土木工程材料教案3

《土木工程材料》教案

第四章土木工程系孫凌4水泥混凝土4.1混凝土概述4.2普通混凝土的組成材料4.3新拌混凝土的和易性4.4硬化后混凝土強(qiáng)度4.5硬化混凝土的耐久性4.6硬化混凝土的變形4.7普通混凝土的配合比設(shè)計主要內(nèi)容：概述組成混凝土各組成材料的技術(shù)要求重點(diǎn)內(nèi)容：組成混凝土各組成材料的技術(shù)要求難點(diǎn)：級配的影響要求：了解混凝土各組成材料的技術(shù)要求掌握材料本身性能的好壞對混凝土的影響及技術(shù)指標(biāo)要求參考資料：《土木工程材料》陳志源《道路建筑材料》嚴(yán)家伋《道路建筑材料》孫凌《公路工程水泥和水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》《道路建筑材料》集中訓(xùn)練試驗(yàn)補(bǔ)充教材4水泥混凝土4.1混凝土概述定義：以水泥和水組成的水泥漿為粘結(jié)介質(zhì)，將分散其中的不同粒徑的粗細(xì)集料膠結(jié)起來，在一定的條件下，硬化成為具有一定力學(xué)性能的一種人工石材為水泥混凝土。分類：按膠結(jié)材料分類：水泥混凝土、硅酸鹽混凝土、聚合物混凝土按密度分類：輕混凝土、普通混凝土、重混凝土按強(qiáng)度分類：低強(qiáng)度混凝土、中強(qiáng)度混凝土、高強(qiáng)度混凝土按施工工藝分類：泵送混凝土、噴射混凝土、真空脫水混凝土、碾壓混凝土、壓力灌漿混凝土、（預(yù)填骨料混凝土）等按用途分類：防水混凝土、放射線混凝土、耐酸混凝土、裝飾混凝土、耐火混凝土、補(bǔ)償收縮混凝土、水下澆筑混凝土等R4.2普通混凝土的組成材料4.2.1水泥1．水泥品種的選擇2．水泥強(qiáng)度等級的選擇1.0～1.5倍4.2.2骨料細(xì)骨料1.級配和細(xì)度模數(shù)0.63mm為控制粒級2.有害雜質(zhì)含量3.細(xì)集料含水率和濕漲粗骨料1.強(qiáng)度——通常以壓碎值指標(biāo)控制2.堅固性3.級配4.最大粒徑的選擇5.表面特征和形狀針狀顆粒片狀顆粒6.含泥量及泥塊含量7.有害雜質(zhì)含量8.堿活性檢驗(yàn)4.2.3水4.2.4外加劑混凝土外加劑是指在拌制混凝土過程中摻入的用以改善混凝土性能的物質(zhì)，其摻量一般不大與水泥重量的5％（特殊情況除外）。常用的外加劑有：減水劑——在混凝土拌合物坍落度基本相同的條件下，能減少拌和用水量的外加劑。引氣劑——在攪拌混凝土過程中能引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡的外加劑。早強(qiáng)劑——能加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展的外加劑。緩凝劑——能延緩混凝土凝結(jié)時間，而不顯著影響混凝土后期強(qiáng)度的外加劑。

思考題：減水劑對混凝土主要有哪些技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益？

R主要內(nèi)容：水泥混凝土的技術(shù)性質(zhì)新拌混凝土的工作性硬化后混凝土的力學(xué)性質(zhì)重點(diǎn)內(nèi)容：新拌混凝土工作性測定方法，影響因素混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，強(qiáng)度等級難點(diǎn)：混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，強(qiáng)度等級要求：掌握塑性混凝土工作性的測定方法——坍落度了解干硬性混凝土工作性測定方法——維勃稠度掌握水灰比、砂率對混凝土工作性的影響了解其他影響因素掌握混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的概念，會確定強(qiáng)度等級參考資料：《土木工程材料》陳志源《道路建筑材料》嚴(yán)家伋《道路建筑材料》孫凌《公路工程水泥和水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》《道路建筑材料》集中訓(xùn)練試驗(yàn)補(bǔ)充教材4.3新拌拌混凝土的的和易性優(yōu)質(zhì)的混凝凝土應(yīng)具備備三方面性性質(zhì)良好的工作作性（和易易性）硬化后足夠夠的力學(xué)性性質(zhì)必要的耐久久性4.3.1和易性的的概念新拌混凝土土是指將水水泥、砂、、石和水拌拌合的尚未未凝固時的的拌合物。。和易性的含含義1）流動性性指指新拌混凝凝土在自重重及施工振振搗的作用用下，能夠夠流滿模型型、包圍鋼鋼筋的能力力。（滿足足運(yùn)輸和澆澆搗要求的的流動性））2）粘聚性性混混凝土拌合合物在施工工過程中，，其組成材材料之間有有一定的粘粘聚力，不不致發(fā)生分分層和離析析的現(xiàn)象。。3）保水性性混混凝土拌合合物在施工工過程中，，具有一定定的保水能能力，不致致產(chǎn)生嚴(yán)重重的泌水現(xiàn)現(xiàn)象。4.3.2測定方法法坍落度（適合于塑塑性混凝土土）將新拌混凝凝土按標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)操作方法法裝入標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)坍落度筒筒內(nèi)，裝滿滿刮平后，，將筒垂直直提起，混混凝土料柱柱將產(chǎn)生一一定程度的的坍落，坍坍落的高度度（h）就就是坍落度度。評定：h越大大，流動性性越好；用小棒輕輕輕敲擊混凝凝土料柱一一側(cè)，混凝凝土料柱均均勻下落，，粘聚性合合格；混凝土料柱柱低部水分分分泌少，，保水性合合格。維勃稠度（干硬性混混凝土）TT4.3.3影響新拌拌混凝土工工作性的因因素內(nèi)因1）組成材材料質(zhì)量及及其用量的的影響（1）水泥泥特性的影影響普通水泥的的混凝土拌拌和物比礦礦渣水泥和和火山灰水水泥的工作作性好礦渣渣水泥的混混凝土拌和和物流動性性大，但粘粘聚性差，，易泌水離離析火山灰灰水泥流動動性小，但但粘聚性好好（2）集料料特性的影影響碎石表表面粗糙，，有棱角，，工作性差差，強(qiáng)度高高卵石表表面光滑，，工作性好好，強(qiáng)度低低（3）集漿漿比的影響響集漿比———集料絕對對體積與水水泥漿絕對對體積之比比。單位體積的的混凝土拌拌和物中，，如水灰比比保持不變變，水泥漿漿數(shù)量越多多，拌和物物的流動性性越大；水水泥漿數(shù)量量過多，則則集料的含含量相對減減少，達(dá)一一定將會出出現(xiàn)流漿現(xiàn)現(xiàn)象。根據(jù)具體情情況決定，，在滿足工工作性要求求的前提下下，同時考考慮強(qiáng)度和和耐久性要要求，盡量量采用較大大的集漿比比，以節(jié)約約水泥用量量。（4）水灰灰比的影響響在單位混凝凝土拌和物物中，集漿漿比確定后后，即水泥泥漿的用量量為一固定定值時，水水灰比決定定水泥漿的的稠度。（5）砂率率的影響合理砂率———用水量量和水泥用用量一定的的情況下，，能使混凝凝土拌和物物獲得最大大流動性，，且能保持持粘聚性和和保水性能能良好的砂砂率。（6）外加加劑2）環(huán)境條條件的影響響溫度、濕度度和風(fēng)速3）時間的的影響改善新拌混混凝土工作作性的主要要措施（1）調(diào)節(jié)節(jié)材料組成成（2）摻加加各種外加加劑（3）提高高振搗機(jī)械械的效能新拌混凝土土工作性的的選擇1）公路橋橋涵用混凝凝土拌和物物的工作性性選擇。P76表3-22）道路混混凝土拌和和物的工作作性選擇坍落度宜為為10～25mm，，坍落度小小于10mm時，采采用維勃稠稠度時間宜宜為10～～30s。。R4.4硬化化后混凝土土強(qiáng)度4.4.11.混凝土土的抗壓強(qiáng)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值值和強(qiáng)度等等級（1）立方方體抗壓強(qiáng)強(qiáng)度（））（2）立方方體抗壓強(qiáng)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值值（））按照標(biāo)準(zhǔn)方方法制作和和養(yǎng)護(hù)的邊邊長為150mm的的立方體試試件，在28d齡期期，用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)試驗(yàn)方法法測定的具具有95％％保證率的的抗壓強(qiáng)度度（用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)試驗(yàn)方法法測定的抗抗壓強(qiáng)度總總體分布中中的一個值值，強(qiáng)度低低于該值的的百分率不不超過5％％），以Mpa計。。（3）強(qiáng)度度等級C7.5，，C10，，C15，，C20，，C25，，C30，，C35，，C40，，C45，，C50，，C55C60共12個等級級4.4.12.抗折強(qiáng)強(qiáng)度道路用混凝凝土以抗折折強(qiáng)度為主主要強(qiáng)度指指標(biāo)15×15×554.4.13.軸心抗抗壓強(qiáng)度接近結(jié)構(gòu)中中的承壓狀狀態(tài)15×15×304.4.14.劈列抗抗拉強(qiáng)度15×15×15思考題：1.如何評評定新拌混混凝土工作作性的好壞壞2.施工中中如何選擇擇工作性3.詳述砂砂率對新拌拌混凝土工工作性的影影響，明確確合理砂率率的含義4.掌握抗抗壓強(qiáng)度標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值主要內(nèi)容：：影響混凝凝土強(qiáng)度的的因素混凝土的耐耐久性混凝土的變變形重點(diǎn)內(nèi)容：：影響混凝凝土強(qiáng)度的的因素提高混凝土土強(qiáng)度的措措施難點(diǎn)點(diǎn)：影響響混凝土強(qiáng)強(qiáng)度的因素素要求求：掌握握影響混凝凝土強(qiáng)度的的因素，會用經(jīng)驗(yàn)公公式推導(dǎo)混混凝土的強(qiáng)強(qiáng)度；掌握提高混混凝土強(qiáng)度度的措施；；了解混凝土土的耐久性性；了解混凝土土的變形參考資料：：《土木木工程材料料》陳志源源《道路建筑筑材料》嚴(yán)嚴(yán)家伋《道路建筑筑材料》孫孫凌《公路工程程水泥和水水泥混凝土土試驗(yàn)規(guī)程程》《道路建筑筑材料》集集中訓(xùn)練試試驗(yàn)補(bǔ)充教教材《混凝土實(shí)實(shí)用手冊》》龔落書《道路建筑筑材料》張張南鷺4.4.2影響硬化化后混凝土土強(qiáng)度的因因素1．組成材材料對混凝凝土強(qiáng)度的的影響（1）水灰灰比和水泥泥強(qiáng)度※=Ａ（（Ｃ／ＷＷ－Ｂ）利用此公式式可解決兩兩個問題：：已知：，，W/C——ce，cu，28——W/C（2）集料料特性（3）集漿漿比2．養(yǎng)護(hù)條條件對混凝凝土強(qiáng)度的的影響溫度：一定定濕度條件件下，溫度度越高，強(qiáng)強(qiáng)度發(fā)展越越快；濕度：一定定濕度條件件下，混凝凝土強(qiáng)度隨隨齡期按對對數(shù)增長；；齡期：一定定條件下，，混凝土強(qiáng)強(qiáng)度隨齡期期增長而提提高單齡期強(qiáng)度度推算公式式cu，n=cu，a（lgn/lga）3．試驗(yàn)條條件對混凝凝土強(qiáng)度的的影響4．提高混混凝土強(qiáng)度度的措施1）選用高高強(qiáng)度水泥泥和早強(qiáng)型型水泥2）采用低低水灰比和和漿集比3）摻加混混凝土外加加劑和摻和和料4）采用濕濕熱處理5）采用機(jī)機(jī)械攪拌和和振搗R4.5硬化化混凝土的的耐久性4.5.1混凝土的的抗?jié)B性4.5.2混凝土的的抗凍性4.5.3混凝土的的抗蝕性4.5.4混凝土的的碳化4.5.5混凝土的的堿-骨料料反應(yīng)組成設(shè)計和和施工中從從“最大水水灰比”和和“最小水水泥用量””控制R4.6硬化化混凝土的的變形4.6.1化學(xué)減縮縮混凝土的這這一體積收收縮變形是是不能恢復(fù)復(fù)的。化學(xué)收縮率率很小，在在限制應(yīng)力力下不會對對結(jié)構(gòu)物產(chǎn)產(chǎn)生破壞作作用，但其其收縮過程程中在混凝凝土內(nèi)部還還是會產(chǎn)生生微細(xì)裂縫縫，這些微微細(xì)裂縫可可能會影響響到混凝土土的受載性性能和耐久久性能。4.6.2溫度變形形混凝土的溫溫度變形表表現(xiàn)為熱脹脹冷縮。為了減少大大體及混凝凝土體積變變形引起的的開裂，目目前常用的的方法有：：（1）用低低水化熱水水泥和盡量量減少水泥泥用量；（2）盡量量減少用水水量；（3）選用用膨脹系數(shù)數(shù)低的骨料料，減小熱熱變形；（4）預(yù)冷冷原材料；；（5）合理理分縫、分分塊、減輕輕約束；（6）在混混凝土中埋埋冷卻水管管；（7）表面面絕熱，調(diào)調(diào)節(jié)表面溫溫度的下降降速率等。。4.6.3混凝土的的干縮濕脹脹處于空氣中中的混凝土土當(dāng)水分散散失時，會會因其體積積收縮，稱稱為干燥收收縮，簡稱稱干縮。但但受潮后體體積又會膨膨脹，即為為濕脹。降低水泥用用量，減少少水灰比是是減少干縮縮的關(guān)鍵。。4.6.4荷載作用用下的變形形1．短期荷荷載作用下下的變形（1）初始始切線模量量（2）切線線模量（3）割線線模量2．長期荷荷載作用下下的變形———徐變混凝土承受受持續(xù)荷載載時，隨時時間的延長長而增加的的變形，稱稱為徐變。。徐變有利于于小若溫度度、干縮等等引起的約約束變形，，從而防止止裂縫的產(chǎn)產(chǎn)生。但在預(yù)應(yīng)力力結(jié)構(gòu)中，，徐變將產(chǎn)產(chǎn)生盈利松松弛，引起起預(yù)應(yīng)力損損失，造成成不利影響響。影響混凝土土徐變大小小的主要因因素：水泥用量多多少和水灰灰比大小，，水泥用量量越多，誰誰會比越大大，徐變越越大。思考題：1.掌握cu，28=Ａce（Ｃ／Ｗ－－Ｂ），并并能夠利用用此公式解解決實(shí)際工工程問題2.什么是是針片狀顆顆粒，其含含量的多少少對混凝土土的性質(zhì)有有影響？R主要內(nèi)容：：水泥混凝凝土組成設(shè)設(shè)計方法初步配合比比基準(zhǔn)配合比比試驗(yàn)室配合合比施工配合比比重點(diǎn)內(nèi)容：：配合比計計算難點(diǎn)點(diǎn)：配合合比調(diào)整要求求：掌握握初步配合合比的計算算方法掌握配合比比調(diào)整方法法掌握試驗(yàn)室室配合比及及施工配合合比的計算算參考資料：：《土木工工程材料》》陳志源《道路建筑筑材料》嚴(yán)嚴(yán)家伋《道路建筑筑材料》孫孫凌《公路工程程水泥和水水泥混凝土土試驗(yàn)規(guī)程程》《混凝土實(shí)實(shí)用手冊》》龔落書《混凝土配配合比設(shè)計計規(guī)程》JGJ55-20004.7普通通混凝土的的配合比設(shè)設(shè)計4.7.1概述配合比設(shè)計計包括：選選料配料配合比表示示方法：單單位用量表表示法相對用量表表示法配合比基本本要求：結(jié)結(jié)構(gòu)物設(shè)計計強(qiáng)度施工工作性性環(huán)境耐久性性經(jīng)濟(jì)要求配合比設(shè)計計參數(shù)：水水灰比砂率用水量配合比設(shè)計計步驟：初初步配合比比（根據(jù)據(jù)原始資料料）基準(zhǔn)配合比比（根根據(jù)試拌，，測工作性性）試驗(yàn)室配合合比（實(shí)測測密度，強(qiáng)強(qiáng)度）施工配合比比4.7.2普通混凝凝土配合比比設(shè)計方法法和步驟配合比設(shè)計計前的準(zhǔn)備備工作了解：設(shè)計計要求的混混凝土強(qiáng)度度等級；強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差差；混凝土的使使用環(huán)境條條件；施工工藝對對混凝土拌拌合物的流流動性要求求；原材材料料的的種種類類和和物物理理力力學(xué)學(xué)性性質(zhì)質(zhì)等等。。1.計計算算初初步步配配合合比比1））確確定定混混凝凝土土的的配配制制強(qiáng)強(qiáng)度度cu，，o＝＋＋１１.６６４４５５σσ2））計計算算水水灰灰比比（（W/C））（1））按按強(qiáng)強(qiáng)度度計計算算（2））按按耐耐久久性性校校核核［ＷＷ／／ＣＣ］］ｓ〈［［ＷＷ／／ＣＣ］］ｎ?。郏郏祝祝茫茫荩荩螅常┻x選定定單單位位用用水水量量（（ｍｍw0）查表表4））計計算算單單位位水水泥泥用用量量（（ｍｍc0）（（（1））按按強(qiáng)強(qiáng)度度［ｍｍc0］＝＝ｍｍw0／（（W/C））（2））按按耐耐久久性性校校核核5））確確定定砂砂率率ββs查表表6））確確定定砂砂石石用用量量（（ｍｍs0