普通混凝土及砂浆.ppt

第四章 普通混凝土及砂浆,41 概 述,正在施工的秦山核电站,一、混凝土的定义,混凝土 由胶凝材料、细骨料、粗骨料、水以及必要时掺入的化学外加剂和掺合料组成，经过胶凝材料凝结硬化后，形成具有一定强度和耐久性的人造石材。 普通混凝土 由水泥、砂、石子、水以及必要时掺入的化学外加剂和掺合料组成，经过水泥凝结硬化后形成的、干体积密度为20002800kg/m3，具有一定强度和耐久性的人造石材。又称为水泥混凝土，简称为“混凝土”。,三峡工程钢筋混凝土重力坝,二、混凝土的分类,按体积密度分 重混凝土 02800kg/m3。 普通混凝土 0 20002800kg/m3。 轻混凝土 02000kg/m3。 按胶凝材料分 水泥混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土等。 按用途分 结构混凝土、防水混凝土、道路混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、防辐射混凝土等 。,二、混凝土的分类,按生产和施工工艺分 预拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、离心混凝土、等。 按强度等级分 普通混凝土：抗压强度C60 高强混凝土：抗压强度C60 超高强混凝土：抗压强度C100,按配筋情况分 素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土等。,喷射混凝土施工,三、混凝土的特点,优点 抗压强度高、耐久、耐火、维修费用低 ； 原材料丰富、成本低，可利用工业废料作骨料或掺合料； 混凝土拌合物具有良好的可塑性； 混凝土与钢筋粘结良好，一般不会锈蚀钢筋 。 缺点 抗拉强度低（约为抗压强度的1/101/20）、变形性能差，属脆性材料，易开裂； 导热系数大约为1.8W/（mK）； 体积密度大（约为2400kg/m3左右）； 硬化较缓慢； 质量易受施工环节影响，难以精确控制。,42 普通混凝土组成材料,混凝土的结构,混凝土的结构 水泥+水水泥浆+砂水泥砂浆+石子混凝土拌合物硬化混凝土 组成材料的作用,混凝土体积构成 水泥石25左右； 砂和石子70以上； 孔隙和自由水15%。,一、水泥的选择,品种的选择 配制普通混凝土的水泥品种，应根据混凝土的工程特点或所处的环境条件，结合水泥性能，且考虑当地生产的水泥品种情况等，进行合理地选择。 强度等级的选择 原则上，配制高强度等级的混凝土，选择高强度等级的水泥； 一般情况下，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.52.0倍； 配制高强混凝土时，可选择水泥强度等级为混凝土强度等级的1倍左右。,二、砂的技术质量要求,定义 砂是指粒径在0.15-4.75mm之间的颗粒。 分类 按产源分 按技术要求分 类 宜用于强度等级大于C60的混凝土； 类 用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土； 类 宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。,砂,天然砂,人工砂,机制砂,混合砂,河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂等,二、砂的技术质量要求,1.表观密度、堆积密度及空隙率 表观密度s2500kg/m3； 松散堆积密度so1350kg/m3； 空隙率P47%。 2.含泥量、泥块含量及石粉含量 含泥量是指天然砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量； 泥块含量是指粒径大于1.18mm，经水洗、手捏后小于600m的颗粒含量； 石粉含量是指人工砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量。具体指标见表。,二、砂的技术质量要求,天然砂含泥量和泥块含量,人工砂石粉含量和泥块含量,二、砂的技术质量要求,3.有害物质含量 砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料等杂物，有害物质主要是云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯化物等。见下表。,二、砂的技术质量要求,4.颗粒级配 （1）颗粒级配是指不同粒径颗粒搭配的比例情况。 （2）级配良好的砂，不同粒径颗粒搭配比例适当，其空隙率小，且总表面积小，可以节约水泥或改善混凝土拌合物的和易性。 （3）颗粒级配采用筛分法确定，详见实验部分。 （4）颗粒级配的指标 级配区 按600m筛的累计筛余率的大小，可分为1区、2区、3区共三个级配区。详见下页表。 级配合格判定 砂的实际级配全部在任一级配区规定范围内；除4.75mm和600m筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于5。,二、砂的技术质量要求,砂的颗粒级配区,二、砂的技术质量要求,（5）级配的选择 宜优先选择级配在2区的砂；当采用1区砂时，应适当提高砂率；当采用3区砂时，应适当减小砂率。 5.规格 砂按细度模数大小分为粗砂、中砂、细砂：粗砂 Mx =3.73.1；中砂 Mx =3.02.3；细砂 Mx =2.21.6。 细度模数按下式计算： 式中：Mx细度模数； A1、A2、A3、A4、A5、A6分别为4.75mm、2.36mm、1.18mm、600m、300m、150m筛的累计筛余百分率，。,二、砂的技术质量要求,砂的坚固性 砂在自然风化和其它外界物理、化学因素下，抵抗破裂的能力。 天然砂用硫酸钠溶液法，砂样经5次循环后质量损失表示。 人工砂用压碎指标法试验得出压碎指标值衡量。 碱骨料反应 水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与骨料中碱活性矿物在潮湿环境下会缓慢发生导致混凝土开裂的膨胀反应。 经碱骨料反应试验后，由砂制备的试件应无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，并在规定的试验龄期膨胀率应小于0.10%.,三、石子的技术质量要求,定义 粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料。 分类 按产源分：卵石（河卵石、海卵石、山卵石）和 碎石 碎石与卵石差别：碎石表面比较粗糙、多棱角、表面积大、空隙率大、水泥用量较大，与水泥粘结强度较高。 河卵石表面光滑，少棱角，比较洁净。 山卵石含土和杂质较多，使用以前必须加以清洗。,三、石子的技术质量要求,按技术要求分： 类 宜用于强度等级大于C60的混凝土； 类 用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土； 类 宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。 1.含泥量、泥块含量 含泥量是指粒径小于0.075mm的颗粒含量； 泥块含量是指卵石、碎石中粒径大于4.75mm经水洗手捏后小于2.36mm的颗粒含量。具体指标见表。 原因：含泥量和泥块含量会严重影响与水泥石的粘结力，降低和易性，对混凝土的抗拉、抗冻、抗渗、收缩等性能产生一定的影响。,三、石子的技术质量要求,3.针、片状颗粒含量 针状颗粒是指颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者（平均粒径是指该粒级上、下限粒径的平均值）； 片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径0.4倍者。 针片状颗粒不仅本身容易折断，而且会增加骨料的空隙率和总表面积，使拌合物和易性变差，强度和耐久性降低。含量规定见表。 用针状规准仪和片状规准仪逐粒测定。,碎石、卵石含泥量和泥块含量,三、石子的技术质量要求,碎石、卵石针片状颗粒含量,4.有害物质含量 卵石、碎石中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物。见下表。,三、石子的技术质量要求,5.强度 采用岩石抗压强度和压碎指标两种检验： 岩石抗压强度是将母岩制成50mm50mm50mm立方体试件，在水饱和状态下测定其极限抗压强度值。 压碎指标是将一定质量风干状态下9.5019.0mm的颗粒装入标准圆模内，在压力机上按1kN/s速度均匀加荷至200kN并稳定，卸荷后用2.36mm的筛筛除被压碎的细粉，称出筛余量。按下式计算： 式中：Qc压碎指标值 ； G1试样的质量 ，g； G2压碎后的筛余量，g。 压碎指标值越小，表示石子抵抗受压破坏的能力越强。,6.颗粒级配：骨料粗细程度 为减少空隙率，改善混凝土拌合物和易性及提高混凝土的强度，粗骨料也要求有良好的颗粒级配。 粗骨料的颗粒级配有连续级配与间断级配两种。 连续级配是石子由小到大连续分级； 间断级配是指用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配，中间为不连续的级配，由于易产生离析，应用较少。,三、石子的技术质量要求,碎石、卵石的压碎指标,三、石子的技术质量要求,7.最大粒径 粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。 从结构上考虑 根据规定，混凝土用粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小净间距的3/4；对混凝土实心板，不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。 从施工上考虑 对泵送混凝土，粗骨料最大粒径与输送管内径之比碎石不宜大于1：3，卵石不宜大于1：2.5，高层建筑宜在1：31：4，超高层建筑宜在1：41：5。 从经济上考虑 当最大粒径小于80mm时，水泥用量随最大粒径减小而增加， 当大于150mm后，节约水泥的效果却不明显。,三、石子的技术质量要求,8、坚固性 卵石、碎石在自然风化和其它外界物理、化学因素下，抵抗破裂的能力。 硫酸钠溶液法，卵石、碎石样经5次循环后质量损失表示。 骨料越密实、强度越高、吸水率越小时，其坚固性越好。 9、碱骨料反应 水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与骨料中碱活性矿物在潮湿环境下会缓慢发生导致混凝土开裂的膨胀反应。 经碱骨料反应试验后，由卵石、碎石制备的试件应无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，并在规定的试验龄期膨胀率应小于0.10%。,四、拌合及养护用水的技术质量要求,混凝土拌合和养护用水要求不能有以下破坏作用： 影响混凝土的和易性和凝结、硬化 损害混凝土强度的发展及耐久性 加快钢筋锈蚀及预应力钢筋脆断 污染混凝土表面 按水源不同分为饮用水、地表水、地下水、海水和经适当处理的工业用水。 拌制和养护混凝土宜采用饮用水，当采用其它来源水时，应符合混凝土拌合用水标准（JGJ631989）的规定。,43 混凝土拌合物的技术性质,一、和易性（工作性）的概念,混凝土拌合物便于施工操作，能够达到结构均匀、成型密实的性能。和易性主要包括流动性、粘聚性和保水性：,和易性,粘聚性,保水性,流动性,易达结构均匀,易成型密实,好,好,在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并且均匀密实地填满模板的性能。,各组成材料之间具有一定的内聚力，在运输和浇注过程中不致产生离析和分层现象的性质。,具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致发生泌水现象的性质。,保证混凝土硬化后的质量,二、和易性的评定,定量测定拌合物的流动性、辅以直观经验评定粘聚性和保水性。,1.坍落度法 测定混凝土拌合物在自重作用下产生的变形值坍落度（单位mm）。 适用范围： 集料最大粒径不大于40mm； 坍落度值不小于10mm的低塑性混凝土、塑性混凝土（坍落度在10220mm时，对混凝土拌和物的稠度具有良好的反映能力）。,二、和易性的评定,粘聚性评定 用捣棒在已经坍落的混凝土锥体侧面轻轻敲打： 如果锥体整体均匀、逐渐下沉粘聚性良好； 如果锥体突然倒塌，部分崩裂或出现离析现象粘聚性不好。 保水性评定 用混凝土拌和物稀浆析出的程度判定，坍落度筒提起后： 如果有较多的稀浆从底部析出，锥体部分因失浆而骨料外露保水性不好； 如果无稀浆或仅有少量稀浆从底部析出保水性良好。,二、和易性的评定,2.维勃稠度法 测定使拌合物密实所需要的时间，s。 适用范围 粗骨料最大粒径不大于40mm； 坍落度小于10mm，维勃稠度在5s30s之间的干硬性混凝土； 若其值小于5s，则用坍落度表示其稠度。,试验过程: 标准方法将水泥装入坍落度筒; 垂直提起坍落度筒,将透明玻璃圆盘覆 盖在拌和物椎体顶面; 开启振动台,同时用秒表计时; 当透明圆盘下面布满水泥浆时,按下秒表; 两次时间差(s)为维勃稠度。 维勃稠度值越大,混凝土的流动性越小。,三、混凝土拌合物按流动性的分类,按混凝土质量控制标准（GB50164）的规定，塑性混凝土、干硬性混凝土分别按坍落度 、维勃稠度分为四级。见下表。,四、混凝土施工时坍落度的选择,混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施工条件、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法等来确定。 见下表。,五、影响和易性的因素,1.组成材料及其用量之间的关系 水泥浆数量； 水灰比（单位用水量）； 砂率 ； 水泥品种及细度； 骨料的品种、级配和粗细程度； 外加剂。 2.施工环境的温度、搅拌制度等。,水泥,水,砂,石子,外加剂,水泥浆,骨料,混凝土拌合物,五、影响和易性的因素,合理砂率的确定 合理砂率是指在水泥浆数量一定的条件下，能使拌合物的流动性（坍落度T）达到最大，且粘聚性和保水性良好时的砂率；或者是在流动性（坍落度T）、强度一定，粘聚性良好时，水泥用量最小的砂率。,六、改善和易性的措施,采用合理砂率； 改善砂石的级配； 掺外加剂或掺合料； 根据环境条件，注意坍落度的现场控制；,在水灰比不变的条件下，适当增加水泥浆的用量，可增大拌合物的流动性； 在砂率不变的条件下，适当增加砂石的用量，可减小拌合物的流动性。,掺外加剂的混凝土,44 硬化混凝土的技术性质,一、混凝土的强度,混凝土强度的种类,混凝土强度,抗拉强度,抗剪强度,抗压强度,握裹强度,轴心抗压强度,立方体抗压强度,钢筋与混凝土的粘结强度,抗弯强度,一、混凝土的强度,1.立方体抗压强度 以边长为150mm的标准立方体试件，在温度为202，相对湿度为95以上的潮湿条件下或者在静止的Ca（OH）2饱和溶液中养护，经28d龄期，采用标准试验方法测得的抗压极限强度。用fcu表示。 当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表： 标准试验方法是指普通混凝土力学性能试验方法（GB/T500812002 ），详见实验部分。,一、混凝土的强度,2.混凝土强度等级 按混凝土立方体抗压强度标准值划分的级别。以“C”和混凝土立方体抗压强度标准值（fcu,k）表示，主要有C7.5,C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80等十六个强度等级。 立方体抗压强度标准值（fcu,k ） ，是立方体抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%，即具有95%以上的保证率。 强度等级表示的含义： 强度的范围：某混凝土，其fcu30.034.9MPa； 某混凝土，其fcu30.0MPa的保证率为95%。,C30,“C”代表“混凝土”。,“30”代表fcu,k30.0MPa；,一、混凝土的强度,3.轴心抗压强度 采用150mm150mm300mm的棱柱体试件。在立方体抗压强度为055MPa范围内fcp=（0.70.8）fcu 。在结构设计计算时，一般取fcp0.67fcu。 非标准尺寸的棱柱体试件的截面尺寸为100mm100mm和200mm200mm，测得的抗压强度值应分别乘以换算系数0.95和1.05。,一、混凝土的强度,拉应力,压应力,P,P,4. 劈裂抗拉强度 间接测得混凝土抗拉强度。 边长为150mm的立方体试件，在试件两个相对表面加上垫条。 施加均匀分布压力，在外力作用的竖向平面内，会产生均匀分布的拉应力。 抗拉强度衡量混凝土抗裂性和与钢筋间的粘结强度。,一、混凝土的强度,劈裂抗拉强度 式中：fts劈裂抗拉强度，MPa； P破坏荷载，N； A试件劈裂面积，mm2。 劈裂抗拉强度较低，一般为抗压强度的1/101/20。,【轴拉法测抗拉强度】 目的：用轴向拉伸试件测定混凝土的抗拉强度。 缺点：荷载不易对准轴线，夹具处常发生局部破坏，致使测量值不准确。 相同条件下，混凝土用轴拉法测得的抗拉强度比劈裂法测得的劈裂抗拉强度略小，比值约为0.9。,一、混凝土的强度,5. 混凝土与钢筋的粘结强度 拔出实验：边长为150mm的立方体混凝土试件，其中埋入直径为19mm的标准变形钢筋，试验时以不超过34MPa/min的速度对钢筋施加拉力 ，直到出现下列情况之一时的荷载值计算混凝土与钢筋的粘结强度：钢筋发生屈服混凝土开裂加荷端钢筋滑移超过2.5mm。,粘结强度,混凝土与钢筋之间的摩擦力,钢筋与水泥石之间的粘结力,变形钢筋的表面啮合力,一、混凝土的强度,6.影响抗压强度的因素 （1）水泥的强度和水灰比 式中：混凝土28d龄期的抗压强度值，MPa； fce水泥28d抗压强度的实测值，MPa； 混凝土灰水比， 即水灰比的倒数； a、b回归系数。,当混凝土水灰比值在0.400.80之间时越大，则混凝土的强度越低； 水泥强度越高，则混凝土强度越高。,一、混凝土的强度,(2) 骨料的影响 骨料级配良好、砂率适当时，组成的骨架坚固密实，混凝土强度较高。 骨料表面情况：碎石表面粗糙、有棱角，与水泥石粘结力好。卵石呈圆形或卵圆形，表面光滑，与水泥石的粘结强度较低。在水泥石强度及其它条件相同时，用碎石拌制的砼强度高于卵石配制的砼强度高。 骨料强度：骨料强度越高，砼强度越高。骨料粒形以三维尺寸相等或相近的球形或立方体形为好。含有较多扁平或细长的颗粒，会增加砼的空隙率，提高骨料的表面积，增加砼的薄弱环节，导致砼的强度下降。,一、混凝土的强度,（3）养护条件 在保证足够湿度情况下，温度越高，水泥凝结硬化速度越快，早期强度越高； 低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。 混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度，以保证混凝土不断地凝结硬化。,一、混凝土的强度,（4）龄期 龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。 在正常的养护条件下，混凝土的抗压强度随龄期的增加而不断发展，在714d内强度发展较快，以后逐渐减慢，28d后强度发展更慢。 由于水泥水化的原因，混凝土的强度发展可持续数十年。 当采用普通水泥拌制的、中等强度等级的混凝土，在标准养护条件下，混凝土的抗压强度与其龄期的对数成正比。 式中： fn、f28分别为n、28天龄期的抗压强度，MPa。,n3,一、混凝土的强度,（5）外加剂和掺合料 混凝土中参入外加剂可按要求改变混凝土的强度及强度发展规律，如掺入减水剂可减少拌和用水量，提高混凝土强度；掺入早强剂可提高混凝土早期强度，但对后期强度发展无明显影响。 超细的掺合料可配制高性能、超高强混凝土。 （6）搅拌与振捣 在施工过程中， 采用机械搅拌比人工搅拌的拌合物更均匀； 采用机械振捣比人工振捣的混凝土更密实，特别是在拌制低流动性混凝土时效果更明显； 强制式搅拌机比自由落体式搅拌机效果更好。,一、混凝土的强度,（7）温度和湿度 周围环境的温度对混凝土初期强度有显著的影响。一般说来，当温度在440范围内时，提高养护温度，可以促进水泥的水化和硬化，混凝土的初期强度也将提高。 湿度适当，水泥水化便能顺利进行，使得混凝土强度得到充分发展。如果湿度不够，混凝土水化反应不能正常进行，甚至停止水化。这不仅严重降低混凝土的强度，而且因水化作用未能完成，使混凝土结构酥松，渗水性增大，或形成干缩裂缝，从而影响混凝土的耐久性。 施工规范规定，混凝土浇筑完毕后，12h内进行覆盖，以防止水分蒸发。 夏季施工时要特别注意浇水保湿。 硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥，浇水保湿不少于7d；火山灰水泥、粉煤灰水泥、施工中掺用缓凝性外加剂、混凝土有抗渗要求时，保湿养护不少于14天。 湿润养护方法：水中养护、洒水养护、喷雾养护、湿砂或湿草袋覆盖养护,一、混凝土的强度,（8）试验条件对混凝土强度测定值的影响 试件尺寸：试件尺寸越小，强度越高。这是因为试件尺寸越大，内部孔隙、缺陷等出现的比率就越高，使试件有效受力面积减小及应力集中，使得强度降低。,试件形状：试件受压时，试件受压面与试件承压板之间的摩擦力，对试件相对于承压板的横向膨胀起着约束作用，该约束有利于强度的提高。越接近试件的端面，这种约束作用就越大，在距离端面大约0.866a以外时，约束作用才消失。试件破坏时，上下部分各呈一个较完整的棱锥体，称为“环箍效应”。,一、混凝土的强度,表面状态：即混凝土承压面的状态。当试件承压表面涂有润滑剂时，试件受压时的环箍效应大大减小，试件将出现直裂破坏，测出强度职也偏低。 加荷速度：材料的破坏是内部裂缝开展、连通、形成通缝的过程。,一、混凝土的强度,7.提高混凝土抗压强度的措施 （1）采用高强度等级水泥； （2）采用单位用水量较小、水灰比较小的干硬性混凝土； （3）采用合理砂率，以及级配合格、强度较高、质量良好的碎石； （4）改进施工工艺，加强搅拌和振捣； （5）采用加速硬化措施，提高混凝土的早期强度； （6）在混凝土拌合时掺入减水剂或早强剂。,二、混凝土的耐久性,定义：混凝土抵抗环境介质作用，并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全、正常使用的能力。 1.耐久性的主要内容 （1）抗渗性 混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗有压介质（水、油、溶液）渗透的能力。 混凝土的抗渗性用抗渗等级表示。是以28d龄期的标准试件，按规定方法进行试验时所能承受的最大静水压力来确定。可分为P4、P6、P8、P10和P12等五个等级，分别表示混凝土能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0和1.2MPa的静水压力而不发生渗透。 混凝土渗水主要原因：内部的孔隙形成连通的渗水通道。,二、混凝土的耐久性,渗水通道来源： 混凝土施工振捣不实 水泥浆中多余水分蒸发而留下的气孔 水泥浆泌水形成的泌水通道 各种收缩形成的微裂缝 影响抗渗性的主要因素：水灰比。 提高混凝土抗渗性的主要措施： 提高混凝土的密实度 改善混凝土中的孔隙结构（开口孔-闭口孔） 减少连通孔隙和微裂缝 提高混凝土抗渗性的手段： 降低水灰比 优化骨料级配 严格控制施工过程：充分振捣、养护 掺外加剂：引气剂、减水剂,二、混凝土的耐久性,（2）抗冻性 混凝土的抗冻性是指混凝土在饱和水状态下，能抵抗冻融循环作用而不发生破坏，强度也不显著降低的性质。 用抗冻等级表示。抗冻等级是以28d龄期的混凝土标准试件，在饱和水状态下承受反复冻融循环，强度损失不超过25，且质量损失不超过5时，所能承受的最大冻融循环次数来表示，有F10、F15、F25、F50、F100、F200、F250和F300等九个等级。 冻融破坏原因：水冰，体积膨胀所产生的内应力混凝土抗拉强度，微裂缝不断扩展通缝，混凝土破坏。 改善混凝土抗冻性的措施： 提高混凝土密实度 降低孔隙率 改善孔隙特征 降低孔隙的含水程度 掺外加剂：引气剂、减水剂、防冻剂,二、混凝土的耐久性,（3）抗侵蚀性 混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥石的抗侵蚀性。 合理选择水泥品种、降低水灰比、提高混凝土制品的密实度、改善孔隙特征均可以提高抗侵蚀性。 （4）碱骨料反应 碱骨料反应是指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与骨料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应。 反应必要条件：水泥中碱度高、骨料有碱活性矿物、水。 抑制碱骨料反应危害的方法： 严格控制水泥中碱的含量和骨料中碱活性物质的含量 （减少水泥用量，选用非活性骨料） 防止水分进入，使混凝土在干燥状态下工作,二、混凝土的耐久性,（5）抗碳化性 混凝土的碳化主要指水泥石的碳化，即中性化。 水泥石中氢氧化钙与空气中二氧化碳在适宜湿度下反映，生成碳酸钙和水。 碳化不利影响：混凝土碳化，使其碱度降低，从而使混凝土对钢筋的保护作用降低，钢筋易锈蚀；增加混凝土收缩。引起混凝土表面开裂。 碳化有利影响：生成的碳酸钙可以填充混凝土的孔隙；生成的水可使水泥充分水化，均可以提高混凝土的密实度及强度。 措施：钢混结构中采用适当的保护层 使用减水剂、降低水灰比、增加水泥用量 在混凝土表面涂保护层，防止二氧化碳侵入,二、混凝土的耐久性,2.提高混凝土耐久性的措施 （1）合理选择混凝土的组成材料 根据混凝土工程特点或所处环境条件，选择水泥品种； 选择质量良好、技术要求合格的骨料。 （2）提高混凝土制品的密实度 严格控制混凝土的水灰比和水泥用量。见下页表。 选择级配良好的骨料及合理砂率，保证混凝土的密实度。 掺入适量减水剂，提高混凝土的密实度。 严格按操作规程进行施工操作。 （3）改善混凝土的孔隙结构 在混凝土中掺入适量引气剂，可改善混凝土内部的孔结构，封闭孔隙的存在，可以提高混凝土的抗渗性、抗冻性及抗侵蚀性。,二、混凝土的耐久性,混凝土最大水灰比和最小水泥用量的规定（JGJ552000）,45 混凝土外加剂,外加剂及其分类,定义 混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺入的，用以改善混凝土性能的物质。一般情况掺量不超过水泥质量的5%。 按主要功能的分类 （1）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。 （2）调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。 （3）改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。 （4）改善混凝土其它性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。,一、减水剂,混凝土减水剂是指在保持混凝土拌合物和易性一定的条件下，具有减水和增强作用的外加剂，又称为“塑化剂”，高效减水剂又称为“超塑化剂”。 1.减水剂的作用机理 减水剂多属于表面活性剂，它的分子结构是由亲水基团和憎水基团组成； 掺入减水剂前： 当水泥加水拌合形成水泥浆的过程中，水泥颗粒把一部分水包裹在颗粒之间而形成絮凝状结构，水的作用不能充分发挥(被包裹的水没有起到提高流动性的作用)；,一、减水剂,掺入减水剂后： 表面活性剂在水泥颗粒表面作定向排列，使水泥颗粒表面带有同种电荷，这种排斥力远远大于水泥颗粒之间的分子引力，使水泥颗粒分散开来，絮凝状结构中的水分释放出来，混凝土拌合用水的作用得到充分的发挥，拌合物的流动性明显提高； 表面活性剂的极性基与水分子产生缔合作用，使水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，阻止了水泥颗粒之间直接接触，起到润滑作用，改善了拌合物的流动性。 由于水泥颗粒被有效分散，颗粒表面被水充分湿润，增大了水泥颗粒的水化面积，水泥水化比较充分，从而提高混凝土的强度及耐久性。,絮凝状结构,一、减水剂,2.减水剂的作用效果 （1）减少混凝土拌合物的用水量，提高混凝土的强度。在混凝土拌合物坍落度基本一定的情况下，减少混凝土的单位用水量525（普通型515，高效型1030）。 （2）提高混凝土拌合物的流动性。在用水量和强度一定的条件下，坍落度可提高100200mm。 （3）节约水泥。在混凝土拌合物坍落度、强度一定的情况下，可节约水泥520。 （4）改善混凝土拌合物的性能。掺入减水剂可以减少混凝土拌合物的泌水、离析现象；延缓拌合物的凝结时间；减缓水泥水化放热速度；显著提高混凝土硬化后的抗渗性和抗冻性。,一、减水剂,3.常用的减水剂 （1） 木质素系减水剂（M型） 木质素系减水剂主要使用木质素磺酸钙（木钙），属于阴离子表面活性剂，为普通减水剂，其适宜掺量为0.20.3，减水率10左右。 对混凝土有缓凝作用，一般缓凝。 （2）萘系减水剂 高效减水剂，其主要成分为一萘磺酸盐甲醛缩合物，属阴离子表面活性剂。这类减水剂品种很多，目前我国生产的主要有NNO、NF、FDN、UNF、MF、建型等。 萘系减水剂适宜掺量为0.51.0，其减水率较大，为1025%增强效果显著，缓凝性很小，大多为非引气型。适用于日最低气温以上的所有混凝土工程，尤其适用于配制高强、早强、流态等混凝土。,一、减水剂,（3）树脂类减水剂 为水溶性树脂，主要为磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂，简称密胺树脂减水剂，为阴离子表面活性剂。我国产品有SM树脂减水剂，为非引气型早强高效减水剂，其各项功能与效果均比萘系减水剂还好。 SM适宜掺量为0.52.0，减水率达2027。 （4）糖蜜类减水剂 普通减水剂。它是以制糖工业的糖渣、废蜜为原料，采用石灰中和而成，为棕色粉状物或糊状物，其中含糖较多，属非离子表面活性剂。国内产品粉状有TF、ST、3FG等。 适宜掺量0.20.3，减水率10左右，属缓凝减水剂。,二、早强剂,早强剂是指掺入混凝土中能够提高混凝土早期强度，对后期强度无明显影响的外加剂。,常用早强剂的品种、掺量及作用效果,三、引气剂,引气剂是指在混凝土搅拌过程中 ，能引入大量均匀分布的微小气泡，以减少混凝土拌和物泌水、离析，改善和易性，并能显著提高硬化混凝土抗冻性、耐久性的外加剂。 工作性能： 改善和易性：在混凝土拌和物中引入的气泡有滚珠作用，可以减少拌和物的摩擦阻力，提高流动性，水分均匀分布在气泡表面，自由水减少，粘聚性、保水性也比较好； 提高抗冻性：引入的是微小封闭气泡，很难吸收水分，而且气泡可以缓解水分结冰产生的冰胀应力，提高了混凝土的抗冻能力； 改善抗渗性：大量均匀分布的气泡切断了渗水通道，提高了混凝土的抗渗性； 降低混凝土强度：气泡的弹性变形降低了混凝土弹性模量，由于大量气泡存在，使混凝土有效受力面积减少，强度降低。,四、缓凝剂,缓凝剂能延缓混凝土凝结时间，并对混凝土后期强度无不利影响的外加剂。 作用：使混凝土拌和物较长时间保持塑性状态，便于浇注成型，提高施工质量，延缓水化放热时间。即具有缓凝、减水、降低水化热和增强作用，对钢筋无锈蚀。 适用条件： 适用于长时间及长距离运输的混凝土 适用于夏季、高温环境的混凝土及大体积混凝土。,五、防冻剂,在规定温度下，能显著降低混凝土冰点、使混凝土液相不冻结或仅部分冻结，以保证水泥的水化作用，并能在一定时间内获得预期强度的外加剂。 工程防冻剂都是复合的: 防冻组分：降低水冰点，是水泥在负温下继续水化； 早强组分：提高混凝土早期强度，抵抗水结冰产生的膨胀力； 引气组分：引入混凝土中一些气泡，减轻冰胀应力； 减水组分：减少拌和用水，以减少混凝土中冰含量，使冰粒细小分散，减轻对混凝土的破坏。,46 普通混凝土配合比设计,一、配合比及其表示方法,混凝土的配合比 是指混凝土各组成材料用量之比。 主要有“质量比”和“体积比”两种表示方法。工程中常用“质量比”表示。 质量配合比的表示方法 （1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。例如水泥mc295kg，砂ms648kg，石子mg1330kg，水mw165kg。 （2）以各组成材料用量之比表示。例如上例也可表示为：mc：ms：mg1：2.20：4.51，mw/mc0.56， 或mc：ms：mg ： mw1：2.20：4.51 ： 0.56 。,二、配合比设计的要求,满足结构设计的强度等级要求； 满足混凝土施工所要求的和易性； 满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求； 符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。,三、配合比设计基本参数,水灰比（ mw/mc ）、单位用水量（mw）和砂率（s）是混凝土配合比设计的三个基本参数。,水泥,水,砂,石子,水泥浆,骨料,混凝土,单位用水量mw,砂率w,水灰比 mw/mc,与强度、耐久性有关,与流动性有关,与粘聚性、保水性有关,三、配合比设计基本参数,确定水灰比（ mw/mc ）、单位用水量（mw）和砂率（s）这三个参数的基本原则： 在混凝土满足强度和耐久性的基础上，确定混凝土的水灰比； 在满足混凝土施工要求和易性的基础上，根据骨料种类及级配情况，确定混凝土单位用水量； 以填充石子空隙后略有富余的原则，确定砂率。,四、配合比设计的步骤与方法,（一）公式、表格得出初步配合比 （二）和易性检验确定基准配合比 （三）强度、耐久性检验、调整，确定设计配合比（试验室配合比）,（四）根据现场材料情况（砂、石含水量）调整得出施工配合比,（一）确定混凝土初步配合比,1.计算施工配制强度 fcu,0 式中: fcu,0混凝土配制强度，MPa； fcu,k混凝土立方体抗压强度标准值，即混凝土强度等级值，MPa； 混凝土强度标准差，MPa。 混凝土强度标准差宜根据同类混凝土统计资料确定，并应符合以下规定： 计算时，强度试件组数不应少于25组； 当混凝土强度等级为C20和C25级，其强度标准差计算值2.5MPa时，取2.5MPa；当混凝土强度等级等于或大于C30级，其强度标准差计算值3.0MPa时，取3.0MPa； 当无统计资料计算混凝土强度标准差时，其值按现行国家标准混凝土结构工程施工及验收规范（GB50204）的规定取用。,（一）确定混凝土初步配合比,2.确定水灰比mw/mc （1）按混凝土强度要求计算水灰比 式中： a、b回归系数；应根据工程所用的水泥、集料，通过试验由建立的水灰比与混凝土强度关系式确定；当不具备上述试验统计资料时，可取碎石混凝土 a0.46，b0.07；卵石混凝土a0.48，b0.33。 fce水泥28d抗压强度实测值，MPa。,混凝土强度标准差,（一）确定混凝土初步配合比,（2）复核耐久性 为了使混凝土耐久性符合要求，按强度要求计算的水灰比值不得超过规定的最大水灰比值，否则混凝土耐久性不合格，此时取规定的最大水灰比值作为混凝土的水灰比值。 3.确定单位用水量mw （1）水灰比在0.400.80范围内时，根据粗集料的品种、粒径及施工要求的坍落度，按下表选取。,塑性混凝土的单位用水量，kg,（一）确定混凝土初步配合比,（2）水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土单位用水量应通过试验确定。 （3）掺外加剂时混凝土的单位用水量可按下式计算： mwamw0（1） 式中： mwa掺外加剂时混凝土的单位用水量，kg； mw0未掺外加剂时混凝土的单位用水量，kg； 外加剂的减水率，应经试验确定。,干硬性混凝土的单位用水量，kg,（一）确定混凝土初步配合比,4.计算水泥用量mc （1）计算 （2）复核耐久性 将计算出的水泥用量与规定的最小水泥用量比较：如计算水泥用量不低于规定的最小水泥用量，则耐久性合格；否则耐久性不合格，此时应取规定的最小水泥用量。 5.确定砂率s （1）坍落度为1060mm的混凝土砂率，可根据粗骨料品种、粒径及水灰比按下表选取。 （2）坍落度大于60mm的混凝土砂率，可经试验确定；也可在下表基础上，坍落度每增大20mm，砂率增大1确定。 （3）坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验确定。,（一）确定混凝土初步配合比,6.计算砂、石子用量ms0、mg0 （1）体积法 又称绝对体积法。 1m3混凝土中的组成材料水泥、砂、石子、水经过拌合均匀、成型密实后，混凝土的体积为1m3，即： Vc + Vs + Vg + Vw + Va 1,混凝土砂率，,（一）确定混凝土初步配合比,解方程组，可得ms0、mg0 。 式中： c、s、g、w分别为水泥的密度、砂的表观密度、石子的表观密度、水的密度，kg/m3。水泥的密度可取29003100kg/m3； 混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取1。 （2）质量法 质量法又称为假定体积密度法。假定混凝土拌合物的质量为mcp ，kg。,（一）确定混凝土初步配合比,解方程组可得ms0、mg0。 式中： mc0、ms0、mg0、mw0分别为1m3混凝土中水泥、砂、石子、水的用量，kg； mcp1m3混凝土拌合物的假定质量，kg。可取23502450kg/m3。 s混凝土砂率。 7.得出初步配合比 （1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。 （2）以组成材料用量之比表示：mc0：ms0：mg01：x：y， mw/mc ？。,（二）试配调整，确定基准配合比,1.试配 按初步配合比称取一定质量的组成材料，拌制15L（骨料最大粒径不超过31.5mm）或25L （骨料最大粒径不超过40mm）混凝土，分别测定其和易性、强度。 2.调整 （）调整和易性，确定基准配合比 测拌合物坍落度，并检查其粘聚性和保水性能： 如实测坍落度小于设计要求，可保持水灰比不变，增加适量水泥浆；如实测坍落度大于设计要求，可保持砂率不变，增加适量砂石； 如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂率；每次调整后再试拌，直到符合要求为止。 记录好各种材料调整后用量，并测定混凝土拌合物的实际体积密度（c,t）。,（三）试配调整，确定设计配合比,1.试配：同上 2 .强度调整：一般采用三个不同的配合比，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少0.05，其用水量应该与基准配合比相同，但砂率值可做适当调整并测定体积密度。各种配比制作两组强度试块，标准养护28d进行强度测定。 3.设计配合比的确定 （1）根据试验得出的混凝土强度与其相应的灰水比（mc/mw）关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu,0）相对应的灰水比，确定1m3混凝土中的组成材料用量： 单位用水量（mw）应在基准配合比用水量的基础上，根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整确定； 水泥用量（mc）应以用水量乘以选定出来的灰水比计算确定； 粗集料和细集料用量（ms、mg）应在基准配合比的用量基础上，按选定的灰水比进行调整后确定。,（三）试配调整，确定设计配合比,（2）混凝土表观密度的校正： 按上述方法确定的各组成材料用量按下式计算混凝土的表观密度计算值c,c： c,cmc+ ms+mg+mw 应按下式计算混凝土配合比校正系数： 式中： c,t混凝土表观密度实测值，kg/m3； c,c混凝土表观密度计算值，kg/m3。 当表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2时，按（1）条确定的配合比即为设计配合比；当二者之差超过2时，应将配合比中各组成材料用量均乘以校正系数，得到设计配合比。,（四）计算施工配合比,混凝土设计配合比是以干燥状态骨料为准。 假定现场砂、石子的含水率分别为a和b%，则施工配合比中1m3混凝土的各组成材料用量分别为： mc ms（1+a） mg（1+b） mwmsamgb 施工配合比可表示为：,五、配合比计算例题,例题 某工程现浇室内钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为C30。施工采用机械拌合和振捣，选择的混凝土拌合物坍落度为3050mm。施工单位无混凝土强度统计资料。所用原材料如下： 水泥：普通水泥，强度等级42.5MPa，实测28d抗压强度48.0MPa，密度c3.1g/cm3; 砂：中砂，级配2区合格。表观密度s2.65g/cm3; 石子：卵石，540mm。表观密度g2.60g/cm3; 水：自来水，密度w1.00g/cm3。 试用体积法和质量法计算该混凝土的初步配合比。,五、配合比计算例题,解: 1.计算混凝土的施工配制强度fcu,0： 根据题意可得：fcu,k30.0MPa，查表3.24取5.0MPa，则 fcu,0 fcu,k + 1.645 30.0+1.6455.038.2MPa 2.确定混凝土水灰比mw/mc （1）按强度要求计算 根据题意可得：fce48.0MPa，a0.48，b0.33，则： （2）复核耐久性：经复核，耐久性合格。,五、配合比计算例题,3.确定用水量mw0 根据题意，骨料为中砂，卵石，最大粒径为40mm，查表取mw0160kg。 4.计算水泥用量mc0 （1）计算： （2）复核耐久性 经复核，耐久性合格。 5.确定砂率s 根据题意，采用中砂、卵石（最大粒径40mm）、水灰比0.50，查表s2833，取s30。 6.计算砂、石子用量ms0、mg0,五、配合比计算例题,（1）体积法 将数据代入体积法的计算公式，取1，可得： 解方程组，可得ms0570kg、mg01330kg。 （2）质量法 假定混凝土拌合物的质量为mcp2400kg，将数据代入质量法计算公式，得： ms0 + mg02400320160 解方程组，可得ms0576kg、mg01344kg。,五、配合比计算例题,6.计算初步配合比 （1）体积法 mc0:ms0:mg0320:570:13301:1.78:4.16， mw/mc 0.50； （2）质量法 mc0:ms0:mg0320:576:13441:1.80:4.20， mw/mc 0.50。,六、装饰混凝土,1、彩色混凝土 水泥：白水泥、彩色水泥、普通水泥+着色剂 骨料：普通骨料、彩色骨料(如大理石、花岗岩、陶瓷、彩色陶粒） 应用： 整体使用 在混凝土表面做彩色饰面层 彩色混凝土地面砖和花格砖,六、装饰混凝土,2、清水装饰混凝土 正打成型工艺 按加工工艺分：压印（凸纹、凹纹）、挠刮。 优点：模具制作简单，宜于变换图形。 缺点：压印较浅（10mm左右），立体感不强，层次不明显，质感差。 反打成型工艺：混凝土底面模板做出凹槽或加衬模。 优点：立体感强，质感好，图案多。 制作注意事项： 模板有合理的脱模锥度，保证脱模时图形棱角完整； 合理选用脱模剂，防止残留影响装饰效果。 立模工艺：模板有图案，直立支模现浇混凝土板。,六、装饰混凝土,3、外露骨料混凝土 定义：在混凝土凝结硬化前或后，通过一定工艺是骨料外露，以骨料天然颜色和不同排列组合造型，达到一定装饰效果。 水洗法：用于正打工艺，在混凝土成型后、终凝前，用压力喷射流水将面层水泥浆冲刷至露出骨料，混凝土表面露出石子自然颜色。 缓凝剂法：反打或立模工艺，缓凝剂涂在模板上，浇筑混凝土，缓凝剂使混凝土表面水泥浆不硬化，脱模后用水冲洗，露出石子。 水磨法：在抹面硬化的混凝土表面直接磨至露出骨料。 抛丸法：混凝土制品以一定速度通过抛丸机室，抛丸机内以一定速度抛出铁丸，使混凝土表面水泥浆剥离，露出骨料颜色，同时骨料表面也被凿毛。,47 建筑砂浆,定义和分类,定义 砂浆是由胶凝材料（水泥、石灰、石膏等）、细骨料、掺加料和水按一定比例配制而成的建筑工程材料。 分类 按用途不同分：砌筑砂浆、抹面砂浆、防水砂浆、装饰砂浆、特种砂浆。 按胶凝材料分：水泥砂浆、石灰砂浆、混合砂浆。 作用：胶结、衬垫、传递应力 在砌体结构中，砂浆可以将砖、石块、砌块胶结成砌体； 墙面、地面及钢筋混凝土梁、柱等结构表面需砂浆抹面，起到保护结构和装饰作用； 镶贴大理石、水磨石、陶瓷面砖、马赛克，砂浆起到传递力的作用。,一、砌筑砂浆,（一）砌筑砂浆的组成材料,1.胶凝材料及掺加料 砌筑砂浆常用的胶凝材料是水泥（石灰、石膏、粘土膏)，其品种应根据砂浆的用途和使用环境来选择； 其强度等级宜为砂浆强度等级的45倍，用于配制水泥砂浆的水泥强度等级不宜大于32.5级； 用于配制混合砂浆的水泥强度等级不宜大于42.5级。 掺加料的选用及质量要求见下表。,（一）砌筑砂浆的组成材料,2. 砂 砌筑砂浆用细骨料主要为天然砂，宜用中砂，其中毛石砌体宜选用粗砂。 砂的含泥量要求： 水泥砂浆、强度等级M5的混合砂浆不应超过5%； 强度等级 M5的水泥混合砂浆，不应超过10%。 砂的含泥量和掺入的粘土膏不同： 砂子的含泥量是包裹在砂子表面的泥； 粘土膏是高度分散的土颗粒，土颗粒表面有一层水膜，可以改善砂浆的和易性，填充孔隙。 3.水和外加剂 拌制砂浆应采用不含有害杂质的洁净水。 为改善或提高砂浆的性能，可掺入一定的外加剂，但对外加剂的品