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1、第七章 普通混凝土,7.1 概述 混凝土是由胶凝材料、骨料、水及其它材料按适当比例配制并经硬化而成的具有所需的形体、强度和耐久性的人造石材。 通常使用最普通的是以水泥为胶凝材料的水泥混凝土。,一 混凝土分类,1混凝土按照表观密度分类 (1)特重混凝土： 容重大于2800kgm3 ，采用重晶石、重的集料制成，具有防御X等射线的性能。 (2)普通混凝土 简称混凝土。容重在2000一2800kgm3之间。一般在2400kgm3左右。 用于建筑物承重结构材料。 (3)轻混凝土 容重小于1950kgm3 ，可用作结构材料和保温绝热材料。,2.按用途分类 结构、装饰、防水、道路、防辐射、耐热、大体积、膨胀
2、混凝土等。,3、按强度等级分类 （1）普通混凝土 C60以下 60MP （3）超高强混凝土 100MP 4、按生产和施工方法分类 泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、预拌混凝土、压力灌浆混凝土等。,二 混凝土的特点 优点: (1)占材料用量80以上的砂、石集料资源丰富，易于就地取材。 (2)混合料具有可塑性，可以按工程结构要求浇筑成不同形状和尺寸的整体结构或预制构件。 (3)匹配性好。与钢筋、钢纤维等，与钢材有基本相同的线膨胀系数，相互粘结牢固，工作整体性强。 (4)可调整性强。改变组分品种和数量时可以制得不同物理力学性质的混凝土。 (5)节省钢材、木材。 (6)强度高，耐久性较好，在一般环境
3、中使用时维护费用低。,缺点: 自重大、比强度小、抗拉强度低、变形能力差、易开裂,三 混凝土的优点和发展,发展方向： 集中、工业化生产和管理（商品混凝土） 高性能混凝土（高强度、良好的工作、稳定、耐久性）,7.2 普通混凝土的组成材料,基本组成材料：水泥、水、天然砂和石子、外加剂和掺合料。 水、水泥形成水泥浆包裹在砂粒表面，填充砂粒间的空隙 再形成水泥砂浆包裹住石子，填充石子间空隙 砂和石起骨架作用,性质取决于原材料的性质和材料的相对含量,普通混凝土结构示意图,一 水泥,在混凝土中最重要的材料，起胶结作用 应合理正确地选择水泥品种和等级 1、水泥品种的选择 根据工程性质特点，所处环境及施工条件合
4、理选用,2、水泥强度等级的选择 高强度等级砼采用高强度等级水泥 水泥强度/混凝土强度=0.91.5 低强度等级砼采用低强度等级水泥 水泥强度/混凝土强度=1.52.0 低强度水泥配高强度砼，水泥用量多不经济。 高强度水泥配低强度砼，少量就能满足要求，要保证施工的和易性及而久性要增加水泥用量，也不经济。,二 细骨料,细骨料：粒径在150m4.75mm之间的岩石颗粒。 技术性能要求： 有害杂质含量少 具有良好的颗粒形状 适宜的颗粒级配和细度 表面粗糙，与水泥粘结牢固 性能稳定，坚固耐久,1.砂的种类及特性 天然砂：自然风化、水流搬运形成。有海砂、山砂、河砂。 人工砂：由岩石机械破碎而成。国标规定
5、砂按细度分为粗、中、细 按技术要求分为、类,2.混凝土用砂的质量技术要求,（1）含泥量 石粉含量和泥块含量 （2）有害杂质含量,砂中有害杂质的含量,目,（3）碱活性骨料 碱与骨料中碱活性物质在潮湿的环境下会发生导致砼开裂的膨胀反应。膨胀率0. 1%。,（4）细度模数和颗粒级配,定义：指砂的粗细程度。不同粒径的砂粒，混合在一起后的总体砂的粗细 程度。 分为 粗砂、中砂、细砂 等几种 一般 粗砂的比表面积小，其外包裹水泥浆少，用水泥量最省。 颗粒级配：不同粒径砂颗粒的分布情况。,级配的粗细程度用细度模数来表示,常用 筛分析 的方法测定 方法：用一套方孔孔径（净尺寸）为9.5，4.75，2.36，1
6、.18，0.6，0.3，0.15的七个标准筛， 将500克干砂试样由粗到细依次过筛，称筛余百分率进行计算。,分计筛余百分率：各筛上筛余量占砂样总质量的百分率，用a1a6表示。 累计筛余百分率：各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和。用A1A6表示。,砂样分析结果,分计筛余百分率：各筛上筛余量占砂样总质量的百分率，用a1a6表示。 累计筛余百分率：各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和。用A1A6表示。,细度模数：,Mx在3.71.6之间 粗砂 3.73.1 中砂 3.02.3 细砂 2.21.6 特细砂 1.50.7 水工混凝土用砂Mx在2.43.0为宜。 对细度模数3.71.6的普通混凝土用
7、砂，根据600m孔径筛（控制粒级）累计筛余百分率划分为、三个级配区。（见后图） 4.75mm 010 、区 600m 85 71 区 7041 区 4016 区,砂样分析结果,分计筛余百分率：各筛上筛余量占砂样总质量的百分率，用a1a6表示。 累计筛余百分率：各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和。用A1A6表示。,细度模数：,属于中砂,600m累计百分率为52 ，属于区（7041）,砂子1、2、3 级配区曲线,判断砂级配合格和依据： 4.75mm 010 600m 1685 以上两项必须满足要求，允许其它档略有超出，但超出总量应小于5%。（按表6.5） 砂有细度模数相同，颗粒级配可以不同 如
8、级配不满足要求，可通过下面方法改善： 人工掺配 过筛,偏向右下方，表示砂较粗 偏向左下方，表示砂较细,级配良好的砂，空隙率小，水泥用量少，可以提高混凝土的密实度和强度。,二种就减小,三种就更小,同粒径的砂空隙最大,（5）砂的物理性质 1）表观密度、堆积密度、空隙率 表观密度 2500 堆积密度 1350 空隙率 47%,2）砂的坚固性 定义：砂在自然风化和其它外界物理、化学因素作用下，抵抗破裂的能力。 方法： 硫酸钠溶液法 浸泡取出5次循环，质量损失符合规定要求。 压碎指标法（对于人工砂） 分为、类,三 粗骨料,粒径大于4.75的骨料为粗骨料（卵石和碎石）。对用于配制普通混凝土的卵石和碎石两种
9、。,1、颗粒形状和表面特征,卵石天然岩石以自然风化，水流搬运与分选，形成小于4.75的颗粒。 碎石天然岩石以破碎、筛分制成。 都分为、三种类别。,2、含泥量、泥块含量 含泥量 粒径75颗粒含量 泥块含量 4.75mm的 经水洗、手提后小于2.36mm的颗粒含量。 3、有害物质 含泥量、泥块含量、有机物、硫化物,4、最大粒径、颗粒级配 （1）石子最大粒径（Dmax） 石子各粒级的公称上限粒径称为这种石子的最大粒径。石子的最大粒径增大，则相同质量石子的总表面积减小，混凝土中包裹石子所需水泥浆体积减少，即混凝土用水量和水泥用量都可减少。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
10、度。,然而石子最大粒径（Dmax）过大时，则由于骨料与水泥砂浆粘结面积下降等原因造成混凝土的强度下降。同时，最大粒径的选用，要受结构上诸因素和施工条件等方面的限制。根据我国钢筋混凝土施工规范规定：混凝土用粗骨料的最大粒径不得大于结构物最小断面的短边长度的；不得大于钢筋最小净距的 。另外还受搅拌机以及输送管道等条件的限制。,（2）颗粒级配 粗骨料的级配原理和要求与细骨料基本相同。级配试验采用筛分法测定，即用2.36、4.75、9.5、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.0和90等十二种孔径的圆孔筛进行筛分。 石子的颗粒级配可分为连续级配和间断级配。连续级配
11、是石子粒级呈连续性，即颗粒由小到大，每级石子占一定比例。用连续级配的骨料配制的混凝土混合料，和易性较好，不易发生离析现象。连续级配是工程上最常用的级配。,间断级配也称单粒级级配。间断级配是人为地剔除骨料中某些粒级颗粒，从而使骨料级配不连续，大骨料空隙由小几倍的小粒径颗粒填充，以降低石子的空隙率。由间断级配制成的混凝土，可以节约水泥。由于其颗粒粒径相差较大，混凝土混合物容易产生离析现象，导致施工困难。 石子颗粒级配范围应符合规范要求。碎石、卵石的颗粒级配规格见表,5、粗骨料的强度及坚固性 （1）粗骨料的强度 粗骨料的强度采用岩石立方体强度或粒状石子的压碎指标来表示。 岩石立方强度试验，是用母岩制
12、成555 立方体，或直径与高度均为5的圆柱体试样，浸泡水中，待吸水饱和后进行抗压试验。石子抗压强度与设计要求的混凝土强度等级之比，不应低于1.5。,压碎指标是将一定重量气干状态下1020的石子装入一定规格的金属圆桶内，在试验机上施加荷载到200，卸荷后称取试样质量（0），再用孔径为2.36的筛子筛除被压碎的细粒，称取试样的筛余量（m1），用下式计算压碎指标： 式中 a-压碎指标值，%； 0-试样质量，g； m1-压碎试验后试样的筛余量，g。 压碎指标值越小，骨料的强度越高。,（2）骨料的坚固性 骨料的坚固性是指在气候、外力和其他物理力学因素作用（如冻融循环作用）下骨料抗碎裂的能力。坚固性试验是
13、用硫酸钠溶液法检验，试样经五次干湿循环后，其质量损失应不超过规范的规定。,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，如油脂、糖类等。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，在对水质有疑问时可将该水与洁净水分别制成混凝土试块，然后进行强度对比试验，如果用该水制成的试块强度不低于洁净水制成的试块强度，就可用此水来拌制混凝土。海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物，对水泥石有侵蚀作用，对钢筋也会造成锈蚀，因此一般不得用海水拌制混凝土。,骨料的含水状态,干燥状态：含水率
14、等于或接近于0。 气干状态：含水率与大气湿度相平衡。（未饱和） 饱和面干状态：内部孔隙含水达到饱和，而其表面干燥。 湿润状态：内部孔隙含水达到饱和，表面还附有自由水。,建筑工程中：普通混凝土配合比计算以干燥状态骨料为准。 大型水利工程中：普通混凝土配合比计算以饱和面干状态骨料为基准。,7.3 砼外加剂,一、外加剂的分类 按主要功能分为四类： （1）改变砼拌和物的流变性能减水剂、引气剂、泵送剂 （2）调节砼的凝结时间、硬化性能缓凝剂、早强剂、速凝剂 （3）改善耐久性 引气剂、防水剂、阻锈剂 （4）改善砼的其它性能加气剂、膨胀剂、防冻剂、防水剂、着色剂,(1) 减水剂,定义：在砼坍落度基本相同的条
15、件下，能显著减少砼拌合用水量的外加剂 。 分为：普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂 1、减水剂的作用机理 表面活性物质：亲水基团、憎水基团。 见下页图： 表面活性物质亲水基团带负电，水泥颗粒间产生相互排斥力，而使水泥絮凝结构解体，释放出游离水，增加流动性。,二、常用外加剂,减水剂机理图,2、经济效果（作用）,（1）增加流动性 （2）提高了砼强度 （3）节约水泥 （4）提高砼耐久性 3、常用的减水剂 木质素系减水剂木钙、木钠、木镁（生产纸浆剩下的亚硫酸盐浆废液作原料） 萘磺酸盐系减水剂萘或萘的同系物经磺化与甲醛缩合 水溶性树脂减水剂以水溶性树脂为主要原料 详见下表：,（2） 早强剂,
16、定义： 早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂，常用于要求拆模早的工程、抢修工程及冬季施工。 常用早强剂有：氯盐系：NaCl、KCl 、AlCl3 、FeCl3 硫酸盐系：CaSO4 、Na2SO4 、Al2(SO4)3 有机胺系、复合早强剂 等,（3） 引气剂,定义： 引气剂是在搅拌混凝土过程中能引人大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。 引气剂多属憎水性表面活性剂。主要品种有松香皂、松香热聚物、烷基苯磺酸盐等。 作用： 1改善和易性 2提高耐久性 3混凝土的强度及耐磨性降低 （4）防水剂 定义：防水剂是一种能减少孔隙和堵塞毛细通道，用以降低混凝土在静水压力下透水性的外加剂。 防水剂分为： 无机防水剂，如三氯化铁、水玻璃等， 有机防水
