1、第五章第五章 混凝土混凝土1主要内容主要内容2混凝土简介混凝土简介3 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业混凝土的发展历史混凝土的发展历史出现钢筋砼 1848年 法国制作了钢筋砼船 1887年科伦发表钢筋砼的计算方法1928年法国弗列什捏发现预应力近30年来 ，多性能混凝土应用三次重大突破三次重大突破4 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混
2、凝土简介 作业作业混凝土分类混凝土分类 重砼： 02800kg/m3 普通砼： 0=20002800kg/m3 轻砼： 02000kg/m35 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业混凝土特点混凝土特点优点 可根据不同要求配制不同性可根据不同要求配制不同性质砼质砼 可依要求浇筑各种形状和任可依要求浇筑各种形状和任意尺寸的结构或构件意尺寸的结构或构件 抗压强度高抗压强度高 就地取材，生产能耗低就地取材，生产能耗低1.耐久性、耐火性好耐久性、耐火性好缺点自重大自重
3、大抗拉强度低，容易开裂抗拉强度低，容易开裂导热系数大，保温隔热导热系数大，保温隔热差差1.硬化较慢，生产周期长硬化较慢，生产周期长6 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料9 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业一、水泥一、水泥 品种品种 工程特点 环境条件 施工条件 强度等级强度等级 1
4、.52.0 fh 10 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业二、细骨料二、细骨料-砂砂 填充粗骨料空隙，减少水泥浆干缩填充粗骨料空隙，减少水泥浆干缩 含泥量 石粉 泥块含量 有害杂质 坚固性 碱骨料反应 粗细程度与颗粒级配 细度模数 （A2+A3+-+A6）5 A1 MX = 100A1 11筛孔尺寸筛余量(g)分计筛余百分率(%)累计筛余百分率(%)4.75mmm1a1=(m1/500)100% A1=a12.36mmm2a2=(m2/500)100%A2
5、=a1+a21.18mmm3a3=(m3/500)100%A3=a1+a2+a3600m m4a4=(m4/500)100%A4=a1+a2+a3+a4300mm5a5=(m5/500)100%A5=a1+a2+a3+a4+a5150mm6a6=(m6/500)100%A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6表表5.1 累计筛余率与分计筛余率计算关系累计筛余率与分计筛余率计算关系 12 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业砂的粗细程度与颗粒级配砂的粗细程度与
6、颗粒级配建筑用砂一般是 3.7 1.6 粗砂 3.7 3.1 中砂 3.0 2.3 细砂 2.2 1.6 砂的颗粒级配用级配区表示，建筑用砂根据600m筛的累计筛余百分率A4分成3个级配区。级配良好砂的特点： 1、空隙率小，使水泥浆充分用于粘结砂粒。 2、总表面积小，节约水泥。13人工级配人工级配l （A2L+A3L+-+A6L）x%5 A1L x% MX = 100A1L x% A1S(1 x%) （A2S+A3S+-+A6S） (1 x%)5 A1S (1 x%) + 100A1L x% A1S(1 x%)lMX = MXLx% + MXS (1 x%)14 混凝土简介混凝土简介 普通混凝
7、土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业三、粗骨料三、粗骨料石子石子 起骨架作用，坚固耐久起骨架作用，坚固耐久 含泥量 针片状颗粒 泥块含量 有害杂质 坚固性 碱骨料反应 强度立方体强度 压碎指标 最大粒径与颗粒级配15 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业最大粒径与颗粒级配最大粒径与颗粒级配最大粒径最大粒径 Dmax 最大粒径增大，可节约水泥；或者在一定
8、和易性和水泥用量条件下，能减少用水量而提高混凝土强度。 混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002 规定：粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的 1/4 ，同时不得大于钢筋间最小净距的 3/4 。对于砼实心板，可允许采用最大粒径不超过 1/3 板厚的骨料，但最大粒径不得超过40mm。连续粒级：连续粒级：拌合混凝土的和易性好，节约水泥。单粒粒级：单粒粒级：用于组合成所要求的连续粒级。16 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业骨料的含水状态及饱和
9、面干吸水率骨料的含水状态及饱和面干吸水率全干状态气干状态饱和面干状态 湿润状态骨 料 的 含 水 状 态饱和面干砂的测定17 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业四、拌合及养护用水四、拌合及养护用水 混凝土用水的质量要求： 不得影响混凝土的和易性及凝结； 不得有损于混凝土强度的发展； 不得降低混凝土的耐久性，加快钢筋锈蚀及导致预应力钢筋脆断； 不得污染混凝土表面。 自来水和清洁的天然水，水中不得含有害杂质，如油脂、糖类等有机物质。海水(SO42-、Mg2+、
10、Cl-）、工业污水等应经处理后使用。18混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质19 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业拌合物的和易性拌合物的和易性强度强度变形变形耐久性耐久性拌合物的和易性拌合物的和易性 和易性：和易性：流动性 粘聚性保水性 和易性测定：和易性测定：坍落度、坍落扩展度、维勃稠度 坍落度试验 维勃稠度试验20 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设
11、计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业拌合物的和易性拌合物的和易性强度强度变形变形耐久性耐久性混凝土拌合物分级混凝土拌合物分级 级别名称坍落度(mm)允许偏差(mm)T1T2T3T4 低塑性混凝土塑性混凝土流动性混凝土大流动性混凝土 10405090100150160 10203030级别名称坍落度(mm)允许偏差(mm)V0V1V2V3 低塑性混凝土塑性混凝土流动性混凝土大流动性混凝土 3131212011105 664321 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介
12、作业作业拌合物的和易性拌合物的和易性强度强度变形变形耐久性耐久性拌合物的和易性拌合物的和易性 坍落度的选择坍落度的选择 影响砼拌合物的和易性的主要因素影响砼拌合物的和易性的主要因素 水泥浆的数量 水泥浆的稠度 砂率 水泥品种和骨料性质 时间、温度、外加剂22 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业拌合物的和易性拌合物的和易性强度强度变形变形耐久性耐久性拌合物的和易性拌合物的和易性 改善和易性的措施改善和易性的措施 采用最佳砂率 改善砂石级配 可能的条件下尽量采
13、用较粗的砂石 流动性太小，w/c不变，加水泥浆 流动性太大，S不变，加砂石 掺外加剂 23 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业拌合物的和易性拌合物的和易性强度强度变形变形耐久性耐久性混凝土强度混凝土强度24 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业拌合物的和易性拌合物的和易性强度强度变形变形耐久性耐久性砼立方体抗压强度及强度
14、等级砼立方体抗压强度及强度等级 立方体抗压强度立方体抗压强度 标准试件： 150mm150mm150 mm 标准养护条件：温度202相对湿度95%以上 强度等级强度等级 立方体抗压强度标准值 95%保证率25 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业拌合物的和易性拌合物的和易性强度强度变形变形耐久性耐久性混凝土轴心抗压强度混凝土轴心抗压强度 试件尺寸：试件尺寸： 150mm150mm300mm 棱柱体 与立方体强度关系：与立方体强度关系： fz/fcu=0.70
15、.8 用于钢筋混凝土轴心受压构件计算26 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业拌合物的和易性拌合物的和易性强度强度变形变形耐久性耐久性影响混凝土强度因素影响混凝土强度因素 水泥强度等级和水灰比 粗骨料的颗粒形状和表面特征 养护温度、湿度 龄期 施工方法：搅拌方式 成型捣实 实验条件：加载速度 环箍效应27 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻
16、混凝土简介 作业作业拌合物的和易性拌合物的和易性强度强度变形变形耐久性耐久性提高混凝土强度措施提高混凝土强度措施28 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业拌合物的和易性拌合物的和易性强度强度变形变形耐久性耐久性混凝土变形混凝土变形 化学收缩化学收缩 干湿变形：干湿变形：干缩 温度变形：温度变形：热胀冷缩 荷载作用下的变形荷载作用下的变形 短期：弹塑性变形 长期：徐变29 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要
17、技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业拌合物的和易性拌合物的和易性强度强度变形变形耐久性耐久性混凝土的耐久性混凝土的耐久性 耐久性耐久性 抗冻性、抗渗性、抗蚀性、抗碳化能力、碱骨料反应 提高耐久性措施提高耐久性措施 选用适当的水泥品种 严格控制水灰比并保证有足够的水泥用量 选用品质好级配合格的骨料 掺用减水剂引气剂等外加剂 保证混凝土施工质量 30工程实例：北京西直门旧立交桥混凝土开裂工程实例：北京西直门旧立交桥混凝土开裂 北京二环路西北角的西直门立交桥旧桥于1978年12月开工，1980年12月完工。建成使用一段时间后，桥使用混凝土的部位都有不
18、同程度开裂。1999年3月因各种原因拆除部分旧桥改建。在改造过程中，有关科研部门对旧桥东南引桥桥面和桥基钻芯作K2ONa2OCl-含量测试。其中Cl-浓度呈明显梯度分布，表面Cl-浓度为0.150.094和0.15。距表面1 cm处的Cl-浓度骤增，分别为0.300.18和0.78。在12 cm处Cl-浓度达到最高值，其后随着离开表面距离的增加，Cl-浓度逐渐减至0.1左右。 北京市80年代每年化冰盐的撒散量为400600 t，主要用于长安街和城市立交桥。西直门立交旧桥混凝土中的Cl-主要来自化冰盐NaCl。混凝土表面Cl-含量低于距表面12 cm处，是因其表面受雨水冲刷，部分Cl-溶解入雨水
19、中流失。Cl-超过最高极限值后，会破坏钢筋的钝化膜，锈蚀钢筋，锈蚀产物体积膨胀，导致钢筋开裂，保护膜脱落。31混凝土孔结构对耐久性的影响混凝土孔结构对耐久性的影响 A、B两混凝土采用相同的水泥、砂、石，A掺用了引气剂，并降低了水灰比，其抗渗性优于B。请观察两混凝土断面的孔结构，并讨论如何可提高混凝土抗渗性。 A虽有较多气泡，但这些气泡是不连通的，截断了毛细管通道，从而提高了抗渗性。且其减少了水灰比，使其它部分更为致密。可见，改善混凝土孔结构，提高混凝土密实度，可提高混凝土抗渗性。32外加剂外加剂l了解外加剂的分类l了解常用的减水剂、早强剂、引气剂、缓凝剂、防冻剂品种l了解外加剂施工和保管注意事
20、项 如：使用无水石膏作缓凝剂的水泥，加入木质素当减水剂或稠密减水剂时会产生速凝现象。因无水石膏在木钙或糖钙溶液中硫酸钙溶解量下降，无法抑制C3A的水化，使C3A迅速水化，从而导致水泥浆速凝。故以硬石膏为缓凝剂的水泥不宜使用含木质素磺酸盐的减水剂。33混凝土的质量控制与评定混凝土的质量控制与评定l混凝土强度的波动规律混凝土强度的波动规律-正态分布正态分布 曲线高而窄，表明混凝土强度值波动小，说明施工质量控制较好 矮而宽，说明强度的离散程度较大，反映了生产管理水平低下，强度质量不稳定。 34混凝土的质量控制与评定混凝土的质量控制与评定混凝土强度质量的评定混凝土强度质量的评定 平均值： 强度标准差（
21、又称均方差）：强度保证率强度保证率P P的计算的计算 工程中35混凝土的质量控制与评定混凝土的质量控制与评定 计算出概率度t ， 查表得P 。 混凝土配制强度混凝土配制强度 f cu,o=f cu,k+t f cu,o=f cu,k+1.64536普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计37 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业混凝土配合比设计的基本要求混凝土配合比设计的基本要求l满足设计要求的强度；l满足施工要求的和易性；l满足与环境相适应的耐久性；l在保
22、证质量的前提下，应尽量节约水泥，降低成本。38 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业 砼配合比设计的基本参数砼配合比设计的基本参数 满足强度、耐久性，定w/c 满足和易性，依据骨料种类规格定mW0 填充石子空隙有富余，定S 砼配合比设计的算料基准砼配合比设计的算料基准 以计算1M3混凝土中各材料用量为基准 骨料以干燥状态为基准39l体积法：体积法： 假定砼拌合物体积=各材料绝对体积和+所含空气的体积l质量法：质量法： 假定砼拌合物在振捣密实状态下，1M3的质
23、量为一固定值101000coGoSoWocoGoSWmmmmcoGoSoWoCPmmmmm40.41 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业初步配合比计算初步配合比计算(1)确定配制强度确定配制强度(fcu,o) (2)初步确定水灰比初步确定水灰比(W/C) 采用碎石时： 采用卵石时： 计算出的w/c不得大于规定的最大水灰比，否则按最大水灰比设计,1.645cu vcu kff,0.46(0.07)cu vceCffW,0.48(0.33)cu vceCffW
24、42 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业初步配合比计算初步配合比计算(3)选择单位用水量选择单位用水量(mW0) a. w/c=0.400.80，考虑粗骨料的品种、粒径及施工要求的混凝土拌合物稠度,按表5.22规定选取 b. w/c0.40的混凝土以及采用特殊成型工艺的mW0 ，应通过试验确定 a. 以表5.22中坍落度90mm的用水量为基础，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg，计算出未掺外加剂时的混凝土的用水量；b. 掺外加剂时的混凝土的用水量可按下
25、式计算： (1)wwomm43 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业初步配合比计算初步配合比计算(4)计算单位水泥用量计算单位水泥用量(mC0) mC0不得小于规定的最小水泥用量，否则按最小水泥用量设计(5)选取合理砂率值选取合理砂率值(S)一般应通过试验找出合理砂率，也可按骨料种类、规格及混凝土水灰比，参考表5.18选取。 (6)计算砂、石用量计算砂、石用量(mS0、mG0) 体积法 质量法/w ocommWC101000coGoSoWocoGoSWmmm
26、mSoSSoGommmcoG oSoW oC Pmmmmm 44 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业基准配合比基准配合比1. 测和易性是否满足施工需要 最小拌合量：2. 测出混凝土拌合物的实际表观密度mCP(kg/m3)3. 重新计算每立方米混凝土的各项材料用量WccpCmmC拌拌拌拌拌+S+GWwcpCmmC拌拌拌拌拌+S+GWscpCmmC拌拌拌拌拌+S+GWGcpCmmC拌拌拌拌拌+S+G骨料最大粒径(mm)拌合物体积(L)31.5以下1540254
27、5 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业试验室配合比试验室配合比强度复核强度复核 （w/c-0.05，w/c，w/c+0.05） w/c：按f cu,0c/w 确定 mw：按坍落度或维勃稠度调整确定 mc：mw、c/w mG、ms：按c/w调整确定 并根据实际表观密度校正 46 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业施工配合
28、比施工配合比试验室配合比换算为施工配合比，其材料称量为： 水泥 砂子 石子水 (1%)()ssmmakg ()CCmmkg (1%)()GGmmbkg %()wwsGmmm ambkg 47 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业 (1) 确定配制强度 (2) 确定水灰比(W/C) (3) 确定用水量(mW0) (4) 计算水泥用量(mC0） (5) 确定砂率 (6) 计算砂、石用量mS0、mG0 (7) 计算初步配合比 (8) 配合比调整,基准配合比 (9)
29、 试验室配合比 (10) 施工配合比48 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业轻混凝土轻混凝土 表观密度1950kg/m3的混凝土 按组成成分分: 轻骨料混凝土 多孔混凝土(如加气混凝土) 大孔混凝土(如无砂大孔混凝土)49 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业轻骨料混凝土轻骨料混凝土 轻骨料来源轻骨料来源：天然.工业.人造（烧胀.烧结） 轻骨料混凝土对轻骨料的质量要求轻骨料混凝土对轻骨料的质量要求 堆积密度、强度、颗粒级配和吸水率 有害杂质、耐久性、安定性 轻骨料混凝土技术性能轻骨料混凝土技术性能 和易性 强度与强度等级 收缩与徐变 保温性能 表观密度 50 混凝土简介混凝土简介 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料 混凝土主要技术性质混凝土主要技术性质 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 轻混凝土简介轻混凝土简介 作业作业 作作 业：业：51
