建筑材料第五章.ppt
第五章混凝土,第一节混凝土概述第二节混凝土的基本组成材料第三节混凝土外加剂第四节混凝土的掺合料第五节混凝土拌合物的性质第六节硬化混凝土的性质第七节混凝土的耐久性第八节普通混凝土配合比设计第九节混凝土的质量控制与评定第十节特殊品种混凝土,第一节混凝土概述,混凝土的定义及分类按胶凝材料不同，可分为水泥混凝土、沥青混凝土、水玻璃混凝土、聚合物混凝土等按用途不同，可分为结构混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝防射线混凝土等。按体积密度不同，可分为特重混凝土,重混凝土、轻混凝土、特轻混凝土按性能特点不同可分为抗渗混凝土、耐酸混凝土、耐热混凝土、高强混凝土、高性能混凝土等。按施工方法分类可分为现浇混凝土、预制混凝土、泵送混凝土、喷射混凝土等,下一页,返回,第一节混凝土概述,混凝土的技术性能及基本要求混凝土之所以在土木工程中得到广泛应用，是由于它有许多独特的技术性能。这些特点主要反映在以下几个方面:材料来源广泛。混凝土中占整个体积80%以上的砂、石料均可以就地取材，其资源丰富，有效降低厂制作成本。性能可调整范围大。根据使用功能要求，改变混凝土的材料配合比例及施工工艺可在相当大的范围内对混凝土的强度、保温耐热性、耐久性及工艺性能进行调整。,上一页,下一页,返回,第一节混凝土概述,在硬化前有良好的塑性。混凝土拌合物优良的可塑成型性，使混凝土可适应各种形状复杂的结构构件的施工要求。施工工艺简易、多变。混凝土既可进行简单的人工浇筑，亦可根据不同的工程环境特点灵活采用泵送、喷射、水下等施工方法。可用钢筋增强。钢筋与混凝土虽为性能迥异的两种材料，但两者却有近乎相等的线膨胀系数，从而使它们可共同工作，弥补厂混凝土抗拉强度低的缺点，扩大厂其应用范围。有较高的强度和耐久性。近代高强混凝土的抗压强度可达100 MPa以上，同时具备较高的抗渗、抗冻、抗腐蚀、抗碳化性，其耐久年限可达数百年以上。,上一页,下一页,返回,第一节混凝土概述,混凝土应用的基本要求要满足结构安全和施工不同阶段所需要的强度要求;要满足混凝土搅拌、浇筑、成型过程所需要的工作性要求;要满足设计和使用环境所需要的耐久性要求;要满足节约水泥、降低成本的经济性要求。,上一页,返回,第二节混凝土的基本组成材料,水泥水泥是决定混凝土成本的主要材料，同时又起到钻结、填充等重要作用，故水泥的选用格外重要。配制混凝土用的水泥应符合国家现行标准的有关规定。在配制时，应合理地选择水泥的品种和强度等级。水泥品种的选择水泥的品种应根据工程的特点和所处的环境气候条件，特别是应针对工程竣工后可能遇到的环境影响因素进行分析，并考虑当地水泥的供应情况作出选择。常用水泥品种的选择可见表5-1的内容。,下一页,返回,第二节混凝土的基本组成材料,水泥强度等级的选择水泥强度等级的选择是指水泥强度等级和混凝土设计强度等级的关系。若水泥强度过高，水泥的用量就会过少，从而影响混凝土拌合物的工作性。反之，水泥强度过低，则可能影响混凝土的最终强度。根据经验，一般情况下水泥强度等级应为混凝土设计强度等级的1.52.0倍为宜。对于较高强度等级的混凝土，应为混凝土强度等级的0.91.5,上一页,下一页,返回,第二节混凝土的基本组成材料,细骨料(砂)骨料是指粒径为0.154.75 mn:的岩石颗粒，俗称砂。细骨料的种类及特性细骨料按产地及来源一般可分为天然砂、人工砂及工业副产品骨料。天然砂是由天然岩石经风化等自然条件作用而形成的。根据产地特征，分为河砂、湖砂、山砂和海砂。人工砂是经除土处理的机制砂和混合砂的统称。机制砂是由机械破碎、筛分而得的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。混合砂是由机制砂和天然砂混合而成的砂。工业副产品骨料是把工业副产品如矿渣经破碎、筛分后得到的骨料。,上一页,下一页,返回,第二节混凝土的基本组成材料,细背料的质量要求含泥量、石粉含量和泥块含量砂中含泥量通常是指天然砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量;石粉含量是指人工砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量;泥块含量是指砂中所含粒径大于1.18mm，经水浸洗、手捏后粒径小于0.6mm的颗粒含量。砂的含水状态砂在实际使用时，一般是露天堆放的，受到环境温湿度的影响，往往处于不同的含水状态。在混凝土的配合比计算中，需要考虑砂的含水状态的影响。,上一页,下一页,返回,第二节混凝土的基本组成材料,砂的含水状态，从干到湿可分为四种状态。全干状态，或称烘干状态，是砂在烘箱中烘干至恒重，达到内、外部均不含水，如图5-1(a)所示。气干状态，即在砂的内部含有一定水分，而表层和表面是干燥无水的，砂在干燥的环境中自然堆放达到干燥往往是这种状态，如图5-1(b)所示。饱和面干状态，即砂的内部和表层均含水达到饱和状态，而表面的开口孔隙及面层却处于无水状态，如图5-1(c)所示，拌合混凝土的砂处于这种状态时，与周围水的交换最少，对配合比中水的用量影响最小。湿润状态，砂的内部不但含水饱和，其表面还被一层水膜覆裹，颗粒间被水所充盈，如图5-1(d)所示。,上一页,下一页,返回,第二节混凝土的基本组成材料,砂的有害物质砂在生成过程中，由于环境的影响和作用常混有对混凝土性质造成不利的物质，以天然砂尤为严重。依建筑用砂(GB/T 14684-2001)规定，砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块、炉渣等杂物。其他有害物质包括石母、轻物质、有机物、硫化物和硫酸盐、氯盐的含量控制应符合的规定。碱活性骨料当水泥或混凝土中含有较多的强碱(Na2O,K2O)物质时，可能与含有活性二氧化硅的骨料反应，这种反应称为碱一骨料反应，其结果可能导致混凝土内部产生局部体积膨胀，甚至使混凝土结构产生膨胀性破坏.,上一页,下一页,返回,第二节混凝土的基本组成材料,砂的坚固性坚固性是指骨料在自然风化和外界其他的物理化学因素作用下所具有的抵抗破坏的能力。采用硫酸钠溶液法进行试验，样品在硫酸钠饱和溶液中经过5次浸渍循环后，依质量损失来评定其类别;人工砂则采用压碎指标试验法进行检测。砂的坚固性、人工砂的压碎指标均应符合表5-5的要求。砂的粗细程度及颗粒级配砂的粗细程度砂的粗细程度是指不同的砂粒混合在一起的平均程度。砂子通常分为粗砂、中砂、细砂和特细砂等几种。,上一页,下一页,返回,第二节混凝土的基本组成材料,砂的颗粒级配砂的颗粒级配是指砂中不同粒径的颗粒互相搭配及组合的情况。如果砂的粒径相同，如图5-2(a)所示，则其空隙率很大，自然在混凝土中填充砂子空隙的水泥浆用量就多;当用两种粒径的砂搭配，空隙就减少了，如图5-2(b)所示;而用三种粒径的砂组配，空隙会更少，如图5-2(c)所示。由此可知，颗粒大小均匀的砂是级配不良的砂;当砂中含有较多的粗颗粒，并以适量的中粗颗粒及少量的细颗粒填充其空隙，即具有良好的颗粒级配，则可达到使砂的空隙率和总表面积均较小，这样的砂才是比较理想的。,上一页,下一页,返回,第二节混凝土的基本组成材料,粗细程度和颗粒级配的确定砂的粗细程度和颗粒级配用筛分析法确定，并用细度模数表示砂的粗细，用级配区判别砂的颗粒级配。筛分试验是采用过9.50mm方孔筛后500g烘干的待测砂，用一套孔径从大到小(孔径分别为4.75mm,2.36mm,1.18mm,)的标准金属方孔筛进行筛分，然后称其各筛上所得的粗颗粒的质量(称为筛余量)，将各筛余量分别除以500得到分级筛余百分率(%)a1,a2,a3,a3，a4，a5，a6再将其累加得到累计筛余百分率(简称累计筛余率)A1、A2、A3、A4、A5、A6，其计算过程见表5-6,上一页,下一页,返回,第二节混凝土的基本组成材料,由筛分试验得出的6个累计筛余百分率作为计算砂平均粗细程度的指标细度模数(MX)和检验砂的颗粒级配是否合理的依据。细度模数是指各号筛的累计筛余百分率之和除以100之商。即评定砂的颗粒级配，也可采用作图法，即以筛孔直径为横坐标，以累计筛余率为纵坐标，将规定的各级配区相应累计筛余率的范围标注在图上形成级配区域，如图5-3所示。然后，把某种砂的累计筛余率A1A6。在图上依次描点连线，若所连折线都在某一级配区的累计筛余率范围内，即为级配合理。,上一页,下一页,返回,第二节混凝土的基本组成材料,粗骨料(石子)骨料是指粒径为4.75mm9.0mm的岩石颗粒，俗称石子。粗骨料的分类普通混凝土常用的粗骨料有碎石和卵石。粗骨料的技术要求粗骨料的技术要求主要有以下各项:最大粒径及颗粒级配强度：粗骨料在混凝土中要形成坚实的骨架，故其强度要满足一定的要求。粗骨料的强度有立方体抗压强度和压碎指标值两种。,上一页,下一页,返回,第二节混凝土的基本组成材料,坚固性骨料颗粒在气候、外力及其他物理力学因素作用下抵抗碎裂的能力称为坚固性。骨料的坚固性，采用硫酸钠溶液浸泡法来检验。该种方法是将骨料颗粒在硫酸钠溶液中浸泡若干次，取出烘干后，测其在硫酸钠结晶晶体的膨胀作用下骨料的质量损失率来说明骨料的坚固性针片状颗粒骨料颗粒的理想形状应为立方体。但实际骨料产品中常会出现颗粒长度大于平均粒径4倍的针状颗粒和厚度小于平均粒径2/5的片状颗粒。针片状颗粒的外形和较低的抗折能力，会降低混凝土的密实度和强度，并使其工作性变差，故其含量应予以控制,上一页,下一页,返回,第二节混凝土的基本组成材料,含泥量和泥块含量卵石、碎石的含泥量和泥块含量应符合表5-12的规定。有害物质与砂相同，卵石和碎石中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物且其中的有害物质(如有机物、硫化物和硫酸盐)的含量控制应满足表5-13所示要求。,上一页,下一页,返回,第二节混凝土的基本组成材料,拌合用水混凝土拌合用水按水源可分为饮用水、地表水、地下水、海水。拌合用水所含物质对混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土不应产生以下有害作用:影响混凝土的工作性及凝结。有碍于混凝土强度发展。降低混凝土的耐久性，加快钢筋腐蚀及导致预应力钢筋脆断。污染混凝土表面。,上一页,下一页,返回,第二节混凝土的基本组成材料,混凝土外加剂混凝土外加剂是在混凝土拌和过程中掺的材料，它能按要求改善混凝土性能，一般情况下掺量不超过水泥质量的5%。随着建筑科学技术的迅速发展，土建工程对混凝土的性能不断提出新的要求。实践证明，采用混凝土外加剂对满足这些要求是一种十分有效的手段。矿物掺合料在混凝土搅拌过程中，为厂改善混凝土的性能，节约水泥而加人的矿物质粉料，称为混凝土矿物掺合料。由于这些矿物掺合料都具有一定的细度和活性，因此在混凝土中掺入矿物掺合料能有效地改善混凝土拌合物的和易性，大大改善拌合物的钻聚性和保水性能。,上一页,返回,第三节混凝土外加剂,混凝土外加剂的概念及分类混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中掺入，掺量不大于5%，用以改善混凝土性能的物质。混凝土外加剂按其主要功能分为四类:改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。包括缓凝剂、早强剂和速凝剂。改变混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。改善混凝土其他性能的外加剂。包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。,下一页,返回,第三节混凝土外加剂,减水剂减水剂是指在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌和用水量的外加剂。减水剂多为表面活性剂，已的作用效果是由其表面活性产生的。根据减水剂的作用效果及功能情况，减水剂可分为普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂等。减水剂的作用机理表面活性物质的分子分为亲水端和疏水端两部分。水泥加水拌和后，由于水泥矿物颗粒带有不同电荷，产生异性吸引或由于水泥颗粒在水中的热运动而产生吸附力，使其形成絮凝状结构，如图5-4(b)所示,上一页,下一页,返回,第三节混凝土外加剂,其中，对拌合物的流动性不起作用，降低厂工作性。因此在施工中就必须增加拌合水量，而水泥水化的用水量很少(水灰比仅为0.23左右即可完成水化)，多余的水分在混凝土硬化后，挥发形成较多的孔隙，从而降低l混凝土的强度和耐久性。加人减水剂后，减水剂的疏水端定向吸附于水泥矿物颗粒的表面，亲水端朝向水溶液，形成吸附水膜。由于减水剂分子的定向排列，使水泥颗粒表面带有相同电荷，在电斥力的作用下，使水泥颗粒分散开来，由絮凝状结构变成分散状结构，如图5-4(c)和(d)，从而把包裹的水分释放出来，达到减水、提高流动性的目的。,上一页,下一页,返回,第三节混凝土外加剂,常用的减水剂减水剂是应用最广泛的外加剂，有几十个品种。按凝聚时间可分为标准型、早强型、缓凝型三种;按是否引气又可分为引气型和非引气型两种;按化学成分分为木质素系、茶系、树脂系、腐硝酸系等。减水剂的技术经济效果根据使用减水剂的目的不同，在混凝土中掺入减水剂后，可得到如下效果:提高流动性。提高强度。节省水泥。改变混凝土性能。,上一页,下一页,返回,第三节混凝土外加剂,引气剂引气剂是指搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。使混凝土的某些性能在以下几个方面得到明显的改善或改变。改善和易性。提高耐久性。强度受损、变形加大。,上一页,下一页,返回,第三节混凝土外加剂,早强剂早强剂是指能加速混凝土早期强度发展的外加剂。早强剂可促进水泥的水化和硬化，加快施工进度，提高模板周转率，特别适用于早强、有防冻要求或紧急抢修的工程目前广泛使用的混凝土早强剂有三类，即氯化物早强剂、硫酸盐(如Na2SO4)早强剂和三乙醇胺系早强剂。为更好地发挥各种早强剂的技术特性，实践中常采用复合早强剂。缓凝剂缓凝剂是能延缓混凝土的凝结时间并对混凝土的后期强度发展无不利影响的外加剂。缓凝剂常用的品种有多轻基碳水化合物、木质素磺酸盐类、轻基竣酸及盐类、无机盐等四类。其中，我国常用的为木钙(木质素磺酸盐类)和糖蜜(多轻基碳水化合物类)。,上一页,下一页,返回,第三节混凝土外加剂,膨胀剂膨胀剂是能使混凝土(砂浆)在水化过程中产生一定的体积膨胀，并在有约束的条件下产生适宜自应力的外加剂。它可补偿混凝土的收缩，使抗裂性、抗渗性提高，掺量较大时可在钢筋混凝土中产生自应力。膨胀剂常用的品种有硫铝酸钙类(如明矾石膨胀剂)、氧化镁类(如氧化镁膨胀剂)、复合类(如氧化钙一硫铝酸钙膨胀剂)等。膨胀剂主要应用于屋面刚性防水、地下防水、基础后浇缝、堵漏、底座灌浆、梁柱接头及自应力混凝土。,上一页,下一页,返回,第三节混凝土外加剂,防冻剂防冻剂是指能使混凝土在负温下硬化，并在规定时间内达到足够防冻强度的外加剂。防冻剂能显著地降低冰点，使混凝土在一定负温条件下仍有液态水存在，并能与水泥进行水化反应，使混凝土在规定的时间内获得预期强度，保证混凝土不遭受冻害。,上一页,返回,第四节混凝土的掺合料,粉煤灰粉煤灰是火力发电厂的煤粉燃烧后排放出来的废料，属于火山灰质混合材料，表面光滑，颜色呈灰色或暗灰色。按氧化钙含量分为高钙灰(CaO含量为15%35%，活性相对较高)和低钙灰(CaO含量低于10%，活性较低)，我国大多数电厂排放的粉煤灰为低钙灰。粉煤灰的种类按品质划分。粉煤灰按品质划分为、三个级别，其中级粉煤灰的品质最好。按煤种划分。粉煤灰按煤种划分为F类和C类。,下一页,返回,第四节混凝土的掺合料,粉煤灰的技术要求粉煤灰的技术要求应符合表5-18中的规定。粉煤灰的掺用方法等量取代法。以等质量的粉煤灰取代混凝土中的水泥，主要适用于掺加级粉煤灰的混凝土及超强的大体积的混凝土工程。超量取代法。粉煤灰的掺入量超过取代水泥的质量，超量的粉煤灰取代部分细骨料。超量取代法可以使掺粉煤灰的混凝土达到与不掺时相同的强度，并可节约细骨料用量。粉煤灰的超量应根据粉煤灰的等级而定:级粉煤灰超量系数为1.11.4;级粉煤灰超量系数为1.31.7;级粉煤灰超量系数为1.52.0;外加法。外加法是指在保持混凝土水泥用量不变的情况下，外掺一定量的粉煤灰，其目的是为了改善混凝土拌合物的和易性。,上一页,下一页,返回,第四节混凝土的掺合料,粉煤灰掺合料的应用粉煤灰掺合料适用于一般工业民用建筑结构和构筑物的混凝土，尤其适用于泵送混凝土、大体积混凝土、抗渗混凝土、抗化学侵蚀混凝土、蒸汽养护混凝土、地下工程和水下工程混凝土、压浆和碾压混凝土等。级粉煤灰适用于钢筋混凝土和跨度小于6m的预应力钢筋混凝土。级粉煤灰适用于钢筋混凝土和无钢筋混凝土。级粉煤灰主要适用于无钢筋混凝土。对强度等级要求等于或大于C30的无筋混凝土，宜采用丁、11级粉煤灰。用于预应力钢筋混凝土、钢筋混凝土及强度等级要求等于或大于C30的无筋混凝土的粉煤灰的等级，经试验可采用比上述规定低一级的粉煤灰。,上一页,下一页,返回,第四节混凝土的掺合料,矿渣微粉粒化高炉矿渣是水泥的优质混合材料，矿渣经干燥磨细而成的微粉，可作为混凝土的外掺料。矿渣微粉不仅可以等量取代水泥，而且可以使混凝土的多项性能获得显著改善，如降低水泥水化热、提高耐蚀性、抑制碱一骨料反应和大幅度提高长期强度等。掺矿渣微粉的混凝土与普通混凝土的用途一样，可用作钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土和素混凝土。大掺量矿渣微粉混凝土更适用于大体积混凝土、地下工程混凝土和水下混凝土,上一页,下一页,返回,第四节混凝土的掺合料,硅灰硅灰又称凝聚硅灰或硅粉，为硅金属或硅铁合金的副产品。在温度高达2000下，将石英还原成硅时，会产生SiO气体，到低温区再氧化成SiO2，最后冷凝成极细的球状颗粒固体。硅灰取代水泥后，其作用与粉煤灰类似，可改善混凝土拌合物的和易性，降低水化热，提高混凝土抗侵蚀、抗冻、抗渗性，抑制碱一骨料反应，且其效果要比粉煤灰好得多。,上一页,下一页,返回,第四节混凝土的掺合料,煤研石煤研石是煤矿开采或洗煤过程中排出的一种碳质岩。将煤研石经过高温锻烧，使其所含钻土矿物脱水分解，并除去炭分，烧掉有害杂质，就可使其具有较好的活性，是一种可以很好利用的钻土质混合材。煤研石除厂可作为火山灰混合材料外，还可以生产湿碾混凝土制品和烧制混凝土骨料等。由于煤研石中含有一定数量的氧化铝，还能促使水泥的快凝和早强，获得较好的效果。,上一页,返回,第五节混凝土拌合物的性质,混凝土拌合物的工作性工作性的概念工作性又称和易性，是指混凝土拌合物在一定的施工条件和环境下，是否易于各种施下工序的操作，以获得均匀密实混凝土的性能。流动性流动性是指混凝土拌合物在本身自重或机械振捣作用下能产生流动并均匀密实地流满模板的性能。流动性的大小反映厂拌合物的稀稠，故又称为稠度。稠度大小直接影响施工时浇筑捣实的难易以及混凝土的浇筑质量。,下一页,返回,第五节混凝土拌合物的性质,黏聚性黏聚性是指混凝土拌合物的各种组成材料在施工过程中具有一定的钻聚力，能保持成分的均匀性，在运输、浇筑、振捣、养护过程中不发生离析、分层现象。它反映了混凝土拌合物的均匀能力。保水性保水性是指拌合物保持水分，不致产生泌水的性能。拌合物发生泌水现象会使混凝土内部形成贯通的孔隙，不但影响混凝土的密实性，降低强度，而且还会影响混凝土的抗渗、抗冻等耐久性能。它反映厂混凝土拌合物的稳定性。混凝土的工作性是一项由流动性、黍占聚性、保水性构成的综合指标体系，各性能间有联系也有矛盾。在实际操作中，要根据具体工程的特点、材料情况、施工要求及环境条件，既有所侧重，又要全面考虑。,上一页,下一页,返回,第五节混凝土拌合物的性质,工作性的测定由于工作性是一项综合技术性质，因此很难找到一种能全面反映拌合物工作性的测定方法。通常是以测定流动性(即稠度)为主，而对黏聚性和保水性主要通过观察进行评定。坍落度试验法坍落度试验法是将按规定配合比配制的混凝土拌合物按规定方法分层装填至坍落筒内，并分层用捣棒插捣密实，然后提起坍落度筒，测量筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差，即为坍落度值(以mm计)，以T表示，见图5-5。坍落度是流动性(亦称稠度)的指标，坍落度值越大，流动性越大。,上一页,下一页,返回,第五节混凝土拌合物的性质,维勃稠度法维勃稠度法适用于骨料最大粒径不大于40mm，维勃稠度在530s之间的混凝土拌合物稠度的测定。这种方法是先按规定方法在圆柱形容器内做坍落度试验，提起坍落度筒后在拌合物试体顶面上放一透明圆盘，开启振动台，同时启动秒表并观察拌合物下落情况。当透明圆盘下面全部布满水泥浆时关闭振动台，停秒表，此时拌合物已被振实。秒表的读数“S”即为该拌合物的维勃稠度值，以“秒”为单位，用V表示，见图5-6,上一页,下一页,返回,第五节混凝土拌合物的性质,影响混凝土拌合物工作性的因素影响混凝土拌合物工作性的因素较复杂，大致分为组成材料、环境条件和时间三方面如图5-7所示。组成材料水泥特性不同品种的水泥，需水量不同，因此在相同配合比时，拌合物的稠度也有所不同。需水量大者，其拌合物的坍落度较小。一般采用火山灰质水泥、矿渣水泥时，拌合物的坍落度较用普通水泥时小一些。水泥的细度越细，在相同用水量情况下其混凝土拌合物的流动性小，但钻聚性及保水性较好。,上一页,下一页,返回,第五节混凝土拌合物的性质,用水量在水灰比不变的前提下，用水量加大，则水泥浆量增多，会使骨料表面包裹的水泥浆层厚度加大，从而减小骨料间的摩擦，增加混凝土拌合物的流动性。外加剂在拌制混凝土时，掺用外加剂(减水剂、引气剂)能使混凝土拌合物在不增加水泥和水用量的条件下，显著地提高流动性，且具有较好的钻聚性和保水性。水灰比水灰比的大小决定厂水泥浆的稠度。水灰比愈小，水泥浆就愈稠。,上一页,下一页,返回,第五节混凝土拌合物的性质,骨料性质砂率。砂率是指混凝土中砂的质量占砂石总质量的百分率。合理砂率是指在用水量及水泥用量一定的情况下，能使拌合物获得最大的流动性，且能保证有良好的钻聚性和保水性的砂率，如图5-8所示;或者是指在保证拌合物获得所要求的流动性及良好的钻聚性和保水性时，水泥用量最少的砂率，如图5-9所示。骨料粒径、级配和表面状况。在用水量和水灰比不变的情况下，加大骨料粒径可提高流动性，采用细度模数较小的砂，黍占聚性和保水性可明显改善。级配良好，颗粒表面光滑圆整的骨料(如卵石)所配制的混凝土流动性较大。,上一页,下一页,返回,第五节混凝土拌合物的性质,环境条件新搅拌混凝土的工作性在不同的施工环境条件往往会发生变化。尤其是当前推广使用集中搅拌的商品混凝土与现场搅拌最大的不同就是要经过长距离的运输，才能到达施工面。在这个过程中，若空气湿度较小，气温较高，风速较大，混凝土的工作性就会因失水而发生较大的变化。时间新拌制的混凝土随着时间的推移，部分拌合水挥发或被骨料吸收，同时水泥矿物会逐渐水化，进而使混凝土拌合物变稠，流动性减小，造成坍落度损失，影响混凝土的施工质量。,上一页,下一页,返回,第五节混凝土拌合物的性质,改善混凝土拌合物工作性的措施根据影响混凝土拌合物工作性的因素，可采取以下相应的技术措施来改善混凝土拌合物的工作性:在水灰比不变的前提下，适当增加水泥浆的用量;通过试验，采用合理砂率;改善砂、石料的级配，一般情况下尽可能采用连续级配;调整砂、石料的粒径，如为加大流动性可加大粒径，若欲提高钻聚性和保水性可减小骨料的粒径;掺加外加剂，如采用减水剂、引气剂、缓凝剂都可有效地改善混凝土拌合物的工作性;根据具体环境条件，尽可能缩小新拌混凝土的运输时间，若不允许，可掺缓凝剂，减少坍落度损失。,上一页,返回,第六节硬化混凝土的性质,混凝土的强度混凝土的强度包括抗压、抗拉、抗弯、抗剪以及握裹强度等;其中以抗压强度最大，故工程上混凝土主要承受压力。而且混凝土的抗压强度与其他强度之间有一定的相关性，可以根据抗压强度的大小来估计其他强度值，因此混凝土的抗压强度是最重要的一项性能指标。立方体抗压强度立方体抗压强度标准值影响混凝土强度的因素非常复杂，大量的统计分析和试验研究表明，同一等级的混凝土，在龄期、生产工艺和配合比基本一致的条件下，其强度的分布(即在等间隔的不同的强度范围内，某一强度范围的试件的数量占试件总数量的比例)成正态分布，如图5-10所示。,下一页,返回,第六节硬化混凝土的性质,强度等级根据混凝土强度检验评定标准(GBJ 107-1987)规定，混凝土的强度等级按立方体抗压强度标准值划分。轴心抗压强度混凝土的立方体抗压强度只是评定强度等级的一个标志，它不能直接用来作为结构设计的依据。为厂符合实际情况，在结构设计中混凝土受压构件的计算采用混凝土的轴心抗压强度(亦称棱柱强度)。,上一页,下一页,返回,第六节硬化混凝土的性质,影响混凝土强度的因素混凝土的受力破坏，主要出现在水泥石与骨料的界面上以及水泥石中，而混凝土的强度主要取决于水泥石与骨料的钻结强度和水泥石的强度。因此，水泥的强度、水灰比及骨料的情况是影响混凝土强度的主要因素，此外还与外加剂、养护条件、龄期、施工条件等有关。水泥强度在所用原材料及配合比例关系相同的情况下，所用的水泥强度愈高，水泥石的强度及与骨料的钻结强度也愈高，因此制成的混凝土的强度也愈高。试验证明，混凝土的强度与水泥的强度成正比例关系。,上一页,下一页,返回,第六节硬化混凝土的性质,水灰比水灰比是反映水与水泥质量之比的一个参数。一般来说，水泥水化需要的水分仅占水泥质量的25%左右，即水灰比为0.25即可保证水泥完全水化，但此时水泥浆稠度过大，混凝土的工作性满足不厂施工的要求。为满足浇筑混凝土对工作性的要求，水灰比通常需在0.4以上骨料影响骨料的种类不同，其表面状态也不同。碎石表面粗糙并有棱角，骨料颗粒之间有嵌固作用，与水泥石的钻结力较强，而卵石表面光滑，黏结力较差。因此在原材料和水灰比相同的条件下，用碎石拌制混凝土的强度比用卵石拌制混凝土的强度高。当粗骨料级配良好、砂率适当时，能组成密集的骨架，使水泥浆数量相对减少，也会使混凝土强度有所提高。,上一页,下一页,返回,第六节硬化混凝土的性质,养护条件混凝土浇筑后必须保持足够的湿度和温度，才能保证水泥的不断水化，以使混凝土的强度不断发展。混凝土的养护条件一般情况下可分为标准养护和同条件养护。标准养护主要为确定混凝土的强度等级时采用。同条件养护在为检验浇筑混凝土工程或预制构件中混凝土强度时采用。龄期在正常不变的养护条件下，混凝土的强度随龄期的增长而提高，一般早期(714d)增长较快，以后逐渐变缓，28 d后增长更加缓慢，但可延续几年甚至几十年，如图5-15(a)所示。,上一页,下一页,返回,第六节硬化混凝土的性质,原则:等效养护龄期应根据同条件养护试件强度与在标准养护条件下28d龄期试件强度相等的原则确定。等效养护龄期可采用按日平均温度逐日累计达到600d时所对应的龄期，0及以下的龄期不计入;等效养护龄期不应小于14d，也不宜大于60d。试验条件的影响同一批混凝土，如试验条件不同，所测得的混凝土强度值则有所差异。试验条件是指试件的尺寸、形状、表面状态及加荷速度等。,上一页,下一页,返回,第六节硬化混凝土的性质,试件尺寸愈大，测得的强度值愈小。表面状态。当混凝土试件表面和压板之间涂有润滑剂，则环箍效应大大减小，试件将出现垂直裂缝而破坏，如图5-16(c)所示，测得的强度值较低。加荷速度。试验时，压混凝土试件的加荷速度对所测强度值影响较大。加荷速度越快，测得的强度值越大。,上一页,下一页,返回,第六节硬化混凝土的性质,提高混凝土强度的措施根据影响混凝土强度的因素，可采取如下措施提高混凝土强度:采用高强度等级水泥或早强型水泥。降低水灰比。采用湿热养护处理采用机械搅拌和振捣。龄期调整。掺加外加剂。,上一页,返回,第七节混凝土的耐久性,混凝土耐久性混凝土的耐久性是指混凝土在使用条件下抵抗周围环境各种因素长期作用的能力。根据混凝土所处环境条件的不同，其耐久性的含义也有所不同，通常结构用混凝土的耐久性可包括抗渗、抗冻、抗侵蚀、抗碳化、抗碱一骨料反应等性能。抗渗性抗渗性是指混凝土抵抗压力介质(水、油、溶液等)渗透的性能。混凝土的抗渗性是决定混凝土耐久性最主要的因素，抗渗能力的大小主要与其本身的密实度、内部孔隙的大小及构造有关。混凝土的抗渗性用抗渗等级P表示。提高混凝土的密实度是提高混凝土抗掺性的关键。,下一页,返回,第七节混凝土的耐久性,抗冻性抗冻性是指混凝土在使用环境中，能经受多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。对于受冻害影响的寒冷地区的混凝土，要求具有一定的抗冻能力。混凝土抗冻性以抗冻等级F表示抗侵蚀性抗侵蚀性是指混凝土抵抗周围环境介质侵蚀的能力。当混凝土所处的环境水有侵蚀性时，会对混凝土提出抗侵蚀性的要求。混凝土的抗侵蚀性取决于水泥品种及混凝土的密实度。密实度越高、连通孔隙越少，外界的侵蚀性介质越不易侵人，故混凝土的抗侵蚀性越好。,上一页,下一页,返回,第七节混凝土的耐久性,抗碳化碳化是指空气中的CO2在潮湿(有水存在)的条件下与水泥石中的Ca(OH)2发生的反应，生成CaCO3和H2O的过程。这个过程是由表及里向混凝土内部缓慢扩散的。碳化后可使水泥石的组成及结构发生变化，使混凝土的碱度降低，引起混凝土的收缩。总之，碳化对混凝土结构的耐久性是不利的，因此应采取以下措施提高混凝土的抗碳化能力:选择适当的水泥品种，如普通水泥;采用较小的水泥用量及水灰比;加强养护，精心施工，使混凝土结构密实;掺入外加剂，改善混凝土内部的孔结构;在混凝土表面涂刷保护层。,上一页,下一页,返回,第七节混凝土的耐久性,抗碱-骨料反应水泥中的碱(Na2O,K2O)与骨料中的活性二氧化硅发生反应，生成碱一硅酸凝胶，当其吸水后产生体积膨胀(体积可增加3倍以上)，从而导致混凝土产生膨胀开裂而破坏，这种反应称为碱一骨料反应。工程应采取以下预防措施:控制水泥的含碱量和降低水泥用量;掺入活性混合材料，减少混凝土膨胀;选用非活性骨料;使混凝土处于干燥状态。,上一页,下一页,返回,第七节混凝土的耐久性,提高混凝土耐久性的措施混凝土的耐久性要求主要应根据工程特点、环境条件而定。工程上主要应从材料的质量、配合比设计、施工质量控制等多方面采取措施给予保证。具体有以下几点:根据混凝土的使用环境，选择合适品种的水泥。选用质量良好的、技术条件合格的砂石骨料也是保证混凝土耐久性的重要条件。控制水灰比及保证足够的水泥用量，是保证混凝土密实度的重要措施。掺加外加剂。改善混凝土耐久性的外加剂有减水剂和引气剂。严格控制混凝土施工质量，保证混凝土的均匀、密实。,上一页,返回,第八节普通混凝土配合比设计,配合比设计的基本要求满足混凝土结构设计的强度等级要求;满足施工和易性要求;满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求;满足经济要求，节约水泥，降低成本。,下一页,返回,第八节普通混凝土配合比设计,混凝土配合比设计基本参数的确定混凝土的配合比设计，实际上就是单位体积混凝土拌合物中水、水泥、粗骨料(石子)、细骨料(砂)四种材料用量的确定。反映四种组成材料间关系的三个基本参数，即水灰比、砂率和单位用水量一旦确定，混凝土的配合比也就确定了。水灰比的确定水灰比的确定主要取决于混凝土的强度和耐久性。单位用水量的确定用水量的多少，是影响混凝土拌合物流动性大小的重要因素。单位用水量在水灰比和水泥用量不变的情况下，实际反映的是水泥浆量与骨料用量之间的比例关系。水泥浆量要满足,上一页,下一页,返回,第八节普通混凝土配合比设计,砂率的确定砂率的大小不仅影响拌合物的流动性，而且对钻聚性和保水性也有很大的影响，因此配合比设计应选用合理砂率。砂率主要应从满足工作性和节约水泥两个方面考虑。在水灰比和水泥用量(即水泥浆量)不变的前提下，砂率应取坍落度最大而钻聚性和保水性又好的砂率，即合理砂率，这可由表5-23初步决定，经试拌调整而最终确定。在工作性满足的情况下，砂率尽可能取小值以达到节约水泥的目的。混凝土配合比的三个基本参数的确定原则可由图5-17表达。,上一页,下一页,返回,第八节普通混凝土配合比设计,混凝土配合比设计的步骤混凝土的配合比设计是一个计算、试配、调整的复杂过程，大致可分为初步计算配合比、基准配合比、试验室配合比、施工配合比四个设计阶段，如图5-18所示。初步配合比主要是依据设计的基本条件，参照理论和大量试验提供的参数进行计算，得到基本满足强度和耐久性要求的配合比;基准配合比是在初步计算配合比的基础上，通过实配、检测，进行工作性的调整，对配合比进行修正;试验室配合比是通过对水灰比的微量调整，在满足设计强度的前提下，确定水泥用量最少的方案，从而进一步调整配合比;而施工配合比是考虑实际砂、石的含水对配合比的影响，对配合比最后的修正，是实际应用的配合比。总之，配合比设计的过程是一个逐步满足混凝土的强度、工作性、耐久性、节约水泥等设计目标的过程。,上一页,下一页,返回,第八节普通混凝土配合比设计,基准配合比按初步计算配合比进行混凝土配合比的试配和调整。当采用机械搅拌时，其搅拌不应小于搅拌机额定搅拌量的1/4。试拌后立即测定混凝土的工作性。当试拌得出的拌合物坍落度比要求值小时，应在水灰比不变的前提下，增加用水量(同时增加水泥用量);当比要求值大时，应在砂率不变的前提下，增加砂、石用量;当钻聚性、保水性差时，可适当加大砂率。调整时，应及时记录调整后的各材料用量，并实测调整后混凝土拌合物的体积密度,上一页,下一页,返回,第八节普通混凝土配合比设计,试验室配合比经调整后的基准配合比虽工作性已满足要求，但经计算而得出的水灰比是否真正满足强度的要求还需加以强度试验检验。在基准配合比的基础上做强度试验时，应采用三个不同的配合比，其中一个为基准配合比中的水灰比，另外两个较基准配合比的水灰比分别增加和减少0.05。其用水量应与基准配合比的用水量相同，砂率可分别增加和减少1%。当不同水灰比的混凝土拌合物坍落度与要求值的差超过允许偏差时，可通过增、减用水量进行调整。施工配合比试验室得出的设计配合比值中，骨料是以干燥状态为准的，而施工现场骨料含有一定的水分，因此应根据骨料的含水率对配合比设计值进行修正，修正后的配合比为施工配合比。,上一页,返回,第九节混凝土的质量控制与评定,混凝土生产的质量控制混凝土的生产是配合比设计、配料搅拌、运输浇筑、振捣养护等一系列过程的综合。要保证生产出的混凝土的质量合格，必须要在各个方面给予严格的质量控制。原材料的质量控制混凝土是由多种材料混合制作而成的，任何一种组成材料的质量偏差或不稳定都会造成混凝土整体质量的波动。水泥要严格按其技术质量标准进行检验，并按有关条件进行品种的合理选用，特别要注意水泥的有效期;粗、细骨料应控制其杂质和有害物质含量，若不符合要求应经处理并检验合格后方能使用;采用天然水现场进行拌和的混凝土，对拌合用水的质量应按标准进行检验。水泥、砂、石、外加剂等主要材料应检查产品合格证、出厂检验报告或进场复验报告。,下一页,返回,第九节混凝土的质量控制与评定,配合比设计的质量控制混凝土应按行业标准普通混凝土配合比设计规程(JGJ55-2000)的有关规定，根据混凝土的强度等级、耐久性和工作性等要求进行配合比设计。首次使用的混凝土配合比应进行开盘鉴定，其工作性应满足设计配合比的要求。开始生产时应至少留置一组标准养护试件，作为检验配合比的依据。混凝土拌制前，应测定砂、石含水率，根据测试结果及时调整材料用量，提出施工配合比。生产时应检验配合比设计资料、试件强度试验报告、，骨料含水率测试结果和施工配合比通知单。,上一页,下一页,返回,第九节混凝土的质量控制与评定,混凝土生产施工工艺的质量控制混凝土的原材料必须称量准确，每盘称量的允许偏差应控制在水泥、掺合料2%，粗细骨料士3%，水、外加剂2%。每工作班抽查不少于一次，各种衡器应定期检验。混凝土的质量评定在混凝土施工中，既要保证混凝土达到设计要求的性能，又要保持其质量的稳定性。混凝土强度的波动规律在施工条件一定的情况下，对同一批混凝土进行随机抽样，制作成型，养护28d，测其抗压强度并绘出强度概率分布曲线，该曲线符合正态分布规律，如图5-20所示,上一页,下一页,返回,第九节混凝土的质量控制与评定,混凝土的试配强度在配制混凝土时，由于各种因素的影响，会使混凝土的质量出现不稳定。如果按设计强度等级配制混凝土，混凝土强度保证率只有50%，因此，配制混凝土时为保证95%强度保证率，必须使混凝土的配制强度大于设计强度。混凝土强度的评定根据混凝土强度检验评定标准(GBJ107-1987)规定，对混凝土强度应分批进行检验评定。一个验收批的混凝土应由强度等级相同、龄期相同以及生产工艺条件和配合比基本相同的混凝土组成。,
