《混凝土和砂浆》ppt课件

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1、第5章 混凝土和砂浆,混凝土是由胶凝材料，水和粗细集料按适当比例配合、拌制成拌和物，经一定时间硬化而成的人造石材。,低强度混凝土 20MPa 中强度混凝土 2060MPa 高强度混凝土 60MPa,按密度分,按抗压强度标准值分 （fcu,k）,重砼 2600kg/m3 普通砼 19502500kg/m3 轻砼 1950kg/m3,5.1.1 水泥 1.品种五大品种水泥、特种水泥 2.强度等级原则：高对高，低对低 3.用量混凝土配合比设计计算确定,5.1 普通砼的组成材料,5.1.2 集料(骨料),1.粗集料,（1）强度 （2）坚固性 （3）级配 （4）最大粒径的选择 （5）表面特征和形状 （6

2、）有害杂质的含量 （7）碱活性检验,2.细集料,（1）级配和细度模数 （2）有害杂质的含量 1）含泥量和泥块含量 2）云母含量 3）轻物质含量 4）有机质含量 5）硫化物和硫酸盐含量,还需要测定 表观密度,1.拌和用水水质不纯最常见的危害 影响混凝土的和易性和凝结； 有损于混凝土强度发展； 降低混凝土耐久性,加快钢筋腐蚀,导致预应力钢筋脆断； 使混凝土表面出现污斑等。 2.为保证混凝土的质量和耐久性，必须使用合格水。 水的分类：饮用水、地表水、地下水、海水以及经适当处理 或处置后的工业废水。 要求：能饮用的水均能用于制备砼。,5.1.3 砼拌和用水,1.外加剂的定义 在拌制砼过程中掺入能改善砼

3、性能的物质，一般掺量 不大于水泥质量的5%。（砼第五组分） 2.功能: （1）改善流变性能（减水剂、引气剂、泵送剂、保水剂、灌浆剂等） （2）调节凝结时间 硬化性能（缓凝剂、早强剂、速凝剂等） （3）改善耐久性（引气剂、阻锈剂、防水剂等） （4）改善其他性能（加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、碱-集料反应 抑制剂等） 3.掺加方法：先掺法、后掺法、同掺法。,5.1.4 砼外加剂,4.常用外加剂 （1）减水剂 1）技术经济效益 工作性、水泥用量不变,可以减少用水量,提高混凝土强度 用水量、水泥用量不变,可增大混凝土的流变性 工作性、强度不变,可节约水泥用量,2）减水剂的种类 木质素磺酸盐类 聚烷基

4、芳族磺酸盐类 三氯氰氨胶甲醛树脂磺酸盐类 3）注意 掺量为水泥量的0.5%1.0%，减水率为10%27%； 28d强度提高30%50%； 当水泥用量相同和强度相近时，可使塑性混凝土的坍落度增加 150mm以上。 适用于蒸养混凝土、高强混凝主、早强混凝土及流态混凝土。,1）机理：引气剂为憎水性表面活性物质，能降低水泥-水-空气的界面能， 而且由于它的定向排列，形成单分子吸附膜提高泡膜的强度，并 使气泡排开水分而吸着固相粒子表面，因而能使搅拌过程混进的 空气形成微小而稳定的气泡、均匀分布于混凝土中。 2）常用种类：有松香热聚物、烷基磺酸钠和烷基苯碳酸钠等阴离子表面活 性剂。 3）适宜掺加量：为水泥

5、用量的0.005%0.01%,混凝土中含气量为3%6% 4）作用：由于气泡的存在，可改善新拌混凝土的和易性；减少泌水和离析 对硬化后的混凝土，由于气泡彼此隔离，切断毛细孔通道，使 水分不易渗入。又可缓冲其结冰膨胀的作用，因而提高混凝土 的抗冻性、抗渗性和抗蚀性。 5）缺点：由于气泡的存在，混凝土强度有些降低。,（2）引气剂,1）机理 早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂。早强剂对水泥中的硅酸三钙和硅酸二钙等矿物的水有催化作用，能加速水泥的水化和硬化，而具有早强的作用。 2）种类 通常采用复合早强剂，可以获得更为有效的早强作用。 常用的早强剂有三类：无机盐类、有机盐类和有机复合早强剂。 3）作

6、用 掺加三乙醇胺复合早强剂能提高砼的早期强度（2d强度）40%以上，使砼达到28d强度的养护时间缩短1/2。常用于混凝土快速低温施工。,（3）早强剂,1）机理 缓凝剂是能延缓混凝土的凝结时间，对混凝土后期物理力学性能无 不利影响的外加剂。缓凝剂能延缓水泥凝结时间，是因为在水泥及其水 化物表面上的吸附作用，或与水泥反应生成不溶层而达到缓凝的效果。 2）常用缓凝剂的种类 羟基羧酸盐 如酒石酸、酒石酸甲纳、柠檬酸、水杨酸等。 多羟基碳水化合物 如糖蜜、含氧有机酸、多元醇等。 无机化合物 如Na3PO4、Na2B4O7、Na2SO4等。 3）应用 缓凝剂用于桥梁大体积混凝土工程，可延缓混凝土的凝结时间

7、， 保持工作性，延长放热时间，消除或减少裂缝，保证结构整体性。,（4） 缓凝剂,最常用的两大种,粉煤灰 硅粉,5.1.5 掺和料,火力发电厂工业废渣,生产硅铁合金或硅钢的副产品 具有很高的火山灰活性 配制一般混凝土，掺量为水泥用量的 5%10%； 配制高强混凝土，掺量为水泥用量的 20%30%。,5.2 混凝土拌和物的性能 混凝土拌合物混凝土在未凝结硬化以前，称作新拌混凝土，或混凝土拌合物。 混凝土拌合物必须具有良好的和易性，以便于施工，保证能获得良好的浇灌质量。,第5章 混凝土和砂浆,1.和易性的概念 和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运输、浇灌、捣实）并能获致质量均匀、成型密实的性

8、能。 和易性是一项综合的技术性质，包括三方面的含义。,5.2.1 混凝土拌合物的和易性,流动性 粘聚性 保水性,和易性的三个方面,2.和易性测定方法 目前，尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易性的测定方法。在工地和试验室，通常采用测定拌合物的流动性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性三方面结合的方法。 主要的试验方法有： （）坍落度与坍落扩展度法 （）维勃稠度法,如图，混凝土拌和物分三层装入坍落度筒； 坍落度：筒高与坍落后试体 最高点之间的高差。 单位：mm(精确至5mm)。 观察：粘聚性、保水性。 全面地评价混凝土拌和物的工作性。,（1）坍落度,1.当混凝土拌和物的坍落度大于220mm时 用钢尺

9、测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径，在二者之差小于50mm的条件下，用其算术平均值作为坍落扩展度值；否则，此次试验无效。 2.适用于骨料最大粒径不大于40mm、坍落度不小于 10mm的混凝土。,注意：,混凝土按坍落度的分类,根据坍落度不同，可将混凝土分为： 1.大流动性混凝土： 坍落度大于160mm； 2.流动性混凝土： 坍落度为100150mm； 3.塑性混凝土： 坍落度为1090mm； 4.干硬性混凝土： 坍落度小于10mm。,（2）维勃稠度试验,如图，将新拌混凝土装入坍落度筒内后再拔去坍落度筒，并在新拌混凝土顶上置一透明圆盘。开动振动台并记录时间。 维勃稠度值：从开始振动至透明圆盘

10、底面被水泥浆布满瞬间止，所经历的时间。 单位：以s计，( 精确至1s ) 注意：适用于骨料D不大于40mm，维勃稠度在530s之间。,3.影响和易性的因素 （1）水泥品种 （2）集料的性质 （3）水泥浆的数量 （4）水泥浆的稠度 （5）砂率 （6）外加剂 （7）时间和温度（外因）,5.3 硬化后混凝土的性能 5.3.1 混凝土的强度 1.混凝土立方体抗压强度和强度等级 （1）立方体抗压强度（fcu） 按照标准的制作方法制成边长为150的正立方体试件，在标准养护条件（温度士2，相对湿度95以上）下，养护至28龄期，按照标准的测定方法测定其抗压强度值，称为混凝土立方体抗压强度。,第5章 混凝土和砂

11、浆,（2）立方体试件抗压强度标准值（fcu,k） 立方体抗压强度只是一组混凝土试件抗压强度的算术平均值，并未涉及数理统计和保证率的概念。 而立方体抗压强度标准值是按数理统计方法确定，具有不低于保证率的立方体抗压强度。,（3）强度等级 凝土的“强度等级”是根据“立方体抗压强度标准值”来确定的。 如：C30，表示混凝土立方体抗压强度标准值,fcu,k=30MPa。 我国现行GB50010-2002混凝土结构设计规范规定, 普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等14个强度等级。,2.轴心

12、抗压强度 为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情况，在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心受压构件（例如柱子、衍架的腹杆等）时，都是采用混凝土的轴心抗压强度作为依据。 测定其轴心抗压强度，采用150mm150m300mm棱柱体作为标准试件，轴心抗压强度以fcp表示，以MPa计。,3.劈裂抗拉强度 我国现行标准规定，采用标准试件立方体，按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为劈裂抗拉强度，简称劈拉强度fts 计算公式：,4.混凝土抗折强度( fcf ) 道路路面或机场跑道用混凝土，是以抗弯强度（或称抗折强度）为主要设计指标。 水泥混凝土的抗弯强度试验是以标准方法制备成 150mm150mm550m

13、m的梁形试件，在标准条件下养护 后，按三分点加荷，测定其抗弯强度（fcf ）。 计算公式：,1.原材料的因素 （1）水泥强度 （2）水灰比,5.3.2 影响混凝土强度的因素,（3）集料的种类、质量和数量 （4）外加剂和掺和料,碎石：a=0.46，b=0.07 卵石：a=0.48，b=0.33,2.生产工艺因素 （1）施工条件 搅拌与振捣 （2）养护条件 （3）龄期,3.试验因素 （1）试件形状尺寸 （2）表面状态 （3）试件湿度,（4）加荷速度 （5）支承条件 （6）加载方式,5.3.3 混凝土的变形性能 引起混凝土变形的因素很多，归纳起来有两类： 非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。 1.

14、混凝土在非荷载作用下的变形 （1）化学收缩 （2）塑性收缩 （3）干湿变形 （4）温度变形,第5章 混凝土和砂浆,2、混凝土在荷载作用下的变形 （1）混凝土的受压变形与破坏特征 （2）弹性模量 （3）徐变,5.3.4 混凝土的耐久性 1.混凝土的抗渗性 指混凝土抵抗压力水渗透的能力。 2.混凝土的抗冻性 指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻融循环 作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。,第5章 混凝土和砂浆,3.抗侵蚀性 指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学 侵蚀、物理作用不破坏的能力。 4.混凝土的碳化 指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作 用，生成碳酸钙和水。,5.碱集料反应

15、是指混凝土中所含的碱（Na2O或K2O）与骨料 的活性成分（活性SiO2），在混凝土硬化后潮湿条 件下逐渐发生化学反应，反应生成复杂的碱硅酸 凝胶，这种凝胶吸水膨胀，导致混凝土开裂的现象。 反应慢，潜在危害相当大。,6.提高混凝土耐久性的主要措施 （1）合理选择水泥品种 （2）适当控制混凝土的水灰比及水泥用量 （3）选用质量良好的砂石骨料 （4）掺入引气剂或减水剂 （5）加强混凝土的施工质量控制,5.4 混凝土的配合比设计和质量控 5.4.1 混凝土的基本要求与质量控制 1. 混凝土的基本要求 2. 混凝土的质量控制 3. 混凝土生产质量水平判定,第5章 混凝土和砂浆,混凝土配合比：是指单位体

16、积的混凝土中各组成材料的 质量比例。 确定这种数量比例关系的工作,称为混凝土配合比设计。 混凝土配合比的表示方法: （1）相对用量表示法 （2）绝对用量表示法,5.4.2 普通混凝土配合比设计,混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求（1）满足结构设计的强度等级要求； （2）满足混凝土施工所要求的和易性； （3）满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求； （4）符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。,混凝土配合比设计基本参数 配合比设计的三参数：水灰比、单位用水量、砂率。 水灰比,混凝土中水与水泥的比例称为水灰比,砂子占砂石总量的百分率称为砂率,用水量是指1m3混凝土拌和物中水的 用量（kg/m3）,单位用水量,砂率,三个步骤,混凝土配合比设计 ,1.初步配合比设计 2.实验室配合