混凝土材料調(diào)研課件

1、混 凝 土(concrete)concreteconcretus “共同生長(zhǎng)”主要內(nèi)容： 一、混凝土的概念 二、混凝土的特點(diǎn) 三、混凝土的分類(lèi) 四、普通混凝土的組成材料 五、普通混凝土的技術(shù)性能 六、其他品種混凝土 七、混凝土構(gòu)造一、混凝土的概念 混凝土（簡(jiǎn)稱(chēng)“砼”）: 是由膠凝材料、水和粗、細(xì)骨料按適當(dāng)比例配合，拌制成拌合物，經(jīng)一定時(shí)間硬化而成的人造石材。 硬化前的混凝土常被稱(chēng)為混凝土拌和物； 如果在混凝土中配有鋼筋，則稱(chēng)之為鋼筋混凝土； 如果混凝土組成中沒(méi)有粗骨料則為砂漿；而由水泥和 水拌和所得到的是水泥漿。二、混凝土的特點(diǎn)1、使用方便：新拌制的混凝土拌和物具有良好的可塑性，可澆注成各種形

2、狀和尺寸的構(gòu)件及結(jié)構(gòu)物。2、價(jià)格低廉：原材料豐富，就地取材，其中80%的砂石料均為地方材料，價(jià)格便宜，節(jié)能經(jīng)濟(jì)。3、高強(qiáng)耐久：普通混凝土的強(qiáng)度為2055MPa,具有良好的耐久性。4、性能易調(diào)整：改變組成材料的品種和數(shù)量，可制成不同性能的混凝土，以滿(mǎn)足工程的不同要求。5、有利環(huán)保：混凝土可充分利用工業(yè)廢料，如礦渣、粉煤灰等，降低環(huán)境污染。6、主要缺點(diǎn)：自重大，抗拉強(qiáng)度低，呈脆性，易產(chǎn)生裂縫。三、混凝土的分類(lèi)混凝土的分類(lèi)方式按干表觀密度按膠凝材料按用途按生產(chǎn)和施工工藝按強(qiáng)度按配筋情況按干表觀密度分: 重混凝土02600kg/m3。 普通混凝土0 1950 2600kg/m3。 輕混凝土01950k

3、g/m3。按膠凝材料分: 水泥混凝土、水玻璃混凝土、 瀝青混凝土、聚合物水泥混凝 土等。按用途分: 結(jié)構(gòu)混凝土、防水混凝土、道 路混凝土、耐酸混凝土、大體 積混凝土、防輻射混凝土等。三、混凝土的分類(lèi)瀝青混凝土：在公路工程中應(yīng)用較多水泥混凝土:在土木工程中應(yīng)用最廣泛按生產(chǎn)和施工工藝分： 現(xiàn)澆混凝土、預(yù)拌混凝土（商品 混凝土）、泵送混凝土、噴射混 凝土、碾壓混凝土、離心混凝土 等。按強(qiáng)度分： 普通混凝土C60。 高強(qiáng)混凝土C60。 超高強(qiáng)混凝土100MPa。按配筋情況分： 素混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力 混凝土、鋼纖維混凝土等。三、混凝土的分類(lèi)Precast concreteDeposit conc

4、reteShotcrete concrete三、混凝土的分類(lèi)混凝土按強(qiáng)度分類(lèi) 普通混凝土 高強(qiáng)混凝土四、普通混凝土的組成材料 砼 Concrete水泥(cement)水(water) 細(xì)骨料(fine- aggregate)骨料(fine- aggregate) 粗骨料( coarse - aggregate)外加劑(admixture)摻合料(additive) 四、普通混凝土的組成材料 各種材料的作用： 1、水泥 水泥加水形成水泥漿；水泥漿包裹在砂粒表面并填充砂粒間的空隙形成水泥砂漿；水泥砂漿又包裹石子并填充石子間的空隙而形成混凝土。 潤(rùn)滑作用與水形成水泥漿，賦予新拌混凝土以流動(dòng) 性 膠結(jié)

5、作用包裹在所有骨料表面，通過(guò)水泥漿的凝結(jié) 硬化，將砂、石骨料膠結(jié)成整體，形成固 體 四、普通混凝土的組成材料 各種材料的作用： 2、水 混凝土中的拌和水有兩個(gè)作用: 供水泥進(jìn)行水化反應(yīng) 與水泥拌和形成水泥漿，水泥漿包裹在砂粒的 表面并填充砂粒間的空隙而形成水泥砂漿，水 泥砂漿又包裹石子表面并填充石子間的空隙， 形成混凝土。 剩余水留在混凝土的孔（空）隙中： 使混凝土中產(chǎn)生孔隙 對(duì)防止塑性收縮裂縫與新拌混凝土和易性有利 對(duì)硬化混凝土抗?jié)B透性、強(qiáng)度和耐久性不利 四、普通混凝土的組成材料 各種材料的作用： 3、骨料 粒徑大于0.08mm，小于5.0mm的骨料稱(chēng)細(xì)骨料，一般稱(chēng)為砂。 粒徑大于5.0mm

6、的骨料稱(chēng)為粗骨料，一般采用石子。 粒徑小于0.08mm的稱(chēng)為泥土。 砂可分為：山砂、河砂、海砂、人工砂。 山砂含泥量一般較高；海砂對(duì)混凝土有腐蝕作用； 人工砂成本較高；河砂質(zhì)量較好，價(jià)格低廉，工程上采用 較普遍。 普通混凝土用的石子分為：碎石、卵石。四、普通混凝土的組成材料 各種材料的作用： 3、骨料 廉價(jià)的填充材料，節(jié)省水泥用量 混凝土的骨架，減小收縮，抑制裂縫的擴(kuò)展 傳力作用 降低水化熱 提供耐磨性 四、普通混凝土的組成材料 各種材料的作用： 4、外加劑 化學(xué)外加劑：在拌制砼過(guò)程中摻入的用以改善 砼性能的物質(zhì)，摻量一般不大于水泥質(zhì)量 5%(特殊情況除外)。 緩凝劑使水泥漿凝結(jié)硬化速度減慢；

7、 促凝劑使水泥漿凝結(jié)硬化速度加快； 減水劑減少拌和需水量； 引氣劑在混凝土中引起封閉氣孔； 加氣劑在混凝土中加入大量氣泡；包括引氣劑 和發(fā)氣劑，可用來(lái)生產(chǎn)加氣混凝土砌塊 四、普通混凝土的組成材料 各種材料的作用： 5、摻合料 礦物摻合料：與砼其他組分一起，直接 加入的人造或天然的礦物材料以及工業(yè) 廢料，摻量一般大于水泥重量5%。 作用：減少水泥用量，改善混凝土性能 粉煤灰 磨細(xì)礦渣粉 硅灰 磨細(xì)煤矸石 五、普通混凝土的技術(shù)性能混凝土的技術(shù)性質(zhì)要求主要包括： 新拌混凝土與施工條件相適應(yīng)的和易性（工作性） 硬化混凝土符合設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度和變形性能 與使用環(huán)境相適應(yīng)的耐久性五、普通混凝土的技術(shù)性能和易

8、性：是指由水泥漿和骨料拌和而成的混凝土拌和物，在一定的施工條件下，便于各種施工工序（拌和、運(yùn)輸、澆灌和振搗）的操作，以保證獲得均勻密實(shí)的混凝土的性能。和易性包含流動(dòng)性、粘聚性和保水性三方面的內(nèi)容。五、普通混凝土的技術(shù)性能粘聚性（抗離析性）：在運(yùn)輸和澆注過(guò)程中，能保持整體均勻性，不發(fā)生離析分層現(xiàn)象的性能。流動(dòng)性：在自重或外力作用下，能產(chǎn)生流動(dòng)并均勻密實(shí)地充滿(mǎn)模型的能力。保水性：混凝土拌和物具有一定的保持內(nèi)部水分、不致產(chǎn)生嚴(yán)重泌水的性能。和易性：五、普通混凝土的技術(shù)性能和易性：1、測(cè)試方法 （1）塌落度試驗(yàn) （2）VB試驗(yàn) （3）密實(shí)因素實(shí)驗(yàn)2、影響因素 （1）用水量 （2）水泥品種及用量 （3）

9、外加劑 （4）集料特征和級(jí)配坍落度試驗(yàn)五、普通混凝土的技術(shù)性能和易性：3、塌落度損失 (1)隨時(shí)間降低 : 水分蒸發(fā)；水泥水化消耗 水；新生態(tài)水化產(chǎn)物表面吸附水 (2)溫度影響:溫度升高，水化快，蒸發(fā)快 (3)環(huán)境濕度影響 (4)熟料組成影響:高堿高C3A水泥塌落度損失快 (5)礦渣、粉煤灰等可減緩塌落度損失 (6)加劑影響不同4、改善混凝土和易性的措施 （1）改善粘聚性和保水性的措施 選用級(jí)配良好的骨料，連續(xù)級(jí)配最好。 限制粗骨料的最大粒徑。 適當(dāng)增大砂率或摻加摻合料，如粉煤灰、礦渣粉等。 摻加外加劑，如減水劑、引氣劑等。 （2）改善流動(dòng)性的措施 盡可能選用較粗大的粗骨料和細(xì)骨料。 骨料級(jí)配

10、良好，含泥量少、雜質(zhì)含量低的骨料。 保持水灰比不變，適當(dāng)增加水泥用量，或保持砂率不 變，增加砂石用量 降低砂率。 摻加減水劑。五、普通混凝土的技術(shù)性能和易性：五、普通混凝土的技術(shù)性能強(qiáng)度： 工程材料的強(qiáng)度通常被定義為抵抗外力不受破壞的 能力。混凝土強(qiáng)度與引起破壞時(shí)的應(yīng)力有關(guān)，強(qiáng)度 與達(dá)到破壞極限的應(yīng)力最大值可視為同義詞。 混凝土的強(qiáng)度包括抗壓、抗拉、抗彎和抗剪等，其 中抗壓強(qiáng)度最大，故混凝土主要用來(lái)承受壓力?；?凝土的抗壓強(qiáng)度與各種強(qiáng)度及其他性能之間有一定 相關(guān)性，因此混凝土的抗壓強(qiáng)度是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要 參數(shù)，也是混凝土質(zhì)量評(píng)定的指標(biāo)。影響混凝土強(qiáng)度的因素： 1、原料因素： 水泥強(qiáng)度：水泥強(qiáng)度的

11、大小直接影響混凝土強(qiáng)度 的高低，混凝土的強(qiáng)度與水泥的強(qiáng)度成正比關(guān)系。 水灰比：滿(mǎn)足和易性要求的混凝土，在水泥強(qiáng)度等級(jí) 相同的情況下，水灰比越小，水泥石的強(qiáng)度越高，與 集料粘結(jié)力也越大，混凝土的強(qiáng)度就越高。一般采用 下面直線(xiàn)型的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)表示： 集料的種類(lèi)、數(shù)量和質(zhì)量 外加劑和摻合料五、普通混凝土的技術(shù)性能強(qiáng)度： 五、普通混凝土的技術(shù)性能強(qiáng)度：2、生產(chǎn)工藝因素： 施工條件攪拌與振搗 養(yǎng)護(hù)條件：混凝土養(yǎng)護(hù)是致力于優(yōu)化水泥水化的步 驟和條件。其包括：從新拌混凝土注入模板開(kāi)始的 養(yǎng)護(hù)時(shí)間、環(huán)境溫度和濕度等。 齡期：在正常養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土強(qiáng)度將隨著齡期 的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)。3、實(shí)驗(yàn)因素： 試件形狀尺寸 表面

12、狀態(tài) 含水程度：混凝土試件含水率越高，其強(qiáng)度越低。 加荷速度 五、普通混凝土的技術(shù)性能強(qiáng)度：提高混凝土強(qiáng)度和促進(jìn)強(qiáng)度發(fā)展的主要措施： 1、采用高強(qiáng)水泥和快硬早強(qiáng)類(lèi)水泥。 2、減小水灰比和單位體積用水量。 3、采用級(jí)配良好的骨料。 4、摻加混凝土外加劑和摻合料。 5、采用機(jī)械攪拌和振搗成型。 6、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。 7、采用蒸汽養(yǎng)護(hù)或蒸壓養(yǎng)護(hù)。五、普通混凝土的技術(shù)性能變形性能：1、化學(xué)變形 混凝土在硬化過(guò)程中，由于水泥水化物的體積小于反應(yīng) 物（水泥和水）的體積，導(dǎo)致混凝土在硬化時(shí)產(chǎn)生收縮，稱(chēng) 為化學(xué)收縮?；瘜W(xué)收縮是不可恢復(fù)的。 化學(xué)收縮值很小，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)沒(méi)有破壞作用。2、干濕變形 混凝土產(chǎn)生干濕變形的

13、原因是由于水泥石中膠體的吸附 水和毛細(xì)孔水的變化造成的，當(dāng)水分減少時(shí)，膠體緊縮，毛 細(xì)管產(chǎn)生負(fù)壓，從而使混凝土體積收縮，反之產(chǎn)生體積膨脹。 混凝土的濕漲變形值很小，對(duì)結(jié)構(gòu)無(wú)破壞作用，干縮變形可 使混凝土表面產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力而開(kāi)裂，使混凝土的強(qiáng)度、 抗?jié)B性、抗凍性下降。 影響混凝土干濕變形的因素有水泥品種、用量、水灰比、 骨料規(guī)格與質(zhì)量、養(yǎng)護(hù)條件等。五、普通混凝土的技術(shù)性能變形性能：3、溫度變形（1）水化硬化過(guò)程中的溫度變形 水泥水化熱使混凝土溫度上升，造成內(nèi)外溫差，從而導(dǎo) 致混凝土表面開(kāi)裂。為降低混凝土內(nèi)部溫度，可采用水化 熱較低的水泥品種，降低水泥用量，摻加緩凝劑，人工降 溫等措施。（2）正

14、常使用狀態(tài)下的溫度變形 混凝土的熱膨脹系數(shù)一般為（0.61.3）10-5/， 即溫度上升1 ，1m長(zhǎng)的混凝土長(zhǎng)度變化約為0.01mm。溫 度變形對(duì)大體積混凝土、大面積混凝土、長(zhǎng)結(jié)構(gòu)混凝土極 為不利，易使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定采用設(shè) 置變形縫（伸縮縫）來(lái)限制結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，減少溫度變形對(duì)結(jié) 構(gòu)的不利影響。五、普通混凝土的技術(shù)性能變形性能：4、荷載作用下的變形 (1)混凝土在短期荷載作用下的變形彈塑性變形 混凝土是一種非均質(zhì)材料，在外力作用下，產(chǎn)生 彈塑性變形，其應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系不是直線(xiàn)而是曲 線(xiàn)。 (2)混凝土在長(zhǎng)期荷載作用下的變形徐變 混凝土在長(zhǎng)期不變的荷載作用下，沿作用力方向 隨時(shí)間而產(chǎn)

15、生的塑性變形稱(chēng)為混凝土的徐變。五、普通混凝土的技術(shù)性能 耐久性：1、抗?jié)B性2、抗凍性3、抗侵蝕性4、炭化5、堿骨料反應(yīng)五、普通混凝土的技術(shù)性能 耐久性：提高混凝土耐久性的措施: 1、合理選擇水泥品種和水泥標(biāo)號(hào)，摻加適量的活性 摻合料。 2、采用較小的水灰比，并限制最大水灰比和最小水 泥用量。 3、采用質(zhì)量好、級(jí)配好、粒徑適當(dāng)?shù)墓橇稀?4、摻加外加劑或引氣劑。 5、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，特別是早期養(yǎng)護(hù)。 6、采用機(jī)械攪拌和機(jī)械振搗。 7、必要時(shí)，適當(dāng)增大砂率。六、其他品種混凝土1、高強(qiáng)混凝土 高強(qiáng)混凝土是使用水泥、砂、石等傳統(tǒng)原材料，通過(guò)添加一定數(shù)量的高效減水劑或同時(shí)添加一定數(shù)量的活性礦物材料，采用普通成型

16、工藝制成的具有高強(qiáng)性能的一類(lèi)水泥混凝土。 高強(qiáng)混凝土的概念，并沒(méi)有一個(gè)確切的定義，在不同的歷史發(fā)展階段，高強(qiáng)混凝土的涵義是不同的。由于各國(guó)之間的混凝土技術(shù)發(fā)展不平衡，其高強(qiáng)混凝土的定義也不盡相同。即使在同一個(gè)國(guó)家，因各個(gè)地區(qū)的高強(qiáng)混凝土發(fā)展程度不同，其定義也隨之改變。正如美國(guó)的SShah教授所指出的那樣：“高強(qiáng)混凝土的定義是個(gè)相對(duì)的概念，在休斯頓認(rèn)為是高強(qiáng)混凝土，而在芝加哥卻認(rèn)為是普通混凝土?！?在我國(guó)，通常將強(qiáng)度等級(jí)等于或超過(guò)C50級(jí)的混凝土稱(chēng)為高強(qiáng)混凝土。 六、其他品種混凝土高強(qiáng)混凝土高強(qiáng)混凝土管樁2、纖維混凝土 纖維增強(qiáng)混凝土（Fiber Reinforced Concrete，F(xiàn)RC）

17、或簡(jiǎn)稱(chēng)纖維混凝土是以水泥漿、砂漿或混凝土為基材，以非連續(xù)的短纖維或連續(xù)的長(zhǎng)纖維作為增強(qiáng)材料，均勻地?fù)胶显诨炷林卸M成的一種新型水泥基復(fù)合材料的總稱(chēng)。 在水泥石、砂漿或混凝土中摻入抗拉強(qiáng)度高、極限延伸率大、抗酸堿性好的纖維后，從微觀機(jī)制上改良了基體的力學(xué)性能，彌補(bǔ)了砂漿或混凝土抗拉強(qiáng)度低、極限延伸率小、韌性差的缺點(diǎn)。 纖維混凝土最適用于厚度較薄的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)如采用傳統(tǒng)鋼筋增強(qiáng)，要正確放置鋼筋是十分困難的。另外，噴射纖維混凝土適合制作不規(guī)則的產(chǎn)品，與具有等效強(qiáng)度、厚度較大的鋼筋混土相比，采用相對(duì)較薄的纖維混凝土可以顯著減輕結(jié)構(gòu)自重。 土木工程中應(yīng)用最廣的纖維混凝土按纖維類(lèi)別分為四種：鋼纖維混凝

18、土（SFRC）、玻璃纖維混凝土（GFRC）、碳纖維混凝土（CFRC）以及合成纖維混凝土（SNFRC） 六、其他品種混凝土 六、其他品種混凝土纖維混凝土水工建筑物鋼纖維混凝土產(chǎn)品六、其他品種混凝土3、輕集料混凝土 輕集料混凝土是指用輕質(zhì)粗集料、密度小于1950kg/m3的混凝土。輕集料混凝土主要用作保溫隔熱材料。一般情況下，密度較小的輕集料混凝土強(qiáng)度也較低，但保溫隔熱性能較好；密度較大的輕混凝土強(qiáng)度也較高，可以用作結(jié)構(gòu)材料。 與普通混凝土相比，輕集料混凝土在強(qiáng)度幾乎沒(méi)有多大改變的前提下，可使結(jié)構(gòu)自身的重量降低3035%，工程總造價(jià)將降低5%20%，不僅間接地提高了混凝土的承載能力，降低成本，還能

19、改善保溫、隔熱、隔音等功能性，滿(mǎn)足現(xiàn)代建筑不斷發(fā)展的要求。 六、其他品種混凝土輕集料混凝土空心砌塊輕集料混凝土墻板六、其他品種混凝土4、自密實(shí)混凝土 密實(shí)是對(duì)混凝土最基本的要求?；炷寥舨荒芎芎玫孛軐?shí)，其性能就不能體現(xiàn)。在普通混凝土的施工中，混凝土澆注后，需通過(guò)機(jī)械振搗，使其密實(shí)，但機(jī)械振搗需要一定的施工空間，而在建筑物的一些特殊部位，如配筋非常密集的地方，無(wú)法進(jìn)行振搗，這就給混凝土的密實(shí)帶來(lái)了困難。然而，自密實(shí)混凝土能夠很好地解決這一問(wèn)題。 自密實(shí)混凝土指混凝土拌合物主要靠自重，不需要振搗即可充滿(mǎn)模型和包裹鋼筋，屬于高性能混凝土的一種。該混凝土流動(dòng)性好，具有良好的施工性能和填充性能，而且集料不離析，混凝土硬化后具有良好的力學(xué)性能和耐久性。 六、