第八章混凝土PPT课件

1、二、混凝土的分类二、混凝土的分类（一）按容积密度分类（一）按容积密度分类重混凝土重混凝土：为了屏蔽各种射线的辐射采用各种高密度骨料：为了屏蔽各种射线的辐射采用各种高密度骨料 配制的混凝土，容积密度配制的混凝土，容积密度 2600kg/m3， 骨料：钢屑、重晶石、铁矿石等。骨料：钢屑、重晶石、铁矿石等。 又称防辐射混凝土，用于核能工厂的屏障结构材又称防辐射混凝土，用于核能工厂的屏障结构材料料普通混凝土普通混凝土：容积密度：容积密度 2100 2500kg/m3， 骨料：天然砂、石骨料：天然砂、石 一般多在一般多在2400 kg/m3左右，简称砼，用于承重结左右，简称砼，用于承重结构构轻混凝土轻混

2、凝土：容积密度：容积密度 30)： 水泥标号水泥标号(MPa)= 砼强度的砼强度的0.91.5倍倍原因：原因：(1) 低标号水泥配制高强度砼低标号水泥配制高强度砼水泥用量过多水泥用量过多不经济不经济水灰比小水灰比小砼太干砼太干施工困难施工困难砼质砼质量难保证量难保证 (2) 高标号水泥配制低强度砼高标号水泥配制低强度砼用水量过多用水量过多 和易性不好和易性不好水泥浆太稀水泥浆太稀砼空隙大砼空隙大第13页/共132页（二）骨料（二）骨料(Aggregate)按粒径大小分类按粒径大小分类: 细骨料细骨料 (Fine aggregate) 0.16 5mm 粗骨料粗骨料 (Coarse-aggreg

3、ate) 5mm通常：细、粗骨料的总体积占砼总体积的通常：细、粗骨料的总体积占砼总体积的70%80%。1. 细骨料（砂）细骨料（砂）（1）种类及特性）种类及特性 天然砂：河砂、湖砂、海砂、山砂天然砂：河砂、湖砂、海砂、山砂 人工砂人工砂天然砂分：优等品、一等品、合格品三种。天然砂分：优等品、一等品、合格品三种。第14页/共132页（2）砼用砂质量要求）砼用砂质量要求 一般要求：质地坚实、清洁、有害杂质含量少。一般要求：质地坚实、清洁、有害杂质含量少。 泥和粘土块含量泥和粘土块含量 有害物质含量有害物质含量 泥泥：粒径：粒径 0.63mm的块状粘土。的块状粘土。 要求：要求： 优等品优等品泥泥

4、2.0%，粘土块，粘土块 0.5% （重量比）（重量比） 一等品一等品泥泥 3.0%，粘土块，粘土块 1.0% 合格品合格品泥泥 5.0%，粘土块，粘土块 1.0% 一般：配制一般：配制 C 60砼，采用优等品砼，采用优等品 配制配制 C 25砼，采用合格品砼，采用合格品 配制其他，采用一等品配制其他，采用一等品第15页/共132页 有害物质含量有害物质含量 有害物质：有害物质： 草根、树叶、树枝、塑料、煤块、煤渣等草根、树叶、树枝、塑料、煤块、煤渣等 贝壳贝壳 云母、硫化物与硫酸盐、氯盐、有机物等云母、硫化物与硫酸盐、氯盐、有机物等 书中书中P63，表，表4-2，4-3第16页/共132页(

5、3) 砂的粗细程度及颗粒级配砂的粗细程度及颗粒级配 砂的粗细程度（砂的粗细程度（Coarseness） 砂的粗细程度砂的粗细程度：指不同粒径的砂粒混合在一起：指不同粒径的砂粒混合在一起后的后的平均平均粗细程度。粗细程度。 砂可分为：粗砂、中砂、细砂、特细砂砂可分为：粗砂、中砂、细砂、特细砂 砂的粗细程度用砂的粗细程度用细度模数细度模数(Fineness modulus)( MX )表示。表示。第17页/共132页第18页/共132页第19页/共132页细度模数细度模数(MX)通过累计筛余百分率通过累计筛余百分率(Cumulative percentage retained)计算而得。累计计算而

6、得。累计Ai=a1+a2+ai11654321005AAAAAAAMX)(a1a2a3a4a5a6A1A2A3A4A5A65.00mm2.50mm1.25mm0.63mm0.315mm0.16mm* 按按MX 将砂分为：将砂分为： 粗砂粗砂: MX = 3.7 3.1 中砂中砂: MX = 3.0 2.3 细砂细砂: MX = 2.2 1.6 特细砂特细砂: MX = 1.5 0.7* 普通砼用砂的细度模数：普通砼用砂的细度模数： MX = 3.7 1.6 中砂中砂较为适宜。较为适宜。500g干砂干砂第20页/共132页 砂的颗粒级配砂的颗粒级配(Gradation)a) 砂的颗粒砂的颗粒级配

7、级配：骨料各级粒径颗粒的分布情况。：骨料各级粒径颗粒的分布情况。b) 级配区级配区8571第21页/共132页砂的级配原则砂的级配原则 在混凝土中在混凝土中, ,砂子表面需用水泥浆包裹，才能砂子表面需用水泥浆包裹，才能赋予混凝土流动性和粘结强度。砂粒之间的空隙是赋予混凝土流动性和粘结强度。砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充的，砂子的总表面积愈大，则包裹由水泥浆所填充的，砂子的总表面积愈大，则包裹砂粒表面的水泥浆就需要愈多，水泥用量就越大。砂粒表面的水泥浆就需要愈多，水泥用量就越大。 为达到节约水泥和提高强度的目的，在砂的用为达到节约水泥和提高强度的目的，在砂的用量一定时，应当尽量让砂粗细搭配，以实

8、现量一定时，应当尽量让砂粗细搭配，以实现: :空隙率小空隙率小总表面积小总表面积小第22页/共132页普通砼用砂的颗粒级配：普通砼用砂的颗粒级配： 应处于任何一个区内，否则不合格。应处于任何一个区内，否则不合格。一般：一般：配制砼配制砼时，时，宜优先选用宜优先选用区砂区砂。 若选用若选用区砂，应该适当提高砂率，保证水泥用量。区砂，应该适当提高砂率，保证水泥用量。 若选用若选用区砂，应该适当降低砂率，保证强度。区砂，应该适当降低砂率，保证强度。 若某一地区砂料过细，可采用人工级配。若某一地区砂料过细，可采用人工级配。砂的物理性质砂的物理性质：表观密度：表观密度2.62.7g/cm3，堆积密度，堆

9、积密度1500kg/m3, 空隙率（干燥）空隙率（干燥）35%45%。第23页/共132页8010040602000.160.315 0.635.0010.001.252.50 区区区区区区筛孔尺寸筛孔尺寸 (mm)累计筛余累计筛余 (%)过细砂区过细砂区过粗砂区过粗砂区砂的筛分曲线砂的筛分曲线第24页/共132页各区砂的特点及应用：各区砂的特点及应用：区区 偏粗偏粗，适合配制水泥用量多的富砼，适合配制水泥用量多的富砼，及流动性较小的低塑性砼。在应用时应提及流动性较小的低塑性砼。在应用时应提高高砂率，保证有足够的水泥用量，以满足砼砂率，保证有足够的水泥用量，以满足砼和和易性的要求。易性的要求。

10、区区 适中适中，较理想，级配较好。泵送砼，较理想，级配较好。泵送砼宜宜选用中砂。选用中砂。区区 偏细偏细，适合配制水泥用量少的贫砼。，适合配制水泥用量少的贫砼。在应用时应降低砂率以保证砼的强度。在应用时应降低砂率以保证砼的强度。第25页/共132页级配良好砂的特点：级配良好砂的特点：1、空隙率小空隙率小，使水泥浆充分用于粘结砂粒。，使水泥浆充分用于粘结砂粒。2、总表面积小总表面积小，节约水泥。，节约水泥。第26页/共132页例题：特制砼采用河砂，取砂样烘干，特取例题：特制砼采用河砂，取砂样烘干，特取500g，按规定步骤，按规定步骤进行了筛分，称得各筛号上的筛余量如下表。进行了筛分，称得各筛号上

11、的筛余量如下表。求求：（：（1）该砂的细度模数；（）该砂的细度模数；（2）判断该砂的级配合格否？）判断该砂的级配合格否？ （3）绘制筛分曲线图。）绘制筛分曲线图。筛孔尺寸（筛孔尺寸（mm）5.02.51.250.630.3150.16 0.16筛筛 编编 号号123456底盘底盘筛余量（筛余量（ g）15757010012010020解：解： （1） 求分计筛余百分率求分计筛余百分率 %4%20%24%20%14%15%10050075%3%100500157654321aaaaaaa，同理：第27页/共132页（2）求累计筛余百分率）求累计筛余百分率A%100%96%76%52%32%18%

12、37654321321211AAAAaaaAaaAaA，同理：（3）计算砂的细度模数）计算砂的细度模数6723100359676523218.)(XM（4）判断：用各筛号的）判断：用各筛号的A值与表值与表4-7(P65)对比，该砂的累计对比，该砂的累计 筛余百分率落在筛余百分率落在区，该砂区，该砂级配级配合格。合格。 因因MX = 2.67，所以是中砂，所以是中砂（5）绘制筛分曲线图。）绘制筛分曲线图。第28页/共132页普通混凝土的粗骨料普通混凝土的粗骨料 石子石子第29页/共132页第30页/共132页（2）有害物的含量）有害物的含量主要有：泥与粘土块、有机质、主要有：泥与粘土块、有机质、

13、 氯化物、硫化物、硫酸盐等。氯化物、硫化物、硫酸盐等。 含量应符合含量应符合P63，表，表4-1、表、表4-2的要求。的要求。分三个等级：优等品分三个等级：优等品 C60 一等品一等品 C30 合格品合格品 人工拌和时人工拌和时S 搅拌时间长搅拌时间长S大。大。第84页/共132页理想曲线理想曲线第85页/共132页（五）改善新拌混凝土和易性的措施1、调节混凝土的材料组成调节混凝土的材料组成 合理砂率合理砂率 改善砂、石的级配改善砂、石的级配 在可能的条件下，尽量在可能的条件下，尽量 采用较粗的砂、石采用较粗的砂、石 坍落度太小坍落度太小 水灰比不变，增加适量水灰比不变，增加适量的水泥浆；的水

14、泥浆； 坍落度太大坍落度太大 砂率不变，增加适量的砂率不变，增加适量的砂石。砂石。2、掺加各种外加剂掺加各种外加剂3、提高振捣机械的效能、提高振捣机械的效能第86页/共132页 影响和易性的因素影响和易性的因素材料材料环境环境工艺工艺水泥水泥水水外加材料外加材料温度温度湿度湿度称量称量搅拌搅拌时间时间最大粒径最大粒径表面状态表面状态级配级配砂率砂率吸水性吸水性因果分析图因果分析图第87页/共132页二、硬化混凝土的强度二、硬化混凝土的强度 硬化后混凝土硬化后混凝土( Hardened concrete)的强度：的强度： 立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、劈裂抗拉立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、劈

15、裂抗拉强度、抗折强度、剪切强度等。强度、抗折强度、剪切强度等。 抗压抗压 抗折抗折 抗剪抗剪 抗拉抗拉 （一）砼受压破坏过程（一）砼受压破坏过程 力学性质取决于：水泥石性质力学性质取决于：水泥石性质 骨料性质骨料性质 水泥石与骨料的胶结能力水泥石与骨料的胶结能力第88页/共132页 2. 受荷后受荷后 微裂隙微裂隙逐渐扩大、延长逐渐扩大、延长汇合连通汇合连通可见的裂缝可见的裂缝 结构丧失连续性结构丧失连续性完全破坏完全破坏 3.受压破坏分为受压破坏分为4个阶段个阶段（1）阶段：阶段：荷载达荷载达“比例极限比例极限”以前以前OA（2）阶段：阶段：荷载超过荷载超过“比例极限比例极限”后后AB（3）

16、阶段：阶段：荷载超过荷载超过“临界荷载临界荷载”后后BC（4）阶段：阶段：荷载超过极限荷载后荷载超过极限荷载后CD1. 受荷前：受荷前：硬化后未受外力作用之前硬化后未受外力作用之前内部存在一定的界面裂隙内部存在一定的界面裂隙 0AB D极限荷载（极限荷载（%）变形变形C709030第89页/共132页混凝土变形及破坏的过程第90页/共132页第91页/共132页（二）砼立方体抗压强度和强度等级（二）砼立方体抗压强度和强度等级 1. 立方体抗压强度（立方体抗压强度（fcu） ：按照标准的制：按照标准的制作方法制成边长为作方法制成边长为150mm的正立方体试件，在的正立方体试件，在标标准养护准养护

17、条件条件(温度温度203，相对湿度，相对湿度90%以上以上)下，下，养护至养护至28d龄期，按照标准的测定方法测定其抗龄期，按照标准的测定方法测定其抗压强度值，称为压强度值，称为“混凝土立方体试件抗压强度混凝土立方体试件抗压强度”（简称（简称“立方抗压强度立方抗压强度”以以fcu表示），以表示），以MPa计。计。第92页/共132页2. 立方体抗压强度立方体抗压强度标准值标准值（ fcu，k ） 按照标准方法制作和养护的边长为按照标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在的立方体试件，在28d龄期，用标准试验测定的龄期，用标准试验测定的抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值抗压强度

18、总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过的百分率不超过5%(即具有即具有95%保证率保证率的抗压强的抗压强度度)，以，以N/mm2即即MPa计。计。第93页/共132页3. 强度等级（强度等级（Grading strength）：）： 混凝土混凝土“强度等级强度等级”是根据是根据“立方体抗压立方体抗压强度标准值强度标准值”来确定的。来确定的。 表示方法：用表示方法：用“C”和和“立方体抗压强度标立方体抗压强度标准值准值”两项内容表示。如：两项内容表示。如：“C30”即表示混凝即表示混凝土立方体抗压强度标准值土立方体抗压强度标准值fcu，k = 30MPa。 我国现行规范（我国现行规范（G

19、BJ1089）规定，普通）规定，普通混凝土按立方抗压强度标准值划分为：混凝土按立方抗压强度标准值划分为：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等等12个强度等级。个强度等级。第94页/共132页混凝土立方体抗压标准强度第95页/共132页混凝土立方体抗压标准强度第96页/共132页4、砼强度等级的实用意义、砼强度等级的实用意义C7.5C15： 用于垫层、基础、地坪及受力不大的结构；用于垫层、基础、地坪及受力不大的结构；C15C25： 用于普通砼结构的梁、板、柱、楼梯及屋架；用于普通砼结构的梁、板、柱、楼梯及屋架；C25C30： 用于大跨

20、度结构、耐久性要求较高的结构预制构件等；用于大跨度结构、耐久性要求较高的结构预制构件等；C30以上：以上： 用于预应力钢筋混凝土结构、吊车梁及特种构件等。用于预应力钢筋混凝土结构、吊车梁及特种构件等。第97页/共132页(三) 轴心抗压强度（ f fcpcp） 采用150150300mm棱柱体作为标准试件，也可用非标准试件，但高宽比应在23的范围里。 fcu ：fcp=0.70 0.80第98页/共132页（四）砼的抗拉强度（四）砼的抗拉强度 劈裂试验测得劈裂抗拉强度劈裂试验测得劈裂抗拉强度 （Splitting tension strength）（五）影响硬化后水泥砼强度的因素（五）影响硬化

21、后水泥砼强度的因素 硬化水泥石与骨料间破坏硬化水泥石与骨料间破坏 砼破坏砼破坏 硬化水泥石的破坏硬化水泥石的破坏 骨料本身的破坏骨料本身的破坏因素：材料组成、制备方法、养护条件、因素：材料组成、制备方法、养护条件、 试验条件试验条件第99页/共132页1、材料组成对混凝土强度的影响、材料组成对混凝土强度的影响（1）水泥的强度和水灰比水泥的强度和水灰比 p173 fcu,28 ：混凝土混凝土28d龄期的立方体抗压强度（龄期的立方体抗压强度（MPa）;fce ：水泥水泥实际强度（实际强度（MPa），）， fce =1.13 fceb;C/W ：灰水比；：灰水比；A,B ：经验常数。碎石：经验常数。

22、碎石A=0.48 B=0.52 卵石卵石A=0.50 B=0.61)(28BWCAffcecu第100页/共132页 (2) 骨料的影响骨料的影响 强度高强度高 有害杂质含量少有害杂质含量少 级配良好，砂率适当级配良好，砂率适当 碎石碎石 硅质骨料硅质骨料2、养护条件对混凝土强度的影响、养护条件对混凝土强度的影响（1）湿度）湿度 1-空气养护空气养护 2-九个月后水中养护九个月后水中养护 3-三个月后水中养护三个月后水中养护 4-标准湿度条件下养护标准湿度条件下养护 12340 龄期（月）龄期（月） 12相对强度（相对强度（%）第101页/共132页（2）温度）温度1 龄期（龄期（d） 28

23、相对强度（相对强度（%）421 46 （3）龄期（）龄期（Age）砼的强度随龄期的增长砼的强度随龄期的增长而提高。早期显著，后而提高。早期显著，后期缓慢。期缓慢。相相对对强强度度% 3 7 28 90 龄期龄期(d) 36528lglg28nffn第102页/共132页3、试验条件对混凝土强度的影响、试验条件对混凝土强度的影响试验条件：试件形状与尺寸试验条件：试件形状与尺寸 试件湿度、温度试件湿度、温度 支承条件支承条件 加载方式加载方式4、施工方法的影响、施工方法的影响（五）提高混凝土强度的措施（五）提高混凝土强度的措施1、选用高强度水泥和早强型、选用高强度水泥和早强型2、采用低水灰比、采用

24、低水灰比3、掺加混凝土外加剂和掺合料、掺加混凝土外加剂和掺合料4、采用湿热处理、采用湿热处理蒸汽蒸汽养护和蒸压养护养护和蒸压养护5、采用机械搅拌和振捣。、采用机械搅拌和振捣。第103页/共132页 影响砼强度的因素影响砼强度的因素水泥石与骨料水泥石与骨料 粘结力粘结力养护养护条件条件搅拌振搅拌振捣方式捣方式水泥石水泥石强度强度温度温度湿度湿度机械机械人工人工级配级配形状形状龄期龄期水泥标号水泥标号水灰比水灰比骨料骨料实验条件实验条件试件试件尺寸尺寸形状形状第104页/共132页三、混凝土的变形性能（三、混凝土的变形性能（Deformation）第105页/共132页三、混凝土的变形性能（三、混

25、凝土的变形性能（Deformation）第106页/共132页三、混凝土的变形性能（三、混凝土的变形性能（Deformation） 化学变形化学变形 化学因素化学因素 非荷载变形非荷载变形 干湿变形干湿变形 温度变形温度变形 荷载变形荷载变形 力学因素力学因素物理因素物理因素导致裂导致裂缝影响缝影响强度、强度、耐久性耐久性变形变形第107页/共132页（一）化学减缩（自生体积变形）（一）化学减缩（自生体积变形） 混凝土终凝后，水泥水化引起的体积缩小，又混凝土终凝后，水泥水化引起的体积缩小，又称自身收缩。称自身收缩。第108页/共132页（二）干湿变形（物理收缩）（二）干湿变形（物理收缩）混凝土

26、因为周围环境的湿度变化，产生的干缩湿胀。混凝土因为周围环境的湿度变化，产生的干缩湿胀。 1. 原因原因砼中的水砼中的水自由水自由水(孔隙水孔隙水) 变化时不会产生变形变化时不会产生变形 毛细管水毛细管水吸附水吸附水 变化时会产生干湿变化时会产生干湿变形变形 第109页/共132页砼砼失去自由水失去自由水毛细管水蒸发毛细管水蒸发收缩收缩吸附水蒸发吸附水蒸发胶体失水而胶体失水而紧缩紧缩干缩变形干缩变形干缩后砼干缩后砼 大部分可恢复大部分可恢复 30%50%不可逆不可逆2. 危害性危害性 砼表面产生较大的拉应力砼表面产生较大的拉应力裂纹裂纹降低抗渗、降低抗渗、抗冻、抗侵蚀等耐久性能。抗冻、抗侵蚀等耐

27、久性能。在空气中硬化在空气中硬化继续干燥继续干燥产生负压产生负压继续干燥继续干燥引起引起变湿变湿吸水吸水混凝土收缩混凝土收缩示意图示意图第110页/共132页3. 干缩率干缩率试验值试验值: (35)10-4，工程中常用，工程中常用: (1.52.0)10-44. 影响因素影响因素（1）水泥的用量、细度、及品种水泥的用量、细度、及品种水灰比不变：水灰比不变： 水泥用量愈多，砼干缩率水泥用量愈多，砼干缩率 水泥颗粒愈细，砼干缩率水泥颗粒愈细，砼干缩率（2）水灰比的影响水灰比的影响水泥用量不变：水泥用量不变： 水灰比水灰比，干缩率，干缩率（3）施工质量的影响施工质量的影响延长养护时间延长养护时间推

28、迟干缩变形的发生和发展，但影响甚微推迟干缩变形的发生和发展，但影响甚微采用湿热法处理养护砼采用湿热法处理养护砼减小砼的干缩率减小砼的干缩率（4）骨料的影响骨料的影响 骨料含量多，骨料含量多， 干缩率干缩率。第111页/共132页图图8-16 混凝土的收缩混凝土的收缩30%-50%第112页/共132页（三）温度变形（三）温度变形第113页/共132页（三）温度变形（三）温度变形主要危害：主要危害： 大体积砼大体积砼 纵长的砼结构纵长的砼结构 大面积砼工程大面积砼工程第114页/共132页（四）在荷载作用下的变形（四）在荷载作用下的变形 1. 砼在短期作用下砼在短期作用下第115页/共132页（

29、四）在荷载作用下的变形（四）在荷载作用下的变形2. 砼在长期荷载作用下的变形砼在长期荷载作用下的变形徐变徐变 混凝土在持续荷载作用下，随时间增加的变混凝土在持续荷载作用下，随时间增加的变形称为形称为徐变徐变(Creep)。亦称蠕变。亦称蠕变。特点：特点： 可消除钢筋混凝土内的应力集中，使应力重可消除钢筋混凝土内的应力集中，使应力重新分配新分配使砼构件中局部应力得到缓和。使砼构件中局部应力得到缓和。 使钢筋的预加应力受到损失（预应力使钢筋的预加应力受到损失（预应力），使），使构件强度减小。构件强度减小。第116页/共132页图图8-19 混凝土的徐变和恢复混凝土的徐变和恢复第117页/共132页

30、（五）防止裂缝的措施（五）防止裂缝的措施 1. 正确选择砂石级配正确选择砂石级配 2. 严格控制砼水灰比严格控制砼水灰比 3. 振捣密实振捣密实 4. 施工时保证早期养护施工时保证早期养护 5. 控制熟料成分控制熟料成分铁铝酸四钙铁铝酸四钙含量高，抗裂含量高，抗裂 6. 骨料：硬质骨料：硬质 7. 选用后期强度增长快的粉煤灰及矿渣水泥等。选用后期强度增长快的粉煤灰及矿渣水泥等。第118页/共132页四、砼的耐久性四、砼的耐久性 p180 耐久性耐久性(Durability)：在实用过程中具有与环境：在实用过程中具有与环境相适应的经久耐用的性质。相适应的经久耐用的性质。 耐久性：综合性指标耐久性：综合性指标指抗渗性、抗冻性、抗指抗渗性、抗冻性、抗腐蚀、抗碳化和抗磨性等。腐蚀、抗碳化和抗磨性等。1. 抗渗性抗渗性：指砼抵抗水、油等液体在压力作用下渗：指砼抵