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第四章 水泥混凝土

第四章 水泥混凝土. §4 － 1 概 述. 正在施工的秦山核电站. 一、混凝土的定义. 混凝土 由胶凝材料、细骨料、粗 骨料 、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过胶凝材料凝结硬化后，形成具有一定强度和耐久性的人造石材。 普通混凝土 由水泥、砂、石子、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过水泥凝结硬化后形成的，具有一定强度和耐久性的人造石材。又称为水泥混凝土，简称为“混凝土”。. 三峡工程钢筋混凝土重力坝. 二、混凝土的分类. 1 、按体积密度分 重混凝土 ρ 0 ＞ 2600kg/m 3 。

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第四章 水泥混凝土

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  1. 第四章 水泥混凝土

  2. §4－1 概 述 正在施工的秦山核电站

  3. 一、混凝土的定义 混凝土 由胶凝材料、细骨料、粗骨料、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过胶凝材料凝结硬化后，形成具有一定强度和耐久性的人造石材。 普通混凝土 由水泥、砂、石子、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过水泥凝结硬化后形成的，具有一定强度和耐久性的人造石材。又称为水泥混凝土，简称为“混凝土”。 三峡工程钢筋混凝土重力坝

  4. 二、混凝土的分类 1、按体积密度分 • 重混凝土 ρ0＞2600kg/m3。 • 普通混凝土 ρ0＝ 2000～ 2600kg/m3。 • 轻混凝土 ρ0＜1950kg/m3。 2、按胶凝材料分 • 水泥混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土等。 3、按用途分 • 结构混凝土、防水混凝土、道路混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、防辐射混凝土等 。

  5. 二、混凝土的分类 喷射混凝土施工 4、按生产和施工工艺分 • 预拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、离心混凝土、等。 5、按强度分 • 普通混凝土 ＜C60。 • 高强混凝土 ≥C60。 • 超高强混凝土 ≥100MPa。 6、按配筋情况分 • 素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土等。

  6. 三、混凝土的特点 优点 • 抗压强度高、耐久、耐火、维修费用低 ； • 原材料丰富、成本低； • 混凝土拌合物具有良好的可塑性； • 混凝土与钢筋粘结良好，一般不会锈蚀钢筋 。 缺点 • 抗拉强度低（约为抗压强度的1/10～1/20）、变形性能差； • 导热系数大〔约为1.8W/（m·K）〕； • 体积密度大（约为2400kg/m3左右）； • 硬化较缓慢。

  7. 四、普通砼的组成材料 四种材料： 水 水泥浆 水泥 水泥砂浆 砂子---细集料 砼 石子---叫粗集料 水泥浆的作用：硬化前起润滑作用； 硬化后起胶结作用。 例如：普通砼常见的破坏形式是 集料与水泥石的黏结面最先破坏。

  8. 普通混凝土的组成材料 砂子 水泥浆 石子

  9. 五、工程中对砼的基本要求 四个基本条件： 1、拌合物满足施工要求的和易性； 2、硬化后达到设计的强度； 3、硬化后具有与环境适应的耐久性； 4、满足以上要求的前提下经济合理， 尽量降低成本。

  10. §4－2 普通混凝土组成材料

  11. 混凝土的结构 混凝土体积构成 水泥石——25％左右 砂和石子——70％以上 孔隙和自由水—— 1％～ 5%。 组成材料的作用

  12. 一、水泥的选择 水泥选择主要两个方面： 1、水泥品种 2、强度等级

  13. 一、水泥的选择 1、品种的选择 根据混凝土的工程特点或所处的 环境条件，结合水泥性能，且考虑当地 生产的水泥品种情况等，进行合理地选 择。

  14. 一、水泥的选择 2、强度等级的选择 • 原则上，配制高强度等级的混凝 土，选择高强度等级的水泥； • 一般情况下，水泥强度等级为 混凝土强度等级的1.5～2.0倍； • 配制高强混凝土时，可选择水泥 强度等级为混凝土强度等级的 1倍左右。

  15. 二、砂的定义及分类 1、定义 砂是指粒径在4.75mm以下的颗粒。 2、分类 ① 按产源分 河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂等 天然砂 机制砂 砂 人工砂 混合砂

  16. 不同砂子配制砼的特点： （1）棱角多的砂子：胶结力强，和易性差， 需要水泥多。 （2）光滑的砂子：胶结力弱，和易性好， 需要水泥少。

  17. 二、砂的分类 ② 按技术要求分 Ⅰ类 宜用于强度等级大于C60的 混凝土； Ⅱ类 用于强度等级为C30～C60及抗冻、 抗渗或其他要求的混凝土； Ⅲ类 宜用于强度等级小于C30的混凝土 和建筑砂浆。

  18. 含泥量、石粉含量和泥块含量 表观密度、堆积密度、空隙率 有害物质含量 碱的含量 粗细程度和颗粒级配 坚固性 砂的技术性能 砂子技术性能

  19. 三、砂的技术质量要求 1、含泥量、泥块含量及石粉含量 含泥量：指粒径小于0.075mm的颗粒含量； 泥块含量：指粒径大于1.18mm，经水洗、 手捏后小于600μm的颗粒含量。 石粉含量：指人工砂中粒径小于0.075mm的 颗粒含量。

  20. 三、砂的技术质量要求 天然砂含泥量和泥块含量 人工砂石粉含量和泥块含量

  21. 三、砂的技术质量要求 2、有害物质含量 砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料等杂物，有害物质主要是云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯化物等。见下表。

  22. 三、砂的技术质量要求----粗细程度及颗粒级配三、砂的技术质量要求----粗细程度及颗粒级配 3、砂的粗细程度及颗粒级配 （1）砂的粗细程度： ① 指不同粒径的砂粒，混合在一起后的总体 的粗细程度。 ② 通常有粗砂、中砂与细砂之分。 ③ 在相同用量条件下，粗砂的总表面积较 小，需要包裹砂粒表面的水泥浆就少。 因此，一般用粗砂拌制混凝土比用细砂 所需的水泥浆为省。

  23. 三、砂的粗细程度及颗粒级配 混凝土用砂为何对粗细程度及颗粒 级配有要求？

  24. 配制砼选用什么样的砂子？ 1、砂子过粗：拌制的砼粘聚性差，易产生 分离、泌水现象。（故不宜过粗） 2、砂子过细：拌制的砼粘聚性好，但水泥浆相对少，流动性不好，要增大流动性只有增加水泥浆量，水泥用量增大。（故不宜过细） 综上：选用中砂最好。

  25. 砂子粗细的判别------筛分析法 方法：做试验，计算细度模数Mx，判别。 筛分析的方法 用一套孔径（净尺寸）为9.50、4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15㎜的标准筛，将500g的干砂试样由粗到细依次过筛，然后称得各筛余留在各个筛上的砂的重量，并计算出各筛上的分计筛余百分率ai及累计筛余百分率Ａi（各个筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和）。

  26. 砂筛分机 4.75mm 2.36mm 1.18mm 600μm 300μm 150μm

  27. 细度模数的计算公式为： 式中 ai-----分计筛余百分率，即该号筛的 筛余量除以试样总量； Ａi---累计筛余百分率，即该号筛与大于 该号各筛分计筛余百分率之和。 Mx为3.7~3.1为粗砂，3.0~2.3为中砂，2.2~1.6 为细砂。

  28. 例 ．某干砂500g的筛分结果如下表所列。试计算该砂的细度模数并评定其级配

  29. 三、砂的技术质量要求----级配 （2）砂的颗粒级配： 定义： 即表示砂中大小颗粒的搭配情况。 意义：（减少空隙） 在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充，为达到节约水泥和提高强度的目的，就应尽量减小砂粒之间的空隙。要减小砂粒间的空隙，就必须有大小不同的颗粒搭配。

  30. 三、砂的技术质量要求----粗细和级配 因此，在拌制混凝土时，砂的颗粒级配和粗细 程度应同时考虑。 当砂中含有较多的粗粒径砂，并以适当的中粒 径砂及少量细粒径砂填充其空隙，则可达到空隙 及总表面积均较小，这样的砂比较理想，不仅水 泥浆用量较少，而且还可提高混凝土的密实度与 强度。

  31. 三、砂的技术质量要求----级配 砂的颗粒级配区

  32. 三、砂的技术质量要求 4、砂的物理性质 （1）.表观密度、堆积密度及空隙率 • 表观密度ρs´＞2500kg/m3； • 松散堆积密度ρso´＞1350kg/m3； • 空隙率P′＜47%。 （2）砂的含水状态 （3）砂的坚固性

  33. 四、石子的技术质量要求 1、定义 粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料。 2、分类 （1）按产源分：卵石和碎石 碎石：棱角多，配制砼胶结力强，和易性差，需要水泥用量稍大。 卵石：棱角少，配制砼胶结力差，和易性好，水泥浆量少。

  34. 四、石子的技术质量要求 （2）按技术要求分： • Ⅰ类 宜用于强度等级大于C60的 混凝土； • Ⅱ类 用于强度等级为C30～C60及 抗冻、抗渗或其他要求的混凝土； • Ⅲ类 宜用于强度等级小于C30的 混凝土和建筑砂浆。

  35. 四、石子的技术质量要求 碎石、卵石含泥量和泥块含量 3、针片状颗粒含量 • 针状颗粒是指颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者； • 片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径0.4倍者； • 针片状颗粒不仅本身容易折断，而且会增加骨料的空隙率，使拌合物和易性变差，强度降低。见表。

  36. 四、石子的技术质量要求 碎石、卵石针片状颗粒含量 4、有害物质含量 卵石、碎石中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、 煤块和炉渣等杂物。见下表。

  37. 四、石子的技术质量要求 5、最大粒径（DM） （1）定义：粗骨料公称粒径的上限称为该粒 级的最大粒级的最大粒径。 （2）选择最大粒径的意义： 粗骨料最大粒径增大： 总表面积减小、空隙率减小、砼的密实性增大、减小水泥用量、减小发热量、减小体积硬化收缩。 这些对配制砼是有利的。

  38. 四、石子的技术质量要求---最大粒径 （3）水泥用量与DM关系 • 从经济上考虑 当最大粒径小于80mm时，水泥用量随最大粒径增加而减小， 当大于150mm后，节约水泥的效果却不明显。

  39. 四、石子的技术质量要求---最大粒径 （4）从结构上考虑 根据规定：混凝土用粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小净间距的3/4；对混凝土实心板，不宜超过板厚的1/2，且不得超过50mm。

  40. 骨料粒径太大使转换梁浇筑不密实

  41. 四、石子的技术质量要求-----颗粒级配 6、颗粒级配 （1）目的：为减少空隙率，改善混凝土拌合 物和易性及提高混凝土的强度，粗骨料也要求 有良好的颗粒级配。 （2）有连续级配与间断级配两种 • ① 连续级配：石子由小到大连续分级； • ② 间断级配：用小颗粒的粒级直接和大颗粒的 • 粒级相配，中间为不连续的级配，由于易产生 • 离析，应用较少。

  42. 四、石子的技术质量要求-----颗粒级配 （3）粗骨料颗粒级配应符合表4---9的要求； （4）石子二级配 例：小石：5—20mm； 中石：20—40mm。 试验：最优级配是多少？

  43. 7、物理力学性质 （1）强度：试验方法： 岩石立方体强度； 压碎指标 （2）坚固性：硫酸钠溶液法检验 （3）视密度、堆积密度、空隙率 （4）吸水率：颗粒越坚实、孔隙率越小、 吸水率越小、品质越好。

  44. 五、拌合用水的技术质量要求 1、混凝土拌合和养护用水按水源不同分为饮用 水、地表水、地下水和经适当处理的工业用水。 2、拌制和养护混凝土宜采用饮用水，当采用其它 来源水时，应符合《混凝土拌合用水标准》（JGJ63—1989）的规定。

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