河海大学 工程材料课件 水泥混凝土

(4)
(5)
改善混凝土耐久性的外加剂, 如引气剂、防水剂 和阻锈剂等;
Ⅱ区(中)
Ⅲ区(细)
10.0
5.0
0
10～0
0
10～0
0
10～0
2.5
1.25 0.63 0.315 0.16
35～5
65～35 85～71 95～80 100～90
25～10
50～10 70～41 92～70 100～90
15～0
25～0 40～16 85～55 100～90
砂的筛分曲线
mf =
当砂表面干燥而颗粒内部孔隙含水饱和时，称 为饱和面干状态，此时砂的含水率称为饱和面干吸 水率，简称吸水率。 水工部门，习惯用饱和面干状态砂进行混凝土 配合比计算； 建工部门则习惯用干砂计算。
(3) 砂的坚固性
坚固性： 抵抗各种风化因素及冻融破坏作用的能力。
坚固性试验：
用硫酸钠溶液法测定。在硫酸钠溶液饱和溶液
(四)
砂的物理性质
(1) 砂的视密度、堆积密度及空隙率
(2) 砂的含水状态及饱和面干吸水率
(3) 砂的坚固性
(1) 砂的视密度、堆积密度及空隙率
视密度：2.6～2.7g/cm3; kg/m3; 空隙率:40～45％. 堆积密度:1400～1600
砂的视密度的测定：排液置换法
瓶加满水 的质量
＋
干试样 的质量
骨架和抑制体积收缩作用，同时，还起降低混 凝土成本的经济作用。
5．外加剂和掺合料 改善混凝土性能。外加剂和掺合料分别在第四 节、第五节中学习。
四、对混凝土的基本要求
1. 和易性：混凝土拌和物应具有与施工条件相适应的和易 性； 2. 强度：混凝土经养护至规定龄期，应达到设计所要求的 强度； 3. 耐久性：硬化混凝土应具有与工程环境条件相适应的耐 久性； 4. 经济性：在满足上述三个要求的前提下，各种材料的配 合应经济合 理。 ※ 对大体积混凝土（JGJ55-2000定义为结构断面最小 尺寸不小于1 m），尚须考虑低热性要求。
第 5 章 水泥混凝土
5.1 概 述
定义：混凝土？〔砼〕
水泥混凝土是以水泥、水、细骨料、粗骨料， 必要时掺入化学外加剂和矿物质混合材料，按适 当比例配合，经过均匀拌制、密实成型及养护硬 化而成的人工石材。
混凝土拌和物：新拌制的未硬化混凝土。
硬化混凝土：经硬化有一定强度的混凝土。
一、混凝土的分类
（一） 按表观密度分m来自 =(2) 级配的表示
砂的级配用各筛上累计筛余百分率 ―A‖ 表示。
mf =
按0.63mm筛孔的筛上累计筛余百分率分为三个区间。 级配较好的砂，各筛上累计筛余百分率应在同一区
间内。〔表5--6 砂的颗粒级配区
P80〕
表5—6
筛孔尺寸 ( mm)
砂的颗粒级配区
累 计 筛 余 (％ )
Ⅰ区(粗)
mf =
5.0 2.5 1.25 0.63 0.315 0.16 筛底 (<0.16)
M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7
a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7
(3) 按细度模数分级 按细度模数的大小，可将砂分为：
粗砂
（ F.M =3.7~3.1）
中砂
细砂
（ F.M =3.0~2.3）
（ F.M =2.2~1.6）
1. 重混凝土：干表观密度大于2600kg/m3，是用特 别密实的重骨料制成的防辐射混凝土。
2. 普通混凝土：干表观密度为1950～2600kg/m3; （JGJ55-2000定义为2000～2800kg/m3），是用天 然（或人工）砂、石作骨料制成，
3. 轻混凝土：干表观密度小于1950kg/m3. 分：
（2） 累计筛余与分计筛余的关系
Mi ai = G × 100 ％
Ai = ai + Ai-1
累计筛余百分率 Ai(%) A1 =a1 A2 = a2 + A1 A3 = a3 + A2 A4 = a4 + A3 A5= a5 + A4 A6= a6 + A5
筛孔尺寸 分计筛余量 分计筛余百分率 (mm) ai (%) Mi(g)
b. 压碎指标 10 ～ 20mm 骨料， 200KN 压力，小于 2.5mm 细粒占试样质量百分比。 4、坚固性
硫酸钠溶液法。
5.4 混凝土外加剂
一、概 述
(一) 定义
在拌制混凝土过程中掺入的不超过水泥质量的5％ (特 殊情况除外)，能按需要改变混凝土性质的物质，称为混 凝土外加剂。
(二) 命名
海水：普通砼可用；钢筋砼不可用。
骨料：本节学习内容。
5.3.1 细骨料 (砂)
砂分为 ： 天然砂：河砂、海砂、山砂；
人工砂：岩石磨碎。
一般粒径范围：0.16 ～ 5.0(mm)， 大于5.0mm的列入石 子,小于0.16mm的为石粉或泥。
技术质量要求： （一） 颗粒形状与表面特征
砂的颗粒形状与表面特征会影响其与水泥石的粘结及拌 和物的和易性。
2．水泥浆(水泥+水)
水泥浆在混凝土中有以下作用:
（1）填充作用：水泥浆填充砂、石骨料之间的空隙， 从而使混凝土具有足够的密实性。
（2）润滑作用：水泥浆包裹在砂、石骨料的表面， 从而使其在混凝土拌和物中起润滑作用，降低骨料之 间的摩擦力，提高拌和物的流动性； （3）胶结作用：在硬化混凝土中起胶结作用，把散 粒的砂、石胶结成整体。
（二）混凝土的缺点
1. 脆性材料的抗拉强度低，不能单独用于承受拉力 的结构。 2. 抗裂性差，极限拉伸应变小。 3. 自重大、比强低（强度与表现密度之比）。 4. 施工期长：需经过一定龄期的养护才能达到所需 要的强度。 5. 质量波动大：混凝土质量受到原材料品质、配合 比波动以 及各施工工艺环节等多方面的影响， 因此施工过程中，必须要有严格的质量控制。
三、混凝土的组成及各组成材料的作用
(一）混凝土的组成材料
水泥，水，砂，石子
水泥 ＋ 水 ＝ 水泥浆；
水泥浆包裹沙粒并填充砂的 空隙形成砂浆； 砂浆包裹石子并填充石子的 空隙形成混凝土。
为了节约水泥或改善混凝土 的某些性能，常掺入一些外加 剂及掺合料。
（二）各组成材料的作用
1．水泥 水泥是胶凝材料，因此在混凝土中主要起胶结作用。
3．砂浆：
砂浆是由水泥浆和砂组成。砂浆和砂在混凝土中 的作用是： （1）填充作用：砂浆在混凝土中填充石子之间空 隙。 （2）粘聚作用: 砂浆在混凝土拌和物中起粘聚作 用（使粗骨料在施工过程中不离析）和保水作用。
（3）骨架作用：砂是细骨料，因此在混凝土中主 要是起骨架和抑制体积收缩作用。
4．石子（粗骨料）
(2)高强度砼：
最大粒径确定：与钢筋疏密及结构物断面有关。
(Dm小于2/3—3/4钢筋净距；小于1/4最小尺寸； 小于1/2板厚)
2、 颗粒级配
级配好，混凝土水泥用量少，质量好。
级配应符合表5－8。 连续级配：从最大粒径开始，由大到小各粒径级 相连，每一粒级都占有适当比例。 间断级配：各粒径级石子不相连，即抽去中间一、 二级石子。 间断级配能减小骨料的空隙率，节约水泥，但易 使混凝土拌和物产生离析。
(三) 按施工方法分
普通浇筑、离心成型、碾压、喷射、灌注、
压浆(预埋骨料)、碾压、泵送、水下浇筑混凝土 等。
（四）按混凝土拌合物的稠度分
1. 按坍落度分
2. 按维勃度（工作度）分
二、混凝土的特点
(一） 混凝土的主要优点
1. 强度：较高的强度，满足工程强度要求。
2. 经济：原料丰富、可就地取材，价格低廉、工 艺简单、用途广泛、且维修和保养费用少。 3.适应性强：
（1）混凝土拌和物具有良好的可塑性，可制得 不同形状和尺寸的结构或构件；
（2）采用相同的原材料，可配得不同强度等级 的混凝土，以满足工程中不同的技术要求。
4. 整体性好：混凝土与钢筋具有牢固的粘结力， 可把建筑物浇筑成整体结构，从而提高其抗 震，抗冲击的能力。 5. 耐久性较强：对自然气候的冷热变化、冻融 循环、干湿交替、化学侵蚀以及冲刷、渗透、 磨损等都具有较强的抵抗力。
中浸泡-----烘干，5次循环后质量损失百分率评定。
〔 ≤ 8 ～ 10 ％ 〕
5.3.2
粗骨料 (卵石与碎石)
碎石(人工)
石子分为 ：
卵石
粒径大于5mm的骨料。
技术质量要求：
(一) 颗粒形状与表面特征
(二) 有害杂质
(三) 最大粒径与颗粒级配 (四) 物理力学性质
(一) 颗粒形状与表面特征
1、 卵石与碎石
① 轻骨料混凝土，干表现密度为800～1950kg/m3； ②多孔混凝土，干表现密度为300～1000kg/m3； ③大孔混凝土（又称无砂混凝土）。
（二）按用途（混凝土行业试验规程）
1、普通混凝土（建设部GBJ80）
2、水工混凝土（水电部SD105） 3、道路混凝土（交通部JTJ053） 4、海工混凝土（JTJ225）
五、混凝土的应用与发展趋势
1. 应用
工程建设中一种主要的、最大宗的建筑材料。
工业与民用建筑、给排水工程、水利工程、交通工 程、地下工程、电力工程、国防建设等。 2. 发展趋势 高强(60～100MPa)、超 高强(大于100MPa)； 高性能(高和易性、高流动性、高耐久性、高抗裂 性) ；
再生资源及工农业废料利用。
根据国家标准，混凝土外加剂主要按功能命名。
如：减水剂、早强剂、引气剂、防冻剂……。
(三 ) 分 类
1、按主要作用分 (1) (2) (3) 改善混凝土拌合物流变性能的外加剂, 如各种减 水剂、引气剂和泵送剂等; 调节混凝土凝结时间和硬化性能的外加剂 , 如缓 凝剂、早强剂和速凝剂等; 调节混凝土含气量的外加剂, 如引气剂、消泡剂、 发泡剂等;