建筑材料-水泥混凝土-教学课件

建筑材料水泥混凝土（砂浆）135642通过本章的学习：⑴掌握普通混凝土组成材料的品种、技术要求及选用。。⑵熟练掌握混凝土拌和物的性质及其测定和调整方法。⑶熟练掌握硬化混凝土的力学性质，变形性质和耐久性及其影响因素。⑷熟练掌握普通混凝土的配合比设计方法。⑸了解砌筑砂浆的和易性的概念和表示方法,掌握其配比设计方法。了解抹面砂浆的特点。教学目标6.1概述6.2混凝土拌和物的和易性6.3硬化混凝土的强度6.4混凝土的耐久性6.5混凝土外加剂6.6混凝土的掺合料（外掺料）6.7普通混凝土配合比设计6.8其他混凝土6.9砂浆6.10水泥混凝土检测678910本章内容6.1概述6.1.1混凝土的定义及分类混凝土是以胶凝材料、水和骨料按适当比例配合拌制成拌和物，经硬化后得到的人工石材。以水泥为胶凝材料、砂石为骨料的混凝土称为水泥混凝土，在建筑工程中最为常用。混凝土胶凝材料骨料水6.1.1.1按胶凝材料分类（1）无机胶凝材料混凝土，如水泥混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土等；（2）有机胶凝材料混凝土,如沥青砼、聚合物砼等。6.1.1.2按体积密度分类（1）重混凝土干表观密度大于2800kg/m3，采用特别密实和特别重的骨料（如重晶石、铁矿石、钢屑等）配制而成的。常用于防辐射工程或耐磨结构，也可用于工程配重；（2）普通混凝土干表观密度为2000～2800kg/m3，是以天然的砂、石作骨料配制而成，在建筑工程中最常用，常用于房屋及桥梁的承重结构、道路路面、水工建筑物的堤坝等。（3）轻混凝土干表观密度小于2000kg/m3，是用较轻和多孔的骨料（如浮石、煤渣等）制成。常用作绝热、隔声或承重材料。港工混凝土水工混凝土耐碱混凝土耐酸混凝土耐热混凝土防水混凝土按使用功能分超高强混凝土高强混凝土早强混凝土高性能混凝土按强度特征分超早强混凝土按坍落度大小分低塑性混凝土塑性混凝土流动性混凝土流态混凝土大流动性混凝土按维勃稠度分特干硬性混凝土半干硬性混凝土干硬性混凝土超干硬性混凝土按施工工艺分普通浇注混凝土喷射混凝土泵送混凝土离心成型混凝土按配筋情况分素混凝土钢筋混凝土纤维混凝土二、混凝土的特性4.适用范围广泛3.来源广、造价低1.混凝土拌合物具有可塑性2.强度高耐久性好5.抗拉强度低6.自重大7.生产工艺复杂，质量难以控制，管理困难6.1.3混凝土的组成材料及各组成材料的作用水泥混凝土是由水泥、砂、石、水四种材料组成的，有时为改善其性能，常加入适量的外加剂和外掺料。水泥浆：包裹作用、填充作用、润滑作用、胶结作用砂石骨料：起骨架作用，砂子填充石子的空隙，砂、石构成的坚硬骨架可抑制由于水泥浆硬化和水泥石干燥而产生的收缩。6.1.4工程中对混凝土的基本要求1.混凝土拌和物应具有一定的和易性，便于施工浇筑、振捣密实，保证混凝土的均匀整体性。2.混凝土经养护至规定龄期，应达到设计所要求的强度。3.硬化后的混凝土应具有相应于所处环境的耐久性。4.在保证混凝土质量的前提下，各项材料的组成应经济合理，尽量节约水泥，降低造价。5.大体积混凝土，为防止温度裂缝，应满足低热性要求6.2混凝土拌和物的和易性混凝土在未凝结硬化以前，称为混凝土拌和物。它必须具有良好的和易性，便于施工，以保证能获得良好的浇筑质量；混凝土拌和物凝结硬化以后，应具有足够的强度，以保证建筑物能安全地承受设计荷载；并应具有与所处环境相适应的耐久性。6.2.1和易性的概念和易性是指混凝土拌和物易于各工序施工操作（搅拌、运输、浇筑、捣实）并能获得质量均匀、成型密实的混凝土的性能。和易性是一项综合的技术指标，包括流动性、粘聚性和保水性等三方面的性能。（1）流动性是指混凝土拌和物在本身自重或施工机械振捣的作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。其大小直接影响施工时振捣的难易和成型的质量。（2）粘聚性是指混凝土拌和物在施工过程中其组成材料之间有一定的粘聚力，不致产生分层和离析的现象。它反映了混凝土拌和物保持整体均匀性的能力。（3）保水性是指混凝土拌和物在施工过程中，保持水分不易析出、不致产生严重泌水现象的能力。有泌水现象的混凝土拌和物，分泌出来的水分易形成透水的开口连通孔隙，影响混凝土的密实性而降低混凝土的质量。混凝土拌和物的流动性、粘聚性和保水性之间是互相联系又互相矛盾的。如粘聚性好，则保水性往往也好，但流动性可能较差；当增大流动性时，粘聚性和保水性往往较差。因此，所谓拌和物的和易性良好，就是要使这三方面的性能，在某种具体条件下得到统一，达到均为良好的状况。6.2.2和易性的测定及指标选择6.2.2.1测定目前，尚没有能够全面反映混凝土拌和物和易性的测定方法。在工地和试验室，通常是测定拌和物的流动性，同时辅以直观经验评定粘聚性和保水性。对塑性和流动性混凝土拌和物，用坍落度测定，对干硬性混凝土拌和物，用维勃稠度测定。（1）坍落度在测量坍落度的同时，通过目测可检查拌和物的粘聚性和保水情况，评定其可塑性与稳定性，以便较全面地评定塑性混凝土拌和物的和易性。坍落度测定方法是将被测的混凝土拌和物按规定方法装入高为300mm的标准截圆锥筒（称坍落筒）内，分层插实，装满刮平，垂直向上提起坍落筒，拌和物因自重而下落，其下落的距离，以mm计（精确至5mm），即为该拌和物的坍落度，以T表示。粘聚性的检查方法是用捣棒在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻敲打。如果锥体逐渐下沉，则表示粘聚性良好，如果锥体倒塌、部分崩裂或出现离析现象，则表示粘聚性不好。保水性以混凝土拌和物中稀浆析出的程度来评定，坍落筒提起后如有较多的稀浆从底部析出，锥体部分的混凝土也因失浆而骨料外露，则表明此混凝土拌和物的保水性能不好。如坍落筒提起后无稀浆或仅有少量稀浆自底部析出，则表示此混凝土拌和物保水性良好。坍落度愈大，混凝土拌和物流动性愈大。据坍落度的大小，可将混凝土拌和物分为：低塑性混凝土（10～40mm），塑性混凝土（50～90mm），流动性混凝土（100～150mm），大流动性混凝土（160～190mm），流态混凝土（200～220mm）等5种级别。（2）维勃稠度（V.B稠度值）对于干硬或较干稠的混凝土拌和物（坍落度小于10mm），坍落度试验测不出拌和物稠度变化情况，宜用维勃稠度测定其流动性，以维勃稠度值——时间秒数（s）作为拌和物的稠度值。维勃稠度值越大，混凝土拌和物越干稠。维勃稠度测定仪（简称维勃计）是瑞士V·勃纳（Bahrner）提出的测定混凝土混合料的一种方法，国际标准化协会予以推荐，我国定为测定混凝土拌和物干硬性的试验方法。这种测定方法适用于骨料不大于40mm、维勃稠度在5～30s之间的拌和物稠度的测定。将坍落筒置于容器之内，并固定在规定的振动台上。先在坍落筒内填满混凝土，抽出坍落筒。然后，将附有滑杆的透明圆板放在混凝土顶部，开动马达振动至圆板的全部面积与混凝土接触时为止。测定所经过的时间秒数（s）作为拌合物的稠度值，称为维勃稠度值。维勃稠度值越大混凝土拌合物越干稠。这种测定方法适用于骨料不大于40mm、维勃稠度在5-30s之间的拌合物稠度的测定。混凝土按维勃稠度值大小可分四个等级：超干硬性（V≥31s）；特干硬性（V=30～21s）；干硬性（V=20～11s）；半干硬性（V=10～5s）。6.2.2.2流动性（坍落度）的选择正确选择混凝土拌和物的坍落度，对于保证混凝土质量及节约水泥有着重要意义。坍落度的选择要根据结构类型、构件截面大小、钢筋疏密、输送方式和施工捣实方法等因素来确定。当构件截面尺寸较小或钢筋较密，或采用人工插捣时，坍落度可选择大些。反之，如构件截面尺寸较大，或钢筋较疏，或采用振动器振捣时，坍落度可选择小些。建筑物的性质标准圆锥坍落度（mm）水工素混凝土或少筋混凝土配筋率超不超过1%的钢筋混凝土配筋率超过1%的钢筋混凝土10～4030～6050～90表6.1水工混凝土在浇筑地点的坍落度（使用振捣器）(SL/T191-2019)注表中系指采用机械振捣的坍落度，采用人工振捣时可适当增大。有温控要求或低温季节浇筑混凝土时，混凝土的坍落度可根据具体情况酌量增减。项次结构种类坍落度（mm）1基础或地面等的垫层无配筋的大体积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构10～302板、梁和大型及中型截面的柱子等30～503配筋密列的结构（薄壁、斗仓、筒仓、细柱等）50～704配筋特密的结构70～905高层建筑、大流动性、流态、泵送混凝土80～200表6.2混凝土浇筑时的坍落度(GB50204)注表中系指采用机械振捣的坍落度，采用人工振捣时可适当增大。当需要配制大坍落度的混凝土拌和物时，则要掺用外加剂（减水剂）。水泥浆的含量水灰比砂率施工方面原材料品质及性质主要因素6.2.3影响和易性的主要因素6.2.3.1水泥浆的数量在混凝土拌合物中，水泥浆包裹骨料表面，填充骨料空隙，使骨料润滑，提高混合料的流动性；在水灰比不变的情况下，单位体积混合物内，随水泥浆的增多，混合物的流动性增大。若水泥浆过多，超过骨料表面的包裹限度，就会出现流浆现象，这既浪费水泥又降低混凝土的性能；若水泥浆过少，达不到包裹骨料表面和填充空隙的目的，使粘聚性变差，流动性低，不仅产生崩塌现象，还会使混凝土的强度和耐久性降低。混合物中水泥浆的数量以满足流动性要求为宜。6.2.3.2水泥浆的稠度水泥浆的稀稠，取决于水灰比的大小。水灰比小，水泥浆稠，拌合物流动性就小，混凝土拌合物难以保证密实成型。若水灰比过大，又会造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良，而产生流浆、离析现象。水泥浆的数量和稠度取决于用水量和水灰比。实际上用水量是影响混凝土流动性最大的因素。当用水量一定时，水泥用量适当变化（增减50～100㎏／ｍ3）时，基本上不影响混凝土拌合物的流动性，即流动性基本上保持不变。由此可知，在用水量相同的情况下，采用不同的水灰比可配制出流动性相同而强度不同的混凝土。6.2.3.3砂率砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石总用量的百分率。在混合料中，砂是用来填充石子的空隙。在水泥浆一定的条件下，若砂率过大，则骨料的总表面积及空隙率增大，混凝土混合物就显得干稠，流动性小。如要保持一定的流动性，则要多加水泥浆，耗费水泥。若砂率过小，砂浆量不足，不能在粗骨料的周围形成足够的砂浆层起润滑和填充作用，也会降低混合物的流动性，同时会使粘聚性、保水性变差，使混凝土混合物显得粗涩，粗骨料离析，水泥浆流失，甚至出现溃散现象。因此，砂率既不能过大，也不能过小，应通过试验找出最佳（合理）砂率。图6.1砂率与坍落度及水泥用量的关系曲线（a）—砂率与坍落度的关系曲线；（b）—砂率与水泥用量的关系曲线6.2.3.4原材料品种及性质水泥的品种、颗粒细度，骨料的颗粒形状、表面特征、级配，外加剂等对混凝土拌和物和易性都有影响。采用矿渣水泥拌制的混凝土流动性比普通水泥拌制的混凝土流动性小，且保水性差；水泥颗粒越细，混凝土流动性越小，但粘聚性及保水性较好。卵石拌制的混凝土拌和物比碎石拌制的流动性好；河砂拌制的混凝土流动性好；级配好的骨料，混凝土拌和物的流动性也好。加入减水剂和引气剂可明显提高拌和物的流动性；引气剂能有效地改善拌和物的保水性和粘聚性。6.2.3.5施工方面混凝土拌制后，随时间的延长和水分的减少而逐渐变得干稠，流动性减小。施工中环境的温度、湿度变化，搅拌时间及运输距离的长短，称料设备、搅拌设备及振捣设备的性能等都会对混凝土和易性产生影响。因此施工中为保证一定的和易性，必须注意环境温度的变化，采用相应的措施。在实际施工中，可采用如下措施调整混凝土拌和物的和易性：（1）通过试验，采用合理砂率，并尽可能采用较低的砂率；（2）改善砂、石（特别是石子）的级配；（3）在可能条件下，尽量采用较粗的砂、石；（4）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；（5）有条件时尽量掺用外加剂（减水剂、引气剂等）。振捣方法对混凝土强度的影响6.3硬化混凝土的强度6.3.1混凝土的抗压强度（1）混凝土的立方体抗压强度与强度等级按照国家标准GB/T50081-2019