混凝土設(shè)計(jì)課件

混凝土概述混凝土—現(xiàn)代社會(huì)的基礎(chǔ)。在我們的日常生活中，一定會(huì)涉及到各類(lèi)混凝土。美國(guó)著名混凝土專(zhuān)家J.FrancisYoung

近代文明的許多成就大多都取決于混凝土，正如古羅馬，古希臘早期文化的成就取決于古代混凝土一樣。1混凝土的發(fā)展：1824年，波特蘭水泥的出現(xiàn)，出現(xiàn)了水泥混凝土混凝土外加劑的推廣應(yīng)用，高效減水劑的出現(xiàn)。商品混凝土的出現(xiàn)高強(qiáng)混凝土出現(xiàn)-HSC高性能混凝土的出現(xiàn)-HPC綠色高性能混凝土的出現(xiàn)－GHPC2輸水管線外徑7.5m內(nèi)徑6.6m混凝土輸水管3巴西ItaipuDam混凝土大壩5三峽工程全貌6普通混凝土的特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)：就地取材，價(jià)格低廉（與傳統(tǒng)材料比）良好的可塑性較高的抗壓強(qiáng)度較好的耐久性較好的耐火性缺點(diǎn)：自重大；脆性材料；生產(chǎn)周期長(zhǎng)7普通混凝土分類(lèi)及組成材料混凝土拌和物的性質(zhì)硬化混凝土的力學(xué)性質(zhì)，變形性和耐久性。普通混凝土配合比設(shè)計(jì)。混凝土技術(shù)的新進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)。本章重點(diǎn)8混凝土的分類(lèi)22、按用途分類(lèi)：結(jié)構(gòu)混凝土水工混凝土海洋混凝土道路混凝土。。。。。。10混凝土的組成材料與結(jié)構(gòu)構(gòu)成16.1混凝土的組成材料有六種基本組成材料水泥＋水＋砂子＋石子＋外加劑＋礦物摻合料結(jié)構(gòu)構(gòu)成：逐級(jí)填空：石子砂子漿體12思考討論：在混凝土配制過(guò)程中，如何的確定水泥漿的量？如何確定石子的量？如何確定砂子的量？包裹部分＋填充部分混凝土的體積相當(dāng)剛好填滿石子的空隙略有富余14一、水泥（品種、等級(jí)的選用）水泥品種的選擇根據(jù)工程性質(zhì)、部位、施工條件、環(huán)境情況等，按各品種水泥的特性作出合理的選擇。

(2)水泥強(qiáng)度等級(jí)的選擇根據(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1.5～2.0倍為宜。15提問(wèn)：1、蘭州地區(qū)有腐蝕介質(zhì)存在的混凝土灌注樁應(yīng)選擇什么品種的水泥？2、水工大壩混凝土工程應(yīng)選擇什么品種的水泥？摻合料水泥，最好是PP水泥選擇中熱或低熱水泥16工程實(shí)例：某施工隊(duì)使用火山灰水泥鋪筑路面，見(jiàn)圖。使用兩年后，表面耐磨性差，已出現(xiàn)露石，且表面有微裂縫，試分析原因。

17原因分析：按JTJ012－94《公路混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》，對(duì)于水泥混凝土路面，“水泥可采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥和道路硅酸鹽水泥。中等及輕交通的路面，也可以采用礦渣硅酸鹽水泥?！彼哉f(shuō)火山灰水泥鋪筑路面是選用水泥不當(dāng)。

18⑴細(xì)骨料－a、種類(lèi)及其特征4.75mm以下的骨料稱(chēng)為細(xì)骨料，俗稱(chēng)砂。砂按產(chǎn)源分為:天然砂

人工砂河砂海砂山砂表面光滑，形態(tài)園整表面粗糙，多棱角經(jīng)除土處理的機(jī)制砂、混合砂的統(tǒng)稱(chēng)。思考：河砂、山砂拌制混凝土?xí)r，各有什么利弊？20項(xiàng)目指標(biāo)Ⅰ類(lèi)Ⅱ類(lèi)Ⅲ類(lèi)云母(按質(zhì)量計(jì))(%，小于）1.02.02.0輕物質(zhì)(按質(zhì)量計(jì))(%，小于）1.01.01.0有機(jī)物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸鹽(SO3質(zhì)量計(jì))（%）0.50.50.5氯化物(以氯離子質(zhì)量計(jì))(%，小于)0.010.020.061、砂中有害物質(zhì)含量（GB/T14684—2001）

21篩分析試驗(yàn)——評(píng)定砂的粗細(xì)程度和顆粒級(jí)配0.15mm0.30mm0.60mm1.18mm2.36mm4.75mm分計(jì)篩余量：各篩上的篩余量占砂樣總質(zhì)量的百分率。累計(jì)篩余量：各篩與比該篩粗的所有篩之分計(jì)篩余百分率之和。23累計(jì)篩余與分計(jì)篩余的關(guān)系篩孔尺寸，mm分計(jì)篩余，%累計(jì)篩余，%4.752.361.180.600.300.15a1a2a3a4a5a6A1=a1A2=a1+a2A3=a1+a2+a3A4=a1+a2+a3+a4A5=a1+a2+a3+a4+a5A6=

a1+a2+a3+a4+a5+a624砂顆粒級(jí)配區(qū)

篩孔尺寸(mm)級(jí)配區(qū)1區(qū)2區(qū)3區(qū)累計(jì)篩余(按質(zhì)量計(jì))(%)9.50OOO4.7510∽O10∽O10∽O2.3635∽525∽015∽01.1865∽3550∽1025∽100.6085∽7170∽4140∽160.3095∽8092∽7085∽550.15100∽90100∽90100∽9026例4-６．某干砂500g的篩分結(jié)果如下表所列。試計(jì)算該砂的細(xì)度模數(shù)并評(píng)定其級(jí)配2728⑵粗骨料卵石碎石粒徑大于4.75mm的骨料稱(chēng)為粗骨料，俗稱(chēng)石。常用的有碎石及卵石兩種。30粗骨料技術(shù)要求有害雜質(zhì)含量骨料的顆粒形狀和表面特征：針片狀顆粒含量骨料的強(qiáng)度顆粒級(jí)配與最大粒徑堅(jiān)固性311、顆粒級(jí)配與最大粒徑顆粒級(jí)配按供應(yīng)情況分連續(xù)粒級(jí)和單粒級(jí)。粗骨料最大粒徑:粗骨料公稱(chēng)粒級(jí)的上限。粗骨料顆粒級(jí)配評(píng)定方法同砂子顆粒級(jí)配的評(píng)定方法。

最大粒徑不得超過(guò)結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的1/4；不得超過(guò)鋼筋最小凈距的3/4；對(duì)于實(shí)心板，不得超過(guò)板厚的1/2且不得超過(guò)50mm；對(duì)于泵送混凝土，最大粒徑與輸送管道內(nèi)徑之比，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5。322、粗骨料的顆粒形狀和表面特征針狀顆粒：長(zhǎng)度大于該顆粒所屬平均粒徑2.4倍片狀顆粒：厚度小于該顆粒所屬平均粒徑0.4倍項(xiàng)目指標(biāo)Ⅰ類(lèi)

Ⅱ類(lèi)

Ⅲ類(lèi)針片狀含量％，<51525333、粗骨料強(qiáng)度強(qiáng)度：粗集料在水泥混凝土中起骨架作用，應(yīng)具有一定的強(qiáng)度。表示方法：抗壓強(qiáng)度；壓碎指標(biāo)兩種方法壓碎指標(biāo):用19~9.5篩余；施壓后2.36篩余200KN，3～5min抗壓強(qiáng)度：母巖50mm的立方體（或直徑與高度均為50mm的圓柱體）試件，在飽和水狀態(tài)下測(cè)定的抗壓強(qiáng)度值。34粗骨料壓碎指標(biāo)要求項(xiàng)目指標(biāo)Ⅰ類(lèi)

Ⅱ類(lèi)

Ⅲ類(lèi)碎石壓碎指標(biāo)，％，<102030卵石壓碎指標(biāo)，％，<12161635粗骨料的堅(jiān)固性有抗凍要求的混凝土所用粗骨料,要求測(cè)定其堅(jiān)固性。即用硫酸鈉溶液法檢驗(yàn),試樣經(jīng)五次循環(huán)后,其質(zhì)量損失應(yīng)不超過(guò)表中的規(guī)定。

混凝土所處的環(huán)境條件

循環(huán)后的質(zhì)量損失

(%)

在嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)室外使用

,并經(jīng)常處于潮濕或干濕交替狀態(tài)下的混凝土

≤8

在其他條件下使用的混凝土

≤1236骨料的含水狀態(tài)37砼外加劑（一）a.減水劑（為表面活性劑）作用機(jī)理：38砼外加劑（二）b.早強(qiáng)劑：氯鹽、硫酸鹽、有機(jī)胺c.引氣劑d.緩凝劑e.速凝劑f.防凍劑：冬季施工g.膨脹劑h.泵送劑39砼摻合料（1）粉煤灰一般分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)（2）硅粉提高強(qiáng)度，改善孔結(jié)構(gòu)（3）礦粉提高流變性，改善耐久性40新拌砼的和易性1.概念：流動(dòng)性、粘聚性、保水性2.測(cè)定方法：a.坍落度測(cè)定適用于骨料最大粒徑不大于40mm、坍落度值為10~220mm的塑性和流動(dòng)性混凝土拌合物稠度測(cè)定。41坍落度試驗(yàn)42b維勃稠度法維勃稠度法適用于骨料最大粒徑不大于40mm，維勃稠度在5~30s之間的混凝土拌合物稠度的測(cè)定。維勃稠度試驗(yàn)43C.坍落度大于220mm時(shí)，采用擴(kuò)展度試驗(yàn)44摻高效減水劑后的坍落度453.影響因素：水泥漿數(shù)量、水泥漿稠度、砂率、水泥品種和骨料性質(zhì)、外加劑、時(shí)間和溫度砂率對(duì)混凝土坍落度的影響46硬化砼的強(qiáng)度（一）1.立方體抗壓強(qiáng)度邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件［溫度（20±3）℃，相對(duì)濕度90%以上］下，養(yǎng)護(hù)到28d齡期，測(cè)得的抗壓強(qiáng)度值，確定砼強(qiáng)度等級(jí)（16個(gè)）。非標(biāo)準(zhǔn)尺寸，乘換算系數(shù)47硬化砼的強(qiáng)度（三）2.影響抗壓強(qiáng)度的因素：水泥強(qiáng)度等級(jí)和水灰比：fcu=A×fce(C/W-B)骨料：養(yǎng)護(hù)溫度和濕度的影響齡期與強(qiáng)度的關(guān)系：fn=f28(lgn/lg28)48提高混凝土強(qiáng)度的措施*

采用高標(biāo)號(hào)水泥或早強(qiáng)型水泥采用低水灰比的干硬性混凝土采用濕熱處理養(yǎng)護(hù)混凝土采用機(jī)械攪拌和振搗摻入混凝土外加劑、摻合料等494.5硬化砼的耐久性混凝土耐久性是指混凝土抵抗環(huán)境條件的長(zhǎng)期作用，并保持其穩(wěn)定良好的使用性能和外觀完整性，從而維持混凝土結(jié)構(gòu)安全、正常使用的能力。50用P4、P6、P8表示抗?jié)B等級(jí)，表示砼承受0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa的水壓力而不滲水.1.砼的抗?jié)B性4/651

用F10、F100、F300等表示抗凍等級(jí)，采用慢凍法的試驗(yàn)方法.2.砼的抗凍性指標(biāo)：抗壓強(qiáng)度損失不超過(guò)25％質(zhì)量損失不超過(guò)5％無(wú)破損指標(biāo)：動(dòng)彈性模量損失不超過(guò)40％52快速自動(dòng)凍融試驗(yàn)機(jī)5354如果骨料的堅(jiān)固性良好，主要侵蝕是由于環(huán)境介質(zhì)對(duì)水泥石的化學(xué)侵蝕，如酸、堿、硫酸鹽等.3.砼的抗侵蝕性554.砼的碳化概念：砼堿性降低，中性化的過(guò)程，結(jié)果是使鋼筋失去堿性保護(hù)而銹蝕。（1）水泥品種與碳化速度（3）環(huán)境條件：相對(duì)濕度50％～70％最快摻混合材的水泥＞普通硅酸鹽水泥＞早強(qiáng)硅酸鹽水泥（2）水膠比影響因素56含有活性二氧化硅的骨料與水泥和外加劑中帶入的堿（Na2O＋0.66K2O）在有水環(huán)境發(fā)生反應(yīng)，生成吸水腫脹的堿－硅酸凝膠導(dǎo)致砼脹裂的耐久性破壞.5.砼的堿－骨料反應(yīng)破壞特征：時(shí)間性、表面開(kāi)裂、膨脹、滲出凝膠、內(nèi)部凝膠、反應(yīng)環(huán)、內(nèi)部裂紋Na＋（K+)+SiO2+OH-

==Na(K)---Si---Hgel57提高砼耐久性措施合理選用水泥品種（如低堿水泥）最大水灰比和最小水泥用量限值非活性骨料加入摻合料和外加劑改善施工和使用條件end58硬化砼的變形性（一）1.化學(xué)減縮水泥水化物的固體體積小于水化前（水＋水泥）的體積.C3A水化后體積減少量達(dá)23％左右；是化學(xué)收縮最嚴(yán)重的礦物，其次分別是C4AF、C3S、C2S控制措施：選用C3A含量低的水泥；降低水泥用量；選用較低的水膠比.高性能砼化學(xué)收縮量小于普通砼59硬化砼的變形性（二）2.溫度變形熱脹冷縮：取決于其熱膨脹系數(shù)水泥水化熱在大體積砼內(nèi)部不易散失，導(dǎo)致裂縫.其解決辦法有：（1）低水化熱水泥和減少水泥用量；（2）減少用水量；（3）選用熱膨脹系數(shù)低的骨料；（4）預(yù)冷原材料；（5）合理分縫、分塊；（6）在砼中埋冷卻水管（7）表面絕熱60硬化砼的變形性（三）3.干縮濕脹水分散失引起體積收縮，稱(chēng)為干燥收縮；受潮后體積膨脹，稱(chēng)為濕脹.4.荷載作用下的變形（1）短期荷載作用下的彈塑性變形（2）長(zhǎng)期荷載作用下的徐變砼承受持續(xù)荷載時(shí)，隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增加的變形稱(chēng)為徐變.61混凝土的發(fā)展方向

高強(qiáng)混凝土高性能混凝土綠色混凝土耐久混凝土：抗凍混凝土、耐侵蝕混凝土等626.7混凝土配合比設(shè)計(jì)Ⅰ初步計(jì)算配合比Ⅲ實(shí)驗(yàn)室配合比Ⅱ基準(zhǔn)配合比Ⅳ施工配合比調(diào)整坍落度校核強(qiáng)度、耐久性扣減工地砂石含水量63第一步：混凝土配制強(qiáng)度的確定依據(jù)公式：fcu.0＝fcu.k

+1.645σ式中：fcu.0——混凝土配制強(qiáng)度（MPa）

fcu.k——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；σ——混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（MPa）。σ的確定：A、施工單位有強(qiáng)度歷史資料時(shí)，依公式計(jì)算；B、施工單位無(wú)強(qiáng)度歷史資料時(shí)，

<C20時(shí),σ=4.0。

C20-C35時(shí),σ=5.0>C35時(shí),σ=6.064第二步、初步確定水灰比（W/C）依混凝土強(qiáng)度公式：fcu,o=Afce(C/W-B)

W/C=Afce/(fcu,o+ABfce)fce=γc×fce,k耐久性校核：水灰比還不得大于表中規(guī)定的最大水灰比值結(jié)果——兩者取最小值。碎石：A=0.46;B=0.07卵石：A=0.48;B=0.336566第三步、確定用水量(Wo)根據(jù)施工要求的坍落度值和已知的粗骨料種類(lèi)及最大粒徑，通過(guò)查表選取單位用水量。注：①本表用水量系采用中砂時(shí)的平均取值，采用細(xì)砂時(shí)，每立方米混凝土用水量可增加5~10㎏，采用粗砂則可減少5～10㎏。②摻用各種外加劑或摻合料時(shí)，用水量應(yīng)相應(yīng)調(diào)整。67第四步

計(jì)算1M3混凝土的水泥用量（mco）計(jì)算——根據(jù)確定的水灰比（W/C）和選用的單位用水量（mwo），可計(jì)算出水泥用量（mco）。W/C=mwo/mcomco=mwo/(W/C)校核——為保證混凝土的耐久性，由上式計(jì)算得出的水泥用量還應(yīng)滿足表中規(guī)定的最小水泥用量的要求；取值——兩者最大值。68第五步選取合理砂率值（βs）方法：Ⅰ、依據(jù)填充理論和砂石狀態(tài)參數(shù)，計(jì)算砂率；Ⅱ、根據(jù)混凝土拌和物的和易性，通過(guò)試驗(yàn)求出合理砂率——坍落度最大的最小砂率；Ⅲ、如無(wú)試驗(yàn)資料，可根據(jù)骨料品種、規(guī)格和水灰比，按表中選用。6970第六步計(jì)算粗、細(xì)骨料的用量

（mgo）及（mso）A質(zhì)量法：若原材料情況比較穩(wěn)定，所配制的混凝土拌和物的表觀密度將接近一個(gè)固定值。B

體積法：假定混凝土拌和物的體積等于各組成材料絕對(duì)體積和混凝土拌和物中所含空氣體積之總和。71質(zhì)量法：

假設(shè)1M3混凝土拌和物的質(zhì)量為某一確定值mcp，則可列方程：

式中mco───每立方米混凝土的水泥用量（kg）；mgo------每立方米混凝土的粗骨料用量（kg）;mso──－每立方米混凝土的細(xì)骨料用量（kg）；βs────砂率（％）；mcp──1m3混凝土拌和物的假定質(zhì)量,其值可取2400～2500kg.聯(lián)立兩式，即可求出mgo、mso。72B、

體積法式中：ρc───水泥密度,可取2900～3100（kg/m3）；ρg───粗骨料的表觀密度（kg/m3）；ρs───細(xì)骨料的表觀密度（kg/m3）；ρw───水的密度,可取1000（kg/m3）；α─混凝土的含氣量百分?jǐn)?shù)，在不使用引氣型外加劑時(shí)，又可取1。聯(lián)立兩式，即可求出mgo、mso。73二、在初步配合比基礎(chǔ)上,進(jìn)行和易性調(diào)整得基準(zhǔn)配合比

按初步配合比稱(chēng)取一定體積混凝土所需的各種原材料，按規(guī)定的方法拌和、進(jìn)行