混凝土(1～5节).ppt

混凝土,本章提要主要介绍了普通混凝土的组成材料，混凝土拌合物的和易性，硬化混凝土的强度、变形、耐久性，混凝土外加剂的作用原理和应用，普通混凝土配合比设计方法等，简要介绍了轻混凝土及其他品种混凝土，如体现混凝土发展动态的高强混凝土、高性能混凝土等。,概述1.定义混凝土是由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例配合、拌制均匀，形成混凝土拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。土木建筑工程对混凝土质量的基本要求是：具有符合设计要求的强度；具有与施工条件相适应的和易性；具有与工程环境相适应的耐久性。材料组成经济合理、生产制作节约能源。,2.分类按胶凝材料不同，分为水泥混凝土(又叫普通混凝土)、沥青混凝土、石膏混凝土及聚合物混凝土等；按表观密度不同，分为重混凝土(02700kg/m3)、普通混凝土(0=19002700kg/m3)、轻混凝土(01900kg/m3)；,按使用功能不同，分为结构用混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土及防辐射混凝土等；3.混凝土能成为使用最多的建筑材料的原因4.混凝土的构成普通混凝土中：水泥约占混凝土总重量的10%15%，砂石骨料比例约为1：2，空气的体积含量为1%3%,第一节骨料和水一、骨料骨料又称集料。分粗骨料（d5mm）和细骨料（d5mm）1.颗粒级配骨料的颗粒级配是指混凝土所用骨料的粗细分级与组成情况。级配良好者应该是粗细颗粒含量适当，骨料的空隙率较小。细骨料级配良好，可以减少水泥浆用量，同时混凝土拌合物的工作性较好。粗骨料级配良好，可以节约水泥砂浆。,骨料颗粒级配示意图粗细骨料级配良好，则制成的混凝土密实度大，收缩小。骨料的颗粒级配对于配制高强度混凝土和防水、抗渗混凝土尤其重要。,颗粒级配的测定：粗、细骨料的级配均采用筛分析法测定。测定砂子粒度和级配用的标准筛筛孔尺寸依次为5.0、2.5、1.25、0.63、0.315、0.16mm。筛分后每个筛子所余留的砂子重占总砂样重量的百分数，称为某一筛号的分计筛余ai。比某一筛号筛孔尺寸大的砂粒累计重量占总砂样重量的百分数，称为某一筛的累计筛余i。,由测的累计筛余，可用下式计算砂的细度模数xi-累计筛余百分率，即该号筛与大于该号各筛分计筛余百分率之和。细度模数（x）愈大，表示砂愈粗，砂的细度模数范围一般为3.70.7，其中x在3.73.为粗砂，x在.02.3为中砂，x在2.21.6为细砂，,x在1.50.7为特细砂。混凝土用砂的细度模数范围一般为3.71.6。混凝土用砂的颗粒级配应处于表6-1或图6-2（教材P73）的某一级配区内。1区砂较粗，宜于配制水泥用量较多的富混凝土和低塑性混凝土。若偏向1区右下方，砂子过粗，所配制的混凝土和易性不良，不易振捣成型。2区属于常用级配砂，通常认为2区砂粗细适中，级配良好。3区砂较细，配制成的拌合物粘性略大。,粗骨料的级配一般应该符合表6-2（教材P73）的要求。选用粗骨料除满足级配范围规定外，在条件许可时选用较大的最大粒径，可以减小骨料的比表面积，从而减少水泥用量。但不能过大粗骨料的颗粒级配分连续粒级和单粒粒级。连续级配是石子粒级呈连续性，即颗粒由小到大，每级石子占一定比例。用连续级配的骨料配制的混凝土混合料，和易性较好，不易发生离析现象。连续级配是工程上最常用的级配。单粒级级配也称间断级配，是人为地剔除骨料中某些粒级颗粒，从而使骨料级配不连续，大骨料空隙由小几倍的小粒径颗粒填充，以降低石子的空隙率。由间断级配制成的混凝土，可以节约水泥。由于其颗粒粒径相差较大，混凝土混合物容易产生离析现象，导致施工困难。,2.骨料的颗粒特征骨料颗粒形状及表面特征对混凝土的性能有很大影响。碎石和山砂的颗粒富有棱角，表面粗糙，与水泥粘结较好，但是拌制的拌合物和易性较差。卵石和河砂、海砂，颗粒近于圆形，表面光滑，拌制的拌合物和易性好，但是混凝土强度较低。粗骨料中异形骨料的含量不能太多。,3.含泥量及有害杂质国家标准规定砂中不应混有草根、树叶、塑料、煤块、炉渣等杂物，砂中如含有云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐等，其含量应符合有关规定。粗骨料中的有害杂质主要有：粘土、淤泥及细屑；硫酸盐及硫化物；有机物质；蛋白石及其他含有活性氧化硅的岩石颗粒等。它们的危害作用与在细骨料中相同。各种有害杂质的含量都不应超出规范的规定。,二、混凝土拌合水和养护用水在拌制和养护混凝土用的水中，不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，如油脂、糖类等。凡是能饮用的自来水和清洁的天然水，都能用来拌制和养护混凝土。污水、PH值小于的酸性水、含硫酸盐（按3计）超过水重的水均不得使用，在对水质有疑问时可将该水与洁净水分别制成混凝土试块，然后进行强度对比试验，如果用该水制成的试块强度不低于洁净水制成的试块强度，就可用此水来拌制混凝土。海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物，对水泥石有侵蚀作用，对钢筋也会造成锈蚀，因此一般不得用海水拌制混凝土。,第二节混凝土拌合物的和易性,一、和易性的概念和易性又称工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工条件下，便于各种施工工序的操作，以保证获得均匀密实的混凝土的性能。和易性是一项综合技术指标，包括流动性(稠度)、粘聚性和保水性三个主要方面。,(1)流动性是指拌合物在自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并均匀密实地填充整个模型的性能。流动性好的混凝土拌合物操作方便、易于捣实和成型。(2)粘聚性是指拌合物在施工过程中，各组成材料互相之间有一定的粘聚力，不出现分层离析，保持整体均匀的性能。,(3)保水性是指拌合物保持水分，不致产生严重泌水的性质。混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性三者既互相联系，又互相矛盾。施工时应兼顾三者，使拌合物既满足要求的流动性，又保证良好的粘聚性和保水性。,二、和易性的测定和选择,普通混凝土拌合物性能试验方法(GB/T500802002)规定采用坍落度试验和维勃稠度试验进行评定。(1)坍落度试验将混凝土拌合物分3次按规定方法装入坍落度筒内，分层捣实，刮平表面后，垂直向上提起坍落度筒。拌合物因自重而坍落，测量坍落的值(mm)，即为该拌合物的坍落度，如下图,坍落度测定,在做坍落度试验的同时，应观察混凝土拌合物的粘聚性、保水性等情况，以更全面地评定混凝土拌合物的和易性。坍落度法适用于骨料最大粒径不大于40，坍落度值不小于10的混凝土拌合物。根据坍落度的不同，可将混凝土拌合物分为：塑性混凝土（坍落度大于10c）低塑性混凝土（坍落度为28c）干硬性混凝土（坍落度值小于1c）流态混凝土（坍落度大于20c）。,(2)维勃稠度试验维勃稠度试验需用维勃稠度测定仪（如下图）。所用的时间(以秒计)称为该混凝土拌合物的维勃稠度。,维勃稠度值越大，说明混凝土拌合物越干硬。反之若稠度值小，表示拌合物较稀，流动性较好。此法适用范围为530s。(3)和易性的选择混凝土拌合物的坍落度，主要依据构件截面大小，钢筋疏密和捣实方法来确定。当截面尺寸较小或钢筋较密，或采用人工插捣时，坍落度可选择大些。反之，如构件截面尺寸较大，钢筋较疏，或采用振动器振捣时，坍落度可选择小些。,三、影响混凝土和易性的主要因素(1)水泥浆的数量在水灰比不变的条件下，增加混凝土单位体积中的水泥浆数量，能使骨料周围有足够的水泥浆包裹，改善骨料之间的润滑性能，从而使混凝土拌合物的流动性提高。但水泥浆数量不宜过多，否则会出现流浆现象，粘聚性变差，浪费水泥，同时影响混凝土强度。,（）水泥浆的稠度水泥浆的稀稠，取决于水灰比的大小。水灰比小，水泥浆稠，拌合物流动性就小，混凝土拌合物难以保证密实成型。若水灰比过大，又会造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良，而产生流浆、离析现象。水泥浆的数量和稠度取决于用水量和水灰比。实际上用水量是影响混凝土流动性最大的因素。,(3)砂率砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石总用量的百分率。（）其他影响因素水泥品种，骨料种类，粒形和级配以及外加剂等，都对混凝土拌合物的和易性有一定影响。此外，在混凝土拌合物中加入外加剂时（如减水剂），能显著地改善和易性。混凝土拌合物的和易性还与时间，温度有关。拌合物拌制后，随时间延长，流动性减小；温度越高，水分丢失越快，坍落度损失越大。,第三节混凝土的强度,一、混凝土的强度与强度等级按照标准的制作方法制成边长为150的正立方体试件，在标准养护条件（温度士3，相对湿度90以上）下，养护至28龄期，按照标准的测定方法测定其抗压强度值，称为混凝土立方体抗压强度”当采用非标准尺寸的试件时，应换算成标准试件的强度。换算方法是将所测得的强度乘以相应的换算系数,混凝土强度等级采用符号C与立方体抗压强度标准值表示。普通混凝土通常划分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等12个强度等级(C60以上的混凝土称为高强混凝土)。为保证工程质量并节约水泥，设计时必须根据建筑构件所处部位及承受荷载的性质，选用不同强度等级的混凝土。,二、影响混凝土强度的因素(1)水泥强度等级和水灰比配合比相同时，水泥强度等级越高，混凝土强度也越大；在一定范围内，水灰比越小，混凝土强度也越高。试验证明，混凝土强度与水灰比呈曲线关系，而与灰水比呈直线关系,(2)粗骨料的质量粗骨料对混凝土强度的影响主要表现在骨料本身的强度和颗粒形状及表面特征上。当粗骨料中含有大量针片状颗粒及风化的岩石时，会降低混凝土强度。碎石表面粗糙、多棱角，与水泥石粘结力较强，而卵石表面光滑，与水泥石粘结力较弱。因此，水泥强度等级和水灰比相同时，碎石混凝土强度比卵石混凝土的高些。,(3)养护条件试验表明，保持足够湿度时，温度升高，水泥水化速度加快，强度增长也快。混凝土结构工程施工质量验收规范(GB502042002)规定，在混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以覆盖并保湿养护。混凝土强度与保持潮湿日期的关系见下图。1长期保持潮湿；2保持潮湿14d；3保持潮湿7d；4保持潮湿3d；5保持潮湿1d,（4）龄期在正常养护条件下，混凝土强度的增长遵循水泥水化历程规律，即随着龄期时间的延长，强度也随之增长。最初内，强度增长较快，以后增长较慢。但只要温湿度适宜，其强度仍随龄期增长。,提高混凝土强度的措施(1)采用高强度等级水泥(2)采用干硬性混凝土(3)采用蒸汽或蒸压养护(4)采用机械搅拌和振捣(5)掺入减水剂或早强剂,第四节混凝土的耐久性,混凝土耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观完整性的能力。包括混凝土的抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力等等。(1)抗渗性是指混凝土抵抗水、油等液体渗透的能力。抗渗性好坏用抗渗等级来表示。抗渗等级分为P4、P6、P8、P10、P12等5个等级。,混凝土水灰比对抗渗性起决定性作用。提高混凝土抗渗性的根本措施在于增强混凝土的密实度。(2)抗冻性是指混凝土在饱和水状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，也不严重降低强度的性能，是评定混凝土耐久性的主要指标。抗冻等级根据混凝土所能承受的反复冻融循环的次数，划分为F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300等9个等级。,混凝土的密实度、孔隙的构造特征是影响抗冻性的重要因素。(3)抗侵蚀性腐蚀的类型通常有淡水腐蚀、硫酸盐腐蚀、溶解性化学腐蚀、强碱腐蚀等，其腐蚀机理详见第4.1节。混凝土的抗侵蚀性与密实度有关，同时，水泥品种、混凝土内部孔隙特征对抗腐蚀性也有较大影响。,（4）混凝土的碳化,混凝土的碳化作用是指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水。碳化又叫中性化。碳化对混凝土性能有明显的影响，首先是减弱对钢筋的保护作用。其次，当碳化深度超过钢筋的保护层时，钢筋不但易发生锈蚀，还会因此引起体积膨胀，使混凝土保护层开裂或剥落，进而又加速混凝土进一步碳化。碳化作用还会引起混凝土的收缩，使混凝土表面碳化层产生拉应力，可能产生微细裂缝，从而降低了混凝土的抗折强度。,（5）干缩（6）耐磨性提高混凝土耐久性措施(1)根据工程所处环境及要求，合理选择水泥品种。(2)控制水灰比及保证足够的水泥用量。(3)改善粗细骨料的颗粒级配。(4)掺加外加剂，以改善抗冻、抗渗性能。(5)加强浇捣和养护，以提高混凝土强度及密实度，避免出现裂缝、蜂窝等现象。(6)采用浸渍处理或用有机材料作防护涂层。,第五节混凝土外加剂,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%。混凝土中掺入外加剂，是行之有效的改善混凝土性能的措施。随着科学技术的不断进步，外加剂已越来越多地得到发展和使用。因此，外加剂已成为混凝土中除由四种基本材料以外的第五种组分。,按功能分为四类：（）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。如各种减水剂、泵送剂、保水剂等（）调节混凝土凝结时间，硬化性能的外加剂。如缓凝剂、早强剂、速凝剂等（）改善混凝土耐久性能的外加剂。如引气剂、防水剂和阻锈剂等。（）改善混凝土其他性能的外加剂。如引气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂、碱骨料反应抑制剂、隔离剂、养护剂等。,一、减水剂减水剂是指能保持混凝土的和易性不变，而显著减少其拌和用水量的外加剂。(1)减水剂的减水作用水泥加水拌和后，水泥颗粒间会相互吸引，形成许多絮状物。当加入减水剂后，减水剂能拆散这些絮状结构，把包裹的游离水释放出来。,(2)使用减水剂的技术经济效果在保持和易性不变，也不减少水泥用量时，可减少拌和水量5%25%或更多。在保持原配合比不变的情况下，可使拌合物的坍落度大幅度提高(可增大100200mm)。若保持强度及和易性不变，可节省水泥10%20%。提高