第四章 混凝土2、3、4、5、6

1、第二节 普通混凝土的主要技术性质要求要求: :1 1、具有良好的和易性，便于施工，以保证能、具有良好的和易性，便于施工，以保证能获得良好的浇灌质量；获得良好的浇灌质量；2 2、混凝土拌合物凝结硬化以后，应具有足够、混凝土拌合物凝结硬化以后，应具有足够的强度，以保证建筑物能安全地承受设计荷的强度，以保证建筑物能安全地承受设计荷载；载；3 3、具有必要的耐久性。、具有必要的耐久性。由混凝土组成材料拌合而尚未凝结硬化的混由混凝土组成材料拌合而尚未凝结硬化的混合料，称为合料，称为混凝土拌合物混凝土拌合物又称又称新拌混凝土新拌混凝土。一、新拌混凝土的和易性一、新拌混凝土的和易性 1、 和易性的概念和易性

2、的概念 和易性和易性是指混凝土拌合物易于搅拌、运输、浇是指混凝土拌合物易于搅拌、运输、浇筑和振捣成型筑和振捣成型,不发生分层、离析、泌水等现象，不发生分层、离析、泌水等现象，并获得质量均匀、密实的混凝土的一项综合技术并获得质量均匀、密实的混凝土的一项综合技术性能。包括有性能。包括有流动性流动性、粘聚性粘聚性和和保水性保水性等三方面等三方面的含义。的含义。 流动性流动性是指混凝土拌合物在自重或施工机械振是指混凝土拌合物在自重或施工机械振捣的作用下，能产生流动，并均匀密实的充满模捣的作用下，能产生流动，并均匀密实的充满模板的性能。板的性能。 流动性的大小取决于混凝土拌合物中用水量或流动性的大小取决

3、于混凝土拌合物中用水量或水泥浆含量的多少。水泥浆含量的多少。 粘聚性粘聚性是指混凝土拌合物内部各组分间有一定的是指混凝土拌合物内部各组分间有一定的粘聚力，在运输和浇筑过程中不致产生分层离析粘聚力，在运输和浇筑过程中不致产生分层离析现象的性能。现象的性能。 粘聚性的大小主要取决于细骨料的用量以及粘聚性的大小主要取决于细骨料的用量以及水泥浆的稠度等。水泥浆的稠度等。 保水性保水性是指混凝土拌合物，具有保持内部水分不是指混凝土拌合物，具有保持内部水分不流失，不致产生严重泌水现象的性能。流失，不致产生严重泌水现象的性能。 保水性差的混凝土拌合物，由于水分分泌出保水性差的混凝土拌合物，由于水分分泌出会形

4、成容易透水的孔隙，从而降低混凝土的密实会形成容易透水的孔隙，从而降低混凝土的密实性。性。2、 和易性测定和易性测定 在工地和试验室，通常是测定拌合物的流动性，在工地和试验室，通常是测定拌合物的流动性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性。并辅以直观经验评定粘聚性和保水性。 （1）坍落度试验）坍落度试验 将混凝土拌合物按规定方法装入标准圆锥筒中，将混凝土拌合物按规定方法装入标准圆锥筒中，逐层插捣并装满刮平后，垂直提起圆锥筒，混凝逐层插捣并装满刮平后，垂直提起圆锥筒，混凝土拌合物由于自重将会向下坍落。量测坍落的高土拌合物由于自重将会向下坍落。量测坍落的高度（以毫米计），即为坍落度。度（以毫米计），即为

5、坍落度。 坍落度越大，则混凝土拌合物的流动性越大。坍落度越大，则混凝土拌合物的流动性越大。坍落度法测试仪器设备坍落度法测试仪器设备 在做坍落度试验的同时，应观察混凝土拌合物的在做坍落度试验的同时，应观察混凝土拌合物的粘聚性、保水性及含砂等情况，以更全面地评定粘聚性、保水性及含砂等情况，以更全面地评定混凝土拌合物的和易性。混凝土拌合物的和易性。 坍落度法适用于骨料最大粒径不大于坍落度法适用于骨料最大粒径不大于4040，坍落，坍落度值大于度值大于1010的非干硬性混凝土。的非干硬性混凝土。 根据坍落度的不同，可将混凝土拌合物分为：根据坍落度的不同，可将混凝土拌合物分为：级 别名 称坍落度（mm）T

6、1低塑性混凝土低塑性混凝土10-40T2塑性混凝土塑性混凝土50-90T3流动性混凝土流动性混凝土100-150T4大流动性混凝土大流动性混凝土160坍落度值小于坍落度值小于1010的拌合物为干硬性混凝土的拌合物为干硬性混凝土 维勃稠度法（法）维勃稠度法（法） 对干硬性的混凝土拌合物通常采用维勃稠度仪测对干硬性的混凝土拌合物通常采用维勃稠度仪测定混凝土拌合物的流动性。定混凝土拌合物的流动性。 维勃稠度测试方法维勃稠度测试方法：在维勃稠度仪上的坍落度筒：在维勃稠度仪上的坍落度筒中按规定方法装满拌合物，垂直提起坍落度筒，中按规定方法装满拌合物，垂直提起坍落度筒，在拌合物试体顶面放一透明圆盘，开启振

7、动台，在拌合物试体顶面放一透明圆盘，开启振动台，同时用秒表计时，在透明圆盘的底面完全为水泥同时用秒表计时，在透明圆盘的底面完全为水泥浆所布满的瞬间，停止秒表，关闭振动台。读出浆所布满的瞬间，停止秒表，关闭振动台。读出秒表的秒数，称为维勃稠度。秒表的秒数，称为维勃稠度。 该法适用于粗骨料最大粒径不超过该法适用于粗骨料最大粒径不超过4040，维勃，维勃稠度在稠度在3030之间的混凝土之间的混凝土。 根据维勃稠度的不同，可将混凝土拌合物分为：根据维勃稠度的不同，可将混凝土拌合物分为：级 别名 称维勃稠度（s）V0超干硬性混凝土超干硬性混凝土31V1特干硬性混凝土特干硬性混凝土21-30V2干硬性混凝

8、土干硬性混凝土11-20V3半干硬性混凝土半干硬性混凝土5-10坍落度的选择坍落度的选择 混凝土拌合物的坍落度，混凝土拌合物的坍落度，主要依据主要依据构件构件截面大小截面大小、钢筋疏密钢筋疏密、捣实方法捣实方法和和环境温度环境温度来确定。来确定。 当截面尺寸较小或钢筋较密，或采用人工插捣时，当截面尺寸较小或钢筋较密，或采用人工插捣时，坍落度可选择大些。坍落度可选择大些。3、影响和易性的主要因素、影响和易性的主要因素 （）水泥浆的数量（）水泥浆的数量 在混凝土拌合物中，水泥浆包裹骨料表面，填充在混凝土拌合物中，水泥浆包裹骨料表面，填充骨料空隙，使骨料润滑，提高混合料的流动性；骨料空隙，使骨料润滑

9、，提高混合料的流动性；在水灰比不变的情况下，随水泥浆的增多，混合在水灰比不变的情况下，随水泥浆的增多，混合物的流动性增大。物的流动性增大。 若水泥浆过多若水泥浆过多，超过骨料表面的包裹限度，就会，超过骨料表面的包裹限度，就会出现流浆现象，这既浪费水泥又降低混凝土的性出现流浆现象，这既浪费水泥又降低混凝土的性能；能； 如水泥浆过少如水泥浆过少，达不到包裹骨料表面和填充空隙，达不到包裹骨料表面和填充空隙的目的，使粘聚性变差，流动性低，不仅产生崩的目的，使粘聚性变差，流动性低，不仅产生崩塌现象，还会使混凝土的强度和耐久性降低。塌现象，还会使混凝土的强度和耐久性降低。 混合物中水泥浆的数量以混合物中水

10、泥浆的数量以满足流动性要求为宜满足流动性要求为宜。 水灰比水灰比 水泥浆的稠度，取决于水灰比的大小。水灰水泥浆的稠度，取决于水灰比的大小。水灰比小，水泥浆稠，拌合物流动性就小，混凝土拌比小，水泥浆稠，拌合物流动性就小，混凝土拌合物难以保证密实成型。若水灰比过大，又会造合物难以保证密实成型。若水灰比过大，又会造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良，而产生成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良，而产生流浆、离析现象。流浆、离析现象。 用水量是影响混凝土流动性最大的因素。当用水量是影响混凝土流动性最大的因素。当用水量一定时，每立方米混凝土水泥用量增减用水量一定时，每立方米混凝土水泥用量增减50501001

11、00时，流动性基本上保持不变（时，流动性基本上保持不变（固定需水固定需水量法则量法则）。）。 在用水量相同的情况下，采用不同的水灰比可配在用水量相同的情况下，采用不同的水灰比可配制出流动性相同而强度不同的混凝土。制出流动性相同而强度不同的混凝土。(3) (3) 砂率砂率 砂率砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石总用量的是指混凝土中砂的用量占砂、石总用量的百分率。百分率。 式中式中 SP砂率，砂率，% S砂的重量，砂的重量，kg G石子的重量，石子的重量，kg100%PSSSG 在水泥浆一定的条件下，在水泥浆一定的条件下，若砂率过大若砂率过大，则骨料的，则骨料的总表面积及空隙率增大，混凝土拌合物干稠

12、，流总表面积及空隙率增大，混凝土拌合物干稠，流动性小。动性小。 若砂率过小若砂率过小，不能保证粗骨料间有足够的砂浆层，不能保证粗骨料间有足够的砂浆层，降低混凝土拌合物的流动性。同时会使粘聚性、降低混凝土拌合物的流动性。同时会使粘聚性、保水性变差，易造成离析流浆等现象。保水性变差，易造成离析流浆等现象。 合理砂率：合理砂率：砂不但填满石子的空隙，而且还能保砂不但填满石子的空隙，而且还能保证粗骨料间有一定厚度的砂浆层以便减小粗骨料证粗骨料间有一定厚度的砂浆层以便减小粗骨料的滑动阻力，使拌合物有较好的流动性，这个适的滑动阻力，使拌合物有较好的流动性，这个适宜的砂率称为合理砂率。宜的砂率称为合理砂率。

13、图5-7 合理砂率的技术经济效果 组成材料性质的影响组成材料性质的影响 水泥水泥 水泥的品种、水泥的细度水泥的品种、水泥的细度 骨料骨料 骨料级配、颗粒形状、表面特征、最大粒径骨料级配、颗粒形状、表面特征、最大粒径 外加剂和掺合料外加剂和掺合料(5)(5)时间和温度的影响时间和温度的影响 随时间延长，流动性减小；温度越高，坍落度随时间延长，流动性减小；温度越高，坍落度损失越大。损失越大。二、混凝土拌合物的凝结时间 水泥的水化是混凝土产生凝结的主要原因。水泥的水化是混凝土产生凝结的主要原因。 凝结时间影响因素凝结时间影响因素 混凝土的水灰比、环境温度、外加剂混凝土的水灰比、环境温度、外加剂三、硬

14、化混凝土的强度 混凝土抗压强度混凝土抗压强度 混凝土的结构混凝土的结构图图5-85-8混凝土宏观堆混凝土宏观堆聚分层结构聚分层结构（a a）组成材料分层）组成材料分层 过程过程（b b）宏观堆聚结构）宏观堆聚结构图图5-9混凝土界面过渡区示意图混凝土界面过渡区示意图混凝土受压破坏过程混凝土受压破坏过程图图5-10 混凝土受压变形曲线混凝土受压变形曲线-界面裂缝无明显变化界面裂缝无明显变化 -界面裂缝增长界面裂缝增长- -出现砂浆裂缝和连续裂缝出现砂浆裂缝和连续裂缝 -连续裂缝迅速发展连续裂缝迅速发展图5-11 混凝土受压时不同受力阶段裂缝示意图 混凝土在外力作用下的变形和破坏过程，也混凝土在外

15、力作用下的变形和破坏过程，也就是内部裂缝的发生和发展过程，它是一个从量就是内部裂缝的发生和发展过程，它是一个从量变发展到质变的过程。变发展到质变的过程。 混凝土立方体抗压强度（混凝土立方体抗压强度（ fcu ） 按标准方法制作，标准尺寸为按标准方法制作，标准尺寸为150mm 150mm 150mm的立方体试件，在标准养护条件下的立方体试件，在标准养护条件下（温度（温度202，相对湿度，相对湿度95以上），养护至以上），养护至28龄期，以标准试验方法测得的抗压强度值，龄期，以标准试验方法测得的抗压强度值，称为混凝土立方体抗压强度称为混凝土立方体抗压强度。（以。（以fcu表示表示, 单位单位/2即

16、即 a）环箍效应环箍效应：摩擦阻力分布在整个受压接触面，对混：摩擦阻力分布在整个受压接触面，对混凝土试件的横向膨胀起约束限制作用，使混凝土凝土试件的横向膨胀起约束限制作用，使混凝土强度检测值提高，这种作用称为环箍效应。强度检测值提高，这种作用称为环箍效应。尺寸效应尺寸效应: :混凝土立方体试件尺寸较大时混凝土立方体试件尺寸较大时, ,环箍效应环箍效应的作用相对较小的作用相对较小, ,大尺寸试件存在缺陷的概率较大大尺寸试件存在缺陷的概率较大, ,使得抗压强度偏低使得抗压强度偏低. . 混凝土强度等级混凝土强度等级 混凝土立方体抗压强度标准值混凝土立方体抗压强度标准值：按标准方法制作：按标准方法制

17、作养护的变长为养护的变长为150mm150mm的立方体试件，在的立方体试件，在2828d d龄期用龄期用标准试验方法测得的具有标准试验方法测得的具有95%95%强度保证率的抗压强度保证率的抗压强度，也就是指在混凝土立方体抗压强度测定值强度，也就是指在混凝土立方体抗压强度测定值的总体分布中的总体分布中, ,低于该值的百分率不超过低于该值的百分率不超过5%5%，用，用f fcu,kcu,k表示。表示。 强度等级的划分强度等级的划分混凝土的混凝土的“强度等级强度等级”是根据是根据“立方体抗压强度立方体抗压强度标准值标准值”来确定的。我国现行规范（来确定的。我国现行规范（GB/T50081-GB/T5

18规定，普通混凝土按立方体抗压强度标准）规定，普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：值划分为：7.57.5、1010、1515、C20C20、C25C25、C30C30、3535、C40C40、C45C45、C50C50、C55C55、6060等强度等级。等强度等级。轴心抗压强度（轴心抗压强度（f fcpcp） 钢筋混凝土受压构件计算时，都是钢筋混凝土受压构件计算时，都是采用混凝土的轴心抗压强度。采用混凝土的轴心抗压强度。混凝土轴心抗压强度混凝土轴心抗压强度：按标准方法：按标准方法制作的，标准尺寸为制作的，标准尺寸为150150150150300300棱柱体试件在标

19、准养护条件下棱柱体试件在标准养护条件下养护到养护到28d28d龄期，以标准试验方法测龄期，以标准试验方法测得的抗压强度值。得的抗压强度值。 试验证明，轴心抗压强度与立方体试验证明，轴心抗压强度与立方体强度的比值为强度的比值为0.70.70.80.8。 混凝土的抗拉强度混凝土的抗拉强度(f(ftsts) ) 抗拉强度是确定混凝土抗裂度的重要指标，用劈抗拉强度是确定混凝土抗裂度的重要指标，用劈裂试验法间接地求混凝土的抗拉强度。裂试验法间接地求混凝土的抗拉强度。 道路路面或机场跑道用混凝土以抗折强度为道路路面或机场跑道用混凝土以抗折强度为主要设计指标。主要设计指标。 混凝土抗折强度混凝土抗折强度:

20、:是以标准方法制作的，标准尺寸是以标准方法制作的，标准尺寸为为150mm150mm150mm150mm600mm600mm的长方的长方体试件，在标准条件下养护体试件，在标准条件下养护28d后，以标准试验方法测得的抗后，以标准试验方法测得的抗折强度值。折强度值。混凝土抗折强度混凝土抗折强度( f( fcfcf ) )1 1、水泥强度与水灰比、水泥强度与水灰比 在配合比相同的条件下，所用的水泥标号越高，在配合比相同的条件下，所用的水泥标号越高，制成的混凝土强度也越高。制成的混凝土强度也越高。 当用水泥的品种和强度等级相同时，混凝土的当用水泥的品种和强度等级相同时，混凝土的强度主要取决于水灰比。参与

21、水化的水占水泥重量强度主要取决于水灰比。参与水化的水占水泥重量的的左右，实际用水量约占水泥重量的左右，实际用水量约占水泥重量的。 影响混凝土强度的因素影响混凝土强度的因素 在保证施工质量的条件下，水灰比愈小，混凝在保证施工质量的条件下，水灰比愈小，混凝土的强度就愈高。土的强度就愈高。 如果水灰比太小，拌合物过于干硬，无法保证如果水灰比太小，拌合物过于干硬，无法保证浇灌质量，降低混凝土强度和耐久性。浇灌质量，降低混凝土强度和耐久性。 试验证明，混凝土强度，随试验证明，混凝土强度，随水灰比水灰比增大而降低，增大而降低，呈曲线关系，而混凝土强度与呈曲线关系，而混凝土强度与灰水比灰水比呈直线关呈直线关

22、系系 水泥石和骨料的粘结情况与骨料种类和骨料表水泥石和骨料的粘结情况与骨料种类和骨料表面性质有关：面性质有关：碎石混凝土的强度比卵石混凝土碎石混凝土的强度比卵石混凝土的强度高的强度高。混凝土强度公式：混凝土强度公式： 、 为回归系数，为回归系数，普通混凝土配合比设计规普通混凝土配合比设计规程程（JGJ55-2011）提供的经验值为：提供的经验值为：碎石混凝土：碎石混凝土： =0.53， =0.20； 卵石混凝土：卵石混凝土： =0.49， =0.13。 f fcece-水泥水泥2828天实测抗压强度天实测抗压强度; ;无实测时无实测时, , - -水泥强度富余系数水泥强度富余系数, ,无统计资

23、料时按下表取值无统计资料时按下表取值c,0acucebBffWaaabbb,cecce kff表4-23 水泥强度等级值富余系数水泥强度等级值32.542.552.5富余系数1.121.161.10 骨料本身的强度一般大于水泥石的强度，对混凝骨料本身的强度一般大于水泥石的强度，对混凝土的强度影响很小土的强度影响很小 骨料中的骨料中的有害杂质有害杂质含量较多和含量较多和级配级配不良均不利于不良均不利于混凝土强度的提高混凝土强度的提高 骨料表面特征的影响骨料表面特征的影响 在相同水灰比和坍落度下，混凝土强度随骨灰比在相同水灰比和坍落度下，混凝土强度随骨灰比（骨料与胶凝材料质量之比）的增大而提高（骨

24、料与胶凝材料质量之比）的增大而提高2 2、骨料的影响、骨料的影响 温度温度高，水泥凝结硬化速度快，早期强度高；高，水泥凝结硬化速度快，早期强度高； 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0 0以以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。 湿度湿度是决定水泥能否正常进行水化作用的必要条件。是决定水泥能否正常进行水化作用的必要条件。 水泥的水化必须在有水的条件下进行，因此，混凝水泥的水化必须在有水的条件下进行，因此，混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度，

25、以保证混凝土不断地凝结硬化。湿度，以保证混凝土不断地凝结硬化。3 3、养护的温度和湿度、养护的温度和湿度 在正常养护条件下，混凝土的强度随着龄期的增长在正常养护条件下，混凝土的强度随着龄期的增长而增长。最初内，强度增长较快，而增长。最初内，强度增长较快，以后增长较慢。但只要温湿度适宜，其强度仍随以后增长较慢。但只要温湿度适宜，其强度仍随龄期增长。龄期增长。4 4、龄期与强度的关系、龄期与强度的关系第三节第三节 混凝土的变形性能混凝土的变形性能 混凝土变形有两类：非荷载作用下的变形混凝土变形有两类：非荷载作用下的变形 荷载作用下的变形荷载作用下的变形 一、混凝土在非荷载作用下的变形一、混凝土在非

26、荷载作用下的变形（1 1）化学减缩）化学减缩化学减缩：化学减缩：混凝土在硬化过程中，由于水泥水化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，称为化学减缩。起混凝土产生收缩，称为化学减缩。 其收缩量随混凝土龄期的延长而增加，一般在混其收缩量随混凝土龄期的延长而增加，一般在混凝土成型后凝土成型后4040内收缩量增加较快，以后逐渐趋内收缩量增加较快，以后逐渐趋向稳定。化学收缩是不可恢复的，可使混凝土内向稳定。化学收缩是不可恢复的，可使混凝土内部产生微细裂缝。部产生微细裂缝。 （2 2）干湿变形）干湿变形 混凝土

27、因内部水分蒸发引起的体积变形，称混凝土因内部水分蒸发引起的体积变形，称为为干燥收缩干燥收缩。 混凝土吸湿或吸水引起的膨胀称为混凝土吸湿或吸水引起的膨胀称为湿涨湿涨。 周围环境湿度变化而产生的体积干燥收缩和湿涨，周围环境湿度变化而产生的体积干燥收缩和湿涨，统称为干湿变形。统称为干湿变形。 自由水蒸发不引起体积收缩自由水蒸发不引起体积收缩 毛细管水蒸发，引起收缩毛细管水蒸发，引起收缩 吸附水蒸发而引起凝胶体失水产生紧缩吸附水蒸发而引起凝胶体失水产生紧缩 干缩后的混凝土再次吸水变湿后，部分干缩变形干缩后的混凝土再次吸水变湿后，部分干缩变形是可恢复的。是可恢复的。 混凝土在水中硬化时，产生微小的膨胀（

28、湿胀）混凝土在水中硬化时，产生微小的膨胀（湿胀）湿涨对混凝土一般无危害。但干缩变形对混凝土湿涨对混凝土一般无危害。但干缩变形对混凝土危害较大，严重影响混凝土的耐久性。危害较大，严重影响混凝土的耐久性。 影响混凝土干缩的因素有影响混凝土干缩的因素有：水泥品种和细度、：水泥品种和细度、水泥用量和用水量等。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；火山灰质硅酸盐水泥比普通硅酸盐水泥干缩大；水泥越细，收缩越大；水泥用量多，水灰比大，水泥越细，收缩越大；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，收缩也

29、越小越干净，捣固越好，收缩也越小. .（3 3）温度变形）温度变形 混凝土的热胀冷缩的变形，称为温度变形温度变形。温度升高1，每m膨胀0.01。温度变形对大体积混凝土不利温度变形对大体积混凝土不利 原因：原因：混凝土硬化初期，水泥水化放热量大，混凝土是热的不良导体，散热慢，使混凝土内部温度升高，但外部混凝土温度随气温下降，使内外温差达5080，造成内部膨胀、外部收缩，使外部混凝土产生很大拉应力，严重时产生裂缝。 大体积混凝土工程，降低混发热量措施：大体积混凝土工程，降低混发热量措施： 采用低热水泥；减少水泥用量；采用人工降温采用低热水泥；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温保

30、湿等。措施以及对表层混凝土加强保温保湿等。 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，每隔一段长度应设置温度伸缩缝，每隔一段长度应设置温度伸缩缝， 二、混凝土在荷载作用下的变形二、混凝土在荷载作用下的变形 （一）在短期荷载作用下的变形（一）在短期荷载作用下的变形 1、混凝土的弹塑性变形、混凝土的弹塑性变形混凝土是一种弹塑性体，在静力受压时，即产生弹性变形，又产生塑性变形2 2、混凝土的变形模量、混凝土的变形模量 混凝土的变形模量混凝土的变形模量：应力：应力- -应变曲线上任一点的应应变曲线上任一点的应力与应变之比。是一个变量。力与应变之比。是一个变量。 混

31、凝土弹性模量混凝土弹性模量影响因素影响因素： 混凝土的强度等级越高，弹性模量越高。水混凝土的强度等级越高，弹性模量越高。水泥用量少，水灰比小，粗细骨料用量较多，弹性泥用量少，水灰比小，粗细骨料用量较多，弹性模量大。模量大。 骨料弹性模量大，混凝土弹性模量也大。骨料弹性模量大，混凝土弹性模量也大。 早期养护温度较低的混凝土具有较大的弹性早期养护温度较低的混凝土具有较大的弹性模量。在相同强度情况下，蒸汽养护混凝土弹性模量。在相同强度情况下，蒸汽养护混凝土弹性模量较在标准条件下养护的混凝土弹性模量小。模量较在标准条件下养护的混凝土弹性模量小。 引气混凝土弹性模量较普通混凝土低引气混凝土弹性模量较普通

32、混凝土低20203030。徐变徐变：混凝土在长期恒载作用下，随时间延长沿作：混凝土在长期恒载作用下，随时间延长沿作 用力方向发生的变形，即随时间而发展的变用力方向发生的变形，即随时间而发展的变 形称为徐变（蠕变）。形称为徐变（蠕变）。产生原因产生原因：一般认为凝胶体的粘性流动和滑移等。：一般认为凝胶体的粘性流动和滑移等。影响因素影响因素：水灰比一定时，水泥用量越大，徐变越大水灰比一定时，水泥用量越大，徐变越大水灰比越小，徐变越小水灰比越小，徐变越小龄期长、结构致密、强度高则徐变小龄期长、结构致密、强度高则徐变小骨料用量多，徐变小骨料用量多，徐变小应力越大徐变越大应力越大徐变越大（二）混凝土在长

33、期荷载作用下的变形徐变 徐变可消除或减小钢筋混凝土内的应力集中，徐变可消除或减小钢筋混凝土内的应力集中，使应力均匀地重新分布；对大体积混凝土，徐使应力均匀地重新分布；对大体积混凝土，徐变能消除一部分由温度变形所产生的破坏应力。变能消除一部分由温度变形所产生的破坏应力。 对预应力钢筋混凝土结构，混凝土的徐变将使对预应力钢筋混凝土结构，混凝土的徐变将使钢筋的预应力受到损失。钢筋的预应力受到损失。第四节 混凝土的耐久性 混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性用性能和外观完整性, ,从而维持混凝土结构的安从而维持混凝土结构的安全、正常使用

34、的能力称为全、正常使用的能力称为混凝土的耐久性混凝土的耐久性。 提高混凝土耐久性，对于延长结构寿命，减少修提高混凝土耐久性，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。复工作量，提高经济效益具有重要的意义。钢筋混凝土桥梁的侵蚀损毁一、混凝土的抗渗性一、混凝土的抗渗性混凝土的抗渗性混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力液体（水、是指混凝土抵抗压力液体（水、油和溶液等）渗透作用的能力。油和溶液等）渗透作用的能力。混凝土渗透的主要原因混凝土渗透的主要原因是由于内部孔隙形成连通是由于内部孔隙形成连通的渗水孔道。的渗水孔道。 孔道主要来源于孔道主要来源于水泥浆中多余水分蒸发而留下的水泥浆中多

35、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的蜂窝、孔洞，微裂缝以及施工振捣不密实产生的蜂窝、孔洞，这些都会导致混凝土渗漏这些都会导致混凝土渗漏水。水。 提高混凝土抗渗性主要措施： 降低水灰比 掺引气型外加剂 减小骨料最大粒径，骨料干净、级配良好 加强振捣，充分养护 混凝土的抗渗性以抗渗等级来表示。抗渗等级混凝土的抗渗性以抗渗等级来表示。抗渗等级是以是以2828龄期的标准抗渗试件，按规定方法试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来表示，验，以不渗水时所能承受的最大水压力来表示，划

36、分为划分为P2P2、P4P4、P6P6、P8P8、P12 P12 等等级，它们分等等级，它们分别表示能抵抗别表示能抵抗0.20.2、0.40.4、0.60.6、0.80.8、1.2 MPa1.2 MPa的的水压力而不渗透。水压力而不渗透。 混凝土的抗渗性与水灰比有密切关系，还混凝土的抗渗性与水灰比有密切关系，还与水泥品种、骨料级配、施工质量、养护条件与水泥品种、骨料级配、施工质量、养护条件以及是否掺外加剂、掺合料有关。以及是否掺外加剂、掺合料有关。二、混凝土的抗冻性二、混凝土的抗冻性混凝土的抗冻性混凝土的抗冻性是指混凝土在水饱和状态下，能经受是指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用，能

37、保持强度和外观完整的能力。多次冻融循环作用，能保持强度和外观完整的能力。影响因素影响因素：密实度；孔隙充水程度；孔隙特征；孔隙间距；密实度；孔隙充水程度；孔隙特征；孔隙间距；冰冻速度；反复冻融的次数。冰冻速度；反复冻融的次数。提高抗冻性的措施：提高抗冻性的措施： 合理选择水泥品种合理选择水泥品种 降低水灰比降低水灰比 加强振捣、提高密实度加强振捣、提高密实度 掺引气型外加剂掺引气型外加剂 保持骨料干净和级配良好保持骨料干净和级配良好混凝土抗冻性一般以混凝土抗冻性一般以抗冻等级抗冻等级表示。表示。 混凝土划分为以下抗冻等级：混凝土划分为以下抗冻等级：1010、F15F15、F25F25、F50F

38、50、 F100F100 、F150F150、F200F200、F250F250、F300F300等九个等级，分别表示混凝土能等九个等级，分别表示混凝土能够承受反复冻融循环次数为够承受反复冻融循环次数为1010、1515、2525、5050、100100、150150、200200、250250和和300300次。次。混凝土路面受盐冻剥落混凝土路面受盐冻剥落掺引气剂后可提高抗冻性青藏公路雅玛尔河大桥桥墩表面混凝土冻融剥落情形三、混凝土的抗侵蚀性三、混凝土的抗侵蚀性混凝土的侵蚀主要是对水泥石的侵蚀。混凝土的侵蚀主要是对水泥石的侵蚀。混凝土的抗侵蚀性混凝土的抗侵蚀性主要取决于主要取决于水泥的品种、

39、水泥的品种、混凝土密实度与孔隙特征等。混凝土密实度与孔隙特征等。提高混凝土的抗侵蚀性的措施：提高混凝土的抗侵蚀性的措施： 合理选择水泥品种合理选择水泥品种 降低水灰比降低水灰比 提高密实度提高密实度 改善孔结构改善孔结构四、四、 混凝土的碳化混凝土的碳化 混凝土的碳化混凝土的碳化是指空气中的二氧化碳与水是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。泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水。 碳化的危害：碳化的危害：碱度降低碱度降低钢筋的保护减弱钢筋的保护减弱钢筋锈蚀钢筋锈蚀产生裂纹导致破坏。产生裂纹导致破坏。 碳化收缩引起微裂纹。碳化收缩引起微裂纹。 碳化作用产生的碳化作用产生的C

40、aCO3填充了水泥石孔隙，填充了水泥石孔隙，提高了水泥石的密实度和抗压强度。提高了水泥石的密实度和抗压强度。 影响混凝土碳化主要因素有：影响混凝土碳化主要因素有：（1 1）水泥品种。掺混合材的水泥，因其氢氧化）水泥品种。掺混合材的水泥，因其氢氧化钙含量较少，碳化比普通水泥快。钙含量较少，碳化比普通水泥快。（2 2）水灰比。水灰比大的混凝土，因孔隙较多，）水灰比。水灰比大的混凝土，因孔隙较多，二氧化碳易于进入，碳化也快。二氧化碳易于进入，碳化也快。（3 3）环境湿度。）环境湿度。 相对湿度为相对湿度为50507575，碳化最快。，碳化最快。 相对湿度相对湿度250.404030粒化高炉矿渣粒化高

41、炉矿渣粉粉0.4065550.405545钢渣粉钢渣粉3020磷渣粉磷渣粉3020硅灰硅灰1010复合掺合料复合掺合料0.4065550.405545表4-35预应力混凝土中矿物掺合料最大掺量矿物掺合料种矿物掺合料种类类水胶比水胶比最大掺量最大掺量采用硅酸盐采用硅酸盐水泥时水泥时采用普通硅酸盐采用普通硅酸盐水泥时水泥时粉煤灰粉煤灰0.4035300.402520粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣粉粉0.4055450.404535钢渣粉钢渣粉2010磷渣粉磷渣粉2010硅灰硅灰1010复合掺合料复合掺合料0.4055450.4045353）单位水泥用量 计算配合比每立方米混凝土的水计算配合比每立方米混凝

42、土的水泥用量，泥用量，kg/mkg/m3 3。000cbfmmm0cm砂率应根据骨料的技术指标、混凝土拌合物性能和施工砂率应根据骨料的技术指标、混凝土拌合物性能和施工要求，参考历史资料确定。当缺乏砂率的历史资料时，要求，参考历史资料确定。当缺乏砂率的历史资料时，混凝土砂率的确定应符合下列规定：混凝土砂率的确定应符合下列规定：1）坍落度小于）坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验的混凝土，其砂率应经试验确定；确定；2）坍落度为）坍落度为10mm60mm的混凝土，其砂率可的混凝土，其砂率可根据粗骨料品种、最大公称粒径及水胶比按表根据粗骨料品种、最大公称粒径及水胶比按表4-36选取选取3）坍落度

43、大于）坍落度大于60mm的混凝土，其砂率可经试验的混凝土，其砂率可经试验确定，也可在表确定，也可在表4-36的基础上，按坍落度每增大的基础上，按坍落度每增大20mm、砂率增大、砂率增大1%的幅度予以调整。的幅度予以调整。 确定砂率确定砂率s水胶比水胶比卵石最大公称粒径卵石最大公称粒径碎石最大公称粒径碎石最大公称粒径10.020.040.016.020.040.00.402625243029270.503029283332300.603332313635330.70363534393836表4-36 混凝土的砂率 6、确定、确定1m3粗、细骨料用量粗、细骨料用量 重量法重量法 计算公式为：计算公

44、式为：m mcpcp混凝土拌合物的假定表观密度混凝土拌合物的假定表观密度,kg/m,kg/m3 3；在在235023502450kg/m2450kg/m3 3间取值。间取值。000100%ssgsmmm00000fcgswcpmmmmmm 用体积法应按下式计算：用体积法应按下式计算：c、f、 w为水泥、矿物掺合料、水的密度为水泥、矿物掺合料、水的密度kg/3s s、g g 为为砂、石子的表观密度，砂、石子的表观密度，kg/3。 混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂 时，时，可取为。可取为。000000.011fgcswcfgswmmmmm0001

45、00%ssgsmmm（二）基准配合比和试验配合比的确定 调整和易性，确定基准配合比调整和易性，确定基准配合比按初步计算配合比进行试拌。按初步计算配合比进行试拌。 如果流动性过大如果流动性过大，在砂率不变的条件下，适当增，在砂率不变的条件下，适当增加砂、石子的用量加砂、石子的用量 如果流动性过小如果流动性过小，在水灰比不变的条件下，适当，在水灰比不变的条件下，适当增加水和水泥的用量增加水和水泥的用量 如果粘聚性和保水性不好如果粘聚性和保水性不好，可适当增加砂率，知，可适当增加砂率，知道和易性满足要求为止道和易性满足要求为止 当拌合物砂浆量过多时当拌合物砂浆量过多时，可单独加入适量石子来，可单独加

46、入适量石子来降低砂率降低砂率 在混凝土和易性满足要求后，测得拌合物的实际在混凝土和易性满足要求后，测得拌合物的实际表观密度表观密度h h按下式计算（基准配合比）按下式计算（基准配合比）hbjACChbjAWWhbjASShbjAGGA-调整后各材料实际用量总和，调整后各材料实际用量总和，kg；h-混凝混凝土的实测表观密度，土的实测表观密度，kg/m3;Cb 、Wb 、Sb、 Gb-调整后水泥、水、砂、石子调整后水泥、水、砂、石子实际用量，实际用量，kgCj、 Wj 、Sj 、Gj-基准配合比中基准配合比中1m3混凝土的各混凝土的各材料用量，材料用量，kg校核强度值。强度和耐久性都合格的水灰比对

47、应的校核强度值。强度和耐久性都合格的水灰比对应的配合比，就是试验室配合比。用配合比，就是试验室配合比。用C C、W W、S S、G G表示表示（三）混凝土施工配合比 混凝土实验室配合比中砂、石子是以干燥状态混凝土实验室配合比中砂、石子是以干燥状态计量的，但实际工地使用的骨料常含有一定的水分，计量的，但实际工地使用的骨料常含有一定的水分，因此必须将实验室配合比进行换算，换算成扣除骨料因此必须将实验室配合比进行换算，换算成扣除骨料中水分后、工地实际施工用的配合比。其换算如下：中水分后、工地实际施工用的配合比。其换算如下： C=CC=C W=W W=WSa%Sa%GbGb% % S=S(1+a%)

48、S=S(1+a%) G=G(1+b%) G=G(1+b%)施工时施工时1m1m3 3混凝土中各材料的用量：混凝土中各材料的用量： CC、WW、SS、GG，kgkg砂的含水率为砂的含水率为a%a%，石子的含水率为，石子的含水率为b%b% 【例【例4-24-2】某工程现浇钢筋混凝土梁（室】某工程现浇钢筋混凝土梁（室内梁，不受风雪影响），设计强度内梁，不受风雪影响），设计强度C30C30，要，要求混凝土坍落度求混凝土坍落度353550mm50mm，用，用PO42.5PO42.5的的水泥，掺合料为水淬矿渣粉，粗骨料为碎水泥，掺合料为水淬矿渣粉，粗骨料为碎石，石，=20mm=20mm，砂子为天然河砂、中

49、砂，试设，砂子为天然河砂、中砂，试设计配合比。计配合比。 若砂子的含水率为若砂子的含水率为3%3%，石子的含水，石子的含水率为率为1%1%，试调出施工配合比。，试调出施工配合比。【解】（【解】（1 1）计算混凝土初步配合比）计算混凝土初步配合比 求混凝土试配强度求混凝土试配强度 求水胶比求水胶比 根据骨料种类查表根据骨料种类查表4-274-27，确定，确定 =0.53=0.53， =0.20=0.20；查表；查表4-344-34，取矿粉掺量，取矿粉掺量30%30%；查表；查表4-234-23， =1.16=1.16,0,1.64530 1.645 538.225cucu kff,0abcuab

50、bWfBff abc1 0.9 42.5 1.1644.37bfsceff 0.53 44.370.5538.2250.53 0.20 1 0.9 42.5 1.16WB 根据混凝土的使用环境查表根据混凝土的使用环境查表4-304-30得到，满足耐久性要得到，满足耐久性要求的最大水胶比为求的最大水胶比为0.600.60，计算得到的水胶比为，计算得到的水胶比为0.550.550.600.60，所以确定水胶比为，所以确定水胶比为0.550.55。确定用水量确定用水量根据骨料种类、最大粒径及坍落度，查表根据骨料种类、最大粒径及坍落度，查表4-4-3232，取，取 =195kg/m3=195kg/m3

51、计算胶凝材料用量计算胶凝材料用量0wm001953550.55wbmmWB查表查表4-334-33，胶凝材料最小用量为，胶凝材料最小用量为280kg/m280kg/m3 3，而计，而计算的到的胶凝材料为算的到的胶凝材料为355kg/m355kg/m3 3280kg/m280kg/m3 3，满足，满足要求。要求。其中，矿粉掺量其中，矿粉掺量 水泥用量水泥用量 确定砂率确定砂率 根据骨料种类、最大粒径及水胶比，查表根据骨料种类、最大粒径及水胶比，查表4-364-36，确定，确定 =36%=36%。s 计算砂、石子用量计算砂、石子用量 质量法：质量法：解得：解得： =666 kg/m3=666 kg

52、/m3=1184 kg/m3=1184 kg/m3所以每立方米混凝土中各种原材料的用量为：水所以每立方米混凝土中各种原材料的用量为：水泥泥249kg249kg，矿渣粉，矿渣粉106kg106kg，砂子，砂子666kg666kg，石子，石子1184kg1184kg，水，水195kg195kg00000249106195240036%sgssgmmmmm0sm0gm 体积法：解得： =630kg/m3=1125kg/m3000002491061950.0113100280026002700100036%gsssgmmmmm0sm0gm所以每立方米混凝土中各种原材料的用量所以每立方米混凝土中各种原材

53、料的用量为：水泥为：水泥249kg249kg，矿渣粉，矿渣粉106kg106kg，砂子，砂子630kg630kg，石子石子1125kg1125kg，水，水195kg195kg。 例例5-2某现浇钢筋混凝土柱，混凝土设计要求强度等某现浇钢筋混凝土柱，混凝土设计要求强度等级为级为25，坍落度要求为，坍落度要求为，使用环境为干，使用环境为干燥的办公用房内。所用原材料情况如下：燥的办公用房内。所用原材料情况如下： 水泥：强度等级水泥：强度等级42.5的普通水泥，密度的普通水泥，密度3.00/cm， 强度等级富余系数为强度等级富余系数为1.06； 砂：细度模数为砂：细度模数为2.6的中砂，为的中砂，为区

54、砂，表观密度区砂，表观密度 2650k/m； 石子：粒径为石子：粒径为540mm碎石，表观密度碎石，表观密度2700k/m3； 试求：混凝土试验室配合比；试求：混凝土试验室配合比； 2若已知现场砂子含水率为，石子含水率若已知现场砂子含水率为，石子含水率为为1，试计算混凝土施工配合比。，试计算混凝土施工配合比。 解确定混凝土初步配合比解确定混凝土初步配合比 (1)(1)确定混凝土配制强度确定混凝土配制强度 f fcucu, ,0 0= = f fcu,kcu,k + 1.645= 25 + 1.645+ 1.645= 25 + 1.6455.0 =33.2 5.0 =33.2 MPaMPa (2)(2)确定水灰比（确定水灰比（W/CW/C）,0,0,0.5342.51.0633.20.530.2042.51.060.63acecuabceacce gcuabcce gfWCfffff 根据强度要求计算水灰比根据强度要求计算水灰比根据耐久性要求确定水灰比根据耐久性要求确定水灰比查表，查表， W/C0.65W/C0.65，所以取水灰比，所以取水灰比0.630.63 （3 3）确定用水量）确定用水量 按坍落度按坍落度，碎石最大