第四章混凝土

建筑材料 第四章混凝土主讲:周美茹

课堂练习 复习思考题本章内容教学目标 4.1 混凝土概述 4.2 普通混凝土组成材料 4.2.1 水泥 4.2.2 细骨料 4.2.2 粗骨料4.2.3 混凝土用水 4.3 混凝土拌合物的性能 4.4 硬化混凝土的性能 4.4.1 混凝土的强度 4.4.2 混凝土的变形性 4.4.3 混凝土的耐久性 4.5混凝土质量控制及配合比设计 4.5.1混凝土的质量控制与评定 4.5.2混凝土配合比设计4.6 外加剂 4.7 其它种类混凝土及其新进展通过本章的学习： ⑴ 了解普通混凝土的优缺点，新型混凝土的应用。⑵ 知道如何从原料和配合比上控制混凝土的质量，熟悉。⑶ 熟练掌握硬化混凝土的力学性质，变形性质和耐久性及其影响因素。⑷ 熟练掌握普通混凝土的配合比设计方法。

4.1 概述 共同增长 • 建材基本上要保持与人口和经济发展的同步，至少在建材产品标准不高和人均消费未饱和的情况下是如此；因为全面建设小康社会的重要指标之一包括人均居住面积。

混凝土的发展历史 无筋砼钢筋砼预应力砼现代砼 • 普通混凝土 • 钢筋混凝土 • 应力钢筋混凝土 • 外加剂混凝土 • 纤维增强混凝土等 • 聚合物水泥混凝土

33.5% 213

混凝土的应用Application of Concrete • 民用建筑 • 工业建筑 • 桥梁 • 高速公路 • 隧道 • 高速铁路 • 大坝 • 发电厂 • 采矿业 • 市政工程 • 其它 • 优点： 1、原料丰富，加工简单，能耗低。 2、可浇筑不同形状、大小的制品构件，并可做各种饰面。 3、与钢筋收缩膨胀率相近。 4、可现浇、可预制，也可加入各种外加剂。

东海大桥工程是我国第一座真正意义上的跨海大桥。东海大桥起始于上海南汇区芦潮港直达浙江小洋山岛，全长约32.5公里,桥宽31.5米，可抗12级台风、七级烈度地震，设计基准期为100年。目前，世界上在外海已经建成的跨海大桥最长的也只有16公里。是名副其实的“世界之桥”。东海大桥工程是我国第一座真正意义上的跨海大桥。东海大桥起始于上海南汇区芦潮港直达浙江小洋山岛，全长约32.5公里,桥宽31.5米，可抗12级台风、七级烈度地震，设计基准期为100年。目前，世界上在外海已经建成的跨海大桥最长的也只有16公里。是名副其实的“世界之桥”。

No.1, height of 553m in Tolunto, Canada No.2, height of 540m in Masco, Russia No.3 height of 468m in Shanghai China Oriental Pearl TV Tower

上海环球金融中心主楼高度492米，大楼地上101层，地下3层，位于上海陆家嘴金融贸易区，北临世纪大道、西邻金茂大厦，为多功能摩天超高层建筑。根据施工方案，该基础混凝土总量为36900m3，最大一次浇筑量为28000 m3。

公司动用了下属浦新、浦莲、长桥、宏成、富康、汤臣、南航7个搅拌站及机运站，调集了19辆泵车、350余辆搅拌车。公司动用了下属浦新、浦莲、长桥、宏成、富康、汤臣、南航7个搅拌站及机运站，调集了19辆泵车、350余辆搅拌车。

Magnetic Levitating Train

中国第一条海底隧道 • 项目全长9公里，跨海主体工程长约6公里，隧道最深在海平面下约70米， • 按双向六车道设计，行车速度每小时80公里，项目总投资约32．5亿元

全球气候显著变暖 （气温升高3摄氏度，海平面上升60cm) 人口爆炸煤炭资源枯竭 100亿人石油和天然气资源枯竭食物短缺 60亿人矿物资源枯竭废弃物问题全球气候变暖（气温升高1摄氏度，海平面上升20cm) 2000年 2050年 2100年图1.人类面临的人口、资源和环境问题示意图混凝土的发展方向-----高性能化、功能化、绿色化

1、高性能混凝土-HPC 高强度等级，大于C60，良好的工作性、稳定性和耐久性 2、节约能源、资源 3、不破坏环境、可持续、绿色(变色、智能、环境调节) 混凝土的发展方向 -----高性能化、功能化、绿色化高性能化、功能化、绿色化--GHPC

4.1 概述 一、混凝土的定义广义混凝土：由胶凝材料、骨料、水按适当比例配合拌制而成的混合物，经一定的时间硬化而成的人造石材。狭义混凝土：水泥、砂、石、水、外加剂、掺合料 • 土木建筑工程对混凝土质量的基本要求是： • 具有符合设计要求的强度； • 具有与施工条件相适应的和易性； • 具有与工程环境相适应的耐久性； • 材料组成经济合理、生产制作节约能源。

（一）按表观密度分 二、混凝土的分类（二）按胶凝材料分（三）按用途分

（四）按生产工艺和施工方法分 （五）按强度分

三、混凝土的特点

组成：是由水泥、砂、石和水所组成，另外还常加入适量的掺合料和外加剂。组成：是由水泥、砂、石和水所组成，另外还常加入适量的掺合料和外加剂。 • 混凝土体积构成水泥—25％左右；砂和石子—70％以上；孔隙和自由水—1％～5%。 • 水泥+水→水泥浆 +砂→水泥砂浆 +石子→混凝土拌合物 →硬化混凝土 4.2 普通混凝土组成材料水泥+水砂子石子 • 宏观均质、微观非均质堆聚结构，质量和性能有原材料性质和性能决定，同时与施工工艺有关

粗骨料（石子） 粗骨料（石子）骨料骨料细骨料（砂）细骨料（砂）水泥浆水泥浆水泥浆中的气孔水泥浆中的气孔泌水形成的空隙泌水形成的空隙骨料中的空隙和裂缝骨料中的空隙和裂缝是一个宏观均质、微观非均质的堆聚结构是一个宏观均质、微观非均质的堆聚结构硬化混凝土结构硬化混凝土结构原材料的相对含量原材料的相对含量施工工艺施工工艺原材料的性质原材料的性质 • 几个概念: 水泥浆：水和水泥组成水泥浆。水泥砂浆：水泥浆包裹在砂的表面，并填充在砂的空隙中成为砂浆　水泥浆和砂浆在混凝土拌合物中分别起到润滑砂、石的作用，使混凝土具有施工要求的流动性，并使混凝土成型密实。混凝土拌合物：硬化前的混凝土或称新拌混凝土。

一、水泥 • 品种根据工程特点、所处环境条件及施工条件，进行合理选择。 • 强度等级高强度等级的水泥配制高强度等级的混凝土。配制混凝土所用水泥强度等级

水泥强度等级的选择应当与混凝土的设计强度等级相适应。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。水泥强度等级的选择应当与混凝土的设计强度等级相适应。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。早强工程例如紧急抢修桥梁，能否用矿渣水泥？水泥

能否用低强度的水泥配制高强度的混凝土？或能否用高强度的水泥配制低强度的混凝土？能否用低强度的水泥配制高强度的混凝土？或能否用高强度的水泥配制低强度的混凝土？ • 若用低强度水泥来配制高强度混凝土，为满足强度要求必然使水泥用量过多。这不仅不经济，而且使混凝土收缩和水化热增大，还将因必须采用很小的水灰比而造成混凝土太干，施工困难，不易捣实，使混凝土质量不能保证。 • 如果用高强度水泥来配制低强度混凝土，单从强度考虑只须用少量水泥就可满足要求，但为了又要满足混凝土拌合物和易性及混凝土耐久性要求，就必须再增加一些水泥用量。这样往往产生超强现象，也不经济。当在实际工程中因受供应条件限制而发生这种情况时，可在高强度水泥中掺入一定量的掺合料（如粉煤灰）即能使问题得到较好解决。水泥

案例分析 • 某施工队使用以煤渣掺量为30％的火山灰水泥铺筑路面，见图。使用两年后，表面耐磨性差，已出现露石，且表面有微裂缝。按JTJ 012－94《公路混凝土路面设计规范》，对于水泥混凝土路面，“水泥可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和道路硅酸盐水泥。中等及轻交通的路面，也可以采用矿渣硅酸盐水泥。”所以说火山灰水泥铺筑路面是选用水泥不当。露石混凝土路面 • 火山灰质混合材含有大量的微细孔隙。此种水泥水化产物有大量的胶体，长期干燥环境下会脱水而严重干燥，导致干缩裂缝

细骨料集料占混凝土体积的70%- 80% 骨料骨架的作用粗骨料

二、细骨料 粒径在0.15~4.75mm之间的岩石颗粒。细骨料主要采用天然砂和人工砂。

粗、中、细 细骨料细度模数技术要求颗粒级配 Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类天然砂中泥成分对混凝土性能的影响？

有害物质含量 细骨料砂子技术性能含泥量、石粉含量和泥块含量坚固性 Ⅰ类：＞C60 Ⅱ类：C30~C60 Ⅲ类：＜C30 粗细程度和颗粒级配

1、含泥量、石粉含量和泥块含量 含泥量指天然砂中粒径小于75微米的颗粒含量；石粉含量，是指人工砂中粒径小于75微米的颗粒含量；泥块含量，则指砂中粒径大于1.18毫米，经水浸细、手捏小于600微米的颗粒。应符合下表云母：粘结差；轻质物影响强度；硫化物有腐蚀；有机质影响水化硬化；氯化物腐蚀钢筋细骨料

3、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？（粗细度：总体砂的粗细程度；颗粒级配：不同粒径和数量比例的砂子的组合）在相同砂用量的条件下，砂越细对混凝土性能的影响？细骨料同一粒径的砂还是不同粒径的好？

第四章 混凝土