混凝土基本知识简介-ppt

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1、,混凝土基本知识简介 XX混凝土公司品质部 2013年9月,目 录,第一节 概述 1、混凝土定义及分类 2、混凝土种类 3、混凝土特性 4、土木工程对混凝土基本要求,第二节 普通混凝土 1、普通混凝土介绍 2、普通混凝土组成与结构 3、普通混凝土组成材料 4、新拌混凝土和易性 5、混凝土强度 6、混凝土耐久性 7、水泥浆 第三节 常见混凝土质量问题分析,第一节 概 述,1 混凝土的定义及分类 混凝土是以胶凝材料、水和骨料按适当比例配合拌制成拌和物，经硬化后得到的人工石材。以水泥为胶凝材料、砂石为骨料的混凝土称为水泥混凝土，在建筑工程中最为常用。,港工混凝土,水工混凝土,耐碱混凝土,耐酸混凝土,

2、耐热混凝土,防水混凝土,2、混凝土的种类,2、混凝土的种类,2、混凝土的种类,坍落度：测定混凝土拌和物和易性的一种指标，用拌和物在自重作用下向下坍落的高度表示。其单位为cm。,2、混凝土的种类,2、混凝土的种类,2、混凝土的种类,3、混凝土的特性,1,满足混凝土结构设计的强度要求，以保证构筑物能安全地承受各种设计荷载,2,满足混凝土施工所要求的和易性，以便硬化后能得到均匀密实的混凝土,具有与工程环境相适应的耐久性，以保证构筑物在所处环境中服役寿命,满足经济与生态的要求，能源与资源消耗低、环境负荷少等,3,4,4、土木工程对混凝土的基本要求,第 二 节,普 通 混 凝 土,一、普通混凝土介绍,普

3、通混凝土是指以水泥为胶凝材料，砂子和石子为骨料，经加水搅拌、浇筑成型、凝结固化成具有一定强度的“人工石材”，即水泥混凝土，是目前工程上最大量使用的混凝土品种。“混凝土”一词通常可简作“砼”。 普通混凝土：一般来讲，普通混凝土是指区别于以下几种特殊混凝土而用于一般建筑工程、市政等方面的混凝土。,混凝土的宏观结构,粗骨料,细骨料,水泥石,过渡区,二、混凝土的组成与结构,（一） 普通混凝土的组成,水泥,水,水泥浆,石子,砂子,骨 料,新拌混凝土,100%体积,6075%,715%,2540%,1421%,2128%,3942%,凝结硬化,硬化混凝土,混凝土外加剂,为了改善或提高混凝土的性能,混凝土中

4、的第五种成分,混凝土原材料,（二） 混凝土的结构,宏观上，混凝土是一个砂、石颗粒状骨料分布在水泥石中形成的复合结构，主要由三相构成： 砂、石骨料是混凝土的骨架分散相； 水泥石是混凝土的基体相连续相； 骨料与水泥石间的过渡区界面相。,混凝土结构图,图5.1 普通混凝土结构示意图,1石子；2砂子；3水泥浆；4气孔,（二）混凝土的结构,混凝土的结构 水泥+水水泥浆+砂水泥砂浆+石子混凝土拌合物硬化混凝土 组成材料的作用,混凝土体积构成 水泥石25左右； 砂和石子70以上； 孔隙和自由水15%。,背散射扫描电镜照片,未水化水泥颗粒,C-S-H,氢氧化钙,单硫型硫铝酸盐,3) 过渡区相的结构要素,过渡区

5、厚度； 过渡区固体颗粒尺寸与形状； 过渡区的孔隙率。,骨料,氢氧化钙,混凝土中骨料与水泥石间的过渡区,混凝土过渡区结构,骨 料,过渡区,水泥石本体,C-S-H,钙矾石,CH,骨 料,裂缝扩展的路径和方向,骨 料,水泥石,骨料周围的过渡区,过渡区相 ITZ Phase,1. 混凝土的结构特点,多物相、多孔性复合体 水泥石与砂石骨料均是多物相、多孔性材料 固体颗粒堆聚体 混凝土结构是一个各种尺寸的颗粒堆聚体，砂石颗粒堆积成骨架，水化物与水泥颗粒堆积成水泥石 复杂与非匀质性 骨料种类不一，形状与尺寸不等，分布不均； 水泥石组成与结构不均； 薄弱过渡区(厚度约1050m)的存在 非固定与可变性 水泥石

6、和过渡区的组成与结构是随时间、温度与湿度环境不断变化着的。,水泥石含有晶体和非晶体的水化物、未水化水泥颗粒、各种孔隙和水； 砂石骨料含有各种岩石矿物和孔隙 界面也含有水泥水化物和孔隙,粗骨料堆积的孔隙由细骨料来填充； 细骨料堆积的孔隙由水化物和水泥颗粒、矿物掺和料粉末颗粒来填充； 由此形成一个固体颗粒密堆聚体结构。,2. 混凝土的结构要素,各种尺寸固体颗粒分布的均匀性； 各种固体颗粒堆积的密实性； 固体颗粒的总表面积; 总孔隙率与界面孔隙率； 孔隙特征与孔径分布,4. 理想的混凝土结构,普通混凝土由水泥、砂、石和水组成，为了改善性能，可添加化学外加剂与矿物掺合料； 砂石构成混凝土的骨架，传递应

7、力，限制变形； 水泥与水形成水泥浆，赋予新拌混凝土流动性，硬化后将骨料颗粒胶结成整体； 混凝土微结构是由骨料相、水泥石相和界面过渡区相构成的复杂结构； 结构特点有 多物相、多孔性的堆积体 复杂而不均匀 非固定而多变 混凝土的理想结构均匀、密实的堆积体,三、普通混凝土的组成材料,骨 料 水 水 泥 外加剂,（一） 骨 料 （Aggregate）,2、混凝土中的骨料,经济上：在不影响混凝土性能的条件下，在混凝土中尽可能多地加入骨料，以降低混凝土的成本； 骨料可提供混凝土很好的稳定性和比水泥石更好的耐久性。,1）混凝土中骨料的基本要求,具有良好的颗粒级配，使堆积空隙率小，颗粒总比表面积较小，以减少水

8、泥浆用量； 骨料颗粒表面干净，以保证与水泥浆有良好的粘结力； 含有害杂质少，不得含有影响水泥凝结硬化和后期混凝土耐久性的成分； 具有足够的强度和坚固性，以保证起到骨架和传力作用。,2）骨料的种类,按照骨料粒径 粗骨料：粒径大于4.75mm的岩石颗粒，如卵石、碎石 细骨料：粒径小于4.75mm的岩石颗粒，如河砂、山砂、海砂 按照骨料的密度 普通骨料：堆积密度在15201680kg/m3的骨料 密度在25002700kg/m3 轻骨料：堆积密度1120kg/m3的骨料 密度在1000kg/m3 重骨料：堆积密度2080kg/m3的骨料 密度在35004000kg/m3,如陶粒、煅烧页岩、膨胀蛭石、

9、膨胀珍珠岩、泡沫塑料颗粒等。,如铁矿石、重晶石等。,碎 石,卵 石,骨料的种类,普通骨料,轻骨料,重骨料,骨料的分类,2）骨料的种类,按照骨料来源分为： 天然岩石骨料：由天然岩石组成的骨料，如砂、卵石、碎石等。 按照岩石的主要成分分为：氧化硅矿物、碳酸盐矿物、氧化铁矿物、硫化物矿物、粘土矿物等。 人工骨料： 热加工骨料：膨胀页岩、膨胀蛭石等； 工业副产物：矿渣、铁渣、粉渣等； 再生骨料：破碎混凝土、破碎粘土砖等。,(2) 骨料的粒径及其分布,骨料粒径及其分布 粗骨料：最大粒径与颗粒级配； 细骨料：细度模数与颗粒级配。 骨料粒径与颗粒级配影响骨料堆积孔隙 颗粒级配合理可减少堆积孔隙； 单一粒径越

10、大，堆积孔隙越多。 粒径及其分布影响的混凝土性能 混凝土的用水量； 混凝土的水泥用量； 新拌混凝土的和易性 混凝土的微裂缝,骨料粒径越大，堆积的空隙越多，所需水泥浆用量越大,级配不合理(阻力大),级配合理(阻力小),1）砂子的颗粒级配与粗细程度,细度模数Mx 细度模数表征砂的粗细程度，可以理解为质均粒径，由筛分法测定。 细度模数越大，骨料越粗，根据细度模数将砂分为： 细砂（2.21.6）； 中砂（3.02.3）； 粗砂（3.73.1）。 级配曲线 级配曲线表示不同粒径砂的颗粒搭配情况； 根据级配曲线分为三个区：、； 级配间接反映了砂颗粒的堆积密度。,拌制砼以中砂为宜，普通砼用砂的细度模数为3.

11、71.6,砂的颗粒级配 砂的颗粒级配指砂不同大小颗粒的搭配情况。,3）石子的颗粒级配,石子的级配有连续级配和间断级配两种： 连续级配 要求颗粒尺寸由大到小连续分级，每一级骨料都占有适当比例，这种级配较好； 间断级配 是人为地剔除骨料中的某些粒级，造成粒级的间断，大粒径骨料间的空隙由比其小几倍的小粒径颗粒填充，从而降低堆积空隙率。 石子的颗粒级配也用筛分法测定。,细骨料,粗骨料,55%粗+45%细,空隙率24%,空隙率35%,空隙率44%,通过率,筛孔,等径颗粒骨料,针片状骨料颗粒,针片状,球状,6）骨料对混凝土强度的影响,抗压强度（MPa),骨料最大粒径（mm）,对于富水泥浆的混凝土： 小粒径

12、骨料可使混凝土强度较高； 大粒径可使混凝土强度较低。,对于贫水泥浆的混凝土： 大粒径骨料使混凝土强度较高； 小粒径骨料使混凝土强度较低；,6）骨料对混凝土强度的影响,抗压强度（psi),骨料最大粒径（in）,水灰比越小，骨料粒径对混凝土强度的影响越明显： 混凝土强度随骨料粒径的增大而降低,含水状态：完全干燥 气 干 饱和面干 含水湿润,含水量： 不含水 有效含水量 有效含水量 有效含水量,完全干燥 气 干 饱和面干 含水湿润,7）骨料的含水状态,干燥状态,气干状态,饱和面干状态,湿润状态,砂的含水状态,9）骨料的有害杂质,有害杂质的种类： 粘土、泥块、云母； 硫酸盐、硫化物、有机质； 活性Si

13、O2； 针片状颗粒等。 有害杂质的危害： 影响水泥的水化、腐蚀水泥石； 影响混凝土的和易性 影响混凝土的强度与耐磨性； 增大混凝土的收缩； 引起碱骨料反应等。,含泥量很大的骨料,10）骨料的坚固性与强度,骨料的坚固性 骨料不因干/湿循环或冻/融循环等气候变化而产生体积变化导致混凝土的劣化。 骨料的坚固性取决于孔隙率、裂缝和杂质。 粗骨料的强度对混凝土强度有一定影响，要求骨料强度是混凝土配制强度的1.5倍。,砂子的坚固性,定义： 砂在气候、环境变化或其它物理因素作用下抵抗碎裂的能力。,石子的强度与坚固性,强度 一般以碎石或卵石的立方体强度或压碎指标来表示。 立方体强度 用505050mm3的立方

14、体(或 5050 mm的圆柱体)岩石试件，吸水饱和后测定的试件抗压强度。 坚固性 可直接用冻融循环或硫酸盐溶液进行快速检验石子的坚固性。,砂的技术质量要求,砂,天然砂,人工砂,机制砂,混合砂,河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂等,4. 混凝土用砂的技术要求,混凝土用砂的级配曲线一般应在区，以中砂为宜。 有害杂质含量 符合国家标准(GB/T14684-2001)的要求。 坚固性 质量损失率 8%10%。 表观密度应大于2500kg/m3，堆积密度应大于1350kg/m3 ,空隙率应小于47。 经碱-骨料反应检验后，应无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象。,5. 混凝土用石子的技术要求,最大粒径Dmax要求：

15、中等强度的混凝土的最大粒径应40mm； 高等级混凝土应25mm。 对于钢筋混凝土，Dmax 结构断面尺寸的1/4、板厚的1/2，或钢筋间最小净距的3/4。 岩石强度与混凝土设计强度等级之比不应小于150%；,四、新拌混凝土的和易性,普通混凝土的主要性质 ： 混凝土在凝结硬化前称为混凝土拌合物。混凝土拌合物不同的施工环境和施工条件下表现出不同的特征，而混凝土施工过程对硬化后的混凝土具有重大的影响，因此必须找出评价混凝土施工过程中的性质。这样才能保证混凝土的质量。拌合物状态时要求具有良好的和易性（或称工作性），硬化后的混凝土应具有足够的强度和必要的耐久性,1、和易性（工作性）的概念,和易性是砼拌合

16、物的施工操作（拌合、运输、浇灌、捣实）的难易程度和抵抗离析作用程度并能获得质量均匀，密实砼的性能。和易性主要包括流动性、粘聚性和保水性：,和易性,粘聚性,保水性,流动性,易达结构均匀,易成型密实,好,好,在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并且均匀密实地填满模板的性能。,各组成材料之间具有一定的内聚力，在运输和浇注过程中不致产生离析和分层现象的性质。,具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致发生泌水现象的性质。,保证混凝土硬化后的质量,3、混凝土拌合物按流动性的分类,按混凝土质量控制标准（GB50164）的规定，塑性混凝土、干硬性混凝土分别按坍落度 、维勃稠度分为四级。见下表。,水泥浆 的含量,水灰