CDP--4普通混凝土及砂浆.ppt

单击此处编辑母版标题样式,Civil Engineering Materials,School of Architectural and Civil Engineering,Anhui University of Technology,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,土木工程材料,（普通混凝土及砂浆）,陈德鹏,安徽工业大学本科生课程,了解,：混凝土的特点及分类；混凝土各组,成材料在混凝土中作用；,其他砂浆的技术性质和应用,掌握：,混凝土、砌筑砂浆的主要技术性质及,其意义和影响因素；普通混凝土、砌,筑砂浆配合比设计。,熟悉,：混凝土对各组成材料的要求，各技,术指标的测试方法的特点及分类；,抹面砂浆技术性质与应用。,教学目标,混凝土（,Concrete,）,混凝土概述,普通混凝土的组成材料,普通混凝土的主要技术性质,混凝土的变形性能,混凝土的耐久性,混凝土配合比设计,其它种类混凝土,建筑砂浆,性质,一、混凝土的定义：,混凝土是由胶结料和骨料混合、通过一定的工艺成型后、硬化而成的复合材料。,胶结料是无机胶凝材料，或有机胶凝材料或二者的复合。,水泥混凝土，,通常简称混凝土，,是由水泥浆胶结颗粒骨料或骨料构架而成的人造石材,砼，,二、混凝土的分类,一、混凝土的定义及分类,按胶凝材料,根据表观密度,0,：,普通混凝土,(2400kg/m,3,),；,轻混凝土,(,1950kg/m,3,),；,重混凝土,(,2600kg/m,3,),。,根据用途,(,功能,),：,普通混凝土；,道路混凝土；,防水混凝土；,耐热混凝土；,耐酸混凝土；,防辐射混凝土；,膨胀混凝土；,装饰混凝土等。,生产与施工方法：,商品混凝土,泵送混凝土,喷射混凝土,碾压混凝土,挤压混凝土,压力灌浆混凝土,预应力混凝土,离心混凝土等。,水 泥 混 凝 土,水泥混凝土的分类,按照强度分类,低强混凝土,普通强度混凝土,高强混凝土,超高强混凝土,高性能混凝土,HPC,耐久性能好；,组分材料来源丰富，经济性好；,容易成型为任意形状和尺寸的构件；,可大量利用工业废料；,可与钢材复合使用；,混凝土生产能耗较低，维护费用少。,性脆易裂，抗拉强度低；,自重大，比强度小；,耐久性不足；,体积收缩，加速劣化。,混凝土是复杂的、随机性的材料,Concrete is a Complex and Random Materials,其微结构由非匀质的三相组成，而每一相又包含非匀质的多相；,其微结构不是静止的，而是随时间不断变化；新生成的水化物可以填充微裂缝，有自愈性,(Heal),；,与其它材料不同，它是使用前才在工程现场或就近生产的。,二、混凝土的特点,1867,年，钢筋混凝土理论；,1916,年，混凝土强度的水灰比理论；,1925,年，水灰比学说和恒定用水量法则；,1928,年，混凝土的收缩与徐变理论，预应力技术；,20,世纪中叶，混凝土减水剂等外加剂技术；,20,世纪,90,年代，高性能混凝土的概念与技术。,三、混凝土理论与技术的历史,恒定用水量法则,:,大量试验证明,当水灰比在一定范围,(0.40,0.80),内而其他条件不变时,混凝土拌合物的流动性只与单位用水量,(,每立方米砼拌合物的拌合水量,),有关,满足混凝土结构设计的,强度,要求，以保证构筑物能安全地承受各种设计荷载；,满足混凝土施工所要求的,和易性,，以便硬化后能得到均匀密实的混凝土；,具有与工程环境相适应的,耐久性,，以保证构筑物在所处环境中服役寿命；,满足,经济与生态,的要求，能源与资源消耗低、环境负荷少等。,土木工程对,混凝土的基本要求,原材料资源的保护及再生利用；减少耗能大、污染环境的硅酸盐水泥消耗量，多利用工业废料,绿色化；,推进混凝土科学技术的发展，改善混凝土结构物的耐久性。,混凝土材料工业,的可持续发展,混凝土的宏观结构,粗骨料,细骨料,水泥石,过渡区,混凝土的组成与结构,裂缝扩展的路径和方向,骨 料,水泥石,骨料周围的过渡区,骨 料,廉价的填充材料，,节省水泥用量,混凝土的,骨架，减小收缩，抑制裂缝的扩展,传力作用,降低水化热,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，将骨料胶结成整体形成固体,各组成材料的作用,界面过渡区,ITZ,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,对防止塑性收缩裂缝与和易性,有利,对渗透性、强度和耐久性,不利,各组成材料的作用,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,水泥,水,水泥浆,砂子,石子,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,普通水泥混凝土的组成材料,水泥品种的选择依据,工程性质及所处的环境；,施工条件；,混凝土的强度等级。,若用高强度等级水泥配制低强度等级混凝土，虽然满足强度要求的水泥用量少，但难以满足混凝土的和易性和耐久性的要求，,不可取,。,若用低强度等级水泥配制高强度等级混凝土，满足强度要求的水灰比会很小，其和易性难以满足施工要求，,也不可取,。,通常宜选用强度等级为混凝土强度等级标准,1.5,2,倍的水泥,水泥,一般河水、可饮用水，均可用来配制混凝土；,pH,值小于,4,的以及硫酸盐含量（,SO,3,）,超过,1%,的水不能用于配制混凝土；,海水不允许用来配制,钢筋,混凝土；,含有对水泥水化有害的有机杂质的水不能用来拌制混凝土。,需满足,JGJ 63-2006,混凝土用水标准,水,细集料,粒径在,0.15,4.75mm,之间的岩石颗粒。细骨料主要采用天然砂和人工砂。,表观密度、堆积密度、空隙率应符合如下规定：,表观密度,大于,2500kg/m,3,，,松散堆积,密度,大于,1350kg/m,3,，,空隙率,小于,47%,。,砂子技术性能,含泥量、石粉含量和泥块含量,有害物质含量,表观密度、堆积密度、空隙率,坚固性,粗细程度和颗粒级配,碱的含量,项目,指标,类,类,类,云母,(,按质量计,)(%,，小于）,1.0,2.0,2.0,轻物质,(,按质量计,)(%,，小于）,1.0,1.0,1.0,有机物（比色法）,合格,合格,合格,硫化物及硫酸盐,(SO,3,质量计,%,）,0.5,0.5,0.5,氯化物,(,以氯离子质量计,)(%,，小于,),0.01,0.02,0.06,含泥量,1.0,3.0,5.0,砂中有害物质含量（,GB/T 14684,2001,）,坚固性指标,(GB/T 146842001),项目,指标,类,类,类,质量损失（,%,，小于）,8,8,10,压碎指标,(GB/T 146842001),项目,指标,类,类,类,单级最大压碎指标,(%,，小于,),20,25,30,混凝土用砂为何对粗细程度及颗粒级配有要求？,砂子粗细,比表面积,密实度,强度,和易性,砂的粗细程度及颗粒级配,评定砂的粗细程度,和颗粒级配,150m,300m,600m,1.18mm,2.36mm,4.75mm,9.50mm,砂子筛分析,m,1,m,2,m,3,m,4,m,5,m,6,M,底,筛余量,筛分曲线,筛孔尺寸,I,区,II,区,III,区,9.50 mm,0,0,0,4.75 mm,10,-,0,10,-,0,10,-,0,2.36 mm,35,-,5,25,-,0,15,-,0,1.18 mm,65,-,35,50,-,10,25,-,0,0.60 mm,85,-,71,70,-,41,40,-,16,0.30 mm,95,-,80,92,-,70,85,-,55,0.15 mm,100,-,90,100,-,90,100,-,90,累,计,筛,余,怎,样,计,算,细,度,模,数,M,x,？,细度模数的计算,3.7,3.1,为粗砂，,3.0,2.3,为中砂，,2.2,1.6,为细砂。,筛孔,mm,4.75,2.36,1.,18,0.600,0.300,0.150,0.150,合计,筛余量,g,28.5,57.6,73.1,156.6,118.5,55.5,9.7,499.5,计算分计筛余百分率,a,i,计算累计筛余百分率,A,i,计算细度模数,M,x,评定级配,A,4,，（初）定级配；,A,1,，在范围，,其它，,5,以内,最终定级配,区,粒径在,4.75,90mm,之间的集料谓之粗集料,粗集料的种类,粗集料,按照骨料的密度,普通骨料：,堆积密度,15201680kg/m,3,密度在,2500,2700kg/m,3,轻骨料：,堆积密度,1120kg/m,3,密度在,240,坍落度的选择,原则：,根据施工方法、结构条件和制品要求，并参考经验资料进行选择，在满足施工和结构条件的情况下，尽量选用较小的坍落度，以节约水泥，提高混凝土质量。,维勃稠度试验,透明圆盘,从开启振动台至透明圆盘底面与混凝土完全接触所需的,时间（秒）,为维勃稠度值,VB,。,本方法适用于骨料最大粒径不大于,40mm,，维勃稠度值在,5,30s之间的拌和物稠度测定。,维勃稠度仪,3.,影响混凝土和易性的因素,水泥浆量及水灰比,在水灰比不变的情况下，如果水泥浆越多，则拌合物的流动性越大；但若水泥浆过多，使拌合物的流动性、粘聚性变差,。,水泥浆是混凝土拌和物产生流动的决定因素。,水泥浆包裹在骨料的表面，在骨料间起润滑作用产生滚珠效应，减小了骨料颗粒间的内摩阻力。所以，水泥浆用量愈多，流动性愈好，拌和物的坍落度增大，同时还增大了拌和物的粘聚性。,水泥浆用量较小，相对骨料用量较大，水泥浆不足以包裹骨料表面形成润滑层，骨料间的摩擦力较大，拌和物不易流动，坍落度减小。,水灰比的影响,水灰比是混凝土拌和物中用水量与水泥用量的比值：,W/C=,用水量,(W)/,水泥用量,(C),水灰比的大小反映水泥浆的稀稠程度,(,稠度,),。,在水泥浆用量一定时，增大水灰比，水泥浆变稀，粘聚性降低，颗粒间内摩阻力减小，流动性会有所增大；,但水灰比过大，水泥浆太稀，保水性变差，会导致混凝土拌和物出现泌水现象。,初始坍落度,(mm),用水量,(kg/m,3,),用水量的影响,每立方米混凝土的用水量,单位用水量，它确定了混凝土拌和物的流动性。,当水泥用量一定，增加用水量，水灰比增加，坍落度增大。,当水灰比一定时，增加用水量，就必须同时增加水泥用量,水泥浆用量增加，则坍落度增大。,初始自由水量对混凝土拌合物初始坍落度的影响,固定需水量法则,当粗、细骨料的种类和比例一定时，即使水泥用量有适当变化,(,50,100kg/m,3,),，只要单位用水量不变，混凝土拌和物的坍落度可以基本保持不变，即要使混凝土拌和物获得一定值的坍落度，其所需的单位用水量是一个恒定值。,固定需水量法则的实际意义,它是混凝土配合比设计时，确定单位用水量的理论依据。,在所用粗、细骨料的种类和比例一定的条件下，固定了单位用水量，当单位水泥用量增减不超过,50100kg,，混凝土拌和物的坍落度基本上可以在某一范围内恒定不变。因此，变动水灰比，就可以配制出强度不同而坍落度相近的混凝土。,砂率,对混凝土坍落度的影响,砂率,砂率是指砂用量占砂、石总用量的质量百分比。砂率过大或过小都会导致混凝土和易性变差，应选择合理砂率。,某混凝土搅拌站，砂细度模,数变小后，如何调整砂率？,水泥品种及细度,水泥品种不同，水泥颗粒的密度不同，当水泥用量相同时，密度较大的水泥，其同样质量的水泥颗粒的数量较小，水泥颗粒的总表面积就小，反之亦然。,水泥中混合材粉末颗粒表面特征与水泥颗粒不同，影响颗粒表面吸附特性，即影响水泥浆粘度。,水泥颗粒的细度越大，则同样质量的水泥的总表面积越大。,当水灰比相同时，水泥颗粒的总表面积越大，则水泥浆的稠度越大，塑性越差。从而影响混凝土拌和物的和易性。,水泥颗粒愈细，拌和物的粘聚性和保水性愈好；当水泥的比表面积小于,280m,2,/kg,时，混凝土拌和物的泌水性增大。,观察与讨论,试比较石子颗粒形状、最大粒径不同对混凝土和易性的影响：,卵石,碎石,骨料,的性质,骨料颗粒级配的影响,级配良好的骨料，较大粒径的颗粒堆积的空隙被较小颗粒填充，较小颗粒堆积的空隙被更小颗粒填充，不但使得骨料颗粒堆积的空隙率较小，填充在空隙中的水泥浆减少，水泥浆主要包裹在骨料的表面，而且可以避免骨料颗粒间的连锁，利于骨料的滑动，拌和物流动性较好。,当用水量相同时，级配良好的骨料可以增大拌和物的流动性。当流动性相同时，级配良好的骨料可以减小水灰比或减少用水量,小结：影响新拌混凝土和易性的因素,水泥,骨料,外加剂和掺合料,减水剂,引气剂,增稠剂,掺合料：增加粘聚性、保水性和流动性,时间和温度,和易性随时间减小,温度升高，坍落度损失加大,为什么一些楼房在横梁对应的位,置有较浅的裂缝？该如何解决？,为什么浇筑混凝土时，自由,倾落高度不宜超过,2m,？,新拌混凝土的凝结时间,混凝土拌和后应在足够长的时间内保持塑性，以便运输、浇灌、振动成型、修饰等。,混凝土的凝结时间不同于所用水泥的凝结时间。,初凝：拌和物失去可塑性，不能再搅拌、浇灌、捣实。规定初凝时间不能小于,45min,；,终凝：混凝土固化，强度以一定速度增长。,规定终凝时间不大于,375min,；,测量方法：贯入阻力法,筛去砂浆（,5mm,圆孔筛）,绘制贯入深度,时间曲线,贯入阻力为,3.5MPa,，,280MPa,的时间分别为初凝、终凝,硬 度,时 间,流体,强度开始增长,操作限度,初凝,终凝,过度态,硬性,固体,混凝土强度指标的重要性,在混凝土设计和质量控制中，一般以强度作为评价的指标。,强度是土木工程结构对材料的基本要求；,混凝土的其它难以直接测量的主要性能，如弹性模量、抗水性、抗渗性、耐久性都与强度有直接关系，所以，可以由强度数据推断出其它性能的好坏；,与其它许多性能相比，强度试验比较简单直观，通过制作试件，对其进行强度试验，测得的试件破坏时所能承受的最大内应力，即可计算得出混凝土的强度。,混凝土受力破坏机理是什么？,混凝土强度有哪些影响因素？,如何使混凝土获得所需要的强度？,混凝土的宏观结构,粗骨料,细骨料水泥石,过渡区,混凝土的组成与结构,混凝土受压破坏过程,混凝土,受压破坏过程,是内部裂缝的发生、扩展直致连通的过程，也是混凝土内部固体相结构从连续到不连续的发展过程。,裂缝的扩展,混凝土抗拉强度较低，而裂缝尖端的应力集中和受拉区所受的拉应力远远超过其抗拉强度，导致裂缝在较低的压应力水平下扩展和产生。,混凝土受压破坏机理,原始裂缝存在的原因：,水泥,水化收缩,导致骨料与水泥石之间和水泥石内部产生微裂缝；,由于水泥石与粗骨料的弹性模量的差异，,温湿度的变化,而导致产生界面微裂缝；,混凝土拌和物的,泌水现象,，导致骨料下部形成,水囊,，干燥后即为界面裂缝。,混凝土内部界面区对于混凝土受压破坏很重要混凝土受压破坏的三种形式,骨料强度小于水泥石强度，则骨料劈裂破坏；,水泥石发生拉伸或剪切破坏；,水泥石与骨料的界面之间的粘结破坏。,过渡区是“链的最薄弱环节”，一般认为是混凝土强度的“限制相”；改善过渡区的措施：,低水灰比（,w/c,）,掺加超细矿物掺合料,(,很大比表面积,),选用骨料的种类,抗压试验,单轴受压 混凝土受单方向压力作用,工程中采用的强度一般是单轴抗压强度；,多轴向受压 混凝土受多方向压应力作用,抗拉试验,直接拉伸试验,劈裂试验,抗弯试验,混凝土强度试验,混凝土的强度是通过对试件进行强度试验获得的。,混凝土的强度试验有：,(1),抗压强度试验,混凝土,试件,几何形状有立方体、棱柱体和圆柱体，我国以立方体试件为主；,立方体试件的边长有,100mm,、,150mm,、,200mm,三种；,当混凝土中骨料的,D,max,20mm,时，可采用,100mm,立方体；,当混凝土中骨料的,D,max,40mm,时，可采用,150mm,立方体或,200mm,。,试件的养护条件,标准条件：,20,2,C,，相对湿度,95%,；,工程现场条件。,P,P,P,P,混凝土抗压强度的几个基本概念,立方体抗压强度,立方体强度标准值,强度等级,实际强度,国家标准规定：制作边长为,150mm,的立方体试件，在标准条件,(20,2,C,，相对湿度,95%),下，养护到,28,天龄期，测得的抗压强度值称为,混凝土立方体抗压强度,，以“,f,cu,”,表示。,用标准试验方法测得的一组若干个立方体抗压强度值的总体分布中的某一个值，低于该值的百分率不超过,5%,该抗压强度值称为,立方体抗压强度标准值,。以“,f,cu,k,”,表示,根据,混凝土立方体强度标准值,(,MPa,),划分的等级，以符号,CXX,表示混凝土立方体强度标准值,(,fcu,k,),。,将试件在实际工程的温湿度条件下养护,28,天，测得的立方体试件强度，作为混凝土施工质量控制和验收依据。,轴心抗压强度,国家规范规定：用尺寸为,150 mm,150 mm,300mm,的标准棱柱体试件，按规定方法成型、标准条件下养护,28,天，测得的抗压强度为轴心抗压强度，以,f,cp,表示；,工程结构设计的依据；,轴心抗压强度与立方体抗压强度的关系：,f,cp,=,(0.70.8),f,cu,换算系数与混凝土强度有关，强度越高，系数越小。,强度换算系数,(GB/T 500812002),试件尺寸,(mm),骨料最大粒径,(mm),强度换算,系数,100,100,100,150,150,150,200,200,200,31.5,40,63,0.95,1,1.05,f,cu,P,f,cu,(mean,),f,cu,k,95%,强度,概率分布曲线,环箍效应,(2),抗拉强度试验,直接轴心抗拉试验,很困难,荷载作用线难以与试件轴线保持重合发生偏心；,难以保证试件在受拉区断裂。,劈裂抗拉试验,试件：边长为,150mm,的立方体试件或圆柱体试件,原理：在试件的相对的表面中心线上作用均匀分布的压应力，从而在竖向平面内产生均匀拉伸应力,四点弯拉试验,试件：,150150600(,或,550)mm,3,的梁式试件,按三分点加荷进行弯曲试验，在试件下方产生拉伸应力,混凝土受拉伸,直拉试验,劈裂抗拉,四点,弯曲拉伸,P,P,f,d,=,P/A,横截面积为,A,轴心直,拉,试验,Tension Testing,单轴拉伸作用下混凝土的行为,混凝土的应力,-,应变曲线、弹性模量和波松比均与单轴受压作用条件下的类似，但是因为在这种应力状态下抑制裂缝发展的可能性小得多，裂缝从扩展开始到失稳的过程短暂，呈现十分明显的脆性断裂。,劈裂抗拉试验,Splitting Test,f,s,劈拉强度计算：,f,ts,=2P/,a,2,=0.637,(,P/a,2,),a,：,立方体试件的边长,;,150 mm,150 mm,150mm,的立方体试件,P,P,a,受 拉,fs,弯拉试验,Flexural Test,/,Modules of Rupture,P,L/3,L/3,L/3,f,b,拉 压,用尺寸为,150 mm,150 mm,550mm,的梁式试件，标准条件下养护,28,天，采用三分点加荷方式试验，直至试件断裂。,根据材料力学理论合线,弹性应力应变分析，试件断裂是的最大拉伸应力为：,f,b,=PL/bd,2,(,bd,=,试件的截面积,),称为断裂模量,modulus of rupture,(,二,),影响混凝土强度的因素,1.,水泥强度等级和水灰比,混凝土强度经验公式：,式中,：,C,/,W,灰水比；,f,cu,混凝土,28d,抗压强度；,f,ce,水泥,28d,抗压强度实测值。,（,c,1.13,）,a,、,b,经验系数,；,碎石,a,=0.46;,b,=0.07,卵石,a,=0.48;,b,=0.33,2.,集料的影响,颗粒形状、表面状况,杂质含量,级配,集胶比的概念：,集料与胶凝材料的质量之比,3.,养护的温、湿度,4,38,21,13,龄期,抗压强度,0,3,14,21,28,7,养护温度对混凝土强度的影响,成熟度,湿度的影响,试验表明，保持足够湿度时，温度升高，水泥水化速度加快，强度增长也快。,混凝土结构工程施工质量验收规范,(GB 50204,2002),规定，在混凝土浇筑完毕后，应在,12h,内加以覆盖并保湿养护。,增长,10d,后冻结,增长,3d,后冻结,增长,1d,后冻结,增长,5d,后冻结,没有冻结,龄期,抗压强度,砼相对强度的增长与冻结时间的关系,受冻越早，强度损失越大。,混凝土受冻时的强度变化,养护条件（温湿度）,自然养护,洒水养护,喷涂薄膜养护,标准养护,（,202,），相对湿度,95,以上蒸汽养护,常压蒸汽养护，成熟度,蒸压养护,蒸压釜：,175,，,8,个大气压,同条件养护,4.,龄期,龄期指混凝土在正常养护条件下所经历的时间，最初的,7,14d,发展较快，,28d,以后增长缓慢。,n,养护龄期，,n3d,。,适用于中等强度混凝土,14,28,抗压强度,龄期,/d,5.,其它因素,施工条件,搅拌,振捣方式,试验条件,试件的形状、尺寸,试件表面状态、含水程度,加荷速度,外加剂和掺合料的掺入。,试验条件对混凝土强度的影响,试件尺寸,相同的混凝土，试件尺寸越小测得的强度越高。,试件的形状,当试件受压面积,(,a,a,),相同，而高度,(h),不同时，高宽比,(h/a),越大，抗压强度越小。,表面状态：,试件表面有、无润滑剂，其对应的破坏形式不一，所测强度值大小不同。,加荷速度,：加荷速度较快时，材料变形的增长落后于荷载的增加，所测强度值偏高。,提高混凝土强度的措施,采用高等级水泥或早强型水泥；,采用低水灰比的干硬性混凝土；,采用机械搅拌、机械振捣；,掺入混凝土外加剂、掺合料等,高品质集料及合理及配（最紧密堆积）,(,一,),非荷载作用下的变形,化学收缩,干湿变形,温度变形,(,二,),荷载作用下的变形,短期荷载作用下的变形,长期荷载作用下的变形,徐变,混凝土的变形性能,化学收缩,定义：,在混凝土硬化过程中，由于水泥水化生成物的体积比反应前物质的总体积小，从而引起混凝土的收缩，称为化学收缩。,发展规律：,其收缩量是随混凝土硬化龄期的延长而增加，一般在混凝土成型后,40,天左右增长较快，以后逐渐趋于稳定。,影响：,化学收缩值很小（小于,1,），但是不可恢复，对混凝土结构没有破坏作用，但在混凝土内部可能产生微细裂缝。,化学收缩,+,水泥,水,=,水泥浆,水泥,+,水,水泥浆体,=,水泥浆体,大水灰比,小水灰比,化学收缩示意图,干湿变形,定义：,由于混凝土周围环境湿度的变化，会引起混凝土的干湿变形，表现为干缩湿胀。,原因：,混凝土在干燥过程中，由于毛细孔水的蒸发，使毛细孔中形成负压，随着空气湿度的降低负压逐渐增大，产生收缩力，导致混凝土收缩。同时，凝胶体颗粒的吸附水也发生部分蒸发，凝胶体因失水而产生紧缩。,弯月面,凝胶孔,干湿变形机理示意图,负压,龄期,应变,水中养护,空气中养护,膨胀,收缩,混凝土的干湿变形示意图,温度变形,定义：,混凝土随着温度的变化产生热胀冷缩的变形。,指标：,混凝土的温度线膨胀系数为,(,1,1.5,)10,-5,/,。,危害：,温度变形对大体积混凝土及大面积混凝土工,程极为不利，易使这些混凝土造成温度裂缝。,200m,长的大坝，内外温差,50,。,那么，温度降低到外界温度时，,可产生的变形大约为多少,？,短期荷载作用下的变形,变形模量,弹性模量,棱柱体,150150300,控制力：,f,cp,3,三次以上反复加荷,-,卸荷,测应力应变”,E,：,(1.753.6)10,4,MPa,长期荷载作用下的变形,徐变,长期恒荷载作用下，随时间而发展的变形，称之徐变，也叫蠕变,产生原因：,凝胶体产生粘性流动,影响因素：,水泥用量,水灰比,弹性模量,徐变作用：,有利于削弱由温度、干缩等引起的约束变形,产生应力松弛、预应力损失,(,一,),混凝土的抗渗性（,P4,、,P6,、,P8,、,P10,、,P12,）,(,二,),混凝土的抗冻性,(F10,、,F15,、,F25,、,F50,、,F100,、,F150,、,F200,、,F250,、,F 300),(,三,),混凝土的抗碳化性,(,四,),碱骨料反应,(,五,),抗化学侵蚀,硬化混凝土的耐久性,混凝土耐久性,混凝土材料在长期使用过程中，抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，而保持混凝土结构的安全、正常使用的性能。,混凝土构筑物的服役寿命,混凝土构筑物受到其服役环境因素的侵蚀和破坏，导致其使用性能下降到最低设计值时，所经历的时间,(,年,),。,混凝土耐久性危机,时间 特点 措施,第,1,次,40,年代,盐冻,引气剂,第,2,次,70,年代,离析、泌水,低水胶比,第,3,次,80,年代,早期热裂缝,综合,美国大量混凝土路面受冻融循环侵蚀很快发生剥落,美国等国家大量混凝土桥面板、路面、停车场和港口设施受侵蚀破坏,混凝土抗渗仪,是指混凝土抵抗水、油等液体渗透的能力。抗渗性好坏用抗渗等级来表示。,抗渗等级,分为,P4,、,P6,、,P8,、,P10,、,P12,等,5,个等级。,混凝土水灰比对抗渗性起决定性作用。,提高混凝土抗渗性的根本措施在于增强混凝土的密实度。,混凝土的抗渗性,抗冻性,是指混凝土在饱和水状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，也不严重降低强度的性能，是评定混凝土耐久性的主要指标。,抗冻等级,根据混凝土所能承受的反复冻融循环的次数，划分为,F10,、,F15,、,F25,、,F50,、,F100,、,F150,、,F200,、,F250,、,F300,等,9,个等级。,可通过慢冻法或快冻法抗冻性试验确定。,混凝土的密实度、孔隙的构造特征是影响抗冻性的重要因素,抗冻性,混凝土的碳化,混凝土的碳化：,指空气中的,CO,2,在湿度适宜的条件下与水泥水化产物,Ca(OH),2,发生反应，生成碳酸钙和水，使混凝土碱度降低的过程，碳化也称中性化。,碳化的作用,引起钢筋锈蚀（碱度下降）,碳化收缩引起微细裂纹,使有害杂质的进入一定程度上缓冲,影响因素,环境中,CO,2,浓度、环境湿度,水泥品种、水灰比,外加剂,混凝土的耐磨性,混凝土的耐磨性即混凝土表面抵抗磨损的能力。与其混凝土的强度、硬度有关。,表面磨损情况,机械磨耗；冲磨；空蚀,影响耐磨性的因素,混凝土强度,粗骨料的品种和性能,细骨料与砂率,水泥掺合料,养护和施工方法,混凝土的碱,-,骨料反应,混凝土的碱骨料反应：,是指水泥中的碱,(Na,2,O,和,K,2,O),含量较高时与骨料中的活性,SiO,2,发生反应，在骨料表面生成碱,硅酸凝胶，这种凝胶具有吸水膨胀特性，会使包裹骨料的水泥石胀裂，这种现象称为碱,骨料反应。,碱,-,硅酸反应，碱,-,碳酸盐反应,碱,-,硅酸盐反应,必备条件,过量碱,碱活性骨料占骨料总量的比例大于,1,潮湿环境（,80,）,预防措施,非活性骨料；控制含碱量；,掺入火山灰质混合料；加入引气剂,混凝土的强度评定、质量控制,一、混凝土的质量控制,1.,混凝土生产前的,初步控制,，主要包括人员配备、设备调试、组成材料的检验及配合比的确定与调整等项内容。,2.,混凝土生产过程中的,生产控制,，包括控制称量、搅拌、运输、浇筑、振捣及养护等项内容。,3.,混凝土生产后的,合格性控制,。包括批量划分，确定批取样数，确定检测方法和验收界限等项内容。,特点,:,正态分布，曲线以平均强度为对称轴；,曲线与横轴之间的面积和为,100%,；,存在拐点,二、混凝土质量评定的数理统计方法,(,一,),混凝土强度概率的正态分布,(,二,),强度平均值、标准差、变异系数,1.,强度平均值,注意,:,平均值只反应混凝土强度总体强度水平,不能说明强度波动的大小,.,2.,标准差,注意,:,标准差,小,正态颁布曲线窄而高,说明强度分布集中，混凝土质量均匀性好；反之，混凝土的施工控制质量较差。,3.,变异系数，,由于,随强度等级的提高而增大，当混凝土强度不同时,可采用,v,作为评定混凝土质量均匀性的指标。,v,，表示混凝土质量；,v,，则表示混凝土质量。,其计算式如下,:,4.,强度保证率,P,可通过对正态分布曲线方程积分求得。,先计算出概率度,t,查表求得强度保证率,混凝土强度总体中大于等于设计强度等级的概率，在正态分布曲线中以阴影面积表示,混凝土强度的检验评定,统,计,法,非统计法,混凝土的配制强度,混凝土强度等级,低于,C20,C20,C35,高于,C35,4.0,5.0,6.0,配合比设计的任务,确定各组分材料之间的比例：,水泥,(,或水泥矿物外加剂,),用量,单位用水量,砂率与骨料用量,化学外加剂用量,配合比设计的四项基本要求：,1.,满足强度等级要求；,2.,满足所要求的和易性；,3.,满足工程耐久性的要求；,4.,符合经济原则,.,混凝土配合比的表示方法,1,立方米混凝土中各种材料的质量,(kg/m,3,),各种组成材料的质量比，,取水泥为,1,，其它材料除以水泥用量，就得出比例关系,例如：,C:S:G,1:2.4:4.0,，,W/C,0.60,在现场施工时，可根据搅拌机的实际容积，以每次实际投料量表示。,水灰比,W/C,强度等级，鲍罗米公式,耐久性，使用环境的要求,单位用水量,W,0,和易性，固定用水量法则,粗集料，品种、最大粒径,砂率,（细骨料体积略大于粗骨料的堆积孔隙以利于流动）,水灰比,粗集料品种、最大粒径,混凝土配合比设计的控制参数,满足强度和耐久性的基础上,选用较大水灰比,满足施工和易性基础上,选用较小单位用水量,配合比设计的原理,原理一：用鲍罗米公式确定水灰比,原理二：细骨料体积略大于粗骨料的堆积孔隙以,利于流动，确定合理砂率；,原理三：用恒定用水量法则，确定单位用水量；,原理四：,1,立方米混凝土的质量或体积是各组分材,料的质量或体积之和。,根据这四个原理，建立四元一次方程组，计算求出,1,立方米混凝土所需各组分材料的用量,普通混凝土配合比设计步骤,初步配合比,基准配合比,试验配合比,施工配合比,按照原始资料进行初步计算,试验室试拌，和易性调整,试件制作、养护，检验强度,考虑现场集料含水率，修正用量,普通混凝土配合比设计,初步配合比,基准配合比,试验配合比,施工配合比,初步配合比,(1),确定配制强度,(2),用鲍罗米公式计算水灰比，,按耐久性校核,(,查表,),(3),确定单位用水量,(,查表,),(4),确定单位水泥用量,按耐久性复核,(,查表,),(5),确定砂率,(,查表，或试验,),(6),用质量法或体积法确定单位砂、石用量,计算得到,1m,3,混凝土初步配合比,普通混凝土配合比设计,1),试拌,A.,试拌材料,B.,试拌方法,C.,试拌混凝土量,2),检验试配混凝土的和易性，进行调整,A.,坍落度太小；,B.,坍落度过大；,C.,粘聚性不好、或泌水性太大；,D.,拌合物砂浆过多。,初步配合比,基准配合比,试验配合比,施工配合比,基准配合比,计算提出,供强度检验,的基准配合比,普通混凝土配合比设计,1),试件制作,A.,微调水灰比,0.05,B.,用水量相同,2),强度检验，必要时修正,A.,确定,W,b,；,B.,确定,C,b,；,C.,确定集料用量,S,b,、,G,b,。,3),得计算湿表观密度,b,4),实测湿表观密度,h,5),计算校正系数,初步配合比,基准配合比,试验配合比,施工配合比,试验配合比,计算得到试验室配合比,普通混凝土配合比设计,试验室配合比是按绝干状态集料计算的（细骨料的含水率小于,0.5%,，粗骨料的含水率小于,0.2%,现场配制时需要进行调整,若砂的实际含水率为,a,%,，,石的实际含水率为,b,%,则：,初步配合比,基准配合比,试验配合比,施工配合比,施工配合比,计算得到施工配合比,普通混凝土配合比计算实例,某使用环境干燥的办公用房工程中，现浇钢筋混凝土柱的混凝土设计要求强度等级为,C25,，拌合物坍落度为,10-30mm,。施工单位统计得混凝土强度标准差为,=4.0MPa,。今采用,PO42.5,水泥（,28d,实测强度为,45MPa,），集料为碎石与河砂。,（,1,）,若每,m,3,混凝土用水量为,160kg,，,求水灰比和水泥用量,（,2,）,若混凝土拌合物经试拌调整，和易性和试配强度均满足要求，调整后的材料用量为：水泥,4.50kg,，水,2.70kg,，砂,9.90kg,，碎石,18.90kg,。且实测混凝土拌合物表观密度为,2440kg/m,3,。则,1m,3,混凝土拌合物各项材料用量为多少？,（,3,）,已知现场砂含水率为,4,，石子含水率为,1,。,求混凝土施工配合比。,轻骨料混凝土,凡表观密度小于,1950kg/m,3,的混凝土统称为轻骨料混凝土。,定义,分类,按其组成成分可分为轻骨料混凝土、多孔混凝土,(,如加气混凝土,),和大孔混凝土,(,如无砂大孔混凝土,),三种类型,。,轻骨料混凝土是一种轻质、高强、多功能的新型建筑材料，具有表观密度小、保湿性好、抗震性强等优点。,特点,C60,C90,的混凝土称为,高强混凝土,，,C100,以上的混凝土称为超,高强混凝土,。,高强、超高强混凝土,定义,高强、超高强混凝土的特点是强度高、耐久性较好、变形小，能适应现代工程结构向大跨度、重载、高耸发展和承受恶劣环境条件的需要。,特点,1.,高强度。,2.,高抗渗性。,3.,高尺寸稳定性。,4.,良好的施工性能。,5.,经济合理性。,高性能混凝土,建筑砂浆的定义及分类,建筑砂浆,是由,胶凝材料,、,细骨料,、,掺加料,和,水,按适当比例配制而成，是建筑工程中一项用量大用途广的建筑材料。,作用,胶结,防护,装饰,传递荷载,均匀应力,协调变形,建筑砂浆,砂浆的组成材料,砂浆的主要技术性质,砌筑砂浆,其它建筑砂浆,砂浆的组成材料,胶凝材料及掺合料,水泥：普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥，特种水泥（膨胀水泥、白水泥）。,石灰：生石灰、熟石灰、生石灰粉，,不得使用脱水硬化的石灰膏！,粉煤灰：,其他胶凝材料：水玻璃、有机树脂、硫磺、石膏等。,砂,最大粒径应小于砂浆层厚度的,1/41/5,。,砌筑砂浆宜选中砂,2.5,，毛石砌体宜选粗砂,5,，抹面勾缝宜选用细砂,1.2,。,水,同混凝土,与混凝土相比，砂浆中没有粗骨料！,外加剂 为了改善砂浆性能，还需要加入外加剂：,微沫剂 也称砂浆塑化剂，能在砂桨中形成大量微小、高度分散、不破灭的气泡，增大流动性，减少石灰用量和水泥用量。如松香皂类。,保水剂 减少砂浆泌水、防止离析，改善和易性等，如甲基纤维素、硅藻土等。,建筑砂浆的主要技术性质,1,、流动性（稠度）,定义：砂浆在自重或外力作用下流动的性能,评价指标：“沉入度”，,mm,，,沉入度越大，流动性越大。,测量方法：将受检砂浆装入标准圆锥体中，测量实心圆锥下沉的深度,(mm),。,影响因素：胶凝材料与掺和料种类与掺量、用水量、外加剂、砂粒粗细与级配，以及搅拌时间。,硬化砂浆的技术性质,新拌砂浆的技术性质,新拌砂浆的技术性质,下沉的深度,沉入度,硬化砂浆的技术性质,建筑砂浆的主要技术性质,2,、保水性,定义：砂浆保持水份、各组成材料不易离析的能力。,评价指标：“分层度”，分层度愈小，砂浆的保水性愈好。,测量方法：将受检砂浆测其沉入度，然后装入分层度仪中静置,30min,，去掉上部,2/3,的砂桨，测量余下砂浆的沉入度，两次沉入度的差值即为分层度,影响因素：胶凝材料、掺和料、外加剂等。,硬化砂浆的技术性质,新拌砂浆的技术性质,新拌砂浆的技术性质,硬化砂浆的技术性质,建筑砂浆的主要技术性质,1,、强度,定义：砂浆强度指用标准方法测得的抗压强度,标准方法：,标准,试件尺寸,70.7mm,的正方体（,6,块,/,组）；,标准养护（温度,203,、规定湿度：水泥混合砂浆相对湿度为,60%