混凝土ppt課件

1、第四章 混凝土,混凝土是由膠凝材料、粗細骨料(又稱集料)加水拌和后，經(jīng)一定時間硬化而成的人造石材。世界上用量最大的人工建筑材料。,§4－1 混凝土概述,正在施工的秦山核電站,一、混凝土的定義,混凝土 由膠凝材料、細骨料、粗骨料、水以及必要時摻入的化學外加劑組成，經(jīng)過膠凝材料凝結(jié)硬化后，形成具有一定強度和耐久性的人造石材。 普通混凝土 由水泥、砂、石子、水以及必要時摻入的化學

2、外加劑組成，經(jīng)過水泥凝結(jié)硬化后形成的、干體積密度為2000～2800kg/m3，具有一定強度和耐久性的人造石材。又稱為水泥混凝土，簡稱為“混凝土”。,三峽工程鋼筋混凝土重力壩,二、混凝土的分類,按體積密度分重混凝土 ρ0＞2600kg/m3。 普通混凝土 ρ0＝ 2000～2600kg/m3。 輕混凝土 ρ0＜1950kg/m3。 按膠凝材料分水泥混凝土、硅酸鹽混凝土、瀝青混凝土、聚合物水泥混凝土、聚合物浸漬混凝土等。

3、按用途分結(jié)構(gòu)混凝土、防水混凝土、道路混凝土、耐酸混凝土、大體積混凝土、防輻射混凝土等 。,二、混凝土的分類,按生產(chǎn)和施工工藝分預拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、噴射混凝土、碾壓混凝土、離心混凝土、等。按強度分普通混凝土 ＜C60。高強混凝土 ≥C60。超高強混凝土 ≥100MPa。,按配筋情況分素混凝土、鋼筋混凝土、預應力混凝土、鋼纖維混凝土等。,噴射混凝土施工,三、混凝

4、土的特點,優(yōu)點抗壓強度高、耐久、耐火、維修費用低 ；原材料豐富、成本低；混凝土拌合物具有良好的可塑性； 混凝土與鋼筋粘結(jié)良好，一般不會銹蝕鋼筋 。缺點抗拉強度低（約為抗壓強度的1/10～1/20）、變形性能差；導熱系數(shù)大〔約為1.8W/（m·K）〕；體積密度大（約為2400kg/m3左右）；硬化較緩慢。,§4－2 普通混凝土的組成材料,混凝土的結(jié)構(gòu),混凝土的結(jié)構(gòu) 水泥+水→水泥漿+砂→水

5、泥砂漿+石子→混凝土拌合物→硬化混凝土組成材料的作用,,,混凝土體積構(gòu)成水泥石——25％左右；砂和石子——70％以上；孔隙和自由水——1％～5%。,一、水泥,品種的選擇 配制普通混凝土的水泥品種，應根據(jù)混凝土的工程特點或所處的環(huán)境條件，結(jié)合水泥性能，且考慮當?shù)厣a(chǎn)的水泥品種情況等，進行合理地選擇。 強度等級的選擇原則上，配制高強度等級的混凝土，選擇高強度等級的水泥；一般情況下，水泥強度等級為混凝土

6、強度等級的1.5～2.0倍；配制高強混凝土時，可選擇水泥強度等級為混凝土強度等級的1倍左右。,二、骨料,定義 砂是指粒徑在4.75mm以下的顆粒。 分類按產(chǎn)源分按技術(shù)要求分Ⅰ類 宜用于強度等級大于C60的混凝土；Ⅱ類 用于強度等級為C30～C60及抗凍、抗?jié)B或其他要求的混凝土；Ⅲ類 宜用于強度等級小于C30的混凝土和建筑砂漿。,砂,天然砂,人工砂,,,機制砂,混合砂,河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂

7、等,,,二、骨料,1.表觀密度、堆積密度及空隙率表觀密度ρs´＞2500kg/m3；松散堆積密度ρso´＞1350kg/m3；空隙率P′＜47%。2.含泥量、泥塊含量及石粉含量含泥量是指粒徑小于0.075mm的顆粒含量；泥塊含量是指粒徑大于1.18mm，經(jīng)水洗、手捏后小于600μm的顆粒含量；石粉含量是指人工砂中粒徑小于0.075mm的顆粒含量。具體指標見表。,二、骨料,天然砂含泥量和泥塊含量,人工砂石

8、粉含量和泥塊含量,二、骨料,3.有害物質(zhì)含量 砂中不應混有草根、樹葉、樹枝、塑料等雜物，有害物質(zhì)主要是云母、輕物質(zhì)、有機物、硫化物及硫酸鹽、氯化物等。見下表。,二、骨料,4.顆粒級配（1）顆粒級配是指不同粒徑顆粒搭配的比例情況。（2）級配良好的砂，不同粒徑顆粒搭配比例適當，其空隙率小，且總表面積小，可以節(jié)約水泥或改善混凝土拌合物的和易性。（3）顆粒級配采用篩分法確定，詳見實驗部分。（4）顆粒級配的指標級

9、配區(qū) 按600μm篩的累計篩余率的大小，可分為1區(qū)、2區(qū)、3區(qū)共三個級配區(qū)。詳見下頁表。級配合格判定 砂的實際級配全部在任一級配區(qū)規(guī)定范圍內(nèi)；除4.75mm和600μm篩檔外，可以略有超出，但超出總量應小于5％。,篩分法,用一套孔徑(方孔)為4.75、2.36、1.18、0.60、0.30及0.15mm的標準篩篩分。,,砂的累計篩余與分計篩余的關(guān)系,,砂級配區(qū)的規(guī)定,,,,砂的細度模數(shù),,二、骨料,2.石子定義

10、粒徑大于4.75mm的骨料稱為粗骨料。分類按產(chǎn)源分：卵石和碎石按技術(shù)要求分：Ⅰ類 宜用于強度等級大于C60的混凝土；Ⅱ類 用于強度等級為C30～C60及抗凍、抗?jié)B或其他要求的混凝土；Ⅲ類 宜用于強度等級小于C30的混凝土和建筑砂漿。,二、骨料,1.表觀密度、堆積密度及空隙率表觀密度ρg´＞2500kg/m3；松散堆積密度ρgo´＞1350kg/m3；空隙率P′＜47%。2.含泥量、泥塊含量及

11、石粉含量含泥量是指粒徑小于0.075mm的顆粒含量；泥塊含量是指卵石、碎石中粒徑大于4.75mm經(jīng)水洗手捏后小于2.36mm的顆粒含量。具體指標見表。,二、骨料,3.針片狀顆粒含量針狀顆粒是指顆粒長度大于該顆粒所屬粒級的平均粒徑2.4倍者；片狀顆粒是指顆粒厚度小于平均粒徑0.4倍者。針片狀顆粒不僅本身容易折斷，而且會增加骨料的空隙率，使拌合物和易性變差，強度降低。見表。,碎石、卵石含泥量和泥塊含量,二、骨料,碎石、卵石針片狀顆

12、粒含量,4.有害物質(zhì)含量 卵石、碎石中不應混有草根、樹葉、樹枝、塑料、煤塊和爐渣等雜物。見下表。,二、骨料,5.強度采用巖石抗壓強度和壓碎指標兩種檢驗：巖石抗壓強度是將母巖制成50mm×50mm×50mm立方體試件，在水飽和狀態(tài)下測定其極限抗壓強度值。壓碎指標是將一定質(zhì)量風干狀態(tài)下9.50～19.0mm的顆粒裝入標準圓模內(nèi)，在壓力機上按1kN/s速度均勻加荷至200kN并穩(wěn)定，卸荷后用2.

13、36mm的篩篩除被壓碎的細粉，稱出篩余量。按下式計算： 式中：Qc——壓碎指標值 ； 　　　 　G1——試樣的質(zhì)量 ，g； 　　　　 G2——壓碎后的篩余量，g。,,6.顆粒級配為減少空隙率，改善混凝土拌合物和易性及提高混凝土的強度，粗骨料也要求有良好的顆粒級配。粗骨料的顆粒級配有連續(xù)級配與間斷級配兩種。連續(xù)級配是石子由小到大連續(xù)分級；間斷級配是指用小顆粒的粒級直

14、接和大顆粒的粒級相配，中間為不連續(xù)的級配，由于易產(chǎn)生離析，應用較少。,二、骨料,碎石、卵石的壓碎指標,三、石子的技術(shù)質(zhì)量要求,7.最大粒徑粗骨料公稱粒級的上限稱為該粒級的最大粒級的最大粒徑。從結(jié)構(gòu)上考慮 根據(jù)規(guī)定，混凝土用粗骨料的最大粒徑不得超過結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的1/4，且不得超過鋼筋最小凈間距的3/4；對混凝土實心板，不宜超過板厚的1/3，且不得超過40mm。從施工上考慮 對泵送混凝土，粗骨料最大粒徑與輸送管內(nèi)徑之比碎石

15、不宜大于1：3，卵石不宜大于1：2.5，高層建筑宜在1：3～1：4，超高層建筑宜在1：4～1：5。從經(jīng)濟上考慮 當最大粒徑小于80mm時，水泥用量隨最大粒徑減小而增加， 當大于150mm后，節(jié)約水泥的效果卻不明顯。,,外加劑：是在拌制混凝土過程中摻入的用以改善混凝土性質(zhì)的物質(zhì)。摻量很小。一般不大于水泥重量的5%（膨脹劑例外，摻量>10%）?！炷恋谖褰M分礦物外加劑(摻合料、外摻料)：是指在混凝土拌合物中摻入量超過水泥

16、質(zhì)量的5％，在配合比設(shè)計時，需要考慮體積或質(zhì)量變化的外加材料。如粉煤灰、礦渣、硅灰、沸石粉等。 ——混凝土第六組分,四、外加劑,定義 混凝土外加劑是指在拌制混凝土過程中摻入的，用以改善混凝土性能的物質(zhì)。一般情況摻量不超過水泥質(zhì)量的5%。按主要功能的分類（1）改善混凝土拌合物流變性能的外加劑，包括各種減水劑、引氣劑和泵送劑等。（2）調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間、硬化性能的外加劑，包括緩凝劑、早強劑和速凝劑等。

17、（3）改善混凝土耐久性的外加劑，包括引氣劑、防水劑和阻銹劑等。（4）改善混凝土其它性能的外加劑，包括加氣劑、膨脹劑、防凍劑、著色劑、防水劑和泵送劑等。,,混凝土減水劑是指在保持混凝土拌合物和易性一定的條件下，具有減水和增強作用的外加劑，又稱為“塑化劑”，高效減水劑又稱為“超塑化劑”。 1.減水劑的作用機理減水劑多屬于表面活性劑，它的分子結(jié)構(gòu)是由親水基團和憎水基團組成；摻入減水劑前：當水泥加水拌合形成水泥漿的過程中，水泥顆粒把一

18、部分水包裹在顆粒之間而形成絮凝狀結(jié)構(gòu)，水的作用不能充分發(fā)揮；,,摻入減水劑后：表面活性劑在水泥顆粒表面作定向排列使水泥顆粒表面帶有同種電荷，這種排斥力遠遠大于水泥顆粒之間的分子引力，使水泥顆粒分散，絮凝狀結(jié)構(gòu)中的水分釋放出來，混凝土拌合用水的作用得到充分的發(fā)揮，拌合物的流動性明顯提高；表面活性劑的極性基與水分子產(chǎn)生締合作用，使水泥顆粒表面形成一層溶劑化水膜，阻止了水泥顆粒之間直接接觸，起到潤滑作用，改善了拌合物的流動性。,,絮凝狀結(jié)

19、構(gòu),一、減水劑,2.減水劑的作用效果（1）減少混凝土拌合物的用水量，提高混凝土的強度。在混凝土拌合物坍落度基本一定的情況下，減少混凝土的單位用水量5％～25％（普通型5％～15％，高效型10％～30％）。（2）提高混凝土拌合物的流動性。在用水量和強度一定的條件下，坍落度可提高100～200mm。（3）節(jié)約水泥。在混凝土拌合物坍落度、強度一定的情況下，可節(jié)約水泥5％～20％。（4）改善混凝土拌合物的性能。摻入減水劑可以減少混凝土拌

20、合物的泌水、離析現(xiàn)象；延緩拌合物的凝結(jié)時間；減緩水泥水化放熱速度；顯著提高混凝土硬化后的抗?jié)B性和抗凍性。,摻量計算,1. 減水劑1)減水劑的作用機理①吸附一分散作用②潤滑塑化作用：溶劑化水膜,根據(jù)使用條件不同，摻減水劑可以產(chǎn)生以下幾個方面的效果：a．在原配合比不變的條件下，可增大混凝土拌合物的流動性，且不致降低混凝土的強度。b．在保持流動性及水灰比不變的條件下，可以減少用水量及水泥用量，節(jié)約水泥。c．在保持流動性及水泥用量

21、不變的條件下，可以減少用水量，從而降低水灰比，使混凝土的強度及耐久性得到提高。,2)減水劑常用品種(1)普通減水劑（減水率5~10%）①木質(zhì)素系減水劑②多元醇系(2)高效減水劑(減水率10%~25%）①萘系減水劑②水溶性樹脂減水劑(3)高性能減水劑（減水率>25%） 氨基磺酸鹽、多羧酸系接枝類共聚物(4)復合減水劑,2. 早強劑多用于加速砼硬化，縮短施工周期，加快施工速度提高模板周轉(zhuǎn)率以及搶修工程,（1）無

22、機物氯鹽類：CaCl2， NaCl，KCl，AlCl3等，其中，多用CaCl2，摻量：0.5~1.0%為宜，能使砼3天強度提高50~100%，7天提高20~40%，（2）硫酸鹽類：Na2SO4(元明粉)，CaSO4，其中，Na2SO4用的較多，適宜摻量0.5~2.0%。（3）有機胺類：主要有TEA（三乙醇胺），TP（三異丙醇胺等）TEA呈無色或淡黃色油狀液體，堿性，能溶于水。摻量為0.02~0.05%。,氯鹽類早強劑對易使鋼筋銹蝕；

23、硫酸鹽早強劑摻量過多，表面易出現(xiàn)“白霜”。TEA它單獨作用時，更表現(xiàn)出緩凝性，早強效果不明顯，而與無機鹽，特別是Cl－鹽復合使用，早強、增強效果才明顯發(fā)揮。也有資料說，摻量稍大時早強效果反而明顯，具體原因尚不清楚。,氯鹽類早強劑對易使鋼筋銹蝕；硫酸鹽早強劑摻量過多，表面易出現(xiàn)“白霜”。TEA它單獨作用時，更表現(xiàn)出緩凝性，早強效果不明顯，而與無機鹽，特別是Cl－鹽復合使用，早強、增強效果才明顯發(fā)揮。也有資料說，摻量稍大時早強效果反

24、而明顯，具體原因尚不清楚。,（1）Cl－鹽不得用于以下結(jié)構(gòu)：①相對濕度大于80%的環(huán)境中的結(jié)構(gòu)，或其它與水頻繁接觸的結(jié)構(gòu)；②有鍍鋅鋼材或鋁鐵相接觸的結(jié)構(gòu)，以及有外露預埋件而又無防護措施的結(jié)構(gòu)；③有酸、堿、硫酸鹽侵蝕介質(zhì)接觸的結(jié)構(gòu)；④使用中經(jīng)常處于T=60℃以上的結(jié)構(gòu)；⑤使用冷拉或冷拔低碳鋼筋、鋼絲的結(jié)構(gòu)；⑥電解車間或高壓直流電源100m以內(nèi)結(jié)構(gòu)；⑦靠近發(fā)電站、變電所的所的結(jié)構(gòu)；⑧薄壁、預應力砼結(jié)構(gòu)；⑨含有活性骨料的砼。

25、,（2）SO42－鹽早強劑不得用于以下結(jié)構(gòu)①有鍍鋅鋼材或鋁鐵相接觸的結(jié)構(gòu)，以及有外露預埋件而又無防護措施的結(jié)構(gòu)；②使用直流電源的企業(yè)和電氣化運輸設(shè)施的砼結(jié)構(gòu)；③含有活性集料的砼——針對NaSO4注意堿含量K=Na2O+0.658k2O④相對濕度大于80%的環(huán)境中的結(jié)構(gòu)，或其它與水頻繁接觸的結(jié)構(gòu),早強劑與其他外加劑的復配：（1）復合早強劑——早強效果更好（2）早強減水劑——發(fā)揮早強、減水 的共同特點

26、,4. 緩凝劑——延長混凝土及砂漿的凝結(jié)時間,常用緩凝劑類別及摻量范圍無機類：（1）硼酸鹽、磷酸鹽、鋅鹽等（0.1~0.2%）有機類：（2）羥其羧酸及鹽類；酒石酸，檸檬酸、葡糖酸等（0.03~0.1%）（3）含糖碳水化合物類，糖蜜、葡糖、蔗糖等（0.1~0.3%）（4）木質(zhì)素磺酸類：M—Ca，M—Na等（0.2~0.8%）（5）多元醇類：如纖維素，多元醇等（0.01~0.3%,主要機理：緩凝劑吸附于水泥顆粒表面，阻礙與

27、水的水化而獲得緩凝性。,緩凝劑使用技術(shù)要求：,（1）摻量——①凝結(jié)時間，②強度；（2）與水泥的適應性；（3）與減水劑的適應性；（4）摻加方法，如木鈣在加水拌合后1min加入，凝結(jié)時間（初、終）再延長2h，加水拌合2min后，凝結(jié)時間延長2.5~3h；（5）溫度，T<5℃時不宜用緩凝劑,5. 速凝劑,——礦山井巷、隧道、涵洞、地下工程中的噴射砼或噴射砂漿。（快速消耗水泥中的CaSO4·2H2O）速凝劑加入后，

28、砼在5min內(nèi)初凝，10min內(nèi)終凝，1h可產(chǎn)生強度，但后期強度，彈性模量、粘結(jié)力等下降，干縮增加。,泵送劑——由高效減水劑、緩凝劑、引氣劑和增稠劑等復合制成。 抗凍劑——由防凍組分（降低水的冰點）、減水組分、引氣組分和早強組分復合而成。膨脹劑——使混凝土產(chǎn)生膨脹的外加劑。防水劑,其它外加劑,總之，無論何種外機劑，均應以其中離子對砼性能，特別是強度和耐久性不產(chǎn)生影響。再者要注意外加劑使用要點：①摻量；②摻加方法；③與水泥的適應性；

29、④相互間適應性；⑤有害離子； ⑥品種選擇；,3. 引氣劑使砼在攪拌過程中引入在量的均勻分布的封閉的微小氣泡，（20~1000um）。,主要目的：,（1）改善砼和易性——滾珠作用；（2）提高防滲、抗凍性（一定引氣量范 圍內(nèi)）；（3）強度一般降低，但可以由減水作用 得到一定的補償。,松香類：松香熱聚物，松香皂0.005~0.02%；引氣量3~5%； 木質(zhì)素類：不是以引氣為主要目的，故

30、摻量稍大，且引氣量也不大；烷基苯磺酸鹽類：十二烷基苯磺鈉等（0.005~0.02%）皂素類：0.001~0.01%,常用引氣劑品種,引氣量影響因素,（1）摻量（2）原材料影響（3）引氣劑最好配制成液體再加入（由于摻量小的不易均勻分散）（4）振動時間 與之相對應又有穩(wěn)泡劑和消泡劑之分。（與減水劑復配，可減少強度降低值。）,總之，無論何種外機劑，均應以其中離子對砼性能，特別是強度和耐久性不產(chǎn)生影響。再者要注意外加劑使用要點：①摻

31、量；②摻加方法；③與水泥的適應性；④相互間適應性；⑤有害離子； ⑥品種選擇；,五、摻合料,1．摻合料分類：（1）活性摻合料——活性混合材（2）非活性摻合料2．加入目的：（1）節(jié)約水泥（經(jīng)濟性、環(huán)保）（2）改善砼性能；①施工性能，②強度，③耐久性,（1）火山灰效應， （2）比重效應，（3）填充效應， （4）微集料效應，（5）形貌效應， （6）分散效應，（7）經(jīng)濟效應， （8）環(huán)保效應，（9）降低砼化

32、熱,作用機理,(1)粉煤灰1)粉煤灰成品的質(zhì)量要求與等級粉煤灰質(zhì)量指標與等級／％2)粉煤灰摻合料的工程應用泵送混凝土、大體積混凝土、低強度混凝土,(2)粒化高爐礦渣粉礦渣粉技術(shù)要求工程應用：大體積混凝土、高強混凝土,(3)硅灰1)硅灰的化學成分及主要性能①化學成分(二氧化硅含量為85％-98％),②主要性能a.密度2.2g／cm3，堆積密度為250~300kg／m3 b.細度：粒徑0.1~0.5μm。其比表面積為25

33、—30m2/g，是水泥比表面積(0.3m2／g)的50-100倍。 c.火山灰活性：最高,2)應用技術(shù)①摻用方式及適宜摻量：試配②對混凝土性能的影響a.能防止混凝土拌合物的離析，提高其可泵性b.提高混凝土的抗壓強度,c.提高混凝土的密實性、抗?jié)B性、抗凍性及耐久性d.抑制堿—骨料反應,§4－3 新拌混凝土的和易性,一、和易性（工作性）的概念,混凝土拌合物便于施工操作，能夠達到結(jié)構(gòu)均勻、成型密實的性能。和易性主要包

34、括流動性、粘聚性和保水性：,和易性,粘聚性,保水性,,,流動性,,易達結(jié)構(gòu)均勻,易成型密實,,,,好,好,在本身自重或施工機械振搗作用下，能產(chǎn)生流動并且均勻密實地填滿模板的性能。,各組成材料之間具有一定的內(nèi)聚力，在運輸和澆注過程中不致產(chǎn)生離析和分層現(xiàn)象的性質(zhì)。,具有一定的保持內(nèi)部水分的能力，在施工過程中不致發(fā)生泌水現(xiàn)象的性質(zhì)。,,保證混凝土硬化后的質(zhì)量,二、和易性的測定方法,定量測定拌合物的流動性、輔以直觀經(jīng)驗評定粘聚性和保水性。,1.

35、坍落度試驗測定混凝土拌合物在自重作用下產(chǎn)生的變形值——坍落度（單位mm）。適用范圍：集料最大粒徑不大于40mm；坍落度值不小于10mm的低塑性混凝土、塑性混凝土。,,二、和易性的評定,2.維勃稠度試驗 測定使拌合物密實所需要的時間，s。適用范圍粗骨料最大粒徑不大于40mm；坍落度小于10mm，維勃稠度在5s～30s之間的干硬性混凝土。,三、混凝土拌合物按流動性的分類,按《混凝土質(zhì)量控制標準》（GB50164）的規(guī)定，塑性

36、混凝土、干硬性混凝土分別按坍落度 、維勃稠度分為四級。見下表。,四、混凝土施工時坍落度的選擇,混凝土拌合物坍落度的選擇，應根據(jù)施工條件、構(gòu)件截面尺寸、配筋情況、施工方法等來確定。 見下表。,五、影響和易性的因素,1.組成材料及其用量之間的關(guān)系①水泥漿數(shù)量和單位用水量；②骨料的品種、級配和粗細程度；③砂率 ；④外加劑 。 見下圖。2.施工環(huán)境的溫度、攪拌制度等。,水泥,水①,砂,石子,外加劑④,水泥漿①,骨料②,

37、,,,,混凝土拌合物,,,,五、影響和易性的因素,合理砂率的確定合理砂率是指在水泥漿數(shù)量一定的條件下，能使拌合物的流動性（坍落度T）達到最大，且粘聚性和保水性良好時的砂率；或者是在流動性（坍落度T）、強度一定，粘聚性良好時，水泥用量最小的砂率。,,六、改善和易性的措施,采用合理砂率；改善砂石的級配；摻外加劑或摻合料；根據(jù)環(huán)境條件，注意坍落度的現(xiàn)場控制；,在水灰比不變的條件下，適當增加水泥漿的用量，可增大拌合物的流動性；在砂率不

38、變的條件下，適當增加砂石的用量，可減小拌合物的流動性。,,摻外加劑的混凝土,§4－4 硬化混凝土的強度,混凝土強度的種類,混凝土強度,抗拉強度,抗剪強度,,,抗壓強度,,握裹強度,,軸心抗壓強度,立方體抗壓強度,,,鋼筋與混凝土的粘結(jié)強度,,1.立方體抗壓強度 以邊長為150mm的標準立方體試件，在溫度為20±2℃，相對濕度為95％以上的潮濕條件下或者在Ca（OH）2飽和溶液中養(yǎng)護，經(jīng)28

39、d齡期，采用標準試驗方法測得的抗壓極限強度。用fcu表示。當采用非標準試件時，須乘以換算系數(shù)，見下表：標準試驗方法是指《普通混凝土力學性能試驗方法》（GB/T50081－2002 ），詳見實驗部分。,,混凝土立方體抗壓強度標準值,混凝土立方體抗壓強度標準值是指具有95％強度保證率的標準立方體抗壓強度值，也就是指在混凝土立方體抗壓強度測定值的總體分布中，低于該值的百分率不超過5％。,,,,2.混凝土強度等級按混凝土立方體

40、抗壓強度標準值劃分的級別。以“C”和混凝土立方體抗壓強度標準值（fcu,k）表示，主要有C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80等十五個強度等級。 立方體抗壓強度標準值（fcu,k ） ，是立方體抗壓強度總體分布中的一個值，強度低于該值的百分率不超過5%。強度等級表示的含義：強度的范圍：某混凝土，其fcu＝30.0～34.9MPa；某混凝土，其f

41、cu≥30.0MPa的保證率為95%。,C30,“C”代表“混凝土”。,“30”代表fcu,k＝30.0MPa；,,3.軸心抗壓強度采用150mm×150mm×300mm的棱柱體試件。在立方體抗壓強度為0～55MPa范圍內(nèi)fcp=（0.7～0.8）fcu 。在結(jié)構(gòu)設(shè)計計算時，一般取fcp＝0.67fcu。 非標準尺寸的棱柱體試件的截面尺寸為100mm×100mm和200mm×200mm，測得的

42、抗壓強度值應分別乘以換算系數(shù)0.95和1.05。,,4. 劈裂抗拉強度式中：fts——劈裂抗拉強度，MPa； P——破壞荷載，N； A——試件劈裂面積，mm2。 劈裂抗拉強度較低，一般為抗壓強度的1/10～1/20。,,,,,,,,拉應力,壓應力,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,P,P,5.影響抗壓強度的因素（1）水泥的強度和

43、水灰比 式中：fcu——混凝土28d齡期的抗壓強度值，MPa； fce——水泥28d抗壓強度的實測值，MPa； ——混凝土灰水比，即水灰比的倒數(shù)； αa、αb——回歸系數(shù)。,,,,,當混凝土水灰比值在0.40～0.80之間時越大，則混凝土的強度越低；水泥強度越高，則混凝土強度越高。,（2）粗集料的品種 碎石形狀不規(guī)則，表面粗糙、多棱角，與水泥石的粘結(jié)強度較高；卵石呈圓形或

44、卵圓形，表面光滑，與水泥石的粘結(jié)強度較低。在水泥石強度及其它條件相同時，碎石混凝土的強度高于卵石混凝土的強度。 （3）養(yǎng)護條件 在保證足夠濕度情況下，溫度越高，水泥凝結(jié)硬化速度越快，早期強度越高；低溫時水泥混凝土硬化比較緩慢，當溫度低至0℃以下時，硬化不但停止，且具有冰凍破壞的危險?；炷翝仓戤吅?，必須加強養(yǎng)護，保持適當?shù)臏囟群蜐穸?，以保證混凝土不斷地凝結(jié)硬化。,,（4）齡期齡期是指混凝土在正常養(yǎng)護條件下所經(jīng)歷的時間。在

45、正常的養(yǎng)護條件下，混凝土的抗壓強度隨齡期的增加而不斷發(fā)展，在7～14d內(nèi)強度發(fā)展較快，以后逐漸減慢，28d后強度發(fā)展更慢。由于水泥水化的原因，混凝土的強度發(fā)展可持續(xù)數(shù)十年。當采用普通水泥拌制的、中等強度等級的混凝土，在標準養(yǎng)護條件下，混凝土的抗壓強度與其齡期的對數(shù)成正比。 式中： fn、f28——分別為n、28天齡期的抗壓強度，MPa。（5）外加劑,,n≥3,,6.提高混凝土抗壓強度的措施（1）采

46、用高強度等級水泥；（2）采用單位用水量較小、水灰比較小的干硬性混凝土；（3）采用合理砂率，以及級配合格、強度較高、質(zhì)量良好的碎石；（4）改進施工工藝，加強攪拌和振搗；（5）采用加速硬化措施，提高混凝土的早期強度；（6）在混凝土拌合時摻入減水劑或早強劑。,,§4－5 硬化混凝土的耐久性,1.耐久性的主要內(nèi)容（1）抗?jié)B性混凝土的抗?jié)B性是指混凝土抵抗壓力水滲透的能力。 混凝土的抗?jié)B性用抗?jié)B等級表示。是以28d齡期的

47、標準試件，按規(guī)定方法進行試驗時所能承受的最大靜水壓力來確定?？煞譃镻4、P6、P8、P10和P12等五個等級，分別表示混凝土能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0和1.2MPa的靜水壓力而不發(fā)生滲透。（2）抗凍性混凝土的抗凍性是指混凝土在飽和水狀態(tài)下，能抵抗凍融循環(huán)作用而不發(fā)生破壞，強度也不顯著降低的性質(zhì)。用抗凍等級表示。抗凍等級是以28d齡期的混凝土標準試件，在飽和水狀態(tài)下，強度損失不超過25％，且質(zhì)量損失不超過5％時，所能承受的

48、最大凍融循環(huán)次數(shù)來表示，有F10、F15、F25、F50、F100、F200、F250和F300等九個等級。,（3）抗侵蝕性混凝土的抗侵蝕性主要取決于水泥石的抗侵蝕性。合理選擇水泥品種、提高混凝土制品的密實度均可以提高抗侵蝕性。 （4）抗碳化性混凝土的碳化主要指水泥石的碳化?；炷撂蓟蛊鋲A度降低，從而使混凝土對鋼筋的保護作用降低，鋼筋易銹蝕；引起混凝土表面產(chǎn)生收縮而開裂。（5）堿集料反應堿集料反應是指水泥、外加劑等混凝

49、土組成物及環(huán)境中的堿與集料中堿活性礦物在潮濕環(huán)境下緩慢發(fā)生并導致混凝土開裂破壞的膨脹反應。 應嚴格控制水泥中堿的含量和集料中堿活性物質(zhì)的含量。,,2.提高混凝土耐久性的措施 （1）合理選擇混凝土的組成材料根據(jù)混凝土工程特點或所處環(huán)境條件，選擇水泥品種；選擇質(zhì)量良好、技術(shù)要求合格的骨料。（2）提高混凝土制品的密實度嚴格控制混凝土的水灰比和水泥用量。見下頁表。選擇級配良好的骨料及合理砂率，保證混凝土的密實度。摻入適量減水劑，

50、提高混凝土的密實度。嚴格按操作規(guī)程進行施工操作。（3）改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)在混凝土中摻入適量引氣劑，可改善混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)，封閉孔隙的存在，可以提高混凝土的抗?jié)B性、抗凍性及抗侵蝕性。,混凝土最大水灰比和最小水泥用量的規(guī)定（JGJ55－2000）,,1. 無荷載作用時的變形(1)化學收縮(2)濕脹干縮變形混凝土的脹縮( 3)溫度變形（熱變形）(4)碳化收縮,4.6 硬化混凝土的變形性,化學收縮(chemical shr

51、inkage),水泥水化后生成物的體積比反應前物質(zhì)的總體積小，而使混凝土產(chǎn)生收縮；這種收縮稱為化學收縮。,濕脹干縮,,與干濕變形相關(guān)的因素：,①水泥用量； ②水灰比；③水泥細度；④水泥品種（P.S比P.C大）；⑤集灰比；⑥集料種類（隨集料彈性模量E↑而↑）；⑦外加劑；⑧配筋率；⑨構(gòu)件尺寸（尺寸越小，收縮越大）；⑩齡期,熱脹冷縮,△L=aL△t式中：△L——混凝土結(jié)構(gòu)長度變化，m； L——混凝土結(jié)構(gòu)長度，m；

52、 △t——溫差，℃； a——混凝土溫度變形系數(shù) 。,,2. 荷載作用下的變形（1）短期荷載彈塑性變形和彈性模量混凝土在壓力作用下的應力—應變曲線混凝土彈性模量（靜彈性模量）影響彈性模量的因素動彈性模量,AC卸荷應力應變曲線呈直線有殘余變形,初始彈性模量Ec=tanα0 割線彈性模量 切線彈性模量,混凝土彈性模量(elasticity modulus),,,影響Ec的因素：,①集料

53、與水泥石的Ec，主要是骨料Ec（集料Ec↑，則砼Ec↑）；②W/C；③齡期；④強度↑，則Ec↑；⑤砼試件的含水率↓，則Ec↑；⑥集灰比,動彈性模量,（2）混凝土的徐變混凝土的變形與荷載作用時間關(guān)系素混凝土的標準徐變曲線影響徐變的因素,,影響徐變的因素：,①W/C；②水泥用量；③集料Ec↑，徐變↓；④砼Ec；⑤集料含量（集灰比）；⑥外加劑，如加入減水劑或緩凝劑，不改變W/C，則徐變↑，若減小W/C，則對徐變無增長影響；⑦環(huán)

54、境溫度↑，徐變↑，濕度↓，則徐變↑。,4.7 混凝土的質(zhì)量控制與強度評定,混凝土強度的波動規(guī)律——正態(tài)分布混凝土強度的正態(tài)分布曲線,,,曲線窄而高，說明強度比較集中，波動小，混凝土的均勻性好，施工水平較高。,曲線矮而寬，表示強度數(shù)據(jù)的離散程度大，說明施工控制水平差,混凝土強度平均值、標準差、變異系數(shù),混凝土強度平均值,,標準差,,變異系數(shù),,混凝土強度保證率強度保證率不同t值的保證率P,,不同t值的保證率P,,混凝土的配制強度,,

55、強度檢驗評定(1)統(tǒng)計法生產(chǎn)長期穩(wěn)定時強度的檢驗評定用合格判定系數(shù)進行強度的評定(2)非統(tǒng)計法,生產(chǎn)長期穩(wěn)定時強度的檢驗評定,①當混凝土強度等級≤C20時mfcu≥fcu,k+0.7σ0fcu,min≥fcu,k—0.7σ0fcu,min≥0.85fcu,k②當混凝土強度等級>C20時mfcu≥fcu,k+0.7σ0fcu,min≥fcu,k—0.7σ0fcu,min≥0.90fcu,k式中：mfcu——

56、同一驗收批試塊的平均強度，MPa； fcu,k——混凝土設(shè)計強度等級，MPa； σ0——同一驗收批試塊強度的標準差，MPa； fcu,min——同一驗收批強度的最小值，MPa,,用合格判定系數(shù)進行強度的評定,mfcu-λ1σ0≥0.9fcu,kfcu,min≥λ2fcu,k式中：σ0——同一驗收批試塊強度的標準差，MPa；當σ0計算值小于0.06fcu,k時，取σ0=0.06fcu,k；

57、 λ1、λ2——合格判定系數(shù)(表5.28)。,,零星混凝土的非統(tǒng)計法評定,mfcu≥1.15fcu,kfcu,min≥0.95fcu,k,§4.8 普通混凝土配合比設(shè)計,一、配合比及其表示方法,混凝土的配合比是指混凝土各組成材料用量之比。主要有“質(zhì)量比”和“體積比”兩種表示方法。工程中常用“質(zhì)量比”表示。質(zhì)量配合比的表示方法（1）以1m3混凝土中各組成材料的實際用量表示。例如水泥mc

58、＝295kg，砂ms＝648kg，石子mg＝1330kg，水mw＝165kg。（2）以各組成材料用量之比表示。例如上例也可表示為：mc：ms：mg＝1：2.20：4.51，mw/mc＝0.56。,二、配合比設(shè)計的要求,滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的強度等級要求； 滿足混凝土施工所要求的和易性；滿足工程所處環(huán)境對混凝土耐久性的要求；符合經(jīng)濟原則，即節(jié)約水泥以降低混凝土成本。,三、配合比設(shè)計基本參數(shù),水灰比（ mw/mc ）、單位用水量（mw）和砂

59、率（βs）是混凝土配合比設(shè)計的三個基本參數(shù)。,水泥,水,砂,石子,水泥漿,骨料,,,,,混凝土,,,,單位用水量mw,,砂率βw,水灰比 mw/mc,,,與強度、耐久性有關(guān),與流動性有關(guān),與粘聚性、保水性有關(guān),四、配合比設(shè)計的步驟與方法,（一）確定混凝土基準配合比（二）試配、調(diào)整，確定設(shè)計配合比（三）計算施工配合比,（一）確定混凝土基準配合比,1.計算施工配制強度 fcu,0式中: fcu,0——混凝土配制強度，MPa；

60、 fcu,k——混凝土立方體抗壓強度標準值，即混凝土強度等級值，MPa； σ——混凝土強度標準差，MPa。混凝土強度標準差宜根據(jù)同類混凝土統(tǒng)計資料確定，并應符合以下規(guī)定：計算時，強度試件組數(shù)不應少于25組；當混凝土強度等級為C20和C25級，其強度標準差計算值σ＜2.5MPa時，取σ＝2.5MPa；當混凝土強度等級等于或大于C30級，其強度標準差計算值σ＜3.0MPa時，取σ＝3.0MPa

61、；當無統(tǒng)計資料計算混凝土強度標準差時，其值按現(xiàn)行國家標準《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》（GB50204）的規(guī)定取用。,,（一）確定混凝土基準配合比,2.確定水灰比mw/mc（1）按混凝土強度要求計算水灰比式中： αa、αb——回歸系數(shù)；應根據(jù)工程所用的水泥、集料，通過試驗由建立的水灰比與混凝土強度關(guān)系式確定；當不具備上述試驗統(tǒng)計資料時，可取碎石混凝土 αa＝0.46，αb＝0.07；卵石混凝土αa＝0.48，αb＝0.33

62、。 fce——水泥28d抗壓強度實測值，MPa。,混凝土強度標準差,,（一）確定混凝土基準配合比,（2）復核耐久性為了使混凝土耐久性符合要求，按強度要求計算的水灰比值不得超過規(guī)定的最大水灰比值，否則混凝土耐久性不合格，此時取規(guī)定的最大水灰比值作為混凝土的水灰比值。3.確定單位用水量mw（1）水灰比在0.40～0.80范圍內(nèi)時，根據(jù)粗集料的品種、粒徑及施工要求的坍落度，按下表選取。,

63、塑性混凝土的單位用水量，kg,（一）確定混凝土基準配合比,（2）水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工藝的混凝土單位用水量應通過試驗確定。（3）摻外加劑時混凝土的單位用水量可按下式計算： mwa＝mw0（1－β）式中： mwa——摻外加劑時混凝土的單位用水量，kg； mw0——未摻外加劑時混凝土的單位用水量，kg； β——外加

64、劑的減水率，應經(jīng)試驗確定。,干硬性混凝土的單位用水量，kg,（一）確定混凝土基準配合比,4.計算水泥用量mc（1）計算（2）復核耐久性將計算出的水泥用量與規(guī)定的最小水泥用量比較：如計算水泥用量不低于規(guī)定的最小水泥用量，則耐久性合格；否則耐久性不合格，此時應取規(guī)定的最小水泥用量。5.確定砂率βs （1）坍落度為10～60mm的混凝土砂率，可根據(jù)粗骨料品種、粒徑及水灰比按下表選取。（2）坍落度大于60mm的混凝土砂率，可經(jīng)試驗確

65、定；也可在下表基礎(chǔ)上，坍落度每增大20mm，砂率增大1％確定。（3）坍落度小于10mm的混凝土，其砂率應經(jīng)試驗確定。,,（一）確定混凝土基準配合比,6.計算砂、石子用量ms0、mg0 （1）體積法 又稱絕對體積法。 1m3混凝土中的組成材料——水泥、砂、石子、水經(jīng)過拌合均勻、成型密實后，混凝土的體積為1m3，即： Vc + Vs + Vg + Vw + Va ＝1,混

66、凝土砂率，％,（一）確定混凝土基準配合比,解方程組，可得ms0、mg0 。式中： ρc、ρs、ρg、ρw——分別為水泥的密度、砂的表觀密度、石子的表觀密度、水的密度，kg/m3。水泥的密度可取2900～3100kg/m3； α——混凝土的含氣量百分數(shù)，在不使用引氣型外加劑時，可取α＝1。（2）質(zhì)量法 質(zhì)量法又稱為假定體積密度法。假定混凝土拌合物的質(zhì)量為mcp ，kg。,,,,（一）

67、確定混凝土基準配合比,解方程組可得ms0、mg0。式中： mc0、ms0、mg0、mw0——分別為1m3混凝土中水泥、砂、石子、水的用量，kg； mcp——1m3混凝土拌合物的假定質(zhì)量，kg?？扇?350～2450kg/m3。 βs——混凝土砂率。7.計算基準配合比（1）以1m3混凝土中各組成材料的實際用量表示。（2）以組成材料用量之比表示：mc0：ms0：mg0＝1：x：

68、y， mw/mc ＝？。,,（二）試配調(diào)整，確定設(shè)計配合比,1.試配 按基準配合比稱取一定質(zhì)量的組成材料，拌制15L或25L混凝土，分別測定其和易性、強度。2.調(diào)整（１）調(diào)整和易性，確定基準配合比 測拌合物坍落度，并檢查其粘聚性和保水性能：如實測坍落度小于或大于設(shè)計要求，可保持水灰比不變，增加或減少適量水泥漿；如出現(xiàn)粘聚性和保水性不良，可適當提高砂率；每次調(diào)整后再試拌，直到符合要求為止。記錄好各種材料調(diào)整

69、后用量，并測定混凝土拌合物的實際體積密度（ρc,t）。,（二）試配調(diào)整，確定設(shè)計配合比,（2）強度調(diào)整一般采用三個不同的配合比，其中一個為基準配合比，另外兩個配合比的水灰比值，應較基準配合比分別增加及減少0.05，其用水量應該與基準配合比相同，但砂率值可做適當調(diào)整并測定體積密度。各種配比制作兩組強度試塊，標準養(yǎng)護28d進行強度測定。3.設(shè)計配合比的確定（1）根據(jù)試驗得出的混凝土強度與其相應的灰水比（mc/mw）關(guān)系，用作圖法或計算