第三章水泥混凝土concrete

1、第三章水泥混凝土concrete 第三章.水泥混凝土 (concrete)及砂浆 混凝土概述混凝土概述 一、混凝土定义一、混凝土定义 由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例配合、拌制成拌合物，经一由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例配合、拌制成拌合物，经一 定时间硬化而成的人造石材。定时间硬化而成的人造石材。 二、混凝土特点二、混凝土特点 1.1.优点优点就地取材；造价低；可塑性好；耐久性高；与钢筋有牢固的粘结；就地取材；造价低；可塑性好；耐久性高；与钢筋有牢固的粘结； 性能可调整。性能可调整。 2.2.缺点缺点自重大；比强度小；抗拉强度低，性脆；导热系数大；硬化慢，自重大；比强度小；抗拉强度低

2、，性脆；导热系数大；硬化慢， 生产周期长。生产周期长。 三、混凝土分类三、混凝土分类 按表观密度分按表观密度分 重混凝土重混凝土 0 2600kg/m 2600kg/m3 3 普通混凝土普通混凝土 19501950 0 2500kg/m2500kg/m3 3 轻混凝土轻混凝土 1950kg/m1950kg/m3 3 按抗压强度标准值按抗压强度标准值 （fcu,k） 低强度混凝土低强度混凝土 30MPa 中强度混凝土中强度混凝土 3060MPa 高强度混凝土高强度混凝土 60MPa 超高强混凝土超高强混凝土 100MPa 第三章水泥混凝土concrete 四、混凝土中各组成材料的作用四、混凝土中

3、各组成材料的作用 混凝土组成材料混凝土组成材料 水泥、水、细骨料和粗骨料，以及适量水泥、水、细骨料和粗骨料，以及适量 外加剂和掺合料。外加剂和掺合料。 水泥水泥 混凝土未硬化前混凝土未硬化前(fresh concrete) 起润滑作用起润滑作用 水泥浆水泥浆 水水 混凝土硬化后混凝土硬化后(concrete） 起胶结作用起胶结作用 细骨料细骨料 起起骨架骨架作用、抗风化作用、抗风化 骨料骨料 粗骨料粗骨料 抑制水泥浆收缩抑制水泥浆收缩、耐磨、耐磨 五、对混凝土质量的四项基本要求五、对混凝土质量的四项基本要求 具有符合设计的强度等级；具有施工条件相适应的施工和易性；具有与具有符合设计的强度等级；

4、具有施工条件相适应的施工和易性；具有与 工程环境相适应的耐久性；经济合理。工程环境相适应的耐久性；经济合理。 （20%左右）左右） （6080%左右）左右） 第三章水泥混凝土concrete 品种品种 水泥水泥( (cement) ) 强度等级强度等级 分类分类 水水( (water) ) 洁净水洁净水 泥和泥块含量泥和泥块含量 有害物质含量有害物质含量 细骨料细骨料( (fine-aggregates) ) 颗粒级配和粗细程度颗粒级配和粗细程度 混凝土混凝土 坚固性坚固性 分类分类 Concrete 碱活性碱活性 泥、泥块含量，有害物质泥、泥块含量，有害物质 粗骨料粗骨料 ( ( coars

5、e - aggregates ) ) 最大粒径最大粒径 定义、分类定义、分类 颗粒形状颗粒形状( (针、片状颗粒含量针、片状颗粒含量) ) 外加剂外加剂( (admixture) ) 作用作用 颗粒级配颗粒级配 减水剂、引气剂减水剂、引气剂 强度强度 掺合料掺合料( (additive) ) 定义、分类定义、分类 碱活性碱活性 作用作用 坚固性坚固性 粉煤灰、磨细矿渣粉煤灰、磨细矿渣 3-1 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料 第三章水泥混凝土concrete 一一. .水泥水泥(cement) 1 1、品种、品种 依据工程结构特点、使用环境及水泥特性选择；依据工程结构特点、使用环境及水

6、泥特性选择； 2 2、强度等级的选择、强度等级的选择 水泥强度等级应与混凝土强度等级相适应。水泥强度等级应与混凝土强度等级相适应。 （1 1）中、低）中、低强度等级混凝土（强度等级混凝土（C60C60），），水泥强度等级水泥强度等级(1.5(1.5 2.5)2.5)混凝土强度等级；混凝土强度等级； （2 2）高）高强度等级混凝土（强度等级混凝土（C60C60），），水泥强度等级水泥强度等级(0.9 (0.9 1.5)1.5)混凝土强度等级。混凝土强度等级。 原则：原则：高对高，低对低高对高，低对低 3 3、用量、用量混凝土配合比设计计算确定混凝土配合比设计计算确定 第三章水泥混凝土concre

7、te 工程实例：混凝土干缩缝工程实例：混凝土干缩缝 某车间完工后发现顶层每个框架横梁上都出现不同程度的裂某车间完工后发现顶层每个框架横梁上都出现不同程度的裂 缝。裂缝均于梁的上部，长约为梁高一半，裂缝上宽下窄，最缝。裂缝均于梁的上部，长约为梁高一半，裂缝上宽下窄，最 大宽为大宽为0.5mm。经设计复查，设计计算无误；整个车间坐落于。经设计复查，设计计算无误；整个车间坐落于 完整的砂岩地基上，没有不均匀沉降，材料全部合格，混凝土完整的砂岩地基上，没有不均匀沉降，材料全部合格，混凝土 强度满足要求。强度满足要求。 经了解，在顶层施工中为赶进度，把混凝土的强度等级从经了解，在顶层施工中为赶进度，把混

8、凝土的强度等级从 C20提高至提高至C30，单位水泥用量增加了，单位水泥用量增加了90kg90kg，且当时使用的砂亦，且当时使用的砂亦 恰好细度较细。恰好细度较细。 【分析分析】：从裂缝形状看，可知不属荷载裂缝，为收缩变形产：从裂缝形状看，可知不属荷载裂缝，为收缩变形产 生的裂缝。原因是施工中任意提高混凝土强度，加大水泥用量，生的裂缝。原因是施工中任意提高混凝土强度，加大水泥用量， 且采用细度模数小的砂，这两方面都会使收缩增大，从而导致且采用细度模数小的砂，这两方面都会使收缩增大，从而导致 产生裂缝。产生裂缝。 第三章水泥混凝土concrete 二、拌合及养护用水二、拌合及养护用水(water

9、) 1 1、基本要求、基本要求 不影响混凝土的凝结和硬化；不影响混凝土的凝结和硬化； 无损于混凝土强度发展和耐久性；无损于混凝土强度发展和耐久性； 不加快钢筋锈蚀；不加快钢筋锈蚀； 不引起预应力钢筋脆断；不引起预应力钢筋脆断； 不污染混凝土表面。不污染混凝土表面。 2 2、满足、满足 混凝土拌合用水标准混凝土拌合用水标准JGJ63-89的规定。凡是能饮的规定。凡是能饮 用的自来水和洁净的天然水，均可用于混凝土拌合和养护。用的自来水和洁净的天然水，均可用于混凝土拌合和养护。 第三章水泥混凝土concrete 三、细骨料三、细骨料 (fine-aggregates) 1 1、定义、定义 粒径在粒径

10、在0.15mm4.75mm的骨料称为细骨料，常称作砂的骨料称为细骨料，常称作砂(sand)。 按产源分按产源分 天然天然砂砂河河砂、湖砂、山砂、淡化海砂；砂、湖砂、山砂、淡化海砂； 2 2、分类、分类 人工人工砂砂机制机制砂、混合砂；砂、混合砂； 按细度模数分按细度模数分 粗砂、粗砂、中中砂、细砂砂、细砂; 3 3、泥、泥块、有害物质、泥、泥块、有害物质 (1)(1)泥、泥块泥、泥块定义定义 (2)(2)有害物质有害物质包括云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐等；包括云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐等； 泥，泥块，云母，轻物质泥，泥块，云母，轻物质粘附在砂的表面粘附在砂的表面,

11、 ,妨碍水泥与砂的粘妨碍水泥与砂的粘 结结, ,降低混凝土的强度降低混凝土的强度, ,增加混凝土的用水量增加混凝土的用水量, ,加加 大混凝土的收缩大混凝土的收缩, ,降低混凝土的抗渗性和抗冻性。降低混凝土的抗渗性和抗冻性。 (3)(3)危害危害 有机物、硫化物及硫酸盐有机物、硫化物及硫酸盐对水泥有腐蚀作用对水泥有腐蚀作用 氯盐氯盐对钢筋有腐蚀作用对钢筋有腐蚀作用 (4)(4)技术要求技术要求：符合：符合建筑用砂建筑用砂GB/T14684-2001GB/T14684-2001的要求的要求 第三章水泥混凝土concrete 4 4、粗细程度、粗细程度 (1)(1)定义定义 不同粒径的砂粒混合在一

12、起后的平均不同粒径的砂粒混合在一起后的平均( (总体总体) )粗细程度。粗细程度。 (2)(2)目的目的 使砂的总表面积较小，包裹砂粒表面的水泥浆较少，从使砂的总表面积较小，包裹砂粒表面的水泥浆较少，从 而节约水泥用量。而节约水泥用量。 (3)(3)测定测定 用筛分析方法用筛分析方法( (简称筛析法简称筛析法) )测定测定 (4)(4)指标指标 细度模数细度模数 (5)(5)分类分类 f 3.13.7为粗砂，为粗砂， f 2.33.0为中砂，为中砂， f 1.62.2为细砂，为细砂， f 0.71.5为特细砂为特细砂 配制混凝土时优先选用配制混凝土时优先选用中粗砂中粗砂 () 5 234561

13、 100 1 AAAAAA f A 第三章水泥混凝土concrete 5 5、颗粒级配、颗粒级配 (1)(1)定义定义表示砂大小颗粒的搭配（组合）情况。表示砂大小颗粒的搭配（组合）情况。 (2)(2)目的目的使砂的总空隙率较小使砂的总空隙率较小, ,填充砂粒空隙的水泥浆较少填充砂粒空隙的水泥浆较少, ,从从 而节约水泥用量。而节约水泥用量。 (3)(3)测定测定用筛分析方法用筛分析方法( (简称筛析法简称筛析法) )测定测定 (4)(4)标准方孔筛标准方孔筛 4.75mm，2.36mm，1.18mm，0.6mm，0.3mm，0.15mm (5)(5)评定评定按按0.60.6mm筛孔累计筛余百分

14、率分成三个级配区筛孔累计筛余百分率分成三个级配区 (1(1、 2 2、 3 3区区) ) 见表4-2，图4-3 (6)(6)级配合格的标志级配合格的标志 各筛孔累计筛余百分率各筛孔累计筛余百分率(A(Ai i) )落在任一级配区，级配合格；落在任一级配区，级配合格； 除除4.754.75mm、0.60.6mm外，允许有少量超出，但超出总量不大外，允许有少量超出，但超出总量不大 于于5%，级配合格。，级配合格。 配制混凝土时优先选用配制混凝土时优先选用2 2区区砂砂 第三章水泥混凝土concrete 3区 2区 1区 第三章水泥混凝土concrete 标准筛 第三章水泥混凝土concrete 标

15、准筛 第三章水泥混凝土concrete 砂的筛分析试验砂的筛分析试验 (1)(1)标准筛孔标准筛孔( (方孔方孔)4.75mm，2.36mm, 1.18mm，0.6mm，0.3mm， 0.15mm (2)(2)标准试样标准试样 M = = 500g 4.75mm 2.36mm 1.18mm 0.6mm 0.3mm 0.15mm 筛底筛底 筛孔尺寸筛孔尺寸 mm 筛余量筛余量 mi(g) 分计筛余分计筛余(%) ai 累计筛余累计筛余(%) Ai 4.75 50 10.0 10 .0 2.36 90 18.0 28 .0 1.18 120 24 .0 52 .0 0.6 150 30 .0 82

16、 .0 0.3 65 13 .0 95 .0 0.15 20 4 .0 99 .0 计算公式计算公式miai=mi/M100 Ai =ai 细度模数细度模数 f =(28+52+82+95+99)-5(28+52+82+95+99)-510/(100-10)10/(100-10)=3.43.4，属粗砂，属粗砂 A A0.6 0.6=82.0%, =82.0%,按按1 1区评定。经检查所有筛孔区评定。经检查所有筛孔A Ai i均落在均落在1 1区，则该区，则该 砂为砂为1 1区砂。区砂。级配合格级配合格 第三章水泥混凝土concrete 6 6、坚固性、坚固性 7 7、碱活性、碱活性 v 定义定

17、义水泥中的碱水泥中的碱(Na2O0.659K2O)与骨料中的活性与骨料中的活性SiO2反应，生反应，生 成碱成碱-硅酸凝胶硅酸凝胶(Na2SiO3)，并从周围介质中吸收水分而膨胀，并从周围介质中吸收水分而膨胀， 导致混凝土开裂而破坏的现象。导致混凝土开裂而破坏的现象。反应慢，潜在危害相当大。反应慢，潜在危害相当大。 v 碱骨料反应的三个必要条件碱骨料反应的三个必要条件 水泥中含碱的含量大于水泥中含碱的含量大于0.6%（以（以 Na2O计计 ）；）； 骨料中含有活性骨料中含有活性SiO2； 存在存在H2O （1 1）定义）定义砂在气候、环境变化或其他物理因素作用下抵抗砂在气候、环境变化或其他物理

18、因素作用下抵抗 破裂的能力。破裂的能力。 (2)(2)检测检测 天然砂的坚固性采用硫酸钠溶液法进行检验，砂样经天然砂的坚固性采用硫酸钠溶液法进行检验，砂样经5 5次循次循 环后其质量损失应符合国家标准标定。环后其质量损失应符合国家标准标定。 第三章水泥混凝土concrete 四、粗骨料四、粗骨料( (coarse-aggregates) ) 1 1、定义、定义粒径在粒径在4.75mm 90mm的骨料称为粗骨料，常称作石子。的骨料称为粗骨料，常称作石子。 2 2、分类、分类 按产源分按产源分 碎石、卵石碎石、卵石 按粒径尺寸分按粒径尺寸分 连续级配、单粒级（间断级配）连续级配、单粒级（间断级配）

19、 3 3、泥、泥块、有害物质、泥、泥块、有害物质 泥、泥块泥、泥块 有害物质有害物质包括有机物、硫化物及硫酸盐包括有机物、硫化物及硫酸盐 危害危害详见细骨料详见细骨料 技术技术要求：符合要求：符合建筑用建筑用卵石、碎石卵石、碎石GB/T146852001的要求的要求 4 4、颗粒形状和表面特征、颗粒形状和表面特征 （1 1）颗粒形状）颗粒形状 最佳形状最佳形状球形、正方体形球形、正方体形 最差形状最差形状针状颗粒、片状颗粒针状颗粒、片状颗粒 （2 2）表面特征）表面特征 指骨料表面的粗糙程度及孔隙特征等，影响混凝土的和易性和与胶指骨料表面的粗糙程度及孔隙特征等，影响混凝土的和易性和与胶 结料的

20、粘结力。结料的粘结力。 第三章水泥混凝土concrete 针状颗粒针状颗粒卵石和碎石颗粒的长度大于该颗粒所属相应卵石和碎石颗粒的长度大于该颗粒所属相应 粒级的平均粒径的粒级的平均粒径的2.42.4倍；倍； 片状颗粒片状颗粒厚度小于平均粒径的厚度小于平均粒径的0.40.4倍；倍； 平均粒径指该粒级上、下限粒径的平均值。平均粒径指该粒级上、下限粒径的平均值。 危害危害 拌合物和易性差，混凝土强度降低，耐久性差（骨拌合物和易性差，混凝土强度降低，耐久性差（骨 料空隙率大）料空隙率大） 技术技术要求：要求：符合符合建筑用建筑用卵石、碎石卵石、碎石GB/T14685-2001的要求的要求 碎石碎石表面粗

21、糙，棱角多，且较洁净，与水泥石粘结牢固；表面粗糙，棱角多，且较洁净，与水泥石粘结牢固； 卵石卵石表面光滑，有机杂质含量较多，与水泥石粘结力较差；表面光滑，有机杂质含量较多，与水泥石粘结力较差； 在相同条件下，在相同条件下，卵石混凝土强度较碎石混凝土强度低；卵石混凝土强度较碎石混凝土强度低； 在单位用水量相同条件下，在单位用水量相同条件下，卵石混凝土流动性较碎石混凝土卵石混凝土流动性较碎石混凝土 大；大； 第三章水泥混凝土concrete 第三章水泥混凝土concrete 第三章水泥混凝土concrete 【观察观察】 请观察图中请观察图中A A、B B、C C三三 种石子的形状有何差别，种石子

22、的形状有何差别， 分析其对拌制混凝土性能分析其对拌制混凝土性能 会有哪些影响。会有哪些影响。 A -碎石碎石1 B-碎石碎石2 C-卵石卵石 第三章水泥混凝土concrete 5 5、最大粒径、最大粒径 (1)定义定义粗骨料公称粒粗骨料公称粒级的上限。级的上限。 (2)目的目的表示粗骨料的粗细程度表示粗骨料的粗细程度粗骨料总表面积粗骨料总表面积较较小小节约节约 水泥水泥 条件许可时，条件许可时，粗骨料的最大粒径大应尽量大粗骨料的最大粒径大应尽量大（P83）。但大。但大 于于40mm时，有可能造成混凝土强度下降。时，有可能造成混凝土强度下降。 (3)混凝土结构工程施工质量验收规范混凝土结构工程施

23、工质量验收规范(GB502042002)规定规定 混凝土梁、柱、墙的粗骨料的最大粒径混凝土梁、柱、墙的粗骨料的最大粒径1/4截面最小尺寸，截面最小尺寸， 且且3/4钢筋净距。钢筋净距。 混凝土实心板的粗骨料最大粒径混凝土实心板的粗骨料最大粒径1/3板厚，且板厚，且40mm。 【例例】： 某混凝土柱断面为某混凝土柱断面为300400mm，受力钢筋，受力钢筋22mm，钢筋间，钢筋间 距距66mm，则该混凝土柱所用石子的最大粒径应为，则该混凝土柱所用石子的最大粒径应为 mm。 第三章水泥混凝土concrete 6 6、颗粒级配、颗粒级配 (1)定义定义 石子中不同粒径颗粒的搭配情况石子中不同粒径颗粒

24、的搭配情况 (2)目的目的 使石子的总空隙率较小使石子的总空隙率较小节约水泥用量节约水泥用量 (3)测定测定 用筛分析方法用筛分析方法(简称筛析法简称筛析法)测定测定 (4)类型类型 连续级配和单粒级连续级配和单粒级(间断级配间断级配) 连续级配连续级配 石子由小到大各粒级相连的级配。石子由小到大各粒级相连的级配。 连续粒级可以直接用于配制混凝土；连续粒级可以直接用于配制混凝土； 间断级配间断级配 小颗粒粒径石子直接与大颗粒粒径石子相小颗粒粒径石子直接与大颗粒粒径石子相 配，中间缺了一段粒级的级配。配，中间缺了一段粒级的级配。 单粒级宜用于组合成连续粒级，也可与连续粒级混凝土混合单粒级宜用于组

25、合成连续粒级，也可与连续粒级混凝土混合 使用，不宜用单一的单粒级配制混凝土。使用，不宜用单一的单粒级配制混凝土。 (5)标准筛孔标准筛孔 2.36，4.75，9.5，16.0，19.0，26.5 ，31.5，37.5，53.0，63，75.0，90.0。 技术要求：普通混凝土用碎石或卵石的颗粒级配应符合表技术要求：普通混凝土用碎石或卵石的颗粒级配应符合表4-6的的 规定规定（P84）。 第三章水泥混凝土concrete 岩石抗压强度（仅用于碎石，且混凝土岩石抗压强度（仅用于碎石，且混凝土C60C60时才检验）时才检验） （1 1）强度）强度 压碎指标（用于碎石、卵石）压碎指标（用于碎石、卵石）

26、 （2 2）岩石抗压强度）岩石抗压强度用母岩制作用母岩制作5050mm的立方体的立方体( (或直径和高均为或直径和高均为50mm 的圆柱体的圆柱体)浸水浸水48h，测定其抗压强度值。，测定其抗压强度值。 技术要求：在水饱和状态下，其抗压强度：火成岩技术要求：在水饱和状态下，其抗压强度：火成岩80MPa，变质岩变质岩 6060MPa，水成岩，水成岩3030MPa。 （3 3）压碎指标）压碎指标一定重量气干状态的一定重量气干状态的9.5mm19mm碎石装入标准筒内碎石装入标准筒内, 按规定速度加荷至按规定速度加荷至200KN，卸荷后称取试样重，卸荷后称取试样重M0 ，用，用2.36mm筛筛去细筛筛

27、去细 粒，称取筛余重粒，称取筛余重M1 压碎指标（压碎指标（a a） 压碎指标压碎指标是表示粗骨料强度的间接指标；是表示粗骨料强度的间接指标； 压碎指标越小，粗骨料强度越高，反之，粗骨料强度越低。压碎指标越小，粗骨料强度越高，反之，粗骨料强度越低。 技术要求：应符合符合技术要求：应符合符合建筑用建筑用卵石、碎石卵石、碎石GB/T14685-2001的要求的要求 8 8、坚固性、坚固性 定义同细骨料定义同细骨料 9 9、碱活性、碱活性 7 7、强度、强度 0 01 100% mm m 第三章水泥混凝土concrete 五、外加剂五、外加剂( (admixture) ) 1 1、定义、定义 在拌制

28、混凝土过程中掺入的用以改善混凝土性能的物质，掺量在拌制混凝土过程中掺入的用以改善混凝土性能的物质，掺量 一般不大于水泥重量一般不大于水泥重量5%( (特殊情况除外特殊情况除外) )。混凝土第五组分。混凝土第五组分 2 2、分类、分类按主要功能分为按主要功能分为5 5类类 （1 1）改善流变性能（减水剂、泵送剂、引气剂、保水剂、灌浆剂等）改善流变性能（减水剂、泵送剂、引气剂、保水剂、灌浆剂等） （2 2）调节凝结时间、硬化性能（缓凝剂、早强剂、速凝剂等）调节凝结时间、硬化性能（缓凝剂、早强剂、速凝剂等） （3 3）调节气体含量（引气剂、加气剂、泡沫剂等）调节气体含量（引气剂、加气剂、泡沫剂等）

29、（4 4）改善耐久性（引气剂、阻锈剂、防水剂、防冻剂等）改善耐久性（引气剂、阻锈剂、防水剂、防冻剂等） （5 5）改善其他性能（加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、碱）改善其他性能（加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、碱- -集料反应集料反应 抑制剂等）抑制剂等） 3 3、常用种类、常用种类减水剂、引气剂、早强剂和缓凝剂等；减水剂、引气剂、早强剂和缓凝剂等； 第三章水泥混凝土concrete (2) (2)技术经济效果技术经济效果( (作用作用) ) 拌合物用水量不变时，能明显提高拌合物流动性拌合物用水量不变时，能明显提高拌合物流动性( (增大坍落度增大坍落度) ) 拌合物坍落度和水泥用量不变时拌合物

30、坍落度和水泥用量不变时, ,可可减少减少用水量，且提高混凝用水量，且提高混凝 土强度，尤其是早期强度；土强度，尤其是早期强度； 当保持当保持混凝土强度不变时，混凝土强度不变时，节约水泥用量。节约水泥用量。 (3)(3)水泥桨的水泥桨的絮凝结构絮凝结构 水泥加水后水泥加水后, ,由于水泥颗粒之间的分子凝聚力作用形成的结构。由于水泥颗粒之间的分子凝聚力作用形成的结构。 (4)(4)表面活性剂表面活性剂 定义定义具有显著改变具有显著改变( (通常为降低通常为降低) )液体表面张力或两相间界面张力的物质液体表面张力或两相间界面张力的物质 作用作用湿润、乳化、分散、润滑、起泡和洗涤作用湿润、乳化、分散、

31、润滑、起泡和洗涤作用 构造构造分子由亲水基团和憎水基团两部分组成。分子由亲水基团和憎水基团两部分组成。 减水剂之所以能减水，是由于它是一种表面活性剂。减水剂之所以能减水，是由于它是一种表面活性剂。 4 4、减水剂减水剂 （1 1）定义定义在混凝土拌合物坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的在混凝土拌合物坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的 外加剂。外加剂。 第三章水泥混凝土concrete (5)(5)减水剂的减水机理减水剂的减水机理 憎水基团憎水基团 其减水机理有三其减水机理有三 吸附分散吸附分散减水剂的减水剂的憎水基团定向吸附在憎水基团定向吸附在 亲水基团亲水基团 水泥颗粒表面，

32、使水泥颗粒表面带有相同的电水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带有相同的电 荷，在电性斥力作用下使水泥颗粒分开，将絮荷，在电性斥力作用下使水泥颗粒分开，将絮 水水 水泥颗粒水泥颗粒 凝结构内包裹的水分释放出来凝结构内包裹的水分释放出来, ,从而增加了拌合从而增加了拌合 物的流动性。物的流动性。 润滑作用润滑作用水泥颗粒表面吸附了足够的水泥颗粒表面吸附了足够的减水剂后，减水剂后， 使水泥颗粒表面形成了一层稳定的溶剂化水膜，使水泥颗粒表面形成了一层稳定的溶剂化水膜， 它阻止了水泥颗粒的直接接触，并它阻止了水泥颗粒的直接接触，并 在颗粒之间起在颗粒之间起润滑作用。润滑作用。 湿润作用湿润作用由于由于水泥颗粒

33、被有效的水泥颗粒被有效的 分散，颗粒表面被水充分分散，颗粒表面被水充分湿润，湿润， 促进了促进了水泥的水化程度，从而水泥的水化程度，从而 提高了强度。提高了强度。 (6)(6)减水剂的种类减水剂的种类 按效果分按效果分普通、高效减水剂、复合减水剂普通、高效减水剂、复合减水剂 按化学成分分按化学成分分木质素系、糖蜜系、奈系、树脂系等木质素系、糖蜜系、奈系、树脂系等 第三章水泥混凝土concrete (7)(7)减水剂的掺加方式减水剂的掺加方式 减水剂掺入混凝土的方法主要有：先掺法、同掺法、滞水法、减水剂掺入混凝土的方法主要有：先掺法、同掺法、滞水法、 后掺法等后掺法等4 4种种 先掺法先掺法将减

34、水剂与水泥混合后再与骨料和水一起搅拌。将减水剂与水泥混合后再与骨料和水一起搅拌。 同掺法同掺法将减水剂先溶于水形成溶液后再加入搅拌物中一起搅将减水剂先溶于水形成溶液后再加入搅拌物中一起搅 拌。拌。 滞水法滞水法在搅拌过程中减水剂滞后在搅拌过程中减水剂滞后1 13min3min加入。加入。 后掺法后掺法在混凝土拌合物运送到浇筑地点后，才加入减水剂再在混凝土拌合物运送到浇筑地点后，才加入减水剂再 次搅拌均匀进行浇筑。次搅拌均匀进行浇筑。 第三章水泥混凝土concrete 5 5、引气剂引气剂 (2)(2)目的目的( (作用作用) ) P92 改善改善混凝土拌合物的和易性，混凝土拌合物的和易性，减少

35、泌水和离析；减少泌水和离析； 对于硬化后的混凝土，由于气泡彼此隔离，切断毛细孔通道，使水分不易渗对于硬化后的混凝土，由于气泡彼此隔离，切断毛细孔通道，使水分不易渗 入，又可缓冲其结冰膨胀的作用，提高入，又可缓冲其结冰膨胀的作用，提高混凝土的抗渗性和抗冻性；（耐久性混凝土的抗渗性和抗冻性；（耐久性 提高）提高） 大量气泡的存在，使混凝土弹性模量有所降低，提高混凝土的抗裂性能；大量气泡的存在，使混凝土弹性模量有所降低，提高混凝土的抗裂性能； 强度有所降低强度有所降低不利影响。不利影响。 (1)(1)定义定义在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分布、

36、稳定而封闭的微小 气泡（直径在气泡（直径在1010100m100m）的外加剂。）的外加剂。 （3 3）机理）机理 引气剂为憎水性表面活性物质，能降低水泥引气剂为憎水性表面活性物质，能降低水泥- -水水- -空气的界面能，而且由空气的界面能，而且由 于它的定向排列，形成单分子吸附膜提高泡膜的强度，并使气泡排开水分而于它的定向排列，形成单分子吸附膜提高泡膜的强度，并使气泡排开水分而 吸着固相粒子表面，因而能使搅拌过程混进的空气形成微小而稳定的气泡、吸着固相粒子表面，因而能使搅拌过程混进的空气形成微小而稳定的气泡、 均匀分布于混凝土中。均匀分布于混凝土中。 （4 4）适宜掺量）适宜掺量 为水泥用量的

37、为水泥用量的0.006%0.006%0.012%0.012%，混凝土中含气量为，混凝土中含气量为3%3%6%6%。 第三章水泥混凝土concrete （1 1）机理）机理 早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂。早强剂对水泥中的硅酸早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂。早强剂对水泥中的硅酸 三钙和硅酸二钙等矿物的水化有催化作用，能加速水泥的水化和硬化，而具三钙和硅酸二钙等矿物的水化有催化作用，能加速水泥的水化和硬化，而具 有早强的作用。有早强的作用。 （2 2）种类）种类 通常采用复合早强剂，可以获得更为有效的早强作用。通常采用复合早强剂，可以获得更为有效的早强作用。 常用的早强剂有三类：无

38、机盐类、有机盐类和有机复合早强剂。其中常用的早强剂有三类：无机盐类、有机盐类和有机复合早强剂。其中 常用的有氯化物早强剂，硫酸盐早强剂和三乙醇胺早强剂。常用的有氯化物早强剂，硫酸盐早强剂和三乙醇胺早强剂。 （3 3）作用）作用 掺加三乙醇胺复合早强剂能提高混凝土的早期强度（掺加三乙醇胺复合早强剂能提高混凝土的早期强度（2d2d强度）强度）40%40%以上，以上， 使混凝土达到使混凝土达到28d28d强度的养护时间缩短强度的养护时间缩短1/21/2。常用于混凝土快速低温施工。常用于混凝土快速低温施工。 （4 4）应用）应用 适用于冬季施工，紧急抢修工程或加快模板的周转率。适用于冬季施工，紧急抢修

39、工程或加快模板的周转率。 6 6、早强剂、早强剂 第三章水泥混凝土concrete （1 1）机理）机理 缓凝剂是能延缓混凝土的凝结时间，对混凝土后期物理力学性能无缓凝剂是能延缓混凝土的凝结时间，对混凝土后期物理力学性能无 不利影响的外加剂。缓凝剂能延缓水泥凝结时间，是因为在水泥及其水不利影响的外加剂。缓凝剂能延缓水泥凝结时间，是因为在水泥及其水 化物表面上的吸附作用，或与水泥反应生成不溶层而达到缓凝的效果。化物表面上的吸附作用，或与水泥反应生成不溶层而达到缓凝的效果。 （2 2）常用缓凝剂的种类）常用缓凝剂的种类 木质素磺酸盐类缓凝剂木质素磺酸盐类缓凝剂 如木质素磺酸钙；如木质素磺酸钙； 糖

40、蜜类缓凝剂糖蜜类缓凝剂 如糖蜜、蔗糖等；如糖蜜、蔗糖等； 羟基羧酸盐羟基羧酸盐 如酒石酸、酒石酸甲钠、柠檬酸、水杨酸等；如酒石酸、酒石酸甲钠、柠檬酸、水杨酸等； 无机盐类无机盐类 如如Na3PO4、Na2B4O7、Na2SO4等。等。 （3 3）应用）应用 缓凝剂多用于大体积混凝土、泵送及滑模混凝土施工、高温炎热气候下缓凝剂多用于大体积混凝土、泵送及滑模混凝土施工、高温炎热气候下 远距离运输的混凝土及分层浇灌混凝土防止出现缝，保证结构整体性。远距离运输的混凝土及分层浇灌混凝土防止出现缝，保证结构整体性。 8 8、外加剂的选用、外加剂的选用 见教材表见教材表4-164-16 7 7、缓凝剂、缓凝

41、剂 第三章水泥混凝土concrete 六、掺合料六、掺合料(additive) 1.1.定义定义与混凝土其他组分一起，直接加入的人造或天然的矿物材料以及与混凝土其他组分一起，直接加入的人造或天然的矿物材料以及 工业废料，掺量一般大于水泥重量工业废料，掺量一般大于水泥重量5%。 2.2.作用作用节约水泥，改善混凝土性能、调节混凝土强度等级。节约水泥，改善混凝土性能、调节混凝土强度等级。 3.3.常用种类常用种类 粉煤灰、硅灰、磨细矿渣粉、磨细煤矸石等。粉煤灰、硅灰、磨细矿渣粉、磨细煤矸石等。 4.4.粉煤灰粉煤灰 按排放方式按排放方式分干排灰与湿排灰分干排灰与湿排灰 （1 1）分类）分类 按收集

42、方分式按收集方分式静电收尘灰与机械收尘灰静电收尘灰与机械收尘灰 按加工方式按加工方式分原状灰与磨细灰分原状灰与磨细灰 按质量按质量分高钙灰分高钙灰（CaO10%)与低钙灰与低钙灰（CaO10%） （2 2）粉煤灰效应）粉煤灰效应活性效应、形态效应、微骨料效应活性效应、形态效应、微骨料效应 （3 3）等级）等级按细度、烧失量、需水量、三氧化硫、含水量等分为三个等级按细度、烧失量、需水量、三氧化硫、含水量等分为三个等级 （4 4）掺加方式掺加方式等量取代法、超量取代法、外掺法等量取代法、超量取代法、外掺法 （5 5）作用）作用 粉煤灰掺入混凝土中，可以改善拌合物的和易性、可泵性和可塑性；粉煤灰掺入

43、混凝土中，可以改善拌合物的和易性、可泵性和可塑性； 降低混凝土的水化热；使混凝土的弹性模量提高；降低混凝土的水化热；使混凝土的弹性模量提高； 提高混凝土的耐腐蚀、抗渗性、抗冻性等；提高混凝土的耐腐蚀、抗渗性、抗冻性等； 但使混凝土的早期强度有所降低。但使混凝土的早期强度有所降低。 第三章水泥混凝土concrete 5 5、硅灰、硅灰 （1 1）定义）定义硅粉也称硅灰。在冶炼铁合金或硅钢时，由烟道排出的烟气硅粉也称硅灰。在冶炼铁合金或硅钢时，由烟道排出的烟气 收尘装置收集而得的粉尘称为硅粉。收尘装置收集而得的粉尘称为硅粉。 （2）特点特点由非常细的玻璃质颗粒组成（比表面积约为由非常细的玻璃质颗粒

44、组成（比表面积约为2000kg/m2000kg/m2 2），其中），其中 无定形的无定形的SiOSiO2 2含量一般为含量一般为858596%96%，具有很高的活性。其掺量一，具有很高的活性。其掺量一 般为水泥质量的般为水泥质量的5 510%10%。 (3)(3)作用：作用： （1 1） 改善混凝土拌合物的粘聚性和保水性。改善混凝土拌合物的粘聚性和保水性。 适宜配制高流态混凝土、泵送混凝土及水下灌注混凝土；适宜配制高流态混凝土、泵送混凝土及水下灌注混凝土； （2 2）提高混凝土强度）提高混凝土强度 与减水剂配合，可配制出抗压强度达与减水剂配合，可配制出抗压强度达100MPa的超高强混凝土；的超

45、高强混凝土； （3 3）改善混凝土的孔结构，提高耐久性）改善混凝土的孔结构，提高耐久性 掺入少量硅粉，可使混凝土致密、耐磨，增强其耐久性掺入少量硅粉，可使混凝土致密、耐磨，增强其耐久性。 第三章水泥混凝土concrete 3-2 3-2 混凝土的性能混凝土的性能 拌合物(fresh concrete)的性能和易性(Workability） 混凝土性能 强度(Strength) 硬化混凝土的性能 变形(Deformation) 耐久性(Durability) 一、和易性(Workability) 1、定义是一项综合的技术性质 坍落度(mm) 塑性或流动性混凝土 流动性流动性指标 2、内容 维勃稠

46、度(s) 干硬性混凝土 粘聚性粘聚性 保水性保水性 无指标，靠经验目测 3、坍落度选择详混凝土结构工程施工质量验收规范 (GB502042002) 依据构件截面尺寸、钢筋疏密和捣实方法来选择 第三章水泥混凝土concrete 第三章水泥混凝土concrete n如图，混凝土拌和物分三层装入坍落如图，混凝土拌和物分三层装入坍落 度筒；度筒； n坍落度：筒高与坍落后试体最高点之坍落度：筒高与坍落后试体最高点之 间的高差。间的高差。 单位：单位：mm(mm(精确至精确至5mm)5mm)。 观察：粘聚性、保水性。观察：粘聚性、保水性。 n全面地评价混凝土拌和物的工作性。全面地评价混凝土拌和物的工作性。

47、 1.当混凝土拌和物的坍落度大于 220mm时用钢尺测量混凝土扩展后 最终的最大直径和最小直径，在 二者之差小于50mm的条件下，用 其算术平均值作为坍落扩展度值坍落扩展度值； 否则，此次试验无效。 2.适用于骨料最大粒径不大于40mm、 坍落度不小于10mm的混凝土。 根据坍落度不同根据坍落度不同, ,可将混凝土分为可将混凝土分为4 4个级别：个级别： 1.1.大流动性混凝土：大流动性混凝土： 坍落度坍落度160mm160mm； 2.2.流动性混凝土：坍落度为流动性混凝土：坍落度为100100150mm150mm； 3.3.塑性混凝土：塑性混凝土： 坍落度为坍落度为505090mm90mm；

48、 4.4.低塑性混凝土：低塑性混凝土： 坍落度坍落度10 10 40mm 40mm 。 坍落度测定坍落度测定 第三章水泥混凝土concrete 维勃稠度仪维勃稠度仪 11容器容器 ； 2-2-坍落度筒；坍落度筒；3-3-漏漏 斗；斗；4-4-测杆；测杆；5-5-透明圆盘；透明圆盘；6-6- 振动台振动台 如图，将新拌混凝土装入坍落如图，将新拌混凝土装入坍落 度筒内后再拔去坍落度筒，并度筒内后再拔去坍落度筒，并 在新拌混凝土顶上置一透明圆在新拌混凝土顶上置一透明圆 盘。开动振动台并记录时间。盘。开动振动台并记录时间。 维勃稠度值：从开始振动至透维勃稠度值：从开始振动至透 明圆盘底面被水泥浆布满瞬

49、间明圆盘底面被水泥浆布满瞬间 止，所经历的时间。止，所经历的时间。 单位：以单位：以s s计，计，( ( 精确至精确至1s )1s ) 注意：适用于骨料注意：适用于骨料D D不大于不大于40mm40mm， 维勃稠度在维勃稠度在5 530s30s之间。之间。 维勃稠度测定维勃稠度测定 第三章水泥混凝土concrete 4 4、影响、影响和易性的因素和易性的因素 （1 1）水泥浆的数量和水泥浆的稠度）水泥浆的数量和水泥浆的稠度实际都是用水量的影响实际都是用水量的影响 恒定用水量法则恒定用水量法则当使用确定的材料当使用确定的材料拌制混凝土时，水泥拌制混凝土时，水泥用量在一定用量在一定 范围内变化，则

50、达到一定流动性，所需用水量为一常数。范围内变化，则达到一定流动性，所需用水量为一常数。 （2 2）砂率砂率混凝土中砂混凝土中砂的质量占的质量占砂、石总砂、石总质量的百分率质量的百分率 砂率的变动会使骨料的总表面积和总空隙率有显著改变，因而对拌合物的和砂率的变动会使骨料的总表面积和总空隙率有显著改变，因而对拌合物的和 易性产生显著影响。合理砂率时易性产生显著影响。合理砂率时和易性最好。和易性最好。 合理砂率合理砂率在在用水量和水泥用量用水量和水泥用量一定的情况下，能使一定的情况下，能使拌合物获得最大的拌合物获得最大的 流动性且能保持良好的粘聚性和保水性的流动性且能保持良好的粘聚性和保水性的砂率。

51、砂率。 （3 3）混凝土组成材料的影响）混凝土组成材料的影响 水泥水泥水泥品种和细度；水泥品种和细度； 骨料骨料骨料的级配、颗粒形状、表面特征及粒径；骨料的级配、颗粒形状、表面特征及粒径； 外加剂外加剂减水剂和引气剂能提高减水剂和引气剂能提高拌合物拌合物流动性；流动性； 引气剂还能改善引气剂还能改善拌合物拌合物粘聚性和保水性。粘聚性和保水性。 （4 4）时间和温度）时间和温度 时间时间随时间的延长，随时间的延长，拌合物的拌合物的流动性降低，这种现象称为流动性降低，这种现象称为坍落度损失坍落度损失。 温度温度随温度的升高，随温度的升高，拌合物的拌合物的流动性降低，坍落度损失加快流动性降低，坍落度

52、损失加快 第三章水泥混凝土concrete 5、改善和易性的措施 （1 1）尽可能降低砂率）尽可能降低砂率，或采用，或采用合理砂率。合理砂率。 （2 2）改善砂、石）改善砂、石的级配的级配 （3 3）尽量采用较粗的砂、石）尽量采用较粗的砂、石 （4 4）当拌合物的当拌合物的坍落度太小时，保持水灰比不变，增加水泥和坍落度太小时，保持水灰比不变，增加水泥和 水的水的用量；用量； 当拌合物的当拌合物的坍落度太大，但粘聚性良好时，保持坍落度太大，但粘聚性良好时，保持砂率砂率不变，不变， 增加增加砂、石用量；砂、石用量； 当粘聚性、保水性不良时当粘聚性、保水性不良时,增大砂率。增大砂率。 第三章水泥混凝

53、土concrete 二、二、强 度(Strengh) 1 1、定义、定义 标准试件：标准试件：150150150mm； （1 1）立方体抗压强度立方体抗压强度fcu 标准养护：温度 标准养护：温度 t202022，相对湿度相对湿度RH95%95% （混凝土强度的特征值）（混凝土强度的特征值） 标准试验方法：测得标准试验方法：测得2828d的的抗压强度抗压强度 标准：标准：普通混凝土力学性能试验方法（GB50081-2002） 非标准试件非标准试件 100100100mm的强度换算系数为的强度换算系数为0.95 200200200mm的强度换算系数为的强度换算系数为1.05 （2 2）立方体抗压

54、强度标准值立方体抗压强度标准值(或称：立方体抗压标准强度)fcu， ，k 具有具有95%保证率的立方体抗压强度保证率的立方体抗压强度 混凝土的混凝土的强度等级强度等级 我国现行GB50010-2002混凝土结构设计规范规 定,普通混凝土普通混凝土依据依据立方体抗压强度标准立方体抗压强度标准值划值划分为分为1414个强度等级。个强度等级。 C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75,C80 如：如：C30C30，表示混凝土立方体抗压强度标准值，表示混凝土立方体抗压强度标准值fcu,k=30MPa fcu只是一组混凝土试件抗压强度的算术平

55、均值，并未涉及数理统计和保证率的 概念；而fcu， ，k是按数理统计方法确定；强度等级是混凝土结构设计时强度计算 取值的依据，同时也是混凝土施工中控制工程质量和工程验收的重要依据。 第三章水泥混凝土concrete （3）轴心）轴心(棱柱体棱柱体)抗压强度抗压强度fcp 采用采用150150300mm标准试件，养护条件和试验方法同标准试件，养护条件和试验方法同立方体抗立方体抗 压强度。压强度。 fcp(0.7 0.8)fcu 为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情况，在钢筋混凝土为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情况，在钢筋混凝土 结构计算中，计算轴心受压构件（例如柱子、桁架

56、的腹杆等）时，都是采结构计算中，计算轴心受压构件（例如柱子、桁架的腹杆等）时，都是采 用混凝土的轴心抗压强度作为依据。用混凝土的轴心抗压强度作为依据。 （4 4）抗拉强度抗拉强度ftp一般采用一般采用劈裂抗拉强度劈裂抗拉强度fts代表。代表。 我国现行标准规定，采用标准试件我国现行标准规定，采用标准试件150mm立方体，按规定的劈裂抗拉试验立方体，按规定的劈裂抗拉试验 装置测得的强度为劈裂抗拉强度，简称劈拉强度装置测得的强度为劈裂抗拉强度，简称劈拉强度fts ftp(1/101/20) fcu ，且随着混凝土强度等级提高，比值降低。，且随着混凝土强度等级提高，比值降低。 （5 5）抗弯拉强度抗

57、弯拉强度fcf( (又称：抗折强度又称：抗折强度) ) 是路面水泥混凝土的主要强度指标是路面水泥混凝土的主要强度指标 水泥混凝土的抗弯强度试验是以标准方法制备成水泥混凝土的抗弯强度试验是以标准方法制备成 150mm150mm150mm150mm550mm550mm的梁形的梁形 试件，在标准条件下养护试件，在标准条件下养护2828后，按三分点加荷，测定其抗弯强度。后，按三分点加荷，测定其抗弯强度。 第三章水泥混凝土concrete 劈裂抗拉强度试验劈裂抗拉强度试验 抗折强度试验抗折强度试验 1-上压板，上压板，2-下压板，下压板，3-垫层，垫层，4-垫条垫条 2 0.637 ts PP f AA

58、 2 c f P L f b h 第三章水泥混凝土concrete 水泥石的强度水泥石的强度 混凝土的强度取决于混凝土的强度取决于 水泥石与骨料的界面粘结强度水泥石与骨料的界面粘结强度 第三章水泥混凝土concrete 第三章水泥混凝土concrete 第三章水泥混凝土concrete 2 2、影响混凝土强度的因素、影响混凝土强度的因素 (1)水泥强度等级和水灰比水泥强度等级和水灰比 影响混凝土强度的决定性因素影响混凝土强度的决定性因素 在相同条件下，水泥强度等级越高，配制的混凝土强度越高，二者呈直线在相同条件下，水泥强度等级越高，配制的混凝土强度越高，二者呈直线 关系。关系。 试验证明：混凝

59、土强度随水灰比增大而降低，二者呈曲线关系；试验证明：混凝土强度随水灰比增大而降低，二者呈曲线关系； 混凝土强度随灰水比的增大而增大，二者呈直线关系。混凝土强度随灰水比的增大而增大，二者呈直线关系。 水灰比定则（鲍罗米公式）水灰比定则（鲍罗米公式） f28 fcu Afce(C/WB) 式中：式中： fcu 混凝土混凝土28d抗压强度抗压强度, MPa C/W 灰水比（水泥灰水比（水泥/水）水） A、B 回归系数，碎石：回归系数，碎石：A=0.46，B=0.07； 卵石：卵石：A=0.48，B=0.33 fce 水泥水泥28d抗压强度的实测值，抗压强度的实测值，MPa。 当无水泥当无水泥28d抗

60、压强度的实测值时，抗压强度的实测值时， fce=cfce,k c 水泥强度等级值的富余系数，一般取 水泥强度等级值的富余系数，一般取1.061.18。 fce， ，k 水泥强度等级标准值。 水泥强度等级标准值。32.5级水泥，级水泥，fce， ，k 32.5 MPa，以此类推。，以此类推。 鲍罗米公式的用途鲍罗米公式的用途 已知：水泥强度已知：水泥强度(fce),水灰比水灰比(W/C),骨料种类骨料种类(A、B)；求；求:混凝土混凝土28d抗压强度抗压强度 (fcu) 已知：水泥强度已知：水泥强度(fce),混凝土强度等级混凝土强度等级(fcu),骨料种类骨料种类(A、B)；求：水灰比；求：水