混凝土配合比计算方法1.了解混凝土的分类,熟悉水泥混凝土的主要成分,基本特性和性能指标。
2.熟悉水泥的基本成分和分类,水泥的水化作用、品质指标及其水泥的选用和储存方法。
3.熟悉组成水泥的其它成分砂、石、水、外加剂和钢筋的物理特性及其选用的技术要求。
4.了解混凝土的标号、龄期、养护和影响混凝土强度的因素。
5.掌握混凝土配合比的计算方法,熟悉基坑开挖的基本方法和步骤。
6.掌握钢筋混凝土施工的基本操作步骤。
教学重点1.混凝土配合比计算方法。
2.钢筋混凝土施工的基本方法。
教学难点混凝土配合比的计算方法。
教学过程一、水泥及混凝土1.混凝土的一般性质⑴混凝土的定义以胶凝材料、细骨料、粗骨料和水合理的混合后硬化而成的建筑材料。
⑵混凝土的分类1)按胶凝材料的不同分为:水泥混凝土、沥青混凝土、塑料混凝土、树脂混凝土等。
2)按用途的不同分为:结构、防水、耐酸、耐碱、耐低温、耐油混凝土等。
3)按容重不同分类:见表2-2所示。
4)泡沫(加气)混凝土:用铝粉或其它发泡剂、水、水泥或加极少的磨细砂制成,通常用于保温、隔热。
1)水泥混凝土,是由粗骨——料石、细骨料——砂、胶结剂——水泥、水以及适量外加剂(如减水剂、早强剂、缓凝剂、防腐剂)等构成。
2)水泥混凝土的特点①优点Ⅰ混凝土具有较高的强度,能承受较大的荷载,外力作用下变形小。
并可通过改变原材料的配合比,使混凝土具有不同的物理力学性能,满足不同的工程需求;Ⅱ具有良好的可塑性;Ⅲ所用的砂、石等材料便于就地取材;Ⅳ经久耐用,维护量少,正常情况下可用50年。
②缺点Ⅰ现场浇制易受气候条件(低温、下雨等)的影响,浇捣后自然养护的时间长;Ⅱ干燥后会收缩,呈脆性,抗拉强度低;Ⅲ加固修理较困难。
③混凝土的主要性能指标Ⅰ强度指混凝土的抗拉、抗折、抗剪强度及混凝土与钢筋间的粘结强度、钢筋的抗拉强度等。
我们主要考虑混凝土的抗压强度。
Ⅱ和易性又称混凝土的“工作性”,指混凝土在运输、浇灌和捣固过程中的合适程度,是混凝土的工艺性能的总称。
和易性好的混凝土不易发生离析,便于浇捣成型,不易出现蜂窝、麻面,混凝土的内部均匀、有易密实性和稳定性,强度和耐久性较好。
衡量混凝土的和易性,对一般流动性混凝土及低流动性混凝土用“坍落度”表示,对干硬性混凝土则用“工作度”表示。
混凝土按和易性的不同可分为特干硬性、干硬性、低流动性、流动性、大流动性、流态化等种类,如表2-3所示。
料的影响、砂率的影响、塑性附加剂等。
砂率:混凝土中砂重量与砂石总重量之比。
密实的混凝土,应该是砂填满石的空隙,水泥浆包裹住砂石并填满砂的空隙,达到最大的密实度。
Ⅲ密实性良好的骨料级配、较低的用水量和较小的水灰比、适量地掺入塑化剂、加气剂等、合适的振捣可以使得混凝土的密实性好。
Ⅳ抗渗性取决于混凝土的密实性及混凝土内部的毛细孔道的分布状况。
Ⅴ抗冻性取决于混凝土的密实性、孔隙形状及分布状况。
Ⅵ混凝土收缩与膨胀混凝土的收缩,是指混凝土在搅拌好之后,开始“水化作用”,同时大量的水份蒸发掉,混凝土的体积逐渐缩小,此即为混凝土的干缩。
混凝土的膨胀,是指浇制好的混凝土受潮后,未充分反应的硅酸盐晶体继续水化,混凝土体积就会有一定程度的膨胀,甚至于出现胀裂。
Ⅶ混凝土的碳化指混凝土中的Ca(OH)2与空气中的CO2 反应生成CaCO3和H2O,且由表及。
混凝土的碳化增大混凝土的抗压强度,但降低了混凝土的碱性,减弱了对钢筋的保护作用,增加混凝土的收缩(水份进一步散失),导致混凝土由表及里产生裂纹,降低混凝土的抗拉、抗折强度。
二、水泥1.水泥的成分于水硬性胶结材料,当其与水或适量的盐类溶液混合后,在常温下经过一定的物理化学变化过程(水化作用),能由浆状或可塑性逐渐凝结进而硬化成为具有一定强度,并将松散物质胶结为整体的硅酸盐类化合物。
2.水泥的组成及分类水泥是以硅酸盐熟料、石膏及其它的混合材料磨制成的粉末状的物质。
硅酸盐熟料是将石灰质(石灰石、白堊、泥灰质石灰石)和粘土质(粘土、泥灰质粘土)以适当的比例混合后,在1300~1400C°的温度下烧至熔融,冷却后即硅酸盐熟料。
其主要化学成份是:硅酸三钙(37~60%)、硅酸二钙(15~37%)、铝酸三钙(7~15%)、铁铝酸四钙(10~18%)等。
其它的混合材料一般有:高炉矿渣、火山灰、粉煤灰等。
3.水泥的水化作用水泥与水拌和后,水泥颗粒被水所包围,由表及里地与水发生化学变化,逐渐水化和水解生成硅酸盐的水化物和凝胶,同时放出热量(水化热)。
这些水化物和凝胶与砂石颗粒表面间有很大的附着力,表现为极强的粘结力;且硅酸盐的水化物和凝胶在适当的温度与湿度环境下,经过一定时间逐渐浓缩凝聚,形成晶体结构,具有很高的强度。
水泥与水拌和后,1~3小时,凝胶开始形成,称为初凝;5~8小时后,凝胶形成终止,称为终凝;终凝后水泥的凝胶及其它水化物逐渐结晶,由软塑状变为固体状。
称为硬化。
初凝前,混凝土具有流动性,可进行运输、浇灌及捣固;初凝到终凝前,流动性消失,凝胶若遇到损伤尚能闭合;终凝后,胶体逐渐结晶,此时遇到损伤不能闭合,混凝土的强度受损。
4.水泥的主要品质指标水泥的主要品质指标有:标号、细度、凝结时间、水化热、体积安定性、耐腐蚀性、抗冻性等。
⑴水泥的标号:表示水泥抗折强度和抗压强度的指标。
水泥标号应按1981年1月1日起执行的新标准:GB175—77、GB177—77、GB178—77中规定的水泥的品种和标号来测定。
新标准中水泥的种类即前述的五个普通水泥品种;水泥的标号分为:225、275、325、425、525、625六个。
⑵细度。
水泥的颗粒愈细,水化作用愈快,凝结硬化愈快,早期强度愈高,水泥的细度用标准筛(0.080mm方孔筛)的筛余百分数表示,在新标准中规定水泥的筛余量不大于12%,属于尘屑。
⑶凝结时间。
为了有充分的施工时间和凝结硬化时间又不至于太长,国标要求水泥的凝结时间:初凝时间大于45分钟,终凝时间小于12小时。
目前使用的水泥初凝时间多为1~3小时,终凝时间多为5~8小时。
⑷水化热。
指水泥在水化作用过程中要释放一定的热量,不同种类水泥的水化热是不同的。
水化热的存在,一定程度上有助于加快水泥的凝结硬化,因为水泥的硬化需要一定的环境温度,且温度愈高硬化愈快;但是水化热过大,会使得混凝土凝结前后体积变化大,尤其是对大体积混凝土,热量不易散失,内外温差过大引起应力使得混凝土产生裂纹,影响工程质量。
⑸体积安定性,指水泥在硬化过程中各部分体积变化是否均匀的性质。
体积安定性是水泥的重要性质,不符合要求的水泥严禁使用。
体积安定性用“煮沸法”检验。
⑹耐腐蚀性。
水泥的腐蚀指水泥硬化后,在特定的介质中逐渐受到侵蚀,强度减低甚至完全破坏。
几种常见水泥的特性如表2-5所示。
主要考虑环境条件和工程特点,另考虑是否受腐蚀、特定的养护条件等因素。
不同品种水泥不得混合使用,同品种不同标号、不同出厂时间的水泥不得混合使用。
水泥的选用如下表:6.水泥的储存每批水泥必须有质量证明文件,应按品种、强度、出厂期、生产厂等分别堆放,先到先用;堆放地点应干燥、不透风、离地面30厘米;堆放高度不应超过10包;储存时间不应超过出厂期三个月。
储存时间超过三个月或受潮结块,都需要重新检验其强度后再使用。
因为水泥能吸收空气中的水份使强度降低,一般地,存放三个月后强度损失10~20%,存放六个月后强度损失25~30%,存放一年强度损失40%,使用时应降低标号使用;如已结块坚硬,应筛去硬块并将小硬颗粒粉碎后检验,并不得用在重要的承重部位,可用于砌筑砂浆或掺入同品种的新水泥中使用(掺入量不大于水泥重量的20%)。
三、组成混凝土的其它材料组成水泥混凝土的材料有水泥、砂、石、水、外加剂及钢筋等,水泥前已介绍,下面介绍其它材料。
1.石石与砂都在混凝土中充当骨架,所以砂、石统称为骨料,石是粗骨料,砂是细骨料。
砂、石是混凝土中的廉价材料,用它们可降低混凝土的成本,并减小水泥在硬化过程中的收缩。
一般石占混凝土的总体积的70~80%。
⑴石的分类。
从石的产地和来源可将石分为卵石、碎石。
卵石又可分为:河卵石、山卵石、海卵石,山卵石一般含有较多的粘土、尘屑、有机杂质多,海卵石中常混有贝壳,河卵石较清洁。
碎石用人力或机械破碎硬质岩石(花岗岩、辉绿岩、石灰岩、砂岩等)得到的粒径5~80mm的碎石。
配置高标号混凝土应用碎石。
⑵混凝土用石的技术要求。
石的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4,且不得超过钢筋间最小间距的3/4,所以混凝土基础中常用的石的粒径为20~40mm,混凝土底板则视配筋情况适当放宽。
1)颗粒级配合适。
良好的颗粒级配可以使得混凝土的空隙率尽可能的小,改善混凝土的密实性,节约水泥。
石的级配应满足下表2-7的要求:2)针状及片状颗粒少。
颗粒的长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径的2.4倍者称为针状颗粒,厚度小于平均粒径0.4倍者称为片状颗粒。
平均粒径指该粒级上下限粒径的平均值。
针状和片状颗粒本身易折断,影响混凝土的强度;且拌制混凝土时空隙率较大;颗粒滚动性差,使混凝土的和易性差。
具体要求见下表2-8。
3)含泥量。
见表2-8。
4)强度。
要求混凝土中的石必须坚硬、密实,有足够的强度。
石中的软弱颗粒的含量应加以限制,软弱颗粒指在静压力(粒径为5~10、10~20、20~40、40~70mm时,分别施加147、245、343、441N的静压力)作用下破碎的石颗粒,其强度见表2-8所示。
5)有害杂质含量少。
6)坚固性用硫酸钠溶液检测时应满足下表要求。
2.砂与石一起充当混凝土的骨架,称为细骨料。
填充石间的空隙,增加混凝土的和易性,节约水泥并减少水泥浆在硬化过程中的收缩。
砂是岩石风化或经人工破碎后形成的粒径在0.15~5mm的疏松颗粒状物质,一般都用天然砂。
⑴砂的分类。
根据砂的来源的不同将砂分为:天然砂和人工砂。
天然砂又可分为:河砂、海砂和山砂。
按平均粒径来分类,可分为:粗砂(≥0.5mm)、中砂(0.35~0.5mm)、细砂(0.25~0.35mm)、特细砂(<0.25mm)。
⑵混凝土用砂的技术要求:1)良好的颗粒级配。
使小颗粒的砂恰好填满中等颗粒的空隙,而中等颗粒的砂又恰好填满大颗粒砂的空隙,以减小整个砂的空隙率。
一般地,砂的颗粒级配应处于下表中三个区中任意一区中。
除了5.0及0.63mm筛号的筛余百分数不准超过外,其余的最大可超5%。
上表中2区的砂粗细程度适中,级配最好;1区粗砂较多,属于粗砂,但保水性较差;3区砂颗粒较细,保水性较好,容易振捣但干缩较大,表面易裂。
2)含泥量要少。
泥会影响水泥与砂之间的胶结作用,从而降低混凝土的强度。
砂的含泥量表的要求。
3)坚固性。
要求用硫酸钠溶液法检验时,试验5次循环后,其重量损失应小于10%;。
4)有害物质含量。