试验员培训课件--混凝土剖析

试验员培训课件混凝土Concrete8.1混凝土的基本概念8.2普通混凝土配合比设计8.4普通混凝土拌合物性能试验8.5普通混凝土物理力学试验8.7混凝土质量控制8.1.1混凝土的定义和分类8.1.1.1定义广义上----凡由胶凝材料、骨料按适当比例配合，拌合制成的混合物，经一定时间硬化而成的人造石材统称之为混凝土。目前工程上使用最多的是以水泥为胶结材料，以砂、石为骨料，加水及掺入适量外加剂和掺和料拌制的普通水泥混凝土（简称普通混凝土）8.1.1.2混凝土的分类按表观密度分类特重混凝土——其表观密度大于2700kg/m3，用重骨料和钡水泥、锶水泥等重水泥配制而成。具有防射线的性能，又称防辐射混凝土，主要用作核能工程的屏蔽结构材料。普通（重）混凝土——表观密度1900kg/m3～2500kg/m3，用普通的天然砂石为骨料配制而成，为建筑工程中常用的混凝土。轻混凝土——表观密度小于1900kg/m3，是采用陶粒等轻质多孔的骨料，或者不采用骨料而掺入加气剂或泡沫剂，形成多孔结构的混凝土。主要用作轻质结构材料和绝热材料。按用途分类结构混凝土防水混凝土道路混凝土防辐射混凝土耐热混凝土耐酸混凝土大体积混凝土膨胀混凝土等。按胶结材料分类硅酸盐水泥混凝土铝酸盐水泥混凝土沥青混凝土树脂混凝土按流动性分类干硬性混凝土：坍落度小于10，用维勃稠度表示稠度塑性混凝土：坍落度10～90流动性混凝土：坍落度100～150大流动性混凝土：坍落度大于160按其抗压强度（fcu）混凝土还可分为：普通混凝土（10MPa≤fcu≤50MPa)高强度混凝土（fcu≥60MPa)超高强度混凝土（fcu≥100MPa)按生产和施工方法分类泵送混凝土喷射混凝土滑模混凝土碾压混凝土自密实混凝土离心混凝土压力灌浆混凝土、预拌混凝土（商品混凝土）8.1.1.3混凝土的主要性质包括：混凝土硬化前:混凝土拌合物的和易性（工作性Workability）混凝土硬化后:混凝土的强度、变形性能和耐久性(1)混凝土拌合物的工作性研究：新拌混凝土（FreshConcrete）的施工性、施工前后如何保持匀质性包括：工作性的定义工作性的评定方法影响工作性的因素实际工程调整工作性的方法新拌混凝土——混凝土的各组成材料按一定比例搅拌而制成的尚末凝固的混凝土拌和物。工作性的概念工作性——指混凝土拌和物易于各施工工序施工操作（搅拌、运输、浇注、捣实）并能获得质量均匀，成型密实的混凝土的性能。工作性是一项综合性的技术指标，包括：流动性粘聚性保水性不同的施工方式，所要求的工作性不同。粘聚性粘聚性——是指混凝土拌和物内部组分之间具有一定的凝聚力，在运输和浇注过程中不致发生分层离析现象，使混凝土保持整体均匀的性能。粘聚性差的混凝土拌合物，在施工过程中易出现分层、离析现象。离析——指混凝土拌合物各组分分离，造成不均匀和失去连续性的现象。常有两种形式：粗骨料从混合料中分离；稀水泥浆从混合料中淌出。分层——指混凝土浇注后由于重力沉降产生的不均匀分布现象。流动性流动性——是指混凝土拌和物在自重或机械振捣作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。（广义上：流动性是固、液体混合物，即分散系统中克服内阻力而产生变形的性能，其大小取决于固、液相的比例）。流动性的大小，反映混凝土拌和物的稀稠，直接影响着浇捣施工的难易和混凝土的质量。保水性保水性——是指混凝土拌和物具有一定的保持内部水份的能力，在施工过程中不致产生严重的泌水现象。保水性差的混凝土拌和物，在施工过程中，一部分水易从内部析出至表面，在混凝土内部形成泌水通道，使混凝土的密实性变差，降低混凝土的强度和耐久性。它反映混凝土拌和物的稳定性。矛盾的统一混凝土拌和物的流动性、粘聚性、保水性，三者之间互相关联又互相矛盾。如粘聚性好则保水性往往也好，但当流动性增大时，粘聚性和保水性往往变差，反之亦然。所谓拌和物的工作性良好，就是要使这三方面的性能在某种具体条件下，达到均为良好，亦即使矛盾得到统一。流动性（坍落度）的选择*需考虑的因素：结构类型构件截面大小配筋疏密搅拌方式——机械、人工输送方式浇注方法——是否泵送捣实方法等原则：在不妨碍施工操作并能保证振捣密实的条件下，尽可能采用较小的坍落度，以节约水泥并获得质量高的混凝土。坍落度选择表*结构种类坍落度（mm）基础或地面等的垫层、无筋的厚大结构或配筋稀疏的结构构件10~30板、梁和大型及中型截面的柱子等30~50配筋密列的结构（薄壁、筒仓、细柱等50~70配筋特密的结构70~90注：采用常规的施工方法影响工作性的因素1水泥浆的数量2水泥浆的稠度3砂率4组成材料性质的影响5外加剂6时间和温度实际工程中调整和易性的原则：通过试验，采用合理砂率，并尽可能采用较低的砂率；改善砂、石（特别是石子）的级配；在可能条件下，尽量采用较粗的砂、石；当混凝土拌和物坍落度太小时，保持水灰比不变，增加适量的水泥浆；当坍落度太大时，保持砂率不变，增加适量的砂石；有条件时尽量掺用外加剂－减水剂、引气剂。（2）混凝土的力学性能混凝土强度的意义：强度是混凝土最重要的力学性质，混凝土主要用于承受荷载或抵抗各种作用力。混凝土强度与混凝土的其它性能关系密切，一般来说，混凝土的强度愈高，其刚性、不透水性、抵抗风化和某些侵蚀介质的能力也愈高，通常用混凝土强度来评定和控制混凝土的质量。混凝土强度的分类包括：抗压强度抗拉强度抗弯强度抗剪强度与钢筋的粘结强度等。砼的抗压强度与强度等级定义：混凝土的抗压强度是指标准试件在压力作用下直到破坏的单位面积所能承受的最大应力（亦称极限强度）。混凝土结构物常以抗压强度为主要参数进行设计，而且抗压强度与其它强度及变形有良好的相关性，因此，抗压强度常作为评定混凝土质量的指标，并作为确定强度等级的依据。立方体标准试件抗压强度与强度等级的关系依据国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》所测得的抗压强度值为混凝土立方体抗压强度，以fcu表示。砼强度等级:依据混凝土立方体抗压强度标准值（以fcu.k表示），将混凝土划分为十二个强度等级：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55及C60混凝土立方体抗压强度标准值fcu.k系指对按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期，用标准试验方法测得的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％。影响混凝土强度的因素混凝土破坏的断面形式分：骨料剥离型骨料破裂型粘结界面破坏型混凝土强度关系式fcu=f(骨料强度、水泥石强度、界面强度)①水泥标号与水灰比水泥标号和水灰比是决定混凝土强度最主要的因素。水灰比不变时，水泥标号越高，则硬化水泥石强度越大，对骨料的胶结力也就越强，配制成的混凝土强度也就愈高。水泥标号相同的情况下，水灰比愈小，水泥石的强度愈高，与骨料粘结力愈大，混凝土强度愈高。但水灰比过小，拌和物过于干稠，在一定的施工振捣条件下，混凝土不能被振捣密实，出现较多的蜂窝、孔洞，反将导致混凝土强度严重下降。W/C理论=0.223W/C实际=0.4~0.6强度与水灰比的关系示意图图3-6龄期与水灰比对混凝土强度的影响砼强度与W/C、水泥强度等的经验公式fcu=Afce（C/W—B）式中fcu———混凝土28d龄期的抗压强度（Mpa）；C————每立方米混凝土中水泥用量（Kg）；W————每立方米混凝土中水的用量（Kg）；C/W———混凝土的灰水比；fce———水泥的实际强度（Mpa）。在无法取得水泥实际强度时，可用式fce=γ.fce.k代入，其中fce.k为水泥标号，γ为水泥标号值的富余系数（一般为1.13）。A、B——经验系数（骨料系数）A、B——经验系数，与骨料品种及水泥品种等因素有关，其数值通过试验求得。若无试验统计资料，则可按《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55－96）提供的A、B经验系数取用：采用碎石A＝0.46B＝0.07采用卵石A＝0.48B＝0.33公式的适用范围：只适用于流动性混凝土及低流动性混凝土，对于干硬性混凝土则不适用。混凝土强度公式的应用：可根据所用的水泥标号和水灰比来估计所配制混凝土的强度，也可根据水泥标号和要求的混凝土强度等级来计算应采用的水灰比。②骨料的影响影响因素：骨料的强度骨料的种类骨料的级配骨料的表面状态骨料的粒形骨料的有害杂质和弱颗粒含量③龄期定义：龄期——是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。在正常养护的条件下，混凝土的强度将随龄期的增长而不断发展，最初7～14天内强度发展较快，以后逐渐变缓，28天达到设计强度。28天后强度仍在发展，其增长过程可延续数十年之久。砼强度与龄期的关系图龄期与强度经验公式在标准养护条件下，混凝土强度的发展，大致与其龄期的常用对数成正比关系（龄期不小于3d）。式中fn———nd龄期混凝土的抗压强度（MPa）；f28———28d龄期混凝土的抗压强度（MPa）；n———养护龄期（d），n≥3。28lglg28nffn龄期与强度经验公式的应用可以由所测混凝土早期强度，估算其28d龄期的强度。或者可由混凝土的28d强度，推算28d前混凝土达到某一强度需要养护的天数，如确定混凝土拆模、构件起吊、放松预应力钢筋、制品养护、出厂等日期。④养护温度及湿度的影响混凝土强度是一个渐进发展的过程，其发展的程度和速度取决于水泥的水化，而混凝土成型后的温度和湿度是影响水泥水化速度和程度的重要因素。因此，混凝土浇捣成型后，必须在一定时间内保持适当的温度和足够的湿度以使水泥充分水化，保证混凝土强度不断增长，以获得质量良好的混凝土。温度影响养护温度高，水泥水化速度加快，混凝土强度的发展也快；在低温下混凝土强度发展迟缓。当温度降至冰点以下时，则由于混凝土中水分大部分结冰，不但水泥停止水化，混凝土强度停止发展，而且由于混凝土孔隙中的水结冰产生体积膨胀（约9％），而对孔壁产生相当大的压应力（可达100MPa），从而使硬化中的混凝土结构遭受破坏，导致混凝土已获得的强度受到损失。混凝土早期强度低，更容易冻坏。冬季施工时，要特别注意保温养护，以免混凝土早期受冻破坏。湿度影响周围环境的湿度对水泥的水化能否正常进行有显著影响。湿度适当，水泥水化反应顺利进行，使混凝土强度得到充分发展，因为水是水泥水化反应的必要成份。如果湿度不够，水泥水化反应不能正常进行，甚至停止水化，严重降低砼强度，而且使砼结构疏松，形成干缩裂缝，增大了渗水性，从而影响混凝土的耐久性。施工规范规定：在混凝土浇筑完毕后，应在12h内进行覆盖，以防止水分蒸发过快。在夏季施工混凝土进行自然养护时，使用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣水泥时，浇水保湿应不少于7d；使用火山灰水泥和粉煤灰水泥或在施工中掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求时，应不少于14d。砼强度与保湿时间的关系图试验条件对砼强度测定值的影响*试验条件是指：试件的尺寸试件形状试件表面状态加荷速度等提高混凝土强度的措施*采用高标号水泥或早强型水泥采用低水灰比的干硬性混凝土采用湿热处理养护混凝土采用机械搅拌和振捣掺入混凝土外加剂、掺合料等（3）混凝土变形的性能分类：化学收缩Ⅰ非荷载作用下的变形干湿变形温度变形Ⅱ荷载作用下的变形短期荷载作用下的变形长期荷载作用下的变形—徐变（4）混凝土的耐久性长期以来，人们一直认为混凝土材料是一种耐久性良好的材料，因为不少用其建造的结构物使用寿命长久。如一些早期建成的混凝土建筑物，已经使用了100年上下仍然完好。但与此同时不少结构物过早地毁坏，维修困难而且费用高昂，促使人们重视耐久性问题；许多大型结构物的兴建，例如海底隧道、跨海大桥、石油钻井平台、核废料储存容器等，对使用寿命提出了更高的要求，如100年、150年，甚至几百年•定义——混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全、正常使用的能力称为耐