5.模块五 混凝土（课件）- 《建筑材料》同步教学（机械工业版）

建筑材料 模块五 混凝土 5 任务一 了解混凝土 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 任务四 设计普通混凝土的配合比 任务五 了解混凝土外加剂 任务六 了解其他品种混凝土 任务七 进行混凝土性能检测 施工中的秦山核电站 压水堆有厚达1米左右的钢筋混凝土安全壳 CCTV主楼部分外框筒柱为外包混凝土钢骨柱 任务一 了解混凝土 三峡工程钢筋混凝土重力坝--- 世界上最大的水利枢纽工程 三峡大坝也是世界上最大的混凝土重力坝，混凝土浇筑量达１６００多万立方米。 　　所谓混凝土重力坝，是用混凝土浇筑，主要依靠坝体自身重量来抵抗上游的水压力及其他外荷载并保持大坝建筑稳定。世界各国修建于宽阔河谷处的高坝，多选择混凝土重力坝。这种坝体混凝土土方量较多，施工中需要严格的温度控制措施；坝顶可以溢流泄洪，坝体中可以布置泄流孔洞。 任务一 了解混凝土 任务一 了解混凝土 白莲崖碾压混凝土大坝 任务一 了解混凝土 杭州湾跨海大桥 任务一 了解混凝土 任务一 了解混凝土 任务一 了解混凝土 任务一 了解混凝土 任务一 了解混凝土 任务一 了解混凝土 耗材： 据初步核定，大桥共需要钢材76.7万吨，水泥129.1万吨，石油沥青1.16万吨，木材1.91万立方米，混凝土240万立方米，各类桩基7000余根，为国内特大型桥梁之最。南滩涂50米*16米箱梁采用整孔预制，大型平板车梁上运梁的工艺，开创了国内外重型梁运架的新纪录。 科技突破： 采取预制化、工厂化、大型化、变海上施工为陆上施工的施工方案，突破了长期来设计决定施工的理念。预制吊装的最大构件为长70米、宽16米、高4.0米、重2180吨的预应力混凝土箱梁，最长的构件为长度84米、直径1.6米的超长钢管桩，这种构件可称得上是举世无双。为了减轻海水中氯离子对大桥钢材和混凝土的腐蚀，保证大桥100年的寿命，设计者专门研制了一整套防治海水腐蚀的有效方案等等。 引导问题 1:混凝土如何分类 任务一 了解混凝土 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(狭义) 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、干体积密度为2000～2800kg/m3，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”。 任务一 了解混凝土 混凝土 按强度分类 按体积密度分类 按用途分类 按施工方法 按胶凝材料 普通混凝土 C10~C60 高强混凝土 C60~C100 超强混凝土 ≥C100 普通混凝土 2000~2500kg/m3 重混凝土 ＞2600kg/m3 结构/装饰/防水/道路/防辐射/耐热/耐酸/大体积/膨胀混凝土 水泥/聚合物/沥青/石膏/水玻璃混凝土 轻质混凝土 ＜1950kg/m3 泵送/喷射/碾压 任务一 了解混凝土 任务一 了解混凝土 任务一 了解混凝土 任务一 了解混凝土 任务一 了解混凝土 任务一 了解混凝土 任务一 了解混凝土 引导问题 2:普通混凝土的优缺点有哪些 任务一 了解混凝土 优点 耐水、耐久、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。 任务一 了解混凝土 引导问题 3:混凝土的发展方向有哪些 任务一 了解混凝土 1.高性能化 2.智能化 3.绿色发展 4.以工业废料代替水泥以实现节能减排 5.循环利用工业和建筑垃圾来提高混凝土的绿色度 任务一 了解混凝土 引导问题 1:普通混凝土主要组成材料有哪些 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 普通混凝土的四种基本组成材料： 水泥 砂子 石子 水 水泥浆 砂子 石子 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 混凝土的结构 水泥+水→水泥浆+砂→水泥砂浆+石子→混凝土拌合物→硬化混凝土 组成材料的作用 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 硬化前 硬化后 水泥+水 润滑作用 胶结作用 砂+石子 填充作用 骨架作用 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 （1）示意图 （2）实物图 图5.1 混凝土结构 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 品种的选择 配制普通混凝土的水泥品种，应根据混凝土的 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。 例：路面抢修工程——硅酸盐水泥 高温车间路面和抗硫酸盐——矿渣水泥 水库大坝——火山灰水泥 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 混凝土工程的特点或 所处的环境条件 优先选用 可以选用 不能选用 普通混凝土 在普通气候环境中的混凝土 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥 — 在干燥环境中的混凝土 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥 在高温环境中或长期处在水下的混凝土 矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥、 — 厚大体积的混凝土 矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 硅酸盐水泥快硬硅酸盐水泥 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 ２．水泥强度等级的选择 　(1)水泥强度等级1.5~2倍于混凝土强度等级 例如:42.5#水泥配制C25混凝土 (2)高强混凝土:(fcu>60) 水泥度等级0.9~1.5倍于混凝土强度等级 选择原则：水泥强度等级与混凝土强度等级相适应。 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 强度等级的选择 应当与混凝土的设计强度等级相适应。原则上，配制高强度等级的混凝土，选择高强度等级的水泥； 当水泥强度等级过高——水泥用量过低，和易性和耐久性差； 当水泥强度等级过低——水泥用量太多，降低水泥混凝土品质，收缩率加大。 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。 经验证明，配制C30以下的混凝土，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.1～1.8倍，配制Ｃ40以上的混凝土，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.0～1.5倍，同时宜掺入高效减水剂。 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 引导问题 2:普通混凝土细骨料 (即砂) 种类、特性及技术要求有哪些 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 骨 料 细骨料 （0.16～5mm之间） 粗骨料 大于5mm之间 天然砂 河沙、湖砂、海砂 人工砂 卵石 碎石 占砼体积 70%～80% 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 定义 砂是指粒径在0.16-5mm之间的颗粒。 分类 按产源分 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。 河砂、湖砂、海砂、和山砂等 砂 天然砂 人工砂 机制砂 混合砂 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 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.含泥量、泥块含量及石粉含量 含泥量是指粒径小于0.08mm的颗粒含量； 泥块含量是指粒径大于1.25mm，经水洗、手捏后小于630μm的颗粒含量； 石粉含量是指人工砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量。具体指标见表。 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 项 目 指 标 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 含泥量（质量计，%） ＜1.0 ＜3.0 ＜5.0 泥块含量（质量计，%） 0 ＜1.0 ＜2.0 天然砂含泥量和泥块含量 项 目 指 标 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 亚甲蓝试验 MB值＜1.40或合格 石粉含量（%） ＜3.0 ＜5.0 ＜7.0 泥块含量（%） 0 ＜1.0 ＜2.0 MB值≥1.40或不合格 石粉含量（%） ＜1.0 ＜3.0 ＜5.0 泥块含量（%） 0 ＜1.0 ＜2.0 人工砂石粉含量和泥块含量 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 3有害杂质 粘土、淤泥——粘附在砂粒表面妨碍水泥与砂的粘结，增大用水量，降低混凝土的强度和耐久性，并增大混凝土的干缩； 云母——表面光滑的层、片状物质，与水泥粘结性差，影响混凝土的强度和耐久性； 硫化物及硫酸盐——对水泥有侵蚀作用； 有机质——影响水泥的水化硬化； 海砂——含的氯化钠等氯化物对钢筋有锈蚀作用，因此，对使用海砂配制混凝土时，其氯盐含量(折算成NaCl)不应大于0.1%，对预应力钢筋混凝土结构，不宜采用海砂。 为保证混凝土的质量，砂中有害杂质的含量，应符合国家技术规范的规定。 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 项目 指标 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 含泥量(%，小于） 1.0 3.0 5.0 泥块含量(%，小于） 0 1.0 2.0 云母(按质量计)(%，小于） 1.0 2.0 2.0 轻物质(按质量计)(%，小于） 1.0 1.0 1.0 有机物（比色法） 合格 合格 合格 硫化物及硫酸盐(SO3质量计)（%，小于） 0.5 0.5 0.5 氯化物(以氯离子质量计)(%，小于) 0.01 0.02 0.06 表5-1 砂中有害物质含量（GB/T 14684—2001） 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 4 砂的坚固性 坚固性是指砂在气候、环境或其它物理因素作用下抵抗破裂的能力。 天然砂采用硫酸钠溶液进行坚固性试验，经5次循环后测其质量损失。 人工砂应进行压碎值测定。 具体规定见下表。 坚固性指标(GB/T 14684—2001) 项目 指标 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 质量损失（%，小于） 8 8 10 压碎指标(GB/T 14684—2001) 项目 指标 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 单级最大压碎指标(%，小于) 20 25 30 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 5 砂的颗粒级配和粗细程度 A.概念：不同粒径颗粒搭配的比例。 　　　　　　 　　　 单一粒径 两种粒径 三种粒径 结论:大小不同颗粒搭配(颗粒级配良好) ----减少砂石中空隙 -----减少水泥浆用量 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 6 砂的粗细程度 A.粗细程度---不同粒径的砂粒，混合在一起的总体的粗细程度。 结论:颗粒越小,总表面积越大,包裹砂子用的水泥浆越多,水泥用量较多。 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 砂的颗粒级配的测定 —筛分析法 砂的颗粒级配的评定和粗细程度一般用筛分析法来测定的。 筛分试验：用一套孔径（径尺寸）为9.5mm，4.75mm，2.36mm，1.18mm，0.6mm，0.3mm，0.15mm的标准筛（方孔筛）。称量500g的砂样过筛，称量筛子上残余的砂，计算出分计筛余、累计筛余、通过百分率。 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 分计筛余ai（%）：某号筛上的筛余量占试样总质量的百分率。 累计筛余Ai（%）：某号筛的分计筛余和大于某号筛的各筛分计筛余的总和。 通过百分率Pi（%）：通过某号筛的质量占试样总质量的百分率，即100与某号筛的累计筛余之差。 砂子-技术质量要求 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 国家规范将细度模数为3.7～1.6的普通混凝土用砂，以0.60mm筛孔（控制粒 级）的累计筛余百分率，划分成为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区三个级配区。 筛孔尺寸 （mm） 级 配 区 1区 2区 3区 累计筛余（%） 9.50 0 0 0 4.75 10-0 10-0 10-0 2.36 35-5 25-0 15-0 1.18 65-35 50-10 25-0 0.60 85-71 70-41 40-16 0.30 95-80 92-70 85-55 0.15 100-90 100-90 100-90 砂的集配区范围 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 砂的级配区曲线 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 配制混凝土时宜优先选用2区砂。 当采用1区砂时，应适当提高砂率，并保证足够的水泥用量，以满足混凝土的工作性； 当采用3区砂时，宜适当降低砂率，以保证混凝土的强度。 在实际工程中，若砂的级配不符合级配区的要求： 可采用人工掺配的方法来改善，即将粗、细砂按适当比例进行试配，掺合使用； 或将砂过筛，筛除过粗或过细的颗粒。 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 细度模数 细度模数是用于评价细集料粗细程度的指标： 式中：Mx——细度模数； A1、A2、A3、A4、A5、A6——分别为4.75mm、2.36mm、 1.18mm、600μm、300μm、150μm筛的累计筛余百分率，％。 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 根据细度模数可将砂分为： 　　　　 Mx=3.7～3.1为粗砂 　　　　Mx =3.0～2.3为中砂 　　　　 Mx=2.2～1.6为细砂 Mx =1.5～0.7为特细砂 结论：细度模数越大，砂越粗。 混凝土用砂要求:不宜过粗,不宜过细,最好采用中砂。 细度判定 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 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 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 2.细骨料的技术要求 (1)有害杂质含量 1)黏土和云母 2)有机质、硫化物及硫酸盐 3)氯离子 (2)颗粒形状及表面特征 (3) 坚固性 (4)粗细程度与颗粒级配 1)粗细程度 2)颗粒级配 3) 细度模数和颗粒级配的测定 细度模数公式 μ1= (β2+β3+β4+β5+β6)-5β1 100-β1 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 筛孔/mm 分计筛余量/ g 分计筛余率% 累计筛余率% 4.75 m1 2.36 m2 1.18 m3 0.60 m4 0.30 m5 0.15 m6 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 砂的筛分析试验 砂的表观密度试验 砂的堆积密度试验 砂的含泥量试验 砂的泥块含量试验 砂的试验 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 引导问题 3:普通混凝土粗骨料种类及技术要求有哪些 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 卵石 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 碎石 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 定义 粒径大于5mm的骨料称为粗骨料。 分类 按产源分：卵石和碎石 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。 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 1.粗骨料的种类 2.粗骨料的技术要求 (1) 有害杂质含量 (2)颗粒形态及表面特征 (3)粗骨料最大粒径 (4)粗骨料的颗粒级配 (5) 粗骨料的强度 (6) 粗骨料的坚固性 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 粗集料 技术要求 表观密度、堆积密度、空隙率 1 含泥量、泥块及石粉含量 2 针片状颗粒含量 3 有害物质 4 强度 5 颗粒级配 6 最大粒径 7 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 表观密度ρg´＞2500kg/m3； 松散堆积密度ρgo´＞1350kg/m3； 空隙率P′＜47%。 含泥量是指粒径小于0.08mm的颗粒含量； 泥块含量是指卵石、碎石中粒径大于5mm经水洗手捏后小于2.5mm的颗粒含量。具体指标见表。 表观密度、堆积密度、空隙率 1 含泥量、泥块及石粉含量 2 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 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【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。 项 目 指 标 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 含泥量（质量计，%） ＜0.5 ＜1.0 ＜1.5 泥块含量（质量计，%） 0 ＜0.5 ＜0.7 碎石、卵石含泥量和泥块含量 针片状颗粒含量 3 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 项 目 指 标 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 针、片状颗粒（%）（质量计） ＜5 ＜15 ＜25 碎石、卵石针片状颗粒含量 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。 项 目 指 标 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 有机物 合格 合格 合格 硫化物及硫酸盐（%） （SO3质量计） ＜0.5 ＜1.0 ＜1.0 有害物质 4 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 粗骨料比较理想的颗粒形状是三维长度相等或相近的球形或立方体形颗粒，而三维长度相差较大的针、片状颗粒粒形较差。 项　　目 指　　　标 I类 Ⅱ类 Ⅲ类 针、片状颗粒（按质量计）﹙＜﹚/% 5 15 25 碎石、卵石的针、片状颗粒含量 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 采用岩石抗压强度和压碎指标两种检验： 岩石抗压强度是将母岩制成50mm×50mm×50mm立方体试件，在水饱和状态下测定其极限抗压强度值。 压碎指标是将一定质量风干状态下9.50～19.0mm的颗粒装入标准圆模内，在压力机上按1kN/s速度均匀加荷至200kN并稳定，卸荷后用2.36mm的筛筛除被压碎的细粉，称出筛余量。按下式计算： 式中：Qc——压碎指标值 ； 　　　 　G1——试样的质量 ，g； 　　　　 G2——压碎后的筛余量，g。 强度 5 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 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。 粗骨料的颗粒级配有连续级配与间断级配两种。 连续级配是石子由小到大连续分级； 间断级配是指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。 项 目 指 标 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 碎石压碎指标（%） ＜10 ＜20 ＜30 卵石压碎指标（%） ＜12 ＜16 ＜16 碎石、卵石的压碎指标 颗粒级配 6 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒级的最大粒径。 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1/3，且不得超过40mm。 从施工上考虑 对泵送混凝土，粗骨料最大粒径与输送管内径之比碎石不宜大于1：3，卵石不宜大于1：2.5，高层建筑宜在1：3～1：4，超高层建筑宜在1：4～1：5。 从经济上考虑 当最大粒径小于80mm时，水泥用量随最大粒径减小而增加， 当大于150mm后，节约水泥的效果却不明显。 最大粒径 7 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 石子的筛分析试验 石子的表观密度试验 石子的堆积密度试验 石子的含泥量试验 石子的泥块含量试验 石子的技术指标 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 引导问题 4:如何选用混凝土拌和用水及养护用水 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 混凝土拌和用水及养护用水应符合《混凝用水标准》(JGJ 63-2006) 的规定。凡符合国家标准的生活饮用水，均可拌制各种混凝土。在无法获得水源的情况下，海水可拌制素混凝土，但不宜用于装饰混凝土，更不得拌制钢筋混凝土和预应力混凝土。值得注意的是，在野外或山区施工采用天然水拌制混凝土时，均应对水的有机质、和 SO4含量等进行检测，合格后方能使用。污染严重的河水或池塘水不得用于拌制混凝土 任务二 掌握普通混凝土的组成材料及其各项试验 引导问题 1:混凝土的性能包括什么 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 和易性是指施工时便于浇筑振捣密实并能保证混凝土均匀性。 混凝土经养护达到规定龄期，应达到设计要求的强度等级。 混凝土拌和物的和易性 强度 硬化后的混凝土，应具有与使用环境相适应的耐久性。 混凝土的各项材料的配合比经济合理，混凝土水泥用量少，成本低，能耗小，达到降低成本的作用。 耐久性 经济性 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 引导问题2:和易性的具体内容是什么 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 和易性指混凝土拌合物便于施工操作，能够达到结 构均匀、成型密实的性能。 和易性 粘聚性 保水性 流动性 易达结构均匀 易成型密实 好 好 保持水分 防止泌水 在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并且均匀密实地填满模板的性能 各组成材料之间具有一定的内聚力，在运输和浇注过程中不致产生离析和分层现象 保证混凝土 硬化后的质量 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 引导问题 3:如何评定混凝土和易性 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 定量测定拌合物的流动性、辅以直观经验评定粘聚性和保水性。 1.坍落度法 测定混凝土拌合物在自重作用下产生的变形值——坍落度（单位mm）。 适用范围： 集料最大粒径不大于40mm； 坍落度值不小于10mm的低塑性混凝土、塑性混凝土。 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 坍落度试验方法步骤 （1）将混凝土拌合物分三层装入标准坍落度筒中，每层插捣25次并装满刮平； （2）垂直向上将筒提起，混凝土拌合物由于自重将会向下坍落； （3）量测筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差（以mm计），即为坍落度。 坍落度越大，表示混凝土拌合物的流动性越大； 在进行坍落度试验的同时，应观察混凝土拌合物的粘聚性、保水性，以便全面地评定混凝土拌合物的和易性。 坍落度法 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 按《混凝土质量控制标准》（GB50164）的规定，塑性混凝土干硬性混凝土分别按坍落度 、维勃稠度分为四级。见下表。 名 称 代号 指标 混凝土拌合物 塑性混凝土 （坍落度≥10mm） 低塑性混凝土 塑性混凝土 流动性混凝土 大流动性混凝土 T1 T2 T3 T4 10mm～40mm 50mm～90mm 100mm～150mm ≥160mm 干硬性混凝土 （坍落度＜10mm） 超干硬性混凝土 特干硬性混凝土 干硬性混凝土 半干硬性混凝土 V0 V1 V2 V3 ＞31s 30s～21s 20s～11s 10s～5s 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施工条件、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法等来确定。 见下表。 结 构 种 类 坍落度，mm 基础或地面等的垫层，无配筋的大体积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构 10～30 板、梁和大型及中型截面的柱子等 30～50 配筋密列的结构（如薄壁、斗仓、筒仓、细柱等） 50～70 配筋特密的结构 70～90 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 引导问题4:影响和易性的主要因素有哪些 （1）水泥浆的稠度 水泥浆的稀稠，取决于水灰比的大小； 水灰比不能过大或过小，依据混凝土强度和耐久性要求合理地选用。水灰比过小，水泥浆稠，拌合物流动性就小，会使施工困难，混凝土拌合物难以保证密实成型。若水灰比过大，又会造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良，而产生流浆、离析现象，并严重影响混凝土的强度； 无论是水泥浆的多少或是水泥浆的稀稠，实际上都反映了用水量是对混凝土拌合物流动性起决定性作用的因素。因为在一定条件下，要使混凝土拌合物获得一定的流动性，所需的单位用水量基本上是一个定值。 不能单独用增减用水量（改变水灰比）的办法来改善砼的流动性，而应该保持水灰比不变的条件下用增减水泥浆的办法来改善。 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 （2）水泥浆的数量 在混凝土拌合物中，水泥浆包裹骨料表面，填充骨料空隙，使骨料润滑，提高混合料的流动性；在水灰比不变的情况下，单位体积混合物内，随水泥浆的增多，混合物的流动性增大； 若水泥浆过多，超过骨料表面的包裹限度，就会出现流浆现象，这既浪费水泥又降低混凝土的性能；如水泥浆过少，达不到包裹骨料表面和填充空隙的目的，使粘聚性变差，流动性低，不仅产生崩塌现象，还会使混凝土的强度和耐久性降低； 混合物中水泥浆的数量以满足流动性要求为宜。 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 （3）砂率 砂率是指混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率； 在混合料中，砂是填充石子间空隙，并以砂浆包裹在石子外表面减少粗骨料颗粒间的摩擦阻力，赋予混凝土拌和物一定的流动性； 砂率过大时，骨料的总表面积及空隙率都会增大，在水泥浆含量不变的情况下，相对地水泥浆显得少了，减弱了水泥浆的润滑作用，导致混凝土拌和物流动性降低； 如果砂率过小，又不能保证粗骨料之间有足够的砂浆层，也会降低混凝土拌和物的流动性，而且会严重影响其粘聚性和保水性，容易造成离析、流浆。 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 结论： 砂率既不能过大，也不能过小，应有一个合理砂率值； 当砂率适宜时，砂不但填满石子间的空隙，而且还能保证粗骨料间有一定厚度的砂浆层以减小粗骨料间的摩擦阻力，使混凝土拌和物有较好的流动性且能保持粘聚性和保水性良好，这个适宜的砂率称为合理砂率； 合理砂率可通过试验、计算、查表等方法确定。 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 合理砂率的确定 合理砂率是指在水泥浆数量一定的条件下，能使拌合物的流动性（坍落度T）达到最大，且粘聚性和保水性良好时的砂率；或者是在流动性（坍落度T）、强度一定，粘聚性良好时，水泥用量最小的砂率。 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 1.组成材料及其用量之间的关系 ①水泥浆数量和单位用水量； ②骨料的品种、级配和粗细程度； ③砂率 ； ④外加剂 。 见下图。 2.施工环境的温度、湿度、搅拌制度及施工工艺等。 水泥 水① 砂 石子 外加剂④ 水泥浆① 骨料② 混凝土拌合物 决定流动性；保持水灰比不变增减水泥浆数量改善流动 合理的砂率可获得良好的粘聚性和保水性；原则：使总表面积小、孔隙率小 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 采用合理砂率； 改善砂石的级配； 掺外加剂或掺合料； 根据环境条件，注意坍落度的现场控制； 在水灰比不变的条件下，适当增加水泥浆的用量，可增大拌合物的流动性； 在砂率不变的条件下，适当增加砂石的用量，可减小拌合物的流动性。 掺外加剂的混凝土 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 引导问题 5:坍落度应如何选择? 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 选择混凝土拌合物的坍落度，应根据结构构件截面尺寸的大小、配筋的疏密、施工捣实方法和环境温度来确定。当构件截面尺寸较小时或钢筋较密，或采用人工插捣时，坍落度可选择大些。反之，如构件截面尺寸较大或钢筋较疏，或者采用振动器振捣时，坍落度可选择小些。当环境温度在30℃以上时，由于水泥水化和水分蒸发的加快，混凝土拌合物流动性下降加快，在混凝土配合比设计时，应将混凝土拌合物坍落度提高15mm～25mm。 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 引导问题 6: 混凝土的技术性质有哪些 混凝土强度的种类 混凝土强度 抗拉强度 抗剪强度 抗压强度 握裹强度 轴心抗压强度 立方体抗压强度 钢筋与混凝土的粘结强度 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 1.立方体抗压强度 以边长为150mm的标准立方体试件，在温度为20±2℃，相对湿度为95％以上的潮湿条件下或者在Ca（OH）2饱和溶液中养护，经28d龄期，采用标准试验方法测得的抗压极限强度。用fcu表示。 当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表： 标准试验方法是指《普通混凝土力学性能试验方法》（GB/T50081－2002 ），详见实验部分。 试件种类 试件尺寸，mm 粗骨料最大粒径，mm 换算系数 标准试件 150×150×150 40 1.00 非标准试件 100×100×100 30 0.95 200×200×200 60 1.05 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 抗 压 试 验 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 混凝土强度等级 按混凝土立方体抗压强度标准值划分的级别。以“C”和混凝土立方体抗压强度标准值（fcu,k）表示，主要有C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80等十五个强度等级。 立方体抗压强度标准值（fcu,k ） ，是立方体抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%。 强度等级表示的含义： 强度的范围：某混凝土，其fcu＝30.0～34.9MPa； 某混凝土，其fcu≥30.0MPa的保证率为95%。 C30 “C”代表“混凝土”。 “30”代表fcu,k＝30.0MPa； 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 2.轴心抗压强度 采用150mm×150mm×300mm的棱柱体试件。在立方体抗压强度为0～55MPa范围内fcp=（0.7～0.8）fcu 。在结构设计计算时，一般取fcp＝0.67fcu。 非标准尺寸的棱柱体试件的截面尺寸为100mm×100mm和200mm×200mm，测得的抗压强度值应分别乘以换算系数0.95和1.05。 F F 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 轴心抗压强度试验示意图 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 混凝土是脆性材料，其抗拉强度只有抗压强度的1/10～1/20。所以在钢筋混凝土结构设计中配置钢筋来承受结构中的拉力。 砼 钢筋 3、抗拉强度 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 影响抗压强度的因素 （1）水泥的强度和水灰比 式中：fcu——混凝土28d龄期的抗压强度值，MPa； fce——水泥28d抗压强度的实测值，MPa； ——混凝土灰水比，即水灰比的倒数； αa、αb——回归系数。 当混凝土水灰比值在0.40～0.80之间时越大，则混凝土的强度越低； 水泥强度越高，则混凝土强度越高。 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 （2）养护条件 在保证足够湿度情况下，温度越高，水泥凝结硬化速度越快，早期强度越高； 低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0℃以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。 混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度，以保证混凝土不断地凝结硬化。 （3）骨料的影响 碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强度较高； 卵石呈圆形或卵圆形，表面光滑，与水泥石的粘结强度较低。 在水泥石强度及其它条件相同时，碎石混凝土的强度高于卵石混凝土的强度。 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 抗压强度 养护温度对混凝土强度的影响 4℃ 38℃ 21℃ 13℃ 3 0 7 14 21 28 龄期 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 湿度的影响 　《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204—2002)规定，在混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以覆盖并保湿养护。 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 （4）龄期 龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。 在正常的养护条件下，混凝土的抗压强度随龄期的增加而不断发展，在7～14d内强度发展较快，以后逐渐减慢，28d后强度发展更慢。 由于水泥水化的原因，混凝土的强度发展可持续数十年。 当采用普通水泥拌制的、中等强度等级的混凝土，在标准养护条件下，混凝土的抗压强度与其龄期的对数成正比。 式中： fn、f28——分别为n、28天龄期的抗压强度，MPa。 n≥3 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 （5）.试验条件 ① 试件尺寸 　相同的混凝土，试件尺寸越小测得的强度越高。 ② 试件的形状 当试件受压面积(a×a)相同，而高度(h)不同时，高宽比(h/a)越大，抗压强度越小。 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 试件尺寸 　 　 150 200 200 100 标准 试件 试件形状示意图 100 150 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 ③ 表面状态 ：试件表面有、无润滑剂，其对应的破坏形式不一，所测强度值大小不同。 ④ 加荷速度 ：加荷速度较快时，材料变形的增长落后于荷载的增加，所测强度值偏高。我国标准规定混凝土抗压强度的加荷速度为：0.3～0.8MPa/s，且应连续均匀地加荷。 试块破坏后呈棱锥体 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 例．配制混凝土时，制作1０cm×10cm×10cm立方体试件 ３块，在标准条件下养护7d后，测得破坏荷载分别为140kN、135kN、 145kN试估算该混凝土28d的标准立方体抗压强度。解7ｄ龄期时： １０ｃｍ混凝土立方体的平均强度为： 换算为标准立方体抗压强度： ２８ｄ龄期时： 该混凝土２８ｄ的标准立方体抗压强度为22.7ＭPa。 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 6.提高混凝土强度的措施 （1）采用高强度等级水泥； （2）采用单位用水量较小、水灰比较小的干硬性混凝土； （3）采用合理砂率，以及级配合格、强度较高、质量良好的碎石； （4）改进施工工艺，加强搅拌和振捣； （5）采用加速硬化措施，提高混凝土的早期强度； （6）在混凝土拌合时掺入减水剂或早强剂。 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 混凝土在硬化和使用过程中，由于受物理、化学及力学等因素的影响，常会发生各种变形，这些变形是导致混凝土产生裂缝的主要原因之一，从而影响混凝土的强度及耐久性。 荷载作用下的变形 非荷载作用下的变形 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 1．化学收缩 混凝土在硬化过程中，由于水泥水化生成物的固相体积，小于水化前反应物的总体积，从而致使混凝土产生体积收缩，此称化学减缩。 混凝土的化学收缩是不能恢复的，其收缩量随混凝土硬化龄期的延长而增加，一般在40d内渐趋稳定。泥凝土的化学收缩值很小(小于1％)，对混凝上结构物没有破坏作用，但在混凝土内部可能产生微细裂缝。 混凝土的变形-非荷载作用下 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 2．干湿变形 混凝土因周围环境的湿度变化，会产生干缩湿胀变形，这种变形是由于混凝土中水分的变化所致。混凝土中的水分自由水(即孔隙水)、毛细管水及凝胶粒子表面的吸附水等三种。当后两种水发生变化时，混凝土就会产生干湿变形。 当混凝土在水中硬化时，由于凝胶体中胶体粒子表面的吸附水膜增厚，胶体粒子间距离增大，这时混凝土会产生微小的膨胀，这种湿胀对混凝土无危害影响。 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 当混凝土在空气中硬化时，首先失去自由水，继续干燥时则毛细管水蒸发，这时将使毛细孔中负压增大而产生收缩力。再继续受干燥则吸附水蒸发，从而引起胶体失水而紧缩。以上这些作用的结果就致使混凝土产生干缩变形。 干缩后的混凝土若再吸水变湿时，具干缩变形大部分可恢复。混凝土的干缩变形对混凝土危害较大，它可使混凝土表面产生较大的拉应力而引起许多裂纹，从而降低混凝土的抗渗、抗冻、执侵蚀等耐久性能。 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 影响混凝土干缩变形的主要因素： (1)水泥的用量、细度及品种的影响 (2)水灰比的影响 (3)骨料质量的影响 (4)混凝土施工质量的影响 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 3．温度变形 混凝土和其他材料一样．也会随着温度的变化而产生热胀冷缩变形。 混凝土的温度膨胀系数为(0.6~1.3)×10-5/℃之间，一般取1.0×10-5/℃，即温度每改变1℃，1m长的混凝土将产生0.01mm的膨胀或收缩变形。混凝土的温度变形对大体积混凝土(指最小边尺寸在1 m以上的混凝土结构)、纵长的混凝土结构及大面积混凝土工程等极为不利，易使这些混凝土造成温度裂缝。 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 混凝土是热的不良导体，传热很慢，因此在大体积混凝土硬化初期，由于内部水泥水化放热而积聚较多热量，造成混凝土内外温差很大，从而导致混凝土内部热胀大大超过混凝土表面的膨胀变形，使混凝土表面产生较大拉应力而遭开裂破坏。为此，大体积混凝土施工常采用低热水泥，并掺加缓凝剂及采取人工降温等措施。 对纵长的混凝土结构和大面积混凝土工程，为防止其受大气温度影响而产生开裂，常采取每隔一段距离设置一道伸缩缝，以及在结构中设置温度钢筋等措施。 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 1.混凝土在短期荷载作用下的变形 混凝土是一种多相复合材料，它是一种弹塑性体，其应力与应变的关系不是直线，而是曲线。 混凝土在压力作用下的应力-应变曲线 混凝土的变形-荷载作用下 在应力—应变曲线上任一点的应力σ与其应变ε的比值，称作混凝土在该应力下的弹性模量。它反应混凝土所受应力与所产生应变之间的关系。 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 影响混凝土弹性模量的因素： ①混凝土的强度。混凝土的强度越高，弹性模量越大； ②骨料的含量。骨料的含量越多，弹性模量越大，混凝土的弹性模量越高； ③混凝土的水灰比较小，养护较好及龄期较长时，混凝土的弹性模量就较大。 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 2.混凝土在长期荷载作用下的变形 在长期荷载作用下，随时间而增长的变形称为徐变。 　 混凝土的应变与持荷时间的关系 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 徐变作用原理： 一般认为是由于在长期荷载作用下，水泥石中的凝胶体产生粘性流动， 向毛细管内迁移，或者凝胶体中的吸附水或结晶水向内部毛细管迁移渗透 所致。 徐变对结构物的有利方面： 可消除钢筋混凝土内的应力集中，使应力产生重分配，从而使结构物中局部集中应力得到缓和； 对大体积混凝土则能消除一部分内于温度变形所产生的破坏应力。 不利影响： 使预应力钢筋混凝土的预应力值受到损失。 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 1.耐久性的主要内容 （1）抗渗性 混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的能力。 混凝土的抗渗性用抗渗等级表示。是以28d龄期的标准试件，按规定方法进行试验时所能承受的最大静水压力来确定。可分为P4、P6、P8、P10和P12等五个等级，分别表示混凝土能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0和1.2MPa的静水压力而不发生渗透。 （2）抗冻性 混凝土的抗冻性是指混凝土在饱和水状态下，能抵抗冻融循环作用而不发生破坏，强度也不显著降低的性质。 用抗冻等级表示。抗冻等级是以28d龄期的混凝土标准试件，在饱和水状态下，强度损失不超过25％，且质量损失不超过5％时，所能承受的最大冻融循环次数来表示，有F10、F15、F25、F50、F100、F200、F250和F300等九个等级。 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 （3）抗侵蚀性 混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥石的抗侵蚀性。 合理选择水泥品种、提高混凝土制品的密实度均可以提高抗侵蚀性。 （4）抗碳化性 混凝土的碳化主要指水泥石的碳化。 混凝土碳化，使其碱度降低，从而使混凝土对钢筋的保护作用降低，钢筋易锈蚀；引起混凝土表面产生收缩而开裂。 （5）碱集料反应 碱集料反应是指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与集料中碱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。 应严格控制水泥中碱的含量和集料中碱活性物质的含量。 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 2.提高混凝土耐久性的措施 （1）合理选择混凝土的组成材料 根据混凝土工程特点或所处环境条件，选择水泥品种； 选择质量良好、技术要求合格的骨料。 （2）提高混凝土制品的密实度 严格控制混凝土的水灰比和水泥用量。见下页表。 选择级配良好的骨料及合理砂率，保证混凝土的密实度。 掺入适量减水剂，提高混凝土的密实度。 严格按操作规程进行施工操作。 （3）改善混凝土的孔隙结构 在混凝土中掺入适量引气剂，可改善混凝土内部的孔结构，封闭孔隙的存在，可以提高混凝土的抗渗性、抗冻性及抗侵蚀性。 任务三 掌握普通混凝土性能及技术性质 环境条件 结构物类别 最大水灰比 最小水泥用量 素 混凝土 钢筋 混凝土 预应力 混凝土 素 混凝土 钢筋 混凝土 预应力混凝土 1.干燥环境 正常的居住或办公用房屋内 不作规定 0.65 0.60 200 260 300 2.潮湿环境 无冻害 高湿度的室内部件 室外部件 在非侵蚀性土和（或）水中的部件 0.70 0.60 0.60 225 280 300 有冻害 经受冻害的室外部件 在非侵蚀性土和（或）水中且经受冻害的部件 高湿度且经受冻害的室内部件 0.55 0.55 0.55 250 280 300 3.有冻害和除冰剂的潮湿环境 经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部件 0.50 0.50 0.50 300 300 300 混凝土最大水灰比和最小水泥用量的规定（JGJ55－2000） 任务四 设计普通混凝土的配合比 引导问题 1:混凝土配合比设计应符合哪些基本要求 混凝土的配合比 是指混凝土各组成材料用量之比。 主要有“质量比”和“体积比”两种表示方法。工程中常用“质量比”表示。 质量配合比的表示方法 （1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。例如水泥mc＝300kg，砂ms＝720kg，石子mg＝1200kg，水mw＝180kg。 （2）以各组成材料用量之比表示。例如上例也可表示为：mc： mw ：ms：mg＝1：0.6：2.4：3.6 或 mc： ms：mg＝1：2.4：4，水灰比W/C=0.6 任务四 设计普通混凝土的配合比 任务四 设计普通混凝土的配合比 混凝土中各组成材料之间的比例关系即为混凝土的配合比 混凝土配合比设计 选料 配料 根据工程设计和施工要求，选择适合的原材料 根据混凝土的技术要求，确定各组成材料的用量 任务四 设计普通混凝土的配合比 引导问题 2:进行混凝土配合比之前，应准备哪些资料 任务四 设计普通混凝土的配合比 满足混凝土施工所要求的和易性； 满足结构设计的强度等级要求； 满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求； 符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。 任务四 设计普通混凝土的配合比 如何确定混凝土配合比设计基本参数 任务四 设计普通混凝土的配合比 水灰比（ mw/mc ）、单位用水量（mw）和砂率（βs）是混凝土配合比设计的三个基本参数。 水泥 水 砂 石子 水泥浆 骨料 混凝土 单位用水量mw 砂率βw 水灰比 mw/mc 与强度、耐久性有关 与流动性有关 与粘聚性、保水性有关 任务四 设计普通混凝土的配合比 引导问题4：混凝土配合比设计的步骤有哪些 任务四 设计普通混凝土的配合比 Ⅰ初步计算配合比 Ⅲ 实验室配合比 Ⅱ 基准配合比 Ⅳ 施工配合比 调整坍落度 校核强度、耐久性 扣减工地砂石含水量 任务四 设计普通混凝土的配合比 初步配合比 基准配合比 试验室配合比 施工配合比 调整坍落度 校核强度、耐久性 考虑现场砂、石含水量 任务四 设计普通混凝土的配合比 1.计算施工配制强度 fcu,0 式中: fcu,0——混凝土配制强度，MPa； fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值，即混凝土强 度等级值，MPa； σ——混凝土强度标准差，MPa。 任务四 设计普通混凝土的配合比 1.计算施工配制强度 fcu,0 有统计资料时, 混凝土强度标准差宜根据同类混凝土统计资料确定，并应符合以下规定: 计算时，强度试件组数不应少于25组； 当混凝土强度等级为C20和C25级，其强度标准差计算值σ＜2.5MPa时，取σ＝2.5MPa；当混凝土强度等级等于或大于C30级，其强度标准差计算值σ＜3.0MPa时，取σ＝3.0MPa； 当无统计资料计算混凝土强度标准差时: 其值按现行国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》 （GB50204）的规定取用。 A B 任务四 设计普通混凝土的配合比 强度等级 ＜C20 C20～C35 ≥C35 标准差σ，MPa 4.0 5.0 6.0 混凝土强度标准差 任务四 设计普通混凝土的配合比 2.确定水灰比mw/mc （1）按混凝土强度要求计算水灰比 式中： A、B——回归系数；应根据工程所用的水泥、集料，通过试验由建立的水灰比与混凝土强度关系式确定；当不具备上述试验统计资料时，可取碎石混凝土 A＝0.46，B＝0.07；卵石混凝土A＝0.48，B＝0.33。 fce——水泥28d抗压强度实测值，MPa。 任务四 设计普通混凝土的配合比 2.确定水灰比mw/mc （2）复核耐久性 为了使混凝土耐久性符合要求，按强度要求计算的水灰比值不得超过规定的最大水灰比值(表5-14)，否则混凝土耐久性不合格，此时取规定的最大水灰比值作为混凝土的水灰比值。 任务四 设计普通混凝土的配合比 3 确定用水量（m wo） 用水量主要控制了混凝土拌合物的流动性，而流动性主要以坍落度来表示； 单位用水量的确定： 应根据混凝土施工要求的坍落度（P88表5-11）和已知的粗颗粒的种类以及最大粒径Dmax查P89，表5-12可得。 任务四 设计普通混凝土的配合比 www.nordridesign.com 例如：要求设计一混凝土梁，已知粗颗粒为卵石，且最大粒径 Dmax=20mm,试求单位用水量？ 解： 思路： 应根据混凝土施工要求的坍落度（P88表5-11）和已知的粗颗粒的种类以及最大粒径Dmax查P89，表5-12可得。 （1）查 P88表5-11，可得梁的坍落度T=（30~50） (2)查 P89表5-12,可得单位用水量： mW0=180kg/m3. ？思考题：如果改为碎石，则单位用水量为多少？ mW0=195kg/m3. 任务四 设计普通混凝土的配合比 4.计算水泥用量C0 （1）计算 （2）复核耐久性 将计算出的水泥用量与规定的最小水泥用量比较：如计算水泥用量不低于规定的最小水泥用量，则耐久性合格；否则耐久性不合格，此时应取规定的最小水泥用量。 任务四 设计普通混凝土的配合比 例如：要求设计一室内钢筋混凝土梁，已知粗颗粒为卵石，且最大粒径Dmax=20mm,水灰比W/C=0.6，试确定单位水泥用量？ （2）根据定义确定单位水泥用量： （3）再根据结构的类型和使用的环境， 查P101，表5.14,可得最小水泥用量为260 kg/m3. 取（2）、（3）计算结果的较大值作为我们的单位水泥用量，即mco=300kg/m3 任务四 设计普通混凝土的配合比 5、 确定混凝土的砂率 主要根据水灰比、骨料的类型（卵石或碎石）以及最大粒径确定； 砂率主要通过查表法确定： 查P104表5-16混凝土砂率选用表。 例：要求设计一室内钢筋混凝土梁，已知粗颗粒为卵石，且最大粒Dmax=20mm,水灰比W/C=0.6，试确定混凝土的砂率？ 解：查表5.16可得： 砂率 =（32~37）%， 具体计算时，我们可以取 =35% 混凝土砂率，％ 水灰比mw/mc 卵石最大粒径，mm 碎石最大粒径，mm 10 20 40 16 20 40 0.40 26～32 25～31 24～30 30～35 29～34 27～32 0.50 30～35 29～34 28～33 33～38 32～37 30～35 0.60 33～38 32～37 31～36 36～41 35～40 33～38 0.70 36～41 35～40 34～39 39～44 38～43 36～41 任务四 设计普通混凝土的配合比 任务四 设计普通混凝土的配合比 6.计算砂、石子用量S0、G0 （1）体积法 又称绝对体积法。 1m3混凝土中的组成材料—— 水泥、砂、石子、水经过拌合均匀、成型密实后，混 凝土的体积为1m3，即： Vc + Vs + Vg + Vw + Va ＝1 任务四 设计普通混凝土的配合比 解方程组，可得S0、G0 。 式中:ρc、ρs、ρg、ρw——分别为水泥的密度、砂的表观密度、石子的表观密度、水的密度，kg/m3。水泥的密度可取2900～3100kg/m3； α——混凝土的含气量百分数，在不使用引气型 外加剂时，可取α＝1。 （2）假定表观密度法 假定表观密度法又称为质量法。 假定混凝土拌合物的表观密度ρ0h ，kg/m3。 任务四 设计普通混凝土的配合比 解方程组可得S0、G0。 式中：C0、S0、G0、W0——分别为1m3混凝土中水泥、砂、石子、水的用量，kg； ρ0h——1m3混凝土拌合物的假定质量，kg。可取2350-2450kg/m3。 SP——混凝土砂率。 任务四 设计普通混凝土的配合比 （1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。 （2）以组成材料用量之比表示：mc0：ms0：mg0＝1：x：y， mw/mc ＝？。 通过上述5步，我们求出了单位体积（1m3)混凝土中水泥、水、砂和石的用量分别为：mco、mwo、mso和mgo 于是混凝土的初步配合比为： 水泥、水、砂和石的用量之比为：mco： mwo ： mso：mgo， 从初步配合比的设计步骤来看，许多参数都是通过查表或经验公式求得； 因此、由初步配合比配置而成的混凝土拌合物可能达不到和易性和强度的要求； 故必须进一步调整和确定配合比————— 即进行所谓的实验室配合比设计。 任务四 设计普通混凝土的配合比 引导问题5：如何进行混凝土配合比试配以及基准配合比 任务四 设计普通混凝土的配合比 1.试配 按基准配合比称取一定质量的组成材料，拌制15L或25L混凝土，分别测定其和易性、强度。 2.调整 （1）调整和易性，确定基准配合比 测拌合物坍落度，并检查其粘聚性和保水性能： 如实测坍落度小于或大于设计要求，可保持水灰比不变，增加或减少适量水泥浆； 如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂率；每次调整后再试拌，直到符合要求为止。 记录好各种材料调整后用量，并测定混凝土拌合物的实际体积密度（ρ0h）。 任务四 设计普通混凝土的配合比 （2）检验强度，确定试验室配合比 一般采用三个不同的配合比； 其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少0.05； 另外两个配合比的用水量应该与基准配合比相同，但砂率值可做适当调整（增加或减少1%）并测定体积密度； 各种配比制作两组强度试块，标准养护28d进行强度测定，选择强度大于试配强度、水泥用量又少的配合比作为满足要求的所需配合比。 任务四 设计普通混凝土的配合比 引导问题6：如何确定混凝土检验强调及实验室配合比 3.设计配合比的确定 （1）根据试验得出的混凝土强度与其相应的灰水比（mc/mw）关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu,0）相对应的灰水比，确定1m3混凝土中的组成材料用量： ①单位用水量（mw）应在基准配合比用水量的基础上，根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整确定； ②水泥用量（mc）应以用水量乘以选定出来的灰水比计算确定； ③粗集料和细集料用量（ms、mg）应在基准配合比的用量基础上，按选定的灰水比进行调整后确定。 任务四 设计普通混凝土的配合比 任务四 设计普通混凝土的配合比 （2）经试配确定配合比后，按下列步骤进行校正： ①按上述方法确定的各组成材料用量按下式计算混凝土的体积密度计算值ρc,c： ρc,c＝C0+ S0+G0+W0 ②应按下式计算混凝土配合比校正系数δ： 式中： ρc,t——混凝土体积密度实测值，kg/m3； ρc,c——混凝土体积密度计算值，kg/m3。 ③当体积密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2％时，按（1）条确定的配合比即为设计配合比；当二者之差超过2％时，应将配合比中各组成材料用量均乘以校正系数δ，得到设计配合比。 任务四 设计普通混凝土的配合比 某混凝土试样试拌调整后，各种材料的用量分别为：水泥3.1kg,水1.86kg,砂6.20kg,石子12.85kg,实测其表观密度为2450kg/m3, 求1m3混凝土中各种材料的实际用量？ 任务四 设计普通混凝土的配合比 引导问题7：如何确定混凝土施工配合比 假定现场砂、石子的含水率分别为x％和y%，则施工配合比中1m3混凝土的各组成材料用量分别为： C’＝C S’＝S（1+x％） G’＝G（1+y％） W’＝W－S×x％－G×y％ 施工配合比可表示为： 任务四 设计普通混凝土的配合比 例题 某工程现浇室内钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为C30。施工采用机械拌合和振捣，选择的混凝土拌合物坍落度为30～50mm。施工单位无混凝土强度统计资料。所用原材料如下： 水泥：普通水泥，强度等级42.5MPa，实测28d抗压强度48.0MPa，密度ρc＝3.1g/cm3; 砂：中砂，级配2区合格。表观密度ρs＝2.65g/cm3; 石子：卵石，5～40mm。表观密度ρg＝2.60g/cm3; 水：自来水，密度ρw＝1.00g/cm3。 试用体积法和质量法计算该混凝土的初步配合比。 任务四 设计普通混凝土的配合比 任务四 设计普通混凝土的配合比 3. 确定用水量W0 根据题意，骨料为中砂，卵石，最大粒径为40mm，查表4-9取W0＝160kg。 4. 计算水泥用量C0 （1）计算： （2）复核耐久性：查表4-11经复核，耐久性合格。 5. 确定砂率SP 根据题意，采用中砂、卵石（最大粒径40mm）、水灰比0.50，查表4-10 SP＝28％～33％，取SP＝30％。 6. 计算砂、石子用量S0、G0 任务四 设计普通混凝土的配合比 （1）体积法 将数据代入体积法的计算公式，取α＝1，可得： 解方程组，可得S0＝570kg、G0＝1330kg。 （2）质量法 假定混凝土拌合物的质量为mcp＝2400kg，将数据代入质量法计算公式，得： S0 + G0＝2400－320－160 解方程组，可得S0＝576kg、G0＝1344kg。 任务四 设计普通混凝土的配合比 结论： （1）体积法 C0:S0:G0＝320:570:1330＝1:1.78:4.16， W/C ＝0.50； （2）质量法 C0:S0:G0＝320:576:1344＝1:1.80:4.20， W/C ＝0.50。 任务四 设计普通混凝土的配合比 已知混凝土经试拌调整后，各项材料用量为：水泥3.10kg，水1.86kg ，砂6.24kg ，碎石12.8kg，并测得拌和物的表观密度为2500kg∕m3，试计算： （1）每方混凝土各项材料的用量为多少？ （2）如工地现场砂子含水率为2.5％，石子含水率为0.5％，求施工配合比。 任务四 设计普通混凝土的配合比 某混凝土的实验室配合比为1∶2.1∶4.0，W/C=0.60，混凝土的表观密度为2 410 kg/m3。求1 m3混凝土各材料用量。 任务五 了解混凝土外加剂 引导问题 1: 混凝土外加剂按其功能分类有哪些 任务五 了解混凝土外加剂 1)改善新拌混凝土流动性的外加剂有普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂和泵送减水剂。 2) 调节混凝土凝结时间和硬化性能的外加剂有速凝剂、缓凝剂和早强剂等 3) 改善混凝土耐久性的外加剂有抗冻剂、防水剂等。 4) 调节混凝土含气量的外加剂有引气剂和消泡剂。 5) 提高混凝土特殊性能的外加剂有膨胀剂、养护剂、防锈剂等 任务五 了解混凝土外加剂 引导问题 2:常用的混凝土外加剂有哪些 任务五 了解混凝土外加剂 1、减水剂 (1) 减水剂的主要功能 1) 配合比不变时显著提高流动性。 2) 流动性和水泥用量不变时，减少用水量，降低水胶比 3) 流动性和强度不变时，节约水泥用量，降低成本。 4)配置高强高性能混凝土 (2) 减水剂的作用机理 1)分散作用 2)润滑作用 任务五 了解混凝土外加剂 (3)常用减水剂品种 1)本质素系减水剂 2) 蔡磺酸盐系减水剂 3) 树脂系减水剂 4) 糖蜜类减水剂 2.早强剂 1) 氯盐类早强剂 2) 硫酸盐类早强剂 3) 有机胺类早强剂 4)复合早强剂 任务五 了解混凝土外加剂 3.引气剂 1)改善混凝土拌合物的和易性 2) 提高混凝土的抗渗性和抗冻性 3) 混凝土强度会有所降低 4.缓凝剂 缓凝剂是指能延缓混凝土凝结时间，而不显著影响混凝土后期强度的外加剂 任务五 了解混凝土外加剂 5，速凝剂 速凝剂是指能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。 6.防冻剂 1)防冻组分 2)引气组分 3)早强组分 4)减水组分 7.膨胀剂 膨胀剂是指能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂 任务五 了解混凝土外加剂 8.防水剂 1)无机化合物类:氯化铁、硅灰粉末、错化合物等。 2)有机化合物类:脂肪酸及其盐类、有硅表面活性剂(甲基硅醇钠、乙基硅醇钠、聚乙基基硅氧烷)、石蜡、地沥青、橡胶及水溶性树脂孚液等。 3)混合物类:无机类混合物、有机类混物、无机类与有机类混合物。凝剂(即缓凝剂和速凝剂) 等外加剂复合的复合型防水剂。 4) 复合类:上述各类与引气剂、减水剂、调凝剂(即缓凝剂和速凝剂) 等外加剂复合的复合型防水剂。防水剂可用于工业与民用建筑的屋面、地下室、隧道、巷道、给水排水池、水泵站等有防水抗渗要求的混凝土工程。含氯盐的防水剂可用于素混凝土、钢筋混凝土工程，严禁用于预应力混凝土工程，其他严禁使用的范围与早强剂及早强型减水剂的规定相同。 任务五 了解混凝土外加剂 引导问题 3:混凝土外加剂的应用效果有哪些 任务五 了解混凝土外加剂 （1）改善混凝土或砂浆拌合物的施工和易性，提高施工速度和质量，减少噪声及劳动强度，满足泵送混凝土、水下混凝土等特种施工要求。（2）提高混凝土或砂浆的强度及其它物理力学性能，提高混凝土的强度等级或用较低强度等级水泥配制较高强度的混凝土。（3）加速混凝土或砂浆早期强度的发展，缩短工期，加速模板及场地周转，提高产量。（4）缩短热养护时间或降低热养护温度，节省能源。（5）调节混凝土或砂浆的凝结硬化速度。（6）调节混凝土或砂浆的空气含量，改善混凝土内部结构，提高混凝土的抗渗性和耐久性。 任务五 了解混凝土外加剂 （7）降低水泥初期水化热或延缓水化放热。 （8）提高新拌混凝土的抗冻害功能，促使负温下混凝上强度增长。 （9）提高混凝土耐侵蚀性盐类的腐蚀。 （10）减少或补偿混凝土的收缩，提高混凝土的抗裂性。 （11）提高钢筋的抗锈蚀能力。 （12）提高骨料与砂浆界面的粘结力，提高钢筋与混凝土的握裹力，提高新老混凝土界面的粘结力。 任务五 了解混凝土外加剂 引导问题4：如何选择与使用混凝土外加剂 任务五 了解混凝土外加剂 外加剂的主要功能及适用范围 外加剂类型 主要功能 适用范围 普通减水剂 1.在混凝土和易性及强度不变的条件下，可节省水泥5%-10%2.在保证混凝土工作性及水泥用量不变的条件下，可减少用水量10%左右，混凝土强度提高10%左右3.在保持混凝土用水量及水泥用量不变条件下，可增大混凝土流动性 1.用于日最低气温+5℃以上的混凝土施工2.各种预制及现浇混凝土、钢筋混凝土及预应力混凝土3.大模板施工、滑模施工、大体积混凝土、泵送混凝土及商品混凝土 高效减水剂 1.在保证混凝土工作性及水泥用量不变的条件下，减少用水量15％左右，混凝土强度提高20％左右2.在保持混凝土用水量及水泥用量不变条件下，可大幅度提高混凝土拌合物流动性3.可节省水泥10％～20％ 1.用于日最低气温0℃以上的混凝土施工2.高强混凝土、高流动性混凝土、早强混凝土、蒸养混凝土 引气剂及引气减水剂 1.提高混凝土耐久性和抗渗性2.提高混凝土拌合物和易性，减少混凝土泌水离析3.引气减水剂还有减水剂的功能 1.有抗冻融要求的混凝土，防水混凝土2.抗盐类结晶破坏及耐碱混凝土3.泵送混凝土、流态混凝土、普通混凝土4.轻集料混凝土 早强剂及早强高效减水剂 1.提高混凝土的早期强度2.缩短混凝土的蒸养时间3.早强减水剂还具有减水剂功能 1.用于日最低温度-5℃以上及有早强或防冻要求的混凝土2.用于常温或低温下有早强要求的混凝土、蒸养混凝土 缓凝剂及缓凝高效减水剂 1.延缓混凝土的凝结时间2.降低水泥初期水化热3.缓凝减水剂还具有减水剂功能 1.大体积混凝土2.夏季和炎热地区的混凝土施工3.有缓凝要求的混凝土，如商品凝土、泵送混凝土以及滑模施工4.用于日最低气温5℃以上的混凝土施工 防冻剂 能在一定的负温条件下浇注混凝土而不受冻害，并达到预期强度 负温条件下混凝土施工 膨胀剂 使混凝土体积，在水化、硬化过程中产生一定膨胀，减少混凝土干缩裂缝，提高抗裂性和抗渗性能 1.用于防水屋面、地下防水、基础后浇缝、防水堵漏等2.设备底座灌浆、地脚螺栓固定等 速凝剂 能使砂浆或混凝土在1～5min之间初凝，2～10min终凝 喷射混凝士、喷射砂浆、临时性堵漏用砂浆及混凝土 防水剂 混凝土的抗渗性能显著提高 地下防水、贮水构筑物、防潮工程等 任务六 了解其他品种混凝土 引导问题：其他品种混凝土的类别有哪些 1.自密实混凝土 2.纤维混凝土 3.耐热混凝土 4.轻骨料混凝土、 5.水下不分散混凝土 任务六 了解其他品种混凝土 引导问题 1:混凝土性能检测前，应如何进行取样、试样制备 任务七 进行混凝土性能检测 任务七 进行混凝土性能检测 1.取样 2.试样制备 3.记录 任务七 进行混凝土性能检测 引导问题2：混凝土拌合方法有哪些 任务七 进行混凝土性能检测 1.人工拌合 2.机械拌合 感谢聆听 $$