建筑材料第三章混凝土
建筑材料与检测授课教案
建筑材料与检测授课教案一、教学内容本节课选自《建筑材料与检测》教材第三章“混凝土”，详细内容包括混凝土的组成、分类、性能以及检测方法。
重点分析混凝土在建筑工程中的应用及重要性。
二、教学目标1. 理解混凝土的基本组成、分类及性能；2. 学会混凝土各项性能的检测方法；3. 能够运用所学知识解决实际问题，提高工程实践能力。
三、教学难点与重点难点：混凝土性能的检测方法及在实际工程中的应用。
重点：混凝土的基本组成、分类及性能。
四、教具与学具准备1. 教具：混凝土试块、混凝土试验仪器、PPT课件；2. 学具：笔记本、教材、计算器。
五、教学过程1. 导入：通过展示实际工程案例，引出混凝土在建筑行业的重要地位；2. 知识讲解：（1）混凝土的基本组成及分类；（2）混凝土的性能及检测方法；3. 实践操作：分组进行混凝土试块的制备及性能检测；4. 例题讲解：分析混凝土在实际工程中的应用；5. 随堂练习：针对本节课所学内容，进行巩固练习；六、板书设计1. 混凝土的基本组成及分类；2. 混凝土的性能及检测方法；3. 混凝土在实际工程中的应用。
七、作业设计1. 作业题目：（1）简述混凝土的基本组成及分类；（2）列举混凝土的常见性能检测方法；2. 答案：（3）案例分析答案见附件。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：对本节课的教学效果进行自我评价，查找不足，为下次课做好准备；2. 拓展延伸：引导学生关注混凝土领域的新技术、新方法，提高学生的专业素养。
重点和难点解析1. 混凝土性能的检测方法；2. 实践操作中的分组制备混凝土试块及性能检测；3. 作业设计中的案例分析。
一、混凝土性能的检测方法1. 压缩强度试验：通过测定混凝土试块在规定条件下的抗压强度，来评价混凝土的强度性能。
操作步骤如下：a. 制备标准尺寸的混凝土试块；b. 在规定条件下养护至一定龄期；c. 使用压力试验机进行压缩试验，记录试块破坏时的最大荷载；d. 计算抗压强度，判断是否符合设计要求。
《建筑材料》普通混凝土的组成材料
《建筑材料》普通混凝土的组成材料在建筑领域中，普通混凝土是一种被广泛应用的重要材料。
要深入了解普通混凝土，首先得从它的组成材料入手。
普通混凝土通常由水泥、细骨料（砂）、粗骨料（石子）、水以及外加剂和掺合料这几大部分组成。
水泥，作为混凝土中的胶凝材料，就像是“胶水”一样将其他材料粘结在一起。
它的品种和强度等级对混凝土的性能有着至关重要的影响。
常见的水泥品种有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等。
不同品种的水泥，其性能特点有所差异。
比如，硅酸盐水泥的早期强度高，而矿渣硅酸盐水泥的耐热性较好。
在选择水泥时，需要根据工程的具体要求，如施工环境、混凝土强度要求等因素来综合考虑。
砂，也就是细骨料，是混凝土中的重要组成部分。
优质的砂应该具有良好的级配，也就是不同粒径的砂颗粒分布合理。
这样可以使砂在混凝土中填充得更加密实，提高混凝土的强度和耐久性。
同时，砂的含泥量和有害物质含量也需要严格控制。
含泥量过高会降低混凝土的强度和耐久性，而有害物质可能会对混凝土的性能产生不利影响。
石子，也就是粗骨料，在混凝土中起着骨架的作用。
它的粒径大小、级配以及强度都会影响混凝土的性能。
较大粒径的石子可以降低混凝土的用水量，从而降低水泥用量，节约成本。
但石子的粒径也不是越大越好，需要根据混凝土构件的尺寸和钢筋间距等因素来选择合适的粒径。
同样，石子的级配良好也能提高混凝土的密实度和强度。
水，看起来似乎不起眼，但却是混凝土不可或缺的一部分。
一般使用的是清洁的自来水或者符合标准的其他水源。
需要注意的是，水中不能含有影响水泥正常凝结和硬化的有害物质。
如果使用的水中含有过多的杂质或者有害物质，可能会导致混凝土的质量下降。
外加剂和掺合料在现代混凝土中也扮演着重要的角色。
外加剂可以改善混凝土的某些性能，比如减水剂可以在不增加水泥用量的情况下，提高混凝土的流动性；缓凝剂可以延长混凝土的凝结时间，便于施工操作。
掺合料，如粉煤灰、矿渣粉等，可以部分替代水泥，不仅能够降低成本，还能改善混凝土的性能，提高其耐久性。
混凝土
水泥浆
小颗粒粗骨料
大颗粒粗骨料
细骨料
There are several difficulties in preparing a scientific treatise on concrete as a material.
1) Concrete has a highly complex structure. 2) The structure of concrete is not a static property of the material. 3) Concrete often has to be manufactured just before use at or near the job site.
• • • • 水泥混凝土 沥青混凝土 聚合物混凝土 硫磺混凝土
水泥混凝土——混凝土
以水泥为胶结材，在现 代土木建筑工程中最为广 泛应用的一类建筑材料
混凝土
它有哪些用途？
输 水 管 线
外 径 7.5m 内 径 6.6m
巴西 Itaipu Dam
正在建设中的三峡大坝
美国加州引水渠
Sunshine Skyway Bridge in Florida
问题：
1. 轻混凝土、重混凝土各适用于 什么结构？ 2. 配制普通混凝土、轻混凝土和 重混凝土时靠变化哪个组分？
混凝土的种类
根据组成划分：
素混凝土 • 钢筋混凝土(Reinforced Concrete) • 预应力混凝土(Prestressed Concrete)* • 钢—混凝土组合*
混凝土的种类
建筑材料生产消耗大量自然资 源、能源，并产生废气、废渣，对 环境构成污染。如冶炼1吨钢耗煤 1.66吨、水48.6m3 ； 生产1吨水泥 耗煤178kg，排放约1吨CO2。
装配式混凝土建筑第3章 结构体系与部品部件
预制剪力墙开有边长小于800mm的洞口且在结构整体计算中不考虑其 影响时，应沿洞口周边配置补强钢筋。补强钢筋的直径不应小于12mm,截 面面积不应小于同方向被洞口截断的钢筋面积。该钢筋自孔洞边角算起伸 入墙内的长度不应小于其抗震锚固长度。
柱纵向受力钢筋在柱底连接时，柱箍筋加密区长度不应小于纵向受力钢筋连接区 域长度与500mm之和；当采用套筒灌浆连接或浆锚连接等方式时，套筒或搭接段上 端第一道箍筋距离套筒或搭接段顶部不应大于50mm。
第三章装配式混凝土建筑结构体系与部品部件
2） 叠合梁 预制混凝土叠合梁是指预制混凝土梁顶部在现场后浇混凝土而形成的整体
装配整体式混凝土剪力墙结构中，墙体之间的接缝数量多且构造复杂，接 缝的构造措施及施工质量对结构整体的抗震性能影响较大，使装配整体式剪 力墙结构抗震性能很难完全等同于现浇结构。世界各地对装配式剪力墙结构 的研究少于装配式框架结构的研究，因此我国目前对装配整体式混凝土剪力 墙结构采用从严要求的态度。
3.2.2预制构件
凝土剪力墙内墙板侧面在施工现场通过预留钢筋与剪力墙现浇区段连接，底 部通过钢筋灌浆套筒和坐浆层与下层预制剪力墙连接。
第三章装配式混凝土建筑结构体系与部品部件
预制剪力墙宜采用一字型，也可采用L型、T型或U型。开洞预制剪力墙 洞口宜居中布置，洞口两侧的墙肢宽度不应小于200mm，洞口上方连梁高 度不宜小于250mm。
双面叠合剪力墙空腔内宜浇筑自密实混凝土；当采用普通混凝土时，混凝土粗骨 料的最大粒径不宜大于20mm，并应采取保证后浇混凝土浇筑质量的措施。
混凝土结构设计原理第三章作业及参考资料
第三章 受弯构件正截面承载力计算习题及作业一、思考题1、 试述少筋梁、适筋梁和超筋梁的破坏特征，在设计中如何控制梁的破坏形态。
2、 什么是有效截面高度、相对受压区高度、界限相对受压区高度、最小配筋率和最大配筋率？3、 梁的截面高度、截面宽度与哪些因素有关,设计中通常如何选取？4、 梁中共有几种钢筋，其作用分别是什么？5、 受弯构件计算中采用了几个基本假定,这些基本假定是什么?如何理解?6、 单筋矩形截面梁的计算方法是什么？对矩形截面受弯构件而言，为提高其受弯承载力，可采取的措施有多少种？其中最有效的是哪种？7、 何时采用双筋截面梁？双筋截面梁的计算方法是什么？双筋截面梁有少筋或超筋问题吗?如何在设计中进行控制？8、 T 形截面形成的原因？如何计算T 形截面最小配筋率，为什么? 9、 T 形截面的计算方法是什么？工程中何时采用T 形截面进行计算?10、翼缘在受拉区的T 形截面对承载力有无影响?工程中还有无应用价值？若有价值何时采用？二、作业题1、某办公楼一钢筋混凝土简支梁，梁的计算跨度m l 2.50 ，承受均布线荷载，其中可变荷载标准值为8m kN /,永久荷载标准值为9.5m kN /(不包括梁的自重），拟采用C30混凝土和HRB335级钢筋，结构安全等级为二级，环境类别为一类.钢筋混凝土容重为25m kN /3。
试设计该构件所需的纵向钢筋面积，并选配钢筋.2、某办公楼一矩形截面简支梁,截面尺寸为200X450mm 2，计算跨度4。
5m ，承受均布荷载设计值为79kN/m （含自重).结构安全等级为二级，环境类别为一类。
混凝土强度等级C30，钢筋采用HRB500级。
A 、试设计该梁？B 、若该梁已经配有HRB500级受压钢筋320，受拉钢筋需要多少？3、已知梁截面尺寸为b ×h ＝250×500mm,混凝土强度等级C30，纵向钢筋级别为HRB335，受压区配有216钢筋，受拉区配有625钢筋，试求该梁能够承受的极限弯矩是多少？4、一T 形截面梁,截面尺寸如图，混凝土强度等级C30，钢筋级别为HRB400,结构安全等级为二级,环境类别为一类.试按以下三种弯矩设计值M ，分别设计纵向受拉钢筋面积。
混凝土建筑结构第三章作业答案
第三章思考题3.1 房屋结构设计时应考虑那些荷载或作用？P52，P56答：主要考虑竖向荷载（自重、楼屋面活荷载等）和水平作用（风荷载和地震作用等）。
3.2 房屋建筑结构的竖向荷载如何取值？进行竖向荷载作用下的内力计算时，是否要考虑活荷载的不利布置？P52答：对永久荷载，采用标准值作为代表值；对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值；对偶然和在应按建筑结构使用的特点确定其代表值。
一般情况下可不考虑活荷载的最不利布置，但如果楼面活荷载大于4kN/2m 时，其不利分布对梁弯矩的影响会比较明显，应予考虑。
3.3 结构承受的风荷载与哪些因素有关？P56答：由k z s z 0=w βμμω，可知结构承受的风荷载与基本风压、风荷载体型系数、风压高度变化系数和高度z 处的风振系数有关。
其中，基本风压与地区有关；风压高度系数与高度有关、也与地貌及周围环境有关；风荷载体形系数与建筑物的体型与尺寸有关、也与周围环境和地面粗糙度有关；风振系数与地面类别、结构阻尼比和地面尺寸有关。
3.4 房屋结构风荷载计算时，基本风压、结构体型系数和高度变化系数应分别如何取值？(P56)答：基本风压系以当地比较空旷平坦地面上离地10m 高统计所得的50年一遇10min 平均最大风速0v （m/s ）为标准，按200/1600w v =确定的风压值。
按《荷规》附录E 中附表E.5给出的50年重现期的风压采用，但不得小于0.3kN/2m 。
结构体形系数取值如下： 1） 圆形平面建筑取0.8.2）0.8 1.2/s μ=+3） 高宽比H/B 不大于4的矩形、方形、十字形平面建筑取1.3. 4） 下列建筑取1.4:（A ） V 型、Y 型、弧形、双十字形、井字形平面建筑； （B ） L 型、槽型和高宽比H/B 大于4的十字形平面建筑；（C ） 高宽比H/B 大于4，长宽比L/B 不大于1.5的矩形、鼓型平面建筑 5） 在需要更细致进行风荷载计算的情况下，风荷载体形系数可按《高规》附录B 采用，或由风洞试验确定。
建筑材料--混凝土
建筑材料--混凝土建筑材料混凝土在现代建筑领域中，混凝土无疑是一种至关重要的材料。
它的身影无处不在，从高耸入云的摩天大楼到跨越江河的大桥，从宽敞的机场跑道到我们日常居住的房屋，混凝土都发挥着不可或缺的作用。
混凝土，简单来说，是由水泥、骨料（如砂、石子）、水以及一些外加剂按照一定的比例混合而成的。
然而，这个看似简单的组合，却蕴含着复杂的化学和物理变化，使其成为一种坚固耐用的建筑材料。
水泥是混凝土中的关键成分。
它就像是胶水一样，将骨料紧紧地粘结在一起。
常见的水泥有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥等。
在与水混合后，水泥会发生水化反应，逐渐硬化并形成坚固的结构体。
骨料在混凝土中占据了较大的比例。
砂和石子作为骨料，不仅提供了混凝土的体积和强度，还影响着混凝土的工作性能。
优质的骨料应该具有良好的级配，即不同大小的颗粒合理搭配，这样可以使混凝土更加密实，提高其强度和耐久性。
水在混凝土的拌制过程中起着重要的作用。
适量的水能够保证水泥的水化反应充分进行，但如果水的用量过多，会导致混凝土的强度降低，还可能出现裂缝等质量问题。
外加剂则为混凝土赋予了更多特殊的性能。
比如减水剂可以在不改变混凝土配合比的情况下，减少用水量，提高混凝土的流动性；缓凝剂可以延长混凝土的凝结时间，方便施工操作；早强剂则能够加快混凝土的早期强度发展，缩短养护时间。
混凝土的性能特点使其在建筑工程中备受青睐。
首先，它具有很高的抗压强度。
经过合理设计和养护的混凝土，能够承受巨大的压力，为建筑物提供稳定的支撑。
其次，混凝土具有良好的耐久性。
在适当的环境条件下，混凝土结构可以使用数十年甚至上百年。
此外，混凝土还具有较好的防火性能，在火灾发生时能够保持结构的稳定性，为人员疏散和消防救援争取时间。
然而，混凝土也并非完美无缺。
它的抗拉强度较低，容易在受拉情况下出现裂缝。
为了克服这一缺点，通常会在混凝土中加入钢筋，形成钢筋混凝土结构，从而大大提高其抗拉性能和整体承载能力。
第三章建筑工程材料的基本性质
第三章建筑工程材料的基本性质第三章建筑工程材料的基本性质第一节建筑工程材料的分类建筑材料是指用于建造建筑物和构筑物，所用的材料，是建筑工程的物质基础，建筑材料涉及范围非常广泛，所有用建筑物施工的原材料，半成品，和各种构配件，零部件都可视为建筑材料。
由于建筑材料的种类繁多，而且在建筑物中起各种不同的作用，因此可以从不同的角度对其进行分类目前有新编常用建筑材料，由水泥，混凝土，砖瓦，砌块，木材，钢材，玻璃，陶瓷，管材管件，防水材料，砂石，灰浆，饰面保温材料。
1按技术发展分类传统的建筑材料―使用历史较长的，如：砖，瓦，砂，石及作为三大材的：水泥，钢材，木材，等。
新型的建筑材料―针对传统建筑材料而言，使用历史较短，尤其是新开发的建筑材料。
然而传统和新型的概念也是相对的，随着时间的推移动，原先被认为是新型建筑材料，若干年后可能就不一定在被认为是新型建筑材料，而传统建筑材料也可能随着新技术的发展，出现新的产品，成为了新型建筑材料，2按主要性能分类结构性能材料―主要指用于构造建筑结构部分的承重材料，如：水泥，骨料（包括砂，石，轻骨料等）混凝土外加剂，混凝土，砂浆，砖和砌块等墙体材料，钢筋及各种建筑钢材，公路和市政工程中大量使用的沥青混凝土等，在建筑物中主要利用其具有一定力学性能，功效材料―主要是在建筑物中发挥其力学性能以外，特长的材料，如：防腐涂料，防水材料，建筑涂料，绝热材料，防火材料，建筑玻璃，金属或塑料管道材料等，它们赋于建筑物以必要的防水功能，装饰效果，保温隔热功能，防火功能，维护采光功能，防腐蚀功能及给排水等功能，这些材料的一项或多项功能使建筑物具有或改善了使用功能，产生了一定的装饰美观效果也使人们对生活在一个安全，耐久，舒适，美观环境中的愿望得以实现。
3按化学性质分类：无机材料―大部分使用历史较长的建筑材料属此类，无机建材又分为：金属材料和非金属材料，前者如：钢筋及各种建筑钢材（属黑色金属，）有色金属：（如铜，及铜合金，铝，铝合金）及其制品，后者如水泥，骨料（包括砂，石，轻骨料等）混凝土，砂浆，砖和砌块等墙体材料，玻璃等。
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累计筛余与分计筛余计算关系
筛底尺寸 筛余量（g） 分计筛余百分率(%)
(mm)
4.75
m1
a1=(m1/500) ×100%
累计筛余百分率 (%)
A1=a1
2.36
m2
a2=(m2/500) ×100% A2=A1+a2
1.18
m3
a3=(m3/500) ×100% A3=A2+a3
0.6
m4
a4=(m4/500) ×100% A4=A3+a4
骨料颗粒级配示意图
砂子的空隙充取决于砂子各级粒径的搭配程序。级 配良好的砂，不仅可以节省水泥，而且混凝土结构 密实，强度、耐久性得到提高。
3.砂的粗细程度与颗粒级配的评定
采用一套标准方孔筛，孔径依次为0.15、0.3、0.6、 1.18、2.36、4.75mm。称取试样500g，将试样倒 入按孔径大小从上到下组合的套筛（附后筛底） 上，然后进行筛分，称取留在各筛上的筛余量， 计算各筛上分计筛余百分率a1、a2、a3、a4、a5、 a6及累计筛余百分率A1、A2、A3、A4、A5、A6， 累计筛余百分率与分计筛余百分率关系见下表：
建筑材料
第3章 混凝土
第3章 混凝土
主要介绍了普通混凝土的组成材料，混凝土 拌合物的和易性，硬化混凝土的强度、变形、耐 久性，混凝土外加剂的作用原理和应用，普通混 凝土配合比设计方法等，简要介绍了轻混凝土及 其他品种混凝土，如体现混凝土发展动态的高强 混凝土、高性能混凝土等。
第一节 概述
广义上讲的混 凝土 ：由胶凝 材料、水和粗
按胶凝材料分
水泥混凝土、石膏混 凝土、沥青混凝土、 聚合物混凝土、水玻 璃混凝土等。
按用途分
结构混凝土、防水混凝 土、装饰混凝土、耐热 混凝土、耐酸混凝土、 大体积混凝土等。
二、混凝土的分类
按生产和施工工艺分
按生产方式分为：预拌 混凝土（商品混凝土） 和现场拌制混凝土。
按照施工方法可分为： 泵送混凝土、喷射混凝 土、压力灌浆混凝土、 离心混凝土、碾压混凝 土、挤压混凝土等。
（4）混凝土和钢筋良好有粘结性，且二者的线性膨胀系数 基本相同，复合成钢筋混凝土，能互补优劣，大大拓宽了混 凝土的应用范围。
（5）按合理的方法配制的混凝土，具有良好的 耐久性，同钢材、木材相比维修费用低。
（6）可充分利用工业废料作骨料或掺合料，如 粉煤灰、矿渣等，有利于环境保护。
第二节 普通混凝土组成材料
1.18mm、600μ m、300μ m、150μ m筛的累计筛余百分
率，％。
细度模数越大砂越粗，砂按细度模数大小分为粗砂、中
一、水泥
配制混凝土所用的水泥应符合国家现行标准有关规 定。除此之外，在配制时应合理地选择水泥品种和 强度等级。
（一）水泥品种 应根据工程特点、所处环境条件 及设计、施工的要求进行选择。
（二）水泥强度等级 应与混凝土设计强度等级相 一致，原则上是高强度等级的水泥配制高强度等级 的混凝土。
二、细骨料（砂）
喷射混凝土施工
泵送混凝土 可用混凝土泵通过管道输送拌和物的混凝土。 离心混凝土 通过离心机的高速转动，使得混凝土成型密实的
方法，通常用于混凝土管道构件、空心混凝土 管桩构件、混凝土电杆的制作。
压力灌浆混凝土 通过灌浆泵的压力，经钻孔把浆液压送到岩石、
砂砾石层、混凝土或土体的裂隙、接缝或空洞 内的混凝土。
0.3
m5
a5=(m5/500) ×100% A5=A4+a5
0.15
m6
a6=(m6/500) ×100% A6=A5+a6
标准筛
用标准筛筛进行砂分
细度模数按下式计算:
M
＝（A2
x
A3
A4 A5 100 A1
A6
)
5
A1
式中：
Mx——细度模数； A1、A2、A3、A4、A5、A6——分别为4.75mm、2.36mm、
孔隙
凝土
组成材料的作用
混凝土体积构成
水泥石——25％左右； 砂和石子——70％以上； 孔隙和自由水——1％～5%。
组成材料 硬化前 硬化后
水泥+水 砂+石子
润滑作用 填充作用
胶结作用 骨架作用
原材料的技术性质在很大程序上会影响混凝土 的技术性质，因此我们必须了解原材料性质及 其质量要求，合理选择材料，这样才能保证混 凝土的质量。
三、混凝土的特点
（1）性能多样、用途广泛，通过调整组成材料的品种及配 比，可以制成具有不同物理、力学性能的混凝土以满足不同 工程的要求。
（2）在凝结前有良好的塑性，可以浇成任意形状、规格的 整体结构或构件。
（3）其组成材料中约80%以上的砂、石骨料，来源丰富，符 合就地取材和经济性的原则。
混凝土用砂分为人工砂和天然砂。砂是指粒径在4.75mm
以下的岩石颗粒。
分类 按产源分
天然砂
河砂、湖砂、山 砂、和淡化海砂
等
砂
人工砂
机制砂
按技术要求分
混合砂
Ⅰ类 宜用于强度等级大于C60的混凝土；
Ⅱ类 用于强度等级为C30～C60及抗冻、抗渗或其 他要求的混凝土；
Ⅲ类 宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。
《建筑用砂》(GB/T 14684-2001)对砂的技术要求如下：
（一）颗粒级配及粗细程ห้องสมุดไป่ตู้ 1.颗粒级配
颗粒级配是指不同粒径的砂粒互相搭配的情况。 级配良好的砂，不同粒径颗粒搭配比例适当，其空
隙率小，且总表面积小，不仅可以节约水泥，而 且混凝土结构密实度。
2.粗细程度
粗细程度是指不同粒径砂粒混合在一起的总体粗细程 度。在相同质量的条件下，粗砂的总表面积小，包 裹砂表面所需的水泥浆就少；反之细砂总表面积大， 包裹的水泥浆量就多。
细骨料，有时 掺入外加剂和 掺合料，按适 当比例，经均 匀拌合，密实 成型及养护硬 化而成的人造 石材。
核电站在浇筑混凝土保护壳
二、混凝土的分类
按体积密度分
重混凝土 ρ0＞2800kg/m3。 普通混凝土 ρ0＝ 2000～2800kg/m3。 轻混凝土 ρ0＜2000kg/m3。
混凝土筑的桥梁
普通混凝土(以下简称为
“混凝土”)。
由水泥、砂、石、水等
砂(细骨料)，也称集料
几种基本材料(有时为了 改善混凝土的某些性能
加入适量外加剂的外掺
料)，按适当比例拌合，
经硬化而成的一种人造
石材。
石子(粗骨料)
泌水形成 的孔隙
粗集料 混凝土的结构
细集料
水泥+水→水泥浆+砂
→水泥砂浆+石子→混
水泥浆
凝土拌合物→硬化混