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混凝土与砂浆基础知识教程.docx
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1、混凝土与砂浆基础知识教程第一节概述第二节 普通混凝土的组成材料第三节 混凝土拌合物的和易性第四节 硬化混凝土的强度第五节 混凝土的变形性能第六节 混凝土的耐久性第七节 混凝土的外加剂第八节 普通混凝土的配合比设计第九节小结第十节 复习思考题 混凝土与砂浆是建筑材料课程的重点之一。主要介绍普通混凝土的组成材料,新拌混凝土的工作性及评定指标,混凝土外加剂及其作用原理和应用,硬化混凝土的力学性能、耐久性及其影响因素,混凝土配合比设计方法及混凝土质量控制等。此外,还简要介绍了其它品种混凝土及建筑砂浆的特性和用途。第一节概述一、混凝土( Concrete )的含义 凡由胶凝材料(胶结料)、粗细骨料和水及
2、其它材料,按适当的比例配合、拌合配制并硬化而成的具有所需的形体、强度和耐久性的人造石材,叫做砼,如水泥混凝土、沥青混凝土等。即:胶凝材料粒状材料水其它外加材料(外加剂、混合材料) 硬化得人工石材 水泥砼(Cement Concrete)简称混凝土,是以水泥为胶凝材料,砂石为骨料拌制而成的混凝土,即: 水泥 砂 石水外加剂(混合材料)砼(混凝土) 。水泥混凝土是现代土木工程最主要的结构材料,本章主要介绍水泥混凝土。二、混凝土的分类 最常用:普通水泥混凝土(Ordinary Cement Concrete) (一)按表观密度分类 1.重混凝土: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
3、,表观密度 2800kg/m3。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 20002800kg/m3,骨料为天然砂、石,密度一般多在2500kg/m3左右,简称砼,用于各种建筑的承重结构材料。 3.轻混凝土:表观密度30):水泥标号为砼强度等级的0.91.5倍 。二、骨料(Aggregate) 细骨料 (Fine aggregate):粒径为0.15 4.75mm 粗骨料(Coarse-aggregate):粒径 4.75mm 通常细、粗骨料的总体积占砼总体积的70%80%。 骨料性能要求:有害杂
4、质含量少;具有良好的颗粒形状,适宜的颗粒级配和细度,表面粗糙,与水泥粘结牢固;性能稳定,坚固耐久。 (一)细骨料(砂) (1)种类及特性 河砂:洁净、质地坚硬,为配制混凝土的理想材料; 海砂:质地坚硬,但夹有贝壳碎片及可溶性盐类 山砂:含有粘土及有机杂质,坚固性差; 人工砂:富有棱角,比较洁净,但细粉、片状颗较多,成本高 。 (2)砼用砂质量要求 一般要求:质地坚实、清洁、有害杂质含量少。 含泥量、石粉含量和泥块含量 天然砂含泥量和泥块含量及人工砂石粉含量和泥块含量应分别符合表6.2.1和表6.2.2的规定。表2.1 天然砂含泥量和泥块含量 项 目指 标类类类含泥量(按质量计)(%)1.03.
5、05.0泥块含量(按质量计)(%)01.02.0 表2.2 人工砂石粉含量和泥块含量项 目指 标类类类亚甲蓝试验MB值1.40 或合格含泥量(按质量计)(%)3.05.07.0泥块含量(按质量计)(%)01.02.0MB值1.40 或不合格 含泥量(按质量计)(%)1.03.05.0泥块含量(按质量计)(%)01.02.0有害物质含量 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,其含量应符合表6.2.3的规定。 表2.3 砂中有害物质含量 项 目指 标类类类云母(按质量计)(%),1.02.02.0轻物质(按质量计)(%),1.01.01.0有机物(比色法)合格合格合
6、格硫化物及硫酸盐(按SO3质量计)(%),0.50.50.5氯化物(以氯离子质量计)(%),0.010.020.06 有害物质产生危害的原因:泥块阻碍水泥浆与砂粒结合,使强度降低;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。(3)砂的粗细程度(Mx)及颗粒级配 砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒,混合在一起后的总体砂的粗细程度。通常分为粗砂、中砂、细砂等几种
7、。在相同砂用量条件峡,粗砂的总表面积比细砂小,则所需要包裹砂粒表面的水泥浆少。因此,用粗砂配制混凝土比用细砂所用水泥量要省。 砂的颗粒级配是指不同粒径砂颗粒的分布情况。在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充,为节省水泥和提高混凝土的强度,就应尽量减少砂粒之间的空隙。要减少砂粒之间的空隙,就必须有大小不同的颗粒合理搭配。如图6.2.2。 图2.2 骨料的颗粒级配 砂的粗细程度及颗粒级配,常用筛分析的方法进行测定。砂的粗细程度用细度模数表示,颗粒级配用级配区表示。 筛分析:用一套方孔孔径为9.50mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm的七个标准筛,将
8、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量,并计算出各筛上的分计筛余百分率(各筛上的筛余量占砂子总量的百分率)a1、 a2、a3、a4、a5、a6及累计筛余百分率(各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和) A1、 A2、A3、A4、A5、A6计算而得,即 Ai=a1+a2+ai 如:对于2.36mm孔径,其分计筛余百分率为a2,累计筛余百分率为(a1+a2) 。 其中a1=m1/500,a2=m2/500,a3=m3/500,以此类推。m1,m2,m3等分别为对应各筛的筛余量。分计筛余百分率与累计筛余百分率的关系见表6.2.4。表2.4 分计筛余百分率与累计筛余百分率的关系筛
9、孔尺寸分计筛余()累计筛余() 4.75a1 A1=a12.36a2 A2=a1+a21.18a3 A3=a1+a2a30.6a4 A4=a1+a2a3a40.3a5 A5=a1+a2a3a4a50.15a6 A6=a1+a2a3a4a5a6 其中0.6mm为控制粒径,它使任一砂样只能处于某一级配区内,不会同时属于两个级配区。 砂的粗细程度(Coarseness) 砂的粗细程度用细度模数(Fineness Modulus)(Mx)表示。 细度模数(Mx)通过累计筛余百分率(Cumulative percentage retained)计算而得。 按Mx将砂分为: 粗砂: Mx=3.73.1;中
10、砂:Mx= 3.02.3; 细砂: Mx= 2.21.6;特细砂:Mx= 1.50.7 普通砼用砂得细度模数: Mx= 3.71.6 砂的颗粒级配(Gradation) 砂的颗粒级配:骨料各级粒径颗粒的分布情况 ,以级配区或筛分曲线判定砂级配的合格性。 a) 级配区 砂按0.6mm孔径筛的累计筛余百分率,划分成三个级配区即区、区、区,如表6.2.5。普通砼用砂的颗粒级配应处于任何一个区内,否则不合格。 表2.5 砂的颗粒级配区 级配区 累计筛余方孔筛径区区区9.50mm0004.75mm1001001002.36mm3552501501.18mm653550102500.6mm85717041
11、40160.3mm9580927085550.15mm100901009010090b)筛分曲线 以累计筛余百分率为纵坐标,以筛孔尺寸为横坐标,作出三个级配区的筛分曲线。观察所计算的砂的筛分曲线是否完全落在三个级配区的任一区内,即可判断该砂级配的合格性。 图2.3 筛分曲线(4)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。 图6.2.3和图6.2.4均为级配较差的砂。 图2.3 级配较差的砂图2.4级配较差的砂 例题:特制砼采用河砂,取砂样烘干,特取500g,按规定步骤
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