第4章混凝土Part1-PPT課件

1、土木工程材料第四章 混凝土CONCRETE 鐘鳳主講混凝土是由膠凝材料、水和粗、細(xì)骨料按適當(dāng)比例配合、拌制成拌合物，經(jīng)一定時(shí)間硬化而成的人造石材。土木建筑工程對(duì)混凝土質(zhì)量的基本要求是：具有符合設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度；具有與施工條件相適應(yīng)的和易性；具有與工程環(huán)境相適應(yīng)的耐久性。材料組成經(jīng)濟(jì)合理、生產(chǎn)制作節(jié)約能源。第一節(jié) 普通混凝土的組成材料普通混凝土（簡(jiǎn)稱(chēng)為混凝土）是由水泥、砂、石和水所組成，另外還常加入適量的摻合料和外加劑。在混凝土中，砂、石起骨架作用，稱(chēng)為骨料；水泥與水形成水泥漿，水泥漿包裹在骨料表面并填充其空隙。在硬化前，水泥漿起潤(rùn)滑作用，賦予拌合物一定的和易性，便于施工。水泥漿硬化后，則將骨料膠

2、結(jié)為一個(gè)堅(jiān)實(shí)的整體。1. 水泥水泥是混凝土中最重要的組分。水泥品種的選擇，應(yīng)當(dāng)根據(jù)混凝土工程性質(zhì)與特點(diǎn)，工程的環(huán)境條件及施工條件，結(jié)合各種水泥特性進(jìn)行合理的選擇。 水泥強(qiáng)度等級(jí)的選擇應(yīng)當(dāng)與混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)相適應(yīng)。經(jīng)驗(yàn)證明，配制C30以下的混凝土，水泥強(qiáng)度等級(jí)為混凝土強(qiáng)度等級(jí)的1.52.0倍，配制40以上的混凝土，水泥強(qiáng)度等級(jí)為混凝土強(qiáng)度等級(jí)的1.01.5倍，同時(shí)宜摻入高效減水劑。2. 細(xì)骨料由自然風(fēng)化、水流搬運(yùn)和分選、堆積形成的、粒徑小于4.75的巖石顆粒（砂）稱(chēng)為細(xì)骨料?；炷劣蒙暗馁|(zhì)量技術(shù)要求分述如下。2.1砂的粗細(xì)程度與顆粒級(jí)配砂的粗細(xì)程度，是指不同粒徑的砂粒，混合在一起后的總體的粗

3、細(xì)程度，通常有粗砂、中砂、細(xì)砂與特細(xì)砂之分。在相同用量條件下，細(xì)砂的總表面積較大，而粗砂的總表面積較小。在混凝土中，砂子的表面需要由水泥漿包裹，砂子的總表面積愈大，則需要包裹砂粒表面的水泥漿就愈多。因此，一般說(shuō)用粗砂拌制混凝土比用細(xì)砂所需的水泥漿為省。砂的顆粒級(jí)配，即表示砂中大小顆粒的搭配情況。在混凝土中砂粒之間的空隙是由水泥漿所填充，為達(dá)到節(jié)約水泥和提高強(qiáng)度的目的，就應(yīng)盡量減小砂粒之間的空隙。要減小砂粒間的空隙，就必須有大小不同的顆粒搭配。因此，在拌制混凝土?xí)r，砂的顆粒級(jí)配和粗細(xì)程度應(yīng)同時(shí)考慮。當(dāng)砂中含有較多的粗粒徑砂，并以適當(dāng)?shù)闹辛缴凹吧倭考?xì)粒徑砂填充其空隙，則可達(dá)到空隙及總表面積均較小

4、，這樣的砂比較理想，不僅水泥漿用量較少，而且還可提高混凝土的密實(shí)度與強(qiáng)度。砂的顆粒級(jí)配和粗細(xì)程度，常用篩分析的方法進(jìn)行測(cè)定。用級(jí)配區(qū)表示砂的顆粒級(jí)配，用細(xì)度模數(shù)表示砂的粗細(xì)。篩分析的方法，是用一套孔徑（凈尺寸）為9.50、4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15（0.075mm）的標(biāo)準(zhǔn)篩，將500g的干砂試樣由粗到細(xì)依次過(guò)篩，然后稱(chēng)得各篩余留在各個(gè)篩上的砂的重量，并計(jì)算出各篩上的分計(jì)篩余百分率ai及累計(jì)篩余百分率i（各個(gè)篩和比該篩粗的所有分計(jì)篩余百分率之和）。細(xì)度模數(shù)的計(jì)算公式為：式中ai-分計(jì)篩余百分率，即該號(hào)篩的篩余量除以試樣總量；i-累計(jì)篩余百分率，即該號(hào)篩與大于該號(hào)各

5、篩分計(jì)篩余百分率之和。細(xì)度模數(shù)（x）愈大，表示砂愈粗，砂的細(xì)度模數(shù)范圍一般為3.70.7，其中x在3.7 3.為粗砂，x在.02.3為中砂，x在2.21.6為細(xì)砂，x在1.50.7為特細(xì)砂。普通混凝土用砂的細(xì)度模數(shù)一般.在2.2 3.2之間較為適宜。國(guó)家規(guī)范將細(xì)度模數(shù)為3.7 1.6的普通混凝土用砂，以0.60篩孔的累計(jì)篩余量分成三個(gè)級(jí)配區(qū)，如表4-1所示及圖4-1所示。普通混凝土用砂的篩分曲線必須包容在三個(gè)級(jí)配曲線區(qū)域中的任一個(gè)區(qū)域以?xún)?nèi)。圖4-1砂的1、2、3級(jí)配區(qū)曲線例4-某干砂500g的篩分結(jié)果如下表所列。試計(jì)算該砂的細(xì)度模數(shù)并評(píng)定其級(jí)配砂按技術(shù)要求分為三類(lèi)：I類(lèi)宜用于強(qiáng)度等級(jí)C60的混

6、凝土II類(lèi)宜用于強(qiáng)度等級(jí)C30C60的混凝土及有抗凍抗?jié)B或其他要求的混凝土；III類(lèi)宜用于強(qiáng)度等級(jí)C30的混凝土和建筑砂漿2.2砂中有害雜質(zhì)的含量為保證混凝土的質(zhì)量，砂中有害雜質(zhì)的含量，應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)規(guī)范的規(guī)定。見(jiàn)表4-2。砂中不應(yīng)含有活性氧化硅，因?yàn)樯爸泻械幕钚匝趸?，能與水泥中的堿分（2及2）起作用，產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)，使混凝土發(fā)生膨脹開(kāi)裂。(二). 粗骨料粒徑大于4.75的骨料為粗骨料（卵石和碎石）。對(duì)用于配制普通混凝土的卵石和碎石有以下技術(shù)指標(biāo)要求：1.顆粒級(jí)配、最大粒徑（1）顆粒級(jí)配粗骨料的級(jí)配原理和要求與細(xì)骨料基本相同。級(jí)配試驗(yàn)采用篩分法測(cè)定，即用2.36、4.75、9.5、16.0

7、、19.0、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.0和90等十二種孔徑的方孔篩進(jìn)行篩分。.混flash混凝土用石篩分析.rm 石子的顆粒級(jí)配可分為連續(xù)級(jí)配和間斷級(jí)配。連續(xù)級(jí)配是石子粒級(jí)呈連續(xù)性，即顆粒由小到大，每級(jí)石子占一定比例。用連續(xù)級(jí)配的骨料配制的混凝土混合料，和易性較好，不易發(fā)生離析現(xiàn)象。連續(xù)級(jí)配是工程上最常用的級(jí)配。間斷級(jí)配也稱(chēng)單粒級(jí)級(jí)配。間斷級(jí)配是人為地剔除骨料中某些粒級(jí)顆粒，從而使骨料級(jí)配不連續(xù)，大骨料空隙由小幾倍的小粒徑顆粒填充，以降低石子的空隙率。由間斷級(jí)配制成的混凝土，可以節(jié)約水泥。由于其顆粒粒徑相差較大，混凝土混合物容易產(chǎn)生離析現(xiàn)象，導(dǎo)致施工困難。石子顆粒

8、級(jí)配范圍應(yīng)符合規(guī)范要求。碎石、卵石的顆粒級(jí)配規(guī)格見(jiàn)表4-3 (P84表 4-6)。問(wèn)題一：在相同質(zhì)量下，較粗的骨料總表面積 （大、小），級(jí)配良好的骨料空隙 （多、少）。問(wèn)題二：粗骨料的顆粒級(jí)配有 和 _ 兩種。 問(wèn)題三：為了節(jié)約水泥，應(yīng)選擇 （較粗、較細(xì)）的骨料，和 （多種粒徑、單一粒徑）搭配的骨料。（2）石子最大粒徑（Dmax） 石子各粒級(jí)的公稱(chēng)上限粒徑稱(chēng)為這種石子的最大粒徑。石子的最大粒徑增大，則相同質(zhì)量石子的總表面積減小，混凝土中包裹石子所需水泥漿體積減少，即混凝土用水量和水泥用量都可減少。在一定的范圍內(nèi)，石子最大粒徑增大，可因用水量的減少提高混凝土的強(qiáng)度。然而石子最大粒徑（Dmax）過(guò)

9、大時(shí)，則由于骨料與水泥砂漿粘結(jié)面積下降等原因造成混凝土的強(qiáng)度下降。同時(shí)，最大粒徑的選用，要受結(jié)構(gòu)上諸因素和施工條件等方面的限制。根據(jù)我國(guó)鋼筋混凝土施工規(guī)范規(guī)定：1)混凝土用粗骨料的最大粒徑不得大于結(jié)構(gòu)物最小斷面的短邊長(zhǎng)度的；2)不得大于鋼筋最小凈距的 。另外還受攪拌機(jī)以及輸送管道等條件的限制。例:某C30的鋼筋混凝土梁截面尺寸為600400mm,采用的鋼筋直徑為20mm,鋼筋最小間距60mm,請(qǐng)選擇以下材料:水泥:32.5 42.5 52.5 石子:5 20 5 31.5 5 40答案：1/4400=100Dmax 3/4(60-20)=30取Dmax mm考慮到公稱(chēng)粒徑的規(guī)定，選5 20 水

10、泥選：1.530 230 ,因此選.級(jí)骨料的含泥量及泥塊含量，對(duì)砼抗壓、抗拉、抗折等強(qiáng)度，抗?jié)B、抗凍及干縮等性能的影響，隨著砼強(qiáng)度等級(jí)的提高而增大。2.含泥量與泥塊含量含泥量是指石子中粒徑小于75um顆粒的含量。泥塊含量是指石子中原粒徑大于4.75mm,經(jīng)水浸洗、手捏后小于2.36mm的顆粒含量.項(xiàng)目指標(biāo)類(lèi) 類(lèi) 類(lèi)含泥量（按質(zhì)量計(jì)）0.51.01.5泥塊含量（按質(zhì)量計(jì)）00.50.7有害物質(zhì)含量卵石和碎石中不應(yīng)混有草根、樹(shù)葉、樹(shù)枝、塑料、煤塊和爐渣等雜物。其有害物質(zhì)應(yīng)符合 的規(guī)定。項(xiàng)目類(lèi)類(lèi)類(lèi)有機(jī)物合格合格合格硫化物及硫酸鹽（按SO3質(zhì)量計(jì)） ，.骨料中的硫化物、硫酸鹽能腐蝕砼，引起鋼筋銹蝕，降

11、低砼的強(qiáng)度等級(jí)和耐久性；有機(jī)物會(huì)延遲砼的硬化，影響砼的強(qiáng)度增長(zhǎng)。4.針片狀顆粒含量粗骨料中的針狀（顆粒長(zhǎng)軸長(zhǎng)度大于平均粒徑的.倍）和片狀（厚度小于平均粒徑的0.4倍）顆粒，不僅影響混凝土的和易性，而且會(huì)使混凝土的強(qiáng)度降低。尤其是對(duì)抗折強(qiáng)度的影響較抗壓強(qiáng)度更大。骨料中針狀顆粒含量，應(yīng)符合規(guī)范中的規(guī)定。項(xiàng)目類(lèi)類(lèi)類(lèi)針片狀顆粒（按質(zhì)量計(jì)） ，例如：公稱(chēng)粒徑為510mm連續(xù)粒級(jí)的卵石，其中小于3mm顆粒為片狀顆粒。因?yàn)椋?+10）/2X0.4=3mm問(wèn)題：該粒級(jí)中大于多少顆粒為針狀顆粒？ 答： （5+10）/2X2.4=18mm5. 石子的強(qiáng)度及堅(jiān)固性（1）粗骨料的強(qiáng)度粗骨料的強(qiáng)度采用巖石立方體強(qiáng)度或粒

12、狀石子的壓碎指標(biāo)來(lái)表示。巖石立方強(qiáng)度試驗(yàn)，是用母巖制成555 立方體，或直徑與高度均為5的圓柱體試樣，浸泡水中，待吸水飽和后進(jìn)行抗壓試驗(yàn)。石子抗壓強(qiáng)度與設(shè)計(jì)要求的混凝土強(qiáng)度等級(jí)之比，不應(yīng)低于1.5。壓碎指標(biāo)是將一定重量氣干狀態(tài)下9.519的石子裝入一定規(guī)格的金屬圓桶內(nèi)，在試驗(yàn)機(jī)上施加荷載到 200，卸荷后稱(chēng)取試樣質(zhì)量（0），再用孔徑為2.36的篩子篩除被壓碎的細(xì)粒，稱(chēng)取試樣的篩余量（m1），用下式計(jì)算壓碎指標(biāo)：式中Qe-壓碎指標(biāo)值，%；0-試樣質(zhì)量，g；m1-壓碎試驗(yàn)后試樣的篩余量，g。壓碎指標(biāo)值取3次試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值，精確至1 %壓碎指標(biāo)值越小，骨料的強(qiáng)度越高。石子的壓碎指標(biāo)值指標(biāo)類(lèi)類(lèi)類(lèi)

13、碎石壓碎指標(biāo)， 卵石壓碎指標(biāo)， 鑒定材料（二） 建筑用碎石、卵石小組名稱(chēng)：小組成員：各小組討論完成下列工程案例：例：分三次對(duì)某石子進(jìn)行壓碎指標(biāo)的檢測(cè)，每次稱(chēng)取3000g，按規(guī)定加壓后用2.36mm的篩過(guò)篩，篩余量分別為300g、270g、360g。問(wèn)：該石子的壓碎指標(biāo)為多少？解：300/3000X100 %=10 % 270/3000X100 %=9 % 360/3000X100 %=12 % 壓碎指標(biāo)Qe=（10+9+12）/3=10.3 %（2）骨料的堅(jiān)固性骨料的堅(jiān)固性是指在氣候、外力和其他物理力學(xué)因素作用（如凍融循環(huán)作用）下骨料抗碎裂的能力。堅(jiān)固性試驗(yàn)是用硫酸鈉溶液法檢驗(yàn)，試樣經(jīng)五次干濕

14、循環(huán)后，其質(zhì)量損失應(yīng)不超過(guò)規(guī)范的規(guī)定。項(xiàng)目類(lèi)類(lèi)類(lèi)質(zhì)量損失，3.4 骨料的飽和面干吸水率骨料的幾種含水狀態(tài)如圖2所示。圖42骨料的含水狀態(tài) （）全干狀態(tài)，（ ）氣干狀態(tài)；（c）飽和面干狀態(tài)（）濕潤(rùn)狀態(tài)骨料的含水狀況除不含水分的絕干狀態(tài)以外，還有含與大氣濕度平衡的水分時(shí)的氣干狀態(tài)；顆粒表面干燥，而顆粒內(nèi)部的孔隙含水飽和的飽和面干狀態(tài)；顆粒表面吸附了水的潤(rùn)濕狀態(tài)。骨料在飽和面干狀態(tài)時(shí)的含水率，稱(chēng)為飽和面干吸水率。當(dāng)拌制混凝土?xí)r，由于骨料含水量的不同，將影響混凝土的用水量和骨料用量。計(jì)算混凝土中各項(xiàng)材料的配合比時(shí)，一般以干燥骨料為基準(zhǔn)，而一些大型水利工程常以飽和面干的骨料為準(zhǔn)。砂石骨料的這一特性，在設(shè)

15、計(jì)和稱(chēng)料拌合混凝土中應(yīng)加以注意，并作相應(yīng)調(diào)整。如配合比設(shè)計(jì)是以干骨料作基準(zhǔn)的，確定用水量時(shí)應(yīng)考慮補(bǔ)充干骨料的吸水；當(dāng)骨料是潤(rùn)濕態(tài)時(shí)，確定用水量時(shí)又應(yīng)考慮扣除骨料的表面水。4.混凝土拌合及養(yǎng)護(hù)用水 在拌制和養(yǎng)護(hù)混凝土用的水中，不得含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)，如油脂、糖類(lèi)等。凡是能飲用的自來(lái)水和清潔的天然水，都能用來(lái)拌制和養(yǎng)護(hù)混凝土。污水、PH值小于的酸性水、含硫酸鹽（按3計(jì)）超過(guò)水重的水均不得使用，在對(duì)水質(zhì)有疑問(wèn)時(shí)可將該水與潔凈水分別制成混凝土試塊，然后進(jìn)行強(qiáng)度對(duì)比試驗(yàn)，如果用該水制成的試塊強(qiáng)度不低于潔凈水制成的試塊強(qiáng)度，就可用此水來(lái)拌制混凝土。海水中含有硫酸鹽、鎂鹽和氯化物，對(duì)水泥石

16、有侵蝕作用，對(duì)鋼筋也會(huì)造成銹蝕，因此一般不得用海水拌制混凝土。第二節(jié). 普通混凝土的主要技術(shù)性質(zhì) 混凝土在未凝結(jié)硬化以前，稱(chēng)為混凝土拌合物。它必須具有良好的和易性，便于施工，以保證能獲得良好的澆灌質(zhì)量；混凝土拌合物凝結(jié)硬化以后，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，以保證建筑物能安全地承受設(shè)計(jì)荷載；并應(yīng)具有必要的耐久性。1.混凝土拌合物的和易性1.1. 和易性的概念 和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、運(yùn)輸、澆灌、搗實(shí)）并能獲致質(zhì)量均勻、成型密實(shí)的性能。和易性是一項(xiàng)綜合的技術(shù)性質(zhì)，包括有流動(dòng)性、粘聚性和保水性等三方面的含義。 流動(dòng)性是指混凝土拌合物在本身自重或施工機(jī)械振搗的作用下，能產(chǎn)生流動(dòng)，并均勻密實(shí)地填

17、滿(mǎn)模板的性能。流動(dòng)性的大小取決于混凝土拌合物中用水量或水泥漿含量的多少。 粘聚性是指混凝土拌合物在施工過(guò)程中其組成材料之間有一定的粘聚力，不致產(chǎn)生分層和離析的性能。粘聚性的大小主要取決于細(xì)骨料的用量以及水泥漿的稠度等。 保水性是指混凝土拌合物在施工過(guò)程中，具有一定的保水能力，不致產(chǎn)生嚴(yán)重泌水的性能。保水性差的混凝土拌合物，由于水分分泌出來(lái)會(huì)形成容易透水的孔隙，從而降低混凝土的密實(shí)性。1.2. 和易性測(cè)定及評(píng)價(jià)指標(biāo)目前，尚沒(méi)有能夠全面反映混凝土拌合物和易性的測(cè)定方法。在工地和試驗(yàn)室，通常是測(cè)定拌合物的流動(dòng)性，并輔以直觀經(jīng)驗(yàn)評(píng)定粘聚性和保水性。（）坍落筒法 將混凝土拌合物按規(guī)定方法裝入標(biāo)準(zhǔn)圓錐筒中

18、，逐層插搗并裝滿(mǎn)刮平后，垂直提起圓錐筒，混凝土拌合物由于自重將會(huì)向下坍落。量測(cè)坍落的高度（以毫米計(jì)），即為坍落度。坍落度越大，則混凝土拌合物的流動(dòng)性越大。在做坍落度試驗(yàn)的同時(shí)，應(yīng)觀察混凝土拌合物的粘聚性、保水性及含砂等情況，以更全面地評(píng)定混凝土拌合物的和易性。坍落度法適用于骨料最大粒徑不大于40，坍落度值不小于10的混凝土拌合物。根據(jù)坍落度的不同，可將混凝土拌合物分為：大流動(dòng)性混凝土（坍落度大于160）；流動(dòng)性混凝土（坍落度為100150）；塑性混凝土（坍落度為5090）及低塑性混凝土（坍落度為1040）。坍落度值小于10的拌合物為干硬性混凝土。（）維勃稠度法（法）對(duì)干硬性的混凝土拌合物通常采

19、用維勃稠度儀測(cè)定其稠度。維勃稠度測(cè)試方法是：在維勃稠度儀上的坍落度筒中按規(guī)定方法裝滿(mǎn)拌合物，垂直提起坍落度筒，在拌合物試體頂面放一透明圓盤(pán)，開(kāi)啟振動(dòng)臺(tái)，同時(shí)用秒表計(jì)時(shí)，在透明圓盤(pán)的底面完全為水泥漿所布滿(mǎn)的瞬間，停止秒表，關(guān)閉振動(dòng)臺(tái)。此時(shí)可認(rèn)為混凝土混合物已密實(shí)。讀出秒表的秒數(shù)，稱(chēng)為維勃稠度。該法適用于粗骨料最大粒徑不超過(guò)40，維勃稠度在30之間的混凝土拌合物的稠度測(cè)定。1.3 和易性的選擇混凝土拌合物的坍落度，主要依據(jù)構(gòu)件截面大小，鋼筋疏密和搗實(shí)方法來(lái)確定。當(dāng)截面尺寸較小或鋼筋較密，或采用人工插搗時(shí)，坍落度可選擇大些。反之，如構(gòu)件截面尺寸較大，鋼筋較疏，或采用振動(dòng)器振搗時(shí)，坍落度可選擇小些。表

20、5（p102表19)列出混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB50204-1992）關(guān)于坍落度選擇的規(guī)定。注：本表系采用機(jī)械振搗混凝土?xí)r的坍落度，采用人工搗實(shí)其值可適當(dāng)增大； 需配制泵送混凝土?xí)r，應(yīng)摻外加劑，坍落度宜為120180。1.4影響和易性的因素（）水泥漿的數(shù)量在混凝土拌合物中，水泥漿包裹骨料表面，填充骨料空隙，使骨料潤(rùn)滑，提高混合料的流動(dòng)性；在水灰比不變的情況下，單位體積混合物內(nèi)，隨水泥漿的增多，混合物的流動(dòng)性增大。若水泥漿過(guò)多，超過(guò)骨料表面的包裹限度，就會(huì)出現(xiàn)流漿現(xiàn)象，這既浪費(fèi)水泥又降低混凝土的性能；如水泥漿過(guò)少，達(dá)不到包裹骨料表面和填充空隙的目的，使粘聚性變差，流動(dòng)性低，不僅產(chǎn)生崩塌

21、現(xiàn)象，還會(huì)使混凝土的強(qiáng)度和耐久性降低?；旌衔镏兴酀{的數(shù)量以滿(mǎn)足流動(dòng)性要求為宜。（）水泥漿的稠度 水泥漿的稀稠，取決于水灰比的大小。水灰比小，水泥漿稠，拌合物流動(dòng)性就小，混凝土拌合物難以保證密實(shí)成型。若水灰比過(guò)大，又會(huì)造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良，而產(chǎn)生流漿、離析現(xiàn)象。 水泥漿的數(shù)量和稠度取決于用水量和水灰比。實(shí)際上用水量是影響混凝土流動(dòng)性最大的因素。當(dāng)用水量一定時(shí)，水泥用量適當(dāng)變化（增減501003 ）時(shí)，基本上不影響混凝土拌合物的流動(dòng)性，即流動(dòng)性基本上保持不變。由此可知，在用水量相同的情況下，采用不同的水灰比可配制出流動(dòng)性相同而強(qiáng)度不同的混凝土。塑性混凝土用水量可根據(jù)骨料的品種與規(guī)格及要求的流動(dòng)性，參考表46(p104表421)選?。ㄋ冶龋?.40 0.80