05混凝土(建筑材料)

第5章混凝土Chapter5:Concrete2019/8/9第五章混凝土Page:2本章授课内容提纲•5.1混凝土概述•5.2普通混凝土的基本组成材料•5.3普通混凝土的主要技术性质•5.4混凝土的外加材料•5.5普通混凝土的质量控制•5.6普通混凝土的配合比设计•5.7其他品种混凝土2019/8/9第五章混凝土Page:35.1混凝土概述•定义：由胶凝材料、粗细骨料加水拌合后，经一定时间硬化而成的人造石材。现代混凝土还可根据需要掺加外加剂或其他掺和料。2019/8/9第五章混凝土Page:45.1混凝土概述5.1.1混凝土分类•（1）按胶结材分类–水泥混凝土、石灰--硅质胶结材（即硅酸盐混凝土）、石膏混凝土、水玻璃--氟硅酸钠混凝土；–沥青混凝土、聚合物胶结混凝土；–聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土。2019/8/9第五章混凝土Page:55.1混凝土概述5.1.1混凝土分类•（2）按照表观密度大小分：•1)重混凝土•2)普通混凝土•3)轻混凝土»①轻骨料混凝土»②多孔混凝土(泡沫混凝土、加气混凝土)»③大孔混凝土2019/8/9第五章混凝土Page:65.1混凝土概述5.1.1混凝土分类•（4）按强度等级可分为：•①普通混凝土：强度等级为C7.5-C60；•②高强混凝土：强度等级为C60-C100；•③超高强混凝土：强度等级大于C100。2019/8/9第五章混凝土Page:75.1混凝土概述5.1.1混凝土分类•（5）按施工工艺可分为：–泵送混凝土–喷射混凝土–真空脱水混凝土–造壳混凝土(裹砂混凝土)–碾压混凝土–压力灌浆混凝土(预填骨料混凝土)–热拌混凝土–太阳能养护混凝土等2019/8/9第五章混凝土Page:85.1混凝土概述5.1.1混凝土分类（6）按掺合料可分为：•粉煤灰混凝土•硅灰混凝土•磨细高炉矿渣混凝土•纤维混凝土•…2019/8/9第五章混凝土Page:95.1混凝土概述•5.1.1混凝土分类（7）也可按功能或材料分类，如：•防水混凝土•耐热混凝土•耐酸混凝土•纤维混凝土•聚合物混凝土•…2019/8/9第五章混凝土Page:105.1混凝土概述•5.1.2混凝土的特点•混凝土的优点：–（1）成型性好（具有良好的塑性）–（2）协调性好（与钢筋有牢固的粘结力）–（3）耐久性好–（4）适用性好（配制各种不同性质、不同强度等级的混凝土）–（5）经济性好（其组成材料中砂、石等地方材料占80%以上）2019/8/9第五章混凝土Page:115.1混凝土概述•5.1.2混凝土的特点•混凝土缺点:–抗拉强度低，变形能力差，容易开裂，自重大。–为弥补这些缺点可配制预应力钢筋混凝土、自应力混凝土、聚合物混凝土、纤维混凝土、轻混凝土等。2019/8/9第五章混凝土Page:125.2普通混凝土的基本组成材料•基本组分：–水泥–骨料(砂、石)–水•现代混凝土：–水泥、骨料(砂、石)、水、–外加剂、–掺合料(矿物外加剂)•图5.1干稠状态混凝土和塑性状态混凝土的组成与结构2019/8/9第五章混凝土Page:135.2普通混凝土的基本组成材料•5.2.1水泥cement–(1)水泥品种选择–表5.1常用水泥品种选用参考表–表4.8常用水泥的特性及应用2019/8/9第五章混凝土Page:145.2普通混凝土的基本组成材料•5.2.1水泥cement–(2)水泥强度等级的选择•一般强度混凝土，水泥强度等级一般为混凝土强度等级的1.5-2倍。•对高强度混凝土，水泥强度等级一般为混凝土强度等级的1.0-1.5倍。•对超高强混凝土，选用高强度等级的水泥。2019/8/9第五章混凝土Page:155.2普通混凝土的基本组成材料•5.2.2拌和与养护用水water•优先采用符合国家标准的饮用水。•表5.2水中杂质含量限制值(pH值、氯化物、硫酸盐)2019/8/9第五章混凝土Page:165.2普通混凝土的基本组成材料•5.2.3细骨料fineaggregate——砂sand–粒径在0.15-5mm之间–质量要求：–(1)有害杂质–粘土淤泥、有机物、硫化物、天然石膏(硫酸盐)、煤(含硫磺)、云母等•表5.3砂中有害杂质限制值(含泥量、碱骨料反应)•表5.7有害杂质含量／％2019/8/9第五章混凝土Page:175.2普通混凝土的基本组成材料•5.2.3细骨料•(2)颗粒形状及表面特征–天然砂(naturalsand)：河砂、海砂–人工砂(artificialsand)：山砂、机制砂–从流动性上看，人工砂的颗粒形状及表面特征不及天然砂好–从粘结力上看，天然砂的颗粒形状及表面特征不及人工砂好2019/8/9第五章混凝土Page:185.2普通混凝土的基本组成材料•5.2.3细骨料•(3)砂的粗细程度和颗粒级配•图5.2骨料颗粒级配•筛分法•表5.4累计筛余与分计筛余的关系•表5.5砂级配区的规定•图5.3砂的级配区筛分曲线•表5.6砂的细度模数及级配评定(例题)2019/8/9第五章混凝土Page:195.2普通混凝土的基本组成材料•5.2.3细骨料•(4)砂的等级划分(Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类)•表5.7有害杂质含量／％•表5.8砂质量损失／％•Ⅰ类砂宜用于C60以上混凝土；Ⅱ类砂宜用于C30-C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ类砂宜用于小于C30的混凝土和建筑砂浆。2019/8/9第五章混凝土Page:205.2普通混凝土的基本组成材料–5.2.4粗骨料(coarseaggregate)——石子(crushedstone)•粒径大于5mm•质量要求：•(1)有害杂质含量(含泥量、针片状颗粒含量、碱骨料反应)»表5.9碎石中有害杂质及针片状颗粒限制值•(2)颗粒形状及表面特征(碎石、卵石)2019/8/9第五章混凝土Page:215.2普通混凝土的基本组成材料•5.2.4粗骨料–(3)强度和坚固性•1)强度(抗压强度、压碎指标)–表5.10碎石的压碎指标值–表5.11卵石的压碎指标值•2)坚固性–表5.12碎石或卵石的坚固性指标2019/8/9第五章混凝土Page:225.2普通混凝土的基本组成材料•5.2.4粗骨料•(4)最大粒径与颗粒级配–1)最大粒径–2)颗粒级配(筛分析试验)»表5.13碎石或卵石的颗粒级配规定2019/8/9第五章混凝土Page:235.3普通混凝土的主要技术性质•混凝土的主要技术性质包括：–新拌混凝土的和易性–混凝土的强度–混凝土的变形–混凝土的耐久性2019/8/9第五章混凝土Page:245.3普通混凝土的主要技术性质•5.3.1混凝土拌合物的和易性•(1)和易性的概念–流动性–粘聚性–保水性2019/8/9第五章混凝土Page:25新拌混凝土分层搅拌均匀的混凝土，粗集料、细集料、水泥浆等分布较均匀砂粒，细集料石子，粗集料水份水泥浆1.新搅拌好的混凝土，各种原料分布较均匀。2.通过振捣使新拌混凝土密实，振捣的过程中，粗集料会下沉，水泥浆和细集料会上浮，混凝土会出现分层。粗集料下沉细集料上浮表面是多余的水分和水泥浆2019/8/9第五章混凝土Page:26新拌混凝土泌水、离析砂粒石子水份多余水分泌出新拌混凝土在运输的过程中，多余的水分会泌出流失，若粘聚性不够，在运输过程中，粗集料和浆体会分离，产生离析。2019/8/9第五章混凝土Page:275.3普通混凝土的主要技术性质•5.3.1混凝土拌合物的和易性–(2)和易性的检测(流动性的检测)•1)坍落度试验–图5.4混凝土拌合物坍落度的测定•2)维勃稠度试验–(3)流动性(坍落度)指标的选择•表5.14混凝土浇注时的坍落度2019/8/9第五章混凝土Page:282019/8/9第五章混凝土Page:292019/8/9第五章混凝土Page:305.3普通混凝土的主要技术性质•5.3.1混凝土拌合物的和易性•(4)影响和易性的主要因素–1)材料品种与用量的影响»①水泥品种和细度：用粉煤灰水泥拌制的混凝土流动性最好，保水性和粘聚性也较好。»②水泥浆数量：水泥浆数量不能太多也不能太少»③水灰比：太小、太大都会影响混凝土性能。(单位用水量与拌合物流动性之间有一定的数量关系---恒定用水量法则)表5.15混凝土用水量选用表（kg/m3）2019/8/9第五章混凝土Page:31–④砂率(sandpercentage)图5.6砂率与坍落度的关系曲线(最优砂率)图5.7砂率与水泥浆用量的关系曲线表5.16混凝土砂率选用表／％砂率的计算公式–⑤外加剂(减水剂、泵送剂)和掺合料(粉煤灰)5.3普通混凝土的主要技术性质2019/8/9第五章混凝土Page:325.3普通混凝土的主要技术性质•5.3.1混凝土拌合物的和易性–2)环境的温度与湿度的影响•环境的温度高，空气湿度小，拌合物水分蒸发快，坍落度损失大，坍落度小。2019/8/9第五章混凝土Page:33•5.3.1混凝土拌合物的和易性–3)工艺对和易性(workability)影响•拌合好，坍落度(slump)大。5.3普通混凝土的主要技术性质2019/8/9第五章混凝土Page:345.3普通混凝土的主要技术性质–5.3.2混凝土的强度•(1)混凝土的抗压强度与强度等级–1)混凝土标准立方体抗压强度–2)混凝土立方体抗压强度标准值–3)强度等级–4)轴心(棱柱体)抗压强度2019/8/9第五章混凝土Page:355.3普通混凝土的主要技术性质–5.3.2混凝土的强度•(2)混凝土受压破坏»图5.8混凝土受压变形曲线»图5.9不同受力阶段裂缝示意图2019/8/9第五章混凝土Page:365.3普通混凝土的主要技术性质–5.3.2混凝土的强度•(3)影响混凝土强度的因素–1)水泥强度等级和水灰比(保罗米公式)»图5.10混凝土强度与灰水比的关系–2)骨料的种类、质量及数量–3)湿度与温度的影响»图5.11混凝土强度与保持潮湿日期关系»养护温度对混凝土强度的影响»a.图3－28»b.图5.13、图5.14、图5.15、图5.162019/8/9第五章混凝土Page:375.3普通混凝土的主要技术性质•(3)影响混凝土强度的因素–4)龄期的影响•图5.12混凝土强度增长曲线•图5.13用32.5普通水泥拌制的混凝土•图5.14用32.5矿渣水泥拌制的混凝土•图5.15用42.5普通水泥拌制的混凝土•图5.16用42.5矿渣水泥拌制的混凝土2019/8/9第五章混凝土Page:385.3普通混凝土的主要技术性质•(3)影响混凝土强度的因素–5)试件尺寸、形状及加荷速度的影响•尺寸效应：环箍效应•缺陷几率•图5.17混凝土试件的破坏状态•尖劈效应(试件干湿状态)•加荷速度2019/8/9第五章混凝土Page:395.3普通混凝土的主要技术性质–5.3.2混凝土的强度•(4)提高混凝土强度的主要措施–1)选料：水泥、骨料、外加剂、掺合料–2)采用机械搅拌和振捣»图5.18捣实方法对混凝土强度的影响–3)养护工艺方面»混凝土常用养护方法2019/8/9第五章混凝土Page:405.3普通混凝土的主要技术性质–5.3.2混凝土的强度•(5)混凝土抗拉强度–1)轴心抗拉强度–2)劈裂抗拉强度»图5.19混凝土劈裂抗拉实验装置图2019/8/9第五章混凝土Page:415.3普通混凝土的主要技术性质–5.3.2混凝土的强度•(6)混凝土抗折强度PLbhF2max23bhLFfm2019/8/9第五章混凝土Page:425.3普通混凝土的主要技术性质–5.3.3混凝土变形性能•(1)化学收缩•(2)湿胀干缩变形»图5.20混凝土的胀缩•(3)温度变形2019/8/9第五章混凝土Page:435.3普通混凝土的主要技术性质•5.3.3混凝土的变形性能•(4)荷载作用下的变形–1)弹塑性变形和弹性模量•图5.21混凝土在压力作用下的应力—应变曲线•图5.22混凝土弹性模量–2)混凝土的徐变•图5.23混凝土的变形与荷载作用时间关系•图3－35素混凝土的标准徐变曲线2019/8/9第五章混凝土Page:445.3普通混凝土的主