第五章混凝土

学院《建筑材料》课程教案教案完成时间：授课教师姓名教学职称授课对象授课日期年月日第周授课类型学时数课题授课章节名称第五章混凝土教学目的要求1、掌握混凝土各组成材料在混凝土中的作用，及其质量要求；2、掌握普通混凝土的主要技术性质及其影响因素；3、掌握普通混凝土配合比的设计方法；4、了解影响混凝土质量的因素及混凝土质量的控制方法；5、了解其它品种的混凝土。教学重点1、普通混凝土的技术性质及影响因素；2、普通混凝土配合比的设计。教学难点1、混凝土各组成材料及用量比例对混凝土性能的影响；2、混凝土配合比的设计与调整。更新、补充及删节内容使用教具基本教材及主要参考书目课程作业或思考题教研室审阅意见主讲教师签名：教研室主任签名：教学后记时间安排教学步骤及主要教学内容教学方法及提示复习提问：硅酸盐系列六大水泥品种分别是？简述各自和性质。第五章混凝土概述１、混凝土的种类２、混凝土的特点第一节、普通混凝土的组成材料水泥、骨料（粗骨料：石子，细骨料：砂）、水及必要时掺入的外加剂。（一）各组成材料在混凝土中的作用１、粗骨料：起总体的骨架作用２、水泥砂浆：填充粗骨料的空隙包裹粗骨料的表面在水泥砂浆中；砂起骨架作用水泥浆填充砂的空隙包裹砂的表面并通过水泥的水化、凝结和硬化将砂石胶结成为一个具有一定强度的整体。（二）混凝土对各组成材料的质量要求1、水泥：水泥的品种：应根据工程处的环境和工程的性质来选择。水泥的强度等级：应与混凝土和强度等级相适应。2、骨料：１）有害杂质的含量要低２）坚固性３）活性成分含量要低４）颗粒级配和粗细程度：总的空隙率要小；总的表面积要小。骨料颗粒级配和粗细程度的评定A：砂：用一套筛子，筛孔分别是：5．0、2．5、1．25、0．63、0．315、0．16用烘干砂500G，进行筛分１）称量各号筛上的分计筛余量；２）计算各号筛上的分计筛余率；３）计算累计筛余４）用0。635筛上的累计筛余确定砂的颗粒级配区；５）检查是否每个筛子上的累计筛余都在规定的范围内；按胶凝材料分：水泥混凝土按容量分：按用途来分：各组成材料在混凝土中占的比例。这点很能重要，为后面讲解混凝土的和易性打好基础。在施工成型过程中的作用在成型后的作用满足耐久性的要求为了保证混凝土的综合性能（和易性、强度、变形性能和耐久性）有害杂质对混凝土性能的影响。会造成碱——骨料的反应砂：通过筛分法，计算累计筛余和细度模数。石子：用最大粒径可用手工筛也可使用振动机６）计算细度模数。确定粗细程度。B：石子；1）有连续级配、间断级配和单粒径连续级配：常用，适用于各种混凝土间断级配：理论上可获得较小的孔隙率，但施工中易产生分层现象，尤其是流动性大的混凝土。单粒径：通常用于配制连续级配和间断级配。2）石子的粗细程度用最大粒径来反映。最大粒径大，则石子粗。混凝土对最大粒径的规定：GB50204-92最大粒径过大，对混凝土强度尤其是高强混凝土的强度的影响。骨料的其它要求：１）粗骨料的强度２）针片状颗粒的含量3、混凝土拌和用水应用清洁可饮用的水工业水，废水、海水如何使用？第二节、普通混凝土的主要技术性质（一）新拌混凝土的和易性1、和易性的概念：易于施工操作，保证质地均匀。是一项综合指标：包括：流动性、粘聚性和保水性。2、和易性的评定方法：１）坍落度法２）维勃稠度法3、影响和易性的主要因素１）单位用水量：每立方米混凝土中水的用量。在一定的范围内，混凝土的流动性随单位用水量的增加而增大。２）W/C：水的用量与水泥用量之比。大，则混凝土的流动性大。小，则混凝土的流动性小，若过小，则水泥浆体过于粘稠，不能施工。３）砂率：砂的用量与砂石总用量之比。砂率小，则水泥砂浆少，不足以填充粗骨料的空隙，包裹粗骨料的表面。使混凝土的流动性降低，同时，粘聚性、保水性也差。砂率大，则水泥浆显少，不足以填充砂的空隙，包裹砂的表面。流动性也会小。分析哪个筛子上的累计筛余是不重叠的——0.635可从表中的数据对照。或作出累计筛余曲线图。一目了然。间断级配适用于干硬性混凝土。最大粒径是否是越大越好？粗骨料强度的二种评定方法。１、用母岩来测定强度２、用压碎值来评定包括：和易性、强度、变形性能和耐久性分层和离析的概念；工程中的蜂窝和麻面。泌水的危害这二种方法的适用范围也可以说成是水泥浆的数量和水胶比。当水灰比小到一定程度时，水泥石的强度会有所下降。最佳砂率有二个意义：一是在水灰比和水泥用量一定的条件下，使混凝土的流动性最大的砂率。一是指在水灰比一定的条件下，保所以，要用最佳砂率。４）水泥的品种：５）骨料的性质：６）温度７）外加剂（二）硬化后混凝土的强度有关混凝土强度的几个概念１、混凝土立方体抗压强度：用标准方法制作的立方体试件，经标准养护28天，所测得的抗压强度。２、混凝土立方体抗压强度标准值具有95%强度保证率的立方体抗压强度值３、混凝土立方体抗压强度等级：根据立方体抗压强度标准值将混凝土划分成若干个强度等级。４、混凝土的其它几种强度：抗拉强度、轴心抗压强度、抗弯拉强度等根据立方体抗压强度标准值推导或查相应的规范。影响混凝土强度的主要因素1、水泥的强度等级和W/C这是影响混凝土强度的主要因素，根据经验公式：fcu,o=Afce(W/C-B)其中：A、B为经验系数。取决于粗骨料的种类。2、骨料的影响骨料的强度应为混凝土强度的1。5倍以上，骨料的表面特征决定A、B的值，骨料的强度对混凝土强度影响不大。3、养护的温度和湿度温度高、保持一定的湿度，水泥的水化速度快，强度发展快。５、龄期与强度的关系fn=f28*lg/lg28（三）混凝土的变形性能混凝土变形的种类1、化学收缩化学收缩是由于水泥和水产生水化反应后的体积小于原何种而产生的体积变形。约1%。是不可避免的，但对混凝土性能影响不大。2、温度变形热胀冷缩是所有物质的共性，混凝土中骨料与水泥石的热膨胀系数有差别。所以温度变化持流动性不变时，使水泥用量最少时的砂率。如：火山灰水泥保水性好。级配好，则混凝土的和易性好。温度高，则流动性会有所减小。标准试件的尺寸是150的立方体，也可用100和200的立方体，根据粗骨料的无限大粒径，选择。F标=f平-1.645σ普通混凝土的强度等级为C7.5——C55共11个等级。C60及以上的为高强混凝土。此强度公式用于W/C在一定范围内的普通混凝土，高强混凝土和掺活性混合材料的混凝土强度公式有所不同。在相同条件下，碎石混凝土的强度应高于卵石混凝土。当温度低于0度时，水泥的水化停止，当湿度小时，混凝土中的水分蒸发，引起干缩，表面易出现裂缝，内部水泥不能正常水化，便强度耐久性降低。此公式适用于28天前各龄期的混凝土。混凝土应用于结构中，受荷载的作用和环境温度、湿度及空气中CO2的碳化作用，不可避免在产生变形。水泥浆的数量大则化学收缩量大。会在混凝土中产生应力。3、干缩与湿胀干缩是指混凝土在干燥环境中，孔隙中的水分蒸发产生的体积收缩。湿胀是指混凝土在潮湿环境中或者水中孔隙，凝胶孔吸水产生的体积膨胀。4、混凝土在荷载作用下的变形1）短期荷载作用下的变形弹塑性变形2）混凝土在长期荷载作用下的变形徐变（1）徐变产生的原因：水泥石中的凝胶体（2）徐变的影响：有利的是使砼内应力趋于均匀。不利是造成预应力的损失（3）影响徐变大小的因素:水泥浆的数量、水灰比、加荷龄期影响混凝土变形量的因素：１、水泥浆的数量：２、水灰比：３、养护条件：４、水泥的品种、细度：５、粗骨料的种类和级配和粗细程度及弹性模量。（四）混凝土的耐久性混凝土耐久性的概念混凝土耐久性是一项综合指标，它包括：1、抗渗性是指混凝土抵抗水、油等压力液体渗透作用的能力。应是混凝土耐久性中最为重要的指标。2、抗冻性是指抵抗冻融循环的能力。严寒地区和水位变化的部位应考虑。3、抗侵蚀性是指抵抗各种侵蚀性介质（淡水、海水、镁盐类、酸类、硫酸盐类）的侵蚀的能力。4、混凝土的碳化１）碳化过程：Ca(OH)2+CO2+nH2O-----CaCO3+(n+1)H2O2)碳化对混凝土性能的影响：3）影响碳化速度的因素：5、混凝土的碱---骨料反应１）碱——骨料反应是指水泥中的碱与骨料中的活性成分反应，形成一种复杂的碱—硅酸胶，吸水后产生膨胀，从而导致混凝土结构的破坏。２）碱—骨料反应的条件：为什么结构中要留伸缩缝？高强混凝土要加强早期的养护，早期的湿养护可使水泥浆体产生1%左右的膨胀,正好可以抵消水泥的化学收缩.混凝土属于刚性材料,呈典型的弹塑性.徐变也是混凝土所特有的,原因是因为混凝土中有胶凝体,胶凝体能在外力作用下产生扭曲、剪切变形，胶凝孔在外力作用下产生压密变形。从影响变形量大小的因素分析，减小混凝土变形的方法和措施有哪些？混凝土工程是百年大计的事件，应考虑其耐久性。抗渗性的二种评定方法：１、抗渗系数２、抗渗标号材料冻坏的标准：质量减小5%；强度降低25%主要内容同水泥石的腐蚀。有利：对混凝土本身不利：碳化会使混凝土中性化，从而失去对钢筋的保护作用。条件：１、水泥中有一定的碱度２、骨料中有一定的活性成分３、有水存在。影响混凝土耐久性的因素及提高耐久性的措施１、水泥的品种和水泥的用量：２、水灰比：３、骨料的级配、成分、有害物质的含量4、外加剂、成型方法工艺、养护；第三节、混凝土的质量控制与强度评定（一）引起混凝土质量（强度）产生波动的因素１、原材料因素：１）水泥的实际强度２）粗骨料的性质２、自然因素：温度、湿度３、人为因素：１）施工阶段的计量２）检测的误差３）养护措施（二）混凝土质量评定的几个指标1、平均强度：2、标准差：3、离异系数：4、强度保证率：（三）混凝土试配强度的确定规范要求混凝土的强度保证率为95%则：（四）混凝土质量（强度）的控制方法————施工质量控制图法（五）混凝土质量的验收i.单项：ii.批量第四节、普通混凝土的配合比设计一、混凝土配合比设计的基本要求：１、满足混凝土结构要求的强度等级２、满足施工要求的和易性要求３、满足与使用环境相适应的耐久性要求４、满足经济性要求二、配合比设计的方法和步骤（一）方法：1、假定容重法：2、体积法：（一）步骤：１、水泥的品种应与工程所处的环境相适应；２、严格控制水灰比和最小水泥用量。3、用减水剂和其它外加剂。影响混凝土强度的因素有哪些？混凝土质量包括了哪些方面？可通过因果图（鱼刺图）分析学生没有数理统计方面的知识，这部分内容的讲解可通过一些事例来分析讲解。工程项目质量管理的常用方法之一。根据配合比设计的要求,确定组成材料1、由强度要求定水泥的强度等级；2、由和易性要求定粗骨料的最大粒径，知流动性的大小；3、由耐久性的要求定水泥的品种和最大W/C和最小的水泥用量；4、水泥用量最省原则。每立方米混凝土容重为2400Kg/M3四组成材料及空气总的体积为1M3１、确定初步配合比２、确定基准配合比３、确定试验室配合比４、计算施工配合比A：初步配合比的设计１、确定试配强度２、确定水灰比３、确定单位用水量４、计算水泥用量５、确定砂率６、计算砂石用量７、计算初步配合比B：实验室配合比的确定1、试拌和调整1）计算试配各材料的用量根据初步配合比：如292：677：1256：175或：1：2.32：4.30:0.60计算试配15升混凝土各材料的用量2)混凝土和易性的调整混凝土的和易性不好,往往有以下几种情况:①流动性小,但粘聚性和保水性良好;②流动性大,但粘聚性和保水性良好;③流动性小，且粘聚性和保水性差;④流动性大,且粘聚性和保水性差.以上四种情况的调整方法。2、调整好后测定混凝土的容重。3、确定混凝土的基准配合比。4、进行强度校核，确定试验室配合比方法：以基准配合比分别用其水灰比，及其+/-0.05的二个水灰比，分别配制混凝土，制作成试件进行28天强度测定（可采用快速方法）绘制C/W与强度关系曲线，根据要求的强度定W/C5、计算混凝土的试验室配合比C：施工配合比的换算在施工现场砂石往往含有一定的水分，应予以考虑。换算的方法有二种：1、按每立方米各材料的用量去计算；2、按配合比进行计算：如由经验和设计规范计算；进行和易性测定调整；进行强度检测定W/C；根据施工现场的砂石的含水量，换算施工配