土木工程材料课件及的答案第2章--普通混凝土.ppt

第2章 普通混凝土,2019 年4 月,土木工程材料,第2章 混凝土,2.1 混凝土的组成材料2.2 混凝土拌合物 的技术性质2.3 硬化后混凝土 的技术性质2.4 混凝土的配合比,【本章主要内容】本章主要介绍普通混凝土的组成材料、混凝土拌合物和硬化后的混凝土的技术性质、混凝土的配合比等知识。【建议学习方法】参观现场，感性认识混凝土在工程上的应用；通过课堂试验，掌握混凝土原材料及混凝土的各项技术性质；结合案例，明确混凝土各组成材料选用；通过互联网等，进一步拓展混凝土各项知识的学习。,2.1.1 水泥2.1.2 细集料2.1.3 粗集料2.1.4 水2.1.5 矿物掺合料2.1.6 外加剂,水泥,水,水泥浆,石子,砂子,骨 料,新拌混凝土,凝结硬化,硬化混凝土,混凝土外加剂,为了改善或提高混凝土的性能,普通混凝土的组成,廉价的填充材料，节省水泥用量混凝土的骨架，减小收缩，抑制裂缝的扩展传力作用降低水化热提供耐磨性,润滑作用与水形成水泥浆，赋予新拌混凝土以流动性胶结作用包裹在所有骨料表面，通过水泥浆的凝结硬化，将砂、石骨料胶结成整体，形成固体,各组成材料的作用,水泥浆,骨 料,2.1.1 水泥,一、水泥的定义与分类,知识拓展水泥的生产过程,硅质(粘土),钙 质(石灰石),1450,调节原料,石膏,水 泥,生 料,熟 料,混合材,粉 磨,2.1.1 水泥,“两磨一烧”工艺流程,煅 烧,粉 磨,2.1.1 水泥,二、通用硅酸盐水泥的技术性质,化学指标,碱含量（选择性指标）,物理指标,1.凝结时间,2. 安定性,3. 强度,4. 细度（选择性指标）,不溶物、烧失量、三氧化硫、氧化镁、氯离子,2.1.1 水泥,二、通用硅酸盐水泥的技术性质,1.化学指标,2.1.1 水泥,二、通用硅酸盐水泥的技术性质,注意：化学指标不满足要求者为不合格品,化学指标表（GB175-2019）,1.化学指标,2.1.1 水泥,二、通用硅酸盐水泥的技术性质,2.密度与堆积密度,水泥的密度：一般为3.053.2g/cm3。松散状态下的堆积密度约为10001400kg/m3紧密状态下的堆积密度可达1600kg/m3。,在进行混凝土配合比计算时，通常取3.10g/cm3。,2.1.1 水泥,二、通用硅酸盐水泥的技术性质,3细度,定义,细度指水泥颗粒的粗细程度。,缺点:,水泥越细,优点：,GB规定,总表面积越大， 与水发生水化反应的速度越快，水泥石的早期强度越高。,硬化收缩越大；易受潮而降低活性；成本越高。,硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥以比表面积表示，不小于300m2/kg；矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥以筛余表示，80m 方孔筛筛余不大于10%或45m 方孔筛筛余不大于30%。,4标准稠度用水量,标准稠度为使凝结时间、收缩量、体积安定性测定等测试结果具有可比性，测定水泥的凝结时间和体积安定性等性能时，应使水泥净浆在一个规定的稠度下进行，这个规定的稠度被称为。水泥标准稠度用水量是指水泥净浆达到标准稠度时所需要的用水量，通常以占水泥质量的百分数来表示。水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法（GB/T13462019）水泥标准稠度用水量即按标准规定的方法所拌制的水泥净浆，在水泥标准稠度维卡仪上，以试杆沉入净浆并距底板（61）mm时水泥净浆的稠度为标准稠度，其拌合用水量为该水泥的标准稠度用水量。水泥标准稠度用水量的大小主要与水泥的细度、矿物成分有关。不同品种的水泥，其标准稠度用水量也有所不同，一般在2433之间，如硅酸盐水泥的标准稠度用水量为2328。,2.1.1 水泥,二、通用硅酸盐水泥的技术性质,5凝结时间,定义,水泥完全加入水中（开始计时）,开始失去可塑性（停止计时）,完全失去可塑性（停止计时）,初凝时间,终凝时间,硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于390min；普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于600min。,GB规定,初凝时间,终凝时间,无论测定初凝时间或终凝时间，都是从水泥完全加入水中开始计时,2.1.1 水泥,二、通用硅酸盐水泥的技术性质,水泥的初凝和终凝时间对工程有重要意义。例如：混凝土的施工。,水泥的凝结时间为什么要这样规定？,结论1：水泥的初凝时间过短，水泥可能在各施工工序未完成前，已失去流动性和可塑性而无法施工。,结论2：水泥的终凝时间过长，将影响施工进度和模板周转期。,注意 :凝结时间不符合规定者为不合格品。,5凝结时间,2.1.1 水泥,二、通用硅酸盐水泥的技术性质,6体积安定性,定义,指水泥硬化后体积变化是否均匀的性质。,水泥硬化后体积发生不均匀膨胀，导致水泥石开裂、翘曲等现象。,否则，为良好。,不良：,良好：,注意：安定性不良的水泥为不合格品,2.1.1 水泥,二、通用硅酸盐水泥的技术性质,6体积安定性,引起安定性不良的原因有哪些?,熟料中含有过多的游离MgO;,熟料中含有过多的游离CaO;,石膏掺量过多。,用沸煮法检验必须合格；,熟料中MgO含量符合规范要求；熟料中SO3含量符合规范要求；,讨论:,2.1.1 水泥,二、通用硅酸盐水泥的技术性质,7强度,水泥强度是表示水泥力学性质的重要指标，也是划分水泥强度等级的依据。强度等级划分的指标：3d、28d的抗压强度和抗折强度水泥的强度除了与水泥的矿物组成、细度有关外，还与用水量、试件制作方法、养护条件和养护时间等条件有关。,注意：强度不满足要求者为不合格品,2.1.1 水泥,二、通用硅酸盐水泥的技术性质,7强度,通用硅酸盐水泥的强度等级,2.1.1 水泥,二、通用硅酸盐水泥的技术性质,8水化热,水泥在水化过程中所放出的热量称为水化热。水泥水化热的大小和放热速度的快慢与水泥熟料的矿物成分、水泥细度、混合材料掺入量有关。研究表明，水泥熟料中硅酸三钙和铝酸三钙含量越高，水化热越大，放热速度也越快；水泥颗粒越细，水化反应越快，水化热越大；混合材料掺入量越大，水泥的水化热越小，放热速度越慢。水泥水化热能加速水泥的凝结硬化，对于混凝土的冬季施工非常有利，但对于大型基础、桥梁墩台、大坝等大体积混凝土构筑物极其不利。这是由于水化热易积蓄在混凝土内部不易散失，使混凝土内部温度急剧上升，内外温差过大而使混凝土产生开裂，影响结构的安全性、完整性和耐久性。,2.1.1 水泥,二、通用硅酸盐水泥的技术性质,2.1.1 水泥,一、水泥的定义与分类分类二、通用硅酸盐水泥的技术性质三、水泥的应用四、水泥的质量评定、验收与保管,2.1.1 水泥,1水泥品种的选择,三、水泥的应用,1水泥品种的选择,2.1.1 水泥,三、水泥的应用,2水泥强度等级的选择,2.1.1 水泥,三、水泥的应用,根据混凝土的强度等级，选择合适的水泥等级。对普通混凝土, 水泥等级1.5-2倍的混凝土强度等级。对高强混凝土,水泥等级0.9-1.5倍的混凝土强度等级,1水泥的质量评定,对于通用硅酸盐系水泥，检验的项目主要有水泥细度、标准稠度用水量、凝结时间、体积安定性、胶砂强度等。,2.1.1 水泥,四、水泥的质量评定、验收与保管,（1）组批,（2）检验项目,1水泥的质量评定,（3）检验结果评定不合格水泥的评定国家标准规定：凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任一项不符合标准规定或混合材料掺入量超过最大限量和强度低于商品强度等级（标号）规定的指标时，均为不合格品。水泥包装标志中水泥品种、强度等级（标号）、工厂名称和出厂编号不全的也属于不合格品。不合格品可根据实际情况而决定使用与否。废品水泥的评定国家标准规定：凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、体积安定性中任一项不符合标准规定时，均为废品。废品应严禁出厂，在工程中严禁使用。,2.1.1 水泥,四、水泥的质量评定、验收与保管,2水泥的验收,水泥验收的主要内容包括：（1）检查、核对水泥出厂的质量检验报告水泥出厂的质量检验报告，不仅是验收水泥的技术保证依据，也是施工单位长期保存的技术资料，还可以作为工程质量验收时工程用料的技术凭证。要核对试验报告的编号与实收水泥的编号是否一致，试验项目是否齐全，试验测值是否达到国家标准要求。,2.1.1 水泥,四、水泥的质量评定、验收与保管,2水泥的验收,（2）核对包装及标志是否相符,水泥的包装及标志必须符合标准。水泥的包装可以采用袋装，也可以散装。袋装水泥每袋净含量50kg，且不得少于标志质量的98，随机抽取20袋总质量不得少于1000kg。,2.1.1 水泥,四、水泥的质量评定、验收与保管,2水泥的验收,不同品种和不同强度等级的水泥要分别存 放，不得混杂。 防水防潮，做到“上盖下垫”。 堆垛不宜过高，一般不超过10袋，场地狭窄 时最多不超过15袋。 储存期不能过长，通用水泥不超过三个月。 水泥储存期超过三个月，水泥会受潮结块， 强度大幅度降低，会影响水泥的使用 。,2.1.1 水泥,四、水泥的质量评定、验收与保管,一、细骨料概述 二、细骨料技术性质 三、细骨料的选用,2.1.2 细骨料,2.1.2 细骨料,一、细骨料概述,粒径小于4.75mm的骨料称为细骨料，通称为砂。,河砂圆滑、坚固，杂质少，属上等砂； 海砂含贝壳碎片、可溶性盐类等； 山砂多棱角，粘聚性比河砂好， 含泥土和有机杂质较多。,天然砂人工砂,碎石经机械轧碎筛选而成，富棱角，杂质少，但细粉多。同时加工成本较高。,2.1.2 细骨料,二、细骨料技术性质,JGJ522019 混凝土用砂、石质量及检验方法标准对砂子的技术要求包括以下几个方面：表观密度、堆积密度、空隙率；粗细程度和颗粒级配； 含泥量、泥块含量和石粉（人工砂）含量；有害物质含量；坚固性；氯离子含量；,2.1.2 细骨料,二、细骨料技术性质,1.表观密度、堆积密度、空隙率,（一）表观密度、堆积密度、空隙率砂表观密度、堆积密度、空隙率应符合如下规定：表观密度大于2500kgm3；松散堆积密度大于1350kgm3；空隙率小于47。,定义：不同粒径的砂颗粒互相搭配的情况。,为了节约水泥、提高混凝土强度，应该选择颗粒级配良好的砂子。,砂的颗粒级配的状况会影响到砂子堆积起来的空隙率。,混凝土用砂颗粒级配要求：,（1）颗粒级配,1.粗细程度和颗粒级配,二、细骨料技术性质,2.1.2 细骨料,当普通混凝土用砂的颗粒级配完全的处于表中的任何一个级配区中，则颗粒级配合格，否则级配不合格。,颗粒级配(JGJ52-2019),颗粒级配用级配区评定：,（1）颗粒级配,评定标准,1.粗细程度和颗粒级配,二、细骨料技术性质,2.1.2 细骨料,定义：不同粒径的砂粒，混合在一起的总体粗细程度。,在其他条件满足要求时，选择较粗的砂子，其需要水泥浆包裹的总表面积较小，节约水泥。,在砂用量相同的情况下，粗砂的总表面积较小，而细砂的总表面积较大。,混凝土用砂粗细程度要求：,1.粗细程度和颗粒级配,2.1.2 细骨料,二、细骨料技术性质,（2）粗细程度,注意：Ai 在计算时不带 ,1.粗细程度和颗粒级配,2.1.2 细骨料,二、细骨料技术性质,（2）粗细程度,粗细程度用细度模数评定,细度模数 Mx,粗砂3.73.1中砂 3.02.3细砂 2.21.6,砂、石中公称粒径小于 80m颗粒的含量。砂中公称粒径大于1.25mm，经水洗，手捏后变成小于630m的颗粒的含量。人工砂中公称粒轻小于80m且矿物组成和化学成分与被加工母岩相同的颗粒含量。云母、轻物质、硫化物、硫酸盐、有机质、氯化物及草根、树叶、树枝、塑料品、煤块、炉渣等。,2. 含泥量、泥块含量、石粉含量、有害物质含量,含泥量：砂的泥块含量：石粉含量：（人工砂）有害物质：,二、细骨料技术性质,2.1.2 细骨料,砂中含泥量、泥块含量、有害物质和石粉含量限值,2. 含泥量、泥块含量、石粉含量、有害物质含量,二、细骨料技术性质,2.1.2 细骨料,砂的坚固性指砂在气候、环境变化和其它外界物理化学因素作用下抵抗破裂的能力。满足混凝土的耐久性。,用硫酸钠溶液法检验，混凝土用砂在硫酸钠饱和溶液中经5次浸渍与烘干的循环之后，其质量损失应符合规定。采用压碎指标法进行试验，人工砂的总压碎指标应小于30%。,天然砂人工砂,4. 坚固性,二、细骨料技术性质,2.1.2 细骨料,返回,坚固性指标 JGJ522019,4. 坚固性,二、细骨料技术性质,2.1.2 细骨料,是将粒级为315m5.0mm的人工砂，筛分成5.0mm2.5mm、2.5mm1.25mm、1.25mm630m、630m315m四个粒级，并称取各自质量计为（m0i），取各粒级分别试验装入组装好的受压钢模圆筒内，放好加压头，以500N/s的速度加荷，到25kN时持荷5s后，以同样的速度卸载，倒出压过的试样并称取其质量，然后用该粒级的下限筛进行筛分，称出筛余量(m1i)第i单级砂样的压碎指标：四级砂样总的压碎指标：,人工砂压碎指标值的测定，,公称直径分别为2.5mm、1.25 mm、630m、315m、各方孔筛的分计筛余，%；,返回,经碱集料反应试验后，由砂制备的试件无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定的试验龄期膨胀率应小于0.10。,(五)碱集料反应,(六)氯离子含量,2.1.3 粗骨料,一、粗骨料概述,粒径大于5mm的颗粒按形成不同卵石是由天然岩石经自然条件长期作用而形成的粒径大于4.75mm的颗粒，按其产源可分为河卵石、海卵石、山卵石等几种，其中河卵石应用较多。碎石由天然岩石经破碎、筛分而成，也可将大卵石轧碎、筛分而得。,2.1.3 粗骨料,二、粗骨料技术性质,JGJ522019 混凝土用砂、石质量及检验方法标准对砂子的技术要求包括以下几个方面：,(一)表观密度、堆积密度、空隙率(二)公称粒径、颗粒级配；(三)针片状颗粒含量； (四)含泥量、泥块含量、有害物质含量； ；(五)强度；(六)坚固性；(七) 碱骨料反应,表观密度大于2500 kgm3；松散堆积密度大于1350 kgm3；空隙率小于47。,1.表观密度、堆积密度、空隙率,2.1.3 粗骨料,二、粗骨料技术性质,表观密度、堆积密度、空隙率应符合如下规定：,（1）最大粒径,指石子公称粒级的上限，如540mm粒级的石子，最大粒径即为40mm。,在允许条件下，石子的最大粒径宜选大一些。但由于构件尺寸和钢筋疏密程度所限，又不能选得太大。,2.最大粒径和颗粒级配,2.1.3 粗骨料,二、粗骨料技术性质,混凝土结构工程施工质量验收规范(GB502042019)中规定：其最大颗粒粒径不得超过构件截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小净间距的3/4。对混凝土实心板，骨料的最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm，为了保证混凝土浇筑的通畅，骨料的最大粒径应不超过钢筋最小间距和保护层厚度的34，后者同时也是为了保证混凝土保护层抗渗性的需要,（1）最大粒径,2.最大粒径和颗粒级配,2.1.3 粗骨料,二、粗骨料技术性质,（2）颗粒级配,石子的颗粒级配，其原理和要求与砂基本相同，各粒级的比例要适当，使骨料的空隙率尽可能小。石子的颗粒级配用筛分析法测定，用一套标准筛进行筛分。混凝土用碎石和卵石的颗粒级配，应符合要求。按卵石、碎石粒径尺寸分为单粒粒级和连续粒级。,2.最大粒径和颗粒级配,2.1.3 粗骨料,二、粗骨料技术性质,碎石或卵石的颗粒级配范围（JGJ522019）,阻碍混凝土拌合物的流动，受力时又容易折断，影响混凝土质量。,3. 针片状颗粒含量,针状颗粒：其长度大于所属粒级平均粒径的2.4倍；片状颗粒：其厚度小于所属粒级平均粒径的0.4倍。,粗骨料中针片状颗粒含量,2.1.3 粗骨料,二、粗骨料技术性质,4.含泥量、泥块含量、有害物质含量,粗骨料中含泥量、泥块含量、有害物质含量限值,2.1.3 粗骨料,二、粗骨料技术性质,岩石的抗压强度应比所配制的混凝土强度至少高20%，当混凝土强度大于或等于C60时，应进行岩石抗压强度检验。压碎指标表示被压出的碎片质量占试样总质量的百分率。对于同一种类的粗骨料，值越小，表示其抵抗压碎的能力越强，石子的强度就越高。,5.强度,混凝土中的石子必须具有足够的强度。,抗压强度压碎指标,2.1.3 粗骨料,二、粗骨料技术性质,石子抗压强度试验方法：将母岩制成50mm50mm50mm的立方体试件或50mm50mm的圆柱体试件在水中浸泡48h以后，取出擦干表面水分，测得其在饱和水状态下的抗压强度值。,返回,石子压碎指标试验方法：将1020mm的气干状态的石子，按规定方法装入压碎值测定仪的圆模中；放上压头，在35min内均匀加压至200kN；卸荷后，倒出模中试样，称其总质量（G1）；用孔径为2.50mm的筛子筛出压碎了的细粒(碎片)，称出筛余质量（G2） 。则压碎指标按式计算：,返回,碎石或卵石的坚固性应用硫酸钠溶液法检验试样经5次循环后其质量损失应符合规定,6.坚固性,2.1.3 粗骨料,二、粗骨料技术性质,7.碱骨料反应,当粗骨料中含有蛋白石、玉髓、鳞石英、方石英等含有活性SiO2的矿物(即活性骨料)时，其活性SiO2会与水泥中的碱物质发生碱骨料反应，引起混凝土开裂破坏，必须进行专门的检验，在确认对混凝土质量无害时方可使用；当认定有潜在危害时，不宜使用；必须使用时，应采用低碱水泥(含碱量小于0.6)，或采用能抑制碱一骨料反应的掺合料，并不得使用含钠钾离子的外加剂。粗骨料中严禁混入煅烧过的白云石或石灰石块。经碱集料反应试验后，由卵石、碎石制备的试件无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定的试验龄期的膨胀率应小于0.10。,2.1.3 粗骨料,二、粗骨料技术性质,混凝土拌合用水标准(JGJ632019)中规定：混凝土拌合用水按水源可分为饮用水地表水地下水海水经适当处理或处置后的工业废水,2.1.4,符合国家标准的生活饮用水可用于各种混凝土。地表水(江河、淡水湖的水)和地下水(含井水)首次使用前，应进行检验。海水含有较多的氯盐，会锈蚀钢筋，且会引起混凝土表面潮湿和盐霜，因此海水可用于拌制素混凝土，但不得用于拌制和养护钢筋混凝土、预应力混凝土和有饰面要求的混凝土。处理后的工业废水经检验合格后方能使用。,混凝土用的拌合水和养护水均应使用清洁水。,混凝土用水中所含物质不应对混凝土的工作性、凝结、强度、耐久性和钢筋产生不利影响，因此，混凝土用水所含物质的含量应符合表的要求。,2.1.4,2.1.5 矿物掺合料,一、常用的矿物掺合料,1粉煤灰粉煤灰是电厂煤粉炉烟道气体中收集的粉末。其表面结构致密，富含玻璃体的实心或空心球状颗粒，颗粒直径一般为150；主要成分是氧化硅、氧化铝和少量的氧化钙，具有较高的活性。,用于混凝土和砂浆中的粉煤灰的技术要求(GB/T 15962019),2.1.5 矿物掺合料,一、常用的矿物掺合料,1粉煤灰,(2) 特性可节约水泥和细骨料，减少用水量；可改善混凝土拌合物的和易性，增强混凝土的可泵性；使混凝土的凝结硬化放缓，水化热降低，温升降低，早期强度在常温下有所降低，但后期强度得到较大增长，养护温度越高，强度增长越显著；可提高硬化混凝土的弹性模量，减少混凝土的收缩和徐变；可提高混凝土抗渗能力，改善混凝土的抗蚀性能和抑制碱-骨料反应的作用。,适用于配制泵送混凝土及大流动性混凝土；适用于地上、地下和水中大体积混凝土工程；适用于蒸汽养护混凝土构件；适用于抗硫酸盐侵蚀的混凝土工程及有抗裂要求的混凝土工程和砂浆。,(3) 应用,2.1.5 矿物掺合料,一、常用的矿物掺合料,2.矿渣粉高炉冶炼生铁时，得到的以硅酸钙与铝酸钙为主要成分的熔融物，经水淬冷成粒后，再经磨细而成的粉末材料。其中的钙、硅、铝和锰多处于非结晶的玻璃体。矿渣粉按其28d强度活性指数分为S105、S95和S75型。S后面的数字表示掺矿渣粉和不掺矿渣粉28d水泥胶砂强度的百分比。,表2-18用于混凝土中的矿渣粉的技术要求(GB/T 180462019),2.1.5 矿物掺合料,一、常用的矿物掺合料,2.矿渣粉,(2) 特性,(3) 应用,在混凝土中掺入超细矿渣粉，可节约水泥用量；能够显著降低混凝土的水化热，减少大体积混凝土的温升及内应力，抑制大体积混凝土因内外温差过高而产生裂纹；能有效提高混凝土抗海水、淡水及硫酸盐的侵蚀；能够抑制碱-骨料反应，显著提高混凝土抗碱-骨料反应的能力；能提高混凝土耐高温性能。,适用于配制泵送混凝土及大流动性混凝土；适用于大体积混凝土工程、抗海水混凝土工程、抗硫酸盐混凝土工程、地下混凝土工程、高强度混凝土和预应力混凝土工程、高温车间和有耐热耐火要求的混凝土工程及蒸汽养护混凝土结构。,2.1.5 矿物掺合料,一、常用的矿物掺合料,3硅灰硅灰是一种比表面积很大，活性很高的火山灰物质。它是冶炼硅铁合金或工业硅时，通过烟道排出的粉尘，经收集得到的以无定形SiO2为主要成分的粉体材料。,表2-19用于混凝土和砂浆中的硅灰的技术要求(GB/T 276902019),2.1.5 矿物掺合料,一、常用的矿物掺合料,2.矿渣粉,(2) 特性,(3) 应用, 可显著提高抗压、抗折强度，是高强混凝土的必要成分。 可显著提高抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能。 具有保水、防止离析、泌水、大幅降低混凝土泵送阻力的作用。 可显著延长混凝土的使用寿命。特别是在氯盐侵蚀、硫酸盐侵蚀、高湿度等恶劣环境下，可使混凝土的耐久性提高一倍甚至数倍。 可大幅度降低喷射混凝土和浇注料的落地灰，提高单次喷层厚度。 具有约5倍水泥的功效，在普通混凝土和低水泥浇注料中应用，可降低成本，提高耐久性。 可有效防止发生混凝土碱-骨料反应。,适用于商品混凝土、高强度混凝土、自流平混凝土、不定形耐火材料、干混(预拌)砂浆、高强度无收缩灌浆料、耐磨工业地坪、修补砂浆、聚合物砂浆、保温砂浆、抗渗混凝土；可作为混凝土密实剂、混凝土防腐剂、水泥基聚合物防水剂的生产原料；可作为橡胶、塑料、不饱合聚酯、油漆、涂料以及其它高分子材料的补强，陶瓷制品的改性等。,2.1.5 矿物掺合料,二、 矿物掺合料的储存,粉煤灰、矿渣粉、硅灰储存期从产品生产之日起计算为6个月，储存时间超过储存期的应复验，合格后方可使用。它们在运输和储存时，应分类存放，注意不得受潮和混入杂物，同时应防止污染环境。,2.1.6 外加剂,在混凝土拌合过程中掺入的能按要求改善混凝土性能，且一般情况下掺量不超过水泥质量5的材料，称为混凝土外加剂。,一外加剂概述,混凝土外加剂按其主要功能分为四类：1改善混凝土拌合物流动性的外加剂。包括各种减水剂和泵送剂等。2调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。包括缓凝剂、速凝剂和早强剂等。3改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。4改善混凝土其它性能的外加剂。包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂等。,2.1.6 外加剂,1减水剂,二、常用的外加剂,（1）减水剂的作用机理,2.1.6 外加剂,1减水剂,二、常用的外加剂,（2）减水剂的技术经济效果,增大流动性提高强度改善耐久性节约水泥,普通减水剂普通减水剂有木质素磺酸盐类：木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁及丹宁等。高效减水剂多环芳香族磺酸盐类水溶性树脂磺酸盐类脂肪族类其他,（3）常用减水剂,2.1.6 外加剂,2早强剂,二、常用的外加剂,（1）早强剂的作用机理,能加速混凝土早期强度发展的外加剂称为早强剂。早强剂多在需要早强的、冬期施工的或抢修抢建的工程中使用。,强电解质无机盐类早强剂中硫酸盐的早强作用是基于与C3A反应生成水化硫铝酸钙晶体，氯盐早强机理则是可与水泥中的C3A作用生成水化氯铝酸钙，同时还与水泥的水化产物Ca(oH)2反应生成氧氯化钙。硝酸盐早强剂在促进水泥水化的同时，还可以改善混凝土的孔隙结构，使混凝土趋于密实。水溶性有机化合物中三乙醇胺为浅黄色透明的油状液体，对钢筋无腐蚀作用。三乙醇胺加人混凝土拌合物后，它吸附在水泥表面，使水泥表面形成一层亲水膜，加快水对水泥的润湿、渗透和水化，因而能使混凝土强度迅速提高。,2.1.6 外加剂,2早强剂,二、常用的外加剂,1.强电解质无机盐类早强剂：硫酸盐、硫酸复盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氯盐等；2.水溶性有机化合物：三乙醇胺，甲酸盐、乙酸盐、丙盐等；3.其他：有机化合物、无机盐复合物。混凝土工程中还常采用由早强剂与减水剂复合而成的早强减水剂。,（3）常用早强剂,表221 常用早强剂应用,注：预应力混凝土及潮湿环境中使用的钢筋混凝土中不得掺氯盐早强剂。,2.1.6 外加剂,3引气剂,二、常用的外加剂,（1）引气剂的作用改善和易性增强抗渗性和抗冻性降低强度,能使混凝土在搅拌过程中引入大量均匀分布、稳定而封闭微小气泡的外加剂称为引气剂。,（2）常用引气剂(1)松香树脂类(2)烷基和烷基芳烃磺酸盐类(3)脂肪醇磺酸盐类(4)皂甙类(5)其他,（3）应用可用于抗冻混凝土、抗渗混凝土、抗硫酸盐混凝土、泌水严重的混凝土、贫混凝土、轻骨料混凝土、人工骨料配制的普通混凝土、高性能混凝土以及有饰面要求的混凝土。不宜用于蒸养混凝土及预应力混凝土，必要时，应经试验确定。,2.1.6 外加剂,二、常用的外加剂,4速凝剂能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂称为速凝剂。速凝剂与水泥加水拌合后，立即与水泥中的石膏发生反应，使水泥中的石膏变成硫酸钠，失去其缓凝作用，从而让C3A迅速水化并很快析出其水化物，导致水泥浆迅速凝固。5缓凝剂、缓凝减水剂及缓凝高效减水剂能延长混凝土凝结时间的外加剂称为缓凝剂。混凝土工程中可采用下列缓凝剂及缓凝减水剂：,2.1.6 外加剂,二、常用的外加剂,6膨胀剂能使混凝土产生补偿收缩或微膨胀的外加剂称为膨胀剂。7防冻剂能使混凝土在负温下硬化并在规定时间内达到足够的防冻强度的外加剂称为防冻剂。8泵送剂混凝土工程中，可采用由碱水剂、缓凝剂、引气荆等复合而成的泵送剂。,2.2.1工作性的概念 2.2.2影响工作性的因素 2.2.3改善工作性的措施,2.2.1工作性的概念,一、工作性的概念,工程施工要求混凝土拌合物具有哪些性能？流动性:便于浇灌与填充模具；均匀性:骨料在水泥浆中分布均匀，水泥颗粒在水中分布均匀；保水性:水不泌出、离析。 良好性能的标志：运输中不易分层离析；浇灌时容易捣实或自密实；成型后表面容易修正。,2.2.1工作性的概念,一、工作性的概念,混凝土拌合物便于施工并能获得均匀、密实混凝土的一种综合性能，包括：流动性： 反映混凝土拌合物在自重或施工机械振捣作用下流动的性能，取决于拌和物的稠度。 粘聚性： 反映混凝土拌合物的抗离析、分层的性能。 保水性： 指混凝土拌合物保持水分不易析出的能力。,2.2.1工作性的概念,二、工作性的评定,在工地和试验室，通常采用测定拌合物的流动性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性三方面结合方法。,(1)坍落度与坍落度扩展度,(2)维勃稠度(工作度),2.2.1工作性的概念,二、工作性的评定,1.坍落度与坍落度扩展度,指标定量测定坍落度值定性判断粘聚性和保水性适用范围Dmax40mm坍落度10mm,坍落度,将拌合物按规定方法装入坍落度筒内,刮平,垂直提起坍落度筒,测量拌合物下落的距离。,试验方法,坍落度=筒高塌落后拌合物的最高点,2.2.1工作性的概念,二、工作性的评定,流动性 用捣棒在的拌合物的侧面轻轻敲打 坍落度大 流动性大粘聚性用捣棒在的拌合物的侧面轻轻敲打 锥体逐渐下沉 粘聚性好 沿斜面下滑或骨料外露 粘聚性差 崩裂 粘聚性差 保水性观察稀浆析出 较多的稀浆析出保水性差 无稀浆析出保水性好,工作性分析和判断,干硬性混凝土(Sl0mm)塑性混渥凝土(S=1090mm)流动性混凝土(S=100150mm)大流动性混凝土(S160m),当混凝土拌和物的坍落度大于220mm时用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径，在二者之差小于50mm的条件下，用其算术平均值作为坍落扩展度值；否则，此次试验无效。,2.2.1工作性的概念,二、工作性的评定,坍落扩展度,普通混凝土配合比设计规程中按坍落度的大小将混凝土拌合物分为,二、工作性的评定,2.维勃稠度(工作度),试验方法将拌合物装入坍落度筒内, 移开漏斗,把透明圆盘转至拌合物顶面,与之接触,开动振动台,计时, 透明圆盘表面刚被水泥浆布满时,停止计时, 记录的时间维勃稠度值,适用范围: Dmax40mm 维勃稠度5-30s之间 干硬性或低塑性混凝土,2.2.1工作性的概念,半干硬性混凝土干硬性混凝土特干硬性混凝土超干硬性混凝土,维勃稠度值小 拌合物稀 流动性大 维勃稠度值大 拌合物稠 流动性小,二、工作性的评定,2.维勃稠度(工作度),2.2.1工作性的概念,分析和判断,根据拌合物的维勃稠度大小不同，将混凝土分为,为什么？,3.坍落度的选择,粘聚性好、保水性好、流动性符合施工要求,根据不同的构件尺寸、钢筋疏密和捣固方法选用，以保证混凝土拌合物能均匀密实地充满模板。,若坍落度选得过小将不易捣实增加施工难度，不易保证施工质量若坍落度选得过大则需增加泥浆用量既不经济，又会使混凝土容易分层泌水，影响混凝土质量。,坍落度的选择依据,二、工作性的评定,2.2.1工作性的概念,一、水泥浆的稀稠水胶比,水胶比小混凝土干坍落度小不易密实成型；水胶比过小崩溃粘聚性差硬化后混凝土的强度及耐久性降低 水胶比大混凝土稀坍落度大易离析、分层、泌水硬化后强度及耐久性降低水胶比合适拌合物能均匀且密实成型必须根据混凝土的强度和耐久性的要求来选择水胶比,水胶比(水泥浆稠度) 水泥与胶凝材料的比值,2.2.2影响工作性的因素,二、水泥浆的数量拌合用水量,2.2.2影响工作性的因素,在相同水胶比的情况下，单位体积混凝土拌合物中的拌合用水量多，水泥浆也多 水泥浆多流动性大; 过多流浆粘聚性差影响硬化后的性质 水泥浆数量少流动性小不密实； 过少崩溃粘聚性差影响硬化后的性质 水泥浆数量适量满足流动性的要求且有较好的粘聚性和保水性根据施工要求的坍落度选择,大量试验证明，当水灰比在一定范围(0.400.80)内而拌制混凝土所用石子的品种规格确定后，混凝土拌合物的流动性只与单位用水量(每立方米混凝土拌合物的拌合水量)有关，这一现象称为“恒定用水量法则”，它为混凝土配合比设计中单位用水量的确定提供了一种简单的方法即单位用水量可主要由流动性来确定。,“恒定用水量法则”,二、水泥浆的数量拌合用水量,2.2.2影响工作性的因素,外加剂,骨料的粒形与级配,碎石或山砂的表面粗糙、多棱角流动性差卵石或河砂的表面光滑、圆润 流动性好,级配好 W一定时，空隙小 流动性好级配差 W一定时，空隙大 流动性差,级配,粒形,水泥的特性,不同品种和质量的水泥，其矿物组成、细度、所掺混合材料种类的不同都会影响到拌合用水量。,在混凝土拌合物中加入少量的外加剂，如减水剂、引气剂，可以在不增加水泥浆的情况下增大拌合物的流动性。,三、原材料的影响,2.2.2影响工作性的因素,2.2.2影响工作性的因素,砂率 指混凝土中砂的质量占砂石总量的比例当W和C一定时， 决定了骨料的空隙率和总表面积砂率过小砂浆数量不足对骨料的润滑作用差流动性差且易离析 砂率过大总表面积大水泥浆多用于包裹砂子及填空 润滑作用小流动性小,四、砂率,在W和C一定时,使混凝土拌合物获得最大的流动性，且保持良好的粘聚性和保水性的砂率保持混凝土拌合物的坍落度一定的条件下，使水泥用量最低的砂率。,合理砂率(最优砂率),2.2.2影响工作性的因素,四、砂率,在保证拌合物不离析,又能捣实的条件下, 应尽可能小些石子的大，且级配好，表面光滑，则 可小些砂较细, 小些W/C小，水泥浆稠， 小些大流动性， 应大些（避免离析） 掺外加剂时， 可小些 有抗渗要求时， 应大些,砂率选择原则:,2.2.2影响工作性的因素,四、砂率,用机械搅拌和捣实时，水泥浆在振动中变稀，可使混凝土拌合物容易流动。若施工温度较高，由于水泥吸水加快和水分蒸发较多，将使混凝土拌合物的流动性很快变小。搅拌好的混凝土在长距离运输或放置较长时间以后，其流动性也明显变小。,2.2.2影响工作性的因素,五、施工方法和环境,(1)采用级配良好的骨料。(2)采用合理的砂率。(3)在水胶比不变的情况下调整胶凝材料浆量(可以小幅度调整拌合物的流动性)。(4)掺入减水剂(可以大幅度增大拌合物的流动性)。,2.2.3改善工作性的措施,2.3.1强度与强度等级 2.3.2变形性能 2.3.3耐久性,混凝土受压一般有三种破坏形式:一是骨料先破坏；二是水泥石先破坏；三是水泥石与粗骨料的结接合面发生破坏。,一、普通混凝土受压破坏的特点,2.3.1强度与强度等级,按标准方法制作的试件，在标准条件温度=205，湿度95% 标准条件养护养护到28d龄期，测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度，以fcu表示。,立方体抗压强度,(1)混凝土立方体抗压强度及强度等级,二、混凝土的强度,2.3.1强度与强度等级,标准试件,混凝土抗压强度试模,混凝土抗压强度试验,混凝土强度等级评定,三个试件测值的算术平均值作为该组试件的强度值三个测值中的最大值或最小值中如有一个与中间值的差值超过中间值的15时，则把最大及最小值一并舍除，取中间值作为该组试件的抗压强度值；如最大值和最小值与中间值的差均超过中间值的15，则该组试件的试验结果无效。,(1)混凝土立方体抗压强度及强度等级,二、混凝土的强度,2.3.1强度与强度等级,混凝土立方体抗压强度按下式计算,式中：,混凝土抗压强度，MPa；试件破坏荷载，N；试件承压面积，mm2；,立方体抗压强度标准值系指在28d龄期用标准试验方法测得的具有95保证率的抗压强度，以fcu，k表示。,混凝土的抗压强度是根据混凝土的立方体抗压强度标准值划分的。,混凝土强度等级,(1)混凝土立方体抗压强度及强度等级,二、混凝土的强度,2.3.1强度与强度等级,普通混凝土划分为十四个强度等级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80。,混凝土强度等级,C20表示混凝土立方体抗压强度标准值,(1)混凝土立方体抗压强度及强度等级,二、混凝土的强度,2.3.1强度与强度等级,规范规定采用150mm150mm300mm棱柱体试块，在标准条件下养护28d，测其抗压强度值，即为轴心抗压强度,用fc表示。,混凝土的轴心抗压强度(棱柱体抗压强度),二、混凝土的强度,2.3.1强度与强度等级,轴心抗压强度试验示意图,（2）混凝土的其它强度,混凝土的抗拉强度,我国现行标准规定，采用标准试件150mm立方体，按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为劈裂抗拉强，简称为劈拉强度fts,二、混凝土的强度,2.3.1强度与强度等级,（2）混凝土的其它强度,劈裂抗拉试验,混凝土的抗折强度,抗折强度通过三分点加荷试验测试。混凝土抗折试验示意图 试件： 150150600(550)mm 梁型试件,混凝土抗折强度试验示意图,二、混凝土的强度,2.3.1强度与强度等级,（2）混凝土的其它强度,二、混凝土的强度,2.3.1强度与强度等级,（2）混凝土的其它强度,抗折强度值的确定： 当3个试件的折断面均位于两个集中荷载作用线之内时，则以3个试件测值的算术平均值作为该组试件的抗折强度值(精确至0.1MPa)。但是，当3个测值中的最大值或最小值中有一个与中间值的差值超过中间值的15%时，则取中间值作为该组试件的抗折强度值；若最大值和最小值与中间值的差值均超过中间值的15%时，则该组试件的试验结果无效。 当3个试件中有一个折断面位于两个集中荷载作用线之外时，则按另2个试件的试验结果计算。若这2个测值的差值不大于这2个测值中较小值的15%时，则以这2个测值的平均值作为该组试件的抗折强度值，否则该组试件的试验结果无效。 当3个试件中有两个折断面位于两个集中荷载作用线之外时，则该组试件的试验结果无效。,水泥强度等级,水泥强度等级对混凝土强度是很重要的一个因素。配合比相同时，水泥强度等级提高，水泥石本身的强度及与骨料的粘结强度高，混凝土的强度高。,三、影响混凝土强度的主要因素,2.3.1强度与强度等级,(1)水泥强度和水胶比,三、影响混凝土强度的主要因素,2.3.1强度与强度等级,(1)水泥强度和水胶比,胶凝材料用量不变，水胶比增大用水量增多，水泥胶浆变稀水泥胶浆与砂石的粘结力变差，硬化后的混凝土内留有较多微细孔隙,在一定范围内，水胶