第四章 混凝土1.ppt

第四章 水泥混凝土 与砂浆专业名称：土木工程专业名称：土木工程 年年 级：级：2010 2010 级级 任课教师：刘任课教师：刘 凤凤 利利 目目 录录v第一节第一节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料 v第二节第二节 普通混凝土的主要技术性质普通混凝土的主要技术性质 v第三节第三节 混凝土质量控制混凝土质量控制v第四节第四节 普通混凝土的配合比设计普通混凝土的配合比设计v第五节第五节 其他种类混凝土其他种类混凝土v第六节第六节 砂浆砂浆 河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院本章内容本章内容本章重点讲述普通混凝土的组成、各组本章重点讲述普通混凝土的组成、各组成材料的作用及技术要求、主要技术性质成材料的作用及技术要求、主要技术性质及其影响因素、外加剂和掺合料的作用及及其影响因素、外加剂和掺合料的作用及效果、配合比设计的原理及方法、质量控效果、配合比设计的原理及方法、质量控制及强度评定等。制及强度评定等。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院（一）学习要求（一）学习要求通过学习应掌握：通过学习应掌握：1.1.混凝土的定义、分类、特点、组成及各组成混凝土的定义、分类、特点、组成及各组成材料的作用、基本要求及应用。材料的作用、基本要求及应用。2.2.混凝土各组成材料的技术要求及检验方法。混凝土各组成材料的技术要求及检验方法。3.3.混凝土拌和物和易性的概念、指标、测定方混凝土拌和物和易性的概念、指标、测定方法以及影响和易性的因素。法以及影响和易性的因素。4.4.混凝土的强度、变形性质以及影响强度的因混凝土的强度、变形性质以及影响强度的因素。素。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院5.5.混凝土耐久性的概念、影响因素以及提高耐久性混凝土耐久性的概念、影响因素以及提高耐久性的措施。的措施。6.6.外加剂的定义、分类及使用目的，常用外加剂的外加剂的定义、分类及使用目的，常用外加剂的作用机理及对混凝土性能的影响。作用机理及对混凝土性能的影响。7.7.掺合料的定义、种类及使用目的，常用掺合料的掺合料的定义、种类及使用目的，常用掺合料的技术要求及对混凝土性质的影响。技术要求及对混凝土性质的影响。8.8.在重点掌握普通混凝土配合比设计各个环节的基在重点掌握普通混凝土配合比设计各个环节的基础上，熟悉掺用减水剂、引气剂和粉煤灰混凝土础上，熟悉掺用减水剂、引气剂和粉煤灰混凝土的配合比设计。的配合比设计。9.9.混凝土的质量控制和强度检验评定。混凝土的质量控制和强度检验评定。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院（二）重点与难点（二）重点与难点1 1重点：本章的重点是普通混凝土的技术重点：本章的重点是普通混凝土的技术性质以及配合比设计。性质以及配合比设计。2.2.难点：本章的难点是影响普通混凝土主要难点：本章的难点是影响普通混凝土主要技术性质的因素，以及混凝土配合比设计技术性质的因素，以及混凝土配合比设计计算。计算。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院v 混凝土混凝土是由是由胶凝材料胶凝材料、水水和和粗粗、细骨料细骨料按适当比按适当比例配合、拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的例配合、拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人人造石材造石材。【水泥+水+砂、石（+外加剂+掺合料）】4.0 4.0 概述概述一、定义一、定义混凝土拌和物：混凝土拌和物：新拌制的未硬化混凝土。新拌制的未硬化混凝土。硬化混凝土：硬化混凝土：经硬化有一定强度的混凝土。经硬化有一定强度的混凝土。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院v二、各组分的作用二、各组分的作用1、水泥浆的作用、水泥浆的作用v硬化前：填充、包裹、润滑v硬化后：胶结2、砂、石作用、砂、石作用v骨架作用，可增加强度，节约水泥，减少收缩，降低水化热，抑制裂缝扩展结论：结论：混凝土中各组成材料的性能及含量决定了混凝土的性质河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院三、混凝土的分类三、混凝土的分类（一）按表观密度分类（一）按表观密度分类n重重混混凝凝土土干表观密度大大于于2600kg/m2600kg/m3 3，用重骨料和钡水泥、锶水泥等重水泥配制而成。具有防射线的性能，又称防辐射混凝土防辐射混凝土，主要用作核能工程的屏蔽结构材料。n普普通通混混凝凝土土表观密度1950kg/m1950kg/m3 32500kg/m2500kg/m3 3，用普通的天然砂石为骨料配制而成，为建筑工程中常用的混凝土。n轻轻混混凝凝土土表观密度小小于于1950kg/m1950kg/m3 3，是采用陶粒等轻质多孔的骨料，或者不采用骨料而掺入加气剂或泡沫剂，形成多孔结构的混凝土。主要用作轻质结构材料轻质结构材料和绝热材料。绝热材料。(二二)按强度等级为按强度等级为 C7.5C7.5、C10C10、C15C15、C20C20、C25C25、C30C30、C35C35、C40C40、C50C50及及C60C60等。等。普通混凝土：普通混凝土：C7.5C7.5C60C60高强混凝土：高强混凝土：C60C60C100C100超高强混凝土：大于超高强混凝土：大于C100C100河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院(三三)按施工工艺分为：按施工工艺分为：泵送混凝土泵送混凝土泵送混凝土泵送混凝土 喷射混凝土喷射混凝土喷射混凝土喷射混凝土 滑模混凝土滑模混凝土滑模混凝土滑模混凝土 碾压混凝土碾压混凝土碾压混凝土碾压混凝土 自密实混凝土自密实混凝土自密实混凝土自密实混凝土 离心混凝土离心混凝土离心混凝土离心混凝土 压力灌浆混凝土压力灌浆混凝土压力灌浆混凝土压力灌浆混凝土 预拌混凝土（商品混凝土）预拌混凝土（商品混凝土）预拌混凝土（商品混凝土）预拌混凝土（商品混凝土）河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院（四）按混凝土拌合物的稠度分四）按混凝土拌合物的稠度分按坍落度分按坍落度分河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院（五）按功能或材料分五）按功能或材料分 防水、防辐射、耐热、耐酸、耐碱、抗冻、抗渗、防水、防辐射、耐热、耐酸、耐碱、抗冻、抗渗、低热、彩色及膨胀混凝土等。低热、彩色及膨胀混凝土等。（六）按胶凝材料分（六）按胶凝材料分 水泥、石灰、石膏、水玻璃、硫磺、沥青及聚合水泥、石灰、石膏、水玻璃、硫磺、沥青及聚合物（如环氧等）混凝土等。物（如环氧等）混凝土等。（七）按配筋（复合方式）分七）按配筋（复合方式）分 素混凝土（无筋混凝土）、钢筋混凝土、纤维混素混凝土（无筋混凝土）、钢筋混凝土、纤维混凝土及预应力混凝土等。凝土及预应力混凝土等。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院四、混凝土的优缺点四、混凝土的优缺点(一）一）主要优点主要优点地方材料占80%以上，原材料易得且成本低原材料易得且成本低。凝结前具有良好的可塑性可塑性，可以按工程结构的要求浇筑成各种形状和任意尺寸浇筑成各种形状和任意尺寸的结构或预制构件。n硬化后有较较高高的力学强强度度（抗压强度可达120MPa)和良好的耐久性良好的耐久性。n与与钢钢筋筋有牢固的粘结力，复复合合成钢筋混凝土能大大扩展了混凝土的应用范围。n调整配比配制出不同性质调整配比配制出不同性质的混凝土。n可利利用用工工业业废废料料作骨料或掺和料，有利于环环境境保保护护。（二）主要缺点二）主要缺点自重大，比强度小；n抗拉强度低，一般只有其抗压强度的1/10-1/20；n硬化速度慢，生产周期长，质量波动因素多等。改性：改性：采用轻质骨料轻质骨料可显著降低混凝土的自重，提高比强度提高比强度；掺入纤维或聚合物纤维或聚合物，可提高抗拉强度提高抗拉强度，降低降低混凝土的脆性脆性；掺入减水剂减水剂、早强剂早强剂等外加剂，可显著缩短硬化周期缩短硬化周期，改改善力学性能善力学性能。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院五、混凝土的应用与发展趋势五、混凝土的应用与发展趋势1.1.应用应用2.2.工业与民用建筑、给排水工程、水利工程、交通工业与民用建筑、给排水工程、水利工程、交通工程、地下工程、电力工程、国防建设等。工程、地下工程、电力工程、国防建设等。3.3.2.2.发展趋势发展趋势4.4.大型、轻质、大型、轻质、高强、高强、高性能高性能v六、土木工程对混凝土质量的基本要求六、土木工程对混凝土质量的基本要求1.1.具有符合设计要求的具有符合设计要求的强度强度；2.2.具有与具有与施工施工条件相适应的条件相适应的和易性和易性；3.3.具有与工程环境相适应的具有与工程环境相适应的耐久性耐久性。4.4.材料组成材料组成经济合理经济合理、生产制作节约能源。、生产制作节约能源。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院普通混凝土是由水泥、砂、石和水所组成。普通混凝土是由水泥、砂、石和水所组成。砂石砂石 水泥水泥 水水水泥浆水泥浆 硬化前，润滑作用，赋予硬化前，润滑作用，赋予拌和物一定的流动性，便拌和物一定的流动性，便于施工操作。于施工操作。硬化后，胶结作用，将骨硬化后，胶结作用，将骨料胶结成坚实的整体。料胶结成坚实的整体。骨料骨料骨架作用，限制水泥的硬骨架作用，限制水泥的硬化收缩，同时节约水泥化收缩，同时节约水泥 v第一节第一节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院普通混凝土的材料组分河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院混凝土的质量，很大程度上原材料的技术性质是否符合要求。因此，为了选用材料和保证混凝土的质量，必须掌握原材料的技术质量要求。4.1.1 水泥水泥 水泥水泥品种和选择品种和选择 根据工程特点、所处环境条件及施工条件，进行合理选择。水泥强度等级的选择水泥强度等级的选择 高强度等级的水泥高强度等级的水泥配制高高强度等级的混凝土混凝土，低低强度等级的水泥配制低低强度等级的混凝土。根据经验，一般以水泥强度等级标准值为混凝土强度等级标准值的 1.5-2.0倍为宜。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院一、细骨料一、细骨料:普通混凝土骨料按粒径大小分为两种，粒径小于5mm5mm（4.75mm4.75mm）的颗粒称为细骨料。细骨料主要采用天然砂和人工砂。细骨料细骨料天然砂天然砂人工砂人工砂河砂河砂山砂山砂海砂海砂4.2.2 骨料骨料河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院v砂按技术要求分为三类：砂按技术要求分为三类：vI I类类宜用于强度等级宜用于强度等级C60C60的混凝土的混凝土vIIII类类宜用于强度等级宜用于强度等级C30C30 C60C60的混凝土及的混凝土及有抗冻抗渗或其他要求的混凝土；有抗冻抗渗或其他要求的混凝土；vIIIIII类类宜用于强度等级宜用于强度等级C30C30的混凝土和建的混凝土和建筑砂浆筑砂浆河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院v1.1.砂中有害杂质的含量砂中有害杂质的含量v为为保保证证混混凝凝土土的的质质量量，砂砂中中有有害害杂杂质质的的含含量量，应符合国家技术规范的规定。见表应符合国家技术规范的规定。见表4-24-2。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院v砂砂中中不不应应含含有有活活性性氧氧化化硅硅，因因为为砂砂中中含含有有的的活活性性氧氧化化硅硅，能能与与水水泥泥中中的的碱碱分分（K K2 2O O及及NaNa2 2O O）起起作作用用，产产生生碱碱骨骨料料反反应应，使使混混凝凝土发生膨胀开裂。土发生膨胀开裂。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院v是指不同粒径的砂粒，混合在一起后的总体的粗细程度，通常有粗粗砂砂、中中砂砂与与细细砂砂之分。在相同用量条件下，细砂的总表面积较大，而粗砂的总表面积较小。在混凝土中，砂子的表面需要由水泥浆包裹，砂子的总表面积愈大，则需要包裹砂粒表面的水泥浆就愈多。因此，一般说用粗砂拌制混凝土比用细砂所需的水泥浆为省。2、砂的颗粒级配及粗细程度、砂的颗粒级配及粗细程度砂的粗细程度：砂的粗细程度：河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院砂的颗粒级配：砂的颗粒级配：即表示砂中大小颗粒的搭配情况。在混凝土中砂粒之间的空隙砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充水泥浆所填充，为达到节约水泥节约水泥和提高强度提高强度的目的，就应尽量减小砂粒之减小砂粒之间的空隙间的空隙。要减小砂粒间的空隙，就必须有大小不同大小不同的颗粒搭配。的颗粒搭配。总表面积小空隙率小v因因此此，在在拌拌制制混混凝凝土土时时，砂砂的的颗颗粒粒级级配配和和粗粗细细程程度度应应同同时时考考虑虑。当当砂砂中中含含有有较较多多的的粗粗粒粒径径砂砂，并并以以适适当当的的中中粒粒径径砂砂及及少少量量细细粒粒径径砂砂填填充充其其空空隙隙，则则可可达达到到空空隙隙及及总总表表面面积积均均较较小小，这这样样的的砂砂比比较较理理想想，不不仅仅水水泥泥浆浆用用量量较较少少，而而且且还还可可提提高高混混凝凝土的密实度与强度。土的密实度与强度。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院v砂砂的的颗颗粒粒级级配配和和粗粗细细程程度度，常常用用筛筛分分析析的的方方法法进进行行测测定定。用用级级配配区区表表示示砂砂的的颗颗粒粒级级配配，用用细细度度模模数数表表示示砂砂的的粗粗细细。筛筛分分析析的的方方法法，是是用用一一套套孔孔径径（净净尺尺寸寸）为为1010、5 5、2.52.5、1.251.25、0.630.63、0.320.32、0.160.16的的标标准准筛筛，将将500g500g的的干干砂砂试试样样由由粗粗到到细细依依次次过过筛筛，然然后后称称得得各各筛筛余余留留在在各各个个筛筛上上的的砂砂的的重重量量，并并计计算算出出各各筛筛上上分分计计筛筛余余百百分分率率a ai i及及累累计计筛筛余余百百分分率率i i（各各个个筛筛和和比比该该筛筛粗粗的的所所有有分分计计筛筛余余百分率之和）。百分率之和）。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院评定砂的粗细程度和颗粒级配方法评定砂的粗细程度和颗粒级配方法 筛分析试验筛分析试验0.16mm0.315mm0.63mm1.25mm2.50mm5mm分计筛余量：分计筛余量：各筛上的筛余量占砂样总质量的百分率。累积筛余量：累积筛余量：各筛与比该筛粗的所有筛之分计筛余百分率之和。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院筛孔尺寸，mm分计筛余，%累计筛余，%5.002.501.250.630.3150.16a1a2a3a4a5a6A1=a1A2=a1+a2A3=a1+a2+a3A4=a1+a2+a3+a4A5=a1+a2+a3+a4+a5A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6分计筛余和累计筛余的关系分计筛余和累计筛余的关系河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院细度模数的计算细度模数的计算3.7-3.1为粗砂3.0-2.3为中砂2.2-1.6为细砂例题：例题：取一砂子试样，进行筛分析试验，已知所取试样重500g，其筛余量依次为44、68、115、140、80、46（g），度计算分计筛余量，累计筛余量，细度模数，并判断为何种砂？河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院v细细度度模模数数（）愈愈大大，表表示示砂砂愈愈粗粗，砂砂的的细细度度模模数数范围一般为范围一般为3.73.70.70.7，其中：，其中：v在在3.7 3.7 3.3.为为粗砂粗砂，v在在.0.02.32.3为为中砂中砂，v在在2.22.21.61.6为为细砂细砂，v在在1.51.50.70.7为为特细砂特细砂。v普普通通混混凝凝土土用用砂砂的的细细度度模模数数一一般般在在2.2 2.2 3.23.2之之间间较为适宜。较为适宜。v国国家家规规范范将将细细度度模模数数为为3.7 3.7 1.61.6的的普普通通混混凝凝土土用用砂砂，以以0.600.60筛筛孔孔的的累累计计筛筛余余量量分分成成三三个个级级配配区区，如如表表4-14-1所所示示及及图图4-14-1所所示示。普普通通混混凝凝土土用用砂砂的的筛筛分分曲曲线线必必须须包包容容在在三三个个级级配配曲曲线线区区域域中中的的任任一一个个区区域域以内。以内。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院v图图4-14-1砂的砂的1 1、2 2、3 3级配区曲线级配区曲线河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院砂的选择v配制混凝土时宜优先选用区砂。v当采用区砂时，应适当提高砂率，并保证足够的水泥用量，以满足混凝土的和易性；v当采用区砂时，宜适当降低砂率，以满足混凝土强度。（过粗：混凝土粘聚性差，容易产生分离、泌水；过细：流动性差，水泥用量大）河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院砂级配的调整v在实际工程中，若砂的级配不合适，可采用人工掺配的方法来改善，即将粗、细砂按适当的比例进行掺合使用；v或将砂过筛，筛除过粗或过细颗粒。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院v例例4-14-1某干砂某干砂500g500g的筛分结果如下表的筛分结果如下表所列。试计算该砂的细度模数并评定其所列。试计算该砂的细度模数并评定其级配级配河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院二、粗骨料v根据国家标准 建筑用卵石、碎石(GB/T 146852001)的规定，粒径在 4.75mm90mm之间的骨料称为粗骨料粗骨料。v粗骨料有卵石卵石(又称为砾石)和碎石碎石两类。v碎石碎石主要由天然岩石破碎、筛分而成由天然岩石破碎、筛分而成，也可将大卵石轧碎、筛分而得。碎石表面粗糙，棱角多棱角多，且较洁净洁净，与水泥石粘结比较牢固与水泥石粘结比较牢固。v卵石卵石由天然岩石经自然条件作用而形成经自然条件作用而形成。卵石表面光滑表面光滑，有机杂质含量较多有机杂质含量较多，与水泥石胶结力较差胶结力较差。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院粗骨料技术要求粗骨料技术要求对对用用于于配配制制普普通通混混凝凝土土的的卵卵石石和和碎碎石石有有以以下下技技术术要要求：求：1.有害杂质含量2.骨料的颗粒形状和表面特征3.骨料的强度4.颗粒级配与最大粒径5.坚固性v1.1.有害杂质含量有害杂质含量v粗骨料中的有害杂质主要有：v 粘土、淤泥及细屑；v 硫酸盐及硫化物；v 有机物质；v 蛋 白 石 及 其 他 含 有 活 性 氧 化 硅 的 岩石颗粒等。v它们的危害作用与在细骨料中相同。各种有害杂质的含量都不应超出规范的规定。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院1）、骨料表面特征表面特征主要是指骨料表面的粗表面的粗糙程度糙程度及孔隙特征孔隙特征等。l影响影响骨料与水泥石之间的粘结性粘结性能，进而影响混凝土的强度强度。l碎石碎石表面粗糙表面粗糙而且具有吸收水泥桨的孔隙特具有吸收水泥桨的孔隙特征征，所以它与水泥石的粘结能力强粘结能力强；l卵石卵石表面光滑且少棱角表面光滑且少棱角，与水泥石的粘结能水泥石的粘结能力较差力较差，但混凝土拌合物的和易性较好拌合物的和易性较好。在相同条件下，碎石混凝土比卵石混凝土强度高高10左右左右。2 2、颗粒形状与表面特征颗粒形状与表面特征河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院 粗骨料表面状态：卵石卵石碎石碎石河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院v表面特征表面特征卵石卵石v v 碎石碎石v2).颗粒形状颗粒形状针状针状：长度大于平均粒径2.4倍v 片状片状：厚度小于平均粒径0.4倍v影响影响混凝土的强度强度、流动性流动性和水泥用量水泥用量，予以限制。v应以立方体（球体）立方体（球体）为佳河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院理理想想的的颗颗粒粒形形状状三维长度相等或相近的球形或立方体形颗粒；n而三维长度相差较大的针、片状颗粒粒形较差。粗骨料中针、片状颗粒不仅本身受力时容易折断，影响混凝土的强度，而且会增大骨料的空隙率。v水泥混凝土用粗骨料中有害杂质的含量，水泥混凝土用粗骨料中有害杂质的含量，应符合应符合GB/T14685-2001GB/T14685-2001的规定，见表的规定，见表4-44-4河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院3、颗粒级配与最大粒径颗粒级配与最大粒径粗骨料粗骨料最大粒径（最大粒径（D Dmaxmax）石石子子各各粒粒级级的的公公称称上上限限粒粒径径称称为为这这种种石石子子的的最大粒径最大粒径。v最大粒径最大粒径 相同质量石子的总表面积相同质量石子的总表面积v 包包裹裹石石子子所所需需水水泥泥浆浆体体积积，用用水水量量和水泥用量都可和水泥用量都可。v在在一一定定的的范范围围内内，石石子子D Dmaxmax增增大大，可可因因用用水水量量的减少的减少而而提高混凝土的强度提高混凝土的强度。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院v然而然而（D Dmaxmax）过大）过大 混凝土的混凝土的强度下降强度下降v原原因因：骨骨料料与与水水泥泥砂砂浆浆粘粘结结面面积积下下降降等等原原因因造成。造成。v最大粒径(Dmax)粗骨料公称粒径的上限上限：（考虑强度和节约水泥）vDmax40mm，Dmax增大，对强度不利v D Dmaxmax40mm40mm为佳为佳河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院vD Dmaxmax的的选选用用：要要受受结结构构上上诸诸因因素素和和施施工工条条件件等等方方面面的的限制。限制。v根据我国钢筋混凝土施工规范根据我国钢筋混凝土施工规范规定：规定：v1.1.不得超过结构截面最小尺寸结构截面最小尺寸的1/4；v2.2.不得超过钢筋最小净距钢筋最小净距的3/4；v3.3.对于实心板，不得超过板厚板厚的1/2且不得超过50mm；v4.4.对于泵送混凝土泵送混凝土，最大粒径与输送管道内径输送管道内径之比，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5。最最大大粒粒径径的的确确定定：最最大大粒粒经经的的选选择择应应根根据据混混凝凝土土性性能能要要求求及及结结构构物物断断面面尺尺寸寸来来确确定定。在在条条件件许许可可的的条条件件下下，尽可能选大一些。尽可能选大一些。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院混凝土类型混凝土类型Dmax（mm)大坝混凝土大坝混凝土大坝混凝土大坝混凝土150150普通混凝土普通混凝土普通混凝土普通混凝土4040高强混凝土高强混凝土高强混凝土高强混凝土2525（碎石）（碎石）（碎石）（碎石）1515（卵石）（卵石）（卵石）（卵石）河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院颗粒级配颗粒级配v意义：意义：节约水泥，提高混凝土密实度，并使之具有较好的工作性v确定方法：确定方法：筛分试验，类似砂的筛分，用用2.52.5、5 5、1010、16.016.0、20.020.0、26.526.5、31.531.5、37.537.5、53.053.0、63.063.0、75.075.0和和9090等等十十二二种孔径的圆孔筛进行筛分。种孔径的圆孔筛进行筛分。v供应：供应：单粒级：单粒级：0.5 Dmax Dmax 连续粒级：连续粒级：5Dmax v级配：级配：间断级配间断级配人为剔除某些中间粒级颗粒，使级配不连续。可节约水泥节约水泥，但混凝土易离析易离析，施工难度加大施工难度加大。v 连续级配连续级配颗粒由小到大，每级石子占一定比例。混凝土和易性好和易性好，不易分层离析不易分层离析v连续级配是工程上最常用的级配。连续级配是工程上最常用的级配。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院v石石子子颗颗粒粒级级配配范范围围应应符符合合规规范范要要求求。碎碎石石、卵卵石石的的颗颗粒粒级级配配规格见下表规格见下表河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院4、粗骨料、粗骨料强度强度v强度原则：原则：骨料强度混凝土强度骨料强度指标：强度指标：岩石立方体强度，压碎指标v压压碎碎指指标标检验实实用用方方便便，用用于于经经常常性性的的质质量量控制控制。v而在选选择择采采石石场场或对对粗粗骨骨料料有有严严格格要要求求，以及对对质质量量有有争争议议时时，宜采采用用岩岩石石立立方方体体强强度度作检验。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院岩石立方体强度检验*v方方法法将轧制碎石的母母岩岩制成边边长长为为5cm5cm的的立立方方体体（或直直径径与与高高均均为为5cm5cm的的圆圆柱柱体体）试试件件，在水水饱饱和和状状态态下下，测定其极极限限抗压强度值。抗压强度值。v根据JGJ5392的规定规定：岩石的抗压强度应不小于混凝土抗压强度的1.51.5倍倍，而且，对于火成岩其强度不宜低于80MPa,变质岩不宜低于60MPa,水成岩不宜低于45MPa.河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院压碎指标检验v方方法法是将一定质量气干状态下粒粒径径101020mm20mm的石子，装入一标标准准圆圆筒筒内，放在压压力力机机上在35min内均匀加荷达200kN,卸荷后称称取取试试样样质质量量m0m0，然后用孔孔径径为为2.36mm2.36mm的的筛筛筛筛除除被被压压碎碎的的细细粒粒，再称出剩余在筛上的试样质质量量m1m1，压压碎碎指指标标aa可按下式计算：压碎指标a值愈小愈小，表示粗骨料抵抗受压破坏的能力越强强河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院5、骨料的坚固性、骨料的坚固性 定义：定义：指骨料在自然风化和其他外界物理、化学因素作用下，抵抗破坏的能力，即耐久性。骨料采用硫酸钠溶液法硫酸钠溶液法进行试验，坚固性试验坚固性试验是是用硫酸钠溶液法检验，试样经五次干湿循环后，用硫酸钠溶液法检验，试样经五次干湿循环后，其质量损失应不超过规范的规定。其质量损失应不超过规范的规定。人工砂人工砂采用压碎指标值压碎指标值来判断骨料的坚固性判断骨料的坚固性。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院v6 6 骨料的含水状态骨料的含水状态v骨料的几种含水状态如下图所示。骨料的几种含水状态如下图所示。|图图 骨料的含水状态骨料的含水状态（）全干状态，（）全干状态，（）气干状态；）气干状态；（c c）饱和面干状态（）湿润状态饱和面干状态（）湿润状态河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院v骨料的含水状况：骨料的含水状况：v 绝干状态：绝干状态：除不含水分除不含水分v 气干状态：气干状态：含与大气湿度平衡的水分时的；含与大气湿度平衡的水分时的；v 饱和面干状态：饱和面干状态：颗粒表面干燥，而颗粒内部的颗粒表面干燥，而颗粒内部的 孔隙含水饱和；孔隙含水饱和；v 润湿状态：润湿状态：颗粒表面吸附了水的。颗粒表面吸附了水的。v饱和面干吸水率：饱和面干吸水率：饱和面干状态时的含水率。饱和面干状态时的含水率。v当拌制混凝土时，由于骨料含水量的不同，将影响当拌制混凝土时，由于骨料含水量的不同，将影响混凝土的混凝土的用水量用水量和和骨料用量骨料用量。计算混凝土中各项材。计算混凝土中各项材料的配合比时，一般料的配合比时，一般以干燥骨料为基准以干燥骨料为基准，而一些大，而一些大型水利工程常以饱和面干的骨料为准。型水利工程常以饱和面干的骨料为准。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院v砂砂石石骨骨料料的的这这一一特特性性，在在设设计计和和称称料料拌拌合合混混凝凝土土中中应应加加以以注注意意，并并作作相相应应调调整整。如如配配合合比比设设计计是是以以干干骨骨料料作作基基准准的的，确确定定用用水水量量时时应应考考虑虑补补充充干干骨骨料料的的吸吸水水；当当骨骨料料是是润润湿湿态态时时，确确定定用用水水量量时时又又应应考考虑虑扣扣除除骨骨料料的的表表面面水。水。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院1.1.拌和用水水质不纯最常见的危害拌和用水水质不纯最常见的危害 影响混凝土的影响混凝土的和易性和易性和和凝结凝结；有有损损于混凝土于混凝土强度强度发展；发展；降降低低混混凝凝土土耐耐久久性性,加加快快钢钢筋筋腐腐蚀蚀,导导致致预预应力钢筋脆断应力钢筋脆断；使混凝土表面出现污斑等。使混凝土表面出现污斑等。2.2.为为保保证证混混凝凝土土的的质质量量和和耐耐久久性性，必必须须使使用用合合格水。格水。三、三、砼拌和用水砼拌和用水v混凝土拌合用水及养护水应符合JGJ63-89混凝土拌合用水标准的规定，凡是可以饮用的自来可以饮用的自来水、清洁的天然水水、清洁的天然水均可拌制和养护混凝土 v不得含有油脂含有油脂、糖类糖类等影响水泥的正常凝结硬化的有害杂质v污水污水、pH值小于的酸性水值小于的酸性水、含硫酸盐（按含硫酸盐（按SO3计）超过水重的水计）超过水重的水均不得使用。v海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物，对水泥石有侵蚀作用，对钢筋也会造成锈蚀，因此一般不得不得用海水拌制混凝土用海水拌制混凝土河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院v含糖份水使混凝土两天仍未凝结含糖份水使混凝土两天仍未凝结v 某糖厂建宿舍，以自来水拌制混凝土，浇注后用曾装食糖的麻袋覆盖于混凝土表面，再淋水养护。后发现该水泥混凝土两天仍未凝结，而水泥经检验无质量问题，此异常现象的原因如下。由于养护水淋于曾装食糖的麻袋，养护水已成糖水，而含糖份的水对水泥的凝结有抑制作用，故使混凝土凝结异常河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院四、混凝土外加剂 “本世纪30年代开始采用的以引气剂与塑化剂为主的混凝土外加剂技术，对优质混凝土的四大要素，即耐久性、强度、工作性与经济性，产生了十分明显甚至是决定性的作用。时至今日，外加剂已成为现代混凝土不可缺少的组分；掺加各种外加剂已成为混凝土改性的一条必经的技术途径”。吴中伟院士河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院1、砼外加剂的定义与分类混凝土外加剂分类、命名与定义（GB8075）混凝土外加剂是指在混凝土拌和过程中掺入的，用以改善混凝土性能的物质，掺量一般不超过水泥质量的5。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院外加剂的分类按其主要功能分为四类：（1）改善混凝土拌和物流变性能的外加剂。包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。（2）调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。（3）改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。（4）改善混凝土其它性能的外加剂。包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂等。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院使用外加剂的主要目的、改善新拌混凝土、砂浆、水泥浆的性能如：v不增加用水量而提高和易性、或和易性相同减少用水量；v缩短或延长除凝时间；v减少泌水和离析；v大幅度提高可泵性；v减小坍落度损失。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院使用外加剂的主要目的、改善硬化混凝土、砂浆、水泥浆的性能，如：v延缓或减少水化热；v加速早期强度增长率；v提高混凝土强度（压、拉、弯）；v提高耐久性，特别是抵抗严酷的暴露环境；v阻止或减缓混凝土中钢筋的锈蚀；v控制与减缓碱骨料反应造成的膨胀破坏。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院2、常用外加剂的性能与选用常用外加剂的性能与选用工程上常用的混凝土外加剂主要有：各类减水剂 早强剂 防冻剂 引气剂 缓凝剂等河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院（1 1）、）、减水剂减水剂Water Water Reducer Reducer v早在20世纪30年代初，美国就使用亚硫酸盐纸浆废液用于改善混凝土的和易性。1937年，E.W斯克里彻获得此项美国专利。v4060年代，木质素系的减水剂研究和开发。v60年代初，日本和前西德发明了三种高效减水剂。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院定义定义定义定义减水剂是指在混凝土坍落度基本相同的条减水剂是指在混凝土坍落度基本相同的条减水剂是指在混凝土坍落度基本相同的条减水剂是指在混凝土坍落度基本相同的条件下，能显著减少其拌和水量的外加剂。件下，能显著减少其拌和水量的外加剂。件下，能显著减少其拌和水量的外加剂。件下，能显著减少其拌和水量的外加剂。分类分类分类分类按减水能力及增强效果分为按减水能力及增强效果分为:普通减水剂、普通减水剂、高效减水剂高效减水剂(也称为超塑化剂也称为超塑化剂)、早强型减水剂及引、早强型减水剂及引气型减水剂等。气型减水剂等。减水剂的作用机理减水剂的作用机理掺用减水剂的效果掺用减水剂的效果根据使用条件不同，可达三种效果：根据使用条件不同，可达三种效果：(1)配配合合比比不不变变-增增大大混混凝凝土土拌拌和和物物的的流流动动性性，(易于浇注，密实，不致降低混凝土强度）易于浇注，密实，不致降低混凝土强度）(2)流流动动度度及及水水灰灰比比减减少少用用水水量量及及水水泥泥用用量量，以以节约水泥节约水泥；(3)流流动动度度及及水水泥泥用用量量不不变变减减少少用用水水量量，降降低了水灰比，提高混凝土低了水灰比，提高混凝土强度和耐久性强度和耐久性。目前常用的减水剂v普通减水剂：木质素系（木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁）糖蜜系（糖化钙、低聚糖）v高效减水剂：萘系（萘磺酸盐甲醛缩合物）树脂系（三聚氰胺磺酸盐甲醛缩聚物）河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院（2）引气剂引气剂 在在混混凝凝土土搅搅拌拌过过程程中中能能引引入入大大量量分分布布均均匀匀、稳稳定定而而封封闭闭的的微微小气泡的外加剂小气泡的外加剂,称为引气剂称为引气剂.目目目目前前前前应应应应用用用用较较较较多多多多的的的的引引引引气气气气剂剂剂剂为为为为松松松松香香香香热热热热聚聚聚聚物物物物、松松松松香香香香皂皂皂皂、烷烷烷烷基基基基苯苯苯苯磺磺磺磺酸酸酸酸盐等盐等盐等盐等 掺加引气剂的优点：掺加引气剂的优点：1.1.改善混凝土拌合物的和易性。改善混凝土拌合物的和易性。2.2.显著提高混凝土的耐久性。显著提高混凝土的耐久性。3.3.降低混凝土的弹性模量降低混凝土的弹性模量,提高混凝土的抗裂性。提高混凝土的抗裂性。掺引气剂缺点：掺引气剂缺点：降低了混凝土的强度及耐磨性。降低了混凝土的强度及耐磨性。（3）早强剂早强剂 能能提提高高混混凝凝土土早早期期强强度度,但但对对后后期期强强度度无无显显著著影影响的外加剂称为早强剂。响的外加剂称为早强剂。早强剂多用于冬季施工或紧急抢修工程。早强剂多用于冬季施工或紧急抢修工程。目目前前广广泛泛使使用用的的早早强强剂剂主主要要有有三三类类,即即氯氯盐盐类类、硫硫酸酸盐盐类类及及三三乙乙醇醇胺胺类类,但但更更多多的的是是使使用用它它们们的的复复合合早强剂早强剂.（4）缓凝剂缓凝剂能延缓混凝土凝结时间的外加剂能延缓混凝土凝结时间的外加剂,称为缓凝剂。称为缓凝剂。作用：作用：防防止止在在气气温温较较高高或或运运距距较较长长的的情情况况下下混混凝凝土土过过早早凝结而影响浇筑质量；凝结而影响浇筑质量；防止分层浇筑时出现冷缝等质量事故。防止分层浇筑时出现冷缝等质量事故。大体积混凝土中延长放热时间大体积混凝土中延长放热时间缓缓凝凝剂剂的的种种类类:木木钙钙类类、糖糖类类、有有机机酸酸类类和和无无机盐类等机盐类等,常用的是木钙和糖蜜。常用的是木钙和糖蜜。（5）速凝剂速凝剂 能能使使混混凝凝土土迅迅速速凝凝结结硬硬化化的的外外加加剂剂,称称为为速凝剂。速凝剂。多用于喷射混凝土及抢修工程。多用于喷射混凝土及抢修工程。五、混凝土掺合料五、混凝土掺合料为为了了节节约约水水泥泥，改改善善混混凝凝土土性性能能，在在混混凝凝土土拌拌制制时时掺掺入入的的掺掺量量大大于于水水泥泥质质量量5的的矿矿物物粉粉末末，称称为为混混凝土的掺合料。凝土的掺合料。常掺用的有粉煤灰，硅粉、磨细矿渣等。常掺用的有粉煤灰，硅粉、磨细矿渣等。（一）粉煤灰一）粉煤灰1.粉煤灰的分类粉煤灰的分类：原状灰，磨细灰，风选灰。：原状灰，磨细灰，风选灰。2.粉煤灰的质量要求粉煤灰的质量要求粉煤灰的化学组成主要有：粉煤灰的化学组成主要有：SiO2Al2O3Fe2O3少量少量CaOMgOSO3粉煤灰的矿物组成：粉煤灰的矿物组成：主要为铝硅玻璃珠。主要为铝硅玻璃珠。粉煤灰中的玻璃微珠粉煤灰的等级及其品质指标粉煤灰的等级及其品质指标 指指 标标粉粉 煤灰煤灰 级别级别 细度（细度（0.04545mm方孔筛方孔筛筛筛余余%）不大于不大于122045烧失量（烧失量（%）不大于不大于5815需水量比（需水量比（%）不大于不大于95105115三氧化硫（三氧化硫（%）不大于不大于333含水量（含水量（%）不大于不大于11不不规定规定代替细骨料或以代替和易性的粉煤灰不受此限制代替细骨料或以代替和易性的粉煤灰不受此限制河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院粉煤灰的掺用粉煤灰的掺用