混凝土基本講義

混凝土講義混凝土簡介普通混凝土組成材料混凝土主要技術(shù)性質(zhì)普通混凝土配合比設(shè)計(jì)輕混凝土簡介主要內(nèi)容2混凝土簡介混凝土的發(fā)展歷史混凝土分類混凝土特點(diǎn)混凝土質(zhì)量的基本要求3混凝土的發(fā)展歷史出現(xiàn)鋼筋砼1848年法國制作了鋼筋砼船

1887年科倫發(fā)表鋼筋砼的計(jì)算方法1928年法國弗列什捏發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力近30年來，多性能混凝土應(yīng)用三次重大突破4混凝土分類重砼：ρ0>2800kg/m3普通砼：ρ0=2000~2800kg/m3輕砼：ρ0<2000kg/m35混凝土特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)可根據(jù)不同要求配制不同性質(zhì)砼可依要求澆筑各種形狀和任意尺寸的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件抗壓強(qiáng)度高就地取材，生產(chǎn)能耗低耐久性、耐火性好缺點(diǎn)自重大抗拉強(qiáng)度低，容易開裂導(dǎo)熱系數(shù)大，保溫隔熱差硬化較慢，生產(chǎn)周期長6普通混凝土組成材料水泥細(xì)骨料粗骨料水9一、水泥品種

工程特點(diǎn)環(huán)境條件施工條件強(qiáng)度等級

1.5~2.0fh

10二、細(xì)骨料--砂

填充粗骨料空隙，減少水泥漿干縮含泥量石粉泥塊含量有害雜質(zhì)堅(jiān)固性堿骨料反應(yīng)粗細(xì)程度與顆粒級配細(xì)度模數(shù)

（A2+A3+---+A6）－5A1

MX

=————————————

100－A1

11篩孔尺寸篩余量(g)分計(jì)篩余百分率(%)累計(jì)篩余百分率(%)4.75mmm1a1=(m1/500)×100%A1=a12.36mmm2a2=(m2/500)×100%A2=a1+a21.18mmm3a3=(m3/500)×100%A3=a1+a2+a3600μmm4a4=(m4/500)×100%A4=a1+a2+a3+a4300μmm5a5=(m5/500)×100%A5=a1+a2+a3+a4+a5150μmm6a6=(m6/500)×100%A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6

表5.1累計(jì)篩余率與分計(jì)篩余率計(jì)算關(guān)系12砂的粗細(xì)程度與顆粒級配

建筑用砂一般是3.7~1.6

粗砂3.7~3.1中砂3.0~2.3

細(xì)砂2.2~1.6砂的顆粒級配用級配區(qū)表示，建筑用砂根據(jù)600μm篩的累計(jì)篩余百分率A4分成3個級配區(qū)。級配良好砂的特點(diǎn)：

1、空隙率小，使水泥漿充分用于粘結(jié)砂粒。

2、總表面積小，節(jié)約水泥。13人工級配

（A2L+A3L+---+A6L）x%－5A1Lx%

MX

=—————————————————————

100－A1L

x%

－

A1S(1－x%)

（A2S+A3S+---+A6S）

(1－x%)－5A1S(1－x%)

+—————————————————————

100－A1L

x%

－

A1S(1－x%)MX=MXLx%+MXS

(1－x%)14三、粗骨料—石子

起骨架作用，堅(jiān)固耐久含泥量針片狀顆粒泥塊含量有害雜質(zhì)堅(jiān)固性堿骨料反應(yīng)強(qiáng)度

立方體強(qiáng)度壓碎指標(biāo)最大粒徑與顆粒級配15最大粒徑與顆粒級配最大粒徑

Dmax

最大粒徑增大，可節(jié)約水泥；或者在一定和易性和水泥用量條件下，能減少用水量而提高混凝土強(qiáng)度?！痘炷两Y(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50204-2002規(guī)定：粗骨料的最大粒徑不得超過結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的1/4，同時不得大于鋼筋間最小凈距的3/4。對于砼實(shí)心板，可允許采用最大粒徑不超過1/3板厚的骨料，但最大粒徑不得超過40mm。連續(xù)粒級：拌合混凝土的和易性好，節(jié)約水泥。單粒粒級：用于組合成所要求的連續(xù)粒級。16骨料的含水狀態(tài)及飽和面干吸水率飽和面干砂的測定17四、拌合及養(yǎng)護(hù)用水

混凝土用水的質(zhì)量要求：

不得影響混凝土的和易性及凝結(jié)；不得有損于混凝土強(qiáng)度的發(fā)展；不得降低混凝土的耐久性，加快鋼筋銹蝕及導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼筋脆斷；不得污染混凝土表面。

自來水和清潔的天然水，水中不得含有害雜質(zhì)，如油脂、糖類等有機(jī)物質(zhì)。海水(SO42-、Mg2+、Cl-）、工業(yè)污水等應(yīng)經(jīng)處理后使用。18混凝土主要技術(shù)性質(zhì)拌合物的和易性強(qiáng)度變形耐久性19拌合物的和易性和易性：流動性粘聚性保水性和易性測定：坍落度、坍落擴(kuò)展度、維勃稠度

坍落度試驗(yàn)維勃稠度試驗(yàn)20混凝土拌合物分級

混凝土拌合物按坍落度分級

混凝土按維勃稠度的分級級別名稱坍落度(mm)允許偏差(mm)T1T2T3T4

低塑性混凝土塑性混凝土流動性混凝土大流動性混凝土10~4050~90100~150＞160±10±20±30±30級別名稱坍落度(mm)允許偏差(mm)V0V1V2V3

低塑性混凝土塑性混凝土流動性混凝土大流動性混凝土＞3131~2120~1110~5±6±6±4±321拌合物的和易性坍落度的選擇影響砼拌合物的和易性的主要因素水泥漿的數(shù)量水泥漿的稠度

砂率

水泥品種和骨料性質(zhì)

時間、溫度、外加劑22拌合物的和易性改善和易性的措施采用最佳砂率改善砂石級配可能的條件下盡量采用較粗的砂石流動性太小，w/c不變，加水泥漿流動性太大，βS不變，加砂石摻外加劑

23混凝土強(qiáng)度立方體抗壓強(qiáng)度及強(qiáng)度等級軸心抗壓強(qiáng)度影響混凝土強(qiáng)度因素提高混凝土強(qiáng)度措施24砼立方體抗壓強(qiáng)度及強(qiáng)度等級立方體抗壓強(qiáng)度

標(biāo)準(zhǔn)試件：150mm×150mm×150mm標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件：溫度20±2℃相對濕度95%以上強(qiáng)度等級立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值95%保證率25混凝土軸心抗壓強(qiáng)度試件尺寸：

150mm×150mm×300mm棱柱體與立方體強(qiáng)度關(guān)系：

fz/fcu=0.7~0.8用于鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件計(jì)算26影響混凝土強(qiáng)度因素水泥強(qiáng)度等級和水灰比粗骨料的顆粒形狀和表面特征養(yǎng)護(hù)溫度、濕度齡期施工方法：攪拌方式成型搗實(shí)實(shí)驗(yàn)條件：加載速度環(huán)箍效應(yīng)27提高混凝土強(qiáng)度措施(1)采用高強(qiáng)度等級水泥或早強(qiáng)型水泥(2)采用低W/C的干硬性混凝土(3)采用蒸汽或蒸壓養(yǎng)護(hù)(4)采用機(jī)械攪拌和振搗(5)摻入減水劑或早強(qiáng)劑28混凝土變形化學(xué)收縮干濕變形：干縮溫度變形：熱脹冷縮荷載作用下的變形短期：彈塑性變形長期：徐變29混凝土的耐久性耐久性

抗凍性、抗?jié)B性、抗蝕性、抗碳化能力、堿骨料反應(yīng)提高耐久性措施選用適當(dāng)?shù)乃嗥贩N嚴(yán)格控制水灰比并保證有足夠的水泥用量選用品質(zhì)好級配合格的骨料摻用減水劑引氣劑等外加劑保證混凝土施工質(zhì)量

30工程實(shí)例：北京西直門舊立交橋混凝土開裂

北京二環(huán)路西北角的西直門立交橋舊橋于1978年12月開工，1980年12月完工。建成使用一段時間后，橋使用混凝土的部位都有不同程度開裂。1999年3月因各種原因拆除部分舊橋改建。在改造過程中，有關(guān)科研部門對舊橋東南引橋橋面和橋基鉆芯作K2O﹑Na2O﹑Cl-含量測試。其中Cl-濃度呈明顯梯度分布，表面Cl-濃度為0.15％﹑0.094％和0.15％。距表面1cm處的Cl-濃度驟增，分別為0.30％﹑0.18％和0.78％。在1～2cm處Cl-濃度達(dá)到最高值，其后隨著離開表面距離的增加，Cl-濃度逐漸減至0.1％左右。

北京市80年代每年化冰鹽的撒散量為400～600t，主要用于長安街和城市立交橋。西直門立交舊橋混凝土中的Cl-主要來自化冰鹽NaCl?；炷帘砻鍯l-含量低于距表面1～2cm處，是因其表面受雨水沖刷，部分Cl-溶解入雨水中流失。Cl-超過最高極限值后，會破壞鋼筋的鈍化膜，銹蝕鋼筋，銹蝕產(chǎn)物體積膨脹，導(dǎo)致鋼筋開裂，保護(hù)膜脫落。

31混凝土孔結(jié)構(gòu)對耐久性的影響

A、B兩混凝土采用相同的水泥、砂、石，A摻用了引氣劑，并降低了水灰比，其抗?jié)B性優(yōu)于B。請觀察兩混凝土斷面的孔結(jié)構(gòu)，并討論如何可提高混凝土抗?jié)B性。A雖有較多氣泡，但這些氣泡是不連通的，截?cái)嗔嗣?xì)管通道，從而提高了抗?jié)B性。且其減少了水灰比，使其它部分更為致密?？梢?，改善混凝土孔結(jié)構(gòu)，提高混凝土密實(shí)度，可提高混凝土抗?jié)B性。32外加劑了解外加劑的分類了解常用的減水劑、早強(qiáng)劑、引氣劑、緩凝劑、防凍劑品種了解外加劑施工和保管注意事項(xiàng)如：使用無水石膏作緩凝劑的水泥，加入木質(zhì)素當(dāng)減水劑或稠密減水劑時會產(chǎn)生速凝現(xiàn)象。因無水石膏在木鈣或糖鈣溶液中硫酸鈣溶解量下降，無法抑制C3A的水化，使C3A迅速水化，從而導(dǎo)致水泥漿速凝。故以硬石膏為緩凝劑的水泥不宜使用含木質(zhì)素磺酸鹽的減水劑。33混凝土的質(zhì)量控制與評定混凝土強(qiáng)度的波動規(guī)律---正態(tài)分布

曲線高而窄，表明混凝土強(qiáng)度值波動小，說明施工質(zhì)量控制較好矮而寬，說明強(qiáng)度的離散程度較大，反映了生產(chǎn)管理水平低下，強(qiáng)度質(zhì)量不穩(wěn)定。

34混凝土的質(zhì)量控制與評定混凝土強(qiáng)度質(zhì)量的評定

平均值：強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（又稱均方差）：強(qiáng)度保證率P的計(jì)算

工程中35混凝土的質(zhì)量控制與評定

計(jì)算出概率度t，查表得P。

混凝土配制強(qiáng)度

fcu,o=f

cu,k+t·σfcu,o=f

cu,k+1.645·σ36普通混凝土配合比設(shè)計(jì)混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本要求混凝土配合比設(shè)計(jì)的依據(jù)混凝土配合比設(shè)計(jì)的方法原理混凝土配合比設(shè)計(jì)的步驟37混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本要求滿足設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度；滿足施工要求的和易性；滿足與環(huán)境相適應(yīng)的耐久性；在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量節(jié)約水泥，降低成本。38混凝土配合比設(shè)計(jì)的依據(jù)砼配合比設(shè)計(jì)的基本參數(shù)

滿足強(qiáng)度、耐久性，定w/c滿足和易性，依據(jù)骨料種類規(guī)格定mW0填充石子空隙有富余，定βS砼配合比設(shè)計(jì)的算料基準(zhǔn)

以計(jì)算1M3混凝土中各材料用量為基準(zhǔn)

骨料以干燥狀態(tài)為基準(zhǔn)39混凝土配合比設(shè)計(jì)的方法原理體積法：假定砼拌合物體積=各材料絕對體積和+所含空氣的體積質(zhì)量法：假定砼拌合物在振搗密實(shí)狀態(tài)下，1M3的質(zhì)量為一固定值40混凝土配合比設(shè)計(jì)的步驟初步配合比

.基準(zhǔn)配合比

.

試驗(yàn)室配合比

.施工配合比

.試驗(yàn)室試拌強(qiáng)度等檢驗(yàn)依現(xiàn)場砂石含水率調(diào)整41初步配合比計(jì)算(1)確定配制強(qiáng)度(fcu,o)

(2)初步確定水灰比(W/C)

采用碎石時：

采用卵石時：

計(jì)算出的w/c不得大于規(guī)定的最大水灰比，否則按最大水灰比設(shè)計(jì)42初步配合比計(jì)算(3)選擇單位用水量(mW0)干硬性和塑性混凝土

a.w/c=0.40~0.80，考慮粗骨料的品種、粒徑及施工要求的混凝土拌合物稠度,按表5.22規(guī)定選取b.w/c<0.40的混凝土以及采用特殊成型工藝的mW0

，應(yīng)通過試驗(yàn)確定流動性和大流動性混凝土

a.以表5.22中坍落度90mm的用水量為基礎(chǔ)，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg，計(jì)算出未摻外加劑時的混凝土的用水量；

b.摻外加劑時的混凝土的用水量可按下式計(jì)算：43初步配合比計(jì)算(4)計(jì)算單位水泥用量(mC0)

mC0不得小于規(guī)定的最小水泥用量，否則按最小水泥用量設(shè)計(jì)(5)選取合理砂率值(βS)

一般應(yīng)通過試驗(yàn)找出合理砂率，也可按骨料種類、規(guī)格及混凝土水灰比，參考表5.18選取。(6)計(jì)算砂、石用量(mS0、mG0)

①體積法②質(zhì)量法

44基準(zhǔn)配合比1.測和易性是否滿足施工需要最小拌合量：2.測出混凝土拌合物的實(shí)際表觀密度mCP(kg/m3)3.重新計(jì)算每立方米混凝土的各項(xiàng)材料用量骨料最大粒徑(mm)拌合物體積(L)31.5以下15402545試驗(yàn)室配合比強(qiáng)度復(fù)核（w/c-0.05，w/c，w/c+0.05）

w/c：按fcu,0~c/w

確定

mw：按坍落度或維勃稠度調(diào)整確定