【材料课件】4 混凝土资料讲解

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1、4 混 凝 土,4.1 概 论 4.2 普 通 混 凝 土 的 组 成 材 料 4.3 普通混凝土拌合物的和易性 4.4 普 通 混 凝 土 的 强 度 4.5 普 通 混 凝 土 的 耐 久 性 4.6 混 凝 土 外 加 剂 4.7 普通混 凝 土 的 配 合比设计 4.8 其 它 品 种 混 凝 土,4.1 概 论 混凝土是由胶结材料、粗骨料、细骨料、水和 外加剂，按适当比例配制并经硬化而成 , 具有所需 形体、和易性、强度和耐久性的一种人造石材。,4.1.1 混凝土的分类,1. 按用途分 结构混凝土、抗渗混凝土、抗冻混凝土、大体积 混凝 土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、装饰混凝

2、土等。 2. 按所用胶结材料不同分 水泥混凝土 (又称普通混凝土)、石膏混 凝土、沥青混凝土、水玻璃混凝土等。 3. 按表观密度分 重混凝土、普通混凝土、轻混凝土。 4. 按强度等级分 普通混凝土(C60以下)、高强混凝(60MPa)、超 高强混凝土(100MPa) 。 5. 按施工工艺分 喷射混凝土、泵送混凝土、碾压混凝土、压力灌 浆混凝土、离心混凝土、真空脱水混凝土 。,4.1.2 混 凝 土 的 特 点,具备以下优点： 1. 混凝土中占80%的砂、石骨料资源丰富,可就地取材,价格便宜。 2. 可根据工程需要浇筑成各种形状尺寸的构件。 3. 调整混凝土材料组成，可获得不同的性能和要求。 4

3、. 混凝土抗压强度高，可与钢筋及其它加强材料组成互补性的受力。 整体，以弥补混凝土抗拉、抗折、抗剪强度低的缺点。 5. 混凝土具有很好的抗冻性、抗渗性、耐腐蚀性。 混凝土的缺点是自重大、抗拉强度低、脆性大、导热性强等。,绪,普通混凝土（以下简称混凝土）是由水泥、细骨料（砂）、粗骨料（卵石、碎石）和水四种基本材料组成，必要时掺入适量的掺加料和外加剂。混凝土拌合物中，水泥和水形成水泥浆，在混凝土硬化前，起润滑作用，硬化后，起粘结作用，石在其中起骨架作用，砂起填充作用。,4.2.1 水 泥,1.水泥品种的选择 选择水泥品种应根据工程特点、所处环境 及设计、施工要求等选用。常用水泥品种的选择详见第3章

4、。 2.水泥强度等级的选择 原则上，水泥强度等级应与混凝土强 度等级相适应。一般对于中、低强度的混凝土(通常指C30 以 下）,水泥强度等级为混凝土强度等级的1.52.0倍为宜, 对于高强度混凝土可取0.91.5倍。用高强度等级的水泥配 制低强度等级的混凝土会使水泥用量减少而对混凝土的和易 性及耐久性带来不利影响，需加外掺料。,4.2.2 细 骨 料（砂）,混凝土用细骨料, 粒径在150m4.75mm之间。混凝土用细骨料应符合 GB / T146842001建筑用砂的规定。 1. 砂的分类 砂按产源分天然砂、人工砂两类 ： 天然砂是岩石经自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的。天然砂分河砂、湖砂

5、、山砂 和 海砂。建筑工程中一般多采用河砂 。 人工砂为经除土处理的机制砂、混合砂的统称。机制砂由机械破碎、筛分制成。混合砂是由机制砂和天然砂混合制成，执行人工砂的技术要求和试验方法。,2砂 的 技 术 要 求,砂(石)按技术要求分为类、类、类三种。类宜用于大于C60的混凝土；类宜用于C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；类宜用于小于C30的混凝土和建筑砂浆 。 (1) 砂的细度模数(Mx)和颗粒级配 粗细程度是指不同粒径的砂混合后，总体的粗细程度。用细度模数(Mx)衡量，并分粗砂(Mx=3.73.1)、中砂(Mx=3.02.3)、细砂(Mx=2.21.6)。以上三种砂均可拌混凝土, 但

6、用粗砂省水泥。 颗粒级配是指不同粒径砂搭配组合情况。级配良好的砂，其空隙率及总表面积均较小，既省水泥，又可提高混凝土的密实性。普通混凝土用砂，应处于表4.2中三个级配区的任一区中。 拌制混凝土时，砂的粗细和颗粒级配应同时考虑。,2砂 的 技 术 要 求,(2） 有害杂质 砂中的有害杂质包括泥、泥块、云母、轻物质、硫化物、硫酸盐、有机 物等。泥、泥块、云母等粘附在砂的表面，阻碍水泥石与砂的粘结，降低混凝土的强度和耐久性；硫化物及硫酸盐对水泥石有侵蚀作用；有机物影响水泥的水化和硬化；氯化物对钢筋有锈蚀作用。天然砂中有害杂质的含量应符合表4.3的要求 。 （3）砂的坚固性 指砂在自然风化和其他物理、

7、化学因素作用下，抵抗破裂的能力。标准规定,天然砂用硫酸钠溶液经5次循环检验后,其质量损失应符合表4.5的规定。人工砂用压碎指标法试验、压碎指标值应符合表4.6规定。 （4）表观密度、堆积密度、空隙率 表观密度2500kg/m3；堆积密度1350kg/m3；空隙率47 %。,4.2.3 粗骨料（卵石、碎石）,普通混凝土用粗骨料应符合GB/T146852001建筑用卵石、碎石的规定。 1. 粗骨料的分类 粗骨料分卵石和碎石两类。卵石是由天然岩石经自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的粒径大于4.75mm的岩石颗粒。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。碎石大多由天然岩石经破

8、碎、筛分制成。,2粗骨料的技术要求,(1)最大粒径与颗粒级配 粗骨料的粗细程度用最大粒径表示。粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。粒径越大，其表面积越小，能减少用水量而提高强度，因此，最大粒径应尽可能选得大些。 工程中，粗骨料最大粒径的确定受结构截面尺寸、钢筋净距及施工条件的限制。规范规定：混凝土用粗骨料，其最大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40 mm。 粗骨料级配分连续粒级和单粒级两种。连续粒级是每级骨料都占一定比例，又称连续级配，其配制的混凝土和易性好，不易发生离析现象，目前应用较广泛 。,2粗骨

9、料的技术要求,(2) 有害杂质 粗骨料中有害杂质及其对混凝土性质的影响与细骨料相同，其含量应符合表4.8的规定。 （3) 针、片状颗粒含量 卵石、碎石颗粒的长度大于该颗粒所属粒级平均粒径2.4倍 的为针状颗粒；厚度小于平均粒径0.4倍的为片状颗粒。针、片 状颗粒受力时容易折断,影响混凝土强度、和易性、耐久性,且 会增大骨料的空隙率。针、片状颗粒含量应符合表4.9的规定。 (4) 坚固性 坚固性是卵石、碎石在自然风化和其他外界物理、化学因 素作用下抵抗破裂的能力。采用硫酸钠溶液法试验，卵石和碎 石经5次试液循环后，其质量损失应符合表4.10的规定。,2粗骨料的技术要求,（ 5） 强度 碎石和卵石

10、强度,采用抗压强度和压碎指标两种方法检验。 岩石抗压强度检验,是将碎石的母岩制成直径与高均为5 cm 的圆柱体或边长为5cm的立方体，在水饱和状态下, 测定其极限抗压强度值。火成岩应不小于80MPa ,变质岩应不小60MPa; 水成岩应不小于30MPa。 压碎指标检验, 是将一定量的石子放在压力机上加荷,卸荷后称取被压碎的细粒 , 按式计算压碎指标值, 应小于表 4.11 规定。,4.2.4 混凝土拌合用水,混凝土拌合用水应符合混凝土拌和用水标 准（JGJ6389）的规定。 符合国家标准的生活饮用水，均可拌制各种 混凝土。,4.3 普通混凝土拌合物的和易性,4.3.1 和易性的概念 和易性是指

11、混凝土拌合物易于施工操作(搅拌、运输、浇注、振捣),并获得质量均匀、成型密实混凝土的性能。和易性是一项综合技术 性质，包括内容如下。 流动性 是指拌合物在自重或机械振捣作用下,产生流动的性能。 粘聚性 是指拌合物各组成材料间具有的粘聚力,不致产生分层、离析现象的性能。 保水性 是指拌合物不致产生严重泌水现象的能力。 流动性、粘聚性和保水性三者之间既相互联系又相互矛盾。良好的和易性，就是使三方面均设法达到良好的状况。,4.3.2 和易性的测定方法,根据国家现行标准 普通混凝土拌合物性能试 验方法（GBJ8085）的规定,用坍落度法和维勃稠 度发测定混凝土拌合物的流动性，辅以直观经验评定 粘聚性和

12、保水性。坍落度法的试验方法及所用仪器详 见本教材第十章 “ 建筑工程材料试验 ” 部分。,4.3.3 影响和易性的主要因素,1.组成材料性质； 2.水泥浆用量和稠度； 3.砂率； 4.温度和时间； 5.外加剂。,4.4 普通混凝土的强度,4.4.1 抗 压 强 度 1.立方体抗压强度及强度等级 按标准制作 150150150mm 立方体试件,在温度20 3，相湿 度90% 以上条件下养护28d，所测的抗压强度值为混凝土立方体抗压度 混凝土强度等级是按立方体抗压强度标准值(具有95%保证率)确定的用 符号C与立方体抗压强度标准值( N/mm2 即MPa )表示,划分为C7.5 、C10、 C15

13、、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60共12个。例C30表示混凝土立 方体抗压强度30 MPa 的概率为95 % 以上。 2.轴心抗压强度(棱(圆)柱体强度)(fcp) 工程中构件多是棱(圆)柱体，结构计算时采用轴心抗压强度作为值 依据。轴心抗压强度(0.700.80)立方体抗压强度。,4.4 普通混凝土的强度,4.4.2 混凝土的抗拉强度(fts） 混凝土是脆性材料，其抗拉强度只有抗压强度的1/101/20。所以在钢筋混凝土结构设计中配置钢筋来承受结构中的拉力。 4.4.3 混凝土与钢筋的粘结强度 混凝土与钢筋的粘结强度，来源于混凝土与钢筋之间的摩擦力、钢筋

14、与水泥石之间的粘结力及变形钢筋表面的机械啮合力。,4.4 普通混凝土的强度,4.4.4 影响混凝土强度的因素 1.水泥强度与水灰比 - 主要因素； 2.骨料种类及性质； 3.施工工艺水平； 4.养护条件； 5.龄期； 6.外加剂、掺加料。 4.4.5 提高混凝土强度的措施 1.采用高强度等级水泥或早强型水泥； 2.采用低水灰比的干硬性混凝土； 3.采用质量、级配良好的骨料及合理砂率。尽量采用碎石； 4.加强养护。采用自然养护、蒸汽养护； 5.采用机械搅拌和振捣，改进施工工艺； 6.掺入混凝土外加剂、掺加料。,4.5 普通混凝土的耐久性,4.5.1 抗渗性 指混凝土抵抗有压液体(水、油等)渗透的

15、能力。用抗渗等级表示，有P4、P6、P8、P10、P12 五个等级，分别表示能承受0.4、0.6 MPa 等静水压力而不渗水。 4.5.2 抗冻性 指混凝土能经受多次冻融循环而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。用抗冻等级表示，有F10 、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300九个等级,分别表示混凝土能承受冻融循环的次数不少于10、15等次。 4.5.3 抗侵蚀性 混凝土有软水侵蚀、硫酸盐侵蚀、镁盐侵蚀等。用掺混合材的水泥、提高混凝土的密实度、铺设保护层等方法提高抗侵蚀性。,4.5 普通混凝土的耐久性,4.5.4 碳化 指空气中的CO2与混凝土中水泥石中的Ca

16、（OH）2发生化学作用，生成CaCO3和H2O的过程。碳化可使混凝土毛细孔隙增多。 4.5.5 碱骨料反应 指水泥中的碱（Na2O、K2O）与骨料中的SiO2发生化学反应，在骨料表面生成碱-硅酸凝胶，此凝胶材料吸水体积膨胀（3倍以上），会把混凝土胀裂。可通过控制水泥中碱含量；选用非活性骨料；设法使混凝土干燥；在混凝土中掺入活性混合材料等措施来实现。,4.5 普通混凝土的耐久性,4.5.6 提高混凝土耐久性的措施 1.根据工程所处的环境，合理选择水泥品种； 2.选用杂质少、级配良好、粒径适中的砂石骨料； 3.控制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量； 4.加强振捣和养护，提高混凝土的强度及密实度，避免裂缝、 蜂窝等现象； 5.掺入减水剂或引气剂，改善混凝土孔隙结构，提高混凝土抗渗性、抗冻性等性能； 6.面层浸渍处理或用有机材料作保护层 。,4.6 混凝土外加剂,4.6.1 外加剂的分类 1.改善混