混凝土课件(建筑工业出版社)PPT课件.ppt

第五章混凝土 第一节概述混凝土是以胶凝材料与粗 细骨料和其它外掺材料按比例混合 经搅拌 成型 养护硬化而成的人工石材 混凝土的分类 特重混凝土 0 2500kg m3按 0重混凝土 0 1900 2500kg m3轻混凝土 0 600 1900kg m3特轻混凝土 0 600kg m3预制混凝土 泵送混凝土按施工方法现浇混凝土 耐酸混凝土及功能喷射混凝土 耐热混凝土 混凝土的优缺点 优点 1 性能变化的范围大 2 凝结前 良好的可塑性 3 可用钢筋增强 良好结合力 4 主要构成材料可就地取材 5 高强 耐水 耐久 6 利用工业废料 利于环保 缺点 1 自重大 2 抗拉强度小 易开裂 3 硬化前 养护期较长 4 传热快 悉尼歌剧院混凝土异形屋面 对混凝土的基本要求 1 与施工条件相适应的工作性 2 与结构设计相适应的强度 3 与使用环境相适应的耐久性 4 降低成本 减少损耗的经济性 第二节混凝土的组成材料混凝土的组成及各组成材料的作用 水 水泥 水泥浆 硬化前的流动性 粘结 填充 石子 砂 骨料 构成骨架 填充 抑制干缩 节约水泥 一 水泥 1 品种的选择 依据 工程特点 环境条件 施工条件 材料供应 2 强度等级的选择1 一般情况 1 5 2 0 混凝土的强度等级2 高强度混凝土 0 9 1 5 混凝土的强度等级3 高强度等级的水泥配制低强度等级的混凝土 加外掺料 粉煤灰 二 细骨料 砂 粒径在0 16 5mm间的骨料 1 分类河砂天然砂海砂人工砂山砂2 粗细程度和颗粒级配 1 混凝土对砂的要求空隙率小 密实度 强度 水泥用量 颗粒大小搭配颗粒总表面积小 水泥用量 砂尽可能粗 天然砂开采 2 粗细程度和颗粒级配的评定依据 筛分试验 累计筛余率试验 烘 干砂500g从粗到细过筛 筛孔公称直径5 0 0 16mm六种 称量各筛筛余量 分计筛余 计算分计筛余率 i 计量累计筛余率 i 判定 细度模数 t 2 3 6 5 i 100 i 砂的粗细按 t分类 粗砂 t 3 7 3 1 中砂 t 3 0 2 3细砂 t 2 2 1 6 特细砂 t 1 5 0 7 颗粒级配 JGJ52 2006 按公称直径0 6mm筛的累计筛余率分成三个级配区 区 查表法 根据 1 6查砂级配区范围表查图法 将 1 6在 区级配曲线中描点连线 1 6在同一级配区的范围内 超出总量 5 则级配合格 0 16 0 315 0 630 1 25 2 50 5 00 100 80 60 40 20 0 区 筛孔公称直径 mm 累计筛余 砂的级配曲线 三 粗骨料粒径 5mm的岩石颗粒卵石 自然形成 河卵石 山卵石 河卵石碎石 人工破碎而成 最常采用 人工碎石生产 1 最大粒径及颗粒级配 1 最大粒径石子公称粒级的上限 Dm 选择原则 Dm尽可能大Dm 单位用水量 规定 1 1 4结构截面最小尺寸 3 4钢筋间最小净距板不宜超过1 3板厚的粒径且 40mm2 水利 海港大型工程 Dm 120或150mm房屋工程中 Dm 20 40 60mm 楼板 剪力墙墙体 一般构件 2 颗粒级配依据 过筛孔直径2 5 100mm的12个筛 计算而得的12个累计筛余率 两种级配 连续级配 颗粒从大至小连续分级 每一级都占适当的比例 搭配较好 和易性好 不发生离析 间断级配 有意剔去某些中间粒级 颗粒干扰小 空隙率 节约水泥 易于离析 3 针片状颗粒片状颗粒 厚度2 4平均粒径 含量 8 15 25 C60 C55 C30 C25 4 含泥量和泥块含量泥和泥块含量控制 详见表 11 5 有害杂质硫化物和硫酸盐 1 有机质 比色法试验 碱骨料骨料中所含活性SiO2 蛋白石 凝灰岩 磷石英 与水泥中所含碱性氧化物 Na2O或K2O 生成碱 硅酸凝胶体 吸水 V 开裂 四 拌合用水可用 自来水 清洗的天然水不可用 污水 PH 5的水 含油 糖类的水 海水 除素混凝土 含硫酸盐的水 混凝土搅拌站 混凝土拌合用水水质要求 JGJ63 2006 表5 13 注 碱含量按Na2O 0 658K2O计算值来表示 采用非碱性活性骨料时 可不检验碱含量 第三节混凝土拌合物的技术性质混凝土拌合物 良好的和易性一 混凝土拌合物的工作性 和易性 1 工作性概念定义 是指混凝土拌合物在一定的施工条件和环境下 是否易于各种施工工序的操作 以获得均匀密实混凝土的性能 流动性 定量指标坍落度和易性粘聚性保水性 定性指标 观察而定 2 工作性的测定方法 1 坍落度法 1 流动性 坍落度 粒径10mm 按规定方法测出的混凝土试样 在坍落度桶提起后下落的尺寸 S 单位 mm混凝土拌合物按坍落度分类 干硬性混凝土 S 10mm 塑性混凝土 S 10 90mm 流动性混凝土 S 100 150mm 大流动性混凝土 S 160mm 四类 2 粘聚性 轻击试件侧面 是否倒塌 崩溃3 保水性 是否有较多稀浆泌出 s 塌落度试验示意图 2 维勃稠度法 粒径 40mm 维勃稠度5 30s间 二 影响和易性的因素1 用水量用水量 水泥浆 流动性 粘聚性 硬化后强度 耐久性 恒定用水量法则 流动性确定 用水量确定 可依此法则 在配合比设计中 根据要求的S W0 2 水泥浆的稠度 水胶比W B C不变 W C 稠度 强度 粘聚性 常用W B范围 0 4 0 8 此范围内W B对流动性影响不敏感 3 砂率 定义 混凝土内砂质量占砂石总质量的百分数 s ms ms mg 砂率与混凝土流动性的关系 1 砂率过大 随着 s 坍落度 原因 s 砂总表面积 砂料粘表面水泥浆层厚度 摩擦力 2 砂率过小 随着 s 坍落度 原因 s 砂量不足 粗骨料间摩擦 最佳砂率 在用水量和水泥用量不变前提下 可使混凝土拌合物获得最大流动性 且保持良好粘聚性及保水性的砂率 4 其他材料因素 水泥品种与性质 温度 温度 10 坍落度 20 40mm 外加剂 骨料其它条件 粒径 级配 表面情况 5 环境条件 现场温度 湿度 风速等 坍落度的选择 原则 在满足施工要求前提下 尽可能采用较小的坍落度目的 强度 密实度 三 改善混凝土拌合物工作性的措施 1 在水灰比不变的前提下 适当增加水泥浆的用量 2 采用合理砂率 3 改善砂 石料的级配 一般情况下尽可能采用连续级配 4 调整砂 石料的粒径 如为加大流动性可加大粒径 若欲提高粘聚性和保水性可减小骨料的粒径 5 掺加外加剂 采用减水剂 引气剂 缓凝剂都可有效地改善混凝土拌合物的工作性 6 尽可能缩小新拌混凝土的运输时间 若不允许 可掺缓凝剂 流变剂 减少坍落度损失 一 混凝土的强度硬化混凝土 足够的强度 必要的耐久性1 混凝土的受压破坏特点2 混凝土的抗压强度及强度等级 1 立方体抗压强度 fcc 试验 试件 150 150 150mm3 一组三块 标养 20 2 湿度 95 龄期 28d 强度 抗压强度 数值整理 第四节硬化混凝土的技术性质 非标准试块的强度调整 试块尺寸系数最大粒径100 100 1000 95 31 5150 150 1501 00 40200 200 2001 05 60试块尺寸的选择 依据 最大粒径 标准试块 2 轴心抗压强度 fcp 设计强度的取值依据试件尺寸 150 150 300mm3试验条件 与fcc的测定条件相同fcc和fcp的关系 fcp 0 7 0 8 fcc 3 立方体抗压强度的标准值 fcu k 依此划分强度等级定义 用标准试验方法测得的混凝土立方体强度的总体分布中 具有不低于95 保证率的立方体抗压强度值 强度等级 C C15 C80十四个强度等级 fcc fcc fcu k 概率 概率 f平均 50 95 3 影响混凝土抗压强度的因素 1 水泥强度和水胶比水泥强度 f W B f 混凝土的强度与水泥强度和胶水比间的线性关系式 由下式表示 式中fcu0 混凝土28d的立方体抗压强度fb 胶凝材料28d胶砂抗压强度 其确定方法详见相关介绍回归系数值 b b 2 养护条件温度 t f 湿度 湿度 f 保证措施 1 浇筑12h内 湿覆盖 有一定强度后 浇水养护 2 5 不得浇水 3 涂保护膜 防止水分蒸发要求 硅 普 矿 水泥 浇水养护 7d 加缓凝剂或有抗渗要求的 浇水养护 14d 3 龄期龄期 f fn falgn lga 4 施工质量计量准确 搅拌均匀 振捣密实 4 提高混凝土强度的措施 1 采用高标号水泥 2 采用低水灰比的干硬性砼 3 湿热处理 4 机械振捣 5 外加剂 混凝土柱模养护 二 混凝土的耐久性抗渗性 抗冻性 抗腐蚀性 抗碳化性 碱骨料反应提高混凝土耐久性的措施 1 选用合适品种的水泥 2 控制W B和水泥用量 3 选用质量好的砂石 4 外加剂 水剂 引气剂 5 提高混凝土的密实度 第五节混凝土外加剂混凝土中 但能有效改善新拌混凝土或硬化混凝土性能的外掺材料 一 外加剂的分类 1 改善拌合物的和易性 减水剂 泵送剂 2 调节凝节时间和硬化性能 早强剂 缓凝剂 速凝剂 3 改善砼耐久性 引气剂 防水剂 阻锈剂 矿物外加剂 4 提供特殊性能 加气剂 着色剂 膨胀剂 防冻剂 二 减水剂在保持混凝土流动性基本相同情况下 有效减少拌合物拌和用水的材料 1 减水剂的作用 强度 水泥量 流动性 1 提高强度 坍落度不变 水泥用量不变 拌合水量下降 W B f 5 20 2 增加流动性 W C不变 拌合水量不变 坍落度 10 20cm 3 节约水泥 流动性不变 强度不变 W B不变 W C 4 改善其他性质 2 减水剂的作用机理 包裹水 自由水 水泥颗粒 减水剂分子 亲水端 憎水端 水泥颗粒 砼拌合水的作用 水泥水化 w c 0 2 0 3施工和易性 w c 0 5 0 7 孔隙 减水剂的作用机理减水剂是一种表面活性物质 会很快定向吸附在水泥颗粒表面 使其带同种电荷而相斥 使颗粒分散 从而使水泥浆由凝聚结构变成分散性结构 把包裹在凝絮状结构中的游离水释放出来 从而达到减水 增强 改善和易性节约水泥的效果 3 常用的减水剂品种 1 木质素系减水剂 木质磺酸钙 钠 镁 木钙 M剂掺量 0 2 0 3 作用 减水10 节约水泥10 提高强度10 20 2 萘系减水剂 多环芳香族磺酸盐系减水剂 UNF FDN掺量 0 2 1 0 作用 减水15 20 提高强度20 30 节约水泥20 3 树脂减水剂 密胺树脂减水剂 SM 早强高型 4 糖密类减水剂 三 早强剂有机 三乙醇胺 甲醇 乙醇 尿素 无机 氯盐 硫酸钠 亚硝酸钠 分类 能提高混凝土的早期强度 并对后期强度无明显影响的外加剂 1 氯盐早强剂 NaCl CaCl2 KCl 1 作用原理 CaCl2 C3A H2O C3A CaCl2 10H2O 水化氯铝酸钙 不溶复盐CaCl2 Ca OH 2 H2O CaCl2 3Ca OH 2 12H2O 氧氯化钙 不溶性Ca OH 2 使C3S水化 提高早期强度 2 掺量 1 2 3 作用效果 强度 f1d 70 140 f2 3d 40 70 f7d 25 f28d无变化 4 特点 早强效果好 价低 使用方便 适于冬季施工 5 使用注意 不能过量 快凝 钢筋锈蚀 素砼 3 钢筋砼 1 水泥重 2 三乙醇胺 N C2H4OH 3 无色或淡黄色透明油状液体 早强原理 为一种 催化剂 吸附在水泥颗粒表面 使其不凝聚 与水接触面积加大 水化速度提高 掺量 0 02 0 05 作用效果 f3d 50 适用范围 严禁使用氯盐的钢筋混凝土 常与无机盐复合使用 四 引气剂 能使砼产生均匀的微气泡 并在硬化过程后 保留其气泡的外加剂 1 作用效果 耐久性 改善和易性 抗渗性 强度 2 掺量 0 005 0 012 3 常用品种 松香热聚物 松脂皂 松香酸钠 混凝土的配合比 混凝土中各组成材料数量间的比例关系 一 配合比设计的基本要求和设计步骤1 基本要求 设计目标 1 满足结构设计和施工进行要求的强度等级 2 满足施工时的和易性 3 满足耐久性和其他方面的技术要求 4 节约水泥 降低成本 第六节普通混凝土的配合比设计 2 设计步骤 材料性能 砼技术要求 初步计算配合比 调整和易性 基准配合比 强度复核水泥用量 试验室配合比 含水率影响 施工配合比 二 混凝土配合比设计的基本资料在进行混凝土的配合比设计前 需确定和了解的基本资料 即设计的前提条件 主要有 1 混凝土设计强度等级和强度的标准差 2 材料的基本情况 包括水泥品种 强度等级 实际强度 密度 砂的种类 表观密度 细度模数 含水率 石子种类 表观密度 含水率 是否掺外加剂 外加剂种类 3 混凝土的工作性要求 如坍落度指标 4 与耐久性有关的环境条件 如冻融状况 地下水情况等 5 工程特点及施工工艺 如构件几何尺寸 钢筋的疏密 浇筑振捣的方法 三 配合比设计的三个基本参数水水胶比 W B 满足强度及耐久性前提下尽可能选较大水泥的水灰比用水量石子保证流动前提下取较小值 表5 14 砂 砂率 S 保证粘聚性前提下取较小值 四 混凝土配合比设计的步骤 一 初步计算配合比1 确定配制强度fcufcu k 混凝土的设计强度等级 MPa 1 645 强度保证率为95 的保证率系数 混凝土强度标准差 MPa 设计强度不小于C60时 按 5 9 式确定 fcu0 fcu k t fcu k 1 645 2 确定水胶比 W B 由强度公式求出 3 确定用水量mW0和外加剂用量水胶比0 4 0 8时 用水量mW0由表5 14查得 依据 坍落度 骨料种类 最大粒径 水胶比 0 48时 mW0由试验确定 掺外加剂时 其用量 mw0 1 m w0其中 为外加剂的减水率 经由试验确定 m w0为未掺外加剂时推定的按满足实际坍落度要求的每立米混凝土的用水量 4 计算胶凝材料 矿物掺合料和水泥用量胶凝材料用量 要求 mb0 mb0 min若不满足则取mb0 mb0 min矿物掺合料用量 mf0 矿物掺合料掺量 应通过试验确定 并符合表5 21 表5 22相应规定 水泥用量 5 确定砂率 s 由表5 21查得 依据 骨料种类 规格和水灰比 6 计算砂 石用量ms0 mg0 基本思路 建立mso和mgo的两元方程组求解 砼拌合物的体积等于各组成材料的体积之和 mS0mg0其中 C 水泥的密度 g cm3 S 砂的表观密度 g cm3 g 石子的表观密度 g cm3 W 水的密度 g cm3 砼含气量百分数 1 绝体体积法 假定 假定1m3混凝土拌合物质量 等于其各种组成材料质量之和 据此可得以mC0 mS0 mg0 mW0 mcpmS0 mg0mS0 mS0 mg0 100 smcp 由实验确定或在2350 2450kg间选取 2 质量法 二 基准配合比 和易性的调整1 试配量 20L Dm 31 5mm 或25L Dm 40mm 2 调整过程中需随时记录调整掺加量 1 坍落度过小 W C不变 增加水和水泥 水泥浆 2 坍落度过大 S不变 增加砂和石子 3 粘聚性 保水性差 适当加大砂率 试配 和易性调整 令工作性调整后的混凝土试样总质量为 mQb mcb mfb mwb msb mgb 体积 1m3 则基准配合比 kg m3 3 基准配合比计算 2 强度试验画出fc c与三个B W对应的强度分布图 找出与fcu对应的 B W 3 最终确定实验室配合比 经试配确定配合比后 尚应按下列步骤进行校正 据前述已确定的材料用量按下式计算混凝土的表观密度计算值 再按下式计算混凝土配合比校正系数 混凝土表观密度实测值 kg m3 混凝土表观密度计算值 kg m3 当混凝土体积密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2 时 按以前的配合比即为确定的实验室配合比 当二者之差超过2 时 应将配合比中每项材料用量均乘以校正系数 即为最终确定的实验室配合比 四 施工配合比经测定施工现场砂含水率为WS 石子的含水率为Wg 则施工配合比为 mC mCmb mbmS mS 1 WS mg mg 1 Wg mW mW mSWS mgWg式中mc mb mw ms mg为调整后的试验室配合比中每立方米混凝土中的水泥 矿物掺合料 水 砂和石子的用量 kg 第七节混凝土质量的控制 一 混凝土生产的质量控制1 原材料的质量控制2 配合比设计的质量控制3 混凝土生产施工工艺的质量控制二 混凝土合格性的评定1 合格性评定的数理统计方法2 混凝土强度的检验评定 1 混凝土的取样 试拌 养护和试验 2 混凝土强度的检验评定统计方法评定非统计方法评定混凝土强度的合格性判断 第八节轻混凝土 轻混凝土是指干体积密度不大于1950kg m3的混凝土 根据原料和制造工艺的不同特点 可分为轻骨料混凝土 加气混凝土和大孔混凝土 其中轻骨料混凝土是应用范围大 技术较为成熟的一种新型混凝土 一 轻骨料混凝土轻骨料混凝土是指用轻粗骨料 轻砂 或普通砂 水泥和水配制而成的干体积密度不大于1950kg m3的混凝土 为进一步改善轻骨料混凝土的各项技术性能 轻骨料混凝土中还常掺入各种化学外加剂和掺合料 如粉煤灰等 按细骨料的种类可分为由轻砂做细骨料配制而成的全轻混凝土和由普通砂或部分轻砂做细骨料配制而成的砂轻混凝土 按用途的不同可分为保温 结构保温和结构轻骨料混凝土 若不掺加细骨料则称为无砂大孔轻骨料混凝土 二 加气混凝土由含硅材料 如石英砂 粉煤灰 尾矿粉 粒化高炉矿渣等 和钙质材料 如水泥 生石灰等 加水并加入适量的发气剂和其他附加剂 经混合搅拌 浇注发泡 坯体静停与切割 再经蒸压或常压蒸气养护而制成的一种不含粗骨料的轻混凝土 第九节特殊性能混凝土 一 抗渗混凝土指抗渗等级等于或大于P6级的混凝土 1 粗骨料宜采用连续级配 控制骨料的最大粒径 含泥量 泥块含量和砂率 适度加大 2 外加剂宜采用防水剂 膨胀剂 引气剂 减水剂或引气减水剂 3 宜掺