混凝土组成及质量控制

混凝土组成及质量控制一．定义【混凝土】是由胶凝材料、水（或不加水）和粗细骨料（集料）及其它材料按适当的比例配合，经一定时间后硬化而成的人造石材。§1混凝土概述二．分类重混凝土：2500kg/m3√普通混凝土：1950～2500kg/m3轻混凝土：1950kg/m3（一）按干表观密度分（二）按抗压强度分中强混凝土：抗压强度30～60MPa高强混凝土：抗压强度≥60MPa低强混凝土：抗压强度30MPa超高强混凝土：抗压强度≥100MPa水泥混凝土√石膏混凝土沥青混凝土聚合物混凝土水玻璃混凝土┇（三）按胶凝材料分（四）按掺合料分粉煤灰混凝土硅灰混凝土磨细高炉矿渣混凝土纤维混凝土┇§2普通混凝土的组成材料混凝土组成材料集料（骨料）③粗骨料（石）④细骨料（砂）⑤外加剂（化学外加剂）⑥掺合料（矿物外加剂）外加剂①水泥②水混凝土的组织结构一、水泥1．水泥品种的选择依据：工程性质、部位，所处环境等2．水泥强度等级的选择依据：混凝土的设计强度3．技术要求二、骨料粗骨料（石）：碎石，卵石细骨料（砂）：天然砂，人工砂（一）泥及泥块含量的要求【泥】骨料中粒径＜75μm颗粒【泥块】石子中原粒径＞4.75mm经水浸洗、手捏后＜2.36mm的颗粒。砂中原粒径＞1.18mm经水浸洗、手捏后＜0.6mm的颗粒。1、泥和泥块的危害工程事故实例：某工程采用30cm×30cm断面，9m长的方桩，当桩打入土内2.5m时，在桩顶下2m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5cm×8cm×4cm椭圆形的粘土块。2、骨料中泥和泥块的技术要求骨料项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类碎石卵石含泥量%＜0.5＜1.0＜1.5泥块含量%0＜0.5＜0.7天然砂含泥量%＜1.0＜3.0＜5.0泥块含量%＜1.0＜2.5Ⅰ类骨料:宜用于强度等级＞C60的混凝土Ⅱ类骨料:宜用于强度等级C30～C60及抗冻、抗渗或其它要求的混凝土。Ⅲ类骨料：宜用于强度等级＜C30的混凝土和建筑砂浆（二）有害物质骨料中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物；1、有害物质限量项目骨料指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3，按质量计）%砂＜0.5＜0.5＜0.5石＜0.5＜1.0＜1.0有机物（比色法）砂、石合格合格合格云母（按质量计）%砂＜1.0＜2.0＜2.0轻物质（按质量计）%砂＜1.0＜1.0＜1.0氯化物（以CI-质量计）%砂＜0.01＜0.02＜0.06工程事故实例：某中学五层教学楼，建筑面积2244m2，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-H——AFt2、有害物质的危害（三）坚固性1、坚固性的含义：骨料在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项目骨料指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类质量损失%砂＜8＜8＜10石＜5＜8＜12（四）碱集料反应经碱集料反应试验后：由砂（碎石、卵石）制备的试件无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定的试验龄期内的膨胀率应小于0.10%工程事故实例上海——南京段铺设的某些预应力混凝土轨枕，出现了顺筋裂缝和地图状的开裂。到1995年，上海站的13618块轨枕板已有9387根产生了裂纹，其中三条轨道上的破损率已达85%。原因：发生了A—A反应，经取样测定，其立方体抗压强度下降了约25%粗细程度：不同粒径颗粒混在一起的平均粗细程度。级配：不同粒径颗粒的分布情况。（五）骨料的粗细程度和颗粒级配1、砂的颗粒级配和粗细程度筛析法：方孔筛9.5mm4.75mm2.36mm1.18mm0.60mm0.30mm0.15mm1）粗细程度——细度模数MX11654321005)(AAAAAAAMxMX3.7特粗砂MX=3.7～3.1粗砂MX=3.0～2.3中砂MX=2.2～1.6细砂MX1.6特细砂级配区Ⅰ区Ⅱ区Ⅲ区筛孔尺寸mm累计筛余%9.50004.7510～010～010～02.3635～525～015～01.1865～3550～1025～00.6085～7170～4140～160.3095～8095～7085～550.15100～90100～90100～90砂的颗粒级配区2）颗粒级配2、石的粗细程度和颗粒级配1）粗细程度（通常5mmd40mm）《混凝土结构工程施工及验收规范》对混凝土粗骨料最大粒径（dmax）的规定：柱：dmax结构最小截面尺寸的1/4板：dmax≤板厚的1/2，且≤50mm钢筋混凝土：dmax≤钢筋最小间距的3/4高强混凝土：dmax≤20mm泵送混凝土：碎石：dmax∶管内径≤1∶3卵石：dmax∶管内径≤1∶2.52）颗粒级配方孔筛：2.36mm,4.75mm,9.50mm,16.0mm,19.0mm,26.5mm,31.5mm,37.5mm,53.5mm,63.0mm,75.0mm,90mm（六）骨料的颗粒特征1、表面粗糙程度2、颗粒形状针、片状骨料含量要求：Ⅰ类：＜5%，Ⅱ类：＜15%，Ⅲ类：＜25%【针状】长度2.4倍平均粒径【片状】厚度0.4倍平均粒径3、针、片状骨料的危害（七）强度1、岩石抗压强度水饱和状态下岩石的抗压强度2、压碎指标Qe筛的筛余物质量压碎后用卸荷后试样质量mm36.2GG%100GGGQe21121三、混凝土用水的质量要求基本要求：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、不污染混凝土表面四、外加剂（一）外加剂的定义混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺入的用以改善混凝土性能的物质，其掺量一般不大于水泥重量的5%（特殊情况除外）。（二）分类1、按化学成分分无机外加剂有机外加剂有机—无机外加剂①改善混凝土流变性能的外加剂②调节混凝土凝结时间和硬化性能的外加剂③改善耐久性的外加剂④改善其它性能的外加剂2、按主要功能分（三）常用外加剂1、改善混凝土流变性能的外加剂1）减水剂①减水剂的定义：在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量，从而提高混凝土强度，节约水泥；或在不减水的情况下能提高拌合物流动性的外加剂。普通型减水剂②减水剂的类型塑化剂超塑化剂或泵送剂③混凝土减水的必要性④减水剂的作用机理•木质素系减水剂：木钙（简称M剂）•奈磺酸盐系减水剂：•水溶性树脂类减水剂：磺化三聚氰胺甲醛树脂（密胺树脂）•糖蜜类减水剂•复合减水剂⑤常用减水剂⑥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。2）引气剂①引气剂的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的外加剂松香树脂皂类②常用类型烷基苯磺酸盐类脂肪醇磺酸盐类石油磺酸盐类改善混凝土拌合物的和易性提高混凝土的抗渗性和抗冻性混凝土抗压强度有所下降⑤掺加注意事项④应用③引气剂对混凝土性能的影响及作用2、改善混凝土早期强度的外加剂1）定义：能加速混凝土早期强度发展的外加剂2）常用类型：氯盐、硫酸盐、有机胺等3、调节混凝土凝结硬化时间的外加剂1）速凝剂2）缓凝剂五、混凝土掺合料（一）定义在混凝土搅拌前或搅拌过程中为改善混凝土的性能、减少混凝土的水泥用量、降低混凝土的成本、而加入的磨细矿物粉料。（二）分类1、按使用对象分：用于普通混凝土：原状粉煤灰磨细粉煤灰用于高强混凝土：磨细矿渣硅灰2、按掺合料的品种分：硅灰磨细矿渣粉磨细自然煤矸石（三）作用及机理1、改善新拌混凝土的和易性——形态效应2、改善混凝土的强度——活性效应微集料效应3、降低水化热4、改善混凝土耐久性（四）掺加方法等量取代超量取代（五）应用§3混凝土的性质混凝土的性质二．硬化混凝土的性质一．新拌混凝土的性质一．新拌混凝土的性能—和易性（工作性）（一）定义【和易性】是指混凝土拌合物能保持其组成成分均匀、不发生分层离析、泌水等现象，适于运输、浇筑、捣实成型等施工作业，并能获得质量均匀、密实的混凝土的性能。流动性和易性粘聚性保水性（二）和易性的测定坍落度（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，经验判断维勃稠度仪1．坍落度法测定测定混凝土流动性适用条件骨料最大粒径40mmSL10mm≥200mm自流平混凝土≥160mm大流动性混凝土SL100-150mm流动性混凝土50-90mm塑性混凝土10-40mm低塑性混凝土10mm干硬性混凝土2．维勃稠度法测定混凝土流动性适用条件骨料最大粒径40mmSL10mmV0≥31S超干硬性混凝土V1=30-21S特干硬性混凝土V2=20-11S干硬性混凝土V3=10-5S半干硬性混凝土（三）坍落度的选择原则：不妨碍施工操作并能保证振捣密实的条件下，尽可能采用较小坍落度，以节约水泥并获得质量较高的混凝土依据：《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204（四）影响和易性的因素组成材料质量、性质内因组成材料相对含量外因环境温度存放时间1．混凝土组成材料质量、性质的影响1）水泥——品种、细度、掺加量2）骨料——表面形状、颗粒粗细、级配、品种3）外加剂——品种、掺量4）掺合料——品种、细度、掺量2．混凝土组成材料相对含量的影响1）水灰比（W/C）2）水泥浆数量（浆骨比）注意：施工中为了保证混凝土的强度和耐久性，不准用单纯改变用水量的方法调整拌合物的稠度，应在保持W/C条件下，改变水泥浆量来调整流动性。•合理砂率（最佳砂率）：用水量及水泥用量一定、拌合物获得最大流动性，且保持粘聚性及保水性能良好的砂率值；或在拌合物获得所要求的流动性及良好的粘聚性和保水性条件下，使水泥用量最少。%100GSSSP3）砂率（SP）•砂率：3．环境温度4．拌合物存放时间水泥C水W砂S石G外加剂掺合料水泥浆骨料浆骨比①③W/C②④⑤SP⑥⑦（五）改善和易性的措施1．选择适宜品种的水泥2．采用最佳砂率，以提高混凝土质量及节约水泥3．改善砂、石级配4．在可能条件下尽量采用较粗的砂、石5．当混凝土拌合物坍落度太小时，保持W/C不变，增加适量的水泥浆；当坍落度太大，保持砂率不变，增加适量的砂、石。6．有条件时尽量掺用外加剂二．硬化混凝土的性质强度耐久性变形性（一）硬化混凝土的强度1．抗压强度与强度等级1）混凝土立方体抗压强度抗压强度的标准测定方法：①按标准方法制作的，②边长为150mm的立方体试件，③在标准养护条件下（20±1℃，相对湿度90%以上），④养护至28d，⑤以标准方法测试、⑥计算，得到的抗压强度值。•试件尺寸的选择及抗压强度折算系数集料最大粒径（mm）≤30≤40≤60试件尺寸（mm）100×100×100150×150×150200×200×200折算系数0.9511.05•试件尺寸大小对强度值的影响——“环箍效应”2）强度等级Cn强度等级的划分：标准方法制作的，150mm×150mm×150mm试件，养护温度、湿度20±1℃，相对湿度90%以上，养护时间28d，批次混凝土的强度保证率≥95%目前我国混凝土划分为：C7.5,C10,C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,12个等级2．影响混凝土强度的因素内因：外因：水泥石骨料水泥石—骨料界面的强度环境温湿度及养护制度养护龄期施工方法实验条件1）水泥强度与水灰比鲍罗米（Bollomy）经验公式：碎石：A=0.46,B=0.07卵石:A=0.48,B=0.33fe=fc•γc适用条件：•W/C=0.4～0.8•拌合物充分振捣密实)(BWCAffcecu2）骨料质量与强度的影响3）骨料与水泥石界面的粘结强度4）