20溷凝土和砂浆（N）教学内容

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1、第六章 混凝土和砂浆,主要内容 普通水泥混凝土的组成材料 普通水泥混凝土的技术性质 混凝土的外加剂 建筑砂浆,概 述 水泥混凝土的定义 水泥混凝土是由水泥、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。,水泥混凝土的优缺点 优点： 使用方便：在凝结前具有良好的塑性，因此可以浇制成各种形状和大小的构件或结构物； 匹配性好：它与钢筋有牢固的粘结力，能制作钢筋混凝土结构和构件； 高强耐久：经硬化后有抗压强度高与耐久性良好的特性； 价格低廉：其组成材料中砂、石等地方材料占80%以上，符合就地取材和经济的原则； 性能易调：可根据工程要求改变材料的组成配合来满足要求。,缺点：

2、抗拉强度低； 由于干缩容易产生裂缝； 自重较大； 施工日期长； 结构物拆除较困难。 改性： 采用轻质骨料可以降低混凝土的自重； 掺入纤维或聚合物，可提高抗拉强度，大大降低混凝土的脆性； 掺入减水剂、早强剂等外加剂，可显著缩短硬化周期，改善力学性能。,水泥混凝土的分类 按表观密度，水泥混凝土可分为： 普通混凝土：干表观密度约为2400kg/m3，是道路路面和桥梁结构中最常用的混凝土。 轻混凝土：干表观密度可以轻达1900 kg/m3，现代大跨度钢筋混凝土桥梁为减轻结构自重，往往采用各种轻集料配制成轻集料结构混凝土，达到轻质高强，以增大桥梁的跨度。 重混凝土：干表密度可达3200 kg/m3 ，为

3、了屏蔽各种射线的辐射采用各种高密度集料配制的混凝土。,按抗压强度，水泥混凝土可分为3大类： 低强度混凝土 抗压强度小于30MPa； 中强度混凝土 抗压强度3060MPa； 高强度混凝土 抗压强度大于60MPa； 超高强混凝土 抗压强度大于100MPa。 此外，可根据工程的特殊要求，配制各种特种混凝土，如：加气混凝土、泵送混凝土、防水混凝土、道路混凝土、水工混凝土、纤维混凝土、补偿收缩混凝土等。,对混凝土质量的基本要求 具有符合设计要求的强度； 具有与施工条件相适应的和易性； 具有与工程环境相适应的耐久性； 材料组成经济合理、生产制作节约能源。,第一节 普通水泥混凝土 一、普通水泥混凝土的组成材

4、料 普通混凝土（简称为混凝土）是由水泥、砂、石和水所组成，另外还常加入适量的掺合料和外加剂。 在混凝土中，砂、石起骨架作用，称为骨料；水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。在硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定的和易性，便于施工。水泥浆硬化后，则将骨料胶结为一个坚实的整体。,普通混凝土的四种基本组成材料： 水泥 砂子 石子 水,水泥浆,砂子,石子,（一）水泥 水泥品种的选择 应当根据混凝土工程性质与特点，工程的环境条件及施工条件，结合各种水泥特性进行合理的选择。 例：路面抢修工程硅酸盐水泥 高温车间路面和抗硫酸盐矿渣水泥 水库大坝火山灰水泥,水泥强度等级的选择 应当与混凝土

5、的设计强度等级相适应。 当水泥强度等级过高：水泥用量过低，和易性和耐久性差； 当水泥强度等级过低水泥用量太多，降低水泥混凝土品质，收缩率加大。 经验证明，配制C30以下的混凝土，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.11.8倍，配制40以上的混凝土，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.01.5倍，同时宜掺入高效减水剂。,（二）细集料 混凝土用细集料一般应采用粒径小于4.75mm的级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的天然砂，也可使用加工的机制砂。 砂按技术要求分为三类： I类宜用于强度等级C60的混凝土； II类宜用于强度等级C30C60的混凝土及有抗冻抗渗或其他要求的混凝土； III类宜用于强度等级C30

6、的混凝土和建筑砂浆。,有害杂质：包括粘土、淤泥，云母，硫化物及硫酸盐，有机质，海砂等。 砂的粗细程度和颗粒级配：砂的粗细程度，通常有粗砂、中砂与细砂之分。砂的颗粒级配，即表示砂中大小颗粒的搭配情况。,（三）粗集料 粒径大于4.75的集料为粗集料（卵石和碎石）。 卵石和碎石按技术要求分为三类： I类宜用于强度等级C60的混凝土； II类宜用于强度等级C30C60的混凝土及有抗冻抗渗或其他要求的混凝土； III类宜用于强度等级C30的混凝土。,碎 石,卵 石,最大粒径 在一定的范围内，石子最大粒径增大，可因用水量的减少提高混凝土的强度。然而石子最大粒径过大时，则由于骨料与水泥砂浆粘结面积下降等原因

7、造成混凝土的强度下降。 从结构的角度规定，混凝土用粗骨料最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的14；同时不得超过钢筋间最小净距的34。对混凝土实心板，骨料的最大粒径不宜超过板厚的12，且不得超过50mm。,颗粒级配 粗骨料的级配原理和要求与细骨料基本相同。 石子的颗粒级配可分为连续级配和间断级配。石子颗粒级配范围应符合规范要求。,（四）混凝土拌合及养护用水 在拌制和养护混凝土用的水中，不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。凡是能饮用的自来水和清洁的天然水，都能用来拌制和养护混凝土。污水、PH值小于的酸性水、含硫酸盐（按3计）超过水重的水均不得使用; 海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物，对水泥石有侵

8、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。,二、水泥混凝土的技术性质 混凝土在未凝结硬化以前，称为混凝土拌合物（也叫新拌混凝土）。它必须具有良好的和易性，便于施工，以保证能获得良好的浇灌质量；混凝土拌合物凝结硬化以后，应具有足够的强度，以保证建筑物能安全地承受设计荷载；并应具有必要的耐久性。,（一）新拌混凝土的工作性（和易性） 和易性的概念 和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运输、浇灌、捣实）并能获致质量均匀、成型密实的性能。 和易性是一项综合的技术性质，包括有流动性、粘聚性和保水性等三方面的含义。,流动性 流动性是指混凝土拌合物在本身自重或施工机械振捣的作用下，能产生

9、流动，并均匀密实地填满模板的性能。 流动性的大小，反映混凝土拌合物的稀稠，直接影响着浇捣施工的难易和混凝土的质量。,泵送混凝土,碾压混凝土,粘聚性 粘聚性是指混凝土拌合物在施工过程中其组成材料之间有一定的粘聚力，不致产生分层和离析的现象，使混凝土保持整体均匀的性能。 分层指混凝土浇注后由于重力沉降产生的不均匀分布现象。 离析指混凝土拌合物各组分分离，造成不均匀和失去连续性的现象。,保水性 保水性是指混凝土拌合物在施工过程中具有一定的保持内部水分的能力，不致产生严重的泌水现象。 泌水从水泥浆中泌出部分拌合水的现象。 保水性差的混凝土拌合物，由于水分泌出会形成容易透水的孔隙，使混凝土的密实性变差，

10、降低其的强度和耐久性。,混凝土拌合物的流动性、粘聚性、保水性之间互相联系又存在矛盾。 如粘聚性好则保水性往往也好，但当流动性增大时，粘聚性和保水性往往变差，反之亦然。 所谓拌合物的和易性良好，就是要使这三方面的性能在某种具体条件下，达到均为良好，即使矛盾得到统一。,和易性的测定方法 目前，尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易性的测定方法。根据我国现行标准普通混凝土拌合物性能试验方法(GB/T50080-2002)，用坍落度和维勃稠度测定混凝土拌合物的流动性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性。,坍落度试验 方法 将混凝土拌合物分三层装入标准坍落度筒中，每层插捣25次并装满刮平。垂直向上将筒提起，混

11、凝土拌合物由于自重将会向下坍落。量测筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差（以mm计），即为坍落度。,混凝土试验搅拌机,坍落度筒,坍落度示意图,坍落度越大，表示混凝土拌合物的流动性越大。 在进行坍落度试验的同时，应观察混凝土拌合物的粘聚性、保水性，以便全面地评定混凝土拌合物的和易性。,和易性的选择 实际施工时，混凝土拌和物的和易性要根据结构类型、构件截面大小、钢筋疏密和施工方法来确定。,根据混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）的规定，混凝土浇筑时的坍落度宜按下表选用。 混凝土浇筑时的坍落度,影响和易性的因素 水泥浆的数量 水泥浆的稠度 单位用水量 砂率 水泥品种和集料的

12、性质 外加剂 环境条件与时间,改善和易性的主要措施 通过试验，采用合理砂率，并尽可能采用较低的砂率； 改善砂、石（特别是石子）的级配； 在可能条件下，尽量采用较粗的砂、石； 当混凝土拌和物坍落度太小时，保持水灰比不变，增加适量的水泥浆；当坍落度太大时，保持砂率不变，增加适量的砂石； 有条件时尽量掺用外加剂，如减水剂、引气剂等。,（二）硬化混凝土的强度 混凝土强度的意义 强度是混凝土最重要的力学性质，混凝土主要用于承受荷载或抵抗各种作用力。 混凝土强度与混凝土的其它性能关系密切，一般来说，混凝土的强度愈高，其刚性、不透水性、抵抗风化和某些侵蚀介质的能力也愈高，通常用混凝土强度来评定和控制混凝土的

13、质量。,混凝土的破坏 受力前，在水泥石和界面处存在缺陷和裂缝： 由于水泥的收缩，引起砂浆与粗骨料间产生拉应力，产生裂缝； 水泥的泌水使与集料间形成界面裂缝； 水泥水化热引起的裂缝； 多余水的蒸发留下的孔隙； 外力碰撞、振动不均匀，不密实产生的裂缝（如拆模式时）； 施工时不可能达到完全密实，留有孔隙。,受力后，以上裂缝、孔隙不断发展，混凝土破坏。 混凝土受力破坏的过程，实际是混凝土裂缝的发生及发展的过程。,混凝土强度的分类 抗压强度 轴心抗压强度 抗弯拉强度,抗压强度 立方体抗压强度 按照标准的制作方法制成边长为150mm的正立方体试件，在标准养护条件（温度202，相对湿度95%以上）下，（标准

14、养护室内的试件应放在支架中；彼此间隔1020mm，试件表应保持潮湿，并不得被水直接冲淋的条件下）养护28天龄期，按标准方法测定其抗压强度值，称为混凝土立方体抗压强度，简称立方体抗压强度可按下式计算：,式中：f cu立方体抗压强度，Mpa； F试件破坏荷载，N； A试件承压面积，mm2。,压力试验机,数显压力试验机,微机控制电液伺服万能试验机,立方体抗压强度标准值 按照标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28天龄期，用标准试验方法测定的抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%（即具有95%保证率的抗压强度）以N/mm2（即Mpa）计，以f cu，k表示。,混凝土

15、强度等级 混凝土强度等级是根据立方体抗压强度标准值来确定的。强度等级的表示方法，用符号“C”和“立方体抗压强度标准值”两项内容来表示，如C20即表示混凝土立方体抗压强度标准值为20Mpa。 我国现行规范（GB500102002）规定，普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分 C. C1 C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等1等级。,抗弯拉强度 道路路面或机场跑道用水泥混凝土，以抗弯拉强度（也称抗折强度）为主要强度指标，抗压强度作为参考指标。根据我国公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D402002）规定道路路面用水泥混凝土的抗折强度是以标准方法制备成15

16、0mm150mm550mm的梁形试件，在标准条件下，经养护28天后，按三分点加荷方式测定其抗折强度（ f cf ），可按下式计算：,式中： f cf混凝土的抗弯拉（抗折）强度，Mpa F 试件破坏荷载，N； L 支座间距，mm； b 试件宽度，mm； h 试件高度，mm。,电液式弯折压力试验机,影响混凝土强度的因素 水泥强度等级与水灰比,混凝土强度与水灰比及灰水比的关系 （）强度与水灰比的关系；（）强度与灰水比的关系,养护温度和湿度 混凝土强度是一个渐进发展的过程，其发展的程度和速度取决于水泥的水化，而混凝土成型后的温度和湿度是影响水泥水化速度和程度的重要因素。 因此，混凝土浇捣成型后，必须在一定时间内保持适当的温度和足够的湿度以使水泥充分水化，保证混凝土强度不断增长，以获得质量良好的混凝土。,蒸汽养护的混凝土构件,砼强度与保湿时间的关系图,覆盖养护,龄期 龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。 在正常养护的条件下，混凝土的强度将随龄期的增长而不断发展，最初7