.,第三章混凝土（concrete）,混凝土是由膠凝材料、粗細骨料(又稱集料)加水拌和后，經一定時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量的5，在配合比設計時，需要考慮體積或質量變化的外加材料。如粉煤灰、礦渣、硅灰、沸石粉等。混凝土第六組分,.,摻量計算,.,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)減水劑的作用機理吸附一分散作用水泥絮凝結構示意圖減水劑的作用簡圖潤滑塑化作用：溶劑化水膜,.,根據使用條件不同，摻減水劑可以產生以下幾個方面的效果：,.,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)復合減水劑,.,3)減水劑的使用技術飽和點問題摻量：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率以及搶修工程,.,（1）無機物氯鹽類：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%。,.,氯鹽類早強劑對易使鋼筋銹蝕；硫酸鹽早強劑摻量過多，表面易出現“白霜”。TEA它單獨作用時，更表現出緩凝性，早強效果不明顯，而與無機鹽，特別是Cl鹽復合使用，早強、增強效果才明顯發揮。也有資料說，摻量稍大時早強效果反而明顯，具體原因尚不清楚。,.,（1）Cl鹽不得用于以下結構：相對濕度大于80%的環境中的結構，或其它與水頻繁接觸的結構；有鍍鋅鋼材或鋁鐵相接觸的結構，以及有外露預埋件而又無防護措施的結構；有酸、堿、硫酸鹽侵蝕介質接觸的結構；使用中經常處于T=60以上的結構；使用冷拉或冷拔低碳鋼筋、鋼絲的結構；電解車間或高壓直流電源100m以內結構；靠近發電站、變電所的所的結構；薄壁、預應力砼結構；含有活性骨料的砼。,.,（2）SO42鹽早強劑不得用于以下結構有鍍鋅鋼材或鋁鐵相接觸的結構，以及有外露預埋件而又無防護措施的結構；使用直流電源的企業和電氣化運輸設施的砼結構；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%的環境中的結構，或其它與水頻繁接觸的結構,.,早強劑與其他外加劑的復配：（1）復合早強劑早強效果更好（2）早強減水劑發揮早強、減水的共同特點,.,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）；（3）強度一般降低，但可以由減水作用得到一定的補償。,.,松香類：松香熱聚物，松香皂0.0050.02%；引氣量35%；木質素類：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）振動時間與之相對應又有穩泡劑和消泡劑之分。（與減水劑復配，可減少強度降低值。）,.,4.緩凝劑延長混凝土及砂漿的凝結時間,.,常用緩凝劑類別及摻量范圍無機類：（1）硼酸鹽、磷酸鹽、鋅鹽等（0.10.2%）有機類：（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。,.,緩凝劑使用技術要求：,（1）摻量凝結時間，強度；（2）與水泥的適應性；（3）與減水劑的適應性；（4）摻加方法，如木鈣在加水拌合后1min加入，凝結時間（初、終）再延長2h，加水拌合2min后，凝結時間延長2.53h；（5）溫度，T0.6%時，水是其充分條件,.,影響堿集料反應的因素：集料活性，水泥中的堿含量，水份，集料粒徑，粒徑越小，則反應膨脹越大，砼密實度，所采取的措施,.,抑制堿集料反應的措施：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）機理：a.混合材與堿起反應，同時混合材粒徑小，比表面積大，因此反應快；b.降低了作用于集料表面的堿含量，使堿組分的發揮分散于整個砼體系中；c.形成了石灰堿氧化硅絡合物，此物不膨脹增加砼密實度，減小水份的滲透加入引氣劑,.,粉煤灰,粉煤灰是以燃煤發電的火力發電廠排出的一種工業廢渣。磨成一定細度的煤粉在煤粉鍋爐中燃燒后（爐膛內溫度高達11001500），由吸塵器負壓抽風收集的細飛灰（FlyAsh）稱為粉煤灰。,.,粉煤灰質量指標與等級,.,粒化高爐礦渣粉,高爐礦渣是煉鐵過程中的廢渣。在高爐煉鐵時，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，溶劑礦物分解后產生的氧化鈣與礦石中雜質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，經水淬后呈粒狀的高爐礦渣。,.,礦渣粉技術要求,.,硅灰,硅灰是鐵合金廠回收的廢灰，在采用電爐煉制硅鐵時，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。硅灰中的非晶態的SiO2含量大于90；硅灰顆粒為微細球形，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（包括砼、砂漿、凈漿）減水劑、引氣劑；b：調節凝結時間，硬化時間早強劑，緩凝劑，促凝劑；c：調節含氣量引氣劑、加氣劑、泡沫劑、消泡劑等；d：硬化后力學性能引氣劑、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、養護劑。,.,（2）按化學成分：無機化合物：多為影響砼凝結時間；有機：多為表面活性劑；復合外加劑外加劑的發展方向之一。,.,.,.,.,.,曲線窄而高，說明強度比較集中，波動小，混凝土的均勻性好，施工水平較高。,曲線矮而寬，表示強度數據的離散程度大，說明施工控制水平差,.,混凝土強度平均值,.,標準差,.,變異系數,.,.,不同t值的保證率P,.,生產長期穩定時強度的檢驗評定,當混凝土強度等級C20時mfcufcu,k+0.70fcu,minfcu,k0.70fcu,min0.85fcu,k當混凝土強度等級C20時mfcufcu,k+0.70fcu,minfcu,k0.70fcu,min0.90fcu,k式中：mfcu同一驗收批試塊的平均強度，MPa；fcu,k混凝土設計強度等級，MPa；0同一驗收批試塊強度的標準差，MPa；fcu,min同一驗收批強度的最小值，MPa,.,用合格判定系數進行強度的評定,mfcu-100.9fcu,kfcu,min2fcu,k式中：0同一驗收批試塊強度的標準差，MPa；當0計算值小于0.06fcu,k時，取0=0.06fcu,k；1、2合格判定系數(表5.28)。,.,零星混凝土的非統計法評定,mfcu1.15fcu,kfcu,min0.95fcu,k,.,混凝土配合比設計實例,某工程現澆鋼筋混凝土梁，混凝土設計強度等級為C25，施工要求坍落度為50-70mm。不受風雪等作用。施工單位的強度標準差為4.0MPa。所用材料：42.5普通硅酸鹽水泥，實測28d強度48MPa，c=3.15gcm3；中砂，符合區級配，0s=2.6gcm3；碎石，粒級5-40mm，0g=2.65gcm3；自來水。現場砂含水率3，石含水率1，求施工配合比。,.,初步配合比的計算,1)確定配制強度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)計算混凝土的單位水泥用量(C0)5)選取合理砂率Sp6)計算1m3混凝土中砂、石骨料的用量7)書寫初步配合比,.,確定配制強度,計算混凝土試配強度(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(按新規范應為185kg)。,.,計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，在不使用含氣型外加劑時，可為1（即含氣量為1%）。,.,假定表觀密度法,一般強度等級為C7.5C15的混凝土，其表觀密度為2360kgm3左右；強度等級C20C30的為2400kgm3左右；強度等級C40，為2450kgm3。W0C0S0G0oh190284S0G02400式中oh為搗實后混凝土的表現密度。S0=636kg,G0=1290kg,.,書寫初步配合比,絕對體積法結果：C0S0G0=2846141254W0C0=190284C0S0G0=12.164.42W0C0=0.67假定表觀密度法結果：C0S0G0=2846361290=12.244.54W0C0=0.67,.,基準配合比的確定,根據骨料最大粒徑，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，大于設計要求的50-70mm，故需進行坍落度調整，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，滿足設計要求，同時，測得混凝土表觀密度為2410kgm3。由此得到基準配合比為：C1S1G1W1=2906331293194=12.184.460.67,.,實驗室配合比的確定,拌制不少于3種不同配合比的混凝土制作試件檢驗混凝土的強度。其中一種為基準配合比，另外兩種配合比的水灰比值，應較基準配合比分別增加及減少0.05，其用水量應與基準配合比相同，但砂率值可作適當調整。編號W/Cfcu,0(MPa)要求0.6236.80.6732.431.60.7227.2實驗室配合比為。,.,現場施工配合比,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。輕骨料混凝土的強度等級用CL表示，如CL5.0-CL50。輕質、保溫隔熱,.,（1）輕集料來源：工業廢棄物，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）輕集料砼施工中應注意的問題,輕集料由于孔隙率大，吸水性強，在施工時一般先將集料潤濕，再拌制砼；輕集料潤濕，易上浮，注意砼的均勻性；外加劑應在輕集料吸水后再加入；注意流動性損失；注意早期養護，因為輕集料砼表面失水更快，表面起網狀裂紋。,.,（1）加氣砼：鈣質材料（水泥、石灰）、硅質材料（石英砂、FA、Slag等）和加氣劑（AL粉為多）作為原材料，經磨細、配料、攪拌、澆注、切割和壓蒸養護而成。（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。,.,.,特細砂混凝土,凡砂的細度模數在1.6以下或平均粒徑在0.25mm以下的稱為特細砂。使用這種砂配制的混凝土稱為特細砂混凝土。有關技術規程：特細砂混凝土配制及應用規程(BJG19-65)；特細砂混凝土應用技術規程(DB51/5002),.,低砂率,當用碎石為粗骨料時，砂率應控制在15-30；當用卵石為粗骨料時，砂率應控制在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）強度（3）耐久性。促使離析加重的因素（1）粗、細集料粒徑相差過大；（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）當泌水層出現混凝土表面時，使表面水灰比過大，表面疏松出現裂縫。（2）泌水發生在鋼筋底部，形成泌水區域，水分蒸發后留下孔隙，使鋼筋與混凝土粘結強度下降，鋼筋也容易被銹蝕；（3）泌水發生在混凝土中集料下部，也引起混凝土強度與耐久性下降。（4）泌水過程中形成泌水通道，導致強度與耐久性降低；（5）在混凝土泵送施工中，容易泌水的混凝土也容易發生泵送管道堵塞的情況。,.,降低泌水的技術措施：,1.引氣劑2.超細摻和料3.提高水泥細度4.降低水灰比,.,原材料影響：,水泥細度，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；攪拌時間；W/C，含氣量；,.,.,.,摻和料的形貌效應包括摻和料的粒形、表面光滑度及顆粒質地是否致密、堅硬。分析摻和料的形貌效應大小，很明顯，顆粒呈球形，表面光滑且顆粒堅硬致密的摻和料形貌效應要好。光滑、堅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，若摻和料表面粗燥、多孔，且若質地較軟的話，它的表面吸附性也強，吸附大量的水分，減