2.1混凝土～節(jié)ppt課件

1、混 凝 土 本章提要本章提要 主要介紹了普通混凝土的組成材料，主要介紹了普通混凝土的組成材料，混凝土拌合物的和易性，硬化混凝土的強混凝土拌合物的和易性，硬化混凝土的強度、變形、耐久性，混凝土外加劑的作用度、變形、耐久性，混凝土外加劑的作用原理和應(yīng)用，普通混凝土配合比設(shè)計方法原理和應(yīng)用，普通混凝土配合比設(shè)計方法等，簡要介紹了輕混凝土及其他品種混凝等，簡要介紹了輕混凝土及其他品種混凝土，如體現(xiàn)混凝土發(fā)展動態(tài)的高強混凝土、土，如體現(xiàn)混凝土發(fā)展動態(tài)的高強混凝土、高性能混凝土等。高性能混凝土等。 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、拌制均勻，形成混凝土拌合物，經(jīng)一定時間硬化

2、而成的人造石材。 土木建筑工程對混凝土質(zhì)量的基本要求是：具有符合設(shè)計要求的強度；具有與施工條件相適應(yīng)的和易性；具有與工程環(huán)境相適應(yīng)的耐久性。材料組成經(jīng)濟合理、生產(chǎn)制作節(jié)約能源。 2.分類按膠凝材料不同，分為水泥混凝土(又叫普通混凝土)、瀝青混凝土、石膏混凝土及聚合物混凝土等；按表觀密度不同，分為重混凝土(02700kg/m3)、普通混凝土(0=19002700kg/m3)、輕混凝土(01900kg/m3)； 按使用功能不同，分為結(jié)構(gòu)用混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐熱混凝土、耐酸混凝土及防輻射混凝土等； 3.混凝土能成為使用最多的建筑材料的原因 4.混凝土的構(gòu)成 普通混凝土中：水泥約占 混凝

3、土總重量的10%15%， 砂石骨料比例約為1：2， 空氣的體積含量為1%3%第一節(jié)骨料和水第一節(jié)骨料和水一、骨料一、骨料骨料又稱集料。分粗骨料骨料又稱集料。分粗骨料d 5mm和和 細(xì)骨料細(xì)骨料d 5mm）1.顆粒級配顆粒級配 骨料的顆粒級配是指混凝土所用骨料的顆粒級配是指混凝土所用骨料的粗細(xì)分級與組成情況。級配良骨料的粗細(xì)分級與組成情況。級配良好者應(yīng)該是粗細(xì)顆粒含量適當(dāng)，骨料好者應(yīng)該是粗細(xì)顆粒含量適當(dāng)，骨料的空隙率較小。的空隙率較小。 細(xì)骨料級配良好，可以減少水泥細(xì)骨料級配良好，可以減少水泥漿用量，同時混凝土拌合物的工作性漿用量，同時混凝土拌合物的工作性較好。粗骨料級配良好，可以節(jié)約水較好。粗

4、骨料級配良好，可以節(jié)約水泥砂漿。泥砂漿。骨料顆粒級配示意圖粗細(xì)骨料級配良好，則制成的混凝土密實度大，收縮小。骨料的顆粒級配對于配制高強度混凝土和防水、抗?jié)B混凝土尤其重要。 顆粒級配的測定： 粗、細(xì)骨料的級配均采用篩分析法測定。 測定砂子粒度和級配用的標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸依次為5.0、2.5、1.25、0.63、0.315、0.16mm。 篩分后每個篩子所余留的砂子重占總砂樣重量的百分?jǐn)?shù)，稱為某一篩號的分計篩余ai。比某一篩號篩孔尺寸大的砂粒累計重量占總砂樣重量的百分?jǐn)?shù)，稱為某一篩的累計篩余i。 由測的累計篩余，可用下式計算砂的細(xì)度模數(shù)x i-累計篩余百分率，即該號篩與大于該號各篩分計篩余百分率之和。

5、 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 x在1.50.7為特細(xì)砂。 混凝土用砂的細(xì)度模數(shù)范圍一般為3.71.6。 混凝土用砂的顆粒級配應(yīng)處于表6-1或圖6-2教材P73的某一級配區(qū)內(nèi)。1區(qū)砂較粗，宜于配制水泥用量較多的富混凝土和低塑性混凝土。 若偏向1區(qū)右下方，砂子過粗，所配制的混凝土和易性不良，不易振搗成型。2區(qū)屬于常用級配砂，通常認(rèn)為2區(qū)砂粗細(xì)適中，級配良好。3區(qū)砂較細(xì)，配制成的拌合物粘性略大。粗骨料的級配一般應(yīng)該符合表6-2教材P73的要求。選用粗骨料除滿足級配范圍規(guī)定外，在條

6、件許可時選用較大的最大粒徑，可以減小骨料的比表面積，從而減少水泥用量。但不能過大粗骨料的顆粒級配分連續(xù)粒級和單粒粒級。 連續(xù)級配是石子粒級呈連續(xù)性，即顆粒由小到大，每級石子占一定比例。用連續(xù)級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)級配是工程上最常用的級配。 單粒級級配也稱間斷級配，是人為地剔除骨料中某些粒級顆粒，從而使骨料級配不連續(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。由間斷級配制成的混凝土，可以節(jié)約水泥。由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。 2.骨料的顆粒特征骨料的顆粒特征 骨料顆粒形狀及表面特征對混凝土的性能骨料顆

7、粒形狀及表面特征對混凝土的性能有很大影響。碎石和山砂的顆粒富有棱角，有很大影響。碎石和山砂的顆粒富有棱角，表面粗糙，與水泥粘結(jié)較好，但是拌制的表面粗糙，與水泥粘結(jié)較好，但是拌制的拌合物和易性較差。卵石和河砂、海砂，拌合物和易性較差。卵石和河砂、海砂，顆粒近于圓形，表面光滑，拌制的拌合物顆粒近于圓形，表面光滑，拌制的拌合物和易性好，但是混凝土強度較低。和易性好，但是混凝土強度較低。 粗骨料中異形骨料的含量不能太多。粗骨料中異形骨料的含量不能太多。 3.含泥量及有害雜質(zhì)含泥量及有害雜質(zhì) 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定砂中不應(yīng)混有草根、樹葉、塑料、國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定砂中不應(yīng)混有草根、樹葉、塑料、煤塊、爐渣等雜物，砂中如含有

8、云母、輕物質(zhì)、煤塊、爐渣等雜物，砂中如含有云母、輕物質(zhì)、有機物、硫化物及硫酸鹽、氯鹽等，其含量應(yīng)有機物、硫化物及硫酸鹽、氯鹽等，其含量應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。符合有關(guān)規(guī)定。 粗骨料中的有害雜質(zhì)主要有：粘土、淤泥及細(xì)粗骨料中的有害雜質(zhì)主要有：粘土、淤泥及細(xì)屑；硫酸鹽及硫化物；有機物質(zhì)；蛋白石及其屑；硫酸鹽及硫化物；有機物質(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。都不應(yīng)超出規(guī)范的規(guī)定。 二、混凝土拌合水和養(yǎng)護(hù)用水二、混凝土拌合水和養(yǎng)護(hù)用水 在拌制和養(yǎng)護(hù)混

9、凝土用的水中，不得含有影響在拌制和養(yǎng)護(hù)混凝土用的水中，不得含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)，如油脂、糖水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)，如油脂、糖類等。凡是能飲用的自來水和清潔的天然水，類等。凡是能飲用的自來水和清潔的天然水，都能用來拌制和養(yǎng)護(hù)混凝土。污水、都能用來拌制和養(yǎng)護(hù)混凝土。污水、PH值小值小于的酸性水、含硫酸鹽按于的酸性水、含硫酸鹽按3計超過計超過水重的水均不得使用，在對水質(zhì)有疑問時水重的水均不得使用，在對水質(zhì)有疑問時可將該水與潔凈水分別制成混凝土試塊，然后可將該水與潔凈水分別制成混凝土試塊，然后進(jìn)行強度對比試驗，如果用該水制成的試塊強進(jìn)行強度對比試驗，如果用該水制成的試塊強度不低于

10、潔凈水制成的試塊強度，就可用此水度不低于潔凈水制成的試塊強度，就可用此水來拌制混凝土。海水中含有硫酸鹽、鎂鹽和氯來拌制混凝土。海水中含有硫酸鹽、鎂鹽和氯化物，對水泥石有侵蝕作用，對鋼筋也會造成化物，對水泥石有侵蝕作用，對鋼筋也會造成銹蝕，因此一般不得用海水拌制混凝土。銹蝕，因此一般不得用海水拌制混凝土。第二節(jié)第二節(jié) 混凝土拌合物的和易性混凝土拌合物的和易性一、和易性的概念和易性又稱工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工條件下，便于各種施工工序的操作，以保證獲得均勻密實的混凝土的性能。和易性是一項綜合技術(shù)指標(biāo)，包括流動性(稠度)、粘聚性和保水性三個主要方面。 (1)流動性 是指拌合物在自重或施工機

11、械振搗作用下，能產(chǎn)生流動并均勻密實地填充整個模型的性能。流動性好的混凝土拌合物操作方便、易于搗實和成型。 (2)粘聚性 是指拌合物在施工過程中，各組成材料互相之間有一定的粘聚力，不出現(xiàn)分層離析，保持整體均勻的性能。 (3)保水性 是指拌合物保持水分，不致產(chǎn)生嚴(yán)重泌水的性質(zhì)。 混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性三者既互相聯(lián)系，又互相矛盾。施工時應(yīng)兼顧三者，使拌合物既滿足要求的流動性，又保證良好的粘聚性和保水性。二、和易性的測定和選擇普通混凝土拌合物性能試驗方法(GB/T 500802019)規(guī)定采用坍落度試驗和維勃稠度試驗進(jìn)行評定。(1)坍落度試驗 將混凝土拌合物分3次按規(guī)定方法裝入坍落度筒內(nèi)

12、，分層搗實，刮平表面后，垂直向上提起坍落度筒。拌合物因自重而坍落，測量坍落的值(mm)，即為該拌合物的坍落度，如下圖 坍落度測定在做坍落度試驗的同時，應(yīng)觀察混凝土拌合物的粘聚性、保水性等情況，以更全面地評定混凝土拌合物的和易性。坍落度法適用于骨料最大粒徑不大于40，坍落度值不小于10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： 塑性混凝土坍落度大于10c） 低塑性混凝土坍落度為28c） 干硬性混凝土坍落度值小于1c）流態(tài)混凝土坍落度大于20c）。 (2)維勃稠度試驗 維勃稠度試驗需用維勃稠度測定儀如下圖）。 所用的時間(以秒計)稱為該混凝土拌合物的維勃稠度。 維勃稠度值越大，說明混

13、凝土拌合物越干硬。反之若稠度值小，表示拌合物較稀，流動性較好。此法適用范圍為530s。(3) 和易性的選擇 混凝土拌合物的坍落度，主要依據(jù)構(gòu)件截面大小，鋼筋疏密和搗實方法來確定。當(dāng)截面尺寸較小或鋼筋較密，或采用人工插搗時，坍落度可選擇大些。反之，如構(gòu)件截面尺寸較大，鋼筋較疏，或采用振動器振搗時，坍落度可選擇小些。 三、影響混凝土和易性的主要因素 (1)水泥漿的數(shù)量 在水灰比不變的條件下，增加混凝土單位體積中的水泥漿數(shù)量，能使骨料周圍有足夠的水泥漿包裹，改善骨料之間的潤滑性能，從而使混凝土拌合物的流動性提高。但水泥漿數(shù)量不宜過多，否則會出現(xiàn)流漿現(xiàn)象，粘聚性變差，浪費水泥，同時影響混凝土強度。（水

14、泥漿的稠度 水泥漿的稀稠，取決于水灰比的大小。水灰比小，水泥漿稠，拌合物流動性就小，混凝土拌合物難以保證密實成型。若水灰比過大，又會造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良，而產(chǎn)生流漿、離析現(xiàn)象。水泥漿的數(shù)量和稠度取決于用水量和水灰比。實際上用水量是影響混凝土流動性最大的因素。 (3) 砂率砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石總用量的百分率。（其他影響因素 水泥品種，骨料種類，粒形和級配以及外加劑等，都對混凝土拌合物的和易性有一定影響。此外，在混凝土拌合物中加入外加劑時如減水劑），能顯著地改善和易性。 混凝土拌合物的和易性還與時間，溫度有關(guān)。拌合物拌制后，隨時間延長，流動性減?。粶囟仍礁?，水分丟失越快

15、，坍落度損失越大。第三節(jié) 混凝土的強度 一、混凝土的強度與強度等級 按照標(biāo)準(zhǔn)的制作方法制成邊長為150的正立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件溫度士3，相對濕度90以上下，養(yǎng)護(hù)至28齡期，按照標(biāo)準(zhǔn)的測定方法測定其抗壓強度值，稱為混凝土立方體抗壓強度” 當(dāng)采用非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的試件時，應(yīng)換算成標(biāo)準(zhǔn)試件的強度。換算方法是將所測得的強度乘以相應(yīng)的換算系數(shù) 混凝土強度等級采用符號C與立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值表示。普通混凝土通常劃分為C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等12個強度等級(C60以上的混凝土稱為高強混凝土)。 為保證工程質(zhì)量并節(jié)約水泥，設(shè)計時必須根據(jù)

16、建筑構(gòu)件所處部位及承受荷載的性質(zhì)，選用不同強度等級的混凝土。 二、影響混凝土強度的因素 (1)水泥強度等級和水灰比 配合比相同時，水泥強度等級越高，混凝土強度也越大；在一定范圍內(nèi)，水灰比越小，混凝土強度也越高。 試驗證明，混凝土強度與水灰比呈曲線關(guān)系，而與灰水比呈直線關(guān)系 (2)粗骨料的質(zhì)量 粗骨料對混凝土強度的影響主要表現(xiàn)在骨料本身的強度和顆粒形狀及表面特征上。 當(dāng)粗骨料中含有大量針片狀顆粒及風(fēng)化的巖石時，會降低混凝土強度。碎石表面粗糙、多棱角，與水泥石粘結(jié)力較強，而卵石表面光滑，與水泥石粘結(jié)力較弱。 因而，水泥強度等級和水灰比相同時，碎石混凝土強度比卵石混凝土的高些。 (3)養(yǎng)護(hù)條件 試驗

17、表明，保持足夠濕度時，溫度升高，水泥水化速度加快，強度增長也快。 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GB 502042019)規(guī)定，在混凝土澆筑完畢后，應(yīng)在12h內(nèi)加以覆蓋并保濕養(yǎng)護(hù)。 混凝土強度與保持潮濕日期的關(guān)系見下圖。 1長期保持潮濕； 2保持潮濕14d； 3保持潮濕7d； 4保持潮濕3d； 5保持潮濕1d （4） 齡期 在正常養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土強度的增長遵循水泥水化歷程規(guī)律，即隨著齡期時間的延長，強度也隨之增長。最初內(nèi)，強度增長較快，以后增長較慢。但只要溫濕度適宜，其強度仍隨齡期增長。 提高混凝土強度的措施 (1) 采用高強度等級水泥 (2) 采用干硬性混凝土 (3) 采用蒸汽或蒸壓養(yǎng)護(hù)

18、 (4) 采用機械攪拌和振搗 (5) 摻入減水劑或早強劑第四節(jié) 混凝土的耐久性混凝土耐久性是指混凝土在實際使用條件下抵抗各種破壞因素作用，長期保持強度和外觀完整性的能力。包括混凝土的抗凍性、抗?jié)B性、抗蝕性及抗碳化能力等等。 (1)抗?jié)B性是指混凝土抵抗水、油等液體滲透的能力?？?jié)B性好壞用抗?jié)B等級來表示?？?jié)B等級分為P4、P6、P8、P10、P12等5個等級。 混凝土水灰比對抗?jié)B性起決定性作用。 提高混凝土抗?jié)B性的根本措施在于增強混凝土的密實度。 (2)抗凍性 是指混凝土在飽和水狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)而不破壞，也不嚴(yán)重降低強度的性能，是評定混凝土耐久性的主要指標(biāo)。 抗凍等級根據(jù)混凝土所能承受的

19、反復(fù)凍融循環(huán)的次數(shù)，劃分為F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300等9個等級。 混凝土的密實度、孔隙的構(gòu)造特征是影響抗凍性的重要因素。 (3)抗侵蝕性 腐蝕的類型通常有淡水腐蝕、硫酸鹽腐蝕、溶解性化學(xué)腐蝕、強堿腐蝕等，其腐蝕機理詳見第4.1節(jié)。 混凝土的抗侵蝕性與密實度有關(guān)，同時，水泥品種、混凝土內(nèi)部孔隙特征對抗腐蝕性也有較大影響。 （4混凝土的碳化 混凝土的碳化作用是指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。碳化又叫中性化。 碳化對混凝土性能有明顯的影響，首先是減弱對鋼筋的保護(hù)作用。 其次，當(dāng)碳化深度超過鋼筋的保護(hù)層時，鋼筋不但易發(fā)生

20、銹蝕，還會因此引起體積膨脹，使混凝土保護(hù)層開裂或剝落，進(jìn)而又加速混凝土進(jìn)一步碳化。碳化作用還會引起混凝土的收縮，使混凝土表面碳化層產(chǎn)生拉應(yīng)力，可能產(chǎn)生微細(xì)裂縫，從而降低了混凝土的抗折強度。 （5干縮 （6耐磨性 提高混凝土耐久性措施 (1) 根據(jù)工程所處環(huán)境及要求，合理選擇水泥品種。 (2) 控制水灰比及保證足夠的水泥用量。 (3) 改善粗細(xì)骨料的顆粒級配。 (4) 摻加外加劑，以改善抗凍、抗?jié)B性能。 (5) 加強澆搗和養(yǎng)護(hù)，以提高混凝土強度及密實度，避免出現(xiàn)裂縫、蜂窩等現(xiàn)象。 (6) 采用浸漬處理或用有機材料作防護(hù)涂層。 第五節(jié) 混凝土外加劑 混凝土外加劑是指在拌制混凝土過程中摻入的，用以改

21、善混凝土性能的物質(zhì)。一般情況摻量不超過水泥質(zhì)量的5%。 混凝土中摻入外加劑，是行之有效的改善混凝土性能的措施。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，外加劑已越來越多地得到發(fā)展和使用。因而，外加劑已成為混凝土中除由四種基本材料以外的第五種組分。 按功能分為四類： （改善混凝土拌合物流變性能的外加劑。如各種減水劑、泵送劑、保水劑等 （調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間，硬化性能的外加劑。如緩凝劑、早強劑、速凝劑等 （改善混凝土耐久性能的外加劑。如引氣劑、防水劑和阻銹劑等。 （改善混凝土其他性能的外加劑。如引氣劑、膨脹劑、防凍劑、著色劑、防水劑、堿骨料反應(yīng)抑制劑、隔離劑、養(yǎng)護(hù)劑等。 一、減水劑 減水劑是指能保持混凝土的和易性不變，而顯著減少其拌和用水量的外加劑。 (1)減水劑的減水作用 水泥加水拌和后，水泥顆粒間會相互吸引，形成許多絮狀物。當(dāng)加入減水劑后，減水劑能拆散這些絮狀結(jié)構(gòu)，把包裹的游離水釋放出來。 (2)使用減水劑的技術(shù)經(jīng)濟效果 在保持和易性不變，也不減少水泥用量