湖南工學(xué)院課程土木工程材料鍍鉻板

1、湖南工學(xué)院:課程:土木工程材料_鍍鉻板湖南工學(xué)院課程:土木工程材料班級:2010級土木工程授課老師:龐朝暉第一章 緒論土木工程材料是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,對于土木工程專業(yè)的學(xué)生來說是一門必修課,對于其他專業(yè)的學(xué)生來說是一門選修課,而對于其他工程技術(shù)人員來說,學(xué)習(xí)這門課程也是有用的.1 土木工程材料的定義及其分類定義:任何建構(gòu)筑物都是用材料按一定的要求構(gòu)筑而成,建筑工程中所使用的所有材料通稱為土木工程材料.知識點滴:萬里成城:總長度大約有十萬里以上!所用土木工程材料: 土、石、木料、磚、石灰.關(guān)外有關(guān)、城外有城,其材料運輸量之浩大、工程之艱巨世所罕見. 知識點滴:河北趙州石橋建于1300多年前,

2、建造該橋的石材為青白色石灰?guī)r.比意大利人建石拱橋晚400多年,但在主拱肋與橋面間設(shè)計”敞肩拱”,比外國早了1200多年.分類: 按化學(xué)組成分類 按使用功能分類2 土木工程與材料的關(guān)系材料是保證土木工程質(zhì)量的基礎(chǔ).材料是構(gòu)成土木工程建筑物的物質(zhì)基礎(chǔ),當然也是其質(zhì)量基礎(chǔ).在一般土木建筑工程的總造價中,與材料有關(guān)的費用占50%以上在實際工程中,材料的選擇、使用及管理,對工程成本影響很大.比如廣東某跨海橋,其橋面原來使用的鋼纖維混凝土,使用一年以后出現(xiàn)了許多裂紋,后來要鏟去重新鋪瀝青混凝土,從而大大增加了工程的造價.材料對土木建筑工程技術(shù)進步起了一個促進作用.例如鋼材及水泥的大量應(yīng)用和性能改進,取代了

3、過去的磚、石、土木,使得鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已占領(lǐng)了土木工程結(jié)構(gòu)材料的主導(dǎo)地位.現(xiàn)代玻璃、陶瓷、塑料、涂料等新型材料的大量應(yīng)用,又把許多建筑物裝扮得絢麗多彩.3 土木工程材料的技術(shù)標準國家標準有三大類:國家標準如GB 175-1999硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥其中”GB”為國家標準的代號,”175”為標準編號,”1999”為標準頒布年代號,”硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥”為該標準的技術(shù)名稱,上述標準為強制性國家標準,任何技術(shù)不得低于此標準.此外,以”GB/T”為推薦性國家標準代號,它表示也可以執(zhí)行其他標準,是非強制性的.行業(yè)標準如JC/T 479-92建筑生石灰其中”JC”為建材行業(yè)的標準代號,”T”

4、表示推薦標準;”479”為此類技術(shù)標準的二類類目順序號;”92”為標準頒發(fā)年代號.地方標準和企業(yè)標準:國際標準大致有以下幾類:團體標準和公司標準.指國際上有影響的團體和公司的標準.如美國材料與實驗協(xié)會標準等. 區(qū)域性標準.如德國工業(yè)標準等. 國際標準化組織標準,代號ISO.4 土木工程材料的發(fā)展趨勢最早使用的土木工程材料是石材、木材和泥土,后來發(fā)展為使用石灰、磚瓦等,再到后來就到鋼筋混凝土,還發(fā)展了各種新型的墻體材料等.輕質(zhì)、高強; 發(fā)展多功能材料;廉價、低耗能; 由單一材料向復(fù)合材料及制品發(fā)展;擴大裝配式預(yù)制構(gòu)件的工廠化生產(chǎn);用工農(nóng)業(yè)廢料、廢渣等代替自然資源為原料,向環(huán)保方向發(fā)展;發(fā)展更多花

5、色品種的裝飾材料.5 本課程的學(xué)習(xí)任務(wù):土木工程材料是土木工程類專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課.本課程的任務(wù)是使學(xué)生具有土木工程材料的基本知識,在進行建筑工程設(shè)計、施工和工程監(jiān)理時能正確認識和利用土木工程材料的物理、化學(xué)和力學(xué)性質(zhì),并掌握各類土木工程材料所具有的使用功能,也為以后相關(guān)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ).6材料的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造一 材料的組成對性質(zhì)的影響1)材料的組成是指材料的化學(xué)成分和礦物組成.材料組成是材料性質(zhì)的基礎(chǔ),它對材料的性質(zhì)起著決定性的作用.材料化學(xué)組成相同但礦物組成不同也會導(dǎo)致性質(zhì)的巨大差異.例如:鋼材中的C元素對鋼材性質(zhì)的影響.2)材料的礦物組成是指元素組成相同,但分子團形成形式各異的

6、現(xiàn)象.例:水泥中各礦物組成不同,對強度、水化熱、凝結(jié)速度等的影響也不同.二 材料的結(jié)構(gòu)對性質(zhì)的影響宏觀結(jié)構(gòu):材料的宏觀結(jié)構(gòu)是指可用肉眼能觀察到的外部和內(nèi)部的結(jié)構(gòu).常見的有:1,致密結(jié)構(gòu):鋼材、有色金屬、玻璃、天然的致密石材和鋁合金等;2,多孔結(jié)構(gòu):加氣混凝土、泡沫塑料、刨花板等;3,微孔結(jié)構(gòu):石膏、燒土制品;4,纖維結(jié)構(gòu):木材、玻璃纖維、礦棉等;5,層狀或片狀結(jié)構(gòu):膠合板、復(fù)合木地板、紙面石膏板等;6,散粒結(jié)構(gòu):石子、砂等;7, 紋理構(gòu)造:花崗巖、大理石等.細觀結(jié)構(gòu):用光學(xué)顯微鏡可以觀察到的微米級組織結(jié)構(gòu)稱為細觀結(jié)構(gòu).如混凝土中可以觀察到的粗細顆粒、水泥石以及孔隙等.微觀結(jié)構(gòu)用電子顯微鏡、X射

7、線衍射儀等手段來研究的原子、離子、分子層次上的組成形式.土木工程材料的使用狀態(tài)均為固體,固體材料的微觀結(jié)構(gòu)基本上可分為晶體、玻璃體、膠體三類,不同結(jié)構(gòu)的材料,各具不同特性.晶體結(jié)構(gòu):具有強度高、硬度較大、有確定的熔點、力學(xué)性能各異的共性,土木工程材料中的金屬材料何非金屬材料中的石膏都是典型的晶體結(jié)構(gòu).玻璃體微觀結(jié)構(gòu)的特點:是組成物質(zhì)的微觀粒子在空間的排列呈無序混沌狀態(tài).膠體:是土木工程材料中常見的一種微觀結(jié)構(gòu)形式.如水玻璃等.7材料的物理性質(zhì)一 密度根據(jù)體積的表現(xiàn)形式不一樣,有密度、體積密度和堆積密度三種概念.1,密度:是指材料的在絕對密實狀態(tài)下,單位體積的干質(zhì)量.計算公式:密度的測定辦法:1

8、)測質(zhì)量:烘干-干燥-稱量;2)測體積:外觀規(guī)則的材料,直接用游標卡尺測量尺寸求體積,如鋼材、玻璃等外觀不規(guī)則的堅硬顆粒,如砂、石等,可由排水法測得;可研磨的非密實材料,如砌塊、石膏等,V可采用密度瓶測定.2,表觀密度:是指材料的在自然狀態(tài)下,單位體積的干質(zhì)量.計算公式:表觀密度的測定:外形規(guī)則的材料,如磚,可直接測量體積得到;外形不規(guī)則的,可采用封臘排水法測定體積;思考題:對同種物質(zhì),試比較密度和表觀密度的大小?、燒結(jié)普通磚的尺寸為240mm*115mm*53mm,已知其孔隙率為37%,干燥質(zhì)量為2487g,浸水飽和后質(zhì)量為2984g.試求該磚的體積密度、密度、吸水率.解:1)表觀密度:o=

9、m1/Vo=2487/1462.8=1.7g/cm3孔隙率P=V孔/Vo*100%=37% V孔/1462.8*100%=37% 故孔的體積:V孔=541.236cm3,求密實物質(zhì)的體積:V=Vo-V孔=1462.8-541.236=921.6cm32)求密度:=m1/V=2487/921.6=2.7g/cm33)求含水率:W=/m1*100%=/2487*100%=20%3,堆積密度:是指粉末狀、顆粒狀或纖維狀材料在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量.計算公式:一般采用容積筒測定容量升的大小視顆粒的大小而定,一般砂子采用1L的容量升,石子采用10L,20L,30L的容量升.常用材料的密度、表觀密度和堆

10、積密度值參見教材二 材料的密實度和孔隙率、填充率和空隙率1,材料的密實度:是指材料的體積內(nèi),被固體物質(zhì)充滿的程度,用D表示,2,材料的孔隙率P:是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分率.材料的孔隙可分為閉口孔和開口孔.材料內(nèi)部孔隙示意計算公式:3,材料的填充率D:它是指散粒狀材料堆積體積中,顆粒體積所占的百分率.4,空隙率P:它是指散粒狀材料堆積體積中,顆粒間空隙體積所占的百分率.三 材料與水有關(guān)的性質(zhì)1,親水性和憎水性:材料與水接觸時由于水在固體表面潤濕狀態(tài)不同,表現(xiàn)為親水與憎水兩種不同的性質(zhì);常見的憎水性材料有:瀝青、石蠟和塑料等,常用做防水、防潮材料.2,吸水性:材料在水中吸收水分的性

11、質(zhì),稱為吸水性,有質(zhì)量吸水率和體積吸水率兩種表示方法:質(zhì)量吸水率: 體積吸水率: 3,吸濕性:材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì),稱為吸濕性;4,耐水性:材料耐水性指材料長期在水的作用下不破壞、強度不明顯下降的性質(zhì). 一般用軟化系數(shù)KR表示,KR>0.85的為耐水材料5,抗?jié)B性,指抵抗壓力水滲透的性質(zhì).用抗?jié)B等級P表示,如P6表示材料的最大滲水壓力為0.6MPa;6,抗凍性,指材料在含水狀態(tài)下能忍受多次凍融循環(huán)而不破壞,強度也不顯著下降的性質(zhì).一般用抗凍等級F表示,如F10,表示在標準試驗條件下,材料強度下降不大于25%,質(zhì)量損失不大于5%,所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)最多為10次.四 材料與熱量

12、有關(guān)的性質(zhì)導(dǎo)熱性:導(dǎo)熱性指當材料兩側(cè)有溫度差時熱量由高溫側(cè)向低溫側(cè)傳遞的能力,用導(dǎo)熱系數(shù)來表示.思考題1:影響材料導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素有哪些?答:材料的化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu):如金屬比非金屬導(dǎo)熱系數(shù)大孔隙狀況:孔隙率越大,導(dǎo)熱系數(shù)越小;含水率:受潮后導(dǎo)熱系數(shù)較大;環(huán)境的溫度:溫度越高,導(dǎo)熱系數(shù)越大.思考題2:為什么保溫隔熱材料使用過程中一定要注意防潮防凍?答:因為空氣、水和冰的導(dǎo)熱系數(shù)依次增加,故保溫材料在受潮、受凍后,導(dǎo)熱系數(shù)可增大100倍左右.材料的熱容量:指材料在溫度變化時吸收和放出熱量的能力.耐燃性和耐火性:材料在空氣中遇火燃燒的性能稱為耐燃性.非燃燒材料:磚、天然石材、混凝土、砂漿、金屬材

13、料等;難燃燒材料:石膏板、水泥石棉板等;燃燒材料:膠合板、纖維板、木材等.8材料的力學(xué)性質(zhì)一 強度、比強度和強度等級1,強度:材料的力學(xué)性質(zhì)指材料在外力作用下所引起的變化的性質(zhì).在外力作用下,材料抵抗破壞的能力稱為強度.根據(jù)外力作用方式的不同,材料的強度有抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度及抗剪強度等形式.抗壓 抗拉 抗折 抗剪課堂例題:用直徑為10mm的鋼筋做抗拉強度實驗,測得破壞時的拉力為31.5kN,求此鋼筋的抗拉強度?2,比強度:指材料強度與其表觀密度之比.3,強度等級:強度等級是按照強度的大小進行分級;塑性材料一般按照材料的抗拉極限強度進行分級,如鋼材分為Q195,215,235,255,

14、275等;脆性材料一般按照材料的極限抗壓強度進行分級的,如水泥一般分為42.5,52.5,62.5等二彈性與塑性材料在外力作用下產(chǎn)生變形,當外力去除后能完全恢復(fù)到原始形狀的性質(zhì)稱為彈性. 材料在外力作用下產(chǎn)生變形,當外力去除后,有一部分變形不能恢復(fù),這種性質(zhì)稱為材料的塑性.如:鋼材的應(yīng)力應(yīng)變曲線;三 韌性與脆性1,脆性:材料受外力作用,當外力達一定值時,材料發(fā)生突然破壞,且破壞時無明顯的塑性變形,這種性質(zhì)稱為脆性.如磚、石材、陶瓷、玻璃、混凝土和鑄鐵等;2,韌性:材料在沖擊或振動荷載作用下,能吸收較大的能量,同時產(chǎn)生較大的變形而不破壞,這種性質(zhì)稱為韌性.如建筑鋼材、木材和塑料等;四 硬度和耐磨

15、性1,硬度:是指材料表面抵抗其他物體壓入或刻劃的能力.金屬材料等的硬度常用壓入法測定,如布氏硬度法,是以單位壓痕面積上所受的壓力來表示.陶瓷等材料常用刻劃法測定 .工程中有時用硬度來間接推算材料的強度,如回彈法用于測定混凝土表面硬度,間接推算混凝土強度.2,耐磨性:是材料表面抵抗磨損的能力.材料的耐磨性與材料的組成結(jié)構(gòu)及強度、硬度有關(guān).在土木工程中,道路路面、工業(yè)地面等受磨損的部位,選擇材料需考慮其耐磨性.9材料的耐久性材料的耐久性:材料在長期使用過程中,能保持其原有性能而不變質(zhì)、不破壞的性質(zhì),統(tǒng)稱之為耐久性,它是一種復(fù)雜的、綜合的性質(zhì),包括材料的抗凍性、耐熱性、大氣穩(wěn)定性和耐腐蝕性等.作業(yè):

16、同種材料,如孔隙率越大,則材料的強度越 ,保溫性越 ,吸水率越 .2、軟化系數(shù)表明材料的5、破碎的巖石試件經(jīng)完全干燥后,其質(zhì)量為482g,將放入盛有水的量筒中,經(jīng)一定時間石子吸水飽和后,量筒的水面由原來的452cm3上升至630cm3.取出石子,擦干表面水分后稱得質(zhì)量為487g.試求該巖石的表觀密度、體積密度及吸水率?第二章 氣硬性膠凝材料教學(xué)目標與要求:掌握膠凝材料的定義和分類;掌握石膏的生產(chǎn)、硬化、技術(shù)性質(zhì)與應(yīng)用;掌握石灰的生產(chǎn)、石灰的硬化與熟化、技術(shù)性質(zhì)與應(yīng)用;了解水玻璃的應(yīng)用;重點:掌握石膏和石灰的技術(shù)性質(zhì)及應(yīng)用;教學(xué)課時安排:2課時基本概念:1、什么叫膠凝材料?膠凝材料是指在建筑工程

17、中,能將散粒材料或塊狀材料粘合為一個整體的材料.2、分類: 膠凝材料一般分為有機膠凝材料和無機膠凝材料.無機膠凝材料:水硬性和氣硬性無機膠凝材料.區(qū)別:氣硬性膠凝材料:只能在空氣中硬化并保持和發(fā)展其強度的膠凝材料,如石灰、石膏、水玻璃和菱苦水;水硬性膠凝材料:既能在空氣中硬化,又能在水中繼續(xù)硬化并保持和發(fā)展其強度的膠凝材料,如水泥;第一節(jié) 建筑石膏一 簡介V 石膏膠凝材料是一種理想的高效節(jié)能材料-重點發(fā)展的新型材料;V 具有質(zhì)輕、強度較高、絕熱、防火、質(zhì)地細膩美觀-優(yōu)良的裝飾材料;V 我國已經(jīng)探明的天然石膏礦儲量為52億噸,化學(xué)石膏儲量約100萬噸以上;V 易于加工、成品多樣-各類石膏線;V

18、在美國,目前80%的住宅使用石膏板作為內(nèi)墻和吊頂;V 石膏的品種很多,主要有建筑石膏、高強石膏、無水石膏水泥、高溫煅燒石膏.二 生產(chǎn)簡介化學(xué)反應(yīng)方程式三、建筑石膏的性質(zhì)和技術(shù)要求1、性質(zhì):1)顏色為白色;2)密度:2.62.75g/cm3;3)孔隙率大:50%60%;2、等級標準:具體參見 P21表3.1 建筑石膏的技術(shù)指標;3、石膏產(chǎn)品的標記:4、建筑石膏的特性1)凝結(jié)硬化快:O在常溫下一般幾分鐘即可初凝,30分鐘內(nèi)終凝;2)微膨脹性:O石膏硬化過程中體積略有膨脹,因此,澆注成型時可以得到尺寸精確、表面光滑致密的構(gòu)件,或裝飾圖案;3)孔隙率大:O輕質(zhì)、隔熱、吸聲性好;但是強度低、吸水率大;4

19、)耐水性、抗凍性差:O 軟化系數(shù)為0.20.3,不宜用于室外5)抗火性好:O建筑石膏硬化后的主要成分為CaSO4.2H2O,遇火時,其中的結(jié)晶水脫出能吸收熱量,而且生成的無水石膏是良好的熱絕緣體.6)塑性變形大:O石膏制品有明顯的塑性變形性能,因此,一般不能用于承重構(gòu)件;思考:建筑石膏及其制品為什么適用于室內(nèi),而不適用于室外使用?解: 建筑石膏及其制品適用于室內(nèi)裝修,主要是由于建筑石膏及其制品在凝結(jié)硬化后具有以下的優(yōu)良性質(zhì):石膏表面光滑飽滿,顏色潔白,質(zhì)地細膩,具有良好的裝飾性.加入顏料后,可具有各種色彩.建筑石膏在凝結(jié)硬化時產(chǎn)生微膨脹,故其制品的表面較為光滑飽滿,棱角清晰完整,形狀、尺寸準確

20、、細致,裝飾性好;硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔,故其保溫性、吸聲性好.硬化后石膏的主要成分是二水石膏,當受到高溫作用時或遇火后會脫出21%左右的結(jié)晶水,并能在表面蒸發(fā)形成水蒸氣幕,可有效地阻止火勢的蔓延,具有一定的防火性.建筑石膏制品還具有較高的熱容量和一定的吸濕性,故可調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度和濕度,改變室內(nèi)的小氣候.在室外使用建筑石膏制品時,必然要受到雨水冰凍等的作用,而建筑石膏制品的耐水性差,且其吸水率高,抗?jié)B性差、抗凍性差, 所以不適用于室外使用.工程實例分析 石膏飾條粘貼失效現(xiàn)象:石膏粉拌水為一桶石膏漿,用以在光滑的天花板上直接粘貼,石膏飾條前后半小時完工.幾天后最后粘貼的兩條石膏飾條突然

21、墜落,請分析原因.分析討論:其原因有兩個方面,可有針對性地解決.建筑石膏拌水后一般于數(shù)分鐘至半小時左右凝結(jié),后來粘貼石膏飾條的石膏漿已初凝,粘結(jié)性能差.可摻入緩凝劑,延長凝結(jié)時間;或者分多次配制石膏漿,即配即用.在光滑的天花板上直接貼石膏條,粘貼難以牢固,宜對表面予以打刮,以利粘貼.或者在粘結(jié)的石膏漿中摻入部分粘結(jié)性強的粘結(jié)劑3.1.5 建筑石膏的應(yīng)用石膏用途1:室內(nèi)抹灰及粉刷用途2:裝飾制品-如石膏像等用途3:建筑石膏制品:石膏板、石膏砌塊等.如上圖的石膏板造型天花主要有紙面石膏板、石膏空心條板、石膏裝飾板、纖維石膏板等;第二節(jié) 石灰石灰廣泛應(yīng)用于建筑工程中;優(yōu)點: 原材料豐富,分布廣; 生

22、產(chǎn)工藝簡單,成本低.1 生產(chǎn)簡介:主要原料是天然巖石.常用的有石灰石,白云石等;生產(chǎn)過程中形成的二種不利情況第一種情況:生石灰燒制過程中,往往由于石灰石原料的尺寸過大或窯中溫度不均勻等原因,生石灰中殘留有未燒透的的內(nèi)核,這種石灰稱為”欠火石灰”.第二種情況是由于燒制的溫度過高或時間過長,使得石灰表面出現(xiàn)裂縫或玻璃狀的外殼,體積收縮明顯,顏色呈灰黑色,這種石灰稱為”過火石灰”.過火石灰表面常被粘土雜質(zhì)融化形成的玻璃釉狀物包覆,熟化很慢.當石灰已經(jīng)硬化后,過火石灰才開始熟化,并產(chǎn)生體積膨漲,引起隆起鼓包和開裂.2 石灰的種類石灰按加工方法分以下四種:u塊狀的生石灰:O即由天然巖石原料煅燒而得到的產(chǎn)

23、品,主要成分是CaO;u磨細生石灰:O 把塊狀生水灰磨細而得到的粉末材料,主要成分為Caou消石灰粉:O將生石灰加適量的水熟化而得到的粉末;Ca2;u消石灰漿:O加多量的水而得的漿體,主要成分為Ca2+水 石灰按氧化鎂含量分類:鈣質(zhì)生石灰:O 氧化鎂含量5%;3 石灰的熟化生石灰加水生成Ca2過程,稱為石灰的熟化或消解過程.思考題1.)工地上使用石灰時,為什么要先進行熟化處理?答:在建筑或抹面工程中,石灰必須先充分進行熟化后才能夠使用,若有未熟化的顆粒,使用后未熟化的顆粒將繼續(xù)熟化,放出大量的熱量,產(chǎn)生體積膨脹,使得表面凸起,開裂,或局部脫落而影響施工的質(zhì)量.故工地上使用石灰時先進行熟化處理.

24、2.)例某單位宿舍樓的內(nèi)墻使用石灰砂漿抹面.數(shù)月后,墻面上出現(xiàn)了許多不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋.同時在個別部位還發(fā)現(xiàn)了部分凸出的放射狀裂紋.試分析上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因解:引發(fā)的原因很多,但最主要的原因在于石灰在硬化過程中,蒸發(fā)大量的游離水而引起體積收縮的結(jié)果.墻面上個別部位出現(xiàn)凸出的呈放射狀的裂紋,是由于配制石灰砂漿時所用的石灰中混入了過火石灰.這部分過火石灰在消解、陳伏階段中未完全熟化,以致于在砂漿硬化后,過火石灰吸收空氣中的水蒸汽繼續(xù)熟化,造成體積膨脹.從而出現(xiàn)上述現(xiàn)象.陳伏:為了消除過火石灰的危害,生石灰熟化形成的石灰漿應(yīng)在儲灰坑中放置兩周以上,這一過程稱為石灰的”陳伏”.”陳伏”期間,石灰漿表面應(yīng)

25、保有一層水分,與空氣隔絕,以免碳化.4 石灰的硬化石灰漿體在空氣中逐漸硬化,是由下面兩個同時進行的過程來完成的:結(jié)晶作用:游離水分蒸發(fā),氫氧化鈣逐漸從飽和溶液中結(jié)晶.碳化作用:氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳化合生成碳酸鈣結(jié)晶,釋出水分并被蒸發(fā):5 石灰的特性6. 石灰的應(yīng)用石灰乳和石灰砂漿2)石灰土和三合土灰砂磚和硅酸鹽制品7. 石灰的保存第三章 水泥熟悉硅酸鹽水泥的礦物組成,了解其硬化機理,熟練掌握硅酸鹽水泥等幾種通用水泥的性能特點,相應(yīng)的應(yīng)用等.了解其他品種的主要性能及使用特點.重點:硅酸鹽水泥等幾種通用水泥的性能特點、檢測方法及選用原則.難點:對硅酸鹽水泥技術(shù)要求的理解.概述一,課外知識:1

26、,波特蘭水泥的發(fā)明1824年由英國建筑工人阿斯普丁發(fā)明,通過煅燒石灰石與粘土的混合料得出一種膠凝材料,它制成磚塊很像由波特蘭半島采下來的波特蘭石,由此將這種膠凝材料命名”波特蘭水泥” Portland Cement. 自1824年波特蘭水泥問世以來,水泥和水泥基材料已成為當今世界最大宗的人造材料.至2005年,我國水泥總需求量達到了7億噸左右,占世界水泥用量的1/3,水泥混凝土的總需求量也達到了50億噸.2,水泥基材料的發(fā)展歷程: 波特蘭水泥砂漿、混凝土鋼筋混凝土石棉水泥預(yù)應(yīng)力混凝土外加劑混凝土聚合物水泥混凝土高強混凝土高性能混凝土.二、水泥的定義、分類和發(fā)展趨勢1,定義水泥是一種水硬性的膠凝

27、材料,呈粉末狀,加水拌和后成漿體后,能膠結(jié)砂、石等散粒材料,并能在空氣和水中硬化并保持、發(fā)展其強度.2,分類按其組成成分分類,可分為硅酸鹽系水泥、鋁酸鹽系水泥、硫酸鹽系水泥和硫鋁酸鹽系水泥等.按其性能及用途可分為三類:通用水泥:用于一般土木建筑工程的水泥;專用水泥:專門用途的水泥;特性水泥:某種性能比較突出的水泥.按摻和了的不同,可分為普通硅酸鹽水泥、礦渣水泥、粉煤灰水泥和火山灰水泥.3,發(fā)展趨勢:在水泥品種方面,將加速發(fā)展快硬、高強、低熱等特種和多用途的水泥;大力發(fā)展水泥外加劑;大力發(fā)展高標號水泥;3.1 硅酸鹽水泥凡由硅酸鹽水泥熟料、05%石灰石或粒化高爐礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝

28、材料,稱為硅酸鹽水泥.硅酸鹽水泥分兩種類型,不摻加混合材料的稱I型硅酸鹽水泥,代號P·I.在硅酸鹽水泥粉磨時摻入不超過水泥質(zhì)量5%石灰石或?；郀t礦渣混合材料的稱型硅酸鹽水泥,代號P·.一,硅酸鹽水泥熟料的燒成二,硅酸鹽水泥熟料的礦物組成及水化特性表4-1 硅酸鹽水泥熟料礦物組成名稱 礦物成分 簡稱 含量 密度 硅酸三鈣 3CaO·SiO2 C3S 3760 3.25硅酸二鈣 2CaO·SiO2 C2S 1537 3.28鋁酸三鈣 3CaO·Al2O3 C3A 715 3.04鐵鋁酸四鈣 4CaO·Al2O3·Fe2O3 C

29、4AF 1018 3.77表4-2 硅酸鹽水泥熟料礦物的基本特性硅酸三鈣C3S 硅酸二鈣C2S 鋁酸三鈣C3A 鐵鋁酸四鈣C4AF水化反應(yīng)速度 快慢最快 快水化熱 大小最大 中強度 高 早期低晚期高 低 較低耐化學(xué)侵蝕性 中良差優(yōu)干縮中小大小例題 擋墻開裂與水泥的選用現(xiàn)象:某大體積的混凝土工程,澆注兩周后拆模,發(fā)現(xiàn)擋墻有多道貫穿型的縱向裂縫.該工程使用某立窯水泥廠生產(chǎn)42.5型硅酸鹽水泥,其熟料礦物組成如下: C3S C2S C3A C4AF61% 14% 14% 11% 分析討論:由于該工程所使用的水泥C3A和C3S含量高,導(dǎo)致該水泥的水化熱高,且在澆注混凝土中,混凝土的整體溫度高,以后混凝

30、土溫度隨環(huán)境溫度下降,混凝土產(chǎn)生冷縮,造成混凝土貫穿型的縱向裂縫.課堂練習(xí) 現(xiàn)有甲、乙兩廠生產(chǎn)的硅酸鹽水泥熟料,其礦物成分如下表,試估計和比較這兩廠所生產(chǎn)的硅酸鹽水泥的硬化速度、水化熱和強度有何差異?生產(chǎn)廠家 熟料礦物成分 C3S C2S C3A C4AF甲56 17 12 15乙42 35 7 16答: 由甲廠硅酸鹽水泥熟料配制的硅酸鹽水泥的強度發(fā)展速度、水化熱、28d時的強度均高于由乙廠硅酸鹽水泥熟料配制的硅酸鹽水泥.但耐腐蝕性則低于由乙廠硅酸鹽水泥熟料配制的硅酸鹽水泥.三,硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化過程水化-物質(zhì)由無水狀態(tài)變?yōu)橛兴疇顟B(tài),由低含水變?yōu)楦吆?統(tǒng)稱為水化. 凝結(jié)-水泥加水拌和初期形

31、成具有可塑性的漿體,然后逐漸變稠并失去可塑性的過程稱為凝結(jié).硬化-此后,漿體的強度逐漸提高并變成堅硬的石狀固體,這一過程稱為硬化. 影響水泥凝結(jié)硬化的因素主要有:熟料礦物成分、水泥的細度、用水量、養(yǎng)護時間、石膏摻量、溫度和濕度和外加劑等.思考題:簡述石膏在水泥中的主要作用?答:石膏在水泥硬化中起緩凝劑的作用.純水泥熟料磨細后,與水拌和,凝結(jié)時間很短,因此不便使用,為調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間,摻入適量的石膏,石膏與凝結(jié)速度最快的鋁酸三鈣作用,生成了難溶的水化硫酸鋁鈣,覆蓋在鋁酸三鈣的周圍,阻止其繼續(xù)快速水化,因而延緩了水泥的凝結(jié)時間.石膏的摻量主要取決于鋁酸三鈣和SO3的含量四,硅酸鹽水泥的技術(shù)要求1

32、,密度、堆積密度:在進行混凝土配合比的設(shè)計中,一般水泥密度取3.1g/cm3,堆積密度取1300kg/m32,細度:是指水泥顆粒的粗細程度.細度對水泥的影響:細度直接影響水泥的水化、凝結(jié)硬化、強度和水化熱;一般水泥顆粒限制在7200um范圍內(nèi).細度測定的方法:方法一:比表面積法以1kg水泥所具有的總的表面積表示;方法二:篩析法包括負壓篩析法、水篩法和手工干篩法 .思考題 為什么水泥必須具有一定的細度?分析: 在礦物組成相同的條件下,水泥磨得愈細,水泥顆粒平均粒徑愈小,比表面積越大,水泥水化時與水的接觸面越大,水化速度越快,水化反應(yīng)越徹底.相應(yīng)地水泥凝結(jié)硬化速度就越快,早期強度和后期強度就越高.

33、但其28d水化熱也越大,硬化后的干燥收縮值也越大.另外要把水泥磨得更細,也需要消耗更多的能量,造成成本提高.因此水泥應(yīng)具有一定的細度.凝結(jié)時間初凝為水泥加水拌合時起至標準稠度凈漿開始失去可塑性所需的時間;終凝為水泥加水拌和時起至標準稠度凈漿完全失去可塑性并開始產(chǎn)生強度所需的時間.硅酸鹽水泥初凝時間不得早于45min,終凝時間不得遲于6h30min.原因:初凝時間過早,下一道工序無充足的施工時間,終凝時間過遲,會拖延整個工程的施工工期;水泥凝結(jié)時間的測定:凝結(jié)時間測定儀現(xiàn)有四種白色粉末,已知其為建筑石膏、生石灰粉、白色石灰石粉和白色硅酸鹽水泥,請加以鑒別.分析 取相同質(zhì)量的四種粉末,分別加入適量

34、的水拌合為同一稠度的漿體.放熱量最大且有大量水蒸氣產(chǎn)生的為生石灰粉;在530分鐘內(nèi)凝結(jié)硬化并具有一定強度的為建筑石膏;在45分鐘到12小時內(nèi)凝結(jié)硬化的為白色水泥;加水后沒有任何反應(yīng)和變化的為白色石灰石粉.體積安定性安定性是指水泥在凝結(jié)硬化過程中體積變化的均勻性.當水泥漿體硬化過程發(fā)生了不均勻的體積變化,會導(dǎo)致水泥石膨脹開裂、翹曲,即安定性不良.安定性不良的水泥會降低建筑物質(zhì)量,甚至引起嚴重事故.引起水泥安定性不良的原因有三個:熟料中游離氧化鎂過多;石膏摻量過多;熟料中游離氧化鈣過多.測試方法可以用試餅法也可用雷氏法,本書實驗部分介紹了這兩種方法,有爭議時以雷氏法為準.強度及強度等級水泥強度是采

35、用軟練膠砂法測定:該方法是由按質(zhì)量計的一份水泥、三份ISO標準砂,用0.5的水灰比拌制成40mm*40mm*160mm的試件,分別測定試件3d和28d的抗壓強度及抗折強度,根據(jù)測定結(jié)果, 按P38 表4.2確定水泥的強度等級:42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、表示該水泥的早期強度.例題有一組試件,用電動抗折機試驗測得讀數(shù)為62N、65N、80N.求此組試件的抗折強度?解:求平均值:/3=69;誤差判斷:69的10%為76-62;可見這這組試件的三個讀數(shù)中80N超過了這個范圍,應(yīng)舍去,取其中62和65的平均值63.5代表這組試件的平均值Q;則,抗折強度為:R折=0.00234

36、P=0.00234*50Q=0.117*63.5=7.4堿含量水泥中堿含量按Na2O+0.653K2O計算值來表示.若使用活性骨料,用戶要求提供低堿水泥時,水泥中堿含量不得大于0.60%或由供需雙方商定.還規(guī)定:凡氧化鎂、三氧化硫、初凝時間、安定性中任一項不符合本標準規(guī)定時,均為廢品. 不合格品:凡細度、終凝時間中的任一項不符合本標準規(guī)定或混合材料摻加量超過最大限量和強度低于商品強度等級的指標時為不合格品.水泥包裝標志中水泥品種、強度等級、生產(chǎn)者名稱和出廠編號不全的也屬于不合格品.五,水泥石的腐蝕與防止水泥制品在一般使用條件下,具有較好的耐久性,但在某些侵蝕介質(zhì)作用下,強度降低甚至造成建筑物結(jié)

37、構(gòu)破壞,這種現(xiàn)象稱為水泥石的腐蝕.軟水腐蝕;酸性腐蝕;鹽類腐蝕;強堿的腐蝕3.2 摻混合材料的硅酸鹽水泥一,摻混合材料的硅酸鹽水泥的定義、分類1定義:在硅酸鹽水泥熟料中,摻入一定量的混合材料的硅酸鹽水泥.2分類:普通硅酸鹽水泥;礦渣硅酸鹽水泥;火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥;粉煤灰硅酸鹽水泥;復(fù)合硅酸鹽水泥.水泥混合材料?；郀t礦渣:凡在高爐冶煉生鐵時,所得以硅酸鹽與硅鋁酸鹽為主要成分的熔融物,經(jīng)淬冷成粒后,即為粒化高爐礦渣,簡稱礦渣.粉煤灰:從煤粉爐煙道氣體中收集的粉末稱為粉煤灰.火山灰質(zhì)混合材料:凡天然的或人工的以氧化硅、氧化鋁為主要成分的礦物質(zhì)材料,本身磨細加水拌和并不硬化,但與氣硬性的石灰混合后,

38、再加水拌和,則不單能在空氣中硬化,而且能在水中繼續(xù)硬化的,稱為火山灰混合材料. 二、幾大水泥的特性及選擇1,六大水泥的特性與選用*六大水泥的特性,見教材六大水泥的選用,見教材2, 幾種通用水泥的組成與技術(shù)要求普通硅酸鹽水泥凡由硅酸鹽水泥熟料,6%15%混合材料,適量石膏磨細制成的水硬性凝膠材料,成為普通硅酸鹽水泥代號P·O,水泥中混合材料摻加量按質(zhì)量百分比計.與硅酸鹽水泥相比,早期硬化速度稍慢,其3d的抗壓強度稍低,抗凍性與耐磨性能也稍差.在應(yīng)用性能方面,普通水泥與硅酸鹽水泥也相似,廣泛應(yīng)用于各種混凝土或鋼筋混凝土工程,是我國主要水泥品種之一.礦渣水泥凡由硅酸鹽水泥熟料和粒化高爐礦渣

39、,適量石膏磨細制成的水硬性凝膠材料稱為礦渣硅酸鹽水泥,代號P·S.水泥中?；郀t礦渣摻加量按質(zhì)量百分比計為20%70%.火山灰水泥凡由硅酸鹽水泥熟料和火山灰質(zhì)混合材料、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料稱為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥.代號P·P.水泥中火山灰質(zhì)混合材料摻加量按質(zhì)量百分比計為20%50%.粉煤灰水泥凡由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料稱為粉煤灰硅酸鹽水泥.代號P·F.水泥中粉煤灰摻加量按質(zhì)量百分比計為2040%.復(fù)合水泥凡由硅酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料,稱為復(fù)合硅酸鹽水泥,代號P

40、3;C.水泥中混合材料總摻加量按質(zhì)量百分比計應(yīng)大于15%,但不超過50%.3.3 特性水泥和專用水泥一,高鋁水泥以鋁酸鈣為主、氧化鋁含量約50%的熟料,磨細制成的水硬性膠凝材料,稱為高鋁水泥.高鋁水泥的特點:強度發(fā)展非常迅速,24h內(nèi)幾乎可達到最高強度,標號以3d抗壓強度來表示.該水泥分425、525、625、725四個標號.其28d強度不得低于3d強度指標.是在低溫也能很好硬化,而在高溫養(yǎng)護時強度劇烈下降.因此高鋁水泥使用溫度不得超過30,更不宜采用蒸汽養(yǎng)護.高鋁水泥抗硫酸鹽性能好,對碳酸和稀酸也有很好的穩(wěn)定性,但對濃酸和濃堿的耐蝕性不好.目前高鋁水泥主要用于配制膨脹水泥、自應(yīng)力水泥和耐熱混

41、凝土.二,快硬硫鋁酸鹽水泥以適當?shù)纳蠠敛糠秩廴?得到以無水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要礦物成分的熟料,加入適量的石膏磨細的具有早期強度高的特點的水硬性膠凝材料,稱為快硬硫鋁酸鹽水泥.和JGJ53-92普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標準及檢驗方法這兩個行業(yè)標準對骨料的質(zhì)量及其檢驗作出了相關(guān)的規(guī)定,主要包括有:泥和泥塊含量、有害物質(zhì)含量、堅固性、堿含量、級配和粗細程度、形狀和表面特征及強度等.砂的級配和粗細程度:重點闡述篩分析法將500g干砂,依次通過一套孔徑為4.75、2.36、1.18、0.660、0.30和0.15的六個標準篩,測量各篩篩余量的質(zhì)量mi,計算出各篩的分計篩余量和累計篩余量.A,分

42、計篩余量mi:砂子通過六個標準篩時各篩上的篩余量,即mi;B,分計篩余率 :各篩上的分計篩余量占砂樣總質(zhì)量的百分率;C,累計篩余率 :各篩與比該篩粗的所有分計篩余率之和;級配劃分的標準:按GB/T14684-2001標準規(guī)定,砂按0.60mm篩孔的累計篩余百分率計,可分三個級配,具體參見教材P59 表5.5 砂的顆粒級配區(qū)三個級配區(qū):I級配區(qū)砂: A4 =%; II級配區(qū)砂:A4 =%;III級配區(qū)砂: A4 =%.砂的粗細程度:指不同粒徑的顆?；旌衔锏钠骄旨毘潭壬暗拇旨毘潭扔眉毝饶?shù)表示,一般分為粗砂、中砂和細砂等;粗砂: =3.73.1; 中砂:=3.02.3;細砂: =2.21.6 特

43、細砂:=1.50.7.普通混凝土優(yōu)先使用中砂 MX =3.02.3;課堂例題:P98 習(xí)題5.1 甲砂的細度模數(shù)的計算和級配情況的評定?答:石子粒徑D的一般范圍:4.75mm150mm時, 節(jié)約水泥的效果不明顯.所以最大粒徑不宜超過150mm.*建筑工程中混凝土用石子的最大粒徑Dmax大致選擇范圍:一般水利、海港等大型工程中: 混凝土用石子最大粒徑Dmax采用120mm或150mm;一般房屋建筑工程中: 混凝土用石子的最大粒徑Dmax一般采用20mm、31.5 mm、40mm和60mm.石子的顆粒級配:是指石子中不同石子粒徑的搭配分布情況.石子的顆粒級配與砂子一樣,也是采用篩分析法來確定的,其

44、標準篩的孔徑為2.36、4.75、9.50、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.0和90mm共12個篩.粗骨料的顆粒級配應(yīng)滿足P61表5.6 .石子的顆粒級配按供應(yīng)情況分為連續(xù)粒級和單粒級兩種.連續(xù)粒級:是按顆粒尺寸由大到小連續(xù)分級,每一級粗骨料都有適量的比例.單粒級:當粗顆粒最大粒徑大于37.5mm時,粗顆粒的級配很不穩(wěn)定、很不連續(xù),此時的石子搭配很不均勻.一般在混凝土配合比設(shè)計中,應(yīng)優(yōu)先選用連續(xù)級配;一般不宜選用”單一”的單粒級來設(shè)計混凝土.三 、混凝土外加劑1,定義:是在拌制混凝土過程中摻入,用以改善混凝土性能的物質(zhì).外加劑摻量一般不大于水泥質(zhì)量的

45、5%,被稱為混凝土的第五組分;2,摻入外加劑的目的:在拌制混凝土的過程中,為改善混凝土的某些性能而特意摻入的物質(zhì),其摻量一般不大于水泥質(zhì)量的5%.3,國外外加劑的發(fā)展狀況:面前國外60%90%的混凝土和砂漿中使用了外加劑,因此,外加劑在當前已經(jīng)成為混凝土中除四種基本組成材料以外的第五種重要組成材料.建筑工程上常用的外加劑有:減水劑、早強劑、緩凝劑、引氣劑和復(fù)合型外加劑等.4,分類:改善混凝土拌合物流變性能的外加劑:A)減水劑:在混凝土拌合物坍落度基本相同的條件下,加入減水劑可以減少用水量,并提高混凝土強度.我國常用的減水劑:M型減水劑減水劑在混凝土中使用最普遍.B)引氣劑:定義: 指在混凝土攪

46、拌過程中,能引入大量分布均勻、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡的外加劑.歷史背景:引氣劑于本世紀30年代出現(xiàn)于美國,被認為是混凝土材料發(fā)展進程中的重大發(fā)現(xiàn),現(xiàn)廣泛應(yīng)用于工程中我國常用的引氣劑:松香樹脂類.引氣劑的作用:改善混凝土拌和物的和易性;能提高混凝土的抗?jié)B性和抗凍性;但降低混凝土的強度;調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間、硬化性能的外加劑:A,緩凝劑:我國應(yīng)用較多的有木質(zhì)素磺酸鈣和糖蜜;B,速凝劑:我國應(yīng)用較多的有紅星一型、國產(chǎn)711;C,早強劑:我國應(yīng)用較多的有Nacl等改善混凝土耐久性的外加劑:A,加氣劑:如鋁粉等;B,防水劑;C,阻銹劑:指能減少混凝土中鋼筋的銹蝕.第四類外加劑:改善混凝土其他性能的外加劑:A

47、,膨脹劑:能使混凝土產(chǎn)生補償收縮或微膨脹.B,防凍劑:能使混凝土在低溫下免受凍害.C,著色劑、防水劑、膨脹劑5,使用外加劑注意點:外加劑品種的選擇;摻量的選擇要適當;摻入方法:溶解于水的/不溶解于水的外加劑要采用不同摻入方法.工程實例分析 含糖份的水使混凝土兩天仍未凝結(jié)概況:某糖廠建宿舍,以自來水拌制混凝土,澆注后用曾裝過食糖的麻袋覆蓋于混凝土表面,再淋水養(yǎng)護.后來發(fā)現(xiàn)該水泥混凝土兩天仍未凝結(jié),而水泥經(jīng)檢驗無質(zhì)量問題,請分析此異常現(xiàn)象的原因.原因分析:由于養(yǎng)護水淋于曾裝過食糖的麻袋,養(yǎng)護水已成糖水,而含糖份的水對水泥的凝結(jié)有抑制作用,故使混凝土凝結(jié)異常.工程實例分析 氯鹽防凍劑銹蝕鋼筋概況:北

48、京某旅館的一層鋼筋混凝土工程在冬季施工,為使混凝土防凍,在澆筑混凝土?xí)r摻入水泥用量3%的氯鹽.建成使用兩年后,在A柱柱頂附近掉下一塊約40mm直徑的混凝土碎塊.停業(yè)檢查事故原因,發(fā)現(xiàn)除設(shè)計有失誤外,其中一重要原因是在澆筑混凝土?xí)r摻加的氯鹽防凍劑,它不僅對混凝土有影響,而且腐蝕鋼筋,觀察底層柱破壞處鋼筋,縱向鋼筋及箍筋均已生銹,原直徑6的鋼筋銹蝕后僅為5.2左右.銹蝕后較細及稀的箍筋難以承受柱端截面上縱向筋側(cè)向壓屈所產(chǎn)生的橫拉力,使得箍筋在最薄弱處斷裂,鋼筋斷裂后的混凝土保護層易剝落,混凝土碎塊下掉.防治措施:施工時加氯鹽防凍,應(yīng)同時對鋼筋采取相應(yīng)的阻銹措施.該工程因混凝土碎塊下掉,引起了使用者

49、的高度重視,停業(yè)卸去活荷載,并對癥下藥地對現(xiàn)有柱進行外包鋼筋四,普通混凝土的主要技術(shù)性質(zhì):新拌混凝土的和易性:混凝土拌合物的概念:混凝土的各組成材料按一定比例配合,經(jīng)攪拌均勻后、未凝結(jié)硬化之前,稱為混凝土拌合物;和易性的概念和易性是指混凝土拌合物易于施工操作并能獲得質(zhì)量均勻,成型密實的混凝土的性能.和易性是一項綜合的技術(shù)性質(zhì),包括流動性、粘聚性和保水性三方面的含義.流動性:是指新拌混凝土在自重或機械振搗作用下,能產(chǎn)生流動,并均勻密實地填充到模板的各個角落的性能;粘聚性:是新拌混凝土在施工過程中其組成材料之間有一定的粘聚力,使得混凝土不致發(fā)生分層和離析的性能;保水性:新拌混凝土在施工過程中,保持

50、水分不易析出的能力.和易性測定方法:通常是以測定拌合物的流動性來評定和易性,而粘聚性和保水性主要通過觀察的方法進行評定.方法一:坍落度法:流動性的測定: 將混凝土拌和物按規(guī)定的實驗方法裝入標準的圓錐形筒內(nèi),均勻搗平后,再將筒垂直向上快速提起,測量筒高與坍落后的混凝土試件最高點之間的高度差,即為該混凝土拌和物的坍落度值,通常用T表示.坍落度反映的是混凝土拌合物流動性的好壞粘聚性和保水性的觀察:混凝土拌和物的流動性通過坍落度法測定以后,再觀察混凝土拌和物的粘聚性和保水性,以判斷其和易性.規(guī)定,將混凝土拌合物制作邊長為150mm的立方體試件,在標準條件下,養(yǎng)護到28d齡期,測得的抗壓強度值為混凝土立

51、方體試件抗壓強度,以cu表示.非標準試件強度的換算試件尺寸換算系數(shù)強度計算公式100mm立方體 0.95150mm立方體 1.0200mm立方體 1.05強度等級的劃分:普通混凝土劃分為十個強度等級:C7.5、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55;一般把C60以上的稱為高強混凝土強度等級 工程應(yīng)用C30 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土或特種構(gòu)件課堂練習(xí)邊長為200mm的立方體某組混凝土試件,齡期為28d,測得破壞載荷分別為560kN 600kN,580kN,試計算該組試件的混凝土立方體抗壓強度?解:計算公式為 fcu=1.05*P/Fcu1=1.05*560/=14.7MP

52、aFcu2=1.05*600/=15.75MPaFcu3=1.05*580/=15.23MPa所求的混凝土立方體抗壓強度為:Fcu=/3=15.23MPa影響混凝土強度的因素:A 水泥強度和水灰比:式中 灰水比;cu混凝土28d抗壓強度,MPa;fce水泥的28d抗壓強度實測值,MPa.a、b回歸系數(shù),與骨料的品種、水泥品種等因素有關(guān).表 回歸系數(shù)a、b選用表石子品種回歸系數(shù) 碎石 卵石a 0.46 0.48b 0.07 0.33作業(yè): 習(xí)題5.2B 骨料的影響混凝土的強度還與骨料的表面狀況有關(guān).碎石表面粗糙,粘結(jié)力比較大,卵石表面光滑,粘結(jié)力比較小.因而在水泥強度等級和水灰比相同的條件下,碎

53、石混凝土的強度往往高于卵石混凝土.C,齡期齡期是指混凝土在正常養(yǎng)護條件下所經(jīng)歷的時間.在正常養(yǎng)護條件下,混凝土強度將隨著齡期的增長而增長.最初714d內(nèi),強度增長較快,以后逐漸緩慢.普通水泥制成的混凝土,在標準條件養(yǎng)護下,齡期不小于3d的混凝土強度發(fā)展大致與其齡期的對數(shù)成正比關(guān)系.D,養(yǎng)護條件:混凝土的養(yǎng)護條件主要指所處的環(huán)境溫度和濕度.養(yǎng)護環(huán)境溫度高,水泥水化速度加快,混凝土早期強度高;反之亦然.為加快水泥的水化速度,可采用濕熱養(yǎng)護的方法,即蒸氣養(yǎng)護或蒸壓養(yǎng)護.濕度通常指的是空氣相對濕度.相對濕度低,混凝土中的水份揮發(fā)快,混凝土因缺水而停止水化,強度發(fā)展受阻,一般在混凝土澆筑完畢后12h內(nèi)應(yīng)

54、開始對混凝土加以覆蓋或澆水.六、混凝土的變形性能 化學(xué)收縮 :水泥水化生成的固體體積,比未水化水泥和水的總體積小,而使混凝土產(chǎn)生收縮,這種收縮稱為化學(xué)收縮. 濕脹干縮:混凝土濕漲產(chǎn)生的原因是:吸水后使混凝土中水泥凝膠體粒子吸附水膜增厚,膠體粒子間的距離增大.濕脹變形量很小,對混凝土性能基本上無影響. 溫度變形:混凝土與其他材料一樣,也具有熱脹冷縮的性質(zhì).這種熱脹冷縮的變形稱為溫度變形.混凝土溫度變形系數(shù)約為1*10 -5-1 ,即溫度變化1,每米混凝土膨脹0.01mm.溫度變形對大體積混凝土及大面積混凝土工程極為不利. 在短期荷載作用下的變形: 長期荷載作用下的變形徐變:混凝土在一定的應(yīng)力水平

55、下,保持荷載不變,隨著時間的增加而產(chǎn)生的變形稱為徐變;七、混凝土的耐久性能 抗?jié)B性抗?jié)B性是指混凝土抵抗壓力水滲透的能力. 抗凍性混凝土的抗凍性是指混凝土在使用環(huán)境中,經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用,能保持強度和外觀完整性的能力. 抗侵蝕性環(huán)境介質(zhì)對混凝土的侵蝕主要是對水泥石的侵蝕,通常有軟水侵蝕,酸、堿、鹽侵蝕.八 普通混凝土的質(zhì)量控制與強度評定:用數(shù)理統(tǒng)計方法可求出幾個特征統(tǒng)計量:強度平均值、強度標準差以及變異系數(shù).強度平均值: 強度標準差: 強度標準差越大,說明強度的離散程度越大,混凝土質(zhì)量愈不均勻.也可用變異系數(shù)來評定,其值越小,表示混凝土質(zhì)量愈均勻.變異系數(shù): 變異系數(shù)越小,說明混凝土質(zhì)量越穩(wěn)定

56、混凝土強度計算公式:混凝土強度標準差經(jīng)驗取值表:混凝土強度等級fcu,k 強度標準差值C7.5C20 4.0C20C35 5.0>C35 6.0課堂思考題1)影響混凝土強度的主要因素有哪些? 2)混凝土強度與水泥用量有無關(guān)系?3)普通水泥混凝土的7d強度約為同條件下28d的.a)25% b)40% c)65% d)75%4)能不能說I區(qū)砂是粗砂區(qū), II區(qū)砂是中砂區(qū), III區(qū)砂是細砂區(qū)?九、普通混凝土配合比的設(shè)計:1,混凝土設(shè)計的技術(shù)要求:滿足混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計要求的強度; 滿足施工所要求的混凝土拌合物的和易性;滿足耐久性要求;4)節(jié)約水泥,降低成本.2,配合比的定義與表示方法:配合比就是

57、指混凝土中各組成材料的比例關(guān)系,配合比的表示方法:1以每1m3混凝土中各項材料的質(zhì)量來表示.如某配合比:水泥300kg、水180kg、砂720kg、石子1200kg,該混凝土1m3總質(zhì)量為2400kg;2以各項材料相互間的質(zhì)量比來表示,如將上例換算成質(zhì)量比為:水泥:砂:石=1:2.4:4,水灰比=0.60.3,混凝土配合比設(shè)計的三個重要參數(shù):水灰比單位用水量砂率4,混凝土配合比設(shè)計前的準備工作:1)混凝土的設(shè)計強度;2)混凝土的耐久性設(shè)計要求;3)原材料的品種以及物理性質(zhì):水泥:水泥品種,實測強度, 密度;砂子:級配和粗細情況,表觀密度;石子:品種、最大粒徑、表觀密度;水:來源、密度103kg/m35,混凝土配合比的設(shè)計步驟:混凝土初步配合比的設(shè)計:由強度條件和耐久性條件,求出相應(yīng)的水灰比;a)根據(jù)強度設(shè)計混凝土的水灰比:b)根據(jù)耐久性確定混凝土的最大水灰比W/C:根據(jù)混凝土的使用條件,由P84表5.13可得混凝土的