混凝土基本知识课件.ppt
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1、第第4 4章章 混混 凝凝 土土 混混凝凝土土是是由由胶胶凝凝材材料料将将骨骨料料(又又称称集集料料)胶胶结结而而成成的的固固体体复合材料。复合材料。根根据据所所用用胶胶凝凝材材料料的的不不同同分分为为:水水泥泥混混凝凝土土、石石膏膏混混凝凝土土、水水玻玻璃璃混混凝凝土土、树树脂脂混混凝凝土土、沥沥青青混混凝凝土土等等。土土木木工工程程中用量最大的为水泥混凝土。中用量最大的为水泥混凝土。水泥混凝土又按其体积密度的大小分为以下三种:水泥混凝土又按其体积密度的大小分为以下三种:重重混混凝凝土土:体体积积密密度度大大于于2600kg/m3的的混混凝凝土土,采采用用体体积积密密度度大大的的骨骨料料(如
2、如重重晶晶石石、铁铁矿矿石石、铁铁屑屑等等)配配制制而而成成。具具有有良良好好的的防防射射线线性性能能,故故称称为为防防射射线线混混凝凝土土。主主要要用用于于核核反反应堆及其它防射线工程中。应堆及其它防射线工程中。普普通通混混凝凝土土:体体积积密密度度为为20002500kg/m3的的混混凝凝土土,采采用用普普通通天天然然密密实实的的骨骨料料配配制制而而成成。广广泛泛用用于于建建筑筑、桥桥梁梁、道道路路、水水利利、码码头头、海海洋洋等等工工程程,是是各各种种工工程程中中用用量量最最大大的的混凝土,故简称为混凝土。混凝土,故简称为混凝土。4.1普通混凝土的组成、结构与混凝土的基本要求普通混凝土的
3、组成、结构与混凝土的基本要求轻轻混混凝凝土土,体体积积密密度度小小于于1950kg/m3的的混混凝凝土土,采采用用多多孔孔轻轻质质骨骨料料配配制制而而成成,或或采采用用特特殊殊方方法法在在混混凝凝土土内内部部造造成成大大量量孔孔隙隙,使使混混凝凝土土具具有有多多孔孔结结构构。保保温温性性较较好好,主主要要用用于于保保温、结构保温或结构材料。温、结构保温或结构材料。混混凝凝土土还还可可按按其其主主要要功功能能或或结结构构特特征征、施施工工特特点点来来分分类类,如如防防水水混混凝凝土土、耐耐热热混混凝凝土土、高高强强混混凝凝土土、泵泵送送混混凝凝土土、流流态混凝土、喷射混凝土、纤维混凝土等。态混凝
4、土、喷射混凝土、纤维混凝土等。一、普通混凝土的组成及其作用一、普通混凝土的组成及其作用 混混凝凝土土是是由由水水泥泥、砂砂、石石和和水水组组成成。硬硬化化前前的的混混凝凝土土称称为混凝土拌合物,或新拌混凝土。为混凝土拌合物,或新拌混凝土。水水和和水水泥泥水水泥泥浆浆包包裹裹在在砂砂的的表表面面,并并填填充充于于砂砂的的空空隙隙中中成成为为砂砂浆浆;砂砂浆浆包包裹裹在在石石子子的的表表面面,并并填填充充石石子子的的空空隙隙。水水泥泥浆浆和和砂砂浆浆在在混混凝凝土土拌拌合合物物中中分分别别起起到到润润滑滑砂砂、石石的的作作用用,使使混混凝凝土土具具有有施施工工要要求求的的流流动动性性,并并使使混混
5、凝凝土土成成型型密密实实。硬硬化化后后,水水泥泥石石将将砂砂、石石牢牢固固地地胶胶结结为为一一整整体体,使使混混凝凝土土具具有有所需的强度、耐久性等性能。水泥石占所需的强度、耐久性等性能。水泥石占20%30%。砂砂、石石通通常常砂砂、石石的的强强度度高高于于水水泥泥石石的的强强度度,因因而而它它们们在在混混凝凝土土中中起起骨骨架架的的作作用用,故故称称为为骨骨料料,主主要要起起到到提提高高混混凝凝土土强强度度,限限制制混混凝凝土土的的干干缩缩,减减少少水水泥泥用用量量和和水水化化热热、降降低低成成本本的的作作用用,并并可可起起到到提提高高耐耐久久性性的的作作用用。骨骨料料一一般般占占混混凝土总
6、体积的凝土总体积的65%75%。二、混凝土的结构与性质二、混凝土的结构与性质混混凝凝土土是是一一种种多多相相非非均均质质复复合合材材料料。从从亚亚微微观观上上来来看看,混凝土是由粗、细骨料,水泥的水化产物,毛细孔混凝土是由粗、细骨料,水泥的水化产物,毛细孔,气孔;气孔;微微裂裂纹纹(因因水水化化热热、干干缩缩等等致致使使水水泥泥石石开开裂裂);界界面面微微裂裂纹纹(因干缩、泌水等所致因干缩、泌水等所致)及界面过渡层等组成。及界面过渡层等组成。混混凝凝土土在在受受力力以以前前,内内部部就就存存在在有有许许多多微微裂裂纹纹。界界面面过过渡渡层层是是由由于于泌泌水水等等原原因因,而而在在粗粗骨骨料料
7、表表面面处处形形成成宽宽度度约约为为3060m,结结构构相相对对疏疏松松的的水水泥泥石石薄薄层层,且且界界面面过过渡渡层层中中常含有微裂纹。常含有微裂纹。从从宏宏观观上上看看,混混凝凝土土是是由由骨骨料料和和水水泥泥石石组组成成的的二二相相复复合合材材料料。因因此此,混混凝凝土土的的性性质质主主要要取取决决于于混混凝凝土土中中骨骨料料与与水水泥泥石石的的性性质质、它它们们的的相相对对含含量量以以及及骨骨料料与与水水泥泥石石间间的的界界面面粘粘结结强度强度(或界面过渡层的强度或界面过渡层的强度)。混凝土结构示意图混凝土结构示意图石子石子砂子砂子水泥石水泥石气孔气孔 由由于于骨骨料料的的强强度度一
8、一般般均均高高于于水水泥泥石石的的强强度度,因因而而普普通通混混凝凝土土的的强强度度主主要要取取决决于于水水泥泥石石的的强强度度和和界界面面粘粘结结强强度度(或或界界面面过过渡渡层层的的强强度度),而而界界面面粘粘结结强强度度又又取取决决于于水水泥泥石石的的强强度度和和骨骨料料的的表表面面状状况况(粗粗糙糙程程度度、棱棱角角的的多多少少、粘粘附附的的泥泥等等杂杂质的多少、吸水性的大小等质的多少、吸水性的大小等)及混凝土拌合物的泌水性等。及混凝土拌合物的泌水性等。水或水或稀稀水泥浆水泥浆分层、离析结束分层、离析结束局部放大局部放大混凝土分层示意图混凝土分层示意图分层开始分层开始石子石子砂子砂子水
9、泥浆水泥浆石子趋势石子趋势 水趋势水趋势三、混凝土的基本要求三、混凝土的基本要求(一一)混凝土拌合物的和易性混凝土拌合物的和易性混混凝凝土土拌拌合合物物的的和和易易性性也也称称工工作作性性或或工工作作度度,是是指指混混凝凝土土拌拌合合物物易易于于施施工工,并并能能获获得得均均匀匀密密实实结结构构的的性性质质。和和易易性包括以下三项含义:性包括以下三项含义:1.流流动动性性指指混混凝凝土土拌拌合合物物在在自自重重力力或或机机械械振振动动力力作作用用下下,易易于于产产生生流流动动、易易于于运运输输、易易于于充充满满混混凝凝土土模模板板的的性性质质。一一定定的的流流动动性性可可保保证证混混凝凝土土构
10、构件件或或结结构构的的形形状状与与尺尺寸寸以以及及混混凝凝土土结结构构的的密密实实性性。流流动动性性过过小小,不不利利于于施施工工,并并难难以以达达到到密密实实成成型型,易易在在混混凝凝土土内内部部造造成成孔孔隙隙或或孔孔洞洞;流流动动性性过过大大,虽虽然然成成型型方方便便,但但水水泥泥浆浆用用量量大大,不不经经济济,且且可可能能会会造造成成混混凝凝土土拌拌合合物物产产生生离离析析和和分分层层,影影响响混混凝凝土土的的均均质质性性。流流动动性性是是和和易易性性中中最最重重要要的的性性质质,对对混混凝凝土土的的强强度及其它性质有较大的影响。度及其它性质有较大的影响。2.2.粘粘聚聚性性 指指混混
11、凝凝土土拌拌合合物物各各组组成成材材料料具具有有一一定定的的粘粘聚聚力力,在在施施工工过过程程中中保保持持整整体体均均匀匀一一致致的的能能力力。粘粘聚聚性性差差的的混混凝凝土土拌拌合合物物在在运运输输、浇浇注注、成成型型等等过过程程中中,石石子子容容易易与与砂砂浆浆产产生生分分离离,即即易易产产生生离离析析、分分层层现现象象,造造成成混混凝凝土土内内部部结结构构不均匀。粘聚性对混凝土的强度及耐久性有较大的影响。不均匀。粘聚性对混凝土的强度及耐久性有较大的影响。3.3.保保水水性性 指指混混凝凝土土拌拌合合物物在在施施工工过过程程中中保保持持水水分分的的能能力力。保保水水性性好好可可保保证证混混
12、凝凝土土拌拌合合物物在在运运输输、成成型型和和凝凝结结硬硬化化过过程程中中,不不发发生生大大的的或或严严重重的的泌泌水水。泌泌水水会会在在混混凝凝土土内内部部产产生生大大量量的的连连通通毛毛细细孔孔隙隙,成成为为混混凝凝土土中中的的渗渗水水通通道道。上上浮浮的的水水会会在在石石子子和和钢钢筋筋的的下下部部形形成成水水隙隙或或水水囊囊,即即孔孔隙隙或或裂裂纹纹,从从而而严严重重影影响响它它们们与与水水泥泥石石之之间间的的界界面面粘粘结结力力。上上浮浮到到混混凝凝土土表表面面的的水水,会会大大大大增增加加表表面面层层混混凝凝土土的的水水灰灰比比,造造成成混混凝凝土土表表面面疏疏松松,若若继继续续浇
13、浇注注混混凝凝土土,则则会会在在混混凝凝土土内内形形成成薄薄弱弱的夹层。保水性对混凝土的强度和耐久性有较大的影响。的夹层。保水性对混凝土的强度和耐久性有较大的影响。混混凝凝土土拌拌合合物物的的流流动动性性、粘粘聚聚性性及及保保水水性性,三三者者相相互互联联系系,但但又又相相互互矛矛盾盾。当当流流动动性性较较大大时时,往往往往混混凝凝土土拌拌合合物物的的粘粘聚聚性性和和保保水水性性较较差差,反反之之亦亦然然。因因此此,混混凝凝土土拌拌合合物和易性良好是指三者相互协调,均为良好。物和易性良好是指三者相互协调,均为良好。(二二)强度强度 混混凝凝土土在在28d时时的的强强度度或或规规定定龄龄期期时时
14、的的强强度度应应满满足足结结构构设计的要求。设计的要求。(三三)耐久性耐久性 混混凝凝土土应应具具有有与与环环境境相相适适应应的的耐耐久久性性,以以保保证证混混凝凝土土结结构的使用寿命。构的使用寿命。(四四)经济性经济性 在在满满足足上上述述三三项项要要求求的的前前提提下下,混混凝凝土土中中的的各各组组成成材材料料应经济合理,即应节约水泥用量,以降低成本。应经济合理,即应节约水泥用量,以降低成本。第第2节节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料一、水泥一、水泥 水水泥泥的的品品种种应应根根据据混混凝凝土土工工程程的的性性质质和和混混凝凝土土工工程程所所处处的环境条件来确定。水泥强度等级按下
15、表选取。的环境条件来确定。水泥强度等级按下表选取。C30C35C45C50C75C8032.532.5、42.542.5、52.552.5、62.5 用用高高强强水水泥泥配配制制低低强强度度等等级级的的混混凝凝土土时时,较较少少的的水水泥泥用用量量即即可可满满足足混混凝凝土土的的强强度度,但但水水泥泥用用量量过过少少会会严严重重影影响响和和易易性性、耐耐久久性性;用用低低强强水水泥泥配配制制高高强强混混凝凝土土时时,会会因因水水灰灰比比太太小小及及水水泥泥用用量量过过大大而而影影响响流流动动性性,并并显显著著增增加加混混凝凝土土的的水水化化、干干缩缩与与徐徐变变,同同时时混混凝凝土土的的强强度
16、度也也不不易易得得到到保保证证,经经济济上上也也不合理。故水泥强度应与混凝土的强度等级相适应。不合理。故水泥强度应与混凝土的强度等级相适应。二、细骨料二、细骨料 粒粒径径为为0.154.75mm的的骨骨料料称称为为细细骨骨料料,简简称称砂砂,分分为天然砂和人工破碎。为天然砂和人工破碎。天天然然砂砂是是土土木木工工程程中中的的主主要要用用砂砂,分分为为河河砂砂(江江砂砂)、山山砂砂、海海砂砂等等。山山砂砂表表面面粗粗糙糙、棱棱角角多多,含含泥泥量量和和有有机机质质含含量量较较多多。海海砂砂长长期期受受海海水水的的冲冲刷刷,表表面面圆圆滑滑,较较为为清清洁洁,但但海海砂砂中中常常混混有有贝贝壳壳和
17、和较较多多的的盐盐分分。河河砂砂(江江砂砂)的的表表面面圆圆滑滑,较为清洁,且分布广,为混凝土主要用砂。较为清洁,且分布广,为混凝土主要用砂。人人工工破破碎碎砂砂是是由由天天然然岩岩石石破破碎碎而而成成,一一般般仅仅在在缺缺乏乏天天然然砂时才使用。砂时才使用。(一一)砂的粗细与颗粒级配砂的粗细与颗粒级配 砂砂的的粗粗细细指指砂砂粒粒混混合合后后的的平平均均粗粗细细程程度度。砂砂的的粒粒径径越越大大,则则砂砂的的比比表表面面积积越越小小,包包裹裹砂砂表表面面所所需需的的水水和和水水泥泥浆浆用用量量就就越少。越少。采采用用粗粗砂砂配配制制混混凝凝土土,可可减减少少用用水水量量,节节约约水水泥泥用用
18、量量,并并可可降降低低水水化化热热,减减少少混混凝凝土土的的温温升升、干干缩缩与与徐徐变变;若若保保证证用用水水量量不不变变,则则可可提提高高混混凝凝土土拌拌合合物物的的流流动动性性;若若保保证证混混凝凝土土拌拌合合物物的的流流动动性性和和水水泥泥用用量量不不变变,则则可可减减少少用用水水量量,从从而而可可提提高高混混凝凝土土的的强强度度。但但砂砂过过粗粗时时,由由于于粗粗颗颗粒粒砂砂对对石石子子的的粘聚力较低,会引起拌合物产生离析、分层。粘聚力较低,会引起拌合物产生离析、分层。砂砂的的颗颗粒粒级级配配是是指指大大小小不不同同颗颗粒粒的的搭搭配配程程度度。级级配配好好的的砂砂应应是是大大颗颗粒
19、粒砂砂的的空空隙隙被被中中等等颗颗粒粒砂砂所所填填充充,而而中中等等颗颗粒粒砂砂的的空空隙隙被被小小颗颗粒粒砂砂所所填填充充,依依次次填填充充使使骨骨料料的的空隙率最小。空隙率最小。级级配配良良好好的的砂砂可可减减少少水水泥泥浆浆用用量量,节节约约水水泥泥,提提高高混混凝凝土土拌拌合合物物的的流流动动性性和和粘粘聚聚性性,提提高高混混凝凝土土的的密密实实度度及及混混凝土的强度和耐久性,减少徐变和收缩凝土的强度和耐久性,减少徐变和收缩。砂砂的的粗粗细细与与颗颗粒粒级级配配通通常常采采用用筛筛分分法法测测定定与与评评定定,即即采采用用一一套套孔孔径径为为4.75、2.36、1.18、0.60、0.
20、30、0.15mm的的标标准准筛筛,将将500g干干砂砂由由粗粗到到细细依依次次筛筛分分,然然后后称称量量筛筛余余量量,计计算算分计筛余、累计筛余、细度模数。分计筛余、累计筛余、细度模数。筛孔尺寸筛孔尺寸(mm)筛余量筛余量(kg)分计筛余分计筛余(%)累计筛余累计筛余(%)4.752.361.180.600.300.15m1m2m3m4m5m61234561=12=1+23=1+2+34=1+2+3+45=1+2+3+4+56=1+2+3+4+5+6细度模数:细度模数:f3.73.1为为粗粗砂砂,f=3.02.3为为中中砂砂,f=2.21.6为为细细砂砂,f1.50.7为为特特细细砂砂。应应
21、优优先先选选用用粗粗砂砂或或中中砂砂。粗粗砂砂特特别别适适合合用用于于配配制制流流动动性性小小的的混混凝凝土土或或干干硬硬性性混混凝凝土土,中中砂砂则则适适合合各各种种混混凝凝土土。砂砂的的级级配配用用级级配配区区来来表表示示。其其主主要要以以0.60mm筛筛的的累累计计筛筛余余百分率来划分,并分为三个级配区。百分率来划分,并分为三个级配区。筛孔尺寸筛孔尺寸(mm)累计筛余累计筛余()区区区区区区9.754.752.361.180.600.300.1501003556535857195801009001002505010704192701009001001502504016855510090混
22、混凝凝土土用用砂砂的的颗颗粒粒级级配配应应处处于于三三个个级级配配区区的的任任何何一一个个级级配配区区内内。除除0.60和和4.75mm筛筛的的累累计计筛筛余余外外,其其它它筛筛的的累累计计筛筛余余允允许许稍稍有有超超出出分分界界限限,但但其其总总量量百百分分率率超超出出不不得得大大于于5%,否则为级配不合格。,否则为级配不合格。如如砂砂的的自自然然级级配配不不符符合合级级配配区区的的要要求求,应应进进行行调调整整。即将粗、细不同的两种砂按适当比例混合。即将粗、细不同的两种砂按适当比例混合。(二二)泥、泥块及有害物质泥、泥块及有害物质1.泥及泥块泥及泥块粒粒径径小小于于0.08mm的的粘粘土土
23、、淤淤泥泥、石石屑屑等等粉粉状状物物统统称称为为泥泥。块块状状的的粘粘土土、淤淤泥泥统统称称为为泥泥块块或或粘粘土土块块(对对于于细细骨骨料料指指粒粒径径大大于于1.18mm,经经水水洗洗手手捏捏后后成成为为小小于于0.60mm的的颗颗粒粒;对对于于粗粗骨骨料料指指粒粒径径大大于于4.75mm,经经水水洗洗手手捏捏后后成成为为小小于于2.36mm的颗粒的颗粒)。泥泥常常包包覆覆在在砂砂粒粒的的表表面面,会会大大大大降降低低砂砂与与水水泥泥石石间间的的界界面面粘粘结结力力,f、流流动动性性,或或W、C,干干缩缩与与徐徐变变,并并使使耐耐久久性性。泥泥块块颗颗粒粒较较大大,在在混混凝凝土土中中成成
24、为为较较大大的的缺缺陷陷,对混凝土的强度影响更大。对混凝土的强度影响更大。2.有害物质有害物质砂砂中中有有害害物物质质包包括括硫硫酸酸盐盐、硫硫化化物物、有有机机质质、云云母母、轻物质、氯盐等。轻物质、氯盐等。硫硫酸酸盐盐、硫硫化化物物及及有有机机质质对对水水泥泥石石有有腐腐蚀蚀作作用用。云云母母表表面面光光滑滑,与与水水泥泥石石的的粘粘结结力力差差,且且本本身身强强度度低低,会会降降低低混混凝凝土土的的强强度度和和耐耐久久性性。轻轻物物质质(密密度度小小于于2.0g/cm3的的物物质质)的的强强度度低低,会会降降低低混混凝凝土土的的强强度度和和耐耐久久性性。氯氯盐盐对对钢钢筋筋有有锈蚀作用。
25、锈蚀作用。3.活性氧化硅活性氧化硅砂中含有活性氧化硅时,它会与水泥中的碱发生反应,砂中含有活性氧化硅时,它会与水泥中的碱发生反应,称为碱称为碱-骨料反应。碱骨料反应。碱-骨料反应会使混凝土的耐久性下降。骨料反应会使混凝土的耐久性下降。(三三)坚固性坚固性骨骨料料在在气气候候、环环境境变变化化或或其其它它物物理理因因素素作作用用下下抵抵抗抗破破坏坏的能力称为坚固性。的能力称为坚固性。坚坚固固性性用用Na2SO4饱饱和和溶溶液液法法测测定定,即即将将细细骨骨料料在在Na2SO4饱饱和和溶溶液液中中浸浸泡泡至至饱饱和和,然然后后取取出出试试样样烘烘干干,经经5次次循环后,测定因循环后,测定因Na2S
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