混凝土的微观结构21页PPT
混凝土材料的微观结构分析
混凝土材料的微观结构分析一、引言混凝土是一种广泛应用的建筑材料，其优点是便于制造、成本低廉、强度高、防火、防水和抗腐蚀等特性。
混凝土的微观结构直接关系到其力学性能和耐久性能，因此对混凝土材料的微观结构分析具有重要的理论意义和实践价值。
二、混凝土材料的组成混凝土材料是一种人造复合材料，其主要组成部分包括水泥、骨料、水和掺合料。
其中，水泥是混凝土的胶凝材料，起到粘结骨料的作用；骨料是混凝土的骨架材料，用于承受荷载；水是混凝土中的溶剂，可以在水泥颗粒中形成胶体；掺合料是混凝土中添加的一些辅助材料，如矿渣粉、石灰石粉等。
三、混凝土材料的微观结构混凝土材料的微观结构包括水泥石、骨料和孔隙三部分。
1.水泥石水泥石是混凝土中最主要的胶结材料，其微观结构是由水泥颗粒和水混合而成的胶体结构。
水泥颗粒是由三种主要化合物组成的，分别是硅酸钙(CaSiO3)、硅酸三钙(Ca3SiO5)和氢氧化钙(Ca(OH)2)。
水泥颗粒在水中会发生水化反应，形成水化硅酸钙(C-S-H)凝胶、水化硅酸三钙(C3SH2)凝胶和水化氢氧化钙(Ca(OH)2)等产物。
其中，C-S-H凝胶是水泥石中最主要的成分，其具有一定的弹性和韧性，可以形成一个连续的网状结构，使得水泥石具有一定的延性和抗裂性能。
2.骨料骨料是混凝土中的主要骨架材料，其微观结构是由坚硬的石料、石粉和砂子等颗粒组成的。
骨料的形状、大小和性质会影响混凝土的力学性能和耐久性能。
在混凝土中，骨料与水泥石相互作用，形成一个复杂的骨料-水泥石界面区域，称为过渡带。
过渡带通常是一个孔隙较多、强度较低的区域，容易成为混凝土的弱点。
3.孔隙孔隙是混凝土中最重要的微观结构之一，它直接影响混凝土的力学性能和耐久性能。
混凝土中的孔隙可以分为两种类型，一种是内部孔隙，即水泥石中的孔隙；另一种是外部孔隙，即混凝土表面和内部的孔隙。
孔隙的大小和分布对混凝土的力学性能和耐久性能有很大的影响。
孔隙越大、越多，则混凝土的强度越低，容易受到外部环境的侵蚀。
混凝土的微观结构与性能原理
混凝土的微观结构与性能原理一、混凝土的组成与结构1.1 混凝土的组成混凝土是由水泥、砂、石料、水等原材料按照一定比例混合而成的一种复合材料，其中水泥是混凝土的主要胶结材料。
1.2 混凝土的结构混凝土的结构是由水泥胶体、砂、石料等组成的三维空间结构，其中水泥胶体充当着胶黏剂的作用，连接起砂、石料等骨料，形成一个整体的结构。
二、混凝土的性能2.1 强度混凝土的强度是指其承受外部荷载的能力，是混凝土最主要的性能指标之一。
混凝土的强度往往受到其组成、配合比、养护等因素的影响。
2.2 耐久性混凝土的耐久性是指其在不同环境条件下能够长期保持其力学性能和化学性能的能力。
混凝土的耐久性主要受到其组成、配合比、养护等因素的影响。
2.3 施工性能混凝土的施工性能是指其在施工过程中的可塑性、可流动性、可振实性等性能。
混凝土的施工性能主要受到其流动性、凝结时间等因素的影响。
三、混凝土微观结构3.1 水泥胶体水泥胶体是混凝土的主要胶结材料，是由水泥颗粒在水中形成的胶体粘结物质，具有胶黏剂的作用。
水泥胶体的形成主要是由于水泥颗粒的水化反应所引起的。
3.2 砂、石料砂、石料是混凝土的骨料，是由天然矿物或机械制造的碎料组成。
砂、石料的形状、大小、表面性质等会影响混凝土的力学性能和耐久性。
3.3 空隙混凝土中的空隙主要包括孔隙、裂缝、毛细孔等。
这些空隙对混凝土的力学性能和耐久性都有着重要的影响。
四、混凝土力学性能的影响因素4.1 水泥胶体的形成水泥胶体的形成是混凝土力学性能的重要影响因素之一。
水泥胶体的形成需要一定的时间，需要充分的水化反应才能够形成强度足够的胶体。
4.2 骨料的性质骨料的形状、大小、表面性质等都会影响混凝土的力学性能和耐久性。
骨料的形状对混凝土的流动性和凝结时间有影响，而骨料的大小则会影响混凝土的强度和耐久性。
4.3 水胶比水胶比是指混凝土中水的重量与水泥的重量之比。
水胶比越小，混凝土的强度越高，但是施工难度也越大。
混凝土-PPT课件【精品荟萃】
砂率是指砂用量占砂、石总用量的质量百分 比。砂率过大或过小都会导致混凝土和易性变 差，应选择合理砂率。 水泥品种及细度、骨料的性质
如用矿渣水泥时，坍落度较普通水泥小，泌 水性增加。 环境因素、施工条件、时间、外加剂
砂率对混凝土坍落度的影响
观察与讨论
试比较石子表面状态不同 对混凝土和易性的影响：
(一)流动性的测定
1.坍落度法：适用于坍落度不小于10mm，骨 料最大粒径不大于40mm
坍落度
请看坍落度试验动画
混凝土坍落度试验
流动性的测定
2.维勃稠度法：适用于坍落度小于10mm，维 勃稠度在5~30s的混凝土拌合物。
维勃稠度仪
泌水率测定仪（保水性）
(二)影响混凝土和易性的因素
水泥浆量及水灰比 在水灰比不变的情况下，如果水泥浆越多，则 拌合物的流动性越大；但若水泥浆过多，使拌 合物的流动性、粘聚性变差 。
I区
0 10-0 35-5 65-35 85-71 95-80 100-90
II区
0 10-0 25-0 50-10 70-41 92-70 100-90
III区
0 10-0 15-0 25-0 40-16 85-55 100-90
砂的筛分曲线
细度模数的计算
M X(A2A 31 A4 0A A 5 01A 6)5A 1
GB/T 50081－2002 规定，按标准方法制 作的试件，在标准条 件养护到28d龄期，测 得的抗压强度值为混 凝土立方体试件抗压
硬化后的混凝土结构
骨料 周围 的过 渡区
水 泥 石
裂缝扩展的 路径和方向
骨料
二、细骨料
(一)定义: 粒径在0.15~4.75mm之间的岩石颗粒。
混凝土结构设计原理课件第二章
6
8
10 2.21 混凝土的物理力学性能
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
强度等级越高，线弹性段 越长，峰值应变也有所增 大。但高强混凝土中，砂 浆与骨料的粘结很强，密 实性好，微裂缝很少，最 后的破坏往往是骨料破坏， 破坏时脆性越显著，下降 段越陡。
不同强度混凝土的应力-应变关系曲线
2
1 60
(
fcu
50)
30 20
C40 C20
e0 0.002 0.5( fcu 50) 105 eu 0.0033 ( fcu 50) 105
10 0
0.001
0.002
0.003
e
0.004
fcu n
e0 2020/2/20eu
《规范》混凝土应力-应变曲线参数
性应变 eel。再经过一段时间后，还有一部分应变eel''可以恢复，
称为弹性后效或徐变恢复，但仍有不可恢复的残留永久应变ecr'
2020/2/20
23
2.1 混凝土的物理力学性能
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
◆影响因素
内在因素是混凝土的组成和配比。骨料(aggregate)的刚度 （弹性模量）越大，体积比越大，徐变就越小。水灰比越小， 徐变也越小。 环境影响包括养护和使用条件。受荷前养护(curing)的温湿度 越高，水泥水化作用月充分，徐变就越小。采用蒸汽养护可使 徐变减少（20~35）%。受荷后构件所处的环境温度越高，相 对湿度越小，徐变就越大。
（1）单向受力状态下混凝土的强度
1）立方体抗压强度：边长为150mm的混凝土立方体 试件，在标准条件下（温度为20±3℃，相对湿度≥90%） 养护28天，用标准试验方法（加载速度0.15~0.3N/mm2/s，
第三篇第二章第三节 普通混凝土的结构
水泥石和集料的界面粘结
物理结合：是由于界面间的粘着（范德华力）和机械结合作用而引起的。集料的形状、表 面状态和刚度，是物理结合的影响因素。用表面粗糙的花岗岩和石灰石集料制成的混凝土， 其抗弯和抗拉强度要比表面光滑的卵石制成的高达30%。 化学结合：许多集料与水泥石发生一定程度的化学反应，而形成化学结合。根据化学结合 的不同，结合可以分为两大类： 1）在水泥石中形成接触层，而集料表面层较其内部为弱，如石英石； 2）在集料表面和水泥石形成弱接触层，如许多碳酸盐岩石。 硅质（酸性）集料会吸收由水泥水化生成的氢氧化钙，使界面附近水泥水化程度增大，从 而提高水泥石的强度。另一方面，许多碳酸盐石材会使界面接触层的显微硬度降低。硬度 的降低可能是由于碳铝酸盐的生成。高炉矿渣集料能与水泥起化学反应，其粘结强度较惰 性集料为大。水泥石与集料的粘结抗拉强度，约为水泥石的40-90%。
2. 宏观堆聚结构分层
内分层
莫尚斯基将混凝上内分层划分为三个区域， P163图3-2-3-2。
区域1位于粗集料的下方，如在砂浆中则位于粗砂粒的下方。这个区域 称为充水区域。含水量最大，在其蒸发后则形成孔穴，是混凝土中最弱 的部分，也是混凝土渗水的主要通道和裂缝的发源地。 区域2的砂浆则比较正常，称为正常区。 区域3是混凝土中最密实和最强的部位，称为密实区。 由于混凝土的内分层，使混凝土具有各向异性的特征。表现为其沿着浇 灌方向的抗拉强度较垂直该方向的为低。
多物相、多孔性复合体
未水化水泥颗粒、各种孔隙和水； 砂石骨料含有各种岩石矿物和孔隙 界面也含有水泥水化物和孔隙
水泥石与砂石骨料均是多物相、多孔性材料
固体颗粒堆聚体
粗骨料堆积的孔隙由细骨料来填充； 细骨料堆积的孔隙由水化物和水泥颗粒、
混凝土的组成、结构和性能的关系PPT课件
精选ppt课件2021
1
正确认识和科学理解混凝土
1、按照材料科学的观点正确 认识混凝土：
材料科学的观点认为： 材料的组成 决定其结构和性能，改变其组成和结构， 可以随之改变其性能。
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2
2、按照混凝土的生命周期规律 科学理解混凝土：
根据混凝土的制备工艺、 早期养护过程、 性能成熟过程、 工作环境、 性能衰退过程， 这一混凝土的生命周期规律理解混凝土。
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15
• 磨细矿渣：
矿渣具有组成优势和结构优势。矿 渣的潜在活性较高，粉磨到一定细度后， 水化活性较高，对水泥强度贡献大；自 分散性能好，在混凝土中有物理减水作 用；在较大的掺量范围内都有较稳定的 性能。
矿渣的弱势是难磨，将其磨到比表 面积380m2/kg以上非常困难，电耗较高， 须选择有效的助磨剂 。
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5
硬化混凝土的相组成
• 硬化后的混凝土可以分为： • 水泥基相（水泥水化产物） • 分散粒子（集料、未水化部分） • 界面过渡层 • 这是组成混凝土结构的三要素。
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6
胶凝材料
胶凝材料是制备混凝土的根本材料，
胶凝材料 的特点是对砂、石等集料有较
强的粘结能力。
根据工程性质的不同要求，还有一 系列特性水泥：如快硬水泥、抗硫酸盐 水泥、大坝水泥等在一些特殊工程中应 用。
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8
集料
•
按集料形成的条件分为：天然和人造
•
按集料容重分为：超轻质（保温隔热材
料如球型珍珠岩）、轻质、结构用轻质、正
常重、特重（防辐射 重晶石）
混凝土结构ppt
第一章
绪论
FRP混凝土（Fiber Reinforced Polymer(Plastic) Concrete )
1.1 混凝土结构一般概念和特点
第一章
绪论
钢-混凝土组合（混合）结构 (Composite Structure or Hybrid Structure)
1.1 混凝土结构一般概念和特点
截面的基本受力形态有： 正截面受力 斜截面受剪 扭曲截面受扭 基本构件的受力往往是基本受力形态的复合
基本构件 梁 受弯构件— 板 受压构件— 柱、墙 受压弦杆 受力形态 受弯、受剪 受压弯 受压剪 双向受压弯 受扭 受弯、剪、扭 受压、弯、剪、扭 受拉弯 受剪
1.3 混凝土结构课程学习中应注意的问题
预应力混凝土空心楼板
1.1 混凝土结构一般概念和特点
第一章
绪论
钢骨混凝土结构（Steel Reinforced Concrete) (Encased Concrete)
钢骨混凝土柱
1.1 混凝土结构一般概念和特点
第一章
绪论
钢管混凝土结构（Concrete Filled Tube)
钢管混凝土柱
1.1 混凝土结构一般概念和特点
300 150
fc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2
σc= ft
σc= ft
ft
2500
ft
破坏时跨中截面受压边缘的压应力与抗拉强度相近，远未达到 混凝土的抗压强度，破坏表现为脆性断裂，无明显预兆。
1.1 混凝土结构一般概念和特点
第一章
绪论
◆钢
材：
◎抗拉和抗压强度都很高 Both tensile and compressive Strengths are high ◎具有屈服现象，破坏时表现出较好的延性 Ductile ◎但细长的钢筋受压时极易压曲，仅能作为受拉构件
轻骨料混凝土微观结构分析
轻骨料混凝土微观结构分析陈志刚(大连居诚建筑工程有限公司，辽宁大连I16000)工程技术嘲i要】采用扫描电镜分析研究了粉煤灰陶粒混凝土和普通混凝土的粗骨料与水斑．石界面妇戍及结构；研究发观，轻骨料与水j f巳石界面致密．水泥及粉煤灰掺台科水化完全．形成一层致密的加强界面。
汐≤键词]轻骨科混凝土；界面；微观结构1试验材料及配合比1．1试验材料试验所用原料为大连小野田水泥公司生产的42．5级普通硅酸盐水泥、大连华能电厂生产比表面积”1的粉煤灰，大连产河砂细度模式Z6。
轻骨料是大连汇海电厂生产的800级圆球型粉煤灰陶粒，物理力学性能指标见表1：表1耢煤卿嘲蝤细彰撑驰能l顾=l堂缀配表观密厦堆毛口密度i噘术率24●蹶水翠蔺匪强度(-J l k c，订)(k eⅣ)(篙)【’)(肝a)5‰14508001012d．012试验配合比表2耪煤掬蚓晤尉琵龋B台比抗折术泥坍霹荻砂手租青科术术胶比强廛立方雄抗压强度(k c，I，}【Ic向’)(k2膳)(k g／l')(k c，I’，(kz，一)(1舻a)(1旷a)捣d3d7d招dC403∞8459e I t801∞O．45∞．631．142．8L』C t045I807615I)91叩0O．3224．233，442．72试验及分析21微现电镜扫描分析一电镜试验本次试验对强度等级为40，标准养护56d的粉煤灰陶粒混凝土和普通混凝土进行了微观电镜扫描。
试验样品是经标准养护56d的100m m X l oom m X l00m m的混凝土试件，进行立方体抗压强度测试，从碎片中选取混鼹±水泥浆体与集料交晃部分，要求样品观察面尽l i'-?-整，样品尽量小巧轻薄，最大不得超过1cm3，置于扫描电镜下抽至真空状态观察，试验在大连物理化学研究所完成。
22试验分析混凝土的宏观性能是由其微观结构所决定的。
硬化的混凝土由水泥浆体、界面过渡区和集料三个重要环节组成，混凝土微观结构研究的主要研究对象是混凝土中的水泥石(硬化水泥浆体)及其集科问的界面，界面过渡区的组成和结构是决定混凝土宏观性能的主要影响因素。
混凝土组成材料PPT课件
以下时，可采用强度等级为32.5的水泥；
混凝土强度等级大于C30时，可采用强度
等级为42.5以上的水泥。
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某施工队使用以煤渣掺量为30％的火山灰水泥铺筑路面， 见图4-1。使用两年后，表面耐磨性差，已出现露石，且表面有 微裂缝。按JTJ 012－94《公路混凝土路面设计规范》，对于水 泥混凝土路面，“水泥可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和 道路硅酸盐水泥。中等及轻交通的路面，也可以采用矿渣硅酸 盐水泥。”所以说火山灰水泥铺筑路面是选用水泥不当。
100 80.0 63.0 50.0 40.0 31.5 25.0 20.0 16.0 10.0 5.0 5.00 2.50 1.25 0.630 0.315 0.160
mm
粗骨料
细骨料 mm
碎卵 石石
山河海 砂砂砂
《普通混凝土用碎石或卵石质 量标准及检验方法》JGJ5392
《普通混凝土用砂质量标 准及检验方法》JGJ52- 29 92
❖ ■一般工业与民用建筑工程混凝土配合比设计 常以干燥骨料为基准。
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建筑用砂的种类： 砂按产源分为天然砂、人工砂两类，天然砂可分为：
①河砂、湖砂：其颗粒圆滑，比较洁净，产源广； ②山砂：与河砂相比有棱角，表面粗糙，但含泥量和含 有机杂质较多； ③淡化海砂： 虽然有河砂的优点，但常混有贝壳碎片和 含较多盐分。 ④人工砂是经除土处理的机制砂、混合砂的统称。
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海砂含盐要警惕！
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骨料形状及表面特征
棱角状 浑圆状 针状 片状 ≥C30，含量≤15%； ＜C30，含量≤25%
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骨料的含水状态
❖ ■骨料一般有干燥状态、气干状态、饱和面干 状态和润湿状态四种含水状态；
❖ ■大型水利工程、道路工程常以饱和面干状态 骨料为基准，这样混凝土的用水量和骨料用 量的控制较准确；
混凝土的微观结构
混凝土的微观结构混凝土是一种广泛应用于建筑、道路和其他基础设施项目中的材料。
它由水泥、砂、骨料、水和其他添加剂所组成，是一种可以通过模板制成各种形状、尺寸和结构的材料。
然而，混凝土的真正价值在于其微观结构。
混凝土的微观结构不仅决定其力学性能和耐久性，也影响着它的成本和适用范围。
在这篇文章中，我们将深入了解混凝土的微观结构。
1.水泥石胶凝体混凝土的主要成分之一是水泥，是混凝土的“胶凝剂”。
当水泥和水混合时，会发生一系列化学反应，形成一种胶状物质，称为水泥石。
水泥石是混凝土中最主要的材料之一，占据了混凝土的大部分体积。
在混凝土硬化过程中，水泥石会逐渐变硬，并因此提供混凝土强度和耐久性。
水泥石的微观结构由硅酸钙矿物体（C-S-H）构成。
C-S-H是一种凝胶状的物质，它是依靠水泥颗粒和水中钠、钾、钙离子的化学反应而形成的。
在水泥硬化的过程中，C-S-H的颗粒不断增加，从而填充了水泥石中的细小孔隙。
这些孔隙的大小很小，甚至小到仅能容纳一些单个水分子，这就是水泥石与其他材料相比的优越性能之一。
2.骨料混凝土的另一个主要组成部分是骨料。
骨料是混凝土中占据大量空间的颗粒状材料。
在混凝土中，骨料的主要作用是填充空隙和提供强度。
普通的骨料大都是由沙子和石子组成，但也有其他材料，如玻璃碎片和可再生的材料。
在混凝土微观结构的层面上，骨料的主要作用是提供缝隙。
这些缝隙和孔隙是混凝土的一个重要部分，它们令混凝土能够适应外部环境的变化。
而骨料的稳定性和大小分布，也会影响到混凝土的抗压强度和耐久性。
3.水和其他添加剂混凝土中的水和其他添加剂也是混凝土力学性能和微观结构的重要组成部分。
水是混凝土的一部分，它帮助水泥石粘合在一起，并将浆料从混合器输送到模板。
同时，水也帮助在混凝土中填充空隙及孔隙。
其他添加剂，如掺合料和化学添加剂，也会对混凝土的微观结构产生影响。
例如，高强度混凝土常常掺有钢纤维或聚合物纤维，这些纤维有助于增强混凝土的拉伸强度。
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25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！Leabharlann 混凝土的微观结构46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈