混凝土工培训课件

混凝土常用材料本章重点：1、混凝土常用材料及其作用；2、常用水泥的种类、组成及主要特性；3、粗、细骨料的种类及特性；4、拌合用水的要求；5、外加剂和掺合料的种类及特性。一、普通混凝土的组成水泥水水泥浆石子砂子骨料新拌混凝土100%体积60~75%7~15%25~40%14~21%21~28%39~42%凝结硬化硬化混凝土混凝土外加剂为了改善或提高混凝土的性能混凝土的组成材料传统混凝土的4大组分：水泥、粗、细骨料、水。外加剂(第5组分）能使混凝土性能和功能得到显著的改善和提高的少量物质。掺入量不得大于胶凝材料质量的百分之五。掺合料(第6组分)在混凝土配制时，取代部分水泥的磨细无机矿物质材料（粒化高炉矿渣、粉煤灰、硅灰等），一般掺加量为水泥质量的百分之五以上。二、各组成材料的作用（2）骨料廉价的填充材料，节省水泥用量混凝土的骨架，减小收缩，抑制裂缝的扩展传力作用降低水化热提供耐磨性（1）水泥浆润滑作用——与水形成水泥浆，赋予新拌混凝土以流动性。胶结作用——包裹在所有骨料表面，通过水泥浆的凝结硬化，将砂、石骨料胶结成整体，形成固体。（3）水混凝土中的拌和水有两个作用供水泥的水化反应赋予混凝土的和易性剩余水留在混凝土的孔（空）隙中使混凝土中产生孔隙对防止塑性收缩裂缝有利对渗透性、强度和耐久性不利（4）外加剂改善混凝土的性能。缓凝剂——使水泥浆凝结硬化速度减慢；促凝剂——使水泥浆凝结硬化速度减慢；减水剂——减少拌和需水量；引气剂——在混凝土中引起封闭气孔；（5）矿物掺合料减少水泥用量，改善混凝土性能。粉煤灰硅灰矿渣三、常用水泥1、水泥的定义：凡细磨材料，加入适量水后可成塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起的细粉状水硬性胶凝材料，通称为水泥。2、水泥的生产工艺（两磨一烧）石灰石粘土铁粉按比例混合磨细生料石膏熟料混合材硅酸盐水泥高温煅烧混合磨细3、水泥的分类（1）按其主要成分分为硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥、硫铝酸盐类水泥和磷酸盐类水泥等。（2）按水泥的用途和性能又可分为通用水泥(如硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等)、专用水泥(如中、低热水泥等)及特性水泥(如快硬硅酸盐水泥、膨胀水泥等)。（3）工程中“五大水泥”：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥。（4）硅酸盐水泥a、硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、0~5%的混合料(如石灰石或粒化高炉矿渣等)、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。b、硅酸盐水泥分两种类型：不掺混合材的称Ⅰ型硅酸盐水泥，其代号为P·Ⅰ；在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材的称Ⅱ型硅酸盐水泥，其代号为P·Ⅱ。C、硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R等6个强度等级。4、水泥品种及强度等级的选择（1）水泥品种选择工程性质及所处的环境；施工条件；混凝土的强度等级。（2）水泥强度等级：为混凝土强度的1.5～2倍。＜C30（32.5）＞C30(42.5）用高强度等级水泥配制低强度等级混凝土，虽然满足强度要求的水泥用量少，但难以满足混凝土的和易性和耐久性的要求，不可取。若用低强度等级水泥配制高强度等级混凝土，满足强度要求的水灰比会很小，其和易性难以满足施工要求，也不可取。5、硅酸盐水泥的技术性质（1）密度、堆积密度、细度。硅酸盐水泥的密度约为3.10g/cm3。其松散状态下的堆积密度为1000~1100kg/m3，紧密堆积密度达1600kg/m3细度是指水泥颗粒的粗细程度，是影响水泥性能的重要指标。国家标准GB175—99规定，硅酸盐水泥比表面积应大于300m2/kg。（2）标准稠度用水量为了测定水泥的凝结时间及体积安定性等性能，应该使水泥净浆在一个规定的稠度下进行，这个规定的稠度称为标准稠度。达到标准稠度时的用水量称为标准稠度用水量，以水与水泥质量之比的百分数表示，按《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB1346—2001)规定的方法测定。（3）凝结时间凝结时间分初凝和终凝。初凝时间是指水泥从开始加水拌和起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间；终凝时间是指从水泥开始加水拌和起至水泥浆完全失去可塑性，并开始产生强度所需的时间。水泥的凝结时间是按《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB1346—2001)规定的方法测定的。国家标准规定:硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min终凝时间不得迟于6.5h。（4）体积安定性水泥体积安定性简称水泥安定性，是指水泥浆硬化后体积变化是否均匀的性质。当水泥浆体在硬化过程中或硬化后发生不均匀的体积膨胀，会导致水泥石开裂、翘曲等现象，称为体积安定性不良。水泥安定性通常用雷式夹法测定。引起水泥体积安定性不良的原因主要有熟料中含有过量的游离氧化钙、游离氧化镁或掺入的石膏过多。体积安定性不合格的水泥不能用于工程中。（5）水泥的强度水泥强度是表示水泥力学性能的一项重要指标，是评定水泥强度等级的依据。根据GB/T175—99规定，硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R等6个强度等级，各强度等级水泥在各龄期的强度值不得低于下表中的数值。硅酸盐水泥的强度指标（依据GB175—99）强度等级抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）3d283d2842.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.52352.54.07.052.5R2752.55.07.062.52862.55.08.062.5R3262.55.58.0（6）水化热水化热是指水泥与水发生水化反应时放出的热量，通常用J/kg表示。水化热的大小主要与水泥的细度及矿物组成有关。颗粒愈细，水化热愈大；不同的矿物成分，其放热量不一样(见下表)，矿物中C3S、C3A含量愈多，水化热愈大。水泥熟料单矿物水化时特征名称硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙凝结硬化速度28d水化放热量强度快多高慢少早期低，后期高最快最多低快中低5、水泥进场检查及复试(1)水泥进场必须有产品合格证、出厂检验报告。(2)对水泥品种、级别、包装或散装仓号、出厂日期等进行检查验收。(3)对水泥强度、安定性及其他必要的性能指标进行复试，其质量必须符合《硅酸盐、普通硅酸盐水泥》GBl75等的规定。(4)当在使用中对水泥质量有怀疑或水泥出厂超过三个月(快硬水泥超过一个月)时，应进行复试，并按复试结果使用。(5)钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构中，严禁使用含氯化物的水泥。(6)水泥在运输和贮存时，应有防潮、防雨措施，防止受潮后水泥凝结成块，强度降低。不同品种和标号的水泥应分别贮存，不得混杂在一起。经济上：在不影响混凝土性能的条件下，在混凝土中尽可能多地加入骨料，以降低混凝土的成本；骨料可提供混凝土很好的稳定性和比水泥石更好的耐久性。三、骨料1、骨料的种类按照骨料粒径粗骨料：粒径大于4.75mm的岩石颗粒，如卵石、碎石细骨料：粒径小于4.75mm的岩石颗粒，如河砂、山砂、海砂按照骨料的密度普通骨料：堆积密度在1520~1680kg/m3的骨料密度在2500～2700kg/m3轻骨料：堆积密度＜1120kg/m3的骨料密度在～1000kg/m3重骨料：堆积密度＞2080kg/m3的骨料密度在3500～4000kg/m3如陶粒、煅烧页岩、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、泡沫塑料颗粒等。如铁矿石、重晶石等。碎石卵石骨料的种类普通骨料轻骨料重骨料骨料的分类骨料的种类按照骨料来源分为：天然岩石骨料：由天然岩石组成的骨料，如砂、卵石、碎石等。按照岩石的主要成分分为：氧化硅矿物、碳酸盐矿物、氧化铁矿物、硫化物矿物、粘土矿物等。人工骨料：热加工骨料：膨胀页岩、膨胀蛭石等；工业副产物：矿渣、铁渣、粉渣等；再生骨料：破碎混凝土、破碎粘土砖等。2.混凝土中骨料的基本要求具有良好的颗粒级配，使堆积空隙率小，颗粒总比表面积较小，以减少水泥浆用量；骨料颗粒表面干净，以保证与水泥浆有良好的粘结力；含有害杂质少，不得含有影响水泥凝结硬化和后期混凝土耐久性的成分；具有足够的强度和坚固性，以保证起到骨架和传力作用。骨料用量对混凝土与净浆收缩比的影响3、骨料的特性及对混凝土性能的影响骨料的含水状态骨料的密度骨料的粒径与级配骨料的孔隙率骨料的形状骨料的表面特征骨料的弹性模量骨料的强度骨料的坚固性骨料的硬度混凝土配合比设计所要求影响新拌混凝土性能影响硬化混凝土性能(1)骨料的密度、表观密度与堆积密度密度测量可用“排液法”直接测量砂、石骨料颗粒的密度。直接测得的密度实际是骨料的表观密度，但由于砂、石的孔隙率小，将此法测得的密度为视密度（表观密度）—密度（毛体积密度）。大多数天然骨料的视密度为2.4~3.0。堆积密度测量砂、石的堆积密度一般用固定体积法测量；砂用5升的体积的质量确定；石用10升体积的质量确定。骨料堆积密度取决于颗粒粒径与级配天然岩石的密度岩石种类平均密度密度范围玄武岩(Basalt)2.802.60~3.0花岗岩(Granite)2.692.60~3.0砂岩(Gritstone)2.692.60~2.9角页岩(Hornfels)2.822.70~3.0石灰岩(Limestone)2.662.5~2.8斑岩(Porphyry)2.732.60~2.9石英岩(Quartzite)2.622.6~2.7(2)骨料的粒径及其分布骨料粒径及其分布粗骨料：最大粒径与颗粒级配；细骨料：细度模数与颗粒级配。骨料粒径与颗粒级配影响骨料堆积孔隙颗粒级配合理可减少堆积孔隙；单一粒径越大，堆积孔隙越多。粒径及其分布影响的混凝土性能混凝土的用水量；混凝土的水泥用量；新拌混凝土的和易性混凝土的微裂缝关于骨料粒径及其分布的几个基本概念颗粒级配指的是大小粒径的骨料颗粒的互相搭配的比例情况——不同粒径颗粒的分布。粗细程度指的是不同粒径细骨料混合在一起的总体粗细程度——平均粒径大小。最大粒径指的是粗骨料公称粒级的上限—允许最大值。1）砂子的颗粒级配与粗细程度细度模数Mx细度模数表征砂的粗细程度，由筛分法测定。细度模数越大，骨料越粗，根据细度模数将砂分为：细砂（2.2~1.6）；中砂（3.0~2.3）；粗砂（3.7~3.1）。级配曲线级配曲线表示不同粒径砂的颗粒搭配情况；根据级配曲线分为三个区：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；级配间接反映了砂颗粒的堆积密度。砂颗粒级配与细度模数的测定筛分法砂子标准筛：9.504.752.361.180.600.300.15mm共七个孔径的筛。方法：将500g烘干的砂子试样由粗到细一次过筛，然后称出余留在各个筛上的砂子质量。计算：各个筛上的余量为分计筛余ai，各个筛及以上筛上的分计筛余的和为累计筛余Ai。则：累计筛余Ai=ai（i=1……i）颗粒级配然后用Ai作纵坐标，筛孔尺寸作横坐标，绘制级配曲线或级配区表4.5。计算细度模数Mx=[(A2+A3+A4+A5+A6)-5A1]/(100—A1)砂的级配曲线0204060801000.151.152.153.154.155.156.157.158.159.15筛孔尺寸/mm累计筛余量/%12ⅠⅠ区砂：较粗，宜配制低流动性混凝土；Ⅲ区砂：偏细，可使拌含物均匀稳定性好，但干缩大；Ⅱ区砂：粗细适中，拌制混凝土较为理想。2）石子的颗粒级配与最大粒径颗粒级配：筛分法测定。连续级配要求颗粒尺寸由大到小连续分级，每一级骨料都占有适当比例，这种级配较好；间断级配是人为地剔除骨料中的某些粒级，造成粒级间断，大粒径骨料间的空隙由比其小几倍的小粒径颗粒填充，从而降低堆积空隙率。最大粒径：一般不超过40mm。在条件允许的情况下，粗骨料的最大粒径应尽可能选得大些，可节约水泥。但过大混凝土和易性变差，易产生离析。最大粒径的确定还受到结构截面尺寸、钢筋净距及施工条件的限制。（3）骨料的形状与表