土木工程材料混凝土

1、黑龙江八一农垦大学工程学院土木教研室第四章 混凝土本章学习指导1、掌握普通混凝土组成材料的品种、技术要求、掌握普通混凝土组成材料的品种、技术要求及选用。熟练掌握各种组成材料各项性质的要及选用。熟练掌握各种组成材料各项性质的要求，测定方法及对混凝土性能的影响。求，测定方法及对混凝土性能的影响。2、熟练掌握混凝土拌合物的性质及测定和调整、熟练掌握混凝土拌合物的性质及测定和调整方法。方法。3、熟练掌握硬化混凝土的力学性质，变形性质、熟练掌握硬化混凝土的力学性质，变形性质和耐久性及其影响因素。、和耐久性及其影响因素。、4、重点掌握混凝土的配合比设计方法。、重点掌握混凝土的配合比设计方法。5、了解混凝土

2、技术的新发展及其发展趋势、了解混凝土技术的新发展及其发展趋势。41 概 述第六讲第六讲 混凝土拌合物组成材料混凝土拌合物组成材料一、混凝土的定义一、混凝土的定义混凝土（广义）混凝土（广义） 由由胶凝材料胶凝材料、细骨料细骨料、粗粗骨骨料料、水水（外加剂外加剂、掺合料掺合料）组组成，经过胶凝材料凝结硬化后，成，经过胶凝材料凝结硬化后，形成具有一定强度和耐久性的形成具有一定强度和耐久性的人造石材。人造石材。 普通混凝土普通混凝土 由由水泥水泥、砂砂、石子石子、水水以及以及必要时掺入的必要时掺入的外加剂外加剂组成，经组成，经过水泥凝结硬化后形成的、具过水泥凝结硬化后形成的、具有一定强度和耐久性的人造

3、石有一定强度和耐久性的人造石材。又称为水泥混凝土，简称材。又称为水泥混凝土，简称为为“混凝土混凝土”。二、混凝土的分类二、混凝土的分类按体积密度分按体积密度分重混凝土重混凝土 0 02800kg/m2800kg/m3 3。 普通混凝土普通混凝土 0 0 200020002800kg/m2800kg/m3 3。 轻混凝土轻混凝土 0 02000kg/m2000kg/m3 3。 按胶凝材料分按胶凝材料分水泥混凝土、硅酸盐混凝土、沥水泥混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物水泥混凝土、青混凝土、聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土等。聚合物浸渍混凝土等。 按用途分按用途分结构混凝土、防水混凝土、结构

4、混凝土、防水混凝土、道路道路混凝土混凝土、耐酸混凝土、耐酸混凝土、大体积混大体积混凝土凝土、防辐射混凝土等、防辐射混凝土等 。二、混凝土的分类二、混凝土的分类按生产和施工工艺分按生产和施工工艺分预拌混凝土（商品混凝预拌混凝土（商品混凝土）、土）、泵送混凝土泵送混凝土、喷、喷射混凝土、射混凝土、碾压混凝土碾压混凝土、离心混凝土离心混凝土等。等。按强度分按强度分普通混凝土普通混凝土 C60C60。高强混凝土高强混凝土 C60C60。超高强混凝土超高强混凝土 100MPa100MPa。按配筋情况分按配筋情况分素混凝土、素混凝土、钢筋混凝钢筋混凝土土、预应力混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土等钢纤维混

5、凝土等。三、混凝土的特点三、混凝土的特点优点优点抗压强度高、耐久、耐火、维修费用低抗压强度高、耐久、耐火、维修费用低 ；原材料丰富、成本低；原材料丰富、成本低；混凝土拌合物具有良好的可塑性；混凝土拌合物具有良好的可塑性； 混凝土与钢筋粘结良好，一般不会锈蚀钢筋混凝土与钢筋粘结良好，一般不会锈蚀钢筋 。缺点缺点抗拉强度低（约为抗压强度的抗拉强度低（约为抗压强度的1/101/101/201/20）、变形）、变形性能差；性能差；导热系数大约为导热系数大约为1.8W/1.8W/（m mK K）；）；自重大（约为自重大（约为2400kg/m2400kg/m3 3左右）；左右）；硬化较缓慢、生产周期长。硬

6、化较缓慢、生产周期长。 四、混凝土的结构组成四、混凝土的结构组成粗集料细集料水泥浆孔 隙泌水形成的孔隙混凝土体积构成混凝土体积构成水泥石水泥石2525左右；左右；砂和石子砂和石子60-8060-80以上；以上；孔隙和自由水孔隙和自由水1 15%5%。 组成材料组成材料硬化前硬化前硬化后硬化后水泥水泥+ +水水润滑作用润滑作用胶结作用胶结作用砂砂+ +石子石子填充作用填充作用骨架作用骨架作用42 普通混凝土组成材料一、水泥一、水泥水泥品种水泥品种 根据工程性质、工程环境，施工条件根据工程性质、工程环境，施工条件 强度等级强度等级 与配置的混凝土强度等级相适应与配置的混凝土强度等级相适应 等级过低

7、等级过低:用量大，成本高，收缩大；用量大，成本高，收缩大； 等级过高：用量少，不满足工作性、耐久性等。等级过高：用量少，不满足工作性、耐久性等。 二、砂二、砂 定义定义 砂是指粒径在砂是指粒径在4.75mm4.75mm以下的颗粒。以下的颗粒。 分类分类按产源分按产源分按技术要求分按技术要求分 类类 宜用于强度等级大于宜用于强度等级大于C60C60的混凝土；的混凝土； 类类 用于强度等级为用于强度等级为C30C30C60C60及抗冻、抗渗或其他要求及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；的混凝土； 类类 宜用于强度等级小于宜用于强度等级小于C30C30的混凝土和建筑砂浆。的混凝土和建筑砂浆。 砂砂天然砂

8、天然砂人工砂人工砂机制砂机制砂混合砂混合砂河砂、湖砂、河砂、湖砂、山砂、和淡化山砂、和淡化海砂等海砂等二、砂二、砂质量技术要求质量技术要求 1.表观密度、堆积密度及空隙率表观密度、堆积密度及空隙率表观密度表观密度s s 2500kg/m2500kg/m3 3；松散堆积密度松散堆积密度soso 1350kg/m1350kg/m3 3；空隙率空隙率P P47%47%。 2.含泥量、泥块含量及石粉含量含泥量、泥块含量及石粉含量含泥量是指粒径小于含泥量是指粒径小于0.075mm0.075mm的颗粒含量；的颗粒含量；泥块含量是指粒径大于泥块含量是指粒径大于1.18mm1.18mm，经水洗、手捏后小，经水

9、洗、手捏后小于于600600m m的颗粒含量；的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒径小于石粉含量是指人工砂中粒径小于0.075mm0.075mm的颗粒含量。的颗粒含量。具体指标具体指标见表见表。 二、砂二、砂3.有害物质含量有害物质含量 砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料等杂砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料等杂物，有害物质主要是云母、轻物质、有机物、物，有害物质主要是云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯化物等。硫化物及硫酸盐、氯化物等。见表见表。二、砂二、砂4、砂的粗细程度、砂的粗细程度 （1）定义：）定义： 不同粒级的砂粒混合在一起的总体砂的粗细程度。不同粒级的砂粒混合在一起的总体砂的粗

10、细程度。 颗粒大，比表面积小，水泥浆用量少颗粒大，比表面积小，水泥浆用量少 ，但空隙率大，密实度差，但空隙率大，密实度差 颗粒小，比表面积大，水泥浆用量多颗粒小，比表面积大，水泥浆用量多 ，但空隙率小，密实度高，但空隙率小，密实度高第七讲第七讲 混凝土拌合物组成材料混凝土拌合物组成材料二、砂二、砂（2）衡量砂的粗细程度的指标）衡量砂的粗细程度的指标细度模数细度模数MX 用六个标准方孔筛测定砂的各号筛的累计筛余百分率之和即为细度模数MX 由于砂是指粒径小于4.75 mm的岩石颗粒，故细度模数MX的公式可表示为： 1165432x1005)AAAAAAAM（二、砂二、砂（3）细度模数）细度模数MX

11、的测定方法的测定方法筛分法筛分法筛孔筛孔尺寸尺寸分计筛余分计筛余累计筛余累计筛余 百分率（百分率（%）分计筛分计筛余量余量(g)分计筛余分计筛余百分率百分率(%)4.75mm m1a1= m1 /mA1= a12.36mmm2a2 = m2/mA2 = a1 + a21.18mmm3a3 = m3 /mA3 = a1 + a2 + a3 600m m4a4 = m4/mA4= a1 + a2 + a3 + a4300m m5a5 = m5 /mA5 = a1 + a2 + a3 + a4 + a5150m m6a6 = m6 /mA6= a1 + a2 + a3 + a4 + a5+ a6 二

12、、砂二、砂（4）砂按细度模数的分类：）砂按细度模数的分类： 根据细度模数的计算公式可知，细度模数值根据细度模数的计算公式可知，细度模数值越大，表示砂越粗；越大，表示砂越粗； 粗砂：粗砂：MMX X =3.73.1 =3.73.1 中砂：中砂：MMX X =3.02.3 =3.02.3 细砂：细砂：MMX X =2.21.6 =2.21.6二、砂二、砂5、颗粒级配、颗粒级配 （1）定义：）定义： 颗粒级配是指不同粒径颗粒搭配的比例情况 （2）意义：）意义： 级配良好的砂，不同粒径颗粒搭配比例适当，其空隙率小，可使颗粒达到理想堆积状态，密实度高且总表面积小，综合考虑砂的粗细程度及颗粒级配，应选择空

13、隙率小（级配好）且尽可能粗的砂。可以节约水泥或改善混凝土拌合物的和易性。二、砂二、砂（3）颗粒级配采用筛分法确定。）颗粒级配采用筛分法确定。 （4）颗粒级配的指标（）颗粒级配的指标（详见下页表） 级配区： 国家标准GB/T146842001规定：对细度模数为3.7-1.6的普通砼用砂,根据600m方孔筛的累计筛余百分率A4,划分为1区、2区、3区三个级配区。 （5）级配的选择）级配的选择 宜优先选择级配在2区的砂；当采用1区砂时，应适当提高砂率；当采用3区砂时，应适当减小砂率。二、砂二、砂方筛孔方筛孔累计筛余率，累计筛余率，1区区2区区3区区9.50mm4.75mm2.36mm1.18mm60

14、0m300m150m010035565358571958010090010025050107041927010090010015025040168555100901）砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除）砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除4.75mm和和600m筛档外，筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于可以略有超出，但超出总量应小于5。2）1区人工砂中区人工砂中150m筛孔的累计筛余可以放宽到筛孔的累计筛余可以放宽到10085，2区人工砂区人工砂中中150m筛孔的累计筛余可以放宽到筛孔的累计筛余可以放宽到10080，3区人工砂中区人工砂中150m筛孔的累计筛余可以放宽到筛孔的累计筛余

15、可以放宽到10075。砂的颗粒级配区砂的颗粒级配区（国家标准GB/T146842001）三、石子三、石子定义定义 粒径大于粒径大于4.75mm4.75mm的骨料称为粗骨料的骨料称为粗骨料。分类分类按产源分：按产源分：卵石和碎石卵石和碎石按技术要求分：按技术要求分： 类类 宜用于强度等级大于宜用于强度等级大于C60的混凝土；的混凝土； 类类 用于强度等级为用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；其他要求的混凝土； 类类 宜用于强度等级小于宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂的混凝土和建筑砂浆。浆。三、石子三、石子质量技术要求质量技术要求 1.表观密度、堆积密度

16、及空隙率表观密度、堆积密度及空隙率表观密度表观密度g g 2500kg/m2500kg/m3 3；松散堆积密度松散堆积密度gogo 1350kg/m1350kg/m3 3；空隙率空隙率P P47%47%。2.含泥量、泥块含量及石粉含量含泥量、泥块含量及石粉含量含泥量是指粒径小于含泥量是指粒径小于0.075mm0.075mm的颗粒含量；的颗粒含量；泥块含量是指卵石、碎石中粒径大于泥块含量是指卵石、碎石中粒径大于4.75mm4.75mm经水洗经水洗手捏后小于手捏后小于2.36mm2.36mm的颗粒含量。具体指标的颗粒含量。具体指标见表见表。三、石子三、石子3.针片状颗粒针片状颗粒含量含量针状颗粒是

17、指颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均针状颗粒是指颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径粒径2.42.4倍者；倍者；片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径0.40.4倍者。倍者。针片状颗粒不仅本身容易折断，而且会增加骨料的针片状颗粒不仅本身容易折断，而且会增加骨料的空隙率，使拌合物和易性变差，强度降低。空隙率，使拌合物和易性变差，强度降低。见表见表4.有害物质含量有害物质含量 卵石、碎石中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、卵石、碎石中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物。煤块和炉渣等杂物。见表见表。三、石子三、石子5.强度强度采用岩石抗压强度和压碎指标两种检验：采

18、用岩石抗压强度和压碎指标两种检验： 岩石抗压强度岩石抗压强度是将母岩制成是将母岩制成50mm50mm50mm立方体立方体试件，在水饱和状态下测定其极限抗压强度值。试件，在水饱和状态下测定其极限抗压强度值。 压碎指标压碎指标是将一定质量风干状态下是将一定质量风干状态下9.5019.0mm的颗粒装的颗粒装入标准圆模内，在压力机上按入标准圆模内，在压力机上按1kN/s速度均匀加荷至速度均匀加荷至200kN并稳定，卸荷后用并稳定，卸荷后用2.36mm的筛筛除被压碎的细粉，称出筛的筛筛除被压碎的细粉，称出筛余量。按下式计算：余量。按下式计算： 式中：式中：Qc压碎指标值压碎指标值 ； G1试样的质量试样

19、的质量 ，g； G2压碎后的筛余量压碎后的筛余量，g。%100121cGGGQ 6.颗粒级配颗粒级配为减少空隙率，改善混凝土拌合物和易性及提高混为减少空隙率，改善混凝土拌合物和易性及提高混凝土的强度，粗骨料也要求有良好的颗粒级配。凝土的强度，粗骨料也要求有良好的颗粒级配。 筛分分级：筛分分级：12个标准筛个标准筛： 2.36mm 4.75mm 9.5mm 16mm 19mm 26.5mm 31.5mm 37.5mm 53.0mm 63.0mm及90mm共十二个方孔筛 粗骨料的颗粒级配有连续级配与间断级配两种粗骨料的颗粒级配有连续级配与间断级配两种三、石子三、石子三、石子三、石子（1）连续级配：

20、）连续级配： 石子的粒径从大到小连续分级，每一级都占适当比石子的粒径从大到小连续分级，每一级都占适当比例例 A、六个连续粒级：、六个连续粒级：5-10 mm、5-16 mm、5-20 mm、5-25 mm、5-31.5 mm、5-40 mm，适合于现浇塑性，适合于现浇塑性混凝土；混凝土； B、优点：拌和物工作性好，不易发生离析；、优点：拌和物工作性好，不易发生离析； C、缺点：粒径较大时在运输、存放时易发生离析，、缺点：粒径较大时在运输、存放时易发生离析，影响级配。影响级配。 三、石子三、石子（2）间断级配：）间断级配： 石子粒级不连续，人为剔去某些中间粒级石子粒级不连续，人为剔去某些中间粒级

21、 A、五个间断级配：、五个间断级配：10-20 mm、16-31.5 mm、20-40 mm、31.5-63 mm、40-80 mm，适合于采用机械，适合于采用机械拌合和振捣的干硬性混凝土；拌合和振捣的干硬性混凝土； B、优点：能有效降低颗粒间空隙，节约水泥；、优点：能有效降低颗粒间空隙，节约水泥； C、缺点：易发生离析。、缺点：易发生离析。三、石子三、石子7.最大粒径最大粒径粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒级的最粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒级的最大粒径。大粒径。从结构上考虑从结构上考虑 根据规定，混凝土用粗骨料的最大粒径不得超过结构截面根据规定，混凝土用粗骨料的最大粒径不得超

22、过结构截面最小尺寸的最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小净间距的，且不得超过钢筋最小净间距的3/4；对混凝；对混凝土实心板，不宜超过板厚的土实心板，不宜超过板厚的1/3，且不得超过，且不得超过40mm。从施工上考虑从施工上考虑 对泵送混凝土，粗骨料最大粒径与输送管内径之比碎石不对泵送混凝土，粗骨料最大粒径与输送管内径之比碎石不宜大于宜大于1：3，卵石不宜大于，卵石不宜大于1：2.5，高层建筑宜在，高层建筑宜在1：31：4，超高层建筑宜在，超高层建筑宜在1：41：5。从经济上考虑从经济上考虑 当最大粒径小于当最大粒径小于80mm时，水泥用量随最大粒径减小而增加，时，水泥用量随最大粒径减小而增加，

23、 当大于当大于150mm后，节约水泥的效果却不明显。后，节约水泥的效果却不明显。四、水四、水混凝土拌合和养护用水按水源不同分为饮用水、混凝土拌合和养护用水按水源不同分为饮用水、地表水、地下水和经适当处理的工业用水。地表水、地下水和经适当处理的工业用水。拌制和养护混凝土宜采用饮用水，当采用其它拌制和养护混凝土宜采用饮用水，当采用其它来源水时，应符合来源水时，应符合混凝土拌合用水标准混凝土拌合用水标准（JGJ631989）的规定。）的规定。二、砂含泥量、泥块含量及石粉含量二、砂含泥量、泥块含量及石粉含量项项 目目指指 标标类类类类类类含泥量（质量计，含泥量（质量计，% %）1.01.03.03.0

24、5.05.0泥块含量（质量计，泥块含量（质量计，% %）0 01.01.02.02.0天然砂含泥量和泥块含量天然砂含泥量和泥块含量项项 目目指指 标标类类类类类类亚亚甲甲蓝蓝试试验验MBMB值值1.401.40或合格或合格石粉含量（石粉含量（% %）3.03.05.05.07.07.0泥块含量泥块含量（% %）0 01.01.02.02.0MBMB值值1.401.40或不合格或不合格石粉含量石粉含量（% %）1.01.03.03.05.05.0泥块含量泥块含量（% %）0 01.01.02.02.0人工砂石粉含量和泥块含量人工砂石粉含量和泥块含量二、有害物质含量二、有害物质含量项项 目目指指

25、标标类类类类类类云母（云母（%)%)（质量计）质量计）1.01.02.02.02.02.0轻物质轻物质（%)%)（质量计质量计）1.01.01.01.01.01.0有机物有机物（比色法比色法）合格合格合格合格合格合格硫化物及硫酸盐硫化物及硫酸盐（SOSO3 3质量计质量计）0.50.50.50.50.50.5氯化物氯化物（氯离子质量计氯离子质量计）0.010.010.020.020.060.06三、三、碎石、卵石含泥量和泥块含量碎石、卵石含泥量和泥块含量项项 目目指指 标标类类类类类类含泥量含泥量（质量计，（质量计，% %）0.50.51.01.01.51.5泥块含量泥块含量（质量计，（质量计

26、，% %）0 00.50.50.70.7三、三、碎石、卵石针片状颗粒及有害物质含量碎石、卵石针片状颗粒及有害物质含量项 目指 标类类类针、片状颗粒（%）（质量计）51525项 目指 标类类类有机物合格合格合格硫化物及硫酸盐（%） （SO3质量计）0.51.01.043 混凝土拌合物的技术性质第八讲第八讲 混凝土拌合物的技术性质混凝土拌合物的技术性质一、和易性（工作性）的概念一、和易性（工作性）的概念混凝土拌合物便于施工操作，能够达到混凝土拌合物便于施工操作，能够达到结构均匀、成型密实的性能。结构均匀、成型密实的性能。和易性和易性粘聚性粘聚性保水性保水性流动性流动性易达结构均匀易达结构均匀易成型

27、密实易成型密实好好好好在本身自重或施工在本身自重或施工机械振捣作用下，机械振捣作用下，能产生流动并且均能产生流动并且均匀密实地填满模板匀密实地填满模板的性能。的性能。各组成材料之间具有各组成材料之间具有一定的内聚力，在运一定的内聚力，在运输和浇注过程中不致输和浇注过程中不致产生离析和分层现象产生离析和分层现象的性质。的性质。具有一定的保持内部具有一定的保持内部水分的能力，在施工水分的能力，在施工过程中不致发生泌水过程中不致发生泌水现象的性质。现象的性质。保证混凝土硬保证混凝土硬化后的质量化后的质量二、和易性的评定二、和易性的评定定量测定拌合物的流定量测定拌合物的流动性、辅以直观经验动性、辅以直

28、观经验评定粘聚性和保水性。评定粘聚性和保水性。 1.坍落度法坍落度法 测定混凝土拌合物在自重作用下产生的变形值测定混凝土拌合物在自重作用下产生的变形值坍落度（单坍落度（单位位mm）。）。 适用范围：适用范围： 集料最大粒径不大于集料最大粒径不大于40mm； 坍落度值不小于坍落度值不小于10mm的低塑性混凝土、塑性混凝土。的低塑性混凝土、塑性混凝土。 二、和易性的评定二、和易性的评定2.维勃稠度法维勃稠度法 测定使拌合物密实所需测定使拌合物密实所需要的时间，要的时间，s s。适用范围适用范围 粗骨料最大粒径不大粗骨料最大粒径不大于于40mm； 坍落度小于坍落度小于10mm，维，维勃稠度在勃稠度在

29、5s30s之间之间的干硬性混凝土。的干硬性混凝土。二、和易性的评定二、和易性的评定3.扩展法扩展法(大流动性混凝土大流动性混凝土 ，坍落度，坍落度160mm） 掺外加剂掺外加剂的混凝土的混凝土三、混凝土拌合物按流动性的分类三、混凝土拌合物按流动性的分类 按按混凝土质量控制标准混凝土质量控制标准（GB50164GB50164）的规定，）的规定，塑性混凝土、干硬性混凝土分别按坍落度塑性混凝土、干硬性混凝土分别按坍落度 、维勃稠、维勃稠度分为四级。见度分为四级。见下表下表。名名 称称代号代号指标指标混凝土拌合物混凝土拌合物塑性混凝土塑性混凝土（坍落度（坍落度10mm）低塑性混凝土低塑性混凝土塑性混凝

30、土塑性混凝土流动性混凝土流动性混凝土大流动性混凝土大流动性混凝土T1T2T3T410mm40mm50mm90mm100mm150mm160mm干硬性混凝干硬性混凝土土（坍落度（坍落度10mm）超干硬性混凝土超干硬性混凝土特干硬性混凝土特干硬性混凝土干硬性混凝土干硬性混凝土半干硬性混凝土半干硬性混凝土 V0V1V2V331s30s21s20s11s10s5s四、混凝土施工时坍落度的选择四、混凝土施工时坍落度的选择结结 构构 种种 类类坍落度，坍落度，mmmm基础或地面等的垫层，无配筋的大体积结构基础或地面等的垫层，无配筋的大体积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的

31、结构10103030板、梁和大型及中型截面的柱子等板、梁和大型及中型截面的柱子等30305050配筋密列的结构（如薄壁、斗仓、筒仓、细配筋密列的结构（如薄壁、斗仓、筒仓、细柱等）柱等）50507070配筋特密的结构配筋特密的结构70709090 混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施工条件、混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施工条件、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法等来确定。构件截面尺寸、配筋情况、施工方法等来确定。 见下表。见下表。五、影响和易性的因素五、影响和易性的因素1.组成材料及其用量之间的关系组成材料及其用量之间的关系水泥浆数量和单位用水量；水泥浆数量和单位用水量；骨料的品种、级配和粗细程

32、度；骨料的品种、级配和粗细程度；砂率砂率 ；外加剂外加剂 。 见下图见下图。2.施工环境的温度、搅拌制度等。施工环境的温度、搅拌制度等。 水泥水泥水水砂砂石子石子外加剂外加剂水泥浆水泥浆骨料骨料混凝土拌合物混凝土拌合物cwmm 水灰比100%gsss mmm 砂率六、改善和易性的措施六、改善和易性的措施采用合理砂率；采用合理砂率；改善砂石的级配；改善砂石的级配；掺外加剂或掺合料；掺外加剂或掺合料；根据环境条件，注意坍落度的现场控制；根据环境条件，注意坍落度的现场控制；小结小结学习要求 熟练掌握混凝土拌和物和易性性质； 能熟练进行混凝土拌和物和易性实验； 能采取正确措施提高混凝土拌和物和易性。五

33、、影响和易性的因素五、影响和易性的因素合理砂率的确定合理砂率的确定 合理砂率合理砂率是指在水泥浆数量一定的条件下，能使拌合物的是指在水泥浆数量一定的条件下，能使拌合物的流动性（坍落度流动性（坍落度T）达到最大，且粘聚性和保水性良好时的）达到最大，且粘聚性和保水性良好时的砂率；或者是在流动性（坍落度砂率；或者是在流动性（坍落度T）、强度一定，粘聚性良）、强度一定，粘聚性良好时，水泥用量最小的砂率。好时，水泥用量最小的砂率。 T，mms合理砂率水泥浆数量一定坍落度、强度一定合理砂率mc，kgs44 硬化混凝土的强度第九讲第九讲 硬化混凝土的技术性质硬化混凝土的技术性质一、混凝土强度的种类一、混凝土

34、强度的种类混凝土强度混凝土强度抗拉强度抗拉强度抗剪强度抗剪强度抗压强度抗压强度握裹强度握裹强度轴心抗压强度轴心抗压强度立方体抗压强度立方体抗压强度钢筋与混凝钢筋与混凝土的粘结强土的粘结强度度二、混凝土立方体抗压强度二、混凝土立方体抗压强度 以边长为以边长为150mm150mm的标准立方体试件，在温度为的标准立方体试件，在温度为202022，相对湿度为相对湿度为9595以上的潮湿条件下或者在以上的潮湿条件下或者在CaCa（OHOH）2 2饱和溶饱和溶液中养护，经液中养护，经28d28d龄期，采用标准试验方法测得的抗压极限龄期，采用标准试验方法测得的抗压极限强度。用强度。用f fcucu表示。表示

35、。 当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表：当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表： 标准试验方法是指标准试验方法是指普通混凝土力学性能试验方法普通混凝土力学性能试验方法（GB/T50081GB/T500812002 2002 ），详见实验部分。），详见实验部分。试件种类试件种类试件尺寸，试件尺寸，mm粗骨料最大粒粗骨料最大粒径，径，mm换算系数换算系数标准试件标准试件150150150401.00非标准试件非标准试件100100100300.95200200200601.05三、混凝土强度等级三、混凝土强度等级按混凝土立方体抗压强度标准值划分的级别。按混凝土立方体抗压强度标准值划分的

36、级别。 主要有主要有C15C15，C20C20，C25C25，C30C30，C35C35，C40C40，C45C45，C50C50，C55C55，C60C60，C65C65，C70C70，C75C75，C80C80等十四个强度等级。等十四个强度等级。 立方体抗压强度标准值（立方体抗压强度标准值（f fcu,kcu,k ） ，是立方体抗压强度，是立方体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总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%5%。强度等级表示的含义：强度等级表示的含义：强度的范围：某混凝土，其强度的范围：某混凝土，其f fcucu30.030.034.9MPa34.

37、9MPa；某混凝土，其某混凝土，其f fcucu30.0MPa30.0MPa的保证率为的保证率为95%95%。C30“C”代表“混凝土”。“30”代表fcu,k30.0MPa；四、混凝土的轴心抗压强度四、混凝土的轴心抗压强度FF采用采用150mm150mm150mm150mm300mm300mm的的棱柱体试件。在立方体抗压强棱柱体试件。在立方体抗压强度为度为0 055MPa55MPa范围内范围内fcpfcp= =（0.70.70.80.8）fcufcu 。在结构设。在结构设计计算时，一般取计计算时，一般取fcpfcp0.67fcu0.67fcu。非标准尺寸的棱柱体试件的截非标准尺寸的棱柱体试件

38、的截面尺寸为面尺寸为100mm100mm100mm100mm和和200mm200mm200mm200mm，测得的抗压强，测得的抗压强度值应分别乘以换算系数度值应分别乘以换算系数0.950.95和和1.051.05。五、混凝土的轴心抗拉强度五、混凝土的轴心抗拉强度式中：式中： f ftsts劈裂抗拉强度，劈裂抗拉强度，MPaMPa； P P破坏荷载，破坏荷载，N N； A A试件劈裂面积，试件劈裂面积，mm2mm2。 劈裂抗拉强度较低，一般为劈裂抗拉强度较低，一般为抗压强度的抗压强度的1/101/101/201/20。APAPf637. 02ts拉应力拉应力压应力压应力PP劈裂试验劈裂试验 六、

39、影响混凝土抗压强度的因素六、影响混凝土抗压强度的因素1 1、水泥的强度和、水泥的强度和水灰比水灰比 式中：式中：f fcucu混凝土混凝土28d28d龄期的抗压强度值，龄期的抗压强度值，MPaMPa；f fcece水泥水泥28d28d抗压强度的实测值，抗压强度的实测值，MPaMPa； 混凝土灰水比，即水灰比的倒混凝土灰水比，即水灰比的倒数；数；A A、B B回归系数。回归系数。振动手工捣实充分密实的混凝土不完全密实的混凝土fcumw/mcfcumc/mw）（BWCAcecu ffW/C振动手工捣实充分密实的混凝土不完全密实的混凝土fcumw/mcfcumc/mwW/CC/W六、影响混凝土抗压强

40、度的因素六、影响混凝土抗压强度的因素2 2、粗集料的品种、粗集料的品种 碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强度较高；度较高；卵石呈圆形或卵圆形，表面光滑，与水泥石的粘结强度较卵石呈圆形或卵圆形，表面光滑，与水泥石的粘结强度较低。低。在水泥石强度及其它条件相同时，碎石混凝土的强度高于在水泥石强度及其它条件相同时，碎石混凝土的强度高于卵石混凝土的强度。卵石混凝土的强度。 3 3、养护条件（温度及湿度）、养护条件（温度及湿度） 在保证足够湿度情况下，温度越高，水泥凝结硬化速度越在保证足够湿度情况下，温度越高，水泥凝结硬化速度越快，早期强

41、度越高；快，早期强度越高；低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至00以下时，以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度，以保证混凝土不断地凝结硬化。度，以保证混凝土不断地凝结硬化。六、影响混凝土抗压强度的因素六、影响混凝土抗压强度的因素4 4、龄期、龄期龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。在正常的养护条件下，混凝土的抗压强度随龄期的增加而在正常的养护条件下，混凝土

42、的抗压强度随龄期的增加而不断发展，在不断发展，在7 714d14d内强度发展较快，以后逐渐减慢，内强度发展较快，以后逐渐减慢，28d28d后强度发展更慢。后强度发展更慢。由于水泥水化的原因，混凝土的强度发展可持续数十年。由于水泥水化的原因，混凝土的强度发展可持续数十年。当采用普通水泥拌制的、中等强度等级的混凝土，在标准当采用普通水泥拌制的、中等强度等级的混凝土，在标准养护条件下，混凝土的抗压强度与其龄期的对数成正比。养护条件下，混凝土的抗压强度与其龄期的对数成正比。 式中：式中： f fn n、f f2828分别为分别为n n、2828天龄期的抗压强度，天龄期的抗压强度，MPaMPa。5 5、

43、外加剂、外加剂28lglg28nfnfn3七、提高混凝土抗压强度的措施七、提高混凝土抗压强度的措施 1 1、采用高强度等级水泥；、采用高强度等级水泥；2 2、采用单位用水量较小、水灰比较小的干硬性混、采用单位用水量较小、水灰比较小的干硬性混凝土；凝土；3 3、采用合理砂率，以及级配合格、强度较高、质、采用合理砂率，以及级配合格、强度较高、质量良好的碎石；量良好的碎石；4 4、改进施工工艺，加强搅拌和振捣；、改进施工工艺，加强搅拌和振捣；5 5、采用加速硬化措施，提高混凝土的早期强度；、采用加速硬化措施，提高混凝土的早期强度；6 6、在混凝土拌合时掺入减水剂或早强剂、在混凝土拌合时掺入减水剂或早

44、强剂。 45 硬化混凝土的耐久性第十讲第十讲 硬化混凝土的技术性质硬化混凝土的技术性质一一 、混凝土耐久性（概念）、混凝土耐久性（概念） 混凝土材料在长期使用过程中，抵混凝土材料在长期使用过程中，抵抗因服役环境外部因素和材料内部原因造抗因服役环境外部因素和材料内部原因造成的侵蚀和破坏，而保持其原有性能不变成的侵蚀和破坏，而保持其原有性能不变的能力。的能力。二、混凝土耐久性的重要性二、混凝土耐久性的重要性1、保证混凝土构筑物运行的安全性、保证混凝土构筑物运行的安全性2、延长混凝土构筑物的服役寿命、延长混凝土构筑物的服役寿命3、节约混凝土构筑物维护成本、节约混凝土构筑物维护成本4、节约自然资源，减

45、少消耗、节约自然资源，减少消耗5、改善人类居住的环境条件、改善人类居住的环境条件三、混凝土耐久性的主要内容三、混凝土耐久性的主要内容1 1、抗渗性、抗渗性混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的能力。的能力。 混凝土的抗渗性用抗渗等级表示。是以混凝土的抗渗性用抗渗等级表示。是以28d28d龄龄期的标准试件，按规定方法进行试验时所能承期的标准试件，按规定方法进行试验时所能承受的最大静水压力来确定。可分为受的最大静水压力来确定。可分为P4P4、P6P6、P8P8、P10P10和和P12P12等五个等级，分别表示混凝土能抵抗等五个等级，分别表示混凝土能抵抗0.4

46、0.4、0.60.6、0.80.8、1.01.0和和1.2MPa1.2MPa的静水压力而不的静水压力而不发生渗透发生渗透。三、混凝土耐久性的主要内容三、混凝土耐久性的主要内容2 2、抗冻性、抗冻性混凝土的抗冻性是指混凝土在饱和水状态下，混凝土的抗冻性是指混凝土在饱和水状态下，能抵抗冻融循环作用而不发生破坏，强度也不能抵抗冻融循环作用而不发生破坏，强度也不显著降低的性质。显著降低的性质。用抗冻等级表示。抗冻等级是以用抗冻等级表示。抗冻等级是以28d28d龄期的混凝龄期的混凝土标准试件，在饱和水状态下，强度损失不超土标准试件，在饱和水状态下，强度损失不超过过2525，且质量损失不超过，且质量损失不

47、超过5 5时，所能承受的时，所能承受的最大冻融循环次数来表示，有最大冻融循环次数来表示，有F10F10、F15F15、F25F25、F50F50、F100F100、F200F200、F250F250和和F300F300等九个等级。等九个等级。三、混凝土耐久性的主要内容三、混凝土耐久性的主要内容3 3、抗侵蚀性、抗侵蚀性混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥石的抗侵蚀混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥石的抗侵蚀性。性。合理选择水泥品种、提高混凝土制品的密实度合理选择水泥品种、提高混凝土制品的密实度均可以提高抗侵蚀性。均可以提高抗侵蚀性。 4 4、抗碳化性、抗碳化性混凝土的碳化主要指水泥石的碳化。混凝土的碳化

48、主要指水泥石的碳化。混凝土碳化，使其碱度降低，从而使混凝土对混凝土碳化，使其碱度降低，从而使混凝土对钢筋的保护作用降低，钢筋易锈蚀；引起混凝钢筋的保护作用降低，钢筋易锈蚀；引起混凝土表面产生收缩而开裂。土表面产生收缩而开裂。三、混凝土耐久性的主要内容三、混凝土耐久性的主要内容5 5、碱集料反应、碱集料反应碱集料反应是指水泥、外加剂等混凝土组成物碱集料反应是指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与集料中碱活性矿物在潮湿环境及环境中的碱与集料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应。下缓慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应。 应严格控制水泥中碱的含量和集料中碱活性物应严格控

49、制水泥中碱的含量和集料中碱活性物质的含量。质的含量。 四、提高混凝土耐久性的措施四、提高混凝土耐久性的措施 1 1、合理选择混凝土的组成材料、合理选择混凝土的组成材料根据混凝土工程特点或所处环境条件，选择根据混凝土工程特点或所处环境条件，选择水泥品种；水泥品种；选择质量良好、技术要求合格的骨料。选择质量良好、技术要求合格的骨料。2 2、改善混凝土的孔隙结构、改善混凝土的孔隙结构 在混凝土中掺入适量引气剂，可改善混凝土在混凝土中掺入适量引气剂，可改善混凝土内部的孔结构，封闭孔隙的存在，可以提高混凝内部的孔结构，封闭孔隙的存在，可以提高混凝土的抗渗性、抗冻性及抗侵蚀性。土的抗渗性、抗冻性及抗侵蚀性

50、。四、提高混凝土耐久性的措施四、提高混凝土耐久性的措施3 3、提高混凝土制品的密实度、提高混凝土制品的密实度 严格控制混凝土的水灰比和水泥用量。严格控制混凝土的水灰比和水泥用量。见见下页表。下页表。 选择级配良好的骨料及合理砂率，保证混选择级配良好的骨料及合理砂率，保证混凝土的密实度。凝土的密实度。 掺入适量减水剂，提高混凝土的密实度。掺入适量减水剂，提高混凝土的密实度。 严格按操作规程进行施工操作。严格按操作规程进行施工操作。46 硬化混凝土的变形性一、混凝土的自生体积变形（化学减缩变形）一、混凝土的自生体积变形（化学减缩变形）反应前的固相体积之和 水泥水化生成物的体积（水+水泥+砂+石子）

51、总体积 硬化后混凝土体积二、混凝土的干缩湿胀变形二、混凝土的干缩湿胀变形 1 1、干缩变形：、干缩变形：毛细孔负压 1）表示方法：干缩率一般在1.52.010-4m 2）影响因素：水泥的品种和细度、水灰比、骨料质量、施工质量等 2 2、湿胀变形：、湿胀变形：毛细孔负压减小或消失而产生膨胀。三、混凝土的温度变形三、混凝土的温度变形 热胀冷缩：热胀冷缩： 大体积混凝土工程的温度应力 四、混凝土在荷载作用下的变形四、混凝土在荷载作用下的变形 1 1、在短期荷载作用下的变形：、在短期荷载作用下的变形： 2 2、在长期荷载作用下的变形：、在长期荷载作用下的变形： 弹性变形、塑性变形弹性变形、塑性变形徐变

52、徐变47 混凝土外加剂及掺合料学习要求学习要求1 1、掌握外加剂的重要种类；、掌握外加剂的重要种类；2 2、物理化学特征；、物理化学特征；3 3、作用机理；、作用机理；4 4、应用及其负作用。、应用及其负作用。基本概念基本概念外加剂外加剂在混凝土中加入除四种主要组分以在混凝土中加入除四种主要组分以外的其它外加材料。外的其它外加材料。用以改善混凝土性能的物用以改善混凝土性能的物质。质。种类种类化学外加剂和矿物外加剂：化学外加剂和矿物外加剂：矿物外加剂：掺加量在水泥质量矿物外加剂：掺加量在水泥质量5%以上的称以上的称为为掺和料掺和料； 化学外加剂：掺加量在水泥质量化学外加剂：掺加量在水泥质量5%以

53、下的称以下的称为为外加剂外加剂。为什么要使用外加剂？1、单纯依靠调节水、水泥和骨料用量，难以解决、单纯依靠调节水、水泥和骨料用量，难以解决下列技术问题下列技术问题用水量与良好和易性间的矛盾；用水量与良好和易性间的矛盾；施工操作对凝结时间、放热速度、强度增长的要求；施工操作对凝结时间、放热速度、强度增长的要求；耐久性对低连通孔隙率的要求。耐久性对低连通孔隙率的要求。2、外加剂是解决上述问题，改善混凝土性能，以、外加剂是解决上述问题，改善混凝土性能，以满足工程特殊要求的重要技术途径；满足工程特殊要求的重要技术途径；3、现在有、现在有7080以上的混凝土使用了外加剂；以上的混凝土使用了外加剂；外加剂

54、的作用1、改善混凝土拌合物的和易性；、改善混凝土拌合物的和易性；2、加快或延缓凝结时间；、加快或延缓凝结时间；3、控制强度增长；、控制强度增长；4、提高抗冻融、热开裂、碱骨料膨胀、硫酸盐、提高抗冻融、热开裂、碱骨料膨胀、硫酸盐侵蚀和钢筋锈蚀等作用下的耐久性；侵蚀和钢筋锈蚀等作用下的耐久性；5、节约水泥用量，降低成本；、节约水泥用量，降低成本；6、减少放热速度，控制温升。、减少放热速度，控制温升。外加剂及其分类（按主要功能的分类）1 1、改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括、改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括各种各种减水剂、引气剂和泵送剂减水剂、引气剂和泵送剂等。等。2 2、调节混凝土凝结

55、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，包括包括缓凝剂、早强剂和速凝剂缓凝剂、早强剂和速凝剂等。等。3 3、改善混凝土耐久性的外加剂，包括、改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、引气剂、防水剂和阻锈剂防水剂和阻锈剂等。等。4 4、改善混凝土其它性能的外加剂，包括、改善混凝土其它性能的外加剂，包括加气剂、加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。等。 一、减水剂 混凝土减水剂是指在保持混凝土拌合物混凝土减水剂是指在保持混凝土拌合物和易性一定的条件下，具有减水和增强作用和易性一定的条件下，具有减水和增强作用的外加剂，又称为的外加

56、剂，又称为“塑化剂塑化剂”，高效减水剂，高效减水剂又称为又称为“超塑化剂超塑化剂”。 1.减水剂的作用机理减水剂的作用机理减水剂多属于表面活性剂，它的分子结构是减水剂多属于表面活性剂，它的分子结构是由亲水基团和憎水基团组成。由亲水基团和憎水基团组成。一、减水剂掺入减水剂前：掺入减水剂前：掺入减水剂后：掺入减水剂后： 吸附吸附分散分散 湿润湿润润滑润滑 游离水水泥颗粒电性斥力减水剂水泥颗粒游离水溶剂化水膜水泥颗粒絮凝状结絮凝状结构构一、减水剂2.减水剂的作用效果减水剂的作用效果（1）减少混凝土拌合物的用水量，提高混凝土的强度。）减少混凝土拌合物的用水量，提高混凝土的强度。在混凝土拌合物坍落度基本

57、一定的情况下，减少混在混凝土拌合物坍落度基本一定的情况下，减少混凝土的单位用水量凝土的单位用水量525（普通型（普通型515，高效型高效型1030）。）。（2）提高混凝土拌合物的流动性。在用水量和强度一定提高混凝土拌合物的流动性。在用水量和强度一定的条件下，坍落度可提高的条件下，坍落度可提高100200mm。（3）节约水泥。在混凝土拌合物坍落度、强度一定的情节约水泥。在混凝土拌合物坍落度、强度一定的情况下，可节约水泥况下，可节约水泥520。（4）改善混凝土拌合物的性能。掺入减水剂可以减少混改善混凝土拌合物的性能。掺入减水剂可以减少混凝土拌合物的泌水、离析现象；延缓拌合物的凝结凝土拌合物的泌水、

58、离析现象；延缓拌合物的凝结时间；减缓水泥水化放热速度；显著提高混凝土硬时间；减缓水泥水化放热速度；显著提高混凝土硬化后的抗渗性和抗冻性。化后的抗渗性和抗冻性。 一、减水剂3.常用的减水剂常用的减水剂 （1） 木质素系减水剂（木质素系减水剂（M型）型） 木质素系减水剂主要使用木质素磺酸钙（木钙），属于阴木质素系减水剂主要使用木质素磺酸钙（木钙），属于阴离子表面活性剂，为普通减水剂，其适宜掺量为离子表面活性剂，为普通减水剂，其适宜掺量为0.20.20.30.3，减水率，减水率1010左右。左右。 对混凝土有缓凝作用，一般缓凝对混凝土有缓凝作用，一般缓凝。（2）萘系减水剂）萘系减水剂 高效减水剂，其

59、主要成分为高效减水剂，其主要成分为一萘磺酸盐甲醛缩合物，属一萘磺酸盐甲醛缩合物，属阴离子表面活性剂。这类减水剂品种很多，目前我国生产阴离子表面活性剂。这类减水剂品种很多，目前我国生产的主要有的主要有NNONNO、NFNF、FDNFDN、UNFUNF、MFMF、建、建型等。型等。 萘系减水剂适宜掺量为萘系减水剂适宜掺量为0.50.51.01.0，其减水率较大，为，其减水率较大，为101025%25%增强效果显著，缓凝性很小，大多为非引气型。增强效果显著，缓凝性很小，大多为非引气型。适用于日最低气温适用于日最低气温以上的所有混凝土工程，尤其适用以上的所有混凝土工程，尤其适用于配制高强、早强、流态等

60、混凝土于配制高强、早强、流态等混凝土。一、减水剂（3）树脂类减水剂）树脂类减水剂 为水溶性树脂，主要为磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂，简称密胺为水溶性树脂，主要为磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂，简称密胺树脂减水剂，为阴离子表面活性剂。我国产品有树脂减水剂，为阴离子表面活性剂。我国产品有SMSM树脂减水剂，树脂减水剂，为非引气型早强高效减水剂，其各项功能与效果均比萘系减水剂为非引气型早强高效减水剂，其各项功能与效果均比萘系减水剂还好。还好。 SMSM适宜掺量为适宜掺量为0.50.52.02.0，减水率达，减水率达20202727。（4）糖蜜类减水剂）糖蜜类减水剂 普通减水剂。它是以制糖工业的糖渣、废蜜为