建筑材料 教学课件 ppt 作者 李伟华 主编 第5章.ppt

建筑材料,第5章 混 凝 土,5.1 混凝土概述 5.2 普通混凝土的组成材料及质量要求 5.3 普通混凝土的主要技术性质 5.4 混凝土外加剂 5.5 普通混凝土的配合比设计,5.1 混凝土概述,5.1.1 混凝土的分类 1.按照表观密度分 (1)重混凝土 干表观密度大于2800kg/m3，采用密度特大的骨料，如重晶石、钢屑等，具有防辐射性能 (2)普通混凝土 干表观密度为2000～2800kg/m3，以水泥为胶凝材料，采用普通的砂子和石子为骨料配制而成的混凝土，广泛用于建筑工程的承重结构材料，如梁、板、柱、基础等 (3)轻混凝土 干表观密度为600～1950kg/m3 2.按所用胶凝材料分 3. 按用途分 4.按生产方法分 5.按强度等级分,5.1 混凝土概述,5.1.2 混凝土的特点 1. 优点 2.缺点,5.2 普通混凝土的组成材料及质量要求,图5-1 硬化混凝土的结构示意图,5.2.1 水泥,5.2 普通混凝土的组成材料及质量要求,水泥是混凝土中重要的组成材料，且价格较贵配制混凝土时，正确选择水泥的品种和强度等级，合理确定水泥的用量是控制混凝土成本和耐久性的关键 1.水泥的品种选择 2.水泥强度等级的选择,表５-１ 配置混凝土所选用的水泥强度等级,5.2.2 细骨料(细集料) 普通混凝土用细骨料主要是砂子，分为天然砂和人工砂两大类。

1.砂的粗细程度和颗粒级配,5.2 普通混凝土的组成材料及质量要求,(1)粗细程度 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 (2)颗粒级配 颗粒级配是指不同粒径的砂粒相互搭配的情况 (3)砂的粗细程度和颗粒级配的检验方法 采用一套标准的方孔筛，孔径依次为0.15mm、0.30mm、0.60mm、1.18mm、2.36mm、4.75mm，并配有一个筛底和筛盖 1)将方孔筛按孔径从大到小自上而下依次排好，放在筛底上 2)称取试样(经过烘干的砂子)500g,将试样倒入最上面的筛子上 3)用摇筛机或手工依次过筛 4)计算各孔径筛的筛上分计筛余百分数(a1、a2、a3、a4、a5、a6)和累计筛余百分数(A1、A2、A3、A4、A5、A6)5.2 普通混凝土的组成材料及质量要求,表5-2 计算各筛的分计筛余百分数和累计筛余百分数表,表5-3 普通混凝土用砂级配区的规定(GB/T 14684—2001),5.2 普通混凝土的组成材料及质量要求,2. Ⅰ区人工砂中0.15mm孔径筛的筛上累计百分数可以放宽到100～85，Ⅱ区人工砂中0.15mm孔径筛的筛上累计百分数可以放宽到100～80，Ⅲ区人工砂中0.15mm孔径筛的筛上累计百分数可以放宽到100～75。

图5-2 砂的筛分级配曲线图,5.2 普通混凝土的组成材料及质量要求,表5-4 砂样筛分结果,2.有害杂质含量 (1) 含泥量 含泥量是指天然砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量;泥块含量是指砂中原粒径大于1.18mm，经浸水冲洗、手捏后小于0.600mm的颗粒含量5.2 普通混凝土的组成材料及质量要求,表5-5 混凝土细骨料中泥块和含泥量,(2) 其他杂质含量 配置混凝土的细骨料要求清洁不含杂质以保证混凝土的质量表5-6 细骨料有害杂质含量表,3.坚固性,5.2 普通混凝土的组成材料及质量要求,表5-7 细骨料的压碎指标值技术要求,4.表观密度、堆积密度和空隙率 5.2.3 粗骨料,5.2 普通混凝土的组成材料及质量要求,粒径大于4．75mm的骨料称为粗骨料，常用碎石和卵石两种碎石是指由天然岩石或卵石经过机械破碎、筛分制成的粒径大于4．75mm的岩石颗粒；卵石是指由自然风化、水流搬运和分选、堆积而成的粒径大于4．75mm的岩石颗粒按产地不同，卵石可以分为河卵石、海卵石、山卵石等，其中河卵石应用较多与卵石相比，碎石由于多棱角、表面粗糙，表面积大，与水泥浆粘接强度高因此，同样水灰比的条件下，用碎石拌制的混凝土，流动性小，但是强度高；而卵石正好相反，即流动性较大，强度较低。

1.最大粒径和颗粒级配 (1)粗骨料的最大粒径(Dmax) 粗骨料的最大粒径是指公称粒级的上限5.2 普通混凝土的组成材料及质量要求,(2)颗粒级配 粗骨料也要求具有良好的颗粒级配，以减少颗粒的间隙，增加密实性，降低填充骨料间隙所用的水泥砂浆，保证混凝土的和易性和强度表5-８ 卵石或碎石的颗粒级配范围(GB/T 14685—2001),2.有害杂质含量,5.2 普通混凝土的组成材料及质量要求,表5-9 混凝土粗骨料有害杂质含量,3.强度 (1)岩石立方体强度检验 岩石立方体强度检验即将轧制碎石的母岩制成边长为50mm的立方体(或直径和高均为50mm的圆柱体)试件，在水饱和状态下，测定其极限抗压强度值，不同岩石的抗压强度要求达到不同的数值：对于火成岩应不小于80MPa,变质岩应不小于60MPa，水成岩应不小于30MPa (2)压碎指标试验,5.2 普通混凝土的组成材料及质量要求,表5-10 普通混凝土用碎石、卵石的压碎指标,4.颗粒形状和表面特征,表5-11 混凝土粗骨料中的针、片状颗粒含量,5.骨料的坚固性,5.2 普通混凝土的组成材料及质量要求,表5-12 混凝土用碎石、卵石的坚固性指标,5.2.4 混凝土拌和及养护用水 水是混凝土的主要成分之一。

对混凝土用水的基本要求是：不能含有影响混凝土凝结核硬化的有害杂质；无损于混凝土的强度发展和耐久性；不能加快钢筋的锈蚀；不能引起预应力混凝土钢筋的脆断；保证混凝土表面不受污染混凝土用水应该符合《混凝土拌和及养护用水》（JGJ 63—2006）的规定,详见表5⁃1３5.2 普通混凝土的组成材料及质量要求,表5-13 混凝土用水的物质含限值,①凡用于使用钢丝或经过热处理钢筋的预应力混凝土中，氯化物含量不得超过350mg/L5.3 普通混凝土的主要技术性质,5.3.1 混凝土拌和物的和易性 混凝土拌和物又称为新拌混凝土，是指将混凝土中各种原材料按比例配合经搅拌形成的混合物混凝土拌和物必须具有良好的和易性，才能满足施工的要求 1.拌和物的和易性 2.拌和物和易性的测定和评定 (1)坍落度的测定,图5-3 坍落度测定,5.3 普通混凝土的主要技术性质,(2)维勃稠度的测定 维勃稠度法适用于表示粗骨料最大粒径不大于40mm， 维勃稠度值为5～30s的干硬性混凝土拌和物的流动性图5-4 维勃稠度测定,5.3 普通混凝土的主要技术性质,3.流动性(坍落度)的选择 1)结构构件类型及截面尺寸大小 2)结构构件的配筋疏密。

3)输送方式及施工捣实方法 4)当采用泵送混凝土时，可以通过掺加高效减水剂等措施提高流动性，使得坍落度达到80～180mm表5-14 混凝土浇筑时的坍落度选用表,4.影响混凝土和易性的因素,5.3 普通混凝土的主要技术性质,(1)水泥浆数量的影响 混凝土拌和物中的水泥浆一方面包裹骨料，一方面填充在骨料空隙，形成润滑层，使得拌和物具有一定流动性 (2)水泥浆的稠度(水灰比) 水灰比(W/C)即水泥混凝土中用水量与水泥质量之比 (3)砂率的影响 砂率是指混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率图5-5 砂率与坍落度的关系 (水与水泥用量一定),5.3 普通混凝土的主要技术性质,图5-6 砂率与水泥用量的关系 (达到相同的坍落度),5.3 普通混凝土的主要技术性质,(4) 组成材料性质的影响 1)水泥品种的影响：水泥对和易性的影响主要表现在水泥的需水性上 2)骨料性质的影响：由于卵石表面圆滑，拌制的混凝土拌和物的和易性优于碎石；骨料的粒径越大，总比表面积越小，制得拌和物的流动性大；级配良好，空隙率小制得拌和物的流动性大 (5)拌和物存放时间及环境温度的影响 环境温度升高，水分蒸发及水化反应加快，使得拌和物变稠，相应坍落度下降，流动性变差，导致和易性不良。

(6)施工工艺 同样的配合比设计，采用机械搅拌可以达到比人工拌和更大的和易性 5.改善新拌混凝土和易性的措施,5.3 普通混凝土的主要技术性质,1)调节混凝土的材料组成 ① 采用合理砂率,并尽可能使用较低的砂率 ② 改善砂、石的级配 ③ 在可能的条件下，尽量采用较粗的砂、石 ④ 当拌和物坍落度太小时，保持水灰比不变，增加适量的水泥浆；当拌和物坍落度太大时，保持砂率不变，增加适量的砂石 2)掺加各种外加剂(如减水剂、引气剂等) 3)提高振捣机械的效能 5.3.2 强度,5.3 普通混凝土的主要技术性质,强度是混凝土硬化后的主要力学性能，与混凝土的其他性能关系密切在国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》（GB/T 50081—2002）中规定：混凝土的强度有立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和与钢筋的粘接强度等其中以抗压强度最大，抗拉强度最小，因此混凝土主要用于承受压力荷载 1.混凝土的抗压强度和强度等级 2.影响抗压强度的主要因素 (1)水泥强度等级和水灰比的影响 水泥强度等级及水灰比是影响混凝土强度最主要的因素5.3 普通混凝土的主要技术性质,图5-7 混凝土强度与水灰比的关系 a)强度与水灰比的关系 b)强度与灰水比的关系,(2)骨料的影响 当骨料级配良好,砂率适当时，,5.3 普通混凝土的主要技术性质,由于砂、石相互填充时间隙小，达到较大的密实度，有利于混凝土强度的提高。

(3)龄期与强度的关系 在正常使用环境养护条件下，混凝土强度随着龄期的增加而增大 (4)养护温度及湿度的影响 混凝土成形后，必须在一定时间内保持适当的温度和足够的湿度，以使水泥充分水化，这就是混凝土的养护 (5)试验条件混凝土强度测定值的影响 试验条件是指试件的尺寸、形状、表面状态及加荷速度等 1)试件尺寸 2)试件的形状 3)表面状态5.3 普通混凝土的主要技术性质,4)加荷速度图5-8 压力机压板 对试件的约束作用,5.3 普通混凝土的主要技术性质,图5-9 试件的环箍效应,5.3 普通混凝土的主要技术性质,图5-10 试件的直裂破坏,3.提高混凝土强度的措施,5.3 普通混凝土的主要技术性质,1)采用高强度等级水泥或早强型水泥 2)采用低水灰比的干硬性混凝土 3)采用湿热处理养护混凝土 4)采用机械搅拌和振捣 5)掺入混凝土外加剂和掺合料 5.3.3 混凝土的变形 引起混凝土变形的因素很多，归纳起来有两大类：非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形 1.混凝土在非荷载作用下的变形 (1)化学收缩 混凝土在硬化过程中，由于水泥水化产物的体积小于水化前反应物(水和水泥)的体积，引起混凝土产生收缩，称为化学收缩。

5.3 普通混凝土的主要技术性质,(2)温度变形 混凝土与其他材料一样，也具有热胀冷缩的性质，混凝土的热胀冷缩变形，称为温度变形 (3)干湿变形 混凝土的干湿变形主要取决于周围环境湿度的变化，表现为干缩湿胀 2.荷载作用下的变形 (1) 混凝土的弹塑性变形和弹性模量 混凝土是一种由水泥石、砂、石、游离水、气泡等组成的不匀质多组分三相复合材料 (2)长期荷载作用下的变形——徐变 混凝土在长期荷载作用下，除了产生瞬间的弹性变形和塑性变形外，还会产生随着时间而增长的非弹性变形，这种变形称为徐变 5.3.4 混凝土的耐久性,5.3 普通混凝土的主要技术性质,混凝土不仅应具有较高的强度，还应具有较好的耐久性耐久性是指混凝土在使用条件下抵抗周围环境中各种因素长期作用而不破坏的能力 1.混凝土的抗渗性 2.混凝土抗冻性 3.混凝土的抗腐蚀性 4.混凝土的碳化 1)水泥品种 2)水灰比 3)环境湿度 4)空气中二氧化碳浓度越高，碳化速度也越快 5.混凝土的抗碱—骨料反应,5.3 普通混凝土的主要技术性质,1)水泥中含有较高含量的碱(Na2O或K2O) 2)骨料中有较高含量的活性二氧化硅 3)水泥石中含有足量的游离水分。

6.提高混凝土耐久性的措施 1)根据环境合理选择水泥品种 2)控制水灰比并保证有足够的水。