建筑材料混凝土PPT课件.ppt
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1、第第 1页页关于建筑材料混凝土关于建筑材料混凝土第一张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 2页页5.1混凝土概述混凝土概述 n混凝土是指以胶凝材料(胶结料)、骨料(或称集料)、水(或不加水)及其他材料为原料,按适当比例配制,经搅拌、振捣成型后,经一定时间养护硬化而成的具有固定形状和一定强度的人造石材。n根据所用胶凝材料的不同,土木工程中常用的混凝土有:n水泥混凝土n沥青混凝土n石膏混凝土n聚合物混凝土第二张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 3页页5.1.1水泥混凝土的发展概况水泥混凝土的发展概况 n水泥混凝土自从19世纪20年代问世以来,它在土木工程各领域的应用不断扩
2、展。n水泥混凝土已经成为各种工业与民用建筑、桥梁、铁路、公路、水利、海洋、矿山和地下工程中的主导材料。n20世纪末,全世界每年平均消耗的水泥混凝土量约为90亿吨,在21世纪它仍将在众多的工程材料中占居主导地位。第三张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 4页页5.1.3普通水泥混凝土的特点和发展方向普通水泥混凝土的特点和发展方向 n混凝土的优点:n混凝土组成材料来源广泛。混凝土组成材料来源广泛。n可调整性好。可调整性好。n施工性好。施工性好。n具有较高的抗压强度。具有较高的抗压强度。n与钢筋具有良好的共同工作性(匹配性)。与钢筋具有良好的共同工作性(匹配性)。n具有良好的耐久性,可抵
3、抗大多数环境破坏作用。具有良好的耐久性,可抵抗大多数环境破坏作用。n具有较好的耐火性。具有较好的耐火性。第四张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 5页页n混凝土的缺点:n自重大,比强度低。n抗拉强度小,一般只有其抗压强度的1/101/15,属于一种脆性材料。n导热系数大。一般为1.5w/mk,相当于粘土砖的两倍。n硬化慢、生产周期长。第五张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 6页页n普通砼发展趋势:n高强、高性质n轻质n减少生产能耗和劳动强度n砼工业的可持续发展技术第六张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 7页页5.2.4 混凝土用水混凝土用水 n混凝土拌合
4、用水标准(JGJ63)要求混凝土用水不得妨碍混凝土的凝结和硬化,不得影响混凝土的强度发展和耐久性,不得含有加快钢筋混凝土中钢筋锈蚀的成分,也不得含有污染混凝土表面的成分。混凝土用水中各种物质含量限值应满足下表的要求。第七张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 8页页n若对水质有怀疑,应利用待检验水和蒸馏水分别进行水泥凝结时间、混凝土强度对比试验。n对比试验所测得的水泥初凝时间差及终凝时间差均不超过30min,且符合标准规定的凝结时间要求时才可以使用。n用待检验水所配制水泥混凝土试件的28d抗压强度,不得低于用蒸馏水所配制对比试件抗压强度的90。第八张,PPT共一百零三页,创作于202
5、2年6月第第 9页页 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 n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,请分析此异常现象的原因。水泥经检验无质量问题,请分析此异常现象的原因。n原因分析: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。第九张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 10页页5.3新拌
6、混凝土的性质新拌混凝土的性质 n将粗细骨料、水泥和水等组分按适当比例配合,并经搅拌均匀而成的塑性混凝土混合材料称为新拌混凝土(也称为混凝土拌合物);凝结硬化后的混凝土混合料称为硬化混凝土(也简称混凝土)。n混凝土拌合物的性能包括和易性、凝结时间、塑性收缩和塑性沉降等。国家标准GB/T 500802002普通混凝土拌合物性能试验方法标准规定,其试验为:稠度试验、凝结时间试验、泌水与压力泌水试验、表观密度试验、含气量试验和配合比分析试验。第十张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 11页页5.3.1新拌混凝土的和易性概念新拌混凝土的和易性概念 n和易性是指在搅拌、运输、浇筑、捣实等施工作
7、业中易于流动变形,并能保持其组成均匀稳定的性能。和易性包括三方面性能:n(1)流动性。流动性是指新拌混凝土在自重或机械振捣力的作用下,能产生流动并均匀密实地充满模板的性能。n(2)粘聚性。粘聚性是指新拌混凝土内部组分间具有一定的粘聚力,在运输和浇筑过程中不致发生分层离析现象,使混凝土能保持整体均匀稳定的性能。n(3)保水性。保水性是指新拌混凝土具有一定保持内部水分的能力,在施工过程中不致产生严重的泌水现象。第十一张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 12页页5.3.2 新拌混凝土和易性的检测新拌混凝土和易性的检测 n根据GB/T50080-2002,土木工程建设中常用坍落度法或维勃
8、稠度法来测定新拌混凝土的流动性,并辅以经验来目测评定其粘聚性和保水性,从而综合判定其和易性。其中:n坍落度法:适用于较稀(自重作用下具有可塑性)的新拌混凝土;n维勃稠度法:适用于较干硬的新拌混凝土。第十二张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 13页页1.坍落度试验坍落度试验 n标准坍落度圆锥筒为钢皮制成,高度H300mm,上口直径dl00mm,下底直径D200mm。第十三张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 14页页n坍落度试验方法只适用于骨料最大粒径不大于40mm,且坍落度值为10220mm的新拌混凝土。n对于坍落度值大于220mm的新拌混凝土,应以坍落度扩展度检测,
9、即:n测量坍落后混凝土的扩展直径最大和最小两个方向的直径Dmax,Dmin,当二者的差值小于50mm时(当二者的差值大于50mm时则表示因实验操作失误而无效),则以其平均值作为坍落度扩展度。n混凝土的坍落度扩展度值越大,则表明其流动性就越高。n坍落度只对富水泥浆的新拌混凝土才比较敏感,而对贫水泥浆的新拌混凝土则误差较大。第十四张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 15页页依据坍落度值对新拌混凝土流动性的分级依据坍落度值对新拌混凝土流动性的分级 级别级别名称名称坍落度坍落度T T1 1低塑性混凝土低塑性混凝土10104040T T2 2塑性混凝土塑性混凝土50509090T T3 3
10、流动性混凝土流动性混凝土100100150150T T4 4大流动性混凝土大流动性混凝土160160第十五张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 16页页2.维勃稠度试验维勃稠度试验 n将坍落度筒放在直径为240mm、高度为200mm圆筒中,圆筒安装在专用的振动台上。按坍落度试验的方法,将新拌混凝土装入坍落度筒内后再拔去坍落度筒,并在新拌混凝土顶上置一透明圆盘。开动振动台并记录时间,从开始振动至透明圆盘底面被水泥浆布满瞬间止,所经历的时间,以s计(精确至1s),即为新拌混凝土的维勃稠度值。n该法适用于骨料最大粒径小于40mm,维勃稠度在530s之间的新拌混凝土。第十六张,PPT共一百
11、零三页,创作于2022年6月第第 17页页混凝土按维勃稠度的分级混凝土按维勃稠度的分级 级别级别名称名称维勃稠度维勃稠度(s)(s)V V0 0超干硬性混凝土超干硬性混凝土3131V V1 1特干硬性混凝土特干硬性混凝土30302121V V2 2干硬性混凝土干硬性混凝土20201111V V3 3半干硬性混凝土半干硬性混凝土10105 5第十七张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 18页页5.3.3 新拌混凝土和易性的选择新拌混凝土和易性的选择 n根据GB 50204-2001混凝土结构工程施工质量验收规范规定,混凝土浇筑时的坍落度,宜参照下表选用。原则上应在不妨碍施工操作并能保
12、证振捣密实的条件下,尽可能采用较小的坍落度,以节约水泥并获得质量较好的混凝土。第十八张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 19页页混凝土中的蜂窝混凝土中的蜂窝 n请观察图中混凝土楼面,其中有空洞(俗称蜂窝)。该混凝土是采用人工振捣,其混凝土坍落度为30mm。请分析混凝土不密实的原因。空洞位置局部放大空洞位置局部放大混凝土横梁空洞混凝土横梁空洞第十九张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 20页页5.3.4影响新拌混凝土和易性的因素影响新拌混凝土和易性的因素 n1.水泥浆数量 n在水灰比不变的情况下,新拌混凝土中的水泥浆数量越多,包裹在骨料颗粒表面的浆层越厚,其润滑能力就越
13、强,则会因骨料间摩擦阻力的减小而使新拌混凝土的流动性越大。反之则小。n若水泥浆量过多,不仅浪费了水泥,而且会出现流浆及泌水现象,导致新拌混凝土的粘聚性及保水性变差,甚至对混凝土的强度与耐久性也会产生一定的影响。n若水泥浆数量过少,则不能填满骨料间的空隙或不能完全包裹骨料表面时,新拌混凝土的流动性与粘聚性就会变差,甚至产生崩坍现象。n原则:新拌混凝土中水泥浆数量不能太少,但也不能过多,应以满足流动性要求为度。第二十张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 21页页2.水泥浆稠度水泥浆稠度 n在水泥用量不变的情况下,水灰比越小,水泥浆就越干稠,水泥浆的粘滞阻力或粘聚力增大,新拌混凝土的流动
14、性就越小。n当水灰比过小时,水泥浆就过于干稠,从而导致新拌混凝土的流动性很低,使其运输、浇注和振实施工操作困难,难以保证混凝土的成型密实质量。n若水灰比过大时,水泥浆因过稀而几乎失去粘聚力,由于其粘聚性和保水性的严重下降而容易产生分层离析和泌水现象,这将严重影响混凝土的强度及耐久性。n工程实际中绝不可以单纯加水的办法来增大流动性,而应在保持水灰比不变的条件下,以增加水泥浆量的办法来提高新拌混凝土的流动性。第二十一张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 22页页固定加水量定则固定加水量定则 n在配制混凝土时,当粗、细骨料的种类及比例确定后,对于某一流动性的新拌混凝土,其拌合用水量基本不
15、变,即使水泥用量有所变动(如1m3混凝土水泥用量增减50 100kg)时,新拌混凝土的坍落度也可保持基本不变。这一关系称为“恒定用水量法则或固定加水量定则”。n当采用常用水灰比(0.40.8)时,可以根据粗骨料品种、粒径及施工要求的流动性来直接确定配制lm3塑性或干硬性混凝土的用水量。第二十二张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 23页页3.砂率砂率 n砂率(SP)是指混凝土中砂的质量(S)占砂、石(G)总质量的百分率,其表达公式为:第二十三张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 24页页合理砂率合理砂率n合理砂率:在用水量及水泥用量一定的情况下,能使新拌混凝土获得最大的
16、流动性,保持良好的粘聚性和保水性。n合理砂率:使新拌混凝土在具有较好流动性、粘聚性与保水性的同时,而使水泥用量达到最少。第二十四张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 25页页4.组成材料性质的影响组成材料性质的影响 n(1)水泥性质。水泥的品种、细度、矿物组成以及混合材料的掺量等都会影响需水量。n用普通水泥的拌和物比矿渣水泥和火山灰水泥的和易性好。n矿渣水泥拌和物的流动性虽大,但粘聚性差,易泌水离析;n火山灰水泥流动性小,但粘聚性最好。n适当提高水泥的细度可改善拌和物的粘聚性相保水性,减少泌水、离析现象。n(2)骨料性质。骨料性质多指混凝土所用骨料的品种、级配、粒形、颗粒粗细及表面
17、状态等。n采用卵石及河砂拌制的新拌混凝土流动性要比用碎石及山砂拌制的新拌混凝土流动性较好。n骨料级配与粗细也会影响新拌混凝土的和易性。n(3)外加剂。第二十五张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 26页页5.时间及环境温度时间及环境温度 n新拌混凝土会随着存放时间的延长而逐渐变得越来越干稠,坍落度将逐渐减小,这种现象称为混凝土的坍落度损失。n随着环境温度的升高,混凝土坍落度损失将更快。第二十六张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 27页页5.3.5改善和易性的主要措施改善和易性的主要措施 n1.调节混凝土的材料组成n尽可能降低砂率。通过试验采用合理砂率。有利于提高混凝土
18、的质量和节约水泥。n改善砂、石(特别是石子)的级配,好处同上,但要增加备料工作。n尽量采用较粗的骨料。n当混凝土拌合物坍落度太小时,维持水灰比不变,适当增加水泥和水的用量,或者加入外加剂等;当拌合物坍落度太大,但粘聚性良好时,可保持砂率不变,适当加砂、石子。第二十七张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 28页页n2.掺加各种外加剂 n常用的有减水剂、高效减水剂、流化剂、泵送剂等,不仅可以改善新拌混凝土的和易性,同时还具有提高混凝土强度,改善混凝土耐久性,降低水泥用量等作用。n3.改进水泥混凝土拌和物的施工工艺 n采用高效率的强制式搅拌机,可以提高水的润滑效率;n采用高效振捣设备,也
19、可以在较小的坍落度情况下,获得较高的密实度。n现代的商品混凝土,在远距离运输时,为了减小坍落度损失,还经常采用二次加水法,即在搅拌站拌和时只加入大部分的水,剩下少部分水在快到施工现场时再加入,然后迅速搅拌以获得较好的坍落度。第二十八张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月5.4 5.4 硬化混凝土的性质硬化混凝土的性质 5.4.1 硬化混凝土的力学性质第二十九张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 30页页1.混凝土受力破坏过程混凝土受力破坏过程 n第阶段:荷载约为极限荷载的30以内,界面裂缝无显著变化,荷载与变形呈直线关系。n第阶段:荷载超过比例极限,达到极限应力的3050时,
20、尚无明显砂浆裂缝出现。此时荷载与变形间不再是线性关系。当荷载超过极限应力的50时,有些界面裂缝就开始失稳而逐渐扩展延伸至砂浆基体中。n第阶段:荷载超过临界荷载(极限荷载的7090)后裂缝继续开展,在界面裂缝继续扩展的同时,砂浆基体中的裂缝也逐渐增生,并与邻近的界面裂缝连接起来,成为连续裂缝。n第阶段:达到极限荷载以后,连续裂缝急速地发展,混凝土的承载能力下降,变形自动增大直至完全破坏。第三十张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 31页页 2.硬化混凝土的强度硬化混凝土的强度 n混凝土的强度包括:n抗压强度n抗拉强度n抗弯强度n抗剪强度n与钢筋的粘结强度 n混凝土强度与混凝土的其他性
21、能关系密切。n混凝土的强度越高,其刚性、不透水性、抵抗风化和某些介质侵蚀的能力也越强。n混凝土的抗压强度是结构设计的主要参数,也是混凝土质量评定和控制的主要技术指标。第三十一张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 32页页(1)混凝土的抗压强度)混凝土的抗压强度 n根据普通混凝土力学性能试验方法(GB/T50081-2002),按规定方法制作而成150mm150mm150mm的标准立方体试件,在标准养护条件(温度20士2,相对湿度大于90或在水中)下养护到28d龄期,用标准试验方法所测得的抗压强度值称为混凝土的立方体抗压强度,并以fcu表示。n在工程施工中,常需要制作同期标准试件并与
22、混凝土结构同条件养护(简称同条件养护试件),所测试件的抗压强度作为现场混凝土施工工艺和进度控制的依据。n早期推定混凝土强度试验方法)(JG15):可利用快速养护方法所测定的混凝土促硬强度值来推定28d强度。n对于已形成的混凝土结构物,其抗压强度可采用取芯法检测,或利用回弹法、超声波法等非破损检验推定。第三十二张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 33页页(2)混凝土强度等级)混凝土强度等级 n按照GB 500102002混凝土结构设计规范,混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。n立方体抗压强度标准值(fcu,k)是以立方体抗压强度为基准所确定的混凝土强度统计值。它是用标准试验
23、方法测得的抗压强度总体分布中的一个值,强度低于该值的百分率不超过5(即具有强度保证率为95的立方体抗压强度)。n根据混凝土不同的强度标准值可划分为大小不同的强度等级。nC7.5,C10,C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75及C80等。n例如,C40表示混凝土立方体抗压强度标准值fcu,k40MPa。第三十三张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 34页页混凝土强度等级的选用混凝土强度等级的选用nC10C15垫层、基础、地坪及受力不大的结构;垫层、基础、地坪及受力不大的结构;nC20C25梁、板、柱、楼梯、屋架等普通钢筋
24、混凝土结构;梁、板、柱、楼梯、屋架等普通钢筋混凝土结构;nC25C30大跨度结构、要求耐久性高的结构、预制构件等;大跨度结构、要求耐久性高的结构、预制构件等;nC40C45预应力钢筋混凝土构件、吊车梁及特种结构等,用于预应力钢筋混凝土构件、吊车梁及特种结构等,用于2530层;层;nC50C6030层至层至60层以上高层建筑;层以上高层建筑;nC60C80采用高性能混凝土的高层建筑;采用高性能混凝土的高层建筑;nC80C120采用超高强混凝土的高层建筑。采用超高强混凝土的高层建筑。第三十四张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 35页页(3)混凝土轴心抗压强度)混凝土轴心抗压强度 n混
25、凝土轴心抗压强度fcp又称棱柱体抗压强度,它是采用150mm150mm300mm的棱柱体作为标准试件,按照标准养护方法与试验方法所测得轴向抗压强度的代表值。n当fcu在1050MPa范围内时,轴心抗压强度fcp(0.70.8)fcu,其系数一般取0.76。第三十五张,PPT共一百零三页,创作于2022年6月第第 36页页(4)混凝土的抗折强度)混凝土的抗折强度(ftf)n混凝土的抗折强度(弯拉强度)是指处于受弯状态下混凝土抵抗外力的能力。通常抗折强度是利用150mm150mm550mm的试梁在三分点加荷状态下测得的(其试件受力状态见图4-14)。试件受弯状态下的抗折强度计算公式为:ftf混凝土
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