混凝土学习教程.pptx

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1、一、混凝土的分类1.按胶凝材料分类：水泥混凝土、石膏混凝土、沥青混凝土、水玻璃混凝土、碱矿渣混凝土、聚合物混凝土。第1页/共127页2.混凝土按照表观密度大小分为三类：(1)重混凝土(02500Kg/M3)(2)普通混凝土(0=19502500Kg/M3)(3)轻混凝土(010%）。混凝土第五组分矿物外加剂(掺合料、外掺料)：是指在混凝土拌合物中掺入量超过水泥质量的5，在配合比设计时，需要考虑体积或质量变化的外加材料。如粉煤灰、矿渣、硅灰、沸石粉等。混凝土第六组分第22页/共127页1.减水剂第23页/共127页a在原配合比不变的条件下，可增大混凝土拌合物的流动性，且不致降低混凝土的强度。第2

2、4页/共127页b在保持流动性及水灰比不变的条件下，可以减少用水量及水泥用量，节约水泥。第25页/共127页c在保持流动性及水泥用量不变的条件下，可以减少用水量，从而降低水灰比，使混凝土的强度及耐久性得到提高。第26页/共127页2)减水剂常用品种(1)普通减水剂（减水率510%）木质素系减水剂多元醇系(2)高效减水剂(减水率10%25%）萘系减水剂水溶性树脂减水剂(3)高性能减水剂（减水率25%）氨基磺酸盐、多羧酸系接枝类共聚物(4)复合减水剂第27页/共127页2.早强剂多用于加速砼硬化，缩短施工周期，加快施工速度提高模板周转率以及抢修工程 第28页/共127页3.引气剂使砼在搅拌过程中引

3、入在量的均匀分布的封闭的微小气泡，（201000um）。第29页/共127页主要目的：（1）改善砼和易性滚珠作用；（2）提高防渗、抗冻性（一定引气量范围内）；（3）强度一般降低，但可以由减水作用得到一定的补偿。第30页/共127页松香类：松香热聚物，松香皂0.0050.02%；引气量35%；木质素类：不是以引气为主要目的，故掺量稍大，且引气量也不大；烷 基 苯 磺 酸 盐 类：十 二 烷 基 苯 磺 钠 等（0.0050.02%）皂素类：0.0010.01%常用引气剂品种第31页/共127页4.缓凝剂延长混凝土及砂浆的凝结时间 第32页/共127页常用缓凝剂类别及掺量范围无机类：（1）硼酸盐、

4、磷酸盐、锌盐等（0.10.2%）有机类：（2）羟其羧酸及盐类；酒石酸，柠檬酸、葡糖酸等（0.030.1%）（3）含糖碳水化合物类，糖蜜、葡糖、蔗糖等（0.10.3%）（4）木 质 素 磺 酸 类：MCa，MNa等（0.20.8%）（5）多 元 醇 类：如 纤 维 素，多 元 醇 等（0.010.3%第33页/共127页主要机理：缓凝剂吸附于水泥颗粒表面，阻碍与水的水化而获得缓凝性。第34页/共127页5.速凝剂矿山井巷、隧道、涵洞、地下工程中的喷射砼或喷射砂浆。（快速消耗水泥中的CaSO42H2O）速凝剂加入后，砼在5min内初凝，10min内终凝，1h可产生强度，但后期强度，弹性模量、粘结力

5、等下降，干缩增加。第35页/共127页分类：（1）喷砼速凝剂，包括红星型等，主要成分为铝酸钠、碳酸钠或碳酸钾与生石灰按比例 混 合 而 成，强 度 损 失 率 较 大，掺 量：2.54%（2）复合硫铝酸盐型，成分中包括石膏或矾水泥等，强度损失率较小，掺量35%（如711型）（3）硅酸钠型水玻璃，这一类与其它两类相比，不但凝结所化快，且早强也高，以抵抗渗水冲刷等作用。第36页/共127页 泵送剂由高效减水剂、缓凝剂、引气剂和增稠剂等复合制成。抗冻剂由防冻组分（降低水的冰点）、减水组分、引气组分和早强组分复合而成。膨胀剂使混凝土产生膨胀的外加剂。防水剂其它外加剂第37页/共127页 和易性（一)、

6、混凝土拌合物的和易性(1)和易性的概念(流动性、粘聚性和保水性)四、四、混凝土的技术性质混凝土的技术性质第38页/共127页(2)和易性的检测(流动性的检测)1)坍落度试验2)维勃稠度试验第39页/共127页3、影响和易性的主要因素1)材料品种与用量的影响水泥品种和细度：用粉煤灰水泥拌制的混凝土流动性最好，保水性和粘聚性也较好。水泥浆数量：水泥浆数量不能太多也不能太少水灰比(单位用水量)混凝土用水量选用表（kg/m3）第40页/共127页砂率(sand percentage)砂率与坍落度的关系曲线(最优砂率)砂率与水泥浆用量的关系曲线混凝土砂率选用表与砂率的计算公式 外加剂(减水剂、泵送剂)和

7、掺合料(粉煤灰)第41页/共127页2)环境的温度与湿度的影响环境的温度高，空气湿度小，拌合物水分蒸发快，坍落度损失大，坍落度小。第42页/共127页3)工艺对和易性(workability)影响拌合好，塌落度(slump)大。第43页/共127页四、硬化混凝土的技术性质随着水化的进行，混凝土开始凝结、硬化，最后形成具有强度的固体。在此过程中，混凝土的结构不断发生变化，其强度也在不断的增加。第44页/共127页1强度产生的原因：胶凝材料水化产物，形成水泥石，水泥石包裹在集料周围。（一）、混凝土强度第45页/共127页2.强度构成（1）集料强度；（2）水泥石强度（3）界面强度集料界面水泥石第46

8、页/共127页3.混凝土的抗压强度与强度等级1)混凝土标准立方体抗压强度2)混凝土立方体抗压强度标准值3)强度等级第47页/共127页5.影响混凝土强度的因素1)水泥强度等级和水灰比混凝土强度与灰水比的关系2)骨料的种类、质量及数量3)湿度与温度的影响混凝土强度与保持潮湿日期关系养护工艺养护温度对混凝土强度的影响 第48页/共127页4)龄期的影响混凝土强度增长曲线第49页/共127页6.提高混凝土强度的主要措施1)选料：水泥、骨料、外加剂、掺合料2)采用机械搅拌和振捣捣实方法对混凝土强度的影响3)养护工艺方面第50页/共127页1.、混凝土耐久性的概念耐久性的概念：砼抵抗所处环境的作用破坏的

9、能力，如温度、湿度，化学侵蚀介质等。环境对砼的作用：物理作用如冻融、渗透以及磨蚀，空蚀等；化学作用，如各种酸、碱、侵蚀，碳化、碱集料反应以及砼中的钢筋锈蚀等。（二）混凝土的耐久性第51页/共127页2、耐久性类型1)混凝土的抗渗性2)混凝土的抗冻性3)混凝土抗侵蚀性4)混凝土的碳化5)混凝土的碱一骨料反应6）磨损与气蚀第52页/共127页三、提高混凝土耐久性的主要措施1合理选择水泥品种2增加砼密实度 W/C 成型方法 集料级配（包括砂率）等3质量性能稳定的集料针对碱集料反应尤其注意。4掺加矿物掺合料、引合剂、防渗剂等5砼表面处理（特别是裂缝防护）6.规定最小水泥用量第53页/共127页五、五、

10、普通混凝土的配合比设计普通混凝土的配合比设计（一）、混凝土配合比的表示方法以每lm3混凝土中各项材料的质量比表示。例如lm3混凝土：水泥300kg，水180kg，砂720kg，石子1200kg，每lm3混凝土总质量为2400kg。以各项材料间的质量比来表示(以水泥质量为1)。例如，将上例换算成质量比为：水泥砂石=12.44.0，水灰比0.60。第54页/共127页（二）、混凝土配合比设计的基本要求满足施工所要求的混凝土拌合物的和易性；满足混凝土结构设计的强度等级；满足耐久性要求；节约水泥，降低成本。第55页/共127页三、混凝土配合比设计中的三个基本参数水与水泥之间的比例关系，用水灰比表示；砂

11、与石子之间的比例关系，用砂率表示；水泥浆与骨料之间的比例关系，常用单位用水量来反映(1m3混凝土的用水量)。第56页/共127页（四）、混凝土配合比设计的步骤(1)初步配合比的计算(2)基准配合比的确定(3)实验室配合比的确定(4)施工配合比第57页/共127页混凝土配合比设计实例某工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为C25，施工要求坍落度为50-70mm。不受风雪等作用。施工单位的强度标准差为4.0MPa。所用材料：42.5普通硅酸盐水泥，实测28d强度48MPa，c=3.15gcm3；中砂，符合区级配，0s=2.6gcm3；碎石，粒级5-40mm，0g=2.65gcm3；自来水。现场

12、砂含水率3，石含水率1，求施工配合比。第58页/共127页初步配合比的计算1)确定配制强度2)初步确定水灰比值（W/C）3)选择每1m3混凝土的用水量(W0)4)计算混凝土的单位水泥用量(C0)5)选取合理砂率Sp6)计算1m3混凝土中砂、石骨料的用量7)书写初步配合比第59页/共127页确定配制强度计算混凝土试配强度(fcu,0)fcu,0=fcu,k+t =25+1.6454 =31.58MPa 第60页/共127页确定水灰比（W/C）第61页/共127页选择每1m3混凝土的用水量(W0)查表5.15，取W0=190kg(按新规范应为185kg)。第62页/共127页计算混凝土的单位水泥用

13、量(C0)第63页/共127页选取合理砂率Sp参照本章5.3查表5.16，取Sp=33。第64页/共127页计算1m3混凝土中砂、石骨料的用量绝对体积法假定表观密度法第65页/共127页绝对体积法绝对体积法绝对体积法是基于这样考虑：即捣实后，混凝土拌合物的体积等于各组成材料体积及少量空气体积之总和。式中混凝土含气量系数，在不使用含气型外加剂时，可为1（即含气量为1%）。第66页/共127页假定表观密度法假定表观密度法一般强度等级为C7.5C15的混凝土，其表观密度为2360kgm3左右；强度等级C20C30的为2400kgm3左右；强度等级C40，为2450kgm3。W0C0S0G0oh190

14、284S0G02400式中oh为捣实后混凝土的表现密度。S0=636kg,G0=1290kg第67页/共127页书写初步配合比绝对体积法结果：C0S0G0=2846141254 W0C0=190284 C0S0G0=12.164.42 W0C0=0.67 假定表观密度法结果：C0S0G0=2846361290=12.244.54 W0C0=0.67第68页/共127页基准配合比的确定根据骨料最大粒径，配制30L混凝土拌合物(在此以绝对体积法的配比为例)。测定其坍落度值为85mm，大于设计要求的50-70mm，故需进行坍落度调整，其方法如下：保持水灰比不变，增加砂用量1和碎石用量1后，测得坍落度

15、为70mm，粘聚性、保水性均良好，满足设计要求，同时，测得混凝土表观密度为2410kgm3。由此得到基准配合比为：C1S1G1W1=2906331293194 =12.184.460.67第69页/共127页实验室配合比的确定拌制不少于3种不同配合比的混凝土制作试件检验混凝土的强度。其中一种为基准配合比，另外两种配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少0.05，其用水量应与基准配合比相同，但砂率值可作适当调整。编号 W/C fcu,0(MPa)要求 0.62 36.8 0.67 32.4 31.6 0.72 27.2实验室配合比为。第70页/共127页现场施工配合比C1=C=290(kg

16、)S1=S(1a)=633(1+3%)=652 (kg)G1=G(1b)=1293(1+1)kg=1306 (kg)W1=WSaGb=(194-6333-12931)=162(kg)第71页/共127页规范更新规范更新混凝土结构工程施工及验收规范(GB50204-92)混凝土结构工程施工质量验收规范(GB50204-2002)第72页/共127页附录第73页/共127页第74页/共127页筛分法用一套孔径(方孔)为4.75、2.36、1.18、0.60、0.30及0.15mm的标准筛筛分。第75页/共127页砂的累计筛余与分计筛余的关系第76页/共127页砂级配区的规定第77页/共127页第7

17、8页/共127页砂的细度模数第79页/共127页碱骨料反应碱骨料反应是指当水泥中含碱量(K2O，Na2O)较高，又使用了活性骨料(主要指活性SiO2)，水泥中的碱类便可能与骨料中的活性二氧化硅发生反应，在骨料表面生成复杂的碱一硅酸凝胶。这种凝胶体吸水时，体积会膨胀，从而改变了骨料与水泥浆原来的界面，所生成的凝胶是无限膨胀性的，会把水泥石胀裂。引起碱骨料反应的必要条件是：水泥超过安全含碱量(以Na2O计，为水泥质量的0.6)；使用了活性骨料；水。第80页/共127页粗骨料的岩石立方体强度 50mm50mm50mm的立方体(或直径与高均为50mm的圆柱体)试件，在水饱和状态下，测其极限抗压强度。岩

18、石的极限抗压强度应不小于混凝土强度的1.5倍。同时，火成岩试件的强度不宜低于80MPa，变质岩不宜低于60MPa，水成岩不宜低于30MPa。第81页/共127页粗骨料的压碎指标 将一定质量气干状态下1020mm的石子装入一标准圆筒内，在压力机上 经 160300s内 均 匀 地 加 荷 到200kN；卸荷后称出试样质量G0，然后用孔径为2.5mm的筛筛除被压碎的碎粒，称取试样的筛余量G1，则压碎指标值按下式计算：第82页/共127页粗骨料的坚固性用硫酸盐浸泡法来检验，试样经5次循环后，其质量损失应不超过规定。第83页/共127页（1）最大粒径（最大粒径的选择要考虑钢筋间隙；结构尺寸；搅拌；流动

19、性；强度等因素）。粒径大的好处（流动性好，水泥用量，对强度不利，粒径大，则水泥用量可较少）粒径小的好处（强度，施工时的配筋等）但凡事应辩证的看，粒径越大，虽对强度不利，但它又对需水量有减少的有利的一面，从而也对强度有利。粗骨料的最大粒径第84页/共127页条件允许时应尽可能把石子选得大一些。从结构的角度规定，混凝土用粗骨料最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的14；同时不得超过钢筋间最小净距的34。对混凝土实心板，骨料的最大粒径不宜超过板厚的12，且不得超过50mm。从泵送的角度，粗集料最大粒径与输送管径之比为：泵送高度在50m以下时，对碎石不宜大于13，对卵石不宜大于12.5；泵送高度在5010

20、0m时，宜为1314；泵送高度在100m以上时，宜为1415。目前所有工地常用520mm的碎石。第85页/共127页混凝土拌合物的和易性的概念和易性的概念和易性，又称工作度，是指混凝土拌合物易于施工操作(拌和、运输、浇灌、捣实)并能获得质量均匀，成型密实的性能。和易性是一项综合的技术性质，包括有流动性、粘聚性和保水性等三方面的含义。第86页/共127页混凝土拌合物的流动性流动性是指混凝土拌合物在本身自重或施工机械振捣的作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。第87页/共127页混凝土拌合物的粘聚性粘聚性是指混凝土拌合物具有一定的粘聚力，在施工、运输及浇筑过程中，不致出现分层离析，使混凝

21、土保持整体均匀的性能。离析第88页/共127页混凝土拌合物的保水性保水性是指混凝土拌合物具有一定的保水能力，在施工过程中不致产生严重的泌水现象。泌水第89页/共127页第90页/共127页维勃稠度试验第91页/共127页混凝土用水量选用表第92页/共127页砂率砂率砂率是指混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率。影响砂率的因素第93页/共127页影响砂率的因素：石子级配与最大粒径，砂的细度模数Mx，SpW/C，Sp，外加剂；可适当降低Sp 第94页/共127页第95页/共127页第96页/共127页混凝土砂率选用表本表适用于坍落度1060mm的混凝土。坍落度若大于60mm或小于10mm，应相应

22、增加或减少砂率。第97页/共127页混凝土标准立方体抗压强度(standard cube compressive strength)以边长为150mm的立方体试件为标准试件，标准养护28d，测定其抗压强度来确定。边长为100mm的立方体试件，应乘以强度换算系数0.95边长为200mm的立方体试件，应乘以强度换算系数1.05。第98页/共127页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是指具有95强度保证率的标准立方体抗压强度值，也就是指在混凝土立方体抗压强度测定值的总体分布中，低于该值的百分率不超过5。第99页/共127页混凝土强度等级(strength grading)混凝土强度

23、等级是根据混凝土立方体抗压强度标准值(MPa)来确定，用符号C表示，划分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C70、C80等。第100页/共127页轴心(棱柱体)抗压强度150mml50mm300mm的棱柱体作为轴心抗压强度的标准试件。采用100mm100mm300mm棱柱体试件，最后计算强度值时，乘以相应的尺寸换算系数(0.95)。棱柱体试件抗压强度与立方体试件抗压强度之比为0.7-0.8。一般取0.76。(原因)第101页/共127页第102页/共127页骨料对强度的影响骨料强度高，混凝土强度高骨料与水泥石的粘结强度高，混凝土

24、强度高。在相同水泥强度等级及相同水灰比的条件下，碎石混凝土的强度较卵石混凝土高。骨料粒径越大，对强度反而不利；第103页/共127页第104页/共127页养护工艺a.标准养护：温度为，相对湿度为90%以上；b.水中养护：试件全浸在水中，水温为20，试件与周围介质可以实现水分自由交换。c.绝湿养护：温度20，试件与周围介质无水分自由交换。d.自然养护：周围介质为空气，温度自由变化，表面保湿。蒸汽养护：蒸压：温度大于100，压力大于1个大气压的水蒸气蒸养：温度等于100，压力等于1个大气压的水蒸气第105页/共127页第106页/共127页养护温度和龄期对混凝土强度的影响第107页/共127页第1

25、08页/共127页混凝土的抗渗性抗渗性指的是砼抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能，它直接影响砼的抗冻性及抗化学侵蚀性及钢筋锈蚀等。抗渗性主要与砼内部的孔隙大小及孔隙（开放的孔隙及毛细管通路）特征以及砼密（蜂窝、孔洞等）实行有关。第109页/共127页混凝土的抗渗性用抗渗标号表示。抗渗标号是以28d龄期的标准试件，按规定方法进行试验，以所能承受的最大水压力确定，分为P2、P4、P6、P8、P10、P12等，它们分别表示试件出现渗水时的最大压力为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2MPa。第110页/共127页影响砼抗渗性的因素：W/C 骨料的最大粒径 养护条件 水泥品种及细度过外加

26、剂 掺合料 龄期 第111页/共127页混凝土的抗冻性砼抗冻性是指砼在水饱和状态下，经多次冻融循环作用，能保持强度和外观完整性的能力。在寒冷地区，砼在接触水又受冻的环境下，由于砼孔隙中的水结冰、膨胀；同时因为冰与水的蒸气压不同造成的渗透压力，这两种作用若超过砼（砼是脆性材）的抗拉强度，砼就会产生裂缝。裂缝一经产生，待水融化后更多水渗入砼内部，造成的裂缝就更多。第112页/共127页混凝土的抗冻性，常用抗冻标号来表示。抗冻标号是以28d龄期的混凝土试件，在水饱和状态下所能承受的冻融循环次数而确定的。混凝土的抗冻标号分为：F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F3

27、00等九个等级。分别表示混凝土能够承受反复冻融循环次数为：10、15、25、50、100、150、200、250、300。例如，混凝土试件经50次冻融循环后，强度降低不超过25，质量损失率不超过5时，它的抗冻标号就达到F50。第113页/共127页决定砼抗冻性的因素：砼的密实度 孔隙结构特征 砼龄期 砼强度 引气剂第114页/共127页混凝土抗侵蚀性混凝土可能因化学介质的作用而遭受腐蚀。一般来说，化学腐蚀破坏的形式不外乎：水泥石中某些组分被介质溶解；介质与水泥石发生化学反应后的生成物是溶于水的；化学反应后生成物体积与反应前比显著增大，即体积膨胀。化学腐蚀介质主要指流动的淡水、某些盐类、酸类、碱

28、类的溶液、海水等。混凝土受这些介质作用后是如何遭受破坏的，已在水泥一章中叙述。第115页/共127页影响因素：砼密实度 a.水灰比 b.成型方法；孔隙特征；砼强度 第116页/共127页混凝土的碳化(carbonation)又叫混凝土的中性化。混凝土的碳化作用是空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙在有水存在的条件下发生化学作用，生成碳酸钙和水。碳化过程是二氧化碳由表及里向混凝土内部逐渐扩散的过程。碳化对混凝土最主要的影响是使混凝土的碱度降低，减弱了对钢筋的保护作用，可能导致钢筋锈蚀。碳化还会引起混凝土收缩(碳化收缩)，容易使混凝土的表面产生微细裂缝。第117页/共127页混凝土的碱一骨料反应骨

29、料中的活性氧化硅（SiO2）与水泥中的碱（并非Ca(OH)2等）性氧化物之间发生反应，碱性氧化物水斛，生成NaOH，KOH，与SiO2反应生成碱硅酸凝胶，吸水可以无限膨胀，由于此反应发生在集料水泥石界面，被水泥石包裹，碱硅酸凝胶膨胀使水泥石胀裂。除此之外，还有碱碳酸凝胶反应等；第118页/共127页这一反应发生的条件：集料中的活性SiO2，水泥中的含碱量；这一反应很慢，一般等待几条后才有可能出现。只有当K=Na2O%+0.658K2O%0.6%时，水是其充分条件 第119页/共127页影响碱集料反应的因素：集料活性，水泥中的碱含量，水份，集料粒径，粒径越小，则反应膨胀越大，砼密实度，所采取的措

30、施第120页/共127页抑制碱集料反应的措施：断绝三条件中的任何一条件，包括外加剂中的碱含量；掺用活性混合材，（掺合料）机理：a.混合材与碱起反应，同时混合材粒径小，比表面积大，因此反应快；b.降低了作用于集料表面的碱含量，使碱组分的发挥分散于整个砼体系中；c.形成了石灰碱氧化硅络合物，此物不膨胀增加砼密实度，减小水份的渗透加入引气剂 第121页/共127页离析混凝土各组成材料密度大小不一，在自重作用下，使得集料与浆体分布不均匀。离析的测试方法通常在测塌落度时肉眼观察离析情况。离析对混凝土性能影响（1）施工性能；（2）强度（3）耐久性。促使离析加重的因素（1）粗、细集料粒径相差过大；（2）砂率

31、过小；（3）水灰比过大；加入引齐剂和掺和料、提高砂率、降低水胶比可以尽力避免离析。第122页/共127页泌水混凝土在凝结之间，水中最轻的水从其余混合料中分离。通常也是通过肉眼观察。泌浆第123页/共127页泌水的危害：（1）当泌水层出现混凝土表面时，使表面水灰比过大，表面疏松出现裂缝。（2）泌水发生在钢筋底部，形成泌水区域，水分蒸发后留下孔隙，使钢筋与混凝土粘结强度下降，钢筋也容易被锈蚀；（3）泌水发生在混凝土中集料下部，也引起混凝土强度与耐久性下降。（4）泌水过程中形成泌水通道，导致强度与耐久性降低；（5）在混凝土泵送施工中，容易泌水的混凝土也容易发生泵送管道堵塞的情况。第124页/共127页降低泌水的技术措施：1.引气剂2.超细掺和料3.提高水泥细度4.降低水灰比第125页/共127页六、原材料间配合比1水灰比和用水量决定水灰比与用水量的因素：强度流动性2砂率：砂在砂、石总质量中的百分率。3水泥用量：考察因素：强度；和易性；经济性4.单位用水量 第126页/共127页谢谢您的观看！第127页/共127页