第5章混凝土的性能及强度-PPT课件.ppt
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- 混凝土 性能 强度 PPT 课件
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1、 第5章 水泥混凝土和砂浆混凝土拌合物混凝土拌合物混凝土在未凝结硬化以前,称作新拌混混凝土在未凝结硬化以前,称作新拌混凝土,或混凝土拌合物。凝土,或混凝土拌合物。混凝土拌合物必须具有良好的和易性,以便于施工,混凝土拌合物必须具有良好的和易性,以便于施工,保证能获得良好的浇灌质量。保证能获得良好的浇灌质量。5.5.2 2 普通混凝土的主要技术性质普通混凝土的主要技术性质 1.1.和易性的概念和易性的概念 和易性是指混凝土拌合物易于施工操作(拌合、运和易性是指混凝土拌合物易于施工操作(拌合、运输、浇灌、捣实)并能获致质量均匀、成型密实的性能。输、浇灌、捣实)并能获致质量均匀、成型密实的性能。和易性
2、是一项综合的技术性质和易性是一项综合的技术性质,包括三方面的含义。,包括三方面的含义。5.5.2.1 2.1 混凝土拌合物的和易性混凝土拌合物的和易性 流动性流动性粘聚性粘聚性保水性保水性和易性的三个方面和易性的三个方面 2.2.和易性测定方法和易性测定方法 目前,尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易性的目前,尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易性的 测定方法。在工地和试验室,通常采用测定方法。在工地和试验室,通常采用测定拌合物的流测定拌合物的流 动性,并辅以直观经验评定粘聚性和保水性三方面结合动性,并辅以直观经验评定粘聚性和保水性三方面结合 的方法。的方法。主要的试验方法有:主要的试验方法有:(
3、)坍落度与坍落扩展度法;()坍落度与坍落扩展度法;()维勃稠度法()维勃稠度法n如图,混凝土拌和物分三层装如图,混凝土拌和物分三层装入坍落度筒;入坍落度筒;n坍落度:坍落度:筒高与坍落后试体筒高与坍落后试体 最高点之间的高差。最高点之间的高差。单位:单位:mm(mm(精确至精确至5 5mm)mm)。观察:粘聚性、保水性。观察:粘聚性、保水性。n全面地评价混凝土拌和物的工全面地评价混凝土拌和物的工作性。作性。(1 1)坍落度)坍落度 1.1.当混凝土拌和物的坍落度大于当混凝土拌和物的坍落度大于220220mmmm时时 用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径
4、和最小直径,在二者之差小于直径,在二者之差小于5050mmmm的条件下,用其算术平均的条件下,用其算术平均值作为值作为坍落扩展度值坍落扩展度值;否则,此次试验无效。;否则,此次试验无效。2.2.适用于骨料最大粒径不大于适用于骨料最大粒径不大于31.5mm31.5mm(方孔筛)、坍(方孔筛)、坍落度不小于落度不小于1010mmmm的混凝土。的混凝土。注意注意:混凝土按坍落度的分类混凝土按坍落度的分类n根据坍落度不同,可将混凝土分为:根据坍落度不同,可将混凝土分为:1.1.大流动性混凝土:大流动性混凝土:坍落度大于坍落度大于160160mmmm;2.2.流动性混凝土:流动性混凝土:坍落度为坍落度为
5、100100150150mmmm;3.3.塑性混凝土:塑性混凝土:坍落度为坍落度为10109090mmmm;4.4.干硬性混凝土:干硬性混凝土:坍落度小于坍落度小于1010mmmm。(2 2)维勃稠度试验)维勃稠度试验n如图,将新拌混凝土装入坍落度筒内如图,将新拌混凝土装入坍落度筒内后再拔去坍落度筒,并在新拌混凝土后再拔去坍落度筒,并在新拌混凝土顶上置一透明圆盘。开动振动台并记顶上置一透明圆盘。开动振动台并记录时间。录时间。n维勃稠度值:维勃稠度值:从开始振动至透明圆盘从开始振动至透明圆盘底面被水泥浆布满瞬间止,所经历的底面被水泥浆布满瞬间止,所经历的时间。时间。n单位:以单位:以s s计,计
6、,(精确至精确至1 1s)s)n注意:适用于骨料注意:适用于骨料D D不大于不大于31.5mm31.5mm,维勃稠度在维勃稠度在5 53030s s之间。之间。3.3.混凝土拌和物的工作性选择混凝土拌和物的工作性选择n 依据结构物的断面尺寸、钢筋配置的疏密、依据结构物的断面尺寸、钢筋配置的疏密、捣实的机械类型和施工方法等来选择。捣实的机械类型和施工方法等来选择。一般对无筋大结构、钢筋配置稀疏易于施工一般对无筋大结构、钢筋配置稀疏易于施工 的结构,尽可能选用较小的坍落度,以节约水泥。的结构,尽可能选用较小的坍落度,以节约水泥。反之,对断面尺寸较小、形状复杂或配筋特密的反之,对断面尺寸较小、形状复
7、杂或配筋特密的 结构,则应选用较大的坍落度,可易于浇捣密实结构,则应选用较大的坍落度,可易于浇捣密实,以保证施工质量。以保证施工质量。公路桥涵用混凝土拌和物的坍落度表公路桥涵用混凝土拌和物的坍落度表项次项次结构种类结构种类坍落度坍落度1 1 桥涵基础、墩台、仰拱、挡土墙及桥涵基础、墩台、仰拱、挡土墙及大型制块等便于灌注捣实的结构大型制块等便于灌注捣实的结构0 020mm20mm2 2上列桥涵墩台等工程中较不便施工处上列桥涵墩台等工程中较不便施工处101030mm30mm3 3普通配筋的钢筋混凝土结构普通配筋的钢筋混凝土结构303050mm50mm4 4钢筋较密、断面较小的钢筋混凝土结构钢筋较密
8、、断面较小的钢筋混凝土结构(梁、柱、墙等)(梁、柱、墙等)505070mm70mm5 5 钢筋配置特密、断面高而狭小极钢筋配置特密、断面高而狭小极不便灌注捣实的特殊结构部位不便灌注捣实的特殊结构部位707090mm90mm4.4.影响和易性的因素影响和易性的因素(1 1)水泥品种)水泥品种熟料中铝酸盐矿物需水量最大、熟料中铝酸盐矿物需水量最大、C C2 2S S最小最小(2 2)集料的性质)集料的性质(3 3)水泥浆的数量)水泥浆的数量(4 4)水泥浆的稠度(水灰比)水泥浆的稠度(水灰比)首先改变首先改变(5 5)砂率)砂率(6 6)外加剂)外加剂 高效减水剂高效减水剂(7 7)时间和温度(外
9、因)时间和温度(外因)一、混凝土的强度一、混凝土的强度 1.1.立方体抗压强度和强度等级立方体抗压强度和强度等级 (1 1)立方体抗压强度()立方体抗压强度(fcufcu)按照标准的制作方法制成边长为按照标准的制作方法制成边长为150150的正立方的正立方体试件,在标准养护条件(温度体试件,在标准养护条件(温度2020 2 2,相对湿度,相对湿度9595以上)下,养护至以上)下,养护至2828龄期,按照标准的测定方法测龄期,按照标准的测定方法测定其抗压强度值,称为混凝土立方体抗压强度。定其抗压强度值,称为混凝土立方体抗压强度。AFfcu5.2.25.2.2 硬化后混凝土的硬化后混凝土的力学性能
10、力学性能(强度与变形)(强度与变形)混凝土抗压强度试验混凝土抗压强度试验 混凝土抗压强度试模混凝土抗压强度试模 (2 2)立方体试件抗压强度标准值()立方体试件抗压强度标准值(f fcu,kcu,k)立方体抗压强度只是一组混凝土试件抗压强度的算术立方体抗压强度只是一组混凝土试件抗压强度的算术平均值,并未涉及数理统计和保证率的概念。平均值,并未涉及数理统计和保证率的概念。而立方体抗压强度标准值是按数理统计方法确定,具而立方体抗压强度标准值是按数理统计方法确定,具有不低于保证率的立方体抗压强度。有不低于保证率的立方体抗压强度。(3 3)强度等级)强度等级 凝土的凝土的“强度等级强度等级”是根据是根
11、据“立方体抗压强度标准值立方体抗压强度标准值”来确定的。如:来确定的。如:C30C30,表示混凝土立方体抗压强度标准表示混凝土立方体抗压强度标准值值,f fcu,kcu,k=30MPa=30MPa。我国现行我国现行GB50010-2019GB50010-2019混凝土结构设计规范规定混凝土结构设计规范规定,普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为:普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为:C15C15、C20C20、C25C25、C30C30、C35C35、C40C40、C45C45、C50C50、C55C55、C60C60、C65C65、C70C70、C75C75、C80C80等等1414个强度
12、等级。个强度等级。2.2.轴心抗压强度轴心抗压强度 为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情况,在钢筋混凝土结构计算中,计算轴心受压构件(例如况,在钢筋混凝土结构计算中,计算轴心受压构件(例如柱子、衍架的腹杆等)时,都是采用混凝土的轴心抗压强柱子、衍架的腹杆等)时,都是采用混凝土的轴心抗压强度作为依据。度作为依据。测定其轴心抗压强度,采用测定其轴心抗压强度,采用150150mmmm150m150m300mm300mm棱柱棱柱体作为标准试件,轴心抗压强度以体作为标准试件,轴心抗压强度以f fcpcp表示,以表示,以MPaMPa计。计。3.3.劈
13、裂抗拉强度劈裂抗拉强度 我国现行标准规定,采用标准试件我国现行标准规定,采用标准试件150mm150mm立方体,立方体,按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为劈裂抗拉按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为劈裂抗拉 强度,简称为劈拉强度强度,简称为劈拉强度f ftsts 计算公式:计算公式:AFAFf637.02ts 4.4.混凝土抗折强度混凝土抗折强度(f fcf cf)道路路面或机场跑道用混凝土,是以抗弯强度(或称道路路面或机场跑道用混凝土,是以抗弯强度(或称抗折强度)为主要设计指标。抗折强度)为主要设计指标。水泥混凝土的抗弯强度试验是以标准方法制备成水泥混凝土的抗弯强度试验是以标准方法制备成
14、150150mmmm150mm150mm550mm550mm的梁形试件,在标准条件下养护的梁形试件,在标准条件下养护 后,按三分点加荷,测定其抗弯强度(后,按三分点加荷,测定其抗弯强度(f fcf cf)。)。计算公式:计算公式:2bhFLfcfL=450mmL=450mm混凝土抗折强度试模混凝土抗折强度试模混凝土抗折强度试验混凝土抗折强度试验1.1.原材料的因素原材料的因素(1 1)水泥强度与水灰比)水泥强度与水灰比二、影响混凝土强度的因素二、影响混凝土强度的因素bceaWCffcu,28(2 2)集料的种类、质量和数量)集料的种类、质量和数量(3 3)外加剂和掺合料)外加剂和掺合料碎石:碎
15、石:a a=0.46=0.46,b b=0.07=0.07卵石:卵石:a a=0.48=0.48,b b=0.33=0.33混凝土的强度理论(混凝土混凝土的强度理论(混凝土28d28d的抗压强度与水泥的实际的抗压强度与水泥的实际强度和强度和c/wc/w的关系理论的关系理论分析:分析:f fcece一定一定,f,fcu,28cu,28与与c/wc/w成正比成正比(与与w/cw/c成反比成反比)。欲。欲f fcu,28 cu,28 w/cw/c c/wc/w一定一定,f,fcu,28cu,28与与f fcece成正比。欲成正比。欲f fcu,28 cu,28 水泥的强度等级水泥的强度等级 2.2.
16、生产工艺因素生产工艺因素 (1 1)施工条件)施工条件 搅拌与振捣搅拌与振捣 (2 2)养护条件(温度与湿度)养护条件(温度与湿度)(3 3)龄期(早期强度推算后期强度)龄期(早期强度推算后期强度)3.3.试验因素试验因素 (1 1)试件形状尺寸)试件形状尺寸 (2 2)表面状态表面状态 (3 3)试件湿度)试件湿度 (4 4)加荷速度)加荷速度(5 5)支承条件)支承条件(6 6)加载方式)加载方式引起混凝土变形的因素很多,归纳起来有两类:引起混凝土变形的因素很多,归纳起来有两类:非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。1.1.混凝土在非荷载作用下的变形混
17、凝土在非荷载作用下的变形 (1 1)化学收缩)化学收缩 (2 2)塑性收缩)塑性收缩 (3 3)干湿变形)干湿变形 (4 4)温度变形)温度变形5.25.2.3.3 混凝土的变形性能混凝土的变形性能2 2、混凝土在荷载作用下的变形、混凝土在荷载作用下的变形 (1 1)混凝土的受压变形与破坏特征)混凝土的受压变形与破坏特征 (2 2)弹性模量(初始切线模量、任意点的切线模量、)弹性模量(初始切线模量、任意点的切线模量、割线模量割线模量)(3 3)徐变)徐变混凝土弹性模量分类示意图混凝土弹性模量分类示意图 1.1.混凝土的抗渗性混凝土的抗渗性 指混凝土抵抗压力水渗透的能力。指混凝土抵抗压力水渗透的
18、能力。2.2.混凝土的抗冻性混凝土的抗冻性 指混凝土在水饱和状态下,能经受多次冻融循环指混凝土在水饱和状态下,能经受多次冻融循环 作用而不破坏,同时也不严重降低强度的性能。作用而不破坏,同时也不严重降低强度的性能。5.25.2.4.4 混凝土的耐久性混凝土的耐久性 3.3.抗侵蚀性抗侵蚀性 指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学 侵蚀、物理作用不破坏的能力。侵蚀、物理作用不破坏的能力。4.4.混凝土的碳化混凝土的碳化 指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作 用,生成碳酸钙和水。用,生成碳酸钙和水。5.5.碱碱-
19、集料反应集料反应 是指混凝土中所含的碱(是指混凝土中所含的碱(NaNa2 2O O或或K K2 2O O)与骨料与骨料 的活性成分(活性的活性成分(活性SiOSiO2 2),),在混凝土硬化后潮湿条在混凝土硬化后潮湿条 件下逐渐发生化学反应,反应生成复杂的碱件下逐渐发生化学反应,反应生成复杂的碱硅酸硅酸 凝胶,这种凝胶吸水膨胀,导致混凝土开裂的现象。凝胶,这种凝胶吸水膨胀,导致混凝土开裂的现象。反应慢,潜在危害相当大。反应慢,潜在危害相当大。碱碱碳酸反应碳酸反应混凝土耐久性最大水灰比和最小水泥用量要求:混凝土耐久性最大水灰比和最小水泥用量要求:环境条件环境条件 结构物类别结构物类别 最大水灰比
20、最大水灰比 最小水泥用量最小水泥用量/kgkg素混素混凝土凝土钢筋钢筋混凝土混凝土预应力预应力混凝土混凝土素混素混凝土凝土钢筋钢筋混凝土混凝土预应力预应力混凝土混凝土干燥环境干燥环境正常的居住和办公用正常的居住和办公用房室内部件房室内部件不作不作规定规定0.650.650.600.60200200260260300300潮潮湿湿环环境境 无无冻冻害害1 1.高湿度的室内部件高湿度的室内部件2 2.室外部件室外部件3 3.在非侵蚀性土和在非侵蚀性土和/或或水中的部件水中的部件0.700.700.600.600.600.60225225280280300300有有冻冻害害1 1.经受冻害的室外部件
21、经受冻害的室外部件2 2.在非侵蚀性土和在非侵蚀性土和/或或水中且经受冻害部件水中且经受冻害部件3 3高湿度且经受冻害的室高湿度且经受冻害的室内部件内部件0.550.550.550.550.550.55250250280280300300有冻害和除冰有冻害和除冰剂的潮湿环境剂的潮湿环境 经受冻害和除冰剂作用经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部件的室内和室外部件 0.500.500.500.500.500.50300300300300300300 6.6.提高混凝土耐久性的主要措施提高混凝土耐久性的主要措施 (1 1)合理选择水泥品种)合理选择水泥品种 (2 2)适当控制混凝土的水灰比及水泥用量)
22、适当控制混凝土的水灰比及水泥用量 (3 3)选用质量良好的砂石骨料)选用质量良好的砂石骨料 (4 4)掺入引气剂或减水剂)掺入引气剂或减水剂 (5 5)加强混凝土的施工质量控制)加强混凝土的施工质量控制n混凝土配合比:混凝土配合比:是指单位体积的混凝土中各组成材料的是指单位体积的混凝土中各组成材料的 质量比例。质量比例。确定这种数量比例关系的工作确定这种数量比例关系的工作,称为混凝土配合比设计。称为混凝土配合比设计。n混凝土配合比的表示方法混凝土配合比的表示方法:(1 1)绝对用量表示法(单位用量表示法)绝对用量表示法(单位用量表示法)(2 2)相对用量表示法)相对用量表示法5.5.4 4 普
23、通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 52.0:1.2:3.1:1:1000cwocgocsommmmmm180kg:1240kg:620kg:330kg:wogosocommmm5.4.1 5.4.1 混凝土配合比设计的基本知识混凝土配合比设计的基本知识n混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求:(1 1)满足混凝土施工所要求的)满足混凝土施工所要求的和易性和易性;(2 2)满足结构设计的)满足结构设计的强度等级强度等级要求;要求;(3 3)满足工程所处环境对混凝土)满足工程所处环境对混凝土耐久性耐久性的要求;的要求;(4 4)符合)符合经济经济原则
24、,即节约水泥以降低混凝土成本。原则,即节约水泥以降低混凝土成本。三大性质三大性质n混凝土配合比设计基本参数混凝土配合比设计基本参数 配合比设计的三参数:水灰比、单位用水量、砂率。配合比设计的三参数:水灰比、单位用水量、砂率。n水灰比水灰比混凝土中水与水泥的比例称为水灰比混凝土中水与水泥的比例称为水灰比 砂子占砂石总量的百分率称为砂率砂子占砂石总量的百分率称为砂率 用水量是指用水量是指1 1m m3 3混凝土拌和物中水的混凝土拌和物中水的 用量(用量(kg/mkg/m3 3)n 单位用水量单位用水量n 砂率砂率三个步骤三个步骤 5.4.2 5.4.2 混凝土配合比设计混凝土配合比设计 1.1.初
25、步配合比设计初步配合比设计(材料全干状态)(材料全干状态)2.2.实验室配合比设计实验室配合比设计(材料全干状态)(材料全干状态)3.3.施工配合比设计施工配合比设计(材料自然状态)(材料自然状态)(1 1)确定试配强度()确定试配强度(f fcu,0cu,0)sffkcuocu645.1,cebacuceafffCW0,1.1.混凝土初步配合比设计计算混凝土初步配合比设计计算(2 2)计算水灰比)计算水灰比 (W/CW/C)耐久性复核耐久性复核1.6451.645P=95%P=95%的保证率系数的保证率系数S S强度标准差,强度标准差,MPaMPa 有资料时,计算;有资料时,计算;无资料时,
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