗?jié)B性抗?jié)B性是指混凝土抵抗水、油等液體在壓力作用下滲透的性能???jié)B性對(duì)混凝土的耐久性起重要作用,直接影響混凝土的抗凍性和抗侵蝕性,因?yàn)榭節(jié)B性控制著水分滲入的速率?;炷恋目?jié)B性用抗?jié)B等級(jí)(P)或滲透系數(shù)來(lái)表示???jié)B等級(jí)根據(jù)混凝土試件未出現(xiàn)滲水時(shí)能承受的最大水壓力而定, P6 級(jí)以上的為抗?jié)B混凝土。影響混凝土抗?jié)B性的因素:水
23、灰比、骨料最大粒徑、養(yǎng)護(hù)方法、水泥品種、外加劑、摻合料、齡期等。(2)抗凍性混凝土的抗凍性是指混凝土在水飽和狀態(tài)下,經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用,能保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力。寒冷地區(qū),尤其是在接觸水又受凍的環(huán)境下的混凝土,要求具有較高的抗凍性能??箖鲂杂每箖龅燃?jí)(F)表示??箖龅燃?jí)根據(jù)混凝土所能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)確定。 F50以上的混凝土稱為抗凍混凝土。影響混凝土抗凍性能的因素 :混凝土的密實(shí)度、孔隙構(gòu)造、數(shù)量及充水程度。(3)抗侵蝕性 混凝土的侵蝕機(jī)理基本同水泥石的腐蝕?;炷恋目骨治g性與所用水泥品種、砼的密實(shí)程度和孔隙特征有關(guān)。(4)混凝土的碳化碳化是碳酸鹽化的簡(jiǎn)稱,即CO2與水泥石中的Ca
24、(OH)2作用,生成CaCO3和H2O。碳化對(duì)混凝土性能的影響:導(dǎo)致鋼筋銹蝕、增加砼收縮、提高砼抗壓強(qiáng)度(高鋁水泥碳化后強(qiáng)度明顯降低)。影響碳化速度的因素:水灰比、水泥用量、環(huán)境條件( CO2濃度、空氣相對(duì)濕度等)。(5)堿骨料反應(yīng)堿骨料反應(yīng)發(fā)生的必要條件如下:A、水泥中堿含量高;B、骨料中存在活性二氧化硅;C、潮濕、水分存在。從工程應(yīng)用的角度看,避其必要條件之一,即可避免堿骨料反應(yīng)。2、提高混凝土耐久性的措施提高混凝土耐久性的措施,主要是合理選擇原材料和提高混凝土密實(shí)度,具體有:(1)合理選擇水泥品種及摻合料; (2)適當(dāng)控制混凝土的水灰比及水泥用量;(3)選用較好的砂、石骨料; (4)摻用
25、引氣劑或減水劑; (5)改善混凝土的施工操作方法。(6)適當(dāng)控制混凝土的水灰比及水泥用量;混凝土的最大水灰比和最小水泥用量見(jiàn)下表所示:43 普通混凝土的質(zhì)量控制混凝土質(zhì)量控制的目標(biāo)是使所生產(chǎn)的混凝土能按規(guī)定的保證率滿足設(shè)計(jì)要求。質(zhì)量控制過(guò)程包括以下三個(gè)過(guò)程:初步控制。主要包括組成材料的質(zhì)量檢驗(yàn)及配合比的合理確定。 生產(chǎn)控制。包括混凝土組成材料的計(jì)量、混凝土拌合物的攪拌、運(yùn)輸、澆筑、振搗及養(yǎng)護(hù)等工序的控制。 合格性控制。即混凝土質(zhì)量的驗(yàn)收。在正常連續(xù)生產(chǎn)的情況下,可用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法來(lái)檢驗(yàn)砼強(qiáng)度或其他技術(shù)指標(biāo)是否達(dá)到質(zhì)量要求?;炷翉?qiáng)度有一定的離散性,大致服從正態(tài)分布。431 強(qiáng)度概率分布正態(tài)分布正
26、態(tài)分布曲線見(jiàn)下圖所示: 432 強(qiáng)度平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)433 強(qiáng)度保證率強(qiáng)度保證率是指混凝土強(qiáng)度總體中大于設(shè)計(jì)的強(qiáng)度等級(jí)值的概率,以正態(tài)分布曲線上的陰影部分來(lái)表示。434 混凝土強(qiáng)度的檢驗(yàn)評(píng)定按個(gè)組批來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)評(píng)定。1、生產(chǎn)條件一致,強(qiáng)度穩(wěn)定;2、無(wú)足夠數(shù)據(jù),不穩(wěn)定;3、不按統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算評(píng)定; 435 水泥混凝土路面合格強(qiáng)度(彎拉強(qiáng)度)的檢驗(yàn)評(píng)定436 泵送混凝土的質(zhì)量控制應(yīng)符合下列要求1、混凝土的可泵性;2、混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定應(yīng)符合國(guó)家的規(guī)定;3、混凝土的其他質(zhì)量要求應(yīng)符合國(guó)家的規(guī)定; 44 普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)混凝土配合比:1、 以每m3各種材料的質(zhì)量表示;2、 以質(zhì)量比例來(lái)表示;
27、441 混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本要求1、和易性要滿足施工性能;2、強(qiáng)度要滿足強(qiáng)度等級(jí);3、耐久性要滿足使用壽命;4、經(jīng)濟(jì)性要滿足經(jīng)濟(jì)成本;442 混凝土配合比設(shè)計(jì)中的三個(gè)參數(shù)1、用水量要符合水泥漿與骨料間比例關(guān)系;2、水灰比要表示水泥與水之間的比例關(guān)系;3、砂率反映砂與骨料之間的比例關(guān)系;443 混凝土配合比設(shè)計(jì)的步驟 1、初步配合比的計(jì)算(1)計(jì)算配制強(qiáng)度(fcu,o) 混凝土強(qiáng)度等級(jí)低于C20C20-C35高于C35ó (MPa)4.05.06.0 (2)計(jì)算水灰比(W/C) 查表得最大水灰比(W/C)max ,兩數(shù)取小值。環(huán)境條件結(jié)構(gòu)物類別最大水灰比最小水泥用(kg)素混凝土鋼筋
28、混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土素混凝土鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土干燥環(huán)境正常的居住或辦公用房屋內(nèi)部件無(wú)規(guī)定0.650.60200260300潮濕環(huán)境無(wú)凍害·高濕度的室內(nèi)部件·室外部件·在非侵蝕性土或水中的部件0.700.600.60225280300有凍害·經(jīng)受凍害的室外部件·在非侵蝕性土或水中且經(jīng)受凍害的部件·高濕度且經(jīng)受凍害的室內(nèi)部件0.550.550.55250280300有凍害和除冰劑的潮濕環(huán)境·經(jīng)受凍害和除冰劑作用的室內(nèi)和室外部件0.500.500.50300300300(3)確定單位用水量(W0)根據(jù)混凝土坍落度及粗骨料查表得用
29、水量。拌合物稠度卵石最大粒徑(mm)碎石最大粒徑(mm) 40102031.5 162031.540坍落度(mm)1030355055707590190200210215170180190195160170180185150160170175200210220230185195205215175185195205165175185195 (4)計(jì)算單位水泥用量(C0) 為保證混凝土的耐久性,由上式計(jì)算得出的水泥用量還要滿足規(guī)定的最小水泥用量的要求。如計(jì)算出水泥用量小于規(guī)定的最小水泥用量,則取規(guī)定的最小水泥用量。 (5)選取砂率(Sp)合理砂率值應(yīng)根據(jù)混凝土拌合物的坍落度、粘
30、聚性及保水性等特征來(lái)確定 。選取砂率表如下所示:水灰比(W/C)碎石最大粒徑(mm)卵石最大粒徑(mm)1620401020400.400.500.600.7030-3533-3836-4139-4429-3432-3735-4038-4327-3230-3533-3836-4126-3230-3533-3836-4125-3129-3432-3735-4024-3028-3331-3634-39 (6)計(jì)算粗、細(xì)骨料的用量(G0和S0) A、重量法: B、體積法: 為混凝土含氣量,在不使用引氣劑的情況下,取1。 (7)施工配合比 2、配合比的試配、調(diào)整、確定 試配:進(jìn)行試拌,以檢查拌合物的和
31、易性是否符合要求。 調(diào)整:若和易性不好,應(yīng)調(diào)整用水量或砂率。 確定:檢驗(yàn)混凝土的強(qiáng)度。采用三個(gè)不同的配合比:基準(zhǔn)、水灰比增減0.05(或砂率增減1) 。444 摻減水劑混凝土配合比設(shè)計(jì)445 摻粉煤灰混凝土配合比設(shè)計(jì)446 泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)447 水泥混凝土路面配合比設(shè)計(jì)45 水泥混凝土技術(shù)進(jìn)展451 混凝土第五組分化學(xué)外加劑 452 混凝土第六組分453 高性能混凝土概論 1、高性能混凝土的定義2、高性能混凝土的技術(shù)路線3、高性能混凝土的國(guó)內(nèi)外研究與應(yīng)用水平4、高性能混凝土的特性 46 砂漿砂漿是由膠凝材料、細(xì)集料、摻加料和水按適當(dāng)比例配合、拌合并經(jīng)硬化而成的土木工程材料。砂漿按功能和用途,可分為砌筑砂漿、抹面砂漿、防水砂漿等。按所用膠凝材料,可分為水泥砂漿、石灰砂漿、混合砂漿、聚合物砂漿等。461 砂漿的組成材料1、膠凝材料:水泥、石灰、石膏等 。2、細(xì)集料(砂):原則上應(yīng)采用符合混凝土用砂技術(shù)要求的優(yōu)質(zhì)河砂。由于砂漿層較薄,對(duì)砂子的最大粒徑應(yīng)有所限制。3、摻加料和外加劑:是指為改善砂漿和易性而加入的無(wú)機(jī)材料,如:石灰膏、粉煤灰等,引氣劑等4、拌和水:技術(shù)要求與混凝土拌和水相同。462 砌筑砂漿將磚、石及砌塊粘結(jié)成為砌體的砂漿稱為砌筑砂漿。它起著粘結(jié)磚、石及砌塊構(gòu)成砌體,傳遞荷載,協(xié)調(diào)變形的作用。土木工程中,要求砌筑砂漿具有如下性質(zhì):(1)新拌砂漿應(yīng)具有良好的和易
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