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1、第四章 混凝土 主讲:周美茹建筑材料教学目标教学目标 通过本章的学习： 了解普通混凝土的优缺点，新型混凝土的应用。 知道如何从原料和配合比上控制混凝土的质量，熟悉。 熟练掌握硬化混凝土的力学性质，变形性质和耐久性及其影响因素。 熟练掌握普通混凝土的配合比设计方法。本章内容本章内容4.1 混凝土概述4.2 普通混凝土组成材料4.2.1 水泥 4.2.2 细骨料4.2.2 粗骨料4.2.3 混凝土用水4.3 混凝土拌合物的性能 4.4 硬化混凝土的性能4.4.1 混凝土的强度4.4.2 混凝土的变形性4.4.3 混凝土的耐久性混凝土质量控制及配合比设计混凝土的质量控制与评定混凝土配合比设计4.6
2、外加剂4.7 其它种类混凝土及其新进展建筑砂浆课堂练习复习思考题4.3 混凝土拌合物的性质 混凝土在未凝结硬化以前，称为混凝土拌合物。它必须混凝土在未凝结硬化以前，称为混凝土拌合物。它必须具有良好的具有良好的和易性和易性，便于施工，以保证能获得良好的浇灌质，便于施工，以保证能获得良好的浇灌质量；混凝土拌合物凝结硬化以后，应具量；混凝土拌合物凝结硬化以后，应具有足够的强度有足够的强度，以保，以保证建筑物能安全地承受设计荷载；并应具有必要的证建筑物能安全地承受设计荷载；并应具有必要的耐久性耐久性。和易性和易性流动性流动性粘聚性粘聚性保水性保水性混凝土拌合物的和易性混凝土拌和物在一定施工条件下易于各
3、工序施工操作，并能获得质量稳定，整体均匀，成型密实的性能。1、和易性的含义和易性的含义vv流动性流动性流动性流动性指混凝土拌合物在自重力或机械振动力作用下易于指混凝土拌合物在自重力或机械振动力作用下易于产生流动、易于输送和易于充满混凝土模板地性质。产生流动、易于输送和易于充满混凝土模板地性质。vv粘聚性粘聚性粘聚性粘聚性混凝土拌合物在施工过程中混凝土拌合物在施工过程中保持整体均匀一致保持整体均匀一致保持整体均匀一致保持整体均匀一致的能的能力。粘聚性好可保证混凝土拌合物在输送、浇灌、成型等过程力。粘聚性好可保证混凝土拌合物在输送、浇灌、成型等过程中，不发生分层、离析，即中，不发生分层、离析，即保
4、证硬化后混凝土内部结构均匀保证硬化后混凝土内部结构均匀。粘聚性的大小主要取决于粘聚性的大小主要取决于粘聚性的大小主要取决于粘聚性的大小主要取决于细骨料的用量以及水泥浆的稠度细骨料的用量以及水泥浆的稠度细骨料的用量以及水泥浆的稠度细骨料的用量以及水泥浆的稠度等。等。等。等。vv保水性保水性保水性保水性混凝土拌合物在施工过程中混凝土拌合物在施工过程中保持水分的能力（防止保持水分的能力（防止泌水）泌水）。衡量。衡量水泥浆析出的程度，水泥浆析出的程度，保水性对混凝土的强度和耐保水性对混凝土的强度和耐久性有较大的影响。久性有较大的影响。vv固体颗粒下沉，水上浮，形成泌水，造成硬化混凝土固体颗粒下沉，水上
5、浮，形成泌水，造成硬化混凝土表面酥软表面酥软，当泌水发生在骨料或钢筋下面时，影响整体均匀性。会形成易当泌水发生在骨料或钢筋下面时，影响整体均匀性。会形成易透水的孔隙，使混凝土密实性变差，强度和永久性变低。透水的孔隙，使混凝土密实性变差，强度和永久性变低。vv流动性的大小取决于什麽？流动性的大小取决于什麽？流动性的大小取决于什麽？流动性的大小取决于什麽？2、和易性测定及评价指标在工地和试验室，通常是测定拌合物的流动在工地和试验室，通常是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。性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性。流动性的测定 用上口用上口mmmm，下口，下口 mmmm，高高 mmm
6、m的喇叭状坍落度筒，灌入混凝土捣实，然后拔起筒，的喇叭状坍落度筒，灌入混凝土捣实，然后拔起筒，混凝土因自重产生坍落现象，用减去坍落后混凝土最高点混凝土因自重产生坍落现象，用减去坍落后混凝土最高点的高度，称为坍落度，若坍落度为的高度，称为坍落度，若坍落度为 mm mm ，则坍落度为，则坍落度为（1 1 1 1）坍落度法坍落度法：适用于坍落度不小于：适用于坍落度不小于10mm10mm，骨料最，骨料最大粒径不大于大粒径不大于40mm40mm坍落度坍落度坍落度坍落度坍落度越大，则混坍落度越大，则混凝土拌合物的流动性凝土拌合物的流动性越大。越大。将混凝土拌合物按规定方法装入标准圆锥筒中，逐层插捣并装满刮
7、平后，将混凝土拌合物按规定方法装入标准圆锥筒中，逐层插捣并装满刮平后，垂直提起圆锥筒，混凝土拌合物由于自重将会向下坍落。量测坍落的高度垂直提起圆锥筒，混凝土拌合物由于自重将会向下坍落。量测坍落的高度（以毫米计），即为坍落度。（以毫米计），即为坍落度。坍落度越大，则混凝土拌合物的流动性越大坍落度越大，则混凝土拌合物的流动性越大。 在做坍落度试验的同时，应观察混凝土拌合物的粘聚性、保水性及含砂等在做坍落度试验的同时，应观察混凝土拌合物的粘聚性、保水性及含砂等情况，以更全面地评定混凝土拌合物的和易性。情况，以更全面地评定混凝土拌合物的和易性。观察坍落后的砼拌合物试体的粘聚性与保水性：v粘聚性用捣棒在
8、已坍落的砼拌合物试体侧面轻轻敲打，此时若试体逐渐下沉，则表示粘聚性良好；若倒塌、部分崩裂则表示粘聚性不好。v保水性以砼拌合物中水泥浆析出的程度来评定，若有较多水泥浆从底部析出，试体部分的砼拌合物也因失浆而集料外露，则表明保水性不好；若无水泥浆或仅有少量水泥浆自底部析出，则表明保水性能良好。粘聚性不好（2 2）维勃稠度法维勃稠度法：适用于坍落度小于：适用于坍落度小于10mm10mm，维勃稠度在，维勃稠度在5 530s30s的混凝土拌合物。的混凝土拌合物。维勃稠度仪维勃稠度仪流动性的测定通过测定混凝土拌和物在外力作用下由圆台状均匀摊平所需要的时间。3、和易性的选用（流动性）n n 根据坍落度的不同
9、，可将混凝土拌合物分为：根据坍落度的不同，可将混凝土拌合物分为： 大流动性混凝土大流动性混凝土 （大于（大于160160） 流动性混凝土流动性混凝土 （100100150150） 塑性混凝土塑性混凝土 （50509090） 低塑性混凝土低塑性混凝土 （10104040）n n 坍落度值小于坍落度值小于1010的拌合物为的拌合物为干硬性混凝土干硬性混凝土干硬性混凝土干硬性混凝土。3、和易性的选用（流动性）混凝土拌合物的坍落度，主要依据构件截面大小，混凝土拌合物的坍落度，主要依据构件截面大小，钢筋疏密钢筋疏密和和捣实方法捣实方法来确定。当来确定。当截面尺寸较小或钢筋较密，或采用人工插捣时，坍落度可
10、选择大些。反之，如构件截面尺寸较小或钢筋较密，或采用人工插捣时，坍落度可选择大些。反之，如构件截面尺寸较大，钢筋较疏，或采用振动器振捣时，坍落度可选择小些。截面尺寸较大，钢筋较疏，或采用振动器振捣时，坍落度可选择小些。n n注：注：本表系采用机械振捣混凝土时的坍落度，采用人工捣实其值可适当增大；本表系采用机械振捣混凝土时的坍落度，采用人工捣实其值可适当增大；n n 需配制泵送混凝土时，应掺外加剂，坍落度宜为需配制泵送混凝土时，应掺外加剂，坍落度宜为120120180180。请观察图中混凝土横梁，其中有空洞（俗称蜂窝）。该混凝土是采用人工振捣，其混凝土坍落度为30 mm。请分析混凝土不密实的原因
11、。 案例分析空洞位置局部放大混凝土横梁空洞 分析：该混凝土未采用振动器振捣，仅人工振捣，而混凝土的坍落度偏低，流动性较差，故易产生蜂窝，应增大混凝土的坍落度，具体按GB 50204-2001混凝土结构工程施工质量验收规范规定进行。实际施工时，混凝土拌和物的坍落度要根据构件构件截面尺寸大小、钢筋疏密和捣实方法截面尺寸大小、钢筋疏密和捣实方法来确定。当构件截面尺寸较小，钢筋较密，或采用人工捣实时，坍落度可选择大一些。反之，若构件截面尺寸较大，或钢筋较疏，或采用机械振捣，则坍落度可选择小一些。 1.1.组成材料质量及其用量的影响组成材料质量及其用量的影响（1 1）水泥特性的影响）水泥特性的影响普普通
12、通水水泥泥的的混混凝凝土土拌拌和和物物比比矿矿渣渣水水泥泥和和火火山山灰灰水水泥泥的的工工作作性性好好，矿矿渣渣水水泥泥的的混混凝凝土土拌拌和和物物流流动动性性大大，但但粘粘聚聚性性差差，易易泌泌水水离离析析；火火山山灰灰水泥流动性小，但粘聚性好。水泥流动性小，但粘聚性好。（2 2）集料特性的影响）集料特性的影响碎石碎石 表面粗糙，有棱角，工作性差，强度高表面粗糙，有棱角，工作性差，强度高卵石卵石 表面光滑，工作性好，强度低表面光滑，工作性好，强度低级配好的骨料，空隙少，水泥浆相同的条件下，和易性好。级配好的骨料，空隙少，水泥浆相同的条件下，和易性好。4、影响混凝土和易性的因素1.1.组成材料
13、质量及其用量的影响组成材料质量及其用量的影响（1 1）水泥特性的影响）水泥特性的影响普普通通水水泥泥的的混混凝凝土土拌拌和和物物比比矿矿渣渣水水泥泥和和火火山山灰灰水水泥泥的的工工作作性性好好，矿矿渣渣水水泥泥的的混混凝凝土土拌拌和和物物流流动动性性大大，但但粘粘聚聚性性差差，易易泌泌水水离离析析；火火山山灰灰水水泥泥流流动动性性小小，但但粘粘聚聚性性好好（火火山山灰灰水水泥泥：抗抗渗渗性性差差，所所以以不不能能加加很很多多水，拌制出的砼的流动性不好，无法泵送水，拌制出的砼的流动性不好，无法泵送 ）（2 2）集料特性的影响）集料特性的影响碎石碎石 表面粗糙，有棱角，工作性差，强度高表面粗糙，有
14、棱角，工作性差，强度高卵石卵石 表面光滑，工作性好，强度低表面光滑，工作性好，强度低级配好的骨料，空隙少，水泥浆相同的条件下，和易性好。级配好的骨料，空隙少，水泥浆相同的条件下，和易性好。4、影响混凝土和易性的因素4、影响混凝土和易性的因素n n2.2.水泥浆量水泥浆量 水泥浆多水泥浆多水泥浆多水泥浆多（水灰比不变，单位体积拌合物内）（水灰比不变，单位体积拌合物内） 流动性好，但过多流动性好，但过多-流浆，粘聚性差，水流浆，粘聚性差，水泥用量多泥用量多 水泥浆少水泥浆少水泥浆少水泥浆少粘聚性差，流动性差；不能填满骨料空粘聚性差，流动性差；不能填满骨料空隙或不能很好的包裹骨料表面，会崩塌。隙或不
15、能很好的包裹骨料表面，会崩塌。 4、影响混凝土和易性的因素n n2.2.水泥浆的稠度（水泥用量不变）水泥浆的稠度（水泥用量不变） 水灰比大水灰比大流动性好；粘聚性、保水性差，离析流动性好；粘聚性、保水性差，离析 水灰比小水灰比小流动性差，施工困难，不能保证密实度流动性差，施工困难，不能保证密实度根据流动性、强度、耐久性要求在水灰比不变的情况根据流动性、强度、耐久性要求在水灰比不变的情况下调整水泥浆用量。下调整水泥浆用量。水泥浆的数量和稠度取决于用水量和水灰比。实际上用水水泥浆的数量和稠度取决于用水量和水灰比。实际上用水量是影响混凝土流动性最大的因素。当用水量一定时，水泥量是影响混凝土流动性最大
16、的因素。当用水量一定时，水泥用量适当变化（增减用量适当变化（增减501003 ）时，基本上不影）时，基本上不影响混凝土拌合物的流动性，即流动性基本上保持不变。单纯响混凝土拌合物的流动性，即流动性基本上保持不变。单纯加大用水量会降低混凝土的强度和耐久性，因此，对流动性加大用水量会降低混凝土的强度和耐久性，因此，对流动性的调整，应保证水灰比不变的情况下，调整水泥浆的用量。的调整，应保证水灰比不变的情况下，调整水泥浆的用量。n n3.3.砂率砂率-砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石总用量的砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石总用量的砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石总用量的砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石总
17、用量的百分率。百分率。百分率。百分率。n n用水量和水泥用量一定的情况下（水泥浆含量不变），用水量和水泥用量一定的情况下（水泥浆含量不变），能使混凝土拌和物获得最大流动性，且能保持粘聚性和能使混凝土拌和物获得最大流动性，且能保持粘聚性和保水性能良好的砂率。砂率保水性能良好的砂率。砂率影响骨料空隙率和表面积。影响骨料空隙率和表面积。在水泥浆一定的条件下：在水泥浆一定的条件下：在水泥浆一定的条件下：在水泥浆一定的条件下： 砂率大砂率大总表面积大，相对水泥浆少，流动性差总表面积大，相对水泥浆少，流动性差 砂率小砂率小骨料间砂浆层少，石子摩擦力大，流动性差，骨料间砂浆层少，石子摩擦力大，流动性差，粘聚
18、性和保水性也差粘聚性和保水性也差合理砂率：合理砂率：填满石子间的空隙，并保证石子间有一定厚填满石子间的空隙，并保证石子间有一定厚度的砂浆层，保证流动性。度的砂浆层，保证流动性。SpSp（砂率）（塌落度）图（砂率）（塌落度）图水泥浆用量一定获得水泥浆用量一定获得最大的流动度最大的流动度SpSp（砂率）（砂率）C C（水泥用量）图（水泥用量）图达到要求的塌落度即良好的粘聚性达到要求的塌落度即良好的粘聚性和和 保水性所需的最少水泥用量保水性所需的最少水泥用量塌塌落落度度水水泥泥用用量量n n注注注注：本本本本表表表表数数数数值值值值系系系系中中中中砂砂砂砂的的的的选选选选用用用用砂砂砂砂率率率率，对
19、对对对细细细细砂砂砂砂或或或或粗粗粗粗砂砂砂砂，可可可可相相相相应地减少或增大砂率；应地减少或增大砂率；应地减少或增大砂率；应地减少或增大砂率；n n只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大；只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大；只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大；只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大；n n对薄壁构件，砂率取偏大值。对薄壁构件，砂率取偏大值。对薄壁构件，砂率取偏大值。对薄壁构件，砂率取偏大值。5、外加剂、外加剂n掺加外加剂是改变混凝土和易性最有效的方法，如减水剂、引气剂、塑化剂等。6、时间和温度n n随时间的延长混凝土逐渐变稠，其
20、原因是： （1）一部分水被骨料吸收 （2）一部分水蒸发 （3）一部分参与水泥水化提高混凝土拌合物和易性的措施通过试验，采用合理砂率，并尽可能采用较低砂率；通过试验，采用合理砂率，并尽可能采用较低砂率； 改善砂、石的级配；改善砂、石的级配；在可能条件下，尽量采用较粗的砂、石；在可能条件下，尽量采用较粗的砂、石；当混凝土坍落度太小时，保持当混凝土坍落度太小时，保持水灰比水灰比不变，增加适量的不变，增加适量的水泥浆，当坍落度太大时，保持水泥浆，当坍落度太大时，保持砂率砂率不变，增加适量的不变，增加适量的砂石；砂石；掺用外加剂。掺用外加剂。4、龄期n n龄期指混凝土在正常养护条件下所经历的时间，最初的
21、龄期指混凝土在正常养护条件下所经历的时间，最初的714d714d发展较快，发展较快，28d28d以后增长缓慢以后增长缓慢 。1428抗压强度龄期/d经验公式 见 P715、其它因素施工条件，如搅拌、振捣方式。施工条件，如搅拌、振捣方式。试验条件试验条件 试件尺寸试件尺寸 相同的混凝土，试件尺寸越小测得的强度越高。相同的混凝土，试件尺寸越小测得的强度越高。 试件的形状试件的形状当试件受压面积当试件受压面积( (aaaa) )相同，而高度相同，而高度(h)(h)不同时，不同时，高宽比高宽比(h/a)(h/a)越大，抗压强度越小。（越大，抗压强度越小。（环箍效应环箍效应） 表面状态表面状态 ：试件表面有、无润滑剂，其对应的破坏形式不一，所试件表面有、无润滑剂，其对应的破坏形式不一，所测强度值大小不同。（测强度值大小不同。（直裂破坏直裂破坏） 加荷速度加荷速度 ：加荷速度较快时，材料变形的增长落后于荷载的增加，：加荷速度较快时，材料变形的增长落后于荷载的增加，所测强度值偏高。所测强度值偏高。 外加剂、掺合料外加剂、掺合料
