水泥混凝土与砂浆

1、水泥混凝土与砂浆水泥混凝土与砂浆建建筑筑材材料料建筑材料建筑材料2 混凝土组成材料混凝土组成材料 混凝土的主要技术性质混凝土的主要技术性质 混凝土的质量控制混凝土的质量控制 混凝土的配合比设计混凝土的配合比设计 特种混凝土特种混凝土 建筑砂浆建筑砂浆主要内容主要内容建筑材料建筑材料3基本要求基本要求| 教学目标教学目标z掌握混凝土的组成材料、主要技术性质及其影响因素；掌握混凝土的组成材料、主要技术性质及其影响因素；z掌握普通混凝土的配合比设计方法；掌握普通混凝土的配合比设计方法；z掌握砌筑砂浆的组成材料、技术性质、配合比及其应用；掌握砌筑砂浆的组成材料、技术性质、配合比及其应用；z了解其它品种

2、混凝土的特性、抹面砂浆、干拌砂浆及其了解其它品种混凝土的特性、抹面砂浆、干拌砂浆及其他特种砂浆的性能与应用。他特种砂浆的性能与应用。| 教学重点教学重点z普通混凝土的组成材料、主要技术性能、配合比设计普通混凝土的组成材料、主要技术性能、配合比设计 z砂浆的主要技术性质砂浆的主要技术性质建筑材料建筑材料4| 混凝土的概念混凝土的概念| 混凝土的起源混凝土的起源| 混凝土的发展历史混凝土的发展历史| 混凝土的应用领域混凝土的应用领域| 混凝土的分类混凝土的分类| 混凝土的特性混凝土的特性第一节第一节 混凝土概述混凝土概述 建筑材料建筑材料5v 混凝土是指由胶凝材料，粗、细骨混凝土是指由胶凝材料，粗

3、、细骨料，水及其他材料，按适当的比例配制料，水及其他材料，按适当的比例配制, , 再经凝结硬化而成的人工石材。再经凝结硬化而成的人工石材。v 其中应用最广泛的是以水泥为胶凝其中应用最广泛的是以水泥为胶凝材料材料, ,以砂石为骨料以砂石为骨料, ,加水拌和而成的拌加水拌和而成的拌和物和物, ,经一定时间而成的水泥混凝土经一定时间而成的水泥混凝土普通混凝土。普通混凝土。混凝土截面图混凝土截面图建筑材料建筑材料6v 混凝土的起源可以追溯到埃及金字塔（最新研究认混凝土的起源可以追溯到埃及金字塔（最新研究认为金字塔石料不是天然材料，而是用黏土、石灰等材料为金字塔石料不是天然材料，而是用黏土、石灰等材料制

4、备而成的人工材料）、古罗马时代宫殿的落成。制备而成的人工材料）、古罗马时代宫殿的落成。v八十年代，我国甘肃省秦安县大地湾新时期遗址出八十年代，我国甘肃省秦安县大地湾新时期遗址出土了土了5 5千年前的混凝土千年前的混凝土100M100M3 3，其抗压强度为，其抗压强度为10MPa10MPa。建筑材料建筑材料7v泥结卵石泥结卵石v原始水硬性胶材原始水硬性胶材v现代混凝土现代混凝土建筑材料建筑材料8v 目前混凝土的用量约为目前混凝土的用量约为120120亿吨，是世界上用量最大亿吨，是世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

5、围还会增加。及应用范围还会增加。v混凝土广泛应用于工业和民用建筑、道路、桥梁、隧混凝土广泛应用于工业和民用建筑、道路、桥梁、隧道等土木工程领域。道等土木工程领域。中国第一条海底隧道中国第一条海底隧道东海大桥东海大桥建筑材料建筑材料9v 按表观密度分按表观密度分重砼重砼 2600kg/m3普通砼普通砼 19502500kg/m3轻砼轻砼 1950kg/m3 低强度混凝土低强度混凝土 20MPa中强度混凝土中强度混凝土 2060MPa高强度混凝土高强度混凝土 60MPa超高强度混凝土超高强度混凝土 80MPav 按强度分按强度分v 按胶材分按胶材分水泥混凝土水泥混凝土沥青混凝土沥青混凝土石膏混凝土

6、等石膏混凝土等建筑材料建筑材料10v混凝土在土建工程中能够得到广泛应用，是由于它具混凝土在土建工程中能够得到广泛应用，是由于它具有优越的技术性能及良好的经济效益。有优越的技术性能及良好的经济效益。v具有如下优点：具有如下优点：v具有如下缺点：具有如下缺点：|原材料来源丰富原材料来源丰富|性能可调性能可调|塑性良好塑性良好|可用钢筋增强可用钢筋增强|久性良好久性良好|经济性好经济性好|工艺简单工艺简单|利于环保利于环保|自重大自重大|脆性脆性|抗拉强度低，变形小抗拉强度低，变形小|收缩及裂缝现象收缩及裂缝现象|破损修复难度大破损修复难度大建筑材料建筑材料11| 概述概述| 组成材料组成材料u 水

7、泥水泥u 骨料骨料u 水水u 外加剂外加剂u 掺合料掺合料第二节第二节 混凝土的组成材料混凝土的组成材料 建筑材料建筑材料12v 水泥浆体水泥浆体: :硬化前硬化前: :润滑润滑硬化前硬化前: :胶结和填充胶结和填充v 砂砂: :填充粗骨料空隙填充粗骨料空隙 减少水泥浆干缩。减少水泥浆干缩。v 石石: :起骨架作用，坚固耐久。起骨架作用，坚固耐久。v 外加剂外加剂: :改善、调节混凝土的性能改善、调节混凝土的性能砼砼 的的 结结 构构建筑材料建筑材料13v品种的选择：品种的选择：应当根据混凝土工程特点，工程的环境条件应当根据混凝土工程特点，工程的环境条件及施工条件，结合各种水泥特性进行合理的及

8、施工条件，结合各种水泥特性进行合理的选择（见下表）选择（见下表）工程中最常用的是六大水泥工程中最常用的是六大水泥 v强度等级的选择强度等级的选择应当与混凝土的设计强度等级相适应应当与混凝土的设计强度等级相适应原则：高对高，低对低原则：高对高，低对低约为混凝土强度等级的约为混凝土强度等级的1.01.01.51.5倍倍建筑材料建筑材料14常用水泥混凝土的选用参考表常用水泥混凝土的选用参考表水泥品种水泥品种使用部位及环境使用部位及环境硅酸盐硅酸盐水泥水泥普通普通水泥水泥矿渣矿渣水泥水泥火山灰火山灰水泥水泥粉煤灰粉煤灰水泥水泥工工程程特特点点1.1.厚大体积混凝土厚大体积混凝土2.2.快硬混凝土快硬混

9、凝土3.3.高强（高于高强（高于C40C40）混凝土）混凝土4.4.有抗渗要求的混凝土有抗渗要求的混凝土5.5.耐磨混凝土耐磨混凝土环环境境条条件件1.1.在普通气候环境中混凝土在普通气候环境中混凝土2.2.在干躁环境中混凝土在干躁环境中混凝土3.3.在高湿度环境中或永远在水下混凝土在高湿度环境中或永远在水下混凝土4.4.在严寒地区的露天混凝土，寒冷地区处在在严寒地区的露天混凝土，寒冷地区处在水位升降范围内的混凝土水位升降范围内的混凝土5.5.严寒地区在水位升降范围内的混凝土严寒地区在水位升降范围内的混凝土注：号表示优先选用；注：号表示优先选用；表示可以使用；表示可以使用；表示不得使用。表示不

10、得使用。建筑材料建筑材料15（1 1）强度）强度（2 2）坚固性）坚固性（3 3）级配）级配（4 4）最大粒径的选择）最大粒径的选择（5 5）表面特征和形状）表面特征和形状 （6 6）有害杂质的含量）有害杂质的含量（7 7）碱活性检验）碱活性检验（1 1）级配和细度模数）级配和细度模数（2 2）有害杂质的含量）有害杂质的含量 1 1）含泥量和泥块含量）含泥量和泥块含量 2 2）云母含量）云母含量 3 3）轻物质含量）轻物质含量 4 4）有机质含量）有机质含量 5 5）硫化物和硫酸盐含量）硫化物和硫酸盐含量需要测定需要测定表观密度表观密度建筑材料建筑材料16v拌和用水水质不纯引起的危害：拌和用水

11、水质不纯引起的危害： 影响混凝土的和易性和凝结；影响混凝土的和易性和凝结； 有损于混凝土强度发展；有损于混凝土强度发展； 降低混凝土耐久性降低混凝土耐久性, ,加快钢筋腐蚀加快钢筋腐蚀, ,导致钢筋脆断；导致钢筋脆断； 使混凝土表面出现污斑。使混凝土表面出现污斑。v为保证混凝土的质量和耐久性，必须使用合格水。为保证混凝土的质量和耐久性，必须使用合格水。 水的分类：饮用水、地表水、地下水、海水以及经适当水的分类：饮用水、地表水、地下水、海水以及经适当 处理或处置后的工业废水。处理或处置后的工业废水。 要求：能饮用的水均能用于制备砼。要求：能饮用的水均能用于制备砼。建筑材料建筑材料17v案例：案例

12、： 某糖厂建宿舍，以自来水拌制混凝土，浇注后用曾装食某糖厂建宿舍，以自来水拌制混凝土，浇注后用曾装食糖的麻袋覆盖于混凝土表面，再淋水养护。后发现该水糖的麻袋覆盖于混凝土表面，再淋水养护。后发现该水泥混凝土两天仍未凝结，而水泥经检验无质量问题，请泥混凝土两天仍未凝结，而水泥经检验无质量问题，请分析此异常现象的原因。分析此异常现象的原因。 v分析：分析： 由于养护水淋于曾装食糖的麻袋，养护水已成糖水，而由于养护水淋于曾装食糖的麻袋，养护水已成糖水，而含糖份的水对水泥的凝结有抑制作用，故使混凝土凝结含糖份的水对水泥的凝结有抑制作用，故使混凝土凝结异常。异常。 建筑材料建筑材料18|外加剂概述外加剂概

13、述|常用外加剂常用外加剂建筑材料建筑材料19v定义：定义：混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中 掺入的，用以改善混凝土性能的物质。掺入的，用以改善混凝土性能的物质。v掺量：掺量：一般情况一般情况水泥质量的水泥质量的5%5%。v分类：分类： 按化学成分分为按化学成分分为 按功能分为按功能分为无机化合物，多为电解质盐类无机化合物，多为电解质盐类有机化合物，多为表面活性有机化合物，多为表面活性有机无机复合物。有机无机复合物。改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。调节混凝土凝结时间，硬化性能的外加剂调节混凝土凝结时间，硬化性能的外加剂改善混

14、凝土耐久性能的外加剂。改善混凝土耐久性能的外加剂。改善混凝土其他性能的外加剂改善混凝土其他性能的外加剂建筑材料建筑材料20常用外加剂常用外加剂v定义：定义：减水剂是指在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减水剂是指在混凝土坍落度基本相同的条件下，能 减少拌合用水量的外加剂。减少拌合用水量的外加剂。v机理机理：v技术经济效益技术经济效益 工作性、水泥用量不变，可以减少用水量，提高混凝土强工作性、水泥用量不变，可以减少用水量，提高混凝土强度；度； 用水量、水泥用量不变用水量、水泥用量不变, ,可增大混凝土的流变性；可增大混凝土的流变性； 工作性、强度不变工作性、强度不变, ,可节约水泥用量。可节约水泥

15、用量。v种类种类 木质素磺酸盐类木质素磺酸盐类 聚烷基芳族磺酸盐类聚烷基芳族磺酸盐类 三氯氰氨胶甲醛树脂磺酸盐类三氯氰氨胶甲醛树脂磺酸盐类建筑材料建筑材料21常用外加剂常用外加剂v定义：定义：能加速混凝土早期强度发展的外加剂能加速混凝土早期强度发展的外加剂v机理：机理：早强剂对水泥中的硅酸三钙和硅酸二钙等矿物的水化早强剂对水泥中的硅酸三钙和硅酸二钙等矿物的水化有催化作用，能加速水泥的水化和硬化，而具有早强有催化作用，能加速水泥的水化和硬化，而具有早强的作用。的作用。v作用作用 掺加三乙醇胺复合早强剂能提高砼的早期强度（掺加三乙醇胺复合早强剂能提高砼的早期强度（2d2d强强度）度）40%40%以

16、上，使砼达到以上，使砼达到28d28d强度的养护时间缩短强度的养护时间缩短1/21/2。常用于混凝土快速低温施工。常用于混凝土快速低温施工。v种类种类 通常采用复合早强剂，可以获得更为有效的早强作用通常采用复合早强剂，可以获得更为有效的早强作用 常用的早强剂有三类：无机盐类、有机盐类和有机复常用的早强剂有三类：无机盐类、有机盐类和有机复合早强剂。合早强剂。 建筑材料建筑材料22v定义：定义：引气剂是指在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分引气剂是指在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分 布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。 v机理：机理：引气剂为憎水性表面活性物质，能降

17、低水泥引气剂为憎水性表面活性物质，能降低水泥- -水水- -空气的空气的界面能；界面能；由于它的定向排列，形成单分子吸附膜提高泡膜的强度，由于它的定向排列，形成单分子吸附膜提高泡膜的强度，并使气泡排开水分而吸着固相粒子表面；并使气泡排开水分而吸着固相粒子表面；因而能使搅拌过程混进的空气形成微小而稳定的气泡、因而能使搅拌过程混进的空气形成微小而稳定的气泡、均匀分布于混凝土中。均匀分布于混凝土中。v 常用种类常用种类松香热聚物松香热聚物烷基磺酸钠烷基磺酸钠烷基苯碳酸钠烷基苯碳酸钠常用外加剂常用外加剂建筑材料建筑材料23v适宜掺加量：适宜掺加量：为水泥用量的为水泥用量的0.005%0.005%0.0

18、1%0.01%混凝土中含气量为混凝土中含气量为3%3%6%6%）v作用：作用：由于气泡的存在，可改善新拌混凝土的和易性；减少由于气泡的存在，可改善新拌混凝土的和易性；减少泌水和离析对硬化后的混凝土；泌水和离析对硬化后的混凝土；由于气泡彼此隔离，切断毛细孔通道，使水分不易渗由于气泡彼此隔离，切断毛细孔通道，使水分不易渗入；入；又可缓冲其结冰膨胀的作用又可缓冲其结冰膨胀的作用因而提高混凝土的抗冻性、抗渗性和抗蚀性。因而提高混凝土的抗冻性、抗渗性和抗蚀性。v缺点缺点由于气泡的存在，混凝土强度有些降低。由于气泡的存在，混凝土强度有些降低。 常用外加剂常用外加剂建筑材料建筑材料24v定义：定义：指能延长

19、混凝土凝结时间，对混凝土后期物理力指能延长混凝土凝结时间，对混凝土后期物理力 学性能无不利影响的外加剂。学性能无不利影响的外加剂。v机理机理在水泥及其水化物表面上的吸附作用；在水泥及其水化物表面上的吸附作用；与水泥反应生成不溶层而达到缓凝的效果。与水泥反应生成不溶层而达到缓凝的效果。v常用缓凝剂的种类：常用缓凝剂的种类：羟基羧酸盐，如酒石酸、酒石酸甲纳、柠檬酸等羟基羧酸盐，如酒石酸、酒石酸甲纳、柠檬酸等多羟基碳水化合物，如糖蜜、含氧有机酸、多元醇多羟基碳水化合物，如糖蜜、含氧有机酸、多元醇无机化合物无机化合物 如如Na3PO4Na3PO4、Na2B4O7Na2B4O7、Na2SO4Na2SO4

20、等。等。v应用：应用：用于桥梁大体积混凝土工程用于桥梁大体积混凝土工程可延缓混凝土的凝结时间，可延缓混凝土的凝结时间， 保持工作性，延长放热保持工作性，延长放热时间，消除或减少裂缝，保证结构整体性。时间，消除或减少裂缝，保证结构整体性。常用外加剂常用外加剂建筑材料建筑材料25v掺合料品种：掺合料品种：粉煤灰：粉煤灰：火力发电厂煤粉炉烟道气体中收集的粉末火力发电厂煤粉炉烟道气体中收集的粉末超细矿渣粉：超细矿渣粉：是指符合是指符合GB/T 203GB/T 203标准规定的粒化高炉标准规定的粒化高炉矿渣经干燥、粉磨（或添加少量石膏一起粉磨）达到相矿渣经干燥、粉磨（或添加少量石膏一起粉磨）达到相当细度

21、且符合相应活性指数的粉体。当细度且符合相应活性指数的粉体。硅粉：硅粉：在冶炼铁合金或工业硅时，由烟道排出的硅蒸气在冶炼铁合金或工业硅时，由烟道排出的硅蒸气经收尘装置收集而得的粉尘经收尘装置收集而得的粉尘沸石粉：沸石粉：天然的沸石岩磨细而成的一种火山灰质铝硅酸天然的沸石岩磨细而成的一种火山灰质铝硅酸矿物掺合料矿物掺合料v作用：作用：合理使用掺合料可以利用工业废弃物、节省水泥；合理使用掺合料可以利用工业废弃物、节省水泥；具有很高的火山灰活性，可以改善混凝土的性能；具有很高的火山灰活性，可以改善混凝土的性能；掺合料已成为有发展前途的混凝土的一种组分。掺合料已成为有发展前途的混凝土的一种组分。建筑材料

22、建筑材料26v案例：案例： 某工程使用等量的某工程使用等量的42.542.5普通硅酸盐水泥粉煤灰配制普通硅酸盐水泥粉煤灰配制C25C25混凝土，工地现场搅拌，为赶进度搅拌时间较短。拆混凝土，工地现场搅拌，为赶进度搅拌时间较短。拆模后检测，发觉所浇筑的混凝土强度波动大，部分低模后检测，发觉所浇筑的混凝土强度波动大，部分低于所要求的混凝土强度指标，请分析原因。于所要求的混凝土强度指标，请分析原因。v分析：分析： 该混凝土强度等级较低，而选用的水泥强度等级较高，该混凝土强度等级较低，而选用的水泥强度等级较高，故使用了较多的粉煤灰作掺合剂。由于搅拌时间较短，故使用了较多的粉煤灰作掺合剂。由于搅拌时间较

23、短，粉煤灰与水泥搅拌不够均匀，导致混凝土强度波动大，粉煤灰与水泥搅拌不够均匀，导致混凝土强度波动大，以致部分混凝土强度未达要求。以致部分混凝土强度未达要求。建筑材料建筑材料27第三节第三节 混凝土的技术性质混凝土的技术性质 建筑材料建筑材料28| 和易性概述和易性概述| 和易性的测试方法和易性的测试方法| 和易性的选择与分类和易性的选择与分类| 和易性的主要影响因素和易性的主要影响因素| 和易性的提高措施和易性的提高措施建筑材料建筑材料291. 和易性概述和易性概述 v新拌混凝土：新拌混凝土：硬化前的混凝土，又称混凝土拌合物。硬化前的混凝土，又称混凝土拌合物。v和易性定义：和易性定义：指混凝土

24、拌合物易于施工操作（拌合指混凝土拌合物易于施工操作（拌合 运输、浇灌、捣实）并能获致质量均运输、浇灌、捣实）并能获致质量均 匀、成型密实的性能。匀、成型密实的性能。v和易性综合含义和易性综合含义流动性流动性粘聚性粘聚性保水性保水性建筑材料建筑材料301. 和易性概述和易性概述 建筑材料建筑材料312. 和易性测试方法和易性测试方法 v指标：指标：定量测定坍落度定量测定坍落度定性判断粘聚性和保水性定性判断粘聚性和保水性v试验方法试验方法|和易性可采用坍落度试验和维勃稠度试验两种方法进行。和易性可采用坍落度试验和维勃稠度试验两种方法进行。建筑材料建筑材料32v试验方法试验方法：将新拌混凝土装入坍落

25、度筒内后再：将新拌混凝土装入坍落度筒内后再拔去坍落度筒，并在新拌混凝土顶上置一透明拔去坍落度筒，并在新拌混凝土顶上置一透明圆盘。开动振动台并记录时间。圆盘。开动振动台并记录时间。v指标：指标：维勃稠度值：从开始振动至透明圆盘底面维勃稠度值：从开始振动至透明圆盘底面被水泥浆布满瞬间止，所经历的时间。被水泥浆布满瞬间止，所经历的时间。单位：单位：s sv适用范围适用范围：适用于骨料适用于骨料D D不大于不大于31.5mm31.5mm维勃稠度在维勃稠度在5 530s30s之间。之间。2. 和易性测试方法和易性测试方法 建筑材料建筑材料333. 和易性的选择和分类和易性的选择和分类 v总原则：总原则：

26、在不影响施工操作和保证密实成型的前提下，尽量选择在不影响施工操作和保证密实成型的前提下，尽量选择 较小的流动度。较小的流动度。v选择选择：依据结构物的断面尺寸、钢筋配置的疏密、捣实的机械依据结构物的断面尺寸、钢筋配置的疏密、捣实的机械 类型和施工方法等来选择。类型和施工方法等来选择。一般对无筋大结构、钢筋配置稀疏易于施工的结构，尽一般对无筋大结构、钢筋配置稀疏易于施工的结构，尽 可能选用较小的坍落度，以节约水泥。可能选用较小的坍落度，以节约水泥。对断面尺寸较小、形状复杂或配筋特密的结构，则应选对断面尺寸较小、形状复杂或配筋特密的结构，则应选 用较大的坍落度，可易于浇捣密实，以保证施工质量。用较

27、大的坍落度，可易于浇捣密实，以保证施工质量。建筑材料建筑材料343. 和易性的选择和分类和易性的选择和分类 坍落度坍落度（mmmm）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泵送、不易浇注的窄面及钢筋密布的结构密布的结构100100150150流动性流动性泵送、不易浇注的窄面及钢筋泵送、不易浇注的窄面及钢筋密布的结构密布的结构101090mm90mm塑性塑性普通结构，最常用普通结构，最常用1010低塑性低塑性强力振捣，预制构件及基础、强力振捣，预制构件及基础、无筋的厚大结构等无筋的厚大结构等建筑材料建筑材料354. 和易性的影响因素和易性的影响因

28、素 v 组成材料的影响组成材料的影响水泥浆的数量水泥浆的数量水泥浆的稠度（水灰比）水泥浆的稠度（水灰比）砂率砂率水泥品种水泥品种集料的性质集料的性质外加剂外加剂v环境因素的影响环境因素的影响时间时间温度温度建筑材料建筑材料365. 提高和易性的措施提高和易性的措施 v 当坍落度偏小时，保持水灰比不变，增加水浆总当坍落度偏小时，保持水灰比不变，增加水浆总量量v 当坍落度偏大时，保持砂率不变，增加砂石总量当坍落度偏大时，保持砂率不变，增加砂石总量v 合理选择砂率合理选择砂率v 改善骨料级配改善骨料级配v 选择较大粒径的骨料选择较大粒径的骨料v 掺加外加剂和掺和料掺加外加剂和掺和料建筑材料建筑材料3

29、7建筑材料建筑材料38工程上采用破坏试验法来测混凝土的强度工程上采用破坏试验法来测混凝土的强度 定性角度定性角度: 混凝土的强度可定义为混凝土的强度可定义为混凝土抵抗混凝土抵抗 外力而不受破坏的能力外力而不受破坏的能力。 混凝土的强度就是混凝土的强度就是混凝土发生破坏混凝土发生破坏 的极限应力值的极限应力值。 定量角度定量角度:1. 混凝土强度的定义混凝土强度的定义建筑材料建筑材料39 (1) (1)混凝土立方体抗压强度混凝土立方体抗压强度 (2)(2)混凝土轴心抗压强度混凝土轴心抗压强度 2. 混凝土强度的分类混凝土强度的分类建筑材料建筑材料40定定 义义: :将新拌混凝土制成边长为将新拌混

30、凝土制成边长为150150的立方体的立方体试试 件件，在标准养护，在标准养护条件条件（温度士（温度士2 2，相，相 对湿度对湿度9595以上）下，养护至以上）下，养护至2828龄期，按照龄期，按照 标准的标准的试验方法试验方法测定的抗压强度，称为混凝土测定的抗压强度，称为混凝土 立方体抗压强度立方体抗压强度, ,简称立方体抗压强度。简称立方体抗压强度。代表符号代表符号: :f fcccc(1) 混凝土立方体抗压强度混凝土立方体抗压强度建筑材料建筑材料41 非标准试件非标准试件: :图图3 3 边长边长150mm150mm的立方体试件的立方体试件200mm200mm200mm200mm100mm

31、100mm100mm100mm150mm150mm150mm150mm 标标 准准 试试 件件: :图图4 4 边长边长100mm 100mm 、200mm200mm的立方体试件的立方体试件换算系数：换算系数：0.950.95换算系数：换算系数：1.051.05(1) 混凝土立方体抗压强度混凝土立方体抗压强度建筑材料建筑材料42骨料最大粒径骨料最大粒径（mm）试件尺寸（试件尺寸（mm）换算系数换算系数301001001000.95401501501501602002002001.05试件的选取可依据粗骨料的试件的选取可依据粗骨料的最大粒径最大粒径来定：来定：(1) 混凝土立方体抗压强度混凝土立

32、方体抗压强度建筑材料建筑材料43 标准养护：标准养护：蒸压养护蒸压养护:同条件养护：同条件养护： 把试件放在与把试件放在与工程环境相同工程环境相同的条件下进行的养护的条件下进行的养护 在在自然条件自然条件下进行的养护下进行的养护蒸汽养护：蒸汽养护： 养护条件养护条件 自然养护：自然养护： 加速养护加速养护温度温度士士22，相对湿度相对湿度9595以上以上（定期洒水）（定期洒水） 在在大于大于1atm 1atm 、大于、大于100100的蒸汽中进的蒸汽中进 行养护行养护在在1atm1atm、100100以下的蒸汽中进行的以下的蒸汽中进行的养护养护(1) 混凝土立方体抗压强度混凝土立方体抗压强度建

33、筑材料建筑材料44 标准龄期：标准龄期：2828天天图图5强度随龄期的变化强度随龄期的变化 龄期龄期强度龄期 / d28147365 规规 律律:(1) 混凝土立方体抗压强度混凝土立方体抗压强度建筑材料建筑材料45 试件湿度：试件湿度： 加载速度：加载速度：表面擦干，即可测定表面擦干，即可测定 0.3 0.30.80.8a/sa/sC30：0.30.5a/sC30：0.50.8a/s 试验方法试验方法(1) 混凝土立方体抗压强度混凝土立方体抗压强度建筑材料建筑材料46 平均值：平均值： 中间值：中间值： 无代表值无代表值： 100%15%最大值（或最小值） 中间值中间值100%15%最大值（和

34、最小值） 中间值中间值100%15%最大值（和最小值） 中间值中间值 立方体抗压强度代表值立方体抗压强度代表值取值取值定义定义: :一组（三个）试件抗压强度测定值的一组（三个）试件抗压强度测定值的算术平均值算术平均值 或中间值或中间值。建筑材料建筑材料47 立方体抗压强度标准值是具有不低于立方体抗压强度标准值是具有不低于 强度保证率强度保证率的立方体抗压强度值。的立方体抗压强度值。代表符号：代表符号：f fcu,kcu,k图图6 强度的正态分布图强度的正态分布图建筑材料建筑材料48十六个强度等级：十六个强度等级： 7.57.5、1010、1515、C20C20、C25C25、C30C30、 3

35、5 35 、C40C40、C45C45、C50C50、C55C55、6060、 6565、7070、7575、8080 C40C40表示混凝土立方体抗压强度标准值表示混凝土立方体抗压强度标准值 fcufcu，k k4040a a，也即对所成型混凝土，也即对所成型混凝土， 其强度高于其强度高于4040a a的概率大于的概率大于9595。 强度等级强度等级表示方法：表示方法： f fcucu，k k 举举 例例：建筑材料建筑材料49定定 义：义：将新拌混凝土制成将新拌混凝土制成150150150150300mm300mm的的棱柱棱柱 体试件，体试件，在在标准养护条件标准养护条件下，养护至下，养护至

36、2828龄龄 期，期，按照按照的试验方法的试验方法测定其抗压强度，测定其抗压强度， 此值称为此值称为轴心抗压强度轴心抗压强度。代表符号：代表符号：fcpfcp(2) 混凝土轴心抗压强度混凝土轴心抗压强度建筑材料建筑材料503000mm150mm150mm200mm100mm100mm 试件试件标标 准准 试试 件：件：非非 标标 准准 试试 件：件：图图7 1507 150150150300mm300mm的棱柱体的棱柱体图图8 1008 100100100200mm200mm、200 200 200 200 400mm400mm的棱柱体的棱柱体换算系数：换算系数：0.950.95400mm20

37、0mm200mm换算系数：换算系数：1.051.05(2) 混凝土轴心抗压强度混凝土轴心抗压强度建筑材料建筑材料51 在在fcc=10-55fcc=10-55a a时，时，fcpfcp（0.7-0.80.7-0.8）fccfcc fcc和和fcp的关系的关系(2) 混凝土轴心抗压强度混凝土轴心抗压强度建筑材料建筑材料52强强度度理理论论3. 影响混凝土强度的因素影响混凝土强度的因素宏观力学理论：宏观力学理论：细观力学理论：细观力学理论：水泥石相水泥石相骨料相骨料相界面过渡区相界面过渡区相混凝土是一个均质各相同性的材料。混凝土是一个均质各相同性的材料。混凝土并非均质体，各组成相对混混凝土并非均质

38、体，各组成相对混凝土的强度都有影响。凝土的强度都有影响。 图图9 硬化混凝土结构硬化混凝土结构建筑材料建筑材料53水泥强度等级水泥强度等级水水 灰灰 比比骨骨 料料养护制度养护制度龄龄 期期测试条件测试条件3. 混凝土强度的影响因素混凝土强度的影响因素建筑材料建筑材料54 鲍罗米经验公式：鲍罗米经验公式：fcufcu混凝土混凝土28d28d抗压强度，抗压强度，MPa;MPa;A A、BB回归系数，回归系数， fcefce水泥水泥28d28d抗压强度抗压强度实测值实测值,MPa;,MPa;C/WC/W灰水比灰水比( (水泥与水质量比水泥与水质量比); ); (1) 水泥强度等级与水灰比水泥强度等

39、级与水灰比建筑材料建筑材料55 骨料的强度骨料的强度 骨料的表面状态骨料的表面状态 骨料的粒形骨料的粒形(2) 骨料骨料建筑材料建筑材料56|骨料的强度骨料的强度z 趋势：趋势：z 原因原因：!:对高性能和低对高性能和低W/C的的 混凝土影响显著混凝土影响显著,但但对普通混对普通混凝土影响不大凝土影响不大.为什么为什么？骨料的强度骨料的强度，所配制的混凝土强度，所配制的混凝土强度骨架作用骨架作用(2) 骨料骨料建筑材料建筑材料57|骨料的表面状态骨料的表面状态z 趋势：趋势： z 原因：原因：碎石碎石混凝土的强度混凝土的强度高于高于卵石卵石混凝土的强度混凝土的强度碎石碎石表面粗糙表面粗糙，与水

40、泥石的，与水泥石的粘接力大粘接力大；卵石卵石表面光滑表面光滑，与水泥石的，与水泥石的粘接力小粘接力小。(2) 骨料骨料建筑材料建筑材料58|骨料的颗粒形状骨料的颗粒形状骨料的颗粒形状骨料的颗粒形状(a)球形球形(b)立方体形立方体形(c)(c)针状针状(d)片状片状(2) 骨料骨料建筑材料建筑材料59 温度温度 湿度湿度(3) 养护制度养护制度建筑材料建筑材料60n趋势：温度趋势：温度强度发展快强度发展快; 图图13 养护温度对混凝土强度的影响养护温度对混凝土强度的影响| 温度温度温度温度强度发展慢强度发展慢(3) 养护制度养护制度建筑材料建筑材料61 湿度湿度图图14 14 湿养时间对混凝土

41、强度的影响湿养时间对混凝土强度的影响 施工规范规定：在夏季施工的施工规范规定：在夏季施工的混凝土进行混凝土进行自然养护自然养护时，使用硅时，使用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣水泥时，渣水泥时，洒水保湿不少于洒水保湿不少于7d7d； 使用火山灰水泥和粉煤灰水泥，使用火山灰水泥和粉煤灰水泥， 不少于不少于14d14d。(3) 养护制度养护制度建筑材料建筑材料62关系式关系式:fnnd龄期混凝土的抗压程度龄期混凝土的抗压程度, MPa；2828龄期混凝土的抗压强度龄期混凝土的抗压强度, MPa；n3d)28lglg28nffn (4) 龄期龄期建筑材料建筑材料63 试件

42、尺寸试件尺寸 试件形状试件形状 试件湿度试件湿度 加载速度加载速度 表面状态表面状态 (5) 测试条件测试条件建筑材料建筑材料64影响强度诸因素的综合示意图影响强度诸因素的综合示意图混混 凝凝 土土 的的 强强 度度试件的参数试件的参数试件尺寸试件尺寸 试件形状试件形状 试件湿度试件湿度加荷参数加荷参数加荷速度加荷速度组成各相的强度组成各相的强度水泥石的强度水泥石的强度 水泥强度等级水泥强度等级 水灰比水灰比 养护温度、湿度养护温度、湿度 养护时间养护时间 骨料的强度骨料的强度过渡区的强度过渡区的强度 水泥强度等级水泥强度等级 水灰比水灰比 骨料的特征骨料的特征 养护温度、湿度养护温度、湿度

43、养护时间养护时间 建筑材料建筑材料65v选用高强度水泥和低水灰比选用高强度水泥和低水灰比水泥是混凝土中的活性组分，在相同的配合比情况下，水泥是混凝土中的活性组分，在相同的配合比情况下，所用水泥的强度等级越高，混凝土的强度越高。所用水泥的强度等级越高，混凝土的强度越高。水灰比越小，孔隙率越小，混凝土的强度越高。水灰比越小，孔隙率越小，混凝土的强度越高。v采用机械搅拌和机械振动成型采用机械搅拌和机械振动成型可使混凝土混合料的颗粒产生振动，降低水泥浆的粘度可使混凝土混合料的颗粒产生振动，降低水泥浆的粘度和骨料的摩擦力，使混凝土拌合物转入液体状态，在满和骨料的摩擦力，使混凝土拌合物转入液体状态，在满足

44、施工和易性要求条件下，可减少拌合用水量，降低水足施工和易性要求条件下，可减少拌合用水量，降低水灰比。灰比。混凝土混合物被振捣后，它的颗粒互相靠近，并把空气混凝土混合物被振捣后，它的颗粒互相靠近，并把空气排出，使混凝土内部孔隙大大减少，从而使混凝土的密排出，使混凝土内部孔隙大大减少，从而使混凝土的密实度和强度大大提高。实度和强度大大提高。 4. 提高混凝土强度的措施提高混凝土强度的措施建筑材料建筑材料66v掺用混凝土外加剂掺用混凝土外加剂掺入减水剂，可减少用水量，提高混凝土强度；掺入减水剂，可减少用水量，提高混凝土强度；掺入早强剂，可提高混凝土的早期强度。掺入早强剂，可提高混凝土的早期强度。掺入

45、矿物外加剂如磨细矿渣、粉煤灰、硅灰、沸石粉掺入矿物外加剂如磨细矿渣、粉煤灰、硅灰、沸石粉等），可以节约水泥，降低成本；减少环境污染等），可以节约水泥，降低成本；减少环境污染v采用湿热处理，以加快混凝土强度发展的速度。采用湿热处理，以加快混凝土强度发展的速度。蒸汽养护就是将成型后的混凝土制品放在蒸汽养护就是将成型后的混凝土制品放在100100以下的以下的常压蒸汽中进行养护。常压蒸汽中进行养护。蒸压养护混凝土在蒸压养护混凝土在175175温度和个大气压的蒸压釜中温度和个大气压的蒸压釜中进行养护。进行养护。4. 提高混凝土强度的措施提高混凝土强度的措施建筑材料建筑材料67 案例：案例：某小学某小学1

46、9881988年建砖混结构校舍，年建砖混结构校舍，1111月中月中旬气温已达零下十几度，因人工搅拌振荡，故旬气温已达零下十几度，因人工搅拌振荡，故把混凝土拌得很稀，木模板缝隙又较大，漏浆把混凝土拌得很稀，木模板缝隙又较大，漏浆严重，至严重，至1212月月9 9日，施工者准备内粉刷，拆去支日，施工者准备内粉刷，拆去支柱，在屋面上用手推车推卸白灰炉渣以铺设保柱，在屋面上用手推车推卸白灰炉渣以铺设保温层，大梁突然断裂温层，大梁突然断裂, ,屋面塌落，并砸死屋内两屋面塌落，并砸死屋内两名取暖的女小学生。名取暖的女小学生。 分析：分析：由于混凝土水灰比大，混凝土离析严重。由于混凝土水灰比大，混凝土离析严

47、重。从大梁断裂截面可见，上部只剩下砂和少量水从大梁断裂截面可见，上部只剩下砂和少量水泥，下部全为卵石，且相当多水泥浆已流走。泥，下部全为卵石，且相当多水泥浆已流走。现场用回弹仪检测，混凝土强度仅达到设计强现场用回弹仪检测，混凝土强度仅达到设计强度等级的一半。度等级的一半。大梁断裂大梁断裂 图片图片建筑材料建筑材料68v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化学收缩化学收缩u混凝土在硬化过程中，由于水泥水化产物的体积小于反应物混凝土在硬化过程中，由于水泥水化产物的体积小于反应物（水和水泥）的体积，引起混凝土产生收缩（水和水泥）的体积，引起混凝土产生收缩干湿变形干湿变形u主要取决于周

48、围环境湿度的变化，表现为干缩湿胀主要取决于周围环境湿度的变化，表现为干缩湿胀温度变形温度变形u混凝土的热胀冷缩的变形，称为温度变形混凝土的热胀冷缩的变形，称为温度变形u温度变形对大体积混凝土极为不利。温度变形对大体积混凝土极为不利。塑性收缩塑性收缩u混凝土成型后尚未凝结硬化时属塑性阶段，在此阶段往往由混凝土成型后尚未凝结硬化时属塑性阶段，在此阶段往往由于表面失水而产生收缩称为塑性收缩。于表面失水而产生收缩称为塑性收缩。建筑材料建筑材料69v混凝土在荷载作用下的变形混凝土在荷载作用下的变形混凝土在短期荷载作用下的变形混凝土在短期荷载作用下的变形u混凝土是一种非均质材料属于弹塑性体。混凝土是一种非

49、均质材料属于弹塑性体。u在外力作用下，既产生弹性变形，又产生塑性变形，即混凝土的应在外力作用下，既产生弹性变形，又产生塑性变形，即混凝土的应力与应变的关系不是直线而是曲线。力与应变的关系不是直线而是曲线。u混凝土的塑性变形是内部微裂纹产生、增多、扩展与汇合等的结果混凝土的塑性变形是内部微裂纹产生、增多、扩展与汇合等的结果混凝土在长期荷载作用下的变形混凝土在长期荷载作用下的变形徐变徐变 u混凝土在长期不变荷载作用下，沿作用力方向随时间而产生的塑性混凝土在长期不变荷载作用下，沿作用力方向随时间而产生的塑性变形，称为混凝土的徐变。变形，称为混凝土的徐变。u混凝土徐变的原因混凝土徐变的原因u混凝土徐变

50、的影响因素混凝土徐变的影响因素建筑材料建筑材料70| 概念概念| 重要性重要性| 抗渗性抗渗性| 抗冻性抗冻性| 抗侵蚀性抗侵蚀性| 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建筑材料建筑材料711. 概概 念念 v耐久性：耐久性：混凝土抵抗环境介质作用，并长期保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。结构安全、正常使用的能力。v包括：包括：抗渗性抗渗性抗冻性抗冻性抗侵蚀性抗侵蚀性抗碳化抗碳化耐碱骨料反应耐碱骨料反应建筑材料建筑材料722. 耐久性重

51、要性耐久性重要性v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（大的比重（40%40%），总投资的比例用于现有结构的修理和维），总投资的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。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。v提高混凝土耐久性，对于延长结构寿命，减少修复工作量，提高混凝土耐久性，对于延长结构寿命，减少修复工作量，提高经济效益具有重要的意义。提高经济效益具有重要的意义。氯离子腐蚀的混凝土 酸雨腐蚀的混凝土 建筑材料建筑材料733 . 抗渗性抗渗性 v抗渗性：抗渗性：是

52、指混凝土抵抗压力水渗透的能力。是指混凝土抵抗压力水渗透的能力。v渗水原因：渗水原因：内部孔隙形成连通的渗水孔道。孔道主要来源内部孔隙形成连通的渗水孔道。孔道主要来源于水泥浆中多余水分蒸发而留下的气孔、水泥浆泌水所产于水泥浆中多余水分蒸发而留下的气孔、水泥浆泌水所产生的毛细管孔道、内部的微裂缝以及施工振捣不密实产生生的毛细管孔道、内部的微裂缝以及施工振捣不密实产生的蜂窝、孔洞。的蜂窝、孔洞。v抗渗等级抗渗等级：以：以2828龄期的标准抗渗试件，按规定方法试验，龄期的标准抗渗试件，按规定方法试验，以不渗水时所能承受的最大水压力（以不渗水时所能承受的最大水压力（ MpaMpa）。）。v例如：例如：

53、P2P2、P4P4、P6P6、P8P8、P12 P12 等等级，它们分别表示能抵等等级，它们分别表示能抵抗抗0.20.2、0.40.4、0.60.6、0.80.8、1.2 MPa1.2 MPa的水压力而不渗透。的水压力而不渗透。v提高措施：提高措施：提高密实度、改善孔隙构造提高密实度、改善孔隙构造减少水灰比、掺加引气剂、膨胀剂减少水灰比、掺加引气剂、膨胀剂建筑材料建筑材料74v案例：案例：A A、B B两混凝土采用相同的水泥、砂、石，两混凝土采用相同的水泥、砂、石，A A掺用了引气剂，并降低了掺用了引气剂，并降低了水灰比，其抗渗性优于水灰比，其抗渗性优于B B。请观察两混凝土断面的孔结构，如图

54、。并讨论如。请观察两混凝土断面的孔结构，如图。并讨论如何可提高混凝土抗渗性。何可提高混凝土抗渗性。 v分析：分析：A A混凝土虽有较多气泡，但这些气泡是不连通的，截断了毛细管通混凝土虽有较多气泡，但这些气泡是不连通的，截断了毛细管通道，从而提高了抗渗性。且其减少了水灰比，使其它部分更为致密。可见，道，从而提高了抗渗性。且其减少了水灰比，使其它部分更为致密。可见，改善混凝土孔结构，提高混凝土密实度，可提高混凝土抗渗性。改善混凝土孔结构，提高混凝土密实度，可提高混凝土抗渗性。A AB B混凝土断面的孔结构混凝土断面的孔结构 建筑材料建筑材料754. 抗冻性抗冻性 v抗冻性：抗冻性：指混凝土在水饱和

55、状态下，能经受多次冻融循指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻融循 环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。v冻融破坏原因：冻融破坏原因：混凝土内部的孔隙水在负温下结冰后体积膨胀造成的混凝土内部的孔隙水在负温下结冰后体积膨胀造成的 静水压力；静水压力；冷冻水蒸汽压的差别推动未冻水向冻结区的迁移造成冷冻水蒸汽压的差别推动未冻水向冻结区的迁移造成的渗透压力；的渗透压力；当这两种压力所产生的内应力超过混凝土抗拉强度时当这两种压力所产生的内应力超过混凝土抗拉强度时 混凝土就会产生裂缝，多次冻融使裂缝不断扩展直至混凝土就会产生裂缝，多次冻融使裂缝不断扩展直至

56、 破坏。破坏。建筑材料建筑材料764. 抗冻性抗冻性 建筑材料建筑材料77v抗冻等级抗冻等级：抗冻等级是采用龄期：抗冻等级是采用龄期2828的试块在吸水饱和后的试块在吸水饱和后 承受反复冻融循环，以抗压强度下降承受反复冻融循环，以抗压强度下降2525， 而且质量损失而且质量损失 时所能承受的最大冻融循时所能承受的最大冻融循 环次数来确定的。环次数来确定的。 v例如：例如：1010、F15F15、F25F25、F50F50、F150F150、F200F200、F250F250、F300F300等等 九个等级，分别表示混凝土能够承受反复冻融循环次九个等级，分别表示混凝土能够承受反复冻融循环次 数为

57、数为1010、2525、2525、5050、100100、150150、200200、250250和和300300次。次。v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，冬季混凝土频繁受冻融如环境为海水，每天两次涨落，冬季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循环。如天津新港，每冬可能发生冻融循环8080次，选次，选F250F250。4. 抗冻性抗冻性 建筑材料建筑材料78v影响因素影响因素：混凝土强度混凝土强度混凝土密实度、混凝土孔隙构造及数量。混凝土密实度、混凝土孔隙构造及数量。混凝土孔隙

58、充水程度混凝土孔隙充水程度水灰比水灰比外加剂外加剂4. 抗冻性抗冻性 建筑材料建筑材料795. 抗侵蚀性抗侵蚀性v抗侵蚀性：抗侵蚀性：指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学 侵蚀、物理作用不破坏的能力。侵蚀、物理作用不破坏的能力。v影响因素：影响因素：水泥的品种水泥的品种混凝土密实度混凝土密实度混凝土的孔隙特征混凝土的孔隙特征v侵蚀类型侵蚀类型同水泥石腐蚀同水泥石腐蚀建筑材料建筑材料806. 抗碳化性抗碳化性v抗碳化性：抗碳化性：指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢 氧化钙作用，生成碳酸钙和水。氧化钙作用，生成碳酸钙和水。v

59、碳化对混凝土性能影响：碳化对混凝土性能影响：降低碱度，减弱对钢筋的保护作用降低碱度，减弱对钢筋的保护作用引起收缩，使混凝土表面碳化层产生拉应力，引起收缩，使混凝土表面碳化层产生拉应力，可能产生微细裂缝，从而降低了混凝土的抗可能产生微细裂缝，从而降低了混凝土的抗折强度。折强度。建筑材料建筑材料81v影响混凝土碳化速度的因素：影响混凝土碳化速度的因素：水泥品种水泥品种掺混合材的水泥碳化比普通水泥快。掺混合材的水泥碳化比普通水泥快。因其氢氧化钙含量较少。因其氢氧化钙含量较少。水灰比水灰比水灰比大的混凝土，碳化也快。水灰比大的混凝土，碳化也快。因孔隙较多，二氧化碳易于进入。因孔隙较多，二氧化碳易于进入

60、。 环境湿度环境湿度在相对湿度为在相对湿度为50507575的环境时，碳化最快。的环境时，碳化最快。相对湿度小于相对湿度小于2525或达到或达到100100时，碳化停止。时，碳化停止。因为碳化需要水分，但不能堵塞二氧化碳的通道。因为碳化需要水分，但不能堵塞二氧化碳的通道。6. 抗碳化性抗碳化性建筑材料建筑材料82v影响混凝土碳化速度的因素：影响混凝土碳化速度的因素： 空气中二氧化碳空气中二氧化碳浓度越高，碳化速度也越快。浓度越高，碳化速度也越快。 硬化条件硬化条件空气中或蒸汽中养护的混凝土，比在潮湿环境或水空气中或蒸汽中养护的混凝土，比在潮湿环境或水 中养护的混凝土碳化快。中养护的混凝土碳化快