混凝土普及知识讲座.ppt

1、2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,1,混凝土普及知识讲座,中铁五局(集团)试验检测中心 陈跃龙,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,2,一、混凝土基本概念,1、混凝土强度 2、混凝土的离析和泌水 3、混凝土单位用水量（W） 4、混凝土水泥用量（C） 5、混凝土水灰比（W/C) 6、混凝土工作性 7、混凝土流动性（坍落度）,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,3,一、混凝土基本概念,1、混凝土强度 材料强度是指材料抵抗外力破坏的能力。混凝土材料的强度就是指混凝土材料抵抗外力破坏的能力。 外力以不同的形式作用在材料或材料构件上，同时测定强度的方式也是多种多样的

2、。因此强度又分为多种强度。混凝土中常见的强度包括立方抗压强度、轴心抗压强度、抗折强度、抗拉强度等等。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,4,一、混凝土基本概念,1、混凝土强度 立方抗压强度就是我们常常提到的抗压强度。测定立方抗压强度的混凝土试件是立方体试件，其名称也由此而来。 混凝土的强度等级是由立方抗压强度来确定的。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,5,一、混凝土基本概念,2、混凝土的离析和泌水 混凝土材料在制成构件或构成结构物时，应该是均匀的，材料不能有分离现象。而混凝土的离析是指混凝土各组份分离，如粗骨料从混凝土中下降沉积在混凝土底部就是一种典型的混凝土离析

3、现象。 混凝土泌水是指混凝土中水份从混凝土中分离出来，浮在混凝土上部。实际上混凝土泌水也是广义的混凝土离析现象。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,6,一、混凝土基本概念,2、混凝土的离析和泌水 混凝土的离析和泌水会给混凝土质量造成恶劣影响。比如，混凝土离析，粗骨料下沉到结构底部，从而上部混凝土中的粗骨料减少，结果造成下部粘结不好，结构易崩坍，而上部混凝土由于粗骨料减少，对砂浆的收缩约束减少，使上部易开裂。 混凝土泌水时，会在粗颗粒下部形成水囊，而水囊就是混凝土的薄弱环节，在外力做用下极易破坏，从而使结构达不到设计的承力要求。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,7,

4、一、混凝土基本概念,2、混凝土的离析和泌水 混凝土离析和泌水现象还有很多，并且造成的危害也不止我们介绍的这些。比如混凝土离析和泌水还会造成泵送混凝土管道堵塞等等。 因此，混凝土的离析和泌水是我们应该预防和处理的。 造成混凝土离析和泌水的原因很多，有原材料的原因，配合比设计的原因，混凝土配制过程控制不严的原因，还有混凝土运输不当造成的，也有浇筑、振动密实方法不良的原因。因此在混凝土施工的每一个环节我们均应该非常仔细。 以下我们要讲解的内容，其前提是混凝土不离析、不泌水。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,8,一、混凝土基本概念,3、混凝土单位用水量（W） 混凝土单位用水量是指单方混

5、凝土中所用的水量，其单位为kg/m3。 我们常常在感到混凝土用水量多了时，讲的水灰比大了，这是不准确的，事实上这时应该是单位用水量大了，而不是水灰比大了。 混凝土单位用水量是一个很重要的指标，它在混凝土不离析不泌水时，对强度起决定作用。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,9,一、混凝土基本概念,4、混凝土水泥用量（C） 混凝土水泥用量是指单方混凝土中水泥的用量。其单位也是kg/m3。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,10,一、混凝土基本概念,5、混凝土水灰比（W/C） 混凝土水灰比是指单方混凝土中的用水量与水泥用量的比值。水灰比是混凝土中的一个非常重要的指标。在日

6、常生产中，它往往与我们谈论的用水量的概念相混淆。 水灰比与混凝土的抗压强度有明确的关系。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,11,一、混凝土基本概念,5、混凝土水灰比（W/C） 水灰比与强度的关系可见下式。 其中，C、W分别是混凝土中的水泥用量和单位用水量，而 是常数， 分别是混凝土强度和水泥实际强度。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,12,一、混凝土基本概念,5、混凝土水灰比,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,13,一、混凝土基本概念,6、混凝土工作性 混凝土工作性指的是新拌混凝土（也称为混凝土拌和物）的工艺性能，有时也以和易性的概念出现，实际上是

7、指新拌混凝土在工艺上可操作，易于运输、浇筑、密实成型，最终硬化形成结构物的工艺特性。工作性实际上就是流动性和粘聚性的综合。混凝土必须不离析、不泌水，且具有恰当的流动性，这样的混凝土才可称为具有良好的工作性。混凝土的工作性有各种表述，比如“保水性”、“有用内功”等等，但用工作性来表述更为恰当。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,14,一、混凝土基本概念,6、混凝土工作性 混凝土工作性有三个方面的特性。即： 综合性：工作性良好意味着新拌混凝土易于运输、浇筑密实成型等综合性工艺要求。比如泵送混凝土，则要求混凝土具有相当的流动性，而且还要有一定的保水性、粘聚性，混凝土不离析、不泌水，其压

8、力泌水值要保证在一定范围内，才能在泵送施工中，在管道内顺利输送。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,15,一、混凝土基本概念,6、混凝土工作性 相对性：工作性的好坏是相对的概念，随着施工工艺条件的改变而改变，有的甚至还相互矛盾。比如，泵送混凝土要求混凝土拌和物不泌水，必须以整体在管道内流动。而真空密实成型混凝土则要求混凝土具有适当的泌水性，从而保证真空条件下混凝土能脱水密实。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,16,6、混凝土工作性 复杂性：工作性涉及无法直接测量的各种复杂性能，它没有普遍认可的明确意义，也没有一套完整的指标来表达，其问题的关键在于它既涉及到材料本身

9、的性质，也与具体的施工环境相关，因此表现出相当的复杂性。,一、混凝土基本概念,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,17,7、混凝土流动性 混凝土的流动性反映混凝土的流动性性能。目前常用坍落度和维勃稠度反映混凝土流动性性能。坍落度用于塑性混凝土，而维勃稠度用于干硬性混凝土。,一、混凝土基本概念,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,18,7、混凝土流动性 混凝土以流动性为标准分类，可以分为： 干硬性混凝土：其坍落度一般小于10mm须用维勃稠度（s） 表示其稠度的混凝土。 塑性混凝土： 其坍落度一般在1090mm之间。 流动性混凝土：其坍落度一般在100150mm之间。 大流

10、性混凝土：其坍落度一般大于160mm。,一、混凝土基本概念,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,19,二、混凝土原材料,1、胶凝材料 2、砂石料（骨料） 3、外加剂 4、水,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,20,二、混凝土原材料,1、胶凝材料 胶凝材料是指水泥和矿物外掺料。水泥就是我们日常所谈论的硅酸盐水泥。矿物外掺料主要指粉煤灰、粒化高炉矿渣、沸石粉等。胶凝材料经化学反应后，将混凝土的骨料胶结在一起，形成一定的结构，使混凝土具有一定的强度。 水泥与水就可以发生反应，而粉煤灰等要与水泥水化产物（Ca(OH)2）反应才可，因此比水泥反应慢，称这种反应为二次反应。二次反

11、应的产物往往会填充在混凝土内部孔隙中，从而使混凝土更密实，强度更高。因此，使用了外掺料的混凝土，其后期强度比不使用的更高。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,21,二、混凝土原材料,2、砂石料（骨料） 混凝土中的砂石材料主要起两种作用，一种的起填充作用，在混凝土中使用砂石材料可以少用水泥；但是更重要的是，砂石料还起到约束混凝土收缩的作用。由于水泥水化产物的体积相对于水泥化前的反应物体积减少约1%，因此本质上，混凝土的体积会逐渐收缩，而砂石料就起到了约束收缩的作用。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,22,二、混凝土原材料,2、砂石料（骨料） 砂的常用指标是级配、细度

12、模数、含泥量、泥块含量等。 砂的级配指砂粒之间不同粒径颗粒的搭配情况，如果级配好，则砂子颗粒堆集起来后的孔隙率也相对较小。而细度模数反映砂子的粗细程度。含泥量、泥块含量限定了砂中粘土的数量，确定了砂子的洁净程度。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,23,二、混凝土原材料,2、砂石料（骨料） 石子的常见指标有级配、粒径、针片状颗粒含量、压碎指标、含泥量、泥块含量等。级配、含泥量和泥块含量的概念与砂子相同。 针状颗粒是指碎石颗粒三个方向的尺寸有两个相对较小，而片状颗粒则是有一个方向的尺寸较小。针片状颗粒不能太多，太多会使混凝土的流动性能极大地下降。 压碎指标综合反应石子堆集在一起后抵

13、抗外力的能力，它同时与母岩强度、针片状颗粒含量等因素有关。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,24,二、混凝土原材料,3、混凝土外加剂 混凝土外加剂能改善新拌混凝土（混凝土拌合物）和硬化混凝土的性能。外加剂的产品众多，多数外加剂还有很独特的配方，但主要还是三类，即引气剂、调凝剂和增塑剂。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,25,二、混凝土原材料,3、混凝土外加剂 引气剂：可以改善混凝土的抗冻性能。 调凝剂：可以控制混凝土的凝结时间和早期硬化 能力。如早强剂和缓凝剂。 增塑剂：主要是指高效减水剂，可以增加混凝土 的流动性，提高其工作性。如减水剂、 高效减水剂等,202

14、0年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,26,二、混凝土原材料,4、水 水是混凝土的一种重要原材料，因它太普通，极易得到，因此我们往往不太重视。事实上水的品质对混凝土有重要影响。比如水中的含泥量，水中硫酸根离子、硫离子、氯离子对混凝土是有腐蚀性的，其浓度过高，就会严重破坏混凝土结构，这一点要引起我们的重视。 一般地，能饮用的水，均可以作为混凝土拌合用水。而其它的水，要经过化学分析来确定是否可用。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,27,三、特种混凝土施工原理,1、泵送混凝土施工 2、水下混凝土施工 3、高性能混凝土施工,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,28,三、

15、特种混凝土施工原理,1、泵送混凝土 用混凝土泵将混凝土输送到模板的施工工艺称为泵送施工工艺。用于泵送施工工艺的混凝土称为泵送混凝土。在混凝土泵提供的压力推送下，泵送混凝土在管道中流动。泵送混凝土的要求与普通非泵送施工用混凝土有很大的区别。泵送混凝土不仅要考虑混凝土的强度，还要考虑混凝土的可泵性要求，即要求混凝土不离析、不泌水，同时还要有一定的流动性。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,29,三、特种混凝土施工原理,1、泵送混凝土 泵送混凝土的过程是混凝土在泵压下在管道中的流动过程。 值得注意的是，混凝土的流动与我们日常关于流动流体的流动常识是不太一致的。 日常生活中，水在管道中的

16、流动，满足的是牛顿流动定律，只要有很小的剪切力，水也可以在管道中流动动。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,30,三、特种混凝土施工原理,1、泵送混凝土,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,31,三、特种混凝土施工原理,1、泵送混凝土,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,32,三、特种混凝土施工原理,1、泵送混凝土 由前面两图可见，混凝土与水的流动是不一样的。水只要有很小的压力就可以在管道中流动，而混凝土在一定的压力下，它还会保持不流动，而只有压力达到一定值以后，才会流动。这种流体称为宾汉姆体。这同我们常常见到的混凝土是一致的。泵送混凝土在不振动，不加压的

17、情况下，依靠重力的作用往往不流动，而在振动情况下，混凝土会液化，当压力达到一定值后，混凝土才会流动。这也是混凝土需要高压力泵送的原因。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,33,三、特种混凝土施工原理,1、泵送混凝土 由于水与混凝土各自的特点，造成二者在管道中的流动方式也是不一样的。水的流动可见下图。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,34,三、特种混凝土施工原理,1、泵送混凝土 其特点是在管壁处，由于摩擦的存在，水的流动速度基本为零。而在中部，水的流动速度最大。 这种特点可以在河流中见到，在岸边，河水的流动速度很，而在河流中部，水流速最大。 但混凝土的流动却另有特点

18、。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,35,三、特种混凝土施工原理,1、泵送混凝土,流核,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,36,三、特种混凝土施工原理,1、泵送混凝土 在管壁处，也是由于摩擦的存在，在管壁处，速度为零。向管道中部，速度开始增加，但与水流不同的是，在管道中部很大的区域内，其流动速度是相同的。 在中间流动速度相同的部份混凝土，称为“流核”。这样的流动称为“塞流”。 “塞流”流动的一个典型例子是挤牙膏。挤出的牙膏其中部是平的，而不呈尖锐状。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,37,三、特种混凝土施工原理,1、泵送混凝土 正是因为混凝土的这种

19、特点，使我们应对混凝土在泵送施工中应有新的认识。 首先，不能认为混凝土要象水一样流动，认为只有象水一样流动的混凝土才可以用于泵送施工。相反，恰恰是那种混凝土，表面观察没有流动性，但在振动条件下，它会液化，或在压力下，它可以非常顺利地流动的混凝土才是可以泵送的混凝土。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,38,三、特种混凝土施工原理,1、泵送混凝土 其次，为了保证混凝土泵送时处于“塞流”状态，“流核”不分散，则混凝土不能离析和泌水。混凝土离析和泌水后，在高压力作用下，砂浆或水会很快被输送走，但粗骨料却会留在管道中，造成堵塞。 因此，泵送混凝土不仅要考虑混凝土的强度，还要考虑混凝土的可

20、泵性要求，即要求混凝土不离析、不泌水，具有一定的流动性。另外，混凝土在压力作用下，还应能泌出少量水和水泥浆以保持管道润滑。只有这样才能确保泵送混凝土顺利流动。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,39,三、特种混凝土施工原理,1、泵送混凝土 泵送混凝土施工过程中堵塞管道是非常危险的事。 一般来讲，目前施工中用的混凝土输送泵均是高压泵，其额定工作压力在1416MPa，而最高工作压力可达30MPa。 1MPa的压力是十个大气压，而气枪枪膛与空气之间的压强差也就1个大气压左右。由此可以想象30MPa的压力有多大。一旦管道堵塞，管道中的压力会很快升高，如果此时管道破裂，其后果不堪设想。,2

21、020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座,40,三、特种混凝土施工原理,2、水下混凝土 在干地拌制而在水环境中浇筑和硬化的混凝土称为水下浇筑混凝土，简称为水下混凝土。 水下混凝土施工应在防止混凝土落下时经过水中使骨料分离、水泥浆散失的原则下选择施工方法。水下混凝土应在与环境水隔离的条件下浇筑，不允许直接向水中投入混凝土拌合物。即混凝土拌合物进入浇筑点以前，应避免与环境水接触，进入浇筑点后，也要尽量减少与水接触，尽可能使与水接触的混凝土始终为同一部分。浇筑过程宜不间断进行，直至达到一次浇筑所需的高度或出水面为止，以减少环境水的不利影响，保证凝固后能清除强度不符合要求的混凝土部分。对已浇筑的混凝土不宜搅动，让其逐渐密实凝结硬化。,2020年10月2日星期五,混凝土普及知识讲座