材料科学概论第三章砌块.ppt
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1、第三章 小型混凝土空心砌块,概况(混凝土、砂浆、混凝土砌块) 普通混凝土小型空心砌块 轻集料混凝土小型空心砌块 粉煤灰小型空心砌块,3.1.1 混凝土,凡由胶凝材料、骨料和水(或不加水)按适当的比例配合、拌合制成混合物,经一定时间后硬化而成的人造石材,称为混凝土(简写为“砼”) 。,重混凝土 普通混凝土 轻混凝土,按表观密度,普通混凝土 高强混凝土 超高强混凝土,按强度,混凝土,普通混凝土的基本组成材料,普通混凝土结构示意图,1石子;2砂子;3水泥浆;4气孔,混凝土组成材料的作用,在混凝土组成材料中,水泥和水组成水泥浆,它包裹在所有骨料的表面并填充在骨料空隙中。在混凝土硬化前,水泥浆起润滑作用
2、,赋于混凝土拌合物流动性,便于施工;在混凝土硬化后起胶结作用,把砂、石骨料胶结成为整体,使混凝土产生强度,成为坚硬的人造石材砂、石是骨料,对混凝土起骨架作用,其中小颗粒的骨料填充大颗粒的空隙。粗、细骨料的总体积要占混凝土体积的7080,因此骨料质量的优劣,对混凝土各项性质的影响很大,新拌混凝土的和易性,和易性的概念 和易性是指新拌混凝土易于施工操作(搅拌、运输、浇灌、捣实)并能获得质量均匀、成型密实的混凝土的性能。又称工作性。 和易性是一个综合性技术指标,通常包括流动性、粘聚性和保水性三个方面的含义。,流动性:混凝土拌合物在自重或机械振捣的作用下,能产生流动,并均匀密实地填满整个模板的性能。
3、粘聚性:混凝土拌合物的组成材料间有一定的粘聚能力,在施工过程中,不致发生分层和离析现象的性能。 保水性:新拌混凝土具有一定的保水能力,在施工过程中,不致产生严重泌水现象的性能。 新拌混凝土和易性的三个含义既相互联系,又互相矛盾。在一定施工工艺条件下,新拌混凝土的和易性是以上三个方面的矛盾统一。,离 析,离析:在运输浇筑过程中,水泥浆上浮,骨料下沉的现象。离析导致混凝土不均匀,蜂窝麻面。 离析的两种形式: 1)粗骨料有从拌合物中分离出来的倾向,多发生于水泥用量少的混凝土中。 2)水泥浆有从拌合物中分离出来的倾向,多发生于水灰比比较大的混凝土中。,混凝土分层离析,外分层,内分层,泌水,泌水:在混凝
4、土浇筑,捣实过程中,水和少量轻物质上浮形成“浮层”的现象。 泌水的危害: 1)泌水过程中形成的泌水通道使硬化后的混凝土抗渗性、抗冻性下降; 2)在骨料下方形成水囊,加剧水泥浆与骨料间过渡区的薄弱程度,明显影响硬化混凝土的强度; 3)形成的浮浆,几乎无强度,若不处理,形成薄弱夹层。,新拌混凝土泌水示意图,混凝土浇筑中形成的冷缝,蜂窝、孔洞,和易性的测定,坍落度法和维勃稠度法 坍落度适用于流动性较大的混凝土拌合物,维勃稠度适用于干硬的混凝土拌合物。(混凝土拌和试验),1.坍落度试验 1)坍落度值sl(mm)=筒高-坍落后混凝土试体最高点高度 sl,新拌混凝土流动性。同时观测判断粘聚性和保水性。,2
5、)根据坍落度对混凝土拌合物分类: 大流动性 sl160mm; 流动性 sl=100150mm; 塑性 sl=5090mm; 低塑性 sl =1040mm,3)坍落度选择 工程中选择混凝土拌合物的坍落度,要根据结构构件截面尺寸大小、配筋疏密和施工捣实方法等来确定。当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。正确选择混凝土拌合物的坍落度,对于保证混凝土的施工质量及节约水泥,具有重要意义。,2.维勃稠度试验,1)维勃稠度值(s)=水泥浆布满整个圆盘的下底面所需的时间。 该值,拌合物流动性 2)适用条件 维勃稠度=530s(sl10mm) 3)分级 超干硬性 31s 特干硬性 3
6、021s 干硬性 2011s 半干硬性 105s,和易性的影响因素,水泥浆量水泥浆量是指混凝土中水泥及水的总量。在水灰比不变的情况下,如果水泥浆越多,则拌合物的流动性越大。但若水泥浆过多,使拌合物的粘聚性变差。 水灰比水与水泥的质量比称为水灰比(W/C)。在水泥用量不变的情况下,水灰比越小,水泥浆就越稠,混凝土拌合物的流动性便越小。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,并严重影响混凝土的强度。 影响混凝土拌合物和易性的决定性因素是其拌合用水量的多少。实践证明,在配制混凝土时,当所用粗、细骨料的种类及比例一定时,为获得要求的流动性,所需拌合用水量基本是一定的
7、,即使水泥用量有所变动(1m3混凝土水泥用量增减50100kg)时,也无甚影响。这一关系称为“恒定用水量法则”。,和易性的影响因素,砂率砂率是指砂用量与砂、石总用量的质量百分比。砂率对混凝土拌合物的和易性有重要影响。在配制混凝土时,砂率不能过大,也不能太小,应选用合理砂率值。所谓合理砂率是指在用水量及水泥用量一定的情况下,能使混凝土拌合物获得最大的流动性,且能保持粘聚性及保水性能良好时的砂率值。或者,当采用合理砂率时,能在拌合物获得所要求的流动性及良好的粘聚性与保水性条件下,使水泥用量最少。 组成材料的影响 水泥品种不同,需水量不同 集料级配、表面状况,和易性的影响因素,时间和温度 时间延长,
8、水泥水化及水分蒸发耗水 温度升高,水泥水化及水分蒸发速度加快 外加剂 混凝土拌合物掺入减水剂或引气剂,流动性明显提高,引气剂还可有效地改善混凝土拌合物的粘聚性和保水性,硬化混凝土的强度,混凝土受压破坏 混凝土标准试件抗压强度试验破坏前后的形状,混凝土抗压强度 立方体抗压强度:150150150mm,28d; 标养:202,湿度90% 非标准试件的换算系数,200mm立方体1.05; 100mm立方体0.95 立方体抗压标准强度:具有95%保证率的立方体抗压强度。 强度等级表示:C立方体抗压强度标准值 普通混凝土强度等级划分:C7.5C60共十二个等级,硬化混凝土的强度,混凝土的轴心抗压强度 为
9、了符合工程实际,在结构设计中混凝土受压构件的计算采用混凝土的轴心抗压强度 150mm150mm300mm 棱柱体抗压强度 fcp=(0.7 0.8)fcc (fcc =10 50MPa) 混凝土的抗拉强度 混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/101/20,且随着混凝 土强度等级的提高,比值降低。混凝土抗拉强度采用 立方体劈裂抗拉试验来测定,称为劈裂抗拉强度fts,硬化混凝土的强度,影响混凝土强度的因素,水泥强度等级和水灰比(主要因素) 碎石:A=0.46,B=0.07 卵石:A=0.48,B=0.33 水泥强度等级相同,W/C,fcu; (如图) W/C相同,水泥强度等级, fcu。,2.骨料
10、骨料强度与表面状况。 W/C0.4时,同样的配合比,碎石砼比卵石砼强度约高38%。 3.龄期 龄期,强度,影响混凝土强度的因素,4.养护温度与湿度 温度,早期强度;湿养时间,强度。 5.施工质量:计量准确,搅拌均匀,振捣密实等 空洞位置 局部放大,影响混凝土强度的因素,试验条件 试件尺寸:相同试件,尺寸越小,测得的强度越高 试件形状:当试件受压面积相同,高度越大,抗压强度越小环箍效应:混凝土试件在压力机上受压时,在压板与混凝土试件受压面形成磨擦力,对试件的横向膨胀起着约束作用,这种约束作用称为“环箍效应”。“环箍效应”对混凝土抗压强度有提高作用。离压板越远,“环箍效应”小,在距离试件受压面约0
11、.866(为试件边长)范围外这种效应消失。,影响混凝土强度的因素,影响混凝土强度的因素,表面状态:表面粗糙,测得抗压强度高 加荷速度:加荷速度越快,测得的强度越高,提高混凝土强度的措施,采用高强度等级水泥或早强型水泥 使用减水剂,降低水灰比 采用级配良好的骨料,使用掺合料 采用机械搅拌和振捣 加强养护:蒸气养护适于掺活性混合材料的硅酸盐水泥,硬化混凝土的耐久性,混凝土在所处的自然环境及使用条件下保持其使用性能的性质,是综合指标。 抗渗性:混凝土抵抗有压介质(水、油、溶液等)渗透作用的能力, 是砼耐久性的基本性能。 抗渗等级:标养28d的试件按规定进行试验,试件不渗水所能承受的最大水压力。 抗渗
12、等级(标号)的表示:P(S )+10最大水压力;有P2 、P4、P6、P8、 P10、 P12(S2S12)。,抗冻性:混凝土在饱水状态下,能经受多次冻融循环作用而不破坏,同时也不严重降低其使用性能的能力。 抗冻等级:标养28d的试件在一定冻融循环制度下,强度损失25%、质量损失5%时能承受的最大循环次数。 抗冻等级(标号)表示:F(D)+最大冻融循环次数,有F10 F300九个等级( D25 D300七个标号),抗侵蚀性 水泥石的腐蚀,钢筋锈蚀。 碳化稳定性 对混凝土的影响(弊利): 产生收缩裂缝,加快钢筋锈蚀;提高砼密实度。,碱骨料反应,定义:水泥中的碱(Na2O、K2O)与骨料的活性成分
13、SiO2)发生反应,在骨料表面生成碱硅酸凝胶。此凝胶吸水膨胀可达3倍以上,使硬化砼发生胀裂。 反应条件:碱0.6%(以Na2O计),活性SiO2 , 水 预防措施:采用低碱水泥; 使用低活性骨料; 掺加活性混合材料; 提高砼密实度。,3.1.2 砌筑砂浆,概述: 砂浆是由胶凝材料、细骨料和水按适当比例配制而成。在结构工程中,砂浆可以把单块的砖、石或砌块等胶结起来构成砌体。砖墙勾缝、大型墙板和各种结构的接缝也离不开砂浆。在装饰工程中,地面、墙面及梁、柱结构的表面都要用砂浆抹面,以满足使用功能要求,并保护内部结构。采用天然石材、人造石材、陶瓷面砖、锦砖等做贴面装饰时,也大多使用砂浆作粘结和嵌缝材料
14、。另外,用于建筑饰面的装饰砂浆也应用广泛。,建筑砂浆用途,砂浆细骨料混凝土 胶结砖、石或砌块,构成砌体; 镶贴花岗岩、大理石、水磨石、贴面砖、瓷砖、马赛克; 填充砖墙勾缝和大型墙板的接缝; 墙面、地面、梁柱结构表面的抹面。,分类:,砂浆类型,粘结功能为主: 砌筑砂浆、墙地砖粘结砂浆、 锚固砂浆; 表面处理为主:抹面砂浆、地面砂浆、装饰砂浆; 防护作用为主:防水砂浆、耐磨砂浆、绝热 砂浆、吸声砂浆等; 修补功能为主:修补砂浆(如环氧砂浆修补 机场跑道等)。,掺合料,外加剂,砂浆的组成材料,细骨料,胶凝材料,普通砂、SiC、SiO2、轻细骨料,减水剂、早强剂、促凝剂等,粉煤灰、硅灰、矿渣,气硬性、
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