混凝土材料调研.ppt

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1、混 凝 土(concrete),concrete,concretus“共同生长”,主要内容：,一、混凝土的概念 二、混凝土的特点 三、混凝土的分类 四、普通混凝土的组成材料 五、普通混凝土的技术性能 六、其他品种混凝土 七、混凝土构造,一、混凝土的概念,混凝土（简称“砼”）:是由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例配合，拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。,硬化前的混凝土常被称为混凝土拌和物；如果在混凝土中配有钢筋，则称之为钢筋混凝土；如果混凝土组成中没有粗骨料则为砂浆；而由水泥和 水拌和所得到的是水泥浆。,二、混凝土的特点,1、使用方便：新拌制的混凝土拌和物具有良好的可塑性，可浇注成各

2、种形状和尺寸的构件及结构物。2、价格低廉：原材料丰富，就地取材，其中80%的砂石料均为地方材料，价格便宜，节能经济。3、高强耐久：普通混凝土的强度为2055MPa,具有良好的耐久性。4、性能易调整：改变组成材料的品种和数量，可制成不同性能的混凝土，以满足工程的不同要求。5、有利环保：混凝土可充分利用工业废料，如矿渣、粉煤灰等，降低环境污染。6、主要缺点：自重大，抗拉强度低，呈脆性，易产生裂缝。,三、混凝土的分类,混凝土的分类方式,按干表观密度按胶凝材料按用途按生产和施工工艺按强度按配筋情况,按干表观密度分:重混凝土02600kg/m3。普通混凝土0 1950 2600kg/m3。轻混凝土019

3、50kg/m3。按胶凝材料分:水泥混凝土、水玻璃混凝土、沥青混凝土、聚合物水泥混凝 土等。按用途分:结构混凝土、防水混凝土、道 路混凝土、耐酸混凝土、大体 积混凝土、防辐射混凝土等。,三、混凝土的分类,沥青混凝土：在公路工程中应用较多,水泥混凝土:在土木工程中应用最广泛,按生产和施工工艺分：现浇混凝土、预拌混凝土（商品 混凝土）、泵送混凝土、喷射混 凝土、碾压混凝土、离心混凝土 等。按强度分：普通混凝土C60。高强混凝土C60。超高强混凝土100MPa。按配筋情况分：素混凝土、钢筋混凝土、预应力 混凝土、钢纤维混凝土等。,三、混凝土的分类,Precast concreteDeposit con

4、creteShotcrete concrete,三、混凝土的分类,混凝土按强度分类,普通混凝土 高强混凝土,四、普通混凝土的组成材料,砼 Concrete,水泥(cement)水(water)细骨料(fine-aggregate)骨料(fine-aggregate)粗骨料(coarse-aggregate)外加剂(admixture)掺合料(additive),四、普通混凝土的组成材料,各种材料的作用：1、水泥 水泥加水形成水泥浆；水泥浆包裹在砂粒表面并填充砂粒间的空隙形成水泥砂浆；水泥砂浆又包裹石子并填充石子间的空隙而形成混凝土。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

5、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、普通混凝土的组成材料,各种材料的作用：2、水 混凝土中的拌和水有两个作用:供水泥进行水化反应 与水泥拌和形成水泥浆，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。剩余水留在混凝土的孔（空）隙中：使混凝土中产生孔隙 对防止塑性收缩裂缝与新拌混凝土和易性有利 对硬化混凝土抗渗透性、强度和耐久性不利,四、普通混凝土的组成材料,各种材料的作用：3、骨料 粒径大于0.08mm，小于5.0mm的骨料称细骨料，一般称为砂。粒径大于5.0mm的骨料称为粗骨料，一般

6、采用石子。粒径小于0.08mm的称为泥土。砂可分为：山砂、河砂、海砂、人工砂。山砂含泥量一般较高；海砂对混凝土有腐蚀作用；人工砂成本较高；河砂质量较好，价格低廉，工程上采用 较普遍。普通混凝土用的石子分为：碎石、卵石。,四、普通混凝土的组成材料,各种材料的作用：3、骨料 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,四、普通混凝土的组成材料,各种材料的作用：4、外加剂 化学外加剂：在拌制砼过程中掺入的用以改善 砼性能的物质，掺量一般不大于水泥质量 5%(特殊情况除外)。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加快；减水

7、剂减少拌和需水量；引气剂在混凝土中引起封闭气孔；加气剂在混凝土中加入大量气泡；包括引气剂 和发气剂，可用来生产加气混凝土砌块,四、普通混凝土的组成材料,各种材料的作用：5、掺合料 矿物掺合料：与砼其他组分一起，直接 加入的人造或天然的矿物材料以及工业 废料，掺量一般大于水泥重量5%。作用：减少水泥用量，改善混凝土性能 粉煤灰 磨细矿渣粉 硅灰 磨细煤矸石,五、普通混凝土的技术性能,混凝土的技术性质要求主要包括：,新拌混凝土与施工条件相适应的和易性（工作性）硬化混凝土符合设计要求的强度和变形性能 与使用环境相适应的耐久性,五、普通混凝土的技术性能,和易性：,是指由水泥浆和骨料拌和而成的混凝土拌和

8、物，在一定的施工条件下，便于各种施工工序（拌和、运输、浇灌和振捣）的操作，以保证获得均匀密实的混凝土的性能。,和易性包含流动性、粘聚性和保水性三方面的内容。,五、普通混凝土的技术性能,粘聚性（抗离析性）：在运输和浇注过程中，能保持整体均匀性，不发生离析分层现象的性能。,流动性：在自重或外力作用下，能产生流动并均匀密实地充满模型的能力。,保水性：混凝土拌和物具有一定的保持内部水分、不致产生严重泌水的性能。,和易性：,五、普通混凝土的技术性能,和易性：,1、测试方法（1）塌落度试验（2）VB试验（3）密实因素实验,2、影响因素（1）用水量（2）水泥品种及用量（3）外加剂（4）集料特征和级配,坍落度

9、试验,五、普通混凝土的技术性能,和易性：,3、塌落度损失(1)随时间降低:水分蒸发；水泥水化消耗 水；新生态水化产物表面吸附水(2)温度影响:温度升高，水化快，蒸发快(3)环境湿度影响(4)熟料组成影响:高碱高C3A水泥塌落度损失快(5)矿渣、粉煤灰等可减缓塌落度损失(6)加剂影响不同,4、改善混凝土和易性的措施（1）改善粘聚性和保水性的措施 选用级配良好的骨料，连续级配最好。限制粗骨料的最大粒径。适当增大砂率或掺加掺合料，如粉煤灰、矿渣粉等。掺加外加剂，如减水剂、引气剂等。（2）改善流动性的措施 尽可能选用较粗大的粗骨料和细骨料。骨料级配良好，含泥量少、杂质含量低的骨料。保持水灰比不变，适当

10、增加水泥用量，或保持砂率不 变，增加砂石用量 降低砂率。掺加减水剂。,五、普通混凝土的技术性能,和易性：,五、普通混凝土的技术性能,强度：,工程材料的强度通常被定义为抵抗外力不受破坏的 能力。混凝土强度与引起破坏时的应力有关，强度 与达到破坏极限的应力最大值可视为同义词。混凝土的强度包括抗压、抗拉、抗弯和抗剪等，其 中抗压强度最大，故混凝土主要用来承受压力。混 凝土的抗压强度与各种强度及其他性能之间有一定 相关性，因此混凝土的抗压强度是结构设计的主要 参数，也是混凝土质量评定的指标。,影响混凝土强度的因素：1、原料因素：水泥强度：水泥强度的大小直接影响混凝土强度 的高低，混凝土的强度与水泥的强

11、度成正比关系。水灰比：满足和易性要求的混凝土，在水泥强度等级 相同的情况下，水灰比越小，水泥石的强度越高，与 集料粘结力也越大，混凝土的强度就越高。一般采用 下面直线型的经验公式来表示：集料的种类、数量和质量 外加剂和掺合料,五、普通混凝土的技术性能,强度：,五、普通混凝土的技术性能,强度：,2、生产工艺因素：施工条件搅拌与振捣 养护条件：混凝土养护是致力于优化水泥水化的步 骤和条件。其包括：从新拌混凝土注入模板开始的 养护时间、环境温度和湿度等。龄期：在正常养护条件下，混凝土强度将随着龄期 的增长而增长。,3、实验因素：试件形状尺寸 表面状态 含水程度：混凝土试件含水率越高，其强度越低。加荷

12、速度,五、普通混凝土的技术性能,强度：,提高混凝土强度和促进强度发展的主要措施：1、采用高强水泥和快硬早强类水泥。2、减小水灰比和单位体积用水量。3、采用级配良好的骨料。4、掺加混凝土外加剂和掺合料。5、采用机械搅拌和振捣成型。6、加强养护。7、采用蒸汽养护或蒸压养护。,五、普通混凝土的技术性能,变形性能：,1、化学变形 混凝土在硬化过程中，由于水泥水化物的体积小于反应 物（水泥和水）的体积，导致混凝土在硬化时产生收缩，称 为化学收缩。化学收缩是不可恢复的。化学收缩值很小，对混凝土结构没有破坏作用。2、干湿变形 混凝土产生干湿变形的原因是由于水泥石中胶体的吸附 水和毛细孔水的变化造成的，当水分

13、减少时，胶体紧缩，毛 细管产生负压，从而使混凝土体积收缩，反之产生体积膨胀。混凝土的湿涨变形值很小，对结构无破坏作用，干缩变形可 使混凝土表面产生较大的拉应力而开裂，使混凝土的强度、抗渗性、抗冻性下降。影响混凝土干湿变形的因素有水泥品种、用量、水灰比、骨料规格与质量、养护条件等。,五、普通混凝土的技术性能,变形性能：,3、温度变形（1）水化硬化过程中的温度变形 水泥水化熱使混凝土温度上升，造成内外温差，从而导 致混凝土表面开裂。为降低混凝土内部温度，可采用水化 熱较低的水泥品种，降低水泥用量，掺加缓凝剂，人工降 温等措施。（2）正常使用状态下的温度变形 混凝土的热膨胀系数一般为（0.61.3）

14、10-5/，即温度上升1，1m长的混凝土长度变化约为0.01mm。温 度变形对大体积混凝土、大面积混凝土、长结构混凝土极 为不利，易使混凝土结构产生裂缝，设计规范规定采用设 置变形缝（伸缩缝）来限制结构长度，减少温度变形对结 构的不利影响。,五、普通混凝土的技术性能,变形性能：,4、荷载作用下的变形(1)混凝土在短期荷载作用下的变形弹塑性变形 混凝土是一种非均质材料，在外力作用下，产生 弹塑性变形，其应力与应变的关系不是直线而是曲 线。,(2)混凝土在长期荷载作用下的变形徐变 混凝土在长期不变的荷载作用下，沿作用力方向 随时间而产生的塑性变形称为混凝土的徐变。,五、普通混凝土的技术性能,耐久性

15、：,1、抗渗性,2、抗冻性,3、抗侵蚀性,4、炭化,5、碱骨料反应,五、普通混凝土的技术性能,耐久性：,提高混凝土耐久性的措施:1、合理选择水泥品种和水泥标号，掺加适量的活性 掺合料。2、采用较小的水灰比，并限制最大水灰比和最小水 泥用量。3、采用质量好、级配好、粒径适当的骨料。4、掺加外加剂或引气剂。5、加强养护，特别是早期养护。6、采用机械搅拌和机械振捣。7、必要时，适当增大砂率。,六、其他品种混凝土,1、高强混凝土 高强混凝土是使用水泥、砂、石等传统原材料，通过添加一定数量的高效减水剂或同时添加一定数量的活性矿物材料，采用普通成型工艺制成的具有高强性能的一类水泥混凝土。高强混凝土的概念，

16、并没有一个确切的定义，在不同的历史发展阶段，高强混凝土的涵义是不同的。由于各国之间的混凝土技术发展不平衡，其高强混凝土的定义也不尽相同。即使在同一个国家，因各个地区的高强混凝土发展程度不同，其定义也随之改变。正如美国的SShah教授所指出的那样：“高强混凝土的定义是个相对的概念，在休斯顿认为是高强混凝土，而在芝加哥却认为是普通混凝土。”在我国，通常将强度等级等于或超过C50级的混凝土称为高强混凝土。,六、其他品种混凝土,高强混凝土,高强混凝土管桩,2、纤维混凝土 纤维增强混凝土（Fiber Reinforced Concrete，FRC）或简称纤维混凝土是以水泥浆、砂浆或混凝土为基材，以非连续

17、的短纤维或连续的长纤维作为增强材料，均匀地掺合在混凝土中而组成的一种新型水泥基复合材料的总称。在水泥石、砂浆或混凝土中掺入抗拉强度高、极限延伸率大、抗酸碱性好的纤维后，从微观机制上改良了基体的力学性能，弥补了砂浆或混凝土抗拉强度低、极限延伸率小、韧性差的缺点。纤维混凝土最适用于厚度较薄的结构，这种结构如采用传统钢筋增强，要正确放置钢筋是十分困难的。另外，喷射纤维混凝土适合制作不规则的产品，与具有等效强度、厚度较大的钢筋混土相比，采用相对较薄的纤维混凝土可以显著减轻结构自重。土木工程中应用最广的纤维混凝土按纤维类别分为四种：钢纤维混凝土（SFRC）、玻璃纤维混凝土（GFRC）、碳纤维混凝土（CF

18、RC）以及合成纤维混凝土（SNFRC）,六、其他品种混凝土,六、其他品种混凝土,纤维混凝土水工建筑物,钢纤维混凝土产品,六、其他品种混凝土,3、轻集料混凝土 轻集料混凝土是指用轻质粗集料、密度小于1950kg/m3的混凝土。轻集料混凝土主要用作保温隔热材料。一般情况下，密度较小的轻集料混凝土强度也较低，但保温隔热性能较好；密度较大的轻混凝土强度也较高，可以用作结构材料。与普通混凝土相比，轻集料混凝土在强度几乎没有多大改变的前提下，可使结构自身的重量降低3035%，工程总造价将降低5%20%，不仅间接地提高了混凝土的承载能力，降低成本，还能改善保温、隔热、隔音等功能性，满足现代建筑不断发展的要求

19、。,六、其他品种混凝土,轻集料混凝土空心砌块,轻集料混凝土墙板,六、其他品种混凝土,4、自密实混凝土 密实是对混凝土最基本的要求。混凝土若不能很好地密实，其性能就不能体现。在普通混凝土的施工中，混凝土浇注后，需通过机械振捣，使其密实，但机械振捣需要一定的施工空间，而在建筑物的一些特殊部位，如配筋非常密集的地方，无法进行振捣，这就给混凝土的密实带来了困难。然而，自密实混凝土能够很好地解决这一问题。自密实混凝土指混凝土拌合物主要靠自重，不需要振捣即可充满模型和包裹钢筋，属于高性能混凝土的一种。该混凝土流动性好，具有良好的施工性能和填充性能，而且集料不离析，混凝土硬化后具有良好的力学性能和耐久性。,

20、六、其他品种混凝土,自密实混凝土建筑,自密实混凝土施工,六、其他品种混凝土,5、大体积混凝土 大体积混凝土工程在现代工程建设中，如各种型式的混凝土大坝、港口建筑物、建筑物地下室底板以及大型设备的基础等有着广泛的应用。但是对于大体积混凝土的概念，一直存在着多种说法。我国混凝土结构工程施工及验收规范认为，建筑物的基础最小边尺寸在13m范围内就属于大体积混凝土。大体积混凝土的特点除体积较大外，更主要的是由于混凝土的水泥水化热不易散发，在外界环境或混凝土内力的约束下，极易产生温度收缩裂缝。,六、其他品种混凝土,大体积混凝土,六、其他品种混凝土,6、装饰混凝土 水泥混凝土是当今世界最主要的土木工程材料，

21、但其美中不足是外观颜色单调、灰暗、呆板给人以压抑感。于是，人们设法在建筑物的混凝土表面上作适当处理，使其产生一定的装饰效果，具有艺术感，这就产生了装饰混凝土。混凝土的装饰手法很多，通常是通过混凝土建筑的造型，或在混凝土表面做成一定的线型、图案、质感、色彩等获得建筑艺术性，从而满足建筑立面、地面或屋面的不同装饰要求。目前装饰混凝土主要有：彩色混凝土、清水混凝土、露石混凝土、镜面混凝土。,六、其他品种混凝土,清水混凝土建筑,六、其他品种混凝土,7、聚合物混凝土 在混凝土中引入聚合物可以显著改善混凝土的抗渗性，抗裂性、力学性能、电学性能等。聚合物的混凝土通常按聚合物引入方式的不同，分为聚合物胶结混凝土、聚合物改性水泥基复合材料及聚合物浸渍混凝土三种。,七、混凝土构造,七、混凝土构造,