土木工程材料精品課件

1、,土木工程材料,教學(xué)目的： 使學(xué)生掌握土木工程材料的制備、性質(zhì)、用途、質(zhì)量檢測(cè)和控制方法。 掌握土木工程材料的選用及改善性能的途徑。,緒 論,第 一 章,1.1概 述,土木工程材料與土木工程的關(guān)系：,土木工程材料是一切土木工程的物質(zhì)基礎(chǔ),(一) 土木工程材料的各項(xiàng)物理力學(xué)性能是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。,(二) 土木工程材料是選擇施工方案和進(jìn)行施工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。,(三) 土木工程材料費(fèi)用約占土木工程總投資的6070，是控制土木工程成本的關(guān)鍵。,(四) 土木工程材料的質(zhì)量直接影響土木工程的質(zhì)量。,1.1.1土木工程材料的分類,土木工程材料品種繁多，我們可按不同原則進(jìn)行分類：,(1) 按材料在工程中的功能

2、分類, 結(jié)構(gòu)材料,它們?cè)诮ㄖ谐惺芨鞣N荷載，起骨架作用，其質(zhì)量好壞直接危及結(jié)構(gòu)安全，屬于這類材料的有鋼材、水泥混凝土等。, 圍護(hù)與隔絕材料,它們?cè)诮ㄖ衅饑o(hù)與隔絕作用，以便形成建筑空間，這些材料應(yīng)具有絕熱、隔聲、防水等功能，又稱功能材料。, 裝飾材料, 特種功能材料,用于建筑物內(nèi)外的裝飾，其色彩和質(zhì)感均應(yīng)滿足建筑內(nèi)外環(huán)境設(shè)計(jì)的要求。,其中包括耐高溫、抗強(qiáng)腐蝕、防輻射、太陽能轉(zhuǎn)換等具有特種功能要求的材料。,(2) 按材料的化學(xué)成分分類,1.1.2 土木工程材料的標(biāo)準(zhǔn)化,標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容: 規(guī)格、分類、技術(shù)要求、檢驗(yàn)方法、驗(yàn)收規(guī)則、標(biāo)志、運(yùn)輸和貯存等 標(biāo)準(zhǔn)類型： ISO國際標(biāo)準(zhǔn) 國家標(biāo)準(zhǔn)（GB GB/T

3、) 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JG JC YB JT) 地方標(biāo)準(zhǔn)（DB) 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（QB),1.2 材料的基本狀態(tài)參數(shù),1.2.1 材料的密度、表觀密度和堆積密度,1.2.1.1 密度,定義：材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。,可按下式計(jì)算：, 密度，g/cm3；,m 材料的質(zhì)量，g；,V 材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，cm3。,（density）,測(cè)量方法, 有較多孔隙的材料，采用磨細(xì)后用李氏瓶測(cè)定其體積的方法。, 某些致密材料，如卵石等，可用直接 排液法，用這種方法測(cè)量的體積，由 于無法排除內(nèi)部封閉的孔隙，所以稱 這樣測(cè)得的密度為近似密度(a)。,1.2.1.2 表觀密度,定義：材料在自然狀態(tài)下，單位體

4、積的質(zhì)量。,計(jì)算：,0 表現(xiàn)密度，g/cm3或 kg/m3；,m 材料的質(zhì)量，g，或 kg；,V0 材料在自然狀態(tài)下的體積，cm3 或 m3。,（unit weight）,1.2.1.3 堆積密度,定義：粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。,計(jì)算：,0 堆積密度，kg/m3；,m 材料的質(zhì)量， kg；,V0 松散材料的堆積體積， m3。,（heaped density ）,V0,V,VK,VB,開口孔,封閉孔,閉口孔隙,自然狀態(tài)下的塊狀材料,開口孔隙,實(shí)體,實(shí) 體,空 隙,開口孔隙,封閉孔隙,裝在容器里的粒狀、 粉狀或塊狀材料,V0,V,VK,VB,V0,1.2.2 材料的孔隙和空隙

5、,1.2.2.1 材料的孔隙,(1)孔隙率: 材料內(nèi)部孔隙體積占材料總體積的百分率,材料的孔隙從兩個(gè)方面對(duì)材料的性能產(chǎn)生影響：一是孔隙的多少（孔隙數(shù)量），二是孔隙特征。 孔隙數(shù)量用孔隙率表征。,(2)密實(shí)度: 材料內(nèi)部固體物質(zhì)的實(shí)際體積占材料 總體積的百分率,孔隙特征主要有三方面： （1）按孔隙尺寸大小分微孔、細(xì)孔和大孔； （2）按空隙間是否貫通分互相隔開的孤立孔和互相貫通的連通孔；,（3）按孔隙是否與外界連通分為與外界連通的開口孔和不與外界連通的封閉孔（閉口孔）。 把開口孔體積記為Vk，閉口孔體積記為VB，則孔隙體積 V= Vk+ VB 定義開口孔孔隙率為 定義閉口孔孔隙率為 則孔隙率為,散

6、粒材料顆粒間的空隙多少用空隙率表示。 (1) 空隙率: 散粒材料顆粒間的空隙體積占堆積體積的百分率,1.2.2.2 材料的空隙,(2)填充率:顆粒的自然狀態(tài)體積占堆積體積的百分率,1.3 材料的力學(xué)性質(zhì),1.3.1 強(qiáng)度與比強(qiáng)度,一、材料的強(qiáng)度,定義 材料在外力作用下不破壞時(shí)能承受 的最大應(yīng)力,根據(jù)外力作用方式的不同，材料有抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等。,L,L,F/2,F/2,F,F,L/3,F,F,L/3,L/3,(a) 壓力,(b) 拉力,(c) 彎曲,(d) 剪切,材料所受外力：,各種強(qiáng)度的計(jì)算公式如下：, 抗壓、抗拉、抗剪的強(qiáng)度,f 強(qiáng)度， Mpa；,P 破壞時(shí)最大荷載，

7、N；,A 受力截面面積，mm2。, 抗彎強(qiáng)度,ff 抗彎強(qiáng)度，Mpa；,P 彎曲破壞時(shí)最大荷載，N；,L 兩支點(diǎn)的間距，mm；,b 試件橫截面積寬度，mm；,h 試件橫截面積高度，mm。,許多土木工程材料常以其強(qiáng)度大小劃分為若干等級(jí)，俗稱 “ 標(biāo)號(hào) ”。,材料強(qiáng)度受以下三個(gè)因素的影響：, 材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)和構(gòu)造, 材料所處的環(huán)境條件(溫度、濕度、含水量等), 強(qiáng)度值的測(cè)試條件(試件尺寸、加荷速度等),二、材料的比強(qiáng)度,定義 單位體積重量的材料強(qiáng)度,等于 材料的強(qiáng)度與其表觀密度之比,衡量材料是否輕質(zhì)、高強(qiáng)的指標(biāo),1.3.2 材料的彈性與塑性,彈性與塑性,材料在承受外力時(shí)，如撤除外力的作用后，材料的幾

8、何形狀能恢復(fù)原狀，材料的這種性能稱為彈性。如果只能部分恢復(fù)變形，而殘留一部分不能消失的變形，該殘留部份稱為塑性變形。,材料在彈性范圍內(nèi)，其應(yīng)力和應(yīng)變之間關(guān)系符合如下公式： 應(yīng)力； 應(yīng)變，為材料受外力變形尺寸增量與原尺寸之比； 彈性模量； 彈性模量是材料剛度的度量，物理意義為單位應(yīng)變所需要的應(yīng)力，反映了材料抵抗變形的能力。是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要參數(shù)之一。 彈塑性材料：材料受力時(shí)，彈性變形和塑性變形同時(shí)發(fā)生，外力去除后，彈性變形恢復(fù)，塑性變形保留。,1.3.3 脆性和韌性,（1）脆性 材料在外力作用下，無明顯塑性變形 而突然破壞的性質(zhì)。 具有這種破壞特征的材料，稱為脆性材料。,從應(yīng)力應(yīng)變圖中看材料的脆

9、性,（2）韌性 材料在沖擊或震動(dòng)荷載作用下，能吸收較大的能量，產(chǎn)生一定的變形而不破壞的性質(zhì)稱為韌性或沖擊韌性。 一般以測(cè)定其沖擊破壞時(shí)單位斷面上吸收的能量作為指標(biāo)。,1.3.4 硬度和耐磨性,硬度：材料抵抗較硬物質(zhì)刻劃或壓入的能力 常用刻劃法和壓入法測(cè)定。 刻劃法稱莫氏硬度；壓入法稱布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。 耐磨性：材料抵抗磨損的能力，用耐磨率表示,1.3.5 材料的徐變和應(yīng)力松弛,當(dāng)材料在恒定外力的作用下，其變形隨時(shí)間而緩慢增加的過程，稱為徐變。,當(dāng)材料在持續(xù)外力作用下，總的變形值保持不變，由于徐變而使材料內(nèi)應(yīng)力隨時(shí)間而逐漸降低的過程，稱為應(yīng)力松弛。,徐變和應(yīng)力松弛是相互關(guān)聯(lián)的兩種現(xiàn)象

10、。,1.4 材料與水有關(guān)的性質(zhì), 90 親水材料, 90 憎水材料,1.4.1 材料的親水性與憎水性,潤濕邊角: 在材料、水和空氣的三相交叉點(diǎn)處沿水 滴表面作切線，切線與材料和水接觸面 的夾角。,1.4.2 材料的含水狀態(tài),四種基本含水狀態(tài)： 干燥狀態(tài)材料孔隙中不含或含水極微； 氣干狀態(tài)材料孔隙中所含水與大氣濕度平衡； 飽和面干狀態(tài)材料表面干燥，孔隙含水飽和； 濕潤狀態(tài)材料孔隙含水飽和，表面為水濕潤附 有一層水膜。 材料也可處于兩種基本含水狀態(tài)之間的過渡狀態(tài),飽和水,表面水,材 料 的 含 水 狀 態(tài),(a) 干燥狀態(tài),(b) 氣干狀態(tài),(c) 飽和面干狀態(tài),(d) 濕潤狀態(tài),(a),(b),

11、(c),(d),1.4.3 材料的吸濕性和吸水性,吸濕性 親水材料在潮濕空氣中吸收水分 的性質(zhì)。 用含水率表示,Wh 含水率； ,ms 材料含水狀態(tài)下的質(zhì)量，g；,mg 材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，g。,材料的含水率隨環(huán)境溫度和濕度變化而變化。 平衡含水率：材料中所含水分與環(huán)境溫度所 對(duì)應(yīng)的濕度相平衡時(shí)的含水率。 材料在干燥空氣中放出所含水分的性質(zhì)稱還濕性。,（2）吸水性材料在水中吸水的性質(zhì)。 用吸水率表示，有重量吸水率和體積吸水率兩個(gè)定義： 重量吸水率材料吸水飽和時(shí)，吸收的水分重 量占材料干燥時(shí)重量的百分率； 體積吸水率材料吸水飽和時(shí)，吸收的水分體 積占材料干燥時(shí)體積的百分率； 材料的體積吸水率等

12、于其重量吸水率乘上材料干燥狀態(tài)時(shí)的表觀密度。,1.4.4 耐水性,定義 材料長期在水作用下不破壞、強(qiáng)度也不 明顯下降的性質(zhì) 用軟化系數(shù)表示： 軟化系數(shù)材料吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度 與干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度之比 軟化系數(shù) 0.8 的材料稱為耐水材料,1.4.5 抗?jié)B性,定義 材料抵抗 壓力水滲透的性質(zhì) 常用滲透系數(shù)或抗?jié)B標(biāo)號(hào)表示： 滲透系數(shù)：,k 滲透系數(shù)，cm/h；,Q 透水量，cm；,d 試件厚度，cm；,A 透水面積，cm；,t 時(shí)間，h；,H 靜水壓力水頭，cm。,抗?jié)B標(biāo)號(hào)（記為Pn）： 材料按規(guī)定制作的試件在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下所能承受的最大水壓力（MPa）。 材料的滲透系數(shù)越小或抗?jié)B標(biāo)號(hào)越高

13、表明材料的抗?jié)B性越好。,1.4.6 抗凍性,定義 材料在含水狀態(tài)下能經(jīng)受多次凍融循環(huán) 作用而不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。 常用抗凍標(biāo)號(hào)（記為Fn）表示： 以規(guī)定的吸水飽和試件在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下，經(jīng)一定次數(shù)的凍融循環(huán)后，強(qiáng)度降低不超過規(guī)定數(shù)值，也無明顯損壞和剝落，則此凍融循環(huán)次數(shù)即為抗凍標(biāo)號(hào)。 材料的抗凍性與材料吸水程度、材料強(qiáng)度及孔隙特征有關(guān)。含水率大、強(qiáng)度低、開口孔多抗凍性差。,1.5 材料的熱性質(zhì),1.5.1. 熱容性,定義,材料在溫度變化時(shí)吸收或放出熱量的能力,不同材料的熱容性可用比熱進(jìn)行比較。 比熱：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的材料升高單位溫度所需熱量。,定義,1.5.2 導(dǎo)熱性,材料兩側(cè)有溫差時(shí)熱量

14、由高溫側(cè)向低溫側(cè)傳遞的能力。,常用導(dǎo)熱系數(shù)表示。 材料的導(dǎo)熱性能與孔隙特征有關(guān)，增加孤立的、不連通孔隙可降低材料導(dǎo)熱能力。,1.5.3 熱變形性,定義,材料在溫度變化時(shí)的尺寸變化,常用線膨脹系數(shù)表示。 有保溫隔熱要求的工程盡量選用熱容量大、導(dǎo)熱系數(shù)小的材料。,1.6 材料的耐久性,土木工程材料在使用過程中經(jīng)受各種破壞因素 ( 物理的、化學(xué)的、環(huán)境的、生物的等等 ) 的作用，而能保持其使用性能的性質(zhì)稱為土木工程材料的耐久性。 環(huán)境影響因素往往是復(fù)雜多變的，它們單獨(dú)或交互作用于材料形成破壞。由于各種破壞因素的復(fù)雜性和多樣性，使得耐久性是一個(gè)綜合性概念。,材料的耐久性是一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)。在構(gòu)筑物的設(shè)

15、計(jì)及材料選用中，必須慎重考慮材料耐久性問題，以利節(jié)約材料、減少維修費(fèi)用，延長使用壽命。 高耐久性材料可抵抗各種破壞作用、延長構(gòu)筑物使用壽命，使之堅(jiān)固穩(wěn)定、經(jīng)久耐用，并可降低維修費(fèi)用，最終使整體綜合費(fèi)用降低，利用率增高，收益增大，從而獲得顯著的綜合經(jīng)濟(jì)效益。 從工程技術(shù)發(fā)展角度看，由按耐久性進(jìn)行工程設(shè)計(jì)取代按強(qiáng)度進(jìn)行工程設(shè)計(jì)更具科學(xué)性和實(shí)用性。然而，要按耐久性進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，尚需對(duì)各種材料的耐久性進(jìn)行更為廣泛深入的研究。 提高材料耐久性是土木工程材料生產(chǎn)及應(yīng)用的重要課題之一。,第二章,氣硬性膠凝材料,膠凝材料:與水拌和后能將散?；驂K狀材料粘結(jié)成 整體的材料。,氣硬性膠凝材料：只能在空氣中硬化、保持

16、或發(fā) 展強(qiáng)度； 水硬性膠凝材料：不僅能在空氣中硬化，而且能 更好地在水中硬化，保持和發(fā)展 強(qiáng)度。,膠凝材料的分類：,膠凝材料,有機(jī)膠凝材料,無機(jī)膠凝材料,天然有機(jī)膠凝材料如：瀝青、天然樹脂等,合成有機(jī)膠凝材料如：各種合成樹脂,氣硬性膠凝材料如：石灰、石膏、水玻璃等,水硬性膠凝材料如：各種水泥,2.1 石 灰,lime,2.1.1 石灰生產(chǎn)簡(jiǎn)介,生產(chǎn)簡(jiǎn)介：以碳酸鈣為主要成分的原料9001000c 高溫煅燒得到塊狀生石灰氧化鈣。 塊狀生石灰加工得產(chǎn)品： 生石灰粉（磨細(xì)生石灰） 消石灰分（加水消化干燥而成） 石灰膏（加過量水消化成達(dá)一定稠度的膏體） 生石灰經(jīng)消化后成熟石灰，其主要成分為氫氧化鈣,燒成

17、 CaCO3 CaO+CO2,熟化 CaO+H2O Ca(OH)2+64.9103J,2.1.2 石灰的技術(shù)要求,各種石灰產(chǎn)品按現(xiàn)行建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 分三個(gè)等級(jí),并各有其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).,2.1.3 石灰的特性,可塑性和保水性好 生石灰水化時(shí)水化熱大，體積增大 硬化緩慢 硬化Ca(OH)2 硬化時(shí)體積收縮大 硬化后強(qiáng)度低 耐水性差,脫水結(jié)晶,碳化,Ca(HO)2+CO2+nH2O CaCO3+(n+1)H2O,制作石灰乳涂料 配制砂漿 拌制石灰土和石灰三合土 生產(chǎn)硅酸鹽制品,2.1.4 石灰的應(yīng)用,2.2 石 膏,gypsum,2.2.1 建筑 石膏生產(chǎn)簡(jiǎn)介,石膏是一種以硫酸鈣為主要成分的氣硬性膠凝材料

18、.,二水石膏加熱時(shí)的變化,SO42H2O,至140的飽和水蒸氣條件下或某些鹽溶液中,可溶性硬石膏,220,可溶性硬石膏,320360,CaSO4不溶性硬石膏500700,110170,分類：建筑石膏 高強(qiáng)石膏 無水石膏水泥 高溫煅燒石膏 建筑石膏生產(chǎn)簡(jiǎn)介： 原料（天然二水石膏礦石、天然 無水石膏、化工石膏等）經(jīng)加熱煅燒、脫水、磨細(xì)得石膏產(chǎn)品。加熱溫度和方式不同得不同類型石膏產(chǎn)品。 建筑石膏為非封閉、加熱到107170c得到。,建筑石膏即 型半水石膏,2.2.2 石膏的技術(shù)要求,分為三個(gè)等級(jí)并有其技術(shù)指標(biāo). 易吸潮,貯運(yùn)時(shí)須防潮,儲(chǔ)存時(shí)間一般不超過三個(gè)月. 產(chǎn)品標(biāo)記順序?yàn)?產(chǎn)品名稱,抗折強(qiáng)度值,

19、標(biāo)準(zhǔn)號(hào).,2.2.3 建筑石膏的特性,凝結(jié)硬化快 硬化時(shí)體積微膨脹 硬化后孔隙率較大，表觀密度和強(qiáng)度較低 隔熱、吸聲性良好 防火性能良好 具有一定的調(diào)溫調(diào)濕性 耐水性和抗凍性差 加工性能好,硬化過程,溶解水化 過飽和 膠化 結(jié)晶,2.2.4 建筑石膏的應(yīng)用,制備粉刷石膏 建筑石膏制品,2.3 水 玻 璃,sodium silicate,2.3.1 水玻璃的特性,泡花堿 能溶于水的硅酸鹽 由不同比例堿金屬氧化物和二氧化硅組成 化學(xué)通式：R2OnSiO2 n水玻璃模數(shù)，是二氧化硅與堿金屬氧化物間的分 子比。一般在1.53.5之間，工程中常用2.62.8。 n越小，水玻璃中晶體組分多，粘結(jié)力差； n

20、越大,水玻璃中膠體成分增多，粘結(jié)力增大。,n1 溶于常溫水中,n23 溶于熱水中,n 3 溶于4個(gè)大氣壓的蒸氣中,在空氣中硬化進(jìn)程緩慢，要加促硬劑 具有良好的粘結(jié)性能 固體含量多時(shí)冰點(diǎn)降低，變脆，凍后加熱融化性能不變 耐酸性能好 耐高溫 堵塞材料毛細(xì)孔，防水防滲,2.3.2 水玻璃的應(yīng)用,涂刷建筑材料表面提高其抗風(fēng)化能力 配制耐酸漿、耐酸砂漿、耐酸混凝土 配制耐熱砂漿、耐熱混凝土 用于土壤加固 配制快凝防水劑,菱苦土簡(jiǎn)介,第三章,水泥,cement,水硬性無機(jī)礦物膠凝材料 常用水泥： 硅酸鹽水泥代號(hào)P（不摻混合材料）、P （摻5%混合材料） 普通硅酸鹽水泥代號(hào)PO 礦渣硅酸鹽水泥代號(hào)PS 火山

21、灰硅酸鹽水泥代號(hào)PP 粉煤灰硅酸鹽水泥代號(hào)PF 復(fù)合硅酸鹽水泥代號(hào)PC 特種水泥:滿足工程特殊要求的水泥,3.1 常 用 水 泥,3.1.1 常用水泥的生產(chǎn),3.1.1.1 水泥熟料的燒成,生產(chǎn)工藝流程,磨細(xì),生 料,混合材料,熟 料,水 泥,按比例混合、磨細(xì),1450煅燒,石 膏,原料： 石灰質(zhì)原料 （提供氧化鈣） 粘土質(zhì)原料（提供氧化硅、氧化鋁、氧化鐵） 校正原料（不滿足化學(xué)組成時(shí)，加相應(yīng)鐵質(zhì)、 硅質(zhì) 原料） 生產(chǎn)過程：兩磨一燒 一磨：將幾種原料按適當(dāng)比例混合磨細(xì)，成生料。 一燒：將生料入窯，經(jīng)1450c高溫煅燒，成熟料。 二磨：將水泥熟料、石膏、混合材料一起磨細(xì)成水泥 制品,硅酸鹽水泥主

22、要礦物成份與特性,低,名 稱,代號(hào),含量范圍,凝結(jié)硬化速度,水化放熱量,強(qiáng)度,硅酸三鈣,硅酸二鈣,鋁酸三鈣,鐵鋁酸四鈣,C3S,C2S,C3A,C4AF,3760,1537,1018,快,慢,715,快,多,少,最多,中,高,早期低、后期高,低,最快,3.1.1.2 磨制水泥成品,原材料:水泥熟料、石膏和混合材料 石膏為二水石膏或無水石膏；,混合材料：生產(chǎn)水泥時(shí)為改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥標(biāo)號(hào)而加 到水泥中的人工和天然礦物材料。分活性混合材 料與非活性混合材料兩種。 活性混合材料：與石灰、石膏一起，加水拌合后能形成水硬 性膠凝材料的混合材料?；钚猿煞譃榛钚匝?化硅、活性氧化鋁。 非活性混合材料：不

23、具活性成分或活性甚低的礦物質(zhì)。 加入水泥中起提高產(chǎn)量、降低水泥標(biāo)號(hào)、 減少水化熱作用。 將水泥熟料、適量石膏分別和不同種類、數(shù)量的混合材料混合 在一起磨細(xì)即可形成六大常用水泥。,活性混合材料在常溫常壓下，能與石灰作用，生成具有膠凝性的水化產(chǎn)物:,xCa(OH) + SiO + mH2O xCaO SiO2 nH2O,xCa(OH) + Al2O3 + mH2O xCaO Al2O3 nH2O,常用的活性混合材料有：, ?；郀t礦渣, 火山灰質(zhì)混合材料, 粉煤灰,水化凝結(jié)硬化快，強(qiáng)度高，尤其早期強(qiáng)度高。 熟料中各礦物單獨(dú)與水反應(yīng)：,3CaO Al2O3 + 6H2O = 3CaO Al2O3 6

24、H2O （水化鋁酸三鈣）,2(3CaO SiO2)+6H2O=3CaO 2SiO2 3H2O 3Ca(OH)2 （水化硅酸鈣）,2(2CaO SiO2) + 4H2O= 3CaO 2SiO2 3H2O + Ca(OH)2,3.1.2 常用水泥的特性,3.1.2.1 硅酸鹽水泥,當(dāng)Ca(OH)2達(dá)到飽和時(shí),在有石膏存在時(shí),4CaO Al2O3 13H2O + 3(CaSO4 2H2O) + 14H2O = 3CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O + Ca(OH)2,鈣礬石、針狀晶體,4CaO Al2O3 Fe2O3 + 7H2O = 3CaO Al2O3 6H2O + CaO Fe2O3

25、 H2O,水泥的凝結(jié)硬化過程,(d),(a),(b),(c),(a) 分散在水中未水化的水泥顆料；,(b) 在水泥顆粒表面形成水化物膜層；,(c) 膜層長大并互相連接(凝結(jié))；,(d) 水化物進(jìn)一步發(fā)展，填充毛細(xì)孔(硬化)。,1水泥顆粒；,2水分；,3凝膠；,4晶體；,5水泥顆粒的未水化內(nèi)核；,6毛細(xì)孔,1,2,3,4,3,5,6,1.0,0.2,0,0.4,0.6,0.8,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.0,0.2,0,0.4,0.6,0.8,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,水化程度,毛細(xì)孔(毛細(xì)孔水),(凝膠孔水)凝膠孔,凝膠實(shí)體,未水化水泥,體積率,毛細(xì)孔(毛細(xì)孔水)

26、,(凝膠孔水)凝膠孔,凝膠實(shí)體,未水化水泥,體積率,水化程度,（2）水化熱大 水泥的水化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，水化過程放出的熱量稱為水泥的水化熱。 硅酸鹽水泥水化熱大，放熱周期長，不宜在大體積工程中應(yīng)用。,硅酸鹽水泥不同齡期的放熱量：,13 天 50,7 天 75,6個(gè)月 8391,（3）耐腐蝕性差 水泥腐蝕：,(一) 溶出性腐蝕,在軟水中，Ca(OH)2溶出,(二) 鹽類腐蝕, 硫酸鹽,RSO4 R+ + SO4-,Ca(OH)2 Ca+ + 2(OH-),Ca+ + SO4- CaSO4 + CAH 3CaO Al2O3 3CaSO4 31H2O,針狀晶體體積膨脹1.52倍, 鎂鹽(海水中)腐蝕

27、,MgSO4 + Ca(OH)2 + H2O CaSO4 2H2O + Mg(OH)2,MgCl + Ca(OH)2 CaCl2 + Mg(OH)2,進(jìn)一步引起硫酸鹽腐蝕,無膠結(jié)性,溶解于水,(三) 強(qiáng)酸強(qiáng)堿,2HCl + Ca(OH)2 CaCl2 +2H2O,H2SO4 + Ca(OH)2 CaSO4 2H2O,6NaOH + C3A 3Na2O Al2O3 + Ca(OH)2,溶解,進(jìn)一步引起硫酸鹽腐蝕,溶解,防止水泥腐蝕方法：, 降低水泥石中Ca(OH)2含量，采用摻混合材水泥；, 增加水泥石密實(shí)度，防止有害物質(zhì)滲入；, 混凝土外表用耐腐蝕材料做一保護(hù)層，如涂料等。,(4)抗凍性好,干

28、縮小 (5)耐熱性差,3.1.2.2 普通水泥,與硅酸鹽水泥相近。早期凝結(jié)硬化速度略慢，早期強(qiáng)度稍低。,3.1.2.3 礦渣水泥,凝結(jié)硬化慢，早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度發(fā)展快。 水化熱低。 保水性差，抗?jié)B、抗凍、抗干濕交替作用性能較差。 抗碳化能力差，抗侵蝕能力強(qiáng)。 耐熱性能好。 適于采用蒸汽養(yǎng)護(hù)。,3.1.2.4 火山灰水泥,與礦渣水泥有許多共性。加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，抗?jié)B性強(qiáng)。,3.1.2.5 粉煤灰水泥,與火山灰水泥相似。抗裂性好，和易性好。,3.1.2.6 復(fù)合水泥,與所摻混合材料的種類、數(shù)量及相對(duì)比例有關(guān)。,五 種 水 泥 的 特 性,摻混合材水泥的特點(diǎn)(與、型硅酸鹽水泥相比), 強(qiáng)度發(fā)展較慢；, 水

29、化熱較低；, 耐腐蝕較強(qiáng)；, 養(yǎng)護(hù)時(shí)對(duì)溫度較敏感。,3.1.3 影響常用水泥性能的因素：, 水泥組成成分的影響;, 貯存條件的影響。, 水泥細(xì)度的影響；, 養(yǎng)護(hù)條件(溫度、濕度）的影響；, 齡期的影響；, 拌和用水量的影響；,3.1.4 常用水泥的選用,根據(jù)工程性質(zhì)、結(jié)構(gòu)部位、施工要求和使用條件環(huán)境等，參見表3.3選用。,3.1.5 常用水泥的技術(shù)要求,3.1.5.1 細(xì)度,比表面積 300m/kg,篩余：800m篩孔篩余 10,3.1.5.2 凝結(jié)時(shí)間,初凝 45min,終凝 6h30min,標(biāo)準(zhǔn)稠度：水泥拌制成特定的塑性狀態(tài)。 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量：水泥拌制成特定的塑性狀態(tài)時(shí)所 需的水量。,標(biāo)準(zhǔn)

30、稠度測(cè)定儀,試錐和錐模,1鐵座；2金屬圓棒；3松緊螺絲；,4指針；5標(biāo)尺,體積安定性: 水泥在凝結(jié)硬化過程中，體積變 化的均勻性. 體積安定性不良的水泥，會(huì)導(dǎo)至結(jié)構(gòu)物內(nèi)的體積不均勻變化而產(chǎn)生裂縫、強(qiáng)度下降等嚴(yán)重后果。,測(cè)定方法：, 試餅蒸煮法；,雷氏夾法 (兩者均為沸煮法),3.1.5.3 體積安定性,雷氏夾,雷氏夾膨脹值測(cè)量儀,1指針；2環(huán)模,1底座；2模子座；3測(cè)彈性標(biāo)尺；4立柱；5測(cè)膨脹值標(biāo)尺；6懸臂；7懸絲；8彈簧頂扭,7,1,2,3,4,5,6,8,1,2, 石膏過量 (生產(chǎn)中嚴(yán)格控制),安定性不良的原因：, fCaO 過量 (用沸煮法檢驗(yàn)), fMgO 過量 (生產(chǎn)中嚴(yán)格控制),3

31、.1.5.4 強(qiáng)度及強(qiáng)度等級(jí),160,40,40,水泥強(qiáng)度是選用水泥時(shí)的主要技術(shù)指標(biāo),也是劃分水泥強(qiáng)度等級(jí)的依據(jù). 采用軟練膠砂法測(cè)定水泥強(qiáng)度.,試件尺寸,抗折強(qiáng)度 抗壓強(qiáng)度,水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法: 1.試模為可裝卸的三聯(lián)模,每條4040 160mm. 2.各齡期試件必須在下列時(shí)間內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn): 齡期 時(shí)間 3d 3d2h 7d 7d3h 28d 28d3h 3.每齡期取出三條試件先做抗折強(qiáng)度試驗(yàn),采用中分點(diǎn)加荷.結(jié)果取三塊試件平均整數(shù).當(dāng)三個(gè)強(qiáng)度值中有超過平均值10%的,應(yīng)剔除后再平均,平均值作為抗折強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果。 4.抗折試驗(yàn)后二個(gè)斷塊立即進(jìn)行抗壓試驗(yàn),受壓面4062.5mm.六個(gè)抗壓強(qiáng)

32、度結(jié)果剔除最大、最小兩個(gè)數(shù)值，剩下四個(gè)平均值作為抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果。如不足六塊，取平均值。,硅酸鹽水泥各齡期的強(qiáng)度,8.5,強(qiáng)度等級(jí),抗壓強(qiáng)度(MPa),抗折強(qiáng)度(Mpa),3 d,28 d,3 d,28 d,6.5,7.0,8.0,8.0,42.5R,22.0,42.5,4.0,52.5,23.0,52.5,4.0,7.0,52.5R,27.0,52.5,5.0,62.5,28.0,62.5,5.0,62.5R,32.0,62.5,5.5,72.5R,37.0,72.5,6.0,根據(jù)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果確定水泥強(qiáng)度等級(jí)。,42.5,17.0,42.5,3.5,6.5,3.1.5.5 堿含量,堿含量是指

33、水泥中氧化鈉和氧化鉀的含量。 如果水泥中堿含量過高，用于混凝土?xí)r，遇到有活性的骨料，易產(chǎn)生堿-骨料反應(yīng)。 堿-骨料反應(yīng)：混凝土所用骨料中若含有活性氧化硅會(huì)與水泥中的堿發(fā)生反應(yīng)，在骨料表面生成堿-硅酸凝膠，吸水后無限膨脹導(dǎo)致混凝土開裂破壞。 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：水泥中堿含量不得大于0.60%。,國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定： 對(duì)于水泥的五項(xiàng)主要技術(shù)質(zhì)量要求，凡 氧化鎂 三氧化硫 四項(xiàng)中任一項(xiàng)不符合 安定性（ fCaO ） 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時(shí)，水泥均 初凝時(shí)間 為廢品 其它要求任一項(xiàng)不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時(shí)水泥為不合格品,3.2 其它品種水泥,3.2.1 高鋁水泥,礬土水泥,屬鋁酸鹽水泥系列.以鋁礬土和石灰石為原料經(jīng)高溫煅燒而成,主要

34、成分為鋁酸鈣. 主要特性: (1)快凝早強(qiáng); (2)水化熱大,放熱集中; (3)抗硫酸鹽性能很強(qiáng),抗堿性極差; (4)耐熱性好; (5)長期強(qiáng)度略有降低趨勢(shì). 主要應(yīng)用于緊急軍事工程、搶修工程、配制耐熱混凝土、寒冷地區(qū)冬季施工的混凝土工程. 不宜用于大體積混凝土工程,不能蒸汽養(yǎng)護(hù),不得與硅酸鹽水泥或石灰相混,不能用于長期承重結(jié)構(gòu)及高溫高濕環(huán)境中的工程.,3.2.2 膨脹水泥,在硬化國過程中不僅不收縮反而有一定數(shù)量的膨脹，可克服普通水泥硬化時(shí)收縮產(chǎn)生微裂縫的缺點(diǎn)。 有硅酸鹽膨脹水泥、鋁酸鹽膨脹水泥、硫鋁酸鹽膨脹水泥、鐵鋁酸鈣膨脹水泥四個(gè)主要品種。 膨脹源于水泥石中鈣礬石的膨脹。 適用于配制收縮補(bǔ)

35、償混凝土，構(gòu)件的接縫及管道接頭，混凝土結(jié)構(gòu)加固和修補(bǔ)，防滲堵漏，機(jī)器底座及地腳螺絲固定。 自應(yīng)力大于2.0MPa時(shí)稱自應(yīng)力水泥，用于自應(yīng)力鋼筋混凝土壓力管及其配件。,3.2.3 白色和彩色硅酸鹽水泥,3.2.3.1 白色硅酸鹽水泥,主要礦物組成仍為硅酸鹽，只是其中著色物質(zhì)含量極少。 性能與硅酸鹽水泥基本相同。多用于裝飾工程。 3.2.3.2 彩色硅酸鹽水泥,在硅酸鹽水泥中加入著色物質(zhì)。 用于裝飾工程，配制各類彩色水泥漿、砂漿和混凝土。,第 四 章,混凝土(砼),concrete,4.1 混凝土概述,由膠凝材料、水（或不加水）和骨料按適當(dāng)?shù)谋壤浜希韬现瞥苫旌衔?，?jīng)一定時(shí)間后硬化而成的人造石材

36、，叫做混凝土。 混凝土一詞源自于拉丁文術(shù)語“Concretus”“共同生長”,混凝土的概念,concrete,混凝土的分類,1.按所用膠凝材料分,水泥混凝土 瀝青混凝土 硅酸鹽混凝土 聚合物膠結(jié)混凝土 聚合物浸漬混凝土,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.按表觀密度大小分,重 砼,普通砼,。 2600 kg/m,。= 20002500 kg/m,輕 砼, 。 1950 kg/m,輕骨料砼 。 = 8001950 kg/m,多 孔 砼 。= 3001000 kg/m,大 孔 砼,普通骨料,。 = 15001900 kg/m,輕骨料,。 = 5001500 kg/m,3.按

37、施工工藝分,泵送混凝土 噴射混凝土 真空脫水混凝土 造殼混凝土(裹砂混凝土),碾壓混凝土 壓力灌漿混凝土(預(yù)埋骨料混凝土) 熱拌混凝土 太陽能養(yǎng)護(hù)混凝土,4.按用途分,防水混凝土 防射線混凝土 耐酸混凝土 裝飾混凝土,耐火混凝土 不發(fā)火混凝土 補(bǔ)償收縮混凝土 水下澆筑混凝土,粉煤灰混凝土 硅灰混凝土 磨細(xì)高爐礦渣混凝土 纖維混凝土,5.按摻合料分,6.按抗壓強(qiáng)度分,低強(qiáng)混凝土(抗壓強(qiáng)度30MPa) 中強(qiáng)混凝土(抗壓強(qiáng)度3060MPa) 高強(qiáng)混凝土(抗壓強(qiáng)度60MPa),7.按每立方米水泥含量分,貧混凝土(水泥用量不小于170kg) 富混凝土(水泥用量不小于230kg),普通混凝土組成材料： 水

38、泥、粗細(xì)骨料、水,有時(shí)常包括適量的摻合料和外加劑。 各組成材料的作用： 粗細(xì)骨料起骨架作用；水泥和水組成水泥漿包裹骨料表面并填充在骨料空隙中;在混凝土拌和物中,水泥漿起潤滑作用,賦予混凝土拌和物流動(dòng)性,便于施工;混凝土硬化后起膠結(jié)作用,將骨料膠結(jié)成整體。,混凝土生產(chǎn)基本工藝過程: 按配合比稱量各組成材料,混合攪拌均勻,運(yùn)輸,澆注,振搗,養(yǎng)護(hù),4.2 普通混凝土的組成材料,4.2.1 水泥,4.2.1.1 水泥品種的選擇,4.2.1.2 水泥強(qiáng)度等級(jí)的選擇,根據(jù)工程性質(zhì)、部位、施工條件、環(huán)境狀況、水泥特性作出合理選擇。,應(yīng)與混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)相適應(yīng)，以選擇的水泥強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值為混凝土強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

39、值1.52.0倍為宜。,混凝土工程特點(diǎn)或所處環(huán)境條件,優(yōu)先選用,可以使用,不宜使用,普通硅酸鹽水泥,1. 在普通氣候環(huán)境中的混凝土,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,火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥,2. 在干燥環(huán)境中的混凝土,普通硅酸鹽水泥,礦渣硅酸鹽水泥,粉煤灰硅酸鹽水泥,3. 在高溫度環(huán)境中或永遠(yuǎn)處在水下的混凝土,復(fù)合硅酸鹽水泥,礦渣硅酸鹽水泥,普通硅酸鹽水泥、,火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、,粉煤灰硅酸鹽水泥、,火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥,復(fù)合硅酸鹽水泥,硅酸鹽水泥、快硬硅酸鹽水泥,4. 厚大體積的混凝土,普通硅酸鹽水泥,礦渣硅酸鹽水泥,普 通 混 凝 土,混凝土

40、工程特點(diǎn)或所處環(huán)境條件,優(yōu)先選用,可以使用,不宜使用,快硬硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥,1. 要求快硬的混凝土,普通硅酸鹽水泥,火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥,2. 高強(qiáng)(大于C40級(jí)的混凝土),硅酸鹽水泥,普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥,普通硅酸鹽水泥(標(biāo)號(hào)425號(hào)),3. 嚴(yán)寒地區(qū)的露天混凝土，寒冷地區(qū)的處在水位升降范圍內(nèi)的混凝土,普通硅酸鹽水泥(標(biāo)號(hào)325號(hào)),普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥,火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復(fù)合奪酸鹽水泥,4. 嚴(yán)寒地區(qū)處在水位升降范圍內(nèi)的混凝土,有特殊要求的混凝土,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

41、,火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥,5. 有抗?jié)B性要求的混凝土,普通硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥,礦渣硅酸鹽水泥,6. 有耐磨性要求的混凝土,硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥(標(biāo)號(hào)325),礦渣硅酸鹽水泥(標(biāo)號(hào)325),火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥,骨料分,細(xì)骨料(砂 粒徑0.165mm之間),粗骨料(石 粒徑5mm),4.2.2 骨料,河砂 海砂 山砂,碎石 卵石,骨料總體積占混凝土體積的60%80%。,骨料質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響混凝土各項(xiàng)性質(zhì)好壞。,4.2.2.1 泥和泥塊含量,4.2.2.2 有害物質(zhì)含量,4.2.2.3 堅(jiān)固性,泥顆粒極細(xì),粘附在骨料表面影響水泥石與骨料之間的膠結(jié);

42、泥塊在混凝土中形成薄弱部分影響混凝土質(zhì)量。 對(duì)骨料中泥和泥塊含量必須嚴(yán)加限制(表4.1)。,有害物質(zhì)包括草根、樹葉、樹枝、塑料、爐渣、煤塊、硫化物、硫酸鹽、有機(jī)物、云母、輕物質(zhì)、氯鹽含量等,其含量必須符合表4.2規(guī)定。,骨料按規(guī)定用硫酸鈉溶液檢驗(yàn)，經(jīng)5次循環(huán)后重量損失符合表4.3規(guī)定。,4.2.2.4 堿活性,為避免堿-骨料反應(yīng)，重要工程或?qū)橇嫌袘岩蓵r(shí)，采用化學(xué)法或長度法對(duì)骨料進(jìn)行堿活性檢驗(yàn)。,級(jí)配 骨料中不同粒徑的分布情況即骨料大小 顆粒的搭配情況。,級(jí)配良好的骨料應(yīng)使其空隙率和總表面積均最小。,骨料顆粒級(jí)配,4.2.2.5 級(jí)配和粗細(xì)程度,粗細(xì)程度骨料不同粒徑的顆?；煸谝?起的平均粗細(xì)程

43、度。 相同重量的骨料，粒徑小，總表面積大；粒徑大，總表面積小，因而大粒徑的骨料所需水泥漿量少。 選擇合適的骨料粗細(xì)程度能節(jié)約水泥。,（1）砂的顆粒級(jí)配和粗細(xì)程度 通常用篩分析方法測(cè)定砂的級(jí)配和粗細(xì)程度。 篩分析方法：六種孔徑的標(biāo)準(zhǔn)篩一套，500克干砂， 由粗到細(xì)依次過篩，然后稱得留在各 篩上砂的重量，并計(jì)算出各篩上的分 計(jì)篩余率和累計(jì)篩余率。 分計(jì)篩余百分率：各篩上的篩余量占砂樣總重量的百分率。 累計(jì)篩余百分率：各篩與比該篩粗的所有篩之分計(jì)篩余百分 率之和。,篩孔尺寸(mm),分計(jì)篩余(%),累計(jì)篩余(%),5,2.50,1.25,0.63,0.315,0.16,a1,a2,a3,a4,a5,

44、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,累計(jì)篩余與分計(jì)篩余的關(guān)系,細(xì)度模數(shù)f Ai/100，因粒徑5mm的不屬于細(xì)骨料，所以：,為粗砂,為中砂（配制混凝土?xí)r優(yōu)先選用）,為細(xì)砂,砂的粗細(xì)程度用細(xì)度模數(shù)表示。,砂子的級(jí)配區(qū),篩孔尺寸(mm),級(jí) 配 區(qū),1 區(qū),2 區(qū),3 區(qū),累計(jì)篩余(按質(zhì)量計(jì)) (%),10.000,5.00,2.50,1.25,0.63,0.315,0.16,0,100,355,6535,8571,9580,10090,0,100,250

45、,5010,7041,9270,10090,0,100,150,250,4016,8555,10090,砂按0.630 mm篩孔的累計(jì)篩余百分率分成三個(gè)級(jí)配區(qū)：,3區(qū),累 計(jì) 篩 余 ,0,20,40,60,80,100,0.16,0.315,0.63,1.25,2.50,5.00,10.00,過細(xì)砂區(qū),過粗砂區(qū),篩 孔 尺 寸，mm,1區(qū),2區(qū),注意： 砂的細(xì)度模數(shù)不能反映其級(jí)配的優(yōu)劣，細(xì)度模數(shù)相同的砂級(jí)配可以很不相同。配制混凝土?xí)r必須同時(shí)考慮砂的級(jí)配和細(xì)度模數(shù)。,（2）石子的顆粒級(jí)配和最大粒徑,石子的級(jí)配分為連續(xù)粒級(jí)和單粒級(jí)兩種。 石子的級(jí)配通過篩分析試驗(yàn)確定，計(jì)算與砂相同。,最大粒徑：,

46、骨料篩析后，骨料中公稱粒級(jí)的上限稱為該骨料的最大粒徑 dmax,最大粒徑的選擇主要根據(jù)構(gòu)件截面尺寸和施工條件,b,板,梁,c,a,dmax ,a,c,b,dmax ,50mm,為施工方便, 級(jí)配范圍,篩 孔 尺 寸 ( 圓 孔 篩 ) (mm),級(jí)配情況,連 續(xù) 粒 級(jí),公稱粒級(jí)(mm),累 計(jì) 篩 余 按 質(zhì) 量 計(jì) (%),015,95100,2.50,5.00,10.0,16.0,20.0,25.0,31.5,40.0,50.0,63.0,80.0,100,510,80100,0,3060,95100,516,90100,010,0,4070,95100,520,90100,010,0,

47、0,95100,515,90100,3070,05,05,0,7090,95100,531.5,90100,1545,05,7590,540,95100,3065,0,碎 石 或 卵 石 的 顆 粒 級(jí) 配 范 圍,篩 孔 尺 寸 ( 圓 孔 篩 ) (mm),級(jí)配情況,單粒級(jí),公稱粒級(jí)(mm),累 計(jì) 篩 余 按 質(zhì) 量 計(jì) (%),85100,2.50,5.00,10.0,16.0,20.0,25.0,31.5,40.0,50.0,63.0,80.0,100,1020,95100,015,0,1631.5,95100,85100,010,95100,2040,95100,80100,0,0

48、,31.563,95100,05,75100,010,0,4080,95100,3060,010,0,碎 石 或 卵 石 的 顆 粒 級(jí) 配 范 圍,4.2.2.6 骨料的形狀和表面特征,骨料顆粒形狀近似球狀或立方體形且表面光滑時(shí),對(duì)混凝土流動(dòng)性有利,但表面光滑時(shí)與水泥石粘結(jié)較差.對(duì)配制流動(dòng)性要求高的混凝土宜選用卵石,對(duì)強(qiáng)度要求高的混凝土宜選用碎石。 石子必須限制其針、片狀顆粒含量。 針狀顆粒：長度大于該顆粒所屬粒級(jí)平均粒徑（該 粒級(jí)上、下限粒徑的平均值）的2.4倍者。 片狀顆粒：厚度小于平均粒徑0.4倍者。,4.2.2.7 強(qiáng)度, 抗壓強(qiáng)度測(cè)定：用555cm試件在水飽和狀態(tài)下進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，測(cè)

49、定其極限抗壓強(qiáng)度值。一般在混凝土強(qiáng)度等級(jí)大于C60時(shí)測(cè)定。, 壓碎指標(biāo)測(cè)定：,200KN,石子d = 1020mm，加壓后用孔徑為2.5mm的篩子篩析,粗骨料強(qiáng)度。碎石用抗壓強(qiáng)度和壓碎指標(biāo)值表示， 卵石用壓碎指標(biāo)值表示。,4.2.3 混凝土用水,能飲用的水和清潔的天然水。酸堿度、不溶物、可溶物、氯化物、硫酸鹽、硫化物等都有一定的含量限值。 海水不得拌制鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土和有飾面要求的混凝土。,4.2.4 外加劑,外加劑： 在拌制混凝土過程中摻入、用以改善混凝土性能的物質(zhì)。 摻量一般不超過水泥重量的5%。 分類： 改善混凝土拌合物流變性能的外加劑； 調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時(shí)間和硬化性能的外加劑；

50、改善混凝土耐久性的外加劑； 提供特殊性能的外加劑。,4.2.4.1 減水劑,4.2.4.2 引氣劑,減水劑：在混凝土拌和物坍落度基本相同條件下能減少拌 和用水量的外加劑。 原理：表面活性物質(zhì)。在電性斥力作用下使水泥顆粒分 開，將絮凝結(jié)構(gòu)內(nèi)的游離水釋放出來。 作用：不減少拌和用水量能明顯提高拌和物流動(dòng)性； 減水而不減少水泥量時(shí)，能提高混凝土強(qiáng)度； 減水同時(shí)適當(dāng)減少水泥量則能節(jié)約水泥。,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。一種表面活性劑。 作用：改善混凝土拌和物和易性；提高混凝土抗?jié)B性和抗凍 性；使混凝土強(qiáng)度降低。,減水劑作用簡(jiǎn)圖,水泥顆粒,溶劑化水膜,游

51、離水,電性斥力,減水劑,水泥顆粒,水泥顆粒,游離水,水 泥 漿 的 絮 凝 結(jié) 構(gòu),4.2.4.3 早強(qiáng)劑,4.2.4.4 緩凝劑,早強(qiáng)劑：能加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展的外加劑。 作用：促進(jìn)水泥水化和硬化，提高早期強(qiáng)度，縮短 養(yǎng)護(hù)周期，加快施工進(jìn)度。 特別適用于冬季施工和緊急搶修工程。,緩凝劑：能延緩混凝土凝結(jié)時(shí)間而不顯著影響混 凝土后期強(qiáng)度的外加劑。 作用：延緩水泥水化和硬化。 適用于高溫季節(jié)施工混凝土、商品混凝土、分層澆筑混凝土、大體積混凝土。,4.2.5 摻和料,混凝土摻和料是在配制混凝土拌和物過程中，直接加入的具有一定活性的礦物細(xì)粉料。 主要成分為SiO2和AI2O3，絕大多數(shù)來自工業(yè)固體

52、廢渣。在堿性或兼有硫酸鹽成分存在的液相條件下發(fā)生水化反應(yīng)，生成具有固化特性的膠凝物質(zhì)。 混凝土摻和料被稱為混凝土“第二膠凝材料”或輔助膠凝材料。 摻和料用于混凝土中可取代水泥，節(jié)約成本，改善混凝土拌和物和硬化混凝土各項(xiàng)性能。 可改善環(huán)境，減少二次污染，推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的綠色混凝土。,4.2.5.1 粉煤灰,又稱飛灰，煤燃燒排放出的一種粘土類火山灰質(zhì)材料。絕大多數(shù)來自火電廠。 按獲取工藝分：多電場(chǎng)收塵灰，選分機(jī)選灰，機(jī)械 磨細(xì)灰。 按其中氧化鈣含量分：低鈣灰，高鈣灰。 用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB159691規(guī)定了低鈣粉煤灰的技術(shù)指標(biāo)和分級(jí)。 粉煤灰摻和料可改善混凝土拌和物和易性、可泵性和抹面性

53、；能降低混凝土水化熱；能提高混凝土抗?jié)B性、抗化學(xué)侵蝕性，抑制堿骨料反應(yīng)。廣泛應(yīng)用于土木、水利建筑工程以及預(yù)制混凝土制品和構(gòu)件。 粉煤灰混凝土早期強(qiáng)度有所下降，長期強(qiáng)度可趕上或超過不摻粉煤灰的混凝土。,4.2.5.2 礦渣微粉,礦渣微粉是水淬?；郀t礦渣磨細(xì)加工后形成的微粉材料。 上海市地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了礦渣微粉的技術(shù)指標(biāo)和分級(jí)。 礦渣微粉可取代水泥，顯著改善和提高混凝土的綜合性能如改善和易性，降低水化熱，提高抗腐蝕能力，提高后期強(qiáng)度。 用于配制高強(qiáng)、高性能混凝土，也適用于中強(qiáng)混凝土、大體積混凝土、地下和水下混凝土。,4.2.5.3 硅灰,硅灰是電弧冶煉硅金屬或硅鐵合金時(shí)的副產(chǎn)品，極細(xì)的球形顆粒，主

54、要成分為無定形二氧化硅。 可取代水泥節(jié)約成本，能改善混凝土拌和物的粘聚性和保水性，降低水化熱，提高混凝土抗?jié)B、抗凍和抗侵蝕能力，能大幅度提高早期和后期強(qiáng)度。 常用硅灰配制100MPa以上的特高強(qiáng)混凝土。,4.3 新拌混凝土的和易性,4.3.1 和易性的概念,和易性 定義： 混凝土硬化前在拌合、運(yùn)輸、澆筑、振搗過程中，不發(fā)生分層、離析、泌水等現(xiàn)象，獲得質(zhì)量均勻、成型密實(shí)混凝土的性質(zhì)。 和易性是一項(xiàng)綜合技術(shù)性質(zhì)， 包括流動(dòng)性、粘聚性和保水性三方面含義。,新拌混凝土：將水泥、砂、石加水拌和的尚未凝固 時(shí)的拌和物。,流動(dòng)性： 混凝土拌合物在自重或機(jī)械振搗作用下能產(chǎn)生流動(dòng)并均勻密實(shí)地填滿模板的性能。 粘

55、聚性： 混凝土拌合物在施工過程中，其組成材料之間有一定粘聚力，不發(fā)生分層和離析的現(xiàn)象。 保水性： 混凝土拌合物在施工過程中具有一定的保水能力，不致產(chǎn)生嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象。,4.3.2 和易性的測(cè)定方法,和易性的測(cè)定方法：測(cè)定混凝土拌合物的流動(dòng)性，結(jié)合直觀觀察評(píng)定其和易性。 混凝土流動(dòng)性用坍落度和維勃稠度來表示。,4.3.2.1 坍落度試驗(yàn),在進(jìn)行坍落度試驗(yàn)的同時(shí)檢查混凝土拌和物的粘聚性。 坍落度試驗(yàn)僅適用于骨料最大粒徑不大于40 mm ，坍落度不小于10 mm的混凝土拌和物。,測(cè)定方法：,混凝土拌合物坍落度的測(cè)定, 坍落度法,級(jí) 別,名 稱,坍落度(mm),低塑性混凝土,塑性混凝土,流動(dòng)性混凝土,

56、大流動(dòng)性混凝土,T1,1040,5090,100150, 160,T2,T3,T,混凝土按坍落度的分級(jí),塑性混凝土施工時(shí)要根據(jù)構(gòu)件截面尺寸大小鋼筋疏密和搗實(shí)方法來確定。,混凝土灌筑時(shí)的坍落度,7090,項(xiàng) 次,結(jié) 構(gòu) 種 類,坍 落 度 (mm),基礎(chǔ)或地面等的墊層 無配筋的大體積結(jié)構(gòu)(擋土墻、基礎(chǔ)等)或配筋稀疏的結(jié)構(gòu),板、梁和大型及中型截面的柱子等,配筋密列的結(jié)構(gòu)(薄壁、斗倉、筒倉、細(xì)柱等),配筋特密的結(jié)構(gòu),1,2,3,4,1030,3050,5070,4.3.2.2 維勃稠度試驗(yàn),坍落度小于10 mm 的干硬混凝土拌和物的流動(dòng)性用維勃稠度表示，單位為s 維勃稠度試驗(yàn)適用于骨料最大粒徑不超過40 mm ，維勃稠度在530s之間的混凝土拌和物。 根據(jù)維勃稠度混凝土分四級(jí)： 超干硬性（31s） 特干硬性（3021s） 干硬性 （2011s） 半干硬性（105s）, 維勃稠度法,維勃稠度儀,4.3.3. 影響和易性的主要因素,水灰比：混凝土中用水量與水泥用量的比例。 無論是水泥漿數(shù)量影響還是水灰比影響，實(shí)際上都是用水量影響，影響新拌混凝土和易性的決定因素是單位體積混凝土用水量多少。 固定用水量定則：骨料一定，單位用水量一定， 單位水泥用量增減不超過50100kg，坍落