模块四 普通混凝土课件

模块四普通混凝土目的1、掌握混凝土的主要技术性质；2、掌握混凝土组成及配合比设计。重点和难点：

1、组成材料的质量要求2、混凝土的主要技术性质3、混凝土的配合比设计4、混凝土外加剂奥运场馆——水立方巴西ItaipuDam混凝土大坝正在建设中的三峡大坝正在建设的三峡大坝南沙人造岛礁地铁香港青马大桥日本明石海峡大桥正在建造的海上石油钻井平台混凝土概述混凝土，从广义上讲，由胶凝材料、骨料和水、有时掺入外加剂和掺合料，按适当的比例配合，拌制成混合物，经一定时间后硬化而成的坚硬固体（人造石材），叫混凝土（Ｃoncrete）。混凝土是当今社会用量最大的建筑材料。一、分类特重混凝土＞2500kg/m3重混凝土1900～2500kg/m31、按表观密度轻混凝土600～1900kg/m3特轻混凝土＜600kg/m3

水泥混凝土石膏混凝土2、按胶凝材料沥青混凝土聚合物混凝土水玻璃混凝土3、按用途：结构混凝土、防水混凝土、装饰混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土。4、按生产工艺：泵送混凝土、喷射混凝土、压力灌浆混凝土、离心混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土。５、按施工方法现浇混凝土预制混凝土６、按强度等级Ｃ10～Ｃ60（普通混凝土）Ｃ60～Ｃ100（高强混凝土）

＞Ｃ100（超高强混凝土）二、混凝土的特点1、优点：（１）可就地取材，成本低；（２）有良好的可塑性与可模性；（３）与钢筋有牢固的粘结力，且保护钢筋不锈蚀；（４）具有较高的抗压强度（５）耐久性好，维护和保养费用极低。２、缺点：（１）自重大，比强度低；（２）抗拉强度低（是抗压的1/10～1/20）；（３）生产周期长，施工过程质量较难控制。三、外观特性（混凝土建筑物）1、雄厚、坚实、稳重有力。2、笨重、脆硬、缺乏形体美。3、粗糙、碱性、稳定性能不良。4、色彩灰暗、视觉性能不良。普通混凝土组成材料普通混凝土：是由水泥、砂、石、水等几种基本材料（有时加外加剂和外掺料），按适当比例拌合，硬化而成的一种人造石材。混凝土的结构图一、水泥

1、水泥品种：（１）根据工程特点；（２）所处环境条件及设计；（３）施工要求确定。

2、水泥强度等级：与混凝土设计强度等级相一致。

≤C30：fce=(1.5~2.0)fcu＞C30：fce=(0.9~1.5)fcu二、细骨料（砂）1、定义：粒径≤4.75mm的岩石颗粒称为细骨料（＞0.15mm）。2、分类：A、按形成不同天然砂——河砂、湖砂、山砂、海砂。人工砂——机制砂、混合砂。B、按技术要求(GB/T14684——2011《建设用砂》)Ⅰ类：＞C60的混凝土Ⅱ类：C30～C60及抗冻、抗渗或其它要求的混凝土Ⅲ类：＜C30的混凝土和建筑砂浆（一）颗粒级配和粗细程度１、颗粒级配：不同粒径的砂粒互相搭配的情况砂子的空隙率取决于砂子各级粒径的搭配程度，级配良好的砂不仅可以节省水泥，而且混凝土结构密实，强度和耐久性提高，如下图：（１）单一粒径（２）两种粒径（３）多种粒径２、粗细程度：不同粒径的砂粒混在一起后的平均粒径一般用细度模数（Ｍx）表示。在相同质量条件下，粗砂总表面积小，水泥用量少；细砂比表面积大，水泥用量大。在拌制混凝土时，同时考虑颗粒级配和粗细程度，以节约水泥提高密实度和强度。（１）砂的粗细程度与颗粒级配的评定筛分析试验（５００g砂）方孔筛：

孔径0.150.30.61.182.364.75分计筛余a1a2a3a4a5a6

（%）累计筛余A1A2A3A4A5A6（%）累计筛余与分计筛余百分率关系筛孔尺寸（mm）计筛余（％）累计筛余（％）0.15a1A1=a10.3a2A2=a1+a20.6a3A3=a1+a2+a31.18a4A4=a1+a2+a3+a42.36a5A5=a1+a2+a3+a4+a54.75a6A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6砂的粗细程度用细度模数（Ｍx）表示，其计算公式为：细度模数（Ｍx）愈大，表示砂愈粗，普通混凝土用砂的细度模数范围一般为3.7－0.7，其中：Ｍx在3.7－3.1为粗砂，Ｍx在3.0－2.3为中砂，Ｍx在2.2－1.6为细砂，

根据0.6mm筛的累计筛余百分率分为以下三个级配区孔径（mm）累计筛余（％）Ⅰ区Ⅱ区Ⅲ区10.00004.7510~010~010~02.3635~525~515~01.1865~3550~1025~00.685~7170~4140~160.395~8092~7085~550.15100~90100~90100~90砂的级配曲线混凝土用砂级配范围曲线（二）技术要求１、含泥量、石粉含量、泥块含量含泥量：天然砂中粒径小于75μm的颗粒石粉含量：人工砂中粒径小于75μm的颗粒泥块含量：砂中原粒径大于1.18mm，经水浸洗，手捏后小于600μm的颗粒含量２、有害物质含量云母、轻物质、硫化物、硫酸盐、氯盐含量３、坚固性天然砂：硫酸钠溶液法人工砂：压碎指标４、表观密度、堆积密度、空隙率＞2500＞1350＜47%三、粗骨料（石子）1、定义：粒径＞4.75mm的岩石颗粒2、分类：A、按形成不同卵石——是由天然岩石经自然条件长期作用而形成的粒径大于4.75mm的颗粒，按其产源可分为河卵石、海卵石、山卵石等几种，其中河卵石应用较多。碎石——由天然岩石经破碎、筛分而成，也可将大卵石轧碎、筛分而得。B、按技术要求(GB/T14685—2011《建设用卵石、碎石》)Ⅰ类：＞C60的混凝土Ⅱ类：C30～C60及抗冻、抗渗或其它要求的混凝土Ⅲ类：＜C30的混凝土和建筑砂浆（一）最大粒径和颗粒级配１、最大粒径：粗骨料公称粒径的上限（ＤＭ）

ＤＭ大，则总表面积小，砼单位用水量减少。

若用水量、水灰比不变，则骨料表面水泥浆层厚若工作性一定，则可减少水灰比，提高强度耐久性

ＤＭ过大，节约水泥不明显，且会造成抗拉强度低，对于Ｃ60以上的混凝土，要求ＤＭ≤２５mm。根据GB50204—2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》：

ＤＭ≤构件截面最小尺寸的１／４；

ＤＭ≤钢筋最小净距的３／４；

对于砼的实心板，ＤＭ不超过板厚的１／３且不得超过４０mm.对于泵送混凝土与运输管道内径之比，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5。

六种连续粒级五种单粒级──砼工作性较好，不易离析。──不宜单独使用，宜组合成连续级配。2、颗粒级配：大小不一的粗骨料颗粒相互组合搭配的比例关系粗骨料级配情况的示意图（a）粒径过度过大（b）理想级配（c）颗粒间发生干涉三峡大坝石料厂三峡大坝石料加工厂（二）技术要求项目指标ⅠⅡⅢ含泥量（以质量计，％）＜0.5＜1.0＜1.5泥块含量（以质量计，％）0＜0.2＜0.5有机物含量合格合格合格硫化物及硫酸盐（以SO3质量计，％）＜0.5＜1.0＜1.０１、泥、泥块及有害物质含量（见Ｐ１０２）２、针片状含量大于平均粒径2.4倍，针状颗粒。厚度小于平均粒径0.4倍，片状颗粒。３、强度岩石抗压强度（母岩）压碎指标值４、坚固性硫酸钠溶液法项目指标ⅠⅡⅢ针、片状颗粒（以质量计，％）＜5＜10＜15四、混凝土用水符合《混凝土拌和用水标准》（JGJ63－2006）饮用水——可以直接使用；地表水和地下水——按标准规定检验合格后可使用。海水——可以拌制素混凝土；不得拌制钢筋混凝土和预应力混凝土结构，对有饰面要求的混凝土，也不得采用海水拌制；工业废水——经检验合格后可用于拌制混凝土。生活污水——水质比较复杂，不能用于拌制混凝土。五、掺合料：在混凝土拌合物制备时，为了节约水泥、改善混凝土性能、调节混凝土强度等级，而加入的天然或人造的矿物材料，统称为混凝土掺合料。用于混凝土中的掺合料，常见的有磨细的粉煤灰、硅灰、粒化高炉矿渣以及火山灰质（如硅藻土、黏土、页岩、火山凝灰岩）等掺合料。第三节普通混凝土拌和物主要技术性质一、和易性的概念1、和易性：指混凝土拌和物易于浇注、捣实，且保持砼拌和物内部各组成材料均匀稳定的性能。

和易性是一项综合性指标，它包括流动性、粘聚性、保水性。２、流动性：

是指混凝土拌和物在自重或机械振捣作用下，能产生流动，并且均匀密实地填满模板的性能。拌和物的流动性主要取决于拌和物的稠度。

混凝土的各组分材料按一定的比例配合，拌制成的尚未凝结硬化的混合物，称为拌和物（也称为新拌混凝土或混凝土拌和物）拌和物的主要性质为和易性。（１）若干稠：则流动性小（２）若过稀：则流动性大，这时没有良好的技术处理，振捣时容易使水泥浆和水分上浮以及粗骨料下沉的分层离析现象，影响砼质量。３、黏聚性：混凝土拌和物内部组分之间具有一定的凝聚力，在运输和浇注过程中不致发生分层离析现象，使混凝土保持整体均匀的性能。黏聚性不好的混合料，砂浆与石子容易分离，振捣后存在蜂窝、孔洞等缺陷，严重影响工程质量（对水泥用量敏感）。４、保水性：指混凝土拌和物具有一定的保持内部水份的能力，在施工过程中不致产生严重的泌水现象。A、坍落度法B、维勃稠度法A、坍落度法：将混凝土拌和物按规定的试验方法装入标准坍落度筒（圆台形筒）内，装捣刮平后，将筒垂直向上提起，这时锥形混凝土拌和物因自重而产生坍落，测量筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差，以mm计，即为该混凝土拌和物的坍落度值。坍落度值越大，表示混凝土拌和物的流动性越大。

坍落度试验示意图维勃稠度法现场坍落度试验坍落度试验2坍落度试验3扩散度试验Ｂ、维勃稠度法：

按规定的方法在坍落度筒内装满混凝土拌和物，提起坍落度筒，在混凝土拌和物试体顶面放一透明圆盘，开启振动台，同时以秒表计时，到透明圆盘表面完全为水泥浆所布满时，记录秒表时间，即为该混凝土拌和物的维勃稠度值，常用Vt（秒）表示。

Vt值越大，表示混凝土拌和物越干稠。混凝土拌和物流动性的选择结构种类坍落度（mm）基础或地面等的垫层、无筋的厚大结构或配筋稀疏的结构构件10~30板、梁和大型及中型截面的柱子等30~50配筋密列的结构（薄壁、筒仓、细柱等50~70配筋特密的结构70~90影响混凝土和易性的因素A、水泥浆量在水胶比一定的条件下，水泥浆量，水泥浆层越厚，润滑作用，拌合物流动性。过多，产生流浆、泌水、离析、分层等现象。B、水灰比水泥品种，水泥用量一定，W/B，砼干涩，施工困难；W/B，过稀，黏聚性、保水性差；应根据强度、耐久性合理选择。C、砂率砂率过大：骨料比表面积大，则水泥浆减薄，使流动性变差。砂率过小：骨料的空隙率大，水泥浆数量不足，流动性变差。最佳砂率：在水泥用量、水量一定的条件下，能使混凝土拌合物获得最大的流动性而且保持良好的黏聚性和保水性的砂率。D、水泥品种及细度细度，流动性，黏聚性和保水性E、骨料性质级配良好，黏聚性、保水性表面光滑，流动性

F、环境因素、施工条件及时间

G、外加剂加入引气剂、减水剂掺入粉煤灰、硅灰、磨细沸石粉加入以上材料均能改善混凝土和易性硬化混凝土的技术性质1、抗压强度与强度等级抗压强度：指按标准方法制作的边长为150mm的立方体试件，成型后立即用不透水的薄膜覆盖表面，在温度为20±5℃的环境中静置一昼夜至二昼夜，然后在标准条件下养护（20±2℃，相对湿度95%以后或在温度为20±2℃的不流动的氢氧化钙饱和溶液中），养护至28天（从搅拌加水开始计时），经标准方法测试，得到的抗压强度值。以fcu表示。立方体抗压强度标准值：150mm，28d，95%以上保证率强度等级：C+立方体抗压强度标准值。依据混凝土立方体抗压强度标准值（以fcu.k表示），将混凝土划分为十二个强度等级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C802、混凝土的轴心抗压强度根据国家标准规定，轴心抗压强度采用：150mm×150mm×300mm的棱柱体高宽比（h/a＝2～3）的非标棱柱体试件棱柱体试件轴心抗压强度fcp比同截面的立方体抗压强度值fcu小，棱柱体试件高宽比h/a越大，轴心抗压强度越小，但当h/a达到一定值后，强度不再降低。在立方体抗压强度fcu＝10～55Mpa范围内，轴心抗压强度fcp≈（0.70～0.80）fcu。3、影响混凝土强度的因素水泥强度等级、水胶比、骨料性质、施工质量、养护条件、龄期及外加剂和掺合料。⑴水泥标号、水胶比

水泥标号↑→强度↑水灰比↓→强度↑粒径、粒型、表面粗糙度混凝土均匀致密的程度⑵集料性质

⑶施工⑷温湿度◆温度：◆湿度：

⑸龄期

充分→水泥水化顺利进行不足→水泥水化迟缓干燥→水泥水化反应停止高→砼早期强度高，对后期强度发展不利。最初7天内强度增长较快；28天以后强度增长较慢。⑹荷载持续时间6、促进强度发展的措施7、提高强度的措施

①快硬水泥②蒸汽养护③早强剂①水泥——高强度的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥②优质骨料——含泥量、泥块含量小；粗砂

石子粒径≤25，强度高，粒型好；③干硬性混凝土——强力振捣、碾压④低水胶比(0.25～0.35)＋高效减水剂⑤超细活性掺合料——硅粉、磨细矿渣、优质粉煤灰⑥聚合物浸渍。混凝土施工流程

1、配料

2、搅拌

水泥、砂石按重量配注意骨料含水量变化充分搅拌→砼均匀、和易性好、强度高过分搅拌没必要3、运输快速、不离析，防止水分蒸发和温度升高4、浇灌避免离析5、捣实充分，不过分6、抹面掌握时机(找平、镘平、镘光)7、养护保证温度、湿度8、脱模不得过早混凝土耐久性造成砼劣化的原因：物理因素、化学因素

1、抗渗性重要性：抗渗等级：抗渗砼定义：决定因素：影响因素：改善措施：抗冻性、抗侵蚀性、钢锈等P4、P6、P8、P10、P12(0.4～1.2MPa)≥P6孔隙率、孔径分布、连通性配合比、最大粒径、捣实程度养护和龄期①优质骨料——含泥量、泥块含量小；石子粒径≤40②外加剂——防水剂、膨胀剂、引气剂、减水剂③配比——水灰比、砂率(35～45％)、水泥和掺合料总量。

抗冻等级：

抗冻砼定义：决定因素：改善措施：≥F50孔隙率、孔结构、孔隙充水程度、砼强度、温度下降程度①水泥品种——硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥②优质骨料——含泥量、泥块含量小③外加剂——减水剂、引气剂。─F10、F15、F25、F50、F100、F200、F300强度下降≤25%重量损失≤5%的最大冻融循环次数2、抗冻性试验前试验后3、抗侵蚀性影响因素：4、碳化碳化程度：危害：影响因素：

由表及里的中性化深度,mm①碱度↓→钢筋锈蚀②收缩↑→开裂①环境的相对湿度、CO2浓度②水泥品种、水泥用量、混合材掺量③混凝土的密实度。水泥品种、混凝土密实度

5、碱-骨料反应⑴作用机理

⑵必要条件 ⑶抑制措施a-SiO2＋2mNaON→mNaOSiO2nH2O(吸水膨胀)①水泥含碱过量②集料含一定数量含a-SiO2③水分存在①使用非活性集料②低碱水泥(Na2O当量含量小于0.6%)③掺含a-SiO2的细粉。提高耐久性的措施原材料施工保护层混凝土外加剂定义：分类：掺量≤水泥质量的5%，使砼显著改性的物质。①改善砼拌合物流变性──减水剂、泵送剂②调节砼凝结硬化性能──缓凝剂、早强剂③改善混凝土的耐久性──引气剂、阻锈剂④提供混凝土特殊性能──膨胀剂、防水剂减水剂⑴作用：⑵主要成份——表面活性剂

在保持砼稠度不变的条件下，具有减水作用；在保持用水量不变的条件下，具有增塑作用。CH2CH2…CH2CH2—COOH(—SO3Na)(—OH)亲水基团憎水基团减水剂作用机理效果①用水量、强度一定时：

②流动性、水泥用量一定时：

③流动性、强度一定时：

→流动性↑→W↓→w/c↓→强度↑→W↓(w/c不变)→水泥用量↓常用减水剂①木质素磺酸盐系减水10～15%或提高强度10～20%或提高坍落度80～100mm②萘系减水剂减水率15～25%③树脂系减水剂减水率20～30%注意事项

①适宜掺量②是否伴有缓凝、引气、早强等作用③与水泥的适应性④对钢筋的锈蚀作用引气剂⑴作用：能在砼拌合物中产生一定量均匀分布、稳定、微细、独立气泡⑵效果⑶应用：⑸不适用：①提高流动性，减少泌水量②提高抗渗性、抗冻性③降低弹性模量④降低强度抗冻、防渗、抗硫酸盐砼蒸养砼、预应力砼早强剂⑴作用

⑵应用

加速砼早期强度发展，对砼后期强度无不利影响。蒸养砼、有早强或防冻要求的砼缓凝剂⑴作用：⑵应用：⑶不适用：

①大体积砼、泵送砼②夏季施工、滑模施工③远距离运输低温施工、早强砼、蒸养砼延缓混凝土凝结时间，且不影响砼后期强度普通混凝土配合比设计一、概念及表示方法以每立方米混凝土中各种材料的用量来表示以各种材料相互间质量比来表示（以水泥质量为1）二、配合比设计的基本要求结构设计—强度等级施工—和易性耐久性成本—经济三、三个重要参数1、水与水泥之间的比例关系——水灰比表示；2、砂与石子之间的比关系——砂率表示；3、水泥浆与骨料之间的比例关系——单位体积用水量来表示。四、配合比设计的步骤初步配合比基准配合比设计配合比施工配合比

初步配合比的确定A、配制强度依据公式：fcu.0＝fcu.k

+1.645σ式中：fcu.0——混凝土配制强度（MPa）

fcu.k——混凝土立方体抗压强度标准值