建筑材料與檢測教案模塊三-單元一-混凝土概述;-單元二-混凝土對組成材料的要求

1、建筑材料與檢測課程教案PAGE PAGE 8單元一 水泥混凝土概述一、水泥混凝土定義凡由水泥、骨料（砂、石）、水及外加劑（或摻合料）按適當(dāng)?shù)谋壤浜希?jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)等工藝，經(jīng)一定時間后硬化而成的人造石材，稱為水泥混凝土（砼）。二、混凝土分類1、按表觀密度分混凝土種類表觀密度組成材料用途重混凝土干表觀密度大于2800kg/m3。重晶石、鐵礦石、鋼渣、重水泥（鋇水泥、鍶水泥）防輻射工程，又稱防輻射混凝土。普通混凝土干表觀密度在20002800kg/m3天然砂、石，水泥建筑物的承重結(jié)構(gòu)材料輕混凝土干表觀密度小于1950kg/m3輕骨料用作承重結(jié)構(gòu)、保溫結(jié)構(gòu)和承重兼保溫結(jié)構(gòu)2、按生產(chǎn)和施工方式分預(yù)

2、拌混凝土(商品混凝土)泵送混凝土噴射混凝土碾壓混凝土3、按用途分抗?jié)B混凝土高性能混凝土泵送混凝土4、按抗壓強度大小分低強混凝土(fcu30MPa)、中強混凝土(30 MPafcu60 MPa)、 高強混凝土(60 MPafcu100MPa)和超高強混凝土(fcu100 MPa)等。5、按流動性分干硬性混凝土(T10mm)、塑性混凝土(T=1090mm)、流動性混凝土(T=100150mm)、大流動性混凝土(T160mm)等。6、按性能分抗?jié)B混凝土、抗凍混凝土、高強高性能混凝土、大體積混凝土等。三、水泥混凝土的特點1、優(yōu)點(1) 原材料資源豐富，造價低廉。(2) 良好的可塑性。(3) 可調(diào)整性能

3、。(4) 抗壓強度高。（5）與鋼筋間有著良好的握裹力。(6) 耐久性好。2、缺點(1) 自重大，比強度小。(2) 抗拉強度低。(3) 硬化慢，生產(chǎn)周期長。 (4) 導(dǎo)熱系數(shù)大。普通混凝土導(dǎo)熱系數(shù)為1.4W/mk，近是紅磚的兩倍，保溫隔熱性能差。四、水泥混凝土的發(fā)展混凝土發(fā)展趨勢高強高性能、多功能、綠色環(huán)保三個方向?，F(xiàn)代建筑物發(fā)展趨勢高層化、大跨化、輕量化方向。單元二 水泥混凝土對組成材料的技術(shù)要求普通水泥混凝土水泥、水、細(xì)集料（骨料）、粗集料（骨料）、必要時加入外加劑和摻合料組成。水泥漿體在混凝土硬化前起潤滑作用，硬化后起膠結(jié)作用；粗、細(xì)骨料骨架、支撐和穩(wěn)定體積(減少水泥在凝結(jié)硬化時的體積變化

4、)的作用；外加劑和摻合料改善混凝土性能、降低混凝土成本的作用。一、水泥1水泥品種的選擇 根據(jù)： 工程性質(zhì)、結(jié)構(gòu)部位、氣候條件、環(huán)境條件及施工設(shè)計的要求；水泥的特性；水泥價格。 常用水泥品種的選用見教材表。 2強度等級的選擇配一般混凝土，水泥強度為混凝土設(shè)計強度等級的1.52.0倍；配高強度混凝土，為設(shè)計強度等級的0.91.5倍。二、集料（一）細(xì)集料1、定義及分類細(xì)集料是指粒徑小于4.75mm大于等于0.15的顆粒，常稱作砂。水泥混凝土用砂分類見下表。 水泥混凝土用砂分類分類方式類別按產(chǎn)源天然砂人工砂河沙、山砂、湖砂、淡化海砂機制砂、混合砂按規(guī)格（細(xì)度模數(shù)）粗砂中砂細(xì)砂3.73.13.02.32

5、.21.6按技術(shù)要求2、技術(shù)要求 按國家標(biāo)準(zhǔn)建筑用砂(GB/T146842011)的規(guī)定，混凝土用砂的技術(shù)要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：（1）物理常數(shù) 表觀密度 砂的表觀密度通常在2.52.6g/cm3之間。 堆積密度在自然狀態(tài)下，干砂在松散堆積密度約為14001600kg3，振實后的堆積密度可達(dá)16001700kg/3。 空隙率帶有棱角的砂空隙率較大；一般天然河砂的空隙率為4045。級配良好的砂，空隙率可小于40。（2）有害物質(zhì) 有害物質(zhì)的種類和害處見教材表。天然砂的含泥量和泥塊含量、人工砂的石粉含量和泥塊含量應(yīng)該符合規(guī)范要求。(3)砂的堅固性（4）級配和粗細(xì)程度 級配(a) 一種粒徑 (b) 兩種粒

6、徑 (c) 三種粒徑圖41 不同粒徑的砂搭配結(jié)構(gòu)示意圖級配集料中不同粒徑顆粒的分布情況。良好的級配是集料的空隙率和總表面積均較小，保證水泥漿用量少，混凝土的密實度高、強度高。相同粒徑的砂搭配起來，空隙率最大；不同粒徑的顆粒相互搭配填充時，形成最密集的堆積，空隙率達(dá)到最小。級配的確定篩分析方法。篩分析將預(yù)先通過9.5mm孔徑的烘干砂，稱取500g置于一套孔徑分別為4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15mm(方孔篩)的標(biāo)準(zhǔn)篩上，由粗到細(xì)依次過篩，然后分別得到存留在各篩上砂的質(zhì)量，并按下述方法計算各級配參數(shù)：.分計篩余百分率；.累計篩余百分率；.質(zhì)量通過百分率 粗細(xì)程度 (4-4)M

7、x=3.13.7粗砂；Mx =2.33.0中砂；Mx =1.62.2細(xì)砂；理想的組成總表面積和空隙率都小，保證水泥漿用量最少。 級配區(qū)規(guī)范將砂分為三個級配區(qū)用于水泥混凝土中細(xì)度模數(shù)為1.63.7的砂，宜優(yōu)先選用粗細(xì)程度適中的2區(qū)砂；當(dāng)采用1區(qū)砂時，砂率應(yīng)較2區(qū)提高，（二）粗集料1、定義及分類水泥混凝土用粗集料是指粒徑大于4.75mm的巖石顆粒，常稱作粗骨料。2、技術(shù)要求 （1）物理常數(shù) 表觀密度、堆積密度、空隙率表觀密度大于2500kg /m3；松散堆積密度大于1350kgm3；空隙率小于47。(2) 有害雜質(zhì)含量雜質(zhì)粘土、淤泥、硫酸鹽、硫化物、有機質(zhì)等。危害與細(xì)骨料相同。(3) 最大粒徑及顆

8、粒級配 最大粒徑最大粒徑通過率為100%的最小標(biāo)準(zhǔn)篩所對應(yīng)的篩孔尺寸，通常為公稱粒級的上限。規(guī)定粗骨料的最大粒徑不得超過結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的1/4，同時不得大于鋼筋最小凈距的3/4。對于混凝土實心板，粗骨料的最大粒徑不宜超過板厚的1/3，且不得超過40mm。 顆粒級配確定方法篩分法。標(biāo)準(zhǔn)篩2.36、4.75、9.50、160、19.0、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.0和90（mm）共十二種孔徑的方孔篩。級配分類連續(xù)級配+間斷級配。 (4) 顆粒形狀及表面特征 (5) 強度和堅固性 強度壓碎值指標(biāo)可間接表示粗骨料強度，粗骨料的壓碎值。 堅固性用硫酸鈉堅固法檢驗，試樣經(jīng)5次

9、循環(huán)后，其質(zhì)量損失應(yīng)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)三、拌和及養(yǎng)護(hù)用水1、水的類型和應(yīng)用選擇 水源的分類及在混凝土工程中的應(yīng)用要求 水源應(yīng)用備注飲用水符合國家標(biāo)準(zhǔn)的飲用水，可直接用于拌制和養(yǎng)護(hù)混凝土有害物質(zhì)含量應(yīng)符合表4-19的規(guī)定地表水或地下水地表水或地下水，首次使用，必須進(jìn)行適用性檢驗，合格才能使用。海水只允許用來拌制素混凝土，不得用于拌制鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土和有飾面要求的混凝土。工業(yè)廢水必須經(jīng)過檢驗，經(jīng)處理合格后方可使用。生活污水不能用作拌制混凝土2、水的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)拌和和養(yǎng)護(hù)混凝土的水中有害物質(zhì)含量的規(guī)定，見表3-26。表3-26 混凝土拌和用水質(zhì)量要求 項 目預(yù)應(yīng)力混凝土鋼筋混凝土素混凝土pH值44

10、4不溶物(mg/L)200020005000可溶物(mg/L)2000500010000氯化物(以Cl-1計)(mg/L)50012003500硫酸鹽(以SO42-計)(mg/L)60027002700硫化物(以S2-計)(mg/L)100四、礦物摻合料混凝土中的礦物摻合料包括粉煤灰、硅灰、粒化高爐礦渣粉、鋼渣粉等。也可將上述兩種或兩種以上的礦物摻合料按一定比例復(fù)合使用。一）粉煤灰1、含義火力發(fā)電廠的煤粉燃燒后排放出來的廢料。2、分類1）按照氧化鈣含量分高鈣灰、低鈣灰、。2）按技術(shù)品質(zhì)劃分、三類。3）按煤種劃分C類和F類。F類粉煤灰是由無煙煤或煙煤煅燒收集的粉煤灰；C粉煤灰是由褐煤或次煙煤煅燒

11、收集的粉煤灰，其CaO含量大于10%。3、適用范圍一般工業(yè)和民用建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)筑物的混凝土，尤其適用于泵送混凝土、大體積混凝土、抗?jié)B混凝土、抗化學(xué)侵蝕混凝土、蒸汽養(yǎng)護(hù)混凝土，地下工程和水下工程混凝土等。4、粉煤灰對混凝土的性能影響：1）改善新拌混凝土的和易性。減少用水量或增大拌合物的流動性；增加拌合物的黏聚性，減少泌水。2）提高硬化混凝土的強度。減少用水量，從而提高混凝土的強度。3）提高了混凝土的長久性能?；钚远趸瓒嗡磻?yīng)，提高了混凝土的后期強度和耐腐蝕性，減少了堿集料反應(yīng)的危害。4）降低混凝土的水化升溫。減少水泥用量，降低由于大量水泥水化而導(dǎo)致的混凝土溫升。二）硅灰鐵合金廠在生產(chǎn)金屬硅

12、或硅鐵時得到的產(chǎn)品，又稱硅粉、硅塵。硅灰在混凝土工程中具有以下應(yīng)用：配制高強混凝土二氧化硅含量不小于90%的硅灰，摻量為5%15%，并摻入高效減水劑時，常規(guī)的施工方法，可配制出C100級混凝土。2、配制抗沖耐磨混凝土成倍的提高水工混凝土的抗磨性能。3、配制抗化學(xué)腐蝕混凝土摻入硅粉，混凝土結(jié)構(gòu)緊密，能提高混凝土的抗化學(xué)侵蝕能力。4、抑制堿骨料反應(yīng)減少了混凝土中氫氧化鈣的含量，從而抑制了堿骨料反應(yīng)。5、配制噴射混凝土加入3%5%的硅粉，節(jié)約了原材料，加快了施工速度，降低工程成本。6、配制泵送混凝土混凝土中摻入少量硅粉，可使混凝土長距離泵送拌合物增加黏性、減少泌水，容易泵送。7、用于基礎(chǔ)灌漿漿液穩(wěn)定

13、性良好，不易分離，不堵管，且能很密實地填充到巖隙中。 五、混凝土外加劑1、定義混凝土拌和物中摻入的不超過水泥質(zhì)量5%(特殊情況除外)并能使水泥混凝土的使用性能得到一定程度改善的物質(zhì)。2、外加劑的作用(1) 改善混凝土拌和物的和易性，利于機械化施工，保證混凝土的澆筑質(zhì)量。(2) 減少養(yǎng)護(hù)時間，加快模板周轉(zhuǎn)。(3) 提高混凝土的強度，增加混凝土的密實度、耐久性、抗?jié)B性等。(4) 節(jié)約水泥，降低混凝土的成本。3、外加劑的分類(1) 改變混凝土拌和物流動性的外加劑，包括各種減水劑、引氣劑和泵送劑等。(2) 調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間、硬化性能的外加劑，包括緩凝劑、早強劑和速凝劑等。(3) 改善混凝土耐久性的外

14、加劑，包括引氣劑、防水劑和阻銹劑等。(4) 改善混凝土其它性能的外加劑，包括加氣劑、膨脹劑、防凍劑等。目前建筑工程中應(yīng)用較多和較成熟的外加劑有減水劑、早強劑、引氣劑、調(diào)凝劑等。4、常用的混凝土外加劑(1) 減水劑減水劑在保持混凝土坍落度基本不變的條件下，能減少拌和用水量的外加劑；或在保持混凝土拌和物用水量不變的情況下，增大混凝土坍落度的外加劑。1) 減水劑的分子結(jié)構(gòu)特性減水劑多屬于表面活性劑，由親水(憎油)基團和憎水(親油)基團兩部分組成。圖4-3 減水劑的分子結(jié)構(gòu)圖 4-4 減水劑分子的定向吸附行為2) 減水劑的減水機理水泥加水拌和后，產(chǎn)生許多絮狀物，形成的絮凝結(jié)構(gòu) (如圖45所示)中包裹了

15、許多拌和水，從而降低了混凝土拌和物的流動性。3) 減水劑的技術(shù)經(jīng)濟效果 原配合比不變，可增大拌和物的坍落度(約100200mm)，且不影響混凝土的強度。 流動性和水泥用量不變，可顯著減少拌和用水量(約1020)；降低水灰比，混凝土的強度提高(約提高1520)，早期強度提高約30%50%。 混凝土強度和流動性不變，可節(jié)約水泥用量1015。 提高了混凝土的耐久性。顯著地改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，透水性降低，抗?jié)B、抗凍、抗化學(xué)腐蝕等能力。 改善混凝土拌合物的泌水、離析現(xiàn)象，減慢了水泥水化放熱速度，延緩了混凝土拌合物的凝結(jié)時間。 (2) 速凝劑能使混凝土迅速凝結(jié)硬化的外加劑。1）常用速凝劑按重要成分可分為

16、以鋁酸鈉或鋁酸鈣和氟鋁酸鈣或硅酸鹽為主要成分的速凝劑。2）速凝機理能消除水泥中石膏的緩凝作用。速凝劑中的碳酸鈉與水泥中的石膏發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硫酸鈉及碳酸鈣，從而使石膏喪失緩凝作用；速凝劑在水泥漿體中產(chǎn)生大量的鋁離子，并生成大量的水化鋁酸三鈣，使水泥漿體迅速凝固。3）作用效果摻用速凝劑的混凝土，水灰比一般不大于0.4.摻速凝劑后，混凝土的干縮有增加趨勢，彈性模量、抗剪強度、粘結(jié)力等有所降低。4）應(yīng)用常用于隧道工程、飲水涵洞、地下工程的巖壁襯砌及噴錨支護(hù)等的噴射混凝土和噴射砂漿施工。(3) 早強劑能提高混凝土早期強度，對后期強度無顯著影響的外加劑。加速水泥水化和硬化，縮短養(yǎng)護(hù)周期，提高模板和場地的周轉(zhuǎn)率，加快施工進(jìn)度。 (5) 防凍劑在規(guī)定溫度下，能顯著降低混凝土冰點，使混凝土液相不凍結(jié)或僅部分凍結(jié)，以保證水泥的水化作用，并在一定時間內(nèi)獲得預(yù)期強度的外加劑。5