第七章混凝土

第七章混凝土1第1頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月本章提要：7.1混凝土的概念

7.2混凝土的特點

7.3混凝土的分類

7.4普通混凝土的組成材料

7.5普通混凝土的主要技術要求

7.6混凝土的質量控制

7.7普通混凝土的配合比設計

7.8其他品種混凝土2第2頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月本章導入：concreteconcretus

“共同生長”混凝土：骨料+膠結料水泥混凝土：骨料+水泥漿3第3頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土（簡稱“砼”）:是由膠凝材料、水和粗、細骨料按適當比例配合，拌制成拌合物，經一定時間硬化而成的人造石材。7.1混凝土的概念硬化前的混凝土常被稱為混凝土拌和物；如果在混凝土中配有鋼筋，則稱之為鋼筋混凝土；如果混凝土組成中沒有粗骨料則為砂漿；而由水泥和水拌和所得到的是水泥漿。4第4頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7.2混凝土的特點優(yōu)點：可澆注性：由于其凝結前的良好塑性，可澆制成各種形狀和尺寸的構件或結構物；匹配性好：它與鋼筋有牢固的粘結力，能制作鋼筋混凝土結構和構件；強度高、耐久性好：經硬化后有抗壓強度高與耐久性良好的特點；經濟性好：其組成材料中砂、石等地方材料占80％以上，符合就地取材和經濟的原則。缺點：抗拉強度低，受拉時變形能力小，容易開裂，自重大。5第5頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7.3混凝土的分類6第6頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7.3混凝土的分類按膠凝材料種類分：無機膠凝材料混凝土：如水泥混凝土、石膏混凝土、硅酸鹽混凝土、水玻璃混凝土等；有機膠凝材料混凝土：如瀝青混凝土、聚合物混凝土等。7第7頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7.3混凝土的分類按用途分：8第8頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7.3混凝土的分類按施工方法分：離心混凝土、真空混凝土、灌漿混凝土、噴射混凝土、碾壓混凝土、擠壓混凝土、泵送混凝土等9第9頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月按表觀密度的大小分三類：（1）重混凝土干表觀密度大于2600kg/m3，由特別密實和特別重的骨料制成，如重晶石混凝土，鋼屑混凝土等。具有不透x射線和γ射線的性能。（2）普通混凝土干表觀密度為1900~2500kg/m3,由天然的砂、石作骨料制成。常用土木建筑。（3）輕混凝土干表觀密度小于1900kg/m3。常采用輕質多孔骨料或加氣劑、泡沫劑配制的多孔結構混凝土。

7.3混凝土的分類10第10頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月骨料在飽和面干狀態(tài)時的含水率，稱為飽和面干吸水率。計算混凝土中各項材料的配合比時，一般以干燥骨料為基準，而一些大型水利工程常以飽和面干的骨料為基準。骨料的飽和面干吸水率干燥狀態(tài)氣干狀態(tài)飽和面干狀態(tài)濕潤狀態(tài)飽和水表面水11第11頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4普通混凝土的組成材料水泥漿20~30%骨料70~80%化學外加劑＜5%摻量10~60%12第12頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4普通混凝土的組成材料水泥與水形成水泥漿包裹在骨料表面并充填其空隙。水泥漿在硬化前起潤滑作用，賦予拌合物一定的和易性，以便于施工。水泥漿硬化后，將骨料膠結成一個堅實的整體。1、水泥與水：13第13頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4普通混凝土的組成材料2、骨料（集料）：

骨架作用—骨料比較堅硬，體積穩(wěn)定性好，在混凝土中起骨架作用。填充作用—骨料屬于地方性材料，其成本大大低于水泥，降低混凝土成本。細骨料（fineaggregate)

粗骨料（coarseaggregate)粒徑0.16~5mm之間的骨料稱為細骨料。主要有天然砂（河砂、海砂及山砂）和人工砂。粗骨料為粒徑大于5mm的天然巖石和卵石。14第14頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4普通混凝土的組成材料2、骨料：顆粒級配；含泥量、石粉含量、泥塊含量；有害雜質；顆粒形狀及表面特征；強度；堅固性；表觀密度、堆積密度、空隙率；堿集料反應。GB14684-2001《建筑用砂》GB14685-2001《建筑用卵石、碎石》15第15頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4普通混凝土的組成材料2、骨料：有害雜質：有機物、硫化物、硫酸鹽；云母、輕物質、氯化物。16第16頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4普通混凝土的組成材料2、骨料：顆粒形狀及表面特征：尤其指粗骨料，較好的是接近球體或立方體的渾圓狀和多棱角狀顆粒，針狀、片狀較多會降低混凝土強度；表面特征即表面粗糙程度及孔隙特征，主要影響和易性和膠結料的黏結力。17第17頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4普通混凝土的組成材料2、骨料：堅固性：有抗凍性要求的混凝土所用的粗骨料，要求測其堅固性。試樣在飽和硫酸鈉溶液中經5次循環(huán)浸漬后，其質量損失應不超過標準中的規(guī)定值；細骨料中天然砂采用硫酸鈉溶液法進行試驗，人工砂采用壓碎指標法進行試驗。18第18頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4普通混凝土的組成材料2、骨料：強度（粗骨料）：抗壓強度：集料制成邊長為50mm的立方體試件，在飽和水狀態(tài)下測定的抗壓強度值。壓碎指標值：反映集料強度的相對指標，在集料的抗壓強度不便測定時，常用來評價集料的力學性能。

混凝土壓碎指標值測量方法19第19頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4普通混凝土的組成材料3、化學外加劑：①改善新拌混凝土流變性的外加劑，如各種減水劑、流化劑、泵送劑、引氣劑等。②調節(jié)混凝土凝結時間及硬化時間的外加劑，如外加劑、緩凝劑、早強劑、速凝劑等。③調節(jié)混凝土空氣含量的外加劑，如引氣劑、消泡劑、發(fā)泡劑等。④改善混凝土力學性能和耐久性的外加劑，如引氣劑、減水劑、防凍劑、減縮劑、阻銹劑等。⑤賦予混凝土特殊性能的外加劑，如著色劑、泡沫劑、膨脹劑等。20第20頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4普通混凝土的組成材料4、礦物摻合料：非活性礦物摻合料；活性礦物摻合料減少水泥用量，降低成本；利用工業(yè)廢料，有利于環(huán)保；減低混凝土的水化放熱量，有利于體積穩(wěn)定；改善混凝土的抗腐蝕性；改善新拌混凝土的和易性。21第21頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4普通混凝土的組成材料5、混凝土拌合及養(yǎng)護用水：拌和水中應不含有影響水泥正常凝結與硬化的有害雜質。酸性、堿性或含有侵蝕性的鹽類、海水等不可。

混凝土試件的制作及養(yǎng)護方法22第22頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7.5普通混凝土的主要技術性質混凝土在未凝結硬化以前，稱為混凝土拌合物。它必須具有良好的和易性，便于施工，以保證能獲得良好的澆灌質量；混凝土拌合物凝結硬化后，應具有足夠的強度，以保證建筑物能安全地承受設計載荷，并應具有必要的耐久性?；炷涟韬衔锏暮鸵仔曰炷恋膹姸然炷恋淖冃涡阅芑炷恋哪途眯约夹g性質23第23頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7.5.1混凝土拌合物的和易性（1）和易性的概念

和易性（workability）是指混凝土拌合物易于施工操作（拌和、運輸、澆灌、搗實），并能獲得質量均勻、成型密實的混凝土的性能。和易性是一項綜合技術性質，包括流動性、粘聚性和保水性等三個方面。流動性（fluidity）是指混凝土拌合物在本身自重或施工機械振搗的作用下，能產生流動，并均勻密實地填滿模板的性能。粘聚性（cohesiveness）是指混凝土拌合物在施工過程中其組成材料之間有一定的粘聚力，不致于產生分層和離析現(xiàn)象。保水性是指混凝土拌合物在施工過程中具有一定的保水能力，不產生嚴重的泌水現(xiàn)象。24第24頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

（2）和易性的指標測定拌合物的流動性，直觀經驗評定粘聚性和保水性。GB/T50080-2002方法：將混凝土拌合物按規(guī)定方法裝入標準圓錐坍落筒（無底）內，裝滿刮平后，垂直向上提起筒，量出拌合物向下坍落的尺寸，稱坍落度(mm)。根據坍落度的不同，將混凝土拌和物分為：流態(tài)的（坍落度大于80mm），流動性的（坍落度為30－80mm），低流動性的（坍落度為10－30mm），和干性的（坍落度小于10mm）。7.5.1混凝土拌合物的和易性25第25頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）影響和易性的主要因素a.水泥漿的數(shù)量水泥漿賦予混凝土一定的流動性。水灰比不變時單位體積內水泥漿越多，流動性越大；水泥漿過少，則不能填骨料空隙和包裹骨料表面，粘聚性變差，可能產生崩坍現(xiàn)象。

b.水泥漿的稠度

水泥漿的稠度是由水灰比決定的。水泥用量不變時，水灰比小，水泥漿越稠混凝土流動性就小。反之流動性加大。

c.砂率：指混凝土中砂的質量占砂、石總質量的百分率。砂率的變動會使骨料的空隙率和骨料的表面積顯著的改變，因此對混凝土拌和物的和易性產生顯著的影響。d.時間和溫度

混凝土的拌和物的坍落度隨時間的推移逐漸減小，主要由于水化反應，骨料吸收水分，水分蒸發(fā)的因素。7.5.1混凝土拌合物的和易性26第26頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）混凝土受力變形及破壞過程（自學）（2）混凝土的立方體抗壓標準強度與強度等級試樣為邊長150mm的立方體，測28天抗壓強度。立方體抗壓標準強度是具有95％保證率的立方體試件抗壓強度。混凝土強度等級：按混凝土的立方體抗壓標準強度來確定，C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等12個等級。（3）混凝土的軸心抗壓強度（棱柱形或圓柱形）（4）混凝土的抗拉強度（抗壓強度的1/10~1/20)

7.5.2混凝土的強度GB/T50081-200227第27頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）影響混凝土強度的因素a水灰比與水泥標號配合比相同時，水泥標號越高，混凝土強度越大；所用水泥相同時，水灰比越小，水泥石強度高，與骨料粘結力大，混凝土的強度越高。b溫度與濕度溫度和濕度影響水泥的水化，溫度高濕度大均有利于水泥的水化，混凝土強度發(fā)展快。反之有害。c齡期正常養(yǎng)護條件下，混凝土的強度隨齡期的增加而增長。7－14天內，強度增長較快，28天以后，強度增長緩慢，但齡期延續(xù)強度仍能增長。7.5.2混凝土的強度28第28頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7.5.3混凝土的變形性能混凝土的變形性能分為四種：化學收縮；干濕變形；溫度變形；荷載變形(彈塑性變形，徐變)⑴化學收縮：由于水泥水化后總體積比水化前小，從而使混凝土收縮，稱為化學收縮?；瘜W收縮是不可逆過程。⑵干濕變形：有時也叫干縮濕脹，干縮主要是由于內部水分蒸發(fā)引起膠體失水產生緊縮，另外毛細管水分蒸發(fā)會使顆粒受到毛細管壓力而使體積收縮。這種收縮是可逆的，吸水后還會重新膨脹。29第29頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月⑶溫度變形：一是熱脹冷縮的性質，膨脹系數(shù)10×10-6二是由于水化放熱，在大體積混凝土內部和外部產生溫差，造成脹縮不同，有時會產生裂縫。⑷荷載變形：一種是短期荷載作用下的變形，彈性和塑性另一種是在長期荷載作用下的變形——徐變7.5.3混凝土的變形性能30第30頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7.5.4混凝土的耐久性概念：混凝土的抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性和耐熱性決定著混凝土經久耐用的程度，統(tǒng)稱為耐久性。⑴抗?jié)B性：指混凝土在水、油等液體作用下，抵抗?jié)B透的性能。⑵抗凍性：指混凝土在飽和水的狀態(tài)下，能經受多次凍融循環(huán)而不破壞和不嚴重降低強度的性能。⑶混凝土的碳化（中性化）：是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。⑷堿－骨料反應：混凝土中的骨料與水泥中的堿反應，引起混凝土體積膨脹和開裂。提高混凝土耐久性的措施：合理選擇水泥品種；控制水灰比及水泥用量；提高砂石質量；摻用外加劑(引氣劑、或減水劑）；改善施工方法31第31頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7.6混凝土的質量控制（自學）

7.7普通混凝土的配合比設計確定水泥、水、砂子、石子四項基本組成之間的比例關系。三個重要參數(shù)：水灰比:水與水泥之間的比例；砂率:砂子與石子之間的比例；單位用水量:水泥漿與骨料之間的比例。C－水泥，W－水，S－砂子，G－石子表示每立方米混凝土中的用量（kg/m3)32第32頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的配合比的設計步驟：1)配制強度（Rh）的選擇：Rh＝Rd+1.645δ0Rh－混凝土的配制強度，Rd－混凝土的設計強度，δ0－施工單位的強度標準差，可按強度等級取值。2）初步確定水灰比（W/C)：R28=ARC(C/W-B)W-每立方米混凝土的用水量，C－每立方米混凝土的水泥用量，R28－28天抗壓強度，A、B－實驗系數(shù)，碎石A=0.46,B=0.52卵石A=0.48,B=0.61，RC－水泥的實際強度。33第33頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的配合比的設計步驟：3)確定單位用水量（Wo）：根據坍落度值、所用骨料