混凝土第二部分

1、第二节 混凝土拌合物的和易性1. 和易性的概念 和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运输、浇灌、捣实）并能获致质量均匀、成型密实的性能。和易性是一项综合的技术性质，包括有流动性、粘聚性和保水性等三方面的含义。 （1）流动性是指混凝土拌合物在本身自重或施工机械振捣的作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。流动性的大小取决于混凝土拌合物中用水量或水泥浆含量的多少。1 （2）粘聚性是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，不致产生分层和离析的性能。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。 （3）保水性是指混凝土拌合物在施工过程中，具有一定的保水能力，不致产

2、生严重泌水的性能。保水性差的混凝土拌合物，由于水分分泌出来会形成容易透水的孔隙，从而降低混凝土的密实性。2 2.和易性测定及评价指标 目前，尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易性的测定方法。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。 （）坍落度法 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。坍落度越大，则混凝土拌合物的流动性越大。3 坍落度筒法：适用于坍落度不小于10mm，骨料最大粒径不大于40mm的混凝土。坍落度45 做坍落度试验的同时，应观察混凝土拌

3、合物的粘聚性、保水性等情况，以更全面地评定混凝土拌合物的和易性。 保水性检查：提起坍落度筒后，看地面上是否有较多的稀浆流淌，骨料是否因失浆而大量裸露；存在以上现象则保水性不良，反正，则保水性良好。 检查粘聚性：用捣棒在已坍落的拌合物锥体侧面轻轻击打；如果锥体逐渐下沉，表明粘聚性良好，突然倒塌，部分崩裂或石子离析，即为粘聚性不良。6表5-22 混凝土按塌落度分级级别名称塌落度（mm）T1低塑性混凝土1040T2塑性混凝土5090T3流动性混凝土100150T4大流动性混凝土1607（）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定其稠度。维勃稠度测试方法是：在维勃稠度仪上的坍落度

4、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，开启振动台，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。此时可认为混凝土混合物已密实。读出秒表的秒数，称为维勃稠度。该法适用于粗骨料最大粒径不超过40，维勃稠度在30之间的混凝土拌合物的稠度测定。8维勃稠度仪9表5-23 混凝土按维勃稠度分级级别名称维勃稠度（s）V0超干硬性混凝土 31V1特干硬性混凝土3021V2干硬性混凝土2011V3半干硬性混凝土10510（二）流动性的选择 选择混凝土拌合物的塌落度，应根据结构构件截面尺寸大小、配筋的疏密、施工捣实方法和环境温度来确定。 当环境

5、在30以下时，可按表5-24确定混凝土拌合物坍落度值；当环境温度在30以上时，由于水泥水化和水分蒸发的加快，混凝土拌合物流动性下降加快，在混凝土配合比设计时，应将混凝土拌合物坍落度提高1525mm。11表5-24 混凝土浇筑时的坍落度结构种类坍落度（mm）基础或地面等垫层、无配筋的大体积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构1030板、梁或大型及中型截面的柱子等3550配筋密列的结构（薄壁、斗仓、细柱等）5570配筋特密的结构759012(三)影响混凝土和易性的因素（）水泥浆量（用水量） 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；在水灰比不变的情况下，

6、单位体积混合物内，随水泥浆的增多，混合物的流动性增大。若水泥浆过多，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能；如水泥浆过少，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满足流动性要求为宜。13（）水灰比 水泥浆的稀稠，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，而产生流浆、离析现象。 水泥浆的数量和稠度取决于用水量和水灰比。实际上用水量是影响混凝土流动性最大的因素。当用水量一定

7、时，水泥用量适当变化（增减501003 ）时，基本上不影响混凝土拌合物的流动性，即流动性基本上保持不变。由此可知，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。14 塑性混凝土用水量可根据骨料的品种与规格及要求的流动性，参考下表选取（水灰比：0.40 0.80）。注：本表用水量系采用中砂时的平均取值，采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加5 10，采用粗砂则可减少510。掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。15 (3) 砂率 砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石总用量的百分率。G每立方米混凝土的石子用量（kg）；S每立方米混凝土的砂用量（kg）；SP砂率（）；

8、 P石子的空隙率（）0s , 0g 砂、石堆积密度（kg/m3)16 在混合料中，砂是用来填充石子的空隙。在水泥浆一定的条件下，若砂率过大，则骨料的总表面积及空隙率增大，混凝土混合物就显得干稠，流动性小。如要保持一定的流动性，则要多加水泥浆，耗费水泥。若砂率过小，砂浆量不足，不能在粗骨料的周围形成足够的砂浆层起润滑和填充作用，也会降低混合物的流动性，同时会使粘聚性、保水性变差，使混凝土混合物显得粗涩，粗骨料离析，水泥浆流失，甚至出现溃散现象。因此，砂率既不能过大，也不能过小，应通过试验找出最佳（合理）砂率。也可参照下表选用。17注：本表数值系中砂的选用砂率，对细砂或粗砂，可相应地减少或增大砂率

9、；只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大；对薄壁构件，砂率取偏大值。18在用水量及水泥用量一定的条件下，合理砂率能使混凝土的拌合物获得最大的流动性；在保证坍落度级别相同的条件下，合理砂率能是水泥浆数量减少，从而节约水泥。19（）组成材料性质的影响 1、水泥：水泥品种和水泥细度。水泥的需水量大，则拌合物的流动性小。水泥颗粒越细，总表面积越大，湿润颗粒表面和吸附在颗粒表面的水越多，拌合物流动性越小。 2、骨料：粒形、级配、表面特征和粒径。骨料的颗粒较大，形状圆整，表面光滑及级配较好时，则拌合物的流动性较大。 3、外加剂：在混凝土拌合物中加入外加剂时（如减水剂、引气剂），能显著地改善和易性

10、。 4、时间，温度：拌合物拌制后，随时间延长，流动性减小；温度越高，水分丢失越快，坍落度损失越大。20第三节 混凝土的强度（一）混凝土的结构和受压破坏过程1、混凝土的结构 混凝土是一种颗粒型多相复合材料，至少包含七个相：粗骨料、细骨料、未水化水泥颗粒、水泥凝胶、凝胶孔、毛细管孔和引进的气孔。 一般认为混凝土是由粗骨料与砂浆或粗细骨料与水泥石两相组成的、不十分密实的、非均质分散体。21混凝土结构特征：（1）在宏观上为堆聚分层结构，沿浇灌方向的下部混凝土强度大于顶部，表层混凝土为最疏松和最软弱的部分。（2）粗骨料到水泥石之间存在10m50m界面过渡区，存在许多细微裂缝，结构疏松，缺陷多，强度低，为

11、薄弱环节。222、混凝土的破坏过程 混凝土在外力作用下，容易在楔形微裂缝尖端形成应力集中，随外力增大，微裂缝进一步延伸、连通、扩大形成肉眼可见的裂缝而破坏。以单轴为例，典型的静力受压时荷载-变形曲线如图：23混凝土受压破坏的过程主要分为4个阶段：（1）阶段：当荷载达到“比例极限”（极限荷载的30%）以前，界面裂缝无明显变化，荷载-变形近似呈直线关系，OA段；（2）阶段：荷载超过“比例极限”后，界面裂缝数量、长度、宽度不断增大，界面借摩阻力继续承担荷载，但无明显砂浆裂缝，荷载-变形不再是线性关系， AB段；24（3）阶段：荷载超过“临界荷载”（约为极限荷载的70%90%）以后，界面裂缝继续发展，

12、砂浆中出现裂缝，并将临近界面裂缝连成连续裂缝，变形增大速度加快，荷载-变形曲线明显弯向变形坐标轴， BC段；（4）阶段：荷载超过极限荷载后，连续裂缝急速发展，混凝土承载能力下降，荷载减小而变形迅速增大，以致完全破坏, CD段。25（二）混凝土强度常用的混凝土强度有立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗拉强度和抗折强度几种。1、混凝土立方体抗压强度（fcu）按照标准的制作方法制成边长为150的正立方体试件，在标准养护条件（温度士2，相对湿度95以上）下，养护至28龄期，按照标准的测定方法测定其抗压强度值，称为混凝土立方体抗压强度（以fcu表示, 单位2即 a）。26由于试件尺寸和表面状况对实验测试结果

13、产生的影响（环箍效应），在采用非标准试件测定混凝土立方体试件抗压强度计算时，应乘以换算系数，以得到相当于标准试件的试验结果。GB/T 50081-2002规定：混凝土强度等级小于C60时，对于边长为 100的立方体试件，换算系数为0.95；边长为200的立方体试件，换算系数为1.05。混凝土强度等级大于或等于C60，宜采用标准试件。标准试件2728 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有95保证率的抗压强度，以fcu，k表示。 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。

14、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。2、混凝土强度等级293、轴心抗压强度（fcp） 为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情况，在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心受压构件（例如柱子、衍架的腹杆等）时，都是采用混凝土的轴心抗压强度作为依据。 我国现行标准规定，测定轴心抗压强度采用 棱柱体作为标准试件。轴心抗压强度比同截面面积的立方体抗压强度要小，当标准立方体抗压强度在10MPa 50MPa范围内时，棱柱体强度与立方体强度的比值为0.70.8。30轴心抗压强度试验示意图314、混凝土抗拉强度（ff）混凝土是脆性材料，抗拉强度很低，拉压比为1/101/20，拉压比随着混凝

15、土强度等级的提高而降低。一般结构设计中不考虑混凝土承受拉力，但抗拉强度是确定混凝土抗裂度的重要指标，也可间接衡量混凝土与钢筋的粘结强度。目前我国采用劈裂抗拉试验来测定混凝土的抗拉强度。原理：在试件两个相对的表面轴线上，作用着均匀分布的压力，使得在此外力作用下的试件竖向平面内，产生均布拉应力。32fts 混凝土劈裂抗拉强度（MPa）；P破坏荷载（N）;A试件劈裂面积（mm） 混凝土劈裂抗拉强度较轴心抗拉强度低，试验证明两者比值在0.9左右。335、混凝土抗折强度（fcf）混凝土道路工程和桥梁工程的结构设计、质量控制与验收等环节，须要检测混凝土的抗折强度。GB/T 50081-2002规定，混凝土

16、抗折强度是指按标准方法制作的，标准尺寸为150mmx150mmx600mm（或550mm）的长方体试件，在标准养护条件下养护28d龄期，以标准试验方法测得的抗折强度值。34(三)影响混凝土强度的因素 1.水泥强度等级和水灰比 水泥强度等级和水灰比是影响混凝土强度决定性因素。35水泥是混凝土中的活性组分，其强度大小直接影响着混凝土强度的高低。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。当用同一品种同一标号的水泥时，混凝土的强度主要取决于水灰比。水灰比愈小，混凝土的强度就愈高。为了使混凝土拌合物获得必要的流动性，常需用较多的水（水灰比0.350.75），超过理论需水量（水灰比

17、0.23 0.25）。混凝土硬化后，多余的水分蒸发或残存在混凝土中，形成毛细管、气孔或水泡，它们减少了混凝土的有效断面，并可能在受力时于气孔或水泡周围产生应力集中，使混凝土强度下降。36 大量试验结果表明，混凝土28d龄期抗压强度（fcu）与水泥实际强度（fce）和水灰比之间有如下经验公式： 式中：C/W灰水比； fcu混凝土28d抗压强度； fce水泥28d抗压强度实测值。 （c 1.061.25） fce,k水泥强度标准值； A、B回归系数； 碎石 A=0.46; B=0.07 卵石 A=0.48; B=0.33372、骨料影响骨料本身强度一般大于水泥石强度，对混凝土强度影响很小，但是骨料

18、中的有害杂质含量较多、级配不良均不利于混凝土强度的提高。骨料表面粗糙，则与水泥石粘结力较大，但达到同样流动时需水量也大，随着水灰比变大，强度降低。试验表明，当水灰比小于0.4时，碎石混凝土比卵石混凝土强度约高30%40%，但随水灰比增大， 差异减小。相同的水灰比和坍落度下，强度随骨灰比（骨料与胶凝材料质量之比）增大而提高。383.养护的温度、湿度混凝土强度的增长，是水泥的水化、凝结和硬化的过程，必须在一定的温度和湿度条件下进行。 温度高，水泥凝结硬化速度快，早期强度高，所以在混凝土制品厂常采用蒸汽养护的方法提高构件的早期强度，以提高模板和场地周转率。低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0以

19、下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。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，保持适当的温度和湿度，以保证混凝土不断地凝结硬化。394382113龄期抗压强度031421287养护温度对混凝土强度的影响40湿度的影响混凝土结构工程施工质量验收规范(GB 502042002)规定，在混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以覆盖并保湿养护。41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 受冻越早，强度损失越大，42常见的混凝土养护方式：1）自然养护混凝土在自然条件下于一定时间内使混凝土保持湿润状态的养

20、护。包括洒水养护和喷涂薄膜养护两种。2）标准养护将混凝土放在（202） ，相对湿度为95%以上的标准养护室或（202） 不流动的Ca(OH)2饱和溶液中进行养护。测定混凝土强度时，一般采用标准养护。433）蒸汽养护将混凝土放在近100的常压蒸汽中进行的养护。4）蒸压养护将混凝土放在175及8个大气压的压蒸釜中进行的养护。5）同条件养护将用于检查混凝土实体强度的试件，置于混凝土实体旁，试件和混凝土实体在同一温度和湿度条件下进行养护。4445柱子拆模后用塑料布包裹并浇水养护。顶板混凝土12小时内覆盖并浇水养护。普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，养护时间不得少于7d；对掺用缓凝型外加剂或有

21、抗渗要求的混凝土，不得少于14d。464.龄期龄期指混凝土在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。 n 养护龄期，n3d，该公式仅适用于在标准条件下养护，中等强度C20C30的混凝土。1428抗压强度龄期/d47混凝土在硬化和使用过程中，由于受到物理、化学和力学等因素作用，常发生各种变形。(一)非荷载作用下的变形 化学收缩 混凝土的干缩湿胀 碳化收缩 温度变形(二)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第四节 混凝土的变形性能48（一）在非荷载作用下的变形 1、化学收缩定义：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

22、体积小，从而引起混凝土的收缩，称为化学收缩。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40天左右增长较快，以后逐渐趋于稳定。 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作用，但在混凝土内部可能产生微细裂缝。49化学收缩+水泥水=水泥浆水泥+水水泥浆体=水泥浆体大水灰比小水灰比化学收缩示意图502、干湿变形定义：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：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，导致混凝土收缩。同时，凝胶体颗粒的吸附水也发生部分蒸发，

23、凝胶体因失水而产生紧缩。混凝土的干缩变形在重新吸水后大部分可以恢复，但不能完全恢复。51混凝土的湿胀变形量很小，一般无破坏作用。但干缩变形对混凝土危害较大，干缩可能使混凝土表面出现拉应力而导致开裂，严重影响混凝土的耐久性。混凝土中水泥石是引起干缩的主要组分，骨料起限制收缩的作用，孔隙存在会加大收缩。影响混凝土干缩的因素有：水泥用量、水灰比、水泥品种及细度、骨料种类和养护条件等。火山灰质硅酸盐水泥比普通硅酸盐水泥干缩大；水泥越细，收缩也越大；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；砂石越干净，捣固越好，收缩也越小。523、碳化收缩 定义：混凝土内水泥石中的Ca(OH)2与空气

24、中的CO2，在适宜的条件下发生化学反应，生产CaCO3和H2O的过程，称为混凝土的碳化，碳化引气的收缩，称为碳化收缩。 原因：在干燥收缩引起的压应力下，因Ca(OH)2晶体应力释放和在无应力空间CaCO3的沉淀所引起。 危害：碳化收缩会在混凝土表面产生拉应力，导致混凝土表面产生微细裂纹。 534、温度变形 定义：混凝土随着温度的变化产生热胀冷缩的变形。 指标：混凝土的温度线膨胀系数为（0.71.4）10-5/。一般取1.010-5/，即温度每1改变，1m混凝土将产生0.01mm膨胀或收缩变形。 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。 54对大体积混

25、凝土工程，应设法降低混凝土的内外温差，防止混凝土温度裂缝：（1）采用低热水泥，减少水泥用量，以减少水泥水化热；（2）在混凝土拌合物中掺入混凝剂、减水剂和掺合料，降低水泥水化速度，使水泥水化热不至于在早期过分集中放出；（3）预先冷原材料，用冰块代替水，以抵消部分水化热；（4）在混凝土中预埋冷却水管，从管子一端注入冷水，冷水流经埋在混凝土内部的管道后，带出水化热；55（5）在建筑结构安全允许的条件下，将大体积化整为零施工，减轻约束和扩大散热面积；（6）表面绝热，调节混凝土表面温度下降速率。对纵向长度较大的混凝土及钢筋混凝土结构，应考虑混凝土温度变形所产生的危害，每隔一段长度应设置温度伸缩缝或留设后

26、浇带来防止混凝土温度缝。56（二）在荷载作用下的变形 1、在短期荷载作用下的变形1）混凝土弹塑性变形 混凝土是弹塑性体，静力受压时，既产生弹性变形，又产生塑性变形，其应力和应变的关系是一条曲线。572）混凝土的弹性模量 材料的弹性模量是指应力-应变曲线上任一点的应力与应变之比。由于混凝土是弹塑性体，随荷载不同，应力与应变之间的比值成为一个变量，也就是说混凝土的弹性模量不是定值。 测定：按我国GBJ81一85的规定，混凝上弹性模量的测定，是采用150150300mm的棱柱体试件，取其轴心抗压强度值的1/3作为试验控制应力荷载值，经3次以上反复加荷和卸荷后，测得应力与应变的比值，即为混凝土的弹性模

27、量。58影响弹性模量的因素：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，弹性模量大。骨料弹性模量大，混凝土弹性模量也大。潮湿状态下混凝土的弹性模量比干燥状态下高；混凝土中水泥浆含量较少时，混凝土弹性模量大。蒸汽养护的混凝土比潮湿养护的混凝土的弹性模量低10。C10C60的混凝土弹性模量在1.754.90104MPa。592、混凝在长期荷载重要下的变形定义：混凝土在恒定荷载长期作用下，随时间增长的变形，称为徐变。原因：徐变是由于水泥石中凝胶体在外力作用下，粘滞流变和凝胶粒子间的滑移而产生的变形，还与水泥石内部吸附水的迁移等有关。影响因素：水灰比越大，水泥用量越多，

28、都会使混凝土的徐变增大；另外混凝土弹性模量大，会减小徐变，混凝土养护条件越好，水泥水化越充分，徐变也越小。6061混凝土徐变对混凝土及钢筋混凝土结构物影响：（1）有利于削弱由温度、干缩引起的干缩变形，从而防止裂缝产生；（2）在预应力结构中，徐变将产生应力松弛，引起预应力损失。62 混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能的能力称为混凝土的耐久性。提高混凝土耐久性，对于延长结构寿命，减少修复工作量，提高经济效益具有重要的意义。比如：抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化性以及防止碱-骨料反应等。第五节 混凝土的耐久性63混凝土抗渗仪 抗渗性是指混凝土抵抗水、油等液体渗透的能力。 混凝土渗水的原

29、因是由于内部孔隙形成连通的渗水孔道。这些孔道主要来源于水泥浆中多余水分蒸发而留下的孔道、施工振捣不密实产生的蜂窝、孔洞以及干缩和热涨产生的裂缝等。（一）混凝土的抗渗性64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个等级。它们分别表示能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 MPa的水压力而不渗透。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或改变混凝土孔隙特征。还与骨料级配、施工质量、养护条件以及是否掺外加剂、掺合料有关。65（二）抗冻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

30、能，是评定混凝土耐久性的主要指标。抗冻等级是采用龄期28的试块在吸水饱和后，承受反复冻融循环，以抗压强度下降不超过25，而且质量损失不超过 时所能承受的最大冻融循环次数来确定的。66 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。分别表示混凝土能够承受反复冻融循环次数为10、25、25、50、100、150、200、250和300次。 混凝土受冻融作用破坏的原因，是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和过冷水迁移产生压力所致，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

31、生裂缝，多次冻融使裂缝不断扩展直至破坏。67影响混凝土抗冻性的因素（）混凝土强度愈高，抵抗冻融破坏的能力越强，抗冻性越好。（）混凝土密实度、混凝土孔隙构造及数量。密实度越小，开口孔隙愈多，水分愈易渗入，静水压力越大，抗冻性越差。（）混凝土孔隙充水程度。饱水程度愈高，冻结后产生的冻胀作用就大，抗冻性越差。68（）水灰比。水灰比与孔隙率成正比，水灰比越大，且开口孔隙率大，抗冻性越差。（）外加剂。在混凝土中掺入引气剂，可在水泥石中形成无数细小、均匀的气泡，使之成为压力水进出的“水库”，使静水压力和渗透压力得以释放，对冰冻破坏起到很好的缓冲作用。适宜的引气量以为宜。69（三）混凝土的碳化 混凝土的碳化

32、：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。 碳化对混凝土性能的影响： （1）首先是减弱对钢筋的保护作用。 由于水泥水化过程中生成大量氢氧化钙，使混凝土孔隙中充满饱和的氢氧化钙溶液，其值可达到1213。这种强碱性环境能使混凝土中的钢筋表面生成一层钝化薄膜，从而保护钢筋免于锈蚀。碳化作用降低了混凝土的碱度，当值低于10时，钢筋表面钝化膜破坏，导致钢筋锈蚀。70（2）其次，当碳化深度超过钢筋的保护层时，钢筋不但易发生锈蚀，还会因此引起体积膨胀，使混凝土保护层开裂或剥落，进而又加速混凝土进一步碳化。（3）碳化作用还

33、会引起混凝土的收缩，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折强度。（4）碳化生成的碳酸钙填充在水泥石的孔隙中，使混凝土密实度和抗压强度提高，对防止有害杂质的侵入有一定的缓冲作用。71影响混凝土碳化速度的主要因素有：（1）环境湿度。在相对湿度为5075%左右的环境时，碳化最快。相对湿度小于25或达到100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。此外，空气中二氧化碳浓度越高，碳化速度也越快。 （2）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。 （3）环境中二氧化碳的浓度。浓度越大，碳化作用越快； （4）水泥品种。掺混合材的水泥，

34、因其氢氧化钙含量较少，碳化比普通水泥快。72（5）外加剂。混凝土中掺入减水剂、引气剂，由于减低了水灰比或引入封闭小气泡，可使碳化速度减慢。（6）硬化条件。空气中或蒸汽中养护的混凝土，比在潮湿环境或水中养护的混凝土碳化快。因为前者促使水泥石形成多孔结构或产生微裂缝，后者水化程度高，混凝土较密实。提高混凝土密实度，是提高混凝土碳化能力的根本措施。混凝土的碳化深度大体上与碳化时间的平方成正比。为防止钢筋锈蚀，必须设置足够的钢筋保护层。73（四）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，生成碱-硅酸凝胶，并从周围介质中吸收水分

35、而膨胀，造成混凝土开裂破坏的现象。 碱骨料反应的条件：（1）混凝土中含有过量的碱(Na2O和K2O)；（2）碱活性骨料占骨料总量的比例大于1%；（3）潮湿环境。只有在空气湿度大于80%，或直接接触水的环境，碱骨料反应破坏才会发生。74碱骨料反应的预防：（1）尽量采用非活性骨料；（2）当确认为碱活性骨料又非用不可时，严格控制混凝土中碱含量，如采用碱含量小于0.6%的水泥，降低水泥用量，选用含碱量低的外加剂；（3）在水泥中掺入火山灰质混合材料（能吸收溶液中的钠离子和钾离子，使反应产物早期能均匀分布在混凝土中，减轻或消除膨胀破坏）；（4）在混凝土中掺入引气剂或引起减水剂。75（五）混凝土的表面磨损

36、混凝土的表面磨损有三种情况：（1）机械磨耗；如路面、机场跑道、厂房地坪等混凝土受到反复摩擦、冲击而造成的磨耗；（2）冲磨；如桥墩、水工泄水结构物、沟渠等处混凝土受到高速水流中夹带的泥砂、石子颗粒的冲刷、撞击和摩擦造成的磨耗；（3）空蚀；如水工泄水结构物受到水流速度和方向改变形成的空穴冲击而造成的磨耗。76影响混凝土耐磨性的因素：（1）混凝土的强度；强度越高，耐磨性越好；（2）粗骨料的品种和性能；粗骨料硬度越高、韧性越高，耐磨性越好；（3）细骨料与砂率；砂中石英等坚硬矿物含量多，粘土等有害物质含量少，则混凝土抗冲磨性能好。当水泥用量小于400kg/m时，混凝土的磨损系数随砂率的降低而降低，当水泥

37、用量大于450kg/m时，混凝土磨损系数在砂率为30%左右最低。77（4）水泥和掺合料；其中抗冲磨性能C3S C3A、C4AF C2S（5）养护和施工方法：防止表面混凝土离析、泌水，充分养护混凝土。78第六节 混凝土的质量波动与配制强度一、混凝土的质量波动的影响因素： 1. 混凝土生产前的因素，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因素，包括控制称量、搅拌、运输、浇筑、振捣及养护等项内容。3.混凝土生产后的因素。包括批量划分、验收界限、检测方法和检测条件等项内容。 79二、混凝土强度波动规律正态分布混凝土强度概率的正态分布特点：曲线呈钟型

38、，以平均强度为对称轴，曲线与横轴之间的面积为概率的总和100%，在对称轴两边的曲线上各有一个拐点。80三、 衡量混凝土施工质量水平的指标 1、混凝土强度平均值注意：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。812、混凝土强度标准差 混凝土强度标准差又称均方差，其计算式为 标准差是正态分布曲线上拐点至对称轴的垂直距离，可用以作为评定混凝土质量均匀性的一种指标。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。823.变异系数（离散系数）由于随混凝土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

39、指标。v ，表示混凝土质量稳定性；v，则表示混凝土质量稳定性。其计算式如下:834、混凝土的强度保证率（） 混凝土的强度保证率P（）是指混凝土强度总体中，大于等于设计强度等级的概率，在混凝土强度正态分布曲线图中以阴影面积表示，见图所示。低于设计强度等级（fcu，）的强度所出现的概率为不合格率。84混凝土强度保证率（）的计算方法为：首先根据混凝土设计等级（fcu,）、混凝土强度平均值（ ）、标准差（）或变异系数（v），计算出概率度（），即则强度保证率（）就可由正态分布曲线方程积分求得，或按表5-26查取。85工程中（）值可根据统计周期内混凝土试件强度不低于要求强度等级的组数N0与试件总组数（）之

40、比求得，即：按混凝土强度检验评定标准（GBJ 107-1987）规定，根据统计周期内混凝土强度值和保证率P()，可将混凝土生成单位的生产管理水平，划分为优良、一般、差三个级别。86四、混凝土配制强度的确定在施工中配制混凝土时，如果所配制混凝土的强度平均值（ ）等于设计强度（fcu,），则由图5.27可知，这时混凝土强度保证率只有50。因此，为了保证工程混凝土具有设计所要求的95强度保证率，在进行混凝土配合比设计时，必须使混凝土的配制强度大于设计强度（fcu,），超出值为t，即：87根据普通混凝土配合比设计规程JGJ55-2000）混凝土强度保证率为95%，与之对应的t值为1.645，配制强度可

41、按下式计算： 式中fcu,0混凝土配制强度（MPa）； fcu,k设计的混凝土强度标准值（MPa）； 混凝土强度标准差（MPa）。88 当施工单位不具有近期的同一品种混凝土的强度资料时，值可按表取值：表5-28 混凝土强度标准差参考值89第七节 普通混凝土配合比设计 混凝土配合比，是指单位体积的混凝土中各组成材料的质量比例。 混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求，即： （）满足结构设计的强度等级要求； （）满足混凝土施工所要求的和易性； （）满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求； （）符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。90水灰比、单位用水量和砂率是混凝土配合比设计的三个基本参数。混

42、凝土配合比设计中确定三个参数的原则是：在满足混凝土强度和耐久性的基础上，确定混凝土的水灰比；在满足混凝土施工要求的和易性基础上，根据粗骨料的种类和规格确定单位用水量；砂率应以砂在骨料中的数量填充石子空隙后略有富余的原则来确定。混凝土配合比设计以计算1m3混凝土中各材料用量为基准，计算时骨料以干燥状态为准。91一、普通混凝土配合比设计方法（1）绝对体积法 绝对体积法的基本原理是：假定刚浇捣完毕的混凝土拌合物的体积，等于其各组成材料的绝对体积及混凝土拌合物中所含少量空气体积之和。关系式为：92（）假定表观密度法 如果原材料比较稳定，可先假设混凝土的表观密度为一定值，混凝土拌合物各组成材料的单位用量

43、之和即为其表观密度。 通过以上计算，得出每立方米混凝土各种材料用量，即初步配合比计算完成。93二、普通混凝土配合比设计步骤（一）计算初步配合比 1、确定配制强度(fcuo)94、计算水灰比 （W/C）根据强度公式计算水灰比：式中fcu,0混凝土试配强度, a； fce水泥28d的实测强度,a； A,B回归系数，与骨料品种、水泥品种有关，其数值可通过试验求得。普通混凝土配合比设计规程（JGJ552000）提供的A、B 经验值为： 采用碎石：A=0.46B0.07 采用卵石：A=0.48B =0.33953、确定用水量(mwo) 用水量根据施工要求的坍落度的要求及所需骨料的条件，按照下表5-21，初步估计。注：本表用水量系采用中砂时的平均取值，采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加510，采用粗砂则可减少510。 掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。964.计算水泥用量为保证混凝土的耐久性，由上式得出的水泥用量还应 满足课本表5-30规定的最小水泥量。如算得的水泥用量小于表5-30规定值，应取规定的最小水泥用量值。975、砂率的确定 合理砂率可通过试验、计算或查表求得。试验是通过变化砂率检测混合物坍落