土木工程材料教案市公开课金奖市赛课一等奖课件

《土木工程材料》教案

第四章土木工程系孙凌第1页第1页4水泥混凝土4.1混凝土概述4.2普通混凝土构成材料4.3新拌混凝土和易性4.4硬化后混凝土强度4.5硬化混凝土耐久性4.6硬化混凝土变形4.7普通混凝土配合比设计第2页第2页主要内容：概述构成混凝土各构成材料技术要求重点内容：构成混凝土各构成材料技术要求难点：级配影响要求：理解混凝土各构成材料技术要求掌握材料本身性能好坏对混凝土影响及技术指标要求参考资料：《土木工程材料》陈志源《道路建筑材料》严家伋《道路建筑材料》孙凌《公路工程水泥和水泥混凝土试验规程》《道路建筑材料》集中训练试验补充教材第3页第3页4水泥混凝土4.1混凝土概述定义：以水泥和水组成水泥浆为粘结介质，将分散其中不同粒径粗细集料胶结起来，在一定条件下，硬化成为含有一定力学性能一个人工石材为水泥混凝土。第4页第4页分类：按胶结材料分类：水泥混凝土、硅酸盐混凝土、聚合物混凝土按密度分类：轻混凝土、普通混凝土、重混凝土按强度分类：低强度混凝土、中强度混凝土、高强度混凝土按施工工艺分类：泵送混凝土、喷射混凝土、真空脱水混凝土、碾压混凝土、压力灌浆混凝土、（预填骨料混凝土）等按用途分类：防水混凝土、放射线混凝土、耐酸混凝土、装饰混凝土、耐火混凝土、补偿收缩混凝土、水下浇筑混凝土等R第5页第5页4.2普通混凝土构成材料4.2.1水泥1．水泥品种选择2．水泥强度等级选择1.0～1.5倍4.2.2骨料细骨料1.级配和细度模数0.63mm为控制粒级2.有害杂质含量3.细集料含水率和湿涨第6页第6页粗骨料1.强度——通常以压碎值指标控制2.坚固性3.级配4.最大粒径选择5.表面特性和形状针状颗粒片状颗粒6.含泥量及泥块含量7.有害杂质含量8.碱活性检查第7页第7页4.2.3水4.2.4外加剂混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺入用以改进混凝土性能物质，其掺量普通不大与水泥重量5％（特殊情况除外）。惯用外加剂有：减水剂——在混凝土拌合物坍落度基本相同条件下，能减少拌和用水量外加剂。引气剂——在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭微小气泡外加剂。早强剂——能加速混凝土早期强度发展外加剂。缓凝剂——能延缓混凝土凝结时间，而不明显影响混凝土后期强度外加剂。

第8页第8页思考题：减水剂对混凝土主要有哪些技术经济效益？

R第9页第9页主要内容：水泥混凝土技术性质新拌混凝土工作性硬化后混凝土力学性质重点内容：新拌混凝土工作性测定办法，影响原因混凝土强度原则值，强度等级难点：混凝土强度原则值，强度等级要求：掌握塑性混凝土工作性测定办法——坍落度理解干硬性混凝土工作性测定办法——维勃稠度掌握水灰比、砂率对混凝土工作性影响理解其它影响原因掌握混凝土强度原则值概念，会拟定强度等级参考资料：《土木工程材料》陈志源《道路建筑材料》严家伋《道路建筑材料》孙凌《公路工程水泥和水泥混凝土试验规程》《道路建筑材料》集中训练试验补充教材第10页第10页4.3新拌混凝土和易性优质混凝土应具备三方面性质良好工作性（和易性）硬化后足够力学性质必要耐久性第11页第11页4.3.1和易性概念新拌混凝土是指将水泥、砂、石和水拌合尚未凝固时拌合物。和易性含义1）流动性指新拌混凝土在自重及施工振捣作用下，能够流满模型、包围钢筋能力。（满足运送和浇捣要求流动性）2）粘聚性混凝土拌合物在施工过程中，其构成材料之间有一定粘聚力，不致发生分层和离析现象。3）保水性混凝土拌合物在施工过程中，含有一定保水能力，不致产生严重泌水现象。第12页第12页4.3.2测定办法

坍落度（适合于塑性混凝土）将新拌混凝土按原则操作办法装入原则坍落度筒内，装满刮平后，将筒垂直提起，混凝土料柱将产生一定程度坍落，坍落高度（h）就是坍落度。评估：h越大，流动性越好；用小棒轻轻敲击混凝土料柱一侧，混凝土料柱均匀下落，粘聚性合格；混凝土料柱低部水分分泌少，保水性合格。维勃稠度（干硬性混凝土）TT第13页第13页4.3.3影响新拌混凝土工作性原因内因1）构成材料质量及其用量影响（1）水泥特性影响普通水泥混凝土拌和物比矿渣水泥和火山灰水泥工作性好矿渣水泥混凝土拌和物流动性大，但粘聚性差，易泌水离析火山灰水泥流动性小，但粘聚性好（2）集料特性影响碎石表面粗糙，有棱角，工作性差，强度高卵石表面光滑，工作性好，强度低第14页第14页（3）集浆比影响集浆比——集料绝对体积与水泥浆绝对体积之比。单位体积混凝土拌和物中，如水灰比保持不变，水泥浆数量越多，拌和物流动性越大；水泥浆数量过多，则集料含量相对降低，达一定将会出现流浆现象。依据详细情况决定，在满足工作性要求前提下，同时考虑强度和耐久性要求，尽也许采取较大集浆比，以节约水泥用量。（4）水灰比影响在单位混凝土拌和物中，集浆比确定后，即水泥浆用量为一固定值时，水灰比决定水泥浆稠度。（5）砂率影响合理砂率——用水量和水泥用量一定情况下，能使混凝土拌和物取得最大流动性，且能保持粘聚性和保水性能良好砂率。（6）外加剂第15页第15页2）环境条件影响温度、湿度和风速3）时间影响改进新拌混凝土工作性主要办法（1）调整材料构成（2）掺加各种外加剂（3）提升振捣机械效能第16页第16页新拌混凝土工作性选择1）公路桥涵用混凝土拌和物工作性选择。P76表3-22）道路混凝土拌和物工作性选择坍落度宜为10～25mm，坍落度小于10mm时，采用维勃稠度时间宜为10～30s。R第17页第17页4.4硬化后混凝土强度4.4.11.混凝土抗压强度原则值和强度等级（1）立方体抗压强度（）（2）立方体抗压强度原则值（）按照原则办法制作和养护边长为150mm立方体试件，在28d龄期，用原则试验办法测定含有95％确保率抗压强度（用原则试验办法测定抗压强度总体分布中一个值，强度低于该值百分率不超出5％），以Mpa计。（3）强度等级C7.5，C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55C60共12个等级第18页第18页4.4.12.抗折强度道路用混凝土以抗折强度为主要强度指标15×15×554.4.13.轴心抗压强度靠近结构中承压状态15×15×304.4.14.劈列抗拉强度15×15×15第19页第19页思考题：1.如何评估新拌混凝土工作性好坏2.施工中如何选择工作性3.详述砂率对新拌混凝土工作性影响，明确合理砂率含义4.掌握抗压强度原则值第20页第20页主要内容：影响混凝土强度原因混凝土耐久性混凝土变形重点内容：影响混凝土强度原因提升混凝土强度办法难点：影响混凝土强度原因要求：掌握影响混凝土强度原因，会用经验公式推导混凝土强度；掌握提升混凝土强度办法；理解混凝土耐久性；理解混凝土变形第21页第21页参考资料：《土木工程材料》陈志源《道路建筑材料》严家伋《道路建筑材料》孙凌《公路工程水泥和水泥混凝土试验规程》《道路建筑材料》集中训练试验补充教材《混凝土实用手册》龚落书《道路建筑材料》张南鹭第22页第22页4.4.2影响硬化后混凝土强度原因1．构成材料对混凝土强度影响（1）水灰比和水泥强度

※=Ａ（Ｃ／Ｗ－Ｂ）

利用此公式可处理两个问题：已知：，W/C——

ce，cu，28——W/C（2）集料特性（3）集浆比第23页第23页2．养护条件对混凝土强度影响温度：一定湿度条件下，温度越高，强度发展越快；湿度：一定湿度条件下，混凝土强度随龄期按对数增长；龄期：一定条件下，混凝土强度随龄期增长而提升单龄期强度推算公式

cu，n=cu，a（lgn/lga）第24页第24页3．试验条件对混凝土强度影响4．提升混凝土强度办法1）选取高强度水泥和早强型水泥2）采用低水灰比和浆集比3）掺加混凝土外加剂和掺和料4）采用湿热处理5）采用机械搅拌和振捣R第25页第25页4.5硬化混凝土耐久性4.5.1混凝土抗渗性4.5.2混凝土抗冻性4.5.3混凝土抗蚀性4.5.4混凝土碳化4.5.5混凝土碱-骨料反应构成设计和施工中从“最大水灰比”和“最小水泥用量”控制R第26页第26页4.6硬化混凝土变形4.6.1化学减缩

混凝土这一体积收缩变形是不能恢复。化学收缩率很小，在限制应力下不会对结构物产生破坏作用，但其收缩过程中在混凝土内部还是会产生微细裂缝，这些微细裂缝也许会影响到混凝土受载性能和耐久性能。第27页第27页4.6.2温度变形混凝土温度变形表现为热胀冷缩。为了降低大体及混凝土体积变形引发开裂，当前惯用方法有：（1）用低水化热水泥和尽也许降低水泥用量；（2）尽也许降低用水量；（3）选取膨胀系数低骨料，减小热变形；（4）预冷原材料；（5）合理分缝、分块、减轻约束；（6）在混凝土中埋冷却水管；（7）表面绝热，调整表面温度下降速率等。第28页第28页4.6.3混凝土干缩湿胀处于空气中混凝土当水分散失时，会因其体积收缩，称为干燥收缩，简称干缩。但受潮后体积又会膨胀，即为湿胀。减少水泥用量，减少水灰比是减少干缩关键。第29页第29页4.6.4荷载作用下变形1．短期荷载作用下变形（1）初始切线模量（2）切线模量（3）割线模量2．长期荷载作用下变形——徐变混凝土承受连续荷载时，随时间延长而增长变形，称为徐变。徐变有助于小若温度、干缩等引起约束变形，从而预防裂缝产生。但在预应力结构中，徐变将产生赚钱松弛，引起预应力损失，造成不利影响。影响混凝土徐变大小主要原因：水泥用量多少和水灰比大小，水泥用量越多，谁会比越大，徐变越大。第30页第30页思考题：1.掌握cu，28=Ａce（Ｃ／Ｗ－Ｂ），并能够利用此公式处理实际工程问题2.什么是针片状颗粒，其含量多少对混凝土性质有影响？R第31页第31页

主要内容：水泥混凝土构成设计办法初步配合比基准配合比试验室配合比施工配合比重点内容：配合比计算难点：配合比调整要求：掌握初步配合比计算办法掌握配合比调整办法掌握试验室配合比及施工配合比计算参考资料：《土木工程材料》陈志源《道路建筑材料》严家伋《道路建筑材料》孙凌《公路工程水泥和水泥混凝土试验规程》《混凝土实用手册》龚落书《混凝土配合比设计规程》JGJ55-第32页第32页4.7普通混凝土配合比设计4.7.1概述配合比设计包括：选料配料配合比表示办法：单位用量表示法相对用量表示法配合比基本要求：结构物设计强度施工工作性环境耐久性经济要求配合比设计参数：水灰比砂率用水量配合比设计环节：初步配合比（依据原始资料）基准配合比（依据试拌，测工作性）试验室配合比（实测密度，强度）施工配合比第33页第33页4.7.2普通混凝土配合比设计办法和环节配合比设计前准备工作理解：设计要求混凝土强度等级；强度原则差；混凝土使用环境条件；施工工艺对混凝土拌合物流动性要求；原材料种类和物理力学性质等。第34页第34页1.计算初步配合比1）拟定混凝土配制强度cu，o＝＋１.６４５σ2）计算水灰比（W/C）