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1、混凝土（Concrete),4-1 概 述,正在施工的核电站,一、混凝土的定义,混凝土 由胶结材料（binder/cement）将骨料（aggregate）胶结硬化而成的人造石材。普通混凝土 由水泥(cement)与水(water)作为胶结材，砂(sand)、石(stone)作为骨料，有时还加入适量的掺合料(additive)和外加剂(admixture)，经过硬化而成的人造石。又称为水泥混凝土，简称为“混凝土”。,三峡工程钢筋混凝土重力坝,二、混凝土的分类,按体积密度分重混凝土 02600kg/m3。普通混凝土 0 20002500kg/m3。轻混凝土 01950kg/m3。按胶凝材料分水泥
2、混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土等。按用途分结构混凝土、防水混凝土、道路混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、防辐射混凝土等。,二、混凝土的分类,按生产和施工工艺分预拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、离心混凝土、等。按强度分普通混凝土 C60。高强混凝土 C60。超高强混凝土 100MPa。,按配筋情况分素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土等。,喷射混凝土施工,三、混凝土的特点,优点抗压强度高、耐久、耐火、维修费用低；原材料丰富、成本低；混凝土拌合物具有良好的可塑性；混凝土与钢筋粘结良好，一般不会锈蚀钢筋。缺点抗拉强度低（约
3、为抗压强度的1/101/20）、变形性能差；导热系数大约为1.8W/（mK）；体积密度大（约为2400kg/m3左右）；硬化较缓慢。,四、混凝土的结构,混凝土的结构 水泥+水水泥浆+砂水泥砂浆+石子混凝土拌合物硬化混凝土组成材料的作用,混凝土体积构成水泥石25左右；砂和石子70以上；孔隙和自由水15%。,4-2 普通混凝土组成材料及其作用,一、水泥及拌合用水,水泥品种的选择 根据工程性质、耐久性等级、部位、施工工艺、环境等级（温度、湿度、有害物、有害离子浓度、干湿交替性）等合理选用。水泥强度等级的选择原则上，配制高强度等级的混凝土，选择高强度等级的水泥；一般情况下，水泥强度等级为混凝土强度等级
4、的1.01.5倍；配制高强混凝土时，可选择水泥强度等级为混凝土强度等级的0.81.0倍左右。,拌合用水用水基本要求：不影响混凝土的凝结硬化和耐久性，不会引发钢筋锈蚀。混凝土拌合和养护用水按水源不同分为饮用水、地表水、地下水和经适当处理的工业用水。拌制和养护混凝土宜采用饮用水，当采用其它来源水时，应符合混凝土拌合用水标准（JGJ632006）的规定。,二、细骨料（砂）,定义 粒径在4.75 mm（5.0）以下的颗粒称为细骨料。分类按产源分按照筛余结果，砂可分为3个级配区区 宜用于强度等级大于C60的混凝土；区 用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；区 宜用于强度等级小于C30
5、的混凝土和建筑砂浆。,砂,天然砂,人工砂,机制砂,混合砂,河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂等,三、石子,定义 粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料。分类按产源分：卵石和碎石按技术要求分：区 宜用于强度等级大于C60的混凝土；区 用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；区 宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。,五、混凝土外加剂,外加剂及其分类,定义 混凝土外加剂是指掺入到水泥砂浆或混凝土中，能改善混凝土性能的物质。其掺量一般不大于水泥质量的5%。大于5%一般称为掺合料。按主要功能的分类（1）改善混凝土拌合物流动性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。（2）调节混凝土
6、凝结时间、硬化速度的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。（3）改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂、抗冻剂、密实剂和阻锈剂等。（4）提供某些特殊性能的外加剂，如膨胀剂、着色剂、黏稠剂（增稠剂）、保塌剂等。目前工程上使用较多的有：减水剂、引气剂、缓凝剂和早强剂。,(一)减水剂,混凝土减水剂是指在新拌混凝土坍落度相同的条件下，能减少拌合用水，或在不改变混凝土配合比条件下能增加其坍落度（和易性）的外加剂。又称为“塑化剂”，高效减水剂又称为“超塑化剂”。1.减水剂的作用机理减水剂多属于表面活性剂，它的分子结构是由亲水基团和憎水基团组成；掺入减水剂前：当水泥加水拌合形成水泥浆的过程中，水泥颗粒
7、把一部分水包裹在颗粒之间而形成絮凝状结构，水的作用不能充分发挥；,(一)减水剂,絮凝状结构,(一)减水剂,2.减水剂的作用（1）减少混凝土拌合物的用水量，提高混凝土的强度。在混凝土拌合物坍落度基本一定的情况下，减少混凝土的单位用水量525（普通型510，高效型1525）。（2）提高混凝土拌合物的流动性。在用水量和强度一定的条件下，坍落度可提高100200mm。（3）节约水泥。在混凝土拌合物坍落度、强度一定的情况下，可节约水泥520。（4）改善混凝土拌合物的性能。掺入减水剂可以减少混凝土拌合物的泌水、离析现象；延缓拌合物的凝结时间；减缓水泥水化放热速度；显著提高混凝土硬化后的抗渗性和抗冻性。,(
8、一)减水剂,3.常用的减水剂（1）木质素系减水剂（M型）木质素系减水剂主要使用木质素磺酸钙（木钙），属于阴离子表面活性剂，为普通减水剂，其适宜掺量为0.20.3，减水率10左右。对混凝土有缓凝作用，一般缓凝。（2）萘系减水剂高效减水剂，其主要成分为一萘磺酸盐甲醛缩合物，属阴离子表面活性剂。这类减水剂品种很多，目前我国生产的主要有NNO、NF、FDN、UNF、MF、建型等。,(二)引气剂,引气剂是一种掺入到混凝土中能引入一定量分布均与分布的细小封闭气泡的外加剂。作用：引入气泡，形成滚珠效应，增加拌合物的流动性阻断泌水通道，抑制膨胀作用，提高混凝土的保水性、抗渗性、抗冻性（4%6%）和综合耐久性。
9、可用于泡沫混凝土、多孔混凝土等。混凝土含气量每升高1%，强度降低3%5%。常用引气剂有：松香酸钠皂、烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、脂肪醇磺酸钠等。掺入量约为水泥0.005%0.012%。,(三)缓凝剂和早强剂,（1）缓凝剂缓凝剂指能延缓水泥凝结时间的外加剂。大体积混凝土、泵送混凝土、长距离运输施工的混凝土（商品混凝土），都需掺入缓凝剂。常用缓凝剂有糖钙、木钙，酒石酸、柠檬酸、硼酸盐也可用作缓凝剂。（2）早强剂指掺入到混凝土中能显著提高其早期强度的外加剂。常用早强剂如下表。,常用早强剂的品种、掺量及作用效果,(四)速凝剂和其他外加剂,（1）速凝剂速凝剂指能使混凝土快速凝结硬化的外加剂。初凝时间35m
10、in，终凝时间10min。1h即有较高强度，常用于边坡、隧道喷射混凝土和堵漏工程。常用速凝剂有铝酸盐系列速凝剂。（2）其他外加剂为提高混凝土粘稠度，减小泌水，需加入增稠剂。钢筋防锈加入阻锈剂；防冻加入防冻剂等。,六、混凝土掺合料,混凝土掺合料的作用 1）降低水泥用量，并降低水化热；2）改善混凝土保水性（和易性）；3）降低能耗，保护环境和资源利用；4）提高混凝土耐久性（抗冻、抗渗，抑制碱-骨料反应和硫酸盐腐蚀）掺合料主要有：粉煤灰、硅灰、偏高岭土、沸石粉、矿渣粉等。掺合料对混凝土的改善原理纯水泥混凝土 1）水泥浆体迅速形成密实微结构；2）浆体与骨料的界面存在薄弱的过渡区（富集氢氧化钙，与骨料粘结
11、强度低）；粉煤灰混凝土 1）粉煤灰水化缓慢，浆体微结构形成较缓慢，逐渐密实；2）粉煤灰与氢氧化钙产生二次水化反应，生成C-S-H（改善过渡区，与骨料粘结强度提高）。,骨料,过渡区,水泥石本体,C-S-H,CH,钙矾石,骨料,过渡区,水泥石本体,C-S-H,CH,钙矾石,粉煤灰,粉煤灰的电镜图（SEM）,14d（40%）,28d（40%）,4-3 混凝土拌合物的技术性质,一、和易性（工作性）的概念,和易性：混凝土拌合物便于施工操作，能够达到结构均匀、成型密实的性能。主要包括流动性、粘聚性和保水性：,和易性,粘聚性,保水性,流动性,易达结构均匀,易成型密实,好,好,在本身自重或施工机械振捣作用下，
12、能产生流动并且均匀密实地填满模板的性能。,各组成材料之间具有一定的内聚力，在运输和浇注过程中不致产生离析和分层现象的性质。,具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致发生泌水现象的性质。,保证混凝土硬化后的质量,二、和易性的评定,定量测定拌合物的流动性、辅以直观经验评定粘聚性和保水性。,1.坍落度法测定混凝土拌合物在自重作用下产生的变形值坍落度（单位mm）。适用范围：集料最大粒径不大于40mm；坍落度值不小于10mm的低塑性混凝土、塑性混凝土。,二、和易性的评定,2.维勃稠度法 测定使拌合物密实所需要的时间，s。适用范围粗骨料最大粒径不大于40mm；坍落度小于10mm，维勃稠度在5s30s
13、之间的干硬性混凝土。,三、混凝土拌合物按流动性的分类,按混凝土质量控制标准（GB50164）的规定，塑性混凝土、干硬性混凝土分别按坍落度、维勃稠度分为四级。见下表。,四、混凝土施工时坍落度的选择,混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施工条件、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法等来确定。见下表。,五、影响和易性的因素,新拌混凝土的结构模型,大石子,小石子,小石子,小石子,小石子,砂子,水泥,颗粒堆积最大密实,五、影响和易性的因素,1.组成材料及其用量水泥浆数量和单位用水量；骨料的品种、级配和粗细程度；砂率；外加剂。见下图。2.施工环境的温度、搅拌制度等。,水泥,水,砂,石子,外加剂,水泥浆,骨料,混凝
14、土拌合物,六、改善和易性的措施,采用合理砂率；改善砂石的级配；掺外加剂或掺合料；根据环境条件，注意坍落度的现场控制；,在水灰比不变的条件下，适当增加水泥浆的用量，可增大拌合物的流动性；在砂率不变的条件下，适当增加砂石的用量，可减小拌合物的流动性。,掺外加剂的混凝土,4-4 硬化混凝土的技术性质,一、混凝土的强度,混凝土强度的种类,混凝土强度,抗拉强度,抗剪强度,抗压强度,握裹强度,轴心抗压强度,立方体抗压强度,钢筋与混凝土的粘结强度,一、混凝土的强度,1.立方体抗压强度 以边长为150mm的标准立方体试件，在温度为202，相对湿度为95以上的潮湿条件下或者在Ca(OH)2饱和溶液中养护，经28
15、d龄期，采用标准试验方法测得的抗压极限强度（平均值）。用fcu表示。当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表：标准试验方法是指普通混凝土力学性能试验方法(GB/T50081-2002)，详见实验部分。,一、混凝土的强度,2.混凝土强度等级按混凝土立方体抗压强度标准值划分的级别。以“C”和混凝土立方体抗压强度标准值（fcu,k）表示，主要有C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80等十五个强度等级。立方体抗压强度标准值（fcu,k），是立方体抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%。强度等级表示的含义
16、：强度的范围：某混凝土，其fcu30.034.9MPa；某混凝土，其fcu30.0MPa的保证率为95%。,C30,“C”代表“混凝土”。,“30”代表fcu,k30.0MPa；,一、混凝土的强度,4.劈裂抗拉强度式中：fts劈裂抗拉强度，MPa；P破坏荷载，N；a试件劈裂边长，mm。劈裂抗拉强度较低，一般为抗压强度的1/101/20。,拉应力,压应力,P,P,一、混凝土的强度,（4）龄期龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。在正常的养护条件下，混凝土的抗压强度随龄期的增加而不断发展，在714d内强度发展较快，以后逐渐减慢，28d后强度发展更慢。由于水泥水化的原因，混凝土的强度发展可持续
17、数十年。当采用普通水泥拌制的、中等强度等级的混凝土，在标准养护条件下，混凝土的抗压强度与其龄期的对数成正比。式中：fn、f28分别为n、28天龄期的抗压强度，MPa。（5）其他条件外加剂。减水剂、早强剂、缓凝剂、速凝剂、引气剂等；搅拌和捣实方法。均匀性好，孔隙少，强度高；试验条件。尺寸、表面平整度、加荷速度等。,n3,一、混凝土的强度,6.提高混凝土抗压强度的措施（1）采用高强度等级水泥；（2）采用单位用水量较小、水灰比较小的干硬性混凝土；（3）采用合理砂率，以及级配合格、强度较高、质量良好的碎石；（4）改进施工工艺，加强搅拌和振捣；（5）采用加速硬化措施，提高混凝土的早期强度；（6）在混凝土
18、拌合时掺入减水剂或早强剂。,4-6 普通混凝土配合比设计,一、配合比及其表示方法,混凝土的配合比混凝土配合比设计通常指混凝土中各组成材料数量之间的比例关系。质量配合比的表示方法（1）以1m3混凝土中各种材料的质量。例如水泥C295kg，砂S648kg，石子G1330kg，水W165kg。（2）以各组成材料用量之比表示。例如上例也可表示为：水泥:砂:石1:2.12:3.68,水灰比(W/C)0.56,水泥用量(C)295kg/m3。,二、混凝土配合比设计原理,按强度为主的配合比设计结构承载所要求的强度；施工所要求的和易性；长期使用所要求的耐久性；满足上述条件下，符合经济原则。按耐久性为主的配合比
19、设计结构使用寿命；施工所要求的和易性；结构承载要求的强度；符合经济原则（含寿命起维修加固费）。,混凝土配合比设计基本原理如下：恒定水量原则，即混凝土和易性主要由单方混凝土中用水量确定。水灰比定则，即在组成材料不变的情况下混凝土强度是由强度公式中的W/C确定。体积不变原则，即水泥、砂、石、水等原材料体积之和等于硬化混凝土的体积。混凝土配合比设计通过用水量(W)、水灰比(W/C)、砂率(Sp)三个参数进行,二、混凝土配合比设计原理,水灰比（W/C）、单位用水量（W）和砂率（Sp）是混凝土配合比设计的三个基本参数。,水泥,水,砂,石子,水泥浆,骨料,混凝土,单位用水量W,砂率Sp,水灰比 W/C,与
20、强度、耐久性有关,与流动性有关,与粘聚性、保水性有关,二、混凝土配合比设计原理,三、混凝土配合比设计的步骤,（一）原材料选择（重点是根据耐久性要求选择）（二）初步配合比计算，C0:S0:G0:W0（三）实验室调整，满足和易性的基准配合比，经强度和耐久性复核确定出“实验室配合比”。（四）根据现场砂、石含水率将实验室配合比换算为“施工配合比”,（一）以耐久性为主的初步配合比计算,初步配合比计算的主要依据是混凝土施工所要求的坍落度，设计要求的强度以及长期使用所要求的耐久性。1.配制强度 fcu,0计算 式中:fcu,0混凝土配制强度，MPa；t保证率系数，当P=95%时，t=1.645 fcu,k设
21、计混凝土抗压强度标准值，即混凝土强度等级，MPa；混凝土强度标准差，MPa。此外还需对建筑物设计使用年限进行考虑。可按混凝土强度质量评定中“强度标准差公式”用试验数据统计计算。若施工单位无历史统计资料，可：当混凝土强度等级为低于C20，标准差取4.0MPa；若强度等级为C20与C35之间，取5.0MPa；若强度等级为C35与C60之间，取6.0MPa；当混凝土强度等级大于C60级，fcu,01.15fcu,k；,（一）确定混凝土基准配合比,2.确定水灰比W/C（1）按混凝土强度要求计算水灰比式中：A、B回归系数；应根据工程所用的水泥、集料，通过试验由建立的水灰比与混凝土强度关系式确定；当不具备
22、上述试验统计资料时，可取碎石混凝土 A0.46，B0.07；卵石混凝土A0.48，B0.33。fce水泥28d抗压强度实测值，MPa。,混凝土强度标准差,（一）确定混凝土基准配合比,3.确定单位用水量W（1）水灰比在0.400.80范围内时，根据粗集料的品种、粒径及施工要求的坍落度，按下表选取。,塑性混凝土的单位用水量，kg,（一）确定混凝土基准配合比,（2）水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土单位用水量应通过试验确定。（3）掺外加剂时混凝土的单位用水量可按下式计算：WSW0（1）式中：WS掺外加剂时混凝土的单位用水量，kg；W0未掺外加剂时混凝土的单位用水量，kg；外加剂的
23、减水率，应经试验确定。,干硬性混凝土的单位用水量，kg,（一）确定混凝土基准配合比,4.计算水泥用量mc（1）计算公式5.耐久性检验根据混凝土结构耐久性设计规范（GB/T 50476-2008）中对不同使用年限、环境条件等级、混凝土最低强度等级、最大水灰比和胶凝材料最小用量要求，对配合比进行重新计算。此外钢筋保护层对耐久性影响较大，选取W/C还需考虑与保护层厚度匹配。,（一）确定混凝土基准配合比,6.确定砂率Sp 砂率可以根据下列假定进行近似计算。即混凝土中砂用量除能填满石子颗粒之间的空隙之外还稍有富余，借以拨开石子颗粒，使加了水泥浆后的混凝土拌合物有一定的流动性。因此砂率计算公式为:,式中：
24、Sp砂率（%）；S、G1m3混凝土中砂、石用量(kg/m3)V0g、V0g1m3混凝土中砂、石子堆积体积(m3)0g、0g1m3混凝土中砂、石子堆积体积(m3)P石子空隙率；K砂浆剩余系数，一般取1.11.4,（一）确定混凝土基准配合比,通常砂率采用推荐值，如下表7.计算砂、石子用量S0、G0（1）假定体积不变法 又称绝对体积法。1m3混凝土中的组成材料-水泥、砂、石子、水经过拌合均匀、成型密实后，混凝土的体积为1m3，即：Vc+Vs+Vg+Vw+Va 1,混凝土砂率，,（一）确定混凝土基准配合比,解方程组，可得S0、G0。式中：c、0s、0g、w-分别为水泥的密度、砂的表观密度、石子的表观密
25、度、水的密度，kg/m3。水泥的密度可取29003100kg/m3；-混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取1。（2）质量法 质量法又称为假定表观密度法。假定混凝土捣实后表观密度已知，一般假定0h为。,（一）确定混凝土基准配合比,解方程组可得S0、G0。式中：C0、S0、G0、W0-分别为1m3混凝土中水泥、砂、石子、水的用量，kg；cp-1m3混凝土拌合物的假定质量，kg。可取23502450kg/m3。Sp-混凝土砂率。8.计算基准配合比（1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。（2）以组成材料用量之比表示：C0：S0：G01：x：y，W/C？,C0？。,（二）试配调整，
26、确定试验室配合比,1.试验室试配 按基准配合比称取一定质量的组成材料，拌制15L或25L混凝土，分别测定其和易性、强度。2.调整(1)调整和易性，确定基准配合比 测拌合物坍落度，并检查其粘聚性和保水性能：如实测坍落度小于或大于设计要求，可保持水灰比不变，增加或减少适量水泥浆；如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂率；每次调整后再试拌，直到符合要求为止。记录好各种材料调整后用量，并测定混凝土拌合物的实际体积密度（c,t）。,（二）试配调整，确定试验室配合比,（2）强度调整一般采用三个不同的配合比，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少0.05，其用水量应该与
27、基准配合比相同，但砂率值可做适当调整并测定体积密度。各种配比制作两组强度试块，标准养护28d进行强度测定。3.试验室配合比的确定（1）根据试验得出的混凝土强度与其相应的灰水比（C/W）关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu,0）相对应的灰水比，确定1m3混凝土中的组成材料用量：单位用水量（W）应在基准配合比用水量的基础上，根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整确定；水泥用量（C）应以用水量乘以选定出来的灰水比计算确定；石子和砂用量（S、G）应在基准配合比的用量基础上，按选定的灰水比进行调整后确定。,（二）试配调整，确定试验室配合比,（2）经试配确定配合比后，按下列步骤进行
28、校正：按上述方法确定的各组成材料用量按下式计算混凝土的表观密度计算值c,c：c,cC+S+G+W应按下式计算混凝土配合比校正系数：式中：c,t混凝土表观密度实测值，kg/m3；c,c混凝土表观密度计算值，kg/m3。当体积密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2时，按（1）条确定的配合比即为试验室配合比；当二者之差超过2时，应将配合比中各组成材料用量均乘以校正系数，得到试验室配合比。,（三）计算施工配合比,假定现场砂、石子的含水率分别为a和b%，则施工配合比中1m3混凝土的各组成材料用量分别为：mc ms（1+a）mg（1+b）mwmsamgb 施工配合比可表示为：,五、配合比计算例题,
29、例题 某工程现浇室内钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为C30。施工采用机械拌合和振捣，选择的混凝土拌合物坍落度为3050mm。施工单位无混凝土强度统计资料。所用原材料如下：水泥：普通水泥，强度等级42.5MPa，实测28d抗压强度48.0MPa，密度c3.1g/cm3;砂：中砂，级配2区合格。表观密度s2.65g/cm3;石子：卵石，540mm。表观密度g2.60g/cm3;水：自来水，密度w1.00g/cm3。试用体积法和质量法计算该混凝土的基准配合比。,五、配合比计算例题,解:1.计算混凝土的施工配制强度fcu,0：根据题意可得：fcu,k30.0MPa，查表3.24取5.0MPa，则 f
30、cu,0 fcu,k+1.64530.0+1.6455.038.2MPa2.确定混凝土水灰比W/C（1）按强度要求计算根据题意可得：fce48.0MPa，A0.48，B0.33，则：,五、配合比计算例题,3.确定用水量W0 根据题意，骨料为中砂，卵石，最大粒径为40mm，查表取W0160kg。4.计算水泥用量C0（1）计算：（2）复核耐久性 经复核，耐久性合格。5.确定砂率Sp 根据题意，采用中砂、卵石（最大粒径40mm）、水灰比0.50，查表Sp2833，取Sp30。6.计算砂、石子用量S0、G0,五、配合比计算例题,（1）体积法将数据代入体积法的计算公式，取1，可得：解方程组，可得S057
31、0kg、G01330kg。（2）质量法 假定混凝土拌合物的质量为0h2400kg，将数据代入质量法计算公式，得：S0+G02400320160 解方程组，可得S0576kg、G01344kg。,五、配合比计算例题,6.计算基准配合比（1）体积法 C0:S0:G0320:570:13301:1.78:4.16，W/C0.50；（2）质量法 C0:S0:G0320:576:13441:1.80:4.20，W/C 0.50。,4-8 其他混凝土,一、轻混凝土,定义 凡干表观密度小于1950kg/m3的混凝土称为轻混凝土。分类采用轻质骨料制备，轻骨料混凝土，轻骨料有：浮石、粉煤灰陶粒、页岩陶粒、膨胀珍
32、珠岩等，用于绝热、保温、隔声、透水、大跨度工程；采用加气剂制备的多孔、泡沫混凝土，用于绝热、保温、桥面工程；采用大粒径粗骨料，而没有细骨料，与水泥浆配置的无砂大孔混凝土。,人工烧制陶粒,陶粒轻骨料混凝土,泡沫混凝土断面,泡沫混凝土施工,一、轻混凝土,一、轻骨料混凝土,轻骨料的技术性质堆积密度轻粗骨料有300、400、500、600、700、800、900和1000八个等级，轻砂有500、600、700、800、900、1000、1100和1200八个等级。筒压强度轻骨料的强度用筒压强度表示，取筒压深度为2cm的压力值，除以承压面积极为轻骨料的筒压强度值。轻骨料混凝土的强度高于骨料强度。颗粒级配
33、粗骨料最大粒径不宜大于30mm，细骨料最大粒径不宜大于20mm，粒级分为510mm,1015mm,1520mm,2025mm,2530mm五级。吸水率国家标准中有粉煤灰陶粒、页岩陶粒等的1h吸水率要求，且要求陶粒软化系数不应小于0.8。,一、多孔及大孔混凝土,定义多孔混凝土是指内部含有分布均匀的大量微小气泡，无粗骨料的轻质混凝土，可分为加气混凝土和泡沫混凝土。特点孔隙率高（52%85%），质轻，表观密度3001200kg/m3，导热系数小，具有结构、保温、隔热功能，可切割、加工，用作屋面板、内外墙块、砌块、保温制品。加气混凝土由胶凝材料（水泥或石灰）与硅质材料（石英砂、粉煤灰、尾矿粉）加水与加
34、气剂（铝粉、双氧水等）混合、成型、压蒸养护而成。泡沫混凝土指机械制造泡沫，加之料浆中，混合、浇注、养护而成。常用泡沫剂有松香胶、十二烷基磺酸钠等。无砂大孔混凝土由粒径相近粗骨料、水泥和水配制而成，颗粒形成“点接触”，用作透水混凝土路面等。,一、轻混凝土,加气混凝土生产工艺流程,加气混凝土砌块,京沪高铁南京南站膨胀珍珠岩吸声材料,多孔材料表面,一、轻混凝土,无砂大孔混凝土,无砂大孔混凝土用于透水路面,一、轻混凝土,二、高强混凝土,高强混凝土是指强度等级达到或超过C60的混凝土基于高层、超高层以及大跨度桥梁和大型跨空结构的需要而发展。原材料、配合比、外加剂及掺和料均与普通混凝土不同。性能特点强度高
35、、早期强度高、弹性模量大、徐变小、密实度好、抗冻、抗渗优良，广泛应用于预应力混凝土结构、接触网支架、管柱、管桩等。配制高强混凝土应遵循以下基本要求高强度水泥、较粗细骨料、高强度粗骨料、高效减水剂、混凝土掺合料（硅灰、超细矿渣、超细粉煤灰）、低水灰比、高胶材用量、较低砂率、较苛刻的养护措施。,三、高性能混凝土,定义HPC（high performance concrete）采用严格的施工工艺，采用优质材料配制，具有便于浇注、不离析、力学性能稳定、早期强度高、良好韧性和体积稳定性等性能的耐久的混凝土。高性能混凝土=高强混凝土？高性能混凝土中，矿物掺合料和高效外加剂已成为必须组分。配高性能混凝土与普
36、通混凝土区别1）抗冻性，快速冻融法F300，相对耐久性系数80%；2）护筋性，不锈蚀钢筋能力，电通量小于1000C；3）抗碱-骨料反应，低碱水泥+矿物掺合料；4）抗硫酸盐腐蚀及盐析破坏。,四、商品混凝土及泵送混凝土,商品混凝土又称预拌混凝土，指由水泥、骨料、水及根据需要掺入的外加剂和掺合料等组分按一定比例，在集中搅拌站经计量，拌制后出售的，并采用运输车在规定时间内运至使用地点的混凝土拌合物。采用预拌混凝土优点1）提高设备利用率，能耗低；2）减少污染，改善施工环境，节约材料；3）有利于质量控制，预拌混凝土强度的变异系数远小于现场拌制混凝土；4）有利于新技术推广，如散装水泥、外加剂、矿物掺合料。,
37、四、商品混凝土及泵送混凝土,泵送混凝土泵送混凝土指采用混凝土输送泵，将拌好的混凝土沿管道输送到浇注地点的混凝土，具有生产效率高，省时省力等特点，适用于高层建筑、大跨度桥梁等。性能特点可泵性（足够稠度、适中浆体），满足压力泌水率要求。优选水泥、尤其注意骨料最大粒径，必须掺入粉煤灰等掺合料。坍落度较大，100180mm范围。,五、聚合物混凝土,聚合物胶结混凝土以聚合物作胶结材料，不用水泥，又称树脂混凝土。早强且强度易控、抗渗、耐磨、抗冲击、耐蚀；收缩大、不耐高温、成本高。用于特殊工程和维修加固。聚合物浸渍混凝土以硬化混凝土放入有机单体或在真空皿中浸渍，然后加热或辐射使之单体产生聚合，使混凝土与聚合
38、物连接的新型混凝土。具有高强、耐蚀、抗渗、耐磨等优点。用于路面、桥面、输送管道、隧道支撑及水下结构。聚合物水泥混凝土聚合物乳液拌合水泥、砂和其他骨料，由水泥和聚合物构成复合胶凝体系，聚合物成膜并与水泥凝胶穿插。抗拉强度、抗折强度及延伸能力高，抗冻性、耐蚀性和耐磨性高。用于路面工程、机场跑道及防水层。,六、纤维增强混凝土（SFRC）,定义通过适当搅拌，把短切纤维均匀分布在拌合物中，提高混凝土抗拉强度、抗弯强度、冲击韧性等力学性能，从而降低脆性，是一种新型复合材料。纤维分类高弹性模量纤维（钢纤维、玻璃纤维、碳纤维）和低弹性模量纤维（聚丙烯纤维、尼龙纤维）等，常用钢纤维、玻璃纤维、合成纤维。纤维混凝
39、土性能掺量：体积比（0.5%2.0%)，高抗拉强度、抗弯强度和冲击韧性，广泛用于飞机跑道、隧道、路面及桥面、水工建筑、铁路轨枕、压力管道等。较难分散，显著降低混凝土坍落度，成本高。,六、纤维增强混凝土（SFRC）,聚丙烯纤维,镀铜钢纤维,京沪高铁电缆槽盖板RPC,钢纤维井盖,七、大体积混凝土,定义混凝土结构最小尺寸大于或等于1m所用混凝土称为大体积混凝土。技术特点大体积混凝土所特有的技术问题是：由于水泥水化作用放出的水化热而引起的内部升温，以及随之而发生的冷却引起的温度应力。以控制混凝土温度应力和收缩引起的裂缝为目标，措施：1）低水化热水泥，如低热水泥、矿渣硅酸盐水泥；2）降低早期水化热的外加
40、剂，混凝剂、缓凝型减水剂；3）采用掺合料，粉煤灰、磨细矿渣、磨细石灰石；4）降低水泥用量，增加骨料及掺合料用量；5）补偿收缩；6）特殊工艺，冰水拌合，预埋管道，降温等；7）保温，减少温差，覆盖减少水分散失。,七、大体积混凝土,大型广场的大体积混凝土,三峡大坝,八、耐热混凝土,定义长期高温（2001300）作用下保持所需要的物理力学性能的特种混凝土。用于工业窑炉基础、外壳、烟囱和热工设备基础等。技术特点普通混凝土在300 以上时，由于氢氧化钙分解、石英岩膨胀，C-S-H脱水等，导致强度降低或失去强度。种类：1）硅酸盐水泥耐热混凝土：利用高温下SiO2、Al2O3与氧化钙生成耐高温的无水硅酸盐与无
41、水铝酸盐耐热物质，耐热1200。2）矿渣硅酸盐水泥耐热混凝土：利用矿渣水泥耐热的特点，耐热900。3）铝酸盐水泥耐热混凝土：利用高铝水泥的耐热特点，耐热1300。4）水玻璃耐热混凝土：利用水玻璃+氟硅酸钠的耐热特点，耐热1200。,九、耐酸混凝土,定义常以水玻璃为胶凝材料，氟硅酸钠为促凝剂，磨细的耐酸掺合料以及耐酸的粗细骨料按一定比例配置而成耐酸混凝土。技术特点水玻璃耐酸混凝土能抵抗各种酸（盐酸、硫酸、硝酸等无机酸，醋酸、蚁酸、草酸等有机酸）以及大部分腐蚀气体（氯气、二氧化硫等）的侵蚀，但不耐氢氟酸、脂肪酸、油酸等侵蚀。硬化机理水玻璃与氟硅酸钠反应，生成硅胶，形成硅胶薄膜，硅胶脱水，使其强度进
42、一步增强，硅胶为酸性氧化物，所以耐酸。用于储油器、输油管、储酸罐、酸洗槽、耐酸地坪等。,十、道路混凝土,机场或道路路面用混凝土性能特点1）抗折强度高，波动小；2）表面致密，有良好的耐磨性；3）有良好的承受气候作用的耐候性；4）在温度和湿度的影响下体积变化不大；5）表面易于整修。配置宜用道路水泥和普通硅酸盐水泥，粗骨料强度高，耐磨性好，细骨料级配良好。混凝土应强度高、耐久性好、抗磨性和抗冲击性强，变异性小，施工性和和易性优良。,十一、喷射混凝土,采用压缩空气喷射施工的混凝土促凝剂是其必须的组分，无碱速凝剂是其发展方向；施工过程应注意粉尘、回弹、堵管等；密度性较差，强度较低，与岩石粘接强度低；主要
43、用于隧道衬砌、基坑支护、矿井支护、堵水、修补工程,十二、水下混凝土,定义在地面拌制，水下环境中建筑和硬化的混凝土。用于围堰、基础防渗及基坑排水等辅助工程。性能特点无离析，抗水冲刷（水下不分散），自流平与自密实，流动性好，黏聚性好，无泌水，粗骨料不宜过大，砂率较高，加入有机物做增稠剂。,第五章、建筑砂浆,一、定义和分类,定义 砂浆是由胶结材料、细骨料、水及根据工程需要添加的掺加料和外加剂等，按一定比例配制而成的建筑工程材料。分类按用途不同分 砌筑砂浆、抹面砂浆和特种砂浆等按胶凝材料分 石灰砂浆、水泥砂浆、混合砂浆、聚合物砂浆、树脂砂浆等,（一）、建筑砂浆的技术性质,1.拌合物的和易性 和易性良好
44、的砂浆能涂抹成均匀的薄层，而且与基层黏结牢固，既便于操作，又能保证工程质量，和易性主要有流动性和保水性。流动性流动性指砂浆拌合物在自重或外力作用下产生流动的性质。砂浆流动性以砂浆稠度仪测定，以沉入度或稠度表示，流动性选择与砌体材料类型、施工气候有关。,（一）建筑砂浆的技术性质,保水性新拌砂浆能够保持水分不泌出的能力称为保水性。砂浆的保水性用分层度表示。用分层度测定仪测定。详见实验部分。分层度值越小，则保水性越好。砌筑砂浆的分层度以在30mm以内为宜。,一、砌筑砂浆,二、一般抹灰砂浆,（一）定义、作用、种类,1.定义及作用 大面积薄层涂抹于建筑物表面的砂浆保护基层，满足使用要求和增加美观的作用。
45、2.普通抹面砂浆的种类按所用材料不同可分为石灰砂浆、水泥混合砂浆、水泥砂浆、麻刀石灰砂浆和纸筋石灰砂浆。按功能不同可分为底层抹面砂浆、中层抹面砂浆和面层抹面砂浆。,（二）配合比及选用,1.普通抹面砂浆的配合比确定抹面砂浆的组成材料及其配合比，主要是依据工程使用部位及基层材料。常用抹面砂浆的参考配合比及应用范围见下页表。2.抹面砂浆的选用 用于砖墙的底层抹灰，多选石灰砂浆；有防水、防潮要求时选水泥砂浆；混凝土基层的底层抹灰，多选水泥混合砂浆；中层抹灰多选石灰砂浆或水泥混合砂浆；面层抹灰多用水泥混合砂浆、麻刀灰和纸筋灰。水泥砂浆不得涂在石灰砂浆层上。在易碰撞或潮湿部位应采用水泥砂浆。,（二）配合比
46、及选用,常用抹面砂浆参考配合比,本章小结,必须选择合适的组成材料拌制混凝土；混凝土和易性、强度、耐久性为重点内容；要求熟练掌握普通混凝土配合比设计的内容。砂浆按用途分为砌筑砂浆、抹面砂浆和特种砂浆。以砌筑砂浆为学习重点。砌筑砂浆主要技术性质包括和易性、强度和粘结力；熟练掌握砌筑砂浆的配合比设计；了解抹面砂浆的品种及应用。,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,
