5-2 普通混凝土组成材料

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 混凝土,第二节,普通,混凝土组成材料,以,水泥,为胶结材料，以,砂、石,为骨料，加,水,及掺入适量外加剂和掺和料拌制的,普通水泥混凝土,正在施工的秦山核电站,普通,混凝土的组成,水泥,水,水泥浆,石子,砂子,骨 料,新拌混凝土,100%,体积,6075%,715%,2540%,1421%,2128%,3942%,凝结硬化,硬化混凝土,混凝土外加剂,为了改善或提高混凝土的性能,5.2.1,5.2.2,5.2.3,5.2.4,砼 的 结 构,混凝土的宏观结构,粗骨料,细骨料,水泥石,过渡区,裂缝扩展的路径和方向,骨料,水泥石,骨料周围的过渡区,硬化后的混凝土结构,思考题：混凝土中四种组成材料的作用各是什么？,“骨架作用”,“包裹、填充，润滑作用”,普通混凝土的组成材料,各组成材料的作用,骨 料,骨架作用,廉价的填充材料，,节省水泥用量,传力作用,提供耐磨性,水泥浆,润滑作用,与水形成水泥浆，赋予新拌混凝土以流动性,胶结作用,包裹在所有骨料表面，通过水泥浆的凝结硬化，将砂、石骨料胶结成整体，形成固体,四种组成材料在混凝土中所起的作用：,砂、石：,骨架作用；抑制混凝土的收缩,。,水泥水,水泥浆：,水泥浆包裹在砂粒的表面并填充砂粒间的空隙而形成水泥砂浆，水泥砂浆又包裹石子表面并填充石子间的空隙，形成混凝土。,凝结硬化前：,起填充、润滑、包裹的作用,凝结硬化后：,起胶结作用,砂子,水泥浆,石子,各组成材料的作用,水,混凝土中的拌和水有两个作用,:,供水泥的水化反应,赋予混凝土的和易性,剩余水留在混凝土的孔（空）隙中,使混凝土中产生孔隙,对渗透性、强度和耐久性,不利,各组成材料的作用,外加剂,化学外加剂：改善混凝土的性能,缓凝剂,使水泥浆凝结硬化速度减慢；,促凝剂,使水泥浆凝结硬化速度减慢；,减水剂,减少拌和需水量；,引气剂,在混凝土中引起封闭气孔；,矿物掺合料：减少水泥用量，改善混凝土性能,粉煤灰,硅灰,矿渣,品种,根据工程特点、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,意义：砼的重要组成材料，价格相对较贵。因此正确选择水泥品种和强度等级直接关系到砼的耐久性和经济性。,1,.,水泥品种的选择,依据工程性质、工程环境、施工条件等,按水泥品种特性,合理选择。,工程性质,硅酸盐水泥,普通水泥,矿渣水泥,火山灰水泥,粉煤灰水泥,工程特点,大体积工程,不宜,可,宜,宜,宜,早强混凝土,宜,可,不宜,不宜,不宜,高强混凝土,宜,可,可,不宜,不宜,抗渗混凝土,宜,宜,不宜,宜,宜,耐磨混凝土,宜,宜,可,不宜,不宜,环境特点,普通环境,可,宜,可,可,可,干燥环境,可,宜,不宜,不宜,可,潮湿或水下环境,可,可,可,可,可,严寒地区,宜,宜,可,不宜,不宜,严寒区并有水位升降,宜,宜,不宜,不宜,不宜,2.,水泥强度等级的选择,与配制的混凝土强度等级相适应。原则：,高对高，低对低,.,f,砼,C30,，,fce,=(,1.52.0,)fcu,；,f,砼 ,C30,：,fce,=(0.91.5)fcu,骨料按粒径大小分为,粗集料,和,细集料,。,粒径,4.75 mm,以下,的集料称为细集料，俗称,砂,。,粒径,4.75 mm,以上,的集料称为粗集料，即,石子,。,二、骨料,碎 石,卵 石,普通骨料,轻,骨料,重,骨料,颗粒表面光滑洁净，但海砂中常含有碎贝壳、可溶性盐等有害物质。,颗粒多具棱角，表面粗糙，含泥量及有机杂质多。,天然岩石用机械轧碎、筛分后制成,按技术要求分为,类、,类、,类。,类,宜用于强度等级,大于,C60,的混凝土；,类,宜用于强度等级,C30,C60,及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；,类,宜用于强度等级,小于,C30,的混凝土和建筑砂浆。,技术性能,1.,含泥量和泥块含量,3.,坚固性,2.,有害物质含量,4.,粗细程度和颗粒级配,8.,碱的含量,5.,骨料形状和表面特征,6.,强度,7.,表观密度、堆积密度、空隙率,对骨料的技术要求,1.,泥和泥块含量,含泥量、石粉含量和泥块含量,含泥量是指,骨料,中粒径小于,75m,的颗粒含量；,石粉含量是指,人工砂,中粒径小于,75m,的颗粒含量；,泥块含量是指,砂,中原粒径大于,1.18mm,，经水浸洗、手捏后小于,600m,的颗粒含量。,石,中原粒径大于,4.75mm,，经水浸洗、手捏后小于,2.36mm,的颗粒含量。,天然砂,的含泥量和泥块含量,(GB/T 14684,2011),项目,指标,类,类,类,含泥量（按质量计）（,%,）,1.0,3.0,5.0,泥块含量（按质量计）（,%,）,0,1.0, 1.5,倍,（,1.2 1.7,）,混凝土强度,7,、骨料的含水状态,骨料含水有四种状态：,完全干燥,骨料表面及内部完全不含水；,气干,骨料表面完全不含水，而内部可能含小量水；,饱和面干,骨料的表面干燥而颗粒内部的孔隙含水饱和，此时的含水率为饱和面干吸水率。,含水湿润,骨料表面吸附水且湿润,骨料的含水状态,含水状态：完全干燥 气 干 饱和面干 含水湿润,完全干燥 气 干 饱和面干 含水湿润,骨料的含水状态,骨料含水量的影响,骨料的含水率以骨料的,干质量,为基数计算。,计算混凝土配合比时，应扣除骨料所含的水。,骨料在饱和面干状态时，既不会从混凝土中吸水，也不会给出水。所含的水对混凝土无有害作用。,4.,级配和粗细程度,（,1,）砂的颗粒级配和粗细程度,颗粒级配,定义：,讨论与分析,是指粒径不同的砂粒互相搭配的情况。,粗细程度,定义：,讨论与分析,是指不同粒径的砂粒，混合在一起后的,平均粗细程度,。,（,1,）砂的颗粒级配和粗细程度,结论,在砂用量相同的条件下，粗颗粒表面积小，细颗粒表面积大。包裹颗粒用的水泥浆多少就会有所差别。,粗细程度,（,1,）砂的颗粒级配和粗细程度,综上所述：,在拌制混凝土时，砂的粗细程度和颗粒级配应,同时考虑,的问题。当砂中含有较多的粗颗粒，以适当的中颗粒及少量的 细颗粒填充，则既有较小的空隙率又具有较小的总表面积，不仅水泥用量少，而且可提高混凝土的密实度与强度。,（,1,）砂的颗粒级配和粗细程度,筛分析试验,评定砂的粗细程度和颗粒级配,150m,300m,600m,1.18mm,2.36mm,4.75mm,9.50mm,主要仪器：,标准套筛、,摇筛机、,天平。,筛分试验：,将,500g,试样，置于一套标准筛进行筛分，分别称出试样存留在各筛上筛余质量，并计算其级配有关参数。,细集料标准筛,：,4.75mm,、,2.36mm,、,1.18mm,、,0.6mm,、,0.3mm,、,0.15mm,、,0.075mm,。,参数,： 分计筛余百分率, 累计筛余百分率,摇筛机,砂子筛析试验,试验步骤：,筛分析试验,评定砂的粗细程度和颗粒级配,称取,500g,干砂，放于最上一只筛子。,将套筛装于摇筛机上，筛析,10min,。,取下套筛，逐个进行手筛。,称取各筛的筛余量，进行计算。,150m,300m,600m,1.18mm,2.36mm,4.75mm,各筛筛余量,m,i,(g),分计筛余百分率,累计筛余百分率,A,i,(,),m,1,a,1,A,1,=,a,1,m,2,a,2,A,2,=,A,1,+,a,2,m,3,a,3,A,3,=,A,2,+,a,3,m,4,a,4,A,4,=,A,3,+,a,4,m,5,a,5,A,5,=,A,4,+,a,5,m,6,a,6,A,6,=,A,5,+,a,6,筛孔（,mm,）,分计筛余（,%,）,累计筛余（,%,）,4.75,a,1,A1=,a,1,2.36,a,2,A2=a,1,+a,2,1.18,a,3,A3=a,1,+a,2,+a,3,0,.,60,a,4,A4=a,1,+a,2,+a,3,+a,4,0,.,30,a,5,A5=a,1,+,a,5,0,.,15,a,6,A6=a,1,+a,6,筛,孔,/mm,分计筛余量,/g,分计筛余量,/%,累计筛余量,/%,4.75,m,1,2.36,m,2,1.18,m,3,0.60,m,4,0.30,m,5,0.15,m,6,筛,分析法计算表格,粗细程度的评定：,筛分析试验,评定砂的粗细程度和颗粒级配,计算细度模数,注意：,A,i,在计算时不带 。,评定标准：,细度模数,意义：,评价细集料,粗度,（,即细集料的粗细程度,）。,细度模数越大，表示细集料越粗,普通混凝土优先使用中砂,M,X,=3.02.3,粗砂,：,=3.73.1,；,中砂：,=3.02.3,；,细砂,：,=2.21.6,颗粒级配的评定：,方法一：用级配区评定；,方法二：用级配曲线评定,。,筛分析试验,评定砂的粗细程度和颗粒级配,筛孔尺寸,1,区,2,区,3,区,累计筛余百分率（）,9.50mm,0,0,0,4.75mm,100,100,100,2.36mm,355,250,150,1.18mm,6535,5010,250,600m,8571,7041,4016,300m,9580,9270,8555,150m,10090,10090,10090,方法一：用级配区评定,建筑用砂的颗粒级配,(GB/T 14684,2001),注意：,1,）砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除,4.75mm,和,600,m,筛档外，,可以略有超出，但超出总量应小于,5,。,评定标准：,当砂的累计筛余均处于表中的任何一个级配区中，则颗粒级配合格，否则级配,不合格。,例题：某砂的累计筛余百分率见下表，试评定砂的颗粒级配。,筛孔尺寸,4.75mm,2.36mm,1.18mm,600m,300m,150m,累计筛余（）,5.5,13.9,23.3,61.6,82.1,98.5,筛孔尺寸,1,区,2,区,3,区,累计筛余百分率（）,9.50mm,0,0,0,4.75mm,100,100,100,2.36mm,355,250,150,1.18mm,6535,5010,250,600m,8571,7041,4016,300m,9580,9270,8555,150m,10090,10090,10090,画,标准级配图,在标准级配,区内画出砂样。,由级配类别知：该砂属于细砂。,结论：由细度模数和级配二项指标确定该砂为细砂。,步骤,:,筛孔尺寸,1,区,2,区,3,区,累计筛余百分率（）,9.50mm,0,0,0,4.75mm,100,100,100,2.36mm,355,250,150,1.18mm,6535,5010,250,600m,8571,7041,4016,300m,9580,9270,8555,150m,10090,10090,10090,级配曲线,筛孔尺寸（,mm,）,累计筛余百分率,0.30,0.60,1.18,2.36,4.75,9.50,0.15,80,60,40,20,0,100,方,法,二,用,级配曲线评定,筛孔尺寸,1,区,2,区,3,区,累计筛余百分率（）,9.50mm,0,0,0,4.75mm,100,100,100,2.36mm,355,250,150,1.18mm,6535,5010,250,600m,8571,7041,4016,300m,9580,9270,8555,150m,10090,10090,10090,级配曲线,筛孔尺寸（,mm,）,累计筛余百分率,(%),0.30,0.60,1.18,2.36,4.75,9.50,0.15,80,60,40,20,0,100,级配曲线,筛孔尺寸（,mm,）,累计筛余百分率,0.30,0.60,1.18,2.36,4.75,9.50,0.15,80,60,40,20,0,100,例题：某砂的累计筛余百分率见下表，试评定砂的颗粒级配。,筛孔尺寸,4.75mm,2.36mm,1.18mm,600m,300m,150m,累计筛余,5.5,13.9,23.3,61.6,82.1,98.5,砂的筛分曲线,砂的粗细程度和颗粒级配,粗细程度,颗粒级配,筛分析试验,定义,定义,仪器介绍,试验步骤,研究目的,研究目的,评定方法,小结,某,砂样的筛分结果,筛孔尺寸,/mm,4.75,2.36,1.18,0.6,0.3,0.15,筛底,0.15,筛余,mi /g,40,60,80,120,100,90,10,ai,/%,8,12,16,24,20,18,2,Ai /%,8,20,36,60,80,98,100,属于中砂,di,/mm,4.75,2.36,1.18,0.6,0.3,0.15,筛底,mi /g,40,60,80,120,100,90,10,ai,/%,8,12,16,24,20,18,2,Ai /%,8,20,36,60,80,98,100,二区级配范围,0,10,0,25,10,50,41,70,70,92,90,100,结论：,该砂样级配良好。,(2),粗骨料,(,石子）,的,最大粒径与颗粒级配,为,减少空隙率,，改善混凝土拌合物,和易性,及提高混凝土的,强度,，粗骨料也要求有良好的颗粒级配。,颗粒级配,（,a,）粒径过度过大 （,b,）理想级配 （,c,）颗粒间发生干涉,(2),粗骨料,(,石子）,的,最大粒径与颗粒级配,粗骨料的颗粒级配有连续粒级与单粒级两种,连续级配,是石子由小到大连续分级，且相邻粒径比值小于,2,；,单粒级,是从,1/2,最大粒径到最大粒径，粒径大小差别小，一般不单独使用。,2.36mm,4.75mm,9.50mm,16.0mm,19.0mm,26.5mm,31.5mm,37.5mm,53.0mm,63.0mm,75.0mm,90.0mm,粗骨料的颗粒级配,方孔筛，,mm,2.36,4.75,9.50,16.0,19.0,26.5,31.5,37.5,53.,63.0,75.,90,连续粒级,5,10,95,100,80,100,0,15,0,5,16,95,100,85,100,30,60,0,10,0,5,20,95,100,90,100,40,80,0,10,0,5,25,95,100,90,100,30,70,0,5,0,5,31.5,95,100,90,100,70,90,15,45,0,5,0,5,40,95,100,70,90,30,65,0,5,0,单数粒级,10,20,95,100,85,100,0,15,0,16,31.5,95,100,85,100,0,10,0,20,40,95,100,80,100,0,10,0,31.5,63,95,100,75,100,45,75,0,10,0,40,80,95,100,70,100,30,60,0,10,0,最大粒径,公称粒级的上限,称为该粒级的最大粒级,从结构上考虑,最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的,1/4,，同时不得超过钢筋最小净距的,3/4,；,对于实心板，不得超过板厚的,1/3,且不得超过,40mm,；,DM,1/4b,3/4,l,1/2h,40mm,b,为结构截面最小尺寸,L,为,钢筋最小净间距；,H,为实心板厚；,从施工上考虑,当最大粒径,小于,80mm,时，水泥用量随最大粒径减小而增加，当,大于,150mm,后，节约水泥的效果却不明显。,所以没最大粒径不易超过,150mm,。在房屋建筑工程中，一般采用,20mm,、,31.5mm,或,40mm,。,从经济上考虑,对于泵送混凝土，最大粒径与输送管道内径之比，当泵送高度小于,50m,时，碎石不宜大于,1:3,，卵石不宜大于,1:2.5,。,粒径过大，对搅拌和运输不利。,骨料最大粒径,(,D,max,),混凝土类型,D,max,(mm,),大坝混凝土,150,普通混凝土,40,高强混凝土,25,（碎石）,15,（卵石）,活性粉末混凝土,0.6,（三）混凝土用水,混凝土用水包括拌制混凝土用水和混凝土养护用水。,基本质量要求：不能含影响水泥正常凝结硬化的有害杂质；无损于混凝土强度发展和耐久性；不能加快钢筋锈蚀；保护混凝土表面不受污染。,水的分类：饮用水、地表水、地下水、海水以及经适当处理或处置后的工业废水。,能饮用的水均能用于制备砼。优先选择国家生活饮用水。,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。,di,/mm,4.75,2.36,1.18,0.6,0.3,0.15,筛底,mi /g,25,80,100,120,115,35,25,ai,/%,Ai /%,作业,:,某工地现有一种砂样,筛分结果如下表,问,:1.,该砂为何种砂,?,2.,绘制级配曲线,判定该砂能否用于配制水泥混凝土,?,di,/mm,4.75,2.36,1.18,0.6,0.3,0.15,筛底,mi /g,25,80,100,120,115,35,25,ai,/%,5,16,20,24,23,7,5,Ai /%,5,21,41,65,88,95,100,属于中砂,di,/mm,4.75,2.36,1.18,0.6,0.3,0.15,筛底,mi /g,25,80,100,120,115,35,25,ai,/%,5,16,20,24,23,7,5,Ai /%,5,21,41,65,88,95,100,筛孔尺寸,1,区,2,区,3,区,累计筛余百分率（）,9.50mm,0,0,0,4.75mm,100,100,100,2.36mm,355,250,150,1.18mm,6535,5010,250,600m,8571,7041,4016,300m,9580,9270,8555,150m,10090,10090,10090,（四）混凝土外加剂,在拌制砼过程中掺入能改善砼性能的物质，一般掺量 不大于水泥质量的,5%,。,（砼第五组分）,1.,减水剂,2.,引气剂,3.,早强剂,4.,缓凝剂,5.,促凝剂,6.,膨胀剂,7.,防冻剂,8.,阻锈剂,减水剂原理,(flash),水泥浆结构,1,水泥颗粒；,2,游离水,(a),未掺减水剂时的水泥浆体中絮状结构；,(b),掺减水剂的水泥浆结构,减水剂的作用机理,当没有减水剂时，水泥加水后，不能获得均匀分散体系，而产生絮凝结构，使得部分拌合水包含其中，不能贡献给水泥浆的流动性：,当减水剂加入到水泥浆中，吸附在水泥颗粒表面，离子基团朝向水，使水泥颗粒表面带有几毫伏的负电荷，引起水泥颗粒相互排斥，打破了絮凝结构，释放其包含的水，改善分散性,静电排斥,作用；阻止絮凝结构的形成。,加减水剂前的絮凝结构,减水剂分子在水泥颗粒表面的吸附,加入减水剂后，絮凝结构被打破,减水剂分散水泥的机理,加减水剂前 加减水剂后,絮 凝,分 散,没加减水剂的水泥浆,加,减水剂后的水泥浆,引气机理,搅拌水可产生气泡，但很快消失，为什么？,水的表面张力是气泡不稳定！,水中加入引气剂后,水的表面张力降低，在搅拌过程中将空气引入而产生许多气泡；,通过吸附于气泡表面形成单分子膜，减小液气界面能,(,表面张力,),，使气泡表面的液膜坚固不易破裂而稳定存在。,亲水基团,憎水基团,气泡,引气剂稳泡作用的机理,A,、,B,两混凝土采用相同的水泥、砂、石，,A,掺用了引气剂，并降低了水灰比，其抗渗性优于,B,。请观察两混凝土断面的孔结构，并讨论如何可提高混凝土抗渗性。,讨论,:,A,混凝土虽有较多气泡，但这些气泡是不连通的，截断了毛细管通道，从而提高了抗渗性。且其减少了水灰比，使其它部分更为致密。可见，改善混凝土孔结构，提高混凝土密实度，可提高混凝土抗渗性。,引气剂的作用效果,改善拌和物的和易性，改善保水性，减少泌水性；,混凝土的抗渗性提高,50%,，抗冻标号提高,3,倍；,降低混凝土的强度，引入,1%,的空气，可使强度下降,56%,；,氯盐防冻剂锈蚀钢筋,北京某旅馆的一层钢筋混凝土工程在冬季施工，为使混凝土防冻，在浇筑混凝土时掺入水泥用量,3,的氯盐。建成使用两年后，在,A,柱柱顶附近掉下一块约,40 mm,直径的混凝土碎块。停业检查事故原因，发现除设计有失误外，其中一重要原因是在浇筑混凝土时掺加的氯盐防冻剂，它不仅对混凝土有影响，而且腐蚀钢筋，观察底层柱破坏处钢筋，纵向钢筋及箍筋均已生锈，原直径,6,锈为,5.2,左右。细及稀的箍筋难以承受柱端截面上纵向筋侧向压屈所产生的横拉力，使箍筋在最薄弱处断裂，断裂后的混凝土保护层易剥落，混凝土碎块下掉。,原因：,施工时加氯盐防冻，应同时对钢筋采取相应的阻锈措施。该工程因混凝土碎块下掉，引起了使用者的高度重视，停业卸去活荷载，并对症下药地对已有柱外包钢筋混凝土的加固措施，使房屋倒塌事故得以避免。,工程实例,Best Wish For You,Best Wish For You,谢谢,