土木工程材料第4章-水泥混凝土-new

1、1第四章第四章 混凝土混凝土( (Concrete) )七、普通混凝土的配合比设计七、普通混凝土的配合比设计一、混凝土概念及其分类一、混凝土概念及其分类二、混凝土和易性的概念、测定方法及影响因素二、混凝土和易性的概念、测定方法及影响因素三三、混凝土的强度的概念、测定方法及影响因素、混凝土的强度的概念、测定方法及影响因素四、混凝土的变形四、混凝土的变形五、混凝土的耐久性五、混凝土的耐久性六、混凝土外加剂六、混凝土外加剂2一、混凝土的概念：一、混凝土的概念： 广义上，凡是由胶凝材料、水、粗细骨料，按适当配广义上，凡是由胶凝材料、水、粗细骨料，按适当配合比拌制成拌合物，经一定时间的凝结硬化而成的人造

2、石合比拌制成拌合物，经一定时间的凝结硬化而成的人造石材统称为混凝土。材统称为混凝土。 水泥混凝土，通常简称混凝土，是由水泥与粗细骨水泥混凝土，通常简称混凝土，是由水泥与粗细骨料构架而成的人造石材。料构架而成的人造石材。 优点优点: :原材料来源广、制作工艺简单、成本低，原材料来源广、制作工艺简单、成本低，强度强度高、耐久性好、适合各种环境高、耐久性好、适合各种环境3二、混凝土分类二、混凝土分类v 按密度分按密度分 重混凝土重混凝土 02800kg/m3普通混凝土普通混凝土 0 20002800kg/m3轻混凝土轻混凝土 02000kg/m3普通混凝土普通混凝土: :强度等级强度等级C7.5C7

3、.5C60MPaC60MPa高强度混凝土高强度混凝土: :强度等级强度等级C60C60C100MPaC100MPa超高强度混凝土超高强度混凝土: :大于大于C100MPaC100MPav 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水玻璃混凝土水玻璃混凝土聚合物混凝土聚合物混凝土4二、混凝土分类二、混凝土分类v 按用途按用途 结构混凝土结构混凝土装饰混凝土装饰混凝土 防水混凝土防水混凝土防辐射混凝土防辐射混凝土耐酸混凝土耐酸混凝土道路混凝土道路混凝土 素混凝土素混凝土钢筋混凝土钢筋混凝土预应力钢筋混凝土预应力钢筋混凝土钢纤维混凝土钢纤维混凝土钢丝网混凝土钢丝网混

4、凝土 v 按按增强材料增强材料 和增强方式和增强方式5生产以及施工工艺生产以及施工工艺常规施工混凝土常规施工混凝土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6三、混凝土优点与不足三、混凝土优点与不足v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

5、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7第二节第二节 普通混凝土的组成材料及技术要求普通混凝土的组成材料及技术要求 概述：概述： 普通混凝土的概念：普通混凝土的概念：普通混凝土是指采普通混凝土是指采用水泥、砂、石和水配制而成的表观密度为用水泥、砂、石和水配制而成的表观密度为20002800kg/m3的人造石材。的人造石材。普通混凝土的组分：普通混凝土的组分：水泥水泥 细骨料细骨料(砂子砂子) 粗骨料粗骨料(石子石子) 拌和水拌和水8普通混凝土的组成及作用普通混凝土的组成及作用水泥水泥水水水泥浆水泥浆石子石子砂子砂子骨骨 料料新拌混凝

6、土新拌混凝土100%体积体积6075%2540%1421%2128%3942%凝结硬化凝结硬化硬化混凝土硬化混凝土混凝土外加剂混凝土外加剂 为了改善或提高混为了改善或提高混凝土的性能凝土的性能715%9各组成材料的作用：各组成材料的作用：水泥浆：水泥浆：硬化前硬化前包裹润滑作用包裹润滑作用硬化后硬化后胶结填充作用胶结填充作用 与水形成水泥浆，赋予新拌混凝与水形成水泥浆，赋予新拌混凝土以流动性。土以流动性。 包裹在所有骨料表面，通过水泥浆的凝结硬包裹在所有骨料表面，通过水泥浆的凝结硬化，将砂、石骨料胶结成整体；填充骨料堆积体化，将砂、石骨料胶结成整体；填充骨料堆积体空隙，形成固体。空隙，形成固体

7、。骨骨 料：骨架料：骨架廉价的填充材料，节省水泥用量廉价的填充材料，节省水泥用量混凝土的骨架，减小收缩，抑制裂缝的扩展混凝土的骨架，减小收缩，抑制裂缝的扩展传力作用传力作用降低水化热降低水化热提供耐磨性提供耐磨性10各组成材料的作用：各组成材料的作用：水：水： 混凝土中的拌和水有两个作用混凝土中的拌和水有两个作用: : 供水泥的水化反应供水泥的水化反应 赋予混凝土的和易性赋予混凝土的和易性 剩余水留在混凝土的孔剩余水留在混凝土的孔( (空空) )隙中隙中 使混凝土中产生孔隙使混凝土中产生孔隙 对防止塑性收缩裂缝与和易性对防止塑性收缩裂缝与和易性有利有利 对渗透性、强度和耐久性对渗透性、强度和耐

8、久性不利不利11各组成材料的作用：各组成材料的作用：外加剂：外加剂：化学外加剂：改善混凝土的性能化学外加剂：改善混凝土的性能 缓凝剂缓凝剂 使水泥浆凝结硬化速度减慢；使水泥浆凝结硬化速度减慢； 促凝剂促凝剂 使水泥浆凝结硬化速度减慢；使水泥浆凝结硬化速度减慢； 减水剂减水剂 减少拌和需水量；减少拌和需水量； 引气剂引气剂 在混凝土中引起封闭气孔；在混凝土中引起封闭气孔；矿物掺合料：减少水泥用量，改善混凝土性能矿物掺合料：减少水泥用量，改善混凝土性能 粉煤灰粉煤灰 硅灰硅灰 矿渣矿渣12v品种的选择：品种的选择：应当根据工程的性质和工程所处环境要求应当根据工程的性质和工程所处环境要求( (见下表

9、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倍倍二、混凝土的组成材料混凝土的组成材料13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.快硬混凝土快硬混凝土3.3.高强高强( (高于高

10、于C40)C40)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处在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；表示可以使用；注：号表示优先选用；表示可以使用；表示不得使用。表示不得使用。二、混凝土的组成材料混

11、凝土的组成材料14骨料骨料 粗骨料粗骨料细骨料细骨料细骨料细骨料:粒径粒径4.75 mm4.75 mm以下的骨料称为细骨料，俗称砂。以下的骨料称为细骨料，俗称砂。(1) (1) 细骨料的种类及其特性：细骨料的种类及其特性：河砂河砂 山砂山砂 海砂海砂 圆滑、坚固，杂质少，属上等砂；圆滑、坚固，杂质少，属上等砂； 含贝壳碎片、可溶性盐类等；含贝壳碎片、可溶性盐类等；多棱角，粘聚性比河砂好，含泥土多棱角，粘聚性比河砂好，含泥土和有机杂质较多。和有机杂质较多。 碎石经机械轧碎筛选而成，富棱角，杂质少，碎石经机械轧碎筛选而成，富棱角，杂质少，但细粉多。同时加工成本较高。但细粉多。同时加工成本较高。天然

12、砂：天然砂： 人工砂：人工砂：按产源分类按产源分类15(2)(2)细骨料的技术性质细骨料的技术性质：国家标准国家标准GB/T 146842001建筑用砂建筑用砂主要内容主要内容B 颗粒形状和表面特征颗粒形状和表面特征C 颗粒级配及粗细程度颗粒级配及粗细程度D 强度、坚固性强度、坚固性E 碱活性集料碱活性集料A 有害杂质的含量有害杂质的含量16n含泥量和泥块含量含泥量和泥块含量 云母含量云母含量 轻物质含量轻物质含量有有机质含量机质含量 硫化物和硫酸盐含量硫化物和硫酸盐含量A A 有害杂质的含量：有害杂质的含量：妨碍水泥水化、凝结、消弱水泥妨碍水泥水化、凝结、消弱水泥石与骨料黏结，或与水化产物发

13、生化学反应石与骨料黏结，或与水化产物发生化学反应(2)(2)细骨料的技术性质细骨料的技术性质：B B 骨料形状及表面特征骨料形状及表面特征: :影响与水泥的黏结及拌合物流影响与水泥的黏结及拌合物流动性动性山砂山砂: :多棱角、粗糙多棱角、粗糙 黏结好黏结好 强度高强度高河和海砂河和海砂: :呈圆形光滑呈圆形光滑 黏结差黏结差 强度高强度高 流动流动性好性好17C C 颗粒级配及粗细程度颗粒级配及粗细程度1.1.颗粒颗粒粗细程度及粗细程度及级配的概念：级配的概念： 颗粒级配颗粒级配( (Size grading)是指粒径大小不同的颗粒相互搭配是指粒径大小不同的颗粒相互搭配的比例情况或的比例情况或

14、散粒材料中不同粒径的颗粒相互搭配情况散粒材料中不同粒径的颗粒相互搭配情况2. 2. 级配的意义级配的意义l空隙低空隙低l表面积小表面积小l适量细颗粒适量细颗粒用于填充骨料空隙的水泥浆量少用于填充骨料空隙的水泥浆量少用于包裹骨料表面的水泥浆量少用于包裹骨料表面的水泥浆量少填充作用使混凝土结构更加密实填充作用使混凝土结构更加密实(2)(2)细骨料的技术性质细骨料的技术性质： 砂的粗细程度：砂的粗细程度：是指不同粒径的砂粒混合在一起后的平是指不同粒径的砂粒混合在一起后的平均粗细程度均粗细程度 。18(2)(2)细骨料的技术性质细骨料的技术性质：骨料级配示意图骨料级配示意图19A A：砂的粗细程度的表

15、征参数：砂的粗细程度的表征参数： 细度模数细度模数(Fineness modulus)Mf 2345611()5100 xAAAAAAMAB B：砂的颗粒级配的表征参数：砂的颗粒级配的表征参数：级配区级配区级配曲线级配曲线注意：有两个注意：有两个(2)(2)细骨料的技术性质细骨料的技术性质：Mx= 3.73.1 粗砂粗砂Mx= 3.02.3 中砂中砂Mx= 2.21.6 细砂细砂Mx= 1.50.7 特细特细20编号编号 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7筛孔尺寸筛孔尺寸 4.754.75 2.36 2.36 1.18 1.18 0.60 0.60 0.30 0.30 0.

16、15 0.15筛余筛余(g)(g)m m1 1m m2 2 m m6 6m m7 7？500m分计筛余分计筛余(%)(%)a a1 1a a2 2 a a6 6100500maii累计筛余累计筛余(%)(%) A A1 1=a=a1 1 A A2 2 =a =a1 1+a+a2 2A A6 6=a=a1 1+ +a+a6 6n1iiaAn粗细程度表征粗细程度表征: :筛分析法筛分析法(2)(2)细骨料的技术性质细骨料的技术性质：21n级配的评价级配的评价- -筛分析方法筛分析方法编号编号筛孔尺寸筛孔尺寸I I区区IIII区区IIIIII区区14.75mm100 100 100 22.36mm3

17、5525015031.18mm6535501025040.60mm 85717041401650.30mm95809270855560.15mm100901009010090实际工程中，尽可能选择级配良好的中砂拌制混凝土实际工程中，尽可能选择级配良好的中砂拌制混凝土(2)(2)细骨料的技术性质细骨料的技术性质：级配合格判定级配合格判定: 砂的实际级配全部在任一级配区规定范围内；除砂的实际级配全部在任一级配区规定范围内；除4.75 mm和和0.60 mm 筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于5。砂过细，需水量多砂过细，需水量多 硬化强度低硬化强度低 收缩大

18、；收缩大；过粗过粗 和易性不易控制，内摩擦大，振捣不密实和易性不易控制，内摩擦大，振捣不密实22n3).3).坚固性坚固性n4.4.物理性质物理性质砂的坚固性是指砂在气候、环境变化或其它砂的坚固性是指砂在气候、环境变化或其它物理因素作用下抵抗破裂的能力物理因素作用下抵抗破裂的能力u砂的表观密度砂的表观密度u堆积密度堆积密度u空隙率空隙率u含水量等含水量等(2)(2)细骨料的技术性质细骨料的技术性质：23概念概念: :混凝土组成材料中，粒径大于混凝土组成材料中，粒径大于4.75mm4.75mm的颗粒的颗粒。(3) 粗骨料粗骨料(石子石子) 24n分类分类1.1.根据来源根据来源天然粗骨料天然粗骨

19、料人工粗骨料人工粗骨料碎石碎石人工陶粒轻骨料人工陶粒轻骨料粗骨料粗骨料(石子石子)2.2.根据表面状态根据表面状态碎石碎石卵石卵石3.3.根据堆积密度根据堆积密度普通粗骨料普通粗骨料轻粗骨料轻粗骨料251 1) )有害物质含量有害物质含量泥和泥块含量的定义：泥和泥块含量的定义：泥：粒径小于泥：粒径小于0.075mm0.075mm的颗粒的颗粒泥块：粒径大于泥块：粒径大于4.75mm4.75mm经水洗、手捏后小于经水洗、手捏后小于2.36mm2.36mm的颗粒。的颗粒。碱活性骨料：碱活性骨料：指含有活性指含有活性SiO2的岩石颗粒。的岩石颗粒。2)2)颗粒形状与表面特征颗粒形状与表面特征3)3)强

20、度：强度：骨料重要作用是减少因荷载、干缩或引起的变形，用刚性骨骨料重要作用是减少因荷载、干缩或引起的变形，用刚性骨架提高混凝土强度和变形模量架提高混凝土强度和变形模量压碎指标压碎指标( (间接法间接法) )立方体立方体(圆柱体圆柱体)抗压强度抗压强度(直接法直接法)粗骨料技术性质粗骨料技术性质针状颗粒：针状颗粒：是指颗粒长度大于该颗粒所在粒级平均粒径是指颗粒长度大于该颗粒所在粒级平均粒径2.4倍的颗粒。倍的颗粒。片状颗粒：片状颗粒：是指颗粒厚度小于该颗粒所在粒级平均粒径是指颗粒厚度小于该颗粒所在粒级平均粒径0.4倍的颗粒。倍的颗粒。26%100010 mmma 压碎指标：压碎指标： 直接法直接

21、法就是将制作粗骨料的母岩制成边长为就是将制作粗骨料的母岩制成边长为50mm50mm的立方的立方体体( (或直径与高均为或直径与高均为50mm50mm的圆柱体的圆柱体) )试件，浸水试件，浸水48h 48h 后，测定后，测定其极限抗压强度值。其极限抗压强度值。强度配制原则：强度配制原则： 骨料强度混凝土强度骨料强度混凝土强度 碎石强度指标：碎石强度指标：母岩立方体抗压强度母岩立方体抗压强度 压碎指标。压碎指标。 卵石强度指标：卵石强度指标：压碎指标压碎指标粗骨料技术性质粗骨料技术性质274)4)颗粒级配颗粒级配(筛分析检验筛分析检验) 标准筛的孔径标准筛的孔径为为2.36、4.75、9.5、16

22、、19、26.5、31.5、37.5、53、63、75 及及 90mm 等共等共12 个筛。个筛。 粗骨料技术性质粗骨料技术性质级配类型级配类型间断级配：间断级配：连续级配：连续级配：石子由小到大各粒级相连的级配。石子由小到大各粒级相连的级配。石子用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒石子用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配级相配, , 中间为不连续的级配。中间为不连续的级配。28公称粒级公称粒级筛孔尺寸筛孔尺寸/mm2.36(2.5) 4.75 (5) 9.5 (10) 16.0 (15) 19.0 (20) 26.5 (25)31.5 31.5 37.5 连连续续粒粒级级 5-1095-100 8

23、0-100 0-150 5-1695-10085-10030-600-100 5-2095-10090-10040-80-0-100 5-2595-10090-100-30-70-0-50 5-31.595-10090-10070-90-15-45-0-505-40- 95-10070-90-30-65-0-5粗骨料级配要求粗骨料级配要求粗骨料技术性质粗骨料技术性质29单粒级石子级配要求单粒级石子级配要求公称粒级公称粒级筛孔尺寸筛孔尺寸/mm/mm2.362.36(2.5) (2.5) 4.75 4.75 (5) (5) 9.5 9.5 (10) (10) 16.0 16.0 (15) (15

24、) 19.0 19.0 (20) (20) 26.5 26.5 (25)(25)31.5 31.5 31.5 31.5 37.5 37.5 (35)(35)单单粒粒粒粒级级 10-2010-20 95-10095-10085-10085-100 0-150-150 0 16-31.516-31.5 95-10095-100 85-10085-100 0-100-100 020-4020-40 95-10095-100 80-10080-100 0-100-1031.3-6331.3-63 95-10095-100 75-10075-10045-7545-7540-8040-80 95-1009

25、5-100 70-10070-100粗骨料技术性质粗骨料技术性质306)6)最大粒径最大粒径粗骨料所在公称粒级的上限称为粗骨料最大粒径粗骨料所在公称粒级的上限称为粗骨料最大粒径粗骨料的最大粒径限制粗骨料的最大粒径限制 粗骨料的最大粒径不得大于结构截面最小尺寸的粗骨料的最大粒径不得大于结构截面最小尺寸的1/41/4不得大于钢筋间最小净距的不得大于钢筋间最小净距的3/43/4对于混凝土实心板对于混凝土实心板, , 骨料的最大粒径不宜超过板厚的骨料的最大粒径不宜超过板厚的1/2, 1/2, 且不得超过且不得超过50mm50mm同时满足同时满足粗骨料技术性质粗骨料技术性质3132混凝土拌合及养护用水混

26、凝土拌合及养护用水 1 1、对拌和水的质量要求：、对拌和水的质量要求： 1)1)、不影响混凝土的凝结硬化、不影响混凝土的凝结硬化2)2)、无损于混凝土强度发展及耐久性、无损于混凝土强度发展及耐久性3)3)、不加快钢筋锈蚀、不加快钢筋锈蚀4)4)、不引起预应力钢筋脆断、不引起预应力钢筋脆断5)5)、不污染混凝土表面、不污染混凝土表面Water that is safe to drink is safe to use in concrete.33 1 1、海水、海水 2 2、富有有机杂质的沼泽水、含有腐植酸或其他酸、富有有机杂质的沼泽水、含有腐植酸或其他酸、盐的污水和工业废水盐的污水和工业废水 3

27、 3、氢离子指数、氢离子指数PHPH4 4的水的水 4 4、影响混凝土物理力学性能的水、影响混凝土物理力学性能的水 具体工程中参照具体工程中参照JGJ63-89JGJ63-89的规定执行的规定执行 注意注意工程中有四类水不能用来拌制砼：工程中有四类水不能用来拌制砼：34思考题n1.普通混凝土的主要组成材料有哪些？各组成材普通混凝土的主要组成材料有哪些？各组成材料在硬化前后的作用如何？料在硬化前后的作用如何？n2 2何谓骨料级配？如何判断骨料级配是否良好？何谓骨料级配？如何判断骨料级配是否良好？n3.3.砂子标准筛分曲线图中的砂子标准筛分曲线图中的1 1区、区、2 2区、区、3 3区说明区说明什

28、么问题？三个区以外的区域又说明什么？配制什么问题？三个区以外的区域又说明什么？配制混凝土时应选用那个区的砂好些，为什么？混凝土时应选用那个区的砂好些，为什么？ 35第二节第二节 混凝土拌合物的和易性混凝土拌合物的和易性 1.1.和易性的和易性的(workability)含义含义和易性：和易性：混凝土拌合物易于各种施工工序操作，并能获得混凝土拌合物易于各种施工工序操作，并能获得质量均匀质量均匀、成型密实成型密实的一种的一种综合性能综合性能，也称工作性，包括：，也称工作性，包括： 流动性流动性(fluidity):指混凝土拌合物在自重或施工机械振捣作用指混凝土拌合物在自重或施工机械振捣作用下产生流

29、动，并均匀密实地填满模板的性能。下产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。粘聚性粘聚性(coherence)：指混凝土拌合物在施工过程中其组成材料指混凝土拌合物在施工过程中其组成材料之间有一定的粘聚力，不致产生分层或离析现象的性质。之间有一定的粘聚力，不致产生分层或离析现象的性质。保水性保水性(water retentivity):指混凝土拌合物在施工过程中，具指混凝土拌合物在施工过程中，具有一定的保持水份的能力，不致产生严重泌水现象的性能。有一定的保持水份的能力，不致产生严重泌水现象的性能。36泵送混凝土 Pumping Concrete37泵送混凝土 Pumping Concrete38碾压

30、混凝土 Roller Compacted Concrete39粘聚性粘聚性不好不好离析离析分层分层组份分离组份分离不均匀不均匀骨料下沉骨料下沉水泥浆上浮水泥浆上浮 混凝土拌合物粘聚性不良时，硬化后会出现蜂窝、混凝土拌合物粘聚性不良时，硬化后会出现蜂窝、麻面。大型的砼拌和物，甚至出现狗洞现象。麻面。大型的砼拌和物，甚至出现狗洞现象。 粘聚性粘聚性 混凝土拌和物在施工过程中其组成材料之间有一定粘混凝土拌和物在施工过程中其组成材料之间有一定粘聚力，在运输和浇注过程中不致发生聚力，在运输和浇注过程中不致发生分层、离析分层、离析现象使混现象使混凝土保持整体均匀的性能凝土保持整体均匀的性能 。40分层离析

31、与泌水现象及其危害分层离析与泌水现象及其危害分层离析分层离析 现象：现象：粗骨料从混凝土的水泥砂浆中分离出来的倾向粗骨料从混凝土的水泥砂浆中分离出来的倾向 与拌和物的粘聚性有关。与拌和物的粘聚性有关。 危害：危害：分层离析将导致硬化后的混凝土产生蜂窝和麻分层离析将导致硬化后的混凝土产生蜂窝和麻 面，影响均匀性。面，影响均匀性。泌水泌水 现象：现象：混凝土中粗骨料下沉、水分上升直到表面，这混凝土中粗骨料下沉、水分上升直到表面，这 种现象叫泌水，与拌和物的保水性有关。种现象叫泌水，与拌和物的保水性有关。 危害：危害：泌水导致混凝土中粗骨料和水平钢筋下方形成水泌水导致混凝土中粗骨料和水平钢筋下方形成

32、水 囊和水膜，降低骨料或钢筋与水泥石的粘结力；表面还囊和水膜，降低骨料或钢筋与水泥石的粘结力；表面还 会形成酥松层会形成酥松层; ;在混凝土硬化体中产生泌水通道等。在混凝土硬化体中产生泌水通道等。41骨料骨料水水可见泌水可见泌水内泌内泌水水保水性保水性 混凝土拌和物在施工过程中具有一定的保水能力，不混凝土拌和物在施工过程中具有一定的保水能力，不致产生严重的泌水现象。致产生严重的泌水现象。42钢筋钢筋沉降裂缝沉降裂缝混凝土表面混凝土表面粘聚性和保水性不好时粘聚性和保水性不好时43和易性良好的标准和易性良好的标准粘聚性好则保水性往往也好，但当流动性增大时，粘聚性和保水性往往变差，反之亦然混凝土拌和

33、物的流动性、粘聚性、保水性，三者之间互相关联又互相矛盾 所谓拌和物的和易性良好，就是要使这三方面的性能在某种具体条件下，达到均为良好，亦即使矛盾得到统一流动性流动性粘聚性粘聚性保水性保水性442 2、和易性的测定与评价、和易性的测定与评价 和易性是一项综合性的技术指标，确切评定和易性是一项综合性的技术指标，确切评定较困难，具有不确定性。较困难，具有不确定性。 测定：测定：以测定其流动性为主，辅以对其粘聚以测定其流动性为主，辅以对其粘聚性和保水性的观察，然后根据测定和观察结果，性和保水性的观察，然后根据测定和观察结果，综合评价其和易性。综合评价其和易性。 GB/T50080GB/T5008020

34、022002规定，混凝土拌合物的和规定，混凝土拌合物的和易性用两种流动性指标评价：易性用两种流动性指标评价： 塑性混凝土塑性混凝土的流动性用坍落度或坍落扩展度表示；的流动性用坍落度或坍落扩展度表示； 干硬性混凝土干硬性混凝土用为维勃稠度表示。用为维勃稠度表示。45坍落度试验坍落度试验标准圆锥筒标准圆锥筒200mm100mm300mm适用适用:40mm;坍落度坍落度1046 将拌和物分将拌和物分三层三层填入坍落度筒中填入坍落度筒中 每一层用捣棒插捣每一层用捣棒插捣2525下下 用灰刀将表面抹平用灰刀将表面抹平 垂直提起圆锥筒，拌和物将在自重作用下向垂直提起圆锥筒，拌和物将在自重作用下向下坍落下坍

35、落 量出坍落的量出坍落的毫米毫米数数坍落度坍落度( (精确到精确到5mm5mm) )坍落度试验过程坍落度试验过程47坍落度试验坍落度试验坍落度直尺坍落扩展度48保水性：观察稀浆程度保水性：观察稀浆程度粘聚性：捣棒敲打锥体侧面粘聚性：捣棒敲打锥体侧面流动性：测量坍落度流动性：测量坍落度49坍落度试验坍落度试验(粘聚性、保水性的观察粘聚性、保水性的观察) 测出坍落度后，用捣棒轻轻敲击混凝土锥体的侧面，看测出坍落度后，用捣棒轻轻敲击混凝土锥体的侧面，看它是否保持整体向下坍落或锥体渐渐下沉；若锥体突然倒塌、它是否保持整体向下坍落或锥体渐渐下沉；若锥体突然倒塌、部分崩裂或出现离析表示黏聚性差；部分崩裂或

36、出现离析表示黏聚性差； 观察混凝土锥体下方是否有水分析出或有较多的稀浆体观察混凝土锥体下方是否有水分析出或有较多的稀浆体从底部析出，由此判断其保水性是否合格。从底部析出，由此判断其保水性是否合格。 由此两方面观察和坍落度测量结果即可判断混凝土拌和由此两方面观察和坍落度测量结果即可判断混凝土拌和物和易性是否合格。物和易性是否合格。50坍落度测量结果的评定坍落度测量结果的评定坍落度值(mm) 混凝土的和易性 1040 低塑性混凝土 5090 塑性混凝土 100150 流动性混凝土 160 大流动性混凝土 如坍落度值大于如坍落度值大于220mm220mm，应用钢尺测量混凝土扩展后的，应用钢尺测量混凝

37、土扩展后的最大和最小直径，取平均值为扩展度。最大和最小直径，取平均值为扩展度。坍落度选择坍落度选择: (1) 构件截面大小构件截面大小(2)钢筋疏密钢筋疏密(3) 捣实方法捣实方法坍落度选择及评定坍落度选择及评定51拌合物的和易性与施工工艺 施工工艺 坍落度(mm)碾压混凝土 0滑模摊铺混凝土 30 50 泵送混凝土 100 200自密实混凝土 240 坍落度的选取原则坍落度的选取原则 原则：原则：根据施工方法、结构条件和制品要求，并参考经验资根据施工方法、结构条件和制品要求，并参考经验资料进行选择，在满足施工和结构条件的情况下，尽量选用较小料进行选择，在满足施工和结构条件的情况下，尽量选用较

38、小的坍落度，以节约水泥，提高混凝土质量。的坍落度，以节约水泥，提高混凝土质量。52混凝土拌合物和易性实验设备混凝土拌合物和易性实验设备533.3.影响和易性的因素：影响和易性的因素： 2).2).水泥浆用量：水泥浆用量：规律：规律： 在水灰比不变的情况下，单位体积拌合物内的水在水灰比不变的情况下，单位体积拌合物内的水泥浆含量愈高，拌合物的流动性愈大泥浆含量愈高，拌合物的流动性愈大(前提是拌合物前提是拌合物未出现流浆现象未出现流浆现象)3).3).水泥浆的稠度水泥浆的稠度( (亦即水灰比亦即水灰比) )：规律：规律： 在水泥用量一定的情况下，水灰比愈小，水泥浆的在水泥用量一定的情况下，水灰比愈小

39、，水泥浆的稠度愈大，拌合物的流动性愈小。稠度愈大，拌合物的流动性愈小。2、3归结为单位体归结为单位体积用水量对拌合物的影响。积用水量对拌合物的影响。4).4).砂率：砂率：合理砂率合理砂率: : 是指在用水量及水泥用量是指在用水量及水泥用量一一定时，能使砼拌合物获定时，能使砼拌合物获得最大流动性，且粘聚性及保水性良好的砂率值。得最大流动性，且粘聚性及保水性良好的砂率值。1).1).水泥品种和细度水泥品种和细度: :w/cw/c相同时，相同时，PCPC和和POPO水泥拌制混凝土流动性水泥拌制混凝土流动性PP,PSPP,PS拌制保水性差；拌制保水性差；PF的流动性最好，保水性和黏聚性也较好，颗粒细

40、，保水性的流动性最好，保水性和黏聚性也较好，颗粒细，保水性和黏聚性也越好和黏聚性也越好543.影响和易性的因素影响和易性的因素n合理砂率的确定：合理砂率的确定：或者是在流动性或者是在流动性( (坍落度坍落度T T) )、强度、强度一定，粘聚性良好时，水泥用量最小的砂率。一定，粘聚性良好时，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，kgs合理砂率的变化：最大粒径大、级配好、表面光滑粗骨料，合理砂率的变化：最大粒径大、级配好、表面光滑粗骨料，砂率小；砂子细，合理砂率小；施工要求大流动混凝土，砂率小；砂子细，合理砂率小；施工要求大流动混凝土，为避免粗骨料离析

41、，可采用较大砂率为避免粗骨料离析，可采用较大砂率555).5).骨料的性质骨料的性质: :骨料级配、粒形和表面构造骨料级配、粒形和表面构造6).6).外加剂和掺合料外加剂和掺合料: :加入适量外加剂，可使混凝土在较低水灰比、加入适量外加剂，可使混凝土在较低水灰比、较少用水量条件下仍能获得高的流动性较少用水量条件下仍能获得高的流动性7).7).环境温度、湿度与时间环境温度、湿度与时间 规律：规律： 提高温度会使砼拌合物的坍落度减小，据测定，温提高温度会使砼拌合物的坍落度减小，据测定，温度每增高度每增高1010，坍落度大约减少，坍落度大约减少202040mm 40mm 随着时间的延长，砼拌合物的坍

42、落度也会逐渐降低随着时间的延长，砼拌合物的坍落度也会逐渐降低, ,原因是由于拌合物的一些水被骨料吸收、一部分水蒸发原因是由于拌合物的一些水被骨料吸收、一部分水蒸发损失以及化学反应等。损失以及化学反应等。3.3.影响和易性的因素：影响和易性的因素： 8).8).施工工艺施工工艺 564.4.改善和易性的措施改善和易性的措施1).1).采用合理砂率，并尽可能的采用较低的砂率采用合理砂率，并尽可能的采用较低的砂率; ;2).2).改善砂石的级配改善砂石的级配, ,尽可能采用良好级配与粒径的骨料尽可能采用良好级配与粒径的骨料; ;3).3).在可能的条件下，尽量选用较粗的砂、石在可能的条件下，尽量选用

43、较粗的砂、石; ;4).4).掺化学外加剂和优质矿物掺合料，改善和调整拌合物的工作性掺化学外加剂和优质矿物掺合料，改善和调整拌合物的工作性5.5.混凝土拌合物和易性的调整原则：混凝土拌合物和易性的调整原则： 当砼拌合物坍落度当砼拌合物坍落度太小太小时，保持水灰比不变，时，保持水灰比不变，增加水泥浆的用量；增加水泥浆的用量； 当砼拌合物的坍落度当砼拌合物的坍落度太大太大时、粘聚性良好时，时、粘聚性良好时，保持砂率不变，增加砂石用量。保持砂率不变，增加砂石用量。57思考题思考题n某工地施工人员采取下述几个方案提高混凝土拌和物的流动性，某工地施工人员采取下述几个方案提高混凝土拌和物的流动性，试问下面

44、那些方案可行？那个方案不行？并说明理由。试问下面那些方案可行？那个方案不行？并说明理由。(1)多加水多加水(2)保持保持W/C不变，增加水泥浆用量；不变，增加水泥浆用量；3)加入加入CaCl2(4)加入减水剂；加入减水剂；(5)加强振捣。加强振捣。n(1)不行不行。多加水会改变混凝土的水灰比，降低强度。而且多加水，。多加水会改变混凝土的水灰比，降低强度。而且多加水，可能会导致混凝土粘聚性降低过多，保水能力不足，出现泌水现可能会导致混凝土粘聚性降低过多，保水能力不足，出现泌水现象。象。n(2)可行可行。增加水泥浆用量，可以增加骨料表面包裹层的厚度，增。增加水泥浆用量，可以增加骨料表面包裹层的厚度

45、，增大了润滑作用，因而提高了混凝土拌和物的流动性。大了润滑作用，因而提高了混凝土拌和物的流动性。n(3)不行不行。CaCl2有一定的塑化作用，会降低混凝土的流动性。而有一定的塑化作用，会降低混凝土的流动性。而且氯离子对混凝土有侵蚀作用。且氯离子对混凝土有侵蚀作用。n(4)可行可行。可以将水泥絮凝结构中的游离水释放出来，增大了流动。可以将水泥絮凝结构中的游离水释放出来，增大了流动性。性。n(5)可行。加强振捣可以使混凝土拌和物的均匀性提高。可行。加强振捣可以使混凝土拌和物的均匀性提高。58思考题思考题n在测定混凝土拌合物的和易性时，可能会出现以下4种情况，问应如何调整？(1)坍落度小于要求，且粘

46、聚性、保水性尚好；(2)坍落度大于要求；(3)坍落度小于要求且粘聚性较好；(4)坍落度大于要求且粘聚性、保水性差，易产生崩塌现象。u答案答案? ?n水灰胶比不变，适量增加水泥浆的用量；水灰胶比不变，适量增加水泥浆的用量；n保持砂率不变，适量增加砂、石的用量；保持砂率不变，适量增加砂、石的用量；n保持水胶比不变，适量减小砂率；保持水胶比不变，适量减小砂率；n保持水胶比不变，适量增大砂率保持水胶比不变，适量增大砂率 59 在混凝土的抗压、抗拉、抗剪、抗弯以及握裹强在混凝土的抗压、抗拉、抗剪、抗弯以及握裹强度等度等 强度项目中，其抗压强度是最大的，故混凝土主强度项目中，其抗压强度是最大的，故混凝土主

47、要用来承受压力作用。要用来承受压力作用。 混凝土的抗压强度是结构设计的主要参数，也是混凝土的抗压强度是结构设计的主要参数，也是混凝土质量评定的重要指标。混凝土质量评定的重要指标。 硬化后的水泥混凝土结构，在未受荷载之前，由于硬化后的水泥混凝土结构，在未受荷载之前，由于各种原因，其结构内部已存在孔隙和裂缝系统。所谓混各种原因，其结构内部已存在孔隙和裂缝系统。所谓混凝土的破坏，就是在受荷载作用下，原有孔隙和裂缝发凝土的破坏，就是在受荷载作用下，原有孔隙和裂缝发生了延伸、汇合和扩大，最后形成裂缝生了延伸、汇合和扩大，最后形成裂缝 第三节第三节 混凝土强度混凝土强度60第三节第三节 混凝土强度混凝土强

48、度n1. 混凝土破坏机理混凝土破坏机理界面裂缝无明显变化；界面裂缝无明显变化；一界面裂缝增长；一界面裂缝增长；一出现砂浆裂缝和连续裂缝；一出现砂浆裂缝和连续裂缝；一连续裂缝迅速发展；一连续裂缝迅速发展；一裂续缓慢增长；一裂续缓慢增长；裂缝迅速增长裂缝迅速增长不同受力阶段裂缝图不同受力阶段裂缝图61n第一阶段：所加应力低于极限荷载第一阶段：所加应力低于极限荷载30%30%时，应力时，应力- -应变曲线近应变曲线近似为曲线，混凝土原来存在的裂缝和孔隙比较稳定，界面裂似为曲线，混凝土原来存在的裂缝和孔隙比较稳定，界面裂缝无明显变化；缝无明显变化；n第二阶段第二阶段: : 极限荷载极限荷载30%-50

49、%30%-50%时时, ,裂缝开始扩展，但缓慢，多裂缝开始扩展，但缓慢，多半是界面处裂缝扩散，应力半是界面处裂缝扩散，应力- -应变曲线的曲率开始增加，水应变曲线的曲率开始增加，水泥石有轻微的开裂，当超过极限应力泥石有轻微的开裂，当超过极限应力50%50%时，界面裂缝开始时，界面裂缝开始延伸到水泥石中，随着水泥石的开裂，原本鼓励的界面裂缝延伸到水泥石中，随着水泥石的开裂，原本鼓励的界面裂缝也连接起来，发展成更为广泛和连续的裂缝体系；也连接起来，发展成更为广泛和连续的裂缝体系；n第三阶段第三阶段: :超过极限应力超过极限应力75%75%时，水泥石中发生更为迅速的裂时，水泥石中发生更为迅速的裂缝扩

50、展延伸，在界面裂缝继续发展的同时，开始出现砂浆裂缝扩展延伸，在界面裂缝继续发展的同时，开始出现砂浆裂缝，并将临近的界面裂缝连接起来，形成连通裂缝；缝，并将临近的界面裂缝连接起来，形成连通裂缝；n第四阶段第四阶段: :变形进一步加快，受压变形曲线明显地弯向变形变形进一步加快，受压变形曲线明显地弯向变形轴，混凝土承载力下降，裂缝体系不稳定轴，混凝土承载力下降，裂缝体系不稳定n第五阶段第五阶段: :混凝土承载力下降，荷载减少而变形迅速增大，混凝土承载力下降，荷载减少而变形迅速增大，以致完全破坏，变形曲线下降而最后结束以致完全破坏，变形曲线下降而最后结束621.1.标准立方体强度标准立方体强度 根据标

51、准试验方法，规定以边长为根据标准试验方法，规定以边长为150mm150mm的立方体试件为标的立方体试件为标准试件，在标准养护条件准试件，在标准养护条件( (温度温度202022、相对湿度、相对湿度95%95%以上或在温以上或在温度度202022的不流动的不流动Ca(OH)Ca(OH)2 2 ) )下，养护到下，养护到2828天，测定的抗压强度。天，测定的抗压强度。以以fcu来表示来表示标准试验方法标准试验方法试件成型方法试件成型方法试件破型时的加荷速度试件破型时的加荷速度机械成型机械成型人工成型人工成型注意系列注意系列“标准标准”63混凝土强度检验用实验设备混凝土强度检验用实验设备64不同尺寸

52、混凝土立方体试件强度换算系数不同尺寸混凝土立方体试件强度换算系数 100mm试件试件换算系数为换算系数为0.95；200mm试件试件换算系数为换算系数为1.05652 2、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： 是指按标准试验方法测得的立方体抗压强度总体是指按标准试验方法测得的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分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5 5( (亦即具有亦即具有9595保证率的立方体抗压强度保证率的立方体抗压强度) )。以以fcu.k表示表示注注fcu.k与与fcu的区别：的区别： fcu只是一组混凝土试件抗压强度的算术平均值，只

53、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。并未涉及数理统计和保证率的概念。 fcu.k是按数理统计方法确定，具有不低于是按数理统计方法确定，具有不低于9595保证率的立方体抗压强度。保证率的立方体抗压强度。663.3.混凝土强度等级：混凝土强度等级： 是指按照砼立方体抗压强度标准值划分出的不同的强度是指按照砼立方体抗压强度标准值划分出的不同的强度范围。范围。以符号以符号“C”表示。表示。 我国现行我国现行GB50010-2002混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范规定规定,普通混普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：凝土按立方体抗压强度标准值划分为：C7.5、 C

54、10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C6012个强度等个强度等级。级。 如：如：C30C30，表示混凝土立方体抗压强度标准，表示混凝土立方体抗压强度标准值值, ,f fcu,kcu,k=30MPa=30MPa。实例说明等级的含义实例说明等级的含义67不同等级混凝土的应用不同等级混凝土的应用C7.5-C15 用于垫层，基础、地坪受力不大结构用于垫层，基础、地坪受力不大结构C15-C25用于粱、板、柱、楼梯、屋架等普通钢筋混凝土构件；用于粱、板、柱、楼梯、屋架等普通钢筋混凝土构件；C25-C30用于大跨度构件、耐久性要求高的结构、预制构件；用于大跨

55、度构件、耐久性要求高的结构、预制构件；C30以上用于预应力钢筋混凝土构件、承受动荷结构及特种结构等以上用于预应力钢筋混凝土构件、承受动荷结构及特种结构等4.4.混凝土的轴心抗压强度混凝土的轴心抗压强度fcp(1)(1)轴心抗压强度试验用标准试件尺寸：轴心抗压强度试验用标准试件尺寸：150 x150 x300mm(2)(2)fcp与与fcu间的换算关系：间的换算关系：fcp=0.70.8fcu68混凝土的强度混凝土的强度(2) (2) 轴心抗压强度轴心抗压强度n采用采用150mm150mm300mm的棱柱的棱柱体试件。在立方体抗压强度为体试件。在立方体抗压强度为055MPa范围内范围内fcp=（

56、0.70.8）fcu 。在。在结构设计计算时，一般取结构设计计算时，一般取fcp0.67fcu。 n非标准尺寸的棱柱体试件的截面尺寸非标准尺寸的棱柱体试件的截面尺寸为为100mm100mm和和200mm200mm，测得的抗压强度值应分别乘以换算系测得的抗压强度值应分别乘以换算系数数0.95和和1.05。FF69(3)(3) 混凝土的抗拉强度混凝土的抗拉强度 我国现行标准规定，采用标准试件我国现行标准规定，采用标准试件150mm立方体，立方体，按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为劈裂抗拉强按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为劈裂抗拉强度，简称为劈拉强度度，简称为劈拉强度fts。计算公式：计算公式

57、：APfts6370. 混凝土强度混凝土强度70(4)(4)混凝土的抗折强度混凝土的抗折强度(1)(1)标准试件尺寸：标准试件尺寸：150 x150 x600(550)mm150 x150 x600(550)mm 道路路面或机场跑道用混凝土，是以抗弯强度道路路面或机场跑道用混凝土，是以抗弯强度(或或称抗折强度称抗折强度)为主要设计指标。为主要设计指标。 (2)(2)加载方式：加载方式：L=450mmL=450mm(3)(3)计算公式：计算公式：2bhFLfcf混凝土强度混凝土强度71混凝土抗折强度试模：混凝土抗折强度试模：混凝土抗折强度试验混凝土抗折强度试验72混凝土强度混凝土强度n(5) 抗

58、剪强度抗剪强度:混凝土的抗剪强度为抗拉强度的混凝土的抗剪强度为抗拉强度的1/6-1/6-1/4,1/4,约为抗拉强度的约为抗拉强度的2.52.5倍。倍。n(6) 黏结强度黏结强度:指新旧混凝土之间的黏结强度及混凝指新旧混凝土之间的黏结强度及混凝土与钢筋之间的握裹强度土与钢筋之间的握裹强度。n(7) 疲劳强度疲劳强度:混凝土在无限多吃交变载荷作用下，混凝土在无限多吃交变载荷作用下，由于疲劳，会在小于静荷载破坏时就发生破坏。由于疲劳，会在小于静荷载破坏时就发生破坏。733.3.影响砼强度的因素：影响砼强度的因素：1).1).水泥强度等级和水灰比水泥强度等级和水灰比( (配合比配合比) )(1)(1

59、)原材料的因素原材料的因素( (2)2)生产工艺因素生产工艺因素( (3)3)试验因素试验因素(1)(1)原材料的因素：原材料的因素：28()cuceCfAfBW，1.13bceecefKfKA A、B B系数为经验系数，与粗骨料的品种有关：系数为经验系数，与粗骨料的品种有关：碎石：碎石： A=0.46 B=0.07A=0.46 B=0.07卵石：卵石： A=0.48 B=0.33A=0.48 B=0.33( (瑞士保罗米瑞士保罗米) )742)2)骨料的种类、质量和数量骨料的种类、质量和数量3)3)外加剂和掺合料外加剂和掺合料1)1)养护条件养护条件 养护温度与湿度养护温度与湿度养护混凝土方

60、法养护混凝土方法:(1) 自然养护自然养护:温度随气温变化，湿度必须充分，一般洒水养护温度随气温变化，湿度必须充分，一般洒水养护(2) 蒸汽养护蒸汽养护:常压养护和高压蒸汽养护常压养护和高压蒸汽养护(蒸压釜蒸压釜)常压常压:温度不超过温度不超过100 ，最佳，最佳65-80 ，饱和蒸汽提供充分湿度，饱和蒸汽提供充分湿度高压高压:温度温度160-210 ，压力，压力0.6-2MPa(3) 标准养护标准养护:温度温度202、相对湿度、相对湿度95%以上以上碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强度较高；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；卵石呈圆形或卵圆形，表面光滑