土木工程材料4混凝土ppt课件

1、第四章 混凝土4北京科技大学刘娟红4.0 4.0 前言前言4.1 4.1 混凝土的组成及构造混凝土的组成及构造4.2 4.2 混凝土的主要技术性质混凝土的主要技术性质4.3 4.3 混凝土强度的检验评定混凝土强度的检验评定4.4 4.4 普通混凝土的配合比设计普通混凝土的配合比设计4.5 4.5 混凝土外加剂混凝土外加剂4.6 4.6 混凝土掺合料矿物细掺料混凝土掺合料矿物细掺料4.7 4.7 轻混凝土轻混凝土4.8 4.8 其它种类混凝土简介其它种类混凝土简介4.5.1混凝土外加剂的开展混凝土外加剂的开展 最早的外加剂古罗马人用动物油脂、乳液和动物血来改善混凝土的任务性和耐久性；我国清乾隆年

2、间用糯米、石灰加牛血建造永定河河堤；明代南京城墙用糯米汁石灰，并用桐油石灰封顶；宋代用糯米汁石灰建筑了安徽和州城墙。普通减水剂普通减水剂20世纪世纪30年代末，美国发明纸浆废液减水剂；年代末，美国发明纸浆废液减水剂；德国在纸浆废液中提取木质素磺酸盐减水德国在纸浆废液中提取木质素磺酸盐减水剂。剂。4.5.1混凝土外加剂的开展混凝土外加剂的开展 高效减水剂高效减水剂 自七十年代初，德国就在路面工程中采自七十年代初，德国就在路面工程中采用掺有密胺类高效减水剂的流态砼浇注路用掺有密胺类高效减水剂的流态砼浇注路面板；日本那么在构造砼里掺用萘系减水面板；日本那么在构造砼里掺用萘系减水剂配制流态砼。剂配制流

3、态砼。 在八十年代，美国在高层建筑施工中用在八十年代，美国在高层建筑施工中用高效减水剂配制高强砼浇注钢管砼柱，提高效减水剂配制高强砼浇注钢管砼柱，提高在程度荷载下的稳定性；一些北欧国家，高在程度荷载下的稳定性；一些北欧国家，如丹麦、挪威、冰岛等国那么以如丹麦、挪威、冰岛等国那么以90150MPa的高强砼铺筑路面和港口的道面，的高强砼铺筑路面和港口的道面，以大幅度改善其耐磨耗、耐盐冻的性能。以大幅度改善其耐磨耗、耐盐冻的性能。4.5.1混凝土外加剂的开展混凝土外加剂的开展 混凝土外加剂定义混凝土外加剂定义外加剂是在拌制混凝土过程中掺入，用以改外加剂是在拌制混凝土过程中掺入，用以改善混凝土性能的物

4、质，掺量不大于水泥质善混凝土性能的物质，掺量不大于水泥质量的量的5%特殊情况除外。它能赋予新特殊情况除外。它能赋予新拌混凝土和硬化混凝土优良的性能，如提拌混凝土和硬化混凝土优良的性能，如提高抗冻性、调理凝结时间和硬化时间、改高抗冻性、调理凝结时间和硬化时间、改善任务性、提高强度等等，是消费各种高善任务性、提高强度等等，是消费各种高性能混凝土和特种混凝土必不可少的组分。性能混凝土和特种混凝土必不可少的组分。4.5.1混凝土外加剂的开展混凝土外加剂的开展 4.5.24.5.2外加剂的分类外加剂的分类混凝土外加剂按其主要功能分为四类：(1) 改善混凝土拌和物流变性能的外加剂。包括各种减水剂、引气剂和

5、泵送剂等。(2) 调理混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。(3) 改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。(4) 改善混凝土其他性能的外加剂。包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂等。4.5.34.5.3减水剂减水剂u减水剂定义u 减水剂是一种在混凝土拌和料坍落度一样条件下能减少拌和水量的外加剂。减水剂按其减水的程度分为普通减水剂和高效减水剂。减水率在5-10%的减水剂为普通减水剂，减水率大于10%的减水剂为高效减水剂。 u减水剂的作用机理u 减水剂是一种外表活性剂。外表活性剂分子由亲水基团和憎水基团二部分组成，参与水中后亲水基团指向溶液，憎水基

6、团指向空气、固体或非极性液体并作定向陈列，构成定向吸附膜而降低水的外表张力和二相间的界面张力。4.5.34.5.3减水剂减水剂4.5.34.5.3减水剂减水剂减水剂的作用原理吸附分散作用：水泥加水后会产生一些絮凝构造，降低了混凝土的任务性。参与减水剂后，减水剂的疏水基团定向吸附在水泥颗粒外表，组成吸附膜，使水泥粒子外表带有一样符号的电荷，产生排斥，絮凝构造解体，释放出其中的水。润湿作用：掺入减水剂后，不但使水泥颗粒分散，并由于润湿作用，会添加水泥颗粒的水化面积，影响水化速度。光滑作用：减水剂的极性亲水基团吸附于水泥颗粒外表，构成吸附膜，妨碍水泥颗粒直接接触，同时伴随部分引气，气泡外被减水剂吸附

7、，都带有一样符号的电荷，添加了水泥颗粒之间的滑动才干。空间阻隔作用：新型接枝共聚物减水剂的特殊构造，可在水泥颗粒外表构成较厚的吸附层，产生很强的空间斥力。4.5.34.5.3减水剂减水剂u减水剂的作用效果u 在不减少单位用水量的情况下，改善新拌混凝土的任务性，提高流动性。u 在坚持一定任务度下，减少用水量，提高混凝的强度。u 在坚持一定强度情况下，减少单位水泥用量，节约水泥。u 改善混凝拌和物的可泵性以及混凝的其它物理力学性能。4.5.34.5.3减水剂减水剂高效减水剂的特点：高效减水剂的掺量超越一定量后，减水效果不再提高；对混凝土性能没有不利影响。高效减水剂减水率越高，坍落度损失越大。4.5

8、.34.5.3减水剂减水剂4.5.44.5.4主要减水剂引见主要减水剂引见1、普通减水剂 木质素磺酸盐系减水剂 减水率10%，普通掺量0.25%腐植酸减水剂 减水率6-8%，普通掺量0.2-0.35%2、高效减水剂 多环芳香族磺酸盐系减水剂。这类减水剂通常是由工业萘或煤焦油的萘、蒽、甲基萘等馏分，经磺化、水解、缩合、中合、过滤、枯燥而制成。由于其主要成分为萘的同系物的磺酸盐与甲醛的缩合物，故又称萘系减水剂，掺量0.5-1.0%,减水率10-20% 。 水溶性树脂系减水剂。水溶性树脂减水剂是以一些水溶性树脂为主要原料的减水剂，如三聚氰胺树脂、古玛隆树脂等。此类减水剂的掺量为水泥质量的0.5%2.

9、0%，其减水率为15%30%，混凝土的强度提高20%30%，混凝土的其他力学性能和抗渗性、抗冻性也得到提高，对混凝土的蒸养顺应性也优于其它外加剂。 4.5.4主要减水剂引见主要减水剂引见3、高性能减水剂 高性能减水剂是指近年来开发并投入运用的聚羧酸系减水剂，聚羧酸系高性能减水剂是由含有羧基的不饱和单体和其他单体共聚而成，使混凝土在减水、保坍、加强、收缩及环保方面具有优良性能的减水剂。4.5.4主要减水剂引见主要减水剂引见聚羧酸系高性能减水剂性能特点主要为：1掺量低、减水率高。普通掺量为胶凝资料的0.15-0.25%，减水率普通在25-30%，在接近极限掺量0.25%时，减水率普通可以到达40%

10、以上。2混凝土拌和物的流动性好，坍落度损失低，2小时坍落度根本不损失，其高任务性可坚持6-8小时。3对混凝土加强效果潜力大。早期抗压强度比提高更为显著。以3天、7天抗压强度为例，奈系高效减水剂的3天、7天抗压强度比普通在130%左右，而聚羧酸系高性能减水剂的同龄期抗压强度比普通在180%以上。 4.5.4主要减水剂引见主要减水剂引见4混凝土收缩低。根本抑制了第二代减水剂增大混凝土收缩的缺陷。5总碱含量极低，其带入混凝土中的总的碱含量仅为数十克，降低了发生碱骨料反响的能够性，提高混凝土的耐久性。6环境友好，聚羧酸系高性能减水剂合成消费过程中不运用甲醛和其他任何有害的原资料，在消费和运用过程中对人

11、体安康无危害。7一定的引气量，与第二代高效减水剂相比，其引气量有较大提高，平均在3-4%。 4.5.4主要减水剂引见主要减水剂引见 运用聚羧酸系减水剂配制的大掺量粉煤灰和矿渣运用聚羧酸系减水剂配制的大掺量粉煤灰和矿渣C40C40混凝土，混凝土厚混凝土，混凝土厚1313米，混凝土和易性好，无离析米，混凝土和易性好，无离析泌水，保证泌水，保证2 2小时内运输到现场，泵送前坍落度，出泵小时内运输到现场，泵送前坍落度，出泵后混凝土坍落度，混凝土泵送顺利。后混凝土坍落度，混凝土泵送顺利。新中央电视台大厦底板混凝土浇注2019,11-2019,1 拌合物配合比与任务度：拌合物配合比与任务度：水泥水泥 20

12、5kg/m3 粉煤灰粉煤灰 205kg/m3 用水量用水量 150kg/m3外加剂：聚羧酸或萘系高效减水剂；水胶比外加剂：聚羧酸或萘系高效减水剂；水胶比 0.36 坍落度坍落度200220mm 未掺早强防冻剂的大掺量粉煤灰混凝土未掺早强防冻剂的大掺量粉煤灰混凝土5050质量比正在浇注质量比正在浇注4.5.54.5.5引气剂引气剂 在混凝土搅拌过程中引入大量均匀分布、稳定而封锁的微小气泡，起到改善混凝土和易性，提高混凝土抗冻性和耐久性的外加剂，称为引气剂。我国运用较多的的引气剂有松香类引气剂、木质素磺酸盐类引气剂等。松香类引气剂包括松香热聚物、松香酸钠及松香皂等。其适宜掺量为水泥质量的0.005

13、0.02%，混凝土含气量约为35%。 引气剂的作用机理 引气剂属于外表活性剂，其界面活性作用根本上与减水剂类似，区别在于减水剂的界面活性作用主要在液固界面上，而引气剂的界面活性主要发生在气液界面上，降低界面能，使新拌混凝土中微小气泡稳定存在并保管。 4.5.5引气剂引气剂u界面活性作用u吸附在颗粒外表，降低界面能。u起泡作用u在砼中引入大量微小、封锁的气孔。u气泡的稳定性u引入砼中的气泡能坚持形状，含气量相对稳定。4.5.5引气剂引气剂引气剂对混凝土的质量的影响 混凝土中掺入引气剂可改善混凝土拌和物的和易性，可以显著减少混凝土浆体粘性，使它们的可塑性加强，减少单位用水量。通常每添加含气量1%，

14、能减少单位用水量3%。 减少离析和泌水量，提高抗渗性。 提高抗腐蚀性和耐久性。 含气量每提高1%，抗压强度下降45%，抗折强度下降23%。4.5.5引气剂引气剂 引入空气会使干缩增大，但假设同时减少用水量，对干缩的影响不会太大。 使混凝土对钢筋的粘结强度有所降低，普通含气量为4%时，对垂直方向的钢筋粘结强度降低1015%，对程度方向的钢筋粘结强度稍有下降。 4.5.5引气剂引气剂4.5.64.5.6缓凝剂缓凝剂u缓凝剂定义u 缓凝剂是一种能延迟水泥水化反响，从而延伸混凝土的凝结时间，使新拌混凝土较长时间坚持塑性，减少混凝土坍落度损失。在大体积混凝土施工时，可防止出现裂痕和冷缝，同时对混凝土后期

15、各项性能不会呵斥不良影响的外加剂。u缓凝剂的特点：u掺量适宜，24小时后的强度不会受影响；u掺量过多，混凝土的正常水化速度和强度受影响；u超掺，会使水泥水化完全停顿；u不同的缓凝剂种类，对混凝土泌水、离析情况不同。4.5.6缓凝剂缓凝剂4.5.7 掺减水剂的普通混凝土配合比计算1、提高混凝土强度设计原那么：1水泥用量不变；2降低水灰比；3砂率减小1%3%。【例题8】：不掺加减水剂时混凝土基准配合比为：C:W:S:G=410:182:636:1181，W/C=0.44，砂率为35%。运用高效减水剂，其掺量为水泥用量的0.5%，减水率为15%(砂率减小2%)。求：1用此减水剂提高强度时的实验室配合

16、比混凝土实测表观密度为2405kgm)；2假设运用碎石、42.5#普通硅酸盐水泥，估算混凝土28天强度。 答案下一页解：1水用量：W=182(1-15%)=155 kg ； 水泥用量不变：C=410 kg ； 砂率： ； 由公式：C+W+S+G=2405 kg/m3 有：S+G=2405-155-410=1840 kg/m3 所以，S=184033%=607 kg/m3 ； G=1840-607=1233 kg/m3 。 混凝土各资料用量为：C:W:S:G = 410:155:607:1233。2 所以运用碎石和42.5#普通硅酸盐水泥配制的混凝土其28天强度估计可达57.0MPa。35%2%

17、33%pS ,410()0.46 1.13 42.5 (0.07)57.0155cu tceCfAfBMPaW4.5.7 掺减水剂的普通混凝土配合比计算2、节约水泥设计原那么：1水泥用量根据减水率相应减少10%15%；2水灰比不变，用水量减少，那么水泥用量减少；3砂率不变，计算砂石。【例题9】：不掺加减水剂时混凝土基准配合比为：C:W:S:G=410:182:636:1181，W/C=0.44，砂率为35%。运用木钙减水剂，其掺量为水泥用量的0.25%，可节约水泥8%。求：1用此减水剂提高强度时的实验室配合比混凝土实测表观密度为2405kgm )；2假设运用碎石、42.5#普通硅酸盐水泥配制混

18、凝土，估算混凝土28天强度。 答案下一页4.5.7 掺减水剂的普通混凝土配合比计算解：1掺入木钙减水剂可节约水泥8%，那么水泥用量为： C=4101-8%=41092%=377kg; 水灰比不变，W/C=0.44，那么水用量：W=3770.44=166 kg ； 砂率： ； 由公式：C+W+S+G=2405 kg/m3 有：S+G=2405-377-166=1862 kg/m3 所以，S=186235%=652 kg/m3 ； G=1862-652=1210 kg/m3 。 混凝土各资料用量为：C:W:S:G = 377:166:652:1210 。2 所以运用碎石和42.5#普通硅酸盐水泥配制的混凝土其28天强度估计可达48.7MPa。35%pS ,1()0.46 1.1342.5(0.07)48.70.44cu tcecfAfBMPaw4.5.7 掺减水剂的普通混凝土配合比计算3、提高混凝土的和易性设计原那么：1水泥用量、水用量不变，水灰比不变；2砂率增大5%，到40% 45%。【例题10】：知混凝土基准配合比为：C: