第七章混凝土

1、整理课件1 第七章第七章 混凝土混凝土( (concrete) )主讲：张主讲：张 欢欢整理课件2本章提要：本章提要：7.1 混凝土的概念混凝土的概念7.2 混凝土的特点混凝土的特点7.3 混凝土的分类混凝土的分类7.4 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料7.5 普通混凝土的主要技术要求普通混凝土的主要技术要求7.6 混凝土的质量控制混凝土的质量控制7.7 普通混凝土的配合比设计普通混凝土的配合比设计7.8 其他品种混凝土其他品种混凝土整理课件3本章导入：本章导入：concreteconcretus “共同生长共同生长”混凝土混凝土：骨料：骨料+ +胶结料胶结料水泥混凝土水泥混凝土：骨料

2、：骨料+ +水泥浆水泥浆整理课件4混凝土混凝土（简称（简称“砼砼”）: :是由胶凝材料、水和粗、细骨是由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例配合，拌制成拌合物，经一定时间硬化料按适当比例配合，拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。而成的人造石材。7.1 混凝土的概念混凝土的概念 硬化前的混凝土常被称为混凝土拌和物；硬化前的混凝土常被称为混凝土拌和物； 如果在混凝土中配有钢筋，则称之为钢筋混凝土；如果在混凝土中配有钢筋，则称之为钢筋混凝土； 如果混凝土组成中没有粗骨料则为砂浆；而由水泥和如果混凝土组成中没有粗骨料则为砂浆；而由水泥和 水拌和所得到的是水泥浆。水拌和所得到的是水泥浆。整理课件5

3、7.2 混凝土的特点混凝土的特点优点：优点：可浇注性：由于其凝结前的良好塑性，可浇制成各种形状和可浇注性：由于其凝结前的良好塑性，可浇制成各种形状和尺寸的构件或结构物；尺寸的构件或结构物；匹配性好：它与钢筋有牢固的粘结力，能制作钢筋混凝土结匹配性好：它与钢筋有牢固的粘结力，能制作钢筋混凝土结构和构件；构和构件；强度高、耐久性好：经硬化后有抗压强度高与耐久性良好的强度高、耐久性好：经硬化后有抗压强度高与耐久性良好的特点；特点；经济性好：其组成材料中砂、石等地方材料占经济性好：其组成材料中砂、石等地方材料占80以上，符以上，符合就地取材和经济的原则。合就地取材和经济的原则。缺点：抗拉强度低，受拉时

4、变形能力小，容易开裂，自重大。缺点：抗拉强度低，受拉时变形能力小，容易开裂，自重大。整理课件67.3 混凝土的分类混凝土的分类整理课件77.3 混凝土的分类混凝土的分类按按胶凝材料种类分：胶凝材料种类分：n无机胶凝材料混凝土：如水泥混凝土、石膏混凝土、无机胶凝材料混凝土：如水泥混凝土、石膏混凝土、硅酸盐混凝土、水玻璃混凝土等；硅酸盐混凝土、水玻璃混凝土等；n有机胶凝材料混凝土：如沥青混凝土、聚合物混凝有机胶凝材料混凝土：如沥青混凝土、聚合物混凝土等。土等。整理课件87.3 混凝土的分类混凝土的分类按按用途分：用途分：整理课件97.3 混凝土的分类混凝土的分类按按施工方法分：施工方法分：n离心混

5、凝土、真空混凝土、灌浆混凝土、喷射混凝土、离心混凝土、真空混凝土、灌浆混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土、泵送混凝土等碾压混凝土、挤压混凝土、泵送混凝土等整理课件10 按表观密度的大小分三类：按表观密度的大小分三类：（1）重混凝土重混凝土 干表观密度大于干表观密度大于2600kg/m3，由特别密实，由特别密实和特别重的骨料制成，如重晶石混凝土，钢屑混凝土等。和特别重的骨料制成，如重晶石混凝土，钢屑混凝土等。具有不透具有不透x射线和射线和射线的性能。射线的性能。（2）普通混凝土普通混凝土 干表观密度为干表观密度为19002500kg/m3,由天然的由天然的砂、石作骨料制成。常用土木建筑。

6、砂、石作骨料制成。常用土木建筑。 （3）轻混凝土轻混凝土 干表观密度小于干表观密度小于1900kg/m3。常采用轻质常采用轻质多孔骨料或加气剂、泡沫剂配制的多孔结构混凝土。多孔骨料或加气剂、泡沫剂配制的多孔结构混凝土。 7.3 混凝土的分类混凝土的分类整理课件11n骨料在饱和面干状态时的含水率，称为饱和面干吸水率。骨料在饱和面干状态时的含水率，称为饱和面干吸水率。n计算混凝土中各项材料的配合比时，一般以干燥骨料为基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基准。准，而一些大型水利工程常以饱和面干的骨料为基准。p骨料的饱和面干吸水率骨料的饱和面干

7、吸水率干燥状态干燥状态气干状态气干状态饱和面干状态饱和面干状态湿润状态湿润状态饱和水饱和水表面水表面水整理课件127.4 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料水泥浆水泥浆 2030%骨料骨料 7080%化学外加剂化学外加剂 5%掺量掺量 1060%整理课件137.4 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料 水泥与水形成水泥浆包裹在骨料表面并充填其空隙。水水泥与水形成水泥浆包裹在骨料表面并充填其空隙。水泥浆在硬化前起润滑作用，赋予拌合物一定的和易性，泥浆在硬化前起润滑作用，赋予拌合物一定的和易性，以便于施工。水泥浆硬化后，将骨料胶结成一个坚实的以便于施工。水泥浆硬化后，将骨料胶结成一个坚实

8、的整体。整体。1、水泥与水：、水泥与水：整理课件147.4 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料2、骨料（集料）：、骨料（集料）： 骨架作用骨架作用骨料比较坚硬，体积稳定性好，在混凝土中骨料比较坚硬，体积稳定性好，在混凝土中 起骨架作用。起骨架作用。 填充作用填充作用骨料属于地方性材料，其成本大大低于水骨料属于地方性材料，其成本大大低于水 泥，降低混凝土成本。泥，降低混凝土成本。细骨料（细骨料（fine aggregate) 粗骨料（粗骨料（coarse aggregate)粒径粒径0.165mm之间的骨料称为细骨料。之间的骨料称为细骨料。主要有天然砂（河砂、海砂及山砂）和人工砂。主要有天

9、然砂（河砂、海砂及山砂）和人工砂。粗骨料为粒径大于粗骨料为粒径大于5mm的天然岩石和卵石。的天然岩石和卵石。整理课件157.4 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料2、骨料：、骨料：颗粒级配；颗粒级配；含泥量、石粉含量、泥块含量；含泥量、石粉含量、泥块含量；有害杂质；有害杂质；颗粒形状及表面特征；颗粒形状及表面特征；强度；强度；坚固性；坚固性；表观密度、堆积密度、空隙率；表观密度、堆积密度、空隙率；碱集料反应。碱集料反应。GB14684-2001建筑用砂建筑用砂GB14685-2001建筑用卵石、碎石建筑用卵石、碎石整理课件167.4 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料2、骨料：、骨

10、料：n有害杂质：有害杂质：有机物、硫化物、硫酸盐；有机物、硫化物、硫酸盐；云母、轻物质、氯化物。云母、轻物质、氯化物。整理课件177.4 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料2、骨料：、骨料：n颗粒形状及表面特征：颗粒形状及表面特征：尤其指粗骨料，较好的是接近球体或立方体的浑圆尤其指粗骨料，较好的是接近球体或立方体的浑圆状和多棱角状颗粒，针状、片状较多会降低混凝土状和多棱角状颗粒，针状、片状较多会降低混凝土强度强度；表面特征即表面粗糙程度及孔隙特征，主要影响和表面特征即表面粗糙程度及孔隙特征，主要影响和易性和胶结料的黏结力。易性和胶结料的黏结力。整理课件187.4 普通混凝土的组成材料普通

11、混凝土的组成材料2、骨料：、骨料：n坚固性：坚固性：有抗冻性要求的混凝土所用的粗骨料，要求测其坚有抗冻性要求的混凝土所用的粗骨料，要求测其坚固性。试样在饱和硫酸钠溶液中经固性。试样在饱和硫酸钠溶液中经5次循环浸渍后，次循环浸渍后，其质量损失应不超过标准中的规定值其质量损失应不超过标准中的规定值；细骨料中天然砂采用硫酸钠溶液法进行试验，人工细骨料中天然砂采用硫酸钠溶液法进行试验，人工砂采用压碎指标法进行试验。砂采用压碎指标法进行试验。整理课件197.4 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料2、骨料：、骨料：n强度（粗骨料）：强度（粗骨料）：p抗压强度：集料制成边长为抗压强度：集料制成边长为5

12、0mm的立方体试件，在饱和水的立方体试件，在饱和水状态下测定的抗压强度值。状态下测定的抗压强度值。p 压碎指标值：反映集料强度的相对指标，在集料的抗压强压碎指标值：反映集料强度的相对指标，在集料的抗压强度度 不便测定时，常用来评价集料的力学性能。不便测定时，常用来评价集料的力学性能。 混凝土压碎指标值测量方法混凝土压碎指标值测量方法整理课件207.4 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料3、化学外加剂：、化学外加剂： 改善新拌混凝土流变性的外加剂，如各种减水剂、流化剂、改善新拌混凝土流变性的外加剂，如各种减水剂、流化剂、泵送剂、引气剂等。泵送剂、引气剂等。调节混凝土凝结时间及硬化时间的外加

13、剂，如外加剂、缓凝调节混凝土凝结时间及硬化时间的外加剂，如外加剂、缓凝剂、早强剂、速凝剂等。剂、早强剂、速凝剂等。调节混凝土空气含量的外加剂，如引气剂、消泡剂、发泡剂调节混凝土空气含量的外加剂，如引气剂、消泡剂、发泡剂等。等。改善混凝土力学性能和耐久性的外加剂，如引气剂、减水剂、改善混凝土力学性能和耐久性的外加剂，如引气剂、减水剂、防冻剂、减缩剂、阻锈剂等。防冻剂、减缩剂、阻锈剂等。赋予混凝土特殊性能的外加剂，如着色剂、泡沫剂、膨胀剂赋予混凝土特殊性能的外加剂，如着色剂、泡沫剂、膨胀剂等。等。整理课件217.4 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料4、矿物掺合料：非活性矿物掺合料；活性矿物

14、掺合料、矿物掺合料：非活性矿物掺合料；活性矿物掺合料减少水泥用量，降低成本；减少水泥用量，降低成本；利用工业废料，有利于环保；利用工业废料，有利于环保；减低混凝土的水化放热量，有利于体积稳定；减低混凝土的水化放热量，有利于体积稳定；改善混凝土的抗腐蚀性；改善混凝土的抗腐蚀性；改善新拌混凝土的和易性。改善新拌混凝土的和易性。整理课件227.4 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料5、混凝土拌合及养护用水：、混凝土拌合及养护用水：n拌和水中应不含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。拌和水中应不含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。n酸性、碱性或含有侵蚀性的盐类、海水等不可。酸性、碱性或含有侵蚀

15、性的盐类、海水等不可。 混凝土试件的制作及养护方法混凝土试件的制作及养护方法整理课件237.5 普通混凝土的主要技术性质普通混凝土的主要技术性质n混凝土在未凝结硬化以前，称为混凝土拌合物。混凝土在未凝结硬化以前，称为混凝土拌合物。它必须具有良好的和易性，便于施工，以保证能它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；混凝土拌合物凝结硬化后，获得良好的浇灌质量；混凝土拌合物凝结硬化后，应具有足够的强度，以保证建筑物能安全地承受应具有足够的强度，以保证建筑物能安全地承受设计载荷，并应具有必要的耐久性。设计载荷，并应具有必要的耐久性。 混凝土拌合物的和易性混凝土拌合物的和易性 混凝土

16、的强度混凝土的强度 混凝土的变形性能混凝土的变形性能 混凝土的耐久性混凝土的耐久性技技术术性性质质7.5.1 混凝土拌合物的和易性混凝土拌合物的和易性 （1）和易性的概念）和易性的概念n 和易性（和易性（workability）是指混凝土拌合物易）是指混凝土拌合物易于施工操作（拌和、运输、浇灌、捣实），并能于施工操作（拌和、运输、浇灌、捣实），并能获得质量均匀、成型密实的混凝土的性能。和易获得质量均匀、成型密实的混凝土的性能。和易性是一项综合技术性质，包括流动性、粘聚性和性是一项综合技术性质，包括流动性、粘聚性和保水性等三个方面。保水性等三个方面。n 流动性（流动性（fluidity）是指混凝

17、土拌合物在本身）是指混凝土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。均匀密实地填满模板的性能。n 粘聚性（粘聚性（cohesiveness）是指混凝土拌合物在）是指混凝土拌合物在施工过程中其组成材料之间有一定的粘聚力，不施工过程中其组成材料之间有一定的粘聚力，不致于产生分层和离析现象。致于产生分层和离析现象。 保水性是指混凝土拌合物在施工过程中具有一保水性是指混凝土拌合物在施工过程中具有一定的保水能力，不产生严重的泌水现象。定的保水能力，不产生严重的泌水现象。 （2）和易性的指标）和易性的指标 测定拌合物的流动性，

18、直观经验评定粘聚性和保水性。测定拌合物的流动性，直观经验评定粘聚性和保水性。GB/T50080-2002 方法：将混凝土拌合物按规定方法装入标准圆锥坍落筒（无方法：将混凝土拌合物按规定方法装入标准圆锥坍落筒（无底）内，装满刮平后，垂直向上提起筒，量出拌合物向下坍底）内，装满刮平后，垂直向上提起筒，量出拌合物向下坍落的尺寸，称坍落度落的尺寸，称坍落度(mm)。 根据坍落度的不同，将混凝土拌和物分为：流态的（坍根据坍落度的不同，将混凝土拌和物分为：流态的（坍落度大于落度大于80mm），流动性的（坍落度为），流动性的（坍落度为3080mm），低流），低流动性的（坍落度为动性的（坍落度为1030mm）

19、，和干性的（坍落度小于），和干性的（坍落度小于10mm）。）。7.5.1 混凝土拌合物的和易性混凝土拌合物的和易性（3）影响和易性的主要因素）影响和易性的主要因素 a.水泥浆的数量水泥浆的数量 水泥浆赋予混凝土一定的流动性。水灰比不变时单位体积内水泥浆越水泥浆赋予混凝土一定的流动性。水灰比不变时单位体积内水泥浆越多，流动性越大；水泥浆过少，则不能填骨料空隙和包裹骨料表面，多，流动性越大；水泥浆过少，则不能填骨料空隙和包裹骨料表面，粘聚性变差，可能产生崩坍现象。粘聚性变差，可能产生崩坍现象。 b.水泥浆的稠度水泥浆的稠度 水泥浆的稠度是由水灰比决定的。水泥用量不变时，水灰比小，水泥水泥浆的稠度是

20、由水灰比决定的。水泥用量不变时，水灰比小，水泥浆越稠混凝土流动性就小。反之流动性加大。浆越稠混凝土流动性就小。反之流动性加大。 c.砂率：指混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率。砂率：指混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率。 砂率的变动会使骨料的空隙率和骨料的表面积显著的改变，因此对混凝砂率的变动会使骨料的空隙率和骨料的表面积显著的改变，因此对混凝土拌和物的和易性产生显著的影响。土拌和物的和易性产生显著的影响。 d.时间和温度时间和温度 混凝土的拌和物的坍落度随时间的推移逐渐减小，主要由于水化反应，混凝土的拌和物的坍落度随时间的推移逐渐减小，主要由于水化反应，骨料吸收水分，水分蒸发的因素。

21、骨料吸收水分，水分蒸发的因素。7.5.1 混凝土拌合物的和易性混凝土拌合物的和易性 （1）混凝土受力变形及破坏过程（自学）混凝土受力变形及破坏过程（自学） （2）混凝土的立方体抗压标准强度混凝土的立方体抗压标准强度与强度等级与强度等级试样为边长试样为边长150mm的立方体，测的立方体，测28天抗压强度天抗压强度。立方体抗压标准强度是具有立方体抗压标准强度是具有95保证率的立方体试件抗压强度。保证率的立方体试件抗压强度。混凝土强度等级：按混凝土的立方体抗压标准强度来确定，混凝土强度等级：按混凝土的立方体抗压标准强度来确定，C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、

22、C50、C55、C60等等12个等级。个等级。 （3）混凝土的轴心抗压强度（棱柱形或圆柱形）混凝土的轴心抗压强度（棱柱形或圆柱形） （4）混凝土的抗拉强度（抗压强度的）混凝土的抗拉强度（抗压强度的1/101/20) 7.5.2 混凝土的强度混凝土的强度GB/T50081-2002（5）影响混凝土强度的因素）影响混凝土强度的因素a 水灰比与水泥标号水灰比与水泥标号配合比相同时，水泥标号越高，混凝土强度越大；配合比相同时，水泥标号越高，混凝土强度越大；所用水泥相同时，水灰比越小，水泥石强度高，与骨料粘所用水泥相同时，水灰比越小，水泥石强度高，与骨料粘结力大，混凝土的强度越高。结力大，混凝土的强度越

23、高。b 温度与湿度温度与湿度温度和湿度影响水泥的水化，温度高湿度大均有利于水泥温度和湿度影响水泥的水化，温度高湿度大均有利于水泥的水化，混凝土强度发展快。反之有害。的水化，混凝土强度发展快。反之有害。c 龄期龄期正常养护条件下，混凝土的强度随龄期的增加而增长。正常养护条件下，混凝土的强度随龄期的增加而增长。714天内，强度增长较快，天内，强度增长较快，28天以后，强度增长缓慢，但天以后，强度增长缓慢，但龄期延续强度仍能增长。龄期延续强度仍能增长。7.5.2 混凝土的强度混凝土的强度7.5.3 混凝土的变形性能混凝土的变形性能n混凝土的变形性能分为四种：混凝土的变形性能分为四种：化学收缩化学收缩

24、；干湿变干湿变形形；温度变形温度变形；荷载变形荷载变形(弹塑性变形，徐变弹塑性变形，徐变)化学收缩：由于水泥水化后总体积比水化前小，化学收缩：由于水泥水化后总体积比水化前小，从而使混凝土收缩，称为化学收缩。化学收缩是从而使混凝土收缩，称为化学收缩。化学收缩是不可逆不可逆过程。过程。干湿变形：有时也叫干缩湿胀，干缩主要是由于干湿变形：有时也叫干缩湿胀，干缩主要是由于内部水分蒸发引起胶体失水产生紧缩，另外毛细内部水分蒸发引起胶体失水产生紧缩，另外毛细管水分蒸发会使颗粒受到毛细管压力而使体积收管水分蒸发会使颗粒受到毛细管压力而使体积收缩。这种收缩是可逆的，吸水后还会重新膨胀。缩。这种收缩是可逆的，吸

25、水后还会重新膨胀。温度变形：温度变形： 一是热胀冷缩的性质，膨胀系数一是热胀冷缩的性质，膨胀系数1010-6 二是由于水化放热，在大体积混凝土内部和外部二是由于水化放热，在大体积混凝土内部和外部产生温差，造成胀缩不同，有时会产生裂缝。产生温差，造成胀缩不同，有时会产生裂缝。荷载变形：荷载变形： 一种是短期荷载作用下的变形，弹性和塑性一种是短期荷载作用下的变形，弹性和塑性 另一种是在长期荷载作用下的变形另一种是在长期荷载作用下的变形徐变徐变7.5.3 混凝土的变形性能混凝土的变形性能7.5.4 混凝土的耐久性混凝土的耐久性概念：概念：混凝土的抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性和耐热性决混凝土的抗渗性、抗冻

26、性、抗侵蚀性和耐热性决定着混凝土经久耐用的程度，统称为耐久性定着混凝土经久耐用的程度，统称为耐久性。抗渗性：指混凝土在水、油等液体作用下，抵抗渗透的抗渗性：指混凝土在水、油等液体作用下，抵抗渗透的性能。性能。抗冻性：指混凝土在饱和水的状态下，能经受多次冻融抗冻性：指混凝土在饱和水的状态下，能经受多次冻融循环而不破坏和不严重降低强度的性能。循环而不破坏和不严重降低强度的性能。混凝土的碳化（中性化）：是空气中的二氧化碳与水泥混凝土的碳化（中性化）：是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。石中的氢氧化钙作用生成碳酸钙和水。碱骨料反应：混凝土中的骨料与水泥中的碱反应，引碱骨料反应：混

27、凝土中的骨料与水泥中的碱反应，引起混凝土体积膨胀和开裂。起混凝土体积膨胀和开裂。提高混凝土耐久性的措施：合理选择水泥品种；控制水提高混凝土耐久性的措施：合理选择水泥品种；控制水灰比及水泥用量；提高砂石质量；掺用外加剂灰比及水泥用量；提高砂石质量；掺用外加剂(引气剂、引气剂、或减水剂）；改善施工方法或减水剂）；改善施工方法7.6 混凝土的质量控制（自学）混凝土的质量控制（自学）7.7 普通混凝土的配合比设计普通混凝土的配合比设计 确定水泥、水、砂子、石子四项基本组成之间确定水泥、水、砂子、石子四项基本组成之间的比例关系。的比例关系。n三个重要参数：三个重要参数：n水灰比水灰比:水与水泥之间的比例

28、；水与水泥之间的比例；n砂率砂率:砂子与石子之间的比例；砂子与石子之间的比例；n单位用水量单位用水量:水泥浆与骨料之间的比例。水泥浆与骨料之间的比例。nC水泥，水泥，W水，水，S砂子，砂子，G石子石子n表示每立方米混凝土中的用量（表示每立方米混凝土中的用量（kg/m3)混凝土的配合比的设计步骤：混凝土的配合比的设计步骤：n1)配制强度（配制强度（Rh）的选择：）的选择：nRh Rd+1.6450nRh混凝土的配制强度，混凝土的配制强度，Rd混凝土的设计强度，混凝土的设计强度，n0施工单位的强度标准差，可按强度等级取值。施工单位的强度标准差，可按强度等级取值。n2）初步确定水灰比（）初步确定水灰比（W/C)：nR28=ARC(C/W-B)nW-每立方米混凝土的用水量，每立方米混凝土的用水量，C每立方米混凝土每立方米混凝土的水泥用量，的水泥用量，R2828天抗压强度，天抗压强度，A、B实验系实验系数，碎石数，碎石A=0.46,B=0.52卵石卵石