混凝土基础知识讲座.ppt

,中建三局商品混凝土有限公司 2008年6月,混凝土基础知识讲座,提 纲,混凝土的定义、特点及发展趋向 混凝土用原材料 新拌混凝土性能 硬化混凝土性能 商品混凝土的制备 商品混凝土的施工 与商品混凝土有关的问题 特种混凝土,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,1. 混凝土的定义、特点及发展趋向,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,1.1 混凝土的定义,混凝土：是由胶凝材料、状粒材料、水及其他外加剂按照适量的比例配制而成的一种建筑材料。,普通混凝土：以水泥为胶凝材料，砂子和石子为骨料，以及根据需要掺入的外加剂、矿物掺合料等组分按一定比例，经加水搅拌、浇筑成型、凝结固化成具有一定强度的“人工石材”，也就是水泥混凝土，“混凝土”一词通常可简作“砼”。,1、原材料来源丰富 2、施工方便 3、性能可根据需要设计调整 4、抗压强度高 5、耐久性好,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,混凝土的优点,混凝土的缺点,1、自重大 2、抗拉强度低，抗裂性差 3、收缩变形大,1.2 混凝土的特点,1、高性能混凝土（HPC） 要求有高强度等级（fcu60Mpa）和良好的工作性、体积稳定性和耐久性。 2、绿色高性能混凝土（GHPC） 公司大量使用的矿粉和粉煤灰是符合绿色高性能混凝土技术途径的，也符合我国环境保护和可持续发展的战略要求。 3、其它新技术混凝土 灭菌、环境调节、变色、智能混凝土等。,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,1.3 混凝土的发展趋向,2. 混凝土用原材料,各成分的作用： 1、水泥浆能充填砂的空隙，起润滑作用，赋予混凝土拌合物一定的流动性。 2、水泥砂浆能充填石子的空隙，起润滑作用，也能流动。 3、水泥浆在砼硬化后起胶结作用，将砂石胶结成整体，产生强度，成为坚硬的水泥石。,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,普通混凝土组成材料是水泥、天然砂、石、水、掺合料和外加剂，其组成过程为： 水水泥掺合料水泥浆砂水泥砂浆粗骨料混凝土。,2.1 水 泥,水泥是商品混凝土的最重要原材料之一，也是决定混凝土性能的最重要部分。 通用水泥一般有五种，分别是硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。 武汉地区一般常用的水泥有普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥。我们公司武昌区使用的是华新P.O42.5水泥，汉口及汉阳区使用的是亚东P.O42.5水泥。,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,2.2 掺合料,2.2.1 粉煤灰 粉煤灰是从燃煤热电厂烟道气体中收集的一种粉状材料，以SiO2和Al2O3为主要成分，含有少量CaO。 在混凝土中掺加粉煤灰使混凝土的性能得到以下几个方面的改善： 1、可以提高混凝土的后期强度； 2、在混凝土的用水量不变的情况下，可以起到显著改善混凝土拌合物和 易性的效应，增加流动性和粘聚性，还可降低水化热； 3、若保持混凝土拌合物原有的和易性不变，则可减少用水量，起到减水的效果，从而提高混凝土的密实度和强度，增强耐久性。,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,2.2.1 粉煤灰,粉煤灰根据各项技术指标，分为、三级，相对来说，其中级粉煤灰的性能最优。 现在，公司各搅拌站大量使用的是级粉煤灰（汉川），也有的站在使用级粉煤灰（武汉阳逻、河南信阳），如洪山站、后湖站。在混凝土中使用级粉煤灰，与级粉煤灰相比，在保持混凝土拌合物原有的和易性不变的情况下，可以更多地降低单方用水量，提高强度，降低水泥用量，进一步地降低单方成本。,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,磨细矿渣（即通常所说的矿粉）是指在高炉炼铁过程中排出的非金属矿物熔渣，通过粉磨所得到的一种粉状材料。在混凝土中掺加磨细矿渣使混凝土的性能得到以下几个方面的改善： 1、降低了混凝土的水化热； 2、可提高混凝土的耐久性，改善混凝土的抗渗性能； 3、具有物理辅助减水效果； 4、有利于提高混凝土的后期强度； 5、改善坍落度损失。,2.2.2 磨细矿渣,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,骨料（也称集料）总体积占混凝土体积的6080，根据粒径大小分为粗骨料（粒径4.75mm）和细骨料（粒径为0.154.75mm）。,2.3 骨 料,图2-2 砂、石表观图,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,1、种类 河砂、海砂、江砂、山砂、人工砂等。 2、混凝土用砂质量要求 一般要求：质地坚实、清洁、有害杂质含量少。,2.3.1 细骨料（砂）,图2-3 江 砂 图2-4 河 砂,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,砂的颗粒级配是指不同粒径砂颗粒的分布情况。在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充，为节省水泥和提高混凝土的强度，就应尽量减少砂粒之间的空隙。要减少砂粒之间的空隙，就必须有大小不同的颗粒合理搭配。（粗骨料的颗粒级配也如此。）如下图所示的三种级配，图（a）为单粒级级配，图（c）为连续级配，级配良好。,3、砂的颗粒级配,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,1、粗骨料的种类 粗骨料为粒径4.75mm的岩石颗粒，分为卵石和碎石两类。 卵石：光滑少棱角，孔隙率及总表面积小，混凝土拌和物和易性好，水泥用量少，但粘结力差，强度低。 碎石：表面较粗糙，多棱角，孔隙率及总表面积大，拌制混凝土时的性能较好，水泥用量多，但粘结力强，强度高。在相同条件下，碎石混凝土比卵石混凝土的强度约高10左右。,2.3.2 粗骨料（石）,图2-6 卵 石,图2-7 碎 石,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,骨料的各项性能指标将直接影响到混凝土的施工性能和使用性能。骨料的主要技术性质包括：颗粒级配及粗细程度、颗粒形态和表面特征、强度、坚固性、含泥量、泥块含量、有害物质及碱骨料反应等。 砂石中常含有一些有害物质，如粘附在砂石表面的粘土、淤泥，妨碍水泥与骨料的粘结，增大用水量，降低混凝土的强度（当含泥量为15时，混凝土的强度降低012；当含泥量超过7时，混凝土的强度降低达30以上）、抗冻性和耐磨性，并增大混凝土的干缩。 混凝土用砂不能过粗或过细，砂子的粗细程度一般认为细度模量在2.62.7时最好。,2.3.3 骨料的劣质性能对混凝土的影响,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,碎石因生产工艺不同会有数量不等的石粉。这些石粉遇水后包于骨料表面或分散在碎石中，影响碎石与水泥石的粘结力，提高减水剂和水的用量，降低混凝土的强度。,图2-8 针片状的石子,当石子中的针片状含量超标时，使骨料的空隙增加，不仅混凝土拌合物的和易性变差，而且会使混凝土的强度降低。,2.3.3 骨料的劣质性能对混凝土的影响,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,碎石的粒型均匀，针片状含量少，颗粒级配良好，可以使骨料的堆实程度高，具有较小的空隙率，填充于这些空隙间的水泥砂浆用量就减少，可以有效地降低混凝土的成本。如果碎石的颗粒级配不好，为单粒级或不连续级配，所拌制的混凝土就容易离析，施工性能差，混凝土的强度、耐久性都会降低。,2.3.3 骨料的劣质性能对混凝土的影响,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,减水剂是最常用的一类化学外加剂，在混凝土中使用减水剂主要有以下几个作用： 1、在保持用水量不变的情况下，改善新拌混凝土的工作度，提 高流动性： 2、在保持新拌混凝土工作度不变的情况下，减少用水量，以 提高混凝土的强度； 3、在保持新拌混凝土一定强度前提情况下，减少水泥用量，以 改善硬化混凝土的体积稳定性，提高抗裂性； 4、改善新拌混凝土的可泵性，提高施工速度。,2.4 外 加 剂,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,我们公司使用的减水剂有自产的萘系减水剂与聚羧酸减水剂两种。,图2-9 萘系减水剂,图2-10 聚羧酸减水剂,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,萘系减水剂是我国目前生产量最大，使用最广的高效减水剂（占减水剂用量的70%以上），其特点是： 1、减水率较高（15%25%），不引气，对凝结时间影响小。 2、与水泥适应性相对较好，能与其他各种外加剂复合使用，价格也 相对便宜。萘系减水剂常被用于配制大流动性、高强、高性能混 凝土。,2.4.1 萘系减水剂,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,3、单纯掺加萘系减水剂的混凝土坍落度损失较快。 为了解决这个问题，通常在减水剂体系中复合一定量的缓凝组 分，但是掺加了缓凝组分，一旦掺量偏高，很容易出现混凝土长期不凝结的现象，发生工程事故。另外，萘系减水剂与某些水泥适应性不好，会增加减水剂的用量。,2.4.1 萘系减水剂,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,聚羧酸盐系高效减水剂与萘系高效减水剂相比，其突出优点主要表现为： 1、优良的保塑性能，能够保持混凝土坍落度在12h内不损失； 2、掺量低，减水率高，其最高减水率可达40； 3、对混凝土的早强及增强效果明显高于其它类型的高效减水剂； 4、能够提高抗压、抗弯和抗拉强度；,2.4.2 聚羧酸减水剂,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,5、大幅提高混凝土耐久性，降低混凝土碱-骨料反应，提高混凝 土的抗冻融能力； 6、优异的保水性能，掺用该产品后的混凝土，比基础产品混凝土 泌水明显减少，且无离析；更容易实现施工作业； 7、降低混凝土的单方成本； 8、合成中不使用甲醛，对环境不造成污染，属于绿色环保产品。,2.4.2 聚羧酸减水剂,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,2.5 水,水是混凝土的主要组成材料之一，水中的某些杂质（如油类、酸、碱、糖、有机杂质等）会影响混凝土的正常凝结时间与硬化，影响混凝土的强度发展和耐久性，加快钢筋的锈蚀，污染混凝土表面，影响表面装饰。水中含泥会增大减水剂、水的用量，增加混凝土的成本；泥粒会妨碍水泥与骨料的粘结，形成混凝土的薄弱环节，降低混凝土的强度。,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,3. 新拌混凝土的性能,混凝土原材料加水拌合后形成混凝土拌和物，这一拌和物具有一定的流动性、粘聚性和可塑性。随着时间的推移，胶凝材料的反应不断进行，水化产物不断增加，形成凝聚结构。此时混凝土开始凝结硬化，逐步失去流动性和可塑性，最终形成具有一定强度的水泥石。凝结硬化以前的混凝土拌和物通常称为新拌混凝土，凝结硬化以后的混凝土称为硬化混凝土。 新拌混凝土的性能包括和易性、凝结时间、含气量、塑性收缩和塑性沉降等。,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,3.1 新拌混凝土的和易性,新拌混凝土的和易性，也称工作性，是指拌合物易于搅拌、运输、浇捣成型，并获得质量均匀密实的混凝土的一项综合技术性能。,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,新拌混凝土的各种性能常常是相互关联的，过分大的流动性有可能使稳定性降低，就很难保证混凝土的均匀性，容易产生离析、泌水。在提高混凝土的流动性时，混凝土的用水量将会增加，如果不增加胶凝材料用量，将会降低混凝土的强度；如果保证混凝土的强度，增加胶凝材料的用量，混凝土的干缩变形、放热量也会相应增加，容易出现裂缝。,3.1 新拌混凝土的和易性,从混凝土性能的利用时效看，新拌混凝土的工作性能仅仅体现在凝结硬化前的这段时间内，一般只有几小时到十几小时，而硬化混凝土的一些性能通常贯穿着建筑物的整个使用期。从这点看，新拌混凝土的工作性必须服从硬化混凝土性能的需要。 为了保证施工质量，新拌混凝土必需具有一定水平的工作性，只要满足施工要求即可，没必要追求大流动度等过高的工作要求，过高的工作要求往往是以牺牲混凝土其他性能为代价的，有百害而无一利。,3.1 新拌混凝土的和易性,图3-1 和易性良好的泵送混凝土,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,3.1.2 和易性测定方法,通常是以测定拌合物的流动性来评定和易性，而粘聚性和保水性主要通过观察的方法进行评定。目前，最常用的方法为坍落度法。,图3-3 测量坍落度,图3-4 测量扩展度,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,3.1.3 影响混凝土和易性的主要因素,1、单位用水量 单位用水量是混凝土流动性的决定因素。用水量增大，流动性随之增大，但用水量大带来的不利影响是保水性和粘聚性变差，易产生泌水分层离析，从而影响混凝土的匀质性、强度和耐久性。 2、浆骨比 浆骨比指水泥浆用量与砂石用量之比值。 3、水胶比 水胶比即水用量与胶凝材料用量之比。 4、砂率 砂率是指砂用量与砂、石总用量的质量百分比。,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,3.1.3 影响混凝土和易性的主要因素,5、水泥品种及细度 6、骨料的品种和粗细程度 7、外加剂 一般来说，混凝土的流动度随着减水剂用量的增加而增大，但每种减水剂都有一个最佳掺量，减水剂的作用在此时达到极限，继续增大掺量，流动度不再增大，甚至还有可能减小。所以要通过试验来确定最佳掺量，不可盲目地超量使用减水剂。 8、时间、气候条件,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,3.2 混凝土的凝结时间,混凝土的凝结时间分初凝和终凝。初凝指混凝土加水至失去塑性所经历的时间，亦即表示施工操作的时间极限；终凝指混凝土加水到产生强度所经历时间。初凝时间希望适当长，以便于施工操作；终凝与初凝的时间差则越短越好。混凝土初凝时间一般在2-4h，加了缓凝剂可以达到6-8h；一般商品混凝土终凝时间控制要求在12-16h。这是最保守的设计时间。,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,4. 硬化混凝土的性能,商品混凝土的制备过程和施工过程都将影响硬化混凝土的性能。硬化混凝土的性能很多，包括混凝土的物理性能（密实度与容重、渗透性能、热学性能），力学性能（抗压强度、抗拉强度、多轴强度），变形性能（水泥水化反应而产生的变形、外力作用下的变形、环境因素作用下的变形），耐久性（抗冻融性能、碱-骨料反应、抗化学腐蚀性能、耐高温性能）等等。,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,4.1 混凝土的抗压强度,抗压强度是硬化混凝土性能的主要指标，是指按照国家标准普通混凝土力学性能试验方法规定，将混凝土拌合物制作边长为150mm的立方体试件，在标准条件（温度202，相对湿度95以上）下，养护到28d龄期，测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度（简称立方体抗压强度）。 普通混凝土划分为十个强度等级：C7.5、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55；一般把C60以上的混凝土称为高强混凝土。,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,影响混凝土强度的因素有：,1、水泥强度和水灰比 2、骨料的影响 3、龄期 龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。 4、养护条件 混凝土的养护条件主要指所处的环境温度和湿度。,4.1 混凝土的抗压强度,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,4.2 混凝土的变形性能,1、化学收缩 2、湿胀干缩 3、温度变形 4、徐变,图4-3 底板钢筋绑扎,图4-4 底板成功浇筑,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,4.3 混凝土的耐久性能,1、抗渗性 2、抗冻性 3、抗侵蚀性 4、碱骨料反应,图4-5 酸雨侵蚀,图4-6 氯离子侵蚀,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,5. 商品混凝土的制备,5.1 配合比设计 5.2 商品混凝土的生产 1、混凝土各组成材料的允许误差应符合GB/T 14902-2003预拌混凝土的要求，如表51所示。,表5-1 混凝土原材料计量允许偏差 （单位：%）,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,2、每班搅拌第一盘混凝土时，搅拌筒应浇水湿润。 3、混凝土各组成材料必须按批准的试验室提供的配合比称量配制。 4、每班生产前应调整计量器具的零点。 5、商品混凝土搅拌的投料顺序： 砂石子 水泥粉煤灰矿粉 水外加剂溶液 6、当采用混凝土搅拌运输车运送混凝土时，其搅拌的最短时间应符合设备说明书的规定，并且每盘搅拌时间（从全部材料投完算起）不得低于30s，在制备C50以上强度等级的混凝土或采用引气剂、膨胀剂、防水剂时应增加搅拌时间。,5.2 商品混凝土的生产,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,6. 商品混凝土的施工,6.1 商品混凝土的现场调整 1、不能加生水 大家知道，在相同材料和工艺条件下，混凝土强度主要取决于水胶比，即混凝土强度随着水胶比增大而降低，这就是水胶比定则。但是有些操作工作对现场加水破坏混凝土耐久性与和易性认识不足，以为用水稀释拌合物，增大坍落度，便于搅拌、泵送、浇筑。殊不知，合理水灰比每增加0.05，混凝土强度就可能降低10MPa。,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,另外，搅拌好的混凝土是水与水泥、水泥浆与砂子、砂浆与石子之间彼此包裹和填充的混合结构，向其加水，会加剧混凝土离析和泌水，影响硬化后混凝土强度和耐久性，同时会造成混凝土泵送、浇筑过程胀模、跑浆现象，从而产生蜂窝、麻面、露筋等质量问题。因此，在现场调整混凝土坍落度时，切不可加水，否则，混凝土的性能就得不到保证。 2、不要使用缓凝型减水剂,6. 商品混凝土的施工,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,6.2 混凝土的成型,混凝土的成型是混凝土结构实现的重要一步，它包括模板的润湿、浇筑密实、压光抹面等环节。,图6-3 现场压光抹面,图6-1 混凝土施工现场,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,6.3 混凝土的养护,6.3.1 养护的重要性 混凝土性能的变化和周围环境有着很大的关系，好的环境可以促进混凝土性能的发展，使其更好地服务于结构。恶劣的环境也可以使混凝土性能劣化，影响整个工程的质量。混凝土性能早期早期变化较快，后期逐步平稳，这是混凝土性能依时变化的一个基本规律。因此，在早期为混凝土提供一个良好的环境条件，对保证混凝土性能的实现有着特别重要的意义。,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,6.3.2 混凝土的养护方法和要求,对混凝土进行养护的主要内容就是保证适当的温度和湿度。,图6-4 混凝土现场覆盖养护,图6-5 冬季大体积混凝土保温养护,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,6.3.2 混凝土的养护方法和要求, 在正常情况下，浇筑完毕后12h内对混凝土加以覆盖，适时浇水。一般地说，初凝后可以覆盖，终凝后可以浇水。混凝土强度未达到1.2MPa以前不得上人踩踏或安装模板和支架。如遇到高温、大风、干燥天气，应及时覆盖。对于较大面积的浇筑，覆盖应随工作面的推进同步进行。 覆盖物可用麻袋片，草帘，竹帘，锯末，砂及炉渣等，覆盖物应保持湿润，以防从混凝土表面吸水。浇水养护时，浇水次数以始终保持混凝土表面湿润为准，养护用水应以拌制用水相同。浇水时不得直对混凝土表面冲刷，以免混凝土表面受损。,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB, 混凝土的浇水养护时间，对于采用硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥，矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，且在混凝土中矿物外加剂掺量不大时浇水养护时间不得少于7d。 有条件时可以采用塑料布覆盖养护，混凝土敞露的表面应全部覆盖严密，并保持塑料布内有凝结水。 混凝土在养护过程中，如发现遮盖不全，浇水不足，以至表面泛白或出现细小干缩裂缝时，应立即仔细遮盖，充分浇水，加以养护，并延长浇水养护时间加以补救。,6.3.2 混凝土的养护方法和要求,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,6.3.3 混凝土养护不善带来的问题,1、混凝土强度不足 当养护不善时，尽管混凝土的配制强度较高，但混凝土的实际强度也可能较低，达不到设计要求。 2、产生裂缝 在自然环境下，混凝土的变形常常表现收缩，而混凝土的收缩变形恰恰使混凝土处于受拉状态，因此容易产生裂缝。 3、表面粉化,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,7. 与商品混凝土有关的问题,7.1 混凝土的离析与泌水 离析是指混凝土内混合料各组分彼此分离，造成不均匀和失去连续性的现象；而泌水是指混凝土内拌和水析出于表面，所以又称为“析水”。 导致混凝土离析泌水的原因很多，如：水泥用量小、单位用水量偏大、砂率小、砂石的级配不好、外加剂的保水性、增稠性、引气性差、外加剂的超量使用等等。,中建三局商品混凝土有限公司 READY MIX Co. OF CCTEB,7.2 混凝土的坍落度损失,混凝土的坍落度损失是商品混凝土使用过程中经常遇到的一个问题。造成混凝土