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1、四川建筑职业技术学院 材料教研室,第四章 普通混凝土及砂浆,41 概 述,正在施工的秦山核电站,一、混凝土的定义,混凝土 由胶凝材料、细骨料、粗骨料、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过胶凝材料凝结硬化后，形成具有一定强度和耐久性的人造石材。 普通混凝土 由水泥、砂、石子、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过水泥凝结硬化后形成的、干体积密度为20002800kg/m3，具有一定强度和耐久性的人造石材。又称为水泥混凝土，简称为“混凝土”。,三峡工程钢筋混凝土重力坝,二、混凝土的分类,按体积密度分 重混凝土 02800kg/m3。 普通混凝土 0 20002800kg/m3。 轻混凝土 020
2、00kg/m3。 按胶凝材料分 水泥混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土等。 按用途分 结构混凝土、防水混凝土、道路混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、防辐射混凝土等 。,二、混凝土的分类,按生产和施工工艺分 预拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、离心混凝土、等。 按强度分 普通混凝土 C60。 高强混凝土 C60。 超高强混凝土 100MPa。,按配筋情况分 素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土等。,喷射混凝土施工,三、混凝土的特点,优点 抗压强度高、耐久、耐火、维修费用低 ； 原材料丰富、成本低； 混凝土拌合物具有良好的可塑
3、性； 混凝土与钢筋粘结良好，一般不会锈蚀钢筋 。 缺点 抗拉强度低（约为抗压强度的1/101/20）、变形性能差； 导热系数大约为1.8W/（mK）； 体积密度大（约为2400kg/m3左右）； 硬化较缓慢。,42 普通混凝土组成材料,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%。,一、水泥的选择,品种的选择 配制普通混凝土的水泥品种，应根据混凝土的工程特点或所处的环境条件，结合水泥性能，且考虑当地生产的水泥品种情况等，进行合理地选择。 强度等级的选择 原则上，配制高
4、强度等级的混凝土，选择高强度等级的水泥； 一般情况下，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.52.0倍； 配制高强混凝土时，可选择水泥强度等级为混凝土强度等级的1倍左右。,二、砂的技术质量要求,定义 砂是指粒径在4.75mm以下的颗粒。 分类 按产源分 按技术要求分 类 宜用于强度等级大于C60的混凝土； 类 用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土； 类 宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。,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,二、砂的技术质量要求,1.表观密度、堆积密度及空隙率 表观密度s2500kg/m3； 松散堆积密度so1350kg
5、/m3； 空隙率P47%。 2.含泥量、泥块含量及石粉含量 含泥量是指粒径小于0.075mm的颗粒含量； 泥块含量是指粒径大于1.18mm，经水洗、手捏后小于600m的颗粒含量； 石粉含量是指人工砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量。具体指标见表。,二、砂的技术质量要求,天然砂含泥量和泥块含量,人工砂石粉含量和泥块含量,二、砂的技术质量要求,3.有害物质含量 砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料等杂物，有害物质主要是云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯化物等。见下表。,二、砂的技术质量要求,4.颗粒级配 （1）颗粒级配是指不同粒径颗粒搭配的比例情况。 （2）级配良好的砂，不同粒径颗粒搭配比例
6、适当，其空隙率小，且总表面积小，可以节约水泥或改善混凝土拌合物的和易性。 （3）颗粒级配采用筛分法确定，详见实验部分。 （4）颗粒级配的指标 级配区 按600m筛的累计筛余率的大小，可分为1区、2区、3区共三个级配区。详见下页表。 级配合格判定 砂的实际级配全部在任一级配区规定范围内；除4.75mm和600m筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于5。,二、砂的技术质量要求,砂的颗粒级配区,二、砂的技术质量要求,（5）级配的选择 宜优先选择级配在2区的砂；当采用1区砂时，应适当提高砂率；当采用3区砂时，应适当减小砂率。 5.规格 砂按细度模数大小分为粗砂、中砂、细砂：粗砂 Mx =3.73.1；
7、中砂 Mx =3.02.3；细砂 Mx =2.21.6。 细度模数按下式计算： 式中：Mx细度模数； A1、A2、A3、A4、A5、A6分别为4.75mm、2.36mm、1.18mm、600m、300m、150m筛的累计筛余百分率，。,三、石子的技术质量要求,定义 粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料。 分类 按产源分：卵石和碎石 按技术要求分： 类 宜用于强度等级大于C60的混凝土； 类 用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土； 类 宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。,三、石子的技术质量要求,1.表观密度、堆积密度及空隙率 表观密度g2500kg/m3； 松散堆积
8、密度go1350kg/m3； 空隙率P47%。 2.含泥量、泥块含量及石粉含量 含泥量是指粒径小于0.075mm的颗粒含量； 泥块含量是指卵石、碎石中粒径大于4.75mm经水洗手捏后小于2.36mm的颗粒含量。具体指标见表。,三、石子的技术质量要求,3.针片状颗粒含量 针状颗粒是指颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者； 片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径0.4倍者。 针片状颗粒不仅本身容易折断，而且会增加骨料的空隙率，使拌合物和易性变差，强度降低。见表。,碎石、卵石含泥量和泥块含量,三、石子的技术质量要求,碎石、卵石针片状颗粒含量,4.有害物质含量 卵石、碎石中不应混有草根、树叶、树枝
9、、塑料、煤块和炉渣等杂物。见下表。,三、石子的技术质量要求,5.强度 采用岩石抗压强度和压碎指标两种检验： 岩石抗压强度是将母岩制成50mm50mm50mm立方体试件，在水饱和状态下测定其极限抗压强度值。 压碎指标是将一定质量风干状态下9.5019.0mm的颗粒装入标准圆模内，在压力机上按1kN/s速度均匀加荷至200kN并稳定，卸荷后用2.36mm的筛筛除被压碎的细粉，称出筛余量。按下式计算： 式中：Qc压碎指标值 ； G1试样的质量 ，g； G2压碎后的筛余量，g。,6.颗粒级配 为减少空隙率，改善混凝土拌合物和易性及提高混凝土的强度，粗骨料也要求有良好的颗粒级配。 粗骨料的颗粒级配有连续
10、级配与间断级配两种。 连续级配是石子由小到大连续分级； 间断级配是指用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配，中间为不连续的级配，由于易产生离析，应用较少。,三、石子的技术质量要求,碎石、卵石的压碎指标,三、石子的技术质量要求,7.最大粒径 粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒级的最大粒径。 从结构上考虑 根据规定，混凝土用粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小净间距的3/4；对混凝土实心板，不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。 从施工上考虑 对泵送混凝土，粗骨料最大粒径与输送管内径之比碎石不宜大于1：3，卵石不宜大于1：2.5，高层建筑宜在1：31：4，超高
11、层建筑宜在1：41：5。 从经济上考虑 当最大粒径小于80mm时，水泥用量随最大粒径减小而增加， 当大于150mm后，节约水泥的效果却不明显。,四、拌合用水的技术质量要求,混凝土拌合和养护用水按水源不同分为饮用水、地表水、地下水和经适当处理的工业用水。 拌制和养护混凝土宜采用饮用水，当采用其它来源水时，应符合混凝土拌合用水标准（JGJ631989）的规定。,43 混凝土拌合物的技术性质,一、和易性（工作性）的概念,混凝土拌合物便于施工操作，能够达到结构均匀、成型密实的性能。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
12、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,二、和易性的评定,定量测定拌合物的流动性、辅以直观经验评定粘聚性和保水性。,1.坍落度法 测定混凝土拌合物在自重作用下产生的变形值坍落度（单位mm）。 适用范围： 集料最大粒径不大于40mm； 坍落度值不小于10mm的低塑性混凝土、塑性混凝土。,二、和易性的评定,2.维勃稠度法 测定使拌合物密实所需要的时间，s。 适用范围 粗骨料最大粒径不大于40mm； 坍落度小于
13、10mm，维勃稠度在5s30s之间的干硬性混凝土。,三、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。,四、混凝土施工时坍落度的选择,混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施工条件、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法等来确定。 见下表。,五、影响和易性的因素,1.组成材料及其用量之间的关系 水泥浆数量和单位用水量； 骨料的品种、级配和粗细程度； 砂率 ； 外加剂 。 见下图。 2.施工环境的温度、搅拌制度等。,水泥,水,砂,石子,外加剂,水泥浆,骨料,混凝土拌合物,五、影响和易性的因素,合理砂率的确定 合理砂
14、率是指在水泥浆数量一定的条件下，能使拌合物的流动性（坍落度T）达到最大，且粘聚性和保水性良好时的砂率；或者是在流动性（坍落度T）、强度一定，粘聚性良好时，水泥用量最小的砂率。,六、改善和易性的措施,采用合理砂率； 改善砂石的级配； 掺外加剂或掺合料； 根据环境条件，注意坍落度的现场控制；,在水灰比不变的条件下，适当增加水泥浆的用量，可增大拌合物的流动性； 在砂率不变的条件下，适当增加砂石的用量，可减小拌合物的流动性。,掺外加剂的混凝土,44 硬化混凝土的技术性质,一、混凝土的强度,混凝土强度的种类,混凝土强度,抗拉强度,抗剪强度,抗压强度,握裹强度,轴心抗压强度,立方体抗压强度,钢筋与混凝土的
15、粘结强度,一、混凝土的强度,1.立方体抗压强度 以边长为150mm的标准立方体试件，在温度为202，相对湿度为95以上的潮湿条件下或者在Ca（OH）2饱和溶液中养护，经28d龄期，采用标准试验方法测得的抗压极限强度。用fcu表示。 当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表： 标准试验方法是指普通混凝土力学性能试验方法（GB/T500812002 ），详见实验部分。,一、混凝土的强度,2.混凝土强度等级 按混凝土立方体抗压强度标准值划分的级别。以“C”和混凝土立方体抗压强度标准值（fcu,k）表示，主要有C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C
16、65，C70，C75，C80等十五个强度等级。 立方体抗压强度标准值（fcu,k ） ，是立方体抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%。 强度等级表示的含义： 强度的范围：某混凝土，其fcu30.034.9MPa； 某混凝土，其fcu30.0MPa的保证率为95%。,C30,“C”代表“混凝土”。,“30”代表fcu,k30.0MPa；,一、混凝土的强度,3.轴心抗压强度 采用150mm150mm300mm的棱柱体试件。在立方体抗压强度为055MPa范围内fcp=（0.70.8）fcu 。在结构设计计算时，一般取fcp0.67fcu。 非标准尺寸的棱柱体试件的截面尺寸为100mm100mm和200mm200mm，测得的抗压强度值应分别乘以换算系数0.95和1.05。,一、混凝土
