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1、第五章 混凝土,了解：混凝土的特点及分类；混凝土各组成材料在混凝土中作用。,掌握：混凝土的主要技术性质及其意义和影响因素；普通混凝土配合比设计。,熟悉：混凝土对各组成材料的要求，各技术指标的测试方法的特点及分类。,教学目标,第一节 混凝土概述 一、混凝土的定义由胶凝材料、骨料、水按适当比例配合拌制而成的混合物，经一定的时间硬化而成的人造石材。 二、混凝土的分类,（一）按干表观密度分,（二）按胶凝材料分,（三）按用途分,（四）按生产工艺和施工方法分,砂子,水泥浆,石子,第二节 普通混凝土组成材料普通混凝土的四种基本组成材料： 一、水泥 二、砂子 三、石子 四、水,品种根据工程特点、所处环境条件及
2、施工条件，进行合理选择。 强度等级高强度等级的水泥配制高强度等级的混凝土。,一、水泥,砂子技术性能,砂中有害物质含量（GB/T 146842001）,表观密度、堆积密度、空隙率应符合如下规定：表观密度大于2500kg/m3，松散堆积 密度大于1350kg/m3，空隙率小于47%。砂表观密度、堆积密度试验,表观密度、堆积密度、空隙率,砂的粗细程度及颗粒级配,混凝土用砂为何对粗细程度及颗粒 级配有要求？,筛分析试验评定砂的粗细程度 和颗粒级配,150m,300m,600m,1.18mm,2.36mm,4.75mm,9.50mm,砂的级配区范围,砂的筛分曲线,细度模数的计算,Mx为3.73.1为粗砂
3、，3.02.3为中砂，2.21.6为细砂。,砂筛分析试验,砂的坚固性,定义：指砂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。天然砂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砂的坚固性,技术要求 有害杂质含量 针片状颗粒含量 强度 颗粒级配与最大粒径 坚固性,三、粗骨料,石子强度指标,(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。,坚固性指标(GB/T 146852001),压碎指标(G
4、B/T 146852001),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。,评定方法同砂子颗粒级配的评定方法。,颗粒级配与最大粒径,最大粒径公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。,最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4；不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。,骨料粒径太大使转换梁浇筑不密实,工程实例分析,国家标准GB 807587中按外加剂的主要功能将混凝土外加剂分为四类：(1)改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，其中包括各种减水
5、剂、引气剂和泵送剂等。(2)调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，其中包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。,1. 外加剂的分类,四、外加剂,(3)改善混凝土耐久性的外加剂，其中包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。(4)改善混凝土其他性能的外加剂，其中包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。,2. 减水剂,减水剂是指能保持混凝土的和易性不变，而显著减少其拌和用水量的外加剂。 (1) 减水剂的减水作用水泥加水拌和后，水泥颗粒间会相互吸引，形成许多絮状物。当加入减水剂后，减水剂能拆散这些絮状结构，把包裹的游离水释放出来。,(2) 使用减水剂的技术经济效果a.在保持和易性不变，也不减少水泥用量时，可
6、减少拌和水量5%25%或更多。 b.在保持原配合比不变的情况下，可使拌合物的坍落度大幅度提高(可增大100200mm) 。c. 若保持强度及和易性不变，可节省水泥10%20%。 d.提高混凝土的抗冻性、抗渗性，使混凝土的耐久性得到提高。,(3) 常用的减水剂 目前，减水剂主要有木质素系、萘系、树脂系、糖蜜系和腐殖酸等几类。按主要功能分为普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂等几种。,水泥浆结构,1水泥颗粒；2游离水,(a)未掺减水剂时的水泥浆体中絮状结构； (b)掺减水剂的水泥浆结构,加速混凝土早期强度发展的外加剂称为早强剂。这类外加剂能加速水泥的水化过程，提高混凝土的早期
7、强度并对后期强度无显著影响。 目前常用的早强剂有氯盐、硫酸盐、三乙醇胺三大类及以它们为基础的复合早强剂。,3 早强剂,在搅拌混凝土的过程中，能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂称为引气剂。引气剂可在混凝土拌合物中引入直径为0.051.25mm的气泡，能改善混凝土的和易性，提高混凝土的抗冻性、抗渗性等耐久性，适用于港口、土工、地下防水混凝土等工程。,4 引气剂,延长混凝土凝结时间的外加剂称为缓凝剂。,5 缓凝剂,能使混凝土在负温下硬化，并在规定时间内达到足够防冻强度的外加剂称为防冻剂。,6 防冻剂,在负温度条件下施工的混凝土工程须掺入防冻剂。一般，防冻剂除能降低冰点外，还有促凝、早强
8、、减水等作用，所以多为复合防冻剂。,定义,特点,外加剂品种的选择选择外加剂时，应根据工程需要、现场条件及产品说明书进行全面考虑。 外加剂掺量的选择外加剂品种选定后，还要认真确定外加剂的掺量。 外加剂的掺入方法一般外加剂不能直接加入混凝土搅拌机内。,注意事项,一、混凝土拌合物的和易性,第三节 新拌混凝土的合易性,1. 流动性：指混凝土在自重或机械振捣作用下，能产生流动，并均匀密实的填满模板的性能。 2. 黏聚性：指混凝土各组成材料间具有一定黏聚力，在运输和浇筑的过程中不致产生分层和离析现象，使混凝土保持整体均匀的性能。 3. 保水性：指混凝土拌合物具有一定保持内部水分的能力。,(一)流动性的测定
9、,1.坍落度法：适用于坍落度不小于10mm，骨料最大粒径不大于40mm,请看坍落度试验,2.维勃稠度法：适用于坍落度小于10mm，维勃稠度在530s的混凝土拌合物。,维勃稠度仪,试验,泌水率测定仪（保水性）,二 影响混凝土和易性的因素,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。,环境因素、施工条件、时间、外加剂,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；但若水泥浆过多，使拌合物的流动性、粘聚性变差 。,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。,砂率对混凝土坍落度的影响
10、,观察与讨论,试比较石子表面状态不同对混凝土和易性的影响：,卵石,碎石,混凝土立方体抗压强度及强度等级 混凝土轴心抗压强度 混凝土的抗拉强度,第四节 硬化混凝土的强度,抗压试验,a,2a,a,a,圆柱体 （美、法、日）,立方体 （英、德、中）,试件形状示意图,Cement Concrete,轴心抗压强度试验示意图,(一)混凝土立方体抗压强度及强度等级,GB/T 500812002规定，按标准方法制作的试件，在标准条件养护到28d龄期，测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度，以fcu表示。,1.立方体抗压强度,标准试件,(一)混凝土立方体抗压强度及强度等级,2.混凝土强度等级,立方体抗压强度
11、标准值系指在28d龄期用标准试验方法测得的具有95保证率的抗压强度，以fcu，k表示。,普通混凝土划分为十四个强度等级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80。,混凝土的抗压强度是根据混凝土的立方体抗压强度标准值划分的。,强度换算系数(GB/T 500812002),(一)混凝土立方体抗压强度及强度等级,fcu,P,fcu,fcu,k,95%,强度概率分布曲线,混凝土立方体抗压强度标准值示意图,(二)影响混凝土强度的因素,1.水泥强度等级和水灰比,混凝土强度经验公式：,式中：C/W灰水比； fcu混凝土28d抗压强度； f
12、ce水泥28d抗压强度实测值。（c 1.13） a、b经验系数；碎石 a=0.46; b=0.07卵石 a=0.48; b=0.33,2. 骨料的影响,骨料,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 。,n 养护龄期，n3d。,14,28,抗压强度,龄期/d,4.养护的温、湿度,养护温度对混凝土强度的影响,湿度的影响,试验表明，保持足够湿度时，温度升高，水泥水化速度加快，强度增长也快。混凝土结构工程施工质量验收规范(GB 502042002)规定，在混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以覆盖并保湿养护。,没有冻结,抗压强度,砼相对强度的增长与冻
13、结时间的关系,受冻越早，强度损失越大,5.其它因素,施工条件，如搅拌、振捣方式。 试验条件，如试件的形状、尺寸、表面状态、含水程度及加荷速度 等。 外加剂和掺合料的掺入。,试验条件对混凝土强度的影响,1., 试件尺寸 相同的混凝土，试件尺寸越小测得的强度越高。 试件的形状当试件受压面积(aa)相同，而高度(h)不同时，高宽比(h/a)越大，抗压强度越小。 表面状态 ：试件表面有、无润滑剂，其对应的破坏形式不一，所测强度值大小不同。, 表面状态 ：试件表面无润滑剂时，试件受环箍效应的影响，破坏后呈棱锥体，所测强度值偏大。 加荷速度 ：加荷速度较快时，材料变形的增长落后于荷载的增加，所测强度值偏高
14、。,试块破坏后呈棱锥体,抗压强度试验,抗折强度试验,提高混凝土强度的措施,采用高等级水泥或早强型水泥； 采用低水灰比的干硬性混凝土； 采用湿热处理养护混凝土； 采用机械搅拌、机械振捣； 掺入混凝土外加剂、掺合料等。,(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,第五节 硬化混凝土的耐久性,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
15、强混凝土的密实度。,混凝土的抗渗性,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,抗冻性,混凝土的碳化,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，使混凝土碱度降低的过程，碳化也称中性化。,混凝土的碱-骨料反应,混凝土的碱骨料反应：是指水泥中的碱(Na2O和K2O)含量较
16、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。,(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,第六节 硬化混凝土的变形性,化学收缩,定义：在混凝土硬化过程中，由于水泥水化生成物的体积比反应前物质的总体积小，从而引起混凝土的收缩，称为化学收缩。 发展规律：其收缩量是随混凝土硬化龄期的延长而增加，一般在混凝土成型后40天左右增长较快，以后逐渐趋于稳定。 影响：化学收缩值很小（小于1），但是不可恢复，对混凝土结构没有破坏作用，但在混凝土内部可能产生微细裂缝。,
