第四章混凝土(201210)

1、了解：混凝土的特点及分类；混凝土各组成 材料在混凝土中作用。掌握：掌握：混凝土的主要技术性质及其意义和 影响因素；普通混凝土配合比设计。熟悉：混凝土对各组成材料的要求，各技 术指标的测试方法的特点及分类。教学目标混凝土的定义混凝土的定义 由胶凝材料、骨料、水按适当比例配合拌制而成的混合物，经一定的时间硬化而成的人造石材。二、混凝土的分类二、混凝土的分类3030301950kg/m轻2500kg/m20002600kg/m混凝土普通混凝土重混凝土聚合物混凝土水玻璃混凝土沥青混凝土石膏混凝土水泥混凝土 （一）按干表观密度分 （二）按胶凝材料分 装饰混凝土耐酸混凝土耐热混凝土防水混凝土结构混凝土辗压

2、混凝土离心混凝土压力混凝土喷射混凝土泵送混凝土（三）按用途分（四）按生产工艺和施工方法分1006060CCC级超高强混凝土：强度等高强混凝土：强度等级普通混凝土：强度等级 )230)170kgkg富混凝土（水泥用量贫混凝土（水泥用量（五）按强度等级分（六）按每立方米 水泥用量分水泥水泥水水砂砂石子石子适量的外加剂、掺合料适量的外加剂、掺合料水泥浆水泥浆水泥砂浆水泥砂浆混凝土混凝土硬化前：润滑、填充作用硬化后：胶结作用砂子水泥浆石子第一节第一节 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料一、水泥二、骨料二、骨料含泥量：指骨料中粒径小于80m的颗粒含量泥块含量：在细骨料中指粒径大于1.25 mm经水洗、

3、手捏后小于0.630mm的泥颗粒含量。在粗骨料中指粒径大于5 mm经水洗、手捏后小于2.5mm的泥颗粒含量评定方法：筛分析试验150m300m600m1.18mm2.36mm4.75mm9.50mm砂的粗细程度和颗粒级配分计筛余百分率累计筛余百分率筛孔尺寸筛孔尺寸区区区区区区9.50 mm9.50 mm0 00 00 04.75 mm4.75 mm1010- -0 01010- -0 01010- -0 02.36 mm2.36 mm3535- -5 52525- -0 01515- -0 01.18 mm1.18 mm6565- -35355050- -10102525- -0 00.60

4、mm0.60 mm8585- -71717070- -41414040- -16160.30 mm0.30 mm9595- -80809292- -70708585- -55550.15 mm0.15 mm100100- -9090100100- -9090100100- -9090砂的筛分曲线11654321005)(AAAAAAAMX细度模数的计算砂的粗细程度用细度模数来表示。砂的粗细程度用细度模数来表示。M MX X越大，表示砂越粗。越大，表示砂越粗。 M MX X=3.73.1 =3.73.1 粗砂粗砂 M MX X=3.02.3 =3.02.3 中砂中砂 M MX X=2.21.6

5、=2.21.6 细砂细砂石子的颗粒级配和最大粒径粗集料的级配分连续级配和间断级配两种。 连续级配是指颗粒由小到大，每一级粗集料都占有一定的比例，且相邻两级粒径相差较小。间断级配是指粒径不连续，即中间缺少12级的颗 粒，且相邻两级粒径相差较大。单粒级是主要由一个粒级组成，空隙率最大，一般不宜单独使用。 粗集料的级配也用筛分析试验来测定。粗集料的粒径对混凝土性质的影响与细集料相同，但影响更大。用较大粒径的粗集料配制混凝土，可减少用水量，节约水泥用量，降低混凝土的水化热及混凝土的干缩与徐变，并可提高混凝土的强度与耐久性。粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。 v最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的

6、1/4；不得超过钢筋最小净距的3/4；对于实心板，不得超过板厚的1/2且不得超过50mm；对于泵送混凝土，最大粒径与输送管道内径之比，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5。骨料粒径太大使转换梁浇筑不密实工程实例分析6.6.骨料的形状和表面特征骨料的形状和表面特征针、片状颗粒含量针、片状颗粒含量 颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者称为针状集料。 颗粒厚度小于该颗粒所属粒级的平均粒径的0.4倍者称为片状集料。 针、片状集料的比表面积与空隙率较大，且内摩擦力大，受力时易折断，含量高时会增加混凝土的用水量、水泥用量及混凝土的干缩与徐变，降低混凝土拌合物的流动性及混凝土的强度与耐久性。

7、 粗集料中针、片状集料的含量须满足规范的要求。7.强度 碎石的强度用岩石的抗压强度和碎石的压碎指标值来表示； 卵石的强度用压碎指标值来表示。石子强度指标岩石抗压强度:%100121GGGQe压碎指标值:将母岩制成50mm50mm50mm的立方体试件或50mm50mm的圆柱体试件，在水中浸泡48h以后，取出擦干表面水分，测得其在饱和水状态下的抗压强度值。三、三、混凝土拌和及养护用水混凝土拌和及养护用水 混凝土拌和及养护用水应是清洁的水，可分为饮用水、地表水、地下水、海水以及经适当处理过的工业废水。 水中不得含有损于混凝土拌合物和易性、凝结、强度、耐久性，或不得含有促进钢筋锈蚀及污染混凝土表面的酸

8、类、盐类及其它有害物质。四、四、 混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入、用以改善新拌混凝土和（或）硬化混凝土性能的材料；被称为混凝土的第五组分。国家标准GB 807587中按外加剂的主要功能将混凝土外加剂分为四类： (1)改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，其中包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。 (2)调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，其中包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。一、一、 外加剂的分类外加剂的分类四、四、二、二、 减水剂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。 (一) 1、吸附-分散作用 2、润滑作用 3、湿润作用(二)使用减水剂的技术经

9、济效果(三)常用的减水剂 v目前，减水剂主要有木质素系、萘系、树脂系、糖蜜系和腐殖酸等几类。v 按主要功能分为普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂、高性能减水剂等几种三、早强剂三、早强剂注意问题：注意问题：含气量应控制在含气量应控制在3%6%3%6%为宜。含气量太小时，对混为宜。含气量太小时，对混凝土耐久性改善不大；含气量过大时，使混凝土强度下降凝土耐久性改善不大；含气量过大时，使混凝土强度下降过多。过多。四、引气剂四、引气剂五、五、 缓凝剂缓凝剂适用于：1.要求延缓混凝土凝结时间的施工中；2.大体积混凝土；3.分层浇筑的混凝土。混凝土工程中可采用的缓凝剂主要有：混凝土工

10、程中可采用的缓凝剂主要有：糖类： 糖钙、葡萄糖酸盐等;木质素磺酸盐类： 木质素磺酸钙、木质素磺酸钠等；羟基羧酸及其盐类： 柠檬酸、酒石酸钾钠等；无机盐： 锌盐、磷酸盐、硼酸盐等；其他： 胺盐及其衍生物、纤维素醚等。六、六、 防冻剂防冻剂定义特点在拌制混凝土过程中掺入的、具有一定细度和水硬性的、用以改善混凝土拌合物和硬化混凝土性能（特别是耐久性）的某些矿物类产品，称为矿物掺合料或矿物外加剂。被誉为混凝土的第六组份。五、五、常用的矿物掺合料第二节第二节 混凝土拌合物的性能混凝土拌合物的性能一、和易性：混凝土拌合物（新拌混凝土）和易性和易性流动性流动性粘聚性粘聚性保水性保水性混凝土和易性的测试方法坍

11、落度法：适用于坍落度不小于10mm，骨料最大粒径不大于40mm坍落度试验维勃稠度法：适用于坍落度小于10mm，维勃稠度在530s的混凝土拌合物。维勃稠度仪b)严重露石d)严重离析和泌水c)严重发散和泌水a)理想 流动性的流动性的选择选择 (二)影响混凝土和易性的因素 1.水泥浆的数量和水胶比 恒定用水量定则2.砂率 SP=S/(S+G) *100%3.组成材料性质的影响水泥 骨料 外加剂4.时间和温度砂率对混凝土坍落度的影响卵石卵石碎石碎石改善和易性的措施改善混凝土流动性的措施第三节第三节 硬化后混凝土的性能硬化后混凝土的性能抗压试验GB/T 500812002规定，按标准方法制作的试件，在标

12、准条件养护到28d龄期，测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度，以fcu表示。标准试件混凝土强度等级 立方体抗压强度标准值系指在28d龄期用标准试验方法测得的具有95保证率的抗压强度，以fcu,k表示。如：C30，表示混凝土立方体抗压强度标准值,fcu,k=30MPa。 混凝土的抗压强度等级是根据混凝土的立方体抗压强度标准值划分的。我国现行GB50010-2010混凝土结构设计规范规定,普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等14个强度等级。fcuPfcUfcu,k95%强度概率

13、分布曲线强度换算系数(GB/T 500812002) (二)轴心抗压强度轴心抗压强度Cement Concrete(三)轴心抗拉强度轴心抗拉强度(四)混凝土的抗折强度混凝土的抗折强度路面混凝土常以抗折强度作为主要设计指标(二)影响混凝土强度的因素1.水泥强度等级和水胶比)(bceacuWBff 式中：B/W胶水比； fcu混凝土28d抗压强度； fce水泥28d抗压强度实测值。 （c 1.13） a、b经验系数； 碎石 a=0.53; b=0.20 卵石 a=0.49; b=0.13k,cecceff3.养护的温、湿度4382113龄期抗压强度031421287养护温度对混凝土强度的影响增长1

14、0d后冻结增长3d后冻结增长1d后冻结增长5d后冻结没有冻结龄期抗压强度砼相对强度的增长与冻结时间的关系 受冻越早，强度损失越大， 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(GB 502042002)规定，在混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以覆盖并保湿养护。 。28lglg28nffn1428抗压强度龄期/d施工条件，如搅拌、振捣方式。试验条件，如试件的形状、尺寸、表面状态、含水程度及加荷速度 等。外加剂和掺合料的掺入。试验条件对混凝土强度的影响试块破坏后呈棱锥体(一)非荷载作用下的变形 化学收缩 混凝土的干缩湿胀 温度变形(二)荷载作

15、用下的变形 短期荷载作用下的变形 长期荷载作用下的变形徐变三、三、 硬化混凝土的变形性硬化混凝土的变形性 定义：在混凝土硬化过程中，由于水泥水化生成物的体积比反应前物质的总体积小，从而引起混凝土的收缩，称为化学收缩。发展规律：其收缩量是随混凝土硬化龄期的延长而增加，一般在混凝土成型后40天左右增长较快，以后逐渐趋于稳定。 影响：化学收缩值很小（小于1），但是不可恢复，对混凝土结构没有破坏作用，但在混凝土内部可能产生微细裂缝。干湿变形由于混凝土周围环境湿度的变化，会引起混凝土的干湿变形，表现为干缩湿胀。 原因：混凝土在干燥过程中，由于毛细孔水的蒸发，使毛细孔中形成负压，随着空气湿度的降低负压逐渐

16、增大，产生收缩力，导致混凝土收缩。同时，凝胶体颗粒的吸附水也发生部分蒸发，凝胶体因失水而产生紧缩。龄期应变水中养护空气中养护膨胀收缩混凝土的干湿变形示意图温度变形定义：混凝土随着温度的变化产生热胀冷缩的变形。指标：混凝土的温度线膨胀系数为（11.5）10-5/。 危害：温度变形对大体积混凝土及大面积混凝土工程极为不利，易使这些混凝土造成温度裂缝。混凝土的抗渗性（P4、P6、P8 ）(二)混凝土的抗冻性（F10、F15、F25） (三)混凝土的抗碳化性(四)碱骨料反应(五)抗化学侵蚀四、四、 硬化混凝土的耐久性硬化混凝土的耐久性混凝土抗渗仪 是指混凝土抵抗水、油等压力液体渗透的能力。抗渗性好坏用

17、抗渗等级来表示。抗渗等级分为P4、P6、P8、P10、P12等5个等级。混凝土水胶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，改善混凝土内部的孔隙结构。 混凝土的抗渗性混凝土的抗冻性混凝土的碳化混凝土的碱骨料反应第四节 普通混凝土的质量控制及配合比设计一、混凝土的质量控制 1. 混凝土生产前的初步控制，主要包括人员配备、设备调试、组成材料的检验及配合比的确定与调整等项内容。2.混凝土生产过程中的控制，包括控制称量、搅拌、运输、浇筑、振捣及养护等项内容。3.混凝土生产后的合格性控制。包括批量划分，确定批取样数，确定检测方法和验收界限等项内容。二、混凝土质量评定的数

18、理统计方法(一)混凝土强度概率的正态分布 特点:曲线以平均强度为对称轴,曲线与横轴之间的面积和为100%.(二) 强度平均值、标准差、变异系数niicufnf11， 注意:平均值只反应混凝土强度总体强度水平,不能说明强度波动的大小.注意:标准差小,正态分布曲线窄而高,说明强度分布集中，混凝土质量均匀性好；反之，混凝土的施工控制质量较差。 3.变异系数fCv 由于随强度等级的提高而增大，当混凝土强度不同时,可采用v作为评定混凝土质量均匀性的指标。v ，表示混凝土质量；v，则表示混凝土质量。其计算式如下:三、普通混凝土配合比设计 1.满足强度等级要求；2.满足所要求的和易性；3.满足工程耐久性的要

19、求；4.符合经济原则.混凝土配合比设计的四项混凝土配合比设计的四项基本要求基本要求：混凝土配合比的表示方法混凝土配合比的表示方法计算配合比基准配合比实验室配合比施工配合比普通混凝土配合比设计步骤确定配制强度(fcu,0)一、计算配合比的确定一、计算配合比的确定2.确定水胶比值(W/BbbaocubafffBw,碎石 a=0.53; b=0.20卵石 a=0.49; b=0.13fb 胶凝材料28d胶砂抗压强度cesfbffg ,cecceff 流动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步骤进行a. 以上表中坍落度90mm的用水量为基础，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg，计算出未掺外加剂时的混

20、凝土的用水量；b. 掺外加剂时的混凝土的用水量可按下式计算： (1)wwomm计算胶凝材料（mb0）、矿物掺合料（mf0）和 水泥用量(mC0)(1)胶凝材料用量:BWwobomm (2)矿物掺合料用量（mf0）fbofomm（3）水泥用量(mC0) :fobocommm101. 00wwoggossoffccommmmm质量法：质量法：hogswcfmmmmm,00000%100GsspmmmS%100GsspmmmS二、基准配合比和实验室配合比的确定二、基准配合比和实验室配合比的确定在计算配合比基础上,进行和易性和强度调整。b)严重露石d)严重离析和泌水c)严重发散和泌水a)理想 2、强度

21、校正得实验室配合比： 一般采用三个不同的配合比，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水胶比值，应较基准配合比分别增加及减少0.05，其用水量应该与基准配合比相同，砂率可分别增加和减少1%。各种配比至少制作一组试件，标准养护28d天进行强度测定。要根据实测的混凝土表观密度校正配合比 假设工地砂、石含水率分别为a%和b%，则施工配合比为：三、施工配合比的确定 = (1+a%)mg=mgh(1+b%)mw=msh-msha%-mghb%第九节 其他品种混凝土定义分类 1、 轻骨料混凝土轻骨料混凝土 普通骨料混凝土普通骨料混凝土 轻骨料混凝土轻骨料混凝土轻混凝土轻混凝土界面显著加强界面显著加强轻骨料

22、轻骨料界面界面砂浆砂浆轻骨料混凝土的技术性质 （1）表观密度：8001900Kg/m3 , 12个等级 （2）强度 轻骨料混凝土的强度等级与普通混凝土的强度等级相应，按立方体抗压强度标准值划分为CL5.0、CL7.5、CL10、CL15、CL20、CL25、CL30、CL35、CL40、CL45、CL50。 （4）应变性能 与普通混凝土相比，轻骨料混凝土弹性模量低，极限应变较大； 轻骨料混凝土的收缩和徐变较大 （5）热工性能 （3）和易性 （二）多孔混凝土（二）多孔混凝土 多孔混凝土是指内部均匀分布着大量微小封闭的气泡而无骨料或无粗骨料的轻质混凝土。根据成孔方式的不同（化学反应加气法和泡沫剂机械混合法），多孔混凝土可分为加气混凝土和泡沫混凝土两大类。 多孔混凝土的孔隙率极高，达5285，其表观密度一般在3001200/m3之间，导热系数低， 是一种轻质多孔材料，兼有结构、保温、隔热等功能，同时容易切割且可订性好。 （三）大孔混凝土 大孔混凝土是由粒径相近的粗骨料、水泥和水配制而成的一种轻混凝土，又称无砂混凝土。表观密度为10001500/m3，抗压强度在3.510MPa之间。 大孔混凝土中因无细骨料，水泥浆仅将粗骨料粘结在一起，所以是一种大孔材料。 它具有导热系数小，保温性好、吸湿性较小、透水性好等特点。因此，大孔混凝土可用于现浇墙板，用于制作小型空心砌块和各种板材，也可制成滤