项目四 混凝土(上)

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1、 项目四项目四 混混 凝凝 土土vv教学目的与要求：教学目的与要求：了解水泥混凝土的地位、基本组成材料及作用 、混凝土的分类；掌握普通混凝土的组成材料：水泥的合理选用 ；对骨料的一般质量要求；砂、石颗粒特征及 级配；混凝土用水要求；掌握混凝土拌和物和易性的概念及测定方法；掌握混凝土强度等级的评定及影响因素；了解混凝土变形性能及耐久性能；了解外加剂的种类、作用； 熟练掌握混凝土配合比的设计；了解其他品种的混凝土性能及应用；vv重点、难点：重点、难点：普通混凝土配合比的设计；vv讲授课时安排：讲授课时安排：6课时；vv试验课时安排试验课时安排：2课时.任务任务1 1 概概 述述 * *当今世界上用

2、量最大的人工建筑材料当今世界上用量最大的人工建筑材料* *混凝土的定义：混凝土是由胶凝材料、状粒材料、水及 其他外加剂按照适量的比例配制而成的 。*在土木工程中，应用最广泛的是水泥混凝 土：以水泥为胶凝材料，以砂、石为骨 料，加水拌制成的混合物，经过一定时 间硬化而成的水泥混凝土。1.按表观密度分类特重混凝土（ 2600kg/m3)普通混凝土（1900150mm时， 节约水泥的效果不 明显。所以最大粒径不宜超过150mm。*建筑工程中混凝土用石子的最大粒径Dmax大致选择范围：n一般水利、海港等大型工程中:混凝土用石子最大粒径Dmax采用120mm 或150mm;n一般房屋建筑工程中:混凝土用

3、石子的最大粒径Dmax一般采用 20mm、31.5 mm、40mm和60mm。石子的颗粒级配：n石子的颗粒级配：是指石子中不同石子粒径的搭配分布情 况。n石子的颗粒级配与砂子一样，也是采用 筛分析法来确定的，其标准筛的孔径为 2.36、4.75、9.50、16.0、19.0、26.5、 31.5、37.5、53.0、63.0、75.0和90mm 共12个筛.n粗骨料的颗粒级配应满足P69表4-7。石子的颗粒级配按供应情况分为连续粒级 和单粒级两种。n连续粒级：是按颗粒尺寸由大到小连续分 级（5mmDmax),每一级粗骨料都有适量的 比例。n单粒级：当粗颗粒最大粒径大于37.5mm 时，粗颗粒的

4、级配很不稳定、很不连续， 此时的石子搭配很不均匀。n一般在混凝土配合比设计中，应优先选用 连续级配；一般不宜选用“单一”的单粒级 来设计混凝土。三、混凝土用水n混凝土用水的基本质量要求是：不能含影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质；不得影响混凝土强度的发展和耐久性。不得加快混凝土用钢筋的锈蚀和脆断；保证混凝土的表面不受污染。现实生活中，凡是可以饮用的自来水和清洁的 天然水，都可以用来拌制和养护混凝土。？请同学们思考：海水能否用来拌制钢筋混凝 土？为什么？五、混凝土外加剂n掺入外加剂的目的：在拌制混凝土的过程中，为改善混凝土 的某些性能而特意掺入的物质，其掺量 一般不大于水泥质量的5%。n国外外加剂

5、的发展状况：面前国外60%90%的混凝土和砂浆中 使用了外加剂，因此，外加剂在当前已 经成为混凝土中除四种基本组成材料（ 胶凝材料、粗骨料、细骨料和水）以外 的第五种重要组成材料。外加剂按使用功能分四大类：第一类外加剂：改善混凝土拌合物流变 性能的外加剂：减水剂：在混凝土拌合物坍落度基本相同的条件下 ，加入减水剂可以减少用水量，并提高混 凝土强度。我国常用的减水剂：M型减水剂（木质磺 酸盐类减水剂）减水剂在混凝土中使用最普遍。q引气剂：定义：指在混凝土搅拌过程中，能引入大量分布均匀 、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。n历史背景：引气剂于本世纪30年代出现于美国 ，被认为是混凝土材料发展进程中的重

6、大发现 ，现广泛应用于工程中n我国常用的引气剂：松香树脂类。n引气剂的作用： （1）改善混凝土拌和物的和易性； （2）能提高混凝土的抗渗性和抗冻性； （3）但降低混凝土的强度；第二类外加剂：调节混凝土凝结时间 和硬化性能的外加剂：缓凝剂：我国应用较多的有木质素磺酸钙和糖蜜 ；速凝剂：我国应用较多的有红星一型、国产711；早强剂：我国应用较多的有NaCl等第三类外加剂： 改善混凝土耐久性能的外加剂：加气剂：如铝粉等；防水剂；阻锈剂：指能减少混凝土中钢筋的锈蚀。第四类外加剂：改善混凝土其他性能的外加剂：膨胀剂：能使混凝土产生补偿收缩或微膨胀。防冻剂：能使混凝土在低温下免受冻害。着色剂：任务3 普通

7、混凝土的主要技术性质n普通混凝土的主要技术要求是：（1）与施工条件相适应的和易性（工 作性）； （2）符合设计要求的强度； （3）与使用环境相适应的耐久性。5.3.1 新拌混凝土的和易性：1 和易性的概念：是指由水泥浆和骨料拌和而成的混凝土 拌和物,在一定的施工条件下，便于各种施 工工序（拌合、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 ； 和易性的内容：和易性包含流动性、粘聚性和保水性三 方面的内容。流动性、粘聚性和保水性的定义：n流动性：是指新拌混凝土在自重或机械 振捣作用下，能产生流动，并均匀密实 地填充到模板的各个角落的性能；n粘聚性：是新拌混凝土在施工过程中其 组成

8、材料之间有一定的粘聚力，使得混 凝土不致发生分层和离析的性能；n保水性：新拌混凝土在施工过程中，保 持水分不易析出的能力。2 和易性测定方法：n和易性的测定：一般以测定混凝土拌和物的流动性为主 ，辅以对粘聚性和保水性的观察，以判 断新拌混凝土的和易性是否满足工程的 需要。n流动性的测定方法：主要有坍落度法和维勃稠度法两种。（1）测定流动性的第一种方法：坍落度法n坍落度法：将混凝土拌和物按规定的实验方法装入 标准的圆锥形筒（坍落筒）内，均匀捣 平后，再将筒垂直向上快速（510s）提 起，测量筒高与坍落后的混凝土试件最 高点之间的高度差，即为该混凝土拌和 物的坍落度值（以mm为单位，精确到 5mm

9、),通常用T表示。坍落度法适用的条件：仅适用于骨料最大粒径不大于40mm,且 坍落度不小于10mm的混凝土拌和物。 坍落度反映的是混凝土拌合物流动性的好坏 。表5.10 混凝土浇灌时的坍落度(mm)结结 构 种 类类 坍 落 度 基础础或地面的垫层垫层 ，无配筋的大体积结积结 构（挡挡 土墙墙等）或配筋较较稀的结结构 ；1030板、梁和大中型截面的柱子 3050配筋密列的结结构（薄壁、细细 柱等）5070配筋特密的结结构 7090 思考题：坍落度的设计主要考虑哪些因素？ 混凝土拌和物的流动性通过坍落度法测定 以后，再观察混凝土拌和物的粘聚性和保 水性，以判断其和易性：n粘聚性的观察方法：将捣棒

10、在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻 敲打，如果混凝土锥体逐渐下降，表示 粘聚性良好，如果锥体倒塌或崩裂，说 明粘聚性不好；n保水性观察办法： 若提起坍落筒后发现较多浆体从筒底流 出，说明保水性不好。（2）测定流动性的第二种方法：测定流动性的第二种方法： 维维 勃勃 稠稠 度度 法法n n适用范围：适用范围：仅适用于骨料最大粒径不超过40mm, 且坍落度小于10mm的混凝土拌合物流 动性的测定；n n测定方法：测定方法：试验五 普通混凝土主要技术性能试验 坍落度法的优点：坍落度法的优点：坍落度法简单易行，且 指标明确，故至今仍为世界各国广泛采用n n坍落度法的缺点：坍落度法的缺点： （1）测定结果受操

11、作技术的影响较大； （2）观察粘聚性与保水性时有主观因素的 影响； （3）该方法仅适用于骨料粒径小于40mm ，且坍落度大于10mm的混凝土拌合物 流动性的测定。3 影响和易性的主要因素（1 1）水泥浆的数量和水灰比的影响）水泥浆的数量和水灰比的影响： 在水灰比（W/C）一定的情况下，对同 一体积的混凝土拌合物而言，水泥浆越多 ，流动性越好，但水泥浆数量过多时，会 出现流浆现象，过少时，会导致粘性不良 。在水泥浆数量一定的情况下，水灰比（ W/C）越大，拌合物的流动性越好，但 W/C过大时，混凝土的粘聚性与保水性降 低。（2 2）砂率的影响）砂率的影响：(3)组成材料的性质对和易性的影响n水泥

12、对混凝土拌合物和易性的影响：主要是水泥品种和水泥水泥细度的影响： 使用硅酸盐水泥以及普通水泥，流动性大 ，保水性好！ 水泥越细，流动性越小，但保水性和粘聚 性越好；n骨料的影响：级配越好的骨料，流动性越 大；颗粒粒径越大，流动性越大；（4）时间和温度对和易性的影响n混凝土拌合物的流动性随温度的升高、 时间的延长而降低而变干稠，流动性降 低；工作性影响因素组成材料环境因素时间水泥水外加剂骨料温度湿度风速最大粒径砂率吸水性形状级配表面纹理总结： 影响和易性的主要因素二、混凝土的强度强度包括抗压、抗拉、抗弯和抗剪强度1 混凝土的抗压强度和强度等级： 抗压强度fcu的测试： 标准试件尺寸：边长为150

13、mm的立方体 标准养护条件：养护时间：28d计算公式：fcu=P/(150*150)*P指的是混凝土试件受压的破坏载荷如果实验使用的为非标准试件， 则计算结果应乘换算系数；试试件尺寸换换算系数立方体强度值值边长边长 150mm的 立方体1fcu=P/(150*150(边长边长 100mm的 立方体0.95fcu=0.95*P/(100*100)边长边长 200mm的 立方体1.05fcu=1.05*P/(200*200)例边长为200mm的立方体某组混凝土试件，龄 期为28d,测得破坏载荷分别为560kN 600kN,580kN, 试计算该组试件的混凝土立方体抗压强度？解：计算公式为 fcu=

14、1.05*P/(200*200)Fcu1=1.05*560/(200*200)=14.7MPaFcu2=1.05*600/(200*200)=15.75MPaFcu3=1.05*580/(200*200)=15.23MPa所求的混凝土立方体抗压强度为：Fcu=(Fcu1+ Fcu2+ Fcu3)/3=15.23MPa课堂练习：P99习题5.2尺寸为100mm100mm100mm的某组混凝土试件， 龄期为28d,测定破坏荷载分别为392kN,379kN,384kN 试计算该组试件的混凝土立方体抗压强度？解：计算公式为 fcu=0.95P/(100100)Fcu1=0.95392/(100100)

15、= 37.24MPaFcu2=0.95379/(100100)= 36.01MPaFcu3=0.95384/(100*100)= 36.48MPa所求的混凝土立方体抗压强度为：Fcu=(Fcu1+ Fcu2+ Fcu3)/3=36.58 MPa混凝土的强度等级划分的标准：以混凝土 立方体抗压强度为标准n混凝土按照立方体抗压强度划分为9级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50 、C55等9级；n我国目前建筑中采用的强度等级范围为：强度等级级 工程应应用 C30预应预应 力钢钢筋混凝土或特种构件2 影响混凝土强度的主要因素n为了研究混凝土的强度影响因素，我们 首先需了解混

16、凝土的破坏形式：n混凝土受压破坏可能有以下三种形式：骨料与水泥石界面的粘结破坏；骨料本身发生劈裂破坏；水泥石本身的破坏。 思考题：从混凝土的破坏形式，简述影响 混凝土强度的主要因素有哪些（1）水泥强度等级和水灰比的影响水灰比对混凝土强度的影响示意图（2）骨料的影响；水泥石与骨料的粘结力除了受水泥 石强度的影响外，还与骨料（尤其是粗 骨料）的表面状况有关。碎石表面粗糙 ，粘结力比较大，卵石表面光滑，粘结 力比较小。因而在水泥强度等级和水灰比相同 的条件下，碎石混凝土的强度往往高于 卵石混凝土。（3）养护温度和湿度对强度的影响：养护环境温度高，水泥水化速度加快，混凝土早期强 度高；反之亦然。若温度在冰点以下，不但水泥水化停止 ，而且有可能因冰冻导致混凝土结构疏松，强度严重降低 ，尤其是早期混凝土应特别加强防冻措施。为加快水泥的 水化速度，采用湿热养护的方法，即蒸气养护或蒸压养护 。湿