第四章建筑混凝土材料-3

第四章建筑混凝土材料-3第一页，共315页。第4章普通水泥混凝土第二页，共315页。本章的学习目标是：

⑴掌握普通混凝土组成材料的品种、技术要求及选用。熟练掌握各种组成材料各项性质的要求，测定方法及对混凝土性能的影响。⑵熟练掌握混凝土拌和物的性质及其测定和调整方法。⑶熟练掌握硬化混凝土的力学性质，变形性质和耐久性及其影响因素。⑷熟练掌握普通混凝土的配合比设计方法。⑸了解混凝土技术的新进展及其发展趋势。本章的难点是混凝土的耐久性和普通混凝土的配合比设计。第三页，共315页。水泥混凝土混凝土概述定义：由胶凝材料、水和粗细骨料按适当比例配合、拌制成拌和物，经一定时间硬化而成的人造石材。第四页，共315页。水泥混凝土的优缺点：优点：◆有较高的抗压强度:有一定的承载能力;◆有较好的耐久性:用得越久,强度越高，可抵抗大多数环境破坏作用.◆有较好的可塑性:

可以浇筑成任意形状、不同强度、不同性能的建筑物;◆原材料来源广泛，价格低廉.第五页，共315页。缺点：◆抗拉强度低，受拉时容易受温度变化而开裂◆自重大◆体积不稳定第六页，共315页。分类：按胶结材料分类：水泥混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土等按表观密度分类：轻混凝土、普通混凝土、重混凝土按强度分类：低强度混凝土、中强度混凝土、高强度混凝土按施工工艺分类：泵送混凝土、喷射混凝土、真空脱水混凝土、碾压混凝土、压力灌浆混凝土（预填骨料混凝土）等按用途分类：防水混凝土、防射线混凝土、耐酸混凝土、装饰混凝土、耐火混凝土、补偿收缩混凝土、水下浇筑混凝土等第七页，共315页。喷射混凝土第八页，共315页。喷射混凝土喷射混凝土第九页，共315页。参与第二次浇注的大象42米泵车第十页，共315页。

4月16日拍摄的三峡工程三期碾压混凝土围堰俯瞰图。

第十一页，共315页。4月16日，葛洲坝集团公司职工正在三峡工程三期碾压混凝土围堰浇筑最后一方混凝土。第十二页，共315页。白石水库碾压混凝土施工第十三页，共315页。

混凝土真空脱水施工就是用真空装置将混凝土拌合物中多余的水吸出,达到降低水灰比,增加密实度,提高混凝土强度(特别是早期强度)和改善混凝土其他物理力学性能的目的.实践证明,这种施工方法可以节约水泥,又可加速施工进度,是一项切实可行的混凝土施工新技术.

工艺原理混凝土真空脱水施工技术的原理是,在振捣过的但未初凝的混凝土表面铺设真空吸垫将其封闭,开动真空泵使真空吸垫的直空腔内形成真空,把混凝土内多余的水吸出,拌合物的内聚力把无水的孔隙压紧,使其体积压缩,孔隙率下降,密实度增加,从而提高了混凝土的强度,改善了混凝土的质量.真空脱水混凝土第十四页，共315页。4.1.普通混凝土的组成材料

水泥+水+天然砂+石子+掺和料和外加剂水泥+水——水泥浆（Paste）水泥浆＋砂——水泥砂浆（Mortar）水泥砂浆＋石子——混凝土（Concrete)

外加剂－Admixture

掺和料－第十五页，共315页。4.1.1.混凝土组成材料的作用水和水泥成为水泥浆.在硬化前的混凝土拌和物中,水泥浆在砂,石颗粒之间起润滑作用,硬化后,水泥浆成为水泥石,将骨料牢固地胶结成为整体.混凝土中的骨料,一般不与水泥浆起化学反应,其作用是构成混凝土的骨架.第十六页，共315页。4.1.2混凝土组成材料的技术要求一、水泥的品质要求水泥品种的选择—依据工程性质、工程环境、施工条件等合理选择。水泥标号的选择—与配制的混凝土强度等级相适应。当混凝土强度：

≤C30：fce=(1.5~2.0)fcu

＞C30：fce=(0.9~1.5)fcu

第十七页，共315页。水泥强度等级若水泥强度等级过低时,为满足强度要求必然使水泥用量过大,不够经济;若水泥强度等级过高时,较少的水泥用量就可以满足混凝土强度的要求.,但往往不能满足混凝土拌和物和易性和混凝土耐久性的要求,为保证这些性质,还必须再增加水泥,因而也不经济.第十八页，共315页。(一)定义:天然砂(naturalsand)

自然生成的，经人工开采和筛分的粒径小于4.75mm的岩石颗粒，包括河砂、湖砂、山砂、淡化海砂，但不包括软质、风化的岩石颗粒。机制砂(manufacturedsand)

经除土处理，由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75mm的岩石、矿山尾矿或工业废渣颗粒，但不包括软质、风化的颗粒，俗称人工砂。二、细骨料（FineAggregate）《建设用砂》（GB/T14684-2011）第十九页，共315页。注意：2011年新的标准中取消了混合砂，只有机制砂，即天然砂和机制砂不能混合使用。分类（2001的标准）:

河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂等砂天然砂人工砂机制砂混合砂第二十页，共315页。砂子技术性能含泥量、石粉含量和泥块含量有害物质含量坚固性粗细程度和颗粒级配松散堆积密度(二)技术要求

第二十一页，共315页。

砂按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土；Ⅱ类宜用于强度等级C30～C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。第二十二页，共315页。（1）.含泥量、石粉含量和泥块含量含泥量是指天然砂中粒径小于75μm的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒径小于75μm的颗粒含量；泥块含量是指砂中原粒径大于1.18mm，经水浸洗、手捏后小于600μm的颗粒含量。

天然砂的含泥量和泥块含量(GB/T14684—2011)项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类含泥量（按质量计）（%）<1.0<3.0<5.0泥块含量（按质量计）（%）0<1.0<2.0第二十三页，共315页。（2）有害物质含量各种可能降低混凝土性能与质量的物质。应限制云母、轻物质、硫化物与硫酸盐、氯盐和有机物等有害物质的含量。且砂中不得含有草根、树叶、塑料、煤块、煤渣等杂物。第二十四页，共315页。项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类云母(质量)(%，小于）1.02.02.0轻物质(质量)(%，小于）1.01.01.0有机物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸盐(SO3质量%）0.50.50.5氯化物(CL－质量)(%，小于)0.010.020.06砂中有害物质含量（GB/T14684—2011）结论砂中有害物含量过多时，应进行清洗或过筛，符合要求后方可使用。（2）.有害物质含量第二十五页，共315页。(3)、砂的粗细程度和颗粒级配砂的粗细程度—是指不同粒径的砂粒，混合在一起后的总体的粗细程度。砂子通常分为—粗砂、中砂、细砂和特细砂等几种。在相同用砂量条件下，细砂的总表面积较大，粗砂的总表面积较小。在混凝土中砂子表面需用水泥浆包裹，赋予流动性和粘结强度，砂子的总表面积愈大，则需要包裹砂粒表面的水泥浆就愈多。一般用粗砂配制混凝土比用细砂所用水泥为省。第二十六页，共315页。第二十七页，共315页。砂的颗粒级配定义：是指不同大小颗粒和数量比例的砂子的组合或搭配情况。在混凝土中

砂粒之间的空隙是由水泥桨所填充，为达到节约水泥和提高强度的目的，就应尽量减小砂粒之间的空隙。第二十八页，共315页。颗粒级配和粗细程度的定量表示

砂的颗粒级配和粗细程度，常用筛分析的方法进行测定。用级配区表示砂的级配，用细度模数（finenessmodule）表示砂的粗细。第二十九页，共315页。砂总量500g筛底（0.075mm)第三十页，共315页。第三十一页，共315页。150μm300μm600μm1.18mm2.36mm4.75mm9.50mm筛分析试验——评定砂的颗粒级配和粗细程度主要仪器：标准套筛、摇筛机、天平。砂的粗细程度及颗粒级配第三十二页，共315页。试验步骤：筛分析试验——评定砂的粗细程度和颗粒级配称取500g干砂，放于最上一只筛子。将套筛装于摇筛机上，筛析10min。取下套筛，逐个进行手筛。称取各筛的筛余量，进行计算。150μm300μm600μm1.18mm2.36mm4.75mm各筛筛余量mi(g)分计筛余百分率累计筛余百分率Ai(％)m1a1A1=

a1m2a2A2=

A1+a2m3a3A3=

A2+a3m4a4A4=

A3+a4m5a5A5=

A4+a5m6a6A6=

A5+a6第三十三页，共315页。粗细程度的评定：筛分析试验——评定砂的粗细程度和颗粒级配计算细度模数

注意：Ai在计算时不带％。评定标准：

细度模数Mx

3.7～3.1

3.0～2.32.2～1.6粗砂

中砂细砂第三十四页，共315页。颗粒级配的评定：方法一：用级配区评定；方法二：用级配曲线评定。筛分析试验——评定砂的粗细程度和颗粒级配第三十五页，共315页。筛孔尺寸1区2区3区累计筛余百分率（％）9.50mm0004.75mm10~010~010~02.36mm35~525~015~01.18mm65~3550~1025~0600μm85~7170~4140~16300μm95~8092~7085~55150μm100~90100~90100~90方法一：用级配区评定建设用砂的颗粒级配(GB/T14684—2011)

注意：1）砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除4.75mm和600μm筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于5％。评定标准：当砂的累计筛余均处于表中的任何一个级配区中，则颗粒级配合格，否则级配不合格。第三十六页，共315页。例题：某砂的累计筛余百分率见下表，试评定砂的颗粒级配。筛孔尺寸4.75mm2.36mm1.18mm600μm300μm150μm累计筛余（％）5.513.923.361.682.198.5筛孔尺寸1区2区3区累计筛余百分率（％）9.50mm0004.75mm10~010~010~02.36mm35~525~015~01.18mm65~3550~1025~0600μm85~7170~4140~16300μm95~8092~7085~55150μm100~90100~90100~90第三十七页，共315页。筛孔尺寸1区2区3区累计筛余百分率（％）9.50mm0004.75mm10~010~010~02.36mm35~525~015~01.18mm65~3550~1025~0600μm85~7170~4140~16300μm95~8092~7085~55150μm100~90100~90100~90级配曲线筛孔尺寸（mm）累计筛余百分率

0.30

0.60

1.18

2.36

4.75

9.500.15806040200100方法二用级配曲线评定第三十八页，共315页。筛孔尺寸1区2区3区累计筛余百分率（％）9.50mm0004.75mm10~010~010~02.36mm35~525~015~01.18mm65~3550~1025~0600μm85~7170~4140~16300μm95~8092~7085~55150μm100~90100~90100~90级配曲线筛孔尺寸（mm）累计筛余百分率(%)

0.30

0.60

1.18

2.36

4.75

9.500.15806040200100第三十九页，共315页。级配曲线筛孔尺寸（mm）累计筛余百分率

0.30

0.60

1.18

2.36

4.75

9.500.15806040200100例题：某砂的累计筛余百分率见下表，试评定砂的颗粒级配。筛孔尺寸4.75mm2.36mm1.18mm600μm300μm150μm累计筛余％5.513.923.361.682.198.5第四十页，共315页。第四十一页，共315页。坚固性指标(GB/T14684—2011)项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类质量损失（%，小于）8810（4）.砂的坚固性天然砂的坚固性是将试样在饱和硫酸钠溶液经5次浸渍后，检验其质量损失，以此判定砂的坚固性。1）天然砂第四十二页，共315页。（4）.砂的坚固性2）机制砂机制砂除满足硫酸钠溶液法外，还应采用压碎指标试验法进行检测。压碎指标(GB/T14684—2011)项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类单级最大压碎指标(%，≤)202530第四十三页，共315页。（5）表观密度、松散堆积密度、空隙率砂表观密度、松散堆积密度应符合如下规定：——表观密度不小于2500kg／m3；——松散堆积密度不小于l400kg／m3；——空隙率不大于44％。第四十四页，共315页。坚固性有害物含量泥、泥块、石粉颗粒级配、粗细程度细骨料表观密度、松散堆积密度、空隙率小结第四十五页，共315页。砂的判定规则试验结果均符合本标准的相应类别规定时，可判为该批产品合格。颗粒级配砂的含泥量、石粉含量和泥块含量有害物质坚固性表观密度、松散堆积密度、空隙率第四十六页，共315页。(一)定义:

卵石pebble

由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的，粒径大于4.75mm的岩石颗粒。碎石crushedstone

天然岩石、卵石或矿山废石经机械破碎、筛分制成的，粒径大于4.75mm的岩石颗粒。三、粗骨料第四十七页，共315页。粗骨料碎石卵石第四十八页，共315页。三、粗骨料粗骨料碎石卵石河卵石海卵石山卵石第四十九页，共315页。

卵石、碎石按技术要求分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类。

Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土；

Ⅱ类宜用于强度等级C30～C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；

Ⅲ类宜用于强度等级小于C30混凝土。第五十页，共315页。(二)技术要求

表观密度、连续级配松散堆积空隙率石子技术性能含泥量、泥块含量、有害物含量颗粒形状及表面特征坚固性强度最大粒径及颗粒级配第五十一页，共315页。1.含泥量、泥块含量及有害物含量含泥量是指粒径小于75μm的颗粒含量；泥块含量是指粒径大于4.75mm，经水洗、手捏后小于2.36mm的颗粒含量。

有害物含量指有机物、硫化物、硫酸盐等，且不得混有草根、树叶等杂物。道理同砂子第五十二页，共315页。第五十三页，共315页。2.强度强度指标岩石立方体强度压碎指标值碎石卵石、碎石第五十四页，共315页。（1）岩石立方体抗压强度岩石抗压强度是将母岩制成50mm×50mm×50mm立方体试件，在水饱和状态下测定其极限抗压强度值。（2）压碎指标值

式中：

Qc——压碎指标值；

G1——试样的质量，g；

G2——压碎后的筛余量，g。第五十五页，共315页。项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类碎石压碎指标（%）＜10＜20＜30卵石压碎指标（%）＜12＜14＜16碎石、卵石的压碎指标第五十六页，共315页。3.颗粒形状及表面特征

颗粒形状以三维长度相等（接近立方体或球形）为好。针状颗粒是指颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者；片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径0.4倍者。针片状颗粒不仅本身容易折断，而且会增加骨料的空隙率，使拌合物和易性变差，强度降低。（1）颗粒形状第五十七页，共315页。规准仪第五十八页，共315页。针片状颗粒易折断，且会增大骨料的空隙率和总表面积，使混凝土拌合物的和易性、强度、耐久性降低。针片状颗粒含量(GB/T14685—2011)项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类针、片状颗粒(按质量)(%，小于)51015第五十九页，共315页。（2）表面特征碎石表面粗糙且多棱角，与水泥浆粘结力强；卵石表面光滑少棱角，与水泥浆粘结能力差。第六十页，共315页。4.粗骨料的最大粒径与颗粒级配

为减少空隙率，改善混凝土拌合物和易性及提高混凝土的强度，粗骨料也要求有良好的颗粒级配。粗骨料的颗粒级配有连续粒级与单粒级两种。

连续级配是石子由小到大连续分级，且相邻粒径比值小于2；

单粒级是从1/2最大粒径到最大粒径，粒径大小差别小，一般不单独使用。

（1）颗粒级配

第六十一页，共315页。粗骨料的颗粒级配方孔筛，mm2.364.759.5016.019.026.531.537.553.63.075.90连续粒级5～1095～10080～1000～1505～1695～10085～10030～600～1005～2095～10090～10040～80—0～1005～2595～10090～100—30～70—0～505～31.595～10090～10070～90—15～45—0～505～4095～10070～90—30～65——0～50单数粒级10～2095～10085～1000～15016～31.595～10085～1000～10020～4095～10080～1000～10031.5～6395～10075～10045～750～10040～8095～10070～10030～600～100第六十二页，共315页。GB/T14685-2011第六十三页，共315页。（2）最大粒径

粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒级的最大粒径。

从结构上考虑

DM≤

1/4b3/4l1/3h40mmb为结构截面最小尺寸L为钢筋最小净间距；H为实心板厚；第六十四页，共315页。最大粒径公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。

最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4；不得超过钢筋最小净距的3/4；对于实心板，不得超过板厚的1/3且不得超过40mm；对于泵送混凝土，最大粒径与输送管道内径之比，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5。第六十五页，共315页。骨料粒径太大使转换梁浇筑不密实工程实例分析第六十六页，共315页。（5）表观密度、连续级配松散堆积空隙率卵石、碎石表观密度、连续级配松散堆积空隙率应符合如下规定：——表观密度不小于2600kg／m3；——连续级配松散堆积空隙率应符合表7的规定。第六十七页，共315页。四骨料的含水状态和饱和面干吸水率干燥：含水率接近零饱和面干：表面干燥内部含水饱和饱和面干时的含水率为饱和面干吸水率气干：含水率和大气湿度相平衡湿润：内部充满水，外部附有表面水干燥状态润湿状态气干状态饱和面干状态第六十八页，共315页。五混凝土拌合及养护用水1.宜采用水：饮用水2.不宜采用水：海水、生活污水3.需检验方可使用水：地表水和地下水,须按有关《规范》检验合格后才能使用。第六十九页，共315页。混凝土原材料选用习题1、配制普通混凝土时，水泥强度一般为混凝土强度等级的倍。2、混凝土所用的骨料，粒径大于等于的称为粗骨料。3、砂的筛分试验，砂样质量为，按筛孔的累计筛余百分率，分成个级配区。4、混凝土中粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的，同时不得大于钢筋最小净距的；对于混凝土实心板，不得超过板厚的，且不得超过mm；对于泵送混凝土，骨料最大粒径与输送管内径之比，碎石不宜大于，卵石不宜大于。1.5～24.75mm500g0.6mm33/41/41/3401/31/2.5第七十页，共315页。两种砂子的模数相同，它们的级配也一定相同。（）在结构尺寸及施工条件允许的情况下，选用较大粒径的粗骨料可以节约水泥。（）现有两种砂子，若细度模数相同，其级配是否相同？若两者的级配相同，其细度模数是否相同？×√若细度模数相同，其级配不同；若两者的级配相同，其细度模数相同第七十一页，共315页。取500g干砂，经筛分后，其结果见下表。试计算该砂的细度模数，并判断该砂是否属于中砂。（在3.7～3.1之间为粗砂，在3.0～2.3之间为中砂，在2.2～1.6之间为细砂。）筛孔尺寸（mm）4.752.361.18 0.6

0.3

0.15 <0.15筛余量（g） 8

82

70

98 124 106 14第七十二页，共315页。六混凝土外加剂定义：混凝土外加剂是在混凝土生产或施工过程中，掺入不超过水泥质量5％，并能明显改善混凝土性质的物质。

品种：14大类数百个品种，其产量也日益增加已经成为现代水泥混凝土技术进步的标志之一。成为现代混凝土中不可缺少的组分.第七十三页，共315页。1.混凝土外加剂的分类(1).按外加剂主要功能划分。按照1980年9月国际标准化组织技术委员会在挪威举行的国际会议（ISOTC71SC3）上，24个国家共同拟定的国际标准，混凝土外加剂按主要功能大致分为以下4类：第七十四页，共315页。改变新拌混凝土、砂浆或净浆流变性能的外加剂，如塑化剂、超塑化剂，统称减水剂；调节混凝土、砂浆或净浆凝结硬化速度的外加剂，如缓凝剂、调凝剂等；改善混凝土或砂浆耐久性的外加剂；为混凝土提供特殊性能的外加剂，如着色剂、膨胀剂、防冻剂、阻锈剂等。

第七十五页，共315页。(2).按外加剂化学成分划分a）无机物类。有些电解质盐类可在混凝土中与水泥产生某些化学或物理反应，并改善混凝土的某些性能。常用的无机类外加剂有某些钠盐、钾盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氯盐、铝酸盐以及某些金属单质（如常用加气剂铝粉）等。

b）有机物类。作为混凝土外加剂的有机物质以表面活性剂居多，如常用的减水剂、引气剂等。

c）复合型类。将两种或多种外加剂复合使用，使其具有多种功能，从而可获得良好的技术经济效果，这类外加剂称为复合类外加剂。

第七十六页，共315页。(2)常用混凝土外加剂1).减水剂

在新拌混凝土坍落度基本相同的条件下，能显著减少其用水量的外加剂，称为减水剂。减水剂一般多为表面活性剂，按其减水效果可分为普通减水剂和高效减水剂两类。有些减水剂往往还具其他功能，根据这些功能的不同，减水剂又可分为早强型、缓凝型和引气型等。

第七十七页，共315页。A减水剂的作用机理

第七十八页，共315页。减水剂的技术经济效果

①提高混凝土流动性。在混凝土原配比保持不变的情况下，掺加减水剂后可改变其新拌混凝土的稠度（增大坍落度或减小维勃稠度），从而提高其流动性，且不影响混凝土的强度。②提高混凝土强度。在保持新拌混凝土流动性和水泥用量不变的条件下，掺加减水剂后可减少部分拌合用水量，降低混凝土的实际水灰比，从而提高其强度和耐久性。

第七十九页，共315页。③节约水泥。在保持新拌混凝土流动性及硬化混凝土强度不变的条件下，可以在减少拌合用水量的同时，相应减少水泥用量（维持水灰比不变），从而节省水泥并改善某些性能。④改善硬化混凝土的孔隙结构，增大密实度，从而提高其耐久性；有些减水剂还可以延缓新拌混凝土的凝结时间，降低其水化放热速度，满足大体积混凝土的要求。第八十页，共315页。B减水剂的掺入方法

①先掺法。将减水剂与水泥先混合后再与集料和水一起搅拌。其优点是使用较为方便，缺点是当减水剂中有较粗颗粒时，难以与水泥相互分散均匀而影响其使用效果。不常用。②同掺法。先将减水剂溶解于水溶液中，再以此溶液拌制混凝土。该方法的优点是计量准确且易搅拌均匀，使用方便.常用。第八十一页，共315页。③后掺法。混凝土初次拌和时不掺加减水剂，待其运至浇筑现场后，再加入减水剂并进行二次搅拌以使其均匀分散于新拌混凝土中。该方法的优点是可避免混凝土在运输过程中的分层、离析及坍落度损失，充分发挥减水剂的使用效果；但其二次搅拌增加了施工操作上的麻烦，该方法比较适合于远距离运输的商品混凝土中应用。第八十二页，共315页。④滞水法。在混凝土已经搅拌一段时间(1～3min)后再掺加减水剂。其优点是可更充分发挥减水剂的作用效果；但该方法需要延长搅拌时间，影响生产效率。第八十三页，共315页。C常用减水剂

1）普通减水剂

木质素磺酸盐类减水剂是利用生产化学纤维浆的下脚料，提取酒精后的废液，经喷雾干燥而成。主要品种有M型、CH等。尤以M型应用最广。

M型减水剂，简称M剂。其主要成分为木质素磺酸钙，含量60％。M剂适宜掺量为0.2％～0.3％。减水率10％左右。混凝土28d强度提高10％～20％，若保持强度不变，则可节约水泥10％。M剂对混凝土有缓凝作用，一般缓凝1～3h。M剂为引气型减水型，它使混凝土的含气量由不掺时的2％增为3.6％。第八十四页，共315页。糖蜜系减水剂是以制糖厂生产过程中提炼食糖后剩下的废液（糖渣、废蜜）为原料，用石灰中和成盐的物质，为棕褐色粉状固体或糊状液体，其中含还原糖和转化糖糖蜜系减水剂较多。

适宜掺量为0.2～0.3％，减水率6％～10％，混凝土28d强度增强15％～20％，若保持原强度不变，可节约水泥10％左右。掺糖蜜减水剂的混凝土，初、终凝时间均要延长，一般延缓3h以上。同时，水化热显著降低，对混凝土弹性模量、抗渗、抗冻等耐久性也均有提高，对钢筋无锈蚀作用。

第八十五页，共315页。2）.高效减水剂

主要有萘系和树脂系两大系列。萘系减水剂是由煤焦油中分馏出的萘及萘的同系物为原料，经磺化、缩合而成。其主要成分为萘磺酸盐甲醛缩合物。

这类减水剂原料大都使用工业下脚料，生产工艺多样，故品种较多。目前国内已有20多个品种，主要有NF、NNO、FDN、UNF、MF、建1、JN、HN等。这些减水剂性能略有差异。

萘系减水剂一般减水率在15％以上，早强显著，混凝土28d增强20％以上。第八十六页，共315页。树脂系减水剂我国产品主要有SM。主要成分为三聚氰胺甲醛缩合物，简称密胺树脂，属阴离子表面活性剂。

SM掺量为0.5％～2％时，可减水20％～27％，最高可达30％。各龄期强度均有显著提高，1d强度提高1倍以上，7d即可达基准混凝土28d的强度，28d则增强30％～60％。若保持要求强度不变，则可节约水泥25％左右。另外，混凝土的弹性模量、抗渗、抗冻等性能以及与钢筋的粘力等，也均有改善和提高。

第八十七页，共315页。2).早强剂

早强剂是能显著加速混凝土早期强度发展且对后期强度无显著影响的外加剂。第八十八页，共315页。常用品种早强剂的作用机理

（1）氯化钙。CaCl2与水泥浆中的水化C3A反应，生成几乎不溶于水的水化氯铝酸钙(3Ca0·Al203·3CaC12·32H20)，并与水泥水化产物Ca(OH)2反应，生成溶解度极小的氧氯化钙(CaCl2·3Ca(OH)2·12H2O)。Ca(OH)2浓度的降低，又促进了C3S的进一步水化。由于这些反应的综合作用，使混凝土硬化加快，早期强度显著提高。第八十九页，共315页。（2）硫酸钠。它可迅速与水泥水化产物Ca(OH)2反应，生成呈高度分散状态的CaS04·2H20,它又很快与C3A的水化物反应迅速生成难溶于水的水化硫铝酸钙（钙矾石）。加快C3S的反应。（3）三乙醇胺。三乙醇胺是一种络合剂。形成络离子，促进早期骨架形成。第九十页，共315页。3）.引气剂

引气剂是在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分布且稳定而封闭小气泡的外加剂。掺入引气剂后，混凝土中产生的气泡大小均匀，直径在20～1000μm之间，大多在200μm以下.第九十一页，共315页。引气剂对混凝土性能的影响

（1）有效改善新拌混凝土的和易性。提高了新拌混凝土的流动性。使新拌混凝土的泌水率显著降低，粘聚性和保水性明显改善。（2）显著提高混凝土的抗渗性和抗冻性。（3）变形能力增大，但强度及耐磨性有所降低。掺入引气剂后，混凝土中大量气泡的存在，可使其弹性模量略有降低，弹性变形能力有所增大。通常，混凝土中含气量每增加1％，其抗压强度可降低4％～6％，抗折强度可降低2％～3％。为防止混凝土强度的显著下降，应严格控制引气剂的掺量，以保证混凝土的含气量不致过大。第九十二页，共315页。可通过复合以减水剂等增强性外加剂（引气减水剂）来弥补或提高其强度。

抗冻融性要求高的混凝土，必须掺用引气剂或引气减水剂，其掺量应根据混凝土的含气量要求，通过试验确定。第九十三页，共315页。4）.缓凝剂

加入混凝土中后能延长其凝结时间而不显著降低其后期强度的外加剂称为缓凝剂。目前土木工程中较常用的缓凝剂主要有糖类、无机盐类、羟基羧酸及其盐类和木质素磺酸盐类等，主要品种有糖蜜、木质素磺酸盐及柠檬酸等。

第九十四页，共315页。有机类缓凝剂多为表面活性剂，掺入混凝土中，能吸附在水泥颗粒表面，并使其表面的亲水膜带有同性电荷，从而使水泥颗粒相互排斥，阻碍了水泥水化产物的凝聚。无机类缓凝剂往往是在水泥颗粒表面形成一层难溶的薄膜，对水泥颗粒的正常水化起阻碍作用，从而导致缓凝。第九十五页，共315页。5）.速凝剂

掺入混凝土中后能促使混凝土迅速凝结硬化的外加剂称为速凝剂。

速凝剂的主要成分为铝酸钠或碳酸钠等盐类。当混凝土中加入速凝剂后，其中的铝酸钠、碳酸钠等盐类在碱性溶液中迅速与水泥中的石膏反应生成硫酸钠，并使石膏丧失原有的缓凝作用。第九十六页，共315页。6）.防冻剂

防冻剂是掺入混凝土后，能使其在负温下正常水化硬化，并在规定时间内硬化到一定程度，且不会产生冻害的外加剂。

第九十七页，共315页。防冻剂的作用：①防冻剂中的防冻组分具有降低冰点的作用。②防冻剂中的减水组分可减小混凝土的水灰比或拌合用水量。③防冻剂中的某些成分可使低温下孔隙水结冰时形成的冰晶粒度变得细小且分散均匀。④防冻剂中的早强组分具有促进水泥在较低温度下水化速度的作用。⑤防冻剂中的引气组分通过引入大量均匀分布的微小封闭气泡，可以缓解充水孔隙的局部冻胀，降低其冻胀应力。第九十八页，共315页。7）.膨胀剂

掺入混凝土中后能使其产生补偿收缩或微膨胀的外加剂称为膨胀剂。

混凝土工程中，可采用下列膨胀剂：①硫铝酸钙类，如明矾石膨胀剂、CSA膨胀剂等；②氧化钙类，如石灰膨胀剂；③氧化钙-硫铝酸钙类，如复合膨胀剂；④氧化镁类，如氧化镁膨胀剂；⑤金属类，如铁屑膨胀剂。第九十九页，共315页。硫铝酸钙类膨胀剂中的无水硫铝酸钙可产生水化并能与水泥水化产物反应，生成三硫型水化硫铝酸钙（钙矾石），使水泥石结构固相体积明显增加而导致宏观体积膨胀。氧化钙类膨胀剂的膨胀作用是利用CaO水化生成Ca(OH)2晶体过程中体积增大的效果，而使混凝土产生结构密实或宏观体积膨胀。

第一百页，共315页。8）.泵送剂

泵送剂是指在新拌混凝土泵送过程中能显著改善其泵送性能的外加剂。

泵送剂所改进的主要是新拌混凝土在输送过程中的均匀稳定性和流动性。第一百零一页，共315页。泵送剂可分为引气型（主要组分为高效减水剂、引气剂，或引气型减水剂等）和非引气型（主要组分为高效减水剂、缓凝型减水剂、保塑剂等）两类。常用的泵送剂多为引气型，而且夏季时多采用具有缓凝作用的泵送剂。对于远距离输送的泵送混凝土，必须掺加抑制流动性损失的保塑剂（也称为坍落度损失抑制剂）。

第一百零二页，共315页。4.5.3混凝土外加剂的选择与应用

1.外加剂的品种选择。外加剂种类繁多，性能各异，品种的选择应根据工程特点及混凝土施工工艺，依据其使用目的、要求的技术性能和技术经济效果来确定。常用混凝土外加剂的适用范围见表。

第一百零三页，共315页。第一百零四页，共315页。第一百零五页，共315页。第一百零六页，共315页。七.混凝土掺合料

配制混凝土时，掺加到混凝土中的具有改善新拌硬化混凝土性能（特别是混凝土耐久性）的磨细矿物材料称为混凝土矿物掺和物，亦称为矿物外加剂。第一百零七页，共315页。粉煤灰：等量、超量、外掺（双掺）硅粉：改善粘聚性、保水性；提高强度；改善孔结构沸石粉：改善和易性；提高强度其它掺合料：粒化高炉矿渣磨细自燃煤矸石粉超细粒化矿物质掺合料：表面能高；微观填充作用；化学活性高第一百零八页，共315页。矿物掺和料的比表面积一般应大于350m2/kg。比表面积大于600m2/kg的称为超细矿物掺和料，其增强效果更优，但对混凝土早期塑性开裂有不利影响。第一百零九页，共315页。矿物外加剂在混凝土中的主要作用有：1.改善混凝土的和易性2.降低混凝土水化温升3.提高早期强度或增进后期强度4.改善内部结构，提高抗腐蚀能力5.提高混凝土的抗裂性能6.提高混凝土的耐久性第一百一十页，共315页。有下列砼工程，一般选用哪种外加剂较为合适？简要说明理由。(1)高强砼；(2)砼抢修工程；(3)有抗冻要求的砼；(4)泵送砼；(5)大体积混凝土。第一百一十一页，共315页。4.2混凝土拌合物的主要技术性质4.2.1混凝土拌合物的和易性

（一）和易性的概念

和易性——又称工作性，它是一项综合的技术性质，反应混凝土拌合物便于施工并能获得均匀、密实混凝土的一种综合性能，包括：包括流动性、粘聚性和保水性等三方面的含义。第一百一十二页，共315页。流动性：反映混凝土拌合物在自重或施工机械振捣作用下流动的性能，取决于拌和物的稠度。

粘聚性：反映混凝土拌合物的抗离析、分层的性能。

保水性：指混凝土拌合物保持水分不易析出的能力。第一百一十三页，共315页。分层离析与泌水现象及其危害分层离析现象：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。危害：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。泌水现象：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。危害：泌水导致混凝土中粗骨料和水平钢筋下方形成水囊和水膜，降低骨料或钢筋与水泥石的粘结力；表面还会形成酥松层等。第一百一十四页，共315页。骨料水可见表面泌水内泌水第一百一十五页，共315页。钢筋沉降裂缝水囊混凝土表面第一百一十六页，共315页。问题？和易性不良的混凝土拌合物，施工后会出现什么情况？答：填充不密实，产生蜂窝、麻面、空洞等缺陷；表面出现疏松层，粗骨料颗粒和水平钢筋的下面会出现水囊或水膜等，界面结构不密实；造成组成不均匀，上层水泥浆多于底层，下层骨料多于上层，表面水泥浆中含水量多于内部。为什么混凝土拌合物会出现和易性不良？答：混凝土拌合物由固相与液相组成，二者的比例不当影响拌合物的和易性；固相与液相的密度相差较大，而且骨料粒径较大，容易在自重作用下，发生层析；第一百一十七页，共315页。（二）和易性（工作性）的测定

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，并辅以直观经验观察评定粘聚性和保水性。第一百一十八页，共315页。

★

1）坍落度与坍落扩展度法（适用于坍落度大于10mm的砼)

（坍落度大于220mm用坍落扩展度法）

2）维勃稠度法（VB法）（适用于干硬性砼，维勃稠度5~30s的新拌混凝土)1.流动性测定方法注：两种方法都只适用于粗骨料最大粒径不大于40mm的新拌混凝土。点击图标观看坍落度试验视频播放第一百一十九页，共315页。坍落度测定第一百二十页，共315页。装第1层并插捣25次装第2层并插捣25次装第3层并插捣25次抹平表面提起圆锥筒测量坍落高度坍落度试验步骤第一百二十一页，共315页。当混凝土拌和物的坍落度大于220mm时，用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径，在这两个直径之差小于50mm的条件下，用其算术平均值作为坍落扩展度值；否则，此次试验无效。第一百二十二页，共315页。第一百二十三页，共315页。水泥混凝土坍落度试验试验结果:混凝土拌和物坍落度和坍落扩展度值以mm为单位，测量精确至1mm，结果表达修约至5mm。

第一百二十四页，共315页。

坍落度与坍扩度测定

坍落度与坍扩度测定第一百二十五页，共315页。第一百二十六页，共315页。

2.粘聚性观察轻敲已坍落的拌合物若整体缓慢下沉则粘聚性良好，若整体倒塌或部分倒塌或产生离析，则粘聚性不良。3.保水性观察提起坍落度筒后无稀浆或仅有少量稀浆自底部析出，则保水性良好。第一百二十七页，共315页。VBR-1型维勃稠度仪:用于集料粒径不大于40mm,维勃稠度值在5~30s间的干硬性混凝土的测定。

第一百二十八页，共315页。大流动性混凝土（坍落度大于160ｍｍ）；流动性混凝土（坍落度为100～150ｍｍ）；塑性混凝土（坍落度为50～90ｍｍ）；低塑性混凝土（坍落度为10～40ｍｍ）；坍落度值小于10ｍｍ的拌合物为干硬性混凝土。混凝土拌合物分类

（根据坍落度大小）第一百二十九页，共315页。考虑施工工艺选择拌合物的工作度

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

第一百三十页，共315页。注：①本表系采用机械振捣混凝土时的坍落度，采用人工捣实其值可适当增大；②需配制泵送混凝土时，应掺外加剂，坍落度宜为120～180㎜。考虑结构种类选择拌合物的工作度结构种类坍落度(mm)基础或地面等的垫层、无配筋的大体积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构10～30板、梁和大型及中型截面的柱子等30～50配筋密列的结构（薄壁、斗仓、筒仓、细柱等）50～70配筋特密的结构70～90第一百三十一页，共315页。现象分析混凝土中的蜂窝

观察图中混凝土楼面，其中有空洞（俗称蜂窝）。该混凝土是采用人工振捣，其混凝土坍落度为30mm。请分析混凝土不密实的原因。【分析】该混凝土未采用振动器振捣，仅人工振捣，而混凝土的坍落度偏低，流动性较差，故易产生蜂窝，应增大混凝土的坍落度，具体按GB50204-2001《混凝土结构工程施工质量验收规范》规定进行。实际施工时，混凝土拌和物的坍落度要根据构件截面尺寸大小、钢筋疏密和捣实方法来确定。当构件截面尺筋较密，或采用人工捣实时，坍落度可选择大一些。第一百三十二页，共315页。

工程实例分析【分析】泵送混凝土要求的坍落度较大，不仅要有较大的流动性，而且还要有较好的保水性及粘聚性，才可保证工程质量。

【概况】某高架桥桥台采用泵送混凝土。因该混凝土保水性较差，泌水量大，大量水泥稀浆从模板缝中流出，拆模板后可见桥台混凝土集料裸露。

第一百三十三页，共315页。（四）影响和易性的因素

水泥浆量★水胶比★砂率★组成材料品种、规格、质量外加剂和掺合料时间和温度施工工艺和易性的影响因素第一百三十四页，共315页。

（1）水泥浆量——水泥浆量是指混凝土中水泥及水的总量。混凝土拌合物中的水泥浆，赋予混凝土拌合物以一定的流动性。在水灰比不变的情况下，如果水泥浆越多，则拌合物的流动性越大。但若水泥浆过多，使拌合物的粘聚性变差。影响和易性的主要因素分析第一百三十五页，共315页。(2)水胶比（水泥浆的稠度）

水泥浆的稠度是由水胶比（W/B）所决定的。在水泥用量不变的情况下，水灰比愈小水泥浆就愈稠，混凝土拌合物的流动性便愈小。第一百三十六页，共315页。当水灰比过小时，水泥浆干稠，混凝土拌合物的流动性过低，会使施工困难，不能保证混凝土的密实性。增加水灰比会使流动性加大。如果水灰比过大，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，并严重影响混凝土的强度。所以水灰比不能过大或过小。一般应根据混凝土强度和耐久性要求合理地选用。第一百三十七页，共315页。但应指出，在试拌混凝土时，却不能用单纯改变用水量的办法来调整混凝土拌合物的流动性。因单纯加大用水量会降低混凝土的强度和耐久性。因此，应该在保持水灰比不变的条件下用调整水泥浆量的办法来调整混凝土拌合物的流动性。第一百三十八页，共315页。“恒定用水量法则”：大量试验证明，当水灰比在一定范围（0.40～0.80）内而其他条件不变时,混凝土拌合物的流动性只与单位用水量(每立方米砼拌合物的拌合水量)有关，这一现象称为“恒定用水量法则”，它为混凝土配合比设计中单位用水量的确定提供了一种简单的方法，即单位用水量可主要由流动性来确定。

第一百三十九页，共315页。

工程实例分析【概况】某混凝土搅拌站用的集料含水量波动较大，其混凝土强度不仅离散程度较大，而且有时会出现卸料及泵送困难，有时又易出现离析现象。请分析原因。

【分析】由于集料，特别是砂的含水量波动较大，使实际配比中的加水量随之波动，以致加水量不足时混凝土坍落度不足，水量过多时则坍落度过大，混凝土强度的离散程度亦就较大。当坍落度过大时，易出现离析。若振捣时间过长坍落度过大，还会造成“过振”。

第一百四十页，共315页。胶凝材料浆量与混凝土和易性

以下是混凝土胶凝材料浆量与和易性关系的试验录像。请讨论是否水泥浆量增加，混凝土拌和物的和易性越好。

点击图标观看水泥浆量多时视频演示

点击图标观看水泥浆量少时视频演示

第一百四十一页，共315页。（3）砂率——砂率是指砂用量与砂、石总用量的质量百分比，它表示混凝土中砂、石的组合或配合程度。砂影响混凝土拌合物流动性有两个方面：1.是砂形成的砂浆可减少粗骨料之间的摩擦力，在拌合物中起润滑作用，所以在一定的砂率范围内随砂率增大，润滑作用愈加显著，流动性可以提高；第一百四十二页，共315页。2.在砂率增大的同时，骨料的总表面积随之增大，包裹集料的水泥浆层变薄，拌合物流动性降低。另外，砂率不宜过小，否则还会使拌合物粘聚性和保水性变差，产生离析、流浆等现象。砂率对混凝土拌合物的和易性有重要影响。第一百四十三页，共315页。合理（最佳）砂率——指用水量、水泥用量一定的情况下能使砼拌合物获得最大流动性，同时粘聚性、保水性良好的砂率，或者说在坍落度一定时，使拌合物水泥用量最少的砂率。第一百四十四页，共315页。（4）水泥品种和骨料的性质

用矿渣水泥和某些火山灰水泥时，拌合物的坍落度一般较用普通水泥时为小，而且矿渣水泥将使拌合物的泌水性显著增加。从前面对骨料的分析可知，一般卵石拌制的混凝土拌合物比碎石拌制的流动性好。河砂拌制的混凝土拌合物比山砂拌制的流动性好。骨料级配好的混凝土拌合物的流动性也好。第一百四十五页，共315页。骨料粒径对其表面积的影响

如果一个骨料颗粒的尺寸为1×1×1cm31cm1cm1cm总体积=1cm3总表面积=6cm2单粒表面积

=1×1×6=6总体积

=1cm3

总表面积

=1.5×8=12cm2单粒表面积=0.5×0.5×6=1.5若破碎该骨料使边长减小一半，则表面积增大一倍0.5cm0.25cm总表面积

=0.25×0.25×6×8×8=24cm2粒径(cm)颗粒数量体积(cm3)表面积(cm2)11160.581120.25641240.125512148骨料粒径与表面积的关系第一百四十六页，共315页。(5)外加剂在拌制混凝土时，加入很少量的减水剂能使混凝土拌合物在不增加水泥用量的条件下，获得很好的和易性，增大流动性和改善粘聚性、降低泌水性。并且由于改变了混凝土结构，尚能提高混凝土的耐久性。因此这种方法也是常用的。通常配制坍落度很大的流态混凝土，是依靠掺入流化剂（高效减水剂），这样单位用水量较少，可保证混凝土硬化后具有良好的性能。第一百四十七页，共315页。（6）时间和温度拌合物拌制后，随时间的延长而逐渐变得干稠，流动性减小，原因是有一部分水供水泥水化，一部分水被骨料吸收，一部分水蒸发以及凝聚结构的逐渐形成，致使混凝土拌合物的流动性变差。拌合物的和易性也受温度的影响，因为环境温度的升高，水分蒸发及水泥水化反应加快，拌合物它的流动性变差，而且坍落度损失也变快。第一百四十八页，共315页。(7)施工工艺机械搅拌的混凝土比人工搅拌的混凝土坍落度大。第一百四十九页，共315页。坍落度损失：新拌会随着存放存放时间的延长而逐渐变得干稠，坍落度将逐渐减小，这种现象称为坍落度损失。原因：水泥水化集料吸收蒸发第一百五十页，共315页。5.改善和易性的措施

(1)尽可能降低砂率通过试验，采用合理砂率。有利于提高混凝土的质量和节约水泥。

(2)改善砂、石(特别是石子)的级配，好处同上，但要增加备料工作。

(3)尽量采用较粗的砂、石。

(4)当混凝土拌合物坍落度太小时，维持水灰比不变，适当增加水泥和水的用量，或者加入外加剂等，当拌合物坍落度太大，但粘结性良好时，可保持砂率不变，适当增加砂、石。第一百五十一页，共315页。工程实例分析【概况】某混凝土搅拌站原混凝土配方均可生产出性能良好的泵送混凝土。后因供应的问题进了一批针片状多的碎石。当班技术人员未引起重视，仍按原配方配制混凝土，后发觉混凝土坍落度明显下降，难以泵送，临时现场加水泵送。请对此过程予以分析。

【分析】①混凝土坍落度下降的原因。因碎石针片状增多，表面积增大，在其它材料及配方不变的条件下，其坍落度必然下降。

②当坍落度下降难以泵送，简单地现场加水虽可解决泵送问题，但对混凝土的强度及耐久性都有不利影响，且还会引起泌水等问题。

第一百五十二页，共315页。6.新拌混凝土的凝结时间

水泥的水化是混凝土产生凝结的主要原因，但是，混凝土的凝结时间与所用水泥的凝结时间并不一致。因为水灰比的大小会明显影响水泥的凝结时间，水灰比越大，凝结时间越长，一般混凝土的水灰比与测定水泥凝结时间的水灰比是不同的，凝结时间便有所不同。而且混凝土的凝结时间还受温度、外加剂等其他各种因素的影响。第一百五十三页，共315页。

从混凝土拌合物中筛出砂浆用贯入阻力法来测定坍落度值不为零的混凝土拌合物凝结时间。贯入阻力达到3.5MPa和28.0MPa的时间分别为混凝土拌合物的初凝和终凝时间。第一百五十四页，共315页。HG-80混凝土贯入阻力仪第一百五十五页，共315页。4.2.2混凝土的强度

1.（2）混凝土受力裂缝扩展过程混凝土的强度是指混凝土试件达到破坏极限的应力最大值。混凝土所受应力超过其强度时，混凝土将产生裂缝而破坏。混凝土的破坏过程可分为四个阶段。

1）当荷载到达“比例极限”(约为极限荷裁的30％)以前，界面裂缝无明显变化此时，荷载与变形比较接近直线关系。第一百五十六页，共315页。

2）荷载超过“比例极限”以后，界面裂缝的数量、长度和宽度都不断增大，界面借摩阻力继续承担荷载，但尚无明显的砂浆裂缝，此时，变形增大的速度超过荷载增大的速度，荷载与变形之间不再接近直线关系。

第一百五十七页，共315页。

3）

荷载超过“临界荷载”(约为极限荷载的70％一90％)以后，在界面裂缝继续发展的同时，开始出现砂浆裂缝，并将邻近的界面裂缝连接起来成为连续裂缝。此时，变形增大的速度进一步加快，荷载—变形曲线明显地弯向变形轴方向。第一百五十八页，共315页。4）超过极限荷载以后，连续裂缝急速地扩展。此时，混凝土的承载能力下降，荷载减小而变形迅速增大，以至完全破坏，荷载—变形曲线逐渐下降而最后结束。第一百五十九页，共315页。(3)混凝土的强度理论混凝土的强度理论分细观力学理论与宏观力学理论。细观力学理论，是根据混凝土细观非匀质性的特征，研究组成材料对混凝土强度所起的作用。宏观力学理论，则是假定混凝土为宏观匀质且各向同性的材料，研究混凝土在复杂应力作用下的普适化破坏条件。前者应为混凝土材料设计的主要理论依据之一，而后者对混凝土结构设计则很重要。

第一百六十页，共315页。通常细观力学强度理论的基本概念，都把水泥石性能作为影响混凝土强度的最主要因素，并建立了一系列的水泥石孔隙率或密实度与混凝土强度之间的关系式，像鲍罗米的水灰比(或灰水比)与混凝土强度的关系式，正是出于这种基本概念。长期以来，它在混凝土的配合比设计中起着理论指导作用。第一百六十一页，共315页。按照断裂力学的观点来看，决定断裂强度的是某处存在的临界宽度的裂缝，它和孔隙的形状和尺寸有关，而不是总的孔隙率。因此，用断裂力学的基本观念来研究混凝土的强度，是一个新的方向。第一百六十二页，共315页。

2.混凝土立方体抗压强度

国家标准GB/T50081－2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》规定，将混凝土拌合物制作边长为150mm的立方体试件，在标准条件（温度20℃±2℃，相对湿度95％以上）下，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（简称立方体抗压强度），以fcu表示。

点击小图播放抗压强度测试视频

点击小图播放混凝土强度无损检测视频第一百六十三页，共315页。混凝土试件受压破坏后形状分析

下图是混凝土标准试件抗压强度试验破坏前后的形状，请分析试件破坏后所得形状的原因。

图4-18混凝土标准试件抗压强度试验破坏前后的形状

第一百六十四页，共315页。破坏后试件的形状是环箍效应所致。

点击图标观看环箍效应机理动画演示⑵试件尺寸换算系数讨论

混凝土标准试件为边长150mm的立方体，以相同的混凝土制得边长分别为200mm和100mm的两种非标准立方体试块，非标准立方体试块的抗压强度为读数值乘以尺寸换算系数。

点击图标观看试件尺寸换算系数动画演示第一百六十五页，共315页。3.混凝土立方体抗压强度标准值与强度等级按照国家标准GB50164－2011《混凝土质量控制标准》，混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。立方体抗压强度标准值系指按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，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。

混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值(MPa)划分为C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80、C85、C90、C95和C100。第一百六十六页，共315页。强度等级表示的含义：强度的范围：某混凝土，其fcu＝30.0～34.9MPa；某混凝土，其fcu≥30.0MPa的保证率为95%。C30“C”代表“混凝土”。“30”代表fcu,k＝30.0MPa；第一百六十七页，共315页。4.混凝土的轴心抗压强度和轴心抗拉强度

混凝土的轴心抗压强度的测定采用150mm×150mm×300mm棱柱体作为标准试件。轴心抗压强度设计值以fc表示，轴心抗压强度标准值以fck表示。关于轴心抗压强度fc与立方抗压强度fcu之间的关系，通过许多组棱柱体和立方体试件的强度试验表明：在立方抗压强度＝10～55MPa的范围内，轴心抗压强度fc

与fcu之比约为0.70—0.80。第一百六十八页，共315页。5．混凝土的抗拉强度混凝土在直接受拉时，很小的变形就要开裂，它在断裂前没有残余变形，是一种脆性破坏。混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/10~1/20，且随着混凝土强度等级的提高，比值有所降低，也就是当混凝土强度等级提高时，抗拉强度的增加不及抗压强度提高得快。第一百六十九页，共315页。

在结构设计中抗拉强度是确定混凝土抗裂度的重要指标。有时也用它来间接衡量混凝土与钢筋的粘结强度等。混凝土劈裂抗拉强度采用立方体劈裂抗拉试验来测定，称为劈裂抗拉强度fts。第一百七十页，共315页。6.混凝土的抗折（弯拉）强度

混凝土的弯曲抗拉强度试验采用150mm×150mm×550mm的梁形试件，按三分点加荷方式加载。由于混凝土是一种非线性材料，因此，混凝土的弯曲抗拉强度大于轴心抗拉强度。第一百七十一页，共315页。

水胶比和水泥强度等级养护的温度和湿度骨料龄期施工质量试验条件强度的影响因素7.影响混凝土强度的因素第一百七十二页，共315页。（1）水泥的强度和水胶比——决定混凝土强度的主要因素式中：fcu——混凝土28d龄期的抗压强度值，MPa；

fce——水泥28d抗压强度的实测值，MPa；

——混凝土灰水比，即水灰比的倒数；

αa、αb——回归系数。第一百七十三页，共315页。当混凝土水灰比值在0.40～0.80之间时越大，则混凝土的强度越低；水泥强度越高，则混凝土强度越高。第一百七十四页，共315页。（2）养护的温度和湿度养护温度较低，早期强度较低；反之，温度较高，早期强度较高，但对后期强度有不利影响。另外潮湿的环境有利于水泥水化，有利于强度，故混凝土需潮湿环境养护。第一百七十五页，共315页。养护条件对混凝土强度的影响混凝土有四种养护方式：

A.标准养护——是指将混凝土制品在温度为20±2℃，相当湿度大于95％的标准条件下进行的养护。评定强度等级时需采用该养护条件。

B.自然养护——是指对在自然条件（或气候条件）下的混凝土制品适当的采取一定的保温、保湿措施，并定时定量向混凝土浇水，保证混凝土材料强度能正常发展的一种养护方式。

第一百七十六页，共315页。C.蒸汽养护——是将混凝土材料在小于100℃的高温水蒸汽中进行的一种养护。蒸汽养护可提高混凝土的早期强度，缩短养护时间。

D.压蒸养护——是将混凝土材料在8～16大气压下，175～203℃的水蒸汽中进行的一种养护。压蒸养护可大大提高混凝土材料的早期强度。但压蒸、养护需要的蒸压釜设备比较庞大。仅在生产硅酸盐混凝土制品时应用。第一百七十七页，共315页。（3）骨料

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，与水泥石的粘结强度较低。在水泥石强度及其它条件相同时，碎石混凝土的强度高于卵石混凝土的强度。第一百七十八页，共315页。龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。在正常养护条件下，混凝土强度将随着龄期的增长而增长。最初7～14d内，强度增长较快，以后逐渐缓慢。但在有水的情况下，龄期延续很久其强度仍有所增长。

（4）龄期第一百七十九页，共315页。普通水泥制成的混凝土，在标准条件养护下，龄期不小于3d的混凝土强度发展大致与其龄期的对数成正比关系。因而在一定条件下养护的混凝土，可按下式根据某一龄期的强度推算另一龄期的强度。

式中fn、fa——

龄期分别为n天和a天的混凝土抗压强度，

n、a——养护龄期（d）,a>3，n>3。第一百八十页，共315页。（5）施工质量

施工质量的好坏对混凝土强度有非常重要的影响。施工质量包括配料准确，搅拌均匀，振捣密实，养护适宜等。任何一道工序忽视了规范管理和操作，都会导致混凝土强度的降低。

(6)试验条件

试验条件对混凝土强度的测定也有直接影响。如试件尺寸，表面的平整度，加荷速度以及温湿度等，测定时，要严格遵照试验规程的要求进行，保证试验的准确性。第一百八十一页，共315页。(1)混凝土强度低屋面倒塌

某县东园乡美利小学建砖混结构校舍，11月中旬气温已达零下十几度，因人工搅拌振荡，故把混凝土拌得很稀，木模板缝隙又较大，漏浆严重，至12月9日，施工者准备内粉刷，拆去支柱，在屋面上用手推车推卸白灰炉渣以铺设保温层，大梁突然断裂,屋面塌落，并砸死屋内两名取暖的女小学生。第一百八十二页，共315页。由于混凝土水灰比大，混凝土离析严重。从大梁断裂截面可见，上部只剩下砂和少量水泥，下部全为卵石，且相当多水泥浆已流走。现场用回弹仪检测，混凝土强度仅达到设计强度等级的一半。这是屋面倒塌的技术原因。

该工程为私人挂靠施工，包工者从未进行过房屋建筑，无施工经验。在冬期施工而无采取任何相应