混凝土质量评定

混凝土质量评定1第1页，共63页，2023年，2月20日，星期一混凝土抗渗仪2第2页，共63页，2023年，2月20日，星期一混凝土抗渗仪3第3页，共63页，2023年，2月20日，星期一2.混凝土的抗冻性混凝土的抗冻性是指混凝土含水时抵抗冻融循环作用而不破坏的能力。混凝土的抗冻性以抗冻等级表示。抗冻等级是以龄期28天的试块在吸水饱和后于-15℃

～-20℃反复冻融循环，用抗压强度下降不超过25％，且重量损失不超过5％时，所能承受的最大冻融循环次数来表示。分以下九个抗冻等级：F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250和F300，分别表示混凝土能够承受冻融循环次数不小于10、15、25、50、100、150、200、250和300(次)。提高混凝土抗冻性的关键也是提高密实度。措施是减小水灰比，掺加引气剂或减水型引气剂等。4第4页，共63页，2023年，2月20日，星期一5第5页，共63页，2023年，2月20日，星期一

3.混凝土的抗侵蚀性环境介质对混凝土的化学侵蚀主要是对水泥石的侵蚀，提高混凝土的抗侵蚀性主要在于选用合适的水泥品种，以及提高混凝土的密实度。4.混凝土的碳化混凝土的碳化，是指环境中的CO2和水与混凝土内水泥石中的Ca(OH)2反应，生成碳酸钙和水，使混凝土的碱度降低(也称中性化)的现象。6第6页，共63页，2023年，2月20日，星期一影响混凝土碳化的因素有：

(1)水泥品种使用普通硅酸盐水泥要比使用早强硅酸盐水泥碳化稍快些，而使用掺混合材的水泥比普通硅酸盐水泥碳化要快。

(2)水灰比水灰比越小，碳化速度越慢。

(3)环境条件常置于水中或干燥环境中的混凝土，碳化也会停止，只有相对湿度在50％～70％时碳化速度最快。

5.混凝土的碱—骨料反应碱—骨料反应，是指混凝土中含有活性二氧化硅的骨料与所用水泥中的碱(Na2O和K2O)在有水的条下发生反应，形成碱—硅酸凝胶，此凝胶吸水肿胀并导致混凝土胀裂的现象。7第7页，共63页，2023年，2月20日，星期一(1)北京西直门旧立交桥混凝土开裂

北京二环路西北角的西直门立交桥旧桥于1978年12月开工，1980年12月完工。建成使用一段时间后，桥使用混凝土的部位都有不同程度开裂。1999年3月因各种原因拆除部分旧桥改建。在改造过程中，有关科研部门对旧桥东南引桥桥面和桥基钻芯作K2O﹑Na2O﹑Cl-含量测试。其中Cl-浓度呈明显梯度分布，表面Cl-浓度为0.15％﹑0.094％和0.15％。距表面1cm处的Cl-浓度骤增，分别为0.30％﹑0.18％和0.78％。在1～2cm处Cl-浓度达到最高值，其后随着离开表面距离的增加，Cl-浓度逐渐减至0.1％左右。

8第8页，共63页，2023年，2月20日，星期一

北京市80年代每年化冰盐的撒散量为400～600t，主要用于长安街和城市立交桥。西直门立交旧桥混凝土中的Cl-主要来自化冰盐NaCl。混凝土表面Cl-含量低于距表面1～2cm处，是因其表面受雨水冲刷，部分Cl-溶解入雨水中流失。Cl-超过最高极限值后，会破坏钢筋的钝化膜，锈蚀钢筋，锈蚀产物体积膨胀，导致钢筋开裂，保护膜脱落。

9第9页，共63页，2023年，2月20日，星期一4.2.4硬化混凝土的变形性1.化学减缩混凝土体积的自发化学收缩是在没有干燥和其它外界影响下的收缩，其原因是水泥水化物的固体体积小于水化前反应物(水和水泥)的总体积。因此，混凝土的这种体积收缩是由水泥的水化反应所产生的固有收缩为化学减缩。

2温度变形在温度降低时，对于抗拉强度低的混凝土来说，体积发生冷缩应变造成的影响较大。例如，混凝土通常的热膨胀系数约为(6～12)×10-6／℃，取10×10-6／℃，则温度下降15℃造成的冷收缩量达150×10-6。该冷收缩受到完全约束所产生的弹性拉应力为3.1MPa10第10页，共63页，2023年，2月20日，星期一3.混凝土的干缩湿胀4.荷载作用下的变形（1）短期荷载作用下的变形第一阶段是混凝土承受的压应力低于30％极限应力时：第二阶段是混凝土承受的压应力约为30％～50％极限应力时：第三阶段是混凝土承受的压应力约为50％～75％极限应力时：第四阶段是混凝土承受的压应力超过75％极限应力时：11第11页，共63页，2023年，2月20日，星期一混凝土体积变形测量方法12第12页，共63页，2023年，2月20日，星期一混凝土的胀缩和短期荷载作用下的变形13第13页，共63页，2023年，2月20日，星期一通过以上受单轴向压缩作用的混凝土力学行为可以看出，混凝土在不同应力状态下的力学性能特征与其内部裂缝演变规律有密切的联系。这为在钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土结构设计中，规定相应的一系列混凝土力学性能指标(如混凝土设计强度、疲劳强度、长期荷载作用下的混凝土设计强度、预应力取值、弹性模量等等)提供了依据。14第14页，共63页，2023年，2月20日，星期一混凝土的弹性模量在结构设计、计算钢筋混凝土的变形和裂缝的开展中是不可缺少的参数。但由于混凝土应力—应变曲线的高度非线性，因此给混凝土弹性模量的确定带来困难。对硬化混凝土的静弹性模量，目前有三种处理方法(见图)。15第15页，共63页，2023年，2月20日，星期一混凝土弹性模量分类16第16页，共63页，2023年，2月20日，星期一(1)初始切线模量该值为混凝土应力—应变曲线的原点对曲线所作切线的斜率。由于混凝土受压的初始加荷阶段，原来存在于混凝土中的裂缝会在所加荷载作用下引起闭合，从而导致应力—应变曲线开始时稍呈凹形，使初始切线模量不易求得。另外，该模量只适用于小应力和应变，在工程结构计算中无实用意义。(2)切线模量该值为应力—应变曲线上任一点对曲线所作切线的斜率。仅适用于考察某特定荷载处，较小的附加应力所引起的应变反应。

17第17页，共63页，2023年，2月20日，星期一

(3)割线模量该值为应力—应变曲线原点与曲线上相应于40％极限应力的点所作连线的斜率。该模量包括了非线性部分，也较易测准，适宜于工程应用。混凝土强度等级为C10～C60时，其弹性模量约为(1.75～3.60)×104MPa。（2）长期荷载作用下的变形——徐变徐变混凝土承受持续荷载时，随时间的延长而增加的变形，称为徐变。混凝土徐变在加荷早期增长较快，然后逐渐减慢，当混凝土卸载后，一部分变形瞬时恢复，还有一部分要过一段时间才恢复，称徐变恢复。剩余不可恢复部分，称残余变形。见图。混凝土的徐变对混凝土及钢筋混凝土结构物的应力和应变状态有很大影响。在某些情况下，徐变有利于削弱由温度、干缩等引起的约束变形，从而防止裂缝的产生。18第18页，共63页，2023年，2月20日，星期一混凝土应变与加荷时间的关系19第19页，共63页，2023年，2月20日，星期一4.4混凝土的质量控制与合格评定4.4.1混凝土的质量控制1、初步控制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、生产控制20第20页，共63页，2023年，2月20日，星期一3、混凝土生产后的合格性控制，合格性控制是混凝土强度的验收评定4.4.2混凝土强度的合格评定1、混凝土强度的波动规律该分布如图所示，可用两个特征统计量——强度平均值(fcu)和强度标准差(σ)作出描述。强度平均值按下式计算：21第21页，共63页，2023年，2月20日，星期一强度标准差(又称均方差)按下式计算n——试验组数(n≥25)；fcu——第i组试件的抗压强度，MPa；

——n组抗压强度的算术平均值，MPa；

σ——n组抗压强度的标准差，MPa。22第22页，共63页，2023年，2月20日，星期一

强度平均值对应于正态分布曲线中的概率密度峰值处的强度值，即曲线的对称轴所在之处。故强度平均值反映了混凝土总体强度的平均水平，但不能反映混凝土强度的波动情况。平均强度水平不同的混凝土之间质量稳定性的比较，可用变异系数Cv表示，Cv可按下式计算：Cv值越小，说明该混凝土强度质量越稳定。23第23页，共63页，2023年，2月20日，星期一混凝土强度的正态分布曲线24第24页，共63页，2023年，2月20日，星期一2.混凝土强度保证率在混凝土强度质量控制中，除了须考虑到所生产的混凝土强度质量的稳定性之外，还必须考虑符合设计要求的强度等级的合格率，此即强度保证率。它是指在混凝土强度总体中，不小于设计要求的强度等级标准值(fcu，k)的概率P(％)。如图所示，25第25页，共63页，2023年，2月20日，星期一混凝土强度保证率26第26页，共63页，2023年，2月20日，星期一工程中P(％)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标准值的组数No与试件总数N(N≥25)之比求得，即：P=No/N×100%我国在《混凝土强度检验评定标准》GBJl07—87中规定，根据统计周期内混凝土强度的σ

值和保证率P(％)，27第27页，共63页，2023年，2月20日，星期一可将混凝土生产单位的生产管理水平划分为优良、一般及差三个等级，见表

根据上述保证率概念可知，如果所配制的混凝土平均强度等于设计要求的强度等级标准值，则其强度保证率只有50％。因此，要达到高于50％的强度保证率，混凝土的配制强度必须高于设计要求的强度等级标准值。28第28页，共63页，2023年，2月20日，星期一令混凝土的配制强度等于平均强度，即

fcu,t=fcu,k+tσ我国目前规定，设计要求的混凝土强度保证率为95％，由表可查得t＝1.645，由上式可得配制强度为：

fcu,t=fcu,k+1.645σ29第29页，共63页，2023年，2月20日，星期一混凝土设计强度等级低于C20时，σ=4．0；混凝土设计强度等级为C20～C35时，σ

＝5．0；混凝土设计强度等级高于C35时，σ

＝6．0。3.混凝土的强度评定分为统计法和非统计法两种（1）统计法30第30页，共63页，2023年，2月20日，星期一31第31页，共63页，2023年，2月20日，星期一(2）非统计法32第32页，共63页，2023年，2月20日，星期一4.5普通混凝土的配合比设计1、混凝土配合比设计的基本要求(1)满足结构设计要求的混凝土强度等级；(2)满足施工时要求的混凝土拌合物的和易性；(3)满足环境和使用条件要求的混凝土耐久性；(4)在满足上述要求的前提下，通过各种方法(特别是节约水泥)以降低混凝土成本，符合经济性原则。33第33页，共63页，2023年，2月20日，星期一2、混凝土配合比设计的内涵三大参数：水灰比、单位用水量和砂率。水灰比是水和水泥的组合关系，在组成材料已定的情况下，对混凝土的强度和耐久性起着关键性作用。单位用水量，在水灰比已定的情况下，反映了水泥浆与骨料的组成关系，是控制混凝土拌合物流动性的主要因素。砂率是表示细骨料(砂)和粗骨料(石)的组合关系，对混凝土拌合物的和易性，特别是其中的粘聚性和保水性有很大影响。3、混凝土配合比设计的算料基准

(1)计算lm3混凝土拌合物中各材料的用量，以重量计。34第34页，共63页，2023年，2月20日，星期一

(2)计算时，骨料以干燥状态重量为基准。所谓干燥状态，是指细骨料含水率小于0.5％，粗骨料含水率小于0.2％。4、普通混凝土配合比设计的方法和步骤设计要求的强度等级；反映混凝土生产中强度质量稳定性的强度标准差；混凝土的使用环境条件；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质等。35第35页，共63页，2023年，2月20日，星期一5、实验室配合比的设计过程第一步计算配合比的确定

(1)确定配制强度(fcu,t)

根据设计强度标准值(fcu,k)和强度保证率为95％的要求，以及已知强度标准差(σ)，混凝土的配制强度：fcu,t≥fcu,k+1．645σ

36第36页，共63页，2023年，2月20日，星期一

(2)确定水灰比(W／C)

先根据混凝土配制强度、水泥实际强度(fce)及石子类型，按混凝土强度经验公式计算水灰比，则有变为37第37页，共63页，2023年，2月20日，星期一再根据混凝土使用环境条件，由表4-16查出相应的最大水灰比限值,最后，在分别由强度和耐久性要求所得的两个水灰比中，选取其中小者确定为所求水灰比。(3)确定lm3混凝土的用水量(W0)根据施工要求的坍落度值和已知的粗骨料种类及最大粒径，可由表4-18中的规定值选取单位用水量。(4)确定lm3混凝土的水泥用量(C0)38第38页，共63页，2023年，2月20日，星期一根据选定的单位用水量(W0)和已确定的水灰比(W／C)，可由下式计算水泥用量查表4-16得规定的lm3混凝土最小的水泥用量。最后取两值中大者确定为lm3混凝土的水泥用量。

(5)确定砂率(Sp)

使混凝土具有良好和易性(特别是粘聚性、保水性)的合理砂率，根据粗骨料的种类、最大粒径及已确定39第39页，共63页，2023年，2月20日，星期一的水灰比，在表4-19中给出的范围内选定。(6)确定lm3混凝土的砂、石用量(S0、G0)计算砂、石用量的方法有重量法和体积法两种。采用重量法时，按下式计算：

C0+W0+S0+G0=ρ0式中ρ0——混凝土拌合物的假定表观密度

2400—2450kg／m3范围内选定。40第40页，共63页，2023年，2月20日，星期一采用体积法时，按下式计算：41第41页，共63页，2023年，2月20日，星期一式中ρcρw——分别为水泥、水的密度，g／cm3；ρsρG——分别为砂、石的表观密度，kg／m3；

α——混凝土含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可选取1。通过以上计算得到的lm3混凝土各材料的用量，即为计算配合比。因为此配合比是利用经验公式或经验42第42页，共63页，2023年，2月20日，星期一资料获得的，因而由此配成的混凝土有可能不符合实际的要求，所以须对配合比进行试配、调整与确定。

第二步基准配合比的确定先按计算配合比进行试拌，检查该混凝土拌合物的和易性是否符合要求。若流动性太大，可在砂率不变的条件下，适当增加砂、石；若流动性太小，可保持水灰比不变，增加适量的水和水泥；若粘聚性和保水性不良，可适当增加砂率，直到和易性满足要求为止。调整和易性后提出的配合比，即是可供混凝土强度试验用的基准配合比。43第43页，共63页，2023年，2月20日，星期一

44第44页，共63页，2023年，2月20日，星期一第三步实验室配合比的确定

由基准配合比配制的混凝土虽满足了和易性要求，但是否满足强度要求尚未可知。检验强度时至少用三个不同的配合比，其中一个是基准配合比，另外两个配合比的水灰比可较基准配合比分别增加和减少0.05，用水量与基准配合比相同，砂率可分别增加或减小1％。制作混凝土强度试件时，应检验相应配合比的拌合物性能(和易性和表观密度)以作备用。每个配合比至少按标准方法制作一组试件，标准养护28d试压。45第45页，共63页，2023年，2月20日，星期一将测得的混凝土强度与相应的灰水比作图或计算，求出混凝土配制强度(fcu,t)相对应的灰水比。最后按以下法则确定lm3各材料用量：用水量(Wb)——应取基准配合比中的用水量，并根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整。46第46页，共63页，2023年，2月20日，星期一水泥用量(Cb)——以用水量乘以选定的灰水比计算确定。粗、细骨料用量(Gb、Sb)——应取基准配合比中的粗、细骨料用量，并按选定的灰水比作适当调整。至此得到的配合比，还应根据实测的混凝土拌合物的表观密度(ρ

c，t)作校正，以确定lm3混凝土拌合物的各材料用量。47第47页，共63页，2023年，2月20日，星期一为此，先按下式计算出混凝土拌合物的计算表观密度(ρ

c，c）ρ

c,c=Cb+Wb+Sb+Gb再计算出校正系数(δ)，δ=ρ

c，t/ρ

c,cCsh=Cb·δWsh=Wb·δ48第48页，共63页，2023年，2月20日，星期一Ssh=Sb·δGsh=Gb·δ六、混凝土的施工配合比设施工配合比lm3混凝土各材料用量为C/、S/、G/，、W/(kg)，又设砂含水率为a％，石子含水率为b％，则C/=CshS/=Ssh(1+a%)G/=Gsh(1+b%)W/=Wsh-Ssh·a%-Gsh·b%49第49页，共63页，2023年，2月20日，星期一七、普通混凝土配合比设计实例

(例题)某现浇钢筋混凝土柱，混凝土设计要求强度等级C25，坍落度要求35～50mm，使用环境为干燥的办公用房。所用原材料情况如下：水泥：强度等级42.5的普通水泥，密度3.00g／cm3，强度等级富余系数为1.06；砂：Mx＝2．6的中砂，为Ⅱ区砂，表观密度2650kg／m3；石子：5～40mm碎石，表观密度2700kg／m3。试求：(1)混凝土的实验室配合比；(2)若已知现场砂子含水率为3％，石子含水率为1％,计算混凝土施工配合比。50第50页，共63页，2023年，2月20日，星期一[解](1)确定混凝土的计算配合比

①确定配制强度(fcu,t)fcu,t=fcu,k+1.645б=25+1.645×5.0＝33．2(MPa)②确定水灰比(W／C)按式(4．15)代入有关参数，则

W/C=Afce/(fcu,t+ABfce)=0.46×42.5×1.06/(33.2+0.46×0.07×42.5×1.06=0.60

51第51页，共63页，2023年，2月20日，星期一由表4．14查得，在干燥环境中要求W/C≤0.65，所以可取水灰比为0.60。③确定用水量(W0)查表4．15，按坍落度要求35～50mm，碎石最大粒径为40mm，则lm3混凝土的用水量可选用W0=175kg(4)确定水泥用量(C0)C0=W0/W/C=175/0.60=292(kg)52第52页，共63页，2023年，2月20日，星期一由表查得，在干燥环境中，要求最小水泥用量为260kg／m3。所以，取水泥用量为C0＝292kg。(5)确定砂率(Sp)查表4．16，W／C=0.60和碎石最大粒径为40mm时，可取Sp=33%，(6)确定lm3混凝土砂、石用量(S0、G0)53第53页，共63页，2023年，2月20日，星期一采用体积法按式(4-15)，有：292/3000+175/1000+S0/2650+G0/2700+0.01×1=1S0/S0+G0×100%解得S0=635kg；Go=1289kg。综上计算，得混凝土计算配合比lm3混凝土的材料用量为：水泥：292kg；水：175kg；砂：635kg；石子：1289kg。或表示为：C0:Wo:S0:G0＝1:0.60:2.17:4.41，C0=292kg／m3。54第54页，共63页，2023年，2月20日，星期一(2)进行和易性和强度调整①调整和易性按计算配合比取样25L,各材料用量为：水泥：0.025×292＝7.30(kg);水：0.025×175=4.38(kg)；砂：0.025×635=15.88(kg)；石子：0.025×1289＝32.23(kg)。55第55页，共63页，2023年，2月20日，星期一经试拌，测得坍落度为20mm，低于规定值要求的35～50mm,增加水泥浆量3％，测得坍落度为30mm，保水性和粘聚性均良好。经调整后，试样的实际各材料用量为：水泥：7.52kg；水：4.51kg；砂：15.88kg；石子：32.23kg，其总量为60.14kg。56第56页，共63页，2023年，2月20日，星期一应注意到，该拌合物的实际体积是未知的，若假设为V0(m3)，则基准配合比1m3各材料用量为：

水泥：7.52／V0(kg)；水：4.51／V0(kg)；砂：15.88／V0(kg)；石子：32.23／V0(kg)。而其计算表观密度为60.14／V0(kg／m3)。

②校核强度用0．55、0．60和0．65三个水灰比，分别拌制三个试样(其中0．55和0．65做和易性调整后，满足要求)，57第57页，共63页，2023年，2月20日，星期一测得其表观密度分别为2420、2410和2400(kg／m3)，然后做成试块，实测28d抗压强度结果如下：

W／CC／Wfcu,MPaІ0.551.8237.8Ⅱ0.601.6733.4Ш