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1、1,第二节 混凝土,概念:混凝土是由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例配合、拌制成拌合物,经一定时间硬化而成的人造石材。土木建筑工程对混凝土质量的基本要求是:具有符合设计要求的强度;具有与施工条件相适应的和易性;具有与工程环境相适应的耐久性。材料组成经济合理、生产制作节约能源。 普通混凝土是指一般工程常用的水泥混凝土.,2,3,一、 普通混凝土的组成材料,1.、水泥 水泥是混凝土中最重要的组分。水泥品种的选择,应当根据混凝土工程性质与特点,工程的环境条件及施工条件,结合各种水泥特性进行合理的选择。 水泥强度等级的选择应当与混凝土的设计强度等级相适应。经验证明,配制C30以下的混凝土,水泥强度等
2、级为混凝土强度等级的1.11.8倍,配制40以上的混凝土,水泥强度等级为混凝土强度等级的1.01.5倍,同时宜掺入高效减水剂。,4,选用水泥时必须考虑以下几项水泥技术条件: (1).水泥标号 (2).在各种温度是、湿度条件下,水泥早期强度和后期强度发展的规律。 (3).在制品的使用环境中,水泥的稳定性。 (4).各种水泥的其他特殊性能。常用水泥品种选择,见表7-2. 2。集料 集料是混凝土的主要组成材料,它占混凝土总体积的3/4以上。一般把0.155mm粒径的集料称为细集料,例如砂等,把大于5mm粒径的集料称为粗集料,例如卵石、碎石等。,5,细骨料(砂) 由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的
3、、粒径小于4.75的岩石颗粒(砂)称为细骨料。混凝土用砂的质量技术要求分述如下。 (1) 砂的粗细程度与颗粒级配 砂的粗细程度,是指不同粒径的砂粒,混合在一起后的总体的粗细程度,通常有粗砂、中砂与细砂之分。在相同用量条件下,细砂的总表面积较大,而粗砂的总表面积较小。在混凝土中,砂子的表面需要由水泥浆包裹,砂子的总表面积愈大,则需要包裹砂粒表面的水泥浆就愈多。因此,一般说用粗砂拌制混凝土比用细砂所需的水泥浆为省。,6,砂的颗粒级配,即表示砂中大小颗粒的搭配情况。在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充,为达到节约水泥和提高强度的目的,就应尽量减小砂粒之间的空隙。要减小砂粒间的空隙,就必须有大小不
4、同的颗粒搭配。 因此,在拌制混凝土时,砂的颗粒级配和粗细程度应同时考虑。当砂中含有较多的粗粒径砂,并以适当的中粒径砂及少量细粒径砂填充其空隙,则可达到空隙及总表面积均较小,这样的砂比较理想,不仅水泥浆用量较少,而且还可提高混凝土的密实度与强度。,7,砂的颗粒级配和粗细程度,常用筛分析的方法进行测定。用级配区表示砂的颗粒级配,用细度模数表示砂的粗细。筛分析的方法,是用一套孔径(净尺寸)为5.00、2.50、1.2、0.8、0.3、0.15的标准筛,将500g的干砂试样由粗到细依次过筛,然后称得各筛余留在各个筛上的砂的重量,并计算出各筛上的分计筛余百分率ai及累计筛余百分率i(各个筛和比该筛粗的所
5、有分计筛余百分率之和)。,8,细度模数的计算公式为: 式中 A 5、A2.5、 A1.2、 A0.8、 A0.3、A0.15分别为5.00、2.50、1.2、0.8、0.3、0.15筛的累计筛余百分率. 细度模数(MK)愈大,表示砂愈粗,砂的细度模数范围一般为3.70.7,其中 uf在3.7 3.为粗砂, uf在.02.3为中砂, uf在2.21.6为细砂, uf在1.50.7为特细砂。,9,例某干砂500g的筛分结果如下表所列。试计算该砂的细度模数并评定其级配,10,11,12,3.混凝土拌合及养护用水 在拌制和养护混凝土用的水中,不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质,如油脂、糖类等。凡
6、是能饮用的自来水和清洁的天然水,都能用来拌制和养护混凝土。污水、PH值小于的酸性水、含硫酸盐(按3计)超过水重的水均不得使用,在对水质有疑问时可将该水与洁净水分别制成混凝土试块,然后进行强度对比试验,如果用该水制成的试块强度不低于洁净水制成的试块强度,就可用此水来拌制混凝土。海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物,对水泥石有侵蚀作用,对钢筋也会造成锈蚀,因此一般不得用海水拌制混凝土。,13,4.外加剂 (1)在混凝土拌和物中,掺入能改善混凝土性质的材料,称为外加剂。外加剂的掺量一般不大于水泥质量的5%。混凝土外加剂按其功能可分为: 1)改善混凝土拌和物和易性的外加剂; 2)调节混凝土凝结时间和硬化性能
7、的外加剂; 3)改善混凝土耐久性的外加剂; 4)提高混凝土特殊性能的外加剂。 (2)减水剂:按使用条件不同,掺入减水剂可获得如下效果: 1)在配合比不变的条件下,可提高混凝土流动性,且不降低强度; 2) 在保持强度和流动性不变的条件下,可减少水泥用量; 3)在保持流动性和水泥用量不变的条件下,强度提高。,14,(3)早强剂:它能提供混凝土的早期强度,并对后期强度无影响。 (4)引气剂:能在混凝土拌和物中引入一定量的微小气泡,并均匀分布在混凝土拌和物中,形成大量气泡,使水泥浆的体积增加,可提高流动性。若保持流动性不变,可减水10%左右。这些气泡能隔断混凝土中毛细孔的渗水通道,使混凝土的抗渗性和抗
8、冻性提高。 二、混凝土的技术性质 1.混凝土拌和物的和易性 (1)和易性的概念:和易性是指混凝土拌合物易于施工操作(拌合、运输、浇灌、捣实)并能获致质量均匀、成型密实的性能。和易性是一项综合的技术性质,包括有流动性、粘聚性和保水性等三方面的含义。,15,1)流动性:是指混凝土拌合物在本身自重或施工机械振捣的作用下,能产生流动,并均匀密实地填满模板的性能。流动性的大小取决于混凝土拌合物中用水量或水泥浆含量的多少。 2)粘聚性:是指混凝土拌合物在施工过程中其组成材料之间有一定的粘聚力,不致产生分层和离析的性能。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等。 3)保水性:是指混凝土拌合物在施
9、工过程中,具有一定的保水能力,不致产生严重泌水的性能。保水性差的混凝土拌合物,由于水分分泌出来会形成容易透水的孔隙,从而降低混凝土的密实性。,16,(2)和易性的测定: 1)流动性通常用坍落度法测定: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(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。,17,18,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。坍落度法适用于骨料最大粒径不大于40,坍落度值不小于10的混凝土拌合物。 根据坍落度的
10、不同,可将混凝土拌合物分为: 大流动性混凝土(坍落度大于160); 流动性混凝土(坍落度为100150); 塑性混凝土(坍落度为5090)及 低塑性混凝土(坍落度为1040)。 坍落度值小于10的拌合物为干硬性混凝土。,19,2)黏聚性的检查方法:用捣棒在已坍落的拌和物的一侧轻敲,如果轻敲后拌和物保持整体,渐渐睑下沉,表明黏聚性好;如果拌和物突然倒塌,部分离析,表明黏聚性差。 3)保水性的检查方法:当坍落筒提起后如有较多稀浆从底部析出而拌和物因失浆骨料外露,说明保水性差;如无浆或少量的稀浆析出,拌和物含浆饱满,则保水性好。 (3)影响和易性的因素: )用水量 在混凝土拌合物中,水泥浆包裹骨料表
11、面,填充骨料空隙,使骨料润滑,提高混合料的流动性;在水灰比不变的情况下,单位体积混合物内,随水泥浆的增多,混合物的流动性增大。若水泥浆过多,超过骨料表面的包裹限度,就会出现流浆现象,这既浪费水泥又降低混凝土的性能;如水泥浆过少,达不到包裹骨料表面和填充空隙的目的,使粘聚性变差,流动性低,不仅产生崩塌现象,还会使混凝土的强度和耐久性降低。混合物中水泥浆的数量以满足流动性要求为宜。,20,2)水胶比:水泥浆的稀稠,取决于水灰比的大小。水灰比小,水泥浆稠,拌合物流动性就小,混凝土拌合物难以保证密实成型。若水灰比过大,又会造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良,而产生流浆、离析现象。 3)砂率是指混凝土
12、中砂的用量占砂、石总用量的百分率。,21,在混合料中,砂是用来填充石子的空隙。在水泥浆一定的条件下,若砂率过大,则骨料的总表面积及空隙率增大,混凝土混合物就显得干稠,流动性小。如要保持一定的流动性,则要多加水泥浆,耗费水泥。若砂率过小,砂浆量不足,不能在粗骨料的周围形成足够的砂浆层起润滑和填充作用,也会降低混合物的流动性,同时会使粘聚性、保水性变差,使混凝土混合物显得粗涩,粗骨料离析,水泥浆流失,甚至出现溃散现象。因此,砂率既不能过大,也不能过小,应通过试验找出最佳(合理)砂率。,22,)影响和易性的其他因素 水泥品种,骨料种类,粒形和级配以及外加剂等,都对混凝土拌合物的和易性有一定影响。水泥
13、的标准调度用水量大,则拌合物的流动性小。骨料的颗粒较大,形状圆整,表面光滑及级配较好时,则拌合物的流动性较大。此外,在混凝土拌合物中加入外加剂时(如减水剂),能显著地改善和易性。 混凝土拌合物的和易性还与时间,温度有关。拌合物拌制后,随时间延长,流动性减小;温度越高,水分丢失越快,坍落度损失越大。 (4)坍落度的选择原则是:在满足施工要求的前提下,尽可能选用较小的坍落度,23,2.混凝土强度 (1)混凝土的抗压强度和强度等级:按照标准的制作方法制成边长为150的正立方体试件,在标准养护条件(温度士3,相对湿度95以上)下,养护至28龄期,按照标准的测定方法测定其抗压强度值,称为混凝土立方体抗压
14、强度”(以fcu表示, 以2即 a)。用非标准尺寸的试件进行试验,其结果应乘以折算系数,换算成标准立方体强度:边长200的试件,折算系数为1.05;边长100的试件,折算系数为0.95.,24,混凝土的“强度等级”是根据“立方体抗压强度标准值”来确定的。我国现行规范混凝土结构设计规范(GB500102010)规定,普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为:15、C20、C25、C30、 C35、 C40、C45、C50、C55、 C60、C65、C70、C75、C80等十四个强度等级。,25,(2) 影响混凝土强度的因素: 1)胶凝材料强度与水胶比 在保证施工质量的条件下,水胶比愈小,混凝土的强
15、度就愈高。但是,如果水胶比太小,拌合物过于干涩,在一定的施工条件下,无法保证浇灌质量,混凝土中将出现较多的蜂窝、孔洞,也将显著降低混凝土的强度和耐久性。试验证明,混凝土强度,随水胶比增大而降低,呈曲线关系,而混凝土强度与胶水比呈直线关系, 见式(7-2),26,2) 龄期 在正常养护条件下,混凝土强度的增长遵循水泥水化历程规律,即随着龄期时间的延长,强度也随之增长。最初内,强度增长较快,以后增长较慢。但只要温湿度适宜,其强度仍随龄期增长。 3)养护的温度和湿度 混凝土强度的增长,是水泥的水化、凝结和硬化的过程,必须在一定的温度和湿度条件下进行。在保证足够湿度情况下,不同养护温度,其结果也不相同
16、。温度高,水泥凝结硬化速度快,早期强度高,所以在混凝土制品厂常采用蒸汽养护的方法提高构件的早期强度,以提高模板和场地周转率。低温时水泥混凝土硬化比较缓慢,当温度低至0以下时,硬化不但停止,且具有冰冻破坏的危险。水泥的水化必须在有水的条件下进行,因此,混凝土浇筑完毕后,必须加强养护,保持适当的温度和湿度,以保证混凝土不断地凝,27,4)施工质量 施工质量的好坏对混凝土强度有非常重要的影响。施工质量包括配料准确,搅拌均匀,振捣密实,养护适宜等。任何一道工序忽视了规范管理和操作,都会导致混凝土强度的降低。 (3)提高混凝土强度的措施 1)采用高强度等级水泥。 2)采用干硬性混凝土拌和物。 3)采用湿
17、热处理:分为蒸汽养护和蒸压养护。 4)改进施工工艺:加强搅拌和振捣,采用混凝土拌和用水磁化,混凝土裹石搅拌法等新技术。 5)加入外加剂:如加入减水剂和早强剂等,可提高混凝土强度。,28,3.混凝土的变形性质 混凝土在硬化后和使用工程中,受各种因素影响而产生变形,主要有化学收缩、干湿变形、温度变形和荷载作用下的变形等,这些都是使混凝土产生裂缝的重要原因,直接影响混凝土的强度和耐久性。 (1)化学收缩:混凝土在硬化工程中,水泥水化后的体积小于水化前的体积,致使混凝土产生收缩,这种收缩叫化学收缩。 (2)干湿变形:当混凝土在水中硬化时,会引起微小膨胀,当在干燥空气中硬化时,会引起干缩。干缩变形对混凝
18、土危害较大,它可使混凝土表面开裂,使混凝土的耐久性严重降低。 影响干湿变形的因素主要有:用水量(水灰比一定的条件下,用水量越多,干缩越大)、水灰比(水灰比大,干缩大)、水泥品种及细度(火山灰干缩大、粉煤灰干缩小;水泥细干缩大)养护条件(采用湿热处理,可减小干缩)。,29,(3)温度变形:温度下降1,每米缩涨0.01mm.温度变形对大体积混凝土极为不利。在混凝土硬化初期,放出较多的水化热,当混凝土较厚时,散热缓慢,致使内外温差较大,因而变形较大。 (4)荷载作用下的变形“混凝土的变形分为弹性变形和塑性变形。 徐变:混凝土在持续荷载作用下,随时间增长的变形称为徐变。徐变变形初期增长较快,然后逐渐减
19、慢,一般持续23年才逐渐趋于稳定。徐变的作用:徐变可消除钢筋混凝土内的应力集中,使应力较均匀的重新分布,对大体积混凝土能消除一部分由于温度变形所产生的破坏应力。但在预应力混凝土结构中,徐变将使混凝土的预加应力受到损失。 影响徐变的因素:水灰比较大时,徐变较大;水灰比相同,用水量较大时,徐变较大;骨料级配好,最大粒径较大,弹性模量较大时,混凝土徐变较小;当混凝土在较早龄期受荷时,产生的徐变较大。,30,4.普通混凝土的耐久性 抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化性以及防止碱-骨料反映等,统称为混凝土的耐久性。 提高耐久性的主要措施:(1)选用适当品种的水泥;(2)严格控制水灰比并保证足够的水泥用量;(3)选用质量好的砂、石,严格控制骨料中的泥及有害杂质的含量,采用级配好的骨料;(4)适当掺用减水剂和引气剂;(5)在混凝土施工中,应搅拌均匀,振捣密实,加强养护等,以增强混凝土的密实性。,31,结束语,完,
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