普通混凝土组成材料课件.ppt

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1、第五章 混凝土,第二节 普通混凝土组成材料,以水泥为胶结材料，以砂、石为骨料，加水及掺入适量外加剂和掺和料拌制的普通水泥混凝土,正在施工的秦山核电站,普通混凝土的组成,水泥,水,水泥浆,石子,砂子,骨 料,新拌混凝土,100%体积,6075%,715%,2540%,1421%,2128%,3942%,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,5.2.1,5.2.2,5.2.3,5.2.4,砼 的 结 构,混凝土的宏观结构,粗骨料,细骨料,水泥石,过渡区,裂缝扩展的路径和方向,骨料,水泥石,骨料周围的过渡区,硬化后的混凝土结构,思考题：混凝土中四种组成材料的作用各是什么？,

2、“骨架作用”,“包裹、填充，润滑作用”,普通混凝土的组成材料,各组成材料的作用,骨 料骨架作用廉价的填充材料，节省水泥用量传力作用提供耐磨性,水泥浆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,四种组成材料在混凝土中所起的作用：砂、石：骨架作用；抑制混凝土的收缩。水泥水水泥浆：水泥浆包裹在砂粒的表面并填充砂粒间的空隙而形成水泥砂浆，水泥砂浆又包裹石子表面并填充石子间的空隙，形成混凝土。凝结硬化前：起填充、润滑、包裹的作用凝结硬化后：起胶结作用,砂子,水泥浆,石子,各组成材料的作用,水混凝土中的拌和水有两个作用:

3、供水泥的水化反应赋予混凝土的和易性剩余水留在混凝土的孔（空）隙中使混凝土中产生孔隙对渗透性、强度和耐久性不利,各组成材料的作用,外加剂化学外加剂：改善混凝土的性能缓凝剂 使水泥浆凝结硬化速度减慢；促凝剂 使水泥浆凝结硬化速度减慢；减水剂减少拌和需水量；引气剂在混凝土中引起封闭气孔；矿物掺合料：减少水泥用量，改善混凝土性能粉煤灰硅灰矿渣,品种 根据工程特点、所处环境条件及施工条件，进行合理选择。强度等级 高强度等级的水泥配制高强度等级的混凝土。,一、水泥,意义：砼的重要组成材料，价格相对较贵。因此正确选择水泥品种和强度等级直接关系到砼的耐久性和经济性。,1.水泥品种的选择依据工程性质、工程环境、

4、施工条件等按水泥品种特性合理选择。,2.水泥强度等级的选择与配制的混凝土强度等级相适应。原则：高对高，低对低.f砼 C30，fce=(1.52.0)fcu；f砼 C30：fce=(0.91.5)fcu,骨料按粒径大小分为粗集料和细集料。粒径4.75 mm以下的集料称为细集料，俗称砂。粒径4.75 mm以上的集料称为粗集料，即石子。,二、骨料,碎 石,卵 石,普通骨料,轻骨料,重骨料,颗粒表面光滑洁净，但海砂中常含有碎贝壳、可溶性盐等有害物质。,颗粒多具棱角，表面粗糙，含泥量及有机杂质多。,天然岩石用机械轧碎、筛分后制成,按技术要求分为类、类、类。类宜用于强度等级大于C60的混凝土；类宜用于强度

5、等级C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；类宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。,7.表观密度、堆积密度、空隙率,对骨料的技术要求,1.泥和泥块含量,含泥量、石粉含量和泥块含量含泥量是指骨料中粒径小于75m的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒径小于75m的颗粒含量；泥块含量是指砂中原粒径大于1.18mm，经水浸洗、手捏后小于600m的颗粒含量。石中原粒径大于4.75mm，经水浸洗、手捏后小于2.36mm的颗粒含量。,天然砂的含泥量和泥块含量(GB/T 146842011),含泥量和泥块含量影响：骨料中的泥颗粒会附在骨料的表面，影响水泥石与骨料间的胶结力。泥块则在砼中形成薄弱部分，对

6、砼的影响更大。结论：砼所需的骨料必须严格控制含泥量和泥块含量。-此指标做为砂的必检指标。,含泥量很大的骨料,2.有害物质含量,粘土、淤泥、云母及轻物质 会粘附在骨料表面，妨碍骨料与水泥石的粘结，从而降低了混凝土的抗冻性和抗渗性 硫化物与硫酸盐及一些有机物质 会腐蚀水泥石降低混凝土的强度和耐久性,结论,砂中有害物含量过多时，应进行清洗或过筛，符合要求后方可使用。,砂中有害物质含量（GB/T 146842011）,3.坚固性,骨料的坚固性骨料在气候、环境变化或其它物理因素作用下抵抗碎裂的能力。测试方法：用硫酸钠溶液浸泡检验，试样经5次循环后其质量损失率作为其评价指标。,砂坚固性指标(GB/T 14

7、6842011),5.骨料的形状和表面特征,细骨料砂，粒径小，不考虑外貌特征。粗骨料石，考虑。,骨料的形状 骨料颗粒的外观几何形状，对于粗骨料有：等径颗粒针状颗粒 长度大于颗粒所属的平均粒径的2.4倍；片状颗粒 厚度小于平均粒径的0.4倍。骨料的表面特征表面粗糙程度；是否有菱角；干净程度等。,等径颗粒骨料,针片状骨料颗粒,针片状,球状,6.石子的强度,一般以碎石或卵石的立方体强度或压碎指标来表示 立方体强度 用505050mm3的立方体(或 5050 mm的圆柱体)岩石试件，吸水饱和后测定的试件抗压强度。压碎指标 将气干状态下1020mm的石子，按一定方法装入特制的圆柱筒内，在160300s内

8、加荷至200kN，卸荷后称取试样质量（mo），然后用孔径为2.5mm的筛进行筛分，称取试样的筛余量（m1）。压碎指标=(mo-m1)/mo 100%,碎石立方体抗压和压碎指标卵石压碎指标,P,P,骨料颗粒压碎强度试验示意图,1.5倍（1.2 1.7）混凝土强度,7、骨料的含水状态,骨料含水有四种状态：完全干燥 骨料表面及内部完全不含水；气干 骨料表面完全不含水，而内部可能含小量水；饱和面干 骨料的表面干燥而颗粒内部的孔隙含水饱和，此时的含水率为饱和面干吸水率。含水湿润 骨料表面吸附水且湿润,骨料的含水状态,含水状态：完全干燥 气 干 饱和面干 含水湿润,完全干燥 气 干 饱和面干 含水湿润,骨

9、料的含水状态,骨料含水量的影响,骨料的含水率以骨料的干质量为基数计算。计算混凝土配合比时，应扣除骨料所含的水。骨料在饱和面干状态时，既不会从混凝土中吸水，也不会给出水。所含的水对混凝土无有害作用。,4.级配和粗细程度（1）砂的颗粒级配和粗细程度,颗粒级配,定义：,讨论与分析,是指粒径不同的砂粒互相搭配的情况。,粗细程度,定义：,讨论与分析,是指不同粒径的砂粒，混合在一起后的平均粗细程度。,（1）砂的颗粒级配和粗细程度,结论,在砂用量相同的条件下，粗颗粒表面积小，细颗粒表面积大。包裹颗粒用的水泥浆多少就会有所差别。,粗细程度,（1）砂的颗粒级配和粗细程度,综上所述：在拌制混凝土时，砂的粗细程度和

10、颗粒级配应同时考虑的问题。当砂中含有较多的粗颗粒，以适当的中颗粒及少量的 细颗粒填充，则既有较小的空隙率又具有较小的总表面积，不仅水泥用量少，而且可提高混凝土的密实度与强度。,（1）砂的颗粒级配和粗细程度,筛分析试验评定砂的粗细程度和颗粒级配,150m,300m,600m,1.18mm,2.36mm,4.75mm,9.50mm,主要仪器：标准套筛、摇筛机、天平。,筛分试验：将500g试样，置于一套标准筛进行筛分，分别称出试样存留在各筛上筛余质量，并计算其级配有关参数。细集料标准筛：4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm。参数：分计筛余百分

11、率 累计筛余百分率,摇筛机,砂子筛析试验,试验步骤：,筛分析试验评定砂的粗细程度和颗粒级配,称取500g干砂，放于最上一只筛子。,将套筛装于摇筛机上，筛析10min。,取下套筛，逐个进行手筛。,称取各筛的筛余量，进行计算。,筛分析法计算表格,粗细程度的评定：,筛分析试验评定砂的粗细程度和颗粒级配,计算细度模数 注意：Ai 在计算时不带。,评定标准：,细度模数,意义：评价细集料粗度（即细集料的粗细程度）。细度模数越大，表示细集料越粗,普通混凝土优先使用中砂 MX=3.02.3,粗砂：=3.73.1；中砂：=3.02.3；细砂：=2.21.6,颗粒级配的评定：方法一：用级配区评定；方法二：用级配曲

12、线评定。,筛分析试验评定砂的粗细程度和颗粒级配,方法一：用级配区评定,建筑用砂的颗粒级配(GB/T 146842001),注意：1）砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除4.75mm和600m筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于5。,评定标准：当砂的累计筛余均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。,画标准级配图,在标准级配区内画出砂样。,由级配类别知：该砂属于细砂。,结论：由细度模数和级配二项指标确定该砂为细砂。,步骤:,级配曲线,方法二用级配曲线评定,级配曲线,级配曲线,筛孔尺寸（mm）,累计筛余百分率,0.30,0.60,1.18,2.36,4.75,9.50,0.

13、15,80,60,40,20,0,100,砂的筛分曲线,小结,某砂样的筛分结果,属于中砂,结论：该砂样级配良好。,(2)粗骨料(石子）的最大粒径与颗粒级配,为减少空隙率，改善混凝土拌合物和易性及提高混凝土的强度，粗骨料也要求有良好的颗粒级配。,颗粒级配,（a）粒径过度过大（b）理想级配（c）颗粒间发生干涉,(2)粗骨料(石子）的最大粒径与颗粒级配,粗骨料的颗粒级配有连续粒级与单粒级两种 连续级配是石子由小到大连续分级，且相邻粒径比值小于2；单粒级是从1/2最大粒径到最大粒径，粒径大小差别小，一般不单独使用。,2.36mm,4.75mm,9.50mm,16.0mm,19.0mm,26.5mm,3

14、1.5mm,37.5mm,53.0mm,63.0mm,75.0mm,90.0mm,粗骨料的颗粒级配,最大粒径,公称粒级的上限称为该粒级的最大粒级从结构上考虑 最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，同时不得超过钢筋最小净距的3/4；对于实心板，不得超过板厚的1/3且不得超过40mm；,b为结构截面最小尺寸,L为钢筋最小净间距；,H为实心板厚；,从施工上考虑,当最大粒径小于80mm时，水泥用量随最大粒径减小而增加，当大于150mm后，节约水泥的效果却不明显。所以没最大粒径不易超过150mm。在房屋建筑工程中，一般采用20mm、31.5mm或40mm。,从经济上考虑,对于泵送混凝土，最大粒径与输

15、送管道内径之比，当泵送高度小于50m时，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5。粒径过大，对搅拌和运输不利。,骨料最大粒径(Dmax),混凝土类型 Dmax(mm),大坝混凝土 150普通混凝土 40高强混凝土 25（碎石）15（卵石）活性粉末混凝土 0.6,（三）混凝土用水混凝土用水包括拌制混凝土用水和混凝土养护用水。基本质量要求：不能含影响水泥正常凝结硬化的有害杂质；无损于混凝土强度发展和耐久性；不能加快钢筋锈蚀；保护混凝土表面不受污染。水的分类：饮用水、地表水、地下水、海水以及经适当处理或处置后的工业废水。能饮用的水均能用于制备砼。优先选择国家生活饮用水。海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化

16、物，对水泥石有侵蚀作用，对钢筋也会造成锈蚀，因此一般不得用海水拌制混凝土。,作业:某工地现有一种砂样,筛分结果如下表,问:1.该砂为何种砂?2.绘制级配曲线,判定该砂能否用于配制水泥混凝土?,属于中砂,（四）混凝土外加剂在拌制砼过程中掺入能改善砼性能的物质，一般掺量 不大于水泥质量的5%。（砼第五组分）,1.减水剂2.引气剂3.早强剂4.缓凝剂5.促凝剂6.膨胀剂7.防冻剂8.阻锈剂,减水剂原理(flash),水泥浆结构,1水泥颗粒；2游离水,(a)未掺减水剂时的水泥浆体中絮状结构；(b)掺减水剂的水泥浆结构,减水剂的作用机理,当没有减水剂时，水泥加水后，不能获得均匀分散体系，而产生絮凝结构，

17、使得部分拌合水包含其中，不能贡献给水泥浆的流动性：当减水剂加入到水泥浆中，吸附在水泥颗粒表面，离子基团朝向水，使水泥颗粒表面带有几毫伏的负电荷，引起水泥颗粒相互排斥，打破了絮凝结构，释放其包含的水，改善分散性静电排斥作用；阻止絮凝结构的形成。,加减水剂前的絮凝结构,减水剂分子在水泥颗粒表面的吸附,加入减水剂后，絮凝结构被打破,减水剂分散水泥的机理,引气机理,搅拌水可产生气泡，但很快消失，为什么？水的表面张力是气泡不稳定！水中加入引气剂后水的表面张力降低，在搅拌过程中将空气引入而产生许多气泡；通过吸附于气泡表面形成单分子膜，减小液气界面能(表面张力)，使气泡表面的液膜坚固不易破裂而稳定存在。,A

18、、B两混凝土采用相同的水泥、砂、石，A掺用了引气剂，并降低了水灰比，其抗渗性优于B。请观察两混凝土断面的孔结构，并讨论如何可提高混凝土抗渗性。,讨论:A混凝土虽有较多气泡，但这些气泡是不连通的，截断了毛细管通道，从而提高了抗渗性。且其减少了水灰比，使其它部分更为致密。可见，改善混凝土孔结构，提高混凝土密实度，可提高混凝土抗渗性。,引气剂的作用效果,改善拌和物的和易性，改善保水性，减少泌水性；混凝土的抗渗性提高50%，抗冻标号提高3倍；降低混凝土的强度，引入1%的空气，可使强度下降56%；,氯盐防冻剂锈蚀钢筋北京某旅馆的一层钢筋混凝土工程在冬季施工，为使混凝土防冻，在浇筑混凝土时掺入水泥用量3的

19、氯盐。建成使用两年后，在A柱柱顶附近掉下一块约40 mm直径的混凝土碎块。停业检查事故原因，发现除设计有失误外，其中一重要原因是在浇筑混凝土时掺加的氯盐防冻剂，它不仅对混凝土有影响，而且腐蚀钢筋，观察底层柱破坏处钢筋，纵向钢筋及箍筋均已生锈，原直径6锈为5.2左右。细及稀的箍筋难以承受柱端截面上纵向筋侧向压屈所产生的横拉力，使箍筋在最薄弱处断裂，断裂后的混凝土保护层易剥落，混凝土碎块下掉。,原因：施工时加氯盐防冻，应同时对钢筋采取相应的阻锈措施。该工程因混凝土碎块下掉，引起了使用者的高度重视，停业卸去活荷载，并对症下药地对已有柱外包钢筋混凝土的加固措施，使房屋倒塌事故得以避免。,工程实例,Best Wish For You,Best Wish For You,谢谢,