第五章—混凝土

1、基本质量要求： 1)不能影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质； 2)无损于混凝土强度发展及耐久性； 3)不引起预应力钢筋脆断； 4)保证混凝土表面不受污染。5.2.3 混凝土用水混凝土用水拌和用水符合JGJ63-1989混凝土拌和用水标准有害物质含量控制检验水与蒸馏水进行的水泥凝结时间试验，二者初凝及终凝时间差均不得大于30min检验水配制的砼或砂浆的28d抗压强度不应低于蒸馏水配制的砼或砂浆28d抗压强度905.2.3 混凝土用水混凝土用水5.2.4 混凝土外加剂混凝土外加剂 国家标准GB 8075-87中按外加剂的主要功能将混凝土外加剂分为四类： (1)改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，其中包

2、括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。 (2)调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，其中包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。外加剂的分类外加剂的分类 (3)改善混凝土耐久性的外加剂，其中包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。 (4)改善混凝土其他性能的外加剂，其中包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。 1、 减水剂减水剂 减水剂是指能保持混凝土的和易性不变，而显著减少其拌和用水量的外加剂。 (一)减水剂的减水作用 水泥加水拌和后，水泥颗粒间会相互吸引，形成许多絮状物。当加入减水剂后，减水剂能拆散这些絮状结构，把包裹的游离水释放出来。减水剂作用示意图减水剂作用示意图 1水泥颗粒；2游离水 (a)未掺

3、减水剂时的水泥浆体中絮状结构(b)掺减水剂的水泥浆结构 使用减水剂的技术经济效果使用减水剂的技术经济效果 1.在保持和易性不变，也不减少水泥用量时，可减少拌和水量5%25%或更多。 2.在保持原配合比不变的情况下，可使拌合物的坍落度大幅度提高(可增大100200mm) 。 3.若保持强度及和易性不变，可节省水泥10%20%。 4.提高混凝土的抗冻性、抗渗性，使混凝土的耐久性得到提高。 常用的减水剂常用的减水剂 v 目前，减水剂主要有木质素系、萘系、树脂系、糖蜜系和腐殖酸等几类。v 按主要功能分为普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂等几种。 在搅拌混凝土的过程中，能引入大量

4、均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂称为引气剂。 引气剂可在混凝土拌合物中引入直径为0.051.25mm的气泡，能改善混凝土的和易性，提高混凝土的抗冻性、抗渗性等耐久性，适用于港口、土工、地下防水混凝土等工程。2、引气剂、引气剂3、泵送剂、泵送剂 能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂为泵送剂。 它由减水剂、调凝剂、引气剂、润滑剂等多种组分复合而成。根据产品性能有所差异。 加速混凝土早期强度发展的外加剂称为早强剂。 这类外加剂能加速水泥的水化过程，提高混凝土的早期强度并对后期强度无显著影响。特别适合于冬季施工和紧急抢修工程。目前常用的早强剂有氯盐、硫酸盐、三乙醇胺三大类及以它们为基础的复合早强剂

5、。 4、 早强剂早强剂延长混凝土凝结时间的外加剂称为缓凝剂。可在较长时间内保持混凝土工作性，延缓混凝土凝结和硬化时间并对混凝土后期强度发展无不利影响。另外，在大体积混凝土中为了延长放热时间，也可掺入缓凝剂。5、 缓凝剂缓凝剂能促使混凝土迅速凝结硬化的外加剂称为缓凝剂。能使掺在水泥中的石膏丧失缓凝作用，促使混凝土在较短时间内迅速凝结硬化。 速凝剂主要用于喷射混凝土。6、 速凝剂速凝剂能使混凝土（砂浆）产生补偿收缩或微膨胀的外加剂称为膨胀剂。 掺入膨胀剂后对混凝土力学性质不会带来太大的影响。但是大幅度地提高混凝土的抗裂性能。7、 膨胀剂膨胀剂 能使混凝土在负温下硬化，并在规定时间内达到足够防冻强度

6、的外加剂称为防冻剂。 在负温度条件下施工的混凝土工程须掺入防冻剂。一般，防冻剂除能降低冰点外，还有促凝、早强、减水等作用，所以多为复合防冻剂。8、 防冻剂防冻剂 能减缓混凝土中钢筋或其他预埋金属锈蚀的外加剂称为阻锈剂。 掺入阻锈剂，可以减缓对钢筋的锈蚀，从而达到保护钢筋的目的。9、 阻锈剂阻锈剂v外加剂品种的选择选择外加剂时，应根据工程需要、现场条件及产品说明书进行全面考虑。v外加剂掺量的选择外加剂品种选定后，还要认真确定外加剂的掺量。v外加剂的掺入方法一般外加剂不能直接加入混凝土搅拌机内。 注意事项注意事项 混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中掺入，用以改善混凝土性质的物质。掺量不大于水泥质量的

7、5%（特殊情况除外）。外加剂功能外加剂功能外加剂类型外加剂类型改善砼拌和物流变性能改善砼拌和物流变性能减水剂、引气剂、泵送剂、保水剂等减水剂、引气剂、泵送剂、保水剂等调节砼凝结时间、硬化速度调节砼凝结时间、硬化速度缓凝剂、早强剂、速凝剂等缓凝剂、早强剂、速凝剂等调节砼终含气量调节砼终含气量引气剂、加气剂、泡沫剂、消泡剂等引气剂、加气剂、泡沫剂、消泡剂等改善砼耐久性改善砼耐久性引气剂、阻锈剂、防水剂、抗渗剂等引气剂、阻锈剂、防水剂、抗渗剂等为砼提供特殊性能为砼提供特殊性能膨胀剂、防冻剂、着色剂、碱集料反应抑制剂膨胀剂、防冻剂、着色剂、碱集料反应抑制剂表表3-2 外加剂分类外加剂分类 5.2.5

8、掺合料掺合料 粉煤灰 改善混凝土拌合物的和易性、可泵性和抹面性； 降低混凝土凝结硬化过程的水化热； 能提高硬化混凝土的抗渗性、抗化学侵蚀性及耐久性。 矿渣微粉 改善和易性能；降低水化热，提高抗腐蚀能力； 提高后期强度。 硅灰 改善拌合物性能；大幅度提高早期和后期强度。和易性和易性流动性额流动性额粘聚性粘聚性保水性保水性5.3.1 新拌混凝土的和易性1、和易性的概念、和易性的概念 和易性是指混凝土的拌合物的施工操作难易程度和抵抗离析作用程度的性质。5.3 普通混凝土的主要技术性质普通混凝土的主要技术性质2、 和易性的测定方法和易性的测定方法1.坍落度法： 适用于坍落度不小于10mm，骨料最大粒径

9、不大于40mm维勃稠度仪维勃稠度仪2.维勃稠度法： 适用于坍落度小于10mm，维勃稠度在530s的混凝土拌合物。3、影响混凝土和易性的主要因素、影响混凝土和易性的主要因素l1）水）水泥泥浆的数量浆的数量及水灰比及水灰比 水水灰比灰比不变的情况下，如果水泥浆越多，则拌合物的流动性越大，但若水泥浆过多，则会出现流浆现象；若水泥浆过少则骨料间缺少粘结物质，拌合物容易发生离析和崩塌。 水泥、骨料用量水泥、骨料用量不变的情况下，水灰比增大，拌合物流动性增强；反之则减小；但水灰比过大，拌合物粘聚力和保水性降低；水灰比过小，拌合物流动性降低，影响施工。 无论是水泥浆的影响还是水灰比的影响，无论是水泥浆的影响

10、还是水灰比的影响，实质都是用水量的影响。实质都是用水量的影响。 固定用水量规则：固定用水量规则： 在采用一定骨料的情况下，如果单位用水量一定，单位水泥用量增减不超过50100kg，坍落度大体上保持不变。 作用：固定单位用水量，变化水灰比来满足和作用：固定单位用水量，变化水灰比来满足和易性要求，同时满足混凝土强度设计要求。易性要求，同时满足混凝土强度设计要求。l2）砂率）砂率 砂率砂率是指砂用量占砂、石总用量的质量百分比。砂率过大或过小都会导致混凝土和易性变差，应选择合理砂率。 砂形成的砂浆在粗骨料件起着润，滑的作用。一定范围内随砂率增大，润滑作用愈加明显，流动性可以提高。 砂率过大，流动性降低

11、；砂率过小，砂浆数量不足，会使拌合物的黏聚性和保水性降低，产生离析和流浆现象。砂率砂率对混凝土坍落度的影响对混凝土坍落度的影响水和水泥用量一定水和水泥用量一定l3）组成材料的性质）组成材料的性质 水泥水泥对拌合物和易性的影响主要是水泥品种和水泥细度的影响。 骨料骨料对拌合物和易性的影响主要有:骨料的级配、颗粒形状、表面特征及粒径。 外加剂外加剂对拌合物的和易性影响较大。如：减水剂和引气剂明显提高拌合物的流动性；引气剂还能有效地改善拌合物的黏聚性和保水性。观察与讨论观察与讨论 试比较石子表面状态不同对混凝土和易性的影响：卵石卵石碎石碎石l4）时间和温度）时间和温度 温度温度 随温度的升高流动性降

12、低，所以夏季施工时要适当增加拌合物的用水量。 时间时间 随着时间的延长而变干稠，流动性降低。（骨料吸收、蒸发、水化反应） 混凝土的抗压强度及强度等级混凝土的抗压强度及强度等级5.3.2 硬化混凝土的强度硬化混凝土的强度抗压试验抗压试验a2aaa试件形状示意图试件形状示意图a=150mm GB/T 500812002规定，按标准方法制作的试件，在标准条件养护到28d龄期，测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度，以fcu表示。标准试件温度：温度：20C3C相对湿度相对湿度大于大于90%或置于或置于水中水中混凝土强度等级混凝土强度等级v立方体抗压强度标准值系指在28d龄期用标准 试验方法测得的具

13、有95保证率的抗压强度， 以fcu,k表示。v普通混凝土划分为十四个强度等级：C15、C20、 C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、 C65、C70、C75和C80。 v混凝土的抗压强度是根据混凝土的立方体抗压 强度标准值划分的。强度换算系数强度换算系数(GB/T 500812002) 试件尺寸(mm )骨料最大粒径(mm)强度换算系数 100100100150150150200200200 31.54063 0.9511.05( (一一) )混凝土立方体抗压强度及强度等级混凝土立方体抗压强度及强度等级fcuPfcu,k95%强度概率分布曲线1.水泥强度等级和水灰比

14、水泥强度等级和水灰比 影响抗压强度的主要因素影响抗压强度的主要因素混凝土强度经验公式：)(0,bceacuWCff 式中：式中：W/C灰水比； fcu,0混凝土28d抗压强度； fce水泥28d抗压强度实测值。 、 经验系数； 碎石 =0.46; =0.07 卵石 =0.48; =0.33?a?b?a?b?a?bgcecceff, 式中：式中： 水泥强度等级富余系数，按各地 区实际统计资料定出； fce,g水泥强度等级值。c2.骨料的影响骨料的影响 一般不会直接影响混凝土的强度。骨料表面粗糙，则与水泥石粘结力较大，但达到同样流动性时，需水量大，水灰比变大，强度降低。3.龄期龄期 龄期指混凝土在

15、正常养护条件下所经历的时间，最初的714d发展较快，28d以后增长缓慢 。 。28lglg28nffn1428抗压强度龄期/d4.养护的温度和湿度的影响养护的温度和湿度的影响4382113龄期抗压强度031421287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增长10d后冻结增长3d后冻结增长1d后冻结增长5d后冻结没有冻结龄期抗压强度砼相对强度的增长与冻结时间的关系砼相对强度的增长与冻结时间的关系受冻越早受冻越早强度损失越大强度损失越大湿度的影响湿度的影响 试验表明，保持足够湿度时，温度升高，水泥水化速度加快，强度增长也快。混凝土结构工程施工质量验收规范(GB 502042002)

16、规定，在混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以覆盖并保湿养护。4.其它因素其它因素 施工条件，如搅拌、振捣方式。 试验条件，如试件的形状、尺寸、表面状态、 含水程度及加荷速度等。 外加剂和掺合料的掺入。试验条件对混凝土强度的影响试验条件对混凝土强度的影响 试件尺寸：试件尺寸：相同的混凝土，试件尺寸越小测得的 强度越高。 试件的形状：试件的形状：当试件受压面积(aa)相同，而高 度(h)不同时，高宽比(h/a)越大，抗压强度越小。 表面状态：表面状态：试件表面有、无润滑剂，其对应的破 坏形式不一，所测强度值大小不同。 加荷速度：加荷速度：加荷速度较快时，材料变形的增长落 后于荷载的增加，所测强度值偏

17、高。 试块破坏后呈棱锥体试块破坏后呈棱锥体( (一一) )非荷载作用下的变形非荷载作用下的变形 化学收缩 温度变形 干缩湿胀( (二二) )荷载作用下的变形荷载作用下的变形 短期荷载作用下的变形 长期荷载作用下的变形徐变5.3.3 硬化混凝土的变形性硬化混凝土的变形性1. 化学收缩化学收缩 定义：定义：在混凝土硬化过程中，由于水泥水化生成物的体积比反应前物质的总体积小，从而引起混凝土的收缩，称为化学收缩。 发展规律：发展规律：其收缩量是随混凝土硬化龄期的延长而增加，一般在混凝土成型后40d左右增长较快，以后逐渐趋于稳定。 影响：影响：化学收缩值很小（小于1），但是不可恢复，对混凝土结构没有破坏

18、作用，但在混凝土内部可能产生微细裂缝。2. 温度变形温度变形定义：定义：混凝土随着温度的变化产生热胀冷缩的变 形。指标：指标：混凝土的温度线膨胀系数为(11.5)10-5/。 危害：危害：温度变形对大体积混凝土及大面积混凝土 工程极为不利，易使这些混凝土造成温度裂 缝。3. 干缩湿胀干缩湿胀定义：定义：由于混凝土周围环境湿度的变化，会引起 混凝土的干湿变形，表现为干缩湿胀。 原因：原因：混凝土在水中硬化时，会引起微小膨胀，因为凝胶 体中胶体粒子吸附水膜增厚，使胶体粒子间距增大 所致。混凝土在干燥过程中，由于毛细孔水的蒸发， 使毛细孔中形成负压，随着空气湿度的降低负压逐渐 增大，产生收缩力，导致

19、混凝土收缩。同时，凝胶体 颗粒的吸附水也发生部分蒸发，凝胶体因失水而产生 紧缩。龄期应变水中养护空气中养护膨胀收缩混凝土的干湿变形示意图混凝土的干湿变形示意图短期荷载作用下的变形短期荷载作用下的变形弹塑性变形和弹性模量长期荷载作用下的变形长期荷载作用下的变形徐变1. 混凝土的抗渗性 2. 混凝土的抗冻性 3. 混凝土的抗侵蚀性4. 混凝土的碳化5. 混凝土的碱骨料反应6. 提高混凝土耐久性的措施5.3.4 硬化混凝土的耐久性硬化混凝土的耐久性混凝土抗渗仪混凝土抗渗仪 抗渗性抗渗性是指混凝土抵抗水、油等液体渗透的能力。抗渗性好坏用抗渗等级来表示。抗渗等级分为P4、P6、P8、P10、P12等5个

20、等级。混凝土水灰比对抗渗性起决定性作用。 提高混凝土抗渗性的根本措施在于增强混凝土的密实度。 1. 混凝土的抗渗性混凝土的抗渗性 抗冻性是指混凝土在饱和水状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，也不严重降低强度的性能，是评定混凝土耐久性的主要指标。 抗冻等级根据混凝土所能承受的反复冻融循环的次数，划分为F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300等9个等级。 混凝土的密实度、孔隙的构造特征是影响抗冻性的重要因素 。2. 抗冻性抗冻性3. 混凝土的抗侵蚀性混凝土的抗侵蚀性 混凝土的抗侵蚀性：混凝土的抗侵蚀性：主要指对水泥石的侵蚀，抗侵蚀性主要在于选用合适的水泥品种

21、和提高混凝土密实度。密实性好及具有封闭空隙的混凝土，环境水不易侵入，故抗侵蚀性好。4. 混凝土的碳化混凝土的碳化 混凝土的碳化：混凝土的碳化：指空气中的CO2在湿度适宜的条件下与水泥水化产物Ca(OH)2发生反应，生成碳酸钙和水，使混凝土碱度降低的过程，碳化也称中性化。5. 混凝土的碱混凝土的碱-骨料反应骨料反应 混凝土的碱骨料反应：混凝土的碱骨料反应：是指水泥中的碱(Na2O和K2O)含量较高时与骨料中的活性SiO2发生反应，在骨料表面生成碱硅酸凝胶，这种凝胶具有吸水膨胀特性，会使包裹骨料的水泥石胀裂，这种现象称为碱骨料反应。6. 提高混凝土耐久性的措施提高混凝土耐久性的措施 1）选用适当品

22、种的水泥。 2）严格控制水灰比并保证足够的水泥用量。 3）选用质量较好的砂石和级配较好的骨料。 4）掺用减水剂和引气剂。 5）施工中，应搅拌均匀，浇灌均匀振捣密实， 加强养护。 5.4.1 混凝土的质量控制混凝土的质量控制 1. 混凝土生产前的初步控制，主要包括人员配备、设备调试、组成材料的检验及配合比的确定与调整等项内容。2.混凝土生产过程中的控制，包括控制称量、搅拌、运输、浇筑、振捣及养护等项内容。3.混凝土生产后的合格性控制。包括批量划分，确定批取样数，确定检测方法和验收界限等项内容。 5.4 混凝土的质量控制与强度评定混凝土的质量控制与强度评定5.4.2 混凝土的强度评定混凝土的强度评

23、定 特点特点:曲线以平均强度为对称轴,曲线与横轴之间的面积和为100%。1. 混凝土强度概率分布混凝土强度概率分布正态分布正态分布1）强度平均值）强度平均值niicucufnf1,1注意注意: :平均值只反应混凝土强度总体强度水平,不能说明强度波动的大小。cuf11)(122,12,nfnfnffnicuicunicuicu2）标准差）标准差注意注意: :标准差小,正态颁布曲线窄而高,说明强度分布集中，混凝土质量均匀性好；反之，混凝土的施工控制质量较差。3）变异系数）变异系数v由于随强度等级的提高而增大，当混凝土强度不同时,可采用v作为评定混凝土质量均匀性的指标。 v ，表示混凝土质量； v，

24、则表示混凝土质量。其计算式如下:cuvfC4）强度保证率）强度保证率P 混凝土的强度值必须符合结构设计要求，并达到一定合格率，即强度保证率。cuvkcucukcucufCfffft, 根据t值由表P91表5.13查得。 先由如下公式计算出概率度t2. 混凝土配制强度混凝土配制强度令混凝土的配制强度等于平均强度，即 我国目前规定，设计要求的混凝土强度保证率为95%，所以t=1.645，对于值有以下规定： 低于C20时， =4.0 C20C35时，=5.0 高于C35时， =6.0cucuff0,tffkcucu,0,1）满足混凝土结构设计要求的强度等级；2）满足施要求的混凝土拌合物的和易性；3）

25、满足与使用环境相适应的耐久性；4）符合经济原则.5.5.1 混凝土配合比设混凝土配合比设计的基本要点计的基本要点：5.5 普通混凝土的配合比设计普通混凝土的配合比设计1. 混凝土配合比设计的混凝土配合比设计的基本要求基本要求：1）水灰比；2）单位用水量；3）砂率。2. 混凝土配合比设计的混凝土配合比设计的三个重要参数三个重要参数：1）以每1m3 混凝土中各项材料的质量 表示 ；2）以各项材料间相互之间的质量比来 表示；3. 混凝土配合比设计的混凝土配合比设计的表示方法表示方法：1)设计要求的强度等级和反映混凝土生产 中强度质量稳定性的强度标准差；2)掌握混凝土的使用环境条件及耐久性要 求；3)

26、了解结构构件断面尺寸及钢筋配制情 况；4)施工工艺对混凝土拌合物的流动性要求 及各原材料的品种、类型和物理力学性 能指标。4. 混凝土配合比设计的混凝土配合比设计的准备工作准备工作：1.1.初步配合比计算初步配合比计算645. 1,kcuocuff5.5.2 普通混凝土配合比设普通混凝土配合比设计的方法和步骤计的方法和步骤：1）确定配制强度( fcu,o )2)确定水灰比值(W/C)cebaocuceafffCW,3)确定用水量(mwo)v 施工要求的坍落度值v 粗骨料种类及最大粒径方法方法: :通过查表确定4) )计算混凝土的单位水泥用量(mco)wocomWCmCWmmwoco5)确定合理

27、砂率( );查表查表6)确定1m3混凝土的砂、石用量（质量法） scpwogosocommmmmsgososommm%100确定1m3混凝土的砂、石用量（体积法） 101.0wwoggossoccommmmsgososommm%100 1）和易性调整； 基准配合比 2）强度复核； 基准配合比，水灰比浮动0.05，砂率浮动1% 3）混凝土表观密度的校正； 2. 初步配合比计算初步配合比计算3）混凝土表观密度的校正；wbwgbgsbscbccctcwsgcccmmmmmmmmmmmm;, 假设工地砂、石含水率分别为a%和b%，则施工配合比为：mc =mcms=ms(1+a%)mg=mg(1+b%)mw=mw - msa% - mgb%3. 混凝土施工配合比的确定混凝土施工配合比的确定 【例题例题】某室内现浇钢筋混凝土梁，某室内现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级混凝土