土木工程材料第4章溷凝土.ppt

第四章,混凝土(砼),Concrete and Mortar,4.1 混凝土概述,混 凝 土 Concrete,,,要点： 1.普通混凝土的组成及各个组成材料的质量要求和 砂石级配的概念、作用及评定方法； 2.普通混凝土的主要技术性质---和易性、强度、变形性质及耐久性； 3.普通混凝土质量控制的方法和意义； 4.普通混凝土配合比设计的原理方法和步骤；,由胶凝材料、水（或不加水）和骨料按适当的比例配合，拌合制成混合物，经一定时间后硬化而成的人造石材，叫做混凝土 混凝土一词源自于拉丁文术语“Concretus”——“共同生长”,混凝土的概念,concrete,混凝土,它有哪些用途？,CONCRETE in Los Angeles,CONCRETE in Los Angeles,Baha’I Temple In Chicago,,BEAUTY and DURABILITY,威远炮台和正在施工中的虎门大桥,正在建设中的三峡大坝,挪威的海上石油钻井平台,输水管线,外径,7.5m,内径,6.6m,COLOUR PAVER,混凝土的特点？,耐水性能好，用途广泛； 组成材料来源丰富，可就地取材，经济； 易成型形状与尺寸变化范围很大的构件； 生产耗能比钢低，可大量利用工业废料； 可与钢材复合为钢筋混凝土、预应力混凝土使用； 抗压强度高； 耐久性良好。

优点,混凝土的特点？,缺点,抗拉强度低，易开裂； 自重大，比强度小； （肥梁、胖柱、厚基础、对大跨、高层不利） 导热系数大，保温隔热差； 硬化慢，施工周期长水泥混凝土的由来,东欧（B.C.5000y)、古埃及、古希腊的石灰混凝土； 中国（B.C.3000y）低温煅烧礓石混凝土； 古罗马（B.C.2000y）石灰和凝灰岩、火山灰混凝土 英国（1824）硅酸盐水泥混凝土,最古老的水泥混凝土在中国,甘肃省秦安县大地湾（黄河支流渭水之畔，西安以西约600公里）发掘出两个大型住宅遗址，其地坪用混凝土建造，距今5千年该混凝土用水硬性水泥制成以礓石（富含碳酸钙的粘土）为原料在低于900℃煅烧而成，没有发现硅酸钙水化物存在该混凝土中所用的骨料，与现代的人工轻骨料成分基本相同混凝土的分类,1.按所用胶凝材料分,水泥混凝土 沥青混凝土 硅酸盐混凝土 聚合物胶结混凝土 聚合物浸渍混凝土,聚合物水泥混凝土 水玻璃混凝土 石膏混凝土 硫磺混凝土,2.按表观密度大小分,重 砼,普通砼, 2600 kg/m³, 2000~2500 kg/m³,轻 砼, 1950 kg/m³,,轻骨料砼  = 800~1950 kg/m³,多 孔 砼 。

300~1000 kg/m³,大 孔 砼,,普通骨料, = 1500~1900 kg/m³,轻骨料, = 500~1500 kg/m³,3.按施工工艺分,泵送混凝土 喷射混凝土 真空脱水混凝土 造壳混凝土(裹砂混凝土),碾压混凝土 压力灌浆混凝土(预埋骨料混凝土) 热拌混凝土 太阳能养护混凝土,4.按用途分,防水混凝土 防射线混凝土 耐酸混凝土 装饰混凝土,耐火混凝土 不发火混凝土 补偿收缩混凝土 水下浇筑混凝土,粉煤灰混凝土 硅灰混凝土 磨细高炉矿渣混凝土 纤维混凝土,5.按掺合料分,6.按抗压强度分,低强混凝土(抗压强度30MPa) 中强混凝土(抗压强度30~60MPa) 高强混凝土(抗压强度≥60MPa),7.按每立方米水泥含量分,贫混凝土(水泥用量不小于170kg) 富混凝土(水泥用量不小于230kg),殿神万马罗,The Pantheon Rome,,直径44m，耗用凝灰岩轻骨料混凝土12000t,1919年Selma号轻混凝土船在美国Alabama下水,挪威第一座轻混凝土桥,曳引轻混凝土浮桥墩 （混凝土ρ=1900kg/m3； f=70MPa；E=20~23GPa）,,泵送混凝土浇注,泵送混凝土,Pumping Concrete,喷射混凝土,喷射混凝土,,Shotcrete,滑模摊铺混凝土,滑模摊铺混凝土,广- 湛高速公路,美国加州引水渠,碾压混凝土,RCCP,混凝土发展方向,轻质、高强、快硬、高耐久、 多功能、节能、走可持续发展道路。

混凝土质量基本要求,1. 符合设计要求的强度 2. 与施工条件相适应的施工和易性 3. 与工程环境相适应的耐久性 4.变性值较小，满足抗裂性要求 5.经济上合理，即水泥用量较少问题：,如何实现混凝土的质量要求？,1.合理选材、控制原材料质量； 2.合理设计混凝土配合比； 3.施工工艺(搅拌、运输、成型、养护） 合理，严格质量管理与控制4.2 普通混凝土的组成材料,普通混凝土的四种基本组成材料： 一、水泥 二、砂子 三、石子 四、水,,砂子,水泥浆,石子,普通混凝土组成材料： 水泥、粗细骨料、水,有时常包括适量的掺合料和外加剂 各组成材料的作用： 粗细骨料起骨架作用；水泥和水组成水泥浆包裹骨料表面并填充在骨料空隙中;在混凝土拌和物中,水泥浆起润滑作用,赋予混凝土拌和物流动性,便于施工;混凝土硬化后起胶结作用,将骨料胶结成整体混凝土生产基本工艺过程: 按配合比称量各组成材料,,混合搅拌均匀,,运输,,,浇注,,振捣,,养护,,4.2.1 水泥,4.2.1.1 水泥品种的选择,4.2.1.2 水泥强度等级的选择,根据工程性质、部位、施工条件、环境状况、水泥特性作出合理选择应与混凝土设计强度等级相适应，以选择的水泥强度等级标准值为混凝土强度等级标准值1.5~2.0倍为宜。

混凝土工程特点或所处环境条件,优先选用,,,,可以使用,不宜使用,普通硅酸盐水泥,1. 在普通气候环境中的混凝土,矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥,火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥,2. 在干燥环境中的混凝土,普通硅酸盐水泥,矿渣硅酸盐水泥,粉煤灰硅酸盐水泥,3. 在高温度环境中或永远处在水下的混凝土,复合硅酸盐水泥,矿渣硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥、,火山灰质硅酸盐水泥、,粉煤灰硅酸盐水泥、,火山灰质硅酸盐水泥,复合硅酸盐水泥,硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥,4. 厚大体积的混凝土,普通硅酸盐水泥,矿渣硅酸盐水泥,,,,,普 通 混 凝 土,,,,,混凝土工程特点或所处环境条件,优先选用,,,,可以使用,不宜使用,快硬硅酸盐水泥硅酸盐水泥,1. 要求快硬的混凝土,普通硅酸盐水泥,火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥,2. 高强(大于C40级的混凝土),硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥(标号425号),3. 严寒地区的露天混凝土，寒冷地区的处在水位升降范围内的混凝土,普通硅酸盐水泥(标号325号),普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥,火山灰质硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合夺酸盐水泥,4. 严寒地区处在水位升降范围内的混凝土,,,,,有特殊要求的混凝土,矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥,火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥,,,5. 有抗渗性要求的混凝土,普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥,矿渣硅酸盐水泥,6. 有耐磨性要求的混凝土,硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥(标号325),矿渣硅酸盐水泥(标号325),火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥,骨料分,细骨料,粗骨料,,4.2.2 骨料,,,骨料总体积占混凝土体积的60%~80%。

骨料质量的优劣直接影响混凝土各项性质好坏一)定义: 粒径在0.15~4.75mm之间的岩石颗粒细骨料主要采用天然砂和人工砂细骨料,砂子技术性能,4.2.2.1 泥和泥块含量,4.2.2.2 有害物质含量,4.2.2.3 坚固性,泥颗粒极细,粘附在骨料表面影响水泥石与骨料之间的胶结;泥块在混凝土中形成薄弱部分影响混凝土质量 对骨料中泥和泥块含量必须严加限制(表6.1)有害物质包括草根、树叶、树枝、塑料、炉渣、煤块、硫化物、硫酸盐、有机物、云母、轻物质、氯盐含量等,其含量必须符合表6.1规定骨料按规定用硫酸钠溶液检验，经5次循环后重量损失符合表6.1规定4.2.2.4 碱活性,为避免碱-骨料反应，重要工程或对骨料有怀疑时，采用化学法或长度法对骨料进行碱活性检验砂中有害物质含量（GB/T 14684—2001）,坚固性指标(GB/T 14684—2001),压碎指标(GB/T 14684—2001),级配 –––– 骨料中不同粒径的分布情况即骨料大小 颗粒的搭配情况级配良好的骨料应使其空隙率和总表面积均最小骨料颗粒级配,4.2.2.5 级配和粗细程度,粗细程度——骨料不同粒径的颗粒混在一 起的平均粗细程度。

相同重量的骨料，粒径小，总表面积大；粒径大，总表面积小，因而大粒径的骨料所需水泥浆量少 选择合适的骨料粗细程度能节约水泥1）砂的颗粒级配和粗细程度 通常用筛分析方法测定砂的级配和粗细程度 筛分析方法：六种孔径的标准筛一套，500克干砂， 由粗到细依次过筛，然后称得留在各 筛上砂的重量，并计算出各筛上的分 计筛余率和累计筛余率 分计筛余百分率：各筛上的筛余量占砂样总重量的百分率 累计筛余百分率：各筛与比该筛粗的所有筛之分计筛余百分 率之和筛分析试验——评定砂的粗细程度 和颗粒级配,150μm,300μm,600μm,1.18mm,2.36mm,4.75mm,9.50mm,,,,筛孔尺寸(mm),分计筛余(%),累计筛余(%),4.75,2.36,1.18,0.60,0.30,0.15,a1,a2,a3,a4,a5,a6,A6= a1+a2+a3+a4+a5+a6,A5= a1+a2+a3+a4+a5,A4= a1+a2+a3+a4,A3= a1+a2+a3,A2= a1+a2,A1= a1,,,累计筛余与分计筛余的关系,细度模数f ＝Ai/100，因粒径5mm的不属于细骨料，所以：,为粗砂,为中砂（配制混凝土时优先选用）,为细砂,砂的粗细程度用细度模数表示。

筛分曲线,砂的筛分曲线,注意： 砂的细度模数不能反映其级配的优劣，细度模数相同的砂级配可以很不相同配制混凝土时必须同时考虑砂的级配和细度模数砂的坚固性,定义：――指砂在自然风化和其他外界物理、化学因素作用下，抵抗破坏的能力，也即指砂的耐久性 天然砂采用硫酸钠溶液法进行试验，计算总质量损失百分率；人工砂采用压碎指标值来判断砂的坚固性,,技术要求 有害杂质含量 针片状颗粒含量 强度 颗粒级配与最大粒径 坚固性,粗骨料,石子强度指标,(1)岩石抗压强度:,(2)压碎指标值:,将母岩制成50mm×50mm×50mm的立方体试件或Ф50mm×50mm的圆柱体试件，在水中浸泡48h以后，取出擦干表面水分，测得其在饱和水状态下的抗压强度值P,P,骨料颗粒压碎强度试验示意图, 1.5倍 （ 1.2~ 1.7） 混凝土强度,返回, 压碎指标测定：,,200KN,,石子d = 10~20mm，加压后用孔径为2.5mm的筛子筛析,碎石用抗压强度和压碎指标值表示， 卵石用压碎指标值表示颗粒级配与最大粒径,粗骨料颗粒级配 粗骨料的颗粒级配按供应情况分连续粒级和单粒级评定方法 同砂子颗粒级配的评定方法2）石子的颗粒级配和最大粒径,石子的级配分为连续粒级和单粒级两种。

具体见表6.4 石子的级配通过筛分析试验确定，计算与砂相同最大粒径：,骨料筛析后，骨料中公称粒级的上限称为该骨料的最大粒径 Dmax,最大粒径的选择主要根据构件截面尺寸和施工条件,,,,,,,,,,,,,,,,,,b,板,梁,c,a,,,,,,,,,最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4；不得超过钢筋最小净距的3/4；对于实心板，不得超过板厚的1/2且不得超过50mm；对于泵送混凝土，最大粒径与输送管道内径之比，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5骨料最大粒径 ( Dmax ),混凝土类型 。