混凝土组成及质量控制课件

混凝土组成及质量控制混凝土组成及质量控制一定义一定义【混凝土混凝土】是由胶凝材料、水是由胶凝材料、水（或不加水）和粗细骨料（集料）及（或不加水）和粗细骨料（集料）及其它材料按适当的比例配合，经一定其它材料按适当的比例配合，经一定时间后硬化而成的人造石材。时间后硬化而成的人造石材。1 1 混凝土概述混凝土概述二分类二分类重混凝土：重混凝土：2500 kg/m2500 kg/m3 3 普通混凝土普通混凝土 ：195019502500 2500 kg/mkg/m3 3轻混凝土：轻混凝土：1950 kg/m1950 kg/m3 3（一）按干表观密度分（一）按干表观密度分（二）按抗压强度分（二）按抗压强度分中强混凝土中强混凝土 ：抗压强度：抗压强度303060MPa60MPa高强混凝土：抗压强度高强混凝土：抗压强度60MPa60MPa低强混凝土：抗压强度低强混凝土：抗压强度 30MPa3.7 3.7 特粗砂特粗砂M MX X=3.7=3.73.1 3.1 粗砂粗砂M MX X=3.0=3.02.3 2.3 中砂中砂M MX X=2.2=2.21.6 1.6 细砂细砂M MX X 1.6 1.6 特细砂特细砂级配区级配区级配区级配区区区区区区区筛孔尺寸筛孔尺寸筛孔尺寸筛孔尺寸mmmmmmmm累计筛余累计筛余累计筛余累计筛余%9.59.50 00 00 04.754.7510100 010100 010100 02.362.3635355 525250 015150 01.181.18656535355050101025250 00.600.608585717170704141404016160.300.309595808095957070858555550.150.15100100909010010090901001009090砂的颗粒级配区砂的颗粒级配区2 2）颗粒级配）颗粒级配2 2、石石的粗细程度和颗粒级配的粗细程度和颗粒级配1 1）粗细程度（通常）粗细程度（通常5mmd40mm5mmd40mm）混混凝凝土土结结构构工工程程施施工工及及验验收收规规范范对对混混凝凝土土粗粗骨料骨料最大粒径最大粒径（d dmaxmax）的规定：）的规定：柱：柱：d dmaxmax 2.42.4倍平均粒径倍平均粒径 【片片状状】厚厚度度0.410mm10mm 200 mm 200 mm 自流平混凝土自流平混凝土 160mm 160mm 大流动性混凝土大流动性混凝土S SL L 100-150mm 100-150mm 流动性混凝土流动性混凝土 50-90mm 50-90mm 塑性混凝土塑性混凝土 10-40mm 10-40mm 低塑性混凝土低塑性混凝土 10mm 10mm 干硬性混凝土干硬性混凝土2 2维勃稠度法测定混凝土流动性适用条件维勃稠度法测定混凝土流动性适用条件 骨料最大粒径骨料最大粒径 40mm40mm S SL L10mm10mm V V0 031S 31S 超干硬性混凝土超干硬性混凝土 V V1 1=30-21S =30-21S 特干硬性混凝土特干硬性混凝土 V V2 2=20-11S =20-11S 干硬性混凝土干硬性混凝土 V V3 3=10-5S =10-5S 半干硬性混凝土半干硬性混凝土（三）坍落度的选择（三）坍落度的选择原则：原则：不不妨妨碍碍施施工工操操作作并并能能保保证证振振捣捣密密实实的的条条件件下下，尽尽可可能能采采用用较较小小坍坍落落度度，以以节节约约水水泥泥并并获获得得质质量量较较高高的的混凝土混凝土依据：依据：混凝土结构工程施工及验收规范混凝土结构工程施工及验收规范GB50204GB50204（四）影响和易性的因素（四）影响和易性的因素 组成材料质量、性质组成材料质量、性质内因内因组成材料相对含量组成材料相对含量外因外因环境温度环境温度存放时间存放时间1 1混凝土组成材料质量、性质的影响混凝土组成材料质量、性质的影响 1 1）水泥）水泥品种、细度、掺加量品种、细度、掺加量 2 2）骨骨料料表表面面形形状状、颗颗粒粒粗粗细细、级配、品种级配、品种 3 3）外加剂）外加剂品种、掺量品种、掺量 4 4）掺合料）掺合料品种、细度、掺量品种、细度、掺量2 2混凝土组成材料相对含量的影响混凝土组成材料相对含量的影响 1 1）水灰比（）水灰比（W/CW/C）2 2）水泥浆数量（浆骨比）水泥浆数量（浆骨比）注意：施工中为了保证混凝土的注意：施工中为了保证混凝土的强度和耐久性，不准用单纯改变用水量的强度和耐久性，不准用单纯改变用水量的方法调整拌合物的稠度，应在保持方法调整拌合物的稠度，应在保持W/CW/C条件条件下，改变水泥浆量来调整流动性。下，改变水泥浆量来调整流动性。合合理理砂砂率率（最最佳佳砂砂率率）：用用水水量量及及水水泥泥用用量量一一定定、拌拌合合物物获获得得最最大大流流动动性性，且且保保持持粘粘聚聚性性及及保保水水性性能能良良好好的的砂砂率率值值；或或在在拌拌合合物物获获得得所所要要求求的的流流动动性性及及良良好好的的粘粘聚聚性性和和保保水水性性条条件件下下，使使水泥用量最少。水泥用量最少。3 3）砂率（）砂率（S SP P）砂率：砂率：3 3环境温度环境温度4 4拌合物存放时间拌合物存放时间水泥水泥C C水水W W砂砂S S石石G G外加剂外加剂掺合料掺合料水泥浆水泥浆骨料骨料浆骨比浆骨比W/CW/CSSP P（五）改善和易性的措施（五）改善和易性的措施1 1选择适宜品种的水泥选择适宜品种的水泥2 2采用最佳砂率，以提高混凝土质量及采用最佳砂率，以提高混凝土质量及节约水泥节约水泥3 3改善砂、石级配改善砂、石级配4 4在可能条件下尽量采用较粗的砂、石在可能条件下尽量采用较粗的砂、石5 5当混凝土拌合物坍落度太小时，保持当混凝土拌合物坍落度太小时，保持W/CW/C不变，增加适量的水泥浆；当坍不变，增加适量的水泥浆；当坍落度太大，保持砂率不变，增加适量落度太大，保持砂率不变，增加适量的砂、石。的砂、石。6 6有条件时尽量掺用外加剂有条件时尽量掺用外加剂二硬化混凝土的性质二硬化混凝土的性质强度强度耐久性耐久性变形性变形性（一）硬化混凝土的强度（一）硬化混凝土的强度 1 1抗压强度与强度等级抗压强度与强度等级 1 1）混凝土立方体抗压强度）混凝土立方体抗压强度抗压强度的抗压强度的标准测定方法：标准测定方法：按标准方法制作的，按标准方法制作的，边长为边长为150mm150mm的立方体试件，的立方体试件，在标准养护条件下在标准养护条件下（202011，相对湿度，相对湿度90%90%以上），以上），养护至养护至28d28d，以标准方法测试、以标准方法测试、计算，得到的计算，得到的抗压强度值。抗压强度值。试件尺寸的选择及抗压强度折算系数试件尺寸的选择及抗压强度折算系数集料最大集料最大粒径粒径（mmmm）303040406060试件尺寸试件尺寸（mmmm）100100100100100100100100100100100100150150150150150150150150150150150150200200200200200200200200200200200200折算系数折算系数0.950.951 11.051.05试件尺寸大小对强度值的影响试件尺寸大小对强度值的影响“环箍效应环箍效应”2 2）强度等级）强度等级 CnCn强度等级的划分：强度等级的划分：标标 准准 方方 法法 制制 作作 的的，150 150 mmmm150 150 mmmm150 150 mmmm试试件件，养养护护温温度度、湿湿度度202011，相相对对湿湿度度90%90%以以上上，养养护护时时间间28d28d，批批次次混混凝凝土土的的强强度度保保证证率率95%95%目前我国混凝土划分为：目前我国混凝土划分为：C7.5,C10,C15,C20,C25,C30,C7.5,C10,C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,12C35,C40,C45,C50,C55,C60,12个个等级等级2 2影响混凝土强度的因素影响混凝土强度的因素内因：内因：外因：外因：水泥石水泥石骨料骨料水泥石水泥石骨料界面的强度骨料界面的强度环境温湿度及养护制度环境温湿度及养护制度养护龄期养护龄期施工方法施工方法实验条件实验条件1 1）水泥强度与水灰比）水泥强度与水灰比鲍罗米（鲍罗米（BollomyBollomy）经验公式：经验公式：碎石：碎石：A=0.46,B=0.07A=0.46,B=0.07卵石卵石:A=0.48,B=0.33:A=0.48,B=0.33f fe e=f fc cc c 适用条件：适用条件：W/C=0.4W/C=0.4 0.8 0.8 拌合物充分振捣密实拌合物充分振捣密实 2 2）骨料质量与强度的影响）骨料质量与强度的影响3 3）骨料与水泥石界面的粘结强度）骨料与水泥石界面的粘结强度4 4）养护制度与环境温度）养护制度与环境温度5 5）养护时间）养护时间(龄期龄期)适用条件：适用条件：正常养护条件下硬化正常养护条件下硬化 中等强度等级的混凝土中等强度等级的混凝土6 6）施工方法）施工方法7 7）实验条件）实验条件3 3 提高混凝土强度的措施提高混凝土强度的措施 1 1）采采用用高高强强度度等等级级的的水水泥泥或或早强型水泥早强型水泥 2 2）采采用用低低水水灰灰比比的的干干硬硬性性混混凝土凝土 3 3）采采用用质质量量合合格格，级级配配良良好好的碎石，合理的砂率的碎石，合理的砂率 4 4）施工采用机拌机振）施工采用机拌机振 4 4）掺外加剂和掺合料掺外加剂和掺合料 5 5）采用合理的养护条件采用合理的养护条件（二）硬化混凝土的变形性质（二）硬化混凝土的变形性质变形类型：变形类型：非荷载作用下的变形非荷载作用下的变形荷载作用下荷载作用下的变形的变形化学减缩化学减缩干湿变形干湿变形温度变形温度变形长期荷载作用下的变形长期荷载作用下的变形短期荷载作用下的变形短期荷载作用下的变形1 1非荷载作用下的变形非荷载作用下的变形 1 1）化学减缩；）化学减缩；2 2）干湿变形；）干湿变形；影响因素：影响因素：水泥用量、细度及品种水泥用量、细度及品种水灰比水灰比骨料质量、种类、级配、吸水率骨料质量、种类、级配、吸水率施工质量施工质量养护养护2 2荷载作用下的变形荷载作用下的变形 1 1）短期荷载作用下的变形）短期荷载作用下的变形3 3）温度变形温度变形环境温度环境温度组成材料的热膨胀系数及其差别组成材料的热膨胀系数及其差别内内 外温差外温差混凝土的体积大小混凝土的体积大小 2 2）长期荷载作用下的变形）长期荷载作用下的变形徐变徐变徐徐变变：混混凝凝土土在在长长期期荷荷载载作作用用下下，除除产产生生瞬瞬间间的的弹弹性性变变形形和和塑塑性性变变形形外外，还还会会产产生生随随时时间间而而增增长长的的非非弹弹性性变变形形，这这种种在在长长期期荷荷载载作作用用下下，随随时时间间的延长而不断发展增加的变形，称为徐变。的延长而不断发展增加的变形，称为徐变。影响因素：影响因素：水泥石结构水泥石结构水泥石数量水泥石数量龄期龄期徐变对结构的影响：徐变对结构的影响：有利：消除砼内部的应力集中有利：消除砼内部的应力集中不利：钢筋砼中预应力受到损失不利：钢筋砼中预应力受到损失（三）硬化混凝土的耐久性（三）硬化混凝土的耐久性1 1定定义义：混混凝凝土土在在长长期期外外界界因因素素作作用用下下，抵抵抗外部和内部不利影响的能力。抗外部和内部不利影响的能力。2 2混凝土耐久性良好的意义混凝土耐久性良好的意义 延延长长结结构构使使用用寿寿命命，减减少少维维修修保保养养费费用，提高经济效益用，提高经济效益 抗渗性抗渗性3 3常见耐久性问题常见耐久性问题 抗冻性抗冻性 抗侵蚀性抗侵蚀性 抗碳化性抗碳化性 碱碱集料反应集料反应1 1）抗渗性）抗渗性 A A定定义义：混混凝凝土土抵抵抗抗压压力力液液体体（水水、油油、溶溶液液等等）渗渗透透作作用用的能力的能力 B B 表示方法：抗渗标号表示方法：抗渗标号PnPn C C测定方法：测定方法：D D渗透原因：渗透原因：E E提提高高混混凝凝土土抗抗渗渗性性能能措措施施：提高混凝土的密实性提高混凝土的密实性2 2）抗冻性）抗冻性 A A定定义义：硬硬化化混混凝凝土土在在水水饱饱和和状状态态下下，能能经经受受多多次次冻冻融融循循环环作作用用而而不不破破坏坏，同同时时也也不不严严重重降降低低强强度度的性能。的性能。B B表示方法：抗冻标号表示方法：抗冻标号Fn Fn C C影响因素影响因素 D D提高措施提高措施3 3）抗侵蚀性）抗侵蚀性4 4）碳化）碳化 A A定定义义：混混凝凝土土中中的的水水泥泥石石中中的的氢氢氧氧化化钙钙与与空空气气中中的的二二氧氧化化碳碳，在在湿湿度度相相宜宜时时发发生生化化学学反反应应，生生成成碳碳酸酸钙钙和和水水，也也称称混凝土的中性化。混凝土的中性化。B B影响因素：影响因素：水泥品种水泥品种内因内因 水灰比水灰比外因外因水泥浆量水泥浆量COCO2 2浓度浓度环境湿度环境湿度外加剂外加剂施工质量施工质量5 5）碱）碱集料反应集料反应 A A定义定义 B B A AA A反应的三个条件反应的三个条件 C C预防措施预防措施采用低碱水泥采用低碱水泥水泥中掺加火山灰混合材，水泥中掺加火山灰混合材，掺引气剂或引气减水剂掺引气剂或引气减水剂4 4提高耐久性的措施提高耐久性的措施 1 1）选用适当品种的水泥）选用适当品种的水泥 2 2）控控制制W/CW/C比比，并并保保证证足足够够的的水水泥泥用量用量 3 3）选用品质良好，级配合格的骨料）选用品质良好，级配合格的骨料 4 4）掺减水剂、引气剂）掺减水剂、引气剂 5 5）保证施工质量。）保证施工质量。4 4 普通混凝土的配合比设计普通混凝土的配合比设计一配合比设计的四项基本要求一配合比设计的四项基本要求1 1、满足结构设计要求的混凝土强度等级。、满足结构设计要求的混凝土强度等级。2 2、满足施工时要求的混凝土拌合物的和易性。、满足施工时要求的混凝土拌合物的和易性。3 3、满足环境和使用条件要求的混凝土耐久性。、满足环境和使用条件要求的混凝土耐久性。4 4、在在满满足足以以上上要要求求的的前前提提下下，通通过过各各种种方方法法以降低混凝土成本，符合经济性原则。以降低混凝土成本，符合经济性原则。二混凝土配合比设计的资料准备二混凝土配合比设计的资料准备（一）原材料的资料（一）原材料的资料1 1水泥：品种、强度、密度、表观密度等水泥：品种、强度、密度、表观密度等2 2骨骨料料：品品种种、细细度度、最最大大粒粒径径、级级配配、密度、表观密度密度、表观密度3 3水：水质水：水质4 4外加剂：品种、性能外加剂：品种、性能（二）工程资料（二）工程资料1 1混凝土设计强度混凝土设计强度2 2工程所处环境对混凝土耐久性的要求工程所处环境对混凝土耐久性的要求3 3构件截面尺寸，钢筋配置情况构件截面尺寸，钢筋配置情况4 4施工方法及管理水平施工方法及管理水平三混凝土配合比设计的依据三混凝土配合比设计的依据（一一）混混凝凝土土配配合合比比设设计计的的三三大大基基本本参参数数W/CW/C、单位体积用水量、砂率、单位体积用水量、砂率1 1在在满满足足混混凝凝土土强强度度和和耐耐久久性性基基础础上上确确定定W/CW/C2 2在在满满足足混混凝凝土土施施工工要要求求的的和和易易性性基基础础上上，据据骨料的种类和规格确定骨料的种类和规格确定单位体用水量单位体用水量3 3砂砂在在骨骨料料中中的的数数量量即即砂砂率率以以填填充充石石子子空空隙后略有富余而定隙后略有富余而定（二）配合比设计的算料的（二）配合比设计的算料的两大基准两大基准1 1配配合合比比设设计计时时以以1m1m3 3混混凝凝土土拌拌合合物物中中各各材材料料重量计重量计2 2骨料以干燥状态为基准骨料以干燥状态为基准四配合比设计的方法和步骤四配合比设计的方法和步骤（一）（一）（一）（一）确确定定计计算算配配合合比比1 1、确定配制强度：、确定配制强度：f f配配 f f设设+1.645+1.6452 2、求、求W/CW/C：复核最大复核最大W/CW/C（查表）（查表）3 3、确定单位用水量、确定单位用水量m mw w：（查表）：（查表）据据坍落度要求，坍落度要求，粗骨料的种类、规格粗骨料的种类、规格4 4、确定水泥用量、确定水泥用量m mc c：m mc c=m=mw w/(W/C)/(W/C)复核最小水泥用量（查表）复核最小水泥用量（查表）5 5、选取、选取S SP P 据据W/CW/C，粗骨料的种类、规格粗骨料的种类、规格6 6、求砂、求砂m mS S、石、石m mG G的用量的用量 重量法：重量法：体积法：体积法：1、试配：、试配：粗骨料最大粒径粗骨料最大粒径31.5mm取取15L粗骨料最大粒径粗骨料最大粒径40mm取取25L2、调整流动性：、调整流动性：SL太大，保持太大，保持SP不变，增加砂石不变，增加砂石用量用量SL太小，保持太小，保持W/C不变，增加水不变，增加水泥浆量泥浆量3、调整粘聚性和保水性、调整粘聚性和保水性粘聚性和保水性不良，可适当增加粘聚性和保水性不良，可适当增加砂率砂率（二）（二）确确定定基基准准配配合合比比（实验（实验）调和易性调和易性1、W/C各增、减各增、减0.05，28d后测得三个强度值后测得三个强度值2、作，强度、作，强度W/C图，求得配制强度对应的图，求得配制强度对应的W/C值值3、初步确定配合比：、初步确定配合比：mw采用基准的配比中的用水量采用基准的配比中的用水量ms采用基准的配比中的用砂量采用基准的配比中的用砂量mG采用基准的配比中的用石量采用基准的配比中的用石量mcmw与配制强度对应的新与配制强度对应的新W/C的积的积4、表观密度的校正、表观密度的校正计算表观密度计算表观密度 理理=mw+ms+mG+mc实测表观密度实测表观密度 实实校正系数校正系数=实实/理理调整各材料用量：调整各材料用量：Csh=mc,Wsh=mw,Ssh=ms,Gsh=mG,（三）（三）确确定定实实验验室室配配合合比比（实验（实验）调强度调强度砂含水率砂含水率a%，石含水率为，石含水率为b%施工工配合比：施工工配合比：（四）（四）确确定定施施工工配配合合比比（计算）（计算）插值法：插值法：已知已知:a:a1 1对应对应b b1 1 a a2 2对应对应b b2 2 a ai i为为a a1 1 a a2 2中间某值中间某值求求:a:ai i对应对应b b1 1 b b2 2中间某值中间某值5 5 掺加掺合料（以粉煤灰为例）掺加掺合料（以粉煤灰为例）的混凝土的配合比设计的混凝土的配合比设计一计算普通混凝土的配合比一计算普通混凝土的配合比二选取粉煤灰的取代率二选取粉煤灰的取代率f f混凝土强度混凝土强度等级等级P(),P(),P(),P(),P PO O（%）P PS S，P PF F，P PP P，P PC C（%）C15C151515252510102020C20C20101075751515三确定是等量取代还是超量取代三确定是等量取代还是超量取代四选取粉煤灰超量系数四选取粉煤灰超量系数K K 粉煤灰等级粉煤灰等级 K K 1.0-1.4 1.0-1.4 1.2-1.7 1.2-1.7 1.5-2.0 1.5-2.0五配合比设计五配合比设计确定普通混凝土施工配合比：确定普通混凝土施工配合比：mw采用普通混凝土施工配合比中的用水量采用普通混凝土施工配合比中的用水量ms采用普通混凝土施工配合比中的用砂量采用普通混凝土施工配合比中的用砂量mG采用普通混凝土施工配合比中的用石量采用普通混凝土施工配合比中的用石量粉煤灰取代水泥用量：粉煤灰取代水泥用量：则实际水泥用量：则实际水泥用量：1 1、等量取代、等量取代2、超量取代、超量取代粉煤灰掺量为：粉煤灰掺量为：用于代水泥：用于代水泥：用于代砂：用于代砂：则实际水泥用量：则实际水泥用量：则实际砂用量：则实际砂用量：6 6 混凝土的质量控制与评定混凝土的质量控制与评定一混凝土生产质量控制的必要性一混凝土生产质量控制的必要性1 1原材料的影响原材料的影响 1 1）水泥）水泥 2 2）水水 3 3）骨料骨料 4 4）外加剂外加剂2 2施工操作的影响施工操作的影响 1 1）计量误差）计量误差 2 2）W/CW/C波动波动 3 3）搅拌时间的控制搅拌时间的控制 4 4）浇捣条件变化浇捣条件变化 5 5）养护温、湿度的变化）养护温、湿度的变化3 3试验条件的影响试验条件的影响 1 1）取样方法不同取样方法不同 2 2）试件成型、养护条件差异试件成型、养护条件差异 3 3）试验时测定条件的变化试验时测定条件的变化 4 4）试验者本身的素质、误差试验者本身的素质、误差二混凝土质量控制的内容二混凝土质量控制的内容 1 1生产前初步控制生产前初步控制 1 1）原材料质量原材料质量 2 2）配合比设计与调整配合比设计与调整 3 3）施工机具的调试、运行情况施工机具的调试、运行情况 4 4）人员素质的培训人员素质的培训 2 2施工过程中的控制施工过程中的控制 1 1）计量的准确性，计量的准确性，W/CW/C波动波动 2 2）搅拌、浇筑、振实及养护）搅拌、浇筑、振实及养护 3 3）运输运输 3 3检测评估检测评估 1 1混混凝凝土土强强度度的的波波动动规规律律正正态态分分布布2 2混混凝凝土土强强度度的的平平均值均值三混凝土质量检测评定方法三混凝土质量检测评定方法数理统计法数理统计法3 3混凝土强度的标准差混凝土强度的标准差4 4变异系数变异系数 7 7混凝土生产管理水平的评定混凝土生产管理水平的评定5 5 概率度：概率度：6 6 混凝土强度保证率混凝土强度保证率8 8混混凝凝土土强强度度的的配制配制8 8混凝土的质量控制图混凝土的质量控制图例：例：甲甲、乙乙两两个个建建筑筑工工地地上上生生产产的的混混凝凝土土，实实际际平平均均强强度度都都是是23Mpa，设设计计强强度度等等级级都都是是C20，两两个个工工地地的的变变异异系系数数分分别别为为0.108和和0.065，问问两两个个工工地地生生产产的的混混凝凝土土强强度度保保证证率率分别是多少分别是多少?作作业业1、用、用32.5强度等级的普通硅酸盐水泥配制强度等级的普通硅酸盐水泥配制卵石混凝土，制作卵石混凝土，制作10cm10cm10cm立立方体试件方体试件3块，在标准条件下养护块，在标准条件下养护7天，天，测得破坏荷载分别为测得破坏荷载分别为140KN，135KN，140KN，试求：，试求：1）估算该混凝土）估算该混凝土28天的标准立方体试件天的标准立方体试件抗压强度。抗压强度。2）估算该混凝土的水灰比值。）估算该混凝土的水灰比值。2、某工地用碎石混凝土的设计强度为某工地用碎石混凝土的设计强度为C20，所用水泥强度等级为，所用水泥强度等级为32.5，富余系，富余系数为数为1.12，单位体积用水量为，单位体积用水量为184kg/m3，如果要求强度保证率达到，如果要求强度保证率达到99%，（=3，A=0.46，B=0.07）试计算：）试计算：1）该混凝土的配制强度。该混凝土的配制强度。2）配制配制1m3这样的混凝土需水泥多少袋这样的混凝土需水泥多少袋