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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,第三章 混凝土（,concrete,）,混凝土是由胶凝材料、粗细骨料,(,又称集料,),加水拌和后，经一定时间硬化而成的人造石材。,世界上用量最大的人工建筑材料。,1,第一节 概 述,混凝土按照表观密度大小分为三类：,(1),重混凝土,(,0,2500Kg/M,3,),(2),普通混凝土,(,0,=19502500Kg/M,3,),(3),轻混凝土,(,0,10%,）。,混凝土第五组分,矿物外加剂,(,掺合料、外掺料,),：,是指在混凝土拌合物中掺入量超过水泥质量的,5,，在配合比设计时，需要考虑体积或质量变化的外加材料。如粉煤灰、矿渣、硅灰、沸石粉等。,混凝土第六组分,64,掺量计算,65,一、,混凝土外加剂,混凝土外加剂分类,表面活性剂的分子模型,表面活性剂的分子在水表面吸附定向排列示意图,66,1.,减水剂,1),减水剂的作用机理,吸附一分散作用,水泥絮凝结构示意图,减水剂的作用简图,润滑塑化作用：,溶剂化水膜,67,根据使用条件不同，掺减水剂可以产生以下几个方面的效果：,68,a,在原配合比不变的条件下，可增大混凝土拌合物的流动性，且不致降低混凝土的强度。,69,b,在保持流动性及水灰比不变的条件下，可以减少用水量及水泥用量，节约水泥。,70,c,在保持流动性及水泥用量不变的条件下，可以减少用水量，从而降低水灰比，使混凝土的强度及耐久性得到提高。,71,2),减水剂常用品种,(1),普通减水剂（减水率,510%,）,木质素系减水剂,多元醇系,(2),高效减水剂,(,减水率,10%25%,）,萘系减水剂,水溶性树脂减水剂,(3),高性能减水剂（减水率,25%,）,氨基磺酸盐、多羧酸系接枝类共聚物,(4),复合减水剂,72,3),减水剂的使用技术,饱和点问题,掺量：,0.3%1%,不等,掺法：同掺、后掺,与水泥的相容性,73,2.,早强剂,多用于加速砼硬化，缩短施工周期，加快施工速度提高模板周转率以及抢修工程,74,（,1,）无机物氯盐类：,CaCl,2,，,NaCl,，,KCl,，,AlCl,3,等，其中，多用,C,a,Cl,2,，掺量：,0.51.0%,为宜，能使砼,3,天强度提高,50100%,，,7,天提高,2040%,，,（,2,）硫酸盐类：,Na,2,SO,4,(,元明粉,),，,CaSO,4,，其中，,Na,2,SO,4,用的较多，适宜掺量,0.52.0%,。,（,3,）有机胺类：主要有,TEA,（三乙醇胺），,TP,（三异丙醇胺等）,TEA,呈无色或淡黄色油状液体，碱性，能溶于水。掺量为,0.020.05%,。,75,氯盐类早强剂对易使钢筋锈蚀；,硫酸盐早强剂掺量过多，表面易出现,“,白霜,”,。,TEA,它单独作用时，更表现出缓凝性，早强效果不明显而与无机盐，特别是,Cl,盐复合使用，早强、增强效果才明显发挥。也有资料说，掺量稍大时早强效果反而明显，具体原因尚不清楚。,76,（,1,）,Cl,盐不得用于以下结构：,相对湿度大于,80%,的环境中的结构，或其它与水频繁接触的结构；,有镀锌钢材或铝铁相接触的结构，以及有外露预埋件而又无防护措施的结构；,有酸、碱、硫酸盐侵蚀介质接触的结构；,使用中经常处于,T=60,以上的结构；,使用冷拉或冷拔低碳钢筋、钢丝的结构；,电解车间或高压直流电源,100m,以内结构；,靠近发电站、变电所的所的结构；,薄壁、预应力砼结构；,含有活性骨料的砼。,77,（,2,）,SO,4,2,盐早强剂不得用于以下结构有镀锌钢材或铝铁相接触的结构，以及有外露预埋件而又无防护措施的结构；,使用直流电源的企业和电气化运输设施的砼结构；,含有活性集料的砼,针对,NaSO,4,注意碱含量,K=Na,2,O+0.658k,2,O,相对湿度大于,80%,的环境中的结构，或其它与水频繁接触的结构,78,早强剂与其他外加剂的复配：,（,1,）复合早强剂,早强效果更好,（,2,）早强减水剂,发挥早强、减水,的共同特点,79,3.,引气剂,使砼在搅拌过程中引入在量的均匀分布的封闭的微小气泡，（,201000um,）。,80,主要目的：,（,1,）改善砼和易性,滚珠作用；,（,2,）提高防渗、抗冻性（一定引气量范,围内）；,（3,）强度一般降低，但可以由减水作用,得到一定的补偿。,81,松香类：松香热聚物，松香皂,0.0050.02%,；引气量,35%,；,木质素类：不是以引气为主要目的，故掺量稍大，且引气量也不大；,烷基苯磺酸盐类：十二烷基苯磺钠等（,0.0050.02%,）,皂素类：,0.0010.01%,常用引气剂品种,82,引气量影响因素,（,1,）掺量,（,2,）,原材料影响,（,3,）引气剂最好配制成液体再加入（由于掺量小的不易均匀分散）,（,4,）振动时间,与之相对应又有稳泡剂和消泡剂之分。（与减水剂复配，可减少强度降低值。）,83,4.,缓凝剂,延长混凝土及砂浆的凝结时间,84,常用缓凝剂类别及掺量范围,无机类：,（,1,）硼酸盐、磷酸盐、锌盐等（,0.10.2%,）,有机类：,（,2,）羟其羧酸及盐类；酒石酸，柠檬酸、葡糖酸等（,0.030.1%,）,（,3,）含糖碳水化合物类，糖蜜、葡糖、蔗糖等（,0.10.3%,）,（,4,）木质素磺酸类：,MCa,，,MNa,等（,0.20.8%,）,（,5,）多元醇类：如纤维素，多元醇等（,0.010.3%,85,主要机理：,缓凝剂吸附于水泥颗粒表面，阻碍与水的水化而获得缓凝性。,86,缓凝剂使用技术要求：,（,1,）掺量,凝结时间，强度；,（,2,）与水泥的适应性；,（,3,）与减水剂的适应性；,（,4,）掺加方法，如木钙在加水拌合后,1min,加入，凝结时间（初、终）再延长,2h,，加水拌合,2min,后，凝结时间延长,2.53h,；,（,5,）温度，,T0.6%,时，,水是其充分条件,225,影响碱集料反应的因素：,集料活性，水泥中的碱含量，水份，集料粒径，粒径越小，则反应膨胀越大，砼密实度，所采取的措施,226,抑制碱集料反应的措施：,断绝三条件中的任何一条件，包括外加剂中的碱含量；,掺用活性混合材，（掺合料）,机理：,a.,混合材与碱起反应，同时混合材粒径小，比表面积大，因此反应快；,b.,降低了作用于集料表面的碱含量，使碱组分的发挥分散于整个砼体系中；,c.,形成了石灰,碱,氧化硅络合物，此物不膨胀,增加砼密实度，减小水份的渗透,加入引气剂,227,粉煤灰,粉煤灰是以燃煤发电的火力发电厂排出的一种工业废渣。磨成一定细度的煤粉在煤粉锅炉中燃烧后（炉膛内温度高达,1100,1500,），由吸尘器负压抽风收集的细飞灰（,Fly Ash,）称为粉煤灰。,228,粉煤灰质量指标与等级,229,粒化高炉矿渣粉,高炉矿渣是炼铁过程中的废渣。在高炉炼铁时，铁矿石、燃料及溶剂矿物（石灰石或白云石），在冶炼条件下氧化铁还原成金属铁，溶剂矿物分解后产生的氧化钙与矿石中杂质,SiO,2,、,Al,2,O,3,等相熔并互相作用生成为一种熔融液的非金属物，其密度比铁水小，熔融液的,2.5,2.8,，而铁水的,7.0,8.0,，它易与铁水相分离，炉子的下方排出铁水，而炉子上方排出熔融液，经水淬后呈粒状的高炉矿渣。,230,矿渣粉技术要求,231,硅灰,硅灰是铁合金厂回收的废灰，在采用电炉炼制硅铁时，由炉烟所滤收集的烟灰，其主要成分是二氧化硅，故称之硅灰。硅灰中的非晶态的,SiO,2,含量大于,90,；硅灰颗粒为微细球形，平均粒径为,0.1,m,，比表面积为,2,万,cm,2,/g,3,万,cm,2,/g,，比普通水泥所要求的细度小近百倍，而密度又较小，约为,2.2g,cm,3,左右。,232,（,1,）按砼外加剂作用分类,a,：用以改善拌合物性质（包括砼、砂浆、净浆）,减水剂、引气剂；,b,：调节凝结时间，硬化时间,早强剂，缓凝剂，促凝剂；,c,：调节含气量,引气剂、加气剂、泡沫剂、消泡剂等；,d,：硬化后力学性能,引气剂、膨胀剂、抗冻剂、防水剂；,e,：抗钢筋腐蚀性,阻锈剂；,f,：提供特殊性能,引气剂、着色剂、脱模剂、养护剂。,233,（,2,）按化学成分：,无机化合物：多为影响砼凝结时间；,有机：多为表面活性剂；,复合外加剂,外加剂的发展方向之一。,234,235,236,237,238,曲线窄而高，说明强度比较集中，波动小，混凝土的均匀性好，施工水平较高,。,曲线矮而宽，表示强度数据的离散程度大，说明施工控制水平差,239,混凝土强度平均值,240,标准差,241,变异系数,242,243,不同,t,值的保证率,P,244,生产长期稳定时强度的检验评定,当混凝土强度等级,C20,时,mf,cu,f,cu,k,+0.7,0,f,cu,min,f,cu,k,0.7,0,f,cu,min,0.85f,cu,k,当混凝土强度等级,C20,时,mf,cu,f,cu,k,+0.7,0,f,cu,min,f,cu,k,0.7,0,f,cu,min,0.90f,cu,k,式中：,mf,cu,同一验收批试块的平均强度，,MPa,；,f,cu,k,混凝土设计强度等级，,MPa,；,0,同一验收批试块强度的标准差，,MPa,；,f,cu,min,同一验收批强度的最小值，,MPa,245,用合格判定系数进行强度的评定mf,cu,-,1,0,0.9f,cu,k,f,cu,min,2,f,cu,k,式中：,0,同一验收批试块强度的标准差，,MPa,；当,0,计算值小于,0.06f,cu,k,时，取,0,=0.06f,cu,k,；,1,、,2,合格判定系数,(,表,5.28),。,246,零星混凝土的非统计法评定,mf,cu,1.15f,cu,k,f,cu,min,0.95f,cu,k,247,混凝土配合比设计实例,某工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为,C25,，施工要求坍落度为,50-70mm,。不受风雪等作用。施工单位的强度标准差为,4.0MPa,。所用材料：,42.5,普通硅酸盐水泥，实测,28d,强度,48MPa,，,c,=3.15g,cm,3,；中砂，符合,区级配，,0s,=2.6g,cm,3,；碎石，粒级,5-40mm,，,0g,=2.65g,cm,3,；自来水。现场砂含水率,3,，石含水率,1,，求施工配合比。,248,初步配合比的计算,1),确定配制强度,2),初步确定水灰比值（,W/C,）,3),选择每,1m,3,混凝土的用水量,(W,0,),4),计算混凝土的单位水泥用量,(C,0,),5),选取合理砂率,S,p,6),计算,1m,3,混凝土中砂、石骨料的用量,7),书写初步配合比,249,确定配制强度,计算混凝土试配强度,(f,cu,0,),f,cu,0,=f,cu,k,+t,=25+1.645,4,=31.58MPa,250,确定水灰比（,W/C,）,251,选择每,1m,3,混凝土的用水量,(W,0,),查,表,5.15,，取,W,0,=190kg,(,按新规范应为,185kg),。,252,计算混凝土的单位水泥用量,(C,0,),253,选取合理砂率,S,p,参照本章,5.3,查,表,5.16,，取,S,p,=33,。,254,计算,1m,3,混凝土中砂、石骨料的用量,绝对体积法,假定表观密度法,255,绝对体积法,绝对体积法是基于这样考虑：即捣实后，混凝土拌合物的体积等于各组成材料体积及少量空气体积之总和。,式中,混凝土含气量系数，在不使用含气型外加剂时，,可为,1,（即含气量为,1%,）。,256,假定表观密度法,一般强度等级为,C7.5,C15,的混凝土，其表观密度为,2360kg,m,3,左右；强度等级,C20,C30,的为,2400kg,m,3,左右；强度等级,C40,，为,2450kg,m,3,。,W,0,C,0,S,0,G,0,oh,190,284,S,0,G,0,2400,式中,oh,为捣实后混凝土的表现密度。,S,0,=636kg,G,0,=1290kg,257,书写初步配合比,绝对体积法结果：,C,0,S,0,G,0,=2846141254,W,0,C,0,=190,284,C,0,S,0,G,0,=1,2.16,4.42,W,0,C,0,=0.67,假定表观密度法结果：,C,0,S,0,G,0,=284,636,1290=1,2.24,4.54,W,0,C,0,=0.67,258,基准配合比的确定,根据骨料最大粒径，配制,30L,混凝土拌合物,(,在此以绝对体积法的配比为例,),。测定其坍落度值为,85mm,，大于设计要求的,50-70mm,，故需进行坍落度调整，其方法如下：保持水灰比不变，增加砂用量,1,和碎石用量,1,后，测得坍落度为,70mm,，粘聚性、保水性均良好，满足设计要求，同时，测得混凝土表观密度为,2410kg,m,3,。由此得到基准配合比为：,C,1,S,1,G,1,W,1,=2906331293194,=12.184.460.67,259,实验室配合比的确定,拌制不少于,3,种不同配合比的混凝土制作试件检验混凝土的强度。其中一种为基准配合比，另外两种配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少,0.05,，其用水量应与基准配合比相同，但砂率值可作适当调整。,编号,W/C f,cu,0,(MPa),要求,0.62 36.8,0.67 32.4 31.6,0.72 27.2,实验室配合比为,。,260,现场施工配合比,C,1,=C=290(kg),S,1,=S(1,a,)=633(1+3%)=652 (kg),G,1,=G(1,b,)=,1293,(1+1,)kg=1306,kg),W,1,=W,S,a,G,b,=(194,-,633,3,-,1293,1,)=162(kg),261,轻骨料混凝土,用轻粗骨料、轻砂,(,或普通砂,),、水泥和水配制的，干表观密度不大于,1950kg,m,3,的混凝土，称轻骨料混凝土。,轻骨料混凝土的强度等级用,CL,表示，如,CL5.0-CL50,。,轻质、保温隔热,262,（,1,）轻集料来源：,工业废弃物，粉煤灰陶粒，自燃煤矸石，煤渣等；,天然轻集料：浮石、火山渣、及其他轻砂；,人造轻集料，以地方材料加工而成，如页岩陶粒、粘土陶粒。,以集料不同而可将轻集料砼分为以上三类。,263,（,2,）轻集料砼施工中应注意的问题,轻集料由于孔隙率大，吸水性强，在施工时一般先将集料润湿，再拌制砼；,轻集料润湿，易上浮，注意砼的均匀性；,外加剂应在轻集料吸水后再加入；,注意流动性损失；,注意早期养护，因为轻集料砼表面失水更快，表面起网状裂纹。,264,（,1,）加气砼：钙质材料（水泥、石灰）、硅质材料（石英砂、,FA,、,Slag,等）和加气剂（,AL,粉为多）作为原材料，经磨细、配料、搅拌、浇注、切割和压蒸养护而成。,（,2,）泡沫砼：水泥也可掺入掺和料，水泥浆与泡沫剂搅拌，硬化而成。,265,266,特细砂混凝土,凡砂的细度模数在,1.6,以下或平均粒径在,0.25mm,以下的称为特细砂。使用这种砂配制的混凝土称为特细砂混凝土。,有关技术规程：,特细砂混凝土配制及应用规程,(BJG19-65),；,特细砂混凝土应用技术规程,(,DB51/5002),267,低砂率,当用碎石为粗骨料时，砂率应控制在,15,-30,；,当用卵石为粗骨料时，砂率应控制在,14,-25,。,268,离析,混凝土各组成材料密度大小不一，在自重作用下，使得集料与浆体分布不均匀。,离析的测试方法通常在测塌落度时肉眼观察离析情况。,离析对混凝土性能影响（,1,）施工性能；（,2,）强度（,3,）耐久性。,促使离析加重的因素,（,1,）粗、细集料粒径相差过大；（,2,）砂率过小；（,3,）水灰比过大；,加入引齐剂和掺和料、提高砂率、降低水胶比可以尽力避免离析。,269,泌水,混凝土在凝结之间，水中最轻的水从其余混合料中分离。通常也是通过肉眼观察。,泌浆,270,泌水的危害：,（,1,）当泌水层出现混凝土表面时，使表面水灰比过大，表面疏松出现裂缝。,（,2,）泌水发生在钢筋底部，形成泌水区域，水分蒸发后留下孔隙，使钢筋与混凝土粘结强度下降，钢筋也容易被锈蚀；,（,3,）泌水发生在混凝土中集料下部，也引起混凝土强度与耐久性下降。,（,4,）泌水过程中形成泌水通道，导致强度与耐久性降低；,（,5,）在混凝土泵送施工中，容易泌水的混凝土也容易发生泵送管道堵塞的情况。,271,降低泌水的技术措施：,1.,引气剂,2.,超细掺和料,3.,提高水泥细度,4.,降低水灰比,272,原材料影响：,水泥细度,，引气量；,水泥掺量,，引气量；,最大集料粒径,，引气量；,Sp,，引气量；,天然砂引气量大于人造砂，卵石大于碎石；,温度,，含气量；,搅拌时间；,W/C,，含气量；,273,水泥颗粒,水泥颗粒,水泥颗粒,填充效应,掺和料,颗粒,274,微集料效应模型,水化产物（,CSH,、,CH,等）,水泥,熟料颗粒,矿物掺和料,气泡,液相,275,掺和料的形貌效应包括掺和料的粒形、表面光滑度及颗粒质地是否致密、坚硬。,分析掺和料的形貌效应大小，很明显，颗粒呈球形，表面光滑且颗粒坚硬致密的掺和料形貌效应要好。光滑、坚硬的球形颗粒在混凝土中可以起到一种“滚珠”的作用，对混凝土浆体具有润滑性，增加混凝土拌合物的流动性。,同时，若掺和料表面粗燥、多孔，且若质地较软的话，它的表面吸附性也强，吸附大量的水分，减少了浆体中的自由水，而自由水对混凝土的流动性至关重要，所以导致混凝土拌合物流动性不好。表面光滑、质地坚硬的掺和料对水的吸附量少，所以混凝土拌合物的流动性高。,276,比重效应,在掺和料加入到水泥混凝土中时，一般都采用的是重量置换法，即以相同重量的掺和料替代同重量的水泥。掺和料比重小于水泥，所以，在等重量置换水泥的条件下，可以获得更多的胶凝材料浆体体积，提高混凝土拌合物的浆体，从而提高混凝土拌合物的流动性。,277,磨细的掺和料在水泥混凝土中，由于其颗粒粒径远小于水泥颗粒粒径，所以，掺和料颗粒使水泥颗粒分散均匀，增强了水泥的水化，但同时，细小的掺和料颗粒对水泥水化过程中形成的“絮凝结构”有着解絮作用，这就是矿物掺和料的分散效应。,矿物掺和料的分散效应的产生还有可能是由于掺和料在磨细过程中，使掺和料颗粒带上了电荷，同性的电荷相斥，也会使掺和料颗粒相互分散，对提高混凝土拌合物流动性有利,278,高性能混凝土定义,具有良好的工作性,(,坍落度大于,200mm),，早期强度高而后期强度不倒缩，体积稳定性好，耐久性好，在恶劣的使用环境条件下寿命长和匀质性好。,279,制备工艺,硅酸盐水泥,+,超细矿物掺和料,+,高效减水剂,280,高性能砼原材料的要求,（,1,）水泥；,（,2,）超细掺和料；,（,3,）高效减水剂；,（,4,）粗集料；,（,5,）细集料等。,281,高性能混凝土自身存在的问题,（,1,）高脆性；,（,2,）高粘聚性；,（,3,）收缩；,（,4,）尺寸效应；,（,5,）高温爆裂性；,（,6,）龄期,282,大孔混凝土,无砂大孔混凝土是由水泥、粗骨料和水拌制而成的一种不含砂、或含少量砂的轻混凝土。,保温性能好，吸湿性小，收缩小。适宜用作墙体材料。,283,284,