第4章水泥混凝土及砂浆复习题PPT课件

1、混凝土的徐变会使构件的变形增加，混凝土的徐变会使构件的变形增加，在钢筋混凝土截面中引起应力的重新在钢筋混凝土截面中引起应力的重新分布。对预应力钢筋混凝土结构，混分布。对预应力钢筋混凝土结构，混凝土的徐变将使钢筋的预应力受到损凝土的徐变将使钢筋的预应力受到损失。但有时徐变也对工程有利，如徐失。但有时徐变也对工程有利，如徐变可消除或减小钢筋混凝土内的应力变可消除或减小钢筋混凝土内的应力集中，使应力均匀地重新分布。对大集中，使应力均匀地重新分布。对大体积混凝土，徐变能消除一部分由温体积混凝土，徐变能消除一部分由温度变形所产生的破坏应力。度变形所产生的破坏应力。 第1页/共31页 评注评注 影响混凝土

2、徐变因素很多，影响混凝土徐变因素很多，混凝土所受初应力越大，在混凝土混凝土所受初应力越大，在混凝土制成后龄期较短时加荷，水灰比越制成后龄期较短时加荷，水灰比越大，水泥用量越多，都会使混凝土大，水泥用量越多，都会使混凝土的徐变增大；另外混凝土弹性模量的徐变增大；另外混凝土弹性模量大，会减小徐变，混凝土养护条件大，会减小徐变，混凝土养护条件越好，水泥水化越充分，徐变也越越好，水泥水化越充分，徐变也越小。小。 第2页/共31页 例例4-264-26何谓混凝土的耐久性？提高混凝土耐久性的措施有哪些？何谓混凝土的耐久性？提高混凝土耐久性的措施有哪些？ 解解 混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性

3、能的能力称为混凝土的耐久性。混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能的能力称为混凝土的耐久性。 提高混凝土耐久性的主要措施有：提高混凝土耐久性的主要措施有： （）根据工程所处环境和工程性质合理选择水泥品种。（）根据工程所处环境和工程性质合理选择水泥品种。 （）适当控制混凝土的水灰比及水泥用量。水灰比的大小是决定混凝土密实性的主要（）适当控制混凝土的水灰比及水泥用量。水灰比的大小是决定混凝土密实性的主要因素。必须严格限制最大水灰比，保证足够的水泥用量。因素。必须严格限制最大水灰比，保证足够的水泥用量。第3页/共31页（3 3）选用质量良好的砂石骨料。改）选用质量良好的砂石骨料。改善粗细骨

4、料级配，在允许的最大粒径善粗细骨料级配，在允许的最大粒径范围内尽量选用较大粒径的粗骨料。范围内尽量选用较大粒径的粗骨料。减小骨料的空隙率和比表面积。减小骨料的空隙率和比表面积。（）掺入引气剂或减水剂，提高抗（）掺入引气剂或减水剂，提高抗渗、抗冻能力。渗、抗冻能力。（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。 评注评注 提高混凝土耐久性，对于延提高混凝土耐久性，对于延长结构寿命，减少修复工作量，提高长结构寿命，减少修复工作量，提高经济效益具有重要的意义。经济效益具有重要的意义。第4页/共31页 例例4-274-27何谓混凝土的碳化？碳化对混凝土的性质有哪些影响？何谓混凝土的碳

5、化？碳化对混凝土的性质有哪些影响？ 解解 混凝土的碳化是指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水的反应。混凝土的碳化是指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水的反应。 碳化作用降低了混凝土的碱度，减弱了对钢筋的保护作用。由于水泥水化过程中生成大量碳化作用降低了混凝土的碱度，减弱了对钢筋的保护作用。由于水泥水化过程中生成大量氢氧化钙，使混凝土孔隙中充满饱和的氢氧化钙溶液，其值可达到氢氧化钙，使混凝土孔隙中充满饱和的氢氧化钙溶液，其值可达到12.612.61313。这种。这种强碱性环境能使混凝土中的钢筋表面生成一层钝化薄膜，从而保护钢筋免于锈蚀。碳化作强碱性环境

6、能使混凝土中的钢筋表面生成一层钝化薄膜，从而保护钢筋免于锈蚀。碳化作用降低了混凝土的碱度，当值低于时，钢筋表面钝化膜破坏，导致钢筋锈蚀。用降低了混凝土的碱度，当值低于时，钢筋表面钝化膜破坏，导致钢筋锈蚀。 第5页/共31页其次，当碳化深度超过钢筋的保护层时，其次，当碳化深度超过钢筋的保护层时，钢筋不但易发生锈蚀，还会因此引起体积钢筋不但易发生锈蚀，还会因此引起体积膨胀，使混凝土保护层开裂或剥落，进而膨胀，使混凝土保护层开裂或剥落，进而又加速混凝土进一步碳化。又加速混凝土进一步碳化。碳化作用还会引起混凝土的收缩，使混凝碳化作用还会引起混凝土的收缩，使混凝土表面碳化层产生拉应力，可能产生微细土表面

7、碳化层产生拉应力，可能产生微细裂缝，从而降低了混凝土的抗折强度。裂缝，从而降低了混凝土的抗折强度。 评注评注 影响混凝土碳化速度的主要因素有：影响混凝土碳化速度的主要因素有：水泥品种、水灰比、环境湿度和硬化条件水泥品种、水灰比、环境湿度和硬化条件等。空气中或蒸汽中养护的混凝土，比在等。空气中或蒸汽中养护的混凝土，比在潮湿环境或水中养护的混凝土碳化快。因潮湿环境或水中养护的混凝土碳化快。因为前者促使水泥石形成多孔结构或产生微为前者促使水泥石形成多孔结构或产生微裂缝，后者水化程度高，混凝土较密实。裂缝，后者水化程度高，混凝土较密实。第6页/共31页 例例4-284-28某框架结构工程现浇钢筋混凝土

8、梁，混凝土某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为设计强度等级为 3030，施工要求混凝土坍落度为，施工要求混凝土坍落度为，根据施工单位历史资料统计，混凝土强，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差度标准差5MPa5MPa。所用原材料情况如下：。所用原材料情况如下： 水泥：水泥：42.542.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为级普通硅酸盐水泥，水泥密度为=3.10=3.10/cm/cm，水泥强度等级标准值的富余系数为，水泥强度等级标准值的富余系数为1.081.08； 砂：中砂，级配合格，砂：中砂，级配合格， 砂子表观密度砂子表观密度osos=2.60=2.60cmcm； 石：石：5

9、 530mm30mm碎石，级配合格，碎石，级配合格， 石子表观密度石子表观密度ogog=2.65=2.65/cm/cm3 3； 试求：试求： 混凝土计算配合比；混凝土计算配合比； 2 2若经试配混凝土的和易性和强度等均符合要若经试配混凝土的和易性和强度等均符合要求，无需作调整。又知现场砂子含水率为求，无需作调整。又知现场砂子含水率为 ，石，石子含水率为子含水率为1 1，试计算混凝土施工配合比。，试计算混凝土施工配合比。第7页/共31页解解 求混凝土计算配合比求混凝土计算配合比 (1)(1)确定混确定混凝土配制强度（凝土配制强度（f fcu,0cu,0） f fcu,0cu,0= f= fcu,

10、k cu,k + 1.645+ 1.645= 30 + 1.645= 30 + 1.6455 =38.2 MPa5 =38.2 MPa (2)(2)确定水灰比确定水灰比（W/CW/C） f fce ce = = c c f fce,kce,k = 1.08 = 1.08 42.5=45.9MPa 42.5=45.9MPa 53. 09 .4507. 046. 02 .389 .4546. 0/0cebacuceafffCW， 由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，由表由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，由表 4 4- -8, 8, 干燥环境容许最大水灰比为干燥环境容许最大水灰比为 0.650.65，

11、故可确定水灰，故可确定水灰比为比为 0.530.53。 第8页/共31页（3 3）确确定定用用水水量量（m mw w0 0） 查查表表 4 46 6，对对于于最最大大粒粒径径为为 3 30 0 的的碎碎石石混混凝凝土土，当当所所需需坍坍落落度度为为时时, ,1 1m m3 3混混凝凝土土的的用用水水量量可可选选用用 1 18 85 5k kg g。 ( (4 4) ) 计计算算水水泥泥用用量量（m mc c0 0） kgCWmmwco34953. 0185/0 按按表表 4 48 8，对对于于干干燥燥环环境境的的钢钢筋筋混混凝凝土土，最最小小水水泥泥用用量量为为 2 26 60 0 ，故故可可

12、取取 m mc c0 0 3 34 49 93 3。 第9页/共31页 表 46 塑性混凝土的用水量（/3） （JGJ55-2000） 拌合物稠度 卵石最大粒径 () 碎石最大粒径 () 项目 指标 10 20 31.5 40 16 20 31.5 40 1030 190 170 160 150 200 185 175 165 3050 200 180 170 160 210 195 185 175 5070 210 190 180 170 220 205 195 185 坍 落 度() 7090 215 195 185 175 230 215 205 195 第10页/共31页表表 4 48

13、 8 混混凝凝土土的的最最大大水水灰灰比比和和最最小小水水泥泥用用量量（J JG GJ J5 55 52 20 00 00 0） 最最大大水水灰灰比比 最最小小水水泥泥用用量量（） 环环境境条条件件 结结构构物物类类别别 素素混混凝凝土土 钢钢筋筋 混混凝凝土土 预预应应力力 混混凝凝土土 素素混混凝凝土土 钢钢筋筋 混混凝凝土土 预预应应力力 混混凝凝土土 1 1. .干干燥燥环环境境 正正常常的的居居住住或或办办公公 用用房房屋屋内内部部件件 不不作作规规定定 0 0. .6 65 5 0 0. .6 60 0 2 20 00 0 2 26 60 0 3 30 00 0 无无冻冻害害 高高

14、湿湿度度的的室室内内部部件件 室室外外部部件件 在在非非侵侵蚀蚀性性土土和和 （或或） 水水中中的的部部件件 0 0. .7 70 0 0 0. .6 60 0 0 0. .6 60 0 2 22 25 5 2 28 80 0 3 30 00 0 2 2. . 潮潮湿湿环环境境 有有冻冻害害 经经受受冻冻害害的的室室外外部部件件 在在非非侵侵蚀蚀性性土土和和 （或或） 水水中中且且经经受受冻冻害害的的部部件件 高高湿湿度度且且经经受受冻冻害害中中的的室室内内部部件件 0 0. .5 55 5 0 0. .5 55 5 0 0. .5 55 5 2 25 50 0 2 28 80 0 3 30

15、00 0 有有冻冻害害和和除除冰冰剂剂的的潮潮湿湿环环境境 经经受受冻冻害害和和除除冰冰剂剂作作用用的的室室内内和和室室外外部部件件 0 0. .5 50 0 0 0. .5 50 0 0 0. .5 50 0 3 30 00 0 3 30 00 0 3 30 00 0 注注：当当用用活活性性掺掺合合料料取取代代部部分分水水泥泥时时，表表中中的的最最大大水水灰灰比比及及最最小小水水泥泥用用量量即即为为替替代代前前的的水水灰灰比比和和水水泥泥用用量量 第11页/共31页 （5 5）确定砂率（）确定砂率（s s） 查表查表4 47 7，对于采用最大粒径为，对于采用最大粒径为4040的碎石制的混凝土

16、，当水灰比为的碎石制的混凝土，当水灰比为0.530.53时，其砂时，其砂率值可选取率值可选取32%37%32%37%，采用插入法选定，现取，采用插入法选定，现取s s= = 。 表表 4-7 混凝土砂率选用表混凝土砂率选用表 （%） （） （JGJ55-2000） 卵石最大粒径卵石最大粒径 () 碎石最大粒径碎石最大粒径 () 水灰比水灰比 10 20 40 16 20 40 0.40 2632 2531 2430 3035 2934 2732 0.50 3035 2934 2833 3338 3237 3035 0.60 3338 3237 3136 3641 3540 3338 0.70

17、3641 3540 3439 3944 3843 3641 第12页/共31页（）计计算算砂砂、石石用用量量（s s0 0、g g0 0） 用用体体积积法法计计算算，将将 m mc c0 0= =3 34 49 9 ；m mw w0 0= =1 18 85 5 代代入入方方程程组组： 100011016 . 265. 21 . 3000wsogcmmmm %35%10000sgsommm 解解此此联联立立方方程程，则则得得：s s0 0= =6 64 41 1 ， g g0 0= =1 11 19 92 2 第13页/共31页（7 7）该混凝土计算配合比为：）该混凝土计算配合比为： m m3

18、3混凝土中各材料用量为：水泥：混凝土中各材料用量为：水泥： 349 349 ，水水 ：185185 ，砂：，砂：641641 ，碎石：，碎石：11921192 。以质量比。以质量比表示即为：表示即为： 水泥：砂：石水泥：砂：石= =：1.84 1.84 ：3.423.42，0.530.53 2 2确定施工配合比确定施工配合比 由现场砂子含水率为由现场砂子含水率为 ，石子含水率为，石子含水率为 1 1，则，则施工配合比为：施工配合比为： 水泥水泥 m mc c 施施 = = m mc0c0=349=349 砂子砂子 s s 施施 = = s0s0（1+3%1+3%）=641=641（1+3%1+

19、3%）=660=660 石子石子 g g 施施 = = g0g0（1+1%1+1%）=1192=1192（1+1%1+1%）=1204=1204 水水 w w 施施= = m mw0w0s s0 03%3%g0g01%1%=185=1856416413%3%119211921%=1541%=154 第14页/共31页 评注评注 耐久性问题是混凝土的一耐久性问题是混凝土的一个重要性能指标，所有混凝土均应个重要性能指标，所有混凝土均应予以考虑。因此，国家规范规定所予以考虑。因此，国家规范规定所有混凝土在配合比设计时都应当按有混凝土在配合比设计时都应当按该混凝土使用时所处的环境条件，该混凝土使用时所

20、处的环境条件，考虑其满足耐久性要求所必要的水考虑其满足耐久性要求所必要的水灰比及水泥用量值。灰比及水泥用量值。 第15页/共31页例例4-294-29某混凝土拌合物经试拌调某混凝土拌合物经试拌调整满足和易性要求后，各组成材料用整满足和易性要求后，各组成材料用量为水泥量为水泥3.153.15，水，水1.891.89，砂，砂6.246.24, , 卵石卵石12.4812.48，实测混凝土，实测混凝土拌合物表观密度为拌合物表观密度为24502450；试；试计算每计算每m m3 3 混凝土的各种材料用量。混凝土的各种材料用量。解解该混凝土拌合物各组成材料用量的比该混凝土拌合物各组成材料用量的比例为：例

21、为：C:S:G:W=3.15:6.24:12.48:1.89C:S:G:W=3.15:6.24:12.48:1.89 =1:1.98:3.96:0.60 =1:1.98:3.96:0.60第16页/共31页 由实测混凝土拌合物表观密度为由实测混凝土拌合物表观密度为24502450C+S+G+W=2450 C+S+G+W=2450 C+1.98C+3.96C+0.60C=7.54C=2450C+1.98C+3.96C+0.60C=7.54C=2450 则每则每m m3 3 混凝土的各种材料用量为：混凝土的各种材料用量为： 水泥：水泥：C=325 C=325 砂：砂：S=1.98C=644 S=1

22、.98C=644 卵石：卵石： G=3.96C=1287 kgG=3.96C=1287 kg 水：水： W=0.6C=195 kgW=0.6C=195 kg 评注评注 混凝土拌合物各组成材料的单位用量之和即为其表观密度。混凝土拌合物各组成材料的单位用量之和即为其表观密度。 第17页/共31页 例例4-304-30试述减水剂的作用机理？试述减水剂的作用机理？ 解解 减水剂属于表面活性物质。减水剂能提高混凝土拌合物和易性及混凝土强度减水剂属于表面活性物质。减水剂能提高混凝土拌合物和易性及混凝土强度的原因，在于其表面活性物质间的吸附一分散作用，及其润滑、湿润作用所致。的原因，在于其表面活性物质间的吸

23、附一分散作用，及其润滑、湿润作用所致。 水泥加水拌和后，由于水泥颗粒间分子引力的作用，产生许多絮状物而形成絮凝水泥加水拌和后，由于水泥颗粒间分子引力的作用，产生许多絮状物而形成絮凝结构，使部分拌合水（游离水）被包裹在其中，从而降低了混凝土拌合物的流动结构，使部分拌合水（游离水）被包裹在其中，从而降低了混凝土拌合物的流动性。性。 第18页/共31页当加入适量减水剂后，减水剂分子当加入适量减水剂后，减水剂分子定向吸附于水泥颗粒表面，使水泥定向吸附于水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带上电性相同的电荷，产颗粒表面带上电性相同的电荷，产生静电斥力，致使水泥颗粒相互分生静电斥力，致使水泥颗粒相互分散，导致絮凝

24、结构解体，释放出游散，导致絮凝结构解体，释放出游离水，从而有效地增大了混凝土拌离水，从而有效地增大了混凝土拌合物的流动性，使水泥更好地被水合物的流动性，使水泥更好地被水湿润而充分水化，因而混凝土强度湿润而充分水化，因而混凝土强度得到提高。得到提高。 第19页/共31页 评注评注 大量试验表明，减水剂大量试验表明，减水剂品种不同，其作用机理不完全相品种不同，其作用机理不完全相同。如木钙减水剂可明显降低表同。如木钙减水剂可明显降低表面张力，而萘系减水剂则几乎不面张力，而萘系减水剂则几乎不降低表面张力，但静电斥力提高降低表面张力，但静电斥力提高较大。所以萘系减水剂的分散力较大。所以萘系减水剂的分散力

25、强于木钙减水剂，而润湿作用可强于木钙减水剂，而润湿作用可能不及木钙减水剂。当然分散作能不及木钙减水剂。当然分散作用强的本身也有利于提高润湿和用强的本身也有利于提高润湿和润滑作用。润滑作用。第20页/共31页例例4-314-31简述什么是粉煤灰效应？简述什么是粉煤灰效应？解解粉煤灰由于其本身的化学成分、结构和颗粉煤灰由于其本身的化学成分、结构和颗粒形状等特征，在混凝土中可产生下列三粒形状等特征，在混凝土中可产生下列三种效应，总称为种效应，总称为“粉煤灰效应粉煤灰效应”。活性效应。粉煤灰中所含的活性效应。粉煤灰中所含的SiOSiO2 2和和AlAl2 2O O3 3具有化学活性，它们能与水泥水化具

26、有化学活性，它们能与水泥水化产生的产生的CaCa（OHOH）2 2反应，生成类似水泥水反应，生成类似水泥水化产物中的水化硅酸钙和水化铝酸钙，可化产物中的水化硅酸钙和水化铝酸钙，可作为胶凝材料一部分而起增强作用。作为胶凝材料一部分而起增强作用。第21页/共31页颗粒形态效应。煤粉在高温燃颗粒形态效应。煤粉在高温燃烧过程中形成的粉煤灰颗粒，绝大烧过程中形成的粉煤灰颗粒，绝大多数为玻璃微珠，掺入混凝土中可多数为玻璃微珠，掺入混凝土中可减小内摩阻力，从而可减少混凝土减小内摩阻力，从而可减少混凝土的用水量，起减水作用。的用水量，起减水作用。微骨料效应。粉煤灰中的微细微骨料效应。粉煤灰中的微细颗粒均匀分布

27、在水泥浆内，填充孔颗粒均匀分布在水泥浆内，填充孔隙和毛细孔，改善了混凝土的孔结隙和毛细孔，改善了混凝土的孔结构，增大了密实度。构，增大了密实度。 第22页/共31页 评注评注 由于粉煤灰效应的结果，由于粉煤灰效应的结果，粉煤灰可以改善混凝土拌合物的流动粉煤灰可以改善混凝土拌合物的流动性、保水性、可泵性等性能，并能降性、保水性、可泵性等性能，并能降低混凝土的水化热，以及提高混凝土低混凝土的水化热，以及提高混凝土的抗化学侵蚀、抗渗、抑制碱一骨料的抗化学侵蚀、抗渗、抑制碱一骨料反应等耐久性能。反应等耐久性能。混凝土中掺入粉煤灰取代部分水泥后，混凝土中掺入粉煤灰取代部分水泥后，混凝土的早期强度将随掺入

28、量增多而混凝土的早期强度将随掺入量增多而有所降低，但有所降低，但2828以后长期强度可以以后长期强度可以赶上甚至超过不掺粉煤灰的混凝土。赶上甚至超过不掺粉煤灰的混凝土。第23页/共31页 砂浆砂浆 例例4-32 4-32 新拌砂浆的和易性包括哪两方面含义？如何测定？新拌砂浆的和易性包括哪两方面含义？如何测定？ 解解 砂浆的和易性包括流动性和保水性两方面的含义。砂浆的和易性包括流动性和保水性两方面的含义。 砂浆流动性是指砂浆在自重或外力作用下产生流动的性质，也称稠度。流动性用砂浆流动性是指砂浆在自重或外力作用下产生流动的性质，也称稠度。流动性用砂浆稠度测定仪测定，以沉入量（）表示。砂浆稠度测定仪

29、测定，以沉入量（）表示。 砂浆的保水性是指新拌砂浆保持其内部水分不泌出流失的能力。砂浆的保水性用砂浆砂浆的保水性是指新拌砂浆保持其内部水分不泌出流失的能力。砂浆的保水性用砂浆分层度仪测定，以分层度（）表示。分层度仪测定，以分层度（）表示。 第24页/共31页 评注评注 影响砂浆稠度、分层影响砂浆稠度、分层度的因素很多，如胶凝材料度的因素很多，如胶凝材料种类及用量、用水量，砂子种类及用量、用水量，砂子粗细和粒形、级配、搅拌时粗细和粒形、级配、搅拌时间等。为提高水泥砂浆的保间等。为提高水泥砂浆的保水性，往往掺入适量的石灰水性，往往掺入适量的石灰膏。膏。 第25页/共31页 例例4-33 4-33

30、影响砂浆抗压强度的主要因素有哪些？影响砂浆抗压强度的主要因素有哪些？ 解解 砂浆的强度除受砂浆本身的组成材料及配比影响外，还与基层的吸水性能有关。对于砂浆的强度除受砂浆本身的组成材料及配比影响外，还与基层的吸水性能有关。对于不吸水基层（如致密石材），这时影响砂浆强度的主要因素与混凝土基本相同，即主不吸水基层（如致密石材），这时影响砂浆强度的主要因素与混凝土基本相同，即主要决定于水泥强度和水灰比。对于吸水基层（如粘土砖及其他多孔材料），这时由于要决定于水泥强度和水灰比。对于吸水基层（如粘土砖及其他多孔材料），这时由于基层能吸水，当其吸水后，砂浆中保留水分的多少取决于其本身的保水性，而与水灰基层能吸水，当其吸水后，砂浆中保留水分的多少取决于其本身的保水性，而与水灰比关系不大。因而，此时砂浆强度主要决定于水泥强度及水泥用量。比关系不大。因而，此时砂浆强度主要决定于水泥强度及水泥用量。第26页/共31页 评注评注 对于不吸水基层和吸水基层对于不吸水基层和吸水基层影响砂浆抗压强度的主要因素原则上是影响砂浆抗压强度的主要因素原则上是一致的。虽然对于吸水基层表面上与水一致的。虽然对于吸水基层表面上与水灰比无关，但实际上有关。这是因为，灰比无关，但实际上有关。这是因为，砌筑吸水性强的