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1、混 凝 土,混凝土基本知识 混凝土基本组成材料 混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计 其他混凝土,第一节 混凝土基本知识,混凝土由胶凝材料将骨料(又称集料)胶结而成的固体复合材料 发展（三次飞跃）： 素混凝土钢筋混凝土预应力钢筋混凝土 聚合物混凝土/混凝土外加剂,混凝土基本知识,一、分类,按所用胶凝材料分,按主要功能或结构特征、施工特点分,混凝土基本知识,按体积密度分,重混凝土（0d2600kg/m3）采用重骨料(如重晶石、铁矿石、铁屑等)普通混凝土（0d20002500kg/m3）天然砂石做骨料轻混凝土（0d1950kg/m3）,轻骨料混凝土(0d8001900kg/m3)浮石、陶粒等做
2、骨料 多孔混凝土(0d3001200kg/m3)-泡沫混凝土、加气混凝土 大孔混凝土(0d1900kg/m3)-无砂大孔和少砂大孔混凝土,混凝土基本知识,二、混凝土的优、缺点,优点 依不同要求配制性质不同的混凝土可调性 成型各种形状和尺寸可塑性 抗压强度高，耐久性好 抗震、耐火 取材方便缺点 抗拉强度低，易裂 自重大 缺陷隐蔽，质量易波动,混凝土基本知识,三、普通混凝土的组成及其作用,水泥浆和砂浆凝硬前润滑砂、石使混凝土具有施工要求的流动性；硬化后胶结砂、石为一体使混凝土具有强度、耐久性等性能。 骨料在混凝土中起到了骨架的作用；限制混凝土的干缩；减少水泥用量和水化热、降低成本。 混凝土组成中：
3、骨料一般占混凝土总体积的70%80%；水泥石一般占混凝土总体积的20%30%；还含有少量的气孔,水泥砂石水,混凝土,混凝土基本知识,四、混凝土的基本要求,满足混凝土拌合物和易性（工作性）要求 满足混凝土的设计强度要求 满足耐久性及其它特性要求 满足经济性（节约水泥）的要求,混凝土基本知识,第二节 普通混凝土的组成材料,一、水泥品种：根据混凝土所处的环境及工程性质确定。 强度等级：中低强度的混凝土(通常指C30以下的混凝土)fce.k=(1.52.5)fcu.k 高强混凝土fce.k=(0.81.5)fcu.k水泥强度等级也常按下表选取：,普通混凝土的组成材料,二、骨料,（一）粗、细骨料的划分细
4、骨料: d=0.15mm4.75mm粗骨料：d 4.75mm（二）杂质1.粘土、泥、泥块、粉尘、云母、轻物质等；2.硫化物、氯化物、硫酸盐及有机质等；3. 活性氧化硅。（三）颗粒形状及表面特征(粗骨料)有害粒型针状（颗粒长度平均粒径2.4倍）；片状（颗粒厚度平均粒径0.4倍）。表面特征：碎石、山砂 表面粗糙、有棱角；卵石、河（海）表面光滑、无棱角。,普通混凝土的组成材料,（四）粗细与级配,粗细：指骨料混合后的平均粗细程度。砂的粗细通常采用筛分析法测得的细度模数评价。石的级配是用筛分析法评定的。粗骨料最大粒径的确定：Dmax A/4 (A-构件界面最小尺寸)Dmax 3B/4 (B-钢筋最小间距
5、)Dmax C/2 (C板厚),普通混凝土的组成材料,颗粒级配：是指大小不同颗粒骨料的搭配程度。,级配好的骨料应该是颗粒搭配的结果-空隙率最小，填充率最高。级配良好的砂可减少水泥浆，节约水泥，提高混凝土拌合物的流动性和粘聚性，提高混凝土的密实度及混凝土的强度和耐久性,减少徐变和收缩。,普通混凝土的组成材料,(五)强度抗压强度：505050mm或5050mm试件，在吸水饱和状态下测定。(岩石的抗压强度与混凝土强度等级之比1.5) 压碎指标：气干下质量m(9.519mm)经35min至200kN卸荷用2.5mm筛 筛余量m1，则压碎指标为：,普通混凝土的组成材料,(六)坚固性骨料在气候、环境变化或
6、其它物理因素作用下抵抗破坏的能力。寒冷室外处于潮湿或干湿交替状态下的，有抗疲劳、耐磨、抗冲击要求的，或有腐蚀介质作用的混凝土需考虑坚固性。,普通混凝土的组成材料,三、混凝土拌合与养护用水混凝土拌合及养护用水应是清洁的水。不用含有油脂、糖类的水污水、PH4、含硫酸盐不用海水一般不用于钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土,普通混凝土的组成材料,四、混凝土外加剂 在拌制混凝土过程中掺入的(一般5水泥重)，用以改善混凝土性能的化学物质。 外加剂包括无机和有机两种成分。,（一）外加剂的功能 改善混凝土拌合物流变性能；（如：减水剂、引气剂、泵送剂等） 调节混凝土凝结时间；（如：缓凝剂、早强剂和速凝剂等） 改善混凝
7、土耐久性；（引气剂、防水剂和阻锈剂等） 改善混凝土其它性能。（加气剂、膨胀剂、防冻剂和着色剂等）,普通混凝土的组成材料,(二)常用混凝土外加剂1.减水剂（塑化剂）在保持混凝土拌合物和易性不变条件下，具有减水及增强作用的外加剂。混凝土减水剂大都是表面活性剂。(1)表面活性剂能显著降低液体表面张力或二相间界面张力的物质。具有湿润、分散、乳化、润滑、起泡等作用。 溶于水后可定向排列于液体表面或两相界面上，从而显著降低表面张力或界面张力。表面活性剂分子是由憎水基基团和亲水基基团组成。,普通混凝土的组成材料,普通混凝土的组成材料,（2）减水剂的作用机理(减水机理),普通混凝土的组成材料,（3）常用减水剂
8、,普通混凝土的组成材料,2.早强剂能提高混凝土早期强度并对后期强度无显著影响的外加剂。（1）早强剂的早强机理绝大多数早强剂由于参与水泥的水化反应，可快速生成大量难溶性复盐，且可促使水泥自身水化加速。复盐的生成及水化产物的增多，使水泥浆中固体物质的比例增大，加速了水泥石结构的形成，因而凝结硬化快，早期强度高。,普通混凝土的组成材料,（2）常用早强剂,普通混凝土的组成材料,3.引气剂在混凝土搅拌过程中，能引入大量分布均匀的微小气泡（0.051.0）mm ，以减少混凝土拌合物泌水、离析，改善和易性，并能显著提高硬化混凝土抗冻融耐久性的外加剂，属憎水性表面活性剂。,普通混凝土的组成材料,品种松香热聚物
9、、松香皂，烷基苯磺酸钠、脂肪醇硫酸钠等。掺量0.51.5/万（含气量达到3%6%）作用提高和易性；（流动性气泡的“滚珠轴承”的润滑作用；并显著改善粘聚性和保水性）减水8%10%，改善孔结构，提高抗冻性和抗渗性（提高抗冻性16倍，提高抗渗性1倍）会使混凝土强度降低，弹性模量降低（不减水时，含气量增加1%，混凝土强度下降约3%5%）。,普通混凝土的组成材料,4.其它品种外加剂缓凝剂、速凝剂、防冻剂、阻锈剂、膨胀剂、防水剂、泵送剂等。,普通混凝土的组成材料,五、 混凝土掺合料,配制混凝土时，掺加到混凝土中的磨细矿物材料。(一)掺合料的作用取代部分水泥、降低水化热与混凝土成本，改善和易性，提高混凝土的
10、强度与耐久性等，其经济、技术及社会效益十分显著。,普通混凝土的组成材料,粉煤灰的质量要求,（二）常用的活性的掺合料粉煤灰1.分类(1)按CaO含量：高钙灰( 15%),低钙灰( 15%)(2)按排灰方式：干排灰，湿排灰(3)按细度质量：、级,普通混凝土的组成材料,2.粉煤灰掺量,普通混凝土的组成材料,3.粉煤灰应用粉煤灰适合用于各类结构用的混凝土，尤其适用于配制泵送混凝土、大体积混凝土、抗渗混凝土、抗硫酸盐与抗软水侵蚀的混凝土、蒸养混凝土、轻骨料混凝土、地下与水下工程混凝土、压浆混凝土及碾压混凝土。,普通混凝土的组成材料,硅灰(硅粉)硅灰为电弧炉冶炼硅铁合金等时的副产品，是石英在2000下被还
11、原成Si、SiO气体，冷却中又被氧化成SiO2(主要是非晶态的)的极微细颗粒，活性极高。 1.硅灰的物理性质粒径0.10.2m，比表面积2000025000m2/kg，SiO2含量80%。,普通混凝土的组成材料,2.硅灰作用效果远高于粉煤灰，可大幅提高混凝土的强度、抗冻性、抗渗性、抗侵蚀性，明显抑制碱-骨料反应，降低水化热，还可提高混凝土的早期强度（由于硅灰的活性极高，即使在早期也会与氢氧化钙发生水化反应） 。3.硅灰应用一般取代水泥量为5%15%；用硅灰和高效减水剂可配制出100MPa的高强混凝土。硅灰价高，只用于高强、超高强、高耐久性混凝土。,普通混凝土的组成材料,磨细粒化高炉矿渣(磨细矿
12、渣或矿渣粉，代号S) 1.磨细矿渣成分磨细矿渣除含有活性SiO2和Al2O3外，还有部分-C2S，因而具有较高的活性，掺量与效果均高于粉煤灰。2.磨细矿渣作用对流动性影响不大，可明显降低混凝土的温升。细度较低时，随掺量的增大泌水量增大。对混凝土的干缩影响不大，但超细矿渣会加大混凝土的塑性开裂。磨细矿渣的适用范围与粉煤灰基本相同，但掺量更高。其它掺合料磨细沸石粉和磨细硅质页岩：效果优于粉煤灰，掺量10%20%，掺量大时流动性显著降低。磨细自燃煤矸石，效果与掺量均低于粉煤灰,普通混凝土的组成材料,第三节 混凝土主要技术性质,混凝土拌合物的和易性(工作性或工作度) 混凝土强度 混凝土收缩 混凝土耐久
13、性,混凝土主要技术性质,一、混凝土拌合物的和易性(工作性或工作度),混凝土拌合物易于施工，并获得均匀密实结构的性质。 流动性 混凝土拌合物在自重力或机械振动力作用下，易于产生流动、运输，易于充满混凝土模板的性质。粘聚性 混凝土拌合物各组成材料之间彼此粘聚，在施工中保持整体均匀一致的能力，不致产生离析、分层现象。保水性 混凝土拌合物在施工中保持水分的能力，不发生大的或严重的泌水。混凝土拌合物的流动性、粘聚性及保水性相互联系又矛盾。,混凝土主要技术性质,（一）和易性的测定,坍落度法坍落度法是用来测定混凝土拌合物在自重力作用下的流动性，适用于流动性较大的混凝土拌合物。 维勃稠度法维勃稠度法用来测定混
14、凝土拌合物在机械振动力作用下的流动性，适用于流动性较小的混凝土拌合物。,混凝土主要技术性质,混凝土拌合物流动性的级别,混凝土主要技术性质,（二）混凝土拌合物流动性的选择,混凝土构件的截面最小尺寸 配筋疏密 成型捣实方法 流动性大，则易于施工，但水泥用量大，且混凝土拌合物易产生离析、分层。因此，选择流动性的原则是在满足施工条件及保证密实成型的前提下，尽可能选择较小的流动性。,混凝土主要技术性质,（三）影响和易性的因素,用水量 水灰比 骨料品种、规格及质量 砂率 外加剂 其它因素（水泥品种、掺合料、养护时间、环境温度）,混凝土主要技术性质,（四）改善和易性的措施,改善粘聚性、保水性的措施 选用级配
15、良好的粗、细骨料，并选用连续级配； 适当限制粗骨料的最大粒径，避免选用过粗的细骨料； 适当增大砂率或掺加粉煤灰等掺合料； 掺加减水剂和引气剂。 改善流动性的措施改善混凝土拌合物流动性的措施 尽可能选用较粗大的粗、细骨料； 采用泥及泥块等杂质含量少，级配好的粗、细骨料； 尽量降低砂率； 在上述基础上，保持水灰比不变，适当增加水泥用量和用水量；如流动性太大，则保持砂率不变，适当增加砂,混凝土主要技术性质,二、混凝土强度,（一）混凝土的抗压强度与强度等级,（二）其它强度混凝土轴心抗压强度、抗拉强度等,标准混凝土试件 （150150150mm）,混凝土标准立方体抗压强度 （简称混凝土抗压强度）,混凝土
16、立方体抗压强度标准值,混凝土主要技术性质,（三）混凝土的受力破坏特点,界面裂缝（长、宽度增加，数量增多） 砂浆裂缝,-界面裂纹无明显变化； -界面裂纹增长，无明显砂浆裂纹 -出现砂浆裂纹和连续裂纹； -连续裂纹迅速扩展,汇合,贯通； -裂纹缓慢增长；-裂纹迅速增长,混凝土主要技术性质,（四）影响混凝土强度的因素,水泥强度等级与水灰比 骨料的品种、规格与质量 养护温度、湿度 龄期施工方法、施工质量及其控制 外加剂、掺合料等,(n3d),混凝土主要技术性质,（五）提高混凝土强度的措施,采用高强度等级水泥或快硬早强型水泥 采用干硬性混凝土或较小的水灰比 采用级配好、质量高、粒径适宜的骨料 采用机械搅拌和机械振动成型 加强养护 掺加外加剂 掺加混凝土掺合料,
