第五章-混凝土当今世界上用量最大的人工建筑材料.pptx
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1、了解外加剂的种类、作用;了解外加剂的种类、作用;熟练掌握混凝土配合比的设计;熟练掌握混凝土配合比的设计;了解其他品种的混凝土性能及应用;了解其他品种的混凝土性能及应用;vv重点、难点:重点、难点:普通混凝土配合比的设计;普通混凝土配合比的设计;vv讲授课时安排:讲授课时安排:6课时;课时;vv试验课时安排试验课时安排:2课时(课时(试验五试验五)5.1.1 概概 述述*当今世界上用量最大的人工建筑材料当今世界上用量最大的人工建筑材料*混凝土的定义:混凝土的定义:混凝土是由混凝土是由胶凝材料胶凝材料、状粒材料、水状粒材料、水及及其他其他外加剂外加剂按照适量的比例配制而成的。按照适量的比例配制而成
2、的。*在土木工程中,应用最广泛的是在土木工程中,应用最广泛的是水泥混凝水泥混凝土土:以:以水泥水泥为胶凝材料,以为胶凝材料,以砂、石砂、石为骨为骨料,加料,加水水拌制成的混合物,经过一定时拌制成的混合物,经过一定时间硬化而成的水泥混凝土。间硬化而成的水泥混凝土。5.1.2 混凝土的特点混凝土的特点原材料丰富,成本低原材料丰富,成本低;混凝土中;混凝土中80%以以上的是砂、石子,资源十分丰富。上的是砂、石子,资源十分丰富。良好的可塑性良好的可塑性;利用模板可以制成任何利用模板可以制成任何形状、尺寸的构件;形状、尺寸的构件;高强度高强度;混凝土的抗压强度为;混凝土的抗压强度为2055MPa.良好的
3、耐久性良好的耐久性;有抗冻、抗渗、抗风化、;有抗冻、抗渗、抗风化、抗腐蚀等性能,比钢材、木材更耐久。抗腐蚀等性能,比钢材、木材更耐久。可用钢筋增强可用钢筋增强;5.1.3 混凝土混凝土按胶凝材料分类按胶凝材料分类水泥混凝土水泥混凝土:在土木工程中应用最广泛;在土木工程中应用最广泛;石膏混凝土石膏混凝土沥青混凝土沥青混凝土:在公路工程中应用较多;:在公路工程中应用较多;聚合物混凝土聚合物混凝土等;等;5.1.3 混凝土混凝土按表观密度分类按表观密度分类特重混凝土特重混凝土(2500kg/m3)普通混凝土普通混凝土(1900 2500kg/m3)轻混凝土轻混凝土(600 1900kg/m3)特轻混
4、凝土特轻混凝土(600 kg/m3)5.1.3 混凝土混凝土按用途分类按用途分类结构用混凝土;结构用混凝土;道路混凝土;道路混凝土;特种混凝土;特种混凝土;耐热混凝土耐热混凝土耐酸混凝土等耐酸混凝土等5.2 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料思考题:混凝土中四种组成材料的作用各是什么?思考题:混凝土中四种组成材料的作用各是什么?“骨架作用骨架作用”“包裹、填充,润滑作用包裹、填充,润滑作用”5.2 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料 5.2.1 水水 泥泥1 水泥品种的选择:水泥品种的选择:水泥的品种主要是根据工程的特点以水泥的品种主要是根据工程的特点以及环境条件,按及环境条件,按
5、第四章第四章P48表表4.7选择选择2 水泥强度等级的选择水泥强度等级的选择:水泥的强度等级一般以为混凝土强度等水泥的强度等级一般以为混凝土强度等级标准值的级标准值的1.52倍倍。如设计如设计C25强度等级的混凝土,一般选择强度等级的混凝土,一般选择42.5、42.5R强度等级的水泥。强度等级的水泥。5.2.2 骨骨 料料n普通混凝土所用的骨料一般按照粒径的普通混凝土所用的骨料一般按照粒径的大小分为两种:大小分为两种:粗骨料和细骨料粗骨料和细骨料(1)粗骨料:粗骨料:颗粒粒径颗粒粒径大于大于4.75mm的颗的颗粒;粒;混凝土用粗骨料通常有混凝土用粗骨料通常有碎石和卵石碎石和卵石两种两种(2)细
6、骨料细骨料:颗粒粒径:颗粒粒径小于小于4.75mm的颗的颗粒。粒。细骨料一般有细骨料一般有河砂、海砂和山砂河砂、海砂和山砂三类三类 砂、石的技术质量要求:砂、石的技术质量要求:*重点介绍砂、石的级配评定和粗细程度重点介绍砂、石的级配评定和粗细程度骨料的级配:骨料的级配:指骨料中不同粒径颗粒的搭配分布情况。指骨料中不同粒径颗粒的搭配分布情况。良好的级配,不但能减少水泥用量,而良好的级配,不但能减少水泥用量,而且提高混凝土的密实度、强度等性能。且提高混凝土的密实度、强度等性能。粗细程度:粗细程度:指不同粒径的颗粒混合物的平均粗细程指不同粒径的颗粒混合物的平均粗细程度度 (1)砂的颗粒级配评定和粗细
7、程度)砂的颗粒级配评定和粗细程度 砂的颗粒级配的评定和粗细程度一般砂的颗粒级配的评定和粗细程度一般用用筛分析法筛分析法来测定的。来测定的。具体操作方法具体操作方法:将将500g干砂,依次干砂,依次通过一套孔径为通过一套孔径为4.75、2.36、1.18、0.660、0.30和和0.15的六个标准筛,的六个标准筛,测量各筛筛余量的质量测量各筛筛余量的质量mi,计算出,计算出各筛的分计筛余量和累计筛余量。各筛的分计筛余量和累计筛余量。*砂的筛分析法的几个概念:砂的筛分析法的几个概念:分计筛余量分计筛余量mi:砂子通过六个标准筛时各筛上砂子通过六个标准筛时各筛上的筛余量,即的筛余量,即mi(其中其中
8、i=1,2,3,4,5,6);分计筛余率分计筛余率 :各筛上的分计筛余量占砂样各筛上的分计筛余量占砂样总质量(总质量(500g)的百分率,即)的百分率,即=mi/500;累计筛余率累计筛余率 :各筛与比该筛粗的所有各筛与比该筛粗的所有分计筛余率之和。即分计筛余率之和。即筛孔筛孔/mm分计分计筛余筛余量量/g分计筛分计筛余率余率%累计筛余率累计筛余率%4.75m12.36m21.18m30.60m40.30m5 0.15m6*砂的颗粒级配评定标准:砂的颗粒级配评定标准:n砂的颗粒级配评定:砂的颗粒级配评定:P59表表5.5 标准规定标准规定,按,按0.60mm的筛孔的累计筛余百分率的筛孔的累计筛
9、余百分率 分为三个级配区:分为三个级配区:I级配区砂级配区砂:=(8571)%;II级配区砂级配区砂:=(4170)%;III级配区砂级配区砂:=(1640)%。砂的粗细程度判断标准砂的粗细程度判断标准:n砂的粗细程度用砂的粗细程度用细度模数细度模数 表示表示:普通混凝土优先使用普通混凝土优先使用中砂中砂 MX=3.02.3;粗砂粗砂:=3.73.1;中砂:中砂:=3.02.3;细砂细砂:=2.21.6特细砂:特细砂:=1.50.7。例题例题:评定该砂级配情况和细数评定该砂级配情况和细数:筛孔筛孔尺寸尺寸/mm 分分 计计 筛筛 余余累计筛余累计筛余百百 分分 率率 (%)分计筛余量分计筛余量
10、/g分计筛余百分分计筛余百分率率 (%)4.75 15 2.36 701.18 1050.60 1200.30 900.15 853142124181731738628097n经上面的计算可知:经上面的计算可知:n甲砂为甲砂为II级配区、中砂级配区、中砂。?课后思考题课后思考题:请同学们自己评定请同学们自己评定P99习题习题5.1中中两种砂的级配情况与粗细程度?两种砂的级配情况与粗细程度?(2)石子的最大粒径石子的最大粒径D max 与颗粒级配评定与颗粒级配评定n石子粒径石子粒径D的一般范围的一般范围:4.75mmD150mm时,时,节约水泥的效果不节约水泥的效果不明显。所以明显。所以最大粒径
11、不宜超过最大粒径不宜超过150mm。*建筑工程中混凝土用石子的最大粒建筑工程中混凝土用石子的最大粒径径Dmax大致选择范围大致选择范围:n一般水利、海港等大型工程中一般水利、海港等大型工程中:混凝土用石子最大粒径混凝土用石子最大粒径Dmax采用采用120mm或或150mm;n一般房屋建筑工程中一般房屋建筑工程中:混凝土用石子的最大粒径混凝土用石子的最大粒径Dmax一般采用一般采用20mm、31.5 mm、40mm和和60mm。石子的颗粒级配:n石子的颗粒级配:石子的颗粒级配:是指石子中不同石子粒径的搭配分布情是指石子中不同石子粒径的搭配分布情况。况。n石子的颗粒级配与砂子一样,也是采用石子的颗
12、粒级配与砂子一样,也是采用筛分析法筛分析法来确定的,其标准筛的孔径为来确定的,其标准筛的孔径为2.36、4.75、9.50、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.0和和90mm共共12个筛个筛.n粗骨料的颗粒级配应满足粗骨料的颗粒级配应满足P61表表5.6。石子的颗粒级配按供应情况分为连续粒级连续粒级和和单粒级单粒级两种。两种。n连续粒级连续粒级:是按颗粒尺寸由大到小连续分:是按颗粒尺寸由大到小连续分级(级(4.75mmDmax),每一级粗骨料都有适每一级粗骨料都有适量的比例。量的比例。n单粒级单粒级:当粗颗粒最大粒径大于:当粗颗粒最大粒径大于37.5mm
13、时,粗颗粒的级配很不稳定、很不连续,时,粗颗粒的级配很不稳定、很不连续,此时的石子搭配很不均匀。此时的石子搭配很不均匀。n一般在混凝土配合比设计中,应一般在混凝土配合比设计中,应优先选用优先选用连续级配连续级配;一般不宜选用;一般不宜选用“单一单一”的单粒的单粒级来设计混凝土。级来设计混凝土。5.2.3 混凝土用水混凝土用水n混凝土用水的基本质量要求是:混凝土用水的基本质量要求是:不能含影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质;不能含影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质;不得影响混凝土强度的发展和耐久性。不得影响混凝土强度的发展和耐久性。不得加快混凝土用钢筋的锈蚀和脆断;不得加快混凝土用钢筋的锈蚀和脆断;
14、保证混凝土的表面不受污染保证混凝土的表面不受污染。现实生活中,凡是现实生活中,凡是可以饮用的自来水可以饮用的自来水和和清洁的清洁的天然水天然水,都可以用来拌制和养护混凝土。,都可以用来拌制和养护混凝土。?请同学们思考:海水能否用来拌制钢筋混凝?请同学们思考:海水能否用来拌制钢筋混凝土?为什么?土?为什么?5.2.4 混凝土外加剂n掺入外加剂的目的:掺入外加剂的目的:在拌制混凝土的过程中,为改善混凝土在拌制混凝土的过程中,为改善混凝土的某些性能而特意掺入的物质,其掺量的某些性能而特意掺入的物质,其掺量一般不大于水泥质量的一般不大于水泥质量的5%。n国外外加剂的发展状况国外外加剂的发展状况:面前国
15、外面前国外60%90%的混凝土和砂浆中的混凝土和砂浆中使用了外加剂,因此,外加剂在当前已使用了外加剂,因此,外加剂在当前已经成为混凝土中除四种基本组成材料经成为混凝土中除四种基本组成材料(胶凝材料、粗骨料、细骨料和水)以(胶凝材料、粗骨料、细骨料和水)以外的外的第五种重要组成材料第五种重要组成材料。外加剂按使用功能分四大类:外加剂按使用功能分四大类:第一类外加剂:第一类外加剂:改善混凝土拌合物流变改善混凝土拌合物流变性能的外加剂性能的外加剂:减水剂减水剂:在混凝土拌合物坍落度基本相同的条件下,在混凝土拌合物坍落度基本相同的条件下,加入减水剂可以减少用水量,并提高混凝加入减水剂可以减少用水量,并
16、提高混凝土强度。土强度。我国常用的减水剂:我国常用的减水剂:M型减水剂型减水剂(木质磺(木质磺酸盐类减水剂)酸盐类减水剂)减水剂在混凝土中使用最普遍。减水剂在混凝土中使用最普遍。q引气剂:引气剂:定义定义:指在混凝土搅拌过程中,能引入大量分布均匀、指在混凝土搅拌过程中,能引入大量分布均匀、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。稳定而封闭的微小气泡的外加剂。n历史背景历史背景:引气剂于本世纪引气剂于本世纪30年代出现于美国,年代出现于美国,被认为是混凝土材料发展进程中的重大发现,被认为是混凝土材料发展进程中的重大发现,现广泛应用于工程中现广泛应用于工程中n我国常用的引气剂:我国常用的引气剂:松香树脂类。
17、松香树脂类。n引气剂的作用:引气剂的作用:(1)改善混凝土拌和物的和易性;)改善混凝土拌和物的和易性;(2)能提高混凝土的抗渗性和抗冻性;)能提高混凝土的抗渗性和抗冻性;(3)但降低混凝土的强度)但降低混凝土的强度;第二类外加剂:第二类外加剂:调节混凝土凝结时间调节混凝土凝结时间和硬化性能的外加剂和硬化性能的外加剂:缓凝剂缓凝剂:我国应用较多的有我国应用较多的有木质素木质素磺酸钙磺酸钙和和糖蜜糖蜜;速凝剂:速凝剂:我国应用较多的有红星一型、国产我国应用较多的有红星一型、国产711;早强剂:早强剂:我国应用较多的有我国应用较多的有Nacl等等第三类外加剂:第三类外加剂:改善混凝土耐久性能的外加剂
18、:改善混凝土耐久性能的外加剂:加气剂加气剂:如铝粉等;如铝粉等;防水剂防水剂;阻锈剂:阻锈剂:指能减少混凝土中钢筋的锈蚀。指能减少混凝土中钢筋的锈蚀。第四类外加剂:第四类外加剂:改善混凝土其他性能的外加剂改善混凝土其他性能的外加剂:膨胀剂:膨胀剂:能使混凝土产生补偿收缩或微膨胀能使混凝土产生补偿收缩或微膨胀。防冻剂:防冻剂:能使混凝土在低温下免受冻害。能使混凝土在低温下免受冻害。着色剂:着色剂:5.3 普通混凝土的主要技术性质普通混凝土的主要技术性质n普通混凝土的主要技术要求是:普通混凝土的主要技术要求是:(1)与施工条件相适应的)与施工条件相适应的和易性和易性(工(工 作性);作性);(2)
19、符合设计要求的)符合设计要求的强度强度;(3)与使用环境相适应的)与使用环境相适应的耐久性。耐久性。5.3.1 新拌混凝土的和易性:新拌混凝土的和易性:1 和易性的概念和易性的概念:是指由水泥浆和骨料拌和而成的混凝土是指由水泥浆和骨料拌和而成的混凝土拌和物拌和物,在一定的施工条件下,便于各种施在一定的施工条件下,便于各种施工工序(拌合、运输、浇灌和振捣)的操工工序(拌合、运输、浇灌和振捣)的操作,以保证获得均匀密实的混凝土的性能;作,以保证获得均匀密实的混凝土的性能;和易性的内容:和易性的内容:和易性包含和易性包含流动性、粘聚性和保水性流动性、粘聚性和保水性三三方面的内容。方面的内容。流动性、
20、粘聚性和保水性的定义:流动性、粘聚性和保水性的定义:n流动性:流动性:是指新拌混凝土在自重或机械是指新拌混凝土在自重或机械振捣作用下,能产生流动,并均匀密实振捣作用下,能产生流动,并均匀密实地填充到模板的各个角落的性能;地填充到模板的各个角落的性能;n粘聚性:粘聚性:是新拌混凝土在施工过程中其是新拌混凝土在施工过程中其组成材料之间有一定的粘聚力,使得混组成材料之间有一定的粘聚力,使得混凝土不致发生分层和离析的性能;凝土不致发生分层和离析的性能;n保水性:保水性:新拌混凝土在施工过程中,保新拌混凝土在施工过程中,保持水分不易析出的能力。持水分不易析出的能力。2 和易性测定方法:和易性测定方法:n
21、和易性的测定:和易性的测定:一般以测定混凝土拌和物的一般以测定混凝土拌和物的流动性为主流动性为主,辅以对粘聚性和保水性的观察辅以对粘聚性和保水性的观察,以判断,以判断新拌混凝土的和易性是否满足工程的需新拌混凝土的和易性是否满足工程的需要。要。n流动性的测定方法:流动性的测定方法:主要有主要有坍落度法和维勃稠度法两种坍落度法和维勃稠度法两种。(1)测定流动性的第一种方法:坍落度法)测定流动性的第一种方法:坍落度法n坍落度法坍落度法:将混凝土拌和物按规定的实验方法装入将混凝土拌和物按规定的实验方法装入标准的圆锥形筒(坍落筒)标准的圆锥形筒(坍落筒)内,均匀捣内,均匀捣平后,再将筒垂直向上快速(平后
22、,再将筒垂直向上快速(510s)提)提起,起,测量筒高与坍落后的混凝土试件最测量筒高与坍落后的混凝土试件最高点之间的高度差高点之间的高度差,即为该混凝土拌和,即为该混凝土拌和物的坍落度值(以物的坍落度值(以mm为单位,精确到为单位,精确到5mm),通常用通常用T表示。表示。坍落度法适用的条件坍落度法适用的条件:仅适用于仅适用于骨料最大粒径不大于骨料最大粒径不大于40mm,且且坍落度不小于坍落度不小于10mm的混凝土拌和物。的混凝土拌和物。坍落度反映的是混凝土拌合物流动性的好坏。坍落度反映的是混凝土拌合物流动性的好坏。表表5.10 混凝土浇灌时的坍落度混凝土浇灌时的坍落度(mm)结结 构构 种种
23、 类类 坍坍 落落 度度基础或地面的垫层基础或地面的垫层,无配筋的大体积结构(挡土,无配筋的大体积结构(挡土墙等)或配筋较稀的结构;墙等)或配筋较稀的结构;1030板、梁和大中型截面的柱子板、梁和大中型截面的柱子 3050配筋密列的结构(薄壁、细柱配筋密列的结构(薄壁、细柱等)等)5070配筋特密的结构配筋特密的结构 7090思考题:坍落度的设计主要考虑哪些因素?思考题:坍落度的设计主要考虑哪些因素?混凝土拌和物的混凝土拌和物的流动性通过坍落度法测流动性通过坍落度法测定以后定以后,再观察混凝土拌和物的粘聚性和再观察混凝土拌和物的粘聚性和保水性保水性,以判断其和易性:,以判断其和易性:n粘聚性的
24、观察方法粘聚性的观察方法:将捣棒在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻将捣棒在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻敲打,如果混凝土敲打,如果混凝土锥体逐渐下降,表示锥体逐渐下降,表示粘聚性良好粘聚性良好,如果,如果锥体倒塌或崩裂,说锥体倒塌或崩裂,说明粘聚性不好明粘聚性不好;n保水性观察办法:保水性观察办法:若提起坍落筒后发现若提起坍落筒后发现较多浆体从筒底流较多浆体从筒底流出,说明保水性不好出,说明保水性不好。(2)测定流动性的第二种方法:测定流动性的第二种方法:维维 勃勃 稠稠 度度 法法n n适用范围:适用范围:仅适用于骨料仅适用于骨料最大粒径不超过最大粒径不超过40mm,且且坍落度小于坍落度小于10mm的
25、混凝土拌合物流的混凝土拌合物流动性的测定;动性的测定;n n测定方法:测定方法:试验五试验五 普通混凝土主要技术性能试验普通混凝土主要技术性能试验坍落度法的优点:坍落度法的优点:坍落度法简单易行,且坍落度法简单易行,且指标明确,故至今仍为世界各国广泛采用指标明确,故至今仍为世界各国广泛采用n n坍落度法的缺点:坍落度法的缺点:(1)测定结果受操作技术的影响较大;)测定结果受操作技术的影响较大;(2)观察粘聚性与保水性时有主观因素的)观察粘聚性与保水性时有主观因素的影响;影响;(3)该方法仅适用于骨料粒径小于)该方法仅适用于骨料粒径小于40mm,且坍落度大于,且坍落度大于10mm的混凝土拌合物的
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