土木工程材料-混凝土学习教案

土木工程土木工程(tm gngchng)材料课件材料课件-混混凝土凝土第一页，共74页。（三）按用途(yngt)分（四）按生产工艺和施工(sh gng)方法分第1页/共74页第二页，共74页。砂子(sh z)水泥浆石子(sh z)第二节第二节 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料普通混凝土的四种基本组成材普通混凝土的四种基本组成材料：料：一、水泥一、水泥二、砂子二、砂子(sh z)(sh z)三、石子三、石子四、水四、水第2页/共74页第三页，共74页。品种 根据工程特点(tdin)、所处环境条件及施工条件，进行合理选择。强度等级 高强度等级的水泥配制高强度等级的混凝土。一、水泥(shun)第3页/共74页第四页，共74页。(一)定义: 粒径在0.154.75mm之间的岩石颗粒。细骨料主要采用天然(tinrn)砂和人工砂。二、细骨料二、细骨料( lio)第4页/共74页第五页，共74页。砂子(sh z)技术性能含泥量、石粉含量和泥块含量有害物质含量表观密度、堆积密度、空隙率坚固性粗细程度和颗粒级配碱的含量第5页/共74页第六页，共74页。砂中有害物质含量砂中有害物质含量(hnling)(hnling)（GB/T 146842001GB/T 146842001） 第6页/共74页第七页，共74页。坚固坚固(jing)性指标性指标(GB/T 146842001) 压碎指标压碎指标(zhbio)(GB/T 146842001) 第7页/共74页第八页，共74页。 表观密度(md)、堆积密度(md)、空隙率应符合如下规定：表观密度(md)大于2500kg/m3，松散堆积密度(md)大于1350kg/m3，空隙率小于47%。表观表观(bio un)密度、堆积密度、空隙率密度、堆积密度、空隙率第8页/共74页第九页，共74页。第9页/共74页第十页，共74页。150m300m600m1.18mm2.36mm4.75mm9.50mm第10页/共74页第十一页，共74页。筛分(shi fn)曲线第11页/共74页第十二页，共74页。砂的筛分(shi fn)曲线第12页/共74页第十三页，共74页。细度模数的计算(j sun)Mx为3.73.1为粗砂，3.02.3为中砂，2.21.6为细砂(x sh)。第13页/共74页第十四页，共74页。技术要求有害杂质含量针片状颗粒(kl)含量强度颗粒(kl)级配与最大粒径坚固性三、粗骨料三、粗骨料( lio)第14页/共74页第十五页，共74页。颗粒(kl)级配与最大粒径v 粗骨料颗粒(kl)级配v 粗骨料的颗粒(kl)级配按供应情况分连续粒级和单粒级。 第15页/共74页第十六页，共74页。颗粒(kl)级配与最大粒径v最大粒径v 公称(gngchng)粒级的上限称为该粒级的最大粒径。 第16页/共74页第十七页，共74页。工程实例(shl)分析第17页/共74页第十八页，共74页。砂的坚固(jing)性v定义：定义：指砂在自然风化指砂在自然风化和其他外界物理和其他外界物理(wl)(wl)、化、化学因素作用下，抵抗破坏的学因素作用下，抵抗破坏的能力，也即指砂的耐久性。能力，也即指砂的耐久性。v天然砂采用硫酸钠溶液法进天然砂采用硫酸钠溶液法进行试验，计算总质量损失百行试验，计算总质量损失百分率；人工砂采用压碎指标分率；人工砂采用压碎指标值来判断砂的坚固性值来判断砂的坚固性第18页/共74页第十九页，共74页。和易性和易性流动性流动性粘聚性粘聚性保水性保水性一、混凝土拌合物的和易性第三节 混凝土的性质(xngzh)第19页/共74页第二十页，共74页。(一)流动性的测定(cdng)1.1.坍落度法：适用坍落度法：适用(shyng)(shyng)于于坍落度不小于坍落度不小于10mm10mm，骨料最大，骨料最大粒径不大于粒径不大于40mm40mm第20页/共74页第二十一页，共74页。流动性的测定(cdng)2.维勃稠度(chu d)法：适用于坍落度小于10mm，维勃稠度(chu d)在530s的混凝土拌合物。第21页/共74页第二十二页，共74页。第22页/共74页第二十三页，共74页。(二)影响(yngxing)混凝土和易性的因素砂率 砂率是指砂用量占砂、石总用量的质量百分比。砂率过大或过小都会导致(dozh)混凝土和易性变差，应选择合理砂率。 第23页/共74页第二十四页，共74页。第24页/共74页第二十五页，共74页。混凝土立方体抗压强度(qingd)及强度(qingd)等级混凝土轴心抗压强度(qingd)混凝土的抗拉强度(qingd)二、混凝土的强度二、混凝土的强度(qingd)第25页/共74页第二十六页，共74页。(一)混凝土立方体抗压强度(qingd)及强度(qingd)等级 GB/T 500812002规定，按标准方法(fngf)制作的试件，在标准条件养护到28d龄期，测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度，以fcu表示。标准试件第26页/共74页第二十七页，共74页。(一)混凝土立方体抗压强度(qingd)及强度(qingd)等级v 立方体抗压强度标准值系指在28d龄期(ln q)用标准试验方法测得的具有95保证率的抗压强度，以fcu，k表示。v 普通混凝土划分为十四个强度等级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80。 v 混凝土的抗压强度是根据混凝土的立方体抗压强度标准值划分的。第27页/共74页第二十八页，共74页。强度换算强度换算(hun sun)(hun sun)系数系数(GB/T 500812002) (GB/T 500812002) 第28页/共74页第二十九页，共74页。(一)混凝土立方体抗压强度(kn y qin d)及强度等级fcuPfcUfcu,k95%强度(qingd)概率分布曲线第29页/共74页第三十页，共74页。(二)影响混凝土强度(qingd)的因素 1.水泥(shun)强度等级和水灰比第30页/共74页第三十一页，共74页。混凝土强度经验(jngyn)公式： 式中：C/W灰水比； fcu混凝土28d抗压强度； fce水泥(shun)28d抗压强度实测值。 （c 1.13） a、b经验系数； 碎石 a=0.46; b=0.07 卵石 a=0.48; b=0.33第31页/共74页第三十二页，共74页。2.养护(yngh)的温、湿度4382113龄期抗压强度031421287养护(yngh)温度对混凝土强度的影响第32页/共74页第三十三页，共74页。 试验表明，保持足够湿度时，温度升高，水泥水化速度加快，强度增长也快。混凝土结构工程施工质量验收规范(GB 502042002)规定，在混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以(jiy)覆盖并保湿养护。第33页/共74页第三十四页，共74页。增长10d后冻结增长3d后冻结增长1d后冻结增长5d后冻结没有(mi yu)冻结龄期抗压强度(kn y qin d)砼相对强度的增长(zngzhng)与冻结时间的关系 受冻越早，强度损失越大，第34页/共74页第三十五页，共74页。3.龄期(ln q)龄期指混凝土在正常养护条件下所经历的时间，最初的714d发展较快，28d以后(yhu)增长缓慢 。 n 养护(yngh)龄期，n3d。1428抗压强度龄期/d第35页/共74页第三十六页，共74页。4.其它(qt)因素施工条件(tiojin)，如搅拌、振捣方式。试验条件(tiojin)，如试件的形状、尺寸、表面状态、含水程度及加荷速度 等。外加剂和掺合料的掺入。第36页/共74页第三十七页，共74页。试验条件(tiojin)对混凝土强度的影响第37页/共74页第三十八页，共74页。 表面状态 ：试件表面无润滑剂时，试件受环箍效应的影响，破坏后呈棱锥体，所测强度值偏大。 加荷速度(sd) ：加荷速度(sd)较快时，材料变形的增长落后于荷载的增加，所测强度值偏高。试块破坏(phui)后呈棱锥体第38页/共74页第三十九页，共74页。提高(t go)混凝土强度的措施采用高等级水泥(shun)或早强型水泥(shun)； 采用低水灰比的干硬性混凝土；采用湿热处理养护混凝土；采用机械搅拌、机械振捣；掺入混凝土外加剂、掺合料等。第39页/共74页第四十页，共74页。(一)非荷载作用(zuyng)下的变形化学收缩混凝土的干缩湿胀温度变形(二)荷载作用(zuyng)下的变形短期荷载作用(zuyng)下的变形长期荷载作用(zuyng)下的变形徐变三、混凝土的变形三、混凝土的变形(bin xng)性能性能第40页/共74页第四十一页，共74页。化学(huxu)收缩定义：在混凝土硬化过程中，由于水泥水化生成物的体积比反应前物质的总体积小，从而引起混凝土的收缩，称为化学收缩。发展规律：其收缩量是随混凝土硬化龄期的延长而增加，一般在混凝土成型后40天左右增长较快，以后逐渐趋于稳定。 影响：化学收缩值很小（小于1），但是不可恢复，对混凝土结构没有破坏作用，但在混凝土内部可能(knng)产生微细裂缝。第41页/共74页第四十二页，共74页。干湿变形(bin xng)定义：由于混凝土周围环境湿度的变化，会引起混凝土的干湿变形，表现为干缩湿胀。 原因：混凝土在干燥(gnzo)过程中，由于毛细孔水的蒸发，使毛细孔中形成负压，随着空气湿度的降低负压逐渐增大，产生收缩力，导致混凝土收缩。同时，凝胶体颗粒的吸附水也发生部分蒸发，凝胶体因失水而产生紧缩。第42页/共74页第四十三页，共74页。温度(wnd)变形定义：混凝土随着温度的变化产定义：混凝土随着温度的变化产生生(chnshng)热胀冷缩的变热胀冷缩的变形。形。指标：混凝土的温度线膨胀系数指标：混凝土的温度线膨胀系数为（为（11.5）10-5/。 危害：温度变形对大体积混凝土危害：温度变形对大体积混凝土及大面积混凝土工程极为不利，及大面积混凝土工程极为不利，易使这些混凝土造成温度裂缝。易使这些混凝土造成温度裂缝。第43页/共74页第四十四页，共74页。短期(dun q)荷载作用下的变形第44页/共74页第四十五页，共74页。长期荷载作用(zuyng)下的变形徐变第45页/共74页第四十六页，共74页。( (一一) )混凝土的抗渗性（混凝土的抗渗性（P4P4、P6P6、P8 P8 ）( (二二) )混凝土的抗冻性（混凝土的抗冻性（F10F10、F15F15、F25F25） ( (三三) )混凝土的抗碳化性混凝土的抗碳化性( (四四) )碱骨料反应碱骨料反应(fnyng)(fnyng)( (五五) )抗化学侵蚀抗化学侵蚀四、硬化四、硬化(ynghu)混凝土的耐久性混凝土的耐久性第46页/共74页第四十七页，共74页。混凝土抗渗仪 是指混凝土抵抗(dkng)水、油等液体渗透的能力。抗渗性好坏用抗渗等级来表示。抗渗等级分为P4、P6、P8、P10、P12等5个等级。混凝土水灰比对抗渗性起决定性作用。 提高混凝土抗渗性的根本措施在于增强混凝土的密实度。 混凝土的抗渗性第47页/共74页第四十八页，共74页。抗冻性第48页/共74页第四十九页，共74页。混凝土的碳化混凝土的碳化：指空气中的CO2在湿度适宜的条件下与水泥水化产物Ca(OH)2发生反应，生成(shn chn)碳酸钙和水，使混凝土碱度降低的过程，碳化也称中性化。第49页/共74页第五十页，共74页。混凝土的碱-骨料( lio)反应混凝土的碱骨料反应：是指水泥中的碱(Na2O和K2O)含量较高时与骨料中的活性SiO2发生反应，在骨料表面(biomin)生成碱硅酸凝胶，这种凝胶具有吸水膨胀特性，会使包裹骨料的水泥石胀裂，这种现象称为碱骨料反应。第50页/共74页第五十一页，共74页。第四节 混凝土的质量(zhling)控制一、混凝土的质量控制 1. 混凝土生产前的初步控制，主要包括人员配备、设备调试、组成材料的检验及配合比的确定(qudng)与调整等项内容。2.混凝土生产过程中的控制，包括控制称量、搅拌、运输、浇筑、振捣及养护等项内容。3.混凝土生产后的合格性控制。包括批量划分，确定(qudng)批取样数，确定(qudng)检测方法和验收界限等项内容。 第51页/共74页第五十二页，共74页。二、混凝土质量评定的数理统计(sh l tn j)方法(一)混凝土强度概率的正态分布特点:曲线以平均强度(qingd)为对称轴,曲线与横轴之间的面积和为100%.第52页/共74页第五十三页，共74页。(一) 强度(qingd)平均值、标准差、变异系数1.强度(qingd)平均值注意:平均值只反应混凝土强度总体(zngt)强度水平,不能说明强度波动的大小.注意:标准差小,正态颁布曲线窄而高,说明强度分布集中，混凝土质量均匀性好；反之，混凝土的施工控制质量较差。第53页/共74页第五十四页，共74页。3.变异系数(xsh) 又称离差系数(xsh)或标准差系数(xsh)其计算(j sun)式如下:第54页/共74页第五十五页，共74页。第五节 普通(ptng)混凝土配合比设计1.满足强度等级要求；2.满足所要求的和易性；3.满足工程耐久性的要求；4.符合(fh)经济原则.混凝土配合比设计的四项基本(jbn)要求：第55页/共74页第五十六页，共74页。初步配合比基准配合比试验室配合比初步配合比第五节 普通(ptng)混凝土配合比设计第56页/共74页第五十七页，共74页。1.1.确定确定(qudng)(qudng)配制强度配制强度(fcu,o)(fcu,o)一、初步配合一、初步配合(pih)比的确定比的确定第57页/共74页第五十八页，共74页。2.确定(qudng)水灰比值(W/C)一、初步一、初步(chb)配合比的确定配合比的确定第58页/共74页第五十九页，共74页。3.3.确定确定(qudng)(qudng)用水量用水量(mwo)(mwo)一、初步配合一、初步配合(pih)比的确定比的确定第59页/共74页第六十页，共74页。4.4.计算混凝土的单位计算混凝土的单位(dnwi)(dnwi)水泥用量水泥用量(mco)(mco)一、初步一、初步(chb)配合比的确定配合比的确定第60页/共74页第六十一页，共74页。5.5.确定合理确定合理(hl)(hl)砂率砂率( )( ) 查表查表6.6.确定确定1m31m3混凝土的砂石用量混凝土的砂石用量（体积法）（体积法） 一、初步配合一、初步配合(pih)比的确定比的确定第61页/共74页第六十二页，共74页。6.质量(zhling)法确定砂石用量一、初步一、初步(chb)配合比的确定配合比的确定第62页/共74页第六十三页，共74页。二、设计二、设计(shj)配合比的确定配合比的确定 在初步配合比基础上,进行和易性和强度调整(tiozhng)得出设计配合比。第63页/共74页第六十四页，共74页。假设工地(gngd)砂、石含水率分别为a%和b%，则施工配合比为：mc =mcms=ms(1+a%)mg=mg(1+b%)mw=mw-msa%-mgb%三、施工配合(pih)比的确定 第64页/共74页第六十五页，共74页。第六节 混凝土外加剂国家标准GB 807587中按外加剂的主要功能将混凝土外加剂分为四类： (1)改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，其中包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。 (2)调节(tioji)混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，其中包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。一、一、 外加剂的分类外加剂的分类(fn li)第65页/共74页第六十六页，共74页。(3)改善混凝土耐久性的外加剂，其中包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。(4)改善混凝土其他(qt)性能的外加剂，其中包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。 第66页/共74页第六十七页，共74页。二、二、 减水剂减水剂第67页/共74页第六十八页，共74页。(二)使用减水剂的技术经济效果(xiogu)1.在保持和易性不变，也不减少水泥用量时，可减少拌和水量5%25%或更多。 2.在保持原配合比不变的情况下，可使拌合物的坍落度大幅度提高(可增大100200mm) 。3.若保持强度及和易性不变，可节省水泥10%20%。 4.提高混凝土的抗冻性、抗渗性，使混凝土的耐久性得到提高。 第68页/共74页第六十九页，共74页。(三)常用的减水剂 目前，减水剂主要有木质素系、萘系、树脂系、糖蜜(tngm)系和腐殖酸等几类。 按主要功能分为普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂等几种。第69页/共74页第七十页，共74页。(三三) 早强剂早强剂第70页/共74页第七十一页，共74页。四、四、 引气引气(yn q)(yn q)剂剂第71页/共74页第七十二页，共74页。五、五、 缓凝剂缓凝剂第72页/共74页第七十三页，共74页。六、六、 防冻剂防冻剂定义(dngy)特点第73页/共74页第七十四页，共74页。