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1、1,第四章 混凝土,2,4.1 混凝土概述 一、混凝土的定义 由胶凝材料、骨料、水以及必要时掺入的外加剂和矿物掺合材，按适当比例配合拌制成拌合物，经均匀搅拌，密实成型和养护硬化而成的人造石材。 二、混凝土的分类,（一）按干表观密度分,重砼 2600kg/m3 普通砼 1950kg/m3 2500kg/m3 轻砼 1950kg/m3,3,三、普通混凝土各组成材料的作用： 砂、石对混凝土起润滑作用，水泥和水组成水泥浆包裹在骨料的表面并填充骨料的空隙中。在混凝土拌和物中，水泥浆起润滑作用，赋予混凝土拌和物流动性，便于施工；在混凝土硬化后起胶结作用。,砂子,水泥浆,石子,4,4.2 普通混凝土的组成材
2、料 混凝土的质量，很大程度上原材料的技术性质是否符合要求。因此，为了选用材料和保证混凝土的质量，必须掌握原材料的技术质量要求。 4.2.1 水泥 4.2.1.1 水泥品种和选择 根据工程特点、所处环境条件及施工条件，进行合理选择。 4.2.1.2 水泥强度等级的选择 高强度等级的水泥配制高强度等级的混凝土，低强度等级的水泥配制低强度等级的混凝土。根据经验，一般以水泥强度等级标准值为混凝土强度等级标准值的 1.5-2.0倍为宜。,5,一、细骨料: 普通混凝土骨料按粒径大小分为两种，粒径小于5mm的颗粒称为细骨料。细骨料主要采用天然砂和人工砂。,4.2.2 骨料,6,1、砂中有害物质含量（GB/T
3、 146842001）,7,2、砂的颗粒级配及粗细程度,砂的颗粒级配：砂大小颗粒的搭配情况。 砂的粗细程度：不同粒径的砂混合在一起总体的粗细程度。,总表面积小,空隙率小,8,筛分析试验评定砂的粗细程度和颗粒级配,0.16mm,0.315mm,0.63mm,1.25mm,2.50mm,5mm,分计筛余量：各筛上的筛余量占砂样总质量的百分率。 累积筛余量：各筛与比该筛粗的所有筛之分计筛余百分率之和。,9,分计筛余和累计筛余的关系,10,细度模数的计算,3.7-3.1为粗砂 3.0-2.3为中砂 2.2-1.6为细砂,例题：取一砂子试样，进行筛分析试验，已知所取试样重500g，其筛余量依次为44、6
4、8、115、140、80、46（g），度计算分计筛余量，累计筛余量，细度模数，并判断为何种砂？,11,筛分曲线,12,粗骨料 技术要求 有害杂质含量 骨料的颗粒形状和表面特征：针片状颗粒含量 骨料的强度 颗粒级配与最大粒径 坚固性,13,1、颗粒级配与最大粒径,粗骨料颗粒级配 粗骨料的颗粒级配按供应情况分连续粒级和单粒级。 粗骨料最大粒径:粗骨料公称粒级的上限。,粗骨料颗粒级配评定方法 同砂子颗粒级配的评定方法。,2、粗骨料的颗粒形状和表面特征 针状颗粒：长度大于该颗粒所属平均粒径2.4倍的。 片状颗粒：厚度小于该颗粒所属平均粒径0.4倍的。,14,最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4；不
5、得超过钢筋最小净距的3/4；对于实心板，不得超过板厚的1/2且不得超过50mm；对于泵送混凝土，最大粒径与输送管道内径之比，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5。,15,3、粗骨料强度,(1)岩石抗压强度:,(2)压碎指标值:,将母岩制成50mm50mm50mm的立方体试件或50mm50mm的圆柱体试件，在水中浸泡48h以后，取出擦干表面水分，测得其在饱和水状态下的抗压强度值。,16,4、骨料的坚固性,定义：指骨料在自然风化和其他外界物理、化学因素作用下，抵抗破坏的能力，也即指砂的耐久性。 骨料采用硫酸钠溶液法进行试验，计算总质量损失百分率；人工砂采用压碎指标值来判断骨料的坚固性。,17
6、,普通混凝土的主要性质 ： 混凝土在凝结硬化前称为混凝土拌合物。混凝土拌合物不同的施工环境和施工条件下表现出不同的特征，而混凝土施工过程对硬化后的混凝土具有重大的影响，因此必须找出评价混凝土施工过程中的性质。这样才能保证混凝土的质量。拌合物状态时要求具有良好的和易性（或称工作性），硬化后的混凝土应具有足够的强度和必要的耐久性。,4.3 新拌混凝土的和易性,18,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。,4.3.1 混凝土拌合物和易性概念,和易性包含的内容：流动性、粘聚性和保水性。,离析是指拌合物各组分分离造成不均匀及失去流动性的现象。对于流
7、动性较大的混凝土拌合物，因各组分粒度及密度不同，易引起砂浆与石子间的分层离析现象。对于硬性或少砂的混凝土拌合物，若装卸及浇注方法不当，也会发生离析现象。 泌水是指拌合水按不同方式从拌合物中分离出来的现象。 无论是离析，还是泌水对硬化后混凝土的强度和耐久性都将有很大的影响。,19,4.3.2 混凝土拌合物和易性的测定方法 根据普通混凝土拌合物性能试验方法GBJ8085）规定，混凝土拌合物的稠度可采用坍落度法和维勃稠度法测定。 由于和易性是一项综合的技术性制，因此很难找到一种能全面反映拌合物和易性的测定方法。通常以测定流动性（即稠度）为主，而对粘聚性和保水性主要通过观察进行评定。 4.3.2.1
8、坍落度试验 坍落度法适用于骨料最大粒径不大于40mm、坍落度值大于10mm的塑性和流动性混凝土拌合物稠度测定。,20,坍落度试验,21,4.3.2.1 维勃稠度法 维勃稠度法适用于骨料最大粒径不大于40mm，维勃稠度在530s之间的混凝土拌合物稠度的测定。,维 勃 稠 度 试 验,22,4.3.3 影响混凝土和易性的因素,4.3.3.2 砂率 砂率是指砂用量占砂、石总用量的质量百分比。砂率过大或过小都会导致混凝土和易性变差，应选择合理砂率。,4.3.3.4 环境因素、施工条件、时间、外加剂,4.3.3.1 水泥浆量及水灰比 在水灰比不变的情况下，如果水泥浆越多，则拌合物的流动性越大；但若水泥浆
9、过多，使拌合物的流动性、粘聚性变差 。,4.3.3.3 水泥品种及细度、骨料的性质 如用矿渣水泥时，坍落度较普通水泥小，泌水性增加。,23,砂率对混凝土坍落度的影响,24,粗骨料表面状态不同对混凝土和易性的影响：,卵石,碎石,25,4.4 硬化后混凝土的强度 4.4.1 混凝土的强度与强度等级 1、立方体抗压强度（fcu） 按照标准的制作方法制成边长为150的立方体试件，在标准养护条件（温度士3，相对湿度90以上）下，养护至28龄期，按照标准的测定方法测定其抗压强度值，称为混凝土立方体抗压强度。,标准试块,26,测定混凝土立方体抗压强度时，也可以采用非标准尺寸的试件，其尺寸应根据混凝土中粗骨料
10、的最大粒径而定，单其测定结果应乘以相应的尺寸换算系数见表,强度换算系数(GB/T 500812002),27,混凝土立方体抗压标准强度,28,2、强度等级 混凝土的“强度等级”是根据“立方体抗压强度标准值”来确定的。按标准方法制作边长为150mm的立方体试件，在28d龄期，用标准方法测得的强度总体分布中具有不低于95%保证率的抗压强度值，以fcu.k表示。 如：C30，表示混凝土立方体抗压强度标准值,fcu,k=30MPa。 我国现行GB50010-2002混凝土结构设计规范规定,普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C
11、60、C65、C70、C75、C80等14个强度等级。,29,抗压试验,30,3、轴心抗压强度 混凝土的强度等级只是评价混凝土力学性能的依据，为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情况，在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心受压构件（如柱子）时都采用轴心抗呀强度作为标准试件，测定其标养28天的抗压强度值。 采用150150300mm棱柱体作为标准试件，也可用非标准试件，但高宽比应在23的范围里。 fcu ：fcp=0.70 0.80,31,Cement Concrete,轴心抗压强度试验示意图,32,4.4.2 影响混凝土强度的因素,4.4.2 .1 水泥强度等级和水灰比,33,混凝土强度经验
12、公式：,式中：C/W灰水比； fcu混凝土28d抗压强度； fce水泥28d抗压强度实测值。 A,B经验系数； 碎石 A=0.46; B=0.07 卵石 A=0.48; B=0.33,fcu = Afce（C/W-B）,34,4.4.2 .2 骨料的影响：,粗骨料表面状态不同对混凝土强度的影响：,35,4.4.2 .3 龄期,龄期指混凝土在正常养护条件下所经历的时间，最初的714d发展较快，28d以后增长缓慢 。,公式应用条件： n 养护龄期，n3d。 标准养护 中等强度等级的混凝土,14,28,抗压强度,龄期/d,36,4.4.2 .4 养护的温、湿度,养护温度对混凝土强度的影响,37,湿度
13、的影响,38,提高混凝土强度的措施,1、高标号的水泥和快硬早强水泥 2、干硬性混凝土 3、湿热处理 蒸汽养护：将混凝土放在温度低于100常压蒸汽中进行养护。一般1620h。 蒸压养护：将混凝土构件放在125及8atm的压蒸锅内进行养护。 4、采用机械搅拌和振捣 5、掺外加剂、掺合料,39,(一)混凝土的抗渗性（P4、P6、P8 ） (二)混凝土的抗冻性（F10、F15、F25） (三)混凝土的抗碳化性 (四)碱骨料反应 (五)抗化学侵蚀,4.5 硬化混凝土的耐久性,40,混凝土抗渗仪,是指混凝土抵抗水、油等液体渗透的能力。抗渗性好坏用抗渗等级来表示。抗渗等级分为P4、P6、P8、P10、P12
14、等5个等级。 混凝土水灰比对抗渗性起决定性作用。 提高混凝土抗渗性的根本措施在于增强混凝土的密实度。,4.5.1 混凝土的抗渗性,41,抗冻性是指混凝土在饱和水状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，也不严重降低强度的性能，是评定混凝土耐久性的主要指标。 抗冻等级根据混凝土所能承受的反复冻融循环的次数，划分为F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300等9个等级。 混凝土的密实度、孔隙的构造特征是影响抗冻性的重要因素,4.5.2 混凝土的抗冻性,42,一、混凝土的碳化：指空气中的CO2在湿度适宜的条件下与水泥水化产物Ca(OH)2发生反应，生成碳酸钙和水，使混凝
15、土碱度降低的过程，碳化也称中性化。 二、混凝土碳化对混凝土性能的影响：1、化学性能影响2、物理性能影响3、力学性能影响 三、影响碳化的因素：1、CO2浓度影响：越高，碳化速度越快。2、湿度影响：相对湿度为50%-70%，碳化速度最快。低于25%碳化为0，高于100%，碳化速度也基本为0。,4.5.3 混凝土的碳化,43,一、混凝土的碱骨料反应：是指水泥中的碱(Na2O和K2O)含量较高时与骨料中的活性SiO2发生反应，在骨料表面生成碱硅酸凝胶，这种凝胶具有吸水膨胀特性，会使包裹骨料的水泥石胀裂，这种现象称为碱骨料反应。 二、碱骨料反应发生的条件：1、胶凝材料提供碱的含量大于6%.2、骨料具有活
16、性.3、在有水的情况下或潮湿的状态下。 三、检验方法：含有活性的骨料与高碱水泥制成1：2.25胶砂试块，恒温、怛湿养护，定期测量其膨胀值，如果6个月膨胀值不超过0.05%，12个月不超过0.1%。则合格。,4.5.4 混凝土的碱骨料反应,44,(一)非荷载作用下的变形 化学收缩 混凝土的干缩湿胀 温度变形 (二)荷载作用下的变形 短期荷载作用下的变形 长期荷载作用下的变形徐变,4.6 硬化混凝土的变形性能,45,混凝土变形及破坏的过程,46,混凝土变形及破坏的过程,47,4.5 混凝土质量控制与强度评定 本节课的主要讲述内容： 一、混凝土质量控制所包含的内容。 二、混凝土强度质量的评定,混凝土质量控制参照标准： 1、混凝土质量控制标准(GB5016492) 2、混凝土强度检验评定标准(GBJl0787)。,48,一、混凝土的质量控制所包含的内容 1. 混凝土生产
