中国石油大学混凝土砂浆(建筑学专业)-课件.ppt
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1、中国石油大学混凝土砂浆(建筑学专业)-课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第第4 4章章 混凝土与砂浆混凝土与砂浆 4.1 4.1 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 4.2 4.2 混凝土拌合物的性能混凝土拌合物的性能4.3 4.3 硬化后混凝土的性能硬化后混凝土的性能4.4 4.4 混凝土的质量控制及配合比设计混凝土的质量控制及配合比设计4.5 4.5 其它种类混凝土及其新进展其它种类混凝土及其新进展4.6 4.6 砂浆砂浆 第第4章章 混凝
2、土和砂浆混凝土和砂浆混混凝凝土土是是由由胶胶凝凝材材料料,水水和和粗粗细细集集料料按按适适当当比比例例配配合、拌制成拌和物,经一定时间硬化而成的人造石材。合、拌制成拌和物,经一定时间硬化而成的人造石材。低强度混凝土低强度混凝土 20MPa 20MPa中强度混凝土中强度混凝土 20 2060MPa60MPa高强度混凝土高强度混凝土 60MPa 60MPa按密度分按密度分按抗压强度标准值分按抗压强度标准值分(fcu,kfcu,k)重砼重砼 2600kg/m 2600kg/m3 3普通砼普通砼 1950 19502500kg/m2500kg/m3 3轻砼轻砼 1950kg/m 1950kg/m3 3
3、 (3 3)按性能和用途分)按性能和用途分:结构混凝土、道路混凝土、水工混:结构混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、隔热混凝土、防射线混凝土凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、隔热混凝土、防射线混凝土等。等。(4 4)按所用胶凝材料分为)按所用胶凝材料分为:水泥混凝土、石膏混凝土、硅:水泥混凝土、石膏混凝土、硅酸盐混凝土、水玻璃混凝土、沥青混凝土及聚合物混凝土等。酸盐混凝土、水玻璃混凝土、沥青混凝土及聚合物混凝土等。(5 5)按混凝土的特性或施工方法分)按混凝土的特性或施工方法分:防水混凝土、高强混:防水混凝土、高强混凝土、纤维混凝土、泵送混凝土及喷射混凝土等。凝土、纤维混凝土、
4、泵送混凝土及喷射混凝土等。在混凝土中应用最广,用量最大的是水泥混凝土。在混凝土中应用最广,用量最大的是水泥混凝土。混凝土的特点:可以根据不同要求配置各种不同性质的混凝土;在凝结前具有良好的塑性,可以浇筑成各种形状和大小的构件或结构物;与钢筋有牢固的粘结力,近似的线膨胀系数,能制作钢筋混凝土结构和构件;其组成材料中砂和石占80%以上,可以就地取材和经济性。抗拉强度低,受拉时候变形能力小,容易开裂;自重大。混凝土中各组成材料及其作用。4.1.1 水泥 1.品种五大品种水泥、特种水泥 2.强度等级原则:高对高,低对低 4.1 4.1 普通砼的组成材料普通砼的组成材料碎石:碎石:a a=0.46=0.
5、46,b b=0.07=0.07卵石:卵石:a a=0.48=0.48,b b=0.33=0.334.1.2 集料(骨料)1.1.粗集料粗集料(1 1)强度)强度(2 2)坚固性)坚固性(3 3)级配)级配(4 4)最大粒径的选择)最大粒径的选择(5 5)表面特征和形状)表面特征和形状 (6 6)有害杂质的含量)有害杂质的含量(7 7)碱活性检验)碱活性检验2.2.细集料细集料(1 1)级配和细度模数)级配和细度模数(2 2)有害杂质的含量)有害杂质的含量 1 1)含泥量和泥块含量)含泥量和泥块含量 2 2)云母含量)云母含量 3 3)轻物质含量)轻物质含量 4 4)有机质含量)有机质含量 5
6、 5)硫化物和硫酸盐含量)硫化物和硫酸盐含量1.拌和用水水质不纯最常见的危害 影响混凝土的和易性和凝结;有损于混凝土强度发展;降低耐久性,加快钢筋腐蚀,导致预应力钢筋脆断;使混凝土表面出现污斑等。2.为保证混凝土的质量和耐久性,必须使用合格水。水的分类:饮用水、地表水、地下水、海水及适当处理 或处置后的工业废水。要求:能饮用的水均能用于制备砼。4.1.3 4.1.3 砼拌和用水砼拌和用水 1.外加剂的定义 在拌制砼过程中掺入能改善砼性能的物质,一般掺量 不大于水泥质量的5%。(砼第五组分)2.功能:(1)改善流变性能(减水剂、引气剂、泵送剂、保水剂等)(2)调节凝结时间 硬化性能(缓凝剂、早强
7、剂、速凝剂等)(3)改善耐久性(引气剂、阻锈剂、防水剂等)(4)改善其他性能(加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、碱-集料反应抑制剂等)3.掺加方法:先掺法、后掺法、同掺法。4.1.4 4.1.4 砼外加剂砼外加剂 4.常用外加剂(1)减水剂1)技术经济效益 工作性、水泥用量不变,减少用水量,提高混凝土强度 用水量、水泥用量不变,可增大混凝土的流变性 工作性、强度不变,可节约水泥用量 2)减水剂的种类 木质素磺酸盐类 聚烷基芳族磺酸盐类 三氯氰氨胶甲醛树脂磺酸盐类 3)注意 掺量为水泥量的0.5%1.0%,减水率为10%27%;28d强度提高30%50%;当水泥用量相同和强度相近时,可使塑性混凝土
8、的坍落度增加150mm以上。适用于蒸养混凝土、高强混凝主、早强混凝土及流态混凝土。1)机理:引气剂为憎水性表面活性物质,能降低水泥-水-空气的界面能,而且由于它的定向排列,形成单分子吸附膜提高泡膜的强度,并使气泡排开水分而吸着固相粒子表面,因而能使搅拌过程混进的空气形成微小而稳定的气泡、均匀分布于混凝土中。2)常用种类:有松香热聚物、烷基磺酸钠等阴离子表面活性剂。3)适宜掺加量:0.005%0.01%,混凝土中含气量为3%6%4)作用:由于气泡的存在,可改善新拌混凝土的和易性;减少泌水和离析对硬化后的混凝土,由于气泡彼此隔离,切断毛细孔通道,使水分不易渗入。又可缓冲其结冰膨胀的作用,提高混凝土
9、的抗冻性、抗渗性和抗蚀性。5)缺点:由于气泡的存在,混凝土强度有些降低。(2 2)引气剂)引气剂1)机理 早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂。早强剂对水泥中的硅酸三钙和硅酸二钙等矿物的水有催化作用,能加速水泥的水化和硬化,而具有早强的作用。2)种类 通常采用复合早强剂,可以获得更为有效的早强作用。常用的早强剂有三类:无机盐类、有机盐类和有机复合早强剂。3)作用 掺加三乙醇胺复合早强剂能提高砼的早期强度(2d强度)40%以上,使砼达到28d强度的养护时间缩短1/2。常用于混凝土快速低温施工。(3 3)早强剂)早强剂 1)机理 缓凝剂是能延缓混凝土的凝结时间,对混凝土后期物理力学性能无不利影响
10、的外加剂。缓凝剂能延缓水泥凝结时间,是因为在水泥及其水化物表面上的吸附作用,或与水泥反应生成不溶层而达到缓凝的效果。2)常用缓凝剂的种类 羟基羧酸盐:如酒石酸、酒石酸甲纳、柠檬酸、水杨酸。多羟基碳水化合物 如糖蜜、含氧有机酸、多元醇等。无机化合物 如Na3PO4、Na2B4O7、Na2SO4等。3)应用 缓凝剂用于桥梁大体积混凝土工程,可延缓混凝土的凝结时间,保持工作性,延长放热时间,消除或减少裂缝,保证结构整体性。(4 4)缓凝剂缓凝剂最常用的两大种粉煤灰粉煤灰硅粉硅粉4.1.5 4.1.5 掺和料掺和料火力发电厂工业废渣火力发电厂工业废渣生产硅铁合金或硅钢的副产品生产硅铁合金或硅钢的副产品
11、 具有很高的火山灰活性具有很高的火山灰活性 配制一般混凝土,掺量为水泥配制一般混凝土,掺量为水泥用量的用量的5%5%10%10%;配制高强混凝土,掺量为水泥配制高强混凝土,掺量为水泥用量的用量的20%20%30%30%。4.2 混凝土拌和物的性能 混凝土拌合物混凝土在未凝结硬化以前,称作新拌混凝土,或混凝土拌合物。混凝土拌合物必须具有良好的和易性,以便于施工,保证能获得良好的浇灌质量。第4章 混凝土和砂浆 1.和易性的概念 和易性是指混凝土拌合物易于施工操作(拌合、运输、浇灌、捣实)并能获致质量均匀、成型密实的性能。和易性是一项综合的技术性质,包括三方面的含义。4.2.1 混凝土拌合物的和易性
12、流动性粘聚性保水性和易性的三个方面 2.和易性测定方法 目前,尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易性的测定方法。在工地和试验室,通常采用测定拌合物的流动性,并辅以直观经验评定粘聚性和保水性三方面结合的方法。主要的试验方法有:()坍落度与坍落扩展度法()维勃稠度法如图,混凝土拌和物分三层装入坍落度筒;坍落度:筒高与坍落后试体最高点之间的高差。单位:mm(精确至5mm)。观察:粘聚性、保水性。全面地评价混凝土拌和物的工作性。(1 1)坍落度)坍落度 1.当混凝土拌和物的坍落度大于220mm时 用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径,在二者之差小于50mm的条件下,用其算术平均值作为坍落扩展度
13、值;否则,此次试验无效。2.适用于骨料最大粒径不大于40mm、坍落度不小于 10mm的混凝土。注意注意:混凝土按坍落度的分类根据坍落度不同,可将混凝土分为:1.大流动性混凝土:坍落度大于160mm;2.流动性混凝土:坍落度为100150mm;3.塑性混凝土:坍落度为1090mm;4.干硬性混凝土:坍落度小于10mm。(2)维勃稠度试验如图,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。维勃稠度值: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。单位:以s计(精确至1s)注意:适用于骨料D不大于40mm,维勃稠度在530s之间。3.影
14、响和易性的因素(1)水泥品种(2)集料的性质(3)水泥浆的数量(4)水泥浆的稠度(5)砂率(6)外加剂(7)时间和温度(外因)4.3 硬化后混凝土的性能 4.3.1 混凝土的强度 1.混凝土立方体抗压强度和强度等级(1)立方体抗压强度(fcu)按照标准的制作方法制成边长为150的正立方体试件,在标准养护条件(温度士1,相对湿度90以上)下,养护至28龄期,按照标准的测定方法测定其抗压强度值,称为混凝土立方体抗压强度。第4章 混凝土和砂浆 (2)立方体试件抗压强度标准值(fcu,k)立方体抗压强度只是一组混凝土试件抗压强度的算术平均值,并未涉及数理统计和保证率的概念。而立方体抗压强度标准值是按数
15、理统计方法确定,具有不低于保证率的立方体抗压强度。(3)强度等级 凝土的“强度等级”是根据“立方体抗压强度标准值”来确定的。如:C30,表示混凝土立方体抗压强度标准 fcu,k=30MPa。我国现行GB50010-2002混凝土结构设计规范规定,普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为:C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等14个强度等级。2.轴心抗压强度 为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情况,在钢筋混凝土结构计算中,计算轴心受压构件(例如柱子、衍架的腹杆等)时,都是采用混凝土的轴心抗压强度作为依据。测定其轴心
16、抗压强度,采用150mm150m300mm棱柱体作为标准试件,轴心抗压强度以fcp表示,以MPa计。3.劈裂抗拉强度 我国现行标准规定,采用标准试件立方体,按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为劈裂抗拉强度,简称劈拉强度fts计算公式:4.混凝土抗折强度(fcf)道路路面或机场跑道用混凝土,是以抗弯强度(或称抗折强度)为主要设计指标。水泥混凝土的抗弯强度试验是以标准方法制备成 150mm150mm550mm的梁形试件,在标准条件下养护 后,按三分点加荷,测定其抗弯强度(fcf)。计算公式:1.原材料及配合比因素 (1)水泥强度 (2)水灰比 4.3.2 4.3.2 影响混凝土强度的因素影响混凝土
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