建筑材料第五章溷凝土.ppt

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1、第五章 混凝土,5-1 混凝土概述5-2 混凝土的组成材料5-3 混凝土拌合物的技术性质5-4 硬化混凝土的技术性质5-5 混凝土外加剂5-6 普通混凝土的配合比设计5-7 混凝土质量的控制 5-8 轻混凝土5-9 其他混凝土品,第一节 概 述,正在施工的秦山核电站,一、混凝土的定义 由胶凝材料、骨料、水按适当比例配合拌制而成的混合物，经一定的时间硬化而成的人造石材。二、混凝土的分类,（一）按干表观密度分,（二）按胶凝材料分,通常将水泥、粗细骨料、水和外加剂按一定的比例配制成的水泥混凝土，称为“普通混凝土”，并简称为“混凝土”，为本章讲述的主要内容。,（三）按性能特点分,（四）按生产工艺和施工

2、方法分,1、原料丰富，价格低廉；2、性能可调整范围大；3、在硬化前具有良好的可塑性；4、施工工业简易、多变；5、可用钢筋增强；6、高强度和良好的耐久性。四、混凝土应用的基本要求1、要满足结构安全和施工不同阶段所需的强度要求；2、要满足混凝土搅拌、浇筑、成型所需的工作性要求；3、要满足设计和使用环境所需的耐久性要求；4、要满足节约水泥，降低成本的经济性要求。,三、混凝土的特点,返回键,第二节 普通混凝土组成材料,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,（普通）混凝土的基本组成,混凝土的结构,混凝土的结构 水泥+水水泥

3、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%。,一、水泥的选择,品种的选择 配制普通混凝土的水泥品种，应根据混凝土的工程特点或所处的环境条件，结合水泥性能，且考虑当地生产的水泥品种情况等，进行合理地选择。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的1.52.0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倍左右。高强度等级的水泥配制低强度等级的混凝土：加外掺料（粉煤灰）,二、细骨料（砂）,定义 砂是指粒径在4.75mm以下的颗粒。分类按产

4、源分按技术要求分类 宜用于强度等级大于C60的混凝土；类 用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；类 宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。,河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂等,1、砂的粗细程度及颗粒级配 在混凝土中，水泥浆是通过骨科颗粒表面来实现有效粘结的，骨料的总表面积越小，水泥越节约，所以混凝土对砂的第一个基本要求就是颗粒的总表面积要小，即砂尽可能粗。而砂颗粒间大小搭配合理，达到逐级填充，减小空隙率，以实现尽可能高的密实度，是对砂提出的又一基本要求，反映这一要求的即砂的颗粒级配。砂的粗细程度和颗粒级配采用筛分法确定。颗粒级配的指标级配区：按600m筛的累计筛余率的大小

5、，可分为1 区、2区、3区共三个级配区。详见下页表级配合格判定 砂的实际级配全部在任一级配区规定范围内；除4.75mm和600m筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于5。,砂的技术要求：,筛析法：,砂的颗粒级配区,级配的选择宜优先选择级配在2区的砂；当采用1区砂时，应适当提高砂率；当采用3区砂时，应适当减小砂率。规格砂按细度模数大小分为粗砂、中砂、细砂：粗砂 Mx=3.73.1；中砂 Mx=3.02.3；细砂 Mx=2.21.6。细度模数按下式计算：式中：Mx细度模数；A1、A2、A3、A4、A5、A6分别为4.75mm、2.36mm、1.18mm、600m、300m、150m筛的累计筛余百分

6、率，。,2、砂的含水状态砂在自然状态下，往往含有一定水分，其含水状态可分为四种：（1）全干态（烘干状态）：在100110温度下烘干，内外部均不含水，达到恒重状态；（2）气干状态（风干状态）：在自然环境中达到平衡含水率时的状态，表层和表面是干燥无水的；（3）饱和面干状态（表干状态）：砂内部和表层均含水达到饱和，而表面的开口孔隙及面层却处于无水时的状态；（4）湿润状态（潮湿状态）颗粒内部吸水饱和，表面附有吸附水的状态。砂处于潮湿状态时，因含水率不同，其堆积密度随之改变，使得砂的堆积体积也不同。在采用体积法验收、堆放及配料时，都应该注意湿砂的体积变化问题。在拌混凝土时，砂含水状态不同将会影响混凝土的

7、拌合水量及砂的用量，在配制混凝土时规定，以干燥状态为准计算，在含水状态是应进行换算。,3.含泥量、泥块含量及石粉含量含泥量是指粒径小于0.075mm的颗粒含量；泥块含量是指粒径大于1.18mm，经水洗、手捏后小于600m的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量。具体指标见下页表。,天然砂含泥量和泥块含量,人工砂石粉含量和泥块含量,泥和泥块的危害,工程事故实例：某工程采用30cm30cm断面，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

8、粘土块。,4.有害物质含量 砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料等杂物，有害物质主要是云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯化物等。见下表。,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,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（人工石子）按技术要求分

9、：类 宜用于强度等级大于C60的混凝土；类 用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；类 宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。,三、粗骨料（石子）,1、最大粒径及颗粒级配最大粒径粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒级的最大粒径。从结构上考虑：根据规定，混凝土用粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小净间距的3/4；对混凝土实心板，不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。从施工上考虑：对泵送混凝土，粗骨料最大粒径与输送管内径之比碎石不宜大于1：3，卵石不宜大于1：2.5，高层建筑宜在1：31：4，超高层建筑宜在1：41：5。从经济上考虑：当

10、最大粒径小于80mm时，水泥用量随最大粒径减小而增加，当大于150mm后，节约水泥的效果却不明显。,石子的技术质量要求,颗粒级配为减少空隙率，改善混凝土拌合物和易性及提高混凝土的强度，粗骨料也要求有良好的颗粒级配。粗骨料的颗粒级配有连续级配与间断级配两种。连续级配是石子由小到大连续分级；间断级配是指用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配，中间为不连续的级配，由于易产生离析，应用较少。,2、强度及坚固性 强度采用岩石抗压强度和压碎指标两种检验：岩石抗压强度是将母岩制成50mm50mm50mm立方体试件，在水饱和状态下测定其极限抗压强度值。压碎指标是将一定质量风干状态下9.5019.0mm的颗粒装入

11、标准圆模内，在压力机上按1kN/s速度均匀加荷至200kN并稳定，卸荷后用2.36mm的筛筛除被压碎的细粉，称出筛余量。值越大，强度越小。按下式计算：式中：Qc压碎指标值；G1试样的质量，g；G2压碎后的筛余量，g。,坚固性 1、坚固性的含义：骨料在气候、外力、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,3.针片状颗粒含量针状颗粒是指颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者；片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径0.4倍者。针片状颗粒不仅本身容易折断，而且会增加骨料的空隙率，使拌合物和易性变差，强度降低。见表。,碎石、卵石针片状颗粒含量,4、含泥量、泥块含量

12、及石粉含量含泥量是指粒径小于0.075mm的颗粒含量；泥块含量是指卵石、碎石中粒径大于4.75mm经水洗手捏后小于2.36mm的颗粒含量。具体指标见表。,碎石、卵石含泥量和泥块含量,5、有害物质含量 卵石、碎石中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物。见下表。,四、拌合用水,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、海水和经适当处理的工业用水。混凝土拌合用水及养护水应符合JGJ63-89混凝土拌合用水标准的规定，凡符合国家标准的生活饮用水，均可拌制各种混凝土。海水可用于拌制素混凝土，但不得用于拌制钢筋混凝土和预应力混凝土。不宜用海水拌制有饰面要求的素混凝土。地表水、地

13、下水以及经适当处理或处置的工业废水，若水的PH值、不溶物、可溶物、氯化物、硫酸盐、硫化物的含量符合JGJ63-89规定的数值，且凝结时间对比试验，水泥的初终凝时间差不大于30min并尚符合水泥国标规定；强度对比试验抗压强度不低于标准试样混凝土抗压强度的90%，也可以用用于拌制混凝土。,混凝土用水的基本要求：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,返回键,第三节 混凝土拌合物的技术性质,一、混凝土拌合物的工作性（和易性）,1、工作性的概念 混凝土拌合物在一定的施工条件和环境下，是否易于各种工序的操作，以获得

14、均匀密实混凝土的性能。和易性主要包括流动性、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，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）工作性的测定方法,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,A.坍落度与坍落扩展度法 坍落度：筒高与坍落后试体最高点之间的高差。坍落度越大表示流动性越好。,坍落度法适用

15、于骨料最大粒径不大于40mm、坍落度值大于10mm的塑性和流动性混凝土拌合物稠度测定。方法是将拌合物按规定的试验方法装入坍落度筒内，提起坍落度筒后拌合物因自重而向下塌落，下落的尺寸即为混凝土拌合物的坍落度值，以毫米为单位。在测定坍落度的同时，应观察拌合物的均匀稳定性情况，以全面地评定混凝土的和易性。混凝土拌合物根据其坍落度大小可分为四级塌落度值小于10mm的干硬性混凝土拌合物应采用维勃稠度法测定。,坍落度实验时的相关注意事项：当混凝土拌和物的坍落度大于220mm时用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径，在二者之差小于50mm的条件下，用其算术平均值作为坍落扩展度值；否则，此次试验无效。

16、,混凝土按坍落度的分级,根据坍落度不同，可将混凝土分为：1.大流动性混凝土：坍落度大于160mm；2.流动性混凝土：坍落度为100150mm；3.塑性混凝土：坍落度为1090mm；4.干硬性混凝土：坍落度小于10mm。,B、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之间的干硬性混凝土。,二、影响工作性的因素,1）组成材料质量及其用量的影响（1）水泥特性的影响普通水泥的混凝土拌和物比矿渣水泥和火山灰水泥的工作性好矿渣水泥的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）集料特性的影响

17、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,（3）集浆比的影响集浆比集料绝对体积与水泥浆绝对体积之比。单位体积的混凝土拌和物中，如水灰比保持不变，水泥浆数量越多，拌和物的流动性越大；水泥浆数量过多，则集料的含量相对减少，达一定将会出现流浆现象。根据具体情况决定，在满足工作性要求的前提下，同时考虑强度和耐久性要求，尽量采用较大的集浆比，以节约水泥用量。,（4）水灰比 在单位混凝土拌和物中，集浆比确定后，即水泥浆的用量为一固定值时，水灰比决定水泥浆的稠度。水灰比的大小决定了水泥浆的稠度。水灰比愈小，水泥浆愈稠，当水泥浆与骨料用量比一定时，拌制成的拌合物的流动性便愈小。

18、当水灰比过小，水泥浆较干稠，拌制的拌合物的流动性过低会使施工困难，不易保证混凝土质量。若水灰比过大，会造成拌合物均匀稳定性变差，产生流浆、离析现象。因此，水灰比不易过小或过大，应根据混凝土的强度和耐久性要求合理地选用。,（5）砂率砂率是指拌合物中砂的质量占砂石总质量的百分率。砂的粒径比石子小得多，具有很大的比表面积，而且砂在拌合物中填充粗骨料的空隙。因而，砂率的改变会使骨料的总表面积和孔隙率有显著的变化，可见砂率对拌合物的和易性有显著的影响。合理砂率用水量和水泥用量一定的情况下，能使混凝土拌和物获得最大流动性，且能保持粘聚性和保水性能良好的砂率。,砂率过大，骨料的总表面积及空隙率都会增大，在水

19、泥浆量一定的条件下，骨料表面的水泥浆层厚度减小，水泥浆的润滑作用减弱，使拌合物的流动性变差。若砂率过小，砂填充石子空隙后，不能保证粗骨料间有足够的砂浆层，也会降低拌合物的流动性，而且会影响拌合物的均匀稳定性，使拌合物粗涩，松散，粗骨料易发生离析现象。当砂率适宜时，砂不但填满石子的空隙，而且还能保证粗骨料间有一定厚度的砂浆层以便减小粗骨料的滑动阻力，使拌和物有较好的流动性。这个适宜的砂率称为合理砂率。采用合理砂率时，在用水量和水泥用量一定的情况下，能使拌合物获得最大的流动性，且能保证良好的粘聚性和保水性。或者，在保证拌合物获得所要求的流动性及良好的粘聚性和保水性时，水泥用量为最小.,合理砂率的确

20、定合理砂率是指在水泥浆数量一定的条件下，能使拌合物的流动性（坍落度T）达到最大，且粘聚性和保水性良好时的砂率；或者是在流动性（坍落度T）、强度一定，粘聚性良好时，水泥用量最小的砂率。,（6）外加剂 在拌制混凝土时，掺用外加剂（减水剂、引气剂）能使混凝土拌合物在不增加水泥和水用量的条件下，显著地提高流动性，且具有较好的均匀稳定性。此外，由于混凝土拌和后水泥立即开始水化，使水化产物不断增多，游离水逐渐减少，因此拌合物的流动性将随时间的增长不断降低。而且，坍落度降低的速度随温度的提高而显著加快。,2）环境条件的影响 温度、湿度和风速3）时间的影响,三、改善混凝土拌合物工作性的措施,（1）在水灰比不变

21、的前提下，适当增加水泥浆的用量；（2）通过试验，采用合理砂率；（3）改善砂、石料的级配，一般情况系尽可能采用连续级配；（4）调整砂、石料的粒径；（5）掺加外加剂；（6）根据具体环境条件，尽可能缩小新拌混凝土的运输时间；若不运行，可掺缓凝剂、流变剂，减少坍落度损失。,返回键,第四节 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,疲劳强度,轴心抗压强度,立方体抗压强度,1、普通混凝土受压破坏的特点混凝土受压一般有三种破坏性形式：一是骨料先破坏；而是水泥石先破坏；三是水泥石与粗骨料的接合面发生破坏。普通混凝土中第一种破坏形式不可能发生，因为一般普

22、通混凝土的骨料强度大于水泥石；第二种仅会发生在骨料少儿水泥石过多的情况下，在一般配合比正常时也不会发生；最可能发生的受压破坏形式是第三种。水泥石与粗骨料的结合面由于水泥浆的泌水性及水泥石的干缩存在着早期裂缝，随着所加外载荷的逐渐增大，微裂缝逐渐加大、发展，并迅速进入水泥石，最终造成混凝土的整体贯通开裂。,2、混凝土的强度及强度等级,（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28d龄期，采用标准试验方法测得的抗压极限强度。用fcu表示。当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表：,（2）轴心抗压强

23、度采用150mm150mm300mm的棱柱体试件。在立方体抗压强度为055MPa范围内fcp=（0.70.8）fcu。在结构设计计算时，一般取fcp0.67fcu。非标准尺寸的棱柱体试件的截面尺寸为100mm100mm和200mm200mm，测得的抗压强度值应分别乘以换算系数0.95和1.05。,（3）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C7.5，C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60等十二个强度等级。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

24、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：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；,3.影响抗压强度的因素（1）水泥的强度和水灰比 式中：fcu混凝土28d龄期的抗压强度值，MPa；fce水泥28d抗压强度的实测值，MPa；混凝土灰水比，即水灰比的倒数；a、b回归系数。,当混凝土水灰比值在0.400.80之间时越大，则混凝土的强度越低；水泥强度越高，则混凝土强度越高。,（2）粗集料的品种 碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强度较高

25、；卵石呈圆形或卵圆形，表面光滑，与水泥石的粘结强度较低。在水泥石强度及其它条件相同时，碎石混凝土的强度高于卵石混凝土的强度。（3）养护条件 在保证足够湿度情况下，温度越高，水泥凝结硬化速度越快，早期强度越高；低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度，以保证混凝土不断地凝结硬化。,（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数十

26、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）外加剂（6）施工质量,n3,4、提高混凝土抗压强度的措施（1）采用高强度等级水泥；（2）降低水灰比：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）在混凝土拌合时掺入减水剂或早强剂等外加剂；（7）湿热养护；（8）龄期调整。,二、混凝土的耐久性,1.耐久性的主要内容（1）抗渗性混凝土的抗

27、渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的能力。混凝土的抗渗性用抗渗等级表示。是以28d龄期的标准试件，按规定方法进行试验时所能承受的最大静水压力来确定。可分为P4、P6、P8、P10和P12等五个等级，分别表示混凝土能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0和1.2MPa的静水压力而不发生渗透。（2）抗冻性混凝土的抗冻性是指混凝土在饱和水状态下，能抵抗冻融循环作用而不发生破坏，强度也不显著降低的性质。用抗冻等级表示。抗冻等级是以28d龄期的混凝土标准试件，在饱和水状态下，强度损失不超过25，且质量损失不超过5时，所能承受的最大冻融循环次数来表示，有F10、F15、F25、F50、F100、F200、F250和

28、F300等九个等级。,（3）抗侵蚀性混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥石的抗侵蚀性。合理选择水泥品种、提高混凝土制品的密实度均可以提高抗侵蚀性。（4）抗碳化性混凝土的碳化主要指水泥石的碳化。混凝土碳化，使其碱度降低，从而使混凝土对钢筋的保护作用降低，钢筋易锈蚀；引起混凝土表面产生收缩而开裂。（5）碱集料反应碱集料反应是指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与集料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应。应严格控制水泥中碱的含量和集料中碱活性物质的含量。,2.提高混凝土耐久性的措施（1）合理选择混凝土的组成材料根据混凝土工程特点或所处环境条件，选择合适品种的品种水泥；选择质量

29、良好、技术要求合格的骨料，并注意颗粒级配。（2）提高混凝土制品的密实度严格控制混凝土的水灰比和水泥用量。见下页表。选择级配良好的骨料及合理砂率，保证混凝土的密实度。掺入适量外加剂，提高混凝土的密实度。严格控制混凝土的施工质量。（3）改善混凝土的孔隙结构在混凝土中掺入适量引气剂，可改善混凝土内部的孔结构，封闭孔隙的存在，可以提高混凝土的抗渗性、抗冻性及抗侵蚀性。,混凝土最大水灰比和最小水泥用量的规定（JGJ552000）,返回键,第五节 混凝土外加剂,外加剂及其分类,定义：在混凝土中加入的除胶凝材料、粗细骨料和水以外的，掺量不大于5%，能按要求明显改善混凝土性能的材料，称为混凝土外加剂。混凝土外

30、加剂按主要功能的分类（1）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和塑化剂等。（2）调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，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、防水剂和阻锈剂等。（4）改善混凝土其它性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、发泡剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。,一、减水剂,混凝土减水剂是指在保持混凝土拌合物流动性的条件下，能减少拌合水量的外加剂，又称为“塑化剂”，高效减水剂又称为“超塑化剂”。,1、减水剂的作用效果（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

31、（普通型515，高效型1030）。（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。,2、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；,掺入减水剂后：表面活性剂在水泥颗粒

32、表面作定向排列使水泥颗粒表面带有同种电荷，这种排斥力远远大于水泥颗粒之间的分子引力，使水泥颗粒分散，絮凝状结构中的水分释放出来，混凝土拌合用水的作用得到充分的发挥，拌合物的流动性明显提高；表面活性剂的极性基与水分子产生缔合作用，使水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，阻止了水泥颗粒之间直接接触，起到润滑作用，改善了拌合物的流动性。,絮凝状结构,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

33、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。萘系减水剂适宜掺量为0.51.0，其减水率较大，为1025%增强效果显著，缓凝性很小，大多为非引气型。适用于日最低气温以上的所有混凝土工程，尤其适用于配制高强、早强、流态等混凝土。,（3）树脂类减水剂为水溶性树脂，主要为磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂，简称密胺树脂减水剂，为阴离子表面活性剂。我国产品有SM树脂减水剂，为非引气型早强高效减水剂，其各项功能与效果均比萘系减水剂还好。SM适宜掺量为0.52.0，减水率达2027。（4）糖蜜类减水剂普通减水剂。它是以制糖工业的糖渣、废蜜为原料，采用石灰中和

34、而成，为棕色粉状物或糊状物，其中含糖较多，属非离子表面活性剂。国内产品粉状有TF、ST、3FG等。适宜掺量0.20.3，减水率10左右，属缓凝减水剂。,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，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。,二、早强剂,早强剂是指掺入混凝土中能够提高混凝土早期强度，对后期强度无明显影响的外加剂。常用的有氯盐、硫酸盐、三乙醇胺三大类以及以它们为基础

35、的复合早强剂。,常用早强剂的品种、掺量及作用效果,1.氯盐早强剂 常用的氯盐早强剂主要氯化钙和氯化钠。氯盐外加剂可明显地提高混凝土的早期强度。氯化钙可以和铝酸三钙反应，生成不溶性的复盐，并与氢氧化钙反应，生成氧氯化钙，从而增大水泥石中的固相比例，而且因为氢氧化钙浓度的降低，促使硅酸二钙和硅酸三钙水化由于氯盐对钢筋有加速锈蚀的作用，因此常控制其掺量，对无筋的素混凝土一般为水泥质量的13%。,2.硫酸盐早强剂 常用的硫酸盐早强剂主要有元明粉、芒硝、二水石膏和海波。他们均为白色粉状物，在混凝土中能与水泥水化生成的氢氧化钙反应生成水化硫铝酸钙晶体，加速混凝土的硬化，适宜掺量为水泥重量的0.52%。,3

36、.三乙醇胺 三乙醇胺是一种有机物，为无色或淡黄色油状液体，弄溶于水，呈碱性，属于非离子性表面活性剂，可吸附在水泥颗粒表面，阻碍粒子的凝聚，同时，降低了溶液的表面张力，提高了氧化钙的溶解度，加速水泥水化的进程超量使用会引起强度明显降低，一般为0.020.05。4.复合早强剂 上述三类早强剂均可单独使用，但复合使用效果更佳。,三、引气剂定义：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，以减少混凝土拌和物泌水离析、改善工作性，并能显著提高硬化混凝土抗冻耐久性的外加剂。引气剂是一种憎水型表面活性剂，它与减水剂型表面活性剂的最大区别在于其活性不是发生在液-固界面上，而是发生在液-气界面上

37、，掺入混凝土中后，在搅拌作用下能引入大量直径在200m以下的微小气泡，吸附在骨料表面或填充于水泥硬化过程中形成的泌水通道中，这些微小气泡从混凝土搅拌一直到硬化都会稳定存在于混凝土中。,引气剂对混凝土性能有以下几种影响：（1）改善混凝土拌合物工作性。封闭的气泡犹如滚珠，减少了水泥颗粒间摩擦，提高流动性。同时气泡薄膜的形成也起到了保水作用。（2）提高抗掺性和抗冻性。引气剂引入的封闭气孔能有效隔断毛细孔通道，并能减小泌水造成的孔缝，从而提高抗渗性。另外，封闭气孔的引入对水结冰时的膨胀能起缓冲作用，从而提高抗冻性。（3）强度降低。一般混凝土中含气量增加1%，抗压强度将降低46%。所以引气剂的掺量必须适

38、当。混凝土引气剂种类有松香树脂类，烷基磺酸盐类，脂肪醇磺酸盐类，蛋白盐及石油磺酸盐等多种。其中松香树脂类应用最广。引气剂的掺量一般为0.0050.012，应由试验来确定。,四、缓凝剂定义：能延缓混凝土凝结时间，而不显著影响混凝土后强的外加剂。种类：有木质素磺酸盐类、糖类、无机盐类和有机酸类等。最常用的是木质素磺酸钙和糖密。其中糖密缓凝效果最佳。应用：大体积砼、泵送砼 夏季施工、滑模施工 远距离运输适用：缓凝剂适用于要求延缓时间的施工中，例如，在气温高、运距长的情况下，可防止混凝土拌合物发生过早坍落度损失；又如分层浇注的混凝土，为了防止出现冷缝，常加缓凝剂；另外，在大体积混凝土中为了延长放热时间

39、，也可加入。不适用：低温施工、早强砼、蒸养砼,防冻剂：能使混凝土在负温下硬化，并在规定的时间内达到足够的防冻强度的外加剂称为防冻剂。膨胀剂：能使混凝土（砂浆）在水化过程中产生一定的体积膨胀，并在有约束的条件下产生适宜自应力的外加剂称为膨胀剂。速凝剂：使混凝土迅速凝结和硬化的外加剂。加气剂：在混凝土硬化过程中，与水泥发生化学反应，放出气体（H2，O2，N2等），能在混凝土中形成大量气孔的外加剂称为加气剂。在工程上主要用于生产加气混凝土和堵塞建筑物的缝隙。,五、其它品种外加剂,对外加剂产品质量严格检验外加剂品种的选择选择外加剂时，应根据工程需要、现场条件及产品说明书进行全面考虑。外加剂掺量的选择外

40、加剂品种选定后，还要认真确定外加剂的掺量。外加剂的掺入方法一般外加剂不能直接加入混凝土搅拌机内。,外加剂使用注意事项,返回键,第六节 普通混凝土配合比设计,配合比及其表示方法,混凝土的配合比是指混凝土各组成材料用量之比。主要有“质量比”和“体积比”两种表示方法。我国工程中常用“质量比”表示。质量配合比的表示方法（1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。例如水泥mc295kg，砂ms648kg，石子mg1330kg，水mw165kg。（2）以各组成材料用量之比表示。例如上例也可表示为：mc：ms：mg1：2.20：4.51，mw/mc0.56。,一、混凝土配合比设计的基本资料,（一）原材料

41、的资料1水泥：品种、强度、密度、表观密度等2骨料：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混凝土设计强度等级和强度的标准差；2与混凝土耐久性有关的环境条件；3混凝土的工作性要求：如坍落度指标等；4施工特点及施工工艺：如构件尺寸、钢筋疏密、浇筑振捣方法等。,水灰比（mw/mc）、单位用水量（mw）和砂率（s）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mw,砂率w,水灰比 mw/mc,在满足与强度与耐久性基础上取最大值。,与流动性有关,在满足流动性前提下取最小值。,与粘聚性、保水性有关，在满足工作性前提下

42、取最小值。,二、混凝土配合比设计基本参数的确定,三、混凝土配合比设计步骤,混凝土的配合比设计是一个计算、试配、调整的复杂过程，大致可分为初步计算配合比、基准配合比比、实验室配合比、施工配合比4个设计阶段。如图所示。,确定基本满足强度和耐久性要求的初步配合比。在实验室实配、检测、进行工作性调整确定混凝土基准配合比。通过对水灰比的微调，确定水泥用量最少但强度能满足要求的实验室配合比。（设计配合比）考虑砂石的含水率计算施工配合比（实际配合比）,1.满足强度等级要求；2.满足所要求的和易性；3.满足工程耐久性的要求；4.符合经济原则.,混凝土配合比设计的四项基本要求：,（一）初步计算配合比,1.计算混

43、凝土配制强度 fcu,0式中:fcu,0混凝土配制强度，MPa；fcu,k混凝土立方体抗压强度标准值，即混凝土强度等级值，MPa；混凝土强度标准差，MPa。混凝土强度标准差宜根据同类混凝土统计资料确定，并应符合以下规定：,计算时，强度试件组数不应少于25组；当混凝土强度等级为C20和C25级，其强度标准差计算值2.5MPa时，取2.5MPa；当混凝土强度等级等于或大于C30级，其强度标准差计算值 3.0MPa时，取3.0MPa；当无统计资料计算混凝土强度标准差时，其值按现行国家标准混凝土结构工程施工及验收规范（GB50204）的规定取用。,混凝土强度标准差,（一）初步计算配合比,2、确定水灰比

44、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；当不具备上述试验统计资料时，可取碎石混凝土 a 0.46，b0.07；卵石混凝土a0.48，b0.33。,（一）初步计算配合比,fce水泥28d抗压强度实测值(Mpa),（2）复核耐久性为了使混凝土耐久性符合要求，按强度要求计算的水灰比值不得超过规定的最大水灰比值，否则混凝土耐久性不合格，此时取规定的最大水灰比值作为混凝土的水灰比值。,（一）初步计算配合比,3、确定单位用水量mw（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

45、下表选取。,塑性混凝土的单位用水量，kg,（一）初步计算配合比,（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：mwamw0（1）式中：mwa掺外加剂时混凝土的单位用水量，kg；mw0未掺外加剂时混凝土的单位用水量，kg；外加剂的减水率，应经试验确定。,干硬性混凝土的单位用水量，kg,（一）初步计算配合比,4、计算水泥用量mco（1）计算式中mw0未掺外加剂时混凝土的单位用水量，kg（2）复核耐久性将计算出的水泥用量与规定的最小水泥用量比较：如计算水泥用量不低于规定的最小水泥用量，则耐久性合格；否则耐久性不合

46、格，此时应取规定的最小水泥用量。,（一）初步计算配合比,5、确定砂率s:主要从满足工作性和节约水泥考虑。（1）坍落度为1060mm的混凝土砂率，可根据粗骨料品种、粒径及水灰比按下表选取。（2）坍落度大于60mm的混凝土砂率，可经试验确定；也可在下表基础上，坍落度每增大20mm，砂率增大1确定。（3）坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验确定。,（一）初步计算配合比,6、计算砂、石子用量ms0、mg0（1）体积法 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,（一）初步计算配合比,解方程组，可得

47、ms0、mg0。式中：c、s、g、w分别为水泥的密度、砂的表观密度、石子的表观密度、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。,（一）初步计算配合比,（2）质量法质量法又称为假定体积密度法。假定混凝土拌合物的质量为mcp kg。,（一）初步计算配合比,解方程组可得ms0、mg0。式中：mc0、ms0、mg0、mw0分别为1m3混凝中水泥、砂、石子、水的用量，kg；mcp1m3混凝土拌合物的假定质量，kg。可取23502450kg/m3。s混凝土砂率。,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

48、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（o,h）。计算调整后混凝土试样总质量（mcb+msb+mgb+mwb=mQb)由此得出基准配合比（调整后1m3混凝土中各材料用量）mwj=mwb*o,h/mQb msj=mwb*o,h/mQb mgj=mcb*o,h/mQb,mcj=mcb*o,h/mQb,（二）确定混凝土基准配合比,（三）确定实验室配合比,（1）强度试验检验：基准配合比工作性已满足，还需以强度试验检验。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，其用水量应该与基准配合比相同，但砂率值可做适

49、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。,（2）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（mw）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（mC）应以用水量乘以选定出来的灰水比计算确定；粗集料和细集料用量（ms、mg）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。,（3）经试配确定配合比后，按下列步骤进行校正：按上述方法确定的各组成材料用量按下式计算混凝土的体积密度计算值c

50、,c：c,cmc+ms+mg+mw应按下式计算混凝土配合比校正系数：式中：c,t混凝土体积密度实测值，kg/m3；c,c混凝土体积密度计算值，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设计配合比；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，得到实验室配合比。,（四）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：水泥用量：mc 砂用量：ms（1+a）石子用量：mg（1+b）用水量：mwmsamgb 施工配合比可表示为：,例某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度