混凝土复习资料 7页

北4A224西南科技大学混凝土章节复习一、绪论㈠、混凝土使用广泛的原因1、混凝土具有良好的抗水性2、采用混凝土容易制得各式各样、尺寸大小不同的混凝土构件3、它是在工程中最易获得的、也是最便宜的材料。配制混凝土的主要成分——骨料、水和硅酸盐水泥——的成本都比较低，并且在世界大部分地区都能获得。混凝土比钢材的优点：所需维护少；抗火性能强；抵抗循环荷载性能强。㈡、混凝土的组成混凝土是主要有胶结介质和埋在其中的骨料颗粒或碎片所组成的复合材料。㈢、混凝土的分类普通混凝土：以天然砂和砾石或碎石作为骨料的混凝土，表观密度约2400kg/m3。轻混凝土：表观密度小于1800kg/m3重混凝土：表观密度在3200kg/m3以上㈣、硬化混凝土的性能1、强度：是破坏一种材料所需应力大小的计量2、韧性：材料被破坏所需的能量为量度3、干缩：4、热收缩：5、徐变：二、骨料㈠、意义：影响混凝土强度、弹性模量；影响混凝土的体积稳定性；影响混凝土的耐久性，如耐磨等；降低成本。㈡、分类和命名1、粒径分类粗骨料：粒径大于4.75mm（4号筛筛余）的颗粒细骨料：粒径小于4.75mm的颗粒2、按松散容重分轻骨料：＜1120kg/m3重骨料：﹥2080kg/m33、骨料组分对混凝土性能的影响强度：尺寸稳定性：耐久性：4、细度模数的理解及计算①密度与视比重：密度ρ（不包含孔隙）；\n北4A224视比重ρ0（包含孔隙在内）孔隙率=1-ρ0/ρ松散容重（堆积密度）：填满单位体积之所需骨料之质量。空隙率=1-ρ堆积/ρ0②砂子的细度模数粗砂3.7-3.1中砂3.0-2.3细砂2.2-1.65、四种含水状态烘干-OD气干-AD饱和面干-SSD潮湿-DW①吸水能力：使骨料从烘干到饱和面干状态所需的水分总量②有效吸水量：使骨料从气干到饱和面干状态所需的水量三、外加剂（一）分类１.　改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括各种减水剂和泵送剂。２.　调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、促凝剂和速凝剂等。３.　改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂、阻锈剂和矿物外加剂。４.　改善混凝土其他性能的外加剂，包括膨胀剂、防冻剂和着色剂等。（二）化学外加剂1、表面活性剂的作用机理①引气性表面活性剂：在空气-水界面上，极性基团定向向水中伸展，降低水的表面张力，有利于气泡生成并阻止气泡的长大；在固-液界面上，由于水泥颗粒表面的电性，使极性端在水泥颗粒表面定向吸附，非极性基团伸向水中，使水泥颗粒表面憎水，致使空气能够代替水并以气泡的形式保持与固体界面的接触。主要用于需要有抗冻性要求的混凝土中；此外，引气剂还可改善新拌混凝土的工作性。超量掺加会使水泥混凝土缓凝；掺加引气剂会影响强度。②减水性表面活性剂：定向吸附，改变了水泥颗粒表面的电性，静电斥力促使水泥颗粒分散；吸附层的空间位阻阻碍了水泥颗粒的团聚，使其分散释放出被包裹的水。加入目的：增加稠度；提高强度；节约水泥。2、高效减水剂的作用机理（减水率20%-30%）静电斥力效应：空间位阻效应：\n北4A224润滑效应：（三）矿物外加剂（辅助性胶凝材料）意义：降低成本；改善混凝土拌合物的性能；提高硬化混凝土的强度及耐久性；降低混凝土的环境负荷，使之更具有可持续性。1、作用机理火山灰效应：微集料效应：填充效应：滚珠效应：2、混凝土中使用矿物外加剂的原因降低水化热提高抗温差开裂性能；细化空隙，改善界面过渡区从而提高混凝土强度；提高耐碱-骨料膨胀和抗硫酸盐侵蚀。3、应用：改善工作性——减小泌水、离析；降低水化放热——对大体积混凝土而言尤其重要；提高抗化学侵蚀的耐久性；高性能混凝土的制备（四）调凝剂用于调节混凝土的凝结时间或改善其早期强度的外加剂。机理：将硅酸盐水泥的水化设想成是由无水化合物先电离出离子，然后在溶液中形成水化产物。因此，在硅酸盐水泥—水体系中加入一定量的可溶性化学助剂，就有可能影响水泥组分的电离速率或水化产物的形成速率，从而影响水泥的凝结硬化行为。1、缓凝剂：阻碍水泥中的阳离子或阴离子的溶解2、促凝剂：促进水泥中的阳离子或阴离子的溶解3、溶液中的一价金属阳离子可以降低钙离子的溶解性，但会加速硅酸盐和铝酸盐离子的溶解。在低浓度时，前者起主要作用；高浓度时，后者起主要作用4、溶液中的一价阴离子或硫酸根离子可以降低硅酸盐和铝酸盐离子的溶解性，但会加速钙离子的溶解。在低浓度时，前者起主要作用；高浓度时，后者起主要作用5、高效缓凝剂：其作用机理和前面讲述的不同，主要是延缓水化产物间键的形成或在水泥颗粒表面形成不溶性物质和难渗透性物质来降低无水矿物的溶解性6、甲酸（盐）和三乙醇胺：低分子量有机酸和具有弱酸性的可溶性盐，由于其具有提高水泥中钙离子的溶解性的能力，因此都有可能被用作促凝剂四、微观结构（一）水泥浆体/水泥石1、水化水泥浆体中的主要固相：水化硅酸钙C-S-H;氢氧化钙Ca(OH)2;硫铝酸钙水化物；未水化的水泥颗粒。2、水化水泥浆体的强度主要来源于:范德华引力的存在。\n北4A2243、水泥浆体中水的类型，它们失去时对水泥浆体体积的影响1）毛细孔水：存在于大于50Å（5nm）以上孔隙里的水。性能和体相水相同，可分为两类：自由水（在毛细孔大于50nm中的，失去不会引起任何体积变化）、较小毛细孔（5-50nm）里的水受毛细张力作用，失水时会引起系统收缩。2）吸附水：层厚约1.5nm，在相对湿度小于30%时可以失去，会影响浆体的体积稳定性。3）层间水：一种与C-S-H相关联的水，单分子层，只有在强烈的干燥条件下才能失去（相对湿度小于11%），产生较大体积变化。4）化学结合水：是构成各种水泥水化产物微结构的一部分。干燥时不会失去，只有受热使水化物分解时才失去。（二）骨料相：粒径以及形状的影响混凝土中骨料的粒径越大，针片状颗粒所占比例越大，骨料表面集聚水膜的趋势就越强，因此削弱了界面过渡区，即泌水。（三）界面过渡区界面过渡区的重要性五、强度1、定义：抵抗外力作用而不破坏的能力2、重要性（为什么一般以混凝土的强度作为指标？）原因是：①测试相对容易；②混凝土的其他性能，如弹性模量、抗渗性及耐风化作用等与强度密切相关，有的甚至可以从强度数据中得到3、强度与孔隙率的关系4、影响混凝土强度的因素①组成相的强度：骨料、水泥石、界面过渡区②实验参数和加载条件：试件参数：尺寸、几何形状、潮湿状态、应力类型、应力加载速度③养护温度：时间、温度、湿度5、不同应力状态下混凝土的行为①单轴压缩（30%、50%、70%）②抗拉强度与抗压强度的关系：\n北4A224六、尺寸稳定性1、弹性模量①影响因素②试验参数2、干缩3、徐变：混凝土在长期荷载作用下，沿着作用力方向的变形会随时间不断增长，即荷载不变而变形仍随时间增大。这种在长期荷载作用下随时间增加而产生的变形。原因：除了水分迁移导致徐变外，发生徐变的原因比较复杂，界面过渡区的微裂纹会增加徐变；当应力和干燥同时存在时，徐变会进一步增大4、热收缩：热胀冷缩是固体材料的共性。但与温度变化相关的应变的大小则取决于温度变化的幅度和材料的热膨胀系数5、延展性与开裂七、耐久性1、定义：混凝土对大气侵蚀、化学侵蚀、磨耗或其他劣化过程的抵抗能力2、重要性：运行成本、降低混凝土的环境负荷3、水的破坏性：反应的必需；物理劣化的起因；化学劣化过程的传输介质4、渗透性定义：控制流体在多孔材料里流速的性能5、混凝土劣化的原因分类物理原因：①由磨耗、冲蚀和气蚀引起的表面磨损或失重②由正常温度和湿度梯度、孔隙中盐的结晶压、结构承载以及暴露于极端温度环境（如冰冻和火灾）而引起的混凝土开裂。化学原因：①水泥浆体被软水水解溶蚀②在侵蚀性液体和水泥浆体之间发生阳离子交换③导致膨胀产物形成的化学反应（如混凝土中的硫酸盐侵蚀、碱-骨料反应及钢筋锈蚀）6、物理劣化抗冻融循环空隙中盐类的结晶7、化学劣化①硫酸盐侵蚀②碱-骨料反应定义表现结果：膨胀和开裂；粘稠性硅酸液体从混凝土裂纹处渗出\n北4A224控制措施：混凝土体系中的总碱量（不超过3Kg/m3）；骨料的活性及粒径大小；有充足的水分供应；环境温度③钢筋锈蚀：钢筋的锈蚀是个电化学过程。电化学电池（腐蚀电池）的形成有下述二种形式：化学活性不同的两种金属（或由于钢筋成分不均匀）在混凝土中存在时；钢筋表面附近存在离子的浓度差时，可形成浓差电池电化学过程：金属铁变成铁锈时，体积会变成原来的600%，由此产生膨胀和开裂；另外，结晶度差的氢氧化铁吸水会膨胀，也是原因之一钢筋锈蚀控制的办法：氧气；水分；渗透性；氯离子；其他方法：钢筋表面涂层；阴极保护；（牺牲阳极）其他增强筋；阻锈剂八、配合比设计1、依据标准：《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）2、步骤：配制强度的测定参数的选择配合比的计算试配及调整确定九、早龄期混凝土1、工作性：是混凝土的一项综合性能稠度（流动性）：表征新拌混凝土流动能力或流动性的指标；实验室测试方法：常用坍落度试验或维勃稠度试验测得稳定性/黏聚性：表征混凝土拌合物的保水能力以及保持粗骨料的能力。泌水和离析越小，稳定性越好影响工作性的因素：用水量、水泥用量、骨料特征、外加剂2、坍落度损失定义：是指新拌混凝土的稠度会随时间流失而逐渐减小。原因：①使用凝结不正常的水泥；②搅拌、输送、浇灌、捣实或者抹面等工序所耗费的时间太多；③水化热过大或使用高温天气露天堆放的混凝土用材造成混凝土的温度过高控制：在混凝土施工操作中要减少任何可能产生的耽搁，尽量将混凝土的温度保持在10～21℃的范围内，同时在试验室对水泥的稠化和凝结特征加以检测（在掺或不掺所选用的外加剂时），都是控制坍落度损失的必要预防措施。3、养护\n北4A224定义：混凝土浇筑后，在一定时间内采取措施对外露面保持适当温度和湿度，使混凝土有良好硬化条件目的：①防止水分蒸发②控制混凝土的温度措施：当大气温度高出冰点很多时（炎热气候），对于路面或者地面可筑后灌水或用水淹没进行养护；其他结构可喷水或喷雾，或者用水将麻袋或棉布湿透，然后覆盖混凝土保湿养护，这是由于水分蒸发对混凝土起到冷却的作用；还有就是基于密封表面防止混凝土水分损失，常采用防水养护纸、聚乙烯薄膜或成膜养护剂。冬天，利用隔热毯覆盖，锅炉蒸汽、暖气管、电热模板或者电热衬垫对混凝土进行养护，可以加快强度的增长速率。4、早期的体积变化塑性收缩：指新拌混凝土没有硬化之前发生的体积变化干燥收缩：化学收缩：指由于水泥水化，浆体中的固体和液体绝对体积的减少自收缩：指水泥浆、砂浆、混凝土因水化引起的宏观体积减少（可见的体积变化）十、计算