混凝土工程基础.ppt

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1、混凝土工程基础混凝土工程基础一、教学任务分析二、教学理念三、教学目标四、学时 40 学时 （1学时）课程概述五、授课方式 （课堂讲授）本课程教学对象是已系统学习了高等数学、建筑力学、建筑材料、房屋建筑学的该专业本科生；教材是选用由沈德植主编、中国建筑工业出版社2003年第一版的土建工程基础；由于该课程是一门理论与实践结合较强的专业性课程，具有复杂的逻辑推理和数值计算，同学们会有一定的畏难情绪，给教学带来一定的困难。以学生为主体、采用问题引导的方法，注重理论与实践的相互结合；一是培养学生的学习兴趣，二是养成良好的严格按照国家、行业规范进行工程项目作业的习惯，三是熟练掌握教学大纲要求的知识点一、混

2、凝土的定义、分类及特点二、混凝土的组成（重点）三、混凝土配合比设计(重点、难点)四、特种混凝土简介主 要 讲 授 内 容五、课堂小结问题引入混凝土的组成材料有哪些？组成材料的配制比例是多少？配制比例与混凝土强度有何关系？工程施工中如何确定混凝土配合比？一、混凝土的定义、分类及特点（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、干体积密度为20002800kg/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

3、称为“混凝土”。（二）混凝土的分类按表观密度分重混凝土 02600kg/m3。普通混凝土 0 19002600kg/m3。轻混凝土 01900kg/m3。按胶凝材料分水泥混凝土、水玻璃混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土等。按使用功能分结构混凝土、防水混凝土、道路混凝土、耐酸混凝土、耐热混凝土、防辐射混凝土等。（二）混凝土的分类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。按强度分普通混凝土 C60。高强混凝土 C60。超高强混凝土 强度100MPa。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。（三）混凝土的特点优点抗压强度高、耐

4、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1/101/20）、变形性能差；导热系数大约为1.8W/（mK）；体积密度大（约为2400kg/m3左右）；硬化较缓慢。二、普通混凝土（一）混凝土组成与材料要求组成材料的作用混凝土体积构成水泥浆25左右；砂和石子70以上；孔隙和自由水15%。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粗骨料细骨料水泥浆孔 隙泌水形成的孔隙1.水泥的选择品种的选择 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

5、虑当地生产的水泥品种情况等，进行合理地选择。强度等级的选择一般情况下，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.52.5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0.9 1.5 倍。2.砂 定义 砂是指粒径在0.16 5mm以内的岩石颗粒。分类按产源分按技术要求分 类 宜用于强度等级大于C60的混凝土；类 用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；类 宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。砂天然砂人工砂机制砂混合砂河砂、海砂、山砂、和淡化海砂等2、砂 颗粒级配颗粒级配是指不同粒径颗粒搭配的比例情况。级配良好的砂，不同粒径颗粒搭配比例适当，其空隙率小，且总表面积小，

6、可以节约水泥或改善混凝土拌合物的和易性。2.砂颗粒级配采用筛分法确定。3.石子定义 粒径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：类 宜用于强度等级大于C60的混凝土；类 用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；类 宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。3.石子 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

7、筑宜在1：31：4，超高层建筑宜在1：41：5。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。颗粒级配粗骨料的颗粒级配有连续级配与间断级配两种4.水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。拌制、养护混凝土宜采用饮用水，当采用其它来源水时，应符合现行的混凝土拌合用水标准之规定。5.外加剂定义 混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中 掺入的，用以改善混凝土性能的物质。一般 情况掺量不超过水泥质量的5%。按主要功能的分类（1）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。（2

8、）调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。（3）改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。（4）改善混凝土其它性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。（二）混凝土的主要技术性质1.和易性（1）和易性的概念和易性粘聚性保水性流动性易结构均匀易成型密实好好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的性质。具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致发生泌水现象的性质。保证混凝土硬化后的质量（2）和易性的评定定量测定拌合物的流动

9、性、辅以直观经验评定粘聚性和保水性。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：骨料最大粒径不大于40mm；坍落度值不小于10mm的低塑性混凝土、塑性混凝土。坍落度法施工图片维勃稠度法维勃稠度法 测定使拌合物密实所需要的时间，s。适用范围 粗骨料最大粒径不大于40mm；坍落度小于10mm，维勃稠度在5s30s之间的干硬性混凝土。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T1T2T3T410m

10、m40mm50mm90mm100mm150mm160mm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 V0V1V2V331s30s21s20s11s10s5s（3）混凝土施工时坍落度的选择 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。在保证满足各项要求的前提下，尽可能选择较小的坍落度。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1030板、梁和大型及中型截面的柱子等3050配筋密列的结构（如薄壁、斗仓、筒仓、细柱等）5070配筋特密的结构7090（4）影响和易性

11、的因素 组成材料及其用量之间的关系水泥浆用量；水灰比骨料的品种、级配和粗细程度；砂率；外加剂。施工环境的温度、搅拌程度等。水泥水砂石子外加剂水泥浆骨料混凝土拌合物cwmm 水灰比100%gsssmmm 砂率合理砂率的确定 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。T，mmSp合理砂率砂率与塌落度的关系砂率与水泥用量的关系合理砂率C,kgSp水泥浆用量一定相同的塌落度（5）改善和易性的措施 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

12、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2.混凝土的强度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抗弯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2.混凝土的强度（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202，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极限抗压强度。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/T50

13、0812002）。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150150150401.00非标准试件100100100300.95200200200601.052.混凝土的强度（2）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

14、fcu30.034.9MPa；某混凝土，其fcu30.0MPa的保证率为95%。C30“C”代表“混凝土”。“30”代表fcu,k30.0MPa；2.混凝土的强度（3）轴心抗压强度采用150mm150mm300mm的棱柱体试件。在立方体抗压强度为055MPa范围内fc=（0.70.8）fcu。非标准尺寸的棱柱体试件的截面尺寸为100mm100mm和200mm200mm，测得的抗压强度值应分别乘以换算系数0.95和1.05。FF2.混凝土的强度（4）影响抗压强度的因素水泥的强度和水灰比 当混凝土水灰比值在0.400.80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。粗骨料的品种

15、 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。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；龄期外加剂2.混凝土的强度（5）提高混凝土抗压强度的措施采用高强度等级水泥；采用单位用水量较小、水灰比较小的干硬性混凝土；采用合理砂率，以及级配合格、强度较高、质量良好的碎石；改进施工工艺，加强搅拌和振捣；采用加速硬化措施，提高混凝土的早期强度；在混凝土拌合时掺入减水剂或早强剂。3.混凝土的耐久性（1）耐久性的主要内容抗渗性 是指混凝土抵抗水、油等液体渗透的能力。抗冻性 是指混凝土在饱和水状态下，能抵抗冻

16、融循环作用而不发生破坏，强度也不显著降低的性质。抗侵蚀性 主要与水泥的品种、混凝土的密实程度和孔隙特征有关。3.混凝土的耐久性抗碳化性 混凝土的碳化作用指空气中的CO2与水泥石中的Ca(OH)2在有水存在的条件下发生化学作用，生成CaCO3和H2O。碱骨料反应 碱骨料反应是指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与骨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。3.混凝土的耐久性（2）提高混凝土耐久性的措施 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。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。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。环境条件结构物类别最大水灰比最小水泥用量kg/m3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