5水泥混凝土.docx

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5水泥混凝土

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5.1水泥混凝土概述

一、概念

1、通常所说的混凝土指水泥混凝土，容重为2400kg/m3。

2、水泥砼：

由水泥+细骨料（砂）+粗骨料（碎石或卵石）+水，必要时掺入化学外加剂，按照一定比例配合拌制而成的复合混合料。

二、分类（分类很多种）P89

1、按表观密度（容重）分：

P89普通混凝土、轻混凝土和重混凝土。

2、按用途分：

P89结构混凝土（普通混凝土—强调抗压）、防水混凝土、大体积混凝土、道路混凝土（强调抗折）等。

3、按胶凝材料分：

水泥混凝土、沥青混凝土等。

4、按施工方法分：

预制混凝土和现浇（整体）混凝土。

5、按生产方法分：

预拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、喷射混凝土、压力灌浆混凝土、碾压混凝土等。

6、按1m3砼中水泥用量（C）分：

贫混凝土（C≤170kg）、一般混凝土、富混凝土（C≥230kg）。

7、按抗压强度分：

低强（一般）混凝土（fcu＜30Mpa）、高强混凝土（fcu≥60Mpa—有的书说是50Mpa，用在预应力中）和超高强混凝土（fcu≥100Mpa）。

8、按稠度（流动性）分：

干硬性混凝土、低流动性混凝土、塑性混凝土和流态混凝土。

三、混凝土的优缺点P90

1、优点：

P90—R高，刚度大，可塑性好，耐久，维修费用低，不需要很高的技术，地方性材料多，耗能少。

2、缺点：

P90—自重大，抗拉强度低（为抗压强度的

～

），质量不易控制，施工受到季节影响。

四、混凝土的发展趋势：

轻质高强P90-91

5.2水泥混凝土的组成材料

五、混凝土中各组成材料的作用P91

六、混凝土组成材料的选择

1、水泥

（1）水泥品种选择P83，表中表明“优先选用”和“可以选用”。

（2）水泥强度等级P91

I、原则：

P91

II、具体指标：

普通混凝土——水泥强度==1.5×砼强度

高强混凝土——水泥强度==1.0×砼强度

C20：

20×1.5=30，选32.5

C25：

20×1.5=37.5，选42.5

C30：

20×1.5=45，选42.5

C50：

50×1.0=50，选52.5

C55：

55×1.0=55，选52.5或62.5

III、提问：

A、高标号混凝土用低标号水泥配制，可以吗？

答；不可以。

B、低标号混凝土用较高标号水泥配制可以吗？

答：

可以。

必要时掺加一定量石灰或粉煤灰。

2、骨料（前面已讲）

3、混凝土拌和及养护用水

（1）JGJ63-89对混凝土用水的规定P101。

（2）如果怀疑水质有问题怎么办？

对比实验P102。

（3）那些水可以使用？

能引用的水、自来水；洁净的水；一般江河、农田里面无污染的水。

5.3混凝土的技术性质

混凝土的技术性质包括两点，一是新拌砼的工作性（和易性）——水泥浆；二是硬化砼的力学性质和耐久性——水泥石。

七、新拌砼的工作性（和易性）

1、工作性的概念

（1）工作性：

指新拌混凝土的施工操作的难易程度和抵抗离析分层作用程度的性质。

（2）工作性的三点性质：

书上3点——流动性、粘聚性、保水性。

有的书4点性质：

I、流动性——优质混凝土应具有的，满足运输和浇捣要求的；

II、可塑性——可塑成各种形状；

III、稳定性——质量稳定，不产生分层、泌水现象；

IV、易密性——易于振捣致密。

（3）五个过程、两个保证

I、五个过程——搅拌-运输-浇注-振捣-抹平

II、两个保证——材料均匀混合；不发生分层离析现象。

工作性即是上面几个方面综合的性质。

2、工作性的测定方法

甲、新拌混凝土具有弹—粘—塑性，颗粒微观组成十分复杂。

许多学者用《流变学》理论研究，假设各种模型来进行“流变特性”的研究。

但收效甚微。

目前生产工具实践上常用坍落度法和维勃稠度法来近似测定。

（1）坍落度法—1918年美国人提出来的，目前世界各国普遍采用。

I、分三层装料，每层装料约为筒体积的三分之一多；

II、每层用振捣棒重复振捣25次；

III、轻轻提起坍落筒，测定新拌混凝土与坍落筒的高度差（mm）；

IV、根据h分类P117，有的按下表分类：

h（mm）

混凝土分类

0

干硬性

0～30

低流动性

30～120

塑性（常用）

＞120

流态

V、配筋越密要求h越大；

VI、坍落度法适用于塑性混凝土。

（2）维勃稠度法—适用于干硬性砼（h＝0的干硬性砼，书中h＜10）。

3、施工时坍落度的选择：

构件种类、钢筋布置、施工方法等。

P118

4、影响和易性的因素

（1）主要因素

I、水泥浆：

数量的多少（实质是用水量的多少）、稀稠情况P119

II、砂率P119：

砂的质量占砂石质量的百分率。

M=

×100%

III、砂率对坍落度的影响：

砂率越大—流动性越小—h越小；如果要保持流动性，h不变—用水量增加。

砂率越小—砂浆不足以包裹支子表面—流动降低—易分层、离析。

IV、最佳砂率：

A、使混合物获得最大的流动性（30～50mm）；B、而粘聚性和保水性良好；C、符合上述条件而水泥用量最小的砂率。

表7-13

（2）次要因素P120

（3）改善和易性的措施P121

八、混凝土的力学性质和耐久性

1、硬化后混凝土的力学性质

（1）混凝土的强度

混凝土的强度包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、疲劳强度和抗折强度等。

I、混凝土的受压过程，看书P122

II、混凝土立方体抗压强度及强度等级

A、混凝土立方体抗压强度的测定，即通常所说的“抗压强度”，指新拌混凝土（按照一定比例配制），标准试件15×15×15cm3，标准养护条件（温度20±3℃，湿度大于90%），经过养护28d后，按照规定测得的抗压强度值。

其它试件换算系数P123。

B、混凝土的强度等级P123，混凝土的强度等级按照其立方体抗压强度标准值确定。

C——混凝土的强度等级符号。

分12个等级：

C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60。

C、混凝土的使用范围P124

III、混凝土轴心抗压强度P124，显然混凝土轴新抗压强度＜立方体抗压强度。

IV、混凝土的抗拉强度P289，混凝土的抗拉强度为抗压强度的

左右，通常不考虑受拉。

（2）影响混凝土强度的因素

I、主要因素

A、水泥强度不足，包括水泥标号不足和水灰比过大；

B、骨料强度不足；

C、粘结强度不足，与水泥浆性质有关。

II、其它因素

A、温度、湿度；

B、实验条件；

C、养护龄期。

下面逐一介绍影响混凝土强度的因素。

III、水泥强度和水灰比的影响P125fcu=Afce（

-B）；

fce=γc×fce，k——水泥强度富余系数。

IV、骨料的影响P126；

V、养护龄期及温度的影响P127；

VI、龄期与混凝土强度的关系P128

=

3d＜n＜90d；

VII、施工方法的影响P128混凝土人工拌和加料顺序：

首先家加干水泥和砂子均拌，然后加碎石均拌，最后加水均拌。

（3）提高混凝土强度的措施P129；

（4）混凝土的变形P130

I、化学缩减；

II、温度变形；干湿变形；荷载作用下的变形

A、混凝土在短期荷载作用下的变形——应力较小时，弹性变形；应力消失后，恢复原状——应力稍大时，弹塑性变形；应力消失后，产生残余变形。

B、混凝土在长期荷载作用下的变形——徐变P132

2、混凝土的耐久性——指混凝土经久耐用的性质P133

（1）混凝土常见的几种耐久性问题

I、混凝土的抗渗性

II、混凝土的抗冻性

III、混凝土抗侵蚀性

（2）影响混凝土耐久性的因素

I、组成材料的质量与比例；

II、混凝土本身的密实度；

III、孔隙率、孔隙特征和环境条件。

（3）提高混凝土耐久性的措施

I、主要途径

A、控制设计质量——控制最大水灰比；控制最小水泥用量；

B、控制施工质量——提高混凝土的密实度。

II、其它途径P137

九、混凝土的质量控制与评定

1、混凝土质量控制的必要性P138

2、混凝土的波动规律P138

3、混凝土质量评定的数理统计方法

（1）混凝土强度的质量评定；

（2）混凝土生产工具质量水平的评定；

（3）混凝土配制强度。

5.4水泥混凝土的配合比设计

一十、概念

1、配合比：

混凝土中各组成材料的质量比或体积比，常用质量比表示。

混凝土中材料———水泥：

水：

砂：

碎石（或卵石）

质量（干材料）——C：

W：

S：

G

质量比——————1：

：

：

一十一、设计目的

主要根据技术（强度、工作性和耐久性）和经济的要求来确定混凝土的组成混凝土的组成配合比例，达到技术经济合理。

一十二、表示方法

1、每m3混凝土各组成材料的用量（kg）；

2、各种材料的相对比例（常用质量比，以水泥的质量为“1”个单位）；

3、每搅拌筒中需要加入的各材料用量（工地上常用0.4m3）。

一十三、基本原理（1m3）

1、用水量方程（一般可以查表）：

参考方程W=

（h+k）其中W——加水量（kg），h——坍tan落度（mm），k——与骨料和Dmax有关的系数。

2、强度方程

f28=Af实（

-B）=1.13Af标（

-B）P125

3、混凝土总量方程

重量法：

C+W+S+G=2400

体积法：

+

+

+

+10α=1000（cm3）,ρW=1.0g/cm3，10α—空气体积，α—混凝土含气量的百分率，一般取1。

4、砂率方程

m=

×100%，可以查表。

一十四、设计方法步骤

1、试配强度的确定

理论上，f设计=f28，

实际上，为了安全起见，f配制（fcu，o）=f设计（fcu，k）+1.645σ，σ——混凝土的均方差。

2、水灰比计算

由f配制（fcu，o）=1.13Af标（

-B）求得：

并用耐久性校核

P137。

3、确定用水量，一般查表P119。

计

4、计算水泥用量

C=

，并用耐久性校核。

P137

5、确定砂率m，一般查表。

P120

6、计算砂、石用量

C+W+S+G=2400

m=

×100%

画出初步配合比表

初步配合比

C

W

S

G

每m3中各材料质量（kg）

290

180

682

1214

初步配合比

1

0.62

2.35

4.19

7、试拌调整

（1）工作性调整——如果拌和物的坍落度不能满足要求时，保证

不变情况下调整水量和砂率，直到符合要求为止。

（2）强度复核，取三组试件，养护28d。

I、水灰比较少0.05；

II、标准水灰比；

III、水灰比增加0.05。

8、换算施工配合比，如果施工现场实测砂的含水率a%，石的含水率b%。

（1）水泥：

C′=C；

（2）砂：

S′=S+=S（1+a%）；

（3）碎石：

G′=G+=G（1+b%）；

（4）水：

W=W-（S×a%+G×b%）

施工现场配合比

C

W

S

G

每中各材料质量（kg）

290

180

682

1214

初步配合比

1

0.62

2.35

4.19

每斗（0.4m3）中各材料用量（kg）

2包+16kg

2分钟10秒

2手推车（平）+33kg

4手推车（平）

9、容重校核P145和掺外加剂P146实例。

例题：

P167。

作业：

P167第71～3题。

5.5混凝土外加剂

一十五、概述

1、概念：

外加剂——在混凝土拌合物中掺入量一般大于水泥质量5％、能改善混凝土拌合物或硬化后混凝土性质的材料，称为外加剂。

2、常用外加剂有如下几种：

（1）普通减水剂——在保持混凝土稠度不变的条件下，具有一般减水增强作用的外加剂。

（2）高效减水缉——在保持混凝土稠度不变的条件下，具有大幅度减水增强作用的外加剂。

（3）引气剂——在混凝土搅拌过程中，能引入大量分布均匀的微小气泡，以减少混凝土拌合物泌水离析、改善和易性，并能显著提高硬化混凝土抗冻融耐久性的外加剂。

（4）引气减水剂——兼有引气和减水作用的外加剂。

（5）缓凝剂——能延缓混凝土凝结时间，并对其后期强度发展无不利影响的外加剂。

（6）缓凝减水缉——兼有缓凝和减水作用的外加剂。

（7）早强剂——能提高混凝土早期强度，并对其后期强度无显著影响的外加剂。

（8）早强减水剂——兼有早强和减水作用的外加剂。

（9）防冻剂——在规定温度下，能显著降低混凝土的冰点，使混凝土液相不冻结或仅部分冻结，以保证水泥的水化作用，并在一定的时间内获得预期强度的外加剂。

（10）膨胀剂——能使混凝土（砂浆）在水化过程中产生一定的体积膨胀，并在有约束条件下产生适宜自应力的外加剂。

钢筋阻锈剂——加入混凝土中能阻止或减缓钢筋腐蚀的外加剂。

一十六、常用混凝土的外加剂

1、普通减水剂

（1）常用减水剂的品种

I、木质素系列减水剂——木钙粉（M剂）

II、萘（nai）系减水剂——品种多

III、树脂类减水剂——SM树脂减水剂

（2）课件内容：

木质素磺酸盐类减水剂是利用生产化学纤维浆的下脚料，提取酒精后的废液，经喷雾干燥而成。

主要品种有M型、CH等。

尤以M型应用最广。

　　M型减水剂，简称M剂。

其主要成分为木质素磺酸钙，含量60％，还原性物质含量低于12％，pH值4.5～5.5。

M剂为阴离子表面活性剂。

　　M剂适宜掺量为0.2％～0.3％。

减水率10％左右，若不减水，坍落度可提高10cm左右。

混凝土28d强度提高10％～20％，若保持强度不变，则可节约水泥10％。

M剂对混凝土有缓凝作用，一般缓凝1～3h，低温下缓凝性更强，掺量过多，缓凝严重。

　　M剂为引气型减水型，它使混凝土的含气量由不掺时的2％增为3.6％，这对混凝土强度有影响，但对混凝土抗冻性有利。

另外，掺M剂的混凝土不宜蒸汽养护。

　　另外，掺M型减水剂后有的混凝土收缩会稍有增大，但不会因此造成混凝土制品开裂。

　　糖蜜系减水剂是以制糖厂生产过程中提炼食糖后剩下的废液（糖渣、废蜜）为原料，用石灰中和成盐的物质，为棕褐色粉状固体或糊状液体，其中含还原糖和转化糖糖蜜系减水剂较多，pH值9～10，属非离子表面活性剂。

目前国内产品有3FG、TF、ST等。

　　适宜掺量为0.2～0.3％，减水率6％～10％，混凝土28d强度增强15％～20％，若保持原强度不变，可节约水泥10％左右。

掺糖密减水剂的混凝土，初、终凝时间均要延长，一般延缓3h以上。

同时，水化热显著降低，对混凝土弹性模量、抗渗、抗冻等耐久性也均有提高，对钢筋无锈蚀作用。

　　糖蜜减水剂由于其具有强缓凝性，因此更多的是作为缓凝剂使用，适用于大体积混凝土浇注及夏季混凝土施工（如滑模），多用于水工混凝土工程。

一般工程应用时，可与早强剂复合使用。

2、早强剂及早强减水剂

（1）氯（lv）盐类早强剂——氯化钙

（2）硫酸类早强剂——硫酸纳

（3）有机胺类早强剂——三乙醇胺

（4）复合早强剂——复合配方P108

3、课件内容：

（1）种类

早强剂是指能提高混凝土早期强度，并对后期强度无显著影响的外加剂。

早强减水剂是指兼有早强和减水作用的外加剂。

　　混凝土工程中，可采用下列早强剂：

A.氯盐类，如氯化钙、氯化钠等；B.硫酸盐类，如硫酸钠、硫代硫酸钠等；C.有机胺类，如三乙醇胺、三异丙醇胺等；D.其他，如甲酸盐等。

（2）应用

早强剂及早强减水剂可用于蒸养混凝土及常温和最低气温不低于-5℃条件下施工的有早强或防冻要求的混凝土工程。

在下列结构中，不得在钢筋混凝土中采用氯盐、含氯盐的复合早强剂及早强减水剂：

A.相对湿度大于80％的环境中使用的结构、处于水位升降部位的结构、露天结构或经常受水淋的结构；B.与镀锌钢材或铝铁相接触部位的结构，以及有外露预埋铁件而无防护措施的结构；C.与含有酸、碱或硫酸等侵蚀性介质相接触的结构；D.经常处于环境温度为60℃以上的结构；E.使用冷拉钢筋或冷拔低碳钢丝配筋的结构；F.给排水构筑物、薄壁结构、中级和重级工作制吊车的吊车梁、屋架、落锤或锻锤基础等结构；G.电解车间和距高压直流电源100m以内的结构；H.靠近高压电源，如管电站、变电所的结构；I.预应力混凝土结构；J.含有活骨料的混凝土结构。

　　对混凝土的耐久性或其他性能有特殊要求的混凝土工程，选择早强剂或早强减水剂品种及掺量，应通过试验确定。

一十七、掺加有外加剂混凝土的设计方法P146实例