情景四混凝土

1、情景四情景四 混混 凝凝 土土v教学目的与要求：教学目的与要求：了解水泥混凝土的地位、基本组成材料及作用、混凝土的分类；了解水泥混凝土的地位、基本组成材料及作用、混凝土的分类；掌握普通混凝土的组成材料：水泥的合理选用；对骨料的一般质掌握普通混凝土的组成材料：水泥的合理选用；对骨料的一般质量要求；砂、石颗粒特征及级配；混凝土用水要求；量要求；砂、石颗粒特征及级配；混凝土用水要求；掌握混凝土拌和物和易性的概念及测定方法；掌握混凝土拌和物和易性的概念及测定方法；掌握混凝土强度等级的评定及影响因素；掌握混凝土强度等级的评定及影响因素；了解混凝土变形性能及耐久性能；了解混凝土变形性能及耐久性能；了解外加

2、剂的种类、作用；了解外加剂的种类、作用； 熟练掌握混凝土配合比的设计；熟练掌握混凝土配合比的设计；了解其他品种的混凝土性能及应用；了解其他品种的混凝土性能及应用；v重点、难点：重点、难点：普通混凝土配合比的设计；普通混凝土配合比的设计； 4.1 概概 述述4.1.1 定义、分类定义、分类 混凝土是由混凝土是由胶凝材料胶凝材料、状粒材料、水状粒材料、水及其他及其他外外加剂加剂按照适量的比例配制而成的。按照适量的比例配制而成的。*在土木工程中，应用最广泛的是在土木工程中，应用最广泛的是水泥混凝土水泥混凝土：以以水泥水泥为胶凝材料，以为胶凝材料，以砂、石砂、石为骨料，加为骨料，加水水拌制拌制成的混合

3、物，经过一定时间硬化而成的水泥混凝成的混合物，经过一定时间硬化而成的水泥混凝土土普通混凝土普通混凝土。4.1.1.1 混凝土按胶凝材料分类混凝土按胶凝材料分类水泥混凝土水泥混凝土 石膏混凝土石膏混凝土沥青混凝土沥青混凝土 聚合物混凝土聚合物混凝土水玻璃混凝土水玻璃混凝土4.1.1.2 混凝土按表观密度分类混凝土按表观密度分类重混凝土重混凝土（ 2800kg/m3)普通混凝土普通混凝土（2000 2800kg/m3)轻混凝土轻混凝土（ 2000kg/m3)0004.1.1.3 混凝土按用途分类混凝土按用途分类 结构用混凝土；道路混凝土；特种混凝土；结构用混凝土；道路混凝土；特种混凝土； 耐热混凝

4、土；耐酸混凝土等耐热混凝土；耐酸混凝土等4.1.1.4混凝土按配筋情况分混凝土按配筋情况分素混凝土、钢筋混凝土、预应力钢筋混素混凝土、钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土等凝土等4.1.1.5 按强度等级分类按强度等级分类v普通混凝土普通混凝土：强度等级在：强度等级在C60以下以下v高强混凝土高强混凝土：抗压强度等于或大于：抗压强度等于或大于60MPav超高强混凝土超高强混凝土：抗压强度大于：抗压强度大于100MPa4.1.1.6 4.1.1.6 按生产和施工方法分类按生产和施工方法分类泵送混凝土泵送混凝土 喷射混凝土喷射混凝土碾压混凝土碾压混凝土 真空脱水混凝土真空脱水混凝土离心混凝土离心混凝土 水

5、下不分散混凝土水下不分散混凝土 4.1.2 混凝土的优缺点混凝土的优缺点优点：1使用方便，有良好的可塑性。使用方便，有良好的可塑性。 2价格较低，原材料丰富。价格较低，原材料丰富。 3高强耐久，具有良好的耐久性。高强耐久，具有良好的耐久性。 4性能易调，方便满足各种结构工程的需要。性能易调，方便满足各种结构工程的需要。 5可用钢筋增强可用钢筋增强 缺点缺点：1自重太大、比强度低。自重太大、比强度低。 2脆性大、抗拉强度小、容易产生裂缝。脆性大、抗拉强度小、容易产生裂缝。 3对环境因素敏感，施工后需长时间保证养护条件。对环境因素敏感，施工后需长时间保证养护条件。1、轻质高强化、高性能化、轻质高强

6、化、高性能化 随着高层、超高层和大跨度结构工程的出现，对高强随着高层、超高层和大跨度结构工程的出现，对高强度、高性能混凝土提出了更高的要求。过去采用度、高性能混凝土提出了更高的要求。过去采用C60高强高强度混凝土的工程都不多，现在，不仅生产和使用度混凝土的工程都不多，现在，不仅生产和使用C60高强高强度混凝土已经相当普遍，而且开始使用度混凝土已经相当普遍，而且开始使用C80甚至甚至C100。 思考：在建筑物的梁、柱结构中采用高强度混凝土有思考：在建筑物的梁、柱结构中采用高强度混凝土有何好处？何好处？2、环保化、环保化 利用工业废料，建筑废料生产混凝土。利用工业废料，建筑废料生产混凝土。3、预制

7、化、商品化、预制化、商品化 4.1.3混凝土未来发展趋势混凝土未来发展趋势“骨架作用骨架作用”“包裹、填充，润滑作用包裹、填充，润滑作用”项目一项目一 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料品种选择品种选择根据工程环境的要求和工程性质选择合适的根据工程环境的要求和工程性质选择合适的水泥品种。水泥品种。工程中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，选择合适的水泥等根据混凝土的强度等级，选择合适的水泥等级。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倍的混凝倍的混凝土强度等级。土强度等级。对高强混凝土对高强混凝土,

8、,水泥等级水泥等级0.9-1.50.9-1.5倍的混倍的混凝土强度等级。凝土强度等级。思考：要配制思考：要配制C30MPa的水下工程混凝土，应选何种等级的何种水泥？的水下工程混凝土，应选何种等级的何种水泥？4.2.2 混凝土拌合及养护用水混凝土拌合及养护用水混凝土用水的基本质量要求是：混凝土用水的基本质量要求是：不能含影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质；不能含影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质；不得影响混凝土强度的发展和耐久性。不得影响混凝土强度的发展和耐久性。不得加快混凝土用钢筋的锈蚀和脆断；不得加快混凝土用钢筋的锈蚀和脆断；保证混凝土的表面不受污染保证混凝土的表面不受污染。注意：现实生活中，凡

9、是注意：现实生活中，凡是可以饮用的自来水可以饮用的自来水和和清洁的清洁的天然水天然水，都可以用来拌制和养护混凝土。，都可以用来拌制和养护混凝土。请思考：海水能否用来拌制钢筋混凝土？为什么？请思考：海水能否用来拌制钢筋混凝土？为什么？粒径小于粒径小于4.75mm4.75mm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 JGJ52JGJ5220062006 建筑工程用砂质量标准建筑工程用砂质量标准 GB/T14684-2011GB/T14684-2011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河砂、海砂、山砂河砂、海砂、山砂按技术要求

10、分为按技术要求分为3类类:用于用于C60的混凝土的混凝土用于用于C30C60的混凝土的混凝土用于用于C30的混凝土及建筑砂浆的混凝土及建筑砂浆思考：河沙海砂山砂各有何优缺点？思考：河沙海砂山砂各有何优缺点？n定义：骨料中妨碍水泥水化或引起水泥石腐蚀，降定义：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。低水泥石与骨料粘附性的各种物质。n种类：云母、粘土、淤泥和轻物质、有机物；硫化种类：云母、粘土、淤泥和轻物质、有机物；硫化物及硫酸盐、氯化物等。物及硫酸盐、氯化物等。 n危害性：妨碍水泥与骨料的粘结，影响混凝土强度；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

11、，收缩增大；引起水泥石腐蚀。增大用水量，收缩增大；引起水泥石腐蚀。n处理方法：当砂中含泥量多，但必须使用时，可用处理方法：当砂中含泥量多，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。清水加以冲洗，如冲洗后符合要求，则可使用。n有害杂质含量应符合有害杂质含量应符合GB/T14684-2011GB/T14684-2011Tab. 4.2.1.的的要求。要求。4.2.3.2有害杂质有害杂质项目项目 指标指标含泥量，含泥量，% % 1.0 3.0 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

12、机物( (比色法比色法) )合格合格合格合格合格合格硫化物及硫酸盐，硫化物及硫酸盐，% % 0.50.50.5氯化物，氯化物，% % 150mm时，时， 节约水泥的效果不节约水泥的效果不明显。但石子太大，混凝土易出现离析现象，且不利于明显。但石子太大，混凝土易出现离析现象，且不利于施工。故在满足施工和强度的前题下尽可能选用粒径大施工。故在满足施工和强度的前题下尽可能选用粒径大的石子的石子建筑工程中混凝土用石子的最大粒径建筑工程中混凝土用石子的最大粒径Dmax大大致选择范围致选择范围：1、一般水利、海港等大型工程中: 混凝土用石子最大粒径Dmax采用120mm或150mm;2、一般房屋建筑工程中

13、: 混凝土用石子的最大粒径Dmax一般采用20mm、25mm、31.5 mm、40mm。二种强度二种强度岩石立体抗压强度岩石立体抗压强度压碎指标压碎指标1 1、岩石的立方体强度：将岩石制成、岩石的立方体强度：将岩石制成边长边长5cm5cm的立方体，水饱和状态测的立方体，水饱和状态测抗压强度。抗压强度。通常要求岩石的抗压强度与设计要求通常要求岩石的抗压强度与设计要求的混凝土强度等级之比应满足下列的混凝土强度等级之比应满足下列条件。条件。普通混凝土普通混凝土1.5 f1.5 fcucu高强混凝土高强混凝土2.0 f2.0 fcucu4.2.4.5石子强度石子强度v方法：将直径为方法：将直径为10-

14、20mm的碎石分三层装入标的碎石分三层装入标 准圆准圆筒内，按一定方法加压至筒内，按一定方法加压至200kN，再过，再过2.5mm的筛。的筛。v压碎指标压碎指标 m0压碎前干燥石料的质量；压碎前干燥石料的质量； m1压碎后干燥石料的质量；压碎后干燥石料的质量；v压碎指标的要求见表压碎指标的要求见表 4.5010mmm2、压碎指标、压碎指标小结：混凝土中骨料的基本要求 v具有良好的颗粒级配，使堆积空隙率小，颗粒总具有良好的颗粒级配，使堆积空隙率小，颗粒总比表面积较小，以减少水泥浆用量；比表面积较小，以减少水泥浆用量；v骨料颗粒表面干净，以保证与水泥浆有良好的粘骨料颗粒表面干净，以保证与水泥浆有良

15、好的粘结力；结力； v含有害杂质少，不得含有影响水泥凝结硬化和后含有害杂质少，不得含有影响水泥凝结硬化和后期混凝土耐久性的成分；期混凝土耐久性的成分； v具有足够的强度和坚固性，以保证起到骨架和传具有足够的强度和坚固性，以保证起到骨架和传力作用。力作用。v不发生碱骨料反应不发生碱骨料反应 项目二项目二 混凝土拌合物的和易性混凝土拌合物的和易性4.3.1 和易性的概念和易性的概念：v 是指由水泥浆和骨料拌和而成的混是指由水泥浆和骨料拌和而成的混凝土拌和物是否易于凝土拌和物是否易于施工操作施工操作和能获和能获得得均匀密实均匀密实的混凝土的性能；的混凝土的性能；v 和易性包含和易性包含流动性、粘聚性

16、和保水性流动性、粘聚性和保水性三方面的内容。三方面的内容。什么是混凝土拌合物或新拌混凝土？流动性、粘聚性和保水性的定义流动性、粘聚性和保水性的定义v流动性：流动性：是指新拌混凝土在自重或机械振捣作用是指新拌混凝土在自重或机械振捣作用下，能产生流动，并均匀密实地填充到模板的各下，能产生流动，并均匀密实地填充到模板的各个角落的性能；个角落的性能；v粘聚性：粘聚性：是新拌混凝土在施工过程中其组成材料是新拌混凝土在施工过程中其组成材料之间有一定的粘聚力，使得混凝土不致发生分层之间有一定的粘聚力，使得混凝土不致发生分层和离析的性能；和离析的性能；v保水性：保水性：新拌混凝土在施工过程中，保持水分不新拌混

17、凝土在施工过程中，保持水分不易析出的能力。易析出的能力。三者的关系如何？三者的关系如何？4.3.2和易性测定方法：和易性测定方法：和易性的测定：和易性的测定： 一般以测定混凝土拌和物的一般以测定混凝土拌和物的流动性为流动性为主主，辅以对粘聚性和保水性的观察辅以对粘聚性和保水性的观察，以，以判断新拌混凝土的和易性是否满足工程判断新拌混凝土的和易性是否满足工程的需要。的需要。流动性的测定方法：流动性的测定方法： 主要有坍落度法和维勃稠度法两种主要有坍落度法和维勃稠度法两种。1、坍落度法、坍落度法： 将混凝土拌和物按规定的实验方将混凝土拌和物按规定的实验方法装入法装入标准的圆锥形筒（坍落筒）标准的圆

18、锥形筒（坍落筒）内，均匀捣平后，再将筒垂直向上内，均匀捣平后，再将筒垂直向上快速（快速（510s）提起）提起，测量筒高与坍测量筒高与坍落后的混凝土试件最高点之间的高落后的混凝土试件最高点之间的高度差度差，即为该混凝土拌和物的坍落，即为该混凝土拌和物的坍落度值（以度值（以mm为单位，精确到为单位，精确到5mm),通常用通常用T表示。表示。坍落度法适用的坍落度法适用的条件条件： 仅适用于仅适用于骨料骨料最大粒径不大于最大粒径不大于40mm,且且坍落度坍落度不小于不小于10mm的混的混凝土拌和物。凝土拌和物。注意：注意：混凝土拌和物的流动性通过坍落度混凝土拌和物的流动性通过坍落度法测定以后，再观察混

19、凝土拌和物的粘聚法测定以后，再观察混凝土拌和物的粘聚性和保水性，以判断其和易性：性和保水性，以判断其和易性：v粘聚性的观察方法粘聚性的观察方法： 将捣棒在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻敲将捣棒在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻敲打，如果混凝土锥体逐渐下降，表示粘聚打，如果混凝土锥体逐渐下降，表示粘聚性良好，如果锥体倒塌或崩裂，说明粘聚性良好，如果锥体倒塌或崩裂，说明粘聚性不好；性不好；v保水性观察办法：保水性观察办法： 若提起坍落筒后发现较多浆体从筒底流出，若提起坍落筒后发现较多浆体从筒底流出，说明保水性不好说明保水性不好。 坍落度法的优点：坍落度法的优点：坍落度法简单易行，且坍落度法简单易行，且指标明

20、确，故至今仍为世界各国广泛采用指标明确，故至今仍为世界各国广泛采用 坍落度法的缺点坍落度法的缺点：（1）测定结果受操作技术的影响较大；）测定结果受操作技术的影响较大；（2）观察粘聚性与保水性时有主观因素的影响；）观察粘聚性与保水性时有主观因素的影响；（3）该方法仅适用于骨料粒径小于）该方法仅适用于骨料粒径小于40mm，且，且坍落度大于坍落度大于 10mm的混凝土拌合物流动性的的混凝土拌合物流动性的测定。测定。根据坍落度混凝土分为哪几类？根据坍落度混凝土分为哪几类？v低塑性混凝土（低塑性混凝土（10-40）v塑性混凝土（塑性混凝土（50-90）v流动性混凝土（流动性混凝土（100-150）v大流

21、动性混凝土（大于大流动性混凝土（大于160）普通混凝土和泵送混凝土对坍落度各有何要求？普通混凝土和泵送混凝土对坍落度各有何要求？施工中混凝土的坍落度应如何选择？施工中混凝土的坍落度应如何选择？ 应从施工环境、施工方法、结构尺寸、配筋疏密几个应从施工环境、施工方法、结构尺寸、配筋疏密几个方面考虑。总原则在不影响施工操作和保证密实成型的前方面考虑。总原则在不影响施工操作和保证密实成型的前提下提下,应尽量选择较小的流动性。应尽量选择较小的流动性。2、维、维 勃勃 稠稠 度度 法法适用范围：适用范围： 仅适用于骨料仅适用于骨料最大粒径不超过最大粒径不超过40mm,且且坍落度小于坍落度小于10mm的混凝

22、土拌合物流的混凝土拌合物流动性的测定；动性的测定；测定方法：测定方法： 用维用维 勃稠度仪测定勃稠度仪测定 4.3.3 影响和易性的主要因素影响和易性的主要因素（1）水泥浆的数量和水灰比的影响）水泥浆的数量和水灰比的影响： 在水灰比（在水灰比（W/C）一定的情况下，对同一）一定的情况下，对同一体积的混凝土拌合物而言，水泥浆越多，流体积的混凝土拌合物而言，水泥浆越多，流动性越好，但水泥浆数量过多时，会出现流动性越好，但水泥浆数量过多时，会出现流浆现象，过少时，会导致粘性不良。浆现象，过少时，会导致粘性不良。在水泥浆数量一定的情况下，水灰比（在水泥浆数量一定的情况下，水灰比（W/C）越大，拌合物的

23、流动性越好，但越大，拌合物的流动性越好，但W/C过大时，过大时，混凝土的粘聚性与保水性降低。混凝土的粘聚性与保水性降低。（2）砂率的影响）砂率的影响%100石砂砂mmms什么是砂率什么是砂率砂率与坍落度、水泥用量之间的砂率与坍落度、水泥用量之间的关系如何？见关系如何？见P68图图什么是合理砂率？选用合理砂率拌制什么是合理砂率？选用合理砂率拌制混凝土有何意义混凝土有何意义(3)组成材料的性质对和易性的影响组成材料的性质对和易性的影响水泥对混凝土拌合物和易性的影响：水泥对混凝土拌合物和易性的影响： 主要是水泥品种和水泥水泥细度的影响：主要是水泥品种和水泥水泥细度的影响： 使用硅酸盐水泥以及普通水泥

24、，流动性使用硅酸盐水泥以及普通水泥，流动性大，保水性好。大，保水性好。 水泥越细，流动性越小，但保水性和粘水泥越细，流动性越小，但保水性和粘聚性越好；聚性越好；骨料的影响骨料的影响：级配越好的骨料，流动性越级配越好的骨料，流动性越大；碎石比卵石配制的混凝土流动性大；大；碎石比卵石配制的混凝土流动性大；用砂越细流动性越小。用砂越细流动性越小。（4）时间和温度对和易性的影响）时间和温度对和易性的影响 混凝土拌合物的流混凝土拌合物的流动性随温度的升动性随温度的升高、时间的延长高、时间的延长而降低而变干稠，而降低而变干稠，流动性降低；流动性降低；工作性影响因素工作性影响因素组成材料组成材料环境因素环境

25、因素时间时间水泥水泥水水外加剂外加剂骨料骨料温度温度湿度湿度风速风速最大粒径最大粒径砂率砂率吸水性吸水性形状形状级配级配表面纹理表面纹理总结：总结： 影响和易性的主要因素影响和易性的主要因素 项目三项目三 混凝土的强度混凝土的强度4.4.1 混凝土的抗压强度和强度等级：混凝土的抗压强度和强度等级：抗压强度抗压强度fcu的测试：的测试：标准试件尺寸：标准试件尺寸：边长为150mm的立方体标准养护条件标准养护条件：20+或-2；95%以上养护时间：养护时间：28day计算公式：计算公式：fcu=P/(150*150)*P指的是混凝土试件受压的破坏载荷指的是混凝土试件受压的破坏载荷如果实验使用的为非

26、标准试件，则结果应乘换算系数；如果实验使用的为非标准试件，则结果应乘换算系数；试件尺寸试件尺寸换算系数换算系数立方体强度值立方体强度值边长边长150mm的立方体的立方体1fcu=P/(150*150(边长边长100mm的立方体的立方体0.95fcu=0.95* P/(100*100)边长边长200mm的立方体的立方体1.05fcu=1.05* P/(200*200)混凝土的强度等级划分混凝土的强度等级划分 混凝土按照立方体抗压强度标准值划分为混凝土按照立方体抗压强度标准值划分为14级：级： C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、

27、C80等级；等级；强度等级强度等级 工程应用工程应用C40多用于大跨度结构或预制构件；预应力钢筋混多用于大跨度结构或预制构件；预应力钢筋混凝土或特种构件凝土或特种构件我国目前建筑中采用的强度等级范围为我国目前建筑中采用的强度等级范围为：立方体抗压强度与立方体抗压强度标准值的区别立方体抗压强度与立方体抗压强度标准值的区别 立方体抗压强度（立方体抗压强度（fcu）只是一组混凝土试件抗压强度的算术平）只是一组混凝土试件抗压强度的算术平均值，并未涉及数理统计和保证率的概念。而立方体抗压强度标准均值，并未涉及数理统计和保证率的概念。而立方体抗压强度标准值（值（fcu,k）是按数理统计方法确定，它是立方抗

28、压强度总体分布）是按数理统计方法确定，它是立方抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%，即有，即有95%的保证的保证率。率。其他强度介绍其他强度介绍抗折强度抗折强度 道路路面或机场跑道用混凝土，是以抗弯强度（或称抗折强度）道路路面或机场跑道用混凝土，是以抗弯强度（或称抗折强度）为主要设计指标为主要设计指标轴心抗压强度轴心抗压强度 由于大多数混凝土结构都是棱柱体型（如柱、梁等），所以在混凝由于大多数混凝土结构都是棱柱体型（如柱、梁等），所以在混凝土结构设计中经常用到更接近于实际情况的混凝土轴心抗压强度。土结构设计中经常用到更接近于实际情况的

29、混凝土轴心抗压强度。标标准试件的尺寸为准试件的尺寸为50mm150mm300mm抗拉强度抗拉强度混凝土是一种脆性材料，它的抗拉强度只有抗压强度的混凝土是一种脆性材料，它的抗拉强度只有抗压强度的1/101/20。（1）水泥强度等级和水灰比的影响）水泥强度等级和水灰比的影响)W/C(ffbcea,cu 0.影响混凝土强度的主要因素影响混凝土强度的主要因素（2）骨料的影响；）骨料的影响；（3）养护条件对强度的影响：）养护条件对强度的影响：n养护条件主要指温度和湿度。冬季施工，混凝土表面盖养护条件主要指温度和湿度。冬季施工，混凝土表面盖薄膜的目的是什么？薄膜的目的是什么？ n一般在混凝土浇筑完毕后一般

30、在混凝土浇筑完毕后12h内应开始对混凝土加以覆内应开始对混凝土加以覆盖或浇水。各种水泥混凝土浇水养护的时间有何要求？盖或浇水。各种水泥混凝土浇水养护的时间有何要求？n哪些水泥适合蒸汽养护？哪些水泥适合蒸汽养护？ （4）龄期对强度的影响；）龄期对强度的影响；前3天快，314天较快、1428天慢、28天后非常慢（5 5）施工质量）施工质量 施工质量的好坏对混凝土强度有非常重要的影响。施工质量的好坏对混凝土强度有非常重要的影响。施工质量包括施工质量包括配料准确，搅拌均匀，振捣密实，养护适配料准确，搅拌均匀，振捣密实，养护适宜宜等。任何一道工序忽视了规范管理和操作，都会导致等。任何一道工序忽视了规范管

31、理和操作，都会导致混凝土强度的降低。混凝土强度的降低。(6) 试验条件试验条件试验条件对混凝土强度的测定也有直接影响。如试件尺试验条件对混凝土强度的测定也有直接影响。如试件尺寸，表面的平整度，加荷速度以及温湿度等，测定时，寸，表面的平整度，加荷速度以及温湿度等，测定时，要严格遵照试验规程的要求进行，保证试验的准确性。要严格遵照试验规程的要求进行，保证试验的准确性。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。采用湿热养护处理采用湿热养护处理改善施工工艺：采用机械搅拌和振捣，强力搅改善施工工艺：采用机械搅拌和振

32、捣，强力搅拌拌, ,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。 4.4.3提高混凝土强度的途径提高混凝土强度的途径项目四项目四 混凝土的变形性能混凝土的变形性能 引起混凝土变形的因素很多，归纳起来有两类：非荷引起混凝土变形的因素很多，归纳起来有两类：非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形载作用下的变形和荷载作用下的变形 1 混凝土在非荷载作用下的变形混凝土在非荷载作用下的变形 （1）化学收缩）化学收缩 影响小，无法改变影响小，无法改变 （2）干湿变形）干湿变形 干缩影响大，湿胀影响小。干缩产生的原因？干缩影响大，湿胀影响小

33、。干缩产生的原因？ （3）温度变形）温度变形 温度变形产生的原因：混凝土不同材料热胀冷缩不均；水泥水化温度变形产生的原因：混凝土不同材料热胀冷缩不均；水泥水化热导致的内胀外缩；混凝土整体热胀冷缩。后两者者影响大热导致的内胀外缩；混凝土整体热胀冷缩。后两者者影响大 混凝土的湿胀变形量很小，一般无破坏作用。混凝土的湿胀变形量很小，一般无破坏作用。但干缩变形对混凝土危害较大，干缩可能使混凝但干缩变形对混凝土危害较大，干缩可能使混凝土表面出现拉应力而导致开裂，严重影响混凝土土表面出现拉应力而导致开裂，严重影响混凝土的耐久性。的耐久性。 影响混凝土干缩的因素有：水泥品种和细度、影响混凝土干缩的因素有：水

34、泥品种和细度、水泥用量和用水量等。火山灰质硅酸盐水泥比普水泥用量和用水量等。火山灰质硅酸盐水泥比普通硅酸盐水泥干缩大；水泥越细，收缩也越大；通硅酸盐水泥干缩大；水泥越细，收缩也越大；水泥用量多，水灰比大，收缩也大；混凝土中砂水泥用量多，水灰比大，收缩也大；混凝土中砂石用量多，收缩小；砂石越干净，捣固越好，收石用量多，收缩小；砂石越干净，捣固越好，收缩也越小缩也越小. 干缩湿胀参考内容干缩湿胀参考内容 对大体积混凝土工程，应设法降低混凝土的发对大体积混凝土工程，应设法降低混凝土的发热量，如采用低热水泥，减少水泥用量，采用人热量，如采用低热水泥，减少水泥用量，采用人工降温措施以及对表层混凝土加强保

35、温保湿等，工降温措施以及对表层混凝土加强保温保湿等，以减小内外温差，防止裂缝的产生和发展。以减小内外温差，防止裂缝的产生和发展。 对纵向长度较大的混凝土及钢筋混凝土结构，对纵向长度较大的混凝土及钢筋混凝土结构，应考虑混凝土温度变形所产生的危害，每隔一段应考虑混凝土温度变形所产生的危害，每隔一段长度应设置温度伸缩缝，以及在结构内配置温度长度应设置温度伸缩缝，以及在结构内配置温度钢筋。钢筋。 温度变形参考内容温度变形参考内容2 混凝土在荷载作用下的变形混凝土在荷载作用下的变形（1）短期荷载作用下的变形）短期荷载作用下的变形 荷载较小时，破坏小；荷载低于混凝土承载能力荷载较小时，破坏小；荷载低于混凝

36、土承载能力30%时基本无破坏；超过时基本无破坏；超过50%时破坏较大，裂缝扩大连生，超时破坏较大，裂缝扩大连生，超过过70%时变形明显。时变形明显。（2）长期荷载作用下的变形）长期荷载作用下的变形 什么是徐变？徐变的影响？减小徐变不利影响的措施？什么是徐变？徐变的影响？减小徐变不利影响的措施？混凝土徐变参考内容混凝土徐变参考内容v混凝土在荷载的长期作用下，其变形随时间而不断混凝土在荷载的长期作用下，其变形随时间而不断增长的现象称为徐变增长的现象称为徐变 v混凝土的徐变在不同结构物中有不同的作用。对普混凝土的徐变在不同结构物中有不同的作用。对普通钢筋混凝土构件，能消除混凝土内部温度应力和通钢筋混

37、凝土构件，能消除混凝土内部温度应力和收缩应力，减弱混凝土的开裂现象。对预应力混凝收缩应力，减弱混凝土的开裂现象。对预应力混凝土结构，混凝土的徐变使预应力损失大大增加，这土结构，混凝土的徐变使预应力损失大大增加，这是极其不利的。因此预应力结构一般要求较高的混是极其不利的。因此预应力结构一般要求较高的混凝土强度等级以减小徐变及预应力损失。凝土强度等级以减小徐变及预应力损失。v为了减小徐变，应避免过早地给结构施加长期荷载。为了减小徐变，应避免过早地给结构施加长期荷载。混凝土配比中影响徐变的主要是水灰比和水泥用量。混凝土配比中影响徐变的主要是水灰比和水泥用量。水灰比越大，徐变越大；水泥用量越大，徐变也

38、越水灰比越大，徐变越大；水泥用量越大，徐变也越大。振捣条件好，养护及工作环境湿度大、养护时大。振捣条件好，养护及工作环境湿度大、养护时间长，则徐变小。采用蒸汽养护可以减小徐变。集间长，则徐变小。采用蒸汽养护可以减小徐变。集料的质地越坚硬，级配越好，徐变越小。料的质地越坚硬，级配越好，徐变越小。 项目五项目五 定义定义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简单地说，耐久性指混凝土在长期使用简单地说，耐久性指混凝土在长期使用中能保持质量稳定的性质。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 抗腐蚀性抗腐蚀性 抗碳化

39、能力抗碳化能力 耐碱骨料反应耐碱骨料反应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抗渗性是混凝土耐久性的一个重要标志。要标志。直接影响混凝土的抗冻和直接影响混凝土的抗冻和防腐性等。防腐性等。 抗渗试验仪器设备抗渗试验仪器设备提高密实度、改善提高密实度、改善孔隙构造等。孔隙构造等。 如减小如减小W/C，掺，掺加引气剂、膨胀剂、加引气剂、膨胀剂、改善工艺、加强养改善工艺、加强养护。护。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 v混凝土吸水饱和后，能抵抗冻融循环作用，混凝土吸水饱和后，能抵抗冻融循环作

40、用，不破坏的性质。不破坏的性质。v混凝土的密实度、孔隙数量及构造、孔隙混凝土的密实度、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。的充水程度均是决定抗冻性的重要因素。图图 4.5.6 抗冻试验仪器设备抗冻试验仪器设备OHCaCOOHCOOHCa232222)( 碳化是指混凝土中的氢氧化钙与空气碳化是指混凝土中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应。中的二氧化碳反应。 碳化碳化引起混凝土的中性化，使混凝土保引起混凝土的中性化，使混凝土保护钢筋的性能降低护钢筋的性能降低增大混凝土的收缩，产生细微裂纹增大混凝土的收缩，产生细微裂纹使抗压强度增加使抗压强度增加 CaCO3堵孔，碳化放堵孔，碳化放

41、出水分，有利水泥水化出水分，有利水泥水化碳化碳化 /中性化中性化图 4.5.8 碳化试验仪器设备 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，且粗骨料中含有活过多，且粗骨料中含有活性成分（活性氧化硅或活性氧化铝）性成分（活性氧化硅或活性氧化铝）,二者反应生成碱二者反应生成碱硅酸凝硅酸凝胶胶,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，最终破坏的现象碱骨料反应碱骨料反应v合理选择水泥品种合理选择水泥品种v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v选择合适的骨料选择合适的骨料v选择合适的掺合料和外加剂选择合适的掺合料和外加剂v保证施工质

42、量保证施工质量定义定义分类分类应用应用1、概述、概述项目六项目六 混凝土外加剂混凝土外加剂定义定义 分类分类应用应用v采用外加剂是提高混凝土强度、改善性能、采用外加剂是提高混凝土强度、改善性能、节约水泥和能源的最有效的方法之一。节约水泥和能源的最有效的方法之一。v近几十年来混凝土外加剂的发展很快，国外近几十年来混凝土外加剂的发展很快，国外许多国家外加剂的使用率达到许多国家外加剂的使用率达到60-80%，有，有的甚至高达的甚至高达100%，v当前外加剂已成为混凝土的第五大组份。当前外加剂已成为混凝土的第五大组份。 2 2、减水剂、减水剂定义定义分类分类常用减水剂常用减水剂v定义定义在保持混凝土和

43、易性不变的情况下，可显著减在保持混凝土和易性不变的情况下，可显著减少拌合用水量的外加剂。少拌合用水量的外加剂。或：在用水量不变的情况下，可显著增加拌合或：在用水量不变的情况下，可显著增加拌合物流动性的外加剂。物流动性的外加剂。v分类：分类： 按效能按效能: :普通减水剂普通减水剂( (减水率为减水率为10%)10%)和高效减和高效减水剂水剂( (10%),10%),又称为超塑化剂或流化剂。又称为超塑化剂或流化剂。按对凝结时间的影响按对凝结时间的影响: :标准型、缓凝型和促凝标准型、缓凝型和促凝型型按对含气量的影响按对含气量的影响: :引气型和非引气型引气型和非引气型减水剂减水剂组别组别水泥用量

44、水泥用量（KgKgm m3 3） W/C 坍落度坍落度 （mm） fcu,k (MPa) 基准混凝土（不掺基准混凝土（不掺减水剂）减水剂） 3000.625037提高流动性提高流动性 3000.6210038提高强度提高强度 3000.565046节约水泥节约水泥 2700.625037.5减水剂的技术经济效果列于表减水剂的技术经济效果列于表4.2.10v最常用最常用木质素磺酸钙木钙木质素磺酸钙木钙v用量用量：0.2-0.3%0.2-0.3%v效果：减水率为效果：减水率为10%10%，或使坍落度提高，或使坍落度提高10cm10cm左右；强度增加左右；强度增加10-20%10-20%v性能特点性

45、能特点缓凝作用：掺缓凝作用：掺0.25%0.25%的的M M剂，凝结时间延迟剂，凝结时间延迟1-3h1-3h引气作用：使混凝土的含气量由引气作用：使混凝土的含气量由2%2%增加为增加为3.6%3.6%，故使强度下降，但耐久性提高。故使强度下降，但耐久性提高。v应用：应用：适用于大模板、滑模施工；大体积混适用于大模板、滑模施工；大体积混凝土、泵送混凝土及夏季施工等。凝土、泵送混凝土及夏季施工等。目前国产萘系减水剂常用的品种：目前国产萘系减水剂常用的品种：NFNF、NNONNO、FDNFDN、UNFUNF、MFMF、AFAF和建和建1 1等。等。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

46、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v掺量掺量0.5%-2%0.5%-2%，减水率为，减水率为20%-30%20%-30%v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v早强型早强型7 7天强度可达到天强度可达到2828天的强度天的强度v2828天强度增加天强度增加30%-60%30%-60%。u价格贵价格贵v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v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定义定义早强

47、剂早强剂v能显著提高混凝土早期强度，而不明显影响后期强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度的外加剂v可广泛应用于可广泛应用于冬季施工冬季施工紧急抢修工程紧急抢修工程工期要求紧的工程工期要求紧的工程v举例举例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）3636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）从而加快施工进度从而加快施工进度应用应用性能性能-提高早强提高早强典型类型典型类型 典型类型典型类型性能提高早期强度性能提高早期强度vTEA 是有机胺类减水

48、剂最主要的类型，是有机胺类减水剂最主要的类型，v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v早期强度提高早期强度提高50。v 28d强度基本不变。强度基本不变。v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各种早强剂各有何缺点？各种早强剂各有何缺点？4、引气剂、引气剂v定义定义v机理机理v性能性能v应用应用v常用引气剂常用引气剂 作用作用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v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。 v松香皂和松香热聚物松香皂和松香热聚物等等v掺量为掺量为

49、0.005%-0.012%0.005%-0.012%v引入引入 D=0.05-1.25mm D=0.05-1.25mm 的气泡的气泡v使混凝土含气量达到使混凝土含气量达到 2%-6%2%-6%缓凝剂缓凝剂速凝剂速凝剂红星红星型型国产国产711 型型喷射混凝土、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 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

50、U型膨胀剂等性能性能掺量10%-15%，抗渗性提高v 硬化的混凝土必须有足够的外力以承受结构荷载所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。造成的应力。强强 度度耐久性耐久性v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： 冻融循环冻融循环 干湿交替干湿交替 腐蚀和化学侵蚀腐蚀和化学侵蚀 项目七项目七 混凝土的质量控制与评定混凝土的质量控制与评定1、混凝土的质量包括以下内容：、混凝土的质量包括以下内容：v由于外部荷载和混凝土自身的化学反应作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用，合格的混凝土应该有最小的收缩或膨胀。胀。体积

51、稳定性体积稳定性 说明：由于抗压强度越高的混凝土其耐久性、说明：由于抗压强度越高的混凝土其耐久性、体积稳定性越好，故抗压强度能较好的反应混凝土体积稳定性越好，故抗压强度能较好的反应混凝土的整体质量状况。所以工程中以抗压强度作为评定的整体质量状况。所以工程中以抗压强度作为评定混凝土质量的主要依据。混凝土质量的主要依据。2混凝土质量的统计评定混凝土质量的统计评定 优良一般2020C20C20混凝土强度标准差(MPa)商品混凝土厂和预制混凝土构件厂3.03.54.05.0集中搅拌混凝土的施工现场3.54.04.55.5强度等于或大于混凝土强度等级值的百分率P(%)商品混凝土厂、预制混凝土构件厂及集中

52、搅拌混凝土的施工现场95851、强度平均值、强度平均值( )表示一批试件强度的算术平均值：表示一批试件强度的算术平均值： 式中：式中：n试件组数；试件组数；fcu,i第第i组试验值。组试验值。2、标准差、标准差() 标准差反映了一组数据偏离平均值的偏差，标准差反映了一组数据偏离平均值的偏差，越小，则质量越稳定越小，则质量越稳定均匀，生产水平越高。均匀，生产水平越高。3、变异系数、变异系数(Cv)变异系数反映出单位强度的偏差，一兆帕偏差多少。变异系数反映出单位强度的偏差，一兆帕偏差多少。 4、强度保证率、强度保证率(P)指混凝土强度总体分布中，不小于设计要求的强度等级标准值指混凝土强度总体分布中

53、，不小于设计要求的强度等级标准值(fcu,k)的概率的概率P(%)，可根据统计周期内，混凝土试件强度不低于要求强度，可根据统计周期内，混凝土试件强度不低于要求强度等级标准值的组数与试件总数之比求得等级标准值的组数与试件总数之比求得3、混凝土的配制强度（、混凝土的配制强度（重点介绍）重点介绍） tffk ,cuo ,cu n我国目前规定，设计要求的混凝土配置强度保证我国目前规定，设计要求的混凝土配置强度保证率为率为95%，t=1.645。（。（混凝土强度保证率混凝土强度保证率 P% 是指是指混凝土强度总体中大于设计强度等级的概率。）混凝土强度总体中大于设计强度等级的概率。） n即混凝土的配置强度

54、计算公式：即混凝土的配置强度计算公式： 6451.ffk ,cuo ,cu 混凝土的配置强度计算公式混凝土的配置强度计算公式：，可查表，可查表表示混凝土强度标准差表示混凝土强度标准差；表示混凝土的设计强度表示混凝土的设计强度；表示混凝土的配置强度表示混凝土的配置强度 k ,cuo ,cuk ,cuo ,cuff.ff6451 混凝土强度等级混凝土强度等级 C10C20 4.0 C20C35 5.0 C35 6.0)MPa(值值 项目八项目八 普通混凝土的配合比设计普通混凝土的配合比设计 (1) 配合比的定义：配合比的定义： 指的是混凝土组成材料中各组成材料（水泥、水、砂子和指的是混凝土组成材料

55、中各组成材料（水泥、水、砂子和石子）用量之比；石子）用量之比；（2）配合比的表示方法：）配合比的表示方法： 通常用通常用1m3混凝土各材料的质量来表示，如混凝土各材料的质量来表示，如1m3混凝土中，混凝土中，水泥：水泥：300kg, 水：水：180kg,砂子砂子:720kg,石子石子:2400kg;或以各种组成材料用量的比例来表示：或以各种组成材料用量的比例来表示：水泥：砂：石水泥：砂：石=1：2.4：4，水灰比为，水灰比为0.60，其中水泥为，其中水泥为300kg（3）普通混凝土设计的基本要求：）普通混凝土设计的基本要求： （a）满足混凝土拌合物）满足混凝土拌合物和易性和易性的要求；的要求；

56、 (b）满足结构要求的）满足结构要求的强度等级强度等级；（c）满足与使用环境相适应的）满足与使用环境相适应的耐久性耐久性要求要求（4）配合比设计的三个重要参数：）配合比设计的三个重要参数：（a）水灰比）水灰比W/C：表示水与水泥的用量之比；表示水与水泥的用量之比；（b）单位用水量：）单位用水量：指的是指的是1m3混凝土中水的用量混凝土中水的用量（c）砂率：）砂率：%mmms100 石石砂砂砂砂 （5）基本设计资料的收集包含如下内容）基本设计资料的收集包含如下内容：1）混凝土的设计强度；）混凝土的设计强度；2）混凝土的耐久性设计要求；）混凝土的耐久性设计要求；3）原材料的品种以及物理性质：）原材

57、料的品种以及物理性质：水泥：水泥：水泥品种，实测强度，水泥品种，实测强度， 密度；密度；砂子：砂子：级配和粗细情况，表观密度；级配和粗细情况，表观密度；石子：石子：品种（卵石或碎石）、最大粒径、表观品种（卵石或碎石）、最大粒径、表观密度；密度；水水：来源（自然水或天然水）、密度：来源（自然水或天然水）、密度103kg/m3普通混凝土配合比设计的方法与步骤普通混凝土配合比设计的方法与步骤一、初步配合比的设计：一、初步配合比的设计： 主要是利用主要是利用经验公式或经验资料经验公式或经验资料而获得的初而获得的初步配合比步配合比；二、实验室配合比的设计：二、实验室配合比的设计： 由初步配合比出发，经过

58、实验调整，得出由初步配合比出发，经过实验调整，得出满满足和易性、强度等要求足和易性、强度等要求的配合比；的配合比；三、施工配合比的设计：三、施工配合比的设计：考虑砂、石的考虑砂、石的含水率含水率，计算出满足施工要求的配合比计算出满足施工要求的配合比一、一、 初步配合比的设计：初步配合比的设计：1， 确定水灰比确定水灰比W/C:（1）定义：）定义： 水灰比表示混凝土中水的用量与水泥用量之水灰比表示混凝土中水的用量与水泥用量之比；比；（2）影响：）影响：水灰比的大小直接影响到混凝土的水灰比的大小直接影响到混凝土的强度强度和和耐耐久性久性。（3）水灰比越小，强度越高，而且耐久性越好，但水灰水灰比越小

59、，强度越高，而且耐久性越好，但水灰比过小，则耗用水泥过多，不但提高了成本，而且在比过小，则耗用水泥过多，不但提高了成本，而且在混凝土硬化过程中增大了水化热；混凝土硬化过程中增大了水化热；（4）因此，确定水灰比应分别根据因此，确定水灰比应分别根据强度强度和和耐久性耐久性两方面两方面来考虑：来考虑：）（ 1645. 1,kcuocuff混凝土强度等混凝土强度等级级 C7.5C20 4.0 C20C35 5.0 C35 6.0)(MPa值混凝土的配置强度公式如下：混凝土的配置强度公式如下：，可查表表示混凝土强度标准差；表示混凝土的配置强度o ,cuf；表示混凝土的设计强度k,cuf（a）求满足强度要

60、求的水灰比（）求满足强度要求的水灰比（W/C）混凝土的配置强度与水灰比（混凝土的配置强度与水灰比（W/C）的关）的关系为系为：).(W/C(ffbcea,cu20 ；采用卵石时，采用卵石时，；采用碎石时，采用碎石时，品种有关；品种有关；为回归系数，与石子的为回归系数，与石子的330480070460.,.,.,bababa 表示混凝土的灰水比；表示混凝土的灰水比；表示水泥的强度等级；表示水泥的强度等级；表示水泥的实测强度，表示水泥的实测强度，W/Cff.ffg,ceg,cecece131 由上述公式（由上述公式（1）、（）、（2）可求得满足）可求得满足强度要求的水灰比强度要求的水灰比（W/C）