土木工程材料普通混凝土.pptx

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1、一一混凝土分类混凝土分类1混凝土按照表观密度分类混凝土按照表观密度分类l(1)特重混凝土：特重混凝土：容重大于容重大于2800kgm3，采用重晶石、重的集料制成，具有防御，采用重晶石、重的集料制成，具有防御X等等射线的性能。射线的性能。l(2)普通混凝土普通混凝土简称混凝土。容重在简称混凝土。容重在2000一一2800kgm3之间。一般在之间。一般在2400kgm3左右。左右。用于建筑物承重结构材料。用于建筑物承重结构材料。l(3)轻混凝土轻混凝土l容重小于容重小于1950kgm3，可用作结构材料和保温绝热材料。，可用作结构材料和保温绝热材料。第1页/共119页2.2.按用途分类按用途分类按用

2、途分类按用途分类结构、装饰、防水、道路、防辐射、耐结构、装饰、防水、道路、防辐射、耐结构、装饰、防水、道路、防辐射、耐结构、装饰、防水、道路、防辐射、耐热、大体积、膨胀混凝土等。热、大体积、膨胀混凝土等。热、大体积、膨胀混凝土等。热、大体积、膨胀混凝土等。3 3、按强度等级分类、按强度等级分类、按强度等级分类、按强度等级分类（1 1）普通混凝土）普通混凝土）普通混凝土）普通混凝土C60C60以下以下以下以下C3060MP60MP（3 3）超高强混凝土）超高强混凝土）超高强混凝土）超高强混凝土100MP100MP4 4、按生产和施工方法分类、按生产和施工方法分类、按生产和施工方法分类、按生产和施

3、工方法分类泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、预泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、预泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、预泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、预拌混凝土、压力灌浆混凝土等。拌混凝土、压力灌浆混凝土等。拌混凝土、压力灌浆混凝土等。拌混凝土、压力灌浆混凝土等。第2页/共119页l二二混凝土的特点混凝土的特点优点优点:(1)占材料用量占材料用量80以上的砂、石集料资源丰富，易于就地取以上的砂、石集料资源丰富，易于就地取材。材。(2)混合料具有可塑性，可以按工程结构要求浇筑成不同形状混合料具有可塑性，可以按工程结构要求浇筑成不同形状和尺寸的整体结构或预制构件。和尺寸的整体结构或预制构

4、件。(3)匹配性好。与钢筋、钢纤维等，与钢材有基本相同的线膨匹配性好。与钢筋、钢纤维等，与钢材有基本相同的线膨胀系数，相互粘结牢固，工作整体性强。胀系数，相互粘结牢固，工作整体性强。(4)可调整性强。改变组分品种和数量时可以制得不同物理力可调整性强。改变组分品种和数量时可以制得不同物理力学性质的混凝土。学性质的混凝土。(5)节省钢材、木材。节省钢材、木材。(6)强度高，耐久性较好，在一般环境中使用时维护费用低。强度高，耐久性较好，在一般环境中使用时维护费用低。缺点缺点:l自重大、比强度小、抗拉强度低、变形能力差、易开裂自重大、比强度小、抗拉强度低、变形能力差、易开裂第3页/共119页l三三混凝

5、土的优点和发展混凝土的优点和发展发展方向：集中、工业化生产和管理（商品混凝土）高性能混凝土（高强度、良好的工作、稳定、耐久性）第4页/共119页7.2普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料l基本组成材料：水泥、水、基本组成材料：水泥、水、天然砂和石子、外加剂和掺天然砂和石子、外加剂和掺合料。合料。水、水泥形成水泥浆包裹在砂粒表面，填水、水泥形成水泥浆包裹在砂粒表面，填充砂粒间的空隙充砂粒间的空隙再形成水泥砂浆包裹住石再形成水泥砂浆包裹住石子，填充石子间空隙子，填充石子间空隙砂和石起骨架作用砂和石起骨架作用l性质取决于原材料的性质和材料的相对含量普通混凝土结构示意图第5页/共119页一一水泥水

6、泥 在混凝土中最重要的材料，起胶结作用在混凝土中最重要的材料，起胶结作用应合理正确地选择水泥品种和等级应合理正确地选择水泥品种和等级1、水泥品种的选择、水泥品种的选择根据工程性质特点，所处环境及施工条件合理根据工程性质特点，所处环境及施工条件合理选用选用第6页/共119页2、水泥强度等级的选择、水泥强度等级的选择高强度等级砼高强度等级砼采用高强度等级水泥采用高强度等级水泥水泥强度水泥强度/混凝土强度混凝土强度=0.91.5低强度等级砼低强度等级砼采用低强度等级水泥采用低强度等级水泥水泥强度水泥强度/混凝土强度混凝土强度=1.52.0低强度水泥配高强度砼，水泥用量多不经济。低强度水泥配高强度砼，

7、水泥用量多不经济。高强度水泥配低强度砼，少量就能满足要求，高强度水泥配低强度砼，少量就能满足要求，要保证施工的和易性及而久性要增加水泥用量，要保证施工的和易性及而久性要增加水泥用量，也不经济。也不经济。第7页/共119页二二细骨料细骨料 细骨料：粒径在细骨料：粒径在150m4.75mm之间的岩石之间的岩石颗粒。颗粒。技术性能要求：技术性能要求：有害杂质含量少有害杂质含量少具有良好的颗粒形状具有良好的颗粒形状适宜的颗粒级配和细度适宜的颗粒级配和细度表面粗糙，与水泥粘结牢固表面粗糙，与水泥粘结牢固性能稳定，坚固耐久性能稳定，坚固耐久第8页/共119页1.砂的种类及特性砂的种类及特性天然砂：自然风化

8、、水流搬运形成。有天然砂：自然风化、水流搬运形成。有海砂、山砂、河砂。海砂、山砂、河砂。人工砂：由岩石机械破碎而成。国标规定人工砂：由岩石机械破碎而成。国标规定砂按细度分为粗、中、细砂按细度分为粗、中、细按技术要求分为按技术要求分为、类类第9页/共119页2.混凝土用砂的质量技术要求混凝土用砂的质量技术要求（1）含泥量 石粉含量和泥块含量（2）有害杂质含量砂中有害杂质的含量目目第10页/共119页（3）碱活性骨料）碱活性骨料碱与骨料中碱活性物质在潮湿的环境下碱与骨料中碱活性物质在潮湿的环境下会发生导致砼开裂的膨胀反应。膨胀率会发生导致砼开裂的膨胀反应。膨胀率0.1%。第11页/共119页（4）

9、细度模数和颗粒级配）细度模数和颗粒级配定义：指砂的粗细程度。不同粒径的砂粒，混合在一定义：指砂的粗细程度。不同粒径的砂粒，混合在一起后的总体砂的粗细起后的总体砂的粗细程度。程度。分为分为粗砂、中砂、细砂粗砂、中砂、细砂等几种等几种一般一般粗砂的比表面积小，其外包裹水泥浆少，粗砂的比表面积小，其外包裹水泥浆少，用水泥量最省。用水泥量最省。颗粒级配：不同粒径砂颗粒的分布情况。颗粒级配：不同粒径砂颗粒的分布情况。第12页/共119页 级配的粗细程度用细度模数来表示级配的粗细程度用细度模数来表示 常用常用筛分析筛分析的方法测定的方法测定方法：用一套方孔孔径（净尺寸）为方法：用一套方孔孔径（净尺寸）为9

10、.5，4.75，2.36，1.18，0.6，0.3，0.15的七个标准筛，的七个标准筛，将将500克干砂试样由粗到细依次过筛，称筛余克干砂试样由粗到细依次过筛，称筛余百分率进行计算百分率进行计算。第13页/共119页分计筛余百分率：各筛上筛余量占砂样总质分计筛余百分率：各筛上筛余量占砂样总质量的百分率，用量的百分率，用a1a6表示。表示。累计筛余百分率：各筛和比该筛粗的所有分累计筛余百分率：各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和。用计筛余百分率之和。用A1A6表示。表示。第14页/共119页砂样分析结果分计筛余百分率：各筛上筛余量占砂样总质量的百分率，用a1a6表示。累计筛余百分率：各筛和比该

11、筛粗的所有分计筛余百分率之和。用A1A6表示。第15页/共119页细度模数：细度模数：Mx在3.71.6之间 粗砂粗砂 3.73.1 中砂中砂 3.02.3 细砂细砂 2.21.6 特细砂特细砂 1.50.7 水工混凝土用砂水工混凝土用砂Mx在在2.43.0为宜。为宜。对细度模数对细度模数3.71.6的普通混凝土用砂，根据的普通混凝土用砂，根据600m孔径筛（控制粒级）累计筛余百分率划分为孔径筛（控制粒级）累计筛余百分率划分为、三个级配区。（见后图）三个级配区。（见后图）l4.75mm 010 、区l600m 85 71 区 7041 区 4016 区第16页/共119页砂样分析结果分计筛余百

12、分率：各筛上筛余量占砂样总质量的百分率，用分计筛余百分率：各筛上筛余量占砂样总质量的百分率，用a1a6表示。表示。累计筛余百分率：各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和。用累计筛余百分率：各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和。用A1A6表示。表示。细度模数：细度模数：属于中砂属于中砂600m累计百分率为累计百分率为52，属于，属于区（区（7041）第17页/共119页砂子砂子1、2、3 级配区曲线级配区曲线判断砂级配合格和依据：判断砂级配合格和依据：l4.75mm010l600m1685以上两项必须满足要求，允许以上两项必须满足要求，允许其它档略有超出，但超出总量应小其它档略有超出，但超出总

13、量应小于于5%。（按表。（按表6.5）l砂有细度模数相同，颗粒级配可以砂有细度模数相同，颗粒级配可以不同不同如级配不满足要求，可通过下面方法如级配不满足要求，可通过下面方法改善：改善：l人工掺配人工掺配l过筛过筛偏向右下方，表示砂较粗偏向左下方，表示砂较细第18页/共119页级配良好的砂，空隙率小，水泥用量少，可以提高混凝土的密实度和强度。二种就减小三种就更小同粒径的砂空隙最大第19页/共119页（5）砂的物理性质）砂的物理性质1）表观密度、堆积密度、空隙率）表观密度、堆积密度、空隙率表观密度表观密度2500堆积密度堆积密度1350空隙率空隙率47%2）砂的坚固性）砂的坚固性定义：砂在自然风化

14、和其它外界物理、化学因素作用定义：砂在自然风化和其它外界物理、化学因素作用下，抵抗破裂的能力。下，抵抗破裂的能力。方法：方法：硫酸钠溶液法硫酸钠溶液法浸泡取出浸泡取出5次循环，质量损失符合规定要求。次循环，质量损失符合规定要求。压碎指标法（对于人工砂）压碎指标法（对于人工砂）分为分为、类类第20页/共119页三 粗骨料 粒径大于4.75的骨料为粗骨料（卵石和碎石）。对用于配制普通混凝土的卵石和碎石两种。第21页/共119页1、颗粒形状和表面特征卵石天然岩石以自然风化，水流搬运与分选，形成小于4.75的颗粒。碎石天然岩石以破碎、筛分制成。都分为、三种类别。2、含泥量、泥块含量 含泥量 粒径75颗

15、粒含量 泥块含量 4.75mm的 经水洗、手提后小于2.36mm的颗粒含量。3、有害物质 含泥量、泥块含量、有机物、硫化物 第22页/共119页l4 4、最大粒径、颗粒级配、最大粒径、颗粒级配l （1 1）石子最大粒径（）石子最大粒径（D Dmaxmax）l 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最大大粒粒径径。石石子子的的最最大大粒粒径径增增大大，则则相相同同质质量量石石子子的的总总表表面面积积减减小小，混混凝凝土土中中包包裹裹石石子子所所需需水水泥泥浆浆体体积积减减少少，即即混混凝凝土土用用水水量量和和水水泥泥用用量量都都可可减减少少。在在一一定定的

16、的范范围围内内，石石子子最最大大粒粒径径增增大大，可可因因用用水水量量的的减减少少提提高高混混凝凝土的强度。土的强度。第23页/共119页l然然而而石石子子最最大大粒粒径径（D Dmaxmax）过过大大时时，则则由由于于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造成成混混凝凝土土的的强强度度下下降降。同同时时，最最大大粒粒径径的的选选用用，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限制制。根根据据我我国国钢钢筋筋混混凝凝土土施施工工规规范范规规定定：混混凝凝土土用用粗粗骨骨料料的的最最大大粒粒径径不不得得大大于于结结构构物物最最小小断断面面的

17、的短短边边长长度度的的；不不得得大大于于钢钢筋筋最最小小净净距距的的 。另另外外还还受受搅拌机以及输送管道等条件的限制。搅拌机以及输送管道等条件的限制。第24页/共119页l（2 2）颗粒级配）颗粒级配l粗粗骨骨料料的的级级配配原原理理和和要要求求与与细细骨骨料料基基本本相相同同。级级配配试试验验采采用用筛筛分分法法测测定定，即即用用2.362.36、4.754.75、9.59.5、16.016.0、19.019.0、26.526.5、31.531.5、37.537.5、53.053.0、63.063.0、75.075.0和和9090等十二种孔径的圆孔筛进行筛分。等十二种孔径的圆孔筛进行筛分。

18、l 石石子子的的颗颗粒粒级级配配可可分分为为连连续续级级配配和和间间断断级级配配。连连续续级级配配是是石石子子粒粒级级呈呈连连续续性性，即即颗颗粒粒由由小小到到大大，每每级级石石子子占占一一定定比比例例。用用连连续续级级配配的的骨骨料料配配制制的的混混凝凝土土混混合合料料，和和易易性性较较好好，不不易易发发生生离离析析现现象象。连连续续级级配配是是工程上最常用的级配。工程上最常用的级配。第25页/共119页l间间断断级级配配也也称称单单粒粒级级级级配配。间间断断级级配配是是人人为为地地剔剔除除骨骨料料中中某某些些粒粒级级颗颗粒粒，从从而而使使骨骨料料级级配配不不连连续续，大大骨骨料料空空隙隙由

19、由小小几几倍倍的的小小粒粒径径颗颗粒粒填填充充，以以降降低低石石子子的的空空隙隙率率。由由间间断断级级配配制制成成的的混混凝凝土土，可可以以节节约约水水泥泥。由由于于其其颗颗粒粒粒粒径径相相差差较较大大，混混凝凝土土混混合合物物容容易易产产生生离离析析现现象，导致施工困难。象，导致施工困难。l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、卵卵石的颗粒级配规格见表石的颗粒级配规格见表第26页/共119页第27页/共119页l5 5、粗骨料的强度及坚固性、粗骨料的强度及坚固性l（1 1）粗骨料的强度）粗骨料的强度l粗粗骨骨料料的的强强度度采采用用岩岩石石立立方方体体强强度

20、度或或粒粒状状石石子子的压碎指标来表示。的压碎指标来表示。l岩岩石石立立方方强强度度试试验验，是是用用母母岩岩制制成成555555 立立方方体体，或或直直径径与与高高度度均均为为5 5的的圆圆柱柱体体试试样样，浸浸泡泡水水中中，待待吸吸水水饱饱和和后后进进行行抗抗压压试试验验。石石子子抗抗压压强强度度与与设设计计要要求求的的混混凝凝土土强强度度等等级级之之比，不应低于比，不应低于1.51.5。第28页/共119页l压碎指标是将一定重量气干状态下1020的石子装入一定规格的金属圆桶内，在试验机上施加荷载到200，卸荷后称取试样质量（0），再用孔径为2.36的筛子筛除被压碎的细粒，称取试样的筛余量

21、（m1），用下式计算压碎指标：l式中a-压碎指标值，%；l0-试样质量，g；lm1-压碎试验后试样的筛余量，g。l压碎指标值越小，骨料的强度越高。第29页/共119页l（2 2）骨料的坚固性）骨料的坚固性l骨骨料料的的坚坚固固性性是是指指在在气气候候、外外力力和和其其他他物物理理力力学学因因素素作作用用（如如冻冻融融循循环环作作用用）下下骨骨料料抗抗碎碎裂裂的的能能力力。坚坚固固性性试试验验是是用用硫硫酸酸钠钠溶溶液液法法检检验验，试试样样经经五五次次干干湿湿循循环环后后，其其质质量量损损失失应应不不超超过过规范的规定。规范的规定。第30页/共119页l四四 混凝土拌合及养护用水混凝土拌合及养

22、护用水l 在在拌拌制制和和养养护护混混凝凝土土用用的的水水中中，不不得得含含有有影影响响水水泥泥正正常常凝凝结结与与硬硬化化的的有有害害杂杂质质，如如油油脂脂、糖糖类类等等。凡凡是是能能饮饮用用的的自自来来水水和和清清洁洁的的天天然然水水，都都能能用用来来拌拌制制和和养养护护混混凝凝土土。污污水水、PHPH值值小小于于的的酸酸性性水水、含含硫硫酸酸盐盐（按按3 3计计）超超过过水水重重的的水水均均不不得得使使用用，在在对对水水质质有有疑疑问问时时可可将将该该水水与与洁洁净净水水分分别别制制成成混混凝凝土土试试块块，然然后后进进行行强强度度对对比比试试验验，如如果果用用该该水水制制成成的的试试块

23、块强强度度不不低低于于洁洁净净水水制制成成的的试试块块强强度度，就就可可用用此此水水来来拌拌制制混混凝凝土土。海海水水中中含含有有硫硫酸酸盐盐、镁镁盐盐和和氯氯化化物物，对对水水泥泥石石有有侵侵蚀蚀作作用用，对对钢钢筋筋也也会会造造成成锈锈蚀蚀，因因此此一一般般不不得得用用海水拌制混凝土。海水拌制混凝土。第31页/共119页骨料的含水状态骨料的含水状态l干燥状态：含水率等于或接近于干燥状态：含水率等于或接近于0。l气干状态：含水率与大气湿度相平衡。（未饱和）气干状态：含水率与大气湿度相平衡。（未饱和）l饱和面干状态：内部孔隙含水达到饱和，而其表面干燥。饱和面干状态：内部孔隙含水达到饱和，而其表

24、面干燥。l湿润状态：内部孔隙含水达到饱和，表面还附有自由水。湿润状态：内部孔隙含水达到饱和，表面还附有自由水。建筑工程中：普通混凝土配合比计算以干燥状态骨料为准。大型水利工程中：普通混凝土配合比计算以饱和面干状态骨料为基准。第32页/共119页7.3砼外加剂砼外加剂一、外加剂的分类 按主要功能分为四类：（1）改变砼拌和物的流变性能减水剂、引气剂、泵送剂 （2）调节砼的凝结时间、硬化性能缓凝剂、早强剂、速凝剂 （3）改善耐久性 引气剂、防水剂、阻锈剂 （4）改善砼的其它性能加气剂、膨胀剂、防冻剂、防水剂、着色剂第33页/共119页(1)减水剂减水剂定义：在砼坍落度基本相同的条件下，能显著减定义：

25、在砼坍落度基本相同的条件下，能显著减少砼拌合用水量的外加剂少砼拌合用水量的外加剂。分为：普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、分为：普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂缓凝减水剂1、减水剂的作用机理、减水剂的作用机理表面活性物质：亲水基团、憎水基团。表面活性物质：亲水基团、憎水基团。见下页图：见下页图：表面活性物质亲水基团带负电，水泥颗粒表面活性物质亲水基团带负电，水泥颗粒间产生相互排斥力，而使水泥絮凝结构解体，间产生相互排斥力，而使水泥絮凝结构解体，释放出游离水，增加流动性。释放出游离水，增加流动性。二、常用外加剂第34页/共119页减水剂机理图减水剂机理图第35页/共119页2、经

26、济效果（作用）、经济效果（作用）（1）增加流动性（2）提高了砼强度（3）节约水泥（4）提高砼耐久性3、常用的减水剂、常用的减水剂 木质素系减水剂木钙、木钠、木镁（生产纸浆剩下的亚硫酸盐浆废液作原料）萘磺酸盐系减水剂萘或萘的同系物经磺化与甲醛缩合 水溶性树脂减水剂以水溶性树脂为主要原料详见下表：第36页/共119页第37页/共119页（2）早强剂早强剂 定义：定义：早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂，常用于要求拆模早的工早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂，常用于要求拆模早的工程、抢修工程及冬季施工。程、抢修工程及冬季施工。常用早强剂有：氯盐系：常用早强剂有：氯盐系：NaCl、KCl、Al

27、Cl3、FeCl3硫酸盐系：硫酸盐系：CaSO4、Na2SO4、Al2(SO4)3有机胺系、复合早强剂有机胺系、复合早强剂等等第38页/共119页（3）引气剂引气剂 定义：定义：引气剂是在搅拌混凝土过程中能引人大量均匀分布、稳定而封闭的微小引气剂是在搅拌混凝土过程中能引人大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。气泡的外加剂。引气剂多属憎水性表面活性剂。主要品种有松香皂、松香热聚物、烷基苯磺酸引气剂多属憎水性表面活性剂。主要品种有松香皂、松香热聚物、烷基苯磺酸盐等。盐等。作用：作用：1改善和易性改善和易性2提高耐久性提高耐久性3混凝土的强度及耐磨性降低混凝土的强度及耐磨性降低（4）防水剂）防

28、水剂定义：防水剂是一种能减少孔隙和堵塞毛细通道，用以降低混凝土在静水压力定义：防水剂是一种能减少孔隙和堵塞毛细通道，用以降低混凝土在静水压力下透水性的外加剂。下透水性的外加剂。防水剂分为：防水剂分为：无机防水剂，如三氯化铁、水玻璃等，无机防水剂，如三氯化铁、水玻璃等，有机防水剂如有机硅、沥青、橡胶液利树脂乳液等。有机防水剂如有机硅、沥青、橡胶液利树脂乳液等。目目第39页/共119页（5）缓凝剂缓凝剂定义：缓凝剂是延长混凝土凝结时间的外加剂。缓凝剂还具有减水、增强、降低水化热等功能，对钢筋无腐蚀作用，多用于高温季节施工、大体积混凝土施工、滑模施工、泵送混凝土及较长时间停放或远距离运送的商品混凝土

29、等。缓凝剂的分类、品种及掺量见下表：第40页/共119页（6）防冻剂防冻剂 定义：防冻剂是在规定温度下，能显著降低冰点，并在规定时间内达到足够防冻强度的外加剂。防冻剂中能降低混凝土冰点的品种有：氯化钠、亚硝酸钠及尿素等；能直接参与水泥水化反应，加速混凝土凝结硬化，提高混凝土强度的品种有：碳酸钾、氯什钙、硝酸钙等。冬季使用的防冻剂通常由减水剂、引气剂、早强剂和防冻刑等复合而成，其效果要比单独使用好。第41页/共119页（7）其它外加剂其它外加剂 膨胀剂，水下混凝土不离析剂等。第42页/共119页7.4混凝土掺合料混凝土掺合料l掺合料l是指除水泥、水、砂、石及化学外加剂之外的，用于节约水泥、改善混

30、凝土性能、调节混凝土强度等级或增加其功能或赋予其智能的成分。l常用的第六组分是天然或人造的矿物材料，统称混凝土掺合料。常用的矿物掺合料主要品种有硅灰、粉煤灰、粒化高炉矿渣粉等。第43页/共119页l粉煤灰粉煤灰是由燃烧煤粉的锅炉烟气中收集到的细粉末，其颗粒多呈球形，表面光滑。粉煤灰分为高钙（氧化钙含量大于10%）粉煤灰和低钙（氧化钙含量小于10%）粉煤灰。l粉煤灰作为混凝土掺合料有两个方面的作用：一是节约水泥（一般可节约水泥10%15%），有显著的经济效益；二是改善和提高混凝土的一些技术性能。第44页/共119页l硅灰硅灰又称硅粉或硅烟灰，是从生产硅铁合金或硅钢等所排放的烟气中收集到的颗粒极细

31、的烟尘，颜色呈浅灰到深灰。硅灰作为混凝土掺合料主要有改善混凝土拌合物的粘聚性和保水性，提高混凝土强度，改善混凝土孔结构，提高混凝土抗渗性、抗冻性及抗腐蚀性，抑制碱集料反应等作用。第45页/共119页l粒化高炉矿渣粉 粒化高炉矿渣粉是将粒化高炉矿渣经干燥、磨细达到相当细度且符合相应活性指数的粉状材料。粒化高炉矿渣粉作为混凝土的掺合料，可等量替代水泥用量，而且还能显著地改善混凝土的综合性能。第46页/共119页7.5混凝土拌合物的和易性混凝土拌合物的和易性混凝土拌和物（新拌混凝土）：砼的各组成材料按一定的比例配合搅拌而成的尚未凝固的材料。提出和易性的概念主要是为了:便于施工获得均匀而密实的混凝土,

32、以保证砼的强度和耐久性第47页/共119页7.5.1和易性的概念及测定办法 定义：指混凝土易于各工序施工操作（搅拌、运输、浇注、捣实）并能获得得质量均匀、成型密实的混凝土的性能。和易性包括三个部分l流动性：在自重、振捣下，能流动并能均匀密实地填满模板的性能。l粘聚性：砼拌和物的组分之间有一定的凝聚力。运输浇注不分层离析。l保水性：保持水分的能力。不泌水。（保水性差会降低砼的强度和耐久性）三者之间相互关联又互相矛盾，粘聚性好，保水性一般也好，但流动性可能差。增大流动性，粘聚性、保水往往变差。三方面统一即和易性好。第48页/共119页7.5.2和易性和易性评定和易性方法：l流动性的检测方法：坍落度

33、（T）维勃稠度（s）l粘聚性的检测方法：采用直观经验目测。l保水性的检测方法：采用直观经验目测。1、坍落度l定义：见下图第49页/共119页坍落度的测定方法坍落度的测定方法第50页/共119页第51页/共119页测量坍落度值第52页/共119页按坍落度值将砼流动性大小分为四个级别（1）大流动性砼：T160mm（2）流动性砼：T=100-150mm（3）塑性砼：T=50-90mm（4）低塑性砼：T=10-40mm当T10mm时，为干硬性砼。用维勃稠度（s）来表示。第53页/共119页l选择坍落度，应根据结构类型构件截面大小配筋疏密输送方式施工捣实方法等因素来确定。一般板、梁、柱，T=3050mm

34、泵送砼，T=80180mm第54页/共119页552、维勃稠度、维勃稠度l测定T10mm的干硬性砼的流动性。定义、方法见下图第55页/共119页l维勃稠度用时间秒（s）来表示，稠度值一般为530s，适用于石子最大粒径DM40mm的砼。l按维勃稠度可分为四个等级半干硬性砼（105s）干硬性砼（2011s）特干硬性砼（3021s）超干硬性砼（31s）第56页/共119页3.影响砼和易性的主要因素（1）水泥浆的用量（用水量及水灰比）在水灰比（W/C）不变的情况下，水泥浆越多，拌合物流动性越大。但太多会造成流浆、泌水、离析、分层（粘聚性差），影响砼的强度和耐久性。所以，水泥浆用量以满足砼流动性和强度为

35、宜。不易过量。第57页/共119页（2）水泥浆的稠度a、水泥用量不变，减小水灰比水泥浆变稠，流动性变小，太稠会造成施工困难，影响砼的密实。b、水泥用量不变，增大水灰比流动性增大，但过大会使粘聚性、保水性不良，产生流浆离析，影响砼的强度。第58页/共119页(3)砂率的影响砂率定义：混凝土中砂的质量占砂石总重量的百分比。砂率改变，由于改变了骨料的空隙率、骨料的总表面积较大，对和易性有显著影响。a、砂率过大空隙率、比表面积增大，水泥浆相对少了，降低了流动性。第59页/共119页b、砂率过小一般,比表面积减小，水泥浆相对多了，增加了流动性 在不能保证粗细骨料之间有足够的砂浆层时，也会降低流动性。合理

36、砂率：在水灰比和水泥用量一定的条件下，使砼拌和物保持良好的粘聚性和保水性并获得最大流动性的砂率。合理砂率 有最大的流动性 而水泥用量最小第60页/共119页合理砂率合理砂率具有最大的流动性具有最大的流动性且水泥用量最小且水泥用量最小砂率变化与坍落度（砂率变化与坍落度（T）和水泥用量关系）和水泥用量关系砂率过大砂率过大流动性降低流动性降低砂率过大砂率过大水泥用量增加水泥用量增加第61页/共119页(4)组成材料的性质影响A、水泥对和易性的影响水泥品种不同，需水量不同。普通水泥流动、保水性好矿渣水泥流动性大，粘聚性差，易泌水火山灰水泥流动性显著降低，粘聚性、保水性好。第62页/共119页B、骨料对

37、和易性的影响骨料性质对和易性影响较大a、级配良好的骨料。空隙率小，和易性好。b、表面越粗糙，和易性越差。（碎石比卵石和易性差。）c、细度越细，比表面积越大，流动性变小。（细砂比粗砂流动性小。）第63页/共119页（5）外加剂 在不增加水泥用量的情况下，可改善砼拌和物和和易性。不仅可增加流动性，而且改善粘聚、保水性。（6）时间、温度a、随时间延长拌和物变得干稠和易性差b、温度升高水分蒸发快流动性降低第64页/共119页总结：调整砼拌和物和易性的方法有：（1）采用合理砂率，尽可能用较低砂率。（2）改善砂、石级配（尤其石）（3）尽可能采用较粗大砂石。第65页/共119页调整方法：坍落度（T）过小，保

38、持水灰比（W/C）不变，增加水泥浆的用量。T每增加10mm。水和水泥约增加原用量的12%。坍落度（T）过大，保持砂率（Sp）不变，增加砂和石的用量T每减少10mm。砂和石子约增加原用量的12%。第66页/共119页7.6混凝土的强度混凝土的强度1.1.概述概述概述概述砼的强度抗压强度抗弯强度抗剪强度钢筋的粘结强度一般来说，砼的强度越高，其刚性、不透水性、抗风化和某些介质的能力越高。我们通常用砼的强度来评定和控制砼的质量。第67页/共119页l立方体抗压强度标准值（fcuk）：按标准方法制作的标准立方体试件（尺寸150150150mm），在标准条件下养护至28天龄期，具有强度保证率为95%的混凝

39、土立方体抗压强度。标准方法：温度203。相对湿度90%以上。l砼按此分为：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75共十六个强度等级。C20即表示混凝土立方体抗压强度标准值fcuk=20MP。第68页/共119页2.砼的轴心抗压强度（fcpfcp）在实际中，砼构件一般是棱柱体型和圆柱体型，此时接近构件实际受力情况。故采用轴心抗压强度fck作为受力依据。轴心抗压强度：采用尺寸150150300mm棱柱体作为试件。高宽比（h/a）与强度关系：h/a越大，强度越小。所以：fck=0.88 ac1 ac2 fcuk一般fck

40、=(0.63-0.67)fcuk第69页/共119页l l3.混凝土劈裂抗拉强度l混凝土在直接受拉时，很小的变形就会开裂，它在断裂前没有残余变形，是一种脆性破坏。混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/101/20，且随着混凝土强度等级的提高，比值有所降低。因此，混凝土在工作时一般不依靠其抗拉强度，但抗拉强度对于混凝土开裂现象有重要意义。在结构设计中抗拉强度是确定混凝土抗裂度的重要指标。第70页/共119页砼的抗拉强度（fts）抗拉强度一般为抗压强度的1/101/20。在砼中不考虑砼的抗拉强度，只用于抗裂计算。采用砼的劈裂抗拉强度（fts）fts=2P/A=0.637P/AP破坏荷载(N)A试件劈裂

41、面积（mm2）劈裂强度与砼标准立方体抗压强度之间的关系fts=0.35（fcu）3/4劈裂抗拉劈裂抗拉劈裂抗拉劈裂抗拉1、4、压力机上下压板2、垫条 3、执层5、试件第71页/共119页砼与钢筋的粘结强度 粘结强度来源：砼与钢筋之间的磨擦力 钢筋与水泥石之间的粘结力 变形钢筋的表面机械啮合力。影响在因素：混凝土的抗压强度 钢筋的尺寸、变形钢筋的种类 钢筋在砼中的位置（垂直、水平钢筋）加载类型（受拉受压）干温变化、温度变化 决定砼结构构件中的锚固长度。第72页/共119页3.影响砼强度的主要因素 在骨料与砂浆界面由于化学、物理收缩产生许多微细裂缝。砼成型后的泌水作用形成界面裂缝 砼受力时，会在界

42、面裂缝扩大，最后汇合连通而破坏。因此，砼的强度取决于 水泥石的强度 即：水泥的强度等级 水灰比 骨料的性质 有关 其与骨料的粘结强度 施工质量、养护方法、龄期影响第73页/共119页1）水泥强度与水灰比 决定砼最主要的因素 水泥强度 和 水灰比 水灰比不变时，水泥强度越高，则砼强度愈高。水泥强度等级相同，水灰比越小，则水泥强度愈高。砼强度与水灰比、水泥强度之间的线型经验公式：fcuafce(C/Wb)fcu砼的抗压强度（MP）fce水泥的实际强度（MP）fce=c fce.k，fce 可取实际测定的水泥强度，如未测定，一般c 取 1.13 a、b回归系数，由经验求得。一般 碎石a=0.46 b

43、=0.07 卵石a=0.48 b=0.33 C/W灰水比 C1M3砼中水泥用量（kg）W1M3砼中水用量（kg）公式适用范围：流动性砼和低流动性砼 不适用于干硬性砼 第74页/共119页2）骨料的影响 级配良好，砂率适当，有得于砼强度的提高。骨料的强度，越高砼强度越高 表面越粗糙，粘结力越高，强度越高。骨料中有害杂质多，会降低砼的强度。3）养护温度及湿度的影响 温度和湿度是影响水泥水化程度的速度和重要因素。湿度足够加上适当的的温度，水泥的水化速度加快，砼强度发展也快。当温度小于0 度时，水分结冰，水化停止，强度也停止发展，同时体积膨胀造成砼破坏。养护方法：增加和保持湿度：砼浇完后，12 小时内

44、覆盖草袋和薄膜。夏季施工，砼在硬化后要及时浇水保湿。改变温度的方法：冬期施工，可提高材料和环境温度，以快速提高砼早期强度。大体积砼，用埋设水管用水流不降低温度，防止砼开裂。第75页/共119页4）龄期 定义：砼在正常养护条件下所经历的时间。714天强度发展较快。对于普通水泥，强度与龄期的常用对数成正比。其经验公式如下：fn/f28=lgn/lg28fnn天龄期的抗压强度。f2828天的龄期的抗压强度n养护龄期（天数）n3第76页/共119页775）试验条件对砼强度测定值的影响（1）试件尺寸不同尺寸可用系数换算，体积越大，在压力机上压出的强度越低。可书上表格。（2）试件形状h/a高宽比越大，在压

45、力机上压出的抗压强度越小。（失稳破坏）（3）表面状态越粗糙，在压力机上压出的强度越高。环箍效应（见图）（4）加荷速度加荷速度越快，测得的强度值越大。一般加荷速度采用0.30.8mp/s第77页/共119页7.7混凝土的混凝土的变形性能和耐久性l变形：非荷载作用下的变形：砼的化学收缩、干湿变形、温度变形荷载作用下的变形：短期荷载作用下的变形 长期荷载作用下的变形徐变一、非荷载作用下的变形 1、化学收缩：水泥水化生成的固体体积比反应前物质的总体积小。2、干湿变形 干缩湿胀 3、温度变形 热胀冷缩第78页/共119页二、荷载作用下的变形1、短期荷载作用下的变形（1）砼的弹塑性变形砼是弹塑性体（见右图

46、）（2）砼的弹性模量弹性模量Ec（3）砼受压变形与破坏原生界面裂缝在受力作用下发生变化。第79页/共119页第80页/共119页812、长期荷载作用下的变形徐变 徐变定义：在长期荷载作用下，除产生瞬间的弹性变形和塑性变形外，还会随时间增长的非弹性变形。在荷载初期徐变增长较快，以后逐渐稳定。产生原因：水泥石中凝胶体在长期荷载作用下的粘性流动。使凝胶孔水向毛细孔内迁移的结果。影响因素：W/C小，则徐变小骨料弹性模量大，则徐变大应力越大，徐变越大作用：有利一面：减少应力集中，使应力重分布不利一面：会造成预应力损失。第81页/共119页三 砼的耐久性耐久性：砼抵抗环境介质作用并长期保持良好的使用性能和

47、外观完整性，从而维持砼结构的安全、正常使用的能力。包括：抗渗、抗冻、抗磨、抗侵蚀性抗碳化、抗碱骨料反应砼中钢筋耐锈蚀的能力1、砼的抗渗性定义：砼抵抗有介质渗透作用的能力。砼的抗渗强度等级分为P2、P4、P6、P8、P10、P12（旧用S2S12表示）等五个等级。影响因素：水灰比是影响抗渗性的主要因素。大,抗渗性越差。0.6，抗渗性急剧下降。第82页/共119页2、砼的抗冻性定义：砼在饱和水作用下，经受多次冻融循环而不破坏，同时也不严重降低所具有性能的能力。以砼的强度损失25%，质量损失5%所能承受的最多冻融循环次数来表示。1520的空气中冻结、融化作为一次循环。砼抗冻强度等级用F（旧用D）表示

48、。共分为九个等级：F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300如F50表示材料能抵抗冻融循环50次。试验方法评定：慢冻法：循环周期812小时快冻法：循环周期24小时用于强度较高的砼。第83页/共119页3、砼的抗侵蚀性侵蚀的种类：软水、盐类、酸类、强碱的侵蚀。提高抗侵蚀性的措施：l选择合适的水泥品种l降低水灰比l提高砼的密实度、改善砼的孔隙结构。4、抗碳化性定义：也叫中性化。空气中CO2的与水泥石中Ca(OH)2反应生成Ca(CO3)和水，使砼中性化，破坏了钢筋保护膜，造成钢筋锈蚀。作用：不利的方面：钝化膜破坏，钢筋锈蚀，产生体积膨胀破坏。有利的方面：生成填

49、充孔隙。生成的水有助于水泥水化，提高砼密实度。第84页/共119页5、碱骨料反应定义：碱与骨料中的活性二氧化硅发生化学反应。在骨料表面生成复杂的碱硅酸凝胶，吸水后体积膨胀3倍以上，导致砼开裂破坏。反应必具的条件（1）碱含量高（Na2O、K2O）（2）有活性二氧化硅成份。（3）有水采取的措施：（1）减小碱含量（2）用非活性混合材料。（3）减少水泥用量（4）掺火山灰混合材料，减少膨胀值（5）防止水分侵入。第85页/共119页提高砼耐久性的措施主要措施：（1）合理选择水泥品种（2）选用好的砂石骨料（3）控制水灰比，保证水泥用量，以保证密实度。（4）加减水剂、引气剂。（5）保证施工质量。第86页/共1

50、19页7.8混凝土的质量控制与强度评定混凝土的质量控制与强度评定 混凝土在生产与施工中，由于原材料性能波动的影响，施工操作的误差，试验条件的影响，混凝土的质量波动是客观存在的，因此一定要进行质量管理，由于混凝土的抗压强度与混凝土其他性能有着紧密的相关性，能较好地反映混凝土的全面质量，因此工程中常以混凝土抗压强度作为重要的质量控制指标，并以此作为评定混凝土生产质量水平的依据。第87页/共119页一、混凝土强度的波动规律正态分布 在一定施工条件下，对同一种混凝土在一定施工条件下，对同一种混凝土进行随机取样，制作组试件（进行随机取样，制作组试件（25），），测得其测得其2828龄期的抗压强度，然后以