第四章 混凝土工程.ppt
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1、第四章第四章 混凝土工程混凝土工程4.1 砼原材料 砼工程在砼结构工程中占有重要地位,砼工程质量的好坏砼工程在砼结构工程中占有重要地位,砼工程质量的好坏直接影响砼结构的承载力、耐久性与整体性。砼工程包括直接影响砼结构的承载力、耐久性与整体性。砼工程包括配料、配料、搅拌、运输、浇捣、养护搅拌、运输、浇捣、养护等过程。等过程。4.1 4.1 砼原材料砼原材料混凝土的原材料是混凝土的原材料是水泥、砂、石、掺合料、外加剂水泥、砂、石、掺合料、外加剂和和水水。水泥水泥水泥是一种无机粉状水硬性胶凝材料,加水搅拌后成浆体,水泥是一种无机粉状水硬性胶凝材料,加水搅拌后成浆体,一段时间后逐渐硬化并产生强度,和砂
2、、石一起使用时,可使一段时间后逐渐硬化并产生强度,和砂、石一起使用时,可使三者牢固粘结在一起,具有一定的强度。三者牢固粘结在一起,具有一定的强度。我国目前使用的品种主要有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、我国目前使用的品种主要有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥以及矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥以及复合硅酸盐水泥等六大类。复合硅酸盐水泥等六大类。制作者:莫懿懿4.1 砼原材料砂砂根据其细度模数可分为根据其细度模数可分为粗砂、中砂、细砂粗砂、中砂、细砂和和特细砂特细砂四种。四种。混凝土用砂一般采用细度模数为混凝土用砂一般采用细度模数为2.
3、52.53.53.5的中砂或粗砂的中砂或粗砂,孔隙率不宜超过孔隙率不宜超过45%45%。对于强度等级。对于强度等级低于低于C30C30的混凝土,砂的含的混凝土,砂的含泥量应泥量应不大于不大于5%5%,强度等级,强度等级高于或等于高于或等于C30C30混凝土,含泥量应混凝土,含泥量应不大于不大于3%3%。石子石子石子有石子有卵石卵石或或碎石碎石。卵石表面光滑,空隙率与表面积较小,故相对碎石水泥用卵石表面光滑,空隙率与表面积较小,故相对碎石水泥用量稍小,但与水泥浆的粘结性也差一些,故量稍小,但与水泥浆的粘结性也差一些,故卵石混凝土的强度卵石混凝土的强度比碎石混凝土相比要低一些比碎石混凝土相比要低一
4、些。碎石则刚好相反,所需水泥用量。碎石则刚好相反,所需水泥用量稍多,与水泥浆的粘结性好一些,故稍多,与水泥浆的粘结性好一些,故碎石凝土的强度较高碎石凝土的强度较高,但,但其成本也较高。其成本也较高。制作者:莫懿懿4.1 砼原材料 碎石或卵石的碎石或卵石的颗粒级配颗粒级配和和最大粒径最大粒径对混凝土的强度影响较对混凝土的强度影响较大大,级配越好,孔隙率及总表面积越小,级配越好,孔隙率及总表面积越小,既能节约水泥,混凝既能节约水泥,混凝土的土的和易性和强度也越高和易性和强度也越高。最大粒径最大粒径不得大于结构截面不得大于结构截面最小尺寸的最小尺寸的1/41/4,且不得超过,且不得超过钢筋最小净距的
5、钢筋最小净距的3/43/4;对于混凝土实心板,骨料的最大粒径;对于混凝土实心板,骨料的最大粒径不不宜超过板厚的宜超过板厚的1/21/2,且,且不得超过不得超过50mm50mm。水水 饮用水都可用来拌制和养护混凝土。饮用水都可用来拌制和养护混凝土。污水、工业废水污水、工业废水和和PHPH值值4 4的酸性水的酸性水不得用于砼中。海水中含有氯盐,对钢筋有腐不得用于砼中。海水中含有氯盐,对钢筋有腐蚀作用,不得用于钢筋混凝土和预应力混凝土中。蚀作用,不得用于钢筋混凝土和预应力混凝土中。制作者:莫懿懿4.1 砼原材料外加剂外加剂 在混凝土中掺入少量外加剂,可在混凝土中掺入少量外加剂,可改善砼的性能改善砼的
6、性能,加速工程,加速工程进度或节约水泥,进度或节约水泥,因此外加剂已经成为砼重要组成部分。因此外加剂已经成为砼重要组成部分。减水剂减水剂减水剂是一种表面活性材料减水剂是一种表面活性材料,能显著能显著减少拌合用水减少拌合用水,改改善和易性、节约水泥、提高强度善和易性、节约水泥、提高强度。适用于。适用于大体积砼、防水砼大体积砼、防水砼和和泵送砼泵送砼。早强剂早强剂早强剂可以早强剂可以提高混凝土的早期强度提高混凝土的早期强度,从而加速模板周转,从而加速模板周转,加快工程进度,节约冬期施工费用。常用早强剂有氯化钙、硫加快工程进度,节约冬期施工费用。常用早强剂有氯化钙、硫酸钠、硫酸钾等,可根据工程实际情
7、况选用。有的早强剂(氯酸钠、硫酸钾等,可根据工程实际情况选用。有的早强剂(氯盐)对钢筋有锈蚀作用,因此在有配筋砼机构中使用量盐)对钢筋有锈蚀作用,因此在有配筋砼机构中使用量水泥水泥质量的质量的1%1%,并,并禁止使用于预应力结构禁止使用于预应力结构和和大体积砼大体积砼中。中。制作者:莫懿懿4.1 砼原材料 速凝剂速凝剂速凝剂起加速水泥的速凝剂起加速水泥的凝结硬化凝结硬化作用,用于作用,用于快速施工、堵快速施工、堵漏、喷射混凝土漏、喷射混凝土等。等。缓凝剂缓凝剂缓凝剂是一种能缓凝剂是一种能延长砼从塑性状态延长砼从塑性状态转到转到固体状态固体状态所需要所需要的时间,并对后期强度发展无明显影响的外加
8、剂。主要用于的时间,并对后期强度发展无明显影响的外加剂。主要用于夏夏季施工季施工、大体积混凝土大体积混凝土和和长距离运输的砼长距离运输的砼。加气剂加气剂加气剂能在混凝土中产生大量微小的加气剂能在混凝土中产生大量微小的封闭气泡封闭气泡,以改善,以改善混凝土的和易性、减少用水量、提高抗冻和抗渗性能、增加保混凝土的和易性、减少用水量、提高抗冻和抗渗性能、增加保温隔热、防噪音的功能。温隔热、防噪音的功能。制作者:莫懿懿4.1 砼原材料 防水剂防水剂防水剂是用以配制防水剂是用以配制防水混凝土防水混凝土的方法之一。用水玻璃配的方法之一。用水玻璃配制的混凝土不仅防水,而且还有很大的粘结力和速凝作用,用制的混
9、凝土不仅防水,而且还有很大的粘结力和速凝作用,用于于修补工程修补工程和和堵塞漏水堵塞漏水很有效果。很有效果。抗冻剂抗冻剂抗冻剂是能够降低混凝土中水的冰点的一种外加剂,也抗冻剂是能够降低混凝土中水的冰点的一种外加剂,也就是在混凝土中起到就是在混凝土中起到延迟水的冻结延迟水的冻结保证混凝土在负温条件下能保证混凝土在负温条件下能获得强度的持续增长。获得强度的持续增长。外掺料外掺料 在采用在采用硅酸盐水泥硅酸盐水泥或或普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥拌制的砼中掺入适量拌制的砼中掺入适量的矿物质混合材料,有助于减少水泥用量,改善混凝土的特定的矿物质混合材料,有助于减少水泥用量,改善混凝土的特定性能。外掺料一
10、般采用当地的工业废料或廉价的地方材料。性能。外掺料一般采用当地的工业废料或廉价的地方材料。制作者:莫懿懿4.2 混凝土的和易性及强度4.2 4.2 混凝土的和易性及强度混凝土的和易性及强度 砼的砼的和易性和易性及及强度强度是衡量砼质量的两个主要指标。是衡量砼质量的两个主要指标。(1 1)混凝土的和易性)混凝土的和易性指混凝土搅拌、运输、浇筑等过程中都能保持其成分均匀,指混凝土搅拌、运输、浇筑等过程中都能保持其成分均匀,不出现分层离析现象不出现分层离析现象,即具有一定的即具有一定的流动性、粘聚性流动性、粘聚性和和保水性保水性。砼根据砼根据不同的和易性需求不同的和易性需求,分为,分为塑性砼塑性砼和
11、和干硬性砼干硬性砼。塑性砼的。塑性砼的和易性用和易性用塌落度塌落度测定,干硬性砼的和易性用测定,干硬性砼的和易性用工作度实验工作度实验测定。测定。影响砼和易性的因素很多,有影响砼和易性的因素很多,有水泥形状、骨料种类,用水量、水水泥形状、骨料种类,用水量、水泥浆数量、砂率泥浆数量、砂率和和外加剂外加剂等。等。制作者:莫懿懿4.2 混凝土的和易性及强度制作者:莫懿懿4.2 混凝土的和易性及强度(2 2)混凝土的强度)混凝土的强度砼的砼的抗压强度抗压强度是作为控制和评定砼的主要指标。是作为控制和评定砼的主要指标。砼强度取决于砼强度取决于水泥强度等级水泥强度等级和和水灰比水灰比。在相同条件下,所用水
12、。在相同条件下,所用水泥强度等级越高,砼的强度等级也就越高;反之,强度则低。泥强度等级越高,砼的强度等级也就越高;反之,强度则低。水灰比水灰比是砼中是砼中水和水泥的质量比水和水泥的质量比。砼强度也跟砼强度也跟养护温度、湿度养护温度、湿度和和龄期龄期有关。有关。制作者:莫懿懿4.3 混凝土施工配料混凝土施工配料4.3 混凝土施工配料混凝土施工配料 混凝土施工配置强度混凝土施工配置强度由于混凝土是非匀质材料由于混凝土是非匀质材料,强度会有波动。强度会有波动。为保证混凝土实为保证混凝土实际施工强度际施工强度设计强度标准值,则施工配制强度比设计强度标准设计强度标准值,则施工配制强度比设计强度标准值提高
13、一个等级,并具有值提高一个等级,并具有95保证率,保证率,即:即:式中:式中:fcu,o混凝土的施工配制强度(混凝土的施工配制强度(N/mm2););fcu,k混凝土立方体抗压强度标准值(混凝土立方体抗压强度标准值(N/mm2););施工单位的混凝土强度标准差(施工单位的混凝土强度标准差(N/mm2)。)。施工单位的混凝土强度标准差施工单位的混凝土强度标准差 ,当施工单位具有近期(不超,当施工单位具有近期(不超过过3个月)的同一品种混凝土强度资料时,可按个月)的同一品种混凝土强度资料时,可按统计方法统计方法计算混计算混凝土强度标准差。凝土强度标准差。制作者:莫懿懿4.3 混凝土施工配料混凝土施
14、工配料式中:式中:fcu,ifcu,i统计期(可取统计期(可取1 1个月)内第个月)内第i i组试件强度组试件强度(N/mm(N/mm2 2)统计期内混凝土统计期内混凝土n n组试件强度的平均值组试件强度的平均值(N/mm(N/mm2 2);nn统计期内同一品种混凝土强度等级的试件组数统计期内同一品种混凝土强度等级的试件组数,n25,n25。当施工单位没有近期资料时,其混凝土强度标准差的取值可查当施工单位没有近期资料时,其混凝土强度标准差的取值可查表:表:例如例如:C40C40混凝土的施工配制强度为:混凝土的施工配制强度为:fcu.ofcu.o=40+1.6456=49.87MPa=40+1.
15、6456=49.87MPa制作者:莫懿懿4.3 混凝土施工配料混凝土施工配料 混凝土的施工配料计算混凝土的施工配料计算 施工配料是按现场使用搅拌机的装料容量进行施工配料是按现场使用搅拌机的装料容量进行一次(盘)一次(盘)的装料数量的计算的装料数量的计算。施工时混凝土各种配料的计量必须正确,。施工时混凝土各种配料的计量必须正确,特别是混凝土的水灰比对混凝土的强度和收缩影响很大。特别是混凝土的水灰比对混凝土的强度和收缩影响很大。影响施工配料的因素主要有二方面:一是影响施工配料的因素主要有二方面:一是称量不准称量不准;二是;二是砂石骨料未按砂石骨料未按实际含水量实际含水量进行施工配合比的换算。进行施
16、工配合比的换算。施工配料实际用水量的计算施工配料实际用水量的计算 施工配料的砂石均有一定的含水率,为保持水灰比不变,则施工配料的砂石均有一定的含水率,为保持水灰比不变,则施工配料的用水量须扣除砂石中的含水量。施工配料的用水量须扣除砂石中的含水量。制作者:莫懿懿4.3 混凝土施工配料混凝土施工配料假设试验室配合比为:假设试验室配合比为:水泥水泥 砂砂 石石 水水 C S G W =1 x y z现场砂的含水率为现场砂的含水率为a%,石子的含水率为,石子的含水率为b%,则要确定施工配合,则要确定施工配合比。比。单位用量的水泥需用:砂单位用量的水泥需用:砂 x(1+a%)石子石子 y(1+b%)水水
17、 z xa%yb%故施工配合比为故施工配合比为 C S G W=1 x(1+a%)y(1+b%):):(zxa%yb%)制作者:莫懿懿4.3 混凝土施工配料混凝土施工配料配料计算配料计算:据施工配合比及搅拌机一次出料量计算出一次投料量,据施工配合比及搅拌机一次出料量计算出一次投料量,使用袋装使用袋装水泥时可取整袋水泥量,但超量水泥时可取整袋水泥量,但超量10%10%。【例例】某混凝土实验配比为某混凝土实验配比为1 1:2.282.28:4.474.47,水灰比,水灰比0.630.63,水泥用,水泥用量为量为285kg/m285kg/m3 3,现场实测砂、石含水率为,现场实测砂、石含水率为3%3
18、%和和1%1%。拟用。拟用装料容量装料容量为为400400升的搅拌机拌制,试计算施工配合比及每盘投料量升的搅拌机拌制,试计算施工配合比及每盘投料量【解解】1 1)混凝土施工配合比为:水泥:砂:石:水)混凝土施工配合比为:水泥:砂:石:水 =1=1:2.282.28(1 10.030.03):):4.474.47(1 10.010.01):():(0.630.632.28 2.28 0.030.034.470.014.470.01)=1=1:2.352.35:4.514.51:0.5170.5172 2)搅拌机出料量:)搅拌机出料量:4004000.650.65(出料系数)(出料系数)=260(
19、=260(升升)=0.26(m)=0.26(m3 3)3 3)每盘投料量:水泥)每盘投料量:水泥2850.26=74(kg2850.26=74(kg)取)取75kg(75kg(一袋半水泥一袋半水泥)则:砂则:砂752.35=176(kg)752.35=176(kg);石;石754.51754.51=338(kg)=338(kg);水;水750.517=38.8(kg)750.517=38.8(kg)出料容积出料容积一般一般为为装料容积的装料容积的0.550.550.750.75,常取为常取为0.650.65,即即2/32/3左右左右制作者:莫懿懿4.4 混凝土搅拌4.4 4.4 混凝土搅拌混凝
20、土搅拌1 1混凝土搅拌机选择混凝土搅拌机选择 按搅拌原理分为按搅拌原理分为自落式自落式和和强制式强制式两类。两类。自落式搅拌机自落式搅拌机原理:将物料提高到一定高度后,利用重力作用自由下落,将物原理:将物料提高到一定高度后,利用重力作用自由下落,将物料混合均匀。料混合均匀。适用:一般适用于适用:一般适用于塑性混凝土塑性混凝土(坍落度较大的砼)(坍落度较大的砼)(录像:搅拌机)(录像:搅拌机)制作者:莫懿懿4.4 混凝土搅拌强制式搅拌机强制式搅拌机原理:利用机械叶片强迫物料朝环向、径向、竖向各个方向运动,原理:利用机械叶片强迫物料朝环向、径向、竖向各个方向运动,相互间产生剪切滑移,从而达到混合均
21、匀的目的。相互间产生剪切滑移,从而达到混合均匀的目的。适用:适用:搅拌搅拌干硬混凝土、低流动性混凝土干硬混凝土、低流动性混凝土及及轻骨料轻骨料混凝土。混凝土。强制式搅拌机又分为强制式搅拌机又分为立轴式立轴式和和卧轴式卧轴式两种。卧轴式分两种。卧轴式分单轴、双轴单轴、双轴。立轴式立轴式卧轴式卧轴式双卧轴搅拌筒双卧轴搅拌筒制作者:莫懿懿4.4 混凝土搅拌2 2 搅拌制度的确定搅拌制度的确定(1 1)搅拌机转速)搅拌机转速对自落式搅拌机,转速应满足下式要求对自落式搅拌机,转速应满足下式要求 式中:式中:RR搅拌筒半径(搅拌筒半径(m m)。)。对强制式搅拌机叶片转轴转速为对强制式搅拌机叶片转轴转速为
22、30r/min,30r/min,鼓筒的转速为鼓筒的转速为6 67r/min7r/min(盘转式)。(盘转式)。(2 2)搅拌时间)搅拌时间 混凝土的搅拌时间:从砂、石、水泥和水等全部材料投入混凝土的搅拌时间:从砂、石、水泥和水等全部材料投入搅拌筒起,到开始卸料为止所经历的时间。搅拌筒起,到开始卸料为止所经历的时间。搅拌时间宜适中,搅拌时间宜适中,其长短直接影响混凝土质量和生产效率。其长短直接影响混凝土质量和生产效率。制作者:莫懿懿4.4 混凝土搅拌搅拌时间过搅拌时间过短短混凝土不均匀,降低混凝土强度和工作性;混凝土不均匀,降低混凝土强度和工作性;搅拌时间适搅拌时间适中中适当延长搅拌时间,强度有
23、所提高;适当延长搅拌时间,强度有所提高;搅拌时间过搅拌时间过长长较差的骨料可能会破碎,砼分层离析,降低较差的骨料可能会破碎,砼分层离析,降低砼强度、工作性以及生产率。砼强度、工作性以及生产率。混凝土的搅拌时间与混凝土混凝土的搅拌时间与混凝土坍落度坍落度、搅拌机、搅拌机机型机型和和出料量出料量等等因素有关。(因素有关。(注:注:混凝土搅拌混凝土搅拌最长时间最长时间不宜超过表中规定不宜超过表中规定最短最短时间的三倍!时间的三倍!)混凝土坍落度混凝土坍落度 (mmmm)搅拌机机型搅拌机机型搅拌机出料量搅拌机出料量(L)(L)2505005003030强制式强制式60609090120120自落式自落
24、式90901201201501503030强制式强制式606060609090自落式自落式90909090120120制作者:莫懿懿4.4 混凝土搅拌(3 3)投料顺序)投料顺序 一次投料法一次投料法:在上料斗中:在上料斗中先倒石子,再加水泥,最后加砂先倒石子,再加水泥,最后加砂。优点:水泥位于砂石之间,可减少水泥飞扬。优点:水泥位于砂石之间,可减少水泥飞扬。二次投料法二次投料法分为:分为:预拌水泥砂浆法预拌水泥砂浆法和和预拌水泥净浆法预拌水泥净浆法。预拌水泥砂浆法预拌水泥砂浆法是指先将水泥、砂和水加入搅拌筒内进行充分是指先将水泥、砂和水加入搅拌筒内进行充分搅拌,成为均匀的搅拌,成为均匀的水泥
25、砂浆水泥砂浆后,再加入石子搅拌成均匀的混凝后,再加入石子搅拌成均匀的混凝土。土。预拌水泥净浆法预拌水泥净浆法是先将水泥和水充分搅拌成均匀的是先将水泥和水充分搅拌成均匀的水泥净浆水泥净浆后,后,再加入砂和石子搅拌成混凝土。再加入砂和石子搅拌成混凝土。优点:水泥用量不变时,强度可提高优点:水泥用量不变时,强度可提高10%10%1515;强度不变时,水泥用量可节约强度不变时,水泥用量可节约15152020。制作者:莫懿懿4.5 混凝土运输4.5 4.5 混凝土运输混凝土运输1 1 混凝土运输的要求混凝土运输的要求(1 1)保证混凝土的浇筑量)保证混凝土的浇筑量。尤其是在不允许留施工缝的情况下,。尤其
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- 第四章 混凝土工程 第四 混凝土 工程
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