混凝土基本知识简介-复习过程.ppt
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1、混凝土基本知识简介-第二节 普通混凝土1、普通混凝土介绍2、普通混凝土组成与结构3、普通混凝土组成材料4、新拌混凝土和易性5、混凝土强度6、混凝土耐久性7、水泥浆第三节 常见混凝土质量问题分析第一节第一节 概概 述述v1 1 混凝土的定义及分类混凝土的定义及分类 混凝土是以混凝土是以胶凝材料胶凝材料、水水和和骨料骨料按适当比例配按适当比例配合拌制成拌和物,经硬化后得到的人工石材。以水泥为合拌制成拌和物,经硬化后得到的人工石材。以水泥为胶胶凝材料凝材料、砂石砂石为骨料的混凝土称为水泥混凝土,在建筑工为骨料的混凝土称为水泥混凝土,在建筑工程中最为常用。程中最为常用。混凝土混凝土 胶凝胶凝 材料材料
2、 骨料骨料 水水港工混凝土港工混凝土水工混凝土水工混凝土耐碱混凝土耐碱混凝土耐酸混凝土耐酸混凝土耐热混凝土耐热混凝土防水混凝土防水混凝土按使用功按使用功能分能分2、混凝土的种类超高强混超高强混凝土凝土高强混凝高强混凝土土早强混凝土早强混凝土高性能混高性能混凝土凝土按强度按强度特征分特征分超早强混超早强混凝土凝土2、混凝土的种类按坍落度按坍落度 大小分大小分低塑性低塑性低塑性低塑性混凝土混凝土混凝土混凝土塑性混塑性混塑性混塑性混凝土凝土凝土凝土流动性流动性流动性流动性混凝土混凝土混凝土混凝土流态混流态混流态混流态混凝土凝土凝土凝土大流动性大流动性大流动性大流动性混凝土混凝土混凝土混凝土2、混凝土
3、的种类坍落度:测定混凝土拌和物和易性的一坍落度:测定混凝土拌和物和易性的一种指标,用拌和物在自重作用下向下坍种指标,用拌和物在自重作用下向下坍落的高度表示。其单位为落的高度表示。其单位为cmcm。按维勃按维勃按维勃按维勃稠度分稠度分稠度分稠度分特干硬性特干硬性特干硬性特干硬性混凝土混凝土混凝土混凝土半干硬性半干硬性半干硬性半干硬性混凝土混凝土混凝土混凝土干硬性干硬性干硬性干硬性混凝土混凝土混凝土混凝土超干硬性超干硬性超干硬性超干硬性混凝土混凝土混凝土混凝土2、混凝土的种类按施工工按施工工艺分艺分普通浇注普通浇注混凝土混凝土喷射混喷射混凝土凝土 泵送泵送混凝土混凝土离心成型离心成型混凝土混凝土2
4、、混凝土的种类按配筋情按配筋情况分况分素混凝土素混凝土钢筋混凝土钢筋混凝土 纤维混凝土纤维混凝土2、混凝土的种类3 3、混凝土的特性、混凝土的特性 (4 4)适用范围广泛)适用范围广泛 (3 3)来源广、造价低)来源广、造价低 (1 1)混凝土拌合物具有可塑性混凝土拌合物具有可塑性 (2 2)强度高耐久性好)强度高耐久性好 (5 5)抗拉强度低抗拉强度低 (6 6)自重大自重大 (7 7)生产工艺复杂,质量难以控制,管理困难)生产工艺复杂,质量难以控制,管理困难 1满足混凝土结构设计的强度要求,以保证构筑物能安全地承受各种设计荷载2满足混凝土施工所要求的和易性,以便硬化后能得到均匀密实的混凝土
5、具有与工程环境相适应的耐久性,以保证构筑物在所处环境中服役寿命满足经济与生态的要求,能源与资源消耗低、环境负荷少等344、土木工程对混凝土的基本要求第 二 节普 通 混 凝 土 一、普通混凝土介绍一、普通混凝土介绍v普通混凝土是指以水泥为普通混凝土是指以水泥为胶凝材料胶凝材料,砂子和,砂子和石子为石子为骨料骨料,经加水搅拌、浇筑成型、凝结,经加水搅拌、浇筑成型、凝结固化成具有一定强度的固化成具有一定强度的“人工石材人工石材”,即水,即水泥混凝土,是目前工程上最大量使用的混凝泥混凝土,是目前工程上最大量使用的混凝土品种。土品种。“混凝土混凝土”一词通常可简作一词通常可简作“砼砼”。v普通混凝土:
6、普通混凝土:一般来讲,普通混凝土是指区一般来讲,普通混凝土是指区别于以下几种特殊混凝土而用于一般建筑工别于以下几种特殊混凝土而用于一般建筑工程、市政等方面的混凝土。程、市政等方面的混凝土。混凝土的宏观结构粗骨料细骨料水泥石过渡区二、混凝土的组成与结构(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6075%715%2540%1421%2128%3942%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中的第五种成分水泥砂石水外加剂掺合料普通混凝土曾是主流,目前在民用建筑中仍大量采用外加剂混凝土一级和沿海城市,70%以上现代混凝土目前正在推广应用混凝土原材料
7、(二)混凝土的结构 宏观上,混凝土是一个砂、石颗粒状骨料分布在水泥石中形成的复合结构,主要由三相构成:v砂、石骨料是混凝土的骨架分散相;v水泥石是混凝土的基体相连续相;v骨料与水泥石间的过渡区界面相。混凝土结构图图5.1 普通混凝土结构示意图 1石子;2砂子;3水泥浆;4气孔(二)混凝土的结构v混凝土的结构v水泥+水水泥浆+砂水泥砂浆+石子混凝土拌合物硬化混凝土v组成材料的作用v混凝土体积构成混凝土体积构成水泥石水泥石2525左右;左右;砂和石子砂和石子7070以上;以上;孔隙和自由水孔隙和自由水115%5%。组成材料硬化前硬化后水泥+水润滑作用胶结作用砂+石子填充作用骨架作用背背散散射射扫扫
8、描描电电镜镜照照片片未水化水泥颗粒未水化水泥颗粒C-S-H氢氢氧氧化化钙钙单硫型硫单硫型硫铝酸盐铝酸盐3)3)过渡区相的结构要素v过渡区厚度;v过渡区固体颗粒尺寸与形状;v过渡区的孔隙率。骨料骨料氢氧化钙氢氧化钙混凝土中骨料与水泥石间的过渡区混凝土过渡区结构骨骨 料料过渡区过渡区水泥石本体水泥石本体C-S-H钙矾石钙矾石CH骨骨 料料裂缝扩展的裂缝扩展的路径和方向路径和方向骨骨 料料水泥石水泥石骨料骨料周围周围的过的过渡区渡区过渡区相ITZ Phase1.1.混凝土的结构特点v多物相、多孔性复合体 水泥石与砂石骨料均是多物相、多孔性材料v固体颗粒堆聚体 混凝土结构是一个各种尺寸的颗粒堆聚体,砂
9、石颗粒堆积成骨架,水化物与水泥颗粒堆积成水泥石v复杂与非匀质性骨料种类不一,形状与尺寸不等,分布不均;水泥石组成与结构不均;薄弱过渡区(厚度约1050m)的存在v非固定与可变性 水泥石和过渡区的组成与结构是随时间、温度与湿度环境不断变化着的。水泥石含有晶体和非晶体的水化物、未水化水泥颗粒、各种孔隙和水;砂石骨料含有各种岩石矿物和孔隙界面也含有水泥水化物和孔隙粗骨料堆积的孔隙由细骨料来填充;细骨料堆积的孔隙由水化物和水泥颗粒、矿物掺和料粉末颗粒来填充;由此形成一个固体颗粒密堆聚体结构。2.2.混凝土的结构要素v各种尺寸固体颗粒分布的均匀性;v各种固体颗粒堆积的密实性;v固体颗粒的总表面积;v总孔
10、隙率与界面孔隙率;v孔隙特征与孔径分布4.4.理想的混凝土结构v普通混凝土由水泥、砂、石和水组成,为了改善性能,可添加化学外加剂与矿物掺合料;砂石构成混凝土的骨架,传递应力,限制变形;水泥与水形成水泥浆,赋予新拌混凝土流动性,硬化后将骨料颗粒胶结成整体;v混凝土微结构是由骨料相、水泥石相和界面过渡区相构成的复杂结构;v结构特点有多物相、多孔性的堆积体复杂而不均匀非固定而多变v混凝土的理想结构均匀、密实的堆积体三、普通混凝土的组成材料 v骨 料v水v水 泥v外加剂(一)骨 料(Aggregate)2、混凝土中的骨料v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
11、成本;v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。1)混凝土中骨料的基本要求 v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;v骨料颗粒表面干净,以保证与水泥浆有良好的粘结力;v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;v具有足够的强度和坚固性,以保证起到骨架和传力作用。2 2)骨料的种类v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v按照骨料的密度普通骨料:堆积密度在15201680kg/m3的骨料 密度在25002700kg/m3轻骨料:堆积密度1120
12、kg/m3的骨料 密度在1000kg/m3重骨料:堆积密度2080kg/m3的骨料 密度在35004000kg/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2)骨料的种类按照骨料来源分为:v天然岩石骨料:由天然岩石组成的骨料,如砂、卵石、碎石等。v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。v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;v再生骨料:破碎混凝土、破碎粘土砖等。(2)(2)骨料的粒径及其分布v骨料粒径及其分布粗骨料:最大粒
13、径与颗粒级配;细骨料:细度模数与颗粒级配。v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。v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 骨料粒径越大,堆积的空隙越多,所需水泥浆用量越大级配不合理级配不合理(阻力大阻力大)级配合理级配合理(阻力小阻力小)1 1)砂子的颗粒级配与粗细程度v细度模数Mx细度模数表征砂的粗细程度,可以理解为质均粒径,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(2.21.6);中砂(3.02.3);粗砂(3.73.1)。v级配曲线级配曲线表示不同粒径砂的
14、颗粒搭配情况;根据级配曲线分为三个区:、;级配间接反映了砂颗粒的堆积密度。拌制砼以中砂为宜,普通砼用砂的细度模数为3.71.6v砂的颗粒级配v砂的颗粒级配指砂不同大小颗粒的搭配情况。单一粒径两种粒径多种粒径颗粒级配示意图3 3)石子的颗粒级配v石子的级配有连续级配和间断级配两种: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,造成粒级的间断,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。v石子的颗粒级配也用筛分法测定。细骨料粗骨料55%粗+45%细空隙率24%空隙率35%空隙率44%通通过过率率筛孔筛
15、孔等径颗粒骨料针片状骨料颗粒针片状球状6)骨料对混凝土强度的影响抗压强度(MPa)骨料最大粒径(mm)对于富水泥浆的混凝土:小粒径骨料可使混凝土强度较高;大粒径可使混凝土强度较低。对于贫水泥浆的混凝土:大粒径骨料使混凝土强度较高;小粒径骨料使混凝土强度较低;6)骨料对混凝土强度的影响抗压强度(psi)骨料最大粒径(in)水灰比越小,骨料粒径对混凝土强度的影响越明显:混凝土强度随骨料粒径的增大而降低含水状态:完全干燥 气 干 饱和面干 含水湿润含水量:不含水 有效含水量 有效含水量 有效含水量 完全干燥 气 干 饱和面干 含水湿润7 7)骨料的含水状态 干燥状态气干状态饱和面干状态湿润状态砂的含
16、水状态9 9)骨料的有害杂质v有害杂质的种类:粘土、泥块、云母;硫酸盐、硫化物、有机质;活性SiO2;针片状颗粒等。v有害杂质的危害:影响水泥的水化、腐蚀水泥石;影响混凝土的和易性影响混凝土的强度与耐磨性;增大混凝土的收缩;引起碱骨料反应等。含泥量很大的骨料1010)骨料的坚固性与强度v骨料的坚固性 骨料不因干/湿循环或冻/融循环等气候变化而产生体积变化导致混凝土的劣化。v骨料的坚固性取决于孔隙率、裂缝和杂质。v粗骨料的强度对混凝土强度有一定影响,要求骨料强度是混凝土配制强度的1.5倍。砂子的坚固性v定义:砂在气候、环境变化或其它物理因素作用下抵抗碎裂的能力。石子的强度与坚固性v强度强度 一般
17、以碎石或卵石的立方体强度或压碎指标来表示。一般以碎石或卵石的立方体强度或压碎指标来表示。立方体强度立方体强度 用用5050 5050 50mm50mm3 3的立方体的立方体(或或 5050 5050 mmmm的圆柱体的圆柱体)岩石试件,吸水饱和后测定的试件抗压强度。岩石试件,吸水饱和后测定的试件抗压强度。v坚固性坚固性 可直接用冻融循环或硫酸盐溶液进行快速检验石子的可直接用冻融循环或硫酸盐溶液进行快速检验石子的坚固性。坚固性。砂的技术质量要求 砂天然砂人工砂机制砂混合砂河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂等4.4.混凝土用砂的技术要求 v混凝土用砂的级配曲线一般应在区,以中砂为宜。v有害杂质含量 符合
18、国家标准(GB/T14684-2001)的要求。v坚固性 质量损失率 8%10%。v表观密度应大于2500kg/m3,堆积密度应大于1350kg/m3,空隙率应小于47。v经碱-骨料反应检验后,应无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象。5.5.混凝土用石子的技术要求 v最大粒径最大粒径D Dmaxmax要求:要求:中等强度的混凝土的最大粒径应中等强度的混凝土的最大粒径应 40mm40mm;高等级混凝土应高等级混凝土应 25mm25mm。对于钢筋混凝土,对于钢筋混凝土,D Dmaxmax 结构断面尺寸的结构断面尺寸的1/41/4、板厚、板厚的的1/21/2,或钢筋间最小净距的,或钢筋间最小净距的3/43/
19、4。v岩石强度与混凝土设计强度等级之比不应小于岩石强度与混凝土设计强度等级之比不应小于150%150%;四、新拌混凝土的和易性普通混凝土的主要性质:混凝土在凝结硬化前称为混凝土拌合物。混凝土拌合物不同的施工环境和施工条件下表现出不同的特征,而混凝土施工过程对硬化后的混凝土具有重大的影响,因此必须找出评价混凝土施工过程中的性质。这样才能保证混凝土的质量。拌合物状态时要求具有良好的和易性(或称工作性),硬化后的混凝土应具有足够的强度和必要的耐久性1、和易性(工作性)的概念和易性是砼拌合物的施工操作(拌合、运输、浇灌、捣实)的难易程度和抵抗离析作用程度并能获得质量均匀,密实砼的性能。和易性主要包括流
20、动性、粘聚性和保水性:和易性粘聚性保水性流动性易达结构均匀易成型密实好好在本身自重或施工机械振捣作用下,能产生流动并且均匀密实地填满模板的性能。各组成材料之间具有一定的内聚力,在运输和浇注过程中不致产生离析和分层现象的性质。具有一定的保持内部水分的能力,在施工过程中不致发生泌水现象的性质。保证混凝土硬化后的质量3、混凝土拌合物按流动性的分类按混凝土质量控制标准(GB50164)的规定,塑性混凝土、干硬性混凝土分别按坍落度、维勃稠度分为四级。见下表。名 称代号指标混凝土拌合物塑性混凝土(坍落度10mm)低塑性混凝土塑性混凝土流动性混凝土大流动性混凝土T1T2T3T410mm40mm50mm90m
21、m100mm150mm160mm干硬性混凝土(坍落度10mm)超干硬性混凝土特干硬性混凝土干硬性混凝土半干硬性混凝土 V0V1V2V331s30s21s20s11s10s5s水泥浆水泥浆的含量的含量水灰比水灰比砂率砂率施工方面施工方面原材料品原材料品质及性质质及性质主要主要因素因素5 5、影响和易性的主要因素影响和易性的主要因素砼拌合物的凝结时间v初凝时间表示施工时间的极限;终凝时间表示力学强度开始快速发展。v砼拌合物的凝结时间与所采用的水泥的凝结时间并不相等。水泥品种,环境温度、湿度、掺和料、外加剂、水泥的水化反应是影响砼凝结时间的主要因素。五、混凝土的强度v混凝土强度的种类混凝土强度抗拉强
22、度抗剪强度抗压强度握裹强度轴心抗压强度立方体抗压强度钢筋与混凝土钢筋与混凝土的粘结强度的粘结强度五、混凝土的强度(4)龄期v龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。v在正常的养护条件下,混凝土的抗压强度随龄期的增加而不断发展,在714d内强度发展较快,以后逐渐减慢,28d后强度发展更慢。v由于水泥水化的原因,混凝土的强度发展可持续数十年。v当采用普通水泥拌制的、中等强度等级的混凝土,在标准养护条件下,混凝土的抗压强度与其龄期的对数成正比。式中:fn、f28分别为n、28天龄期的抗压强度,MPa。(5)外加剂n3六、混凝土的耐久性1.耐久性的主要内容(1)抗渗性v混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗
23、压力水渗透的能力。v混凝土的抗渗性用抗渗等级表示。是以28d龄期的标准试件,按规定方法进行试验时所能承受的最大静水压力来确定。可分为P4、P6、P8、P10和P12等五个等级,分别表示混凝土能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0和1.2MPa的静水压力而不发生渗透。(2)抗冻性v混凝土的抗冻性是指混凝土在饱和水状态下,能抵抗冻融循环作用而不发生破坏,强度也不显著降低的性质。v用抗冻等级表示。抗冻等级是以28d龄期的混凝土标准试件,在饱和水状态下,强度损失不超过25,且质量损失不超过5时,所能承受的最大冻融循环次数来表示,有F10、F15、F25、F50、F100、F200、F250和F300等九
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