混凝土基础知识

第四章普通混凝土目录4.1概述4.2混凝土组成材料4.3混凝土和易性4.4混凝土强度4.5混凝土耐久性4.6混凝土配合比设计4.7新型混凝土§4.1概述何为混凝土混凝土起源应用领域混凝土分类混凝土特性Back混凝土是由胶凝材料、骨料及其它外加材料按适当比例配制，再经硬化而成的人工石材其中应用最广的是以水泥为胶凝材料，以砂石为骨料，加水拌和而成的拌合物，经一定时间硬化而成的水泥混凝土－普通混凝土。何为混凝土？Back混凝土的起源可以追塑到埃及金字塔（最新研究认为：金字塔石料不是天然材料，而是用粘土、石灰等材料制备而成的人工材料）、古罗马时代宫殿的落成。八十年代，我国甘肃省秦安县大地湾新时期时期遗址出土了5000年前的混凝土100m3，其的抗压强度为10MPa，这一发现堪称世界建筑史的一大奇迹。混凝土起源Fig.4.1.2DadiwanofQinFig.4.1.1ParthenonBack目前混凝土的用量约为120亿吨，是世界上用量最大的人工建筑材料，随着混凝土性能的不断提高，其用量及应用范围还会增加。混凝土广泛应用于建筑、桥梁、道路等土木工程领域。广泛应用Fig.4.1.3WidelyUsagesofConcreteBack混凝土可应用于大坝等水利工程工业与民用建筑给水排水工程公路、铁路等交通工程水利与水电工程地下工程国防工程Fig.4.1.4ConcreteDam应用领域Back胶凝材料混凝土水泥混凝土石膏混凝土沥青混凝土混凝土按胶凝材料分为水泥混凝土、石膏混凝土和沥青混凝土等。水泥混凝土主要用于建筑结构工程，沥青混凝土主要用作路面材料。混凝土分类BackConcreteApparentdensityLightweightConcreteNormalconcreteHeavyconcrete按表观密度ρ0分为:轻混凝土（ρ0＜1900），广泛用于高层建筑、大跨度桥梁及高强预制构件等。包括轻骨料混凝土多孔混凝土大孔混凝土普通混凝土（ρ0=2000-2500）：各种承重结构；重混凝土（ρ0＞2600）：原子能工程的屏蔽材料。混凝土分类按强度分为：普通混凝土（抗压强度60MPa）高强混凝土（抗压强度60MPa）超高强混凝土（抗压强度80MPa）O.CH.S.CS.S.CCompressivestrength6080MPaBack混凝土分类按成型或施工工艺现浇混凝土预拌混凝土灌浆混凝土喷射混凝土FormingorconstructionTechnologyConcretePrecastconcreteDepositconcreteShotcreteconcreteBack混凝土分类混凝土在土建工程中能够得到广泛的应用，是由于它具有优越的技术性能及良好的经济效益。它具有以下特点：原材料来源丰富性能可调可塑性好可用钢筋增强耐久性好自重大脆性混凝土特性BackDisadvantageofConcreteLargedeadweightBrittleBackPlasticityAdvantageofConcreteAdjustabletechnicalpropertiesPreferableDurabilityLowCostCapableofbeingreinforcedbysteelbar混凝土特性§4.2混凝土组成材料4.2.1水泥4.2.2骨料4.2.3水4.2.4添加剂BackSketchMapofConcrete混凝土由以下材料组成水泥浆•水泥•水骨料•砂•石添加剂混凝土组成材料品种选择根据工程环境的要求选择合适的水泥品种。工程中最常用的是六大水泥。强度等级选择根据混凝土的强度等级，选择合适的水泥等级。对普通混凝土,水泥等级＝1.5-2倍的混凝土强度等级。对高强混凝土,水泥等级＝0.9-1.5倍的混凝土强度等级。水泥Back4.2.2骨料分类细骨料－砂粗骨料－石Back§4.2混凝土组成材料分类AggregateFineAggregateCoarseAggregateRecycledconcreteaggregatePrimaryaggregate骨料按来源可分为原生骨料和再生骨料。目前大量工程中应用的是原生骨料，如砂和石。地壳表面绝大多数的岩石可作用原生骨料。骨料的性质对混凝土性质有很大的影响。Back细骨料－砂定义与标准分类技术要求有害杂质颗粒形状与表面特征级配粗细程度Back定义：粒径小于5mm的岩石颗粒标准混凝土用砂质量标准JGJ52－92建筑工程用砂质量标准GB/T14684-2001分类按来源可分为天然砂和人工砂天然砂按来源又可分为河砂海砂山砂细骨料－砂按技术要求分为3类:Ⅰ:用于＞C60的混凝土Ⅱ:用于C30－C60的混凝土Ⅲ:用于＜C30的混凝土及建筑砂浆SandrawmaterialHillsandSeasandRiversandNaturalsandArtificialsand细骨料－砂SandtechnicalrequirementⅠⅡⅢImpuritiesOrganicsubstanceSiltClayMica砂的技术要求定义：骨料中妨碍水泥水化或引起水泥石腐蚀，降低水泥石与骨料粘附性的各种物质。种类：云母、粘土、淤泥和有机物等。危害性：妨碍水泥与骨料的粘结，影响混凝土强度；增大用水量，收缩增大；引起水泥石腐蚀。处理方法：当砂中有害杂质含量多，但必须使用时，可用清水加以冲洗，如冲洗后符合要求，则可使用。有害杂质含量应符合GB/T14684-2001(JGJ52-92)Tab.4.2.1.的要求。有害杂质项目指标ⅠⅡⅢ含泥量，%1.02.05.0泥块含量，%01.02.0云母，%1.02.02.0轻物质，%1.01.01.0有机物(比色法)合格合格合格硫化物及硫酸盐，%0.50.50.5氯化物，%0.010.020.06Tab.4.2.1有害杂质含量要求(GB/T14684-2001)表4.2.2砂的颗粒形状与表面特征及其对混凝土性能的影响种类颗粒形状表面特征和易性强度河砂圆、椭圆光滑好低海砂山砂多棱角粗糙差高颗粒形状与表面特征砂的颗粒形状与表面特征及其对混凝土性能的影响见表4.2.2.颗粒级配指砂的大小颗粒搭配的情况。颗粒级配颗粒级配试验：筛分析法取500g干砂，测其在各筛上的筛余量。级配曲线：以累计筛余百分率为纵坐标，以筛孔尺寸为横坐标作图即为级配曲线。级配区：按600μm筛孔的累计筛余百分率划分为3个级配区。颗粒级配及级配区如表4.2.3和表4.2.4所示筛孔尺寸mm筛余量（g）分计筛余百分率（%）分计筛余百分率（%）5m1a1A1=a12.50m2a2A2=a1+a21.25m3a3A3=a1+a2+a30.63m4a4A4=a1+a2+a3+a40.315m5a5A5=a1+a2+a3+a4+a50.16m6a6A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6表4.2.3砂的颗粒级配颗粒级配注：分计筛余百分率：各筛的筛余量/砂的总量（g）。累计筛余百分率：各筛的分计筛余率加上比该筛大的所有筛的分计筛余百分率之和。区分计筛余百分率%筛孔尺寸ⅠⅡⅢ10mm0005mm10～010～010～02.5mm35~525~015~01.25mm65~3550~1025~00.63mm85~7170~4140~160.315mm95~8092~7085~550.16mm100～90100～90100～90Tab.4.2.4级配区级配曲线请点击右键选择“播放”观看Flash动画砂的级配曲线040ⅢⅡⅠ2060801000.160.3150.631.252.505.0010.00级配曲线分析Ⅰ区:粗砂为主,易泌水,不易密实成型，可配制富混凝土Ⅱ区:中砂为主,最适合配制普通混凝土Ⅲ区:细砂为主,配制的混凝土拌合物粘性大,保水性好,但易干缩定义:不同粒径的砂混合在一起后总体的粗细程度.表示方法:粗细程度用细度模数表示:细度模数:粗细程度的划分11654321005)(AAAAAAAf粗细程度粗细程度f粗砂f=3.1~3.7中砂f=2.3~3.0细砂f=1.6~2.2特细砂f=0.7~1.5粗细颗粒含量适当空隙率小总表面积小水泥浆的用量少混凝土的和易性好密实度高强度及耐久性高合理级配Back粗骨料－石Back定义与标准分类技术要求有害杂质颗粒形状与表面特征级配粗细程度最大粒径石子强度定义：粒径大于5mm的岩石颗粒标准混凝土用砂质量标准JGJ53－92建筑工程用砂质量标准GB/T14685-2001分类按来源分碎石和卵石，工程中常用碎石配制混凝土按技术要求分为3类:Ⅰ:用于＞C60的混凝土Ⅱ:用于C30－C60的混凝土Ⅲ:用于＜C30的混凝土及建筑砂浆粗骨料－石AggregatePrimaryGravelScree粗骨料－石AggregateTechnicalrequirementⅢⅡⅠ有害杂质Fig4.2.1NeedleandSliceShapeParticles种类及含量限制含泥量、泥块含量、针片状颗粒含量及有害物含量等均应符合GB/T14685-2001(或JGJ52-92)的要求。碱—骨料反应水泥中碱性物质(氧化钠或氧化钾)过多，且粗骨料中含有活性成分（活性氧化硅或活性氧化铝）,二者反应生成碱—硅酸凝胶,引起体积膨胀,使混凝土开裂，最终破坏的现象。颗粒形状及表面特征与砂相同颗粒形状与表面特征颗粒级配级配碎石及卵石的级配要求见表4.2.5，级配实验方法及有关参数的计算与细骨料相同,只是筛孔尺寸和级配要求不同标准筛:2.36（2.5）、4.75（5）、9.5（10）、16（15）、19（20）、26.5（25）、31.5、37.5（40）、53（50）、63、75（80）及90（100）等共12个。Fig.4.2.2ScreenInstrumentParticleSizeGradationSequentGradingSingleGradation颗粒级配石子级配分为连续级配:从小到大每个粒级的石子均占一定的比例，和易性好，适合配制普通混凝土单粒级:剔除某些粒级的颗粒,使空隙率下降,易产生离析。可配制高强混凝土或干硬性混凝土,须强力振捣.表4.2.5石子级配要求(GB/T14685-2001)尺寸累计筛余%公称粒径mm2.36（2.5）4.75（5）9.5（10）16.0(15)19.0(20)26.5(25)31.531.537.5连续粒级5-1095-10080-1000-1505-1695-10085-10030-600-1005-2095-10090-10040-80-0-1005-2595-10090-100-30-70-0-505-31.595-10090-10070-90-15-45-0-505-40-95-10070-90-30-65--0-5尺寸累计筛余%公称粒径mm2.36(2.5)4.75（5）9.5（10）16.0(15)19.0(20)26.5(25)31.531.537.5(35)单粒粒级10-2095-10085-1000-15016-31.595-10085-1000-10020-4095-10080-1000-1031.3-6395-10075-10045-7540-8095-10070-100续表4.2.5石子级配要求(GB/T14685-2001)石子公称粒级的上限Dmax如5～20是常用的一种粒级,20mm是该粒级的上限，即最大粒径5～20limitofnominalgradationUpperlimitofnominalgradation最大粒径最大粒径Dmax的限制条件Ⅰ.经济性:Dmax增大,表面积减小,水泥用量减少Ⅱ.结构限制:Dmax≯1/4结构截