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1、混凝土及砂浆,重庆大学材料学院 白 冷,混 凝 土 Concrete,0.1混凝土的定义,混凝土 广义上,凡由胶凝材料、骨料按适当比例配合，拌合制成的混合物，经一定时间硬化而成的人造石材 简称：砼 目前工程上使用最多的是以水泥为胶结材料，以砂、石为骨料，加水及掺入适量外加剂和掺和料拌制的普通水泥混凝土（简称普通混凝土）,0.3混凝土的分类,按体积密度分类 1.重混凝土： 表观密度 2800kg/m3。为了屏蔽各种射线的辐射，采用各种高密度骨料配制的混凝土，骨料为钢屑、重晶石、铁矿石等重骨料，水泥为钡水泥、锶水泥等重水泥。又称防辐射混凝土，用于核能工厂的屏障结构材料。 2.普通混凝土： 表观密度
2、 20002800kg/m3，骨料为天然砂、石，密度一般多在2500kg/m3左右，用于各种建筑的承重结构材料。 3.轻混凝土： 表观密度1950kg/m3，骨料为多孔轻质骨料，或无砂的大孔混凝土或不采用骨料而掺入加气剂或泡沫剂形成的多孔结构混凝土。主要用作轻质结构（大跨度）材料和隔热保温材料。,按用途分类 结构砼（普通砼）、 防水砼 、耐热砼 、耐酸砼 、大体积砼、道路砼等 按所用胶凝材料分类 水泥砼、石膏砼 、沥青砼、聚合物砼、水玻璃混凝土 等。 按强度等级分 低强度砼（fcu 30MPa）、 中强度砼（ fcu= 30 60MPa）、 高强度砼（ fcu= 60100MPa）； 超高强度
3、砼（ fcu 100MPa）。 按生产和施工方法分类 可分为普通浇筑砼、预拌砼 、泵送砼、喷射砼、压力灌浆砼 等。,0.3混凝土的特点-优点,1.原材料丰富，造价低廉； 2.砼拌和物具有良好的可塑性和浇注性，易加工成型； 3.可调整性强 ，可根据使用性能的要求与设计来配制相应的混凝土； 4.抗压强度高； 5.匹配性好，与钢筋及钢纤维等有牢固的粘结力； 6.耐久性良好； 7.耐火性好，维修费少 ； 8.生产能耗低。,0.3混凝土的特点-缺点,1.自重大，比强度小； 2.抗拉强度低； 3.变形能力差，易开裂； 4.导热系数大，保温隔热性能较差； 5.硬化较慢，生产周期长，,1 混凝土的基本要求,一
4、.混凝土组成材料的作用 水和水泥成为水泥浆. 硬化前的混凝土拌和物中：水泥浆在砂,石颗粒之间起润滑作用, 硬化后：水泥浆成为水泥石,将骨料牢固地胶结成为整体. 混凝土中的骨料,一般不与水泥浆起化学反应,其作用是构成混凝土的骨架.,二、性能要求: (1)混凝土拌和物的和易性 (2)强度 (3)耐久性 (4)经济性,2 普通混凝土的组成材料,水泥+水+天然砂+石子+掺和料和外加剂 水泥+水水泥桨（Paste） 水泥浆砂水泥砂浆（Mortar） 水泥砂浆石子混凝土（Concrete) 外加剂Admixture 掺和料,各成分的作用： 1.水泥浆能充填砂的空隙，起润滑作用，赋予混凝土拌合物一定的流动性
5、。 2.水泥砂浆能充填石子的空隙，起润滑作用，也能流动。 3.水泥浆在砼硬化后起胶结作用，将砂石胶结成整体，产生强度，成为坚硬的 水泥石。 可知，在混凝土硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予混凝土拌合物一定的流动，便于施工。水泥浆硬化后起胶结作用，将砂石骨料胶结成整体，产生强度，成为坚硬的水泥石。,一、水泥的要求品种,水泥品种的选择 依据工程性质、工程环境、施工条件等合理选择,一、水泥的要求水泥强度等级,若水泥强度等级过低时 为满足强度要求必然使水泥用量过大,不够经济; 若水泥强度等级过高时 较少的水泥用量就可以满足混凝土强度的要求.,但往往不能满足混凝土拌和物和易性和混凝土耐久性的要求,为保证这些
6、性质,还必须再增加水泥,因而也不经济 水泥强度等级的选择 与配制的混凝土强度等级相适应。 当混凝土强度： C30：fce=(1.52.0)fcu C30：fce=(0.91.5)fcu,二、细 骨 料 Fine Aggregate,定义： 粒径在0.165mm（ 0.154.75mm ）之间的岩石颗粒称为细骨料。 分类： 天然砂天然砂是由天然岩石经长期风化等自然条件作用而形成的。 人工砂人工砂是将天然岩石轧碎而成，其颗粒棱角多，较洁净，但片状颗粒及细粉含量较多，且成本较高，一般只在当地缺乏天然砂源时才采用人工砂。,(一)、砂的粗细程度和颗粒级配,1、砂的粗细程度 是指不同粒径的砂粒，混合在一起
7、后的总体的粗细程度。 砂子通常分为粗砂、中砂、细砂和特细砂等几种。 在相同用砂量条件下，细砂的总表面积较大，粗砂的总表面积较小。在混凝土中砂子表面需用水泥桨包裹，赋予流动性和粘结强度，砂子的总表面积愈大，则需要包裹砂粒表面的水泥桨就愈多。 一般用粗砂配制混凝土比用细砂所用水泥为省。,2、砂的颗粒级配,是指不同大小颗粒和数量比例的砂子的组合或搭配情况。 在混凝土中 砂粒之间的空隙是由水泥桨所填充，为达到节约水泥和提高强度的目的，就应尽量减小砂粒之间的空隙。,级配区,3、颗粒级配和粗细程度的定量表示,砂的颗粒级配和粗细程度，常用筛分析的方法进行测定。 用级配区表示砂的级配 用细度模数表示砂的粗细。
8、,4、筛分析的方法,是用一套孔径（净尺寸）为5、2.5、1.25、0.63、0.315、0.16mm的6个标准筛 将500g干砂试样由粗到细依次过筛，然后称量余留在各筛上的砂重 计算出个筛上的分计筛余百分率a1、a2、 a3 、a4、 a5、 a6、（各筛上的筛余量占砂样总重的百分率） 计算出个筛上的累计筛余百分率A1、A2、A3、 A4 、A5、 A6 （各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和）。,5、砂的粗细细度模数（f）,砂的粗细程度用表示细度模数（ f ），其计算公式： f=(2+3+4+5+6)-5 1 /（100- 1 ） 细度模数（ f ）愈大，表示砂愈粗，普通混凝土用砂的细度模
9、数范围一般为3.70.7 f在3.73.1为粗砂， f在3.02.3为中砂， f在2.21.6为细砂， f在1.50.7为特细砂,例1 某干砂500g的筛分结果如下表所列。试计算该砂的细度模数并评定其级配,（二）砂的坚固性与饱和面干,定义 是指砂在气候、环境或其它物理因素作用下抵抗破裂的能力。 按标准规定，用硫酸钠溶液检验 饱和面干 当骨料颗粒表面干燥,而颗粒内部的孔隙含水饱和时,称为饱和面干状态,此时的含水率,称为饱和面干吸水率.,（三）有害物质等,含泥量、石粉含量和泥块含量 砂中不应混有草根、树叶、树枝塑料等杂物，如含有云母、有机物及硫酸盐等,有害物质危害,泥块阻碍水泥浆与砂粒结合，使强度
10、降低；含泥量过大，会增加混凝土用水量，从而增大混凝土收缩 云母表面光滑，为层状、片状物质，与水泥浆粘结力差，易风化，影响混凝土强度及耐久性 泥块阻碍水泥浆与砂粒结合，使强度降低 硫化物及硫酸盐：对水泥起腐蚀作用，降低混凝土的耐久性 有机质可腐蚀水泥，影响水泥的水化和硬化。 氯盐会腐蚀钢筋。,（四）砂的选用原则,一般配制砼时，宜优先选用区砂。 若选用区砂，应该适当提高砂率，保证水泥用量。 若选用区砂，应该适当降低砂率，保证强度。 若某一地区砂料过细，可采用人工级配。,砂按技术要求分为三类： I类宜用于强度等级C60的混凝土 II类宜用于强度等级C30C60的混凝土及有抗冻抗渗或其他要求的混凝土；
11、 III类宜用于强度等级C30的混凝土和建筑砂浆,三、粗 骨 料,定义：粒径5mm的岩石颗粒 分类：卵石（砾石） 碎石 卵石是由天然岩石经自然条件长期作用而形成的粒径大于5mm的颗粒，按其产源可分为河卵石、海卵石、山卵石等几种，其中河卵石应用较多。 碎石由天然岩石经破碎、筛分而成，也可将大卵石轧碎、筛分而得。 标准：普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验办法 （JGJ53）,(一)、骨料最大粒径(Dmax),1.定义: 粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径 2.意义： 最大粒级径的大小表示骨料的粗细程度 粗骨料粒径增大时,骨料的总表面积件小,因而可使水泥浆用量减小,这不仅能节约水泥,而且有助
12、于提高混凝土的密实度,减小发热量及混凝土的收缩,因此在条件允许的情况下,当配置中等强度等级以下的混凝土时,应尽量采用最大粒径大粗骨料.,最大粒径限值,混凝土结构工程施工及验收规范（GB50204）规定： 混凝土用粗骨料的最大粒径不得大于结构截面最小尺寸的1/4，同时不得大于钢筋最小净距的3/4； 对于混凝土实心板，可允许采用最大粒径达1/3板厚的骨料，但最大粒径不得超过40mm； 对泵送混凝土，碎石最大粒径与输送管内径之比，宜小于或等于1：3，卵石宜小于或等于1：2.5,（二）级配,连续级配 按颗粒尺寸大小由小到大连续分级（5mmDmax）,每一级骨料都占有一定比例。 连续级配颗粒级差小（D/
13、d2）,配制的混凝土拌和物和易性好，不易发生离析； 间断级配 人为剔除某些中间粒级颗粒，大颗粒的空隙直接由比它小得多的颗粒去填充，颗粒级差大（D/d6）,空隙率的降低比连续级配快得多 可最大限度地发挥骨料的骨架，减小水泥用量。但混凝土拌和物易产生离析现象； 单粒级 预先分级筛分的粗骨料，用来改善骨料级配或配成较大粒度的连续粒级。,（三）颗粒形状及表面特征,粗骨料比较理想的颗粒形状 为三维长度相等或相近的立方体或球形颗粒而三维长度相差较大的针、片状颗粒粒形较差。 针状颗粒 颗粒长度大于平均粒径2.4倍 片状颗粒 颗粒厚度小于平均粒径0.4倍 平均粒径 一个粒级的骨料其上、下限粒径的算术平均值 骨
14、料表面的粗糙程度及孔隙特征影响混凝土的强度。 卵石：光滑少棱角，孔隙率及总表面积小，工作性好，水泥用量少，但粘结力差，强度低。 碎石：多棱角，孔隙率及总表面积大，工作性差，水泥用量多，但粘结力强，强度高。在相同条件下，碎石混凝土比卵石混凝土的强度约高10左右。,（四）碎石强度,采用岩石立方体抗压强度和碎石的压碎指标两种方法检验： 岩石立方体抗压强度 是将碎石的母岩制成直径余高均为50mm的圆柱体或边长为50mm的立方体，在水饱和状态峡，测定其极限抗压强度值。 一般要求碎石母岩岩石的抗压强度不小于混凝土抗压强度的1.5倍，还要考虑母岩的风化程度。 压碎指标 是指将一定质量气干状态的9.09.5m
15、m的石子，按一定的方法装入压碎指标值测定仪（内径152mm的圆筒）内，上面加压头后放在试验机上，在35min内均匀加荷到200KN，卸荷后称取试样质量（G0 ),再用孔径为2.36mm的筛进行筛分，称取试样的筛余量（G1 ）,压碎指标Qc 如下计算：,（五）其他,a）含泥量及泥块含量，其含量应分别符合规定。 b）有害物质含量,石子按技术要求分为三类：,:用于C60的混凝土 :用于C30C60的混凝土 :用于C30的混凝土及建筑砂浆,三、砼拌合及养护用水,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。 1.宜采用水：饮用水 2.不宜采用水：海水、生活污水
16、3.需检验方可使用水：地表水和地下水,须按有关规范检验合格后才能使用。,3 普通混凝土的拌和物的性质,混凝土硬化前: 混凝土拌合物的和易性（工作性Workability） 混凝土硬化后: 混凝土的强度、变形性能和耐久性,一. 和 易 性,和易性 指混凝土拌和物易于各施工工序施工操作（搅拌、运输、浇注、捣实）并能获得质量均匀，成型密实的混凝土的性能。 和易性是一项综合性的技术指标，包括： 流动性 粘聚性 保水性 不同的施工方式，所要求的和易性不同。,(一).粘 聚 性,指混凝土拌和物内部组分之间具有一定的凝聚力，在运输和浇注过程中不致发生分层离析现象使混凝土保持整体均匀的性能。 粘聚性差的混凝土拌合物，在施工过程中易出现分层、离析现象 离析指混凝土拌合物各组分分离，造
