第4章-混凝土2

第4-10节普通混凝土配合比设计一、混凝土配合比设计的基本要求(1)满足施工要求的和易性；(2)满足设计要求的强度等级；(3)满足与使用条件相适应的耐久性；(4)满足经济上合理，即水泥用量要少二、混凝土配合比设计的过程(1)按已知条件和要求进行初步配合比设计(2)经试拌调整和易性进行基准配合比设计(3)经强度复核进行满足设计经济合理的实验室配合比设计(4)按施工现场条件进行施工配合比设计三、混凝土配合比的表示方法(1)以1m3混凝土中各材料的用量(kg)来表示(2)W/C＝?C:S:G=1:S/C:G/C四、混凝土配合比设计实例例1.处于严寒地区受冻部位的钢筋混凝土，其设计强度等级为C25，施工要求坍落度为35~50mm，采用机械搅拌和机械振动成型。施工单位无历史统计资料，确定混凝土的配合比。原材料条件：强度等级为32.5的普通硅酸盐水泥，强度富余系数为1.13，密度为3.1g/cm3；级配合格的中砂(细度模数为2.3)，表观密度为2.65g/cm3，含水率为3%；级配合格的碎石，最大粒径为31.5mm，表观密度为2.70g/cm3，含水率为l%，饮用水。(一)初步配合比1.配制强度：fcu,0＝fcu,k－tσ＝fcu,k+1.645σ＝25+1.645×5.0=33.2(MPa)其中σ＝5.0MPa查表6-38，P139W/C=0.49≯(W/C)max,查表6-26(P133)3.确定W查表6-20(P116):W＝185kgSL=35～50mm，碎石Dmax=31.5mm4.计算Ckg37849.0185W/CWC2.计算W/CB)WC(Affcecu.0)07.0(5.32*13.1*46.02.33WCC=378kg≮Cmin,查表6-26(P133)5.确定Sp由W/C＝0.49，Dmax=31.5mm碎石，中砂偏细，查表6-21(P118)：Sp＝33％。6.计算S、G(1)体积法100%GSSS100010αρwρGρSρCpwgsc因未掺引气型外加剂，含气量α取1。%33%10010001100.118570.265.21.3378GSSSGSp解此方程组得S＝605kg、G0＝1228kg。(2)体积密度法100%GSSSρWGSCp0h假定混凝土体积密度ρ0h＝2400kg/m3%33%1002400185378GSSSGSp解此方程组得S0＝606kg、G0＝1231kg。两种方法的结果接近，这里取体积法的结果C=378kgW=185kgS=605kgG=1228kg(二)试拌调整和易性，校核强度，确定实验室配合比1.计算15L混凝土拌合物各材料用量C15=5.67kgW15=2.78kgS15=9.01kgG15=18.42kg2.拌均后，测坍落度，观察粘聚性和保水性。(1)测SL=20mm,粘聚性和保水性合格调整原则：W/C不变，加ΔC和ΔW(增加5%)，再拌测SL=35mm，且粘、保性合格。C拌＝5.67(1+5%)＝5.95kgS拌＝9.01kgW拌＝2.78(1+5%)＝2.92kgG拌=18.42kg。(2)如果SL50mm,SP不变，增加ΔS和ΔG，至合格。(3)如果SL＝(35~50)mm,且粘、保性合格,则往下进行。3.强度校核W/CC/WC(kg)W(kg)S(kg)G(kg)f28(MPa)0.541.855.402.929.0118.4229.90.492.045.952.929.0118.4234.40.442.276.632.929.0118.4239.23.强度校核41393735333129f28C/W1.81.92.02.12.22.3绘制C/W--f28关系图。由图可得fcu.o＝33.2MPa对应C/W=1.98。所以，最佳水泥用量：C佳＝1.98*2.92＝5.78(kg)并测得拌合物的体积密度ρ0h＝2390kg/m3拌拌拌佳总WGSCQ＝5.78+9.01+18.42+2.92＝36.13(kg)kg1213239013.3642.18kg596239013.3601.9kg193239013.3692.2kg382239013.3678.5总拌总拌总拌总拌0h0h0h0hρQGGρQSSρQWWρQCC实实实实(三)施工配合比C施=C实=382kgS施=S实(1+a%)=596(1＋3%)=614kgG施=G实(1+b%)=1213(1+1%)=1225kgW施=W实-S实a％-G实b％=193-596*3%-1213*1%=163kg实验室配合比：第4-11节轻混凝土定义：干体积密度ρod＜1950kg/m3的混凝土。分类：(1)轻集料混凝土：轻粗+轻砂(或普砂)+水泥+水,ρod＜1950kg/m3的混凝土包括：全轻混凝土－－细集料为轻砂砂轻混凝土－－细集料全部或部分普砂(2)多孔混凝土：混凝土内均布大量细小气孔而不含集料的混凝土。孔隙率可达85%。(3)大孔混凝土：粒径相近轻粗+水泥+水包括：无砂大孔混凝土(不用砂)少砂大孔混凝土(加入少量砂)类别名称混凝土强度等级的合理范围混凝土密度等级的合理范围用途保温轻集料混凝土LC5.0≤800主要用于保温的维护结构或若工构筑物结构保温轻集料混凝土LC5.0、LC7.5LC10、LC15800~1400主要用于既承重又保温的维护结构结构轻集料混凝土LC15~LC601400~1900主要用于承重构件或构筑物轻集料混凝土的按用途分类（JGJ51-2002）一、轻集料混凝土。(一)轻集料轻粗集料：粒径＞5mm，＜1000kg/m3轻细集料：粒径＜5mm，＜1200kg/m31.轻集料的分类按来源分类(1)天然轻集料:天然形成的多孔岩石经加工而成。如浮石、火山渣及其砂。(2)工业废料轻集料:以工业废料为原料经加工而成。如粉煤灰陶粒、自然煤矸石、炉渣及其轻砂。(3)人工轻集料:以地方材料或为原料，经加工而成。如页岩陶粒、粘土陶粒、胀珍珠岩及其轻砂。按粒型分类：(1)圆球型:原材料经造粒工艺加工而成呈球状的。如粉煤灰陶粒。(2)普通型:原材料经破碎加工而成的呈非圆球状的。如页岩陶粒、膨胀珍珠岩。(3)碎石型:天然轻集料经破碎加工而成的呈碎石状的轻集料。如浮石、自然煤矸石和炉渣。'odρ'odρ2.轻集料技术要求(1)最大粒径与级配a.粒径↑，强度↓，因此：保温及结构保温轻集料混凝土：Dmax≯40mm；结构轻集料混凝土：Dmax≯20mm。b.级配:自然级配的空隙率≯50%，轻砂细度模数≯4(2)密度等级：根据轻集料的绝干堆积密度分轻粗集料：200～1000九个密度等级，轻细集料：500～1200八个密度等级。(3)强度a.筒压强度将粒径10~20mm干轻集料装入φ115×100mm承压筒内，压入20mm时的压力值/承压面积(100cm2)，即为轻集料的筒压强度值。筒压强度不能反映轻集料在混凝土中的真实强度。在技术规程中用强度等级表示。11511310070b.粗集料的强度等级将轻粗集料按规定试验方法配制的轻集料混凝土的合理强度值。(4)吸水率：吸水快，1h可达24h吸水率的62%～94%，显著影响和易性、水灰比、强度。砂浆强度混凝土强度(二)轻集料混凝土的性质1.和易性:影响因素与普混相似，但轻集料对和易性有很大的影响。(1)用水量=附加用水量(1h吸水量)+净用水量(决定和易性)(2)砂率(砂率用体积砂率表示)一般高于普通混凝土砂率；砂率↑，和易性有改善。(3)流动性的选择过大，使集料上浮，产生分层离析；过小，成型困难；所以，流动性选择范围较窄2.强度(1)强度特点轻集料表面粗糙多孔，界面不再是最薄弱环节，轻集料混凝土破坏时，裂纹首先在水泥石或轻粗集料中产生。(2)影响强度主要因素：a.水泥强度水泥强度↑，轻集料混凝土强度↑，但提高到某一强度值即轻粗集料的强度等级，即使再提高水泥强度，由于受轻粗集料强度的限制，轻集料混凝土的强度提高甚微。b.净水灰比c.轻集料强度轻集料混凝土强度随着轻集料强度的降低而降低。3.轻集料混凝土的密度等级按绝干体积密度：600～1900十四个等级4.其它性质a.轻集料混凝土的E↓，为同强度等级普通混凝土的(50~70)%，具较高的抗震性或抗动载的能力。b.轻集料混凝土的λ↓。ρod=800～1900kg/m3时，λ=0.23～1.01W/(m·K)。(三)轻集料混凝土的配合比设计（自学）(四)轻集料混凝土施工中应注意的问题1.轻集料混凝土宜采用强制式搅拌机搅拌，且搅拌时间应较普通混凝土略长。2.由于轻集料轻质、表面粗糙，故轻集料混凝土拌合料在外观上较为干稠，且坍落度也较小。但在振动条件下，流动性较好，施工时应防止因外观判断错误而随意增加净用水量。3.轻集料混凝土的坍落度损失较大，拌合料应在搅拌后的45min内成型完毕。4.成型时为防止轻集科上浮造成分层、离析，宜采用加压振捣，且振动时间不宜过长，否则会引起拌合物产生分层、离析。二、多孔混凝土(一)加气混凝土磨细的硅质材料(石英砂、粉煤灰、矿渣、尾矿粉、页岩等)和钙质材料(水泥、石灰等)+发气剂(铝粉)+水等经搅拌、浇注、发泡、静停、切割和压蒸养护而得。1.加气原理2232223HO6HOA13CaOO6H3Ca(OH)2Al2.物理性质ρod=300～1200kg/m3fcu=0.5～15MPaλ=0.081～0.29W/(m·K)。用量最大的500级(ρod=500kg/m3),其λ=0.12W/(m·K)fcu=2.5~3.5MPa，3.应用(1)加气混凝土主要用于保温、结构保温、结构工程。(2)加气混凝土吸水率大、强度低；抗冻性较差，需防水处理.(二)泡沫混凝土水泥浆和泡沫拌合后，经硬化而成的多孔混凝土。常用泡沫剂：松香皂泡沫剂和水解血泡沫剂。泡沫混凝土性能及应用：基本与加气混凝土相同。常用泡沫混凝土：干体积密度为400～600kg/m3。三、大孔混凝土粒径相近粗集料+水泥+水等配制而成的混凝土。包括无砂大孔混凝土和少砂大孔混凝土。大孔混凝土水泥用量少(150～200kg/m3),水泥浆只起包裹和胶结粗集料的作用，而不是填充粗集料空隙。大孔混凝土导热系数较小，吸湿性较小，收缩较普通混凝土小(30~50)%，抗冻性可达F15～F25，大孔混凝土常预制成小型空心砌块和板材，用于承重或非承重墙。第十二节其它混凝土一、防水混凝土防水混凝土又称抗渗性混凝土，是指具有较高抗渗性的混凝土，其抗渗性标号不小于S6。防水混凝土的配制原则为减少混凝土的孔隙率，特别是开口孔隙率；堵塞连通的毛细孔隙或切断连通的毛细孔，并减少混凝土的开裂：使毛细孔隙表面具有憎水性。配制防水混凝土的常用方法有：普通防水混凝土、级配法防水混凝土、外加剂法防水混凝土。目前，常用外加剂法防水混凝土，主要掺加减水剂、引气剂、防水剂、憎水剂、膨胀剂等。二、耐火混凝土与耐热混土能长期经受高温(高于1300℃)作用，并能保持所要求的物理力学性质的混凝土称为耐火混凝土。通常将在900℃以下使用的混凝土称为耐热混凝土。普通混凝土不耐火或不耐热，是因为水泥石中的氢氧化钙含量较多，且在500℃以上时，分解为氧化钙引起体积收缩，当再遇水或吸湿时又成为氢氧化钙体积膨胀，从而使混凝土开裂。水化产物的脱水分解会引起强度下降，如水泥石与骨料的热膨胀系数相差太大，也会造成混凝土开裂、破坏。石灰岩类骨料在750℃以上会分解，石英在573℃时发生晶型转变体积明显膨胀，这些均会造成混凝上开裂破坏。耐火混凝土和耐热混凝上是由耐火胶凝材料（普通水泥、矿渣水泥、铝酸盐水泥、水玻璃、磷酸盐）、耐火粗、细骨料（安山岩、玄武岩、重矿渣、粘上砖、铝矾土熟料、铬铁矿、烧结镁砂等）、耐火粉料、水等组成。按胶凝材料的不同，分为以下几种。硅酸盐水泥耐火混凝土与耐热混凝土：极限使用温度为900～1200℃。铝酸盐水泥耐火混凝土与