材料——混凝土ppt課件

.,第三章混凝土（concrete）,混凝土是由膠凝材料、粗細(xì)骨料(又稱集料)加水拌和后，經(jīng)一定時(shí)間硬化而成的人造石材。世界上用量最大的人工建筑材料。,.,第一節(jié)概述混凝土按照表觀密度大小分為三類：(1)重混凝土(02500Kg/M3)(2)普通混凝土(0=19502500Kg/M3)(3)輕混凝土(010%）。混凝土第五組分礦物外加劑(摻合料、外摻料)：是指在混凝土拌合物中摻入量超過水泥質(zhì)量的5，在配合比設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮體積或質(zhì)量變化的外加材料。如粉煤灰、礦渣、硅灰、沸石粉等?；炷恋诹M分,.,摻量計(jì)算,.,一、混凝土外加劑混凝土外加劑分類表面活性劑的分子模型表面活性劑的分子在水表面吸附定向排列示意圖,.,1.減水劑1)減水劑的作用機(jī)理吸附一分散作用水泥絮凝結(jié)構(gòu)示意圖減水劑的作用簡圖潤滑塑化作用：溶劑化水膜,.,根據(jù)使用條件不同，摻減水劑可以產(chǎn)生以下幾個(gè)方面的效果：,.,a在原配合比不變的條件下，可增大混凝土拌合物的流動性，且不致降低混凝土的強(qiáng)度。,.,b在保持流動性及水灰比不變的條件下，可以減少用水量及水泥用量，節(jié)約水泥。,.,c在保持流動性及水泥用量不變的條件下，可以減少用水量，從而降低水灰比，使混凝土的強(qiáng)度及耐久性得到提高。,.,2)減水劑常用品種(1)普通減水劑（減水率510%）木質(zhì)素系減水劑多元醇系(2)高效減水劑(減水率10%25%）萘系減水劑水溶性樹脂減水劑(3)高性能減水劑（減水率25%）氨基磺酸鹽、多羧酸系接枝類共聚物(4)復(fù)合減水劑,.,3)減水劑的使用技術(shù)飽和點(diǎn)問題摻量：0.3%1%不等摻法：同摻、后摻與水泥的相容性,.,2.早強(qiáng)劑多用于加速砼硬化，縮短施工周期，加快施工速度提高模板周轉(zhuǎn)率以及搶修工程,.,（1）無機(jī)物氯鹽類：CaCl2，NaCl，KCl，AlCl3等，其中，多用CaCl2，摻量：0.51.0%為宜，能使砼3天強(qiáng)度提高50100%，7天提高2040%，（2）硫酸鹽類：Na2SO4(元明粉)，CaSO4，其中，Na2SO4用的較多，適宜摻量0.52.0%。（3）有機(jī)胺類：主要有TEA（三乙醇胺），TP（三異丙醇胺等）TEA呈無色或淡黃色油狀液體，堿性，能溶于水。摻量為0.020.05%。,.,氯鹽類早強(qiáng)劑對易使鋼筋銹蝕；硫酸鹽早強(qiáng)劑摻量過多，表面易出現(xiàn)“白霜”。TEA它單獨(dú)作用時(shí)，更表現(xiàn)出緩凝性，早強(qiáng)效果不明顯，而與無機(jī)鹽，特別是Cl鹽復(fù)合使用，早強(qiáng)、增強(qiáng)效果才明顯發(fā)揮。也有資料說，摻量稍大時(shí)早強(qiáng)效果反而明顯，具體原因尚不清楚。,.,（1）Cl鹽不得用于以下結(jié)構(gòu)：相對濕度大于80%的環(huán)境中的結(jié)構(gòu)，或其它與水頻繁接觸的結(jié)構(gòu)；有鍍鋅鋼材或鋁鐵相接觸的結(jié)構(gòu)，以及有外露預(yù)埋件而又無防護(hù)措施的結(jié)構(gòu)；有酸、堿、硫酸鹽侵蝕介質(zhì)接觸的結(jié)構(gòu)；使用中經(jīng)常處于T=60以上的結(jié)構(gòu)；使用冷拉或冷拔低碳鋼筋、鋼絲的結(jié)構(gòu)；電解車間或高壓直流電源100m以內(nèi)結(jié)構(gòu)；靠近發(fā)電站、變電所的所的結(jié)構(gòu)；薄壁、預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)；含有活性骨料的砼。,.,（2）SO42鹽早強(qiáng)劑不得用于以下結(jié)構(gòu)有鍍鋅鋼材或鋁鐵相接觸的結(jié)構(gòu)，以及有外露預(yù)埋件而又無防護(hù)措施的結(jié)構(gòu)；使用直流電源的企業(yè)和電氣化運(yùn)輸設(shè)施的砼結(jié)構(gòu)；含有活性集料的砼針對NaSO4注意堿含量K=Na2O+0.658k2O相對濕度大于80%的環(huán)境中的結(jié)構(gòu)，或其它與水頻繁接觸的結(jié)構(gòu),.,早強(qiáng)劑與其他外加劑的復(fù)配：（1）復(fù)合早強(qiáng)劑早強(qiáng)效果更好（2）早強(qiáng)減水劑發(fā)揮早強(qiáng)、減水的共同特點(diǎn),.,3.引氣劑使砼在攪拌過程中引入在量的均勻分布的封閉的微小氣泡，（201000um）。,.,主要目的：,（1）改善砼和易性滾珠作用；（2）提高防滲、抗凍性（一定引氣量范圍內(nèi)）；（3）強(qiáng)度一般降低，但可以由減水作用得到一定的補(bǔ)償。,.,松香類：松香熱聚物，松香皂0.0050.02%；引氣量35%；木質(zhì)素類：不是以引氣為主要目的，故摻量稍大，且引氣量也不大；烷基苯磺酸鹽類：十二烷基苯磺鈉等（0.0050.02%）皂素類：0.0010.01%,常用引氣劑品種,.,引氣量影響因素,（1）摻量（2）原材料影響（3）引氣劑最好配制成液體再加入（由于摻量小的不易均勻分散）（4）振動時(shí)間與之相對應(yīng)又有穩(wěn)泡劑和消泡劑之分。（與減水劑復(fù)配，可減少強(qiáng)度降低值。）,.,4.緩凝劑延長混凝土及砂漿的凝結(jié)時(shí)間,.,常用緩凝劑類別及摻量范圍無機(jī)類：（1）硼酸鹽、磷酸鹽、鋅鹽等（0.10.2%）有機(jī)類：（2）羥其羧酸及鹽類；酒石酸，檸檬酸、葡糖酸等（0.030.1%）（3）含糖碳水化合物類，糖蜜、葡糖、蔗糖等（0.10.3%）（4）木質(zhì)素磺酸類：MCa，MNa等（0.20.8%）（5）多元醇類：如纖維素，多元醇等（0.010.3%,.,主要機(jī)理：緩凝劑吸附于水泥顆粒表面，阻礙與水的水化而獲得緩凝性。,.,緩凝劑使用技術(shù)要求：,（1）摻量凝結(jié)時(shí)間，強(qiáng)度；（2）與水泥的適應(yīng)性；（3）與減水劑的適應(yīng)性；（4）摻加方法，如木鈣在加水拌合后1min加入，凝結(jié)時(shí)間（初、終）再延長2h，加水拌合2min后，凝結(jié)時(shí)間延長2.53h；（5）溫度，T0.6%時(shí)，水是其充分條件,.,影響堿集料反應(yīng)的因素：集料活性，水泥中的堿含量，水份，集料粒徑，粒徑越小，則反應(yīng)膨脹越大，砼密實(shí)度，所采取的措施,.,抑制堿集料反應(yīng)的措施：斷絕三條件中的任何一條件，包括外加劑中的堿含量；摻用活性混合材，（摻合料）機(jī)理：a.混合材與堿起反應(yīng)，同時(shí)混合材粒徑小，比表面積大，因此反應(yīng)快；b.降低了作用于集料表面的堿含量，使堿組分的發(fā)揮分散于整個(gè)砼體系中；c.形成了石灰堿氧化硅絡(luò)合物，此物不膨脹增加砼密實(shí)度，減小水份的滲透加入引氣劑,.,粉煤灰,粉煤灰是以燃煤發(fā)電的火力發(fā)電廠排出的一種工業(yè)廢渣。磨成一定細(xì)度的煤粉在煤粉鍋爐中燃燒后（爐膛內(nèi)溫度高達(dá)11001500），由吸塵器負(fù)壓抽風(fēng)收集的細(xì)飛灰（FlyAsh）稱為粉煤灰。,.,粉煤灰質(zhì)量指標(biāo)與等級,.,?；郀t礦渣粉,高爐礦渣是煉鐵過程中的廢渣。在高爐煉鐵時(shí)，鐵礦石、燃料及溶劑礦物（石灰石或白云石），在冶煉條件下氧化鐵還原成金屬鐵，溶劑礦物分解后產(chǎn)生的氧化鈣與礦石中雜質(zhì)SiO2、Al2O3等相熔并互相作用生成為一種熔融液的非金屬物，其密度比鐵水小，熔融液的2.52.8，而鐵水的7.08.0，它易與鐵水相分離，爐子的下方排出鐵水，而爐子上方排出熔融液，經(jīng)水淬后呈粒狀的高爐礦渣。,.,礦渣粉技術(shù)要求,.,硅灰,硅灰是鐵合金廠回收的廢灰，在采用電爐煉制硅鐵時(shí)，由爐煙所濾收集的煙灰，其主要成分是二氧化硅，故稱之硅灰。硅灰中的非晶態(tài)的SiO2含量大于90；硅灰顆粒為微細(xì)球形，平均粒徑為0.1m，比表面積為2萬cm2/g3萬cm2/g，比普通水泥所要求的細(xì)度小近百倍，而密度又較小，約為2.2gcm3左右。,.,（1）按砼外加劑作用分類a：用以改善拌合物性質(zhì)（包括砼、砂漿、凈漿）減水劑、引氣劑；b：調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間，硬化時(shí)間早強(qiáng)劑，緩凝劑，促凝劑；c：調(diào)節(jié)含氣量引氣劑、加氣劑、泡沫劑、消泡劑等；d：硬化后力學(xué)性能引氣劑、膨脹劑、抗凍劑、防水劑；e：抗鋼筋腐蝕性阻銹劑；f：提供特殊性能引氣劑、著色劑、脫模劑、養(yǎng)護(hù)劑。,.,（2）按化學(xué)成分：無機(jī)化合物：多為影響砼凝結(jié)時(shí)間；有機(jī)：多為表面活性劑；復(fù)合外加劑外加劑的發(fā)展方向之一。,.,.,.,.,.,曲線窄而高，說明強(qiáng)度比較集中，波動小，混凝土的均勻性好，施工水平較高。,曲線矮而寬，表示強(qiáng)度數(shù)據(jù)的離散程度大，說明施工控制水平差,.,混凝土強(qiáng)度平均值,.,標(biāo)準(zhǔn)差,.,變異系數(shù),.,.,不同t值的保證率P,.,生產(chǎn)長期穩(wěn)定時(shí)強(qiáng)度的檢驗(yàn)評定,當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級C20時(shí)mfcufcu,k+0.70fcu,minfcu,k0.70fcu,min0.85fcu,k當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級C20時(shí)mfcufcu,k+0.70fcu,minfcu,k0.70fcu,min0.90fcu,k式中：mfcu同一驗(yàn)收批試塊的平均強(qiáng)度，MPa；fcu,k混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級，MPa；0同一驗(yàn)收批試塊強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差，MPa；fcu,min同一驗(yàn)收批強(qiáng)度的最小值，MPa,.,用合格判定系數(shù)進(jìn)行強(qiáng)度的評定,mfcu-100.9fcu,kfcu,min2fcu,k式中：0同一驗(yàn)收批試塊強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差，MPa；當(dāng)0計(jì)算值小于0.06fcu,k時(shí)，取0=0.06fcu,k；1、2合格判定系數(shù)(表5.28)。,.,零星混凝土的非統(tǒng)計(jì)法評定,mfcu1.15fcu,kfcu,min0.95fcu,k,.,混凝土配合比設(shè)計(jì)實(shí)例,某工程現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為C25，施工要求坍落度為50-70mm。不受風(fēng)雪等作用。施工單位的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差為4.0MPa。所用材料：42.5普通硅酸鹽水泥，實(shí)測28d強(qiáng)度48MPa，c=3.15gcm3；中砂，符合區(qū)級配，0s=2.6gcm3；碎石，粒級5-40mm，0g=2.65gcm3；自來水?，F(xiàn)場砂含水率3，石含水率1，求施工配合比。,.,初步配合比的計(jì)算,1)確定配制強(qiáng)度2)初步確定水灰比值（W/C）3)選擇每1m3混凝土的用水量(W0)4)計(jì)算混凝土的單位水泥用量(C0)5)選取合理砂率Sp6)計(jì)算1m3混凝土中砂、石骨料的用量7)書寫初步配合比,.,確定配制強(qiáng)度,計(jì)算混凝土試配強(qiáng)度(fcu,0)fcu,0=fcu,k+t=25+1.6454=31.58MPa,.,確定水灰比（W/C）,.,選擇每1m3混凝土的用水量(W0),查表5.15，取W0=190kg(按新規(guī)范應(yīng)為185kg)。,.,計(jì)算混凝土的單位水泥用量(C0),.,選取合理砂率Sp,參照本章5.3查表5.16，取Sp=33。,.,計(jì)算1m3混凝土中砂、石骨料的用量,絕對體積法假定表觀密度法,.,絕對體積法,絕對體積法是基于這樣考慮：即搗實(shí)后，混凝土拌合物的體積等于各組成材料體積及少量空氣體積之總和。式中混凝土含氣量系數(shù)，在不使用含氣型外加劑時(shí)，可為1（即含氣量為1%）。,.,假定表觀密度法,一般強(qiáng)度等級為C7.5C15的混凝土，其表觀密度為2360kgm3左右；強(qiáng)度等級C20C30的為2400kgm3左右；強(qiáng)度等級C40，為2450kgm3。W0C0S0G0oh190284S0G02400式中oh為搗實(shí)后混凝土的表現(xiàn)密度。S0=636kg,G0=1290kg,.,書寫初步配合比,絕對體積法結(jié)果：C0S0G0=2846141254W0C0=190284C0S0G0=12.164.42W0C0=0.67假定表觀密度法結(jié)果：C0S0G0=2846361290=12.244.54W0C0=0.67,.,基準(zhǔn)配合比的確定,根據(jù)骨料最大粒徑，配制30L混凝土拌合物(在此以絕對體積法的配比為例)。測定其坍落度值為85mm，大于設(shè)計(jì)要求的50-70mm，故需進(jìn)行坍落度調(diào)整，其方法如下：保持水灰比不變，增加砂用量1和碎石用量1后，測得坍落度為70mm，粘聚性、保水性均良好，滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)，測得混凝土表觀密度為2410kgm3。由此得到基準(zhǔn)配合比為：C1S1G1W1=2906331293194=12.184.460.67,.,實(shí)驗(yàn)室配合比的確定,拌制不少于3種不同配合比的混凝土制作試件檢驗(yàn)混凝土的強(qiáng)度。其中一種為基準(zhǔn)配合比，另外兩種配合比的水灰比值，應(yīng)較基準(zhǔn)配合比分別增加及減少0.05，其用水量應(yīng)與基準(zhǔn)配合比相同，但砂率值可作適當(dāng)調(diào)整。編號W/Cfcu,0(MPa)要求0.6236.80.6732.431.60.7227.2實(shí)驗(yàn)室配合比為。,.,現(xiàn)場施工配合比,C1=C=290(kg)S1=S(1a)=633(1+3%)=652(kg)G1=G(1b)=1293(1+1)kg=1306(kg)W1=WSaGb=(194-6333-12931)=162(kg),.,輕骨料混凝土,用輕粗骨料、輕砂(或普通砂)、水泥和水配制的，干表觀密度不大于1950kgm3的混凝土，稱輕骨料混凝土。輕骨料混凝土的強(qiáng)度等級用CL表示，如CL5.0-CL50。輕質(zhì)、保溫隔熱,.,（1）輕集料來源：工業(yè)廢棄物，粉煤灰陶粒，自燃煤矸石，煤渣等；天然輕集料：浮石、火山渣、及其他輕砂；人造輕集料，以地方材料加工而成，如頁巖陶粒、粘土陶粒。以集料不同而可將輕集料砼分為以上三類。,.,（2）輕集料砼施工中應(yīng)注意的問題,輕集料由于孔隙率大，吸水性強(qiáng)，在施工時(shí)一般先將集料潤濕，再拌制砼；輕集料潤濕，易上浮，注意砼的均勻性；外加劑應(yīng)在輕集料吸水后再加入；注意流動性損失；注意早期養(yǎng)護(hù)，因?yàn)檩p集料砼表面失水更快，表面起網(wǎng)狀裂紋。,.,（1）加氣砼：鈣質(zhì)材料（水泥、石灰）、硅質(zhì)材料（石英砂、FA、Slag等）和加氣劑（AL粉為多）作為原材料，經(jīng)磨細(xì)、配料、攪拌、澆注、切割和壓蒸養(yǎng)護(hù)而成。（2）泡沫砼：水泥也可摻入摻和料，水泥漿與泡沫劑攪拌，硬化而成。,.,.,特細(xì)砂混凝土,凡砂的細(xì)度模數(shù)在1.6以下或平均粒徑在0.25mm以下的稱為特細(xì)砂。使用這種砂配制的混凝土稱為特細(xì)砂混凝土。有關(guān)技術(shù)規(guī)程：特細(xì)砂混凝土配制及應(yīng)用規(guī)程(BJG19-65)；特細(xì)砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程(DB51/5002),.,低砂率,當(dāng)用碎石為粗骨料時(shí)，砂率應(yīng)控制在15-30；當(dāng)用卵石為粗骨料時(shí)，砂率應(yīng)控制在14-25。,.,離析,混凝土各組成材料密度大小不一，在自重作用下，使得集料與漿體分布不均勻。離析的測試方法通常在測塌落度時(shí)肉眼觀察離析情況。離析對混凝土性能影響（1）施工性能；（2）強(qiáng)度（3）耐久性。促使離析加重的因素（1）粗、細(xì)集料粒徑相差過大；（2）砂率過小；（3）水灰比過大；加入引齊劑和摻和料、提高砂率、降低水膠比可以盡力避免離析。,.,泌水,混凝土在凝結(jié)之間，水中最輕的水從其余混合料中分離。通常也是通過肉眼觀察。泌漿,.,泌水的危害：,（1）當(dāng)泌水層出現(xiàn)混凝土表面時(shí)，使表面水灰比過大，表面疏松出現(xiàn)裂縫。（2）泌水發(fā)生在鋼筋底部，形成泌水區(qū)域，水分蒸發(fā)后留下孔隙，使鋼筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度下降，鋼筋也容易被銹蝕；（3）泌水發(fā)生在混凝土中集料下部，也引起混凝土強(qiáng)度與耐久性下降。（4）泌水過程中形成泌水通道，導(dǎo)致強(qiáng)度與耐久性降低；（5）在混凝土泵送施工中，容易泌水的混凝土也容易發(fā)生泵送管道堵塞的情況。,.,降低泌水的技術(shù)措施：,1.引氣劑2.超細(xì)摻和料3.提高水泥細(xì)度4.降低水灰比,.,原材料影響：,水泥細(xì)度，引氣量；水泥摻量，引氣量；最大集料粒徑，引氣量；Sp，引氣量；天然砂引氣量大于人造砂，卵石大于碎石；溫度，含氣量；攪拌時(shí)間；W/C，含氣量；,.,.,.,摻和料的形貌效應(yīng)包括摻和料的粒形、表面光滑度及顆粒質(zhì)地是否致密、堅(jiān)硬。分析摻和料的形貌效應(yīng)大小，很明顯，顆粒呈球形，表面光滑且顆粒堅(jiān)硬致密的摻和料形貌效應(yīng)要好。光滑、堅(jiān)硬的球形顆粒在混凝土中可以起到一種“滾珠”的作用，對混凝土漿體具有潤滑性，增加混凝土拌合物的流動性。同時(shí)，若摻和料表面粗燥、多孔，且若質(zhì)地較軟的話，它的表面吸附性也強(qiáng)，吸附大量的水分，減