混凝土类材料

1、第五章 混凝土类材料,普通混凝土的主要组成材料有胶凝材料、细骨料（砂）、粗骨料（石）和水。另外还常加入适量的掺合料和外加剂。,混凝土材料的优点： 抗压强度高、耐久、耐火、维修费用低 ； 原材料丰富、成本低； 混凝土拌合物具有良好的可塑性； 混凝土与钢筋粘结良好，一般不会锈蚀钢筋 。,混凝土类材料的缺点： 抗拉强度低（约为抗压强度的1/101/20）、变形性能差； 导热系数大约为1.8W/（mK）； 体积密度大（约为2400kg/m3左右）； 硬化较缓慢。,在混凝土中，水泥与水形成水泥浆 水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙； 在混凝土硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定的流动性、粘聚性，便于施

2、工； 在硬化后则起到了将砂、石胶结为一个整体的作用，使混凝土具有一定的强度、耐久性等性能。砂、石在混凝土中起骨架作用，可以降低水泥用量、减小干缩、提高混凝土的强度和耐久性。,水泥浆的作用,第一节 普通混凝土,（一）普通混凝土组成,混凝土的结构 水泥+水水泥浆+砂水泥砂浆+石子混凝土拌合物硬化混凝土 组成材料的作用,品种的选择 配制普通混凝土的水泥品种，应根据混凝土的工程特点或所处的环境条件，结合水泥性能，且考虑当地生产的水泥品种情况等，进行合理地选择。 强度等级的选择 原则上，配制高强度等级的混凝土，选择高强度等级的水泥； 一般情况下，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.52.0倍； 配制高强混

3、凝土时，可选择水泥强度等级为混凝土强度等级的1倍左右。,1、混凝土对水泥的要求,定义 砂是指粒径在0.165mm以下的颗粒。 分类 按产源分 按技术要求分 类 宜用于强度等级大于C60的混凝土； 类 用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土； 类 宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。,2、混凝土对砂的要求,砂,天然砂,人工砂,机制砂,混合砂,河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂等,2、混凝土对砂的要求,1.表观密度、堆积密度及空隙率 表观密度s2500kg/m3； 松散堆积密度so1350kg/m3； 空隙率P47%。 2.含泥量、泥块含量及石粉含量 含泥量是指粒径小于0.07

4、5mm的颗粒含量； 泥块含量是指粒径大于1.18mm，经水洗、手捏后小于600m的颗粒含量； 石粉含量是指人工砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量。具体指标见表。,2、混凝土对砂的要求,3.有害物质含量 砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料等杂物，有害物质主要是云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯化物等。见下表。,2、混凝土对砂的要求,4.颗粒级配 （1）颗粒级配是指不同粒径颗粒搭配的比例情况。 （2）级配良好的砂，不同粒径颗粒搭配比例适当，其空隙率小，且总表面积小，可以节约水泥或改善混凝土拌合物的和易性。 （3）颗粒级配采用筛分法确定。 （4）颗粒级配的指标 级配区：按600m筛的累计筛余

5、率的大小，可分为1区、2区、3区共三个级配区。详见下页表。 级配合格判定：砂的实际级配全部在任一级配区规定范围内；除4.75mm和600m筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于5。,3、混凝土对碎石或卵石的要求,定义 粒径大于5mm的骨料称为粗骨料。 分类 按产源分：卵石和碎石 按技术要求分： 类 宜用于强度等级大于C60的混凝土； 类 用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土； 类 宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。,3、混凝土对碎石或卵石的要求,1.表观密度、堆积密度及空隙率 表观密度g2500kg/m3； 松散堆积密度go1350kg/m3； 空隙率P47%。

6、2.强度和坚固性 粗骨料在混凝土中起骨架作用，必须有足够的强度和坚固性 3.含泥量、泥块含量及石粉含量 含泥量是指粒径小于0.075mm的颗粒含量； 泥块含量是指卵石、碎石中粒径大于4.75mm经水洗 手捏后小于2.36mm的颗粒含量。具体指标见表。,3、混凝土对碎石或卵石的要求,4.有害物质含量 卵石、碎石中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物。 5.最大粒径 粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒级的最大粒径。 6.针片状颗粒含量 针状颗粒是指颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者； 片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径0.4倍者。 针片状颗粒不仅本身容易折断，而且会增加骨

7、料的空隙率，使拌合物和易性变差，强度降低。,7.颗粒级配 为减少空隙率，改善混凝土拌合物和易性及提高混凝土的强度，粗骨料也要求有良好的颗粒级配。 粗骨料的颗粒级配有连续级配与间断级配两种。 连续级配是石子由小到大连续分级； 间断级配是指用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配，中间为不连续的级配，由于易产生离析，应用较少。,3、混凝土对碎石或卵石的要求,可使用能饮用的自来水、清洁河水。但不可使用酸、甜、苦、咸水。,4、混凝土对水的要求,（二）普通混凝土性质,和易性 硬化后混凝土的强度 耐久性,（1）和易性的基本概念 混凝土拌合物便于施工操作，能够达到结构均匀、成型密实的性能。和易性主要包括流动性、

8、粘聚性和保水性：,1、混凝土施工和易性,（1）和易性的基本概念,和易性,粘聚性,保水性,流动性,易达结构均匀,易成型密实,好,好,在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并且均匀密实地填满模板的性能。,各组成材料之间具有一定的内聚力，在运输和浇注过程中不致产生离析和分层现象的性质。,具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致发生泌水现象的性质。,保证混凝土硬化后的质量,（2）和易性的测定方法,坍落度法：测定流动性，观察粘聚性和保水性,混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施工条件、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法等来确定。 见下表。,1、施工环境的温度、搅拌制度等。 2、组成材料及其用量之间的

9、关系 水泥浆数量和单位用水量； 骨料的品种、级配和粗细程度； 砂率； 外加剂。 外加剂按主要功能分为四类： (1)改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等； (2)调节混凝土凝结时间、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、防水剂和泵送剂等。,（3）影响和易性的因素,2、硬化后混凝土强度,混凝土强度的种类,混凝土强度,抗拉强度,抗剪强度,抗压强度,握裹强度,轴心抗压强度,立方体抗压强度,钢筋与混凝土的粘结强度,2、硬化后混凝土

10、强度,立方体抗压强度 以边长为150mm的标准立方体试件，在温度为202，相对湿度为95以上的潮湿条件下或者在Ca（OH）2饱和溶液中养护，经28d龄期，采用标准试验方法测得的抗压极限强度。用fcu表示。 当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表：,（1）混凝土强度等级,按混凝土立方体抗压强度标准值划分的级别。以“C” 和混凝土立方体抗压强度标准值表示，主要有C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80等十五个强度等级。 立方体抗压强度标准值，是立方体抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%。 强度等

11、级表示的含义： 强度的范围：某混凝土，其fcu30.034.9MPa； 某混凝土，其fcu30.0MPa的保证率为95%。,C30,“C”代表“混凝土”。,“30”立方体抗压强度30.0MPa；,普通混凝土,高强混凝土,HSC,NSC,（1）水泥的强度和水灰比 当混凝土水灰比值在0.400.70之间时越大，则混凝土的强度越低； 水泥强度越高，则混凝土强度越高。 （2）粗骨料的品种 碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强度较高； 卵石呈圆形或卵圆形，表面光滑，与水泥石的粘结强度较低。 在水泥石强度及其它条件相同时，碎石混凝土的强度高于卵石混凝土的强度。,（2）影响混凝土强度的因素,（

12、3）养护条件和龄期 在保证足够湿度情况下，温度越高，水泥凝结硬化速度越快，早期强度越高； 低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。 混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度，以保证混凝土不断地凝结硬化。 （4）加入外加剂 加入减水剂或早强剂可提高混凝土的强度,（2）影响混凝土强度的因素,3、混凝土耐久性,（1）抗渗性 混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的能力。 混凝土的抗渗性用抗渗等级表示。是以28d龄期的标准试件，按规定方法进行试验时所能承受的最大静水压力来确定。可分为P4、P6、P8、P10和P12等五个等级，分别表示混凝土能抵

13、抗0.4、0.6、0.8、1.0和1.2MPa的静水压力而不发生渗透。 （2）抗侵蚀性 混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥石的抗侵蚀性。 合理选择水泥品种、提高混凝土制品的密实度均可以提高抗侵蚀性。,3、混凝土耐久性,（3）抗冻性 混凝土的抗冻性是指混凝土在饱和水状态下，能抵抗冻融循环作用而不发生破坏，强度也不显著降低的性质。 用抗冻等级表示。抗冻等级是以28d龄期的混凝土标准试件，在饱和水状态下，强度损失不超过25，且质量损失不超过5时，所能承受的最大冻融循环次数来表示，有F10、F15、F25、F50、F100、F200、F250和F300等九个等级。 （4）抗碳化性 混凝土的碳化主要指水泥石

14、的碳化。 混凝土碳化，使其碱度降低，从而使混凝土对钢筋的保护作用降低，钢筋易锈蚀；引起混凝土表面产生收缩而开裂。,（1）加强施工管理环节 包括拌和、运输、浇捣、养护四个环节； （2）选择合适的原材料 如选用耐腐蚀性的水泥或抗渗性能高的水泥； （3）按混凝土所处的环境条件 严格控制混凝土的水灰比和水泥用量； （4）加入适量外加剂 可提高混凝土的耐久性,提高混凝土耐久性的措施,（三）普通混凝土配合比设计,配合比设计的步骤与方法 1、确定基本满足强度和耐久性要求的初步配合比 2、在实验室实配、检测、进行工作性调整确定混凝土基准配合比。 3、通过对水灰比的微调，确定水泥用量最少但强度能满足要求的实验室

15、配合比。（设计配合比） 4、考虑砂石的含水率计算施工配合比（实际配合比）,配合比设计的要求 满足结构设计的强度等级要求； 满足混凝土施工所要求的和易性； 满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求； 符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。,（三）普通混凝土配合比设计,第二节 装饰混凝土,装饰混凝土是指具有一定色彩、线型、质感或花饰的饰面与结构结合的混凝土墙体和其他混凝土构件，是经建筑艺术加工的混凝土饰面技术。,1、按表面处理可分为： （1）清水装饰混凝土是利用混凝土结构体本身造型的竖线条或几何外形取得简单、大方、明快的立面效果，从而获得装饰性；或者在成型时利用模板等在构件表面上做出凹凸花纹，使立

16、面质感更加丰富。 其成型工艺有以下三种：,（一）分类,（1）正打成型工艺 正打成型工艺多用在大板建筑的墙板预制，它是在混凝土墙板浇筑完毕，水泥初凝前后，在混凝土表面进行压印，使之形成各种线条和花饰 根据其表面的加工工艺方法不同，可分为压印和挠刮两种方式。 压印工艺一般有凸纹和凹纹两种做法。挠刮工艺是在新浇筑的壁板表面上，用硬毛刷等工具挠刮形成一定毛面质感。 （2）反打成型工艺 所谓反打成型工艺，即在浇筑混凝土的底面模板上做出凹槽，或在底模上加垫具有一定花纹、图案的衬模，拆模后使混凝土表面具有线型或立体装饰图案。,1、按表面处理,（2）露骨料混凝土是在混凝土硬化前或硬化后，通过一定工艺手段使混凝

17、土骨料适当外露，以骨料的天然色泽和不同的排列组合造型，达到一定的装饰效果。露骨料混凝土的制作工艺有： （1）水洗法 水泥硬化前的露骨料工艺主要是水洗法，直接水洗只能用于预制正打工艺。 （2）缓凝剂法用于反打或立模工艺，它是先将缓凝剂涂刷在模板上，然后浇筑混凝土，借助缓凝剂使混凝土表面层水泥浆不硬化，以便待脱模后用水冲洗，露出骨料。 （3）酸洗法是利用化学作用去掉混凝土表层水泥浆使骨料外露。 （4）水磨法即是水磨石工艺，所不同的是水磨露骨料工艺一般不另抹水泥石碴浆，而是将抹平的混凝土表面磨至露出骨料。 （5）抛丸法是将混凝土制品以1.52m/min的速度通过抛丸室，室内抛丸机以6580m/s的线

18、速度抛出铁丸，利用铁丸的冲击力将混凝土表面的水泥浆皮剥离，露出骨料。,1、按表面处理,2、按制作工艺分为： 预制制作工艺（正打成型工艺和反打成型工艺）、现浇制作工艺和露骨料制作工艺。 3、按制作成品分为： （1）预制装饰混凝土，包括预制外墙板、预制阳台板等。 （2）现浇装饰混凝土墙体。 （3）再造石装饰制品，包括浮雕壁画及装饰小品、透空仿石花雕等、 （4）装饰混凝土砌块。,（一）分类,雕塑砌块 劈裂砌块 釉面砌块 琢毛砌块 磨面砌块 切削砌块 穿孔花格砌块 塌陷砌块,（二）装饰混凝土砌块制作工艺,第三节 彩色混凝土,彩色混凝土是用彩色水泥或白水泥掺加颜料以及彩色粗、细骨料和涂料罩面来实现的。,彩色混凝土可分为整体着色混凝土和表面着色混凝土两种。 整体着色混凝土是用彩色骨料混入混凝土拌合物中，使整个混凝土结构具有同一色彩。 表面着色混凝土是将水泥、砂、无机颜料均匀拌和后干撒在新成型的混凝土表面，并抹平，或用水泥、粉煤灰、颜料、水拌和成色浆，喷涂在新成型的混凝土表面。 彩色混凝土的着色方法有如下几种： （1）无机氧化物颜料 （4）彩色外加剂 （2）化学着色剂 （5）白水泥 （3）干撒着色硬化剂,彩色混凝土的分类及着