第五章,混凝土和混凝土配合比

1、第五章 混凝土了解：混凝土的特点及分类；混凝土各组成了解：混凝土的特点及分类；混凝土各组成 材料在混凝土中作用。材料在混凝土中作用。掌握：混凝土的主要技术性质及其意义和掌握：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/mkg/m2000280

2、02800kg/m混凝土普通混凝土重混凝土轻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 大体积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砂子水泥浆石子第二节第二节 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料一、水泥裂缝扩展的裂缝扩展的路径和方向路径和方向骨料骨料水水泥泥石石骨料骨料周围周围的过的过渡区渡区硬化后的混凝土结构(一)定义: 粒径在粒径在0.150.154.75mm4.75mm之间的岩石颗粒。之间的岩石颗粒。细骨料主要采用天然砂和人工砂细骨料

3、主要采用天然砂和人工砂。二、细骨料二、细骨料砂子技术性能含泥量、石粉含量和泥块含量有害物质含量表观密度、堆积密度、空隙率坚固性粗细程度和颗粒级配碱的含量砂中有害物质含量（砂中有害物质含量（GB/T 146842001GB/T 146842001） 表观密度、堆积密度、空隙率应符合如下规定：表观密度大于2500kg/m3，松散堆积密度大于1350kg/m3，空隙率小于47%。 砂表观密度、堆积密度试验表观密度、堆积密度、空隙率表观密度、堆积密度、空隙率筛分析试验评定砂的粗细程度和颗粒级配150m300m600m1.18mm2.36mm4.75mm9.50mm筛孔尺寸筛孔尺寸I I区区IIII区区

4、IIIIII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 mm0.60 mm8585- -71717070- -41414040- -16160.30 mm0.30 mm9595- -80809292- -70708585- -55550.15 mm0.15 mm100100- -9090100100- -90901

5、00100- -9090砂的筛分曲线11654321005)(AAAAAAAMX细度模数的计算Mx为3.73.1为粗砂，3.02.3为中砂，2.21.6为细砂。砂筛分析试验 三、粗骨料三、粗骨料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。坚固性指标坚固性指标(GB/T 146852001) 压碎指标压碎指标(GB/T 146852001) 颗粒级配与最大粒径粗骨料颗粒级配 粗骨料的颗粒级配按供应情况分连续粒级和单粒级。评定方法

6、 同砂子颗粒级配的评定方法。 颗粒级配与最大粒径v最大粒径 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1/4；不得超过钢筋最小净距的3/43/4；对于实心板，不得超过板厚的1/21/2且不得超过50mm50mm；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1:31:3，卵石不宜大于1:2.51:2.5。骨料粒径太大使转换梁浇筑不密实工程实例分析国家标准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

7、、早强剂和速凝剂等。1. 外加剂的分类外加剂的分类2. 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。 (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a.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。 b.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) 。c. 若保持强度及和易性不变，可节省水泥10%20%。 d.提高混凝土的抗冻性、抗渗性，使混凝土的耐久性得到提高。 (

8、3) 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、引气减水剂等几种水泥浆结构 1水泥颗粒；2游离水 (a)未掺减水剂时的水泥浆体中絮状结构；(b)掺减水剂的水泥浆结构 3 早强剂早强剂4 引气剂引气剂5 缓凝剂缓凝剂6 防冻剂防冻剂定义特点v外加剂品种的选择选择外加剂时，应根据工程需要、现场条件及产品说明书进行全面考虑。v外加剂掺量的选择外加剂品种选定后，还要认真确定外加剂的掺量。v外加剂的掺入方法一般外加剂不能直接加入混凝土搅拌机内。 注意事项和易性和易性流动性流动性黏聚性黏聚性保水性保水性

9、一、混凝土拌合物的和易性第三节 新拌混凝土的合易性 1. 流动性：流动性：指混凝土在自重或机械振捣作用下，能产生流动，并均匀密实的填满模板的性能。2. 黏聚性黏聚性：指混凝土各组成材料间具有一定黏聚力，在运输和浇筑的过程中不致产生分层和离析现象，使混凝土保持整体均匀的性能。3. 保水性：保水性：指混凝土拌合物具有一定保持内部水分的能力。坍落度法：适用于坍落度不小于10mm，骨料最大粒径不大于40mm请看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。维勃稠度仪试验泌水率测定仪（保水性）二 影响混凝土和易性的因素n砂率 砂率是指砂用量占砂、石总用量的质量百分比。

10、砂率过大或过小都会导致混凝土和易性变差，应选择合理砂率。 n环境因素、施工条件、时间、外加剂n水泥浆量及水灰比 在水灰比不变的情况下，如果水泥浆越多，则拌合物的流动性越大；但若水泥浆过多，使拌合物的流动性、粘聚性变差 。n水泥品种及细度、骨料的性质 如用矿渣水泥时，坍落度较普通水泥小，泌水性增加。砂率对混凝土坍落度的影响卵石卵石碎石碎石第四节 硬化混凝土的强度 抗压试验a2aaaCement ConcreteGB/T 500812002规定，按标准方法制作的试件，在标准条件养护到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(一)混凝土立方体抗压强度及强度等级混

11、凝土强度等级v 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。v 普通混凝土划分为十四个强度等级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80。 v 混凝土的抗压强度是根据混凝土的立方体抗压强度标准值划分的。强度换算系数强度换算系数(GB/T 50081(GB/T 500812002) 2002) 试件尺寸(mm )骨料最大粒径(mm)强度换算系数 100100100150150150200200200 31.54063 0.9511.05fcuPfcufcu,k95%强度概

12、率分布曲线(二)影响混凝土强度的因素1.水泥强度等级和水灰比)(bceacuWCff 式中：C/W灰水比； 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=0.46; b=0.07 卵石 a=0.48; b=0.33k ,cecceff骨料 。28lglg28nffn1428抗压强度龄期/d4.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 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

13、12h内加以覆盖并保湿养护。增长10d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抗压强度试验抗折强度试验提高混凝土强度的措施n采用高等级水泥或早强型水泥； 采用低水灰比的干硬性混凝土；采用湿热处理养护混凝土；采用机械搅拌、机械振捣；掺入混凝土外加剂、掺合料等。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

14、碳化性(四)碱骨料反应(五)抗化学侵蚀第五节 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。 混凝土的抗渗性抗冻性混凝土的碳化混凝土的碳化：指空气中的CO2在湿度适宜的条件下与水泥水化产物Ca(OH)2发生反应，生成碳酸钙和水，使混凝土碱度降低的过程，碳化也称中性化。混凝土的碱-骨料反应混凝土的碱骨料反应：是指水泥中的碱(Na2O和K2O)含量较高时与骨料中的活性SiO2发生反应，在骨料表面生成碱硅酸

15、凝胶，这种凝胶具有吸水膨胀特性，会使包裹骨料的水泥石胀裂，这种现象称为碱骨料反应。(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第六节 硬化混凝土的变形性 n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。 n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

16、起混凝土的干湿变形，表现为干缩湿胀。 n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弯月面弯月面凝胶孔干湿变形机理示意图干湿变形机理示意图 负压温度变形定义：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。第七节 混凝土质量控制与强度评定一、混凝土的质量控制 1.

17、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、混凝土质量的评定(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%.(一) 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,正态颁布曲线窄而高,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

18、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:第八节 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求；4.符合经济原则.混凝土配合比设计的四项基本要求：初步配合比基准配合比试验配合比施工配合比普通混凝土配合比设计的方法与步骤确定配制强度(fcu,o)645. 1,kcucuoff一、初步配合比的确定一、初步配合比的确定2.确定水灰比值(W/Ccebacuoceafffcw一、初步配合比的确定一、初步配合比的确定复核耐久性一、初步配合比的确定一、初步配合比的确定v干硬性和塑性混凝土用水量v流动性和大流动性混凝土用水量方法:通过查表确定计算混凝土的单位水泥用量(mco)(00CWmmwc一、初步配合比的确定一、初步配合比的确定101.0wwoggossoccommmm%100gosososmmm一、初步配合比的确定一、初步配合比的确定%100gosososmmmcwogosocommmmm一、初步配合比的确定一、初步配合比的确定二、设计配合比的确定二、设计配合比的确定 在初步配合比基础上,进行和易性和强度调