1、第五章第五章 混凝土混凝土1主要內容主要內容2混凝土簡介混凝土簡介3 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業混凝土的發展歷史混凝土的發展歷史出現鋼筋砼 1848年 法國制作了鋼筋砼船 1887年科倫發表鋼筋砼的計算方法1928年法國弗列什捏發現預應力近30年來 ，多性能混凝土應用三次重大突破三次重大突破4 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混

2、凝土簡介 作業作業混凝土分類混凝土分類 重砼： 02800kg/m3 普通砼： 0=20002800kg/m3 輕砼： 02000kg/m35 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業混凝土特點混凝土特點優點 可根據不同要求配制不同性可根據不同要求配制不同性質砼質砼 可依要求澆筑各種形狀和任可依要求澆筑各種形狀和任意尺寸的結構或構件意尺寸的結構或構件 抗壓強度高抗壓強度高 就地取材，生產能耗低就地取材，生產能耗低1.耐久性、耐火性好耐久性、耐火性好缺點自重大自重

3、大抗拉強度低，容易開裂抗拉強度低，容易開裂導熱系數大，保溫隔熱導熱系數大，保溫隔熱差差1.硬化較慢，生產周期長硬化較慢，生產周期長6 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料9 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業一、水泥一、水泥 品種品種 工程特點 環境條件 施工條件 強度等級強度等級 1

4、.52.0 fh 10 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業二、細骨料二、細骨料-砂砂 填充粗骨料空隙，減少水泥漿干縮填充粗骨料空隙，減少水泥漿干縮 含泥量 石粉 泥塊含量 有害雜質 堅固性 堿骨料反應 粗細程度與顆粒級配 細度模數 （A2+A3+-+A6）5 A1 MX = 100A1 11篩孔尺寸篩余量(g)分計篩余百分率(%)累計篩余百分率(%)4.75mmm1a1=(m1/500)100% A1=a12.36mmm2a2=(m2/500)100%A2

5、=a1+a21.18mmm3a3=(m3/500)100%A3=a1+a2+a3600m m4a4=(m4/500)100%A4=a1+a2+a3+a4300mm5a5=(m5/500)100%A5=a1+a2+a3+a4+a5150mm6a6=(m6/500)100%A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6表表5.1 累計篩余率與分計篩余率計算關系累計篩余率與分計篩余率計算關系 12 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業砂的粗細程度與顆粒級配砂的粗細程度與

6、顆粒級配建筑用砂一般是 3.7 1.6 粗砂 3.7 3.1 中砂 3.0 2.3 細砂 2.2 1.6 砂的顆粒級配用級配區表示，建筑用砂根據600m篩的累計篩余百分率A4分成3個級配區。級配良好砂的特點： 1、空隙率小，使水泥漿充分用于粘結砂粒。 2、總表面積小，節約水泥。13人工級配人工級配l （A2L+A3L+-+A6L）x%5 A1L x% MX = 100A1L x% A1S(1 x%) （A2S+A3S+-+A6S） (1 x%)5 A1S (1 x%) + 100A1L x% A1S(1 x%)lMX = MXLx% + MXS (1 x%)14 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝

7、土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業三、粗骨料三、粗骨料石子石子 起骨架作用，堅固耐久起骨架作用，堅固耐久 含泥量 針片狀顆粒 泥塊含量 有害雜質 堅固性 堿骨料反應 強度立方體強度 壓碎指標 最大粒徑與顆粒級配15 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業最大粒徑與顆粒級配最大粒徑與顆粒級配最大粒徑最大粒徑 Dmax 最大粒徑增大，可節約水泥；或者在一定

8、和易性和水泥用量條件下，能減少用水量而提高混凝土強度。 混凝土結構工程施工質量驗收規范GB50204-2002 規定：粗骨料的最大粒徑不得超過結構截面最小尺寸的 1/4 ，同時不得大于鋼筋間最小凈距的 3/4 。對于砼實心板，可允許采用最大粒徑不超過 1/3 板厚的骨料，但最大粒徑不得超過40mm。連續粒級：連續粒級：拌合混凝土的和易性好，節約水泥。單粒粒級：單粒粒級：用于組合成所要求的連續粒級。16 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業骨料的含水狀態及飽和

9、面干吸水率骨料的含水狀態及飽和面干吸水率全干狀態氣干狀態飽和面干狀態 濕潤狀態骨 料 的 含 水 狀 態飽和面干砂的測定17 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業四、拌合及養護用水四、拌合及養護用水 混凝土用水的質量要求： 不得影響混凝土的和易性及凝結； 不得有損于混凝土強度的發展； 不得降低混凝土的耐久性，加快鋼筋銹蝕及導致預應力鋼筋脆斷； 不得污染混凝土表面。 自來水和清潔的天然水，水中不得含有害雜質，如油脂、糖類等有機物質。海水(SO42-、Mg2+、

10、Cl-）、工業污水等應經處理后使用。18混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質19 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業拌合物的和易性拌合物的和易性強度強度變形變形耐久性耐久性拌合物的和易性拌合物的和易性 和易性：和易性：流動性 粘聚性保水性 和易性測定：和易性測定：坍落度、坍落擴展度、維勃稠度 坍落度試驗 維勃稠度試驗20 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設

11、計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業拌合物的和易性拌合物的和易性強度強度變形變形耐久性耐久性混凝土拌合物分級混凝土拌合物分級 級別名稱坍落度(mm)允許偏差(mm)T1T2T3T4 低塑性混凝土塑性混凝土流動性混凝土大流動性混凝土 10405090100150160 10203030級別名稱坍落度(mm)允許偏差(mm)V0V1V2V3 低塑性混凝土塑性混凝土流動性混凝土大流動性混凝土 3131212011105 664321 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介

12、作業作業拌合物的和易性拌合物的和易性強度強度變形變形耐久性耐久性拌合物的和易性拌合物的和易性 坍落度的選擇坍落度的選擇 影響砼拌合物的和易性的主要因素影響砼拌合物的和易性的主要因素 水泥漿的數量 水泥漿的稠度 砂率 水泥品種和骨料性質 時間、溫度、外加劑22 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業拌合物的和易性拌合物的和易性強度強度變形變形耐久性耐久性拌合物的和易性拌合物的和易性 改善和易性的措施改善和易性的措施 采用最佳砂率 改善砂石級配 可能的條件下盡量采

13、用較粗的砂石 流動性太小，w/c不變，加水泥漿 流動性太大，S不變，加砂石 摻外加劑 23 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業拌合物的和易性拌合物的和易性強度強度變形變形耐久性耐久性混凝土強度混凝土強度24 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業拌合物的和易性拌合物的和易性強度強度變形變形耐久性耐久性砼立方體抗壓強度及強度

14、等級砼立方體抗壓強度及強度等級 立方體抗壓強度立方體抗壓強度 標準試件： 150mm150mm150 mm 標準養護條件：溫度202相對濕度95%以上 強度等級強度等級 立方體抗壓強度標準值 95%保證率25 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業拌合物的和易性拌合物的和易性強度強度變形變形耐久性耐久性混凝土軸心抗壓強度混凝土軸心抗壓強度 試件尺寸：試件尺寸： 150mm150mm300mm 棱柱體 與立方體強度關系：與立方體強度關系： fz/fcu=0.70

15、.8 用于鋼筋混凝土軸心受壓構件計算26 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業拌合物的和易性拌合物的和易性強度強度變形變形耐久性耐久性影響混凝土強度因素影響混凝土強度因素 水泥強度等級和水灰比 粗骨料的顆粒形狀和表面特征 養護溫度、濕度 齡期 施工方法：攪拌方式 成型搗實 實驗條件：加載速度 環箍效應27 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕

16、混凝土簡介 作業作業拌合物的和易性拌合物的和易性強度強度變形變形耐久性耐久性提高混凝土強度措施提高混凝土強度措施28 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業拌合物的和易性拌合物的和易性強度強度變形變形耐久性耐久性混凝土變形混凝土變形 化學收縮化學收縮 干濕變形：干濕變形：干縮 溫度變形：溫度變形：熱脹冷縮 荷載作用下的變形荷載作用下的變形 短期：彈塑性變形 長期：徐變29 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要

17、技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業拌合物的和易性拌合物的和易性強度強度變形變形耐久性耐久性混凝土的耐久性混凝土的耐久性 耐久性耐久性 抗凍性、抗滲性、抗蝕性、抗碳化能力、堿骨料反應 提高耐久性措施提高耐久性措施 選用適當的水泥品種 嚴格控制水灰比并保證有足夠的水泥用量 選用品質好級配合格的骨料 摻用減水劑引氣劑等外加劑 保證混凝土施工質量 30工程實例：北京西直門舊立交橋混凝土開裂工程實例：北京西直門舊立交橋混凝土開裂 北京二環路西北角的西直門立交橋舊橋于1978年12月開工，1980年12月完工。建成使用一段時間后，橋使用混凝土的部位都有不

18、同程度開裂。1999年3月因各種原因拆除部分舊橋改建。在改造過程中，有關科研部門對舊橋東南引橋橋面和橋基鉆芯作K2ONa2OCl-含量測試。其中Cl-濃度呈明顯梯度分布，表面Cl-濃度為0.150.094和0.15。距表面1 cm處的Cl-濃度驟增，分別為0.300.18和0.78。在12 cm處Cl-濃度達到最高值，其后隨著離開表面距離的增加，Cl-濃度逐漸減至0.1左右。 北京市80年代每年化冰鹽的撒散量為400600 t，主要用于長安街和城市立交橋。西直門立交舊橋混凝土中的Cl-主要來自化冰鹽NaCl。混凝土表面Cl-含量低于距表面12 cm處，是因其表面受雨水沖刷，部分Cl-溶解入雨水

19、中流失。Cl-超過最高極限值后，會破壞鋼筋的鈍化膜，銹蝕鋼筋，銹蝕產物體積膨脹，導致鋼筋開裂，保護膜脫落。31混凝土孔結構對耐久性的影響混凝土孔結構對耐久性的影響 A、B兩混凝土采用相同的水泥、砂、石，A摻用了引氣劑，并降低了水灰比，其抗滲性優于B。請觀察兩混凝土斷面的孔結構，并討論如何可提高混凝土抗滲性。 A雖有較多氣泡，但這些氣泡是不連通的，截斷了毛細管通道，從而提高了抗滲性。且其減少了水灰比，使其它部分更為致密。可見，改善混凝土孔結構，提高混凝土密實度，可提高混凝土抗滲性。32外加劑外加劑l了解外加劑的分類l了解常用的減水劑、早強劑、引氣劑、緩凝劑、防凍劑品種l了解外加劑施工和保管注意事

20、項 如：使用無水石膏作緩凝劑的水泥，加入木質素當減水劑或稠密減水劑時會產生速凝現象。因無水石膏在木鈣或糖鈣溶液中硫酸鈣溶解量下降，無法抑制C3A的水化，使C3A迅速水化，從而導致水泥漿速凝。故以硬石膏為緩凝劑的水泥不宜使用含木質素磺酸鹽的減水劑。33混凝土的質量控制與評定混凝土的質量控制與評定l混凝土強度的波動規律混凝土強度的波動規律-正態分布正態分布 曲線高而窄，表明混凝土強度值波動小，說明施工質量控制較好 矮而寬，說明強度的離散程度較大，反映了生產管理水平低下，強度質量不穩定。 34混凝土的質量控制與評定混凝土的質量控制與評定混凝土強度質量的評定混凝土強度質量的評定 平均值： 強度標準差（

21、又稱均方差）：強度保證率強度保證率P P的計算的計算 工程中35混凝土的質量控制與評定混凝土的質量控制與評定 計算出概率度t ， 查表得P 。 混凝土配制強度混凝土配制強度 f cu,o=f cu,k+t f cu,o=f cu,k+1.64536普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計37 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業混凝土配合比設計的基本要求混凝土配合比設計的基本要求l滿足設計要求的強度；l滿足施工要求的和易性；l滿足與環境相適應的耐久性；l在保

22、證質量的前提下，應盡量節約水泥，降低成本。38 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業 砼配合比設計的基本參數砼配合比設計的基本參數 滿足強度、耐久性，定w/c 滿足和易性，依據骨料種類規格定mW0 填充石子空隙有富余，定S 砼配合比設計的算料基準砼配合比設計的算料基準 以計算1M3混凝土中各材料用量為基準 骨料以干燥狀態為基準39l體積法：體積法： 假定砼拌合物體積=各材料絕對體積和+所含空氣的體積l質量法：質量法： 假定砼拌合物在振搗密實狀態下，1M3的質

23、量為一固定值101000coGoSoWocoGoSWmmmmcoGoSoWoCPmmmmm40.41 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業初步配合比計算初步配合比計算(1)確定配制強度確定配制強度(fcu,o) (2)初步確定水灰比初步確定水灰比(W/C) 采用碎石時： 采用卵石時： 計算出的w/c不得大于規定的最大水灰比，否則按最大水灰比設計,1.645cu vcu kff,0.46(0.07)cu vceCffW,0.48(0.33)cu vceCffW

24、42 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業初步配合比計算初步配合比計算(3)選擇單位用水量選擇單位用水量(mW0) a. w/c=0.400.80，考慮粗骨料的品種、粒徑及施工要求的混凝土拌合物稠度,按表5.22規定選取 b. w/c0.40的混凝土以及采用特殊成型工藝的mW0 ，應通過試驗確定 a. 以表5.22中坍落度90mm的用水量為基礎，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg，計算出未摻外加劑時的混凝土的用水量；b. 摻外加劑時的混凝土的用水量可按下

25、式計算： (1)wwomm43 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業初步配合比計算初步配合比計算(4)計算單位水泥用量計算單位水泥用量(mC0) mC0不得小于規定的最小水泥用量，否則按最小水泥用量設計(5)選取合理砂率值選取合理砂率值(S)一般應通過試驗找出合理砂率，也可按骨料種類、規格及混凝土水灰比，參考表5.18選取。 (6)計算砂、石用量計算砂、石用量(mS0、mG0) 體積法 質量法/w ocommWC101000coGoSoWocoGoSWmmm

26、mSoSSoGommmcoG oSoW oC Pmmmmm 44 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業基準配合比基準配合比1. 測和易性是否滿足施工需要 最小拌合量：2. 測出混凝土拌合物的實際表觀密度mCP(kg/m3)3. 重新計算每立方米混凝土的各項材料用量WccpCmmC拌拌拌拌拌+S+GWwcpCmmC拌拌拌拌拌+S+GWscpCmmC拌拌拌拌拌+S+GWGcpCmmC拌拌拌拌拌+S+G骨料最大粒徑(mm)拌合物體積(L)31.5以下15402545 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材料普通混凝土組成材料 混凝土主要技術性質混凝土主要技術性質 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計 輕混凝土簡介輕混凝土簡介 作業作業試驗室配合比試驗室配合比強度復核強度復核 （w/c-0.05，w/c，w/c+0.05） w/c：按f cu,0c/w 確定 mw：按坍落度或維勃稠度調整確定 mc：mw、c/w mG、ms：按c/w調整確定 并根據實際表觀密度校正 46 混凝土簡介混凝土簡介 普通混凝土組成材