混凝土基础知识ppt课件

1、普通混凝土普通混凝土1;.2目目 录录u 4.1 概述概述u 4.2 混凝土组成材料混凝土组成材料u 4.3 混凝土和易性混凝土和易性u 4.4 混凝土强度混凝土强度u 4.5 混凝土耐久性混凝土耐久性u 4.6 混凝土配合比设计混凝土配合比设计u 4.7 新型混凝土新型混凝土3何为混凝土何为混凝土混凝土起源混凝土起源应用领域应用领域混凝土分类混凝土分类混凝土特性混凝土特性4u 混凝土是由胶凝材料、骨料及其它外加混凝土是由胶凝材料、骨料及其它外加材料按适当比例配制，再经硬化而成的材料按适当比例配制，再经硬化而成的人工石材人工石材u 其中应用最广的是以水泥为胶凝材料，其中应用最广的是以水泥为胶凝

2、材料，以砂石为骨料，加水拌和而成的拌合物，以砂石为骨料，加水拌和而成的拌合物，经一定时间硬化而成的水泥混凝土普经一定时间硬化而成的水泥混凝土普通混凝土。通混凝土。5u 混凝土的起源可以追塑到埃及金字塔（最新混凝土的起源可以追塑到埃及金字塔（最新研究认为：金字塔石料不是天然材料，而是研究认为：金字塔石料不是天然材料，而是用粘土、石灰等材料制备而成的人工材料）、用粘土、石灰等材料制备而成的人工材料）、古罗马时代宫殿的落成。古罗马时代宫殿的落成。u 八十年代，我国甘肃省秦安县大地湾新时期八十年代，我国甘肃省秦安县大地湾新时期时期遗址出土了时期遗址出土了5000年前的混凝土年前的混凝土100m3，其的

3、抗压强度为其的抗压强度为10MPa，这一发现堪称世界，这一发现堪称世界建筑史的一大奇迹。建筑史的一大奇迹。Fig.4.1.2 Dadiwan of QinFig.4.1.1 Parthenon6p目前混凝土的用量约为目前混凝土的用量约为120亿吨，是世亿吨，是世界上用量最大的人工建筑材料，随着混界上用量最大的人工建筑材料，随着混凝土性能的不断提高，其用量及应用范凝土性能的不断提高，其用量及应用范围还会增加。围还会增加。p混凝土广泛应用于建筑、桥梁、道路等混凝土广泛应用于建筑、桥梁、道路等土木工程领域。土木工程领域。Fig.4.1.3 7p混凝土可应用于混凝土可应用于大坝等水利工程大坝等水利工程

4、工业与民用建筑工业与民用建筑给水排水工程给水排水工程公路、铁路等交通工程公路、铁路等交通工程水利与水电工程水利与水电工程地下工程地下工程国防工程国防工程Fig.4.1.4 8胶凝材料胶凝材料混凝土按胶凝材料分为水泥混凝土、石膏混凝土和沥青混凝土等。水混凝土按胶凝材料分为水泥混凝土、石膏混凝土和沥青混凝土等。水泥混凝土主要用于建筑结构工程，沥青混凝土主要用作路面材料。泥混凝土主要用于建筑结构工程，沥青混凝土主要用作路面材料。910u 按强度分为：按强度分为：普通混凝土（抗压强度普通混凝土（抗压强度60 MPa60 MPa60 MPa）超高强混凝土（抗压强度超高强混凝土（抗压强度80 MPa80

5、MPa）11u 按成型或施工工艺按成型或施工工艺u 现浇混凝土现浇混凝土u 预拌混凝土预拌混凝土u 灌浆混凝土灌浆混凝土u 喷射混凝土喷射混凝土Precast concreteDeposit concreteShotcrete concrete12u 混凝土在土建工程中能够得到广泛的应用，是由于它具有优越的技术性能及混凝土在土建工程中能够得到广泛的应用，是由于它具有优越的技术性能及良好的经济效益。良好的经济效益。u 它具有以下特点：它具有以下特点： 原材料来源丰富原材料来源丰富 性能可调性能可调 可塑性好可塑性好 可用钢筋增强可用钢筋增强 耐久性好耐久性好 自重大自重大 脆性脆性13Large

6、 deadweightBrittlePlasticity Adjustable technical propertiesPreferable DurabilityLow CostCapable of being reinforced by steel bar144.2 混凝土组成材料混凝土组成材料u 4.2.1 水泥水泥u 4.2.2 骨料骨料u 4.2.3 水水u 4.2.4 添加剂添加剂 15l混凝土由以下材料组成混凝土由以下材料组成 水泥浆水泥浆水泥水泥水水骨料骨料砂砂石石添加剂添加剂 16品种选择品种选择根据工程环境的要求选择合适的水泥品种。根据工程环境的要求选择合适的水泥品种。工程中

7、最常用的是六大水泥。工程中最常用的是六大水泥。强度等级选择强度等级选择根据混凝土的强度等级，选择合适的水泥等级。根据混凝土的强度等级，选择合适的水泥等级。对普通混凝土对普通混凝土, , 水泥等级水泥等级1.5-21.5-2倍的混凝土强度等级。倍的混凝土强度等级。对高强混凝土对高强混凝土, ,水泥等级水泥等级0.9-1.50.9-1.5倍的混凝土强度等级。倍的混凝土强度等级。174.2 混凝土组成材料混凝土组成材料18Aggregateecycled concrete aggregatePrimary aggregate骨料按来源可分为原生骨料和再生骨料。骨料按来源可分为原生骨料和再生骨料。 目

8、前大量工程中应用的是原生骨料，如砂和石。目前大量工程中应用的是原生骨料，如砂和石。地壳表面绝大多数的岩石可作用原生骨料。地壳表面绝大多数的岩石可作用原生骨料。骨料的性质对混凝土性质有很大的影响。骨料的性质对混凝土性质有很大的影响。1920粒径小于粒径小于5mm5mm的岩石颗粒的岩石颗粒混凝土用砂质量标准混凝土用砂质量标准 JGJ52JGJ529292 建筑工程用砂质量标准建筑工程用砂质量标准 GB/T14684-2001GB/T14684-2001按来源可分为天然砂和人工砂按来源可分为天然砂和人工砂天然砂按来源又可分为天然砂按来源又可分为u河砂河砂u海砂海砂u山砂山砂按技术要求分为按技术要求分

9、为3 3类类: :用于用于C60C60的混凝土的混凝土用于用于C30C30C60C60的混凝土的混凝土用于用于C30C30的混凝土及建筑砂浆的混凝土及建筑砂浆21Sand22n定义：骨料中妨碍水泥水化或引起水泥石腐蚀，降低水泥石与骨料粘附性的各种物质。定义：骨料中妨碍水泥水化或引起水泥石腐蚀，降低水泥石与骨料粘附性的各种物质。n种类：云母、粘土、淤泥和有机物等。种类：云母、粘土、淤泥和有机物等。 n危害性：妨碍水泥与骨料的粘结，影响混凝土强度；增大用水量，收缩增大；引起水泥危害性：妨碍水泥与骨料的粘结，影响混凝土强度；增大用水量，收缩增大；引起水泥石腐蚀。石腐蚀。n处理方法：当砂中有害杂质含量

10、多，但必须使用时，可用清水加以冲洗，如冲洗后符合处理方法：当砂中有害杂质含量多，但必须使用时，可用清水加以冲洗，如冲洗后符合要求，则可使用。要求，则可使用。n有害杂质含量应符合有害杂质含量应符合GB/T14684-2001(JGJ52-92) GB/T14684-2001(JGJ52-92) Tab. 4.2.1.的要求。的要求。有害杂质有害杂质23项目项目 指标指标含泥量，含泥量，% % 1.0 2.0 5.0泥块含量，泥块含量，% % 0 1.0 2.0云母，云母，% % 1.02.02.0轻物质，轻物质，% % 1.01.01.0有机物有机物( (比色法比色法) )合格合格合格合格合格合

11、格硫化物及硫酸盐，硫化物及硫酸盐，% % 0.50.50.5氯化物，氯化物，% % 15%15%增强率增强率 20%20%节省水泥节省水泥 10-20%10-20%有微缓凝作用有微缓凝作用大部分为非引气型，不影响强度大部分为非引气型，不影响强度68萘系减水剂萘系减水剂适宜配制适宜配制高强混凝土高强混凝土高性能混凝土高性能混凝土流态混凝土流态混凝土泵送混凝土泵送混凝土冬季施工混凝土等冬季施工混凝土等69u 掺量掺量0.5%-2%0.5%-2%，减水率为，减水率为20%-30%20%-30%u 分散、减水和增强的效果比萘系好分散、减水和增强的效果比萘系好u 早强型早强型7 7天强度可达到天强度可达

12、到2828天的强度天的强度u 2828天强度增加天强度增加30%-60%30%-60%。u价格贵价格贵u 树脂系减水剂属于高效减水剂树脂系减水剂属于高效减水剂u 我国的产品主要是蜜胺树脂（我国的产品主要是蜜胺树脂（SMSM），减水效果最佳），减水效果最佳70定义定义应用应用常用早强剂常用早强剂 氯盐类氯盐类硫酸盐类硫酸盐类三乙醇胺类三乙醇胺类71定义定义早强剂早强剂u 能显著提高混凝土早期强度，而不明显影响后期强度的外加剂能显著提高混凝土早期强度，而不明显影响后期强度的外加剂u 可广泛应用于可广泛应用于u冬季施工冬季施工u紧急抢修工程紧急抢修工程u工期要求紧的工程工期要求紧的工程u 举例举例u

13、早强剂可以使早强剂可以使C20C20混凝土在混凝土在1616小时内达到拆模强度（小时内达到拆模强度（1.5MPa1.5MPa）u3636小时达到在上面安装楼板的强度（小时达到在上面安装楼板的强度（3.0MPa3.0MPa）u从而加快施工进度从而加快施工进度应用应用72性能性能-提高早强提高早强典型类型典型类型7374早强机理早强机理OHCaClOAlCaOOHACCaCl22322323233 OHOHCaCaClOHCHCaCl2222212)(3 早期析出早期析出CH 浓度降低浓度降低水化氯铝酸钙水化氯铝酸钙形成骨架形成骨架加速浆体结构的形成加速浆体结构的形成加速水化加速水化提高早期强度提

14、高早期强度75早强机理早强机理76 典型类型典型类型性能提高早期强度性能提高早期强度77机理机理提高早期强度提高早期强度形成骨架形成骨架加速浆体结构的形成加速浆体结构的形成加速水化加速水化78u TEA 是有机胺类减水剂最主要的类型，是有机胺类减水剂最主要的类型，u 它是浅色油状液体，它是浅色油状液体，u 掺量为掺量为 0.020.05%有机胺类早强剂有机胺类早强剂典型类型典型类型u 早期强度提高早期强度提高50。u 28d强度基本不变。强度基本不变。u 有一定的缓凝作用。有一定的缓凝作用。性能提高早期强度性能提高早期强度79引气剂引气剂u 定义定义u 机理机理u 性能性能u提高耐久性提高耐久

15、性u提高和易性提高和易性u降低混凝土强度降低混凝土强度u 应用应用u 常用引气剂常用引气剂 808182性能性能降低混凝土强度降低混凝土强度提高和易性提高和易性提高耐久性提高耐久性u 引气剂能够提高耐久性和可塑性，但是降低混凝土强度。引气剂能够提高耐久性和可塑性，但是降低混凝土强度。8384u 这类外加剂常用于有冻融循环的环境中。这类外加剂常用于有冻融循环的环境中。 u 在混凝土结构中不可避免地降低其强度。在混凝土结构中不可避免地降低其强度。u松香皂和松香热聚物等松香皂和松香热聚物等u掺量为掺量为 0.005%-0.012%0.005%-0.012%u引入引入 D=0.05-1.25mm D=

16、0.05-1.25mm 的气泡的气泡u使混凝土含气量达到使混凝土含气量达到 2%-6%2%-6%85缓凝剂缓凝剂86速凝剂速凝剂87红星红星型型2.5%-4%711 型型2.5%-3.5%喷射混凝土、堵漏工程等喷射混凝土、堵漏工程等初凝时间为初凝时间为5min5min终凝时间为终凝时间为10min10min在在1 1小时内形成强度小时内形成强度1 1天强度提高天强度提高2-32-3倍倍2828天强度约为不掺时的天强度约为不掺时的80%-90%80%-90%速凝剂速凝剂88 定义定义能使混凝土产生补偿收缩或微膨胀的外加剂 常用品种常用品种 U型膨胀剂等性能性能掺量10%-15%，抗渗性提高899

17、04.3 u 4.3.1 混凝土的技术性质要求u 4.3.2 和易性u 4.3.3 测试方法u 4.3.4 选择与分类u 4.3.5 主要影响因素u 4.3.6 提高和易性的措施91混凝土的技术性质要求混凝土混凝土的技术性质要求混凝土主要包括：和易性、强度、耐久性、经济性和主要包括：和易性、强度、耐久性、经济性和体积稳定性等。体积稳定性等。92新拌混凝土的和易性新拌混凝土的和易性93u 新拌混凝土新拌混凝土 硬化前的混凝土，又称混凝硬化前的混凝土，又称混凝土拌合物土拌合物u 和易性和易性混凝土拌合物易于施工操作，混凝土拌合物易于施工操作，并且获得均匀密实的混凝土并且获得均匀密实的混凝土的性质的

18、性质新拌混凝土的和易性新拌混凝土的和易性94新拌混凝土的和易性新拌混凝土的和易性9596请点击右键选择“播放”观看Flash动画9798请点击右键选择“播放”观看Flash动画99100u定量测定坍落度值定量测定坍落度值u定性判断粘聚性和保水性定性判断粘聚性和保水性uDmax 40mmu坍落度坍落度 10mm和易性可采用坍落度试验和维勃稠度试验二种方法进行测试和易性可采用坍落度试验和维勃稠度试验二种方法进行测试u将拌合物按规定方法装入坍将拌合物按规定方法装入坍落度筒内落度筒内, ,刮平刮平, ,垂直提起坍垂直提起坍落度筒落度筒, ,测量拌合物下落的距测量拌合物下落的距离。离。坍落度坍落度=筒高

19、塌落后拌合物的最高点筒高塌落后拌合物的最高点(mm or cm)101坍落度试验坍落度试验102和易性分析和判断和易性分析和判断流动性流动性 坍落度大坍落度大 流动性大流动性大粘聚性用捣棒在的拌合物的侧面轻轻敲打，出现图示的三种情况粘聚性用捣棒在的拌合物的侧面轻轻敲打，出现图示的三种情况真实坍落真实坍落 粘聚性好粘聚性好沿斜面下滑或骨料外露沿斜面下滑或骨料外露 粘聚性差粘聚性差 崩裂崩裂保水性观察稀浆析出保水性观察稀浆析出 较多的稀浆析出较多的稀浆析出保水性差保水性差 无稀浆析出无稀浆析出保水性好保水性好103请点击右键选择“播放”观看Flash动画104u适用范围适用范围:Dmax 40mm

20、u维勃稠度维勃稠度5-30s之间之间u干硬性或低塑性混凝土干硬性或低塑性混凝土u 试验方法试验方法u将拌合物装入坍落度筒内将拌合物装入坍落度筒内, 移开漏斗移开漏斗,把透明圆盘转至拌合物顶面把透明圆盘转至拌合物顶面,与之接触与之接触,开动振动开动振动台台,计时计时, 透明圆盘表面刚被水泥浆布满时透明圆盘表面刚被水泥浆布满时,停止计时停止计时, 记录的时间维勃稠度值记录的时间维勃稠度值105维勃稠度试验维勃稠度试验106维勃稠度值小维勃稠度值小 拌合物稀拌合物稀 流动性大流动性大 维勃稠度值大维勃稠度值大 拌合物稠拌合物稠 流动性小流动性小107u 在不影响施工操作和保证密实成型的前提下在不影响

21、施工操作和保证密实成型的前提下, ,应尽量选择较小的流动性。应尽量选择较小的流动性。u 根据构件截面的大小、捣实方法和钢筋疏密等条件确定根据构件截面的大小、捣实方法和钢筋疏密等条件确定 108当构件截面尺寸较小、人工捣实、当构件截面尺寸较小、人工捣实、钢筋较钢筋较密时密时,坍落度选大些坍落度选大些;反之反之,选小些选小些 109拌合物分类及应用拌合物分类及应用 坍落度坍落度(mm) (mm) 拌合物类型拌合物类型 应用范围应用范围 160160大流动性大流动性泵送、不易浇注的窄面及钢筋密布的结构泵送、不易浇注的窄面及钢筋密布的结构100-150100-150流动性流动性泵送、不易浇注的窄面及钢

22、筋密布的结构泵送、不易浇注的窄面及钢筋密布的结构50-9050-90塑性塑性普通结构普通结构, ,最常用最常用10-4010-40低塑性低塑性( (低流动性低流动性) )强力振捣、预制构件及基础、无配筋的厚大结构等强力振捣、预制构件及基础、无配筋的厚大结构等110l环境因素的影响环境因素的影响111水灰比水灰比(水泥浆稠度水泥浆稠度) 当水泥用量一定时当水泥用量一定时 水灰比小水灰比小混凝土干混凝土干坍落度小坍落度小不易密实成型；不易密实成型；水灰比过小水灰比过小崩溃崩溃粘聚性差粘聚性差硬化后混凝土的强度及耐久性降低硬化后混凝土的强度及耐久性降低 水灰比大水灰比大混凝土稀混凝土稀坍落度大坍落度

23、大易离析、分层、泌水易离析、分层、泌水硬化后强度及耐久硬化后强度及耐久性降低性降低水灰比合适水灰比合适拌合物能均匀且密实成型拌合物能均匀且密实成型必须根据混凝土的强度和耐久性的必须根据混凝土的强度和耐久性的要求来选择要求来选择W/C组成材料的影响组成材料的影响W/C的影响的影响112113114115116117u水泥浆数量水泥浆数量 ( (用水量或浆用水量或浆/ /集比集比) )W/CW/C一定一定u水泥浆多水泥浆多流动性大流动性大; ;过多过多流浆流浆粘聚性差粘聚性差影响硬化后的性质影响硬化后的性质 u水泥浆数量少水泥浆数量少流动性小流动性小不密实；过少崩溃不密实；过少崩溃粘聚性差粘聚性差

24、影响硬化后的性质影响硬化后的性质 u水泥浆数量适量水泥浆数量适量满足流动性的要求且有较好的粘聚性和保水性满足流动性的要求且有较好的粘聚性和保水性根据施工要根据施工要求的坍落度选择求的坍落度选择 组成材料的影响组成材料的影响118119u砂率砂率SpSp指混凝土中砂的质量占砂石总量的比例指混凝土中砂的质量占砂石总量的比例uS Sp p=S/(S+G)=S/(S+G)u当当W W和和C C一定时，一定时，S Sp p决定了骨料的空隙率和总表面积决定了骨料的空隙率和总表面积u砂率过小砂率过小砂浆数量不足砂浆数量不足对骨料的润滑作用差对骨料的润滑作用差流动性差且易离析流动性差且易离析 u砂率过大砂率过

25、大总表面积大总表面积大水泥浆多用于包裹砂子及填空水泥浆多用于包裹砂子及填空 润滑作用小润滑作用小流动性流动性小小组成材料的影响组成材料的影响120121122u 合理砂率合理砂率( (最优砂率最优砂率) ) u在在W W和和C C一定时一定时, ,使混凝土拌合物获得最大使混凝土拌合物获得最大的流动性，且保持良好的粘聚性和保水的流动性，且保持良好的粘聚性和保水性的砂率性的砂率u保持混凝土拌合物的坍落度一定的条件保持混凝土拌合物的坍落度一定的条件下，使水泥用量最低的砂率。下，使水泥用量最低的砂率。123SlumpAmount of cement124根据试验和经验选择，根据试验和经验选择，选择原则

26、选择原则: :在保证拌合物不离析在保证拌合物不离析, ,又能捣实的条件下又能捣实的条件下, , Sp Sp应尽可能小些应尽可能小些石子的大，且级配好，表面光滑，则石子的大，且级配好，表面光滑，则SpSp可小些可小些砂较细砂较细, , SpSp小些小些W/CW/C小，水泥浆稠，小，水泥浆稠，SpSp小些小些大流动性，大流动性，SpSp应大些（避免离析）应大些（避免离析） 掺外加剂时，掺外加剂时，SpSp可小些可小些 有抗渗要求时，有抗渗要求时，SpSp应大些应大些125126和易性的影响因素和易性的影响因素127l碎石或山砂的表面粗糙、多棱角碎石或山砂的表面粗糙、多棱角流动性差流动性差l卵石或河

27、砂的表面光滑、圆润卵石或河砂的表面光滑、圆润 流动性好流动性好128l级配好级配好 W W一定时，空隙小一定时，空隙小 流动性好流动性好l级配差级配差 W W一定时，空隙大一定时，空隙大 流动性差流动性差129DmaxDmax大大水泥浆一定时，表面积小水泥浆一定时，表面积小流动性好流动性好130 l时间延长时间延长水化作用水化作用+ +水分蒸发水分蒸发+ +骨料吸水骨料吸水流动性流动性l时间与坍落度的关系如图时间与坍落度的关系如图4.3.54.3.5的所示的所示l施工中施工中, ,测坍落度在混凝土拌合物拌好测坍落度在混凝土拌合物拌好1515分钟内进行分钟内进行131SlumpTimeFig.4

28、.3.5 Relationship between Slump and Time132l温度升高温度升高流动性流动性l温度与坍落度的关系如图温度与坍落度的关系如图4.3.64.3.6的所示（举例：海信立交桥施工）的所示（举例：海信立交桥施工）l施工中为了保证一定的工作性施工中为了保证一定的工作性, ,必须注意环境温度的影响必须注意环境温度的影响, ,夏季混凝土拌合物用水量夏季混凝土拌合物用水量 冬冬季用水量季用水量. . SlumpTemperatureFig.4.3.6 Relationship between Slump and Temperature133当坍落度偏小时，保持当坍落度偏小

29、时，保持W/C W/C 不变，增加水泥浆的数量不变，增加水泥浆的数量当坍落度偏大时，保持当坍落度偏大时，保持Sp Sp 不变，增加砂石的数量不变，增加砂石的数量选择合理选择合理 SpSp改善骨料级配改善骨料级配选择较大粒径的骨料选择较大粒径的骨料采用添加剂采用添加剂134u 混凝土质量混凝土质量u 荷载下的变形和破坏过程荷载下的变形和破坏过程u 强度的定义强度的定义u 普通混凝土的强度等级普通混凝土的强度等级u 其它类型的强度其它类型的强度u 强度影响因素强度影响因素u 提高强度的方法途径提高强度的方法途径135l混凝土的质量通过下述值进行评定：混凝土的质量通过下述值进行评定：l强度强度l耐久

30、性耐久性l体积稳定性体积稳定性混凝土质量混凝土质量136u 硬化的混凝土必须有足够的外力以承受结构荷载所造成的应力。硬化的混凝土必须有足够的外力以承受结构荷载所造成的应力。u 由于拌合物的多样性，混凝土必须达到足够高的强度。由于拌合物的多样性，混凝土必须达到足够高的强度。强强 度度混凝土质量混凝土质量耐久性耐久性u 混凝土必须能够承受各种劣化作用如：混凝土必须能够承受各种劣化作用如：u 冻融循环冻融循环u 干湿交替干湿交替u 腐蚀和化学侵蚀腐蚀和化学侵蚀137u 由于外部荷载和混凝土自身的化学反应作用，合格的混凝土应该有最小的收缩或膨由于外部荷载和混凝土自身的化学反应作用，合格的混凝土应该有最

31、小的收缩或膨胀。胀。体积稳定性体积稳定性混凝土质量混凝土质量138p 受力变形和破坏过程：受力变形和破坏过程：受压破坏过程受压破坏过程初始裂纹初始裂纹单轴静力受压破坏单轴静力受压破坏受力变形和破坏过程受力变形和破坏过程139混凝土受压破坏形式混凝土受压破坏形式破坏形式破坏形式 原因原因可能性可能性水泥石破坏水泥石破坏水泥等级低造成水泥等级低造成经常出现经常出现粘结面粘结面(界面界面)破坏破坏由于表面裂缝由于表面裂缝经常出现经常出现粗骨料破坏粗骨料破坏正常情况下正常情况下 ， f岩石岩石fcu,很少出现很少出现表表 4.4.1受力破坏形式，原因及可能性分析受力破坏形式，原因及可能性分析 在压力作

32、用下混凝土破坏有三种破坏形式：破坏类型，原因和可能性分析如表在压力作用下混凝土破坏有三种破坏形式：破坏类型，原因和可能性分析如表 4.4.1 和图和图 4.4.1 所示，所示， 140141受力作用破坏类型受力作用破坏类型图图 4.4.1 受力作用下的破坏类型受力作用下的破坏类型142由于混凝土界面初始裂纹的存在，界面破坏经常发生。初始裂纹是指由于混凝土界面初始裂纹的存在，界面破坏经常发生。初始裂纹是指混凝土受力前，粗骨料混凝土受力前，粗骨料与砂浆界面等部位已有裂纹。与砂浆界面等部位已有裂纹。 初始裂纹示意图如图初始裂纹示意图如图4.4.2.所示所示初初 始始 裂裂 纹纹图图 4.4.2 初始

33、裂纹示意图初始裂纹示意图143干缩干缩冷缩冷缩体积减缩体积减缩沉缩沉缩塑性收缩塑性收缩泌水通道泌水通道144单轴静力受压破坏过程单轴静力受压破坏过程混凝土在外力作用下混凝土在外力作用下,内部产生变形，变形增大内部产生变形，变形增大, 裂纹扩展裂纹扩展,连通连通,使结构破坏。使结构破坏。变形变形/ /破坏与内部裂纹变化通过力学试验、破坏与内部裂纹变化通过力学试验、 显微镜观察研究显微镜观察研究。p抗压强度试验如录像所示抗压强度试验如录像所示p抗压强度试验仪器如图抗压强度试验仪器如图 4.4.3.4.4.3.所示所示145146混凝土破坏过程与内部裂纹变化关系混凝土破坏过程与内部裂纹变化关系阶段阶

34、段荷载荷载内部裂缝内部裂缝-OA 比例极限比例极限 (30%极限荷载极限荷载)= 无明显变化无明显变化 -AB临界荷载临界荷载(70%-90%的极限荷的极限荷载载) 产生裂纹产生裂纹,限于界面限于界面(尺寸尺寸,数量增数量增加加)-BC极限荷载极限荷载100 100 蒸汽养护可使掺混合材料水泥的蒸汽养护可使掺混合材料水泥的28d28d提高提高101040%. 40%. P.P.、P.P.及及P.OP.O降低降低101015%.15%.179C.C. 高压釜中高压釜中180图图 4.4.10 抗压强度和龄期的关系抗压强度和龄期的关系龄龄 期期181适用范围适用范围f28=fn (lg28/lgn

35、)fn 混凝土混凝土n天的强度天的强度 f28 混凝土混凝土28天强度天强度标准条件养护标准条件养护32.5 42.5 级的级的 P.O (n3)182试验条件试验条件183试验条件试验条件184v混凝土试件受轴向压力作用混凝土试件受轴向压力作用v压力机压板横向变形小于混凝土横向变形压力机压板横向变形小于混凝土横向变形v故混凝土试件在与压板的接触面上受到向内的约束力故混凝土试件在与压板的接触面上受到向内的约束力v此力在此力在 范围内有效范围内有效v使混凝土强度提高。使混凝土强度提高。v试件被破坏后上、下部各呈一个较完整的棱锥体。试件被破坏后上、下部各呈一个较完整的棱锥体。a23185186试件

36、尺寸试件尺寸 3Dmax 表表4.4.3 试件尺寸对混凝土强度的影响试件尺寸对混凝土强度的影响 混凝土强度的尺寸效应混凝土强度的尺寸效应 如表如表4.4.3所示。所示。 187采用高强度等级的水泥和快硬早强水泥。采用高强度等级的水泥和快硬早强水泥。降低水灰比，提高混凝土密实度。降低水灰比，提高混凝土密实度。采用干硬性混凝土采用干硬性混凝土( (多用于预制构件或条件好的工地多用于预制构件或条件好的工地) )：强力振捣：强力振捣 。其强度。其强度=1.4=1.41.81.8普通混凝土强度普通混凝土强度 。湿热处理：可提高效率湿热处理：可提高效率, ,节约场地提高强度节约场地提高强度采用机械搅拌和振

37、捣：强力搅拌采用机械搅拌和振捣：强力搅拌, ,高频振捣等工艺高频振捣等工艺. .掺外加剂及掺合料掺外加剂及掺合料: :代表混凝土的发展方向。代表混凝土的发展方向。 提高混凝土强度的途径提高混凝土强度的途径4.5 定义定义重要性重要性抗渗性抗渗性抗冻性抗冻性碳化碳化/中性化中性化 碱骨料反应碱骨料反应提高耐久性的措施提高耐久性的措施188;.189混凝土抵抗环境介质作用，并长期保持良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土抵抗环境介质作用，并长期保持良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构安全、正常使用的能力。混凝土结构安全、正常使用的能力。简单地说，耐久性指混凝土在长期使用中能保持质量稳

38、定的性质。简单地说，耐久性指混凝土在长期使用中能保持质量稳定的性质。包括：包括： 抗渗性抗渗性 抗冻性抗冻性 防腐防腐 抗碳化抗碳化 耐磨损耐磨损 耐碱骨料反应等耐碱骨料反应等190u 材料破坏所引起的结构修理和更换在整个施工预算中占有很大的比重，总投资的较大材料破坏所引起的结构修理和更换在整个施工预算中占有很大的比重，总投资的较大比例用于现有结构的修理和维护，防止材料过早和突然破坏所导致的人身和经济两者比例用于现有结构的修理和维护，防止材料过早和突然破坏所导致的人身和经济两者损失。损失。191u 材料破坏所引起的结构修理和更换在整个材料破坏所引起的结构修理和更换在整个施工预算中占有很大的比重

39、，工业发达国施工预算中占有很大的比重，工业发达国家建筑工业总投资家建筑工业总投资u 40%40%以上用于现有结构的修理和维护，以上用于现有结构的修理和维护，u 60%60%以下用于新的设施以下用于新的设施建设投资比例建设投资比例192混凝土抵抗压力水渗透的能力。混凝土抵抗压力水渗透的能力。抗渗性是混凝土耐久性的一个重要标志。抗渗性是混凝土耐久性的一个重要标志。直接影响混凝土的抗冻和防腐性等。直接影响混凝土的抗冻和防腐性等。 抗渗示意图抗渗示意图 193 抗渗试验仪器设备抗渗试验仪器设备194以以2828天令期标准试件，按规定方法检验混凝土所能承受的最水压力（天令期标准试件，按规定方法检验混凝土

40、所能承受的最水压力（M MP Pa a），），例如，例如，P2P2、P4P4、P8P8分别表示混凝土能抵抗分别表示混凝土能抵抗0.20.2、 0.40.4、0.8M0.8MP Pa a的水压力而不渗水的水压力而不渗水. .抗渗等级抗渗等级195提高密实度、改善孔隙构造等提高密实度、改善孔隙构造等 如减小如减小W/C，掺加引气剂、膨胀剂，掺加引气剂、膨胀剂提高抗渗性的措施提高抗渗性的措施图图 4.5.5 4.5.5 海工混凝土柱的开裂海工混凝土柱的开裂 196u混凝土吸水饱和后，能抵抗冻融循环作用，不破坏的性质。混凝土吸水饱和后，能抵抗冻融循环作用，不破坏的性质。u混凝土的密实度、孔隙数量及构造

41、、孔隙的充水程度均是决定抗冻性的重要因素。混凝土的密实度、孔隙数量及构造、孔隙的充水程度均是决定抗冻性的重要因素。u对寒冷地区，与水接触，且受冻的环境中使用的混凝土，采用对寒冷地区，与水接触，且受冻的环境中使用的混凝土，采用F50F50以上的抗冻混凝土。以上的抗冻混凝土。197抗冻等级以抗冻等级以2828天试件在吸水饱和后，承受反复冻融循环，抗压强度下降不大于天试件在吸水饱和后，承受反复冻融循环，抗压强度下降不大于25%25%，重量损失不超过重量损失不超过5%5%时所能承受的最大冻融循环的次数表示。时所能承受的最大冻融循环的次数表示。 l选择选择抗冻等级应根据当地气候、环境及构筑物类别选择。抗

42、冻等级应根据当地气候、环境及构筑物类别选择。如环境为海水，每天两次涨落，冬季（北方）混凝土频繁受冻融循环。如天津新港，每如环境为海水，每天两次涨落，冬季（北方）混凝土频繁受冻融循环。如天津新港，每冬可能发生冻融循环冬可能发生冻融循环8282次，选次，选F250F250。198图图 4.5.6 抗冻试验仪器设备抗冻试验仪器设备199碳化碳化 /中性化中性化OHCaCOOHCOOHCa232222)(图 4.5.7 混凝土碳化示意图碳化是指混凝土中的氢氧化碳化是指混凝土中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应。钙与空气中的二氧化碳反应。 碳化碳化引起混凝土的中性化，引起混凝土的中性化，使混凝土保护钢筋的

43、性能降使混凝土保护钢筋的性能降低低减弱对钢筋的保护减弱对钢筋的保护增大混凝土的收缩，产生细增大混凝土的收缩，产生细微裂纹微裂纹使抗压强度增加（回弹法应使抗压强度增加（回弹法应考虑）考虑） CaCO3堵孔，碳化放出水分，堵孔，碳化放出水分，有利水泥水化有利水泥水化200图 4.5.8 碳化试验仪器设备201 影响碳化的主要因素影响碳化的主要因素水泥品种（有掺合料的碳化快）水泥品种（有掺合料的碳化快）水灰比水灰比碳化时间碳化时间湿度湿度CO2浓度浓度外加剂外加剂 碳化碳化 /中性化中性化202碱骨料反应碱骨料反应OnHSiOONaOnHSiOONa222222 图图 4.5.9 碱骨料反应示意图碱

44、骨料反应示意图水泥中碱性物质水泥中碱性物质(氧化钠或氧化钾氧化钠或氧化钾)过多，且粗骨料中含有活性成分（活性氧化硅或活性氧化过多，且粗骨料中含有活性成分（活性氧化硅或活性氧化铝）铝）,二者反应生成碱二者反应生成碱硅酸凝胶硅酸凝胶,引起体积膨胀引起体积膨胀,使混凝土开裂，最终破坏的现象使混凝土开裂，最终破坏的现象203图图 4.5.10 碱骨料反应条件示意图碱骨料反应条件示意图204u 合理选择水泥品种合理选择水泥品种u 控制最大水灰比和最少水泥用量控制最大水灰比和最少水泥用量u 选择合适的骨料选择合适的骨料u 选择合适的掺合料和外加剂选择合适的掺合料和外加剂u 保证施工质量保证施工质量205初

45、步计算配合比初步计算配合比确定基准配合比确定基准配合比实验室配合比实验室配合比施工配合比施工配合比206什么是配合比？什么是配合比？l配合比表示配合比表示混凝土中各组成材料用量之间的比例关系混凝土中各组成材料用量之间的比例关系l表示方法表示方法用用1m混凝土中各种材料的重量表示混凝土中各种材料的重量表示 C S G W (Kg/m) 300 720 1200 180 用各种材料的重量比例表示用各种材料的重量比例表示(水泥用量为水泥用量为1) C:S:G=1:2.4:4.0 W/C=0.6如果掺外加剂，其用量以水泥重量的百分数表示。如果掺外加剂，其用量以水泥重量的百分数表示。207混凝土配合比设

46、计的任务混凝土配合比设计的任务208配合比设计基本要求配合比设计基本要求209混凝土配合比设计的基本原理是建立在混凝土性能变化规律的基础。普通混凝土配合混凝土配合比设计的基本原理是建立在混凝土性能变化规律的基础。普通混凝土配合比由四个基本变量比由四个基本变量:C:C、W W、S S、G G210方法和步骤方法和步骤初步计算配合比初步计算配合比确定实验室配合比确定实验室配合比确定基准配合比确定基准配合比确定施工配合比确定施工配合比211(一)初步计算配合比u fcu，0 混凝土的试配强度混凝土的试配强度, MPa;u fcu，k 设计要求的混凝土立方体抗压强度标准值设计要求的混凝土立方体抗压强度

47、标准值 u 混凝土强度离散程度混凝土强度离散程度. 645. 1,kcuocuff212如何得到 值 有统计资料时有统计资料时, ,可参考下式计算可参考下式计算1122,nfnfnicuicu无统计资料时,可参考下表选择。表 4.6.1 值的选择213 0 ,cucecefABfAfCWbceccefrf)/(0,BWCAffcecu214确定水灰比 为了保证混凝土的耐久性，W/C不得大于满足耐久性要求的最大W/C (表4.6.2)；否则取规范中规定的最大值。215环境条件 结构类别 最大水灰比 最小水泥用量（Kg） 素混凝土 钢筋混凝土 预应力混凝土 素混凝土 钢筋混凝土 预应力混凝土 干燥

48、环境正常的居住或办工房屋内 不作规定 0.65 0.60 200 260 300 潮湿环境无冻害高湿度的屋内 室外部位 在非侵蚀性土和（或）水中的部件 0.70 0.60 0.60 225 280 300 有冻害经受冻害的室外部件在非侵蚀性土和（或）水中且经受冻害的部件 高湿度且经受冻害中的室内部件 0.55 0.55 0.55 250 280 300 有冻害和除冰剂的潮湿环境 经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部件 0.50 0.50 0.50 300 300 300 表表 4.6.2 最大水灰比和最小水泥用量最大水灰比和最小水泥用量 216表表 4.6.3 4.6.3 干硬性和塑性混凝土的用

49、水量干硬性和塑性混凝土的用水量 217218水泥的用量由下式来计算：此外，为了满足耐久性的要求，计算出的单位水泥用量不应低于表4.6.2中所规定的最小水泥用量。WCWC/00219u ogososppS在表在表 4.6.4 中，选择中，选择Sp值。值。通过坍落度的试验选择通过坍落度的试验选择 Sp220碎石最大粒径（mm）卵石最大粒径（mm）221u 两种方法计算砂和石的用量：u绝对体积法绝对体积法u假定表观密度法假定表观密度法计算砂(S0)及石(G0)的用量222LaWSGCwasagC1000100000%100000pSGSSC C0 0、S S0 0、G G0 0、W W0 0混凝土组

50、分的单位用量；混凝土组分的单位用量； 0s0s, , 0g0g砂和石的表观密度砂和石的表观密度( (近似密度近似密度) ) ； 混凝土的含气量、不使用外加剂时为混凝土的含气量、不使用外加剂时为1 1。假设混凝土的组成材料的体积总和为假设混凝土的组成材料的体积总和为1。223计算砂(S0)及石(G0)的用量u 假定表观密度法：假定混凝土的表观密度为常数假定表观密度法：假定混凝土的表观密度为常数（普通混凝土为（普通混凝土为 2000200024002400） pSGSS000ohWSGC0000u当当C C0 0, S, S0 0, G, G0 0, W, W0 0 按照上述的步骤确定后（我们称之

51、为初步配合比），仍然需要进一步的按照上述的步骤确定后（我们称之为初步配合比），仍然需要进一步的工作确定混凝土最终的配比。工作确定混凝土最终的配比。u首先，按照初步配合比配制混凝土，评估其可行性。首先，按照初步配合比配制混凝土，评估其可行性。u按照下表调整配合比按照下表调整配合比224概念：初步计算配合比经和易性试拌调整所得到的配合比称为基准配合比。概念：初步计算配合比经和易性试拌调整所得到的配合比称为基准配合比。调整和易性的步骤和方法调整和易性的步骤和方法l 坍落度试验按初步配合比称料，拌匀并测坍落度，同时观察粘聚性和保水性。坍落度试验按初步配合比称料，拌匀并测坍落度，同时观察粘聚性和保水性。

52、l 和易性调整：见表和易性调整：见表4.6.54.6.5l 坍落度满足要求后，测出试拌调整后的实际表观密度坍落度满足要求后，测出试拌调整后的实际表观密度 ，供确定试验室配合比，供确定试验室配合比使用。使用。确定基准配合比确定基准配合比l C C拌拌=C=Co o+ +C SC S拌拌=S=So o+ +S S l G G拌拌=G=Go o+ +G WG W拌拌=W=Wo o+ +W W实oh225坍落度坍落度 现象现象 调整调整大大 薄薄; ; 易流淌易流淌保持保持SpSp，提高提高 S S 和和 G G 小小稠；稠； easy to isolateeasy to isolate 保持保持 w

53、/cw/c, , 提高提高 C C 和和 W W 表表4.6.5 调整混凝土和易性调整混凝土和易性226( (三三) )试验室配合比试验室配合比 u 基准配合比经强度检验调整所得到的配合比称为试验室配合比。基准配合比经强度检验调整所得到的配合比称为试验室配合比。u 采用三组不同的配合比同时进行强度检验：采用三组不同的配合比同时进行强度检验： Group 1: W/C基准 W Sp Group 2: W/C基准+0.05WSp Group 3: W/C基准-0.05 W Sp 227( (三三) )试验室配合比试验室配合比 0,cuf228229( (三三) )试验室配合比试验室配合比u 显然，

54、在实验室中配制显然，在实验室中配制1m1m3 3混凝土并不实用。所以，配合比仍然需要根据下式进行表混凝土并不实用。所以，配合比仍然需要根据下式进行表观密度校正。观密度校正。ohcohr/WGSCohcuoh roh r 混凝土拌合物的测试密度混凝土拌合物的测试密度uoh coh c 混凝土拌合物的计算密度混凝土拌合物的计算密度. . IfIf oh r oh r - -oh coh c 2%2%oh coh c, , 不需要校正，上述方法确定的配合比即为试验室配合比；不需要校正，上述方法确定的配合比即为试验室配合比；If If oh r oh r - -oh coh c 2%2%oh coh

55、c, , 各材料用量均乘以各材料用量均乘以，换算为，换算为1m1m3 3混凝土各材料用量。混凝土各材料用量。230( (四四) ) 施工配合比施工配合比 u 考虑到砂和石中的含水量， 实验室配合比应根据下式换算成施工配合比：uC=CuS=S（1+a%）uG=G（1+b%）uW=W-Sa%-Gb%C, S, G, W施工配合比中的各组分含量C, S, G, W 实验室配合比中的各组分含量a, b-砂和石的含水量 231232u概述u改性型第六组分u功能型第六组分u智能型第六组分233234u 改性型第六组分主要作用是显著改善混凝土物理力学性能改性型第六组分主要作用是显著改善混凝土物理力学性能u

56、主要有主要有u矿物外加剂矿物外加剂u聚合物聚合物u各类纤维各类纤维235矿物外加剂矿物外加剂u 矿物外加剂是在混凝土搅拌过程中加入的、具有一定细度和活性的用于改善混凝矿物外加剂是在混凝土搅拌过程中加入的、具有一定细度和活性的用于改善混凝土拌合物和硬化混凝土性能土拌合物和硬化混凝土性能(特别是混凝土耐久性特别是混凝土耐久性)的某些矿物产品。的某些矿物产品。u 矿物外加剂主要品种有矿物外加剂主要品种有u硅灰硅灰u磨细粉煤灰磨细粉煤灰u矿渣微粉矿渣微粉u沸石粉等沸石粉等 236聚合物聚合物u 聚合物水泥混凝土和砂浆的性能主要是受聚合物的种类、掺量的影响。聚合物水泥混凝土和砂浆的性能主要是受聚合物的种

57、类、掺量的影响。纤维纤维u 在传统混凝土中掺入碳纤维、钢纤维、有机纤维等纤维，可提高混凝土的抗拉、韧性、在传统混凝土中掺入碳纤维、钢纤维、有机纤维等纤维，可提高混凝土的抗拉、韧性、抗裂、抗疲劳等性能。抗裂、抗疲劳等性能。. 237图图4.7.1纤维增强水泥基复合材料受弯时典型的荷载纤维增强水泥基复合材料受弯时典型的荷载挠度曲线挠度曲线238239u 导电混凝土的导电组分的掺量存导电混凝土的导电组分的掺量存在一个临界值，当导电组分的掺在一个临界值，当导电组分的掺量超过该临界值时，复合材料的量超过该临界值时，复合材料的电导率急剧增加，如图电导率急剧增加，如图4.7.2所示。所示。图图4.7.2水泥

58、基导电复合材料的导电率与碳纤维水泥基导电复合材料的导电率与碳纤维掺量的关系掺量的关系240241图图4.7.3水泥基复合材料温差电动势与温差的关系水泥基复合材料温差电动势与温差的关系242图图 4.7.4 养护龄期对热电效应的影响养护龄期对热电效应的影响243图图 4.7.5 仿生自愈合水泥基复合材料自愈合机理示意图仿生自愈合水泥基复合材料自愈合机理示意图244245246类型类型W/C Fc28，MPa 说明说明 大流动性大流动性高强混凝土高强混凝土0.250.4040.070.0150200mm坍落度坍落度 ，水泥，水泥用量大用量大正常稠度正常稠度高强混凝土高强混凝土0.350.4545.080.050100mm坍落度，水泥坍落度，水泥用量大用量大 无坍落度无坍落度高强混凝土高强混凝土0.300.4045.080.0小于小于 25mm坍落度坍落度 ，水泥，水泥用量正常用量正常低水灰比低水灰比高强混凝土高强混凝土0.200.35100.0170.0采用外加剂