《混凝土基礎知識》PPT課件

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1、普 通 混 凝 土 目 錄u4.1 概 述u4.2 混 凝 土 組 成 材 料u4.3 混 凝 土 和 易 性u4.4 混 凝 土 強 度u4.5 混 凝 土 耐 久 性u4.6 混 凝 土 配 合 比 設 計u4.7 新 型 混 凝 土 何 為 混 凝 土混 凝 土 起 源應 用 領 域混 凝 土 分 類混 凝 土 特 性 u混 凝 土 是 由 膠 凝 材料 、 骨 料 及 其 它 外加 材 料 按 適 當 比 例配 制 ， 再 經(jīng) 硬 化 而成 的 人 工 石 材u其 中 應 用 最 廣 的 是以 水 泥 為 膠 凝 材 料 ，以 砂 石 為 骨 料 ， 加水 拌 和 而 成 的 拌 合物

2、 ， 經(jīng) 一 定 時 間 硬化 而 成 的 水 泥 混 凝土 普 通 混 凝 土 。 u混 凝 土 的 起 源 可 以 追 塑 到埃 及 金 字 塔 （ 最 新 研 究 認為 ： 金 字 塔 石 料 不 是 天 然材 料 ， 而 是 用 粘 土 、 石 灰等 材 料 制 備 而 成 的 人 工 材料 ） 、 古 羅 馬 時 代 宮 殿 的落 成 。u八 十 年 代 ， 我 國 甘 肅 省 秦安 縣 大 地 灣 新 時 期 時 期 遺址 出 土 了 5000年 前 的 混 凝土 100m3， 其 的 抗 壓 強 度為 10MPa， 這 一 發(fā) 現(xiàn) 堪 稱世 界 建 筑 史 的 一 大 奇 跡 。

3、 Fig.4.1.2 Dadiwan of QinFig.4.1.1 Parthenon p目 前 混 凝 土 的 用 量約 為 120億 噸 ， 是 世界 上 用 量 最 大 的 人工 建 筑 材 料 ， 隨 著混 凝 土 性 能 的 不 斷提 高 ， 其 用 量 及 應用 范 圍 還 會 增 加 。p混 凝 土 廣 泛 應 用 于建 筑 、 橋 梁 、 道 路等 土 木 工 程 領 域 。 Fig.4.1.3 p混 凝 土 可 應 用 于大 壩 等 水 利 工 程工 業(yè) 與 民 用 建 筑給 水 排 水 工 程公 路 、 鐵 路 等 交 通工 程水 利 與 水 電 工 程地 下 工 程國

4、防 工 程 Fig.4.1.4 膠 凝 材 料混 凝 土 按 膠 凝 材 料 分 為 水 泥 混 凝 土 、 石膏 混 凝 土 和 瀝 青 混 凝 土 等 。 水 泥 混 凝 土主 要 用 于 建 筑 結(jié) 構 工 程 ， 瀝 青 混 凝 土 主要 用 作 路 面 材 料 。 u按 強 度 分 為 ：普 通 混 凝 土 （ 抗 壓 強 度60 MPa）超 高 強 混 凝 土 （ 抗 壓 強度 80 MPa） u按 成 型 或 施 工 工 藝u現(xiàn) 澆 混 凝 土u預 拌 混 凝 土u灌 漿 混 凝 土u噴 射 混 凝 土 Precast concreteDeposit concreteShotcr

5、ete concrete u混 凝 土 在 土 建 工 程 中 能 夠 得 到 廣 泛 的應 用 ， 是 由 于 它 具 有 優(yōu) 越 的 技 術 性 能及 良 好 的 經(jīng) 濟 效 益 。u它 具 有 以 下 特 點 ：原 材 料 來 源 豐 富性 能 可 調(diào)可 塑 性 好可 用 鋼 筋 增 強耐 久 性 好自 重 大脆 性 Large deadweight BrittlePlasticity Adjustable technical properties Preferable DurabilityLow Cost Capable of being reinforced by steel bar

6、 4.2 混 凝 土 組 成 材 料u4.2.1 水 泥u4.2.2 骨 料u4.2.3 水u4.2.4 添 加 劑 l混 凝 土 由 以 下 材 料 組 成 水 泥 漿水 泥水骨 料砂石添 加 劑 品 種 選 擇根 據(jù) 工 程 環(huán) 境 的 要 求 選 擇 合 適 的 水 泥品 種 。工 程 中 最 常 用 的 是 六 大 水 泥 。強 度 等 級 選 擇根 據(jù) 混 凝 土 的 強 度 等 級 ， 選 擇 合 適 的水 泥 等 級 。對 普 通 混 凝 土 , 水 泥 等 級 1.5-2倍 的混 凝 土 強 度 等 級 。對 高 強 混 凝 土 ,水 泥 等 級 0.9-1.5倍的 混 凝 土

7、 強 度 等 級 。 4.2 混 凝 土 組 成 材 料 Aggregate ecycled concrete aggregatePrimary aggregate骨 料 按 來 源 可 分 為 原 生 骨 料 和 再 生 骨 料 。 目 前 大 量 工 程 中 應 用 的 是 原 生 骨 料 ， 如 砂 和 石 。地 殼 表 面 絕 大 多 數(shù) 的 巖 石 可 作 用 原 生 骨 料 。骨 料 的 性 質(zhì) 對 混 凝 土 性 質(zhì) 有 很 大 的 影 響 。 粒 徑 小 于 5mm的 巖 石 顆 ?；?凝 土 用 砂 質(zhì) 量 標 準 JGJ52 92 建 筑 工 程 用 砂 質(zhì) 量 標 準 G

8、B/T14684-2001按 來 源 可 分 為 天 然 砂 和 人 工 砂天 然 砂 按 來 源 又 可 分 為u河 砂u海 砂u山 砂 按 技 術 要 求 分 為 3類 :用 于 C60的 混 凝 土用 于 C30 C60的 混 凝 土用 于 C30的 混 凝 土 及 建 筑砂 漿 Sand n定 義 ： 骨 料 中 妨 礙 水 泥 水 化 或 引 起 水 泥 石 腐 蝕 ，降 低 水 泥 石 與 骨 料 粘 附 性 的 各 種 物 質(zhì) 。n種 類 ： 云 母 、 粘 土 、 淤 泥 和 有 機 物 等 。 n危 害 性 ： 妨 礙 水 泥 與 骨 料 的 粘 結(jié) ， 影 響 混 凝 土

9、強度 ； 增 大 用 水 量 ， 收 縮 增 大 ； 引 起 水 泥 石 腐 蝕 。n處 理 方 法 ： 當 砂 中 有 害 雜 質(zhì) 含 量 多 ， 但 必 須 使 用時 ， 可 用 清 水 加 以 沖 洗 ， 如 沖 洗 后 符 合 要 求 ， 則可 使 用 。n有 害 雜 質(zhì) 含 量 應 符 合 GB/T14684-2001(JGJ52-92) Tab. 4.2.1.的 要 求 。有 害 雜 質(zhì) 項 目 指 標 含 泥 量 ， % 1.0 2.0 5.0泥 塊 含 量 ， % 0 1.0 2.0云 母 ， % 1.0 2.0 2.0輕 物 質(zhì) ， % 1.0 1.0 1.0有 機 物 (比

10、 色 法 ) 合 格 合 格 合 格硫 化 物 及 硫 酸 鹽 ， % 0.5 0.5 0.5氯 化 物 ， % 15%增 強 率 20%節(jié) 省 水 泥 10-20%有 微 緩 凝 作 用大 部 分 為 非 引 氣 型 ， 不 影 響 強 度 萘 系 減 水 劑 適 宜 配 制高 強 混 凝 土高 性 能 混 凝 土流 態(tài) 混 凝 土泵 送 混 凝 土冬 季 施 工 混 凝 土 等 u摻 量 0.5%-2%， 減 水 率 為 20%-30%u分 散 、 減 水 和 增 強 的 效 果 比 萘 系 好u早 強 型 7天 強 度 可 達 到 28天 的 強 度u28天 強 度 增 加 30%-60

11、%。u價 格 貴u樹 脂 系 減 水 劑 屬 于 高 效 減 水 劑u我 國 的 產(chǎn) 品 主 要 是 蜜 胺 樹 脂 （ SM） ， 減 水 效 果 最 佳 定 義應 用常 用 早 強 劑 氯 鹽 類硫 酸 鹽 類三 乙 醇 胺 類 定 義 早 強 劑u能 顯 著 提 高 混 凝 土 早 期 強 度 ， 而 不 明 顯 影 響 后 期 強度 的 外 加 劑u可 廣 泛 應 用 于u冬 季 施 工u緊 急 搶 修 工 程u工 期 要 求 緊 的 工 程u舉 例u早 強 劑 可 以 使 C20混 凝 土 在 16小 時 內(nèi) 達 到 拆 模 強 度（ 1.5MPa） u36小 時 達 到 在 上 面

12、 安 裝 樓 板 的 強 度 （ 3.0MPa）u從 而 加 快 施 工 進 度應 用 性 能 -提 高 早 強典 型 類 型 早 強 機 理 OHCaClOAlCaOOHACCaCl 2232232 3233 OHOHCaCaClOHCHCaCl 22222 12)(3 早 期 析 出CH 濃 度 降 低 水 化 氯 鋁 酸 鈣形 成 骨 架加 速 漿 體 結(jié) 構 的 形 成加 速 水 化 提 高 早 期 強 度 早 強 機 理 典 型 類 型性 能 提 高 早 期 強 度 機 理 提 高 早 期 強 度 形 成 骨 架加 速 漿 體 結(jié) 構 的 形 成加 速 水 化 uTEA 是 有 機

13、胺 類 減 水 劑 最 主 要 的 類 型 ，u它 是 淺 色 油 狀 液 體 ，u摻 量 為 0.02 0.05%有 機 胺 類 早 強 劑典 型 類 型u早 期 強 度 提 高 50 。u 28d強 度 基 本 不 變 。u有 一 定 的 緩 凝 作 用 。性 能 提 高 早 期 強 度 引 氣 劑u定 義u機 理u性 能u提 高 耐 久 性u提 高 和 易 性u降 低 混 凝 土 強 度u應 用u常 用 引 氣 劑 性 能降 低 混 凝 土 強 度提 高 和 易 性提 高 耐 久 性u引 氣 劑 能 夠 提 高 耐 久 性 和 可 塑 性 ， 但 是 降 低 混 凝土 強 度 。 u這

14、類 外 加 劑 常 用 于 有 凍 融 循 環(huán) 的 環(huán) 境 中 。 u在 混 凝 土 結(jié) 構 中 不 可 避 免 地 降 低 其 強 度 。u松 香 皂 和 松 香 熱 聚 物 等u摻 量 為 0.005%-0.012%u引 入 D=0.05-1.25mm 的 氣 泡u使 混 凝 土 含 氣 量 達 到 2%-6% 緩 凝 劑 速 凝 劑 紅 星 型 2.5%-4%711 型 2.5%-3.5%噴 射 混 凝 土 、 堵 漏 工 程 等 初 凝 時 間 為 5min 終 凝 時 間 為 10min 在 1小 時 內(nèi) 形 成 強 度 1天 強 度 提 高 2-3倍 28天 強 度 約 為 不 摻

15、 時 的 80%-90% 速 凝 劑 定 義能 使 混 凝 土 產(chǎn) 生 補 償 收 縮 或 微 膨 脹 的 外 加 劑 常 用 品 種 U型 膨 脹 劑 等 性 能摻 量 10%-15%， 抗 滲 性 提 高 4.3 u4.3.1 混 凝 土 的 技 術 性 質(zhì) 要 求u4.3.2 和 易 性u4.3.3 測 試 方 法u4.3.4 選 擇 與 分 類u4.3.5 主 要 影 響 因 素u4.3.6 提 高 和 易 性 的 措 施 混 凝 土 的 技 術 性 質(zhì) 要 求 混 凝 土 主 要 包括 ： 和 易 性 、 強 度 、 耐 久 性 、 經(jīng) 濟 性和 體 積 穩(wěn) 定 性 等 。 新 拌

16、混 凝 土 的 和 易 性 u新 拌 混 凝 土 硬 化 前 的 混 凝土 ， 又 稱 混 凝土 拌 合 物u和 易 性混 凝 土 拌 合 物易 于 施 工 操 作 ，并 且 獲 得 均 勻密 實 的 混 凝 土的 性 質(zhì) 新 拌 混 凝 土 的 和 易 性 新 拌 混 凝 土 的 和 易 性 請 點 擊 右 鍵 選 擇 “ 播 放 ” 觀 看 Flash動 畫 請 點 擊 右 鍵 選 擇 “ 播 放 ” 觀 看 Flash動 畫 u定 量 測 定 坍 落 度 值u定 性 判 斷 粘 聚 性 和 保 水 性uDmax 40mmu坍 落 度 10mm和 易 性 可 采 用 坍 落 度 試 驗 和

17、 維 勃 稠 度 試 驗 二種 方 法 進 行 測 試 u將 拌 合 物 按 規(guī) 定方 法 裝 入 坍 落 度筒 內(nèi) ,刮 平 ,垂 直提 起 坍 落 度 筒 ,測 量 拌 合 物 下 落的 距 離 。坍 落 度 =筒 高 塌 落 后 拌 合 物 的 最 高 點 (mm or cm) 坍 落 度 試 驗 和 易 性 分 析 和 判 斷流 動 性 坍 落 度 大 流 動 性 大粘 聚 性 用 搗 棒 在 的 拌 合 物 的 側(cè) 面 輕 輕 敲打 ， 出 現(xiàn) 圖 示 的 三 種 情 況真 實 坍 落 粘 聚 性 好沿 斜 面 下 滑 或 骨 料 外 露 粘 聚 性 差 崩 裂保 水 性 觀 察 稀

18、 漿 析 出 較 多 的 稀 漿 析 出 保 水 性 差 無 稀 漿 析 出 保 水 性 好 請 點 擊 右 鍵 選 擇 “ 播 放 ” 觀 看 Flash動 畫 u適 用 范 圍 :Dmax 40mmu維 勃 稠 度 5-30s之 間u干 硬 性 或 低 塑 性 混 凝 土u試 驗 方 法u將 拌 合 物 裝 入 坍 落 度 筒 內(nèi) , 移 開 漏 斗 ,把 透 明 圓 盤轉(zhuǎn) 至 拌 合 物 頂 面 ,與 之 接 觸 ,開 動 振 動 臺 ,計 時 , 透明 圓 盤 表 面 剛 被 水 泥 漿 布 滿 時 ,停 止 計 時 , 記 錄 的時 間 維 勃 稠 度 值 維 勃 稠 度 試 驗 維

19、 勃 稠 度 值 小 拌 合 物 稀 流 動 性 大 維 勃 稠 度 值 大 拌 合 物 稠 流 動 性 小 u在 不 影 響 施 工 操 作 和 保 證 密 實 成 型 的 前 提下 ,應 盡 量 選 擇 較 小 的 流 動 性 。u根 據(jù) 構 件 截 面 的 大 小 、 搗 實 方 法 和 鋼 筋 疏密 等 條 件 確 定 當 構 件 截 面 尺 寸較 小 、 人 工 搗 實 、鋼 筋 較密 時 ,坍 落 度 選 大些 ;反 之 ,選 小 些 拌 合 物 分 類 及 應 用 坍 落 度(mm) 拌 合 物 類 型 應 用 范 圍 160 大 流 動 性 泵 送 、 不 易 澆 注 的 窄

20、面 及 鋼 筋密 布 的 結(jié) 構100-150 流 動 性 泵 送 、 不 易 澆 注 的 窄 面 及 鋼 筋密 布 的 結(jié) 構50-90 塑 性 普 通 結(jié) 構 ,最 常 用10-40 低 塑 性 (低流 動 性 ) 強 力 振 搗 、 預 制 構 件 及 基 礎 、無 配 筋 的 厚 大 結(jié) 構 等 l 環(huán) 境 因 素 的 影 響 水 灰 比 (水 泥 漿 稠 度 ) 當 水 泥 用 量 一 定時 水 灰 比 小 混 凝 土 干 坍 落 度 小 不 易 密 實成 型 ；水 灰 比 過 小 崩 潰 粘 聚 性 差 硬 化 后 混 凝土 的 強 度 及 耐 久 性 降 低 水 灰 比 大 混

21、凝 土 稀 坍 落 度 大 易 離 析 、分 層 、 泌 水 硬 化 后 強 度 及 耐 久 性 降 低水 灰 比 合 適 拌 合 物 能 均 勻 且 密 實 成 型 必須 根 據(jù) 混 凝 土 的 強 度 和 耐 久 性 的 要 求 來 選 擇W/C 組 成 材 料 的 影 響W/C的 影 響 u 水 泥 漿 數(shù) 量 (用 水 量 或 漿 /集 比 ) W/C一 定u 水 泥 漿 多 流 動 性 大 ;過 多 流 漿 粘 聚 性 差 影 響 硬 化 后 的 性 質(zhì) u 水 泥 漿 數(shù) 量 少 流 動 性 小 不 密 實 ； 過 少 崩潰 粘 聚 性 差 影 響 硬 化 后 的 性 質(zhì) u 水

22、泥 漿 數(shù) 量 適 量 滿 足 流 動 性 的 要 求 且 有 較好 的 粘 聚 性 和 保 水 性 根 據(jù) 施 工 要 求 的 坍 落度 選 擇 組 成 材 料 的 影 響 u 砂 率 Sp指 混 凝 土 中 砂 的 質(zhì) 量 占 砂 石 總 量 的 比 例u Sp=S/(S+G)u 當 W和 C一 定 時 ， Sp決 定 了 骨 料 的 空 隙 率 和 總 表面 積u 砂 率 過 小 砂 漿 數(shù) 量 不 足 對 骨 料 的 潤 滑 作 用差 流 動 性 差 且 易 離 析 u 砂 率 過 大 總 表 面 積 大 水 泥 漿 多 用 于 包 裹 砂子 及 填 空 潤 滑 作 用 小 流 動 性

23、 小組 成 材 料 的 影 響 u合 理 砂 率 (最 優(yōu) 砂 率 ) u在 W和 C一 定 時 ,使 混 凝土 拌 合 物 獲 得 最 大 的 流動 性 ， 且 保 持 良 好 的 粘聚 性 和 保 水 性 的 砂 率u保 持 混 凝 土 拌 合 物 的 坍落 度 一 定 的 條 件 下 ， 使水 泥 用 量 最 低 的 砂 率 。 Slump Amount of cement 根 據(jù) 試 驗 和 經(jīng) 驗 選 擇 ， 選 擇 原 則 :在 保 證 拌 合 物 不 離 析 ,又 能 搗 實 的 條 件 下 , Sp應 盡可 能 小 些石 子 的 大 ， 且 級 配 好 ， 表 面 光 滑 ，

24、則 Sp可 小 些砂 較 細 , Sp小 些W/C小 ， 水 泥 漿 稠 ， Sp小 些大 流 動 性 ， Sp應 大 些 （ 避 免 離 析 ） 摻 外 加 劑 時 ， Sp可 小 些 有 抗 滲 要 求 時 ， Sp應 大 些 和 易 性 的 影 響 因 素 l碎 石 或 山 砂 的 表 面 粗 糙 、 多 棱 角 流 動 性 差l卵 石 或 河 砂 的 表 面 光 滑 、 圓 潤 流 動 性 好 l級 配 好 W一 定 時 ， 空 隙 小 流 動 性 好l級 配 差 W一 定 時 ， 空 隙 大 流 動 性 差 Dmax大 水 泥 漿 一 定 時 ， 表 面 積 小 流 動 性 好 l時

25、 間 延 長 水 化 作 用 +水 分 蒸 發(fā) +骨 料 吸 水 流 動 性 l時 間 與 坍 落 度 的 關 系 如 圖 4.3.5的 所 示l施 工 中 ,測 坍 落 度 在 混 凝 土 拌 合 物 拌 好 15分 鐘 內(nèi) 進 行 Slump TimeFig.4.3.5 Relationship between Slump and Time l溫 度 升 高 流 動 性 l溫 度 與 坍 落 度 的 關 系 如 圖 4.3.6的 所 示 （ 舉 例 ： 海信 立 交 橋 施 工 ）l施 工 中 為 了 保 證 一 定 的 工 作 性 ,必 須 注 意 環(huán) 境 溫 度的 影 響 ,夏 季 混

26、 凝 土 拌 合 物 用 水 量 冬 季 用 水 量 . Slump TemperatureFig.4.3.6 Relationship between Slump and Temperature 當 坍 落 度 偏 小 時 ， 保 持 W/C 不 變 ， 增加 水 泥 漿 的 數(shù) 量當 坍 落 度 偏 大 時 ， 保 持 Sp 不 變 ， 增加 砂 石 的 數(shù) 量選 擇 合 理 Sp改 善 骨 料 級 配選 擇 較 大 粒 徑 的 骨 料采 用 添 加 劑 u混 凝 土 質(zhì) 量u荷 載 下 的 變 形 和 破 壞 過 程u強 度 的 定 義u普 通 混 凝 土 的 強 度 等 級u其 它 類

27、 型 的 強 度u強 度 影 響 因 素u提 高 強 度 的 方 法 途 徑 l混 凝 土 的 質(zhì) 量 通 過 下 述 值 進 行 評 定 ：l強 度l耐 久 性l體 積 穩(wěn) 定 性混 凝 土 質(zhì) 量 u硬 化 的 混 凝 土 必 須 有 足 夠 的 外 力 以 承 受 結(jié) 構 荷 載所 造 成 的 應 力 。u由 于 拌 合 物 的 多 樣 性 ， 混 凝 土 必 須 達 到 足 夠 高 的強 度 。強 度 混 凝 土 質(zhì) 量耐 久 性u混 凝 土 必 須 能 夠 承 受 各 種 劣 化 作 用 如 ：u 凍 融 循 環(huán)u 干 濕 交 替u 腐 蝕 和 化 學 侵 蝕 u由 于 外 部 荷

28、載 和 混 凝 土 自 身 的 化 學 反 應作 用 ， 合 格 的 混 凝 土 應 該 有 最 小 的 收 縮 或膨 脹 。體 積 穩(wěn) 定 性 混 凝 土 質(zhì) 量 p 受 力 變 形 和 破 壞 過 程 ：受 壓 破 壞 過 程初 始 裂 紋單 軸 靜 力 受 壓 破 壞受 力 變 形 和 破 壞 過 程 混 凝 土 受 壓 破 壞 形 式破 壞 形 式 原 因 可 能 性水 泥 石 破 壞 水 泥 等 級 低 造 成 經(jīng) 常 出 現(xiàn)粘 結(jié) 面 (界 面 )破 壞 由 于 表 面 裂 縫 經(jīng) 常 出 現(xiàn)粗 骨 料 破 壞 正 常 情 況 下 ， f 巖 石 fcu, 很 少 出 現(xiàn)表 4.4

29、.1受 力 破 壞 形 式 ， 原 因 及 可 能 性 分 析 在 壓 力 作 用 下 混 凝 土 破 壞 有 三 種 破 壞 形 式 ： 破 壞 類型 ， 原 因 和 可 能 性 分 析 如 表 4.4.1 和 圖 4.4.1 所 示 ， 受 力 作 用 破 壞 類 型圖 4.4.1 受 力 作 用 下 的 破 壞 類 型 由 于 混 凝 土 界 面 初 始 裂 紋 的 存 在 ， 界 面 破 壞 經(jīng) 常 發(fā) 生 。初 始 裂 紋 是 指 混 凝 土 受 力 前 ， 粗 骨 料 與 砂 漿 界 面 等 部位 已 有 裂 紋 。 初 始 裂 紋 示 意 圖 如 圖 4.4.2.所 示初 始 裂

30、 紋圖 4.4.2 初 始 裂 紋 示 意 圖 干 縮冷 縮體 積 減 縮沉 縮塑 性 收 縮泌 水 通 道 單 軸 靜 力 受 壓 破 壞 過 程混 凝 土 在 外 力 作 用 下 ,內(nèi) 部 產(chǎn) 生 變 形 ，變 形 增 大 , 裂 紋 擴 展 ,連 通 ,使 結(jié) 構 破 壞 。變 形 /破 壞 與 內(nèi) 部 裂 紋 變 化 通 過 力 學 試驗 、 顯 微 鏡 觀 察 研 究 。p抗 壓 強 度 試 驗 如 錄 像 所 示p抗 壓 強 度 試 驗 儀 器 如 圖 4.4.3.所 示 混 凝 土 破 壞 過 程 與 內(nèi) 部 裂 紋 變 化 關 系階 段 荷 載 內(nèi) 部 裂 縫 -OA 比 例

31、極 限 (30%極 限 荷 載 ) = 無 明 顯 變 化 -AB 臨 界 荷 載 (70%-90%的 極 限 荷 載 ) 產(chǎn) 生 裂 紋 ,限 于 界 面(尺 寸 ,數(shù) 量 增 加 ) -BC 極 限 荷 載 100 蒸 汽 養(yǎng) 護 可 使 摻 混 合 材 料 水 泥 的 28d提 高 10 40%. P. 、 P. 及 P.O降 低 10 15%. C. 高 壓 釜 中 圖 4.4.10 抗 壓 強 度 和 齡 期 的 關 系齡 期 適 用 范 圍 f28=fn (lg28/lgn)fn 混 凝 土 n天 的 強 度 f28 混 凝 土 28天 強 度標 準 條 件 養(yǎng) 護32.5 42.

32、5 級 的 P.O (n3) 試 驗 條 件 試 驗 條 件 v混 凝 土 試 件 受 軸 向 壓 力 作 用v壓 力 機 壓 板 橫 向 變 形 小 于 混 凝 土 橫 向 變 形v故 混 凝 土 試 件 在 與 壓 板 的 接 觸 面 上 受 到 向 內(nèi) 的 約束 力v此 力 在 范 圍 內(nèi) 有 效v使 混 凝 土 強 度 提 高 。v試 件 被 破 壞 后 上 、 下 部 各 呈 一 個 較 完 整 的 棱 錐 體 。a23 試 件 尺 寸 3Dmax 表 4.4.3 試 件 尺 寸 對 混 凝 土 強 度 的 影 響 混 凝 土 強 度 的 尺 寸 效 應 如 表 4.4.3所 示 。

33、 采 用 高 強 度 等 級 的 水 泥 和 快 硬 早 強 水 泥 。降 低 水 灰 比 ， 提 高 混 凝 土 密 實 度 。采 用 干 硬 性 混 凝 土 (多 用 于 預 制 構 件 或 條 件 好的 工 地 )： 強 力 振 搗 。 其 強 度 =1.4 1.8普 通 混凝 土 強 度 。濕 熱 處 理 ： 可 提 高 效 率 ,節(jié) 約 場 地 提 高 強 度采 用 機 械 攪 拌 和 振 搗 ： 強 力 攪 拌 ,高 頻 振 搗 等工 藝 .摻 外 加 劑 及 摻 合 料 :代 表 混 凝 土 的 發(fā) 展 方 向 。 提 高 混 凝 土 強 度 的 途 徑 4.5 定 義重 要 性

34、抗 滲 性抗 凍 性碳 化 /中 性 化 堿 骨 料 反 應提 高 耐 久 性 的 措 施 混 凝 土 抵 抗 環(huán) 境 介 質(zhì) 作 用 ， 并 長 期 保 持良 好 的 使 用 性 能 和 外 觀 完 整 性 ， 從 而 維持 混 凝 土 結(jié) 構 安 全 、 正 常 使 用 的 能 力 。簡 單 地 說 ， 耐 久 性 指 混 凝 土 在 長 期 使 用中 能 保 持 質(zhì) 量 穩(wěn) 定 的 性 質(zhì) 。包 括 ： 抗 滲 性 抗 凍 性 防 腐 抗 碳 化 耐 磨 損 耐 堿 骨 料 反 應 等 u材 料 破 壞 所 引 起 的 結(jié) 構 修 理 和 更 換 在 整 個 施 工預 算 中 占 有 很

35、 大 的 比 重 ， 總 投 資 的 較 大 比 例 用于 現(xiàn) 有 結(jié) 構 的 修 理 和 維 護 ， 防 止 材 料 過 早 和 突然 破 壞 所 導 致 的 人 身 和 經(jīng) 濟 兩 者 損 失 。 u材 料 破 壞 所 引 起 的結(jié) 構 修 理 和 更 換 在 整個 施 工 預 算 中 占 有 很大 的 比 重 ， 工 業(yè) 發(fā) 達國 家 建 筑 工 業(yè) 總 投 資u40%以 上 用 于 現(xiàn) 有 結(jié)構 的 修 理 和 維 護 ，u60%以 下 用 于 新 的 設施 建 設 投 資 比 例 混 凝 土 抵 抗 壓 力 水滲 透 的 能 力 ?？?滲 性 是 混 凝 土 耐久 性 的 一 個 重

36、 要 標志 。 直 接 影 響 混 凝土 的 抗 凍 和 防 腐 性等 。 抗 滲 示 意 圖 抗 滲 試 驗 儀 器 設 備 以 28天 令 期 標 準 試 件 ， 按 規(guī) 定 方 法 檢 驗 混 凝 土所 能 承 受 的 最 水 壓 力 （ MPa） ，例 如 ， P2、 P4、 P8分 別 表 示 混 凝 土 能 抵 抗 0.2、 0.4、 0.8MPa的 水 壓 力 而 不 滲 水 .抗 滲 等 級 提 高 密 實 度 、 改 善孔 隙 構 造 等 如 減 小 W/C， 摻加 引 氣 劑 、 膨 脹 劑提 高 抗 滲 性 的 措 施圖 4.5.5 海 工 混 凝 土 柱 的 開 裂 u

37、混 凝 土 吸 水 飽 和 后 ， 能 抵 抗 凍 融 循 環(huán) 作 用 ，不 破 壞 的 性 質(zhì) 。u混 凝 土 的 密 實 度 、 孔 隙 數(shù) 量 及 構 造 、 孔 隙的 充 水 程 度 均 是 決 定 抗 凍 性 的 重 要 因 素 。u對 寒 冷 地 區(qū) ， 與 水 接 觸 ， 且 受 凍 的 環(huán) 境 中使 用 的 混 凝 土 ， 采 用 F50以 上 的 抗 凍 混 凝土 。 抗 凍 等 級 以 28天 試 件 在 吸 水 飽 和 后 ， 承 受 反 復 凍融 循 環(huán) ， 抗 壓 強 度 下 降 不 大 于 25%， 重 量 損 失 不超 過 5%時 所 能 承 受 的 最 大 凍

38、融 循 環(huán) 的 次 數(shù) 表 示 。 l選 擇抗 凍 等 級 應 根 據(jù) 當 地 氣 候 、 環(huán) 境 及 構 筑 物 類 別 選擇 。如 環(huán) 境 為 海 水 ， 每 天 兩 次 漲 落 ， 冬 季 （ 北 方 ） 混凝 土 頻 繁 受 凍 融 循 環(huán) 。 如 天 津 新 港 ， 每 冬 可 能 發(fā)生 凍 融 循 環(huán) 82次 ， 選 F250。 圖 4.5.6 抗 凍 試 驗 儀 器 設 備 碳 化 /中 性 化 OHCaCOOHCOOHCa 23222 2)( 圖 4.5.7 混 凝 土 碳 化 示 意 圖碳 化 是 指 混 凝 土 中 的氫 氧 化 鈣 與 空 氣 中 的 二氧 化 碳 反 應

39、 。 碳 化 引 起 混 凝 土 的 中性 化 ， 使 混 凝 土 保 護 鋼筋 的 性 能 降 低減 弱 對 鋼 筋 的 保 護增 大 混 凝 土 的 收 縮 ，產(chǎn) 生 細 微 裂 紋使 抗 壓 強 度 增 加 （ 回彈 法 應 考 慮 ） CaCO3堵 孔 ， 碳 化 放出 水 分 ， 有 利 水 泥 水 化 圖 4.5.8 碳 化 試 驗 儀 器 設 備 影 響 碳 化 的 主 要 因 素水 泥 品 種 （ 有 摻 合 料 的 碳 化 快 ）水 灰 比碳 化 時 間濕 度CO2濃 度外 加 劑 碳 化 /中 性 化 堿 骨 料 反 應圖 4.5.9 堿 骨 料 反 應 示 意 圖水 泥

40、中 堿 性 物 質(zhì) (氧 化 鈉 或 氧 化 鉀 )過 多 ， 且 粗 骨 料 中 含 有 活 性 成分 （ 活 性 氧 化 硅 或 活 性 氧 化 鋁 ） ,二 者 反 應 生 成 堿 硅 酸 凝 膠 ,引起 體 積 膨 脹 ,使 混 凝 土 開 裂 ， 最 終 破 壞 的 現(xiàn) 象 圖 4.5.10 堿 骨 料 反 應 條 件 示 意 圖 u合 理 選 擇 水 泥 品 種u控 制 最 大 水 灰 比 和 最 少 水 泥 用 量u選 擇 合 適 的 骨 料u選 擇 合 適 的 摻 合 料 和 外 加 劑u保 證 施 工 質(zhì) 量 初 步 計 算 配 合 比確 定 基 準 配 合 比實 驗 室 配

41、 合 比施 工 配 合 比 什 么 是 配 合 比 ？l配 合 比 表 示 混 凝 土 中 各 組 成 材 料 用 量 之 間 的 比 例 關 系l表 示 方 法用 1m混 凝 土 中 各 種 材 料 的 重 量 表 示 C S G W (Kg/m) 300 720 1200 180 用 各 種 材 料 的 重 量 比 例 表 示 (水 泥 用 量 為 1) C:S:G=1:2.4:4.0 W/C=0.6如 果 摻 外 加 劑 ， 其 用 量 以 水 泥 重 量 的 百 分 數(shù) 表 示 。 混 凝 土 配 合 比 設 計 的 任 務 配 合 比 設 計 基 本 要 求 混 凝 土 配 合 比

42、設 計 的 基 本 原 理 是 建 立 在 混 凝 土 性能 變 化 規(guī) 律 的 基 礎 。 普 通 混 凝 土 配 合 比 由 四 個 基本 變 量 :C、 W、 S、 G 方 法 和 步 驟初 步 計 算 配 合 比 確 定 實 驗 室 配 合 比確 定 基 準 配 合 比確 定 施 工 配 合 比 (一 )初 步 計 算 配 合 比ufcu， 0 混 凝 土 的 試 配 強 度 , MPa;ufcu， k 設 計 要 求 的 混 凝 土 立 方 體 抗 壓 強 度 標 準 值 u 混 凝 土 強 度 離 散 程 度 . 645.1, kcuocu ff 如 何 得 到 值有 統(tǒng) 計 資

43、料 時 ,可 參 考 下 式 計 算11 22 , n fnfni cuicu無 統(tǒng) 計 資 料 時 ,可 參 考 下 表 選 擇 。表 4.6.1 值 的 選 擇 0,cuce ce fABfAfCW bcecce frf )/(0, BWCAff cecu 確 定 水 灰 比為 了 保 證 混 凝 土 的 耐 久 性 ， W/C不得 大 于 滿 足 耐 久 性 要 求 的 最 大 W/C (表 4.6.2)； 否 則 取 規(guī) 范 中 規(guī) 定 的 最 大值 。 環(huán) 境 條 件 結(jié) 構 類 別 最 大 水 灰 比 最 小 水 泥 用 量 （ Kg） 素 混 凝土 鋼 筋混 凝土 預 應力 混凝

44、 土 素 混凝 土 鋼 筋混 凝土 預 應力 混凝 土 干 燥 環(huán) 境 正 常 的 居 住 或 辦 工 房 屋 內(nèi) 不 作 規(guī)定 0.65 0.60 200 260 300 潮濕環(huán)境 無 凍 害 高 濕 度 的 屋 內(nèi) 室 外 部 位 在 非 侵 蝕 性 土 和 （ 或 ） 水 中 的 部件 0.70 0.60 0.60 225 280 300 有 凍 害 經(jīng) 受 凍 害 的 室 外 部 件在 非 侵 蝕 性 土 和 （ 或 ） 水 中 且 經(jīng)受 凍 害 的 部 件 高 濕 度 且 經(jīng) 受 凍 害 中 的 室 內(nèi) 部 件 0.55 0.55 0.55 250 280 300 有 凍 害 和 除

45、 冰劑 的 潮 濕 環(huán) 境 經(jīng) 受 凍 害 和 除 冰 劑 作 用 的 室 內(nèi) 和室 外 部 件 0.50 0.50 0.50 300 300 300 表 4.6.2 最 大 水 灰 比 和 最 小 水 泥 用 量 表 4.6.3 干 硬 性 和 塑 性 混 凝 土 的 用 水 量 水 泥 的 用 量 由 下 式 來 計 算 ：此 外 ， 為 了 滿 足 耐 久 性 的 要 求 ， 計 算 出的 單 位 水 泥 用 量 不 應 低 于 表 4.6.2中 所規(guī) 定 的 最 小 水 泥 用 量 。 WCWC /00 u ogososp pS 在 表 4.6.4 中 ， 選 擇 Sp值 。通 過 坍

46、 落 度 的 試 驗 選 擇 Sp 碎 石 最 大 粒 徑 （ mm） 卵 石 最 大 粒 徑 （ mm） u兩 種 方 法 計 算 砂 和 石 的 用 量 ：u絕 對 體 積 法u假 定 表 觀 密 度 法計 算 砂 (S0)及 石 (G0)的 用 量 LaWSGC wasagC 1000100000 %10000 0 pSGS S C0、 S0、 G0、 W0 混 凝 土 組 分 的 單 位 用 量 ；0s, 0g 砂 和 石 的 表 觀 密 度 (近 似 密 度 ) ； 混 凝 土 的 含 氣 量 、 不 使 用 外 加 劑 時 為 1。假 設 混 凝 土 的 組 成 材 料 的 體 積

47、 總 和 為 1。 計 算 砂 (S0)及 石 (G0)的 用 量u假 定 表 觀 密 度 法 ： 假 定 混 凝 土 的 表 觀 密 度 為常 數(shù) （ 普 通 混 凝 土 為 2000 2400） pSGS S 00 0 ohWSGC 0000u當 C0, S0, G0, W0 按 照 上 述 的 步 驟 確 定 后 （ 我 們 稱 之 為 初 步配 合 比 ） ， 仍 然 需 要 進 一 步 的 工 作 確 定 混 凝 土 最 終 的 配 比 。u首 先 ， 按 照 初 步 配 合 比 配 制 混 凝 土 ， 評 估 其 可 行 性 。u按 照 下 表 調(diào) 整 配 合 比 概 念 ： 初

48、步 計 算 配 合 比 經(jīng) 和 易 性 試 拌 調(diào) 整 所 得 到的 配 合 比 稱 為 基 準 配 合 比 。調(diào) 整 和 易 性 的 步 驟 和 方 法l坍 落 度 試 驗 按 初 步 配 合 比 稱 料 ， 拌 勻 并 測 坍落 度 ， 同 時 觀 察 粘 聚 性 和 保 水 性 。l和 易 性 調(diào) 整 ： 見 表 4.6.5l坍 落 度 滿 足 要 求 后 ， 測 出 試 拌 調(diào) 整 后 的 實 際 表觀 密 度 ， 供 確 定 試 驗 室 配 合 比 使 用 。確 定 基 準 配 合 比lC拌 =C o+ C S拌 =So+ S lG拌 =Go+ G W拌 =Wo+ W實oh 坍 落

49、度 現(xiàn) 象 調(diào) 整大 薄 ; 易 流 淌 保 持 Sp， 提 高 S 和 G 小 稠 ； easy to isolate 保 持 w/c, 提 高 C 和 W 表 4.6.5 調(diào) 整 混 凝 土 和 易 性 (三 )試 驗 室 配 合 比 u基 準 配 合 比 經(jīng) 強 度 檢 驗 調(diào) 整 所 得 到 的 配 合 比稱 為 試 驗 室 配 合 比 。u采 用 三 組 不 同 的 配 合 比 同 時 進 行 強 度 檢 驗 ： Group 1: W/C基 準 W Sp Group 2: W/C基 準 +0.05 W Sp Group 3: W/C基 準 -0.05 W Sp (三 )試 驗 室 配

50、 合 比 0,cuf (三 )試 驗 室 配 合 比u顯 然 ， 在 實 驗 室 中 配 制 1m3混 凝 土 并 不 實 用 。所 以 ， 配 合 比 仍 然 需 要 根 據(jù) 下 式 進 行 表 觀 密度 校 正 。 ohcohr / WGSC ohc u oh r 混 凝 土 拌 合 物 的 測 試 密 度u oh c 混 凝 土 拌 合 物 的 計 算 密 度 . If oh r - oh c 2% oh c, 不 需 要 校 正 ， 上 述 方 法 確 定 的 配 合 比 即 為 試 驗 室 配 合 比 ； If oh r - oh c2% oh c, 各 材 料 用 量 均 乘 以

51、， 換 算 為 1m3混 凝 土 各 材 料 用 量 。 (四 ) 施 工 配 合 比 u 考 慮 到 砂 和 石 中 的 含 水 量 ， 實 驗 室 配 合比 應 根 據(jù) 下 式 換 算 成 施 工 配 合 比 ：uC=CuS=S（ 1+a%）uG=G（ 1+b%）uW=W-S a%-G b% C , S , G , W 施 工 配 合 比 中 的 各 組 分 含 量 C, S, G, W 實 驗 室 配 合 比 中 的 各 組 分 含 量 a, b 砂 和 石 的 含 水 量 u 概 述u 改 性 型 第 六 組 分u 功 能 型 第 六 組 分u 智 能 型 第 六 組 分 u改 性 型

52、 第 六 組 分 主 要 作 用 是 顯 著 改 善 混凝 土 物 理 力 學 性 能u主 要 有u礦 物 外 加 劑u聚 合 物u各 類 纖 維 礦 物 外 加 劑u礦 物 外 加 劑 是 在 混 凝 土 攪 拌 過 程 中 加 入 的 、 具有 一 定 細 度 和 活 性 的 用 于 改 善 混 凝 土 拌 合 物 和硬 化 混 凝 土 性 能 (特 別 是 混 凝 土 耐 久 性 )的 某 些礦 物 產(chǎn) 品 。u礦 物 外 加 劑 主 要 品 種 有u硅 灰u磨 細 粉 煤 灰u礦 渣 微 粉u沸 石 粉 等 聚 合 物u聚 合 物 水 泥 混 凝 土 和 砂 漿 的 性 能 主 要 是

53、 受聚 合 物 的 種 類 、 摻 量 的 影 響 。纖 維u在 傳 統(tǒng) 混 凝 土 中 摻 入 碳 纖 維 、 鋼 纖 維 、 有機 纖 維 等 纖 維 ， 可 提 高 混 凝 土 的 抗 拉 、 韌性 、 抗 裂 、 抗 疲 勞 等 性 能 。 . 圖 4.7.1 纖 維 增 強 水 泥 基 復 合 材 料 受 彎 時 典 型 的 荷 載 撓 度 曲 線 u導 電 混 凝 土 的 導 電組 分 的 摻 量 存 在 一個 臨 界 值 ， 當 導 電組 分 的 摻 量 超 過 該臨 界 值 時 ， 復 合 材料 的 電 導 率 急 劇 增加 ， 如 圖 4.7.2所 示 。 圖 4.7.2水

54、泥 基 導 電 復 合 材 料 的導 電 率 與 碳 纖 維 摻 量 的 關 系 圖 4.7.3 水 泥 基 復 合 材 料 溫 差 電 動 勢 與 溫 差 的 關 系 圖 4.7.4 養(yǎng) 護 齡 期 對 熱 電 效 應 的 影 響 圖 4.7.5 仿 生 自 愈 合 水 泥 基 復 合 材 料 自 愈 合 機 理 示 意 圖 類 型 W/C Fc28， MPa 說 明 大 流 動 性高 強 混 凝 土 0.25 0.40 40.0 70.0 150 200mm坍 落 度 ，水 泥 用 量 大正 常 稠 度高 強 混 凝 土 0.35 0.45 45.0 80.0 50 100mm坍 落 度

55、，水 泥 用 量 大 無 坍 落 度高 強 混 凝 土 0.30 0.40 45.0 80.0 小 于 25mm坍 落 度 ，水 泥 用 量 正 常低 水 灰 比高 強 混 凝 土 0.20 0.35 100.0 170.0 采 用 外 加 劑 壓 實 高 強 混 凝 土 0.05 0.30 70.0 240.0 加 壓 70.0MPa以 上 膠 凝 材 料u 水 泥 品 質(zhì) u 品 種 與 等 級u水 泥 的 礦 物 組 成 和 細 度 u 水 泥 用 量 圖 4.7.6 水 泥 細 度 對 混 凝 土 強 度 的 影 響 u 混 凝 土 混 合 物 含 砂 量 較 大 ， 如 果 使 用中

56、 砂 或 粗 砂 ， 可 以 避 免 混 凝 土 過 于 干硬 。 通 常 ， 宜 用 細 度 模 數(shù) 約 為 3.0的 砂 ，并 盡 可 能 降 低 含 砂 率 。 混 凝 土 拌 合 物也 不 應 太 干 硬 。u 細 骨 料 的 級 配 要 符 合 要 求 。 在 高 強 混凝 土 組 成 中 ， 細 骨 料 所 占 比 例 同 樣 要比 普 通 強 度 混 凝 土 所 用 的 量 要 少 些 。砂 的 化 學 成 分 含 量 以 采 用 潔 凈 的 石 英質(zhì) 河 砂 為 佳 。 u將 高 等 級 水 泥 與 高 效 能 減 水 劑 結(jié) 合 使 用 ， 可制 得 高 強 混 凝 土 。

57、u 水 泥 漿 骨 料 粘 結(jié)u 碎 石 能 使 粘 結(jié) 較 好 ， 從而 使 混 凝 土 有 較 好 的 強度 ， 如 圖 4.7.7所 示 。u 同 樣 ， 碎 石 的 表 面 積 與體 積 之 比 ， 較 圓 形 礫 石的 要 大 。u 因 此 ， 應 特 別 注 意 保 證碎 石 骨 料 表 面 之 清 潔 。 u概 述u特 點 u技 術 途 徑u配 比 u性 能 對 比u應 用 表 4.7.2 配 比 u 性 能 對 比 (Tab.4.7.3)u 干 縮 (Tab.4.7.4)u坍 落 度 經(jīng) 時 變 化 (Tab.4.7.5) 混 凝 土 類 型 干 縮 率 ( 10-6) 2d

58、7d 14d 28d 60d 90dC30 109 200 286 431 577 621C50 109 172 239 345 433 475C60 55 622 163 124 121 442C70 96 170 232 326 430 466 坍 落 度 損失 C50 C60 C70開 始 23 20.7 21.41 hour 23 20.5 172 hours 20.4 20 152.5 hours 19.8 20 14 u德 國 現(xiàn) 行 的 混 凝 土 結(jié) 構 設 計 規(guī) 范 達 C110u挪 威 規(guī) 范 C105級 ， 85 90MPa的 HPC廣泛 用 于 道 路 工 程u丹 麥

59、 的 大 貝 爾 特 工 程 大 型 隧 道 與 橋 梁連 接 結(jié) 構規(guī) 定 的 設 計 使 用 壽 命 為 100年塔 架 、 預 制 梁 和 預 制 砌 塊 都 采 用 HPC u日 本u超 高 強 高 性 能 混 凝 土 建 造 高 層 住 宅 u已 研 制 出 使 用 壽 命 在 500年 以 上 的 超 高耐 久 性 混 凝 土 C55 粗 骨 料 最 大 粒 徑 /mm 適 宜 砂 率 范 圍 25 41 4540 39 43 灰 水 比 摻 入 量 對 NDC抗 壓 強 度 的 影 響 如 圖 4.7.10 和 圖 4.7.11所 示 NDC抗 沖 磨 及 抗 滲 性 如 表 4

60、.7.7所 示混 凝 土 種 類 1.2MPa恒 壓 下滲 水 情 況 水 砂 沖 磨 失 重 /g普 通 混 凝 土 不 到 5min全 透 20679摻 NNDC-2水 下不 分 散 混 凝 土 恒 壓 24h平 均 滲水 高 度 12.7cm 60.0 耐 海 水 混 凝 土 的 抗 凍 性 要 求 如 表 4.7.8所 示 有 三 種 類 型 的 綠 色 混 凝 土 ： 高 性 能 混 凝 土 生 態(tài) 混 凝 土再 生 混 凝 土 生 態(tài) 混 凝 土 包 括 ：透 水 性 混 凝 土綠 化 混 凝 土 吸 聲 混 凝 土 國 家 定 義加 拿 大 施 工 建 造 廢 棄 物 ： 所 有 施 工 建 造 階 段 產(chǎn) 生 的 廢 棄 物日 本 建 設 土 方 開 挖 之 砂 石 土 方 ， 可 直 接 再 利 用建 設 廢 棄 物 可 回 收 再 利 用 ： 混 凝 土 塊 、 濕 青混 凝 土 塊 、 建 設 淤 泥 、 紙 類 、 金屬 、 廢 木 料不 可 再 利 用 ： 有 害 廢 棄 物 、 飛 散性 廢 棄 物美 國 所 有 新 建 、 修 建 、 改 建 、 拆 除 、 農(nóng) 地 清 理 、 公 用 事 業(yè)維 護 、 季 節(jié) 性 或 天 災 的 清 理 工 作 所 產(chǎn) 生 的 未 受 污 染 的固 體 廢 棄 物 Chapter 4