《混凝土工程》课件

混凝土工程建筑领域的基础材料，现代工程的支柱探索混凝土从配制到应用的全过程课程目标和学习要求掌握基本原理理解混凝土材料特性和工作机理熟悉施工技术掌握各种环境下混凝土施工方法质量控制能力培养混凝土工程质量评估和问题解决能力工程实践应用能够将理论知识应用于实际工程中混凝土的定义和组成水泥胶凝材料，混凝土的"灵魂"骨料包括砂和石，提供强度和体积水引发水化反应，形成硬化结构外加剂改善性能的辅助材料混凝土的发展历史1古罗马时期最早的混凝土形式，用火山灰和石灰混合21824年约瑟夫·阿斯普丁发明波特兰水泥319世纪末钢筋混凝土技术开始发展420世纪预应力技术和高性能混凝土出现521世纪智能混凝土和3D打印技术兴起混凝土在现代建筑中的应用高层建筑提供坚固的骨架和良好的抗侧力性能桥梁工程跨越障碍，连接城市水利工程大坝和水库建设的主要材料民用建筑提供安全、耐用的居住空间水泥的类型和特性普通硅酸盐水泥强度发展快，适用性广矿渣硅酸盐水泥水化热低，抗侵蚀性好火山灰质水泥后期强度高，耐水性好粉煤灰水泥工作性好，经济环保快硬水泥早期强度高，硬化快抗硫酸盐水泥抗腐蚀，适用恶劣环境骨料的分类和要求粗骨料粒径大于4.75mm的碎石或卵石要求坚固、耐久、级配合理控制针片状含量和杂质细骨料粒径小于4.75mm的天然砂或人工砂石粉含量适当细度模数在2.3-3.0之间轻骨料容重低，热工性能好陶粒、浮石、珍珠岩等主要用于轻质混凝土特种骨料具有特殊功能的骨料高密度骨料（重晶石）装饰骨料（彩色石）水的质量要求和作用水的作用引发水泥水化反应提供混凝土良好的工作性维持混凝土内部湿度平衡为水泥颗粒提供反应空间质量要求pH值应在6.5-8.5之间硫酸盐含量≤600mg/L氯离子含量≤250mg/L不含有机物和油脂总碱量控制在300mg/L以下外加剂的种类和功能减水剂降低用水量，增强强度和流动性缓凝/早强剂调节凝结时间，控制强度发展引气剂提高混凝土的抗冻融性防水剂降低混凝土透水性膨胀剂补偿收缩，减少裂缝混凝土配合比设计原理满足工程要求强度、耐久性、工作性材料最佳配比水灰比、砂率、骨料级配经济性与可行性材料优化，成本控制环境适应性气候、施工条件适应配合比设计方法：重量法确定设计强度根据工程要求确定强度等级确定水灰比基于强度和耐久性要求选择合适的水灰比确定砂率根据工作性要求和骨料特性确定砂率计算各材料用量按重量计算水泥、水、砂、石用量试配与调整根据试验结果调整配合比配合比设计方法：体积法确定体积比例常用比例如1:2:3或1:2:4（水泥:砂:石）确定含气量通常预留2-3%的含气量计算单位体积材料量确保各组分体积总和为1立方米转换为重量单位乘以相应密度获得重量单位用量现场调整根据工作性和实际条件进行调整特殊混凝土的配合比设计高强混凝土低水灰比，优质骨料，掺加高效减水剂和矿物掺合料轻质混凝土选用轻骨料，控制密度，保持强度自密实混凝土高粉量，合理级配，高效减水剂和粘度调节剂抗冻混凝土低水灰比，引气剂，提高密实度混凝土搅拌设备和工艺强制式搅拌机搅拌均匀度高，适用于各种混凝土自落式搅拌机结构简单，维修方便，混合效率较低搅拌运输车边运输边搅拌，保持混凝土工作性商品混凝土站集中生产，质量稳定，供应量大搅拌站的布置和管理场地选择交通便利，远离居民区靠近水源，电力充足工艺布置物料存储区合理布局搅拌主机处于中心位置质量管理原材料检验制度配合比实时监控混凝土运输方式和设备30-60分钟最佳运输时间从拌合到浇筑的理想时间窗口5-8公里经济运输半径搅拌站覆盖的最佳服务范围6-12m³搅拌车容量常用混凝土运输车载量15-25km/h平均运输速度城市道路运输的平均速度泵送混凝土的特点和要求泵送混凝土优势施工效率高劳动强度低适应性强施工质量好可实现远距离输送技术要求坍落度控制在14-18cm砂率比普通混凝土高3-5%水泥用量≥300kg/m³粗骨料最大粒径≤泵管内径的1/3必须添加泵送剂混凝土浇筑准备工作模板检查稳固、密实、尺寸准确钢筋验收位置正确，连接牢固预埋件检查管线、锚固件定位准确浇水湿润模板和基层充分湿润人员准备施工队伍分工明确设备准备振捣器、抹平工具就位混凝土浇筑方法和顺序分层浇筑每层厚度30-50cm，保证振捣效果顺序浇筑从一端向另一端推进，防止离析大面积浇筑划分区块，按次序完成特殊部位柱、墙等垂直构件采用串筒或溜管混凝土振捣技术插入式振捣器最常用的振捣方式，效果好表面振捣器适用于薄板结构，如地面、路面附着式振捣器安装在模板上，适合密集钢筋区域1插入深度垂直插入，深入下层混凝土5-10cm2振捣时间直到表面泛浆，气泡不再明显上升3移动间距不超过振捣器作用半径的1.5倍混凝土养护的重要性保证强度发展提供水泥持续水化条件提高耐久性形成致密结构抵抗外界侵蚀减少收缩裂缝防止水分快速蒸发导致表面开裂养护方法：自然养护洒水养护最基本方法，保持表面湿润适用于各种结构，效果好但费工覆盖养护用湿草袋、湿麻布等覆盖减少水分蒸发，保持湿润环境蓄水养护适用于水平构件如楼板、路面边缘筑埝蓄水，保持充分浸泡喷涂养护剂形成保护膜防止水分蒸发适用于大面积或难以持续洒水的情况养护方法：蒸汽养护蒸汽养护工艺流程前期静置1-3小时升温阶段（10-20℃/小时）恒温阶段（60-80℃）降温阶段（控制降温速率）蒸汽养护特点加速强度发展缩短生产周期提高模具周转率能耗较高需要专用设备后期强度增长慢混凝土施工中的温度控制时间（天）中心温度（℃）表面温度（℃）冬季混凝土施工技术材料控制使用早强型水泥适当提高水泥用量使用热水拌合骨料需预热添加防冻剂施工措施基础处理除冰雪模板保温隔热连续浇筑不间断加快浇筑和振捣及时覆盖保温养护技术暖棚养护电热养护蒸汽管道加热保温材料覆盖实时温度监测夏季混凝土施工技术原材料控制水泥温度≤50℃，骨料遮阳降温，使用冷水拌合配合比调整适当降低水泥用量，增加减水剂用量，延长凝结时间运输措施缩短运输时间，运输车遮阳或降温，控制等待时间浇筑要求选择早晨或夜间施工，加快浇筑速度，及时振捣5养护加强立即开始养护，增加洒水次数，搭设遮阳设施大体积混凝土施工技术温控设计温度控制标准，防裂预案材料选择低热水泥，掺合料，预冷骨料分块浇筑控制浇筑厚度和面积内部冷却埋设冷却水管，循环冷却温度监测实时监测，动态调整高强混凝土的特点和应用C60-C120强度等级远高于普通混凝土C30-C400.22-0.35水胶比极低水胶比确保高强度450-600kg胶凝材料用量每立方米混凝土的胶材总量40-100MPa抗压强度28天抗压强度范围轻质混凝土的制备和使用类型密度(kg/m³)强度特点主要应用轻骨料混凝土1400-1900强度适中结构与保温结合泡沫混凝土300-1200强度较低填充、保温加气混凝土400-800可锯可钉墙板、隔墙聚苯颗粒混凝土300-1000保温性优屋面保温层自密实混凝土的性能和优势流动性无需振捣能自行充满模板通过性能穿过密集钢筋区域抗离析性组分不分离，保持均质填充性完全填充复杂形状纤维增强混凝土的种类和特性钢纤维混凝土抗拉强度高，韧性好，抗冲击，耐磨损玻璃纤维混凝土轻质高强，可塑性好，适合做薄壁构件聚丙烯纤维混凝土抗裂性好，防渗性强，施工方便碳纤维混凝土强度极高，耐腐蚀，导电性好再生混凝土的环保价值混凝土外观质量控制表面处理抹面、压光、拉毛、压花等工艺色差控制材料一致性，施工工艺统一蜂窝麻面振捣不实，水灰分离，修补技术装饰混凝土暴露骨料，染色混凝土，图案混凝土混凝土裂缝成因分析温度应力水化热、温差变化引起干缩裂缝水分蒸发收缩应力结构裂缝荷载过大，强度不足材料问题碱骨料反应，硫酸盐侵蚀施工原因振捣不实，养护不当混凝土裂缝防治措施设计阶段合理结构形式，控制温度应力材料选择低热水泥，掺合料，膨胀剂施工控制分段浇筑，设置后浇带养护管理及时养护，温度控制混凝土强度检测方法破坏性检测立方体抗压强度试验芯样钻取法劈裂抗拉强度试验抗折强度试验非破坏性检测回弹法超声波法钻芯取样法拔出法贯入法混凝土耐久性检测1抗渗透性抗渗透试验，快速氯离子渗透试验2抗冻融性冻融循环试验，相对动弹性模量测定3抗碳化性自然碳化，加速碳化试验4抗腐蚀性抗氯离子，抗硫酸盐侵蚀试验5抗磨耗性磨耗试验，水下磨损试验混凝土结构的耐火性能温度(℃)强度保留率(%)耐火极限影响因素构件尺寸、保护层厚度、混凝土类型提高耐火性措施增加保护层，添加耐火纤维，使用耐火混凝土高温后损伤评估目测检查，回弹法，超声波法，芯样钻取混凝土结构的抗震性能抗震性能特点质量大，自振频率低整体性好，变形能力强阻尼比大，能量耗散佳韧性好，可承受反复荷载提高抗震措施增加配筋率和箍筋密度设置抗震墙和加强层控制裂缝宽度和刚度比使用高强高韧性混凝土抗震构造要求柱强梁弱原则强剪弱弯原则剪力墙底部加强区梁柱节点核心区加强预应力混凝土的原理先张法先张拉钢筋，浇筑混凝土，硬化后释放后张法先浇筑留孔道，硬化后张拉钢绞线粘结/非粘结钢绞线是否与混凝土粘结工作原理预先施加压应力，抵消外荷载产生的拉应力主要优势减少裂缝，跨度大，变形小，材料节约适用范围大跨度梁，桥梁，屋盖，水池等预应力混凝土的施工工艺施工准备设计图纸审核，材料准备，设备调试孔道铺设波纹管安装固定，密封检查混凝土浇筑高强混凝土浇筑，振捣，养护张拉施工钢绞线穿束，张拉，压力检测压浆封锚灌浆料注入，锚具防护预制混凝土构件的生产设计与准备构件设计，模具制作钢筋加工钢筋下料，绑扎成型混凝土浇筑布料，振捣，找平养护成型蒸汽养护，自然养护脱模检验尺寸检查，外观检验预制混凝土构件的安装施工准备测量放线，设备就位，接缝处理构件吊装正确吊点，稳定起吊，精准就位临时固定支撑稳固，调整位置，确保垂直节点连接钢筋连接，灌浆或焊接，密封处理质量验收外观检查，尺寸偏差，接缝质量混凝土桥梁施工技术现浇法适用于中小跨度，施工简单，整体性好预制拼装法工厂预制，现场拼装，质量稳定，工期短顶推法适用于连续梁桥，减少支架，节约材料悬臂施工法适用于大跨度桥梁，不影响下方通行混凝土道路施工技术普通水泥混凝土路面基层处理与加固模板安装与钢筋布置混凝土摊铺与振捣表面处理与养护接缝切割与填充连续配筋混凝土路面减少接缝，提高平整度钢筋网连续布置控制裂缝宽度与间距需要高质量基层支撑养护期较长水工混凝土的特殊要求1抗渗性防止水流渗透混凝土抗冻融性承受反复冻融循环抗侵蚀性抵抗水中化学物质侵蚀4抗冲磨性抵抗水流和泥沙冲刷海工混凝土的耐腐蚀性腐蚀机理氯离子渗透钝化膜破坏海水硫酸盐侵蚀海洋生物附着与侵蚀潮汐区冻融循环波浪冲刷磨损防腐蚀措施低水灰比高密实度掺加矿物掺合料选用抗硫酸盐水泥表面防护涂层阴极保护系统设计要求增大保护层厚度控制裂缝宽度提高混凝土强度结构耐久性评价监测系统设置混凝土结构的维护与修复裂缝修复灌浆、表面封闭、缝隙填充表面修补修补砂浆、环氧树脂修复锈蚀处理除锈、阻锈、保护层修复防水处理防水涂料、防水卷材、结晶防水混凝土结构加固技术1混凝土增大截面增加构件尺寸，提高承载力粘钢加固粘贴钢板，增强抗弯抗剪能力碳纤维加固轻质高强，施工简便4预应力加固外加预应力，提高整体性能混凝土工程质量控制体系设计质量控制设计深度，技术标准，施工说明原材料控制进场检验，抽样试验，合格证明过程质量控制施工工艺，关键节点，技术参数实测实量控制几何尺寸，物理性能，观感质量标准规范控制技术标准，验收规范，质量评定质量记录控制过程记录，隐蔽工程，试验报告混凝土工程安全管理人员安全安全培训，劳保用品，安全操作规程设备安全设备检查，维护保养，操作规程现场安全临边防护，安全标识，应急通道安全管理安全责任制，检查制度，应急预案混凝土工程环境保护措施粉尘控制洒水降尘，密闭搅拌，料仓除尘噪声控制隔音降噪，合理安排施工时间废水处理沉淀池循环利用，中和处理废料回收混凝土废料破碎再利用绿色施工节能减排，环保材料，文明施工混凝土工程成本控制材料费人工费机械费管理费其他费用材料成本控制优化配合比，减少浪费，合理采购施工成本控制优化工艺，提高效率，减少返工全过程控制设计优化，方案比选，过程监控混凝土新技术发展趋势1性能提升超高性能混凝土，耐久性提高2绿色环保低碳混凝土