10-建筑材料课本第四章 混凝土 4-1,4-2

土木工程材料1第四章混凝土第一节普通混凝土组成材料及其作用土木工程材料2重庆轻轨砼墩土木工程材料3泵送混凝土土木工程材料4定义：由胶凝材、水、粗细骨料按适应的比例配合、拌制成混合物，硬化而成的人造石材。分类：按胶结材：水泥砼、硅酸盐砼、沥青砼、聚合物砼重砼ρoh2600kg/m3按表观密度分：普砼ρoh=1900～2500kg/m3轻砼ρoh1900kg/m3土木工程材料5第一节普通混凝土混凝土组成材料混凝土的主要技术性质混凝土的外加剂混凝土的掺合料混凝土质量控制混凝土配合比设计土木工程材料6普通混凝土的优缺点混凝土优点：1、较高ƒa及耐久性，变换配比=不同力学性能；２、砼拌和物具有可塑性，现场浇筑成不同形状；３、就地取材，成本低；４、与钢筋组合铪（热膨胀同一级别）。混凝土缺点：５、脆，韧性差ƒl/ƒa=1/8~1/20；６、重，1900~2500kg/m3；７、施工对砼质量影响大（如材质、操作技术、养护中温、湿度等）。土木工程材料7一、混凝土的组成水泥+水+砂+石+外加剂+掺合料土木工程材料8（一）水泥品种：由使用环境定等级：=1.5～2.5砼等级（普通砼）=0.9～1.5砼等级（高强或超高强）（二）骨料4.75mm粗骨料1、分类:粒径d=4.75~0.15mm细骨料0.15mm杂质土木工程材料9土木工程材料10土木工程材料11土木工程材料12洗砂机土木工程材料132、骨料的性质和技术要求1颗粒组成粒级划分：（mm）筛分间断级配：d/D=1/6～1/8密实，空隙小特点：费工，易分层离析连续级配：相邻尺寸连续化。特点：就地取材，可塑性、流动性好。级配优标准：空隙率较小，比表面积较小。土木工程材料14孔径分计筛余（%）累计筛余（%）9.5mm004.75mma1A1=a12.36mma2A2=a1+a21.18mma3A3=a1+a2+a3600μma4A4=…300μma5A5=…150μma6A6=a1+a2+…+a6①细骨料筛分析及级配划分土木工程材料15级配区累计筛余率(%)筛孔尺寸(mm)1区2区3区9.500004.7510~010~010~02.3635~525~015~01.1865~3550~1025~00.6085~7170~4140~160.3095~8092~7085~550.15100~90100~90100~90土木工程材料16累计筛余（%）土木工程材料17②细骨料粗细程度：细度模数MxMx=3.7~3.1粗砂3.0~2.3中砂2.2~1.6细砂1.5~0.7特细砂11654321005AAAAAAAMx土木工程材料18③粗骨料筛分析及级配划分方筛孔累计筛(mm)余率(%)公称粒径(mm)2.364.759.516.019.026.531.537.553.063.075.0905~1095~10080~1000~1505~1695~10085~10030~600~1005~2095~10090~10040~80—0~1005~2595~10090~100—30~70—0~505~31.595~10090~10070~90—15~45—0~50连续粒级5~40—95~10070~90—30~65——0~5010~2095~10085~1000~15016~31.595~10085~1000~10020~4095~10080~1000~10031.5~6395~10075~10045~750~100单粒粒粒40~8095~10070~10030~600~100土木工程材料19土木工程材料20土木工程材料21土木工程材料22④粗骨料最大粒径Dmax定义：公称粒径上限1》Dmax↑=表面积↓=包裹水泥浆量↓2》Dmax40mm，分层离析，不均质。3》Dmax满足：≯结构截面最小尺寸1/4;≯钢筋净距3/4;≯砼实心板厚1/3(同时≯40mm)土木工程材料23某转换梁混凝土下部浇筑不密实土木工程材料24骨料粒径太大使转换梁浇筑不密实土木工程材料252强度（粗骨料）粗骨料起骨架作用，应具有一定强度。测试方法及指标:①C60级及以上混凝土（高强混凝土必须用碎石）用的母岩石材测试强度：标准强度f饱水≥1.5f砼试件：5×5×5cm或者φ5×5cm②压碎指标%1001GGGQa土木工程材料263耐久性测试方法及指标：①坚固性:日晒、风吹、雨淋环境作用下的抗风化的性能评定：Na2SO4溶液中干湿环循5次，质量损失ΔG≤规定的要求.②成份控制：不含硫酸盐，不含活性SiO2，不含软弱颗粒，并对含泥量、有机物等含量控制。土木工程材料274颗粒形状、表面特征①对混凝土性质的影响：碎石、山砂——有棱角、表面粗糙、粘结强。卵石、河砂——椭圆形、表面光滑、流动性好。②对于粗骨料控制针片状含量:＜C30混凝土:针、片状颗粒≯25%≥C30混凝土:针、片状颗粒≯15%5骨料含水状态完全干燥、气干、饱和面干、含水润湿土木工程材料28（三）混凝土用水1、不含有害物质2、符合《混凝土拌合用水标准》（JGJ63）土木工程材料29(四)砼的外加剂定义：掺入≤5%水泥重，能使砼按要求改性的物质。功能：改善和易性，提高早强，调节凝结时间，提高耐久性（抗渗性等）钢筋防锈等。常用外加剂：减水剂、早强剂、加气剂、缓凝剂、速凝剂等。土木工程材料30A、减水剂1、定义：掺入后能在不改变砼工作性能的情况下，显著降低W/C比，减少用水量或不减水显著增加流动性的外加剂。2、特点：分子结构不对称，当溶解于液体时，从溶液中向界面富集，作定向排列，吸附在界面上，形成单分子吸附膜层，降低了溶液中表面能。土木工程材料313、减水剂的作用机理：分子形态：憎水基团—碳氢链亲水基团---离解出各种盐类①吸附——分散作用熟料为异性电荷，相吸引形成水泥絮凝结构，包裹水。加减水剂后，同性相斥，分开，释放出包裹的水（如后图）土木工程材料32土木工程材料33②润滑与塑化效应水泥表面形成一层溶剂化膜（水膜），增加水泥质点间的滑动能力，起润滑塑化作用。0R-----S---0H200H20③微气泡作用无论引气或非引气减水剂，都会引入少量气泡----滚珠轴承作用土木工程材料344、减水剂的技术经济效果①W不变，h↑(100～200mm)②W/C不变，W↓→C↓(和易性相同)③C不变，W↓→R↑④W↓→减少泌水，抗渗↑⑤调节水化放热速度土木工程材料355、常用品种：品种掺量减水率M0.2~0.3%10%（木钙）NNO0.2~1%14~18%（萘系）MF0.5~0.7%15~22%（萘系）FDN0.5~1%10~25%（萘系）SM0.5~2%20~27%（密胺树脂）ST0.2~0.3%6～11%（糖密）6、应用时注意事项：①选择品种；②掺量适中；③坍落度损失：后掺法，滞水渗入法。土木工程材料36减水剂生产和品种图片土木工程材料37FDN-H缓凝高效减水剂主要成分：β-萘磺酸甲醛缩合物钠盐与缓凝组分复合特点：1、减水率18%，坍落度可由3-5cm提高至16-24cm。2、缓凝性好，初凝时间延长4-6h。3、增强显著，3天↑30%-60%，28天仍提高20-30%。在保持强度不变的条件下，可节约水泥10%-15%。4、对水泥适应性好，不含氯盐，对钢筋无锈蚀。土木工程材料38高效混凝土减水剂UNF属非引气型萘系减水剂，硫酸盐含量低，减水率达25-30%，适用于配制高流动性、高抗渗性商品混凝土，大体积混凝土，泵送混凝土等。土木工程材料39聚羧酸盐高性能减水剂(粉剂)高减水率：当h为80mm时，减水率＞25%；当h为200mm时，减水率＞33%；低坍落度损失：1小时坍落度损失小于30mm；早强高强：早强↑70%，ƒ28↑40%以上，特别适用于高掺量粉煤灰混凝土。土木工程材料40土木工程材料41B、早强剂（调节凝结硬化速度的外加剂）定义：能提高砼早期强度的外加剂（主要指＜7天）分类：无机盐类、有机物类、复合类1、CaCl2①迅速生成复盐，形成骨架；②加速C3S，C2S水化，消耗H2O，凝结快。注意：Cl-锈蚀钢筋。铪≯1%，无筋砼≯3%，预应力铪不准使用。土木工程材料422、三乙醇胺机理：在水泥水化中起催化作用，加速水化。3、硫酸盐主要品种：元明粉（Na2SO4）（快速形成C6S’A3H31骨架）掺量要适中，否则对砼强度破坏严重。NF-Ⅶ型复合早强剂ƒ1d↑30～50%，ƒ3↑d30～50%，ƒ7d↑20～30%，ƒ28d↑10～20%.土木工程材料43C、膨胀剂定义：掺入混凝土后能起抗裂防渗作用，它的膨胀性能可补偿混凝土硬化过程中的收缩，在限制条件下成为自应力混凝土“芙蓉山牌”CAS混凝土膨胀剂产品以氧化铝、硫酸钙等无机物制成，内掺10-20%，补偿混凝的自收缩、干缩、冷缩，大大提高混凝土结构的抗裂防渗能力和耐久性。土木工程材料44D、速凝剂（调节凝结硬化速度的外加剂）定义：速凝剂是调节混凝土(或砂浆)凝结和硬化速度的外加剂,它能加速水泥的水化作用，显著缩短凝结时间“芙蓉山牌”速凝剂主要成分：铝酸钠特性：凝结快，早强高，收缩小用途：用于隧道、涵洞、边坡等锚喷支护。土木工程材料45E、缓凝剂定义：缓凝剂是延长混凝土凝结时间的外加剂缓凝剂主要产品：1、糖钙、糖密：2、羟基酸：主要产品有：柠檬酸、洒石酸、葡葡糖酸土木工程材料46F、引气剂定义：引气剂是一种搅拌时能够在砂浆和混凝土中引入大量均匀分布的、封闭的微小气泡，而且硬化后小气泡能保持在其中的一种外加剂。作用：引气减水剂是兼有引气和减水两种功能的外加剂，主要功能是提高耐久性。种类：松香热聚合物、皂甙类。问题：掺量少：0.2～1.2/万，易错。土木工程材料47（五）混凝土的矿物外加剂（掺合料）1、粉煤灰2、硅灰3、浮石粉4、超细矿物外加剂比表面积大于500m2/kg。可以等量取代水泥15～50%，甚至70%。用以配制C50～C100高性能混凝土。土木工程材料48第二节新拌砼和易性商品混凝土供应站土木工程材料49（一）和易性含义在一定施工条件下，利于施工操作，并能获得均匀，密实砼的性能。流动性包括内容：粘聚性保水性土木工程材料50流动性：自重或施工机械振捣作用，产生流动并填满模板的性能。粘聚性：在运输及浇筑过程中，不致出现分层“离析”，使砼保持整体均匀。保水性：拌合物保水能力，施工过程不严重“泌水”。保水性不足的危害：①透水通路；②薄弱夹层；③与骨料、钢筋胶结力↓土木工程材料51(二)和易性指标流动性——用坍落度测定坍落度方法原理：受力----变形1）塑性砼——坍落度（h)10～40mm，低塑性砼50～90mm，塑性砼100～150mm，流动性砼160mm，大流动性砼坍落度法适用范围：Dmax≯40mm坍落度值≮10mm土木工程材料52坍落度的测定土木工程材料53坍落度的测定土木工程材料542）干硬性砼——维勃稠度条件：坍落度值＜10mm时原理：变形---做功维勃稠度适用范围：Dmax≯40mm维勃稠度在5～30秒之间土木工程材料55(三)流动性选择构件种类：构件截面尺寸、钢筋疏密施工方法：输送方式、振捣方法原则：保证砼均匀、密实，防止出现蜂窝、麻面、分层离析等。(四)影响和易性的主要因素(1)原材料①水泥品种:粉煤灰水泥和易性好，火山灰水泥流动性差,但保水性好；②骨料：表面、形状级配、粗细③外加剂：减水剂、引气剂、泵送剂等土木工程材料56（2）配合比①用水量：恒定用W法则----材料相同时，C用量在一定范围内，达到同一h，所需W的数量是一定值。②水泥浆用量：水泥浆数量↑=流动性↑,过大→流浆，过小→流动性差。③W/C（水泥浆稠度）a、若C不变，W/C↑→W↑，流动性↑b、若W不变，W/C↑→仅C↓，流动性变化不大（需注意：W/C变化会引起强度变化）土木工程材料57④砂率：定义：Sp过大=比表面积↑，流动性↓。Sp过小=不足以填充石子空隙，砂浆起滚珠作用小，流动性↓，且易离析，分层。合理砂率（最佳砂率）：A）在一定W，C用量下，使砼h最大。B）获得要求