混凝土(砼).ppt

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1、第五章 混凝土（砼）,一定义【混凝土】是由胶凝材料、水（或不加水）和粗细骨料（集料）及其它材料按适当的比例配合，经一定时间后硬化而成的人造石材。,1 混凝土概述,二分类,重混凝土：2500 kg/m3,普通混凝土：19502500 kg/m3,轻混凝土：1950 kg/m3,（一）按干表观密度分,（二）按抗压强度分,中强混凝土：抗压强度3060MPa,高强混凝土：抗压强度60MPa,低强混凝土：抗压强度 30MPa,超高强混凝土：抗压强度 100MPa,水泥混凝土石膏混凝土沥青混凝土聚合物混凝土水玻璃混凝土,（三）按胶凝材料分,（四）按掺合料分,粉煤灰混凝土硅灰混凝土磨细高炉矿渣混凝土纤维混凝

2、土,2 普通混凝土的组成材料,混凝土组成材料,集料（骨料）,粗骨料（石）,细骨料（砂）,外加剂（化学外加剂）,掺合料（矿物外加剂）,外加剂,水泥,水,混凝土的组织结构,一、水泥 1水泥品种的选择 依据：工程性质、部位，所处环境等 2水泥强度等级的选择 依据：混凝土的设计强度 3 技术要求,二、骨料 粗骨料（石）：碎石，卵石 细骨料（砂）：天然砂，人工砂（一）泥及泥块含量的要求【泥】骨料中粒径75m 颗粒【泥块】石子中原粒径4.75mm经水浸洗、手捏后 2.36mm的颗粒。砂中原粒径1.18mm经水浸洗、手捏后 0.6mm的颗粒。,1、泥和泥块的危害,工程事故实例：某工程采用30cm30cm断面

3、，9m长的方桩，当桩打入土内2.5 m时，在桩顶下2 m处，桩身出现裂缝，随着锤击次数的增加，混凝土逐渐破碎，直至最后破坏。在桩内混凝土破碎处，发现一块5 cm8 cm4 cm椭圆形的粘土块。,2、骨料中泥和泥块的技术要求,类骨料:宜用于强度等级C60的混凝土类骨料:宜用于强度等级C30C60及抗冻、抗渗或其它要求的混凝土。类骨料：宜用于强度等级C30的混凝土和建筑砂浆,（二）有害物质 骨料中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物；1、有害物质限量,工程事故实例：某中学五层教学楼，建筑面积2244 m2，砖混结构，使用半年后，发现砖砌体裂缝，墙面抹灰起壳。一年后，建筑物裂缝严重，墙面

4、渗水，屋面漏雨，许多门窗不能开关，并且还在继续，成为危房不能使用。调查原因：所用的砂浆中的砂采用硫铁矿渣代替，其中含硫量较高，有的高达4.6%。SO3,SO4-+Ca2+CaSO4CaSO4+C-A-HAFt,2、有害物质的危害,（三）坚固性 1、坚固性的含义：骨料在自然风化和其它外界物理、化学因素作用下抵抗碎裂的能力。2、骨料坚固性的技术要求,（四）碱集料反应经碱集料反应试验后：由砂（碎石、卵石）制备的试件无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定的试验龄期内的膨胀率应小于0.10%,工程事故实例 上海南京段 铺设的某些预应力混凝土轨枕，出现了顺筋裂缝和地图状的开裂。到1995年，上海站的1361

5、8块轨枕板已有9387根产生了裂纹，其中三条轨道上的破损率已达85%。原因：发生了AA反应，经取样测定，其立方体抗压强度下降了约25%,粗细程度：不同粒径颗粒混在一起的平均粗细程度。级配：不同粒径颗粒的分布情况。,（五）骨料的粗细程度和颗粒级配,1、砂的颗粒级配和粗细程度 筛析法：,1）粗细程度细度模数MX,MX3.7 特粗砂MX=3.73.1 粗砂MX=3.02.3 中砂MX=2.21.6 细砂MX 1.6 特细砂,砂的颗粒级配区,2）颗粒级配,2、石的粗细程度和颗粒级配1）粗细程度（通常5mmd40mm）混凝土结构工程施工及验收规范对混凝土粗骨料最大粒径（dmax）的规定：柱：dmax结构

6、最小截面尺寸的1/4 板：dmax板厚的1/2，且50mm钢筋混凝土：dmax钢筋最小间距的3/4高强混凝土：dmax20mm泵送混凝土：碎石：dmax管内径13 卵石：dmax管内径12.52）颗粒级配方孔筛：2.36mm,4.75mm,9.50mm,16.0mm,19.0mm,26.5mm,31.5mm,37.5mm,53.5mm,63.0mm,75.0mm,90mm,（六）骨料的颗粒特征 1、表面粗糙程度 2、颗粒形状 针、片状骨料含量要求：类：5%，类：15%，类：25%【针状】长度2.4倍平均粒径【片状】厚度0.4倍平均粒径 3、针、片状骨料的危害,（七）强度 1、岩石抗压强度水饱和

7、状态下岩石的抗压强度 2、压碎指标Qe,三、混凝土用水的质量要求 基本要求：1、不影响混凝土的凝结硬化 2、不影响混凝土的强度发展及耐久性 3、不加快钢筋锈蚀 4、不引起预应力筋脆断 5、不污染混凝土表面,四、外加剂（一）外加剂的定义 混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺入的用以改善混凝土性能的物质，其掺量一般不大于水泥重量的5%（特殊情况除外）。,（二）分类,1、按化学成分分,无机外加剂,有机外加剂,有机无机外加剂,改善混凝土流变性能的外加剂调节混凝土凝结时间和硬化性能的外加剂改善耐久性的外加剂改善其它性能的外加剂,2、按主要功能分,（三）常用外加剂 1、改善混凝土流变性能的外加剂 1）减水

8、剂 减水剂的定义：在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量，从而提高混凝土强度，节约水泥；或在不减水的情况下能提高拌合物流动性的外加剂。,普通型减水剂 减水剂的类型 塑化剂 超塑化剂或泵送剂,混凝土减水的必要性,减水剂的作用机理,木质素系减水剂：木钙（简称M剂）奈磺酸盐系减水剂：水溶性树脂类减水剂：磺化三聚氰胺甲醛树脂（密胺树脂）糖蜜类减水剂复合减水剂,常用减水剂,应用注意事项：施工中要严格控制掺量,工程事故实例：四川某工程采用木质素磺酸钙粉作减水剂，规定掺量为水泥用量的0.25%，施工时木钙粉减水剂配成溶液，加入混凝土中进行搅拌，按照配合比要求每罐混凝土中加一桶减水剂液，实际加了两桶

9、，当时施工气温又较低，混凝土浇捣二天后还未硬化，不得不把混凝土全部挖掉，重新浇筑。,2）引气剂引气剂的定义 在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂 松香树脂皂类常用类型 烷基苯磺酸盐类 脂肪醇磺酸盐类 石油磺酸盐类,改善混凝土拌合物的和易性 提高混凝土的抗渗性和抗冻性 混凝土抗压强度有所下降,掺加注意事项,应用,引气剂对混凝土性能的影响及作用,2、改善混凝土早期强度的外加剂 1）定义：能加速混凝土早期强度发展的外加剂 2）常用类型：氯盐、硫酸盐、有机胺等,3、调节混凝土凝结硬化时间的外加剂 1）速凝剂 2）缓凝剂,五、混凝土掺合料（一）定义 在混凝土搅拌前或搅拌过程

10、中为改善混凝土的性能、减少混凝土的水泥用量、降低混凝土的成本、而加入的磨细矿物粉料。,（二）分类1、按使用对象分：用于普通混凝土：原状粉煤灰 磨细粉煤灰用于高强混凝土：磨细矿渣 硅灰,2、按掺合料的品种分：硅灰 磨细矿渣粉 磨细自然煤矸石,（三）作用及机理 1、改善新拌混凝土的和易性形态效应 2、改善混凝土的强度活性效应 微集料效应 3、降低水化热 4、改善混凝土耐久性（四）掺加方法 等量取代 超量取代（五）应用,3 混凝土的性质,混凝土的性质,二硬化混凝土的性质,一新拌混凝土的性质,一新拌混凝土的性能 和易性（工作性）,（一）定义【和易性】是指混凝土拌合物能保持其组成成分均匀、不发生分层离析

11、、泌水等现象，适于运输、浇筑、捣实成型等施工作业，并能获得质量均匀、密实的混凝土的性能。流动性 和易性 粘聚性 保水性,（二）和易性的测定,坍落度（SL）,维勃稠度,流动性：,和易性,粘聚性：目测，经验判断,保水性：目测，经验判断,维勃稠度仪,1坍落度法测定测定混凝土流动性适用 条件 骨料最大粒径 40mm SL10mm,200 mm 自流平混凝土 160mm 大流动性混凝土SL 100-150mm 流动性混凝土 50-90mm 塑性混凝土 10-40mm 低塑性混凝土 10mm 干硬性混凝土,2维勃稠度法测定混凝土流动性适用条件 骨料最大粒径 40mm SL10mm V031S 超干硬性混凝

12、土 V1=30-21S 特干硬性混凝土 V2=20-11S 干硬性混凝土 V3=10-5S 半干硬性混凝土,（三）坍落度的选择原则：不妨碍施工操作并能保证振捣密实的条件下，尽可能采用较小坍落度，以节约水泥并获得质量较高的混凝土依据：混凝土结构工程施工及验收规范GB50204,（四）影响和易性的因素,组成材料质量、性质,内因,组成材料相对含量,外因,环境温度,存放时间,1混凝土组成材料质量、性质的影响 1）水泥品种、细度、掺加量 2）骨料表面形状、颗粒粗细、级配、品种 3）外加剂品种、掺量 4）掺合料品种、细度、掺量,2混凝土组成材料相对含量的影响 1）水灰比（W/C）2）水泥浆数量（浆骨比）,

13、注意：施工中为了保证混凝土的强度和耐久性，不准用单纯改变用水量的方法调整拌合物的稠度，应在保持W/C条件下，改变水泥浆量来调整流动性。,合理砂率（最佳砂率）：用水量及水泥用量一定、拌合物获得最大流动性，且保持粘聚性及保水性能良好的砂率值；或在拌合物获得所要求的流动性及良好的粘聚性和保水性条件下，使水泥用量最少。,3）砂率（SP）砂率：,3环境温度4拌合物存放时间,水泥C,水W,砂S,石G,外加剂,掺合料,水泥浆,骨料,浆骨比,W/C,SP,（五）改善和易性的措施1选择适宜品种的水泥2采用最佳砂率，以提高混凝土质量及节约水泥3改善砂、石级配4在可能条件下尽量采用较粗的砂、石5当混凝土拌合物坍落度

14、太小时，保持W/C不变，增加适量的水泥浆；当坍落度太大，保持砂率不变，增加适量的砂、石。6有条件时尽量掺用外加剂,二硬化混凝土的性质,强度,耐久性,变形性,（一）硬化混凝土的强度,1抗压强度与强度等级 1）混凝土立方体抗压强度抗压强度的标准测定方法：按标准方法制作的，边长为150mm的立方体试件，在标准养护条件下（201，相对湿度90%以上），养护至28d，以标准方法测试、计算，得到的抗压强度值。,试件尺寸的选择及抗压强度折算系数,试件尺寸大小对强度值的影响“环箍效应”,2）强度等级 Cn强度等级的划分：标准方法制作的，150 mm150 mm150 mm试件，养护温度、湿度201，相对湿度9

15、0%以上，养护时间28d，批次混凝土的强度保证率95%目前我国混凝土划分为：C7.5,C10,C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,12个等级,2影响混凝土强度的因素,内因：,外因：,水泥石,骨料,水泥石骨料界面的强度,环境温湿度及养护制度,养护龄期,施工方法,实验条件,1）水泥强度与水灰比鲍罗米（Bollomy）经验公式：,碎石：A=0.46,B=0.07卵石:A=0.48,B=0.33fe=fcc 适用条件：W/C=0.4 0.8 拌合物充分振捣密实,2）骨料质量与强度的影响3）骨料与水泥石界面的粘结强度4）养护制度与环境温度,5）养护时间(龄期)

16、,适用条件：正常养护条件下硬化 中等强度等级的混凝土6）施工方法7）实验条件,3 提高混凝土强度的措施 1）采用高强度等级的水泥或早强型水泥 2）采用低水灰比的干硬性混凝土 3）采用质量合格，级配良好的碎石，合理的砂率 4）施工采用机拌机振 4）掺外加剂和掺合料 5）采用合理的养护条件,（二）硬化混凝土的变形性质,变形类型：,非荷载作用下的变形,荷载作用下的变形,化学减缩,干湿变形,温度变形,长期荷载作用下的变形,短期荷载作用下的变形,1非荷载作用下的变形 1）化学减缩；2）干湿变形；,影响因素：水泥用量、细度及品种水灰比骨料质量、种类、级配、吸水率施工质量养护,2荷载作用下的变形 1）短期荷

17、载作用下的变形,3）温度变形环境温度组成材料的热膨胀系数及其差别内外温差混凝土的体积大小,2）长期荷载作用下的变形徐变徐变：混凝土在长期荷载作用下，除产生瞬间的弹性变形和塑性变形外，还会产生随时间而增长的非弹性变形，这种在长期荷载作用下，随时间的延长而不断发展增加的变形，称为徐变。,影响因素：水泥石结构水泥石数量龄期徐变对结构的影响：有利：消除砼内部的应力集中不利：钢筋砼中预应力受到损失,（三）硬化混凝土的耐久性1定义：混凝土在长期外界因素作用下，抵抗外部和内部不利影响的能力。2混凝土耐久性良好的意义 延长结构使用寿命，减少维修保养费用，提高经济效益 抗渗性3常见耐久性问题 抗冻性 抗侵蚀性

18、抗碳化性 碱集料反应,1）抗渗性 A定义：混凝土抵抗压力液体（水、油、溶液等）渗透作用的能力 B 表示方法：抗渗标号Pn C测定方法：D渗透原因：E提高混凝土抗渗性能措施：提高混凝土的密实性,2）抗冻性 A定义：硬化混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。B表示方法：抗冻标号Fn C影响因素 D提高措施,3）抗侵蚀性4）碳化 A定义：混凝土中的水泥石中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳，在湿度相宜时发生化学反应，生成碳酸钙和水，也称混凝土的中性化。,B影响因素：,水泥品种,内因,水灰比,外因,水泥浆量,CO2浓度,环境湿度,外加剂,施工质量,5）碱集料反应

19、A定义 B AA反应的三个条件 C预防措施采用低碱水泥水泥中掺加火山灰混合材，掺引气剂或引气减水剂,4提高耐久性的措施 1）选用适当品种的水泥 2）控制W/C比，并保证足够的水泥用量 3）选用品质良好，级配合格的骨料 4）掺减水剂、引气剂 5）保证施工质量。,4 普通混凝土的配合比设计,一配合比设计的四项基本要求1、满足结构设计要求的混凝土强度等级。2、满足施工时要求的混凝土拌合物的和易性。3、满足环境和使用条件要求的混凝土耐久性。4、在满足以上要求的前提下，通过各种方法以降低混凝土成本，符合经济性原则。,二混凝土配合比设计的资料准备（一）原材料的资料1水泥：品种、强度、密度、表观密度等2骨料

20、：品种、细度、最大粒径、级配、密度、表观密度3水：水质4外加剂：品种、性能（二）工程资料1混凝土设计强度2工程所处环境对混凝土耐久性的要求3构件截面尺寸，钢筋配置情况4施工方法及管理水平,三混凝土配合比设计的依据（一）混凝土配合比设计的三大基本参数W/C、单位体积用水量、砂率1在满足混凝土强度和耐久性基础上确定W/C2在满足混凝土施工要求的和易性基础上，据骨料的种类和规格确定单位体用水量3砂在骨料中的数量即砂率以填充石子空隙后略有富余而定（二）配合比设计的算料的两大基准1配合比设计时以1m3混凝土拌合物中各材料重量计2骨料以干燥状态为基准,四配合比设计的方法和步骤,（一）确定计算配合比,1、确

21、定配制强度：f配 f设+1.6452、求W/C：,复核最大W/C（查表）3、确定单位用水量mw：（查表）据坍落度要求，粗骨料的种类、规格4、确定水泥用量mc：mc=mw/(W/C)复核最小水泥用量（查表）5、选取SP 据W/C，粗骨料的种类、规格6、求砂mS、石mG的用量 重量法：,体积法：,1、试配：粗骨料最大粒径31.5mm取15L 粗骨料最大粒径40mm取25L2、调整流动性：SL太大，保持SP不变，增加砂石用量 SL太小，保持W/C不变，增加水泥浆量3、调整粘聚性和保水性 粘聚性和保水性不良，可适当增加砂率,（二）确定基准配合比（实验）调和易性,1、W/C各增、减0.05，28d后测得

22、三个强度值2、作，强度W/C图，求得配制强度对应的W/C值3、初步确定配合比：mw 采用基准的配比中的用水量 ms 采用基准的配比中的用砂量 mG 采用基准的配比中的用石量 mc mw与配制强度对应的新W/C的积4、表观密度的校正 计算表观密度 理=mw+ms+mG+mc 实测表观密度 实 校正系数=实/理 调整各材料用量：Csh=mc,Wsh=mw,Ssh=ms,Gsh=mG,（三）确定实验室配合比（实验）调强度,砂含水率a%，石含水率为b%施工工配合比：,（四）确定施工配合比（计算）,插值法：已知:a1对应b1 a2对应b2 ai为a1 a2中间某值求:ai对应b1 b2中间某值,5 掺加

23、掺合料（以粉煤灰为例）的混凝土的配合比设计,一计算普通混凝土的配合比二选取粉煤灰的取代率f,三确定是等量取代还是超量取代四选取粉煤灰超量系数K 粉煤灰等级 K 1.0-1.4 1.2-1.7 1.5-2.0,五配合比设计确定普通混凝土施工配合比：,mw 采用普通混凝土施工配合比中的用水量ms 采用普通混凝土施工配合比中的用砂量 mG 采用普通混凝土施工配合比中的用石量粉煤灰取代水泥用量：,则实际水泥用量：,1、等量取代,2、超量取代,粉煤灰掺量为：,用于代水泥：,用于代砂：,则实际水泥用量：,则实际砂用量：,6 混凝土的质量控制与评定,一混凝土生产质量控制的必要性1原材料的影响 1）水泥 2）

24、水 3）骨料 4）外加剂,2施工操作的影响 1）计量误差 2）W/C波动 3）搅拌时间的控制 4）浇捣条件变化 5）养护温、湿度的变化,3试验条件的影响 1）取样方法不同 2）试件成型、养护条件差异 3）试验时测定条件的变化 4）试验者本身的素质、误差,二混凝土质量控制的内容 1生产前初步控制 1）原材料质量 2）配合比设计与调整 3）施工机具的调试、运行情况 4）人员素质的培训 2施工过程中的控制 1）计量的准确性，W/C波动 2）搅拌、浇筑、振实及养护 3）运输 3检测评估,1混凝土强度的波动规律正态分布2混凝土强度的平均值,三混凝土质量检测评定方法数理统计法,3混凝土强度的标准差,4变异

25、系数,7混凝土生产管理水平的评定,5 概率度：,6 混凝土强度保证率,8混凝土强度的配制,8混凝土的质量控制图,例：甲、乙两个建筑工地上生产的混凝土，实际平均强度都是23Mpa，设计强度等级都是C20，两个工地的变异系数分别为0.108和0.065，问两个工地生产的混凝土强度保证率分别是多少?,作 业,1、用32.5强度等级的普通硅酸盐水泥配制卵石混凝土，制作10cm10cm10cm立方体试件3块，在标准条件下养护7天，测得破坏荷载分别为140KN，135KN，140KN，试求：1）估算该混凝土28天的标准立方体试件抗压强度。2）估算该混凝土的水灰比值。,2、某工地用碎石混凝土的设计强度为C20，所用水泥强度等级为32.5，富余系数为1.12，单位体积用水量为184kg/m3，如果要求强度保证率达到99%，（=3，A=0.46，B=0.07）试计算：1）该混凝土的配制强度。2）配制1 m3这样的混凝土需水泥多少袋,