建筑材料与检测教案模块三单元一混凝土概述;单元二混凝土对组成材料的要求

《建筑材料与检测》课程教案《建筑材料与检测》课程教案1单元一水泥混凝土概述一、水泥混凝土定义凡由水泥、骨料〔砂、石、水及外加剂〔或掺合料〕按适当的比例协作，经搅拌、成型、养护等工艺，经确定时间后硬化而成的人造石材，称为水泥混凝土〔砼。二、混凝土分类混凝土种类重混凝土表观密度混凝土种类重混凝土表观密度干表观密度大于2800kg/m3。组成材料 用途重晶石、铁矿石、钢渣、 防辐射工程又称防辐重水泥〔钡水泥、锶水泥〕射混凝土。一般混凝土轻混凝土干表观密度在2023～2800kg/m3干表观密度小于1950kg/m3自然砂、石，水泥轻骨料建筑物的承重构造材料和承重兼保温构造2、按生产和施工方式分预拌混凝土(商品混凝土)泵送混凝土喷射混凝土碾压混凝土3、按用途分抗渗混凝土高性能混凝土泵送混凝土4、按抗压强度大小分cu低强混凝土(fcu＜30MPa)、中强混凝土(30MPa≤fcu＜60MPa)、高强混凝土(60MPa≤fcu＜100MPa)和超高强混凝土(f≥100MPa)等。cu5、按流淌性分干硬性混凝土(T＜10mm)、塑性混凝土(T=10～90mm)、流淌性混凝土(T=100～150mm)、大流淌性混凝土(T≥160mm)等。6、按性能分抗渗混凝土、抗冻混凝土、高强高性能混凝土、大体积混凝土等。三、水泥混凝土的特点11、优点原材料资源丰富，造价低廉。良好的可塑性。可调整性能。抗压强度高。〔5〕与钢筋间有着良好的握裹力。2、缺点(6)2、缺点自重大，比强度小。抗拉强度低。硬化慢，生产周期长。导热系数大。一般混凝土导热系数为1.4W/m·k，近是红砖的两倍，保温隔热性能差。四、水泥混凝土的进展混凝土进展趋势——高强高性能、多功能、绿色环保三个方向。现代建筑物进展趋势——高层化、大跨化、轻量化方向。单元二水泥混凝土对组成材料的技术要求一般水泥混凝土——水泥、水、细集料〔骨料、粗集料〔骨料、必要时参与外加剂和掺合料组成。水泥浆体——在混凝土硬化前起润滑作用，硬化后起胶结作用；粗、细骨料——骨架、支撑和稳定体积(削减水泥在分散硬化时的体积变化)的作用；外加剂和掺合料——改善混凝土性能、降低混凝土本钱的作用。一、水泥水泥品种的选择依据：工程性质、构造部位、气候条件、环境条件及施工设计的要求；水泥的特性；水泥价格。常用水泥品种的选用见教材表。强度等级的选择配一般混凝土，水泥强度为混凝土设计强度等级的1.5～2.0倍；配高强度混凝土，为设计强度等级的0.9～1.5倍。二、集料〔一〕细集料1、定义及分类细集料是指粒径小于4.75mm大于等于0.15㎜的颗粒，常称作砂。水泥混凝土用砂分类见下表。分类方式类别分类方式类别自然砂人工砂按产源河沙、山砂、湖砂、淡化海砂机制砂、混合砂按规格〕粗砂中砂细砂3.7～3.13.0～2.32.2～1.6按技术要求ⅠⅡⅢ2、技术要求(GB/T14684—2023)物理常数①表观密度砂的表观密度通常在2.5～2.6g/cm3之间。②积存密度在自然状态下，干砂在松散积存密度约为1400～1600kg／ｍ3，振实后的积存密度可达1600～1700kg/ｍ3。③空隙率带有棱角的砂空隙率较大；一般自然河砂的空隙率为40％～45％。级配良好的砂，空隙率可40％。有害物质有害物质的种类和害处见教材表。自然砂的含泥量和泥块含量、人工砂的石粉含量和泥块含量应当符合标准要求。(3)砂的结实性级配和粗细程度①级配级配——集料中不同粒径颗粒的分布状况。良好的级配是集料的空隙率和总外表积均较小，保证水泥浆用量少，混凝土的密实度高、强度高。一样粒径的砂搭配起来，空隙率最大；不同粒径的颗粒相互搭配填充时，形成最密集的积存，空隙率到达最小。一种粒径 (b)两种粒径 (c)三种粒径图4—1 不同粒径的砂搭配构造示意图级配确实定——筛分析方法。级配确实定——筛分析方法。筛分析——将预先通过9.5mm孔径的烘干砂，称取500g置于一套孔径分别为4.75、2.36、1.18、0.60.3、0.15mm(方孔筛)并按下述方法计算各级配参数：ⅰ.分计筛余百分率；ⅱ.累计筛余百分率；ⅲ.质量通过百分率4.75②粗细程度4.752.361.180.60.30.15M 〔A A A A 2.361.180.60.30.15

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(4-4)x 100A4.75x x M=3.1～3.7—粗砂；M=2.3～3.0—中砂；M=1.6～2.2—细砂；抱负的组成——总外表积和空隙率都小，保证水泥浆用量最少。x x ③级配区标准将砂分为三个级配区用于水泥混凝土中细度模数为1.6～3.7的砂，宜优先选用粗细程度适中的2区砂；当承受1区砂时，砂率应较2区提高，〔二〕粗集料1、定义及分类水泥混凝土用粗集料是指粒径大于4.75mm的岩石颗粒，常称作粗骨料。2、技术要求〔1〕物理常数①表观密度、积存密度、空隙率表观密度大于2500kg/m3；松散积存密度大于1350kg／m3；空隙率小于47％。有害杂质含量杂质——粘土、淤泥、硫酸盐、硫化物、有机质等。危害——与细骨料一样。最大粒径及颗粒级配①最大粒径最大粒径——通过率为100%的最小标准筛所对应的筛孔尺寸，通常为公称粒级的上限。规定——粗骨料的最大粒径不得超过构造截面最小尺寸的1/4，同时不得大于钢筋最小净距的3/4。对于混凝土实心板，粗骨料的最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。②颗粒级配确定方法——筛分法。标准筛——2.36、4.75、9.50、16．0、19.0、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.090〔mm〕共十二种孔径的方孔筛。级配分类——连续级配+连续级配。颗粒外形及外表特征强度和结实性①强度压碎值指标可间接表示粗骨料强度，粗骨料的压碎值。②结实性用硫酸钠结实法检验，试样经5次循环后，其质量损失应符合现行标准三、拌和及养护用水1、水的类型和应用选择

水源应用水源应用备注饮用水地下水符合国家标准的饮用水，可直接用于拌制和养护混凝土海水有害物质含量4-19的规定工业废水生活污水只允许用来拌制素混凝土，不得用于拌制钢筋混凝土、预应力混凝土和有饰面要求的混凝土。不能用作拌制混凝土2、水的技术标准有关拌和和养护混凝土的水中有害物质含量的规定，见表3-26。项目预应力混凝土钢筋混凝土项目预应力混凝土钢筋混凝土素混凝土pH值＞4＞4＞4不溶物(mg/L)＜2023＜2023＜5000可溶物(mg/L)＜2023＜5000＜10000氯化物(以Cl-1)(mg/L※＜500＜1200＜3500)(mg/L)4＜600＜2700＜2700硫化物(以S2-)(mg/L)＜100－－四、矿物掺合料混凝土中的矿物掺合料包括——粉煤灰、硅灰、粒化高炉矿渣粉、钢渣粉等。也可将上述两种或两种以上的矿物掺合料按确定比例复合使用。一〕粉煤灰1、含义——火力发电厂的煤粉燃烧后排放出来的废料。2、分类——依据氧化钙含量分——高钙灰、低钙灰按技术品质划分——Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类。按煤种划分——CF类。F类粉煤灰是由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰；C粉煤灰是由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰，其CaO含量大于10%。3、适用范围——一般工业和民用建筑构造和构筑物的混凝土，尤其适用于泵送混凝土、大体积混凝土、抗渗混凝土、抗化学侵蚀混凝土、蒸汽养护混凝土，地下工程和水下工程混凝土等。4、粉煤灰对混凝土的性能影响：改善拌混凝土的和易性。削减用水量或增大拌合物的流淌性；增加拌合物的黏聚性，削减泌水。提高硬化混凝土的强度。削减用水量，从而提高混凝土的强度。提高了混凝土的长期性能。活性二氧化硅二次水化反响，提高了混凝土的后期强度和耐腐蚀性，削减了碱集料反响的危害。降低混凝土的水化升温。削减水泥用量，降低由于大量水泥水化而导致的混凝土温升。二〕硅灰铁合金厂在生产金属硅或硅铁时得到的产品，又称硅粉、硅尘。硅灰在混凝土工程中具有以下应用：1二氧化硅含量不小于90%的硅灰，掺量为5%~15%，并掺入高效减水剂时，常规的施工方法，可配制出C100级混凝土。2、配制抗冲耐磨混凝土成倍的提高水工混凝土的抗磨性能。3、配制抗化学腐蚀混凝土掺入硅粉，混凝土构造严密，能提高混凝土的抗化学侵蚀力气。4、抑制碱—骨料反响削减了混凝土中氢氧化钙的含量，从而抑制了碱—骨料反响。5、配制喷射混凝土参与3%～5%的硅粉，节约了原材料，加快了施工速度，降低工程本钱。6、配制泵送混凝土混凝土中掺入少量硅粉，可使混凝土长距离泵送拌合物增加黏性、削减泌水，简洁泵送。7、用于根底灌浆浆液稳定性良好，不易分别，不堵管，且能很密实地填充到岩隙中。五、混凝土外加剂1、定义混凝土拌和物中掺入的不超过水泥质量5%(特别状况除外)并能使水泥混凝土的使用性能得到确定程度改善的物质。2、外加剂的作用改善混凝土拌和物的和易性，利于机械化施工，保证混凝土的浇筑质量。削减养护时间，加快模板周转。提高混凝土的强度，增加混凝土的密实度、耐久性、抗渗性等。节约水泥，降低混凝土的本钱。3、外加剂的分类转变混凝土拌和物流淌性的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。调整混凝土分散时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。改善混凝土其它性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、防冻剂等。目前建筑工程中应用较多和较成熟的外加剂有减水剂、早强剂、引气剂、调凝剂等。(1)减水剂(1)减水剂减水剂——在保持混凝土坍落度根本不变的条件下，能削减拌和用水量的外加剂；或在保持混凝土拌和物用水量不变的状况下，增大混凝土坍落度的外加剂。减水剂的分子构造特性减水剂多属于外表活性剂，由亲水(憎油)基团和憎水(亲油)基团两局部组成。图4-3减水剂的分子构造 图4-4减水剂分子的定向吸附行为减水剂的减水机理水泥加水拌和后，产生很多絮状物，形成的絮分散构(如图4—5所示)中包裹了很多拌和水，从而降低了混凝土拌和物的流淌性。减水剂的技术经济效果①原协作比不变，可增大拌和物的坍落度(约100～200mm)，且不影响混凝土的强度。②流淌性和水泥用量不变，可显著削减拌和用水量(约10％～20％)；降低水灰比，混凝土的强度提高(约提高15％～20％)，早期强度提高约30%～50%。③混凝土强度和流淌性不变，可节约水泥用量10％～15％。④提高了混凝土的耐久性。显著地改善了混凝土的孔构造，透水性降低，抗渗、抗冻、抗化学腐蚀等力气。(2)(2)速凝剂能使混凝土快速分散硬化的外加剂。常用速凝剂按重要成分可分为以铝酸钠或铝酸钙和氟铝酸钙或硅酸盐为主要成分的速凝剂。速凝机理①能消退水泥中石膏的缓凝作用。速凝剂中的碳酸钠与水泥中的石膏发生化学反响，生成硫酸钠及碳酸钙，从而使石膏丧失缓凝作用；②速凝剂在水泥浆体中产生大量的铝离子，并生成大量的水化铝酸三钙，使水泥浆体快速凝固。作用效果掺用速凝剂的混凝土，水灰比一般不大于0.4.掺速凝剂后，混凝土的干缩有增加趋势，弹性模量、抗剪强度、粘结力等有所降低。应用(3)(3)早强剂能提高混凝土早期强度，对后期强度无显著影响的外加剂。(5)(5)防冻剂在规定温度下，能显著降低混凝土冰点，使混凝土液相不冻结或仅局部冻结，以保证水泥的水化作用，并在确定时间内获得预期强度的外加剂。5、