33混凝土工程课件(4节)

俄罗斯的萨扬舒申斯克水电站混凝土坝最大坝高245米，坝顶长1066米，坝体混凝土量850万立方米，瑞士大迪克桑斯水坝,最大坝高285米，坝顶长695米开封黄河大桥桥全长4475.09m，共108孔，其中77孔为跨径50m的预应力混凝土简支T型梁，其余31孔跨径为20m。哈利法塔（BurjKhalifaTower）（原名迪拜塔，又称迪拜大厦或比斯迪拜塔）位于阿拉伯联合酋长国迪拜的一栋有162层，总高828米的摩天大楼。1）混凝土结构（以混凝土为主要材料的结构）包括：钢筋混凝土结构—配置受力的普通钢筋，钢筋网或钢骨架；预应力混凝土结构—配置预应力钢筋的混凝土结构；素混凝土结构—没有配置受力的钢筋的混凝土结构。2）钢结构:以钢材(钢板、型钢）为主制作的结构3）砌体结构：由块材通过砂浆砌筑而成的结构4)木结构：指全部或大部分用木材制作的结构5）混合结构:由两种及两种以上材料作为主要承重结构的房屋此外还有钢—混凝土组合结构、钢管混凝土等。3.3混凝土工程当代最主要的土木工程材料—————混凝土混凝土，简称为“砼（tóng）”：是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水（可含外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土。混凝土组成:混凝土强度等级混凝土的强度等级是指混凝土的抗压强度。混凝土的强度等级应以混凝土立方体抗压强度标准值划分。采用符号C与立方体抗压强度标准值（以N/mm^2;或MPa计）表示。混凝土的抗压强度是通过试验得出的,按照《普通混凝土力学性能试验方法标注》GB/T50081-2002，制作边长为150mm的立方体在标准养护（温度20±3℃、相对湿度在90%以上）条件下，养护至28d龄期，用标准试验方法测得的极限抗压强度，称为混凝土标准立方体抗压强度，以fcu表示。依照标准实验方法测得的具有95%保证率的抗压强度作为混凝土强度等级,按照GB50010-2010《混凝土结构设计规范》规定，普通混凝土划分为十四个等级，即：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80。混凝土的分类：按表观密度1)重混凝土是表观密度大于2500公斤/立方米，用特别密实和特别重的集料制成的。如重晶石混凝土、钢屑混凝土等，2)普通混凝土即是我们在建筑中常用的混凝土，表观密度为1950～2500Kg/立方米，主要以砂、石子为主要集料配制而成，3)轻质混凝土是表观密度小于1950公斤/立方米的混凝土。轻集料包括浮石、火山渣、陶粒、膨胀珍珠岩、膨胀矿渣、矿渣等。按胶凝材料1)无机胶凝材料混凝土，包括石灰硅质胶凝材料混醛土、硅酸盐水泥系混凝土等2)有机胶凝材料混凝土，主要有沥青混凝土和聚合物水泥混凝土、树脂混凝土等按使用功能结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、耐火混凝土水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土等。此外还可以按施工工艺、按拌合物、按掺和料、按定额来进行分类。混凝土结构的优缺点：优点：⑴材料利用合理：钢筋和混凝土的材料强度可以得到充分发挥，结构承载力与刚度比例合适，基本无局部稳定问题，单位应力价格低，对于一般工程结构，经济指标优于钢结构。⑵可模性好：混凝土可根据需要浇筑成各种性质和尺寸，适用于各种形状复杂的结构，如空间薄壳、箱形结构等。⑶耐久性和耐火性较好，维护费用低：钢筋有混凝土的保护层，不易产生锈蚀，而混凝土的强度随时间而增长；混凝土是不良热导体，30mm厚混凝土保护层可耐火2小时，使钢筋不致因升温过快而丧失强度。⑷现浇混凝土结构的整体性好：通过合适的配筋，可获得较好的延性，适用于抗震、抗爆结构；同时防振性和防辐射性能较好，适用于防护结构。⑸刚度大、阻尼大：有利于结构的变形控制。⑹易于就地取材：混凝土所用的大量砂、石，易于就地取材，近年来，已有利用工业废料来制造人工骨料，或作为水泥的外加成分，改善混凝土的性能。缺点：⑴自重大：不适用于大跨、高层结构。⑵抗裂性差：混凝土抗拉强度低，容易出现裂缝，环境较差(露天、沿海、化学侵蚀)时会影响耐久性；⑶承载力有限：在重载结构和高层建筑底部结构，构件尺寸太大，减小使用空间。⑷施工复杂，工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护），工期长，施工受季节、天气的影响较大。⑸混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。3.3混凝土工程混凝土工程包括制备、运输、浇筑、养护等施工过程，各施工过程既相互联系，又相互影响，任一过程施工不当都会影响混凝土工程的最终质量。混凝土工程混凝土养护混凝土浇筑混凝土制备混凝土运输人工制备混凝土搅拌机混凝土的制备包括了混凝土的配制与混凝土的搅拌制备材料准备•⑴水泥•1）水泥宜选用425号以上的普通硅酸盐水泥，硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。•2）水泥的各项指标应分别符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175-85）标准和《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥》（GB1344-92）标准要求。•3）水泥进场时，应有出厂合格证或试验报告，并要核对其品种、标号、包装重量和出厂日期。使用前若发现受潮或过期，应重新取样试验。包装重量不足的另行堆放，作出处理。•4）水泥质量证明书各项品质指标应符合标准中的规定。品质指标包括氧化镁含量、三氧化硫含量、烧失量、细度、凝结时间、安定性、抗压和抗折强度。•5）混凝土的最大水泥用量不宜大于550kg/m3。⑵砂·1）砂宜优先选用坚硬不含杂质有棱的硅质砂粒。·2）砂按其细度模数分为粗、中、细。混凝土工程应优先选用粗中砂。·3）砂的含泥量（按重量计），当混凝土强度等级高于或等于C30时，不大于3%；低于C30时，不大于5%。对有抗掺、抗冻或其它特殊要求的混凝土用砂，其含泥量不应大于3%，对C10或C10以下的混凝土用砂，其含泥量可酌情放宽。石英砂河砂•⑶石子（碎石或卵石）•1）石子宜选用花岗岩为好。其余石灰岩、砂岩、页岩、或其它水成岩必须•名人堂：众名人带你感受他们的驱动人生马云任志强李嘉诚柳传志史玉柱•取样做石材强度检定。同时应根据混凝土建筑物或构物的使用情况和强度要求，决定能否使用或有限制性使用。•2）石子最大粒径不得大于结构截面尺寸的1/4，同时不得大于钢筋间最小净距的3/4。混凝土实心板骨料的最大粒径不宜超过板厚的1/2。且不得超过50mm。•3）石子中的含泥量（按重量计）对等于或高于C30混凝土时，不大于1%；低于C30时，不大于2%；对有抗冻、抗渗或其它特殊要求的混凝土，石子的含泥量不大于1%；对C10和C10以下的混凝土，石子的含泥量可酌情放宽。•4）石子中针、片状颗粒的含量（按按重量计），当混凝土强度等于或高于C30混凝土时，不大于15%；低于C30时不大于25%；对C10和C10以下，可放宽到40%。卵石碎石•(4)轻骨料•1）轻骨料混凝土用轻粗骨料、轻砂（或普通砂）与水泥和水配制而成，其干密度（原称干容量）不大于1950kg/m3。•2）轻骨料主要有粉煤灰陶粒和陶砂、粘土陶粒和陶砂、页岩陶粒和陶砂，以及天然轻骨料中的浮石、火山渣等。•3）采用轻骨料应分别符合《粉煤灰陶粒和陶砂》（GB2838-81）标准，《粘土陶粒和陶砂》（GB2839-81）标准。《页岩陶粒和陶砂》（GB2840-81）标准，《天然轻骨料》（GB2841-81）标准的规定。其试验方法应按《轻骨料试验方法》（GB2842-81）标准执行。陶粒结构用轻骨料混凝土拌合物制备混凝土时，首先应根据工程对和易性、强度、耐久性等的要求,合理地选择原材料并确定其配合比例，以达到经济适用的目的。混凝土配合比的设计通常按水灰比法则的要求进行。料用量的计算主要用假定容重法(w+c+s+g=r)或绝对体积法。高强度混凝土原材料选择及配合比设计1．水灰比的确定高强混凝土水灰比的计算不能采用普通混凝土的强度的公式，应根据试验资料进行统计，提出混凝土强度和水灰比的关系式，然后用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu.0）相对应的水灰比。当采用多个不同的配合比进行混凝土强度试验时，其中一个应为基准配合比，其他配合比的水灰比，宜较基准配合比分别增加和减少0.02～0.033．用水量符合国家标准的生活饮用水可拌制各种混凝土，不需再进行检验。若采用非饮用的天然水、受污染的湖泊水、地下水等，应先经检验符合《混凝土拌合用水标准》（JGJ63-89）的规定才能使用。计算高强混凝土配合比时，其用水量可用普通混凝土用水量的基础上用减水率法加以修正。在不掺外加剂的混凝土用水量中扣除按外加剂减水率计算得出的减水量即为掺减水剂时混凝土的用水量。此时注意一定要通过试验确定外加剂的减水率。2．集料用量（1）每立方碎石用量G0高强混凝土每立方的碎石用量VS为0.9～0.95m3，则每立方中碎石质量为：G0=VS×碎石松散容重（2）每立方砂用量S0S0=[G0/(1-QS)]QSQS－砂率，应经试验确定，一般控制在28～36%范围内5．试拌调整对计算所得的配合比结果要通过试配、试拌来验证。拌制高强混凝土必须使用强制式搅拌机，振捣时要高频加压振捣，保证拌和物的密实。要注意试拌量应不小于拌和机额定量的1/4，混凝土的搅拌方式及外加剂的掺法，宜与实际生产时使用的方法一致。4．水泥用量生产高强混凝土时，水泥的用量是至关重要的，它直接影响到水泥胶砂与骨料的粘结力。为了增加砂浆中胶质结料的比例，水泥含量要比较高，但要注意的是，水泥用量又不宜过高，否则会引起水化期间放热速度过快或收缩量过大等问题。高强混凝土水泥用量一般不宜超过550kg/m3。6．配合比的确定当拌和物实测密度与计算值之差的绝对值不超过计算值2%时，可不调整。大于2%时按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2000规定进行相应的调整。混凝土配合比确定后，应对配合比进行不少于6次的重复试验进行验证，其平均值不应低于配制的强度值，确保其稳定性。混凝土运输•概念：•混凝土自搅拌机出料口卸入运输工具，经水平和垂直运输送到浇筑部位的过程称为混凝土运输。•分两种：•1)从搅拌工厂(搅拌站)至浇筑现场的运输称场外运输；•2)浇筑现场内的运输与布料称场内运输。•运输注意事项：•混凝土运输是混凝土搅拌与混凝土浇筑的中间•环节，直接影响混凝土的浇筑质量，应根据现•场条件、浇筑部位、运输数量及距离等，选用•合适的运输机具和运输线路，以最少的转运次数、最短的时间，将混凝土运送到浇筑地点。中国有关规范规定，从搅拌机卸出后至浇筑完毕的延续时间见表。运送混凝土的容器应严密，内壁平整光滑，运输过程要保持拌合物匀质、不分层、不离析、不漏浆。输送到浇筑部位时要具有规定的坍落度。风雨天和炎热天气，容器应有遮盖。冬期施工应有保温措施。混凝土从搅拌机卸出到浇筑完毕的延续时间：混凝土强度等级延续时间／min气温低于25℃气温高于25℃C30及以下120min90minC30以上90min60min注：1．掺用外加剂或采用快硬水泥拌制混凝土时，运输至浇筑的延续时间按试验确定；2．轻骨料混凝土的运输至浇筑延续时间，应适当缩短。•场外运输：•混凝土从搅拌站到施工现场，通常采用翻斗汽车或混凝土搅拌运输车运输。翻斗汽车设备简单，可一车多用。但途中颠簸振动，混凝土拌合料容易分层离析；卸料困难，需人工辅助。搅拌运输车是在行驶途中对混凝土不断进行搅动或拌合的特殊运输车辆，由汽车底盘和搅拌筒罐、传动系统、供水装置组成(见图)其运输作业方式有三种：•(1)湿料输送。运输车开至搅拌机的出料口下，装入拌合好的混凝土，行驶途中，搅拌筒作慢速转动(1～3r／min)，以防止混凝土分层离析，到达浇筑现场后，搅拌筒反转快速出料。•(2)半干料搅拌输送。当运输距离较长时，为防止混凝土初凝和外加剂失效，在运输途中加入外加剂，搅拌筒作慢速转动拌和，到达浇筑地点，再以较高转速(8～12r／min)拌匀后出料。•(3)干料搅拌输送。搅拌车接受称量好的混凝土干料，在运送途中或到达浇筑地点后，加水和外加剂并作全速搅拌后出料