普通混凝土课件

第四章普通混凝土第四章普通混凝土1§4-1概述正在施工的秦山核电站§4-1概述正在施工的秦山核电站2一、混凝土的定义混凝土由胶凝材料、细骨料、粗骨料、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过胶凝材料凝结硬化后，形成具有一定强度和耐久性的人造石材。普通混凝土由水泥、砂、石子、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过水泥凝结硬化后形成的、干体积密度为2000～2800kg/m3，具有一定强度和耐久性的人造石材。又称为水泥混凝土，简称为“混凝土”。三峡工程钢筋混凝土重力坝一、混凝土的定义混凝土三峡工程钢筋混凝土重力坝3二、混凝土的分类按体积密度分重混凝土ρ0＞2800kg/m3。普通混凝土ρ0＝2000～2800kg/m3。轻混凝土ρ0＜2000kg/m3。按胶凝材料分水泥混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土等。按用途分结构混凝土、防水混凝土、道路混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、防辐射混凝土等。二、混凝土的分类按体积密度分4二、混凝土的分类按生产和施工工艺分预拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、离心混凝土等。按强度分普通混凝土＜C60。高强混凝土≥C60。超高强混凝土≥100MPa。按配筋情况分素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土等。喷射混凝土施工二、混凝土的分类按生产和施工工艺分按配筋情况分喷射混凝土施工5三、混凝土的特点优点抗压强度高、耐久、耐火、维修费用低；原材料丰富、成本低；混凝土拌合物具有良好的可塑性；混凝土与钢筋粘结良好，一般不会锈蚀钢筋。缺点抗拉强度低（约为抗压强度的1/10～1/20）、变形性能差；导热系数大〔约为1.8W/（m·K）〕；体积密度大（约为2400kg/m3左右）；硬化较缓慢。三、混凝土的特点优点6混凝土的结构混凝土的结构水泥+水→水泥浆+砂→水泥砂浆+石子→混凝土拌合物→硬化混凝土组成材料的作用混凝土体积构成水泥石——25％左右；砂和石子——70％以上；孔隙和自由水——1％～5%。

组成材料硬化前硬化后水泥+水润滑作用胶结作用砂+石子填充作用骨架作用混凝土的结构混凝土的结构混凝土体积构成组成材料硬化前硬化后水7§4-2混凝土拌合物的技术性质§4-2混凝土拌合物的技术性质8混凝土拌合物的概念

将凝结硬化以前的，具有流动性或塑性的混凝土，称为混凝土拌合物，或混凝土拌合料，或新拌混凝土，或新鲜混凝土。硬化后混凝土是否能够均匀密实，与混凝土拌合物是否具有便于进行施工而不产生分层离析的性质有很大关系。混凝土拌合物的概念9一、和易性（工作性）的概念

混凝土拌合物便于施工操作，能够达到结构均匀、成型密实的性能。和易性主要包括流动性、粘聚性和保水性：和易性粘聚性保水性流动性易达结构均匀易成型密实好好在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并且均匀密实地填满模板的性能。各组成材料之间具有一定的内聚力，在运输和浇注过程中不致产生离析和分层现象的性质。具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致发生泌水现象的性质。保证混凝土硬化后的质量一、和易性（工作性）的概念混凝土拌合物10一、和易性（工作性）的概念混凝土拌合物的流动性、粘聚性及保水性三者之间互相关联又互相矛盾，当流动性很大时，则往往粘聚性和保水性差，反之亦然。和易性良好的混凝土是指既具有满足施工要求的流动性，又具有良好的粘聚性和保水性，因此不能简单地将流动性大的混凝土称为和易性好，或者流动小说成和易性变差。

一、和易性（工作性）的概念混凝土拌合物的流动性11一、和易性（工作性）的概念有关粘聚性和保水性的相关术语：

分层：混凝土拌合物粗骨料下沉、砂浆或水泥净浆上浮，从而导致混凝土沿垂直方向不均匀的现象。

离析：混凝土拌合物在运动过程中（压力作用下在泵管中流动，自重或机械振捣作用下在模板中流动），粗骨料、细骨料及水泥浆运动速度不相同，从而导致它们相互分离的现象。

泌水：混凝土拌合物中的拌合水，在毛细管力作用下，沿混凝土中的毛细管通道，向上泌至拌合物表面，导致拌合物表层部分水灰比大幅度增大或出现一层清水的现象。一、和易性（工作性）的概念有关粘聚性和保水性的相关术语：12一、和易性（工作性）的概念离析泌水的危害（1）可能导致泵送混凝土堵泵；（2）会导致混凝土匀质性变差，表层出现浮浆。混凝土硬化后表层出现浮灰，或塑性收缩裂缝；（3）粗骨料或钢筋下方水份聚结，硬化后出现大的气孔；（4）留下毛细管通道，降低抗渗性；（5）拆模后，混凝土侧面留下砂纹。一、和易性（工作性）的概念离析泌水的危害13一、和易性（工作性）的概念降低离析泌水措施（1）采用需水量大的水泥；（2）适当增大水泥用量；（3）添加矿物掺合料；（4）改善外加剂质量，如适当增加引气和增粘组分含量。

一、和易性（工作性）的概念降低离析泌水措施14二、和易性的评定定量测定拌合物的流动性、辅以直观经验评定粘聚性和保水性。二、和易性的评定定量测定拌合物的流动性、辅以直观经验评定粘聚15二、和易性的评定坍落度法：测定混凝土拌合物在自重作用下产生的变形值——坍落度（单位mm）。适用范围：集料最大粒径不大于40mm；坍落度值不小于10mm的低塑性混凝土、塑性混凝土。

二、和易性的评定坍落度法：16二、和易性的评定试验要点：坍落度筒的提离过程应在5-10s内完成，从开始装料到提坍落度筒的整个过程应不间断进行并应在150s内完成。坍落度以mm为单位，测量精确至1mm，结果约至5mm。拌合物试样制备完毕到开始做各项性能试验不宜超过5min。对于不同坍落度的混凝土其允许偏差也不同，坍落度规定值≤40mm，允许偏差±10mm，50-90mm，允许偏差±20mm，≥100mm时允许偏差±30mm。二、和易性的评定试验要点：17二、和易性的评定2.维勃稠度法测定使拌合物密实所需要的时间，s。适用范围粗骨料最大粒径不大于40mm；坍落度小于10mm，维勃稠度在5s～30s之间的干硬性混凝土。二、和易性的评定2.维勃稠度法18二、和易性的评定3.坍落扩展度

坍落度不能准确地反映高性能混凝土的流变性能，可以结合坍落扩展度来评价。但混凝土拌合物坍落度大于220mm时，用钢尺量测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。当之差大于50mm时，此次试验无效。若坍落度与坍落扩展度的比值太大，混凝土拌合物黏稠性大，比值太小，混凝土容易离析；当两者的比值约为0.4时，混凝土拌合物工作性能较好。二、和易性的评定3.坍落扩展度19三、混凝土拌合物按流动性的分类

按《混凝土质量控制标准》（GB50164）的规定，塑性混凝土、干硬性混凝土分别按坍落度、维勃稠度分为四级。见下表。名称代号指标混凝土拌合物塑性混凝土（坍落度≥10mm）低塑性混凝土塑性混凝土流动性混凝土大流动性混凝土T1T2T3T410mm～40mm50mm～90mm100mm～150mm≥160mm干硬性混凝土（坍落度＜10mm）超干硬性混凝土特干硬性混凝土干硬性混凝土半干硬性混凝土V0V1V2V3＞31s30s～21s20s～11s10s～5s三、混凝土拌合物按流动性的分类按《混20四、混凝土施工时坍落度的选择

混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施工条件、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法等来确定。见下表。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（如薄壁、斗仓、筒仓、细柱等）50～70配筋特密的结构70～90四、混凝土施工时坍落度的选择混凝土拌21五、影响和易性的因素新拌混凝土的结构模型五、影响和易性的因素新拌混凝土的结构模型22水泥浆大颗粒粗骨料小颗粒粗骨料细骨料水泥浆大颗粒粗骨料小颗粒粗骨料细骨料23五、影响和易性的因素1.水泥浆数量

在W/C不变的条件下，增加单位体积中的水泥浆用量，则拌合物的流动性有所提高。过多：浆体流失，骨料分离，粘聚性变差，同时产生泌水现象，对硬化后的混凝土的变形及耐久性产生不良影响。过少：保证不了必要的流动性，易产生崩坍现象，使粘聚性变差。

水泥浆要适量，以满足流动性要求为度。

不能过多，也不能过少。五、影响和易性的因素1.水泥浆数量不能过多，也不能过少。24五、影响和易性的因素2.水泥浆的稠度

水泥浆稠度是由水灰比决定的。在水泥用量不变时，水灰比越小，水泥浆越稠，拌合物流动性越小，反之水泥过稀。过稠：拌合物无法浇筑，施工困难，不能保证混凝土硬化后的密实性。过稀：W/C过大，强度下降，同时拌合物的粘聚性和保水性不良。

W/C不能过大或过小，以满足强度和耐久性要求为度。五、影响和易性的因素2.水泥浆的稠度25五、影响和易性的因素3.砂率砂率是指混凝土砂的质量占砂、石总质量的百分率一般情况下，随砂率的增加，混凝土拌合物流动性增加。Sp过大：骨料的空隙率及总表面积增加，在水泥浆用量不变的条件下，拌合物会显得干稠，流动性减小。Sp过小：水泥砂浆的数量不足以包裹石子表面，不但降低流动性，同时会严重影响粘聚性和保水性。五、影响和易性的因素3.砂率26五、影响和易性的因素合理砂率的确定合理砂率是指在水泥浆数量一定的条件下，能使拌合物的流动性（坍落度T）达到最大，且粘聚性和保水性良好时的砂率；或者是在流动性（坍落度T）、强度一定，粘聚性良好时，水泥用量最小的砂率。五、影响和易性的因素合理砂率的确定27五、影响和易性的因素4.其它影响因素（1）水泥品种主要表现在需水性方面。水泥品种不同，达到标准稠度的需水量也不同，需水量大的水泥拌制的混凝土，达到同样坍落度时，就需要较多的用水量。（2）骨料种类:卵石混凝土比碎石混凝土在用水量等相同条件下流动性大,但粘聚性和保水性差;粒径:在其他条件相同的情况下,粒径越大,混凝土拌合物流动性越好;级配:在其他条件相同的情况下,骨料级配越好,混凝土拌合物的和易性越好;

五、影响和易性的因素4.其它影响因素28五、影响和易性的因素形状和表面特征:针片状颗粒越少,粒形越近球形或立方体形,表面越光滑,混凝土拌合物流动性越好。（3）时间和温度拌合物随时间的延长而逐渐变得干稠，和易性变差。原因是：水泥水化，骨料吸水，水分蒸发。温度升高，拌合物流动性降低，每升高10度，拌合物坍落度减少20mm。（4）外加剂为改善混凝土拌合物流动性，可掺入减水剂、引气剂等外加剂。

五、影响和易性的因素形状和表面特征:针片状颗粒越少,粒形越近29六、改善和易性的措施采用合理砂率；改善砂石的级配；掺外加剂或掺合料；选用合适的水泥品种；采用合适的水灰比和单位用水量。在水灰比不变的条件下，适当增加水泥浆的用量，可增大拌合物的流动性；在砂率不变的条件下，适当增加砂石的用量，可减小拌合物的流动性。掺外加剂的混凝土六、改善和易性的措施采用合理砂率；在水灰比不变的条件下，适当30第四节混凝土的主要性能一、混凝土的物理性能（一）密实度（二）干湿变形（三）温度变形第四节混凝土的主要性能一、混凝土的物理性能（一）密实度31第四节混凝土的主要性能一、混凝土的物理性能（一）密实度它表示在一定体积的混凝中,固体物质的填充程度,表示为：

式中D为密实度,V为绝对体积,V0为视体积。实际上，绝对密实的混凝土是不存在的，故密实度D值总是小于1。混凝土中不同程度地含有孔隙，这些孔隙产生的几个原因。第四节混凝土的主要性能一、混凝土的物理性能（一）密实度它表32第四节混凝土的主要性能一、混凝土的物理性能（二）干湿变形干湿变形是指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。

1.产生原因

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，水泥凝胶体颗粒的吸附水也发生部分蒸发，凝胶体因失水而产生紧缩。当混凝土在水中硬化时，体积产生轻微膨胀，这是由于凝胶体中胶体粒子的吸附水膜增厚，胶体粒子间的距离增大所致。

第四节混凝土的主要性能一、混凝土的物理性能（二）干湿变形干33第四节混凝土的主要性能一、混凝土的物理性能（二）干湿变形2.危害性

混凝土的干湿变形量很小，一般无破坏作用。但干缩变形对混凝土危害较大，干缩能使砼表面产生较大的拉应力而导致开裂，降低混凝土的抗渗、抗冻、抗侵蚀等耐久性能。3.影响因素

（1）水泥的用量、细度及品种

水灰比不变：水泥用量愈多，砼干缩率越大；水泥颗粒愈细，砼干缩率越大。

（2）水灰比的影响

水泥用量不变：水灰比越大，干缩率越大。

第四节混凝土的主要性能一、混凝土的物理性能（二）干湿变形234第四节混凝土的主要性能一、混凝土的物理性能（二）干湿变形（3）施工质量的影响

延长养护时间能推迟干缩变形的发生和发展，但影响甚微；采用湿热法处理养护砼，可有效减小砼的干缩率。

（4）骨料的影响

骨料含量多的混凝土，干缩率较小。（三）温度变形

温度变形是指混凝土随着温度的变化而产生热胀冷缩变形。混凝土的温度变形系数α为（1～1.5）×10-5/℃，即温度每升高1℃，每1m胀缩0.01～0.015mm。温度变形对大体积混凝土、纵长的砼结构、大面积砼工程极为不利，易使这些混凝土造成温度裂缝。可采取的措施为：采用低热水泥，减少水泥用量，掺加缓凝剂，采用人工降温，设温度伸缩缝，以及在结构内配置温度钢筋等，以减少因温度变形而引起的混凝土质量问题。

第四节混凝土的主要性能一、混凝土的物理性能（二）干湿变形（35二力学性能二力学性能36一、混凝土的受力破坏特征混凝土受力破坏有三种破坏特征：骨料破坏而引起混凝土破坏水泥石破坏引起混凝土破坏骨料与水泥石界面破坏而引起混凝土破坏。通过显微镜观察，在混凝土内部从粗骨料表面至硬化水泥浆体有一厚为10-20µm的过度层，这里富集有Ca(OH)2，水灰比高，空隙率大，结构疏松，强度很低。一、混凝土的受力破坏特征混凝土受力破坏有三种破坏特征：37一、混凝土的受力破坏特征一、混凝土的受力破坏特征38一、混凝土的受力破坏特征

对与普通强度等级混凝土，以上三种破坏情况出现的概率依次为：界面破坏概率>水泥石破坏概率>骨料破坏概率对于高强混凝土及轻骨料混凝土，情况怎样？一、混凝土的受力破坏特征对与普通强度等级混凝土，以上39二、混凝土的强度混凝土强度的种类混凝土强度抗拉强度抗剪强度抗压强度握裹强度轴心抗压强度立方体抗压强度钢筋与混凝土的粘结强度二、混凝土的强度混凝土强度的种类混凝土强度抗拉强度抗剪强度抗40二、混凝土的强度1.立方体抗压强度以边长为150mm的标准立方体试件，在温度为20±2℃，相对湿度为95％以上的潮湿条件下或者在Ca(OH)2饱和溶液中养护，经28d龄期，采用标准试验方法测得的抗压极限强度。用fcu表示。立方体抗压强度代表值定义

三个混凝土立方体试件为一组，根据GB/T50081-2002标准规定的设备和方法进行检测，以三个试件的平均值作为该组试件抗压强度的代表值；若三试验之中的最大值或最小值中有一个与中间值的差值超过中间值的15％，则取中间值作为该组试件的代表值；若任意一个差值超过中间值的15％，则该组实验结果无效。二、混凝土的强度1.立方体抗压强度41二、混凝土的强度单个强度(MPa)百分比（％）该组代表值(MPa)单个强度(MPa)百分比（％）该组代表值(MPa)单个强度(MPa)百分比（％）该组代表值(MPa)38.210636.449.313137.550.5132无效36.110037.510038.210034.89635.29431.783二、混凝土的强度单个百分比（％）该组代表值(MPa)单个强度42二、混凝土的强度2、环箍效应及立方体试件种类与强度换算环箍效应:由于压力机钢板的刚度远大于混凝土，故在受压过程中，混凝土承压面会受到压力钢板施加的向内环箍约束力，试件大小不同，其单位面积上所受到的内摩擦力f摩也不一样（见图4.3）。因此，同一混凝土，试件大小不同，抗压强度的测定值也不一样，小试件偏大，大试件偏小。二、混凝土的强度2、环箍效应及立方体试件种类与强度换算43普通混凝土ppt课件44环箍效应。图4.4钢压板对试件的约束作用环箍效应。图4.4钢压板对试件的约束作用45当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表：

试件种类试件尺寸，mm粗骨料最大粒径，mm换算系数标准试件150×150×150401.00非标准试件100×100×100300.95200×200×200601.05当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表：试件种类试件尺46二、混凝土的强度3.混凝土强度等级按混凝土立方体抗压强度标准值划分的级别。以“C”和混凝土立方体抗压强度标准值（fcu,k）表示，主要有C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80等十五个强度等级。立方体抗压强度标准值（fcu,k），是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5%。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；二、混凝土的强度3.混凝土强度等级C30“C”代表“混凝土”47二、混凝土的强度3.轴心抗压强度采用150mm×150mm×300mm的棱柱体试件。在立方体抗压强度为0～55MPa范围内fcp=（0.7～0.8）fcu。在结构设计计算时，一般取fcp＝0.67fcu。非标准尺寸的棱柱体试件的截面尺寸为100mm×100mm和200mm×200mm，测得的抗压强度值应分别乘以换算系数0.95和1.05。FF二、混凝土的强度3.轴心抗压强度FF48二、混凝土的强度4.劈裂抗拉强度式中：fts——劈裂抗拉强度，MPa；

P——破坏荷载，N；

A——试件劈裂面积，mm2。

劈裂抗拉强度较低，一般为抗压强度的1/10～1/20。拉应力压应力PP二、混凝土的强度4.劈裂抗拉强度拉应力压应力PP49二、混凝土的强度5.抗弯强度

道路路面或机场路面用水泥混凝土，主要承受弯拉荷载作用，因此以抗弯强度为主要指标，抗压强度作为参考强度指标。测试试件尺寸：150mm×150mm×600（或）550mm，通过如图4.5所示三点抗压测试，并按计算抗弯强度。二、混凝土的强度5.抗弯强度50二、混凝土的强度6.影响抗压强度的因素（1）水泥的强度和水灰比式中：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。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。二、混凝土的强度6.影响抗压强度的因素当混凝土水灰比值在0.51二、混凝土的强度（2）粗集料的品种碎石形状不规则，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。（3）养护条件在保证足够湿度情况下，温度越高，水泥凝结硬化速度越快，早期强度越高；低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0℃以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。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。二、混凝土的强度（2）粗集料的品种52二、混凝土的强度（4）龄期龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。在正常的养护条件下，混凝土的抗压强度随龄期的增加而不断发展，在7～14d内强度发展较快，以后逐渐减慢，28d后强度发展更慢。由于水泥水化的原因，混凝土的强度发展可持续数十年。当采用普通水泥拌制的、中等强度等级的混凝土，在标准养护条件下，混凝土的抗压强度与其龄期的对数成正比。式中：fn、f28——分别为n、28天龄期的抗压强度，MPa。（5）外加剂n≥3二、混凝土的强度（4）龄期n≥353二、混凝土的强度6.提高混凝土抗压强度的措施（1）采用高强度等级水泥；（2）采用单位用水量较小、水灰比较小的干硬性混凝土；（3）采用合理砂率，以及级配合格、强度较高、质量良好的碎石；（4）改进施工工艺，加强搅拌和振捣；（5）采用加速硬化措施，提高混凝土的早期强度；（6）在混凝土拌合时掺入减水剂或早强剂。二、混凝土的强度6.提高混凝土抗压强度的措施54二、混凝土的强度7.混凝土抗压强度试验要点：A现场取样或试验室拌制的混凝土应在拌制后尽量短的时间内成型，一般不宜超过15min。B混凝土成型方法根据混凝土拌合物的稠度确定，坍落度不大于70mm的混凝土宜用振动振实，坍落度大于70mm的混凝土，宜用捣棒人工捣实。C采用标养的试件，应在温度为(20±5)℃的环境中静置一昼夜至两昼夜，然后编号、拆模，拆模后立即放入温度为(20±2)℃、相对适度为95%以上的标养室中养护，或在温度为(20±2)℃的不流动的饱和Ca(OH)2溶液中养护。二、混凝土的强度7.混凝土抗压强度试验要点：55二、混凝土的强度D标准养护室内的试件应放在支架上，彼此间隔10-20mm，试件表面应保持潮湿并不得被水直接冲淋E试验机测量精度应为±1%，压力机的量程应根据预期的混凝土试件破坏荷载来确定，并满足试件破坏时读书为量程的20%-80%。F试验过程中应连续均匀地加荷，混凝土强度等级为C30时，加荷速度取0.3-0.5MPa/s；混凝土强度等级为C30-C60时，加荷速度取0.5-0.8MPa/s；强度等级大于等于C60时，取0.8-1.0MPa/s。二、混凝土的强度D标准养护室内的试件应放在支架上，彼此间隔56三、混凝土的耐久性长期以来，人们一直认为混凝土材料是一种耐久性良好的材料，因为不少用其建造的结构物使用寿命长久。如一些早期建成的混凝土建筑物，已经使用了100年上下仍然完好。但与此同时不少结构物过早地毁坏，维修困难而且费用高昂，促使人们重视耐久性问题；许多大型结构物的兴建，例如海底隧道、跨海大桥、石油钻井平台、核废料储存容器等，对使用寿命提出了更高的要求，如100年、150年，甚至几百年。

混凝土耐久性定义--混凝土抵抗环境介质作用并长期保持良好的使用性能的能力。三、混凝土的耐久性长期以来，人们一直认为混凝土材57三、混凝土的耐久性1.耐久性的主要内容（1）抗渗性混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。抗渗性直接影响到混凝土的抗冻性和抗侵蚀性。。混凝土的抗渗性用抗渗等级表示。是以28d龄期的标准试件，按规定方法进行试验时所能承受的最大静水压力来确定。可分为P4、P6、P8、P10和P12等五个等级，分别表示混凝土能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0和1.2MPa的静水压力而不发生渗透。引起渗透的原因：施工造成不密实、水泥浆中多余水分的蒸发留下的气孔、粗骨料下部聚集的水膜。提高混凝土抗渗性的措施：提高混凝土的密实度；改善混凝土中的孔隙结构，减少连通孔隙；可通过低的水灰比、好的骨料级配、充分的振捣和养护、掺入引气剂等方法来实现。三、混凝土的耐久性1.耐久性的主要内容58三、混凝土的耐久性1.耐久性的主要内容（2）抗冻性混凝土的抗冻性是指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。在寒冷地区，特别是在接触水又受冻的环境下的混凝土，应具有较高抗冻性。。用抗冻等级表示。抗冻等级是以规定龄期的混凝土标准试件，在饱和水状态下，相对动弹性模量损失不超过40％，且质量损失不超过5％时，所能承受的最大冻融循环次数来表示，有F10、F15、F25、F50、F100、F200、F250和F300等九个等级。混凝土冻融破坏的原因：混凝土内部孔隙的水在负温下结冰后体积膨胀造成的静水压力，因冻水蒸汽压的差别推动未冻水向冻结区的迁移造成的渗透压力，当这两种压力所产生的内应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会产生裂纹，多次冻融循环使裂缝不断扩展直至破坏。

三、混凝土的耐久性1.耐久性的主要内容59三、混凝土的耐久性（3）抗侵蚀性混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥石的抗侵蚀性。合理选择水泥品种、提高混凝土制品的密实度均可以提高抗侵蚀性。（4）抗碳化性混凝土的碳化主要指水泥石的碳化，化学反应式：

Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O混凝土碳化对混凝土性能的影响：碱度降低，水泥的碱性可使混凝土中的钢筋表面生成一层钝化膜，从而保护钢筋免于锈蚀。碳化使混凝土的碱度降低，钢筋表面钝化膜破坏，导致钢筋锈蚀。钢筋锈蚀还会导致膨胀，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和钢筋的继续锈蚀，使结构承载力下降。

混凝土的碳化收缩，碳化将显著增加混凝土的收缩，使表面产生拉应力，如果拉应力超过混凝土的抗拉强度，则会产生微细裂缝。三、混凝土的耐久性（3）抗侵蚀性60三、混凝土的耐久性（5）碱集料反应碱集料反应指混凝土内水泥中的碱性氧化物（此处专指K2O和Na2O）含量较高时，它会与集料中所含的活性SiO2发生化学反应并在集料表面生成一层复杂的碱—硅酸凝胶，这种凝胶吸水后会产生很大的体积膨胀,从而导致混凝土开裂，此现象称为AAR。反应类型：碱-硅酸反应，碱-硅酸盐反应和碱-碳酸盐反应。发生的必要条件：碱含量高，以等当量Na2O计，即（Na2O＋0.658K2O）％。混凝土中含有碱活性物质，并具有一定含量。有水存在。在无水情况下，混凝土不可能发生碱－骨料反应。三者缺一不可三、混凝土的耐久性（5）碱集料反应61三、混凝土的耐久性2.提高混凝土耐久性的措施（1）合理选择混凝土的组成材料根据混凝土工程特点或所处环境条件，选择水泥品种；选择质量良好、技术要求合格的骨料。（2）提高混凝土制品的密实度严格控制混凝土的水灰比和水泥用量。见下页表。选择级配良好的骨料及合理砂率，保证混凝土的密实度。掺入适量减水剂，提高混凝土的密实度。严格按操作规程进行施工操作。（3）改善混凝土的孔隙结构在混凝土中掺入适量引气剂，可改善混凝土内部的孔结构，封闭孔隙的存在，可以提高混凝土的抗渗性、抗冻性及抗侵蚀性。三、混凝土的耐久性2.提高混凝土耐久性的措施62三、混凝土的耐久性环境条件结构物类别最大水灰比最小水泥用量素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土1.干燥环境正常的居住或办公用房屋内不作规定0.650.602002603002.潮湿环境无冻害高湿度的室内部件室外部件在非侵蚀性土和（或）水中的部件0.700.600.60225280300有冻害经受冻害的室外部件在非侵蚀性土和（或）水中且经受冻害的部件高湿度且经受冻害的室内部件0.550.550.552502803003.有冻害和除冰剂的潮湿环境经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部件0.500.500.50300300300混凝土最大水灰比和最小水泥用量的规定（JGJ55-2000）三、混凝土的耐久性环境条件结构物类别最大水灰比最小水泥用量素63§4-3普通混凝土配合比设计§4-3普通混凝土配合比设计64一、配合比及其表示方法混凝土的配合比是指混凝土各组成材料用量之比。主要有“质量比”和“体积比”两种表示方法。工程中常用“质量比”表示。质量配合比的表示方法（1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。例如水泥mc＝295kg，砂ms＝648kg，石子mg＝1330kg，水mw＝165kg。（2）以各组成材料用量之比表示。例如上例也可表示为：mc:ms:mg＝1:2.20:4.51,mw/mc＝0.56,水泥mc＝295kg或mc:ms:mg:mw＝1:2.20:4.51:0.56。一、配合比及其表示方法混凝土的配合比65二、配合比设计的要求满足混凝土施工所要求的和易性；满足结构设计的强度等级要求，并有95%的保证率；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。二、配合比设计的要求满足混凝土施工所要求的和易性；66三、配合比设计的基本资料混凝土强度等级；工程特征（工程所处环境、结构断面尺寸、钢筋最小净距等）；水泥品种和强度等级；砂、石种类、规格、表观密度及石子最大粒径；施工方法等。三、配合比设计的基本资料混凝土强度等级；67四、配合比设计基本参数

水灰比（mw/mc）、单位用水量（mw）和砂率（βs）是混凝土配合比设计的三个基本参数。水泥水砂石子水泥浆骨料混凝土单位用水量mw砂率βw水灰比mw/mc与强度、耐久性有关与流动性有关与粘聚性、保水性有关四、配合比设计基本参数水灰比（m68五、配合比设计的步骤与方法（一）初步配合比：按照基本资料进行初步计算得到。（二）基准配合比：经过试验室试拌调整，提出满足施工和易性的基准配合比。（三）试验室配合比：根据基准配合比进行表观密度和强度校核，满足设计强度和施工要求。（四）计算施工配合比：根据现场砂、石实际含水率，换算成施工配合比。五、配合比设计的步骤与方法（一）初步配合比：按照基本资料进行69（一）确定混凝土初步配合比1.计算施工配制强度fcu,0式中:fcu,0——混凝土配制强度，MPa；fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值，即混凝土强度等级值，MPa；σ——混凝土强度标准差，MPa。混凝土强度标准差宜根据同类混凝土统计资料确定，并应符合以下规定：计算时，强度试件组数不应少于25组；当混凝土强度等级为C20和C25级，其强度标准差计算值σ＜2.5MPa时，取σ＝2.5MPa；当混凝土强度等级等于或大于C30级，其强度标准差计算值σ＜3.0MPa时，取σ＝3.0MPa；当无统计资料计算混凝土强度标准差时，其值按现行国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204）的规定取用。（一）确定混凝土初步配合比1.计算施工配制强度fcu,070（一）确定混凝土初步配合比2.确定水灰比mw/mc（1）按混凝土强度要求计算水灰比式中：αa、αb——回归系数；应根据工程所用的水泥、集料，通过试验由建立的水灰比与混凝土强度关系式确定；当不具备上述试验统计资料时，可取碎石混凝土αa＝0.46，αb＝0.07；卵石混凝土αa＝0.48，αb＝0.33。fce——水泥28d抗压强度实测值，MPa。强度等级＜C20C20～C35≥C35标准差σ，MPa4.05.06.0混凝土强度标准差（一）确定混凝土初步配合比强度等级＜C20C20～C35≥C71（一）确定混凝土初步配合比（2）复核耐久性为了使混凝土耐久性符合要求，按强度要求计算的水灰比值不得超过规定的最大水灰比值，否则混凝土耐久性不合格，此时取规定的最大水灰比值作为混凝土的水灰比值。3.确定单位用水量mw（1）水灰比在0.40～0.80范围内时，根据粗集料的品种、粒径及施工要求的坍落度，按下表选取。拌合物稠度卵石最大粒径，mm碎石最大粒径，mm项目指标102031.540162031.540坍落度，mm10～3019017016015020018517516535～5020018017016021019518517555～7021019018017022020519518575～90215195185175230215205195塑性混凝土的单位用水量，kg

（一）确定混凝土初步配合比（2）复核耐久性拌合物稠度卵石最大72（一）确定混凝土初步配合比（2）水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土单位用水量应通过试验确定。（3）掺外加剂时混凝土的单位用水量可按下式计算：mwa＝mw0（1－β）式中：mwa——掺外加剂时混凝土的单位用水量，kg；mw0——未掺外加剂时混凝土的单位用水量，kg；β——外加剂的减水率，应经试验确定。拌合物稠度卵石最大粒径，mm碎石最大粒径，mm项目指标102040162040维勃稠度，s16～2017516014518017015511～151801651501851751605～10185170155190180165干硬性混凝土的单位用水量，kg（一）确定混凝土初步配合比拌合物稠度卵石最大粒径，mm碎石最73（一）确定混凝土初步配合比4.计算水泥用量mc（1）计算（2）复核耐久性将计算出的水泥用量与规定的最小水泥用量比较：如计算水泥用量不低于规定的最小水泥用量，则耐久性合格；否则耐久性不合格，此时应取规定的最小水泥用量。5.确定砂率βs

（1）坍落度为10～60mm的混凝土砂率，可根据粗骨料品种、粒径及水灰比按下表选取。（2）坍落度大于60mm的混凝土砂率，可经试验确定；也可在下表基础上，坍落度每增大20mm，砂率增大1％确定。（3）坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验确定。（一）确定混凝土初步配合比4.计算水泥用量mc74（一）确定混凝土初步配合比6.计算砂、石子用量ms0、mg0

（1）体积法又称绝对体积法。1m3混凝土中的组成材料--水泥、砂、石子、水经过拌合均匀、成型密实后，混凝土的体积为1m3，即：Vc+Vs+Vg+Vw+Va＝1混凝土砂率，％

水灰比mw/mc卵石最大粒径，mm碎石最大粒径，mm1020401620400.4026～3225～3124～3030～3529～3427～320.5030～3529～3428～3333～3832～3730～350.6033～3832～3731～3636～4135～4033～380.7036～4135～4034～3939～4438～4336～41（一）确定混凝土初步配合比混凝土砂率，％水灰比mw/mc卵75（一）确定混凝土初步配合比

解方程组，可得ms0、mg0。式中：ρc、ρs、ρg、ρw--分别为水泥的密度、砂的表观密度、石子的表观密度、水的密度，kg/m3。水泥的密度可取2900～3100kg/m3；α--混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取α＝1。（2）质量法质量法又称为假定体积密度法。假定1m3混凝土拌合物的质量为mcp。（一）确定混凝土初步配合比76（一）确定混凝土初步配合比

解方程组可得ms0、mg0。式中：mc0、ms0、mg0、mw0--分别为1m3混凝土中水泥、砂、石子、水的用量，kg；mcp--1m3混凝土拌合物的假定质量，kg。可取2350～2450kg/m3。βs--混凝土砂率。7.计算基准配合比（1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。（2）以组成材料用量之比表示：mc0：ms0：mg0＝1：x：y，mw/mc＝？,mc0＝？。（一）确定混凝土初步配合比77（二）试配调整，确定基准配合比1.试配

按基准配合比称取一定质量的组成材料，拌制15L（骨料最大粒径31.5及以下）或25L（骨料最大粒径40mm）混凝土，分别测定其和易性、强度。2.调整(1)调整和易性，确定基准配合比

测拌合物坍落度，并检查其粘聚性和保水性能：如实测坍落度小于设计要求，可保持水灰比不变，增加适量水泥浆；如实测坍落度大于设计要求，可保持砂率不变，增加适量砂、石用量；如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂率；每次调整后再试拌，直到符合要求为止。记录好各种材料调整后用量，并测定混凝土拌合物的实际体积密度（ρc,t）。（二）试配调整，确定基准配合比1.试配78（二）试配调整，确定基准配合比和试验室配合比（2）经试配确定配合比后，按下列步骤进行校正：①按上述方法确定的各组成材料用量按下式计算混凝土的体积密度计算值ρc,c：ρc,c＝mc+ms+mg+mw应按下式计算混凝土配合比校正系数δ：式中：ρc,t——混凝土体积密度实测值，kg/m3；ρc,c——混凝土体积密度计算值，kg/m3。③当体积密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2％时，按（1）条确定的配合比即为设计配合比；当二者之差超过2％时，应将配合比中各组成材料用量均乘以校正系数δ，得到设计配合比。（二）试配调整，确定基准配合比和试验室配合比（2）经试配确定79（三）试配调整，确定试验室配合比1、制作强度试件

根据和易性满足要求的基准配合比和水灰比，配制一组混凝土试件，同时保持用水量不变，水