[精彩]第4章-水泥混凝土及砂浆1(骨料)课件.ppt

1、第四章 水泥混凝土及砂浆主讲：徐锋建筑材料教学目标 通过本章的学习：掌握普通混凝土组成材料的品种、技术要求及选用。熟练掌握混凝土拌合物的性质及其测定和调整方法。熟练掌握硬化混凝土的力学性质，变形性质和耐久性及其影响因素。熟练掌握普通混凝土的配合比设计方法。掌握砌筑砂浆的和易性的概念和表示方法,了解其配比设计方法。了解抹面砂浆的特点。本章内容4.1 普通混凝土组成材料4.1.1 混凝土中各组成材料的作用 4.1.2 混凝土主要组成材料的技术要求4.1.3 外加剂4.1.4 掺合料4.2 普通混凝土的主要技术性质4.2.1 混凝土拌合物的和易性 4.2.2 混凝土的强度4.2.3 混凝土的变形性能

2、4.2.4 混凝土的耐久性4.3混凝土的质量控制4.4 混凝土的配合比设计4.5 其它种类混凝土及其新进展4.5.1 高性能混凝土4.5.2 高强混凝土4.5.3 其它混凝土 4.6 砂浆课堂练习复习思考题混凝土在土木工程中的重要性 混凝土是用量最大的结构材料，每年世界混凝土 消耗量为11亿吨，是钢材消耗量的10倍以上；混凝土是应用最广的结构材料，可用于桥梁、隧道、道路、水利、房屋建筑等工程；原因：组成材料中砂、石等地方材料占组成材料中砂、石等地方材料占80%80%以上，以上，符合就地取材和经济的原则。符合就地取材和经济的原则。有良好的塑性，易于加工成型。有良好的塑性，易于加工成型。与钢筋有牢

3、固的粘结力。与钢筋有牢固的粘结力。可代替钢材、木材。可代替钢材、木材。抗压强度高，耐久性好，维修费用少。抗压强度高，耐久性好，维修费用少。伊泰普大坝在与巴拉圭交界的巴拉那河上，有堪称世界第一的伊泰普大坝。大坝高225米，长8000米，所用混凝土达1180万立方米。用这些混凝土，可建一个供200万人居住的城市，或者建造一条从大坝通到美国纽约的高速公路。l 定义定义：一般是指由胶凝材料，粗、细骨料，水及其他材料，按适当的比例配制而成的具有所需的形体、强度和耐久性的人造石材。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

4、现场或就近生产的。l混凝土的分类按所用胶结材料分按所用胶结材料分水泥混凝土聚合物浸渍混凝土聚合物胶结混凝土沥青混凝土硅酸盐混凝土石膏混凝土水玻璃按密度分按密度分重砼 2600kg/m3普通砼 19502500kg/m3轻砼 1950kg/m3 低强度混凝土 30MPa中强度混凝土 3060MPa高强度混凝土 60MPa按抗压强度标准值分按抗压强度标准值分 土木工程对混凝土的基本要求 满足混凝土结构设计的强度要求，以保证构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；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，以便硬化满足混凝土施工所要求的和易性，以便硬化后

5、能得到均匀密实的混凝土；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；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、满足经济与生态的要求，能源与资源消耗低、环境负荷少等。环境负荷少等。混凝土的宏观结构粗骨料细骨料水泥石过渡区4.1、普通混凝土的组成材料4.1.1 普通混凝土的组成及作用水泥水水泥浆石子砂子骨 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各组成材料的作用 骨 料 廉价的填充材料，节省水

6、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 润滑作用润滑作用与水形成水泥浆，赋予新拌混凝土以流动与水形成水泥浆，赋予新拌混凝土以流动性性 胶结作用胶结作用包裹在所有骨料表面，通过水泥浆的凝结包裹在所有骨料表面，通过水泥浆的凝结硬化，将砂、石骨料胶结成整体，形成固体硬化，将砂、石骨料胶结成整体，形成固体水 混凝土中的拌和水有两个作用混凝土中的拌和水有两个作用:供水泥的水化反应供水泥的水化反应 赋予混凝土的和易性赋予混凝土的和易性 剩余水留在混凝土的孔（空）隙中剩余水留在混凝土的孔（空）隙中 使混凝土中产生孔隙使混凝土中产生孔隙 对防止塑性收缩裂缝与和易

7、性对防止塑性收缩裂缝与和易性有利有利 对渗透性、强度和耐久性对渗透性、强度和耐久性不利不利各组成材料的作用外加剂 化学外加剂：改善混凝土的性能化学外加剂：改善混凝土的性能 缓凝剂缓凝剂 使水泥浆凝结硬化速度减慢；使水泥浆凝结硬化速度减慢；促凝剂促凝剂 使水泥浆凝结硬化速度减慢；使水泥浆凝结硬化速度减慢；减水剂减水剂减少拌和需水量；减少拌和需水量；引气剂引气剂在混凝土中引起封闭气孔；在混凝土中引起封闭气孔；矿物掺合料：减少水泥用量，改善混凝土性能矿物掺合料：减少水泥用量，改善混凝土性能 粉煤灰粉煤灰 硅灰硅灰 矿渣矿渣水泥 水泥是混凝土中最重要的组分。品种的选择：应当根据混凝土工程性能与特点，工

8、程的环境条件及施工条件，结合各种水泥特性进行合理的选择。强度等级的选择：应当与混凝土的设计强度等级相适应。经验证明，配制C30以下的混凝土，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.11.8倍，配制40以上的混凝土，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.01.5倍，同时宜掺入高效减水剂。4.1.2 混凝土组成材料的技术要求 一、水泥 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。骨料细骨料粗骨料二、骨料二、骨料细骨料 1、含泥量、石

9、粉含量和泥块含量 含泥量指天然砂中粒径小于75微米的颗粒含量；石粉含量，是指人工砂中粒径小于75微米的颗粒含量；泥块含量，则指砂中粒径大于1.18毫米，经水浸细、手捏小于600微米的颗粒。应符合下表由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的、粒径小于4.75的岩石颗粒（砂）称为细骨料。混凝土用砂的质量技术要求:2、砂中有害物质含量砂中不应含有活性氧化硅，因为砂中含有的活性氧化硅，能与水泥中的碱分（2及2）起作用，产生碱骨料反应，使混凝土发生膨胀开裂。细骨料碱骨料反应 定义：骨料中的活性SiO2与水泥中的Na、K等碱金属离子间的形成碱硅酸盐凝胶的化学反应；危害：在骨料与水泥石的界面产生的碱硅酸盐凝胶

10、吸水后体积膨胀，导致水泥石开裂；原因：水泥中的含碱(Na2O、K2O)量0.6%骨料中含有活性SiO2；检验方法：砂浆棒法，膨胀率0.10%。碱硅酸盐凝胶细骨料 3、砂的颗粒级配与细度模数砂的颗粒级配，即表示砂中大小颗粒的搭配情况。在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充，为达到节约水泥和提高强度的目的，就应尽量减小砂粒之间的空隙。要减小砂粒间的空隙，就必须有大小不同的颗粒搭配。砂的粗细程度，是指不同粒径的砂粒，混合在一起后的总体的粗细程度。通常有粗砂、中砂与细砂之分。在相同用量条件下，细砂的总表面积较大，而粗砂的总表面积较小。在混凝土中，砂子的表面需要由水泥浆包裹，砂子的总表面积愈大，则需要

11、包裹砂粒表面的水泥浆就愈多。因此，一般说用粗砂拌制混凝土比用细砂所需的水泥浆为省。骨料粒径越大，堆积的空隙越多，所需水泥浆用量越大细骨料 因此，在拌制混凝土时，砂的颗粒级配和粗细程度应同时考虑。当砂中含有较多的粗粒径砂，并以适当的中粒径砂及少量细粒径砂填充其空隙，则可达到空隙及总表面积均较小，这样的砂比较理想，不仅水泥浆用量较少，而且还可提高混凝土的密实度与强度。砂的颗粒级配和粗细程度，常用筛分析的方法进行测定。用级配区表示砂的颗粒级配，用细度模数表示砂的粗细。筛分析的方法，是用一套孔径（净尺寸）为9.50、4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15的标准筛，将500g的干砂试

12、样由粗到细依次过筛，然后称得各筛余留在各个筛上的砂的重量，并计算出各筛上的分计筛余百分率ai及累计筛余百分率i（各个筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和）。细度模数计算公式为:i-累计筛余百分率，即该号筛与大于该号各筛分计筛余百分率之和。116543215)(AAAAAAAMx细骨料 细度模数（x）愈大，表示砂愈粗，砂的细度模数范围一般为3.70.7，其中 x在3.7 3.为粗砂，x在.02.3为中砂，x在2.21.6为细砂，x在1.50.7为特细砂。普通混凝土用砂的细度模数一般.在2.2 3.2之间较为适宜。国家规范将细度模数为3.7 1.6的普通混凝土用砂，以0.60筛孔的累计筛余量分成三

13、个级配区。普通混凝土用砂的筛分曲线必须包容在三个级配曲线区域中的任一个区域以内。配制混凝土时，宜优先选用2区砂，当采用1区砂时应适当提高砂率，并保证足够的水泥用量，以满足混凝土的和易性，当采用3区时砂时，适当降低砂率，以保证混凝土的强度。3区2区1区砂的1、2、3级配区曲线某砂作筛分试验，分别称取各筛两次筛余量的平均值如下表所示：案例方孔筛径9.5mm4.75mm2.36mm1.18mm600m300m150m150m合计筛余量，g032.548.540.0187.5118.065.08.5500 计算各号筛的分计筛余率、累计筛余率、细度模数，并评定该砂的颗粒级配和粗细程度。5.6100500

14、5.3210050011ma4.75mm：2.36mm：1.18mm：7.91005005.4810050022ma0.81005000.4010050033ma600m：5.371005005.18710050044ma解：（1）各号筛的分计筛余率：300m：6.231005000.11810050055ma150m：0.131005000.6510050066ma（2）各号筛的累计筛余率为：4.75mm：%5.611 aA2.36mm：%2.16%7.9%5.6212aaA1.18mm：%3.248.0%7.9%5.63213aaaA600m：%8.6137.58.0%7.9%5.6432

15、14aaaaA300m：%4.856.2337.58.0%7.9%5.6543215aaaaaA150m：6543216aaaaaaA4.980.136.235.370.87.95.6（3）该砂的级配 根据A461.8可知，该砂的级配为2区。A1A5全部在2区规定的范围内，因此级配合格。该砂的细度模数为：因此该砂属于中砂。AAAAAAAM1005)(165432x7.25.61005.65)4.984.858.613.242.16(x在3.7 3.为粗砂，x在.02.3为中砂，x在2.21.6为细砂，x在1.50.7为特细砂。普通混凝土用砂的细度模数一般.在2.2 3.2之间较为适宜。粗骨料

16、粒径大于4.75的骨料为粗骨料（卵石和碎石）。对用于配制普通混凝土的卵石和碎石有以下技术要求：1、粗骨料中的有害杂质主要有：粘土、淤泥及细屑；硫酸盐及硫化物；有机物质；蛋白石及其他含有活性氧化硅的岩石颗粒等。它们的危害作用与在细骨料中相同。各种有害杂质的含量都不应超出规范的规定。粗骨料中的针状（颗粒长轴长度大于平均粒径的.倍）和片状（厚度小于平均粒径的0.4倍）颗粒，不仅影响混凝土的和易性，而且会使混凝土的强度降低。骨料中针状颗粒含量，应符合规范中的规定。水泥混凝土用粗骨料中有害杂质的含量，应符合GB/T14685-2001的规定。含水状态：完全干燥 气 干 饱和面干 含水湿润含水量：不含水

17、有效含水量 有效含水量 有效含水量 完全干燥 气 干 饱和面干 含水湿润 2 骨料的含水状态 粗骨料 骨料的含水状况除不含水分的绝干状态以外，还有含与大气湿度平衡的水分时的气干状态；颗粒表面干燥，而颗粒内部的孔隙含水饱和的饱和面干状态；颗粒表面吸附了水的润湿状态。骨料在饱和面干状态时的含水率，称为饱和面干吸水率。当拌制混凝土时，由于骨料含水量的不同，将影响混凝土的用水量和骨料用量。计算混凝土中各项材料的配合比时，一般以干燥骨料为基准，而一些大型水利工程常以饱和面干的骨料为准。砂石骨料的这一特性，在设计和称料拌合混凝土中应加以注意，并作相应调整。如配合比设计是以干骨料作基准的，确定用水量时应考虑

18、补充干骨料的吸水；当骨料是润湿态时，确定用水量时又应考虑扣除骨料的表面水。粗骨料 3、最大粒径、颗粒级配（1）石子最大粒径（Dmax）石子各粒级的公称上限粒径称为这种石子的最大粒径。石子的最大粒径增大，则相同质量石子的总表面积减小，混凝土中包裹石子所需水泥浆体积减少，即混凝土用水量和水泥用量都可减少。在一定的范围内，石子最大粒径增大，可因用水量的减少提高混凝土的强度。然而石子最大粒径（Dmax）过大时，则由于骨料与水泥砂浆粘结面积下降等原因造成混凝土的强度下降。同时，最大粒径的选用，要受结构上诸因素和施工条件等方面的限制。根据我国钢筋混凝土施工规范规定：混凝土用粗骨料的最大粒径不得大于结构物最

19、小断面的短边长度的；不得大于钢筋最小净距的。另外还受搅拌机以及输送管道等条件的限制。粗骨料（2）颗粒级配 粗骨料的级配原理和要求与细骨料基本相同。级配试验采用筛分法测定，即用2.5、5、10、16、20、25、31.5、40、50、63、80和100等十二种孔径的圆孔筛进行筛分。石子的颗粒级配可分为连续级配和间断级配。连续级配是石子粒级呈连续性，即颗粒由小到大，每级石子占一定比例。用连续级配的骨料配制的混凝土混合料，和易性较好，不易发生离析现象。连续级配是工程上最常用的级配。间断级配也称单粒级级配。间断级配是人为地剔除骨料中某些粒级颗粒，从而使骨料级配不连续，大骨料空隙由小几倍的小粒径颗粒填充

20、，以降低石子的空隙率。由间断级配制成的混凝土，可以节约水泥。由于其颗粒粒径相差较大，混凝土混合物容易产生离析现象，导致施工困难。粗骨料 4、粗骨料的强度及坚固性（1）粗骨料的强度 粗骨料的强度采用岩石立方体强度或粒状石子的压碎指标来表示。岩石立方强度试验，是用母岩制成555 立方体，或直径与高度均为5的圆柱体试样，浸泡水中，待吸水饱和后进行抗压试验。石子抗压强度与设计要求的混凝土强度等级之比，不应低于1.5。压碎指标是将一定重量气干状态下1020的石子装入一定规格的金属圆桶内，在试验机上施加荷载到 200，卸荷后称取试样质量（0），再用孔径为2.36的筛子筛除被压碎的细粒，称取试样的筛余量（m

21、1），用下式计算压碎指标：粗骨料 式中a-压碎指标值，%；m0-试样质量，g；m1-压碎试验后试样的筛余量，g。压碎指标值越小，骨料的强度越高。骨料的坚固性 骨料的坚固性是指在气候、外力和其他物理力学因素作用（如冻融循环作用）下骨料抗碎裂的能力。坚固性试验是用硫酸钠溶液法检验，试样经五次干湿循环后，其质量损失应不超过规范的规定。PP骨料颗粒压碎强度试验示意图 1.5倍（1.2 1.7）混凝土强度请观察图中A、B、C三种石子的形状有何差别，分析其对拌制混凝土性能会有哪些影响。观察与讨论分析答案C卵石 A碎石1B碎石2分析：A为碎石1，针片状颗粒含量较多。此针片状的碎石过多，表面积大，不仅会影响混

22、凝土和易性，还会影响强度。B为碎石2，表面较粗糙，多棱角，比表面积较碎石1小，拌制混凝土时的性能优于碎石1。C为卵石，表面光滑、少棱角，空隙率及表面积较小。故拌制混凝土时所需水泥量较小。混凝土拌和物和易性较好。但卵石与水泥石粘结力会较差。在相同条件下，混凝土强度较低。混凝土拌合及养护用水 在拌制和养护混凝土用的水中，不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，如油脂、糖类等。凡是能饮用的自来水和清洁的天然水，都能用来拌制和养护混凝土。污水、PH值小于的酸性水、含硫酸盐（按3计）超过水重的水均不得使用，在对水质有疑问时可将该水与洁净水分别制成混凝土试块，然后进行强度对比试验，如果用该水制成的试块强度不低于洁净水制成的试块强度，就可用此水来拌制混凝土。海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物，对水泥石有侵蚀作用，对钢筋也会造成锈蚀，因此一般不得用海水拌制混凝。三、混凝土用水某糖厂建宿舍，以自来水拌制混凝土，浇注后用曾装食糖的麻袋覆盖于混凝土表面，再淋水养护。后发现该水泥混凝土两天仍未凝结，而水泥经检验无质量问题，请分析此异常现象的原因。案例分析分析答案分析：由于养护水淋于曾装食糖的麻袋，养护水已成糖水，而含糖份的水对水泥的凝结有抑制作用，故使混凝土凝结异常。