土木工程材料教案讲义10混凝土的组成材料.doc
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混凝土资料有哪些内容混凝土是一种由水泥、砂、骨料和水按一定比例混合制成的人工石材,具有良好的抗压强度、耐久性和耐腐蚀性,被广泛应用于建筑、道路、桥梁等工程中。
混凝土资料包括混凝土的成分、性能、施工工艺、质量检测等内容,下面将对混凝土资料的内容进行详细介绍。
一、混凝土的成分。
混凝土主要由水泥、砂、骨料和水组成。
水泥是混凝土的胶凝材料,砂和骨料是混凝土的骨料材料,水是混凝土的固化剂。
水泥的种类包括普通水泥、矿渣水泥、矿渣粉水泥等,砂和骨料的种类包括河砂、山砂、碎石、骨料等。
混凝土的成分对混凝土的性能和用途有着重要影响。
二、混凝土的性能。
混凝土的性能包括抗压强度、抗折强度、抗冻融性、抗渗性、耐久性等。
抗压强度是混凝土最基本的力学性能指标,通常用来衡量混凝土的质量。
抗折强度是混凝土的抗弯曲性能,抗冻融性是混凝土在冻融循环条件下的性能表现,抗渗性是混凝土的抗渗透性能,耐久性是混凝土在不同环境条件下的使用寿命。
三、混凝土的施工工艺。
混凝土的施工工艺包括搅拌、运输、浇筑、养护等环节。
搅拌是将水泥、砂、骨料和水按一定比例混合制成混凝土的过程,运输是将混凝土从搅拌站运输到施工现场的过程,浇筑是将混凝土倒入模板并进行振实的过程,养护是保持混凝土适当温度和湿度的过程,以确保混凝土的强度和耐久性。
四、混凝土的质量检测。
混凝土的质量检测包括原材料的检测和混凝土的检测。
原材料的检测包括水泥、砂、骨料和水的质量检测,混凝土的检测包括抗压强度、抗折强度、抗冻融性、抗渗性等性能指标的检测。
质量检测是保证混凝土质量的重要手段,可以有效地控制混凝土的质量,提高工程质量。
综上所述,混凝土资料主要包括混凝土的成分、性能、施工工艺、质量检测等内容。
混凝土作为一种重要的建筑材料,对于工程建设具有重要意义,因此混凝土资料的了解和掌握对于工程技术人员具有重要意义。
希望本文对混凝土资料的内容有所帮助,谢谢阅读!。
普通混凝土的组成材料授课教师:张小龙授课班级:11建筑教学课题:普通混凝土课程导入:(1)回顾水泥的特性(2)复习材料的分析方法和特性教学目标:(1)掌握混凝土的组成材料的特性。
(2)理解和掌握混凝土材料的优缺点。
(3)理解和掌握混凝土和易性的概念及影响和易性的因素。
(4)理解和掌握混凝土的强度及强度的表示方法。
(5)理解和掌握影响混凝土强度的因素。
(6)掌握混凝土的变形特性。
(7)理解和掌握混凝土的常用的外加剂及其使用。
(8)理解和掌握混凝土的配合比设计方法。
教学重点、难点:重点:(1)混凝土和易性的概念及影响和易性的因素。
(2)混凝土的强度及强度的表示方法。
(3)影响混凝土强度的因素。
(4)混凝土的常用的外加剂及其使用。
(5)混凝土的配合比设计方法。
难点:(1)混凝土和易性的概念及影响和易性的因素。
(2)影响混凝土强度的因素。
(3)混凝土的配合比设计方法。
教学方法:讲授法、演示法、练习法、归纳法。
教学内容及过程:(见各小结教案)作业、小结:(见各小结教案)建筑材料第五章混凝土∙ 5.1 概述∙ 5.2 普通混凝土的组成材料∙ 5.3 混凝土拌合物的和易性∙ 5.4 硬化混凝土的强度∙ 5.5 混凝土的变形性能∙ 5.6 混凝土的耐久性∙ 5.7 混凝土的外加剂∙ 5.8 普通混凝土的配合比设计∙ 5.9 本章小结∙ 5.10 复习思考题5.1 概述一、混凝土( Concrete )的含义凡由胶凝材料(胶结料)、粗细骨料和水及其它材料,按适当的比例配合、拌合配制并硬化而成的具有所需的形体、强度和耐久性的人造石材,叫做砼,如水泥混凝土、沥青混凝土等。
即:胶凝材料+粒状材料+水+其它外加材料(外加剂、混合材料)→ 硬化得人工石材水泥砼(Cement Concrete)简称混凝土,是以水泥为胶凝材料,砂石为骨料拌制而成的混凝土,即:水泥+砂+石+水+外加剂(混合材料)→砼(混凝土)。
水泥混凝土是现代土木工程最主要的结构材料,本章主要介绍水泥混凝土。
混凝土的备组成材料(水泥、粗细集料、水等)按一定的比例搅拌商得的尚采蹉结硬他的材料称为混凝土混合料,也有人称之为新拌混凝土。
‘混凝土混合料可以看成为是一种出水和分散粒予组成的体系,它具有弹性、粘性、塑性等特性。
÷目前许多学者蔗运用《演变学》所提供的理论以深入研究混合料各种特性,深刻了解其变形的本质。
+j ‘’1,.一、流变学大意流变学是研究物体流动和变形的科学,是近代力学的一个分支。
凡是在适当的外力作用下,物质能流动和变形的性能称为该物质的流变性。
流变学的研究对象几乎包括了所有的物质,综合研究了物质的弹性变形,塑睦变形和祜性流动。
对水泥混凝土而言,则研究水泥浆、砂浆和混凝土混合料粘、塑、弹性的演变,以及硬化混援土的强度、弹性模量和徐变等问题。
研究材料的流变特性时,要研究材料在某一瞬间的应力和应变的定量关系,这种关系常用流变方程来表示。
而一般材料的流变方程的建立,都基于以下三种理想材料的基本模型(或称流变基元)的基本流变方程上:1.胡克(I-icoke)固体模型(H——模型)表示具有完全弹性的理想材料;2.圣维南(St.Venant)固体模型(gtV——模型)表示超过屈服点后只具有塑性变形沟理想材料;.3。
牛顿(Nev。
ton)液体模型(N——模型)表示只具有粘性的理想材料。
以上三种基本模型的表示方式、流变方程和应力一应变一时间的关系如图1—15所示。
弹性、塑性、粘性和强度是四个基本流变性质,根据这些基本性质可以导出其他性质。
胡克固体具有弹性和强度,但没有粘性。
圣维南固体具有弹性和塑性,但没有粘性。
牛顿液体具有粘性,但没有弹性和强度。
严格地说,以上三种理想物体并不存在。
大量的物俸是介于弹、塑、粘性体之间。
所以实际材料的流变性质具有所有上述四种基本流变性质,只是在程度上有差异。
因此各种材料的流变性质可用具有不同的弹性模量G、粘性系魏叼::‘和表示塑襁舳屈服应力z。
的流变基元以不同的形式组合成妁流变模型来研究。
第5章混凝土5.1混凝土的概述5.1.1混凝土的定义以胶凝材料、颗粒状集料(必要时加入的化学外加剂、掺合料、纤维等材料)为原材料, 按比例配料、拌合、成型,经硬化而形成的具有堆聚结构的人造石材,统称为混凝土,5.1.2混凝土的发展历史5.1.3混凝土的分类从结构及表观密度方面进行分类(1)按混凝土结构分1)普通结构混凝土2)细粒混凝土3)大孔混凝土4)多孔混凝土(2 )按照表观密度分1)重混凝土2)普通混凝土3)轻混凝土4)特轻混凝土5. 1.4混凝土材料的特点(1 )优点1)成木低2)可塑性好3)配制灵活,适应性好4)抗压强度高5)复合性能好6)耐久性好7)耐火性好8)生产能耗低。
(2 )混凝土的缺点1)自重大、比强度小混凝土比强度比木材、钢材小。
2)抗拉强度低、变形能力小呈脆性、易开裂,抗拉强度约为抗压强度的1/10〜1/20。
5.2混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料主要有水泥、水、粗骨料(碎石、卵石)、细骨料(砂)。
有时,loo-A 为了改善某方面的性能,需加入外加剂或掺合料。
普通混凝土硬化后的宏观组织构造如图 5.1所示。
5.2.1水泥(1 )水泥品种的选择水泥品种的选择,需在分析工程特点、环境特点、施工条件的基础上,结合水泥的性能 特点来选择,(2 )水泥强度等级的选择水泥强度等级要与混凝土强度等级相适应。
(3) 水泥的技术性质对于所选水泥品种,应检验技术性质,需满足相关要求。
5. 2. 2细骨料公称粒径在0. 15-4. 75mm 之间的骨料称为细骨料,也叫砂。
砂按来源分为天然砂、人 工砂两类。
砂的技术要求主要有:(1 )砂的颗粒级配和粗细程度砂的颗粒级配是指砂了大小不同的颗粒搭配的比例情况。
砂的粗细程度是指砂了总体的粗细程度砂子的颗粒级配和粗细程度,可通过筛分析的方法来确定。
砂的粗细程度可通过计算细度模数确定。
细度模数根据(5.1)式计算(精确至O.ODoA + 旗 + &)-5卜M _ (& + A +(5.1) 式中:细度模数。
A 、盅、人3、人4、&、&一分别为4.751顶、2.36mm. 1.18mm 、 600 /Am 、300 /Jin 、150 /.un 筛的累计筛余百分率。
砂按细度模数分为粗、中、细三种规格,其细度模数分别为:粗砂:3. 7〜3.1 中砂:3.0〜2. 3 细砂:2. 2〜1.6(2 )含泥量(石粉含量和泥块含量)天然砂的含泥量和泥块含量应符合表5. 3规定。
(3) 有害物质砂中云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、藐盐等的含量应符合表5. 3的规定。
(4) 坚固性坚固性是砂在自然风化和其他外界物理化学因素作用下,抵抗破裂的能力。
根据 GB/T1464-2001规定,天然砂采用硫酸钠溶液进行试验,砂样经5次循环后其质量损失应符 合表5. 4规定。
(5) 表观密度、堆积密度、空隙率砂的表观密度大于2500 kg • m ;,松散堆积密度大于1350 kg ・m 3,空隙率小于47%。
(6 )碱集料反应指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与集料中活性矿物在潮湿环境下缓慢发生 并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应。
(7 )砂的含水状态砂有四种含水状态(如图5. 4所示):1) 绝干状态2)气干状态3)饱和面干状态4)湿润状态5. 2. 3粗骨料粒径大于4. 75mm的岩石颗粒,分为卵石和碎石两大类粗骨料的主要技术指标有:(1 )粗骨料最大粒径(2)粗骨料的颗粒级配普通混凝土用的碎石或卵石级配应符合表5. 8的要求,试样筛分所需筛号,也按表5. 8 规定的级配选用,累计筛余计算均与砂相同。
(3)含泥量和泥块含量含量应符合表5. 9的规定。
(4)有害物质其有害物质主要有有机物,硫化物及硫酸盐,对混凝土的危害与砂相似,其含量应符合表5. 9的规定。
(5)针、片状颗粒含量卵石和碎石颗粒的长度大于该颗粒所属相应粒级平均粒径 2.4倍者为针状颗粒;厚度小于平均粒径0.4倍者为片状颗粒(平均粒径指该粒级上、下限粒径的平均值)。
其含量应符合表4. 9的规定。
(6)坚固性指卵石、碎石在自然风化和其他外界物理、化学因素作用下抵抗破裂的能力,采用硫酸钠溶液法进行试验,卵石和碎石经5次循环后,其质量损失应符合表5. 11的规定。
(7 )强度卵石、碎石的强度,一般用压碎指标来反映,对于碎石也可以测定岩石的抗压强度来反映。
压碎指标愈高,表示石了抵抗碎裂的能力愈软弱,压碎指标值应小于表5. 10的规定。
(8)表观密度、堆积密度、空隙率表观密度大于2500kg - in3,松散堆积密度大于1350kg ・nf3,空隙率小于47%。
(9 )碱集料反应经碱集料反应试验后,由卵石、碎石制备的试件应无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象。
在规定的试验龄期的膨胀率小于0. l%o5. 2.4 水用来拌制和养护混凝土的水,不应含有能够影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质、汕脂和糖类等等。
凡可供饮用的自来或清洁的天然水,一般都可用来拌制和养护混凝土。
5. 2.5混凝土化学外加剂(1 )化学外加剂概述1)混凝土外加剂发展情况2)混凝土外加剂分类混凝土外加剂按其主要功能分为四类:改善混凝土拌合物流变性能的外加剂;调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂;改善混凝十•耐久性的外加剂;改善混凝土其他性能的外加剂。
混凝土外加剂按化学成分分为有机外加剂,无机外加剂和有机无机夏合外加剂。
混凝土外加剂按使用效果分为减水剂、调凝剂(缓凝剂、早强剂、速凝剂)、引气剂、加气剂、防水剂、阻锈剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、泉松剂以及复合外加剂(如早强减水剂、缓凝减水剂、缓凝高效减水剂等)。
(2)常用混凝土外加剂定义普通减水剂在混凝土坍落度基本相同的条件下,能减少拌合用水量的外加剂。
高效减水剂在混凝十•坍落度基本相同的条件下,能大幅度减少拌企用水量的外加剂。
缓凝剂可延长混凝土凝结时间的外加剂。
早强剂可加速混凝土早期强度发展的外加剂。
引气剂在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布稳定而封闭的微小气泡的外加剂。
早强减水剂兼有早强和减水功能的外加剂缓凝减水剂兼有缓凝和减水功能的外加剂。
缓凝高效减水剂兼有缓凝和大幅度减少拌合用水量的外加剂。
引气减水剂兼有引气和减水功能的外加剂。
(4)化学外加剂的品种及主要功能1)减水剂%1减水剂品种及作用机理目前常用的普通减水剂主要有:木质素磺酸盐系减水剂、羟基孩酸系减水剂、糖密类减水剂和腐殖酸类减水剂等。
高效减水剂主要有:蔡系(B一蔡梭酸盐甲醛缩合物)减水剂、甲基蔡系减水剂、葱系减水剂、古马隆系减水剂、三聚轼胺系减水剂、多竣酸系减水剂、氨基硅酸盐系减水剂等。
减水剂的主要成分是表面活性剂,其对水泥的作用主要是表面活性作用,本身不与水泥发生化学反应。
减水剂在水泥混凝土中的作用包括:吸附分散作用、湿润作用、润滑作用等。
A.吸附分散作用如图5. 6所示。
B.润湿作用C.润滑作用%1减水剂主要成分%1减水剂的主要功能和适用范围2)引气剂%1品种及作用机理引气剂属于表面活性剂的范畴,根据其水溶液电高性质可分为阴离子、非高子、阳离子和两性离了四类,按组成又可分为以下几种类型:松香及其热聚物类;非离了型表面活性剂(主要成分是烷基酚环氧乙烷缩合物);烷基苯磺酸盐类引气剂;皂角类引气剂等。
引气剂有界面活化作用及引气作用。
引气剂的界面活化作用指引气剂在水中被界面吸附,形成憎水化吸附层,降低界面能,使界面性质显著改变,尤其是能够吸附在混凝土拌和物在搅拌的过程中产生的无数微细气泡的表面,形成稳定的吸附膜,使气泡成为溶胶性气泡, 彼此独立、均匀的分布于混凝土拌和物中而不易破灭。
%1常用引气剂类别及其性能指标%1引气混凝土含气量推荐值见表5.13%1引气剂对混凝土性能影响引气剂能显著改善混凝土拌和物黏聚性、保水性,引气剂也能提高寒冷、严寒地区混凝土耐久性。
对干缩影响不大,抗中性化程度降低。
3)早强剂早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂。
可用于蒸养混凝土及常温、低温和变温(最低气温不低于-5°C )条件下施工的有早强或防冻要求的混凝土工程。
早强剂的主要种类有:无机物类(氯盐类、硫酸盐类、碳酸盐类等);有机物类(有机胺类、梭酸盐类);矿物类(天然矿物如明矶石,合成矿物如氟铝酸钙,无水硫铝酸钙等), 但越来越多的是使用由它们组成的复合早强剂。
%1级盐类早强剂常用氯盐类早强剂主要有:氯化钙、氮化钠、氯化钾、氯化铝及三氯化铁等。
%1硫酸盐类早强剂硫酸盐类早强剂主要有硫酸钠(即元明粉,俗称芒硝),硫代硫酸钠(即海波)、硫酸钙(即石膏)、硫酸铝及硫酸钾铝(即明矶)等。
%1有机胺类早强剂常用有机胺类早强剂主要有:三乙醇胺(简称TEA)、三异丙醇胺(简称TP)、二乙醇胺等。
以上三类常用早强剂在实际混凝土工程中应用时,其掺景应符合表5. 14规定。
%1复合早强剂4)缓凝剂按照化学成分,缓凝剂可分为有机缓凝剂和无机缓凝剂两类。
有机缓凝剂具有表面活性作用,能在水泥颗粒的固液界面吸附,改变了水泥颗粒表面的亲水性,形成一层可抑制水泥水化的缓凝剂膜层,从而导致混凝十•凝结时间的延长;无机缓凝剂主要是在水泥颗粒表面形成一层不溶性的薄层,阻止•了水泥颗粒与水的接触,因而延缓了水泥的水化起到缓凝作用。
常用的缓凝剂掺量为:糖蜜类掺量0.1%〜0.3%;木质素磺酸盐0.2%〜0.3%;羟基竣酸及其盐类0. 01%〜0. 1%;无机缓凝剂0. 1%〜0. 2%o5. 2. 6混凝土矿物外加剂(1)作用机理由于掺用矿物外加剂,使水泥基材在水化前就有了密实的堆积。
水化时及水化后,矿物外加剂中的活性组分,与水泥水化生成的Ca(0H)2反应,生成水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙等,从而改变了水泥石及水泥石与集料界面的结构,孔隙率降低,界面层厚度变薄,Ca(OH)z取向指数降低。
(2)矿物外加剂的品种当前广泛使用的矿物外加剂有磨细矿渣(S)、磨细粉煤灰(F)、磨细天然沸石(Z)、硅灰(SF)等。
1)矿渣微粉粒化高炉矿渣磨细后的细粉称为矿渣微分。
粒化高炉矿渣是熔化的矿渣在高温状态迅速水淬而成。
我国国家标准GB/18736-2002《高强高性能混凝土用矿物外加剂》中对矿遣微粉等矿物外加剂规定了一系列技术要求。
矿渣微粉混凝土的性能特征简介如下:%1凝结时间矿清微粉对混凝土的初、终凝时间比普通混凝土有所延缓,但幅度不大。
%1流动性能改善流动性%1泌水性矿渣微粉混凝土具有良好的黏聚性,因而显著改善了混凝土的泌水性。
%1强度在相同的混凝土强度等级与自然养护的条件下,矿渣微粉混凝土的早期强度比普通混凝土略低,但28d即以后的强度增长显著多于普通混凝土。
%1耐久性矿沿微粉混凝土的抗渗性明显优于普通混凝土,提高了混凝土抗氯离了渗透能力和抗硫酸盐侵蚀性。