混凝土配比设计.pptx
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1、混凝土是由胶凝材料、骨料和水,必要时掺入化学外加剂和矿物质混合材料,按适当比例配合,拌制成拌合物,经硬化而成的人造石材。按胶凝材料不同,分为水泥混凝土(又叫普通混凝土)、沥青混凝土、石膏混凝土及聚合物混凝土等;按表观密度不同,分为重混凝土(02800kg/m3)、普通混凝土(0=20002800kg/m3)、轻混凝土(02000kg/m3);4.1 混凝土概述第1页/共133页按使用功能不同,分为结构用混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土及防辐射混凝土等;按施工工艺不同,又分为喷射混凝土、泵送混凝土、振动灌浆混凝土等。第2页/共133页4.2 普通混凝土的组成材料普通混凝土是
2、由水泥、粗骨料(碎石或卵石)、细骨料(砂)和水拌和,经硬化而成的一种人造石材。砂、石在混凝土中起骨架作用,并抑制水泥的收缩;水泥和水形成水泥浆,包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。水泥浆体在硬化前起润滑作用,使混凝土拌合物具有良好的工作性能,硬化后将骨料胶结在一起,形成坚固的整体。其结构如图4.1。第3页/共133页图4.1 普通混凝土结构示意图 1石子;2砂子;3水泥浆;4气孔 第4页/共133页水泥品种的选择水泥品种的选择配制混凝土时,一般可采用五大品种水泥,必要时也可采用快硬水泥、铝酸盐水泥等。详见第3章及表3.7。水泥水泥第5页/共133页水泥强度等级应与混凝土强度等级相适应。一般以
3、水泥强度(以MPa为单位)为混凝土强度等级的1.52.0倍较适宜,水泥强度等级过高或过低,会导致水泥用量过少或过多,对混凝土的技术性能及经济效果都不利。水泥强度等级的选择水泥强度等级的选择第6页/共133页普通混凝土的细骨料主要采用天然砂和人工砂。天然砂是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的粒径小于4.75mm的岩石颗粒,但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。按产源不同,天然砂分为山砂、河砂和海砂。人工砂是经除土处理的机制砂、混合砂的统称。细骨料砂子细骨料砂子第7页/共133页砂按技术要求分为类、类、类。类宜用于强度等级大于C60的混凝土;类宜用于强度等级C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土
4、;类宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。第8页/共133页为了节约水泥,并使混凝土结构达到较高密实度,选择骨料时,应尽可能选用总表面积较小、空隙率较小的骨料,而砂子的总表面积与粗细程度有关,空隙率则与颗粒级配有关。(1)粗细程度砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合在一起的总体粗细程度。砂的粗细程度及颗粒级配砂的粗细程度及颗粒级配第9页/共133页(2)颗粒级配砂的颗粒级配是指粒径不同的砂粒互相搭配的情况。同样粒径的砂空隙率最大,若大颗粒间空隙由中颗粒填充,空隙率会减小,若再填充以小颗粒,空隙率更小,如图4.2所示。第10页/共133页(3)砂的粗细程度与颗粒级配的评定砂的粗细程度和颗粒级
5、配,常用筛分析方法进行评定。称取试样500g,将试样倒入按孔径大小从上到下组合的套筛(附筛底)上进行筛分,然后称取各筛上的筛余量,计算各筛的分计筛余百分率a1、a2、a3、a4、a5、a6及累计筛余百分率A1、A2、A3、A4、A5、A6,其计算关系如表4.1。第11页/共133页砂的粗细程度用细度模数Mx表示,其计算式如下:建筑用砂按细度模数分为粗、中、细三种规格,其细度模数分别为:粗砂:3.73.1;中砂:3.02.3;细砂:2.21.6。第12页/共133页砂的颗粒级配用级配区表示,以级配区或级配曲线判定砂级配的合格性。对细度模数为3.7 1.6的建筑用砂,根据600m筛的累计筛余百分率
6、分成3个级配区,见表4.2。为了更直观地反映砂的颗粒级配,以累计筛余百分率为纵坐标,筛孔尺寸为横坐标,根据表5.2的数值可以画出砂子3个级配区的级配曲线,如图4.3所示。第13页/共133页【例题】用500g烘干砂进行筛分试验,其结果如表4.3所求。试分析该砂的粗细程度与颗粒级配。【解】计算细度模数Mx 评定结果:将累计筛余百分率与表5.2作对照,或绘出级配曲线,此砂处于2区,级配良好;细度模数为2.66,属中砂。第14页/共133页图4.2 骨料颗粒级配示意图(a)单一粒径;(b)两种粒径;(c)多种粒径 第15页/共133页表4.1 累计筛余率与分计筛余率计算关系 筛孔尺寸筛余量(g)分计
7、筛余百分率(%)累计筛余百分率(%)4.75mmm1a1=(m1/500)100%A1=a12.36mmm2a2=(m2/500)100%A2=a1+a21.18mmm3a3=(m3/500)100%A3=a1+a2+a3600m m4a4=(m4/500)100%A4=a1+a2+a3+a4300mm5a5=(m5/500)100%A5=a1+a2+a3+a4+a5150mm6a6=(m6/500)100%A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6第16页/共133页表4.2 建筑用砂的颗粒级配(GB/T 146842001)筛孔尺寸1区2区3区累计筛余百分率(%)9.50mm0004.75m
8、m100 100 100 2.36mm3552501501.18mm65355010250600m 857170414016300m958092708555150m100901009010090第17页/共133页图4.3 砂的级配曲线 第18页/共133页筛孔尺寸筛余量(g)分计筛余百分率(%)累计筛余百分率(%)4.75mm27.55.55.52.36mm428.413.91.18mm479.423.3600m 191.538.361.6300m102.520.582.1150m8216.498.5 150m7.51.5100表4.3 砂样筛分结果 第19页/共133页含泥量是指天然砂中粒
9、径小于75m的颗粒含量;石粉含量是指人工砂中粒径小于75m的颗粒含量;泥块含量是指砂中原粒径大于1.18mm,经水浸洗、手捏后小于600m的颗粒含量。天然砂的含泥量应符合表4.4的规定。人工砂的石粉含量应符合表4.5的规定。砂中泥块含量应符合表4.4和表4.5的规定。含泥量、石粉含量和泥块含量含泥量、石粉含量和泥块含量第20页/共133页表4.4 天然砂的含泥量和泥块含量(GB/T 146842001)项目 指标类类类 含泥量(按质量计)(%)1.03.05.0泥块含量(按质量计)(%)01.02.0第21页/共133页表4.5 人工砂的石粉含量和泥块含量(GB/T 146842001)项目
10、指标类类类 1亚甲蓝试验 MB值1.40或合格 石粉含量(按质量计)(%)3.05.07.02泥块含量(按质量计)(%)01.02.03MB值1.40或不合格 石粉含量(按质量计)(%)1.03.05.04泥块含量(按质量计)(%)01.02.0第22页/共133页国家标准规定砂中不应混有草根、树叶、塑料、煤块、炉渣等杂物,砂中如含有云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐等,其含量应符合表4.6的规定。有害物质含量有害物质含量第23页/共133页项目 指标类类类 云母(按质量计)(%,小于)1.02.02.0轻物质(按质量计)(%,小于)1.01.01.0有机物(比色法)合格合格合格硫化物
11、及硫酸盐(SO3质量计)(%)0.50.50.5氯化物(以氯离子质量计)(%,小于)0.010.020.06表4.6 砂中有害物质含量(GB/T 146842001)第24页/共133页砂的坚固性是指砂在自然风化和其他外界物理、化学因素作用下,抵抗破裂的能力。天然砂采用硫酸钠溶液法进行试验,砂样经5次循环后其质量损失应符合表4.7的规定。人工砂采用压碎指标法进行试验,压碎指标值应符合表4.8的规定。坚固性坚固性第25页/共133页表4.7 坚固性指标(GB/T 146842001)项目 指标类类类 质量损失(%,小于)8810表4.8 压碎指标(GB/T 146842001)项目 指标类类类
12、单级最大压碎指标(%,小于)202530第26页/共133页砂的表观密度、堆积密度、空隙率应符合如下规定:表观密度大于2500kg/m3,松散堆积密度大于1350kg/m3,空隙率小于47%。表观密度、堆积密度、空隙率表观密度、堆积密度、空隙率第27页/共133页碱集料反应是指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与集料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应。经碱集料反应试验后,由砂制备的试件无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象,在规定的试验龄期膨胀率应小于0.10%。碱集料反应碱集料反应第28页/共133页普通混凝土常用的粗骨料分卵石和碎石两类。卵石是由自然风化、水流搬运和分
13、选、堆积形成的,粒径大于4.75mm的岩石颗粒。按其产源不同可分为河卵石、海卵石、山卵石等。碎石是天然岩石或卵石经机械破碎、筛分制成的,粒径大于4.75mm的岩石颗粒。粗骨料石子粗骨料石子第29页/共133页卵石、碎石按技术要求分为、类。类宜用于强度等级大于C60的混凝土;类宜用于强度等级C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土;类宜用于强度等级小于C30混凝土。第30页/共133页(1)最大粒径Dmax粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。粗骨料的最大粒径增大,则其总表面积相应减小,包裹粗骨料所需的水泥浆量就减少,可节约水泥;或者在一定和易性和水泥用量条件下,能减少用水量而提高混凝土强
14、度。最大粒径和颗粒级配最大粒径和颗粒级配第31页/共133页(2)颗粒级配良好的粗骨料,对提高混凝土强度、耐久性,节约水泥是极为有利的。粗骨料的颗粒级配分连续粒级和单粒粒级。粗骨料颗粒级配好坏的判定也是通过筛分析法进行的。据国家标准,建筑用卵石、碎石的颗粒级配应符合表4.9的规定。第32页/共133页表4.9建筑用卵石、碎石的颗粒级配(GB/T 146852001)第33页/共133页粗骨料中含泥量是指粒径小于75m的颗粒含量;泥块含量是指原粒径大于4.75mm,经水浸洗、手捏后小于2.36mm的颗粒含量。粗骨料中含泥量和泥块含量应符合表4.10的规定。含泥量和泥块含量含泥量和泥块含量第34页
15、/共133页表4.10 含泥量和泥块含量(GB/T 146852001)项目 指标类类类 含泥量(按质量计)(%)0.51.01.5泥块含量(按质量计)(%)00.50.7第35页/共133页卵石和碎石颗粒的长度大于该颗粒所属相应粒级的平均粒径2.4倍者为针状颗粒;厚度小于平均粒径0.4倍者为片状颗粒(平均粒径指该粒级上、下限粒径的平均值)。针片状颗粒易折断,且会增大骨料的空隙率和总表面积,使混凝土拌合物的和易性、强度、耐久性降低。其含量应符合表4.11的规定。针片状颗粒含量针片状颗粒含量第36页/共133页表4.11 针片状颗粒含量(GB/T 146852001)项目 指标类类类 针、片状颗
16、粒(按质量计)(%,小于)51525第37页/共133页卵石和碎石中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物。卵石和碎石中如含有有机物、硫化物及硫酸盐,其含量应符合表4.12的规定。有害物质有害物质第38页/共133页项目 指标类类类 有机物(比色法)合格合格合格硫化物及硫酸盐(SO3质量计)(%)0.51.01.0表4.12 有害物质含量(GB/T 146852001)第39页/共133页坚固性是指卵石、碎石在自然风化和其他外界物理化学因素作用下抵抗破裂的能力。采用硫酸钠溶液法进行试验,卵石和碎石经5次循环后,其质量损失应符合表4.13的规定。坚固性坚固性第40页/共133页表4.1
17、3 坚固性指标(GB/T 146852001)项目 指标类类类 质量损失(%,小于)5812第41页/共133页(1)岩石抗压强度岩石抗压强度是将母岩制成50mm50mm50mm的立方体试件或50mm50mm的圆柱体试件,测得的其在饱和水状态下的抗压强度值。国家标准规定,岩石抗压强度:火成岩应不小于80MPa,变质岩应不小于60MPa,水成岩应不小于30MPa。强度强度第42页/共133页(2)压碎指标 压碎指标表示石子抵抗压碎的能力,以间接地推测其相应的强度,其值越小,说明强度越高。碎石和卵石的压碎指标应符合表4.14的规定。第43页/共133页项目 指标类类类 碎石压碎指标(%,小于)10
18、2030卵石压碎指标(%,小于)121616表4.14 压碎指标(GB/T 146852001)第44页/共133页碎石和卵石的表观密度、堆积密度、空隙率应符合如下规定:表观密度大于2500kg/m3,松散堆积密度大于1350kg/m3,空隙率小于47%。表观密度、堆积密度、空隙率表观密度、堆积密度、空隙率第45页/共133页经碱集料反应试验后,由卵石、碎石制备的试件无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象,在规定的试验龄期的膨胀率应小于0.10%。碱集料反应碱集料反应第46页/共133页对混凝土用水的质量要求:不得影响混凝土的和易性及凝结;不得有损于混凝土强度的发展;不得降低混凝土的耐久性,加快钢筋锈蚀
19、及导致预应力钢筋脆断;不得污染混凝土表面。混凝土拌和用水标准(JGJ 631989)对混凝土用水提出了具体的质量要求。混凝土用水混凝土用水第47页/共133页4.3 混凝土的主要技术性质混凝土的性质包括混凝土拌合物的和易性,混凝土强度、变形及耐久性等。混凝土各组成材料按一定比例搅拌后尚未凝结硬化的材料称为混凝土拌合物。第48页/共133页和易性概念和易性概念和易性又称工作性,是指混凝土拌合物在一定的施工条件下,便于各种施工工序的操作,以保证获得均匀密实的混凝土的性能。和易性是一项综合技术指标,包括流动性(稠度)、粘聚性和保水性三个主要方面。混凝土拌合物的和易性混凝土拌合物的和易性第49页/共1
20、33页(1)流动性是指拌合物在自重或施工机械振捣作用下,能产生流动并均匀密实地填充整个模型的性能。流动性好的混凝土拌合物操作方便、易于捣实和成型。(2)粘聚性是指拌合物在施工过程中,各组成材料互相之间有一定的粘聚力,不出现分层离析,保持整体均匀的性能。第50页/共133页(3)保水性是指拌合物保持水分,不致产生严重泌水的性质。混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性三者既互相联系,又互相矛盾。施工时应兼顾三者,使拌合物既满足要求的流动性,又保证良好的粘聚性和保水性。第51页/共133页普通混凝土拌合物性能试验方法(GB/T 500802002)规定采用坍落度及坍落扩展度试验和维勃稠度试验进行评定。
21、(1)坍落度及坍落扩展度试验 将混凝土拌合物分3次按规定方法装入坍落度筒内,刮平表面后,垂直向上提起坍落度筒。拌合物因自重而坍落,测量坍落的值(mm),即为该拌合物的坍落度(如图4.4)。和易性测定和易性测定第52页/共133页根据坍落度大小,可将混凝土拌合物分成4级,见表4.15。混凝土拌合物的坍落度应在一个适宜的范围内。其值可根据工程结构种类、钢筋疏密程度及振捣方法按表4.16选用。对于干硬性混凝土,和易性测定常采用维勃稠度试验。第53页/共133页(2)维勃稠度试验维勃稠度试验需用维勃稠度测定仪(见图4.5)。所用的时间(以秒计)称为该混凝土拌合物的维勃稠度。维勃稠度值越大,说明混凝土拌
22、合物越干硬。混凝土拌合物根据维勃稠度大小分为4级,见表4.17。第54页/共133页图4.4 坍落度测定 第55页/共133页表4.15 混凝土拌合物按坍落度分级 级别名称坍落度(mm)允许偏差(mm)T1T2T3T4 低塑性混凝土塑性混凝土流动性混凝土大流动性混凝土 10405090100150160 10203030第56页/共133页表4.16 混凝土浇筑时的坍落度 项次结构种类坍落度(mm)1基础或地面等的垫层、无筋的厚大结构(挡土墙、基础或厚大的块体等)或配筋稀疏的结构 10302板、梁和大型及中型截面的柱子等30503配筋密列的结构(薄壁、斗仓、筒仓、细柱等)50704配筋特密的结
23、构7090第57页/共133页图4.5 维勃稠度仪 第58页/共133页级别名称坍落度(mm)允许偏差(mm)V0V1V2V3 低塑性混凝土塑性混凝土流动性混凝土大流动性混凝土 3131212011105 6643表4.17 混凝土按维勃稠度的分级 第59页/共133页(1)水泥浆的数量在水灰比不变的条件下,增加混凝土单位体积中的水泥浆数量,能使骨料周围有足够的水泥浆包裹,改善骨料之间的润滑性能,从而使混凝土拌合物的流动性提高。但水泥浆数量不宜过多,否则会出现流浆现象,粘聚性变差,浪费水泥,同时影响混凝土强度。影响混凝土和易性的主要因素影响混凝土和易性的主要因素第60页/共133页(2)水泥浆
24、的稠度水泥浆的稠度主要取决于水灰比(1m3混凝土中水与水泥用量的比值)大小。水灰比过大,水泥浆太稀,产生严重离析及泌水现象;过小,因流动性差而难于施工,通常水灰比在0.400.75之间,并尽量选用小的水灰比。第61页/共133页(3)砂率(S)砂率是指混凝土内砂的质量占砂、石总量的百分比。选择砂率应该是在用水量及水泥用量一定的条件下,使混凝土拌合物获得最大的流动性,并保持良好的粘聚性和保水性;或在保证良好和易性的同时,水泥用量最少。此时的砂率值称为合理砂率(如图4.6、图4.7)。合理砂率一般通过试验确定,在不具备试验的条件下,可参考表4.18选取。第62页/共133页(4)原材料的性质水泥品
25、种 在其他条件相同时,硅酸盐水泥和普通水泥较矿渣水泥拌制的混凝土拌合物的和易性好。骨料 如其他条件相同,卵石混凝土比碎石混凝土流动性大,级配好的比级配差的流动性大。第63页/共133页(5)其他因素外加剂拌制混凝土时,掺入少量外加剂,有利于改善和易性 温度混凝土拌合物的流动性随温度的升高而降低。时间随着时间的延长,拌和后的混凝土坍落度逐渐减小。第64页/共133页图4.6 砂率与坍落度关系(水及水泥用量不变)第65页/共133页图4.7 砂率与水泥用量关系(坍落度不变)第66页/共133页表4.18 混凝土砂率(%)水灰比(W/C)卵石最大粒径(mm)碎石最大粒径(mm)10204010204
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