土木工程材料混凝土.ppt

1 土木工程材料 混凝土 2 第四章混凝土 什么是混凝土 胶凝材料 水 粗 细集料 外加剂 适当比例 水泥 砂 石 有一定强度的人造石材 3 第四章混凝土 4 第四章混凝土 4 1混凝土概述4 2普通混凝土的组成材料4 3新拌混凝土的和易性4 4硬化混凝土的强度4 5硬化混凝土的耐久性4 6硬化混凝土的变形性4 7混凝土的质量控制与强度评定4 8普通混凝土的配合比设计4 9其他种类混凝土 5 4 1混凝土概述 1 优点 抗压强度高根据不同要求配制各种不同性质的混凝土在凝结前具有良好的可塑性水泥混凝土与钢筋有牢固的粘结力符合就地取材和经济性原则 6 4 1混凝土概述 2 缺点 抗拉强度小自重大结硬前需要较长时间的养护 7 4 1混凝土概述 3 分类 按胶结材料分 水泥混凝土沥青混凝土 聚合物混凝土 水玻璃混凝土 石膏混凝土等 8 4 1混凝土概述 3 分类 按表观密度分 重混凝土 2600kg m3普通混凝土 2000 2500kg m3轻混凝土 0 1900kg m3 9 4 1混凝土概述 3 分类 按施工工艺分 泵送混凝土 喷射混凝土 真空脱水混凝土 碾压混凝土 压力灌浆混凝土 热拌混凝土等 10 4 1混凝土概述 3 分类 按用途分 防水混凝土防辐射混凝土 耐酸混凝土 耐火混凝土等 11 4 1混凝土概述 3 分类 按掺合料分 粉煤灰混凝土硅灰混凝土 高炉矿渣混凝土 纤维混凝土 12 4 1混凝土概述 3 分类 按抗压强度分 低强混凝土 抗压强度小于20MPa中强混凝土 强度20 60MPa高强混凝土 强度大于60MPa超高强混凝土 强度大于100MPa 13 4 1混凝土概述 3 分类 按水泥用量分 贫水泥混凝土富水泥混凝土 14 4 1混凝土概述 4 普通混凝土组成 水泥 粗骨料 粒径大于5mm 即石子 细骨料 粒径小于5mm 即砂子 水 掺合料 外加剂干表观密度1900 2500kg m3 15 4 1混凝土概述 5 普通混凝土的工艺过程 按规定配合比设计各组成材料均匀搅拌运送到工作平面浇注振捣养护 16 4 1混凝土概述 6 普通混凝土的工作过程 砂 石起到骨架作用水泥和水组成水泥浆 包裹骨料填充空隙拌和后 水泥浆使混凝土具有流动性硬化后 水泥浆起胶结作用 把砂 石胶结为整体 成为坚硬的人造石材 17 模板 18 喷射混凝土 19 真空脱水 20 水下浇注混凝土 21 振捣 22 滑模技术 23 中环广场 香港1992年建成建筑高度 309 374米层数 78建成之时是亚洲最高的建筑又同时是当时全球最高的混凝土工程 24 中信广场 广州建筑高度 322 391米层数 80竣工年份 1997建成时 世界最高的钢筋混凝土建筑物 25 柳京大旅馆 平壤建筑高度 300米层数 105竣工年份 1998 26 慎行广场2号大厦 芝加哥建筑高度 279 303米层数 64竣工年份 1990 27 南瓦克尔大道311号大厦芝加哥建筑高度 293米层数 65竣工年份 1990当时为全世界第3栋最高的混凝土框架建筑 28 国家银行合作中心所在夏洛特建筑高度 266米层数 60竣工年份 1992 29 太阳信托大厦所在城市 亚特兰大建筑高度 265 275米层数 60竣工年份 1992 30 水塔大厦 芝加哥建筑高度 262米层数 74竣工年份 1976 31 市场大厦 墨尔本建筑高度 251米层数 63竣工年份 1986 32 混凝土材料学概论 徐定华中国标准出版社 高性能混凝土 吴中传铁道出版社 高性能混凝土的配制与应用 张明征中国计划出版社 水泥混凝土组成性能应用 汪澜中国建材工业 33 4 1混凝土概述 水泥 水 水泥桨水泥浆 砂 水泥砂浆水泥砂浆 石子 混凝土 34 4 1混凝土概述 35 4 2普通混凝土的组成材料 水泥骨料水外加剂掺和料 36 4 2普通混凝土的组成材料 水泥品种的选择 1 水泥 水泥品种的选择主要根据工程结构特点 工程所处环境及施工条件确定 37 4 2普通混凝土的组成材料 水泥强度等级的选择 1 水泥 通常 配制一般混凝土时 水泥强度为混凝土抗压强度的1 5 2 0倍配制高强度泥凝土时 为混凝土抗压强度的0 9 1 5倍 随着混凝土强度等级不断提高 以及采用了新的工艺和外加剂 高强度和高性能混凝土并不受此比例的约束 38 4 2普通混凝土的组成材料 1 水泥 若水泥标号过低时 为满足强度要求必然使水泥用量过大 不够经济 若水泥标号过高时 较少的水泥用量就可以满足混凝土强度的要求 但往往不能满足混凝土拌和物和易性和混凝土耐久性的要求 为保证这些性质 还必须再增加水泥 因而也不经济 39 4 2普通混凝土的组成材料 细骨料粗骨料骨料的技术性质 2 骨料 骨料 也称集料 总体积占混凝土体积的60 80 按粒径大小分为粗骨料和细骨料 40 4 2普通混凝土的组成材料 粒径5 0mm以下的骨料称为细骨料 俗称砂 2 1细骨料 天然砂 长期风化 河砂 湖砂 海砂 山砂人工砂 轧碎而成 41 4 2普通混凝土的组成材料 粒径大于5 0mm的骨料称为粗骨料 俗称石 2 2粗骨料 42 4 2普通混凝土的组成材料 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 泥块含量及含水率有害物质碱集料反应 2 3骨料的技术性质 43 4 2普通混凝土的组成材料 颗粒级配及粗细程度 2 3骨料的技术性质 颗粒级配是指粒径大小不同的集料相互搭配的情况 44 4 2普通混凝土的组成材料 颗粒级配及粗细程度 2 3骨料的技术性质 颗粒级配是指粒径大小不同的集料相互搭配的情况 良好的级配应当能使骨料的空隙率和总表面积均较小 从而不仅使所需水泥浆量较少 而且还可以提高混凝土的密实度 强度及其它性能 国家标准GB T14684 2001 建筑用砂 国家标准GB T14685 2001 建筑用卵石 碎石 45 4 2普通混凝土的组成材料 2 3骨料的技术性质 砂的颗粒级配 筛分法 46 4 2普通混凝土的组成材料 2 3骨料的技术性质 砂的颗粒级配 级配区 累计筛余 47 4 2普通混凝土的组成材料 2 3骨料的技术性质 砂的颗粒级配 级配区 II区为中砂 粗细适宜 级配最好 配制混凝土宜选用I区砂偏粗 保水性差 为满足混凝土的和易性 应提高砂率 并保持足够的水泥用量 宜配制水泥用量较多或大流动性混凝土III区砂偏细 保水性好 但干硬后干缩较大 表面易产生裂缝 宜适当降低砂率 以保证混凝土强度 48 4 2普通混凝土的组成材料 2 3骨料的技术性质 砂的颗粒级配筛分试验 49 4 2普通混凝土的组成材料 砂的粗细程度 2 3骨料的技术性质 粗细程度是指不同粒径的砂粒混合体平均粒径大小 Mx 3 7特粗砂 Mx 3 1 3 7粗砂 Mx 3 0 2 3中砂 Mx 2 2 1 6细砂 Mx 1 5 0 7特细砂 50 4 2普通混凝土的组成材料 石子颗粒级配及粗细程度 2 3骨料的技术性质 51 4 2普通混凝土的组成材料 石子最大粒径限值 2 3骨料的技术性质 混凝土用粗骨料的最大粒径不得大于结构截面最小尺寸的1 4 同时不得大于钢筋最小净距的3 4 对于混凝土实心板 可允许采用最大粒径达1 2板厚的骨料 但最大粒径不得超过50mm 对泵送混凝土 碎石最大粒径与输送管内径之比 宜小于或等于1 3 卵石宜小于或等于1 2 5 52 4 2普通混凝土的组成材料 石子颗粒形态和表面特征 2 3骨料的技术性质 碎石 颗粒有棱角 表面粗糙 与水泥粘接较好但混凝土拌合物和易性较差 卵石 颗粒表面光滑 拌制的混凝土和易性较好 但混凝土强度较低 53 4 2普通混凝土的组成材料 石子颗粒形态和表面特征 2 3骨料的技术性质 石子中的针状颗粒 长度大于该颗粒所属粒级平均粒径的2 4倍石子中的片状颗粒 厚度小于平均粒径的0 4倍 54 分析 图中A B C三种石子的形状有何差别 分析其对拌制混凝土性能会有哪些影响 A B C A针片状颗粒含量较多 此针片状的碎石过多 表面积大 不仅会影响混凝土和易性 还会影响强度 B表面较粗糙 多棱角 比表面积较A小 拌制混凝土时的性能优于A C为卵石 表面光滑 少棱角 空隙率及表面积较小 故拌制混凝土时所需水泥量较小 混凝土拌和物和易性较好 但卵石与水泥石粘结力会较差 在相同条件下 混凝土强度较低 55 4 2普通混凝土的组成材料 强度 2 3骨料的技术性质 粗集料在水泥混凝土中起骨架作用 应具有一定的强度 碎石 抗压强度 压碎指标卵石 压碎指标 56 4 2普通混凝土的组成材料 强度 2 3骨料的技术性质 抗压强度测定方法 50mm立方体母岩在饱水状态下 水中浸泡48h 的极限抗压强度值 C60才检验压碎指标测定方法 气干状态的10 20mm石子装入标准筒中 加荷至200kN 3 5min 用2 5mm筛筛除 57 4 2普通混凝土的组成材料 坚固性 2 3骨料的技术性质 坚固性是指骨料在自然风化和其它外界物理化学因素作用下抵抗破裂的能力 自然因素包括温度变化 干湿变化和冻融循环等 常以抗冻性作为坚固性的衡量指标 一般采用直接冻融法和硫酸盐浸泡法测定集料的坚固性 由于硫酸盐浸泡法简易 快捷 通常采用硫酸钠溶液法检验集料的坚固性 58 4 2普通混凝土的组成材料 含泥量 泥块含量及含水率 2 3骨料的技术性质 泥及泥块含量 含泥量 粒径1 25mm 经水洗粒径5mm 经水洗粒径 2 5mm危害 泥颗粒粘附于骨料表面 防碍水泥石与骨料的粘结 降低混凝土强度 还会增加拌和水量 加大混凝土的干缩 降低抗渗性和抗冻性 59 4 2普通混凝土的组成材料 含泥量 泥块含量及含水率 2 3骨料的技术性质 含水率 在设计混凝土配合比时 一般以干燥骨料为基准 而一些大型水利工程常以饱和面干的骨料为准 60 4 2普通混凝土的组成材料 有害物质 2 3骨料的技术性质 有机物 硫化物 硫酸盐 氯化物 云母及轻物质硫化物 硫酸盐 有机物及云母等对水泥石有腐蚀作用 会降低混凝土的耐久性 云母及轻物质 强度低 与水泥石黏结不牢 因而会降低混凝土强度及耐久性氯离子对钢筋有腐蚀作用 对预应力混凝土 则不宜用海砂 61 工程实例 某中学一栋教学楼 在结构完工 进行屋面施工时 屋面局部倒塌 经审查设计 未发现任何问题 对施工方面审查发现 所设计为C20的混凝土 施工时未留试块 事后鉴定其强度仅C7 5左右 在断口处可清楚看出砂石未洗净 骨料中混有鸽蛋大小的粘土块粒和树叶等杂质 此外梁主筋偏于一侧 梁的受拉区1 3宽度内几乎无钢筋 集料的杂质对混凝土强度有重大的影响 必须严格控制杂质含量 树叶等杂质固然会影响混凝土的强度 而泥黏附在骨料的表面 防碍水泥石与骨料的黏结 降低混凝土强度 还会增加拌和水量 加大混凝土的干缩 降低抗渗性和抗冻性 泥块对混凝土性质的影响严重 分析 62 4 2普通混凝土的组成材料 碱集料反应 2 3骨料的技术性质 碱集料反应是指水泥 外加剂等混凝土构成物及环境中的碱与集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 63 4 2普通混凝土的组成材料 3 水 不得含有影响水泥正常凝结和硬化的有害物质 PH值小于4 硫酸盐含量大于1 含有油脂或含糖的水海水不得用于拌制钢筋混凝土和预应力混凝土 可拌制素混凝土 但不得用于拌制有饰面要求的混凝土饮用水和清洁的天然水可用工业废水处理后可用 64 工程实例 某糖厂建宿舍 以自来水拌制混凝土 浇注后用曾装食糖的麻袋覆盖于混凝土表面 再淋水养护 后发现该水泥混凝土两天仍未凝结 而水泥经检验无质量问题 请分析此异常现象的原因 由于养护水淋于曾装食糖的麻袋 养护水已成糖水 而含糖份的水对水泥的凝结有抑制作用 故使混凝土凝结异常 分析 65 4 2普通混凝土的组成材料 4 外加剂 在混凝土拌合物中掺入量一般大于水泥质量5 能改善混凝土拌合物或硬化后混凝土性质的材料 改善新拌混凝土的和易性 减水剂 引气剂 泵送剂调节混凝土凝结硬化速度 促凝剂 早强剂 缓凝剂调节混凝土中空气含量 加气剂 发气剂 泡沫剂 消泡剂改善混凝土耐久性 防水剂 阻锈剂 抗冻剂 66 4 2普通混凝土的组成材料 4 外加剂 减水剂 在混凝土塌落度基本相同的条件下 能减少拌合用水量 普通减水剂和高效减水剂 作用 提高流动性提高强度节约水泥 67 工程实例 广州某斜拉桥使用 年后其中一根拉索突然坠落 经检查拉索内钢丝严重腐蚀 此是由于拉索内上部水泥浆体长时间不凝结而产生电化学腐蚀所致 见下图 工程采用FDN减水剂 请分析上段浆体长时间不凝结的原因 68 4 2普通混凝土的组成材料 4 外加剂 引气剂 在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布 稳定而封闭的微小气泡 改善混凝土拌合物和易性提高抗渗性和抗冻性强度降低 69 4 2普通混凝土的组成材料 4 外加剂 早强剂 促进水泥的水化硬化 提高早期强度 缩短养护周期 加快施工进度 对其后期强度无显著影响 主要用于冬季施工和紧急抢修工程 70 4 2普通混凝土的组成材料 4 外加剂 缓凝剂 延缓混凝土凝结时间 而不显著影响混凝土后期强度 夏季商品混凝土 高温 长距离运输大体积混凝土 延长放热分层浇筑混凝土 防止冷缝 71 4 2普通混凝土的组成材料 4 外加剂 抗冻剂 在规定温度下 能显著降低混凝土的冰点 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 并在一定的时间内获得预期强度的外加剂 72 4 2普通混凝土的组成材料 5 掺合料 合理使用掺合料不仅可以利用工业废弃物 节省水泥 还可以改善混凝土的性能 掺合料已成为有发展前途的混凝土的一种组分 粉煤灰硅粉沸石粒化高炉矿渣粉 73 4 2普通混凝土的组成材料 5 掺合料 粉煤灰 表面光滑的圆球状颗粒 作为胶凝材料一部分起增强作用用水量不变的情况下 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 74 4 2普通混凝土的组成材料 5 掺合料 硅粉 在冶炼铁合金或工业硅时 由烟道排出的硅蒸气经收尘装置收集而得的粉尘称为硅粉 使混凝土致密 耐磨 增强其耐久性国外 常用硅粉配制100MPa高强混凝土 75 4 2普通混凝土的组成材料 5 掺合料 沸石 天然的沸石岩磨细而成的一种火山灰质铝硅酸矿物 可改善混凝土和易性提高混凝土强度 抗渗性和抗冻性抑制碱骨料反应主要用于配制高强混凝土 流态混凝土及泵送混凝土 76 4 2普通混凝土的组成材料 5 掺合料 粒化高炉矿渣粉 外形不规则 可以取代水泥 有较好的经济效益显著提高和改善混凝土的综合性能 如改善和易性 降低水化热 提高抗腐蚀能力 提高后期强度用于配制高强 高性能混凝土 中强混凝土 大体积混凝土 各类地下和水下混凝土 77 分析 分别掺入细度相同的20 粉煤灰和矿渣掺合料制备硅酸盐水泥砂浆拌合 分析其流动性能 两者的不同在于粉煤灰和矿渣的形状及表面特征的不同 粉煤灰颗粒多为表面光滑的圆球状颗粒 相对于不规则形状外形的矿渣颗粒而言 需要较少的水分润湿其表面 因而实际水与硅酸盐水泥质量比 水灰比 相对较大 同时光滑的圆球状颗粒也有利于减少集料之间的流动摩擦力 两者共同作用结果使得掺粉煤灰掺合料的砂浆拌合物具有更大的流动性 78 4 3新拌混凝土的和易性 新拌混凝土 水泥混凝上在尚未凝结硬化以前 新拌混凝土的和易性 在一定的施工工艺及设备下 新拌水泥混凝土易于搅拌 运输 浇捣成型 并能够形成质量均匀 密实 稳定的混凝土的性能 工作性 既是施工的要求也是获得质量均匀密实混凝土的基本保证 79 4 3新拌混凝土的和易性 1 新拌混凝土的和易性 1 流动性 混凝土拌合物在自重力或机械振动力作用下易于产生流动 易于输送和易于充满混凝土模板地性质 1 拌合物太稠 砼难以振捣 易造成内部孔隙 2 拌合物过稀 会分层离析 影响砼的均匀性 80 4 3新拌混凝土的和易性 1 新拌混凝土的和易性 2 粘聚性 混凝土拌合物在施工过程中保持整体均匀一致的能力 粘聚性好可保证混凝土拌合物在输送 浇灌 成型等过程中 不发生分层 离析 即保证硬化后混凝土内部结构均匀 离析 通常指砂浆和粗骨料产生分离 一般有两种类型 较重的混凝土颗粒沉到新拌混凝土底部 不适当的成形和振捣形成的 81 4 3新拌混凝土的和易性 1 新拌混凝土的和易性 3 保水性 混凝土拌合物在施工过程中保持水分的能力 保水性好可保证混凝土拌合物在输送 成型及凝结过程中 不发生大的或严重的泌水 既可避免由于泌水产生的大量的连通毛细孔隙 又可避免由于泌水 使水在粗骨料和钢筋下部聚积所造成的界面粘结缺陷 保水性对混凝土的强度和耐久性有较大的影响 82 4 3新拌混凝土的和易性 1 新拌混凝土的和易性 泌水 在混凝土体积已经固定 但还没有凝结之前 水分的向上运动 泌水是混凝土离析的一种特殊形式 最常见的泌水现象是混凝土表面产生大量的水 少量的泌水是正常的 另外 泌水可能通过独立或局部通道发生 83 4 3新拌混凝土的和易性 1 新拌混凝土的和易性 混凝土拌合物的流动性越大 则保水性和粘聚性越差反之亦然 和易性良好的混凝土是指既具有满足施工要求的流动性 又具有良好的粘聚性和保水性 不能简单地将流动性大的混凝土称之为和易性好也不能认为流动性减小 和易性变差 84 4 3新拌混凝土的和易性 2 和易性的测定方法 坍落度法维勃稠度法 85 4 3新拌混凝土的和易性 2 和易性的测定方法 坍落度法 86 4 3新拌混凝土的和易性 2 和易性的测定方法 坍落度法 87 4 3新拌混凝土的和易性 2 和易性的测定方法 坍落度法 坍落度法测定混凝土和易性的适用条件为 粗骨料最大粒径 40mm坍落度 10mm 88 4 3新拌混凝土的和易性 2 和易性的测定方法 坍落度法 坍落度值大小将混凝土分为四类 大流动性混凝土 坍落度 160mm流动性混凝土 坍落度100 150mm塑性混凝土 坍落度50 90mm 低塑 10 40mm干硬性混凝土 坍落度 10mm 89 4 3新拌混凝土的和易性 2 和易性的测定方法 坍落度法 粘聚性的评定方法 若锥体逐渐下沉 则表示粘聚性良好若锥体倒塌 部分崩裂或有离析现象 则粘聚性不好 保水性评定方法 如有较多稀水泥浆从底部析出 锥体部分混凝土拌合物也因失浆而骨料外露 则表明混凝土拌合物的保水性能不好如坍落度筒提起后无稀水泥浆或仅有少量稀水泥浆自底部析出 则表示此混凝土拌合物保水性良好 90 4 3新拌混凝土的和易性 2 和易性的测定方法 维勃稠度法 坍落度小于10mm的干硬性混凝土 91 4 3新拌混凝土的和易性 2 和易性的测定方法 维勃稠度法 坍落度法的测试原理是混凝土在自重作用下坍落维勃稠度法则是在坍落度筒提起后 施加一个振动外力 测试混凝土在外力作用下完全填满面板所需时间 时间越短 流动性越好 时间越长 流动性越差 92 4 3新拌混凝土的和易性 2 和易性的测定方法 维勃稠度法 超干硬性 31s 特干硬性 30 21s 干硬性 20 11s 半干硬性 10 5s 93 4 3新拌混凝土的和易性 2 和易性的测定方法 坍落度的选择原则 构件截面尺寸大小 截面尺寸大 易于振捣成型 坍落度适当选小些钢筋疏密 钢筋较密 则坍落度选大些捣实方式 人工捣实 则坍落度选大些 机械振捣则选小些运输距离 从搅拌机出口至浇捣现场运输距离较远时 应考虑途中坍落度损失 坍落度宜适当选大些 特别是商品混凝土气候条件 气温高 空气相对湿度小时 因水泥水化速度加快及水份挥发加速 坍落度损失大 坍落度宜选大些 94 4 3新拌混凝土的和易性 2 和易性的测定方法 坍落度的选择原则 95 4 3新拌混凝土的和易性 3 影响和易性的主要因素 单位用水量水泥浆用量与砂石用量之比水灰比砂率水泥品种及细度骨料的品种和粗细程度外加剂时间 气候条件 96 4 3新拌混凝土的和易性 3 影响和易性的主要因素 单位用水量 单位用水量是混凝土流动性的决定因素 用水量大 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 强度和耐久性单位用水量一旦选定 单位水泥用量增减50 100kg m3 混凝土的流动性基本保持不变 这一规律称为固定用水量定则可通过固定用水量保证混凝土坍落度的同时 调整水泥用量 即调整水灰比 来满足强度和耐久性要求 97 4 3新拌混凝土的和易性 3 影响和易性的主要因素 水泥浆用量与砂石用量之比 浆骨比 在混凝土凝结硬化之前 水泥浆主要赋予流动性在混凝土凝结硬化以后 主要赋予粘结强度在水灰比一定的前提下 浆骨比越大 即水泥浆量越大 混凝土流动性越大调整浆骨比大小 既可以满足流动性要求 又能保证良好的粘聚性和保水性 浆骨比过大 易产生流浆现象 使粘聚性下降 浆骨比过小 骨料间缺少粘结体 拌合物易发生崩塌现象 98 4 3新拌混凝土的和易性 3 影响和易性的主要因素 水灰比 水用量与水泥用量之比 水泥用量和骨料用量不变的情况下 水灰比增大 水泥浆很稀 拌合物流动性也随之增大降低混凝土的保水性 增大泌水 同时使粘聚性也下降水灰比也不宜太小 否则因流动性过低影响混凝土振捣密实 易产生麻面和空洞取值范围为0 40 0 75之间 碎石 A 0 46 B 0 07卵石 A 0 48 B 0 33 99 4 3新拌混凝土的和易性 3 影响和易性的主要因素 砂率 砂子占砂石总重量的百分率 对流动性的影响对粘聚性和保水性的影响合理砂率的确定 100 4 3新拌混凝土的和易性 3 影响和易性的主要因素 砂率 对流动性的影响 砂子与水泥浆组成的砂浆在粗骨料间起到润滑和辊珠作用 可以减小粗骨料间的摩擦力 随砂率增大 混凝土流动性增大随着砂率增加 粗细骨料的总表积增大 在水泥浆用量一定的条件下 骨料表面包裹的浆量减薄 润滑作用下降 使混凝土流动性降低 101 4 3新拌混凝土的和易性 3 影响和易性的主要因素 砂率 对粘聚性和保水性的影响 砂率减小 混凝土的粘聚性和保水性均下降 易产生泌水 离析和流浆现象砂率增大 粘聚性和保水性增加砂率过大 当水泥浆不足以包裹骨料表面时 则粘聚性反而下降 102 4 3新拌混凝土的和易性 3 影响和易性的主要因素 砂率 合理砂率的确定 合理砂率是指砂子填满石子空隙并有一定的富余量 能在石子间形成一定厚度的砂浆层 以减少粗骨料间的摩擦阻力 使混凝土流动性达最大值或者在保持流动性不变的情况下 使水泥浆用量达最小值 103 4 3新拌混凝土的和易性 3 影响和易性的主要因素 砂率 合理砂率的确定 砂率与坍落度的关系 水与水泥用量一定 砂率与水泥用量的关系 达到相同的坍落度 104 4 3新拌混凝土的和易性 3 影响和易性的主要因素 水泥品种及细度 水泥品种不同时 达到相同流动性的需水量往往不同 从而影响混凝土流动性不同水泥品种对水的吸附作用往往不等 从而影响混凝土的保水性和粘聚性同品种水泥越细 流动性越差 但粘聚性和保水性越好 火山灰水泥 矿渣水泥配制的混凝土流动性比普通水泥小在流动性相同时 矿渣水泥的保水性能较差 粘聚性也较差 105 4 3新拌混凝土的和易性 3 影响和易性的主要因素 骨料的品种和粗细程度 表面光滑的粗骨料配制的混凝土流动性较好 但粘聚性和保水性则相对较差粗骨料粒径越大 砂子的细度模数越大 则流动性越大 但粘聚性和保水性有所下降 106 4 3新拌混凝土的和易性 3 影响和易性的主要因素 外加剂 改善混凝土和易性的外加剂主要有减水剂和引气剂 它们能使混凝土在不增加用水量的条件下增加流动性 并具有良好的粘聚性和保水性 107 4 3新拌混凝土的和易性 3 影响和易性的主要因素 时间 气候条件 随着水泥水化和水分蒸发 混凝土的流动性将随着时间的延长而下降 气温高 湿度小 风速大将加速流动性的损失 在较暖和的天气里要用更多的水维持相同的和易性 同样 要使混凝土坍落度有所提高 温度越高的时候所需要的水越多 108 4 3新拌混凝土的和易性 4 改善新拌混凝土和易性的措施 1 调节混凝土的材料组成 采用合理砂率 并尽可能使用较低的砂率 改善砂 石的级配 在可能的条件下 尽量采用较粗的砂 石 当拌和物坍落度太小时 保持水灰比不变 增加适量的水泥浆 当拌和物坍落度太大时 保持砂率不变 增加适量的砂石 109 4 3新拌混凝土的和易性 4 改善新拌混凝土和易性的措施 2 掺加各种外加剂 如减水剂 引气剂等 3 提高振捣机械的效能 110 练习 1 两种砂子的细度模数相同 它们的级配也一定相同 2 在结构尺寸及施工条件允许下 尽可能选择较大粒径的粗骨料 这样可以节约水泥3 影响混凝土拌合物流动性的主要因素归根结底是总用水量的多少 主要采用多加水的办法4 混凝土拌合物中若掺入加气剂 则使混凝土密实度降低 使混凝土的抗冻性变差5 在其它原材料相同的情况下 混凝土中的水泥用量愈多混凝土的密实度和强度愈高 1 2 3 4 5 111 练习 1 当混凝土拌合物出现黏聚性尚好 有少量泌水 坍落度太小 应在保持 不变的情况下 适当的增加用量 1 W C 水泥浆 112 练习 3 某工地浇注混凝土构件 原计划采用机械振捣 后因设备出了故障 改用人工振实 这时混凝土拌合物的坍落度应 用水量要 水泥用量 水灰比4 混凝土拌合物的和易性是一项综合的技术性质 它包括 三方面的含义 其中通常采用坍落度和维勃稠度法两种方法来测定 和则凭经验目测 3 增加 增加 增加 不变4 流动性 黏聚性 保水性 流动性 黏聚性 保水性 113 练习 1 配制混凝土用砂的要求是尽量采用 的砂 A空隙率小B总表面积小C总表面积大D空隙率和总表面积均较小2 混凝土拌合物的坍落度试验只适用于粗骨料最大粒径 mm者 A 80B 60C 40D 203 掺用引气剂后混凝土的 显著提高 A强度B抗冲击性C弹性模量D抗冻性4 对混凝土拌合物流动性起决定性作用的是 A水泥用量B用水量C水灰比D水泥浆数量5 选择混凝土骨料的粒径和级配应使其 A总表面积大 空隙率小B总表面积大 空隙率大C总表面积小 空隙率大D总表面积小 空隙率小 1D2C3D4D5D 114 分析 某混凝土搅拌站原使用砂的细度模数为2 5 后改用细度模数为2 1的砂 改砂后原混凝土配方不变 发觉混凝土坍落度明显变小 请分析原因 因砂粒径变细后 砂的总表面积增大 当水泥浆量不变 包裹砂表面的水泥浆层变薄 流动性就变差 即坍落度变小 115 新世纪混凝土的革新 要求 字数1000字左右 并附参考文献 116 4 4硬化混凝土的强度 混凝土是高度不均质的材料 它的强度不仅取决于各组成材料的强度 而且也取决于这些组成材料的相互作用 粗骨料 一种脆性材料 其强度远远超过混凝土的强度 水泥浆体 抗压强度要高于砂浆和混凝土 但弹性模量较低 水泥砂浆 水泥浆加入砂 弹性模量增加 但强度降低 混凝土 水泥砂浆加入石 弹性模量几乎不变 但强度降低 117 4 4硬化混凝土的强度 说明 多相材料具有与其原始组分不同的性质 宏观层次上 砂浆 粗骨料 稍细层次上 水泥浆 细骨料 混凝土 砂浆 118 4 4硬化混凝土的强度 微观层次上 水化物 氢氧化钙 未水化水泥 水泥浆 包含广泛的毛细孔网格 可以被水和空气填充 119 4 4硬化混凝土的强度 亚微观层次上 各种形状 各种化学成分的结晶体 水化物 连续的胶孔系统 也可以被水和空气填充 水灰比决定了水泥浆的强度 120 4 4硬化混凝土的强度 亚微观层次上 骨料 过渡区 密度较低 强度较小受力时 较易开裂 水泥浆体 薄弱环节 性质取决于水灰比 121 4 4硬化混凝土的强度 混凝土强度 取决于水泥浆强度和粘结强度 过渡区强度 两者又由水灰比决定 122 4 4硬化混凝土的强度 1混凝土的抗压强度与强度等级2影响抗压强度的主要因素3提高混凝土强度的措施 123 4 4硬化混凝土的强度 1混凝土的抗压强度与强度等级 强度是硬化混凝土最重要的性质 混凝土的其他性能与强度均有密切关系 混凝土的强度也是配合比设计 施工控制和质量检验评定的主要技术指标 抗压强度抗折强度抗拉强度抗剪强度 值最大 最主要的强度指标 124 4 4硬化混凝土的强度 1混凝土的抗压强度与强度等级 为什么要用抗压强度 一般 混凝土的大多数重要性质都直接与抗压强度有关 混凝土主要用于承受压力 所以抗压强度非常重要 结构设计规范主要是以混凝土抗压强度为基础 进行试验比较容易 成本较低 125 4 4硬化混凝土的强度 1混凝土的抗压强度与强度等级 混凝土强度的内涵 我们通常所说的混凝土强度 不应该被认为是 本质的 或 内在的 材料性能 因此 混凝土的强度应是观测到的力学性能 或者说是间接反映出来的不同的试验方法会得到不同的结果 因此 在定义抗压强度力学性能时 还必须详细说明用来确定强度的试验方法 126 4 4硬化混凝土的强度 1混凝土的抗压强度与强度等级 抗压强度 立方体抗压强度 根据我国 普通混凝土力学性能试验方法 规定 立方体试件的标准尺寸为150mm 150mm 150mm标准养护条件为温度20 3 相对湿度90 以上标准龄期为28天非标准尺寸可进行折算 100mm的立方体试件 0 95200mm的立方体试件 1 05 127 4 4硬化混凝土的强度 1混凝土的抗压强度与强度等级 标准 抗压强度试验 不同的方法测得的力学性能数值之间通常没有单一的相互关系 所得到的测量值无法比较 所以 为了试图减小因使用不同的试验方法所造成的混乱 人们提出 标准 试验方法 国际 RILEM美国 ASTM加拿大 CSA 128 4 4硬化混凝土的强度 1混凝土的抗压强度与强度等级 需要说明的 通常 混凝土强度试验都不是在真实结构物中的混凝土上进行试验 而是在模拟结构物中混凝土质量较小的混凝土 对比 试件上进行 尺寸不同 养护条件不同 试件试验前不受应力作用 而结构构件要承受某些荷载 129 4 4硬化混凝土的强度 1混凝土的抗压强度与强度等级 可以接受的说法 在小的 主观上认为具有代表性的样品上进行的标准试验无论从哪方面看都不能保证混凝土的质量 因此 混凝土强度设计是以下述含蓄的假设为根据的 若混凝土在结构物中恰当浇注 振捣 养护 而且试验结果是令人满意的 则混凝土在结构物中以满意的方式工作的概率很高 130 4 4硬化混凝土的强度 1混凝土的抗压强度与强度等级 为什么还要进行试验 试验有助于保证混凝土正确地配料 保证适当的配合比 试验可以统计所生产的混凝土性能的变异性 试验可以揭露由于材料或环境条件的偶然变化引起的问题 有助于配制 搅拌 运输 养护人员在各自工序操作中严格按要求进行 有助于确定建筑物问题所在 131 4 4硬化混凝土的强度 非标准尺寸试件 试件尺寸愈小 测得的抗压强度值愈大压板的横向应变小于混凝土的横向应变 压板与试件的上下表面之间产生的摩擦力 对试件的横向膨胀起着约束作用 提高了混凝土的强度立方体试件尺寸较大时 环箍效应的相对作用较小 测得的立方抗压强度因而偏低随着试件尺寸增大 存在缺陷的机率也增大 故较大尺寸的试件测得的抗压强度偏低 132 4 4硬化混凝土的强度 1混凝土的抗压强度与强度等级 抗压强度 非标准尺寸试件 美国标准试件 直径 150mm高度 300mm 133 4 4硬化混凝土的强度 1混凝土的抗压强度与强度等级 抗压强度 134 4 4硬化混凝土的强度 1混凝土的抗压强度与强度等级 抗压强度 135 4 4硬化混凝土的强度 1混凝土的抗压强度与强度等级 强度等级 根据 混凝土结构设计规范 规定 混凝土的强度等级应按立方体抗压强度标准值确定 混凝土立方体抗压强度标准值系指标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件 在28天龄期用标准方法测得的具有95 保证率的抗压强度强度等级 C7 5 C10 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60等12个等级 如 C30表示立方体抗压强度标准值为30MPa 亦即混凝土立方体抗压强度 30MPa的概率要求95 以上 136 4 4硬化混凝土的强度 1混凝土的抗压强度与强度等级 强度等级 普通建筑物的垫层 基础 地坪及受力不大的结构或非永久性建筑选用C7 5 C15普通建筑物的梁 板 柱 楼梯 屋架等钢筋混凝土结构选用C20 C30高层建筑 大跨度结构 预应力混凝土及特种结构宜选用C30以上混凝土 137 4 4硬化混凝土的强度 2影响抗压强度的主要因素 水泥强度和水灰比骨料的品质施工条件养护条件龄期外加剂试验条件对测试结果的影响 138 4 4硬化混凝土的强度 2影响抗压强度的主要因素 水泥强度和水灰比 混凝土强度主要来自水泥以及与骨料间的粘结强度水灰比越大 留下的孔隙越大 使有效承压面积减少 混凝土强度也就越小水灰比越大 多余的水 形成水泡 削弱砂浆与骨料的粘结强度 使混凝土强度下降水灰比过小 混凝土过于干稠 使得不能保证振捣均匀密实 强度反而降低 139 4 4硬化混凝土的强度 2影响抗压强度的主要因素 骨料的品质 骨料中的有害物质含量高 则混凝土强度低骨料自身强度不足 也可能降低混凝土强度表面较粗糙 多棱角 与水泥砂浆的机械咬合力 即粘结强度 提高 混凝土强度较高当粗骨料中针片状含量较高时 将降低混凝土强度 对抗折强度的影响更显著骨料选择时要尽量选用接近球状体的颗粒 140 4 4硬化混凝土的强度 2影响抗压强度的主要因素 施工条件 指搅拌和振捣成型 机械搅拌比人工搅拌均匀 强度也相对较高搅拌时间越长 混凝土强度越高投料方式对强度也有一定影响 先投入粗骨料 水泥和适量水搅拌一定时间 再加入砂和其余水 能比一次全部投料搅拌提高强度10 左右 141 4 4硬化混凝土的强度 2影响抗压强度的主要因素 养护条件 养护温度 湿度决定强度发展 养护环境温度高 水泥水化速度加快 混凝土强度发展也快 早期强度高当养护温度超过40 以上时 虽然能提高混凝土的早期强度 但28天以后的强度通常比20 标准养护的低温度在冰点以下 不但水泥水化停止 而且有可能因冰冻导致混凝土结构疏松 强度严重降低冬季施工 应加强防冻措施 142 4 4硬化混凝土的强度 2影响抗压强度的主要因素 养护条件 养护温度 湿度决定强度发展 相对湿度低 空气干燥 混凝土中的水分挥发加快 致使混凝土缺水而停止水化 混凝土强度发展受阻 极易引起干缩 影响混凝土耐久性混凝土浇筑完毕后12h内应开始对混凝土加以覆盖或浇水 对硅酸盐水泥 普通水泥和矿渣水泥配制的混凝土浇水养护不得少于7天 对掺有缓凝剂 膨胀剂 大量掺合料或有防水抗渗要求的混凝土浇水养护不得少于14天 143 4 4硬化混凝土的强度 2影响抗压强度的主要因素 龄期 混凝土在正常养护下所经历的时间 随养护龄期增长 水泥水化程度提高 凝胶体增多 自由水和孔隙率减少 密实度提高 混凝土强度也随之提高最初的7天内强度增长较快 而后增幅减少 28天以后 强度增长更趋缓慢 但如果养护条件得当 则在数十年内仍将有所增长 144 4 4硬化混凝土的强度 2影响抗压强度的主要因素 外加剂 掺入减水剂 可在保证相同流动性前提下 减少用水量 降低水灰比 从而提高混凝土的强度掺入早强剂 则可有效加速水泥水化速度 提高混凝土早期强度 但对28天强度不一定有利 后期强度还有可能下降 145 4 4硬化混凝土的强度 2影响抗压强度的主要因素 试验条件对测试结果的影响 指试件的尺寸 形状 表面状态和加载速度 试件尺寸 试件的尺寸越小 测得的强度相对越高 试件形状 指棱柱体和立方体试件之间的强度差异 由于 环箍效应 的影响 棱柱体强度较低 146 4 4硬化混凝土的强度 2影响抗压强度的主要因素 试验条件对测试结果的影响 指试件的尺寸 形状 表面状态和加载速度 表面状态 表面平整 则受力均匀 强度较高表面粗糙或凹凸不平 则受力不均匀 强度偏低试件表面涂润滑剂及其他油脂物质时 环箍效应 减弱 强度较低 147 4 4硬化混凝土的强度 2影响抗压强度的主要因素 试验条件对测试结果的影响 指试件的尺寸 形状 表面状态和加载速度 含水状态 混凝土含水率较高时 由于软化作用 强度较低混凝土干燥时 则强度较高混凝土强度等级越低 差异越大 148 4 4硬化混凝土的强度 2影响抗压强度的主要因素 试验条件对测试结果的影响 指试件的尺寸 形状 表面状态和加载速度 加载速度 加载速度较快时 材料变形的增长落后于荷载的增加速度 故破坏时的强度值偏高当加载速度很慢 混凝土将产生徐变 使强度偏低 综上所述 混凝土的试验条件 将在一定程度上影响混凝土强度测试结果 因此 试验时必须严格执行有关标准规定 熟练掌握试验操作技能 149 4 4硬化混凝土的强度 3提高混凝土强度的措施 采用高标号水泥尽可能降低水灰比 或采用干硬性混凝土采用优质砂石骨料 选择合理砂率采用机械搅拌和机械振捣 确保搅拌均匀性和振捣密实性 加强施工管理改善养护条件 保证一定的温度和湿度条件 必要时可采用湿热处理 提高早期强度掺入减水剂或早强剂 提高混凝土的强度 150 4 5硬化混凝土的耐久性 混凝土的耐久性是指在外部和内部不利因素的长期作用下 保持其原有设计性能和使用功能的性质 外部因素 酸碱盐腐蚀 冰冻破坏 水压渗透 碳化作用 干湿循环 内部因素 碱骨料反应 体积变化 151 4 5硬化混凝土的耐久性 通常混凝土的耐久性 抗渗性抗冻性抗侵蚀抗碳化碱骨料反应 152 4 5硬化混凝土的耐久性 抗碳化 指混凝土内水化产物Ca OH 2与空气中的CO2在一定湿度条件下发生化学反应 产生CaCO3和水的过程 混凝土碳化机理 碳化速度与混凝土的原材料 孔隙率和孔隙构造 温度 湿度等条件有关 153 4 5硬化混凝土的耐久性 抗碳化 碳化作用使混凝土的收缩增大 导致混凝土表面产生拉应力 从而降低混凝土的抗拉强度和抗折强度 严重时直接导致混凝土开裂碳化作用使混凝土的碱度降低 失去混凝土强碱环境对钢筋的保护作用 导致钢筋锈蚀膨胀 严重时 使混凝土保护层沿钢筋纵向开裂 直至剥落 进一步加速碳化和腐蚀 严重影响钢筋混凝土结构的力学性能和耐久性能 碳化对混凝土性能的影响 154 4 5硬化混凝土的耐久性 混凝土的水灰比 水灰比大 混凝土的碳化速度就快水泥品种和用量 Ca OH 2