第 混凝土学习.pptx
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1、具有特殊性能的砼:高强砼高性能砼流态砼耐热砼耐酸砼第1页/共171页砼材料的特点:原材料丰富、造价低廉具有可浇注性(可模性)强度高、耐久性好、耐火性好配制灵活、适应性好与钢筋有牢固的粘结力生产能耗较低但自重大、硬化慢、抗拉强度低(脆性)第2页/共171页按生产和施工工艺可分为:预拌砼(商品砼)泵送砼喷射砼碾压砼水下砼 真空吸水砼离心砼第3页/共171页土木工程对砼的基本要求:具有符合设计要求的强度具有与施工条件相适应的和易性具有与工程环境相适应的耐久性具有较好的经济性第4页/共171页4.1 砼的组成材料 砼是由水泥、砂、石和水组成,另外还常加入适量的掺合料和外加剂。在砼中,砂、石起骨架作用,
2、称为骨(集)料。水泥与水形成水泥浆,水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。在硬化前,水泥浆起润滑作用,赋予拌合物一定的和易性,便于施工。水泥浆硬化后,则将骨料胶结成为一个坚实的整体。第5页/共171页一一 水泥水泥水泥是砼中最重要的组分。水泥品种的选择:应根据工程性质与特点,环境条件及施工条件,结合水泥的特性进行合理的选择。水泥强度等级的选择:应当与砼的设计强度等级相适应。经验证明,配制C30以下的砼,水泥强度等级为砼强度等级的1.11.8倍,配制40以上的砼,为1.01.5倍。第6页/共171页二二 细骨料(砂)细骨料(砂)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)
3、称为细骨料。砼用砂的技术要求如下:第7页/共171页1 砂的粗细程度与级配砂的粗细程度,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。在砼中,砂子的表面需要由水泥浆包裹,砂子的总表面积愈大,则需要包裹砂粒表面的水泥浆就愈多。一般说来,用粗砂拌制砼比用细砂所需的水泥浆为省。第8页/共171页级配:指骨料中颗粒的搭配情况,包括颗粒的粒径大小和数量多少。在砼中砂粒之间的空隙是由水泥浆填充,为达到节约水泥和提高强度的目的,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。以获得较好的技术
4、经济性。第9页/共171页在拌制砼时,砂的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(级配良好),这样的砂比较理想,不仅水泥浆用量较少,而且还可提高砼的密实度与强度。第10页/共171页砂的颗粒级配和粗细程度,常用筛分(析)试验进行测定。用级配区表示砂的颗粒级配,用细度模数表示砂的粗细。第11页/共171页筛分析的方法:用一套孔径为9.50、4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15mm的标准筛,将500g的干砂试样由粗到细依次过筛,然后称得各筛余留在筛上的砂的质量(筛余量),并计算出各筛上的分计
5、筛余百分率ai及累计筛余百分率i。第12页/共171页细度模数的计算公式为:a ai i-分计筛余百分率,即该号筛的筛 余量除以试样总量;i 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。第13页/共171页 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。普通砼用砂的细度模数一般在2.2 3.2之间较为适宜。第14页/共171页国家规范将细度模数为 3.7 1.6 的普通砼用砂,以0.60mm筛孔的累计筛余量分成三个级配区,如表4-1所示及图4-1所
6、示。普通砼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。第15页/共171页第16页/共171页图4-14-1砂的1 1、2 2、3 3级配区曲线第17页/共171页例4-4-某干砂500g500g的筛分结果如下表所列。试计算该砂的细度模数并评定其级配第18页/共171页第19页/共171页第20页/共171页砂按技术要求分为三类:类宜用于强度等级 C60 C60的砼类宜用于强度等级 C30-C60C30-C60的砼及有抗冻抗渗或其他要求的砼;类宜用于强度等级 C30 C30的砼和建筑砂浆第21页/共171页2 砂中有害杂质的含量为保证砼的质量,砂中有害杂质的含量,应符合国家技术
7、规范的规定。第22页/共171页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 2及2 2)起作用,产生碱骨料反应,使砼发生膨胀开裂。第23页/共171页对砂的技术要求:(需记住)级配好、质地坚硬;洁净、杂质少;有害成份不超标。第24页/共171页三三 粗骨料(石)粗骨料(石)粒径大于4.754.75的骨料为粗骨料(卵石和碎石)。对用于配制普通砼的卵石和碎石有以下技术要求:第25页/共171页1 1 最大粒径、颗粒级配 (1 1)石子最大粒径(D Dmaxmax)石子颗粒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,砼中包裹石子
8、所需水泥浆体积减少,即砼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砼的强度。第26页/共171页石子最大粒径(D Dmaxmax)过大时,由于骨料与水泥砂浆粘结面积下降等原因造成砼的强度下降。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。第27页/共171页根据我国砼施工规范规定:粗骨料的最大粒径不得大于结构物最小断面短边长度的/;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。第28页/共171页(2 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2.362.36、4.754.75、9
9、.59.5、16.016.0、19.019.0、26.526.5、31.531.5、37.537.5、53.053.0、63.063.0、75.075.0和9090等十二种孔径的圆孔筛进行筛分。第29页/共171页 石子的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砼混合料,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。第30页/共171页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,以降低石子的空隙率。由间断级配制成的砼,可以节约水
10、泥。由于其颗粒粒径相差较大,砼混合物容易产生离析现象,导致施工困难。第31页/共171页石子颗粒级配范围应符合规范要求。碎石、卵石的颗粒级配规格见表4-3 4-3(表 4-6)4-6)。第32页/共171页第33页/共171页2 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555cm 立方体,或直径与高度均为5cm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砼强度等级之比,不应低于1.5。第34页/共171页压碎指标是将一定重量气干状态下10102020的石子装入一定规格的金属圆桶内
11、,在试验机上施加荷载到200200,卸荷后称取试样质量(0 0),再用孔径为2.362.36的筛子筛除被压碎的细粒,称取试样的筛余量(m m1 1),用下式计算压碎指标:a a-压碎指标值,%;0 0-试样质量,g g;m m1 1-压碎试验后试样的筛余量,g g。压碎指标值越小,骨料的强度越高。第35页/共171页(2 2)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。第36页/共171页3 有害杂质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
12、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。第37页/共171页粗骨料中的针状(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0.40.4倍)颗粒,不仅影响砼的和易性,而且会使砼的强度降低。骨料中针状颗粒含量,应符合规范中的规定。第38页/共171页第39页/共171页4 骨料的饱和面干吸水率骨料的几种含水状态如图所示。第40页/共171页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。第4
13、1页/共171页骨料在饱和面干状态时的含水率,称为饱和面干吸水率。当拌制砼时,由于骨料含水量的不同,将影响砼的用水量和骨料用量。计算砼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。第42页/共171页砂石骨料的这一特性,在设计和称料拌合砼中应加以注意,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。第43页/共171页对石子的技术要求(需记住)级配好、强度高;粒径适中、粒形好;洁净、杂质少;有害成份不超标。第44页/共171页四四 水水在拌制和养护砼用的水中,不得含
14、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砼。第45页/共171页污水、PH4的酸性水、含硫酸盐(按SO3计)超过1的水均不得使用。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,一般不得用海水拌制砼。对水质有疑问时,可将该水与洁净水分别制成砼试块,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,就可用此水来拌制砼。第46页/共171页4.2 砼的技术性质 砼在未凝结硬化以前,称为砼拌合物(砼混合料)或新拌砼。砼拌合物必须具有良好的和易性,便于施工,以保证能获得良好的浇灌质量;砼拌合物凝
15、结硬化以后,应具有足够的强度和适当的变形,以保证建筑物能安全地承受设计荷载;并应具有必要的耐久性。第47页/共171页4.2 砼的技术性质砼应具备的四项技术性质:和易性(工作性)强度变形耐久性第48页/共171页和易性(工作性)一 和易性的概念和易性是指砼拌合物易于施工操作(拌合、运输、浇灌、捣实)并能获得质量均匀、成型密实的性能。和易性是一项综合的技术性质,包括有流动性、粘聚性和保水性等三方面的性质。第49页/共171页流动性是指砼拌合物在本身自重或施工机械振捣的作用下,能产生流动,并均匀密实地填满模板的性能。流动性的大小取决于砼拌合物中用水量或水泥浆含量的多少。第50页/共171页粘聚性是
16、指砼拌合物在施工过程中其组成材料之间有一定的粘聚力,不致产生分层和离析的性能。粘聚性的大小主要取决于细骨料的用量以及水泥浆的稠度。第51页/共171页保水性是指砼拌合物在施工过程中,具有一定的保水能力,不致产生严重泌水的性能。保水性差的砼拌合物,由于水分分泌出来会形成容易透水的孔隙,从而降低砼的密实性。第52页/共171页二 和易性测定及评价指标目前,尚没有能够全面反映砼拌合物和易性的测定方法。在工地和试验室,通常是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。第53页/共171页测定方法:()坍落度法 将砼拌合物按规定方法装入标准圆锥筒(坍落度筒)中,逐层插捣并装满刮平后,垂直提起圆
17、锥筒,砼拌合物由于自重将会向下坍落。坍落的高度(以毫米计),即为坍落度。坍落度越大,则砼拌合物的流动性越大。第54页/共171页在做坍落度试验的同时,应观察砼拌合物的粘聚性、保水性及含砂等情况,以更全面地评定砼拌合物的和易性。坍落度法适用于骨料最大粒径不大于40,坍落度值不小于10的砼拌合物。第55页/共171页根据坍落度不同,将砼拌合物分为:大流动性砼(坍落度大于160)流动性砼(坍落度为100150)塑性砼(坍落度为5090)低塑性砼(坍落度为1040)小于10的拌合物为干硬性砼第56页/共171页()维勃稠度法(法)对干硬性的砼拌合物通常采用维勃稠度仪测定其稠度。第57页/共171页测试
18、方法:在维勃稠度仪上的坍落度筒中按规定方法装满拌合物,垂直提起坍落度筒,在拌合物试体顶面放一透明圆盘,开启振动台,同时用秒表计时,在透明圆盘的底面完全被水泥浆填满的瞬间,停止秒表,关闭振动台。此时可认为砼混合物已密实。读出秒表的秒数,称为维勃稠度。第58页/共171页该法适用于粗骨料最大粒径不超过40,维勃稠度在30之间的砼拌合物的稠度测定。第59页/共171页三 和易性的选择砼的坍落度,主要依据构件截面大小,钢筋疏密和捣实方法来确定。当截面尺寸较小或钢筋较密,或采用人工插捣时,坍落度可选择大些。反之,如构件截面尺寸较大,钢筋较疏,或采用振动器振捣时,坍落度可选择小些。砼结构工程施工及验收规范
19、(GB50204-1992GB50204-1992)关于坍落度选择的规定:第60页/共171页第61页/共171页四 影响和易性的因素()水泥浆的数量 在砼拌合物中,水泥浆包裹骨料表面,填充骨料空隙,使骨料润滑,提高混合料的流动性。在水灰比不变的情况下,单位体积混合物内,随水泥浆的增多,混合物的流动性增大。混合物中水泥浆的数量以满足流动性要求为宜。第62页/共171页若水泥浆过多,超过骨料表面的包裹限度,就会出现流浆现象,这既浪费水泥又降低砼的性能。如水泥浆过少,达不到包裹骨料表面和填充空隙的目的,使粘聚性变差,流动性低,不仅产生崩塌现象,还会使砼的强度和耐久性降低。第63页/共171页()水
20、泥浆的稠度 水泥浆的稀稠,取决于水灰比的大小。水灰比小,水泥浆稠,拌合物流动性就小,砼拌合物难以保证密实成型。若水灰比过大,又会造成砼拌合物的粘聚性和保水性不良,而产生流浆、离析现象。第64页/共171页水泥浆的数量和稠度取决于用水量和水灰比。实际上用水量是影响砼流动性最大的因素。当用水量一定时,水泥用量适当变化(增减501003)时,基本上不影响砼拌合物的流动性,即流动性基本上保持不变。由此可知,在用水量相同的情况下,采用不同的水灰比可配制出流动性相同而强度不同的砼。第65页/共171页第66页/共171页(3)(3)砂率 砂率是指砼中砂的用量占砂、石总用量的百分率。g0g0每立方米砼的粗骨
21、料用量(kgkg)s0s0每立方米砼的细骨料用量(kgkg)s s砂率()P P 粗骨料的空隙率()0s0s 、0g 0g 砂、石堆积密度(kg/mkg/m3 3)第67页/共171页混合料中,砂用来填充石子的空隙。在水泥浆一定的条件下,若砂率过大,则骨料的比面及空隙率增大,砼就显得干稠,流动性小。如要保持一定的流动性,则要多加水泥浆,耗费水泥。若砂率过小,砂浆量不足,不能在粗骨料的周围形成足够的砂浆层起润滑和填充作用,也降低混合物流动性,还会使粘聚性、保水性变差,砼显得干涩,粗骨料离析,水泥浆流失,甚至出现溃散现象。第68页/共171页砂率既不能过大,也不能过小,应通过试验找出最佳(合理)砂
22、率。也可参照表4-74-7选用。第69页/共171页第70页/共171页()其他影响因素 水泥品种,骨料种类,粒形和级配以及外加剂等,都对砼拌合物的和易性有一定影响。第71页/共171页水泥的标准稠度用水量大,则拌合物的流动性小。骨料的颗粒较大,形状圆整,表面光滑及级配较好时,则拌合物的流动性较大。在砼拌合物中加入外加剂时(如减水剂),能显著地改善和易性。第72页/共171页砼拌合物的和易性还与时间,温度、湿度有关。拌合物拌制后,随时间延长,流动性减小。温度越高,水分丢失越快,坍落度损失越大;湿度越大,水分蒸发越慢,坍落度损失越小。第73页/共171页砼的强度一 砼的强度与强度等级()抗压强度
23、标准值和强度等级 立方体抗压强度(fcu)按照标准的制作方法制成边长为150mm的立方体试件,在标准养护条件(温度202,相对湿度95以上)下,养护至28龄期,按照标准的试验方法测定其抗压强度值,称为砼立方体抗压强度(以fcu表示,单位为a)第74页/共171页测定砼立方体试件抗压强度,也可以按粗骨料最大粒径的尺寸而选用不同的试件尺寸。但在计算其抗压强度时,应乘以换算系数,以得到相当于标准试件的试验结果。对于边长为 100mm的立方体试件,换算系数为0.95;边长为200mm的立方体试件,换算系数为1.05。第75页/共171页 立方体试件抗压强度标准值(fcu,k)立方体抗压强度(fcu)只
24、是一组砼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。而立方体抗压强度标准值(fcu,k)是按数理统计方法确定,具有不低于95保证率的立方体抗压强度。第76页/共171页 强度等级砼的强度等级是根据立方体抗压强度标准值来确定的。我国现行规范规定,普通砼按立方体抗压强度标准值划分为:C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80等强度等级第77页/共171页(2)轴心抗压强度(fcp)为了使砼强度接近于实际受力情况,在计算轴心受压构件(如柱子、衍架腹杆等)时,采用砼的轴心抗压强度作为依据。我国标准规定,测定轴心抗压强度采
25、用150150300mm棱柱体作为标准试件。试验证明,棱柱体强度与立方体强度的比值为0.70.8。第78页/共171页(3)劈裂抗拉强度(fts)(4)砼抗折强度(fcf)道路路面或机场跑道用砼,是以抗折强度为主要设计指标。水泥砼的抗弯强度试验是以标准方法制备成 150150550的抗折试件,在标准条件下养护28d后,按三分点加荷,测定其抗弯强度(fcf),第79页/共171页二 影响砼强度的因素(1)水泥强度与水灰比 水泥是砼中的活性组分,其强度大小直接影响着砼强度的高低。在配合比相同的条件下,所用的水泥标号越高,制成的砼强度也越高。当用同一品种同一标号的水泥时,砼的强度主要取决于水灰比。第
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