22混凝土.ppt
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1、1,2.2 混凝土,2.2.1 混凝土概述 2.2.2 高性能混凝土,2,2.2.1 概述,(1)混凝土的定义、分类和特点 (2)普通混凝土的基本组成材料 (3)新拌混凝土的和易性 (4)混凝土的强度,3,(1) 混凝土的定义、分类和特点, 定义 凡由胶凝材料、骨料和水等按适当比例配合拌制的混合物,再经浇筑成型硬化后得到的人造石材,统称为混凝土。,4, 混凝土的分类,1. 混凝土按强度等级高低分类 强度等级为C10C60的,称为普通混凝土; 强度等级为C60C100的,称为高强混凝土; 强度等级C100的称为超高强混凝土。,5,2. 混凝土按表观密度的大小分类,干表观密度在21002500 k
2、g/m3的称为普通混凝土,是用天然(或人工)砂、石作骨料配制的; 干表观密度在2400 kg/m3左右,为土木工程中最常用的混凝土;,6,2. 混凝土按表观密度的大小分类,干表观密度大于2600 kg/m3的称为重混凝土,是用重晶石或钡水泥、锶水泥等配制的,其表观密度可达32003400kg/m3,重混凝土能防射线、防辐射,故又称为防辐射混凝土; 干表观密度小于1950 kg/m3的称为轻混凝土,多采用轻质多孔的骨料或掺入加气剂、泡沫剂等形成多孔结构的混凝土,常用于轻质结构、保温隔热工程。,7,3. 混凝土按用途或施工方法的不同分类,如水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防水混凝土、耐酸混凝上
3、、耐热混凝土、喷射混凝土、泵送混凝土、碾压混凝土等多种。,8, 混凝土的特点,普通混凝土是目前用量最大的土木工程结构材料。因为混凝土有如下优点: (1) 可就地取材,成本低; (2) 具有良好的可塑性与可模性; (3) 与钢筋有牢固的粘结力,且能保护钢筋不锈蚀; (4) 具有较高的抗压强度; (5) 耐久性好,维护和保养费用极低。,9, 混凝土的特点,缺点 (1) 自重大,比强度小; (2) 抗拉强度低,一般抗拉强度仅为抗压强度 的1/101/20,因此受拉时易产生脆裂; (3) 生产周期长,施工过程质量难以控制。,10,(2)普通混凝土的基本组成材料,普通混凝土主要由水泥、砂、石子及水四种基
4、本材料所组成。各种材料的作用如下: 砂子填充石子的空隙; 水泥和水形成水泥浆而填充砂、石的空隙,并包裹在砂、石表面,将砂石紧紧粘结在一起,硬化后形成混凝土。 水泥浆发挥了填充、润滑、胶结三方面的作用。 混凝土中的砂称为细骨料(或细集料),石子称为粗骨料(或粗集料)。粗、细骨料一般不与水泥起化学反应,主要起骨架、抑制水泥石的体积变形两方面的作用。,11,图2-2-1为混凝土的结构示意图,混凝土是由水泥石、石子、砂子、孔隙等组成的一个宏观均匀,微观非均匀的堆聚结构。混凝土的质量在很大程度是由原材料的性质及相对含量所决定,为此,必须首先了解其组成材料的性质、作用及技术要求,合理选择原材料,才能保证混
5、凝土的质量。,图2-2-1 混凝土的结构图,12,1. 水泥,水泥在混凝土中起胶结作用,是最主要的材料。正确、合理地选择水泥的品种和强度等级是保证混凝土质量的重要因素。配制混凝土时一般用普通硅酸盐水泥、矿碴硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥。水泥质量应符合国家现行标淮和规范的要求。,13,表 2-2-1 通用水泥的特性和应用,14,每个工程所用水泥品种以12种为宜,重要工程常常是指定生产厂家,生产适合本工程的专用水泥。,通常以水泥强度等级为混凝土强度等级的1.52倍为宜,对于高强度混凝土可取0.91.5倍。,15,2. 细骨料(砂),粒径为0.15 mm4.75 mm的骨料称为细
6、骨料,简称为砂。混凝土用砂一般采用天然砂,如河砂、山砂、海砂等,其中以河砂品质最好,应用最多。人工砂是由岩石破碎、筛选所得。,16,根据国家规范GB/T146842001建筑用砂规定,砂的技术要求包括:有害杂质含量的限值、细度和颗粒级配及物理性质的要求等。根据技术要求从高到低,把砂分为、类,分别可用于强度等级大于C60的混凝土、强度等级为C30C60和有抗冻反抗渗或有其它要求的混凝土、强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。,17, 有害杂质含量的限值,混凝土用砂应颗粒坚实、清洁、不含杂质。但砂中常常含有粘土、泥块、云母、硫化物及硫酸盐、轻物质等有害杂质。各级砂的有害杂质含量应不超过表2-2-2
7、中规定的限值。,18,表 2-2-2 沙中有害杂质限量,19, 颗粒形状及表面特征,细骨料的颗粒形状及表面特征会影响其与水泥石的粘结及新拌混凝土的流动性。砂的颗粒形状以球形颗粒为最佳,其空隙率较小。山砂和人工砂的颗粒多具有棱角,表面粗糙,与水泥石粘结较好,用它拌制的混凝土强度较高,但流动性较差;与山砂及人工砂相比,河砂、海砂的颗粒缺少棱角,表面较光滑,与水泥粘结较差,用其拌制的混凝土强度较低,但流动性较好。,20, 粗细程度,它是指不同粒径的砂粒混在一起后的平均粗细程度,常用细度模数(Mx)表示。细度模数可通过砂的筛分试验确定。,砂的细度模数愈大,表示砂愈粗。根据其大小,可将砂分为粗砂、中砂、
8、细砂及特细砂,其细度模数分别为:粗砂,3.7-3.1;中砂,3.0-2.3;细砂,2.2-1.6;特细砂,1.5-0.7,21, 颗粒级配,砂子颗粒大小搭配的比例关系叫颗粒级配,常用级配区表示。对于细度模数为3.71.6的砂,按0.600 mm筛孔的筛上累计筛余百分数分为三个区间,见表2-2-3。,22,表2-2-3 砂的颗粒级配区,23,图 2-2-2 砂筛分曲线图,区为粗砂区,区为中砂区,为细砂区。,累 计 筛 余 (%),24,当沙子由较多的粗颗粒、适当的中等颗粒及少量的细颗粒组成时,细颗粒填充在粗、中颗粒间,使其空隙率及总表面积都较小,即构成良好的级配。使用较好级配的砂子,不仅节约水泥
9、,而且还可以提高混凝土的强度及密实性。砂的粗细反映砂粒比表面积的大小。在配合比相同的情况下,若沙子过粗,比表面积小,且由于缺少某些细小颗粒的配搭,拌出的混凝土粘聚性差,易于分离、泌水;若砂子过细,比表面积较大,包裹砂粒需较多的水泥浆,且混凝土强度也较低。,25,混凝土用砂以区中砂为适宜。 当采用区砂时,应适当提高砂率,并保证足够的水泥用量,以保证混凝土的和易性; 当采用区砂时,宜适当降低砂率,以保证混凝土的强度。,26,图2-2-3 是砂子颗粒级配示意图。,图2-2-4 骨料颗粒的含水状态示意图,27,3. 粗骨料(石子),粒径大于4.75mm的骨料叫粗骨料,简称为石子。普通混凝土常用的粗骨料
10、有卵石和碎石两种,根据国家规范GB/T14685-2001建筑用卵石、碎石规定,碎石和卵石的技术要求包括:颗粒级配、含泥量、针片状颗粒含量、有害物质含量的限值及物理性质的要求等。根据技术要求从高到低,碎石和卵石可分为、类,分别可用于强度等级大于C60的混凝土、强度等级为C30-C60和有抗冻及抗渗或有其它要求的混凝上、强度等级小于C30的混凝土。,28, 粗骨料的颗粒形状及表面特征,粗骨料的颗粒形状及表面特征同样会影响其与水泥石的粘结及新拌混凝土的流动性。因球形体和八方体颗粒的空隙率较低、是最佳颗粒形状。卵石表面光滑、少棱角,空隙率及表面积较小,拌制混凝土时水泥浆用量较少,和易性较好、但与水泥
11、石的粘结力较差;碎石颗粒表面粗糙、多棱角,空隙率和表面积较大,新拌混凝土的和易性较差,但碎石与水泥石粘结力较大,在水灰比相同的条件下,比卵石混凝土强度高。故卵石与碎石各有特点,在实际工程中应本着满足工程技术要求及经济性原则进行选用。,29, 有害物质,粗骨料中的有害杂质主要有:粘土、淤泥及细屑、硫化物及硫酸盐、有机物质等。它们对混凝上的危害作用和在细骨料中时相同,程度更甚。不同工程的混凝土对粗骨料有害杂质含量的限值有所区别,可参阅有关规范。如表2-2-4。,30,表2-2-4 卵石碎石中有害杂质及针片状颗粒含量限量,31, 最大粒径,粗骨料公称粒径的上限值,称为粗骨粒最大粒径,用DM表示。粗骨
12、料最大粒径增大时骨料的空隙率及表面积都减小,在水灰比及混凝土流动性相同的条件下,可使水泥用量减少且有助于提高混凝土密实性、减少混凝土的发热及收缩,这对大体积混凝土是有利的。,32,建筑行业中所用混凝土骨料最大粒径应不超过40 mm, 港工混凝土的最大粒径不大于80 mm, 水工混凝土的最大粒径可达120150 mm。,33, 颗粒级配,大小不一的粗骨料颗粒相互组合搭配的比例关系叫做颗粒级配。级配良好的石子其空隙率和总表面积均小,且可获得较大的堆积密度。石子的级配好坏对混凝土强度等性能影响较砂更为明显。,34,(3)新拌混凝土的和易性,和易性的概念 和易性又称工作性,是指新拌混凝土便于拌和、运输
13、、浇筑、捣实,并能获得质量均匀、密实混凝土的性能。 和易性是新拌混凝土的主要技术性质,是一项综合性技术指标,包括流动性、粘聚性及保水性三方面的含义。,35,a. 流动性,流动性指新拌混凝土在自重或施工机械振捣的作用下,易于产生流动,并能均匀密实地填满模型的性能。 其大小反映新拌混凝土的稀稠程度,关系着施工振捣的难易和浇筑的质量。拌和物流动性好,则操作方便,容易成型和振捣密实。,36,b. 粘聚性,粘聚性也称抗离析性,新拌混凝土有一定的粘聚力,在运输及浇筑过程中不易出现分层离析,能保持整体均匀的性能。粘聚性不好的拌和物,砂浆与石子容易分离,振捣后会出现蜂窝、空洞等现象,严重影响工程质量。,37,
14、c. 保水性,保水性指新拌混凝土具有一定的保持水分的能力,不致产生大量泌水的性质。 新拌混凝土中,只有约2025的拌和用水用于水泥水化,其余拌和水是为了使拌和物具有足够的流动性,便于施工浇筑。因此,如果新拌混凝土保水性差,在运输、浇筑、振捣中,在凝结硬化前很容易泌水。泌水是指一部分水分从混凝土内部析出,形成毛细管孔隙即渗水通道,或水分及泡沫等轻物质浮在表面,引起混凝土表面疏松,或水分停留在石子及钢筋的下面形成水隙,削弱水泥浆与石子及钢筋的粘结能力,影响混凝土的质量。,38,新拌混凝土的流动性、粘聚性和保水性三者是相互联系的。一般来说,流动性大的拌和物,其粘聚性及保水性相对较差。所谓新拌混凝土具
15、有良好的和易性,就是其流动性、粘聚性及保水性都较好地满足具体施工工艺的要求。,39,(4)影响混凝土强度的因素, 水泥强度与水灰比 工程中大量的试验表明:普通混凝土受力破坏一般首先出现在骨料和水泥石的分界面上,所谓的粘结面破坏型式。另外,当水泥石强度较低时,水泥石本身首先破坏也是常见的破坏型式。在普通混凝土中,骨料首先破坏的可能性小。因为骨料强度常大大超过水泥石和粘结面的强度。所以混凝土的强度主要决定于水泥石的强度及其与骨料间的粘结力。而它们又取决于水泥强度及水灰比的大小。,40,在水灰比一定的情况下,水泥的强度高,水泥石的强度就高,且水泥石与骨料的粘结强度也高,故混凝土的强度也随之增大。 在
16、保证施工对和易性的要求的前提下,若水泥强度相同时,水灰比越小,水泥石强度越高,水泥石与骨料的有效粘结面积大,粘结强度亦高,混凝土强度就越高。图2-2-5是混凝土强度与水灰比及灰水比的关系图。,41,2-2-5 混凝土强度与水灰比及灰水比的关系,42, 骨料的质量和种类,质量好的骨料是指骨料有害杂质含量少,骨料形状多为球形体或棱形体,骨料级配合理。采用质量好的骨料,混凝土强度高;表面粗糙且有棱角的碎石骨料,与水泥石的粘结较好,且骨料颗粒间有嵌固作用,因此碎石混凝土较卵石混凝土强度高。,43, 施工方法,采用机械搅拌较人工拌和的混凝土强度高,这是因为机械搅拌比人工拌和能使新拌混凝土更均匀,更易密实
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