土木工程材料混凝土.

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1、黑龙江八一农垦大学工程学院 土木教研室 第四章 混凝土 本章学习指导 1、掌握普通混凝土组成材料的品种、技术要求 及选用。熟练掌握各种组成材料各项性质的要求 ，测定方法及对混凝土性能的影响。 2、熟练掌握混凝土拌合物的性质及测定和调整 方法。 3、熟练掌握硬化混凝土的力学性质，变形性质 和耐久性及其影响因素。、 4、重点掌握混凝土的配合比设计方法。 5、了解混凝土技术的新发展及其发展趋势。 41 概 述 正在施工的秦山核电站正在施工的秦山核电站 第六讲 混凝土拌合物组成材料 一、混凝土的定义 混凝土（广义） 由胶凝材料、细骨料、粗 骨料、水（外加剂、掺合料）组 成，经过胶凝材料凝结硬化后， 形

2、成具有一定强度和耐久性的人 造石材。 普通混凝土 由水泥、砂、石子、水以 及必要时掺入的外加剂组成，经 过水泥凝结硬化后形成的、具有 一定强度和耐久性的人造石材。 又称为水泥混凝土，简称为“混凝 土”。 三峡工程钢筋混凝土重力坝三峡工程钢筋混凝土重力坝 二、混凝土的分类 按体积密度分 重混凝土 02800kg/m3。 普通混凝土 0 2000 2800kg/m3。 轻混凝土 02000kg/m3。 按胶凝材料分 水泥混凝土、硅酸盐混凝土、沥 青混凝土、聚合物水泥混凝土、聚 合物浸渍混凝土等。 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 。 二、混

3、凝土的分类 按生产和施工工艺分 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。 喷射混凝土施工喷射混凝土施工 三、混凝土的特点 优点 抗压强度高、耐久、耐火、维修费用低 ； 原材料丰富、成本低； 混凝土拌合物具有良好的可塑性； 混凝土与钢筋粘结良好，一般不会锈蚀钢筋 。 缺点 抗拉强度低（约为抗压强度的1/101/20）、变形 性能差； 导热系数大约为1.8W/（mK）； 自重大（约为2400kg/m3左

4、右）； 硬化较缓慢、生产周期长。 四、混凝土的结构组成 混凝土体积构成 水泥石25左右； 砂和石子60-80以上； 孔隙和自由水15%。 组成材 料 硬化前 硬化后 水泥+水润滑作用胶结作用 砂+石子填充作用骨架作用 42 普通混凝土组成材料 一、水泥 水泥品种 根据工程性质、工程环境，施工条件 强度等级 与配置的混凝土强度等级相适应 等级过低:用量大，成本高，收缩大； 等级过高：用量少，不满足工作性、耐久性等。 二、砂 定义 砂是指粒径在4.75mm以下的颗粒。 分类 按产源分 按技术要求分 类 宜用于强度等级大于C60的混凝土； 类 用于强度等级为C30C60及抗冻、抗 渗或其他要求的混凝

5、土； 类 宜用于强度等级小于C30的混凝土和建 筑砂浆。 砂 天然砂 人工砂 机制砂 混合砂 河砂、湖砂、 山砂、和淡化 海砂等 二、砂 质量技术要求 1.表观密度、堆积密度及空隙率 表观密度s2500kg/m3； 松散堆积密度so1350kg/m3； 空隙率P47%。 2.含泥量、泥块含量及石粉含量 含泥量是指粒径小于0.075mm的颗粒含量； 泥块含量是指粒径大于1.18mm，经水洗、手捏后小 于600m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 。具体指标见表。 二、砂 3.有害物质含量 砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料等 杂物，有害物质主要是云母、轻物质、有机

6、物 、硫化物及硫酸盐、氯化物等。见表。 二、砂 4、砂的粗细程度 （1）定义： 不同粒级的砂粒混合在一起的总体砂的粗细程度。 颗粒大，比表面积小，水泥浆用量少 ，但空隙率大，密实度差 颗粒小，比表面积大，水泥浆用量多 ，但空隙率小，密实度高 第七讲 混凝土拌合物组成材料 二、砂 （2）衡量砂的粗细程度的指标细度模数MX 用六个标准方孔筛测定砂的各号筛的累计筛 余百分率之和即为细度模数MX 由于砂是指粒径小于4.75 mm的岩石颗粒， 故细度模数MX的公式可表示为： 二、砂 （3）细度模数MX的测定方法筛分法 筛筛孔 尺寸 分计筛计筛 余累计筛计筛 余 百分率（%） 分计计 筛筛余 量(g) 分

7、计筛计筛 余百分 率(%) 4.75m m m1a1= m1 /m A1= a1 2.36m m m2a2 = m2/m A2 = a1 + a2 1.18m m m3a3 = m3 /m A3 = a1 + a2 + a3 600m m4a4 = m4/m A4= a1 + a2 + a3 + a4 300m m5a5 = m5 /m A5 = a1 + a2 + a3 + a4 + a5 150m m6a6 = m6 /m A6= a1 + a2 + a3 + a4 + a5+ a6 二、砂 （4）砂按细度模数的分类： 根据细度模数的计算公式可知，细度模数值 越大，表示砂越粗； 粗砂：MX

8、 =3.73.1 中砂：MX =3.02.3 细砂：MX =2.21.6 二、砂 5、颗粒级配 （1）定义： 颗粒级配是指不同粒径颗粒搭配的比例情况 （2）意义： 级配良好的砂，不同粒径颗粒搭配比例适当，其空隙 率小，可使颗粒达到理想堆积状态，密实度高且总表面积 小，综合考虑砂的粗细程度及颗粒级配，应选择空隙率小 （级配好）且尽可能粗的砂。可以节约水泥或改善混凝土 拌合物的和易性。 二、砂 （3）颗粒级配采用筛分法确定。 （4）颗粒级配的指标（详见下页表） 级配区： 国家标准GB/T146842001规定：对细度模数为3.7- 1.6的普通砼用砂,根据600m方孔筛的累计筛余百分率A4, 划分

9、为1区、2区、3区三个级配区。 （5）级配的选择 宜优先选择级配在2区的砂；当采用1区砂时，应适当 提高砂率；当采用3区砂时，应适当减小砂率。 二、砂 方筛孔累计筛余率， 1区2区3区 9.50mm 4.75mm 2.36mm 1.18mm 600m 300m 150m 0 100 355 6535 8571 9580 10090 0 100 250 5010 7041 9270 10090 0 100 150 250 4016 8555 10090 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。 2）1区人工砂中150m筛孔的累计

10、筛余可以放宽到10085，2区人工 砂中150m筛孔的累计筛余可以放宽到10080，3区人工砂中 150m筛孔的累计筛余可以放宽到10075。 砂的颗粒级配区（国家标准GB/T146842001） 三、石子 定义 粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料。 分类 按产源分：卵石和碎石 按技术要求分： 类 宜用于强度等级大于C60的混凝 土； 类 用于强度等级为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。 三、石子 质量技术要求 1.表观密度、堆积密度及空隙率 表观密度g2500kg/m3； 松散堆积密度go1350kg/m3； 空隙率P47%。

11、 2.含泥量、泥块含量及石粉含量 含泥量是指粒径小于0.075mm的颗粒含量； 泥块含量是指卵石、碎石中粒径大于4.75mm经水洗 手捏后小于2.36mm的颗粒含量。具体指标见表。 三、石子 3.针片状颗粒含量 针状颗粒是指颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均 粒径2.4倍者； 片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径0.4倍者。 针片状颗粒不仅本身容易折断，而且会增加骨料的 空隙率，使拌合物和易性变差，强度降低。见表 4.有害物质含量 卵石、碎石中不应混有草根、树叶、树枝、 塑料、煤块和炉渣等杂物。见表。 三、石子 5.强度 采用岩石抗压强度和压碎指标两种检验： 岩石抗压强度是将母岩制成 50mm50m

12、m50mm立方体试件，在水饱和状态下测定其 极限抗压强度值。 压碎指标是将一定质量风干状态下9.50 19.0mm的颗粒装入标准圆模内，在压力机上按1kN/s速度均 匀加荷至200kN并稳定，卸荷后用2.36mm的筛筛除被压碎 的细粉，称出筛余量。按下式计算： 式中：Qc压碎指标值 ； G1试样的质量 ，g； G2压碎后的筛余量，g。 6.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。 筛分分级：12个标准筛： 2.36mm 4.75mm 9.5mm 16mm 19mm 26.5mm 31.5mm 37.5mm 53.0mm 63.0mm及9

13、0mm共十二个方孔筛 粗骨料的颗粒级配有连续级配与间断级配两种 三、石子 三、石子 （1）连续级配： 石子的粒径从大到小连续分级，每一级都占适当比 例 A、六个连续粒级：5-10 mm、5-16 mm、5-20 mm 、5-25 mm、5-31.5 mm、5-40 mm，适合于现浇塑性 混凝土； B、优点：拌和物工作性好，不易发生离析； C、缺点：粒径较大时在运输、存放时易发生离析 ，影响级配。 三、石子 （2）间断级配： 石子粒级不连续，人为剔去某些中间粒级 A、五个间断级配：10-20 mm、16-31.5 mm、20- 40 mm、31.5-63 mm、40-80 mm，适合于采用机械拌

14、 合和振捣的干硬性混凝土； B、优点：能有效降低颗粒间空隙，节约水泥； C、缺点：易发生离析。 三、石子 7.最大粒径 粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒级的最 大粒径。 从结构上考虑 根据规定，混凝土用粗骨料的最大粒径不得 超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小净间距 的3/4；对混凝土实心板，不宜超过板厚的1/3，且不得超过 40mm。 从施工上考虑 对泵送混凝土，粗骨料最大粒径与输送管内 径之比碎石不宜大于1：3，卵石不宜大于1：2.5，高层建筑 宜在1：31：4，超高层建筑宜在1：41：5。 从经济上考虑 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。 四、水 混凝土拌合和养护用水按水源不同分为饮用水 、地表水、地下水和经适当处理的工业用水。 拌制和养护混凝土宜采用饮用水，当采用其它 来源水时，应符合混凝土拌合用水标准（ JGJ631989）的规定。 二、砂含泥量、泥块含量及石粉含量 项 目指 标 类类类 含泥量（质量计，%）1.0