混凝土及检测.pptx
第3章 混凝土及检测,1,学习要求,1了解混凝土的概念和种类；2掌握普通混凝土拌合物的性能及其检测方法；3掌握普通混凝土力学性能的检测及强度评定；4掌握普通混凝土配合比设计的步骤。,2,3.1 概 述,3.1.1 混凝土的概念混凝土是由胶凝材料、水、粗细骨料、矿物掺合料及外加剂等按适当比例配合、拌制，经一定时间硬化而成的人造石材。在混凝土中，砂、石起骨架作用，称为骨料；水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。在硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定的和易性，便于施工。水泥浆硬化后，将骨料胶结为一个坚实的整体。,3,混凝土的结构,砂 浆 的 结 构 孔 隙,砂 粒水化硅酸钙未水化水泥颗粒氢氧化钙,3.1.2 混凝土的分类,1按表观密度分类(1)重混凝土：表观密度大于2800 kg/m3的混凝土。常由重晶石和铁矿石配制而成，它具有不透 X 射线和 射线的性能，又称为防辐射混凝土和屏蔽混凝土。(2)普通混凝土：表观密度为2000 2800 kg/m3的水泥混凝土。主要以砂、石子和水泥配制而成，是目前工程上大量使用的混凝土品种。(3)轻混凝土：表观密度小于1950 kg/m3的混凝土。包括轻骨料混凝土、多孔混凝土和大孔混凝土等。,6,2按胶凝材料的品种分类,按主要胶凝材料的品种，混凝土可分为水泥混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土等。有时也以加入的特种材料命名，如水泥混凝土中掺入钢纤维时，称为钢纤维混凝土；水泥混凝土中掺大量粉煤灰时则称为粉煤灰混凝土等。,7,3.1.2 混凝土的分类,3按使用功能和特性分类,按使用部位、功能和特性，混凝土可分为:结构混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、防辐射混凝土、补偿收缩混凝土、防水混凝土、泵送混凝土、自密实混凝土、纤维混凝土、聚合物混凝土、高强混凝土、高性能混凝土等。,8,3.1.2 混凝土的分类,3.1.3 普通混凝土的特点,1普通混凝土的优点(1)原材料来源丰富。(2)施工方便。(3)性能可根据需要设计调整。(4)抗压强度高。(5)耐久性好。,9,混凝土中70以上的材料是砂石料，属地方性材料，可就地取材，避免远距离运输，因而价格低廉。,混凝土拌合物具有良好的流动性和可塑性，可根据工程需要浇筑成各种形状和尺寸的构件及构筑物。既可现场浇筑成型，也可预制。,通过调整各组成材料的品种和数量，特别是掺入不同外加剂和掺合料，可获得不同施工和易性、强度、耐久性或具有特殊性能的混凝土，满足工程上的不同要求。,混凝土的抗压强度一般在1560 MPa之间。当掺入高效减水剂和掺合料时，强度可达100 MPa以上。而且，混凝土与钢筋具有良好的匹配性，浇筑成钢筋混凝土后，可以有效地改善抗拉强度低的缺陷，使混凝土能够应用于各种结构部位。,原材料选择正确、配比合理、施工养护良好的混凝土具有优异的抗渗性、抗冻性和耐腐蚀性能，且对钢筋有保护作用，可保持混凝土结构长期使用而性能稳定。,2普通混凝土的缺点,(1)自重大。(2)抗拉强度低，抗裂性差。(3)收缩变形大。,10,1 m3混凝土重约2400 kg，故结构物自重较大，导致地基处理费用增加。,混凝土的抗拉强度一般只有抗压强度的1/101/20，易开裂。,水泥水化、凝结、硬化过程中引起的自身收缩和干燥收缩很大，易产生混凝土收缩裂缝。,3.1.3 普通混凝土的特点,3普通混凝土的基本要求,(1)满足便于搅拌、运输和浇捣密实的施工和易性。(2)满足设计要求的强度等级。(3)满足工程所处环境条件所必需的耐久性。(4)满足上述三项要求的前提下，尽可能降低水泥用量，节约成本。,11,3.1.3 普通混凝土的特点,3.2 普通混凝土拌合物的和易性及检测,3.2.1 和易性的概念和易性是指新拌混凝土易于各工序施工操作（搅拌、运输、浇灌、捣实等）并能获得质量均匀、成型密实的性能。和易性是一项综合的技术性质，与施工工艺密切相关。混凝土和易性包括：流动性保水性 粘聚性,12,接17页,3.2.1 和易性的概念,流动性是指新拌混凝土在自重或机械振捣的作用下，能产生流动，并均匀、密实地填满模板的性能。,13,保水性是指新拌混凝土具有一定的保水能力，在施工过程中不致产生严重泌水现象的性能。,14,3.2.1 和易性的概念,粘聚性是指新拌混凝土的组成材料之间有一定的粘聚力，在施工过程中不致发生分层和离析的性能。,15,3.2.1 和易性的概念,新拌混凝土的流动性、粘聚性和保水性之间既互相联系，又互相矛盾。因此，在一定施工工艺的条件下，新拌混凝土的和易性是以上三方面性质的矛盾统一。,16,3.2.1 和易性的概念,3.2.2 影响混凝土和易性的主要因素,影响混凝土拌合物和易性的因素很多，主要有：水泥浆的数量、稠度；砂率；原材料品种、性质；时间、温度等其他因素。,17,1、水泥浆的数量,在水灰比不变的条件下，增加混凝土单位体积中的水泥浆数量，能使骨料周围有足够的水泥浆包裹，改善骨料之间的润滑性能，从而使混凝土拌合物的流动性提高。但水泥浆数量不宜过多，否则会出现流浆现象，粘聚性变差，浪费水泥，同时影响混凝土强度。,18,3.2.2 影响混凝土和易性的主要因素,2 水泥浆的稠度,水泥浆的稠度主要取决于水灰比大小。水灰比过大，水泥浆太稀，产生严重离析及泌水现象；过小，因流动性差而难于施工。通常水灰比在0.400.75之间，并尽量选用小的水灰比。,19,3.2.2 影响混凝土和易性的主要因素,3 砂率（s）,砂率是指混凝土内砂的质量占砂、石总量的百分比。砂率增大时，骨料的空隙率减小而总表面积增加，在一定数量水泥浆条件下，拌合物显得干稠，流动性降低。反之，砂率过小，砂浆数量不足，不能保证石子周围形成足够的砂浆层，也会降低拌合物流动性，并影响粘聚性和保水性。,20,3.2.2 影响混凝土和易性的主要因素,选择砂率应该是在用水量及水泥用量一定的条件下，使混凝土拌合物获得最大的流动性，并保持良好的粘聚性和保水性；或在保证良好和易性的同时，水泥用量最少。此时的砂率值称为合理砂率。,21,砂率与坍落度关系（水及水泥用量不变）,砂率与水泥用里关系（坍落度不变）,3.2.2 影响混凝土和易性的主要因素,4 原材料的性质,水泥品种在其他条件相同时，硅酸盐水泥和普通水泥较矿渣水泥拌制的混凝土拌合物的和易性好。原因是矿渣水泥保水性差，容易泌水。水泥颗粒愈细时，拌合物流动性也愈小。骨料如其他条件相同，卵石混凝土比碎石混凝土流动性大，级配好的比级配差的流动性大。,22,3.2.2 影响混凝土和易性的主要因素,5 其他因素,外加剂拌制混凝土时，掺入少量外加剂，有利于改善和易性。温度混凝土拌合物的流动性随温度的升高而降低。时间随着时间的延长，拌和后的混凝土坍落度逐渐减小。,23,3.2.2 影响混凝土和易性的主要因素,3.2.3 和易性检测,混凝土拌合物和易性是通过检测测定流动性，以目测和经验评定粘聚性和保水性。混凝土的流动性用稠度表示，其检测方法有坍落度与坍落扩展法和维勃稠度法两种。坍落度与坍落扩展法适用于骨料最大粒径不大于40 mm、坍落度不小于10 mm的混凝土拌合物；维勃稠度法适用于骨料最大粒径不大于40 mm、维勃稠度在530 s之间的混凝土拌合物。,24,1.混凝土试样的制备,(1)检测用原材料和检测室温度应保持205，或与施工现场保持一致。(2)拌和混凝土时，材料用量以质量计。称量精度：水、水泥、掺合料、外加剂均为0.5%，骨料为1%。(3)从试样制备完毕到开始做各项性能检测不宜超过5 min。(4)主要仪器设备：混凝土搅拌机、磅秤、天平、量筒、拌板、拌铲等。,25,3.2.3 和易性检测,(5)拌和方法：a按所定配合比称取各材料用量，以干燥状态为准。b用按配合比称量的水泥、砂、水及少量石子预拌一次，使水泥砂浆先粘附满搅拌机的筒壁，倒出多余的砂浆，以免影响正式搅拌时的配合比。c依次将称好的石子、砂和水泥倒入搅拌机内，干拌均匀，再将水徐徐加入，全部加料时间不得超过2 min，加完水后，继续搅拌2 min。d卸出拌合物，倒在拌板上，再经人工拌和23次。e拌好后，应立即做和易性检测或试件成型。从开始加水时起，全部操作须在30 min内完成。,26,3.2.3 和易性检测,2坍落度与坍落扩展法,(1)检测目的评定混凝土拌合物的和易性。(2)主要仪器设备坍落度筒、捣棒、直尺、小铲、漏斗等。,27,坍落度筒,捣棒,3.2.3 和易性检测,(3)检测步骤 装料插捣前准备工作每次检测前，用湿布湿润坍落度筒、拌和钢板及其他用具；把筒放在不吸水的刚性水平底板上，然后用脚踩住2个脚踏板，使坍落度筒在装料时保持位置固定。,28,3.2.3 和易性检测,装料插捣取拌好的混凝土拌合物15 L，用小铲分3层均匀地装人筒内，使捣实后每层高度为筒高的1/3左右。每层用捣棒沿螺旋方向在截面上由外向中心均匀插捣25次。插捣筒边混凝土时，捣棒可以稍稍倾斜。插捣底层时，捣棒应贯穿整个深度，插捣第二层和顶层时，捣棒应插透本层至下一层的表面。浇灌顶层时，混凝土应灌到高出筒口。插捣过程中，如混凝土沉落到低于筒口，则应随时加料。顶层插捣完毕后，刮去多余混凝土，并用抹刀抹平。,29,3.2.3 和易性检测,提起坍落度筒清除筒边底板上的混凝土后，垂直平稳地提起坍落度筒。坍落度筒的提离过程应在510s内完成。从开始装料到提起坍落度筒的整个过程应不间断地进行，并在150 s内完成。,30,3.2.3 和易性检测,(4)试验结果确定与处理,提起坍落度筒后，立即量测筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差，即为该混凝土拌合物的坍落度值,31,坍落度测定示意图,3.2.3 和易性检测,当混凝土拌合物的坍落度大于220 mm时，用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径，在两直径之差小于50 mm的条件下，其算术平均值为坍落扩展度值；否则，此次试验无效。如果发现粗骨料在中央集堆或边缘有水泥浆析出，表示此混凝土拌合物抗离析性不好，应予记录。混凝土拌合物坍落度和坍落扩展度以mm为单位，结果精确至1 mm。,32,3.2.3 和易性检测,坍落度筒提离后，如混凝土发生崩坍（如下图c）或一边有剪坏现象（如下图a），应重新取样再测定。如第二次试验仍出现上述现象，则表示该混凝土拌合物和易性不好，应予记录备查。,33,(a)剪切坍落型；(b)正常坍落型；(c)崩坍型坍落度试验坍落情况示意图,3.2.3 和易性检测,观察坍落后的混凝土试体的粘聚性和保水性。用捣棒在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻敲打，如果锥体逐渐下沉，则表示粘聚性良好；如果锥体倒塌、部分崩裂或出现离析现象，则表示粘聚性不好。以混凝土拌合物中稀浆析出程度评定保水性。如坍落度筒提起后无稀浆或仅有少量稀浆自底部析出，则表示保水性良好；坍落度筒提起后如有较多的稀浆从底部析出且锥体部分的混凝土也因失浆而骨料外露，则表明保水性能不好。,34,3.2.3 和易性检测,和易性的调整a当坍落度低于设计要求时，可在保持水灰比不变的前提下，适当增加水泥浆量。b当坍落度高于设计要求时，可在保持砂率不变的条件下，增加骨料的用量。c当出现含砂量不足，粘聚性、保水性不良时，可适当增加砂率；反之减小砂率。,35,3.2.3 和易性检测,3维勃稠度法,将混凝土拌合物按一定方法装人坍落度筒内，按一定方法捣实，装满刮平后，将坍落度筒垂直向上提起，把透明圆盘转到混凝土截头圆锥体顶面，开启振动台，同时计时，记录当圆盘底面布满水泥浆时所用时间，所读秒数即为该混凝土拌合物的维勃稠度值。（示意图）混凝土拌合物流动性按维勃稠度大小，可分为4级：超干硬性（31 s)、特干硬性(3021 s)、干硬性（20lls）和半干硬性（105 s)。,36,接39页,3.2.3 和易性检测,37,1透明圆盘；2喂料斗；3容器；4坍落度筒；5振动台混凝土拌合物维勃稠度的测定（单位：s）,返回,3.2.3 和易性检测,混凝土力学性能试验方法GB/T50081-2002,1、取样1.1同一组混凝土拌合物的取样应从同一盘或同一车混凝土中取样。取样量应多于试验量的1.5倍，且不小于20L；1.2混凝土取样应具有代表性，一般在同一盘或同一车混凝土中约1/4处、1/2处、3/4处之间分别取样。从第一次取样到最后一次取样不宜超过15min，然后人工搅拌均匀。,GB/T50081-2002,2、计量精度要求2.1在实验室制备混凝土拌合物时，试验室的温度应保持在205，所用材料的温度应与试验室温度保持一致；2.2拌合混凝土拌合物时，材料用量应以质量计，其精度要求：水、水泥、掺合料、外加剂 0.5%骨料 1%2.3试件的制作,GB/T50081-2002,试模：不平度 0.05mm（每100mm）组装后的不垂直度 0.5将称量好的试样一次性倒入混凝土搅拌机内拌合均匀，再倒入润湿的平板上，用润湿的铁锹人工翻倒数次，直至拌合均匀，进行混凝土拌合物性能试验，然后成型试件。坍落度70mm宜用人工插捣插捣方法：用16钢棒（一段呈圆球形）以螺旋形连续插捣25次；坍落度70mm宜用机械振实,GB/T50081-2002,混凝土试件成型人工插捣方法：拌合物应分两次装入混凝土试模，每层装料的厚度应大致相等；插捣用的捣棒为16钢棒，长度为600mm，其中一端的端部磨圆。插捣方法：按螺旋形方向从边缘向中心均匀插捣。插捣第一层时，捣棒应穿过混凝土层，直达试模底面；插捣上层时，捣棒应穿入第一层混凝土,GB/T50081-2002,深度约2030mm；插捣时，捣棒应保持垂直，不得倾斜。插捣完毕还应用抹刀沿试模内壁插捣数次，以排除气泡（插捣的次数应根据试件截面积而定，一般每100c不少于12次）。插捣完成后，再用橡皮锤轻轻敲击试模四周，直至空洞完全消失。刮去多余的混凝土，待混凝土临近初凝时，用抹刀抹平，并做好标记。3、养护试件成型后，在温度为205环境下静置,GB/T50081-2002,12昼夜，立即放入温度为202、湿度不小于95%的标准养护室中养护（或者在温度为202 不流动的Ca（OH）饱和溶液中养护。）标准养护室内的试件应放在支架上，彼此间隔10 20mm，事件表面应保持潮湿，并不得被水直接冲淋。标准养护的龄期为28d。（从搅拌加水开始算）4、试件尺寸,GB/T50081-2002,5、试件形状抗压强度和劈裂抗拉强度试验试件应符合：边长为150mm的立方体试件为标准试件；边长为100mm和200mm的立方体试件为非标准试件；特殊情况下，可用150mm300mm的圆柱体标准试件或100mm200mm和200mm400mm的圆柱体非标准试件。轴心抗压强度和受力静压弹性模量的试件：边长为150mm 150mm300mm的棱柱,体试件是标准试件。边长为100mm 100mm300mm和边长为200mm 200mm400mm的棱柱体试件是非标准试件。特殊情况下，可用150mm300mm的圆柱体标准试件或100mm200mm和200mm400mm的圆柱体非标准试件。抗折强度的试件边长为150mm 150mm600mm（或550mm）的棱柱体试件是标准试件。边长为100mm 100mm400mm的棱柱体试件是非标准试件。,GB/T50081-2002,6、压力试验机精度要求压力试验机精度要求为1%量程选择试件的破坏荷载应大于压力试验机全量程的20%且小于压力试验机全量程的80%。压力试验机应具有加荷速度指示装置或加荷速度控制装置，并应能连续均匀地加荷。应具有有效期内的计量检定合格证书。当混凝土强度等级C60时，试件周围应设置防崩裂装置。,GB/T50081-2002,7、抗压强度和轴心抗压强度试验步骤：检查压力试验机各部件的完好性，试运转压力试验机，并记录试验室温湿度；试件从养护地点取出，及时将试件表面与压力试验机上下承压板表面擦拭干净；将试件安放在试验机下压板上（注意：试件的承压面应与成型时候的顶面垂直，试件中心应与试验机下压板中心对正）；根据混凝土强度等级选择压力试验机量程；开动压力试验机，当上压板与试件接近时，调整球座，使上压板与试件表面接触均匀；,GB/T50081-2002,根据混凝土强度等级按要求加荷速度进行试验（加荷时要连续均匀）：强度等级C30 0.30.5MPa/sC30强度等级C60 0.50.8MPa/s强度等级C60 0.81.0MPa/s当试件接近破坏，开始急剧变形时，应停止调整试验机油门，直至破坏，并记录破坏荷载值；计算混凝土立方体抗压强度：混凝土立方体抗压强度按下式进行计算：,GB/T50081-2002,Fcc=F/A Fcp=F/A Fcc-混凝土立方体抗压强度（MPa）F-破坏荷载（N）A-混凝土承压面积(mm)混凝土强度值符合以下规定：a.三个试件測值的算术平均值作为该组试件的强度值（精确至0.1MPa）；b.三个測值中的最大值或最小值中如有一个与中间值的差大于中间值得15%，则一并剔除最大值和最小值，取中间值作为该组试件的抗压强度值。,GB/T50081-2002,c.如最大值和最小值与中间值的差都超过中间值得15%，则该组试件的试验结果无效。混凝土强度等级C60时，用非标试件测得的强度值应乘以尺寸换算系数：200mm200mm200mm（轴心抗压强度中200mm200mm400mm）尺寸换算系数为1.05 100mm100mm100mm（轴心抗压强度中100mm100mm300mm）尺寸换算系数为0.95当混凝土强度等级C60时，宜采用标准试件。,GB/T50081-2002,8、劈裂抗拉强度试验检查压力试验机各部件的完好性，试运转压力试验机，并记录试验室温湿度；试件从养护地点取出，及时将试件表面与压力试验机上下承压板表面擦拭干净；将试件安放在试验机下压板的中心位置劈裂承压面应与成型时候的顶面垂直，在上下压板与试件之间垫以圆弧形垫块及垫条各一块，垫块与垫条应与试件上下面的中心线对准，并与成型时的顶面垂直。宜把垫条及试件安装在定位架上使用；根据混凝土强度等级选择压力试验机量程；开动压力试验机，当上压板与圆弧形垫块接近时，调整球座，使接触均匀；,GB/T50081-2002,根据混凝土强度等级按要求加荷速度进行试验（加荷时要连续均匀）：强度等级C30 0.020.05MPa/sC30强度等级C60 0.050.08MPa/s强度等级C60 0.080.10MPa/s当试件接近破坏，开始急剧变形时，应停止调整试验机油门，直至破坏，并记录破坏荷载值；计算混凝土劈裂抗拉强度：混凝土劈裂抗拉强度按下式进行计算：,GB/T50081-2002,Fts=2F/A=0.637F/A混凝土强度值符合以下规定：a.三个试件測值的算术平均值作为该组试件的强度值（精确至0.01MPa）；b.三个測值中的最大值或最小值中如有一个与中间值的差大于中间值得15%，则一并剔除最大值和最小值，取中间值作为该组试件的抗压强度值。c.如最大值和最小值与中间值的差都超过中间值得15%，则该组试件的试验结果无效。,GB/T50081-2002,当采用100100100的非标准试件测得的劈裂抗拉强度值，应乘以尺寸换算系数0.85；当混凝土强度等级C60，宜采用标准试件。9、抗折强度试验试件除满足以上规定外，在长向中部1/3区段内不得有表面直径超过5、深度超过2 的孔洞。试验机还应符合：试验机应能连续均匀加荷，速度可控，并带有能使两个相等荷载同时作用在试件跨度3分点处的抗折试验装置上。,GB/T50081-2002,试件的支座和加荷头应采用直径为2040、长度不小于b+10 的硬钢圆柱，支座立脚点固定铰支，其它应为滚动支点。抗折强度试验步骤检查压力试验机各部件的完好性，试运转压力试验机，并记录试验室温湿度；试件从养护地点取出，及时将试件表面与压力试验机上下承压板表面擦拭干净；按图示装置试件，安装尺寸偏差不得大于1。试件的承压面应为成型时的侧面。支座及承压面与圆柱的接触面应平稳均匀，否则，应,GB/T50081-2002,垫平。根据混凝土强度等级按要求加荷速度进行试验（加荷时要连续均匀）：强度等级C30 0.020.05MPa/sC30强度等级C60 0.050.08MPa/s强度等级C60 0.080.10MPa/s当试件接近破坏，开始急剧变形时，应停止调整试验机油门，直至破坏，并记录破坏荷载值；计算混凝土抗折强度：混凝土抗折强度按下式进行计算：,GB/T50081-2002,若试件下边缘断裂位置处于二个集中荷载之间，试件的抗折强度ff（MPa）按下式计算（结果精确至0.1MPa）：ff=FL/bh抗折强度的确定同前面抗压强度一致。三个试件中若有一个折断面位于两个集中荷载之外，则抗折强度按另外两个试件的结果计算。若这两个值得差值不大于这两个中较小值的15%，则该组试件的抗折强度按这两个试件的平均值计算。否则，该组试件的试验结果无效。若有两个试件的下边缘的断裂位置位于,GB/T50081-2002,两个集中荷载作用线之外，该组试件的试验结果无效。当采用100100400的非标准试件测得的劈裂抗拉强度值，应乘以尺寸换算系数0.85；当混凝土强度等级C60，宜采用标准试件。,
