混凝土基本知識（PPT102頁）

1、第4章 混凝土（Concrete）第一節(jié) 概 述一、混凝土的特點 砼 優(yōu)點： 1、成型性好；2、協(xié)調(diào)性好； 3、耐久性好；4、適用性好； 5、經(jīng)濟性好。 缺點：抗拉強度低；自重大；受拉時 變形能力小，易開裂等。二、混凝土的分類1、按表觀密度大小分類： 重混凝土： 02600 kg/m3 普通混凝土: 0= 19502600 kg/m3 輕混凝土： 01950 kg/m3 2、按用途分類： 結構混凝土、道路混凝土、大體積混凝土、耐熱混凝土、耐水混凝土、噴射混凝土、聚合物混凝土等三、對混凝土的基本要求 具有與施工條件相適應的和易性； 具有符合設計要求的強度； 具有與環(huán)境相適應的耐久性； 在保證混凝

2、土質(zhì)量的前提下，具有 經(jīng)濟性第二節(jié) 混凝土的組成材料一、各種組成材料的作用水泥+水水泥漿：填充砂石空隙，起 潤滑作用，使混凝土具有流動性 水泥凝結硬化，起膠凝作用砂、石（骨料）：節(jié)約水泥、承受荷載、 抵抗收縮，起骨架作用混凝土的結構輕集料水泥混凝土二、組成材料的技術要求1、水泥：合理選擇品種和強度等級。2、拌和與養(yǎng)護用水：優(yōu)先選用符合國家 標準規(guī)定的飲用水。3、細骨料砂 泥、泥塊及有害雜質(zhì)： 顆粒形狀及表面特征： 粗細程度和顆粒級配： 在配制混凝土的時候，為了獲得高的強度，同時又節(jié)約水泥，希望骨料的總表面積和孔隙率都小。 粗細程度：平均粗細程度； 顆粒級配：顆粒大小的搭配情況。級配不良的砂級配

3、良好的砂篩析法測定細骨料的粗細程度及顆粒級配篩孔尺寸 分計篩余量 分計篩余 累計篩余 /mm mi /g ai /% Ai /% 5 m1 a1 A1= a1 2.5 m2 a2 A2= A1+a2 1.25 m3 a3 A3= A2+a3 0.63 m4 a4 A4= A3+a4 0.315 m5 a5 A5= A4+a5 0.16 m6 a6 A6= A5+a6 判斷砂的粗細程度細度模數(shù)f表示砂的顆粒級配級配區(qū) 、 4、粗骨料石泥、泥塊及有害雜質(zhì)：顆粒形狀及表面特征：最大粒徑和顆粒級配： Dmax1/4最小截面尺寸； Dmax3/4鋼筋凈距。 強度和堅固性 卵石 碎石粘土陶粒集料的含水狀態(tài)

4、 a）完全干燥狀態(tài)； b）氣干狀態(tài)； c）飽和面干狀態(tài) d）表面潤濕狀態(tài) a） b） c） d） a）完全干燥狀態(tài)； b）氣干狀態(tài)； c）飽和面干狀態(tài) d）表面潤濕狀態(tài)5、外加劑 凡在混凝土拌制過程中加入的，能顯著改善混凝土性能的物質(zhì)。分類：減水劑引氣劑早強劑緩凝劑阻銹劑養(yǎng)護劑防凍劑（1）減水劑 減少砼拌和物用水量的外加劑。 常用的減水劑： 木鈣類； 萘系； 水溶性樹脂系；糖蜜系 減水率WR(W0-W1)/W0100%其中：W0 原混凝土用水量； W1 坍落度相同時摻減水劑混凝土 的用水量 減水劑的作用效果： 減水率WR 10% 普通型 WR = 1030%高 效 早強作用早強混凝土； 增強作

5、用高強混凝土(HSC)； 增流作用泵送混凝土； 節(jié)約水泥節(jié)約15%的水泥。 表面活性劑分子 水泥漿的絮凝結構 減水劑的作用 減水劑的作用機理：表面活性劑的作用： 降低了水泥顆粒的表面能，使之易 于分散； 破壞絮凝結構，釋放自由水； 潤滑作用； 降低界面張力；改善孔結構，提高密實度。（2）引氣劑：在混凝土拌和時加入的，靠降低表面張力而使混凝土中混入大量微小球型氣泡的化學物質(zhì)。 攪拌時混入氣泡 氣泡凝聚逸出 有引氣劑的氣泡常用的引氣劑松香熱聚物120/000 皂角素0.52%烷基系列2%引氣劑的作用：改善混凝土的和易性； 降低混凝土的強度； 提高抗凍性、抗?jié)B性。摻引氣劑混凝土的抗凍作用機理： 改善

6、混凝土的孔隙結構； 微小球型氣泡很難吸水飽和。 緩解毛細孔水結冰的靜水壓力。（3）防凍劑 防凍劑的合理組分： 減水組分UNF-5,FDN,SN-,M,H; 早強組分NaCl,CaCl2 ,K2SO4 , Na2SO4 引氣組分：松香熱聚物 防凍組分NaCl,CaCl2 , , NH2 (CO) 2 阻銹組分NaNO2 。注意：防凍劑的應用問題防凍劑應用時應注意的問題： A.養(yǎng)護問題：雖然應用了防凍劑，但還應 進行一定的保溫養(yǎng)護。B.腐蝕問題：NaCl,CaCl2 等具有加劇鋼筋 銹蝕的可能。 C.氨氣污染問題：防凍劑中的尿素，在強 堿或生物堿的作用下， 會生成氨氣，污染建筑 物室內(nèi)環(huán)境。 外加

7、劑的適應性與摻加方法適應性：指在相同的條件下，因水泥 不同而使用效果有較大的差 異，甚至收到完全不同的效 果。摻加方法：先摻法、同摻法、 滯水法、 后摻法第三節(jié) 混凝土的技術性質(zhì)一、和易性（Workability）（一）定義：新拌混凝土適合于攪拌、運輸、澆筑、振搗及密實成型的性質(zhì)。 混凝土和易性=流動性+粘聚性 +保水性（二）試驗評價：測定新拌混凝土的流動性，憑經(jīng)驗目測評定粘聚性和保水性（是否離析、分層、泌水）。 測定：混凝土坍落度(Slump)、維勃稠度自落式攪拌機強制式攪拌機混凝土Slump test 坍落度試驗免振搗自流平混凝土SCC Self compacting concreteSe

8、lf compacting concrete 離析：外分層泌水泌水砂線/users/antons/Publications/BrownSchindler%20GeoDenver%202007.pdf泌水/users/antons/Publications/BrownSchindler%20GeoDenver%202007.pdf泌水/users/antons/Publications/BrownSchindler%20GeoDenver%202007.pdf接茬蜂窩砂線狗洞狗洞蜂窩砂線（三）新拌混凝土流動性的級別 1、坍落度級別 級 別 名 稱 坍落度（mm） T1 低塑性混凝土 1040 T

9、2 塑性混凝土 5090 T3 流動性混凝土 100160 T4 大流動性混凝土 160 2、維勃稠度級別 級 別 名 稱 坍落度（s） V0 超干硬混凝土 31 V1 特干硬混凝土 2130 V2 干硬混凝土 1120 V3 半干硬混凝土 510（四）混凝土流動性的選擇原則： 在滿足施工條件及保證密實成型的前提下，盡可能選擇較小的流動性。根據(jù)： 截面最小尺寸、配筋的疏密程度及成型振搗方法（五）影響和易性的因素影響混凝土流動性的因素：1、水泥漿的流變性能：與水泥漿的稠度 相關2、骨料顆粒之間的內(nèi)摩擦力：取決于骨 料的顆粒形狀和表面狀態(tài)，及骨料顆 粒表面的水泥漿層厚度?？刂拼胧赫埻瑢W自己歸納總

10、結（五）影響混凝土工作性的因素單位用水量：水灰比：單位混凝土用水量與水泥用量的 質(zhì)量比，以W/C 表示?！昂愣ㄓ盟俊狈▌t：當砂、石的品種和 用量一定時，新拌混凝土的流動性 主要取決于單位用水量。砂率（含砂率）：單位混凝土用砂的質(zhì)量 占砂石總量的百分比（%），以SP表示。二、強度 混凝土的強度主要取決于：1、水泥石的強度；2、界面粘結強度；3、骨料的性質(zhì)。（一）混凝土受力破壞特點混凝土受力破壞過程量變到質(zhì)變比例極限前：初始裂紋引發(fā)階段 臨界荷載前：穩(wěn)定裂紋引發(fā)階段極限荷載前：非穩(wěn)定裂紋擴展階段極限荷載后：連續(xù)裂紋迅速發(fā)展破壞（二）混凝土強度等級1、立方體抗壓強度GB規(guī)定試件尺寸：1501501

11、50mm;標準養(yǎng)護：201,RH 90%,28d;2、尺寸效應規(guī)律：尺寸大，強度低；尺寸小， 強度高機理：a.環(huán)箍效應 b.缺陷效應a.環(huán)箍效應 受壓力時，試件與壓力機上下壓板間有磨擦力作用。使得試件環(huán)箍作用而產(chǎn)生局部三向受壓。當試件尺寸減小時，環(huán)箍作用增大，故大尺寸試件強度降低。反之亦然。 環(huán) 箍 效 應 示 意 圖b.缺陷效應 材料內(nèi)部有存在缺陷的可能。 裂紋尺寸由大到小依次為a1、a2、a3、a4當應力升至f1時，尺寸為a1 的裂紋失穩(wěn)擴展。斷裂模式可依此類推。 若試件尺寸減小，缺陷出現(xiàn)的幾率減小,大裂紋出現(xiàn)可能性減小，高強度的統(tǒng)計平均值增加。缺陷幾率示意圖 實際上立方體試件尺寸的確定，

12、與骨料的最大粒徑有關。粗骨料最大粒徑越 大，立方體尺寸越大。粗骨料最大粒徑 試件邊長 強度換算系數(shù) 30mm 100mm 0.95 40mm 150mm 1 60mm 200mm 1.05不同尺寸的試件的抗壓強度3、強度等級 抗壓強度標準值抗壓強度95%強度保證率?；炷翉姸鹊燃?C15，C20，C25，C30, C35，C40， C45，C50，C55，C60, C65, C70, C75, C80（三）影響混凝土強度的因素混凝土受力破壞形式：1、硬化水泥漿與骨料的粘結破壞；2、硬化水泥漿體發(fā)生拉伸或剪切破壞；3、骨料發(fā)生劈裂破壞。1、水泥標號和水灰比及骨料 fcu.28 = A fce (

13、C/W- B)碎石A= 0.46, B = 0.07卵石A= 0.48, B = 0.33 2、養(yǎng)護的溫度和濕度水化3、齡期 fcu.n = fcu.28lgnlg284、試件尺寸、形狀及加荷速度4、施工因素：空洞、孔隙；（四）改善、提高混凝土強度的措施 a.用高強度等級的水泥， b.采用相對較低的水灰比， c.采用高效減水劑， d.摻加優(yōu)質(zhì)摻和料， e.選擇優(yōu)質(zhì)的骨料， f.加強養(yǎng)護， g.加強施工質(zhì)量管理。（五）工程中注意的問題 注意早期和后期強度應用的問題 注意引氣降低強度問題 注意低溫強度增長緩慢問題 注意強度試驗的誤差問題 注意施工管理問題 注意強度和耐久性問題混凝土劈裂抗拉強度三、

14、混凝土耐久性（Durability）1、混凝土耐久性定義： 混凝土材料抵抗其自身和環(huán)境因素長期破壞作用的能力。2、耐久性與使用壽命 使用壽命：房屋建筑工程70年 市政道橋工程80年 紀念性建筑100年150年 世紀性建筑500年 -日本明石大橋，中國三峽大壩3、耐久性破壞形式混凝土的化學腐蝕混凝土抗?jié)B性混凝土抗凍性（凍融循環(huán)）碳化堿骨料反應干燥收縮沖磨氣蝕Freezing-thawing circles海港碼頭混凝土的凍融破壞原天津市中環(huán)線東風立交橋凍融循環(huán)破壞某水利工程凍融破壞照片凍融循環(huán)試驗機某橋墩凍融破壞照片混凝土大壩的滲漏碳化： 碳化即為空氣中的CO2與水泥石中 Ca(OH)2作用，生

15、成碳酸鈣和水的反應。強堿環(huán)境在鋼筋表面形成鈍化膜碳化堿度下降鈍化膜破壞鋼筋銹蝕 使混凝土的抗壓強度稍有提高、抗 拉強度降低、抗折強度降低。影響因素： CO2濃度、濕度、水泥品種、水灰比、骨料的質(zhì)量、養(yǎng)護、外加劑等。堿骨料反應（A.A.R） 堿骨料反應是指混凝土內(nèi)水泥中的堿（Na2O、K2O）與骨料中的活性氧化硅（活性碳酸鹽）反應，其產(chǎn)物生成堿硅酸凝膠，吸水后會產(chǎn)生巨大的膨脹而使混凝土開裂。亦稱：混凝土骨癌?，F(xiàn)象： 混凝土表面龜裂；無色液體泌出； 裂紋白色印跡發(fā)生條件：活性骨料 （活性硅質(zhì)集料、白云石） 一定的含堿量； 40，有水控制方法： 低堿水泥； 非活性集料； 30-40粉煤灰A.A.R.堿集料反應 干燥收縮 作用機理： a.毛細管壓力 P=2/r 毛細管充滿水 水分蒸發(fā)后 b.表面能壓力 表面吸附水時 正常粒子大小 表面干燥時吸附潤濕狀態(tài)粒子間距 干燥狀態(tài)粒子間距4、改善、提高和控制混凝土耐久性的技術措施 a.選擇適應性好的水泥品種，選擇合適的水泥強度等級； b.采用較小的水灰比，保證混凝土的密實性； c.采用合適的外加劑； d.采用合適的摻和料； e.加做混凝土防腐保護層； f.保證施工