第五章混凝土PPT课件

1、1二、砼的发展史二、砼的发展史1 1、无筋砼、无筋砼混凝土工业的第一次革命混凝土工业的第一次革命 水泥砼（波特兰混凝土）水泥砼（波特兰混凝土）2 2、钢筋砼、钢筋砼混凝土工业的第二次革命混凝土工业的第二次革命3 3、预应力钢筋砼、预应力钢筋砼混凝土工业的第三次革混凝土工业的第三次革命命4 4、现代砼、现代砼纤维混凝土纤维混凝土 聚合物混凝土聚合物混凝土第1页/共112页2第2页/共112页3三、种类三、种类表观密度表观密度胶凝材料胶凝材料结构结构第3页/共112页4表观密度表观密度胶凝材料胶凝材料结构结构三、种类三、种类第4页/共112页5表观密度表观密度胶凝材料胶凝材料结构结构三、种类三、种

2、类第5页/共112页6表观密度表观密度胶凝材料胶凝材料结结 构构三、种类三、种类第6页/共112页7普通砼的特点：普通砼的特点： 优点： 1、原料丰富，加工简单，能耗低。 2、可浇筑不同形状、大小的制品构件，并可做各种饰面。 3、与钢筋收缩膨胀率相近。 4、可现浇、可预制，也可加入各种外加剂。 缺点：抗拉强度低，变形小，自重大，脆性破坏。第7页/共112页8第二节第二节 普通砼的组成材料普通砼的组成材料一、水泥一、水泥二、骨料二、骨料三、拌合及养护用水三、拌合及养护用水四、砼外加剂四、砼外加剂五、矿物掺合料五、矿物掺合料第8页/共112页9混凝混凝土的土的结构结构第9页/共112页10一、水泥

3、一、水泥1.1.品种的选择品种的选择五大品种水泥、特种水泥五大品种水泥、特种水泥2.2.强度等级强度等级原则：原则：高对高，低对低高对高，低对低 ( (约为混凝土强度等级的约为混凝土强度等级的1.01.01.51.5倍倍) )3.3.检测指标检测指标细度、凝结时间、安定性、强细度、凝结时间、安定性、强度度4.4.用量用量混凝土配合比设计计算确定混凝土配合比设计计算确定第10页/共112页11常用水泥混凝土的选用参考表常用水泥混凝土的选用参考表水泥品种水泥品种使用部位及环境使用部位及环境硅酸盐硅酸盐水泥水泥普通普通水泥水泥矿渣矿渣水泥水泥火山灰火山灰水泥水泥粉煤灰粉煤灰水泥水泥工工程程特特点点1

4、.1.厚大体积混凝土厚大体积混凝土2.2.快硬混凝土快硬混凝土3.3.高强（高于高强（高于C40C40）混凝土）混凝土4.4.有抗渗要求的混凝土有抗渗要求的混凝土5.5.耐磨混凝土耐磨混凝土环环境境条条件件1.1.在普通气候环境中混凝土在普通气候环境中混凝土2.2.在干躁环境中混凝土在干躁环境中混凝土3.3.在高湿度环境中或永远在水下砼在高湿度环境中或永远在水下砼4.4.在严寒地区的露天混凝土，寒冷地在严寒地区的露天混凝土，寒冷地区处在水位升降范围内的混凝土区处在水位升降范围内的混凝土5.5.严寒地区在水位升降范围内的砼严寒地区在水位升降范围内的砼注：注：号表示优先选用；表示可以使用；号表示优

5、先选用；表示可以使用；表示不得使用。表示不得使用。第11页/共112页12二、集料（骨料）二、集料（骨料）骨骨料料的的饱饱干干吸吸水水率率全干状态气干状态饱和面干状态 湿润状态骨 料 的 含 水 状 态第12页/共112页13三、拌合及养护用水三、拌合及养护用水1.1.拌和用水水质不纯最常见的危害拌和用水水质不纯最常见的危害影响混凝土的和易性和凝结；影响混凝土的和易性和凝结；有损于混凝土强度发展；有损于混凝土强度发展；降低混凝土耐久性降低混凝土耐久性, ,加快钢筋腐蚀加快钢筋腐蚀, ,导致预应力钢筋脆导致预应力钢筋脆断；断；使混凝土表面出现污斑等。使混凝土表面出现污斑等。2.2.为保证砼的质量

6、和耐久性，必须使用合格水为保证砼的质量和耐久性，必须使用合格水水的分类：水的分类：饮用水、地表水、地下水、海水以及经适当饮用水、地表水、地下水、海水以及经适当处理处理 或处置后的工业废水。或处置后的工业废水。要要 求：求：能饮用的水均能用于制备砼。能饮用的水均能用于制备砼。第13页/共112页14四、砼外加剂四、砼外加剂1.1.定义：定义：在拌制砼过程中掺入能改善砼性能的物质，一在拌制砼过程中掺入能改善砼性能的物质，一般掺量不大于水泥质量的般掺量不大于水泥质量的5%5%（特殊情况除外）。（砼第（特殊情况除外）。（砼第五组分）五组分）2.2.功能功能: （1 1）改善流变性能（减水剂、引气剂、泵

7、送剂、保水剂、）改善流变性能（减水剂、引气剂、泵送剂、保水剂、 灌浆剂等）灌浆剂等） （2 2）调节凝结时间、硬化性能（）调节凝结时间、硬化性能（缓凝剂、早强剂、速凝缓凝剂、早强剂、速凝剂等剂等） （3 3）改善耐久性（引气剂、阻锈剂、防水剂等）改善耐久性（引气剂、阻锈剂、防水剂等） （4 4）改善其他性能（加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、）改善其他性能（加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、 碱碱- -集料反应抑制剂等）集料反应抑制剂等） 3.3.掺加方法掺加方法：先掺法、后掺法、同掺法、分次加入法。第14页/共112页15 4.4.常用外加剂常用外加剂（1 1）减水剂）减水剂 a. a.技术经济

8、效益技术经济效益 工作性、水泥用量不变，可以减少用水量，提高工作性、水泥用量不变，可以减少用水量，提高强度强度 用水量、水泥用量不变用水量、水泥用量不变, ,可增大混凝土的流变性可增大混凝土的流变性 工作性、强度不变工作性、强度不变, ,可节约水泥用量可节约水泥用量 b. b.减水剂的种类减水剂的种类 木质素磺酸盐类木质素磺酸盐类 聚烷基芳族磺酸盐类聚烷基芳族磺酸盐类 三氯氰氨胶甲醛树脂磺酸盐类三氯氰氨胶甲醛树脂磺酸盐类第15页/共112页16c.c.机理：机理：静电斥力作用等。静电斥力作用等。d.d.注意注意 掺量为水泥量的掺量为水泥量的0.5%0.5%1.0%1.0%，减水率为，减水率为1

9、0%10%27%27%； 28 28d d强度提高强度提高30%30%50%50%； 当水泥用量相同和强度相近时，可使塑当水泥用量相同和强度相近时，可使塑性混凝土的坍落度增加性混凝土的坍落度增加150150mmmm以上。以上。 适用于蒸养混凝土、高强混凝主、早强适用于蒸养混凝土、高强混凝主、早强混凝土及流态混凝土。混凝土及流态混凝土。第16页/共112页17a.a.机理：机理：b.b.常用种类：常用种类：有松香热聚物、烷基磺酸钠和烷基苯碳有松香热聚物、烷基磺酸钠和烷基苯碳酸钠等阴离子表面活性剂。酸钠等阴离子表面活性剂。c.c.适宜掺加量：适宜掺加量：为水泥用量的为水泥用量的0.005%0.00

10、5%0.01%,0.01%,混凝土混凝土中含气量为中含气量为3%3%6%6%。d.d.作用：作用：由于气泡的存在，可改善新拌混凝土的和易由于气泡的存在，可改善新拌混凝土的和易性；减少泌水和离析对硬化后的混凝土，由于气泡彼性；减少泌水和离析对硬化后的混凝土，由于气泡彼此隔离，切断毛细孔通道，使水分不易渗入。又可缓此隔离，切断毛细孔通道，使水分不易渗入。又可缓冲其结冰膨胀的作用，因而提高混凝土的抗冻性、抗冲其结冰膨胀的作用，因而提高混凝土的抗冻性、抗渗性和抗蚀性。渗性和抗蚀性。e.e.缺点：缺点：由于气泡的存在，混凝土强度有些降低。由于气泡的存在，混凝土强度有些降低。（2 2）引气剂）引气剂第17

11、页/共112页18a.a.机理：机理：早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂。早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂。早强剂对水泥中的硅酸三钙和硅酸二钙等矿物的水化早强剂对水泥中的硅酸三钙和硅酸二钙等矿物的水化有催化作用，能加速水泥的水化和硬化，而具有早强有催化作用，能加速水泥的水化和硬化，而具有早强的作用。的作用。b.b.种类：种类：通常采用复合早强剂，可以获得更为有效的通常采用复合早强剂，可以获得更为有效的早强作用。常用的早强剂有三类：无机盐类、有机盐早强作用。常用的早强剂有三类：无机盐类、有机盐类和有机复合早强剂。类和有机复合早强剂。c.c.作用：作用： 掺加三乙醇胺复合早强剂能提高砼的

12、早期掺加三乙醇胺复合早强剂能提高砼的早期强度（强度（2 2d d强度）强度）40%40%以上，使砼达到以上，使砼达到2828d d强度的养护强度的养护时间缩短时间缩短1/21/2。常用于混凝土快速低温施工。常用于混凝土快速低温施工。（3 3）早强剂）早强剂第18页/共112页19a.a.机理：机理： 缓凝剂是能延缓混凝土的凝结时间，对混凝土缓凝剂是能延缓混凝土的凝结时间，对混凝土后期物理力学性能无不利影响的外加剂。缓凝剂能延缓水后期物理力学性能无不利影响的外加剂。缓凝剂能延缓水泥凝结时间，是因为在水泥及其水化物表面上的吸附作用，泥凝结时间，是因为在水泥及其水化物表面上的吸附作用，或与水泥反应生

13、成不溶层而达到缓凝的效果。或与水泥反应生成不溶层而达到缓凝的效果。b.b.种类：种类：羟基羧酸盐：如酒石酸、柠檬酸、水杨酸等。羟基羧酸盐：如酒石酸、柠檬酸、水杨酸等。 多羟基碳水化合物：如糖蜜、多元醇等。多羟基碳水化合物：如糖蜜、多元醇等。 无机化合物：如无机化合物：如NaNa3 3POPO4 4、NaNa2 2B B4 4O O7 7、NaNa2 2SOSO4 4等。等。c.c.应用：应用：缓凝剂用于桥梁大体积混凝土工程，可延缓混凝缓凝剂用于桥梁大体积混凝土工程，可延缓混凝土的凝结时间，保持工作性，延长放热时间，消除或减少土的凝结时间，保持工作性，延长放热时间，消除或减少裂缝，保证结构整体性

14、。裂缝，保证结构整体性。（4 4） 缓凝剂缓凝剂第19页/共112页20五、矿物掺合料五、矿物掺合料 最常用最常用的矿物的矿物掺合料掺合料粉煤灰粉煤灰硅粉硅粉火力发电厂工业废渣火力发电厂工业废渣生产硅铁合金或硅钢的副产品生产硅铁合金或硅钢的副产品 具有很高的火山灰活性具有很高的火山灰活性配制一般混凝土，掺量为水泥用量的配制一般混凝土，掺量为水泥用量的5%5%10%10%；配制高强混凝土，掺量为水泥用量的配制高强混凝土，掺量为水泥用量的20%20%30%30%。第20页/共112页21第三节第三节 混凝土拌和物的性能混凝土拌和物的性能 混凝土拌合物混凝土拌合物混凝土在未凝结硬化以前，混凝土在未凝

15、结硬化以前，称作新拌混凝土或混凝土拌合物。称作新拌混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，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。以便于施工，保证能获得良好的浇灌质量。第21页/共112页22 1.1.和易性的概念和易性的概念 是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运输、浇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。灌、捣实）并能获致质量均匀、成型密实的性能。 和易性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，包括三方面的含义。义。一、混凝土拌合物的和易性一、混凝土拌合物的和易性 流

16、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第22页/共112页23 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目前，尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易性的的 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测定拌合物的流流 动性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性三方面结动性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性三方面结合合 的方法。的方法。 主要的试验方法有：主要的试验方法有：（）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（）维勃稠度法第23页/共112页24如图，混凝土拌和物分三

17、如图，混凝土拌和物分三层装入坍落度筒；层装入坍落度筒；坍落度：坍落度：筒高与坍落后试筒高与坍落后试体体 最高点之间的高最高点之间的高差。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。全面地评价混凝土拌和物全面地评价混凝土拌和物的工作性。的工作性。（1 1）坍落度 第24页/共112页25混合料分层现象示意图混合料分层现象示意图第25页/共112页26第26页/共112页27混凝土按坍落度的分类混凝土按坍落度的分类根据坍落度不同，可将混凝土分为：|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；|流动性混凝

18、土：流动性混凝土： 坍落度为坍落度为100100150150mmmm；|塑性混凝土：塑性混凝土： 坍落度为坍落度为10109090mmmm；|干硬性混凝土：干硬性混凝土： 坍落度小于坍落度小于1010mmmm。第27页/共112页28（2 2）维勃稠度试验 如图，将新拌混凝土装入坍落度筒如图，将新拌混凝土装入坍落度筒内后再拔去坍落度筒，并在新拌混内后再拔去坍落度筒，并在新拌混凝土顶上置一透明圆盘。开动振动凝土顶上置一透明圆盘。开动振动台并记录时间。台并记录时间。 维勃稠度值：从开始振动至透明圆从开始振动至透明圆盘底面被水泥浆布满瞬间止，所经盘底面被水泥浆布满瞬间止，所经历的时间。历的时间。 单

19、位：以单位：以s s计，计，( ( 精确至精确至1 1s )s ) 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。第28页/共112页293.3.混凝土拌和物的工作性选择混凝土拌和物的工作性选择依据结构物的断面尺寸、钢筋配置的疏密、捣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。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的一般对无筋大结构、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。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

20、较小、形状复杂或配筋特密的反之，对断面尺寸较小、形状复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。第29页/共112页30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

21、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、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707090mm90mm第30页/共112页31坍落度试验坍落度试验第31页/共112页32单位：单位：mmmm第32页/共112页334.4.影响和易性的因素影响和易性的因素（1 1）水泥品种（2 2）集料的性质（3 3）水泥浆的数量（4 4）水泥浆的稠度（水灰比）（5 5）砂率（6 6）外加剂（7 7）时间和温度（外因

22、）第33页/共112页34流动性小如何处理流动性小如何处理? ?1 1、优先考虑外加剂；、优先考虑外加剂；2 2、W/CW/C不变增加用水量不变增加用水量 ；3 3、加水、加水不允许。不允许。分析：大家知道，在相同材料和工艺条件下，混凝土分析：大家知道，在相同材料和工艺条件下，混凝土强强度主要取决于水灰比度主要取决于水灰比，即混凝土强度随着水灰比增大而，即混凝土强度随着水灰比增大而降低，这就是水灰比定则。但是有些技术人员和操作工降低，这就是水灰比定则。但是有些技术人员和操作工作对现场加水破坏混凝土耐久性和和易性认识不足，以作对现场加水破坏混凝土耐久性和和易性认识不足，以为用水稀释拌合物，增大坍

23、落度，便于搅拌、泵送、浇为用水稀释拌合物，增大坍落度，便于搅拌、泵送、浇筑。筑。殊不知，合理水灰比每增加殊不知，合理水灰比每增加0.050.05，混凝土强度就，混凝土强度就可能降低可能降低1010兆帕。兆帕。另外，搅拌好的混凝土是水与水泥、另外，搅拌好的混凝土是水与水泥、水泥浆与砂子、砂浆与石子之间彼此包裹和填充的混合水泥浆与砂子、砂浆与石子之间彼此包裹和填充的混合结构，结构，向其加水，会加剧混凝土离析和泌水，影响硬化向其加水，会加剧混凝土离析和泌水，影响硬化后混凝土强度和耐久性后混凝土强度和耐久性，同时会造成混凝土泵送、浇筑，同时会造成混凝土泵送、浇筑过程胀模、跑浆现象，从而产生蜂窝、麻面、

24、露筋等质过程胀模、跑浆现象，从而产生蜂窝、麻面、露筋等质量问题。量问题。第34页/共112页35第35页/共112页36第36页/共112页375.5.改善和易性的措施改善和易性的措施掺加外加剂掺加外加剂改善骨料的级配改善骨料的级配在级配良好的情况下，尽可能采用较大粒径的在级配良好的情况下，尽可能采用较大粒径的骨料。骨料。尽可能降低砂率，选用合理砂率。尽可能降低砂率，选用合理砂率。在拌和砼时，当在拌和砼时，当T T过大，应保持过大，应保持W/CW/C不变，增加不变，增加水泥浆量。当水泥浆量。当T T过小时，应保持过小时，应保持SpSp不变，增加不变，增加砂石用量。砂石用量。第37页/共112页

25、38一、混凝土变形及破坏的过程一、混凝土变形及破坏的过程二、混凝土的强度二、混凝土的强度 三、影响混凝土强度的因素三、影响混凝土强度的因素四、提高强度的措施四、提高强度的措施五、混凝土的变形性能五、混凝土的变形性能六、混凝土的耐久性六、混凝土的耐久性第四节第四节 硬化后混凝土的力学性能硬化后混凝土的力学性能（强度与变形）第38页/共112页39一、混凝土变形及破坏的过程一、混凝土变形及破坏的过程第39页/共112页40第40页/共112页41二、混凝土的强度二、混凝土的强度AFfcu1.1.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（fcufc

26、u）：按照标准的制作：按照标准的制作方法制成边长为方法制成边长为150150的正立方体试件，在标的正立方体试件，在标准养护条件（温度准养护条件（温度2020 2 2 ，相对湿度，相对湿度9595以以上）下，养护至上）下，养护至2828龄期，按照标准的测定方龄期，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法测定其抗压强度值，称为混凝土立方体抗压强度。强度。第41页/共112页42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 第42页/共112页43（2 2）立方体试件抗压强度标准值（抗压强度标准值（fcu,kfcu,k） 立方体抗压强度只是一组混凝土试件

27、抗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压强度的算术平均值，并未涉及数理统计和保证率的概念。证率的概念。 而立方体抗压强度标准值是按数理统计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方法确定，具有不低于保证率的立方体抗压强度。抗压强度。第43页/共112页44（3 3）强度等级）强度等级 混凝土的混凝土的“强度等级强度等级”是根据是根据“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值表示混凝土立方体抗压强度标准值, ,fcu,k=30MPafcu,k=30MPa。

28、我国现行我国现行GB50010-2002GB50010-2002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普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：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个强度等级。个强度等级。第44页/共112页45 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

29、的实际情况，在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心受压构件（例如柱子、衍架的腹杆等）时，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度作为依据。测都是采用混凝土的轴心抗压强度作为依据。测定其轴心抗压强度，采用定其轴心抗压强度，采用150150mmmm150m150m300mm300mm棱柱体作为标准试件，轴心抗压强度以棱柱体作为标准试件，轴心抗压强度以f fcpcp表示，表示，以以MPaMPa计。计。第45页/共112页463.3.劈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150mm1

30、50mm立方体，按规定的劈裂抗拉试验装置立方体，按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为劈裂抗拉强度，简称为劈拉强测得的强度为劈裂抗拉强度，简称为劈拉强度度ftsfts计算公式：计算公式：ts20.637FFfAA第46页/共112页47 4. 4.混凝土抗折强度混凝土抗折强度( ( f fcfcf ) )道路路面或机场跑道用砼，是以抗弯强度（或道路路面或机场跑道用砼，是以抗弯强度（或抗折强度）为主要设计指标。水泥砼的抗弯强抗折强度）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度试验是以标准方法制备成 150150mmmm150mm150mm550mm550mm的梁形试件，在标准条件的梁

31、形试件，在标准条件下养护下养护2 2后，按三分点加荷，测定其抗弯强后，按三分点加荷，测定其抗弯强度（度（f fcf cf ）。）。计算公式：计算公式：2cfFLfbhL=450mmL=450mm第47页/共112页48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第48页/共112页491.1.原材料的因素原材料的因素（1 1）水泥强度与水灰比）水泥强度与水灰比三、影响混凝土强度的因素三、影响混凝土强度的因素cu,28acebCffW（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：a a=0.46=0.46，b b

32、=0.07=0.07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第49页/共112页502.2.生产工艺因素生

33、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）加载方式第50页/共112页51四、提高强度的措施四、提高强度的措施z高强度等级的水泥和快硬早强水泥高强度等级的水泥和快硬早强水泥z干硬性混凝土干硬性混凝土z湿热处理湿热处理z蒸汽养护：将混凝土放在温度低于蒸汽养护：将

34、混凝土放在温度低于100100常压蒸汽常压蒸汽中进行养护。一般中进行养护。一般16162020h h。z蒸压养护：将砼构件放在蒸压养护：将砼构件放在125125及及8 8atmatm的压蒸锅内的压蒸锅内进行养护。进行养护。z采用机械搅拌和振捣采用机械搅拌和振捣z掺外加剂、掺合料掺外加剂、掺合料第51页/共112页52五、混凝土的变形性能五、混凝土的变形性能 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凝土在非荷载作用下的变形 （1 1）化学收

35、缩）化学收缩体积减小（物理和化学作用） （2 2）塑性收缩）塑性收缩 （3 3）干湿变形）干湿变形湿胀、干缩（表面大，微裂隙缝） （4 4）温度变形）温度变形内胀外缩将产生微裂缝， 人工降温，伸缩缝。（线膨胀系数第52页/共112页532 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、割线模割线模量量） 弹性变形持续荷载作用下产生可恢复的弹性变形。 砼的抗压强度的40%的割线模量作为砼的弹性模量。 砼路面设计中用抗折强度作

36、为控制指标。 （3 3）徐变）徐变恒载作用下变形继续，水泥胶体产生流动第53页/共112页54混凝土弹性模量分类示意图第54页/共112页55六、混凝土的耐久性六、混凝土的耐久性 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作用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。而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。第55页/共112页56 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指混凝土在含有侵蚀性介

37、质环境中遭受到化学侵蚀、物理作用不破坏的能力。到化学侵蚀、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。化钙作用，生成碳酸钙和水。第56页/共112页57 5. 5.碱碱- -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（Na2ONa2O或或K2OK2O）与骨料的活性成分（活性与骨料的活性成分（活性SiO2SiO2），），在混凝在混凝土硬化后潮湿条件下逐渐发生化学反应，土硬化后潮湿条件下逐渐发生化学反应，反应生成复杂的碱反应生成复杂的碱硅酸凝胶，这种凝胶硅酸凝胶，这种凝胶

38、吸水膨胀，导致混凝土开裂的现象。反应吸水膨胀，导致混凝土开裂的现象。反应慢，潜在危害相当大。慢，潜在危害相当大。 碱碱碳酸反应碳酸反应第57页/共112页58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 结构物类别 最大水灰比 最小水泥用量 /kg素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土干燥环境正常的居住和办公用房室内部件不作规定0.650.650.600.60200200260260300300潮湿环境 无冻害1.高湿度的室内部件2.室外部件3.在非侵蚀性土和/或水中的部件0.700.700.600.600.600.6022

39、5225280280300300有冻害1.经受冻害的室外部件2.在非侵蚀性土和/或水中且经受冻害部件3高湿度且经受冻害的室内部件0.550.550.550.550.550.55250250280280300300有冻害和除冰剂的潮湿环境 经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部件 0.500.500.500.500.500.50300300300300300300第58页/共112页59 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）适当控制混凝土的水灰比及水泥用量量 （3 3）选用质量良好的砂石

40、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第59页/共112页60复习复习工作性工作性 指标 试验 意义 病害流动性流动性：坍落度的大小 自重作用下均出 蜂窝麻面蜂窝麻面粘聚性粘聚性：慢慢提起 不因外力产生脆裂 分层上浮、分层上浮、 和下沉和下沉保水性保水性：泌水现象 水分不流失易于浇灌 泌水现象泌水现象应用：施工中在各个工序中应避免出现蜂窝麻面应用：施工中在各个工序中应避免出现蜂窝麻面不良现象的实例。不良现象的实例。第60页/共112页61复习复习水泥砼的强度等级水泥砼的强度等级? ?普通硅酸盐

41、水泥的强度等普通硅酸盐水泥的强度等级级? ?砼流动性小如何调整砼流动性小如何调整? ?砼和易性砼和易性? ?流动性的选择考虑因素流动性的选择考虑因素? ?砼强度等级和砼实际强度的关系？砼强度等级和砼实际强度的关系？标号标号硬练法（硬练法（2020）苏联苏联强度等级强度等级软练法（软练法（1515）国情国情第61页/共112页62一、混凝土配合比设计的基本知识一、混凝土配合比设计的基本知识二、混凝土配合比设计二、混凝土配合比设计 三、掺外加剂普通混凝土配合比设计三、掺外加剂普通混凝土配合比设计第五节第五节 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 第62页/共112页63一、混凝土配合比设计的基

42、本知识一、混凝土配合比设计的基本知识混凝土配合比：混凝土配合比：是指单位体积的混凝土中各组成材料的质量比是指单位体积的混凝土中各组成材料的质量比例。确定这种数量比例关系的工作例。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。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）相对用量 表示法表示法: :330kg:620kg:1240kg:180kgcosogowommmm0001:1:1.3:2.1:0.52gosowocccmmmmmm第63页/共112页64混凝土配合

43、比设计必须达到以下四项基本要混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求求: :（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，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。三大性质第64页/共112页65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。水灰比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

44、率 用水量是指1 1m m3 3混凝土拌和物中水的 用量（kg/mkg/m3 3） 单位用水量单位用水量 砂率砂率第65页/共112页66三个步骤三个步骤二、混凝土配合比设计二、混凝土配合比设计 1.1.初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）第66页/共112页67（1 1）确定试配强度（f fcu,0cu,0）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 （W/CW

45、/C）耐久性复核,1.645cu ocu kff1.6451.645P=95%P=95%的保证率系数S S强度标准差，MPaMPa 有资料时，计算； 无资料时，查表。第67页/共112页68 （3 3）选定单位用水量（w0w0）拌合物稠度卵石最大粒径 ()碎石最大粒径 ()项目指标102031.540162031.540坍落度1030190170160150200185175165305020018017016021019518517550702101901801702202051951857090215195185175230215205195注：注： 本表用水量系采用中砂时的平均取值，采用

46、细砂时，每立方米本表用水量系采用中砂时的平均取值，采用细砂时，每立方米 混凝土用水量可增加混凝土用水量可增加510，采用粗砂则可减少，采用粗砂则可减少510。 掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。第68页/共112页69（4 4）计算水泥用量（c0c0）0/wcommW C（5 5）选择合理的砂率值 合理砂率可通过试验、计算或合理砂率可通过试验、计算或查表查表求得。求得。耐久性复核第69页/共112页70混凝土砂率选用表混凝土砂率选用表 （% %）水灰比卵石最大粒径 ()碎石最大粒径 ()1020401620400.4026322531243

47、03035293427320.503035293428333338323730350.603338323731363641354033380.70364135403439394438433641第70页/共112页71（6 6）计算粗、细骨料用量 质量法（假定表观密度法）计算公式： c0c0g0g0s0s0w0w0cpcp00100%sosgsmmm砼假定密度可取2400240024502450kg/mkg/m3 3 第71页/共112页72式中：式中：c0c0每立方米混凝土的水泥用量（kgkg）； g0g0每立方米混凝土的粗骨料用量（kgkg）； s0s0每立方米混凝土的细骨料用量（kgkg

48、）； w0w0每立方米混凝土的用水量（kgkg）； s s 砂率（）； c cP P每立方米混凝土拌合物的假定重量（kg/mkg/m3 3）第72页/共112页73 采用体积法（绝对体积法）0000.011gcsowcgswmmmm%10000gssosmmm计算公式：第73页/共112页74式中式中: :c c水泥密度(kg/(kg/3 3),),可取290029003100 3100 kg/kg/3 3； g g 粗骨料的表观密度（kg/kg/3 3）； s s细骨料的表观密度（kg/kg/3 3）； w w水的密度（kg/kg/3 3），可取1000 1000 kg/kg/3 3； s

49、s砂率（）； 混凝土的含气量百分数。 在不使用引气型外加剂时，可取。 注：若各材料的密度单位取g/cmg/cm3 3，则公式表示为：101000( )gocowosocwsgmmmmL第74页/共112页75（7 7）得出初步配合比 通过以上计算，得出每立方米混凝土各种通过以上计算，得出每立方米混凝土各种材料用量，即初步配合比计算完成。材料用量，即初步配合比计算完成。 表示为：000:1:gosowocosogowocccmmmmmmmmmm或第75页/共112页76混凝土实验室配合比设计包括配合比的混凝土实验室配合比设计包括配合比的试配、调整与确定试配、调整与确定。按初步配合比计算实际各项材

50、料用量，进行试拌，过程如下：按初步配合比计算实际各项材料用量，进行试拌，过程如下： （1 1）检验工作性，确定）检验工作性，确定基准配合比基准配合比( (工作性满足要工作性满足要求，求， 即坍落度、保水性和粘聚性均良好的配合即坍落度、保水性和粘聚性均良好的配合比比) ) （2 2）检验强度）检验强度 （3 3）复核密度，确定试验室配合比）复核密度，确定试验室配合比2. 2. 混凝土实验室配合比设计混凝土实验室配合比设计第76页/共112页77（1 1）检验工作性，确定基准配合比）检验工作性，确定基准配合比 按计算出的初步配合比进行试拌，以校核混凝土拌和 物的工作性（确定试拌数量）。 如试拌得出

51、的拌和物的坍落度（或维勃稠度）不能满 足要求，或粘聚性和保水性能不好时应调整。 调整措施：保证w/cw/c不变，相应调整用水量（即水泥浆 量）或砂率，直到符合要求为止。 提出供混凝土强度校核用的“基准配合比”， 表示为 m mcaca：m mwawa：m msasa：m mgaga。第77页/共112页78第78页/共112页79（2 2） 检验强度检验强度 拟定三个不同的配合比: : A A组 B B组 C C组 w/c- w/c-0.050.05( (或0.100.10) ) 基准配合比提出w/c w/c+w/c w/c+0.050.05( (或0.100.10) ) 砂率减少1% 1%

52、砂率增加1%1% 制作检验混凝土强度的试件时，尚应检验拌和物的坍落度 （或维勃稠度）、粘聚性、保水性及测定混凝土的表观密度， 并以此结果表征该配合比的混凝土拌和物的性能。 每种配合比至少制作一组（3 3块）试件，标准养护2828d d，测定 抗压强度测试。 确定满足强度要求的配合比，表示为m mcbcb：m mwbwb：m msbsb：m mgbgb。第79页/共112页80混凝土2828d d抗压强度f fcucu，2828与C/WC/W的关系曲线f fcucu，2828C/WC/Wf fcucu，O O（C/WC/W）fcu,ofcu,o注意：重新计算各材料用量， 应保持经调整的基准配合比

53、中单位用水量不变第80页/共112页81（3 3）密度复核，确定实验室配合比）密度复核，确定实验室配合比 混凝土计算表观密度：, c t,cbsbgbwbc cmmmm 混凝土实测表观密度 确定校正系数：n 确定试验室配合比：,c tc c:ccbssbggbwwbcsgwmmmmmmmmm m mm,/c tc cc c注意：若 值超过2%2%时，才需要校正。1:/:/:/scgcwcmmmmmm或第81页/共112页82混凝土拌和物混凝土拌和物表观密度测定表观密度测定( (采用采用容量筒容量筒测定测定) )第82页/共112页833. 3. 施工配合比的折算施工配合比的折算 实测施工现场砂

54、、石含水率分别为a%a%、b%b%，则 施工配合比的各种材料单位用量为： 1%1%ccssggwwsgmmmmammbmmmamb 施工配合比为：:cwsgmmmm第83页/共112页84水泥混凝土配合比设计工程实例 试设计某工程预制钢筋混凝土梁的土配合比。试设计某工程预制钢筋混凝土梁的土配合比。 原始资料原始资料 已知混凝土设计强度等级为已知混凝土设计强度等级为C25C25，无强度历史统计资料，无强度历史统计资料，要求混凝土要求混凝土拌和物坍落度为拌和物坍落度为30305050mmmm（机械搅拌、振捣）。不受风雪影（机械搅拌、振捣）。不受风雪影响。响。组成材料：水泥，密度组成材料：水泥，密度

55、c c=3.1g/cm=3.1g/cm3 3，实测强度实测强度35.0MPa35.0MPa。 砂为砂为: :中砂，表观密度中砂，表观密度s s=2.65g/cm=2.65g/cm3 3。 碎石碎石: :最大粒径最大粒径20mm20mm，表观密度表观密度g g=2.70g/cm=2.70g/cm3 3 自来水。自来水。 原始要求原始要求 1.1.设计该混凝土的设计该混凝土的( (干材料干材料) )；2.2.施工现场砂含水率施工现场砂含水率3%3%，碎石含水率，碎石含水率1%1%，求施工配合比。，求施工配合比。第84页/共112页85 设计步骤设计步骤 1. 1.计算初步配合比（1 1）确定混凝土

56、配制强度）确定混凝土配制强度 f fc u , kc u , k= 2 5 M P a= 2 5 M P a ， 无 历 史 统 计 资 料 ， 查 表 ， 标 准 差无 历 史 统 计 资 料 ， 查 表 ， 标 准 差S S =5.0MPa=5.0MPa。 混凝土配制强度：混凝土配制强度：f fcu,0 cu,0 = =f fcu,kcu,k+1.645+1.645S S = 25+1.645= 25+1.6455.05.0 = 33.2MPa = 33.2MPa（2 2）计算水灰比（计算水灰比（W/CW/C）acecu,0abce0.46 35.00.4733.20.46 0.07 35

57、.0fWCff 按耐久性校核水灰比：按耐久性校核水灰比：不受风雪影响，查表允许最大水灰比为不受风雪影响，查表允许最大水灰比为0.0.6565。0.470.47小于小于0.650.65，满足耐久性要求。，满足耐久性要求。第85页/共112页86（3 3）选定单位用水量（）选定单位用水量（mw0mw0） 要求坍落度要求坍落度30305050mmmm，碎石最大粒径为碎石最大粒径为20mm20mm。查表，查表， 选用混凝土用水量选用混凝土用水量m mw0w0=195kg/m=195kg/m3 3。（4 4）计算单位用灰量（计算单位用灰量（mc0mc0）30c0195415kg/m0.47wmmWC 按

58、耐久性校核单位用灰量：按耐久性校核单位用灰量：查表，最小水泥用量不得低于查表，最小水泥用量不得低于 2 260kg/m60kg/m3 3。计算单位用灰量计算单位用灰量415kg/m415kg/m3 3，符合耐久性要求。符合耐久性要求。第86页/共112页87（5 5）选定砂率（）选定砂率（ss） 采用碎石最大粒径采用碎石最大粒径20mm20mm，水灰比水灰比W/C=0.47W/C=0.47。查表，选查表，选定定 混凝土砂率混凝土砂率s s=30%=30%。（6 6）计算砂石用量计算砂石用量 1 1）采用质量法）采用质量法s0g0s0s0g02400415 1950.30mmmmm解得：砂用量m

59、 ms0s0=537kg/m=537kg/m3 3，碎石用量m mg0g0=1253kg/m=1253kg/m3 3。按质量法计算得初步配合比：m mc0c0：m ms0s0：m mg0g0：m mw0w0=415:537:1253:195=415:537:1253:195，或 1 1:1.88:1.88:3.833.83:0.47:0.47第87页/共112页88解 得 ： 砂 用 量解 得 ： 砂 用 量m ms 0s 0= 5 3 2 k g / m= 5 3 2 k g / m3 3； 碎 石 用 量碎 石 用 量m mg0g0=1242kg/m=1242kg/m3 3。按体积法计算得

60、初步配合比为：按体积法计算得初步配合比为：m mc0c0：m ms0s0：m mg0g0：m mw0 w0 = 415= 415：532532：12421242：195195， 或或1 1：1.881.88：3.833.83：0.470.472 2）采用体积法）采用体积法 g0s0c0w0s0g0s01000102.702.653.1010.30mmmmmmm第88页/共112页89（1 1）计算试拌材料用量）计算试拌材料用量 按计算初步配合比（以质量法计算结果为例），试按计算初步配合比（以质量法计算结果为例），试拌拌 15 15L L，各种材料用量：各种材料用量： 水泥水泥 4154150.