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混凝土和金属材料简介

 

混凝土

一、混凝土是怎么定义与分类的?

1、定义:广义上:胶凝材料+外掺料+必要的化学掺和剂         广义定义

狭义上:水泥+砂+石+水+外加剂+外掺料 =普通混凝土

2、分类:

混凝土的分类:

(1)按生产和施工方法的不同分为:泵送、喷射、碾压、挤压、压力灌浆、预拌混凝土。

补充:碾压砼----碾压混凝土近年发展较快,可用于大体积混凝土结构(如水工大坝、大型基础)、工业厂房地面、公路路面及机场道面等。用于大体积混凝土的碾压混凝土的浇筑机具与普通混凝土不同,其平整使用推土机,振实用碾压机,层间处理用刷毛机,切缝用切缝机,整个施工过程的机械化程度高,施工效率高,劳动条件好,可大量掺用粉煤灰,与普通棍凝土相比,浇筑工期可缩短1/3-1/2,用水量可减少20%,水泥用量可减少30%-60%。

     挤压砼:用于预应力工程中。

(2)按用途不同分为:结构、防水、道路、水工、耐热、耐酸、防射线、膨胀混凝土。

(3)按所用的胶凝材料的不同分为:水泥、沥青、石膏、水玻璃、硅酸盐及低聚物砼等。

(4)按抗压强度(fcu)的不同分为:普通、高强、超高强型砼。

水泥混凝土的分类:------------2000kg/m3------------2500 kg/m3----------

轻砼             普通砼           重砼

轻质结构及绝热材料       一般工程中      核能工程中

二、什么是混凝土的特点?

混凝土是现代工程结构的主要材料,我国每年混凝土用量约10亿立方米,钢筋用量约2500万吨,规模之大,耗资之巨,居世界前列。可以预见,钢筋混凝土仍将是我国在今后相当长时期内的一种重要的工程结构材料。

1、 优点:经济性、良好的施工性能、性能的多样性、耐久性好、与钢筋结合力强、综合利用

举例:基础支撑多用砼支撑的原因;水泥、外加剂及结构、施工技术的发展给砼的应用带来更大的延伸;砼使用时间长(上海外滩建筑100年以上);钢管砼、型钢砼等的应用;工业废料轻骨料(如炉渣、粉煤灰陶粒、自燃煤矸石等)用于轻砼。

2、 缺点:自重大、比强度小、脆性大、抗拉强度低、施工周期长、质量波动大。

举例:超高层建筑;配筋及采用预应力技术改善;振捣质量影响。

3、新发展:

再生骨料砼:在荷兰的德尔夫特,一个272所住宅的方案中,所有的混凝土墙均利用了再生骨料,该方案下一步的计划,是在混凝土楼板中也利用再生骨料。当然,在利用这些再生骨料时,需对这种混凝土的性能进行试验;

纤维增强砼:目前研究较多的有钢纤维、耐碱玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚丙烯纤维或尼龙合成;

自密实砼:(1)粗骨料的体积为固体混凝土体积的50%;(2)细骨料的体积为砂浆体积的40%;(3)水灰比为0.9-1.0;(4)进行流动性试验,确定超塑化剂用量及最终的水灰比,使材料获得最优的组成。

4、 砼质量要求:和易性、强度、耐久性。

 

普通混凝土的组成材料

砼:砂石占65%--75%,构成骨架,

水泥浆起润滑和胶结作用。

一、水泥的作用有哪些?

1、 品种的选择:根据工程特点、施工条件、工程所处的环境来选用

2、 强度的选择:高强高配、低强低配(原则)

水泥强度等级为砼强度等级的1.5—2.0倍为宜,对于高强砼可取胜0.9—1.5倍。

原因:高强低配(为满足和易性和密实性要求超量用水泥不经济)

低强高配(水泥用量过多,不经济且收缩及变形大)

二、细骨料(砂)指的是什么?

粒径在0.15—4.75mm之间的骨料,这次出台的建筑用砂新国标的特点之一是列入了人工砂品种,在分类与规格中明确了砂按产源分为天然砂和人工砂两类,天然砂包括河砂、湖砂、山砂及淡化海砂;人工砂包括机制砂、混合砂。砂按细度模数分为粗、中、细3中规格,并按技术要求分为Ⅲ个类别,用于小于C30级大于C60级的各种混凝土及建筑砂浆。多用河砂和人工砂。

 

1、砂的物理性质:侧重砂体积与含水率的关系

沙的物理性质


2、有害杂质:用砂要洁净,不含杂质,且砂中云母、硫化物、硫酸盐、氯盐和有机杂质等的含量符合规范规定(表6—1)分为三级。重要工程进行碱活性检验;海砂的使用规定。

3、砂的颗粒级配及粗细程度

(1)定义:颗粒级配表示大小颗粒粒径的砂混合后的搭配情况。粗细程度指不同颗粒大小的砂混合后总体的粗细程度,有粗、中、细之分。

(2)要求:级配良好的粗中砂。


(3)原因:级配良好则砂粒之间互相填充,砼中用水泥量减少,节约水泥和提高砼强度。

相同用量下细砂的总表面积大,而粗砂的总表面积小,拌合用的水泥少。

(4)试验测定方法:筛分析法。

①筛孔:9.5、4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15mm方孔筛(旧:5.0、2.5、1.25、0.63、0.315、0.160 mm方孔筛)

②天平称500g干砂--倒在由粗到细放好的套筛(并加筛底)---电动摇筛机摇筛--称各筛上的干砂质量mi(9.5mm除外),

计算分计筛余百分率αi=(mi/500)*100%

---计算累计筛余百分率Ai=∑αj----

 i = 1

计算砂的细度模数Mx=A2+A3+A4+A5+A6)-5A1

----根据各筛的累计筛余和细度模数判别砂的颗粒级配及粗细程度。

③颗粒级配的判定方法:级配表法(以0.6mm方孔筛上的累计筛余判定级配区,然后再将各个累计筛余与该级配区的取值范围比较,除4.75、0.6mm方孔筛上完全符合外,其余超过量不超过5%为级配良好,否则不良。)

级配曲线图法:将累计筛余依据筛孔尺寸绘在筛分曲线中,与筛分曲线比对判定。

优先选择2区砂,选1区砂(较粗)时,提高砂率,并保证水泥用量,以满足工作性,选3区砂(较细)时,降低砂率,以保证强度

④细度判别法:Mx=3.7—3.1,为粗砂;

Mx=3.0—2.3,为中砂;

Mx=2.2—1.6,为细砂;

建筑用卵石、碎石新国标明确了分类、规格、类别及用途,建筑用卵石、碎石同样有Ⅲ个类别,用于小于C30级大于C60级的各等级混凝土。对于砂、石的碱集料问题,新标准都作出了规定。

⑤实际应用:人工级配或过筛。

例题:

筛孔尺寸

(mm)

分计筛余

累计筛余

(g)

(%)

(%)

9.5

0

0

0

4.75

30

6.0

6.0

2.36

46

9.2

15.2

1.18

148

29.6

44.8

0.6

90

18.0

62.8

0.3

80

16.0

78.8

0.15

85

17.0

95.8

筛底

21

4.2

100.0

Mx=2.8为中砂。

4、坚固性:用硫酸钠饱和溶液渗入砂粒缝隙后结晶检验经5次循环后质量损失合规定。

三、粗骨料(石子)指的是什么?

分类:碎石、卵石。建筑用卵石、碎石新国标明确了分类、规格、类别及用途,建筑用卵石、碎石同样有Ⅲ个类别,用于小于C30级大于C60级的各等级混凝土。对于砂、石的碱集料问题,新标准都作出了规定。

1、有害杂质:粘土、淤泥、细屑、硫酸盐、硫化物和有机杂质等符合规定。

2、颗粒形状及表面特征:碎石表面粗糙且有孔隙与水泥粘结好,但工作性较差;卵石与水泥粘结力差,但拌合物的工作性好。

三维长度相差不大的粗骨料最好,针状、片状颗粒在受力时易断且增大空隙率,使工作性变差,需控制。

3、最大粒径及颗粒级配

dm为公称粒级的上限,增大则比表面积小,用水泥量少,所以尽量大,但由于尺寸与配筋的限制,不能太大,大于40mm并无多少好处。(GB50204—92)规定最大粒径不得大于结构截面最小边长尺寸的1/4,同时不得大于钢筋最小净距3/4。对于实心板,可允许采用板厚1/2的粒径,但最大不得大于50mm。对于泵送砼,碎石的最大粒径与输送管内径之比,不宜大于1/3,卵石不宜大于1/2.5。

级配用标准筛孔为2.36、4.75、9.5、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.0、90.0mm等十二个方孔筛,计算分计和累计筛余进行判别。

不宜用单一的单粒级配制混凝土。

骨料的强度

①立方体强度检验:母岩、较大的卵石制成边长为50mm的立方体,在饱水状态下测抗压强度与砼强度之比,作为强度指标(不小于1.5)。

②压碎指标:将气干状态下9.5—19.0mm的石子除去针\片状颗粒,装入一定规格的圆筒内,一定条件加荷,卸荷后用孔径为2.36mm的筛筛去被压碎的细粒,称试样

的筛余量,计算压碎指标Qe=-----G1*100%

值越小,表表抗压碎能力越强

骨料的体积稳定性(坚固性)用饱和的硫酸钠溶液浸渍法检验。

骨料的含水状态:分为干燥、气干、饱和面干、湿润状态,计算配合比时以干燥状态为基准,有时用饱和面干状态。

骨科的含水状态

四、哪些可以作为混凝土拌合用水及养护用水?

清洁水:饮用水、地表水、地下水、海水及经适当处理或处置的工业废水。

对水质怀疑时,对检验水与蒸馏水水分别做水泥凝结时间和砂浆或混凝土强度对比试验。

混凝土拌合物的和易性

一、什么叫混凝土的和易性?

1、 定义:易于施工各工序,并质量均匀、各组分不离析,成型密实。

2、 含义:流动性、粘聚性、保水性三个方面。

流动性是在自身或施工机械振捣下产生流动并均匀密实地填满模板的性能,其大小反映了拌合物的稀稠程度,影响施工工兵难易及混凝土的质量。

粘聚性是在施工中有粘聚力,各组分不离析,使混凝土整体均匀的性能。

保水性是在施工过程中有一定的保水能力,不致辞产生严重泌水,泌水会使密实性下降面质量降低。

三者之间的相互联系相互矛盾,统一于和易性这一概念之中。

二、和易性的评定要求?

方法(1)坍落度

塌落度

在测坍落度的同时,观测粘聚性、保水性。

方法(2)维勃稠度法(坍落度小于10mm时)振平时间为维勃稠度。

维勃稠度法

三、流动性(坍落度)的该怎么选择?

分为:干硬性砼(0—10mm)、

塑性砼(10—90mm)、

流动砼(100—150mm)、

大流动砼(>160mm)

结合施工条件、构件截面大小、配筋疏密程度、捣实方法等确定坍落度。(GB50524—92)

配筋密、人工捣实、截面窄、泵送,坍落度应大。

坍落度越大,水泥浆越多,多用水泥;加水多,强度下降,耐久性降低。

四、影响和易性的主要哪些因素?

1、水泥浆的用量:

在水灰比一定的情况下,增加水泥浆的用量,流动性增大,但不经济且易使粘聚性和保水性变差,强度下降,但过少,不能填满骨料空隙或不能很好包裹骨料,粘聚性变差,流动性小。

2、 泥浆的稠度(水灰比):

在水泥用量一定的情况下,水灰比W/C小,则流动性女孩差,但粘聚性和保水性好,过小,干稠,施工困难且不易密实,增大水灰比则流动性好,但水灰比太大则粘聚性和保水性不良,产生离析、流浆,降低质量。

在一定的条件下,要使用权混凝土拌合物获得一定的流动性,所需的单位用水量基本上是一个定值。则加大用水量,强度耐久性降低,对混凝土拌合物流动调整时,保持W/C不变,增加水泥浆用量来调整。表6---9

3、 砂率:砂的质量占砂石总质量的百分率.

砂的作用是填充石子间的空隙并以水泥砂浆包裹在石子的外表面。砂率的变动会使骨料的空隙率和总表面积有显著的改变。过大时,水泥浆用量相应的增加,过小时,不能保证粗骨料间的足够的水泥砂浆,影响其和易性。达合理值,为最佳砂率。通过试验求得。

砂率

4、组成材料的品种及性质

水泥:在常用水泥中,以普通水泥所配置混凝土拌合物的流动性和保水性好,当使用矿渣水泥和火山灰时,流动性好且砂渣水泥泌水性大。

骨料:级配好、较粗骨料,在相同配合比下流动性好,过粗则保水性、粘聚性差。河砂及卵石比山砂、碎石拌合物的流动性大。

4、 时间及温度:随时间的延长,流动性变差。环境温度的升高,水分蒸发及水化反应加快,坍落度损失加快。

5、 外加剂:在不增加水泥浆用量的条件下,获得较好的和易性。

6、 施工方法:机械优于人工。

五、改善和易性的具体措施有哪些?

1、 改善砂、石的级配。

2、采用较粗的砂石。

3、采用合理砂率。

4、掺入外加剂。

5、坍落度小,保持W/C不变,增加水泥浆用量,坍落度过大,但粘聚性好时,保持砂率不变,增加砂石用量。

混凝土的强度

包括抗压、抗拉、抗弯、抗剪强度及与钢筋的粘结强度,抗压强度常作为评定混凝土质量的指标,作为强度等级的依据。

一、混凝土的抗压强度与强度等级怎么分类的?

GBJ87—85:制作150*150*150mm的标准立方体试件,在标准条件下(20℃±3℃,相对湿度以上)养护28d,测得的立方体抗压强度fcu。

非标准尺寸试件乘以折算系数。

混凝土的强度等级按立方体抗压强度标准值fcu,k(95%保证率,强度低于该值的百分率不超过5%)分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等12个等级.

二、混凝土的抗拉强度的作用?

只为抗压强度的1/10—1/20,且随着强度等级的提高其比值变小。作为抗裂度的指标,也可间接衡量混凝土与钢筋间的粘结强度。

采用边长为150mm的立方体试件作劈裂试验来测定劈裂抗拉强度。

抗拉强度

FtS≈0.35fcu3/4

三、混凝土与钢筋的粘结强度的原理?

粘结强度来源于钢筋与混凝土之间的摩擦力、钢筋与水泥之间的粘结力、钢筋表面的机械啮合力。与混凝土的质量有关,与抗拉强度成正比,并与钢筋尺寸、种类、位置及荷载、环境有关。

标准立方体试件,埋入Φ19标准变形钢筋,以不超过期4Mpa/min的加荷速度对钢筋施加拉力至屈服或裂开或加荷端钢筋滑移超过2.5mm,计算粘结强度.

五、影响混凝土强度的有哪些因素?

内因:结构缺陷(多余水、水分析出泌水通道、收缩裂纹等)

外因:受力

破坏形式:骨料和水泥石的界面上的破坏为主形式,还有水泥石的破坏。

决定因素:粘结强度

1、水泥的实际强度与水灰比的影响

水泥的实际强度越高,则混凝土的强度越高。

在水泥的实际强度一定的情况下,混凝土强度取决于水灰比W/C,理论用水与实际用水的差别,决定了用水量越少越好,但用水量过少时,干稠施工困难,不易捣实,强度下降,水灰比在0.4—0.7之间为宜。

水泥的实际强度与水灰比的影响

混凝土强度与水泥的实际强度及灰水比之间的经验公式:

fcU≈αs*fce*(C/W-αb)

 

fce=γc* fce,g

2、骨料

级配良好、砂率适当,有利于强度的提高。碎石砼强度高。

骨料强度越高,配制的砼强度高,在低水灰比和配高强混凝土时特别明显。骨料的针、片状颗粒的影响。

3、养护的温度与湿度

温高,则强度发展快,冰点之下,易冻坏。

湿度适当时,水泥强度可充分发展,湿度低时干缩裂缝。混凝土浇筑后,应在12h内进行覆盖,以防水分蒸发。夏季施工砼自然养护时要浇水保湿。

4、龄期

早期强度发展快,以后逐渐缓慢,28d达设计强度,仍可发展,可延续数十年之久。

  fn     ㏒n

--------- =---------

  f28      ㏒28

5、试验条件对混凝土强度测定值的影响

(1)试件尺寸:尺寸越小,测得强度越高(缺陷少,孔隙少)

(2)试件形状:高宽比越大,抗压强度小(环箍效应)

(3)表面状态:表面加润滑时,环箍效应减少。

(4)加荷速度:加荷速度越快,测得值高。(变形滞后)

六、提高混凝土强度或促进混凝土强度发展的有哪些措施?

1、提高砼强度的措施

(1)采用高等级的水泥,掺硅灰。(2)采用坚实洁净、级配良好的骨料。

(3)采用较小水灰比。         (4)掺减水剂。

(5)保证成型均匀密实,加强养护。

2、提高早期强度的措施

(1)采用高等级、早强、快硬水泥。

(2)掺早强剂。

(3)采用蒸汽养护:1—3h后,60℃--90℃蒸养13—16h

效果:P.Ⅰ、P.Ⅱ、P.O效果差   P.P、P.F、P.S效果好。

混凝土的耐久性

一、混凝土的变形性能指的是什么?

1、干湿变形:湿胀干缩,在空气中硬化的混凝土,随着水分的蒸发,凝胶体紧缩而产生收缩,其收缩量为0.3—0.5mm/m

与水泥品种、水泥用量和单位用水量有关。采用矿渣水泥、复合水泥比普通水泥收缩大;采用高强度水泥混凝土收缩大;水泥用量多则收缩大;用水量多收缩大;蒸养构件收缩小

危害:易裂纹,有收缩应力,造成预应力的损失。

2、弹塑性变形:是个弹塑性体

破坏机理:原有裂纹----外力---扩大---一定程度---破坏

3、徐变:在长期荷载作用下,混凝土在沿作用力方向随时间不断增加的塑性变形。2---3年稳定,值可达0.3—1.5 mm/m

原因:水泥凝胶体发生缓慢的粘性流动并沿毛细孔迁移的结果。

作用:有利于应力集中的缓和,将造成预应力的损失。

二、混凝土的耐久性指的是什么?

定义:在各种破坏因素的作用下能否经久耐用的性质。

耐久性的主要表现:

1、抗渗性:

取决于混凝土的密实程度和孔隙构造。密实性差,开口连通孔隙多,抗渗性差。

对水工工程用地下建筑使用的砼必须考虑其抗渗性。抗渗指标及含义。

表6—11抗渗指标与水灰比之间的关系表明:水灰比大,抗渗指标减少。

提高措施:提高密实性(降水灰比,骨料级配良好,充分振捣)及改善孔隙结构(加入引气剂)

2、抗冻性:

取决于混凝土的密实程度和孔隙构造、孔隙率及孔隙充水情况。

在寒冷和严寒地区与水接触又容易受冻的环境下的混凝土要有较强的抗冻能力。

抗冻等级及含义、冻融破坏的原因。表6—12抗冻等级与水灰比的关系。

提高抗冻性的措施:低水灰比、密实、有封闭孔隙的砼抗冻性好,为提高抗冻性可加入引气剂、防冻剂及减水剂。

3、抗蚀性:

抵抗化学腐蚀的能力,取决于水泥石的抗蚀能力和孔隙状况。

提高措施:合理选择水泥品种、降低水灰比、提高砼密实度和改善孔隙结构。

4、抗碳化:

(1)氢氧化钙在钢筋表面形成钝化膜,对钢筋起碱性保护作用。

处于潮湿、CO2多的环境中的砼,发生碳化反应。

(2)危害:当碳化随裂纹深入内部,超过保护层厚度时,钢筋生锈,并伴有体积膨胀,使开裂加深,与混凝土的粘结能力失去,导致混凝土产生顺筋开裂而破坏。

有利:产生的碳酸钙填充水泥石的孔隙,水分有利于水化,提高密实性,提高表面硬度。

(3)碳化速度与二氧化碳的浓度、水泥品种、水灰比、环境湿度有关。

(4)提高措施:

在钢筋混凝土结构中采用适当的保护层。

根据工程所处的环境使用条件合理选择水泥品种。

采用减水剂。

采用水灰比小、水泥用量大的配合比。

加强质量控制,加强养护,保证振捣质量。

在混凝土表面涂刷保护层。

5、碱---骨料(集料)反应

(1)骨料中含蛋白石、玉髓、鳞石英、方石英、安山岩、凝灰岩等活性骨料,其活性SiO2、硅酸盐、碳酸盐与水泥中的K2O、Na2O等碱性物质发生化学反应。

(2)反应条件:水泥中的K2O、Na2O等碱性物质含量高;骨料中有活性物质;有水存在。

(3)反应慢,潜伏几年,危害不能忽视。

(4)在潮湿环境中和水中使用的砼,就注意骨料中活性成分的含量或水泥中碱成分的含量。

5、提高混凝土耐久性的措施

(1)根据工程所处的环境及要求,合理的选用水泥品种。

(2)改善骨料级配,控制有害杂质含量。

(3)控制水灰比不得过大:表6--13最大水灰比和最小水泥用量。

(4)掺入减水剂。

(5)掺入引气剂。

(6)确保施工质量,浇捣均匀密实。

(7)用涂料、防水砂浆、瓷砖、沥青等进行表面防护,防止混凝土的腐蚀和碳化。

混凝土的外加剂

是混凝土中的第五种材料,其特性是用量少(≤5%),但性质改变量大。

一、外加剂是怎么分类?:

1、 改善拌合物的流动性的外加剂:减水剂、引气剂、泵送剂等

2、 调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。

3、 改善混凝土耐久性的外加剂:引气剂、阻锈剂及防水剂。

4、 改善混凝土其他性能的外加剂:膨胀剂、防冻剂、着色剂。

二、什么叫减水剂?

1、作用机理

水泥的絮凝结构在减水剂的作用同种电荷的排斥作用下,分散开来,增加流动性,并使水泥表面有层稳定的薄膜层,起润滑作用。

减水剂

2、减水剂的技术经济效果

(1)增加流动性;

(2)提高混凝土的强度;

(3)节约水泥;

(4)改善混凝土的耐久性。

(5)并能改善混凝土的泌水、离析现象,拌有缓凝效果。

3、常用类型及比较

木质素系的减水剂:引气缓凝型,成本低。普通型

萘系减水剂:引气型。高效型Ⅰ型。

树脂型减水剂:减水剂之王,成本高。

(GB8076—1997)规定掺减水剂混凝土的性能指标。

三、什么叫早强剂?

用于冬季工程或紧急抢修工程。

种类:

氯化物:CaCl2(最早),缺点是其氯离子引起钢筋的锈蚀。

硫酸钠:缺点是与氢氧化钙起反应生成碱,从而产生碱骨料反应。

0.5%--1.0%氯化钠+0.05%三乙醇胺

0.05%三乙醇胺+1%的亚硝酸钠+2%的二水石膏儿为复合早强剂

四、什么叫引气剂?

1、作用:(1)改善混凝土拌合物的和易性

(2)提高混凝土拌合物的抗渗性及抗冻性

(3)降低混凝土强度

2、应用于抗渗、抗冻、抗硫酸盐侵蚀砼,泌水严重的砼、轻砼及有饰面要求的砼,但不用预应力砼及蒸养成砼

3、常用类型:

松香热聚物、松香酸钠、烷基磺酸钠、烷基苯酸钠及脂肪醇酸钠。

五、什么叫缓凝剂?

对混凝土后期强度发展无不利影响的外加剂。

应用于大体积砼、炎热天气施工、分层施工的砼防施工缝、泵送砼、滑模施工的砼及长时间停放及长距离运输的砼。

常用有糖蜜缓凝剂是制糖的废液经石灰处理后制得。

六、什么叫防冻剂?

作用:降低冰点,使混凝土的液相不冻结或仅部分冻结,保证水泥的水化用水。

常用类型:氯盐类(适用于无筋砼,加入阻锈剂用于钢筋砼)、无氯盐类用于钢筋砼及预应力工程。

七、什么叫速凝剂?

分为无机盐和有机盐两类,常暖和有红星Ⅰ型、7Ⅱ型、782型、8604型。

应用于矿山井巷、铁路隧道、引水涵洞、地下工程的喷射砼。

八、什么叫膨胀剂?

用于防水砼,补偿收缩砼、接缝、地脚螺栓灌浆及自应力砼。

九、外加剂的选择和使用要求有哪些?

1、 外加剂品种的选择:通过试验

2、 外加剂用量的选择:试配确定最大掺量

3、 外加剂的掺加方法:均匀分散,对于可溶性的随水加入,对入不溶性的随砂、水泥掺入,掺入时间必须控制。

普通混凝土的质量控制和验收规则

混凝土质量的波动性极大,受很多因素的影响,质量不均匀,必须严格质量控制与验收。

一、原材料进场关于质量控制和质量检验的要求?

1、水泥:对所用水泥须检验其安定性和强度,对质量或质量证明有疑问时应检验其它性质。

2、骨料:对骨料质量证明书有疑问时,应按批检验其颗粒级配、含泥量及粗骨料针片状颗粒的含量。对海砂,检验其氯盐含量,对含活性成分的骨料应专门试验。

二、拌合物的质量检验和质量控制注意问题?

1、对计量装置应定期检验:水泥、水    ±2%

                         粗细骨料    ±3%

2、搅拌、运输和浇筑过程中的检查

(1)检查混凝土的组料的质量与用量,每一工作班至少两次。

(2)检查混凝土在拌制地点及浇筑地点稠度(坍落度及保水性、粘聚性),每一工作站至少两次。评定时应以浇筑地点的检测值为准。预制厂如从出料至入模时间不超过15min,仅在搅拌站检测。

(3)在搅拌时应随时检查。搅拌最短时间的规定。

(4)从出料至浇筑完毕的持续时间的规定。

三、混凝土强度的要进行哪些检验?

按规定的时间与数量在搅拌地或浇筑地抽不代表性的试样,按标准方法制成试件,标养至龄期,进行检验。

强度低于立方体抗压强度标准值的百分率不得超过5%。

抽样规定:(1)(2)、(3)

四、怎么评定混凝土强度?

1、混凝土强度平均值、标准差及保证率

混凝土强度         

2、统计方法评定

(1)标准差已知方案:混凝土在生产条件下长时间内保持一致,σ0为常数。

fcu ≥fcu,k+0.7σ0      fcu,min ≥fcu,k—0.7σ0

强度不高于C20时,还应满足fcu,min ≥0.85fcu,k

强度高于C20时,还应满足fcu,min ≥0.90fcu,k

上述检验期不应超过3个月,且在该期间内强度数据的总批数不得低于15.

(2)当混凝土强度变异性不能保持稳定时,或前一个检验期内的同一品种混凝土没有足够的数据以确定验收批混凝土立方体抗压强度的标准差时,应由不少于10组试件组成一个验收批,其强度应满足下列要求:

fcu —λ1σ0≥0.9fcu,k     fcu,min ≥λ2fcu,k

3、非统计方法评定

fcu ≥1.15fcu,k     fcu,min ≥0.95fcu,k

普通混凝土的配合比设计

各种材料之间的比例关系

配合比的表示方法:1、以1立方米混凝土中各项材料的质量来表示。

                  2、以各项材料相互间的质量比来表示。

一、配合比设计要满足哪些性能?

1、 满足施工要求的良好的和易性。

2、 满足强度的要求。

3、 要具有耐久性,满足抗渗、抗冻、抗蚀等方面的要求。

4、 在保证质量的前提下,节约水泥,降低成本。

三个参数:水灰比、砂率、单位用水量。

水灰比、砂率、单位用水量

二、混凝土配合比设计的要准备哪些资料?

1、了解设计要求的砼等级,以便确定混凝土配制强度。

2、了解工程所处环境对混凝土耐久性的要求,确定配制砼的最大水灰比和最小水泥用量。

3、了解结构断面尺寸及钢筋配置情况,以便确定骨料的最大粒径。

4、了解混凝土施工方法及管理水平,选择拌合物坍落度及骨料的最大粒径。

5、掌握原材料的性能指标。

三、怎么设计砼配合比?

1、确定混凝土配制强度

fcu,0 ≥fcu,k+1.645σ

σ可按试验方法计算求得,也可按统计资料按规定取用。

σ还与混凝土生产质量水平有关,按表6—19选用。

2、计算水灰比

fcU≈αa*fce*(C/W-αb)

fce有实测资料时用实测资料,没有时用

fce=γc* fce,g

按表6—13复核最大水灰比不得超限。

3、确定用水量

力求采用最小单位用水量,按骨料品种、粒径、施工要求的流动性指标,根据本地区或本单位的经验选用。表6—8、6—9。

对于流动性和大流动性混凝土的用水量的确定:

(1)按6-9中坍落度为90mm的用水量为基础,按坍落度每增大20mm用水量增加5kg,计算出未掺外加剂时的混凝土的用水量;

(2)掺外加剂时混凝土用水量可用下式计算:

mwa= mw0(1—β)

4、计算水泥用量

mca= mw0*c/w

为保证混凝土的耐久性,应复核上式计算得水泥用量大于表6—13规定的最小水泥用量。

5、确定砂率

可根据本单位对所用材料的使用经验选用合理的砂率值,若没有按表6—20选用,也可用试验、公式选用。

6、计算砂石用量

(1)体积法(绝对体积法):混凝土的体积等于各组成材料绝对体积之和。

计算砂石用量

(2)质量法(先假定一个混凝土拌合物表观密度值,根据各材料间用量关系计算各材料用量)

如无统计资料时按2350—2450kg/m3内选定。

计算砂石用量

7、确定配合比

1m3内各种材料的用量已知,可求出水泥用量为1时的各种材料的比值确定初步配合比。

确定配合比

8、试配与调整

(1)试配拌合物的用量

按集料的最大粒径并考虑混凝土的检验项目、搅拌机的容量来确定。

表6—21

(2)和易性检验与调整

测定坍落度,并观测其粘聚性和保水性。如不合格,作如下调整:

A、坍落度比设计值小或大时,在保持水灰比不变,增加或减少水泥浆的用量,对普通砼每增加或减少10mm坍落度,约需增加或减少3%--5%的水泥浆。

B、当坍落度比设计值大时,还可保持砂率不变的情况下增加集料用量。

C、当当坍落度比设计值大,并粘聚性与保水性差时,可减少水泥浆,增大砂率(保持砂石总量不变,增加砂用量,减少石子用量),反复试验至符合要求为止。

测出混凝土拌合物的实测湿表观密度,并计算出1m3内各种材料的实际用量。提出和易性已满足的供检验混凝土强度用基准配合比。即

和易性检验与调整

 

(3)强度复核

选用三个不同的水灰比的配合比,其中一个为基准配合比,另两个以基准配合比的水灰比为准,在此基础上分别增加和减少0.05,其用水量应与基准配合比相同,但砂率可增加和减少1%,经试验,调整后的拌合物均应满足和易性的要求,测出各自的实测湿表观密度,以备修正材料用。

三个配合比制成的试件标养28d,测立方体抗压强度,作如下图,根据配制强度得相应水灰比。

强度复合

9、确定设计配合比

(1)按强度检验结果修正配合比

mwa’取基准配合比中的用水量,并根据实测的坍落度值加以调整。

mca’取用水量乘以在强度水灰比关系线上定出的为达到试配强度所必须的水灰比。

msa’、 mga’取基准配合比中砂石用量。

(2)按拌合物实测湿表观密度修正配合比。

按下式计算k值:

k= 

湿表密度



将混凝土配合比中每一项材料用量均乘以修正系数k,得到设计配合比

                        msb      mgb       mwb      

mcb: msb: mgb: mwb=1:      :       :

                        mcb      mcb       mcb        

 

10、换算施工配合比

施工现场的砂石常含一定量的水分。

mc= mcb     ms= msb(1+a%)     mg= mgb(1+b%)   

mw= mwb-(msb*a%+ mgb*b%)

                         ms      mg       mw      

mc: ms: mg: mw=  1:      :       :

                         mc      mc       mc        

 

其他品种混凝土

一、轻骨料混凝土

所用细骨料分    全轻混凝土(粗细骨料均为轻骨料)

砂轻混凝土(细骨料全部或部分为普通砂)

用途            保温轻骨料混凝土

结构保温轻骨料混凝土

结构轻骨料混凝土

优点:体积密度比普通混凝土减小1/4~1/3,绝热性能改善,结构尺寸减小,增加使用面积,降低基础费用和材料运输费用,综合效益良好。

用途:多层和高层建筑,软土地基,大跨度结构,抗震结构,耐火等级要求高的结构,要求节能以及旧建筑加层等。

二、防水混凝土

定义:通过各种方法提高混凝土抗渗性,当其抗渗等级>=p6时又称抗渗混凝土。

防渗措施    普通防水混凝土

外加剂防水混凝土

膨胀水泥防水混凝土

三、纤维混凝土

定义:在普通混凝土的基础上外掺钢纤维材料而制成的复合材料。

钢筋混凝土结构的配筋材料,研究较多的是树脂粘结的纤维筋作非金属配筋,常用的纤维筋有树脂粘结的碳纤维筋、玻璃纤维筋及芳纶纤维筋(玻璃纤维筋的抗碱化性能较差)。纤维筋的突出优点是抗腐蚀、高强度,此外,还具有良好的抗疲劳性能、大的弹性变形能力、高电阻及低磁导性,其缺点是断裂应变性能较差、较脆、徐变(松弛)值较大,热膨胀系数较大。

四、聚合物混凝土

特点:弥补了普通混凝土抗拉强度低、抗裂性差、脆性大、抗化学腐蚀性差的缺点

(1)聚合物浸渍混凝土PIC

定义:将已硬化的普通混凝土(基材),经干燥后浸入有机单体中,再用加热或辐射的方法使浸入混凝土孔隙内的单体进行聚合而成。

(2)聚合物水泥混凝土PCC

定义:用聚合物乳液拌合水泥及粗、细骨料而制得的一种有机无机复合的混凝土材料。(其中聚合物的硬化和水泥的水化、凝结硬化同时进行,最后二者相互胶合和填充,并与骨料胶结成为整体。)

(3)树脂混凝土REC

成分:由合成树脂、粉料及天然砂、石配置而成

性能:与普通混凝土相比,树脂混凝土具有强度高,耐化学腐蚀、耐磨、抗冻性好等有点,但硬化时收缩大,耐久性差。

建筑砂浆

组成:胶凝材料+细骨料+掺合料+水

作用:砌筑、灌缝;抹面及粘贴饰面材料

分类:按胶凝材料分为(水泥、石灰、水泥混合砂浆、石灰粘土砂浆及水玻璃砂浆等)

按用途分为:砌筑、抹面、装饰、特种等

一、砌筑砂浆

作用:粘结、衬垫、传力。      

标准:JGJ98—2000《砌筑砂浆配合比设计规程》

(一)组成材料有哪些?

1、胶凝材料-------水泥

(1)品种的选择:根据砌筑的部位所处的环境来合理选择。

(2)强度等级的选择:中低强度的水泥,不得使用废品水泥。

2、掺加料(改善和易性)

(1)石灰

作用:塑化,改善和易性

选用时注意:消除过火石灰的危害(陈伏、磨细);

陈伏时防硬化、冻结、污染;不可用消石灰粉。

(2)电石膏:电石消解后经3mmx3mm的筛网过筛,经加热至70℃并保持20min没乙炔气味时方可使用。

(3)粘土膏

使用条件:干燥、强度低的砌筑砂浆。

选用时注意:粒细、粘性好、杂质少的粘土或亚粘土经搅拌过筛化为膏状。

(4)粉煤灰:改善和易性,节约水泥。

各种膏体的使用稠度为120±5mm。

3、砂(与砼的要求基本相同)

(1)最大粒径:小于砂浆层厚的1/5—1/4,必过筛

             砖砌体用小于2.5mm的中砂,毛石砌体用小于5mm的粗砂。

(2)含泥量不应超过5%,强度等级为M2.5的水泥混合砂浆含泥量不应超过10%

4、水

采用洁净水。

5、外加剂

塑化剂:微沫剂、皂化松香(生产、作用、掺量)、纸浆废液(掺量)等。

(二)要满足哪些技术要求?

1、和易性:易铺成均匀连续的薄层,与砌筑材料结合好,即便于施工,又保证质量。含义:流动性与保水性

(1)稠度(流动性)

过稀过稠的危害

表示方法:用沉入度来表示,用砂浆稠度仪测定。300g重锤在10S内下沉的深度。


 砂浆稠度仪测定


沉入度与砂浆稀稠之间的关系。

选择:与砌体的吸水性、施工条件有关,根据经验按表6—28、29选用。

(2)保水性

保水性

保水性的重要性

表示方法:用分层度来表示。

对拌合好的砂浆先测其沉入度h1,装入分层度

仪后静置30min后,测下筒的砂浆重拌后的沉

入度h2,两次沉入度之差h1- h2就是沉入度。

选择:10—20mm为宜,不得大于30mm

过大过小的危害

2、抗压强度和强度等级

(1)砂浆的强度和强度等级

①测试:试件尺寸、养护温度、湿度、时间后测强度

②等级:M20—M2.5共六等,各等级砂浆的28d抗压强度不低于等级号码值fm,k

(2)影响因素

①底面材料

不吸水基底28d抗压强度的计算式:fm=0.29fce(C/W-0.4)

                                  αfceQc         ααcfce,kQc

吸水基底28d抗压强度的计算式:fm=---------------+β=-------------------- +β

                                   1000            1000

②温度和龄期:不同品种、同强度等级的水泥拌制的砂浆在不同温度和龄期的强度不同

3、粘结强度:与砂浆强度、表面清洁程度、表面粗糙程度、湿润程度和养护条件有关。(砖在使用前要浇水润湿,含水在10%--15%)

4、砂浆的变形:掺太多轻骨料或混料的砼收缩变形大。

(三)怎样才能设计出好的配合比?

1、基本要求:

(1)和易性           

(2)体积密度(类比与砼)

(3)强度、耐久性要求            

(4)经济性要求

2、砂浆中常用的水泥等级为32.5、42.5

3、砂浆中加入掺和料的作用:改善和易性

4、配合比可采用参考有关资料和手册,也可采用计算、试配及调整。

5、砌砖用混和砂浆配合比设计(吸水基底)

(1)砂浆的配制强度fm,0

fm,0= fm,k+0.645σ(85%的保证率)

σ无统计资料时采用表6-32选用

(2)计算水泥用量   1000(fm,0-β)

               Qc =------------------------      α=3.03   β= -15.09

ααcfce,k

若水泥用量少于200kg/m3,应取Qc =200kg/m3

(3)确定掺料用量D

QD = QA - Qc  计算所用的石灰膏、粘土膏的稠度应为120mm±5mm。

                 不为120mm±5mm时采用表6—33的换算系数

QA取300—350 kg/m3

(4)确定砂子用量QS:胶结料、掺料及水只填充砂子的空隙,应采用1 m3的干燥状态下的砂子。

QS=ρ0S X1

(5)估计用水量W:根据施工要求的稠度选定,可在240--310 kg/m3之间选用。

用水量不包括石灰膏或粘土膏中的水。

采用细砂或粗砂时,用水量分别取上限或下限。

稠度小于70mm的砂浆,用水量可小于下限。

施工现场热或干燥季节时增加用水量。

(6)归纳为初步配合比

(7)试配调整

(8)施工称料量:当砂子含水率大于时应考虑砂子的含水率。设砂的含水率为a%,则有QS =ρ0S ×(1+ a%)

6、砌砖用水泥砂浆的配合比

为保证砂浆的质量,按表6-34选用。

7、砌石用水泥砂浆的配合比设计(不吸水基底)

按混凝土配合比设计的步骤进行。

8、作用:(1)水泥砂浆用于潮湿及水中及强度≥5.0的工程。

(2)石灰砂浆用于地上、强度不高的低层及临时建筑工程中。

(3)水泥石灰混合砂浆用于强度≯5.0的工程。

二、什么叫抹面砂浆?

1、作用:对构件提供保护、增加建筑物和结构的耐久性,又使表面平整、光洁美观。

2、要求:;更好的和易性和粘结力,胶凝材料多

3、选用:依据使用部位、环境和要求的性能来决定

底层:粘结     中层:找平         面层:装饰

水泥砂浆用于易受碰击磨损和受水潮湿的环境

水泥石灰混合砂浆:用于室内抹灰的底层和中层

石灰砂浆用于室内抹灰的底层和中层。掺入纸筋的纸筋石灰浆用于干燥抹砂的面层。

三、什么叫装饰砂浆?

底层和中层与抹面砂浆相同,对于面层要有一定、颜色和装饰效果。

常用胶凝材料有普通水泥、白水泥、彩色水泥及石膏、石灰,骨料常用大理石、花岗岩的碎石渣及玻璃、陶粒。

常用的工艺有:拉毛、水刷石、干粘石、斩假石、弹涂、喷涂等。

四、还有什么砂浆?

1、防水砂浆

(1)普通防水砂浆

水泥:砂=1:2~1:3,水灰比在0.50~0.55,按五层作法:三层净浆两层砂浆轮番铺设并压抹密实。

(2)防水剂防水砂浆

a、氯化物金属盐防水剂

深棕色,掺量3%-5%,反应生成不溶性复盐。

b、金属皂类防水剂

乳白色,也称为避水浆、防水粉,掺量3%--5%,反应生成不溶物。

c、水玻璃矾类防水剂

五矾效果最好,掺量1%,反应生成不溶盐、胶体,有促凝作用。

(3)聚合物防水砂浆

总之,施工要求高,先抹一层水泥净浆后用防水砂浆分4—5层涂抹,每层5mm均匀密实,最后一层压光,抹完后养护。

2、绝热砂浆:用孔隙率高的骨料。

3、吸声砂浆:轻质多孔骨料

金属材料

分为有色金属和黑色金属。应用广。

   建筑钢材

一、铁和钢的冶炼和分类

钢材的使用和其优缺点

(一)铁的生产、性能和应用

生产:矿石+焦炭+助熔剂      性能:其含碳2.5%--4.0%,杂质多

分类:白口、灰口、可锻、球墨铸铁。

(二)钢的生产及其分类

1、冶炼

(1)氧气转炉炼钢法:铁水、顶吹纯氧      时间短   质量一般

(2)平炉炼钢法:煤气、重油  时间长,便于监控,质量易于控制。

(3)电炉炼钢法:特殊优质钢   成本高

2、脱氧、铸锭:     FeO存在     锰、硅铁、铝、脱氧

(1)沸腾钢(F)      不完全    CO    裂缝

(2)镇定钢(Z)      完成      成本高

(3)半镇定钢(b)    介于之间

(4)特殊镇定钢(TZ) 更完全

3、热轧成型   钢锭高温加工   辗轧越多,强度越高

4、分类:按化学成分分:碳素钢(低、中、高)和合金钢(低、中、高)。

按加工方式分为热加工和冷加工钢材

按主要质量等级(有害杂质多少)分为普通、优质、高级优质和特级优质钢。

二、钢材的哪些性能比较重要?

(一)抗拉性能     低碳钢结构(1)L0=10d 0    (2) L0=5d 0

   

P或σ

抗拉性能                Δl或ε

1、拉伸过程分为四个阶段

(1)弹性阶段   比例极限    弹性极限     E=拉伸过程

(2)屈服阶段   分为上下屈服点,以下屈服点定义屈服强度,呈现塑性状态

(3)强化阶段   抗拉强度

(4)颈缩阶段   尺寸发生明显的变形

2、两个强度指标

(1)屈服强度     为下屈服点强度    屈服强度

无明显屈服点    0.2%塑变       σ屈服强度

(2)抗拉强度 抗拉强度

(3)屈强比 屈强比在0.6—0.75之间,过大时降低了利用率,过小时,可靠性小。

3、塑性指标

伸长率  伸长率  δ5>δ10

(二)冲击韧性

冲击功      冲击值

A冲击功

冲击值

冷脆(-20℃、-30℃、-40℃)    时效敏感性(受动载作用时要小)

(三)硬度

1、布氏硬度    HB

2、洛氏硬度    HR

3、维氏硬度    HV

(四)疲劳强度   周期基数   200万次, 400万次

(五)冷弯性能

指标:1、弯心直径d   2、弯折角度

不断不裂合格

(六)焊接性能    可焊性

含C量   杂质

三、化学成分对钢材性能有什么重要影响?

(一)碳   强    硬    塑性      含碳量在0.8%之下

(二)硅  不可过多  含硅量在1%之下

(三)锰  1%--2%  减少热脆性能

(四)S   热脆性(加工)降可焊性

(五)P  冷脆性,降可焊性

(六)O  0.02%以下  降韧性和可焊性  增时效敏感性

(七)N  有利(用于合金)有害(与P相似)

(八) V Ti Nb     

(九)H   氢脆(白点)

四、关于钢材的热处理和冷加工的原理和应用

(一)冷加工

冷加工的应用

1、冷拉(1)盘条筋拉伸(2)制冷拉钢筋

2、冷拔3、冷轧4、冷轧扭

立即再拉伸

(二)时效     不立即拉伸  15—20d后再拉伸自然时效

             人工时效(100--200℃    2h)

(三)热处理

退火:724℃以上,一定时间,炉缓冷 ,降低硬度,提高塑柔性

正火:727以上,一定时间,空气中冷,消内力不均

淬火:727,一定时间,放水或油中急冷,提高硬度、耐磨

回火:727以下,一定时间,空气中冷却

低(150—250)、中(350—500)、高(500—600)温回火

调质处理     淬火+高温回火

五、钢材的技术标准和选用

(一)钢结构用钢有哪些?

1、碳素结构钢

(1)钢号     Q         235---     B      F

           屈服代号    屈服强度   等级     脱氧程度

                      195--275 A、B、C、D F、b、Z、TZ

(2)技术标准 (GB700—88)    表8—1、8—2

号大,则含碳高,强度高,但塑性小

(3)选用    Q195、Q215、Q235、Q255、Q275

受动载、焊接及低温下结构不宜选用A、B等级钢及沸腾钢

2、低合金高强度结构钢(GB1591—94)

(1)钢号       Q295--A

(2)技术标准     表8---4、8--5

(3)选用    轻质高强、耐蚀、耐低温、抗冲击、寿命长,良好的可焊性和加工性。

不锈钢:铬含量11.5%,低导热、良好的耐蚀性,但温度变化性膨胀较大。

3、型钢、钢板、钢管

(1)型钢:热轧(用于大跨度、承受动荷载的钢结构)、

冷轧(用于轻型钢结构)成型

(2)钢板:热轧有厚(用于焊接)薄(屋面及墙体围护)之分,

冷轧只有薄板。

(3)钢管:分为无缝(压力管道)和焊接钢管(成本低)两大类

 

六、钢材的技术标准和选用

(二)混凝土结构用钢材有哪些?

≥6mm时为钢筋      <6mm时为钢丝

1、热轧钢筋

(1)牌号     R235、HRB335、HRB400、HRB500四个号

热轧光圆筋  R235   盘条  直条

热轧带肋钢筋   月牙筋    等高肋

(2)技术要求(GB13013—91、GB1499—98)   表8--6

(3)选用   Ⅰ级    中小型

Ⅱ级    中型   以Ⅱ级代Ⅰ级 节约用钢20%--30%

Ⅲ、Ⅳ级    大型  预

补充:HRB400、HRB500钢筋混凝土用热轧带肋钢筋σs=420-500Mpa,σs实测与σs标准值之比<1.25,σb/σs>1.25,δ5≥20%,大大高于标准值,用于高层建筑、港口码头、高速公路等工程。是国家重点推广的建筑用主导钢筋的升级换代产品。

特点:

1、强度高、强屈比大、延伸率大,使钢筋的抗震能力大大的提高。

2、焊接性能优良,适合多种焊接工艺(电渣压力焊、闪光对焊、搭焊等)。

3、无时效敏感性:高强度是以微合金化(V、Ti、Nb),技术来实现的,原来影响钢中时效的[N]被微量元素V等有效吸收固溶,从而达到HRB400、HRB500时效为零。4、品种规格齐全,从φ6.0盘条到φ50.0棒材,外形为月牙形,公称直径不小于10mm时,按直条交货,一般为9米、12米;公称直径不大于12mm时,盘圈交货,盘重为1000-1400kg。5、综合经济效益高:由于HRB400、HRB500钢筋强度高于HRB335,因此在同等使用条件下仅HRB400就比HRB335节约用量14%~16%,随着布筋量的相对减少,使得浇灌混凝土施工也更加便利。,符合GB1499-1998的要求。 

2、冷拉热轧钢筋

Ⅰ(非预应力)、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ(预应力)级    表8--7

性能:易脆断。塑性与韧性差,不用于负温、受冲击有重复荷载作用的结构。

3、冷轧带肋钢筋

以热轧圆盘条为母材,经冷轧减径后在其表面轧制成具有三面月牙横肋的钢筋,它具有抗拉强度高、延性好、与混凝土粘结锚固性能强等优点。(GB13788—92)(GB13788-2000)    《钢筋混凝土用钢筋焊接网》GB/T 1499.3-2002。

LL550、LL650、LL800   表8—8

补充:冷轧带肋钢筋在预应力混凝土构件中,是冷拔低碳钢丝换代产品,现浇混凝土结构中,可代换Ⅰ级钢筋,以节约钢材,是同类冷加工钢材中较好的一种。

优点:1、钢材强度高,可节约建筑钢材和降低工程造价。LL550级冷轧带肋钢筋与热轧光圆钢筋相比,用于现浇结构(特别是楼屋盖中)可节约35%─40%的钢材。如考虑不用弯钩,钢材节约量还要多一些。根据目前钢材市场价格,每使用一吨冷轧带肋钢筋,可节约钢材费用800元左右。2、冷轧带肋钢筋与混凝土之间的粘结锚固性能良好。因此用于构件中,从根本上杜绝了构件锚固区开裂、钢丝滑移而破坏的现象,且提高了构件端部的承载能力和抗裂能力;在钢筋混凝土结构中,裂缝宽度也比光圆钢筋,甚至比热轧螺纹钢筋还小。3、冷轧带肋钢筋伸长率较同类的冷加工钢材大。

在预制构件方面,LL650和LL800级冷轧带肋钢筋可取代冷拔低碳钢丝作为预应力构件的主筋,在预应力电杆中亦可应用。LL550级冷轧带肋钢筋现浇楼板、屋面板的主筋和分布筋。钢筋直径一般为5─10mm,剪力墙中的水平和竖向分布筋。梁柱中的箍筋圈梁、构造柱的配筋。

用550Mpa级冷轧带肋钢筋为原料,用焊网机焊接成网片或箍筋笼等产品,即冷轧带肋钢筋焊接网。

4、冷轧扭钢筋   分为Ⅰ级(矩形截面)Ⅱ级(菱形截面)  LZN(JG3047--98)表8--9 握裹力与螺距大小有关,无明显的屈服强度,按安全取值。

补充:冷轧扭钢筋是八十年代我国独创的实用、新型、高效的冷加工钢筋,冷轧扭钢筋是以热轧Ⅰ级盘圆为原料,先冷轧扁,再冷扭转,从而形成系列螺旋状直条钢筋。特点:

1、具有良好的塑性(δ10≥4.5%)和较高的抗拉强度(σb≥580Mpa)。2、螺旋状外型大大提高了与混凝土的握裹力,改善了构件受力性能,使砼构件具有承载力高、刚度好、破坏前有明显预兆等特点。3、冷轧扭钢筋可按工程需要定尺供料,使用中不需再做弯钩;钢筋的刚性好,绑扎后不易变形和移位,对保证工程质量极为有利,特别适用于现浇板类工程。4、冷轧扭钢筋的生产与加工合二为一,产品商品化、系列化,与用Ⅰ级钢筋相比,可节约钢材30%-40%,节省工程资金15%-20%。

5、热处理钢筋   RB150  有无纵肋(GB4463—84)分为40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr

6、预应力砼用钢丝和钢绞线

钢丝分为冷拉钢丝RCD及消除应力钢丝,外形分为光面S、刻痕SI、螺纹钢丝SH三种      表8—11、12、13

钢绞线分为1X2、1X3、1X7,也可分为Ⅰ级松弛、Ⅱ级松弛

应用:用于大跨度及大负荷的结构。

建筑业所用钢材品种很多,主要大量的螺纹钢、线材等建筑钢材外,建筑钢结构用钢占很大的比重,主要是工、槽、角、H型钢等异型材以及板材、管材、彩钢板,而且消耗量很大。2003年,国内钢材增幅较大的钢材是螺纹钢、圆钢、线材、中小型钢、中厚板、焊接钢管,这些都是建筑领域用量较多的钢材。如去年仅H型钢的消费量就超过200万吨。


轻钢建筑

钢筋砼建筑

施工周期

一般为1~2个月

一般为8~12个月

造 价

小跨度厂房、仓库与钢筋砼建筑基本持平,大跨度厂房、仓库比钢筋砼建筑造价低

造价高

综合经济效益

由于施工周期缩短,建筑物可提前投入使用,综合效益好。

因施工周期较长,企业需等待较长时间才能生产。产品投放市场时,市场风险增大综合效益降低

建筑物外观

色泽鲜艳、美观,色泽和形式可按需求在板型生产时一次性解决

屋面色泽单调,墙面必须在粉刷后另加装饰(如瓷砖)

地基处理

由于建筑本身自重轻,永久荷载仅25~35Kg/m2,固定荷载轻,结构协调性好。遇到软弱地基,一般不需打桩,做浅基即可。

建筑本身自重大,永久荷载也大,结构变形协调性差,一般还需打桩,做深基础。

保温、隔热、隔音等功能需求的解决

屋面、墙面均可采用金属夹芯板或彩板+保温棉解决。保温、隔热、隔音效果均好于砼建筑。

在施工时通过材料的搭配解决,方法原始,工序繁琐,效果不如轻钢结构的方法。

耐久性

彩钢板是以镀铝锌板为基板又用硅酮聚酯作为表面涂层,经两涂两烘工艺加工而成,具有美观的色泽和良好的耐腐蚀性能一般20年不脱漆,寿命达镀锌钢板4倍以上,如果需要修理彩板也很容易。

墙面经装饰材料装修,其色泽、美观性能不及彩板。

防 震

轻钢结构本身为柔性结构,本身的抗震性能就很好

为刚性结构,要达到一定的抗震性能需采取一些工艺措施

环境污染
与规划

钢构件及附件在工厂制作运到现场安装,保证施工现场清洁文明,以后也不产生污染,如遇规划变化,易拆装。

材料在现场施工,现场较乱,以后拆除也不能再用

例:长150m 跨度24m 檐口高度6m 建筑面积3600m2


轻钢建筑

钢筋砼建筑

建筑形式

单跨门式钢架、屋面彩钢压型单板+50mm玻璃毡保温棉、墙面彩钢压型单板、独立基础,不用打桩。

屋顶用钢筋砼屋架梁、屋面为预制钢砼板、墙面砖砌、外墙面瓷砖装饰,内墙粉刷,基础需打桩。

±0.00以上建筑造价

380元/m2

主体:300元/m2

装修:200元/m2

基础、地坪

105元/m2 

200元/m2

总 价

485元/m2

700元/m2

七、钢材腐蚀、防锈

(一)腐蚀类型

1、 化学腐蚀:干燥下反应慢,但温度和湿度高的环境下,发展快。

2、 电化学腐蚀:形成电极电位。

(二)防腐措施

1、合金法:制成不锈钢

2、金属覆盖(电化学保护法):镀层更为活泼的金属

3、油漆覆盖

(1)底漆    (2)面漆

4、碱性保护膜:防锈剂

八、钢材的技术标准和选用

(二)混凝土结构用钢材有哪些?

≥6mm时为钢筋      <6mm时为钢丝

1、热轧钢筋

(1)牌号     R235、HRB335、HRB400、HRB500四个号

热轧光圆筋  R235   盘条  直条

热轧带肋钢筋   月牙筋    等高肋

(2)技术要求(GB13013—91、GB1499—98)   表8--6

(3)选用   Ⅰ级    中小型

Ⅱ级    中型   以Ⅱ级代Ⅰ级 节约用钢20%--30%

Ⅲ、Ⅳ级    大型  预

补充:HRB400、HRB500钢筋混凝土用热轧带肋钢筋σs=420-500Mpa,σs实测与σs标准值之比<1.25,σb/σs>1.25,δ5≥20%,大大高于标准值,用于高层建筑、港口码头、高速公路等工程。是国家重点推广的建筑用主导钢筋的升级换代产品。

特点:

1、强度高、强屈比大、延伸率大,使钢筋的抗震能力大大的提高。

2、焊接性能优良,适合多种焊接工艺(电渣压力焊、闪光对焊、搭焊等)。

3、无时效敏感性:高强度是以微合金化(V、Ti、Nb),技术来实现的,原来影响钢中时效的[N]被微量元素V等有效吸收固溶,从而达到HRB400、HRB500时效为零。4、品种规格齐全,从φ6.0盘条到φ50.0棒材,外形为月牙形,公称直径不小于10mm时,按直条交货,一般为9米、12米;公称直径不大于12mm时,盘圈交货,盘重为1000-1400kg。5、综合经济效益高:由于HRB400、HRB500钢筋强度高于HRB335,因此在同等使用条件下仅HRB400就比HRB335节约用量14%~16%,随着布筋量的相对减少,使得浇灌混凝土施工也更加便利。,符合GB1499-1998的要求。 

2、冷拉热轧钢筋

Ⅰ(非预应力)、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ(预应力)级    表8--7

性能:易脆断。塑性与韧性差,不用于负温、受冲击有重复荷载作用的结构。

3、冷轧带肋钢筋

以热轧圆盘条为母材,经冷轧减径后在其表面轧制成具有三面月牙横肋的钢筋,它具有抗拉强度高、延性好、与混凝土粘结锚固性能强等优点。(GB13788—92)(GB13788-2000)    《钢筋混凝土用钢筋焊接网》GB/T 1499.3-2002。

LL550、LL650、LL800   表8—8

补充:冷轧带肋钢筋在预应力混凝土构件中,是冷拔低碳钢丝换代产品,现浇混凝土结构中,可代换Ⅰ级钢筋,以节约钢材,是同类冷加工钢材中较好的一种。

优点:1、钢材强度高,可节约建筑钢材和降低工程造价。LL550级冷轧带肋钢筋与热轧光圆钢筋相比,用于现浇结构(特别是楼屋盖中)可节约35%─40%的钢材。如考虑不用弯钩,钢材节约量还要多一些。根据目前钢材市场价格,每使用一吨冷轧带肋钢筋,可节约钢材费用800元左右。2、冷轧带肋钢筋与混凝土之间的粘结锚固性能良好。因此用于构件中,从根本上杜绝了构件锚固区开裂、钢丝滑移而破坏的现象,且提高了构件端部的承载能力和抗裂能力;在钢筋混凝土结构中,裂缝宽度也比光圆钢筋,甚至比热轧螺纹钢筋还小。3、冷轧带肋钢筋伸长率较同类的冷加工钢材大。

在预制构件方面,LL650和LL800级冷轧带肋钢筋可取代冷拔低碳钢丝作为预应力构件的主筋,在预应力电杆中亦可应用。LL550级冷轧带肋钢筋现浇楼板、屋面板的主筋和分布筋。钢筋直径一般为5─10mm,剪力墙中的水平和竖向分布筋。梁柱中的箍筋圈梁、构造柱的配筋。

用550Mpa级冷轧带肋钢筋为原料,用焊网机焊接成网片或箍筋笼等产品,即冷轧带肋钢筋焊接网。

4、冷轧扭钢筋   分为Ⅰ级(矩形截面)Ⅱ级(菱形截面)  LZN(JG3047--98)表8--9 握裹力与螺距大小有关,无明显的屈服强度,按安全取值。

补充:冷轧扭钢筋是八十年代我国独创的实用、新型、高效的冷加工钢筋,冷轧扭钢筋是以热轧Ⅰ级盘圆为原料,先冷轧扁,再冷扭转,从而形成系列螺旋状直条钢筋。特点:

1、具有良好的塑性(δ10≥4.5%)和较高的抗拉强度(σb≥580Mpa)。2、螺旋状外型大大提高了与混凝土的握裹力,改善了构件受力性能,使砼构件具有承载力高、刚度好、破坏前有明显预兆等特点。3、冷轧扭钢筋可按工程需要定尺供料,使用中不需再做弯钩;钢筋的刚性好,绑扎后不易变形和移位,对保证工程质量极为有利,特别适用于现浇板类工程。4、冷轧扭钢筋的生产与加工合二为一,产品商品化、系列化,与用Ⅰ级钢筋相比,可节约钢材30%-40%,节省工程资金15%-20%。

5、热处理钢筋   RB150  有无纵肋(GB4463—84)分为40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr

6、预应力砼用钢丝和钢绞线

钢丝分为冷拉钢丝RCD及消除应力钢丝,外形分为光面S、刻痕SI、螺纹钢丝SH三种      表8—11、12、13

钢绞线分为1X2、1X3、1X7,也可分为Ⅰ级松弛、Ⅱ级松弛

应用:用于大跨度及大负荷的结构。

建筑业所用钢材品种很多,主要大量的螺纹钢、线材等建筑钢材外,建筑钢结构用钢占很大的比重,主要是工、槽、角、H型钢等异型材以及板材、管材、彩钢板,而且消耗量很大。2003年,国内钢材增幅较大的钢材是螺纹钢、圆钢、线材、中小型钢、中厚板、焊接钢管,这些都是建筑领域用量较多的钢材。如去年仅H型钢的消费量就超过200万吨。


轻钢建筑

钢筋砼建筑

施工周期

一般为1~2个月

一般为8~12个月

造 价

小跨度厂房、仓库与钢筋砼建筑基本持平,大跨度厂房、仓库比钢筋砼建筑造价低

造价高

综合经济效益

由于施工周期缩短,建筑物可提前投入使用,综合效益好。

因施工周期较长,企业需等待较长时间才能生产。产品投放市场时,市场风险增大综合效益降低

建筑物外观

色泽鲜艳、美观,色泽和形式可按需求在板型生产时一次性解决

屋面色泽单调,墙面必须在粉刷后另加装饰(如瓷砖)

地基处理

由于建筑本身自重轻,永久荷载仅25~35Kg/m2,固定荷载轻,结构协调性好。遇到软弱地基,一般不需打桩,做浅基即可。

建筑本身自重大,永久荷载也大,结构变形协调性差,一般还需打桩,做深基础。

保温、隔热、隔音等功能需求的解决

屋面、墙面均可采用金属夹芯板或彩板+保温棉解决。保温、隔热、隔音效果均好于砼建筑。

在施工时通过材料的搭配解决,方法原始,工序繁琐,效果不如轻钢结构的方法。

耐久性

彩钢板是以镀铝锌板为基板又用硅酮聚酯作为表面涂层,经两涂两烘工艺加工而成,具有美观的色泽和良好的耐腐蚀性能一般20年不脱漆,寿命达镀锌钢板4倍以上,如果需要修理彩板也很容易。

墙面经装饰材料装修,其色泽、美观性能不及彩板。

防 震

轻钢结构本身为柔性结构,本身的抗震性能就很好

为刚性结构,要达到一定的抗震性能需采取一些工艺措施

环境污染
与规划

钢构件及附件在工厂制作运到现场安装,保证施工现场清洁文明,以后也不产生污染,如遇规划变化,易拆装。

材料在现场施工,现场较乱,以后拆除也不能再用

例:长150m 跨度24m 檐口高度6m 建筑面积3600m2


轻钢建筑

钢筋砼建筑

建筑形式

单跨门式钢架、屋面彩钢压型单板+50mm玻璃毡保温棉、墙面彩钢压型单板、独立基础,不用打桩。

屋顶用钢筋砼屋架梁、屋面为预制钢砼板、墙面砖砌、外墙面瓷砖装饰,内墙粉刷,基础需打桩。

±0.00以上建筑造价

380元/m2

主体:300元/m2

装修:200元/m2

基础、地坪

105元/m2 

200元/m2

总 价

485元/m2

700元/m2