混凝土课件

建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土第五章混凝土建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土第一节概述混凝土是以胶凝材料与粗、细骨料和其它外掺材料按比例混合，经搅拌、成型、养护硬化而成的人工石材。混凝土的分类：特重混凝土：ρ02500kg/m3按ρ0重混凝土：ρ0=1900~2500kg/m3轻混凝土：ρ0600~1900kg/m3特轻混凝土：ρ0600kg/m3预制混凝土，泵送混凝土按施工方法现浇混凝土，耐酸混凝土及功能喷射混凝土，耐热混凝土建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土混凝土的优缺点：优点：（1）性能变化的范围大；（2）凝结前，良好的可塑性；（3）可用钢筋增强(良好结合力)；（4）主要构成材料可就地取材；（5）高强、耐水、耐久；（6）利用工业废料，利于环保。缺点：（1）自重大；（2）抗拉强度小，易开裂；（3）硬化前，养护期较长；（4）传热快。悉尼歌剧院混凝土异形屋面建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土对混凝土的基本要求：1．与施工条件相适应的工作性；2．与结构设计相适应的强度；3．与使用环境相适应的耐久性；4．降低成本，减少损耗的经济性。建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土第二节混凝土的组成材料混凝土的组成及各组成材料的作用：水，水泥→水泥浆→硬化前的流动性；粘结；填充。石子，砂→骨料→构成骨架；填充；抑制干缩；节约水泥。建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土一、水泥(1)品种的选择：依据：工程特点、环境条件、施工条件、材料供应(2)强度等级的选择1)一般情况：（1.5~2.0）混凝土的强度等级2)高强度混凝土：（0.9~1.5）混凝土的强度等级3)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……）建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土二、细骨料（砂）(粒径在0.16~5mm间的骨料）1、分类河砂天然砂海砂人工砂山砂2、粗细程度和颗粒级配（1）混凝土对砂的要求空隙率小→密实度↑强度↑水泥用量↓→颗粒大小搭配颗粒总表面积小→水泥用量↓→砂尽可能粗天然砂开采建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土（2）粗细程度和颗粒级配的评定依据：“筛分试验”→累计筛余率试验：（烘）干砂500g从粗到细过筛（筛孔公称直径5.0~0.16mm六种）→称量各筛筛余量（分计筛余）→计算分计筛余率(αi)→计量累计筛余率（βi）建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土判定：①细度模数μt＝[（β2＋β3＋…＋β6）－5βi]／(100－βi))砂的粗细按μt分类：粗砂：μt＝3.7~3.1；中砂：μt＝3.0~2.3细砂：μt＝2.2~1.6；特细砂：μt＝1.5~0.7建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土②颗粒级配（JGJ52－2006）按公称直径0.6mm筛的累计筛余率分成三个级配区（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区）查表法：根据β1~β6查砂级配区范围表查图法：将β1~β6在Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ区级配曲线中描点连线，β1~β6在同一级配区的范围内（超出总量≯5%），则级配合格。建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土0.160.3150.6301.252.505.00100806040200Ⅱ区筛孔公称直径（mm）累计筛余（%）砂的级配曲线建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土三、粗骨料粒径5mm的岩石颗粒卵石：（自然形成）河卵石，山卵石，河卵石碎石：（人工破碎而成）最常采用人工碎石生产建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土1、最大粒径及颗粒级配（1）最大粒径石子公称粒级的上限。“Dm”→选择原则：Dm尽可能大Dm↑→单位用水量↓规定：1)≯1/4结构截面最小尺寸≯3/4钢筋间最小净距板不宜超过1/3板厚的粒径且≯40mm2)水利、海港大型工程：Dm:120或150mm房屋工程中：Dm:20、40、60mm楼板剪力墙墙体一般构件建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土（2）颗粒级配依据：过筛孔直径2.5~100mm的12个筛，计算而得的12个累计筛余率。两种级配：连续级配：颗粒从大至小连续分级，每一级都占适当的比例。搭配较好；和易性好；不发生离析。间断级配：有意剔去某些中间粒级。颗粒干扰小；空隙率↓节约水泥；易于离析建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土3、针片状颗粒片状颗粒（厚度0.4平均粒径）针状颗粒（长度2.4平均粒径）含量：≤8%；≤15%；≤25（≥C60）（C55～C30）（≤C25）建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土4、含泥量和泥块含量泥和泥块含量控制（详见表５-11）5、有害杂质硫化物和硫酸盐（≯1%）；有机质（比色法试验）碱骨料骨料中所含活性SiO2（蛋白石、凝灰岩、磷石英），与水泥中所含碱性氧化物（Na2O或K2O）生成碱－硅酸凝胶体（吸水）→V↑→开裂。建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土四、拌合用水可用：自来水、清洗的天然水不可用：污水，PH４.5的水，含油、糖类的水，海水（除素混凝土），含硫酸盐的水。混凝土搅拌站建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土混凝土拌合用水水质要求（JGJ63—2006）表5-13项目预应力混凝土钢筋混凝土素混凝土pH值≥5.0≥4.5≥4.5不溶物（mg/L）≤2000≤2000≤5000可溶物（mg/L）≤2000≤5000≤10000氯化物（以CL—计，mg/L）≤500≤1000≤3500硫化物（以S2—计，mg/L）≤600≤2000≤2700碱含量（mg/L）≤1500≤1500≤1500注：碱含量按Na2O+0.658K2O计算值来表示。采用非碱性活性骨料时，可不检验碱含量。建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土第三节混凝土拌合物的技术性质混凝土拌合物：良好的和易性一、混凝土拌合物的工作性（和易性）1、工作性概念定义：是指混凝土拌合物在一定的施工条件和环境下，是否易于各种施工工序的操作，以获得均匀密实混凝土的性能。流动性：定量指标坍落度和易性粘聚性保水性定性指标，观察而定建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土2、工作性的测定方法（1）坍落度法：1）流动性：坍落度（粒径40mm,S10mm）按规定方法测出的混凝土试样，在坍落度桶提起后下落的尺寸。“S”，单位：mm混凝土拌合物按坍落度分类：干硬性混凝土（S10mm）；塑性混凝土（S=10-90mm）；流动性混凝土（S=100-150mm）；大流动性混凝土（S≥160mm）四类。2）粘聚性：轻击试件侧面，是否倒塌、崩溃3）保水性：是否有较多稀浆泌出s塌落度试验示意图建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土（2）维勃稠度法：（粒径≯40mm，维勃稠度5-30s间）维勃稠度试验示意图时间（s）维勃稠度建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土二、影响和易性的因素1、用水量用水量↑水泥浆↑→流动性↑粘聚性↓→硬化后强度↓耐久性↓“恒定用水量法则”流动性确定→用水量确定（可依此法则，在配合比设计中，根据要求的S→W0）2、水泥浆的稠度（水胶比W/B）C不变,W/C↑稠度↑→强度↓粘聚性↓常用W/B范围：0.4~0.8（此范围内W/B对流动性影响不敏感）建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土3、砂率：定义：混凝土内砂质量占砂石总质量的百分数βs=ms/(ms+mg)砂率与混凝土流动性的关系：（1）砂率过大，随着βs↑坍落度↓原因：βs↑砂总表面积↑砂料粘表面水泥浆层厚度↓摩擦力↑（2）砂率过小，随着βs↓坍落度↓原因：βs↓砂量不足，粗骨料间摩擦↑βs（%）s最佳砂率建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土“最佳砂率”在用水量和水泥用量不变前提下，可使混凝土拌合物获得最大流动性，且保持良好粘聚性及保水性的砂率。建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土4、其他材料因素：水泥品种与性质；温度（温度↑10℃，坍落度↓20~40mm）外加剂；骨料其它条件（粒径、级配、表面情况）。5、环境条件：、现场温度、湿度、风速等。（坍落度的选择）原则：在满足施工要求前提下，尽可能采用较小的坍落度目的：↑强度，↑密实度建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土三．改善混凝土拌合物工作性的措施（1）在水灰比不变的前提下，适当增加水泥浆的用量；（2）采用合理砂率；（3）改善砂、石料的级配，一般情况下尽可能采用连续级配；（4）调整砂、石料的粒径，如为加大流动性可加大粒径，若欲提高粘聚性和保水性可减小骨料的粒径；（5）掺加外加剂。采用减水剂、引气剂、缓凝剂都可有效地改善混凝土拌合物的工作性。（6）尽可能缩小新拌混凝土的运输时间。若不允许，可掺缓凝剂、流变剂，减少坍落度损失。建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土一、混凝土的强度硬化混凝土：足够的强度，必要的耐久性1、混凝土的受压破坏特点2、混凝土的抗压强度及强度等级：（1）立方体抗压强度：“fcc”试验：试件：150×150×150mm3（一组三块）；标养:（20±2℃，湿度95%）；龄期：28d；强度；抗压强度；数值整理：第四节硬化混凝土的技术性质建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土非标准试块的强度调整：试块尺寸系数最大粒径100×100×1000.95≤31.5150×150×1501.00≤40200×200×2001.05≤60试块尺寸的选择：依据：最大粒径标准试块建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土（2）轴心抗压强度：“fcp”→设计强度的取值依据试件尺寸：150×150×300mm3试验条件：与fcc的测定条件相同fcc和fcp的关系：fcp=(0.7~0.8)fcc建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土（3）立方体抗压强度的标准值：“fcu·k”→依此划分强度等级定义：用标准试验方法测得的混凝土立方体强度的总体分布中，具有不低于95％保证率的立方体抗压强度值。强度等级（C）：C15~C80十四个强度等级。fccfccfcu.k概率f平均50%95%建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土3、影响混凝土抗压强度的因素（1）水泥强度和水胶比水泥强度↑f↑；W/B↑f↑混凝土的强度与水泥强度和胶水比间的线性关系式，由下式表示。式中fcu0—混凝土28d的立方体抗压强度fb—胶凝材料28d胶砂抗压强度，其确定方法详见相关介绍回归系数值αb、αbcu.0abb()BffW碎石卵石αa0.530.09αb0.200.13建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土(2)养护条件温度：t↑f↑湿度：湿度↑f↑。保证措施:（1）浇筑12h内，湿覆盖，有一定强度后，浇水养护（2）5℃，不得浇水（3）涂保护膜，防止水分蒸发要求：（硅，普，矿，水泥）→浇水养护≮7d（加缓凝剂或有抗渗要求的）→浇水养护≮14d建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土（3）龄期龄期↑f↑fn=falgn/lga（4）施工质量计量准确；搅拌均匀；振捣密实。建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土4、提高混凝土强度的措施（1）采用高标号水泥（2）采用低水灰比的干硬性砼（3）湿热处理（4）机械振捣（5）外加剂混凝土柱模养护建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土二、混凝土的耐久性抗渗性；抗冻性；抗腐蚀性；抗碳化性；碱骨料反应提高混凝土耐久性的措施（1）选用合适品种的水泥（2）控制W/B和水泥用量（3）选用质量好的砂石（4）外加剂（水剂，引气剂）（5）提高混凝土的密实度建筑材料魏鸿汉主编中国建筑工业出版社第五章混凝土第五节混凝土外加剂混凝土中，但能有效改善新拌混凝土或硬化混凝土性能的外掺材料。一、外加剂的分类（1）改善拌合物的和易性：减水剂、泵送剂（2）调节凝节时间和硬化性能：早强剂、缓凝剂、速凝剂（3）改善砼耐久性：引气剂、防水剂、阻锈剂、矿物外加剂（4）提供特殊性能：加气剂、着色剂、膨胀剂、防冻剂