混凝土基础知识-硬化混凝土的性能

一、硬化混凝土的性能—力学性能（一）抗压强度抗压强度是混凝土的最基本性能，所谓混凝土的标号就是以混凝土的抗压强度为依据的。（1）影响混凝土抗压强度的主要因素。当龄期和温度一定时，混凝土强度主要取决于水泥强度、水胶比和密实度，矿物掺合料对混凝土抗压强度也有非常大的影响。（2）对于富混凝土，水泥浆体的数量足以填充骨料的空隙，使混凝土达到密实。较大的骨料容易形成较大的缺陷，混凝土强度等级越高，对缺陷控制的要求也越高，因此，高强度等级的混凝土通常采用较小径粒的粗骨料。对于贫混凝土，混凝土中水泥浆的数量是不足的。混凝土中的缺陷主要取决于水泥浆对骨料空隙的填充的程度，骨料最大粒径的增加有助于提高混凝度的密实程度，因而使混凝土的强度提高。（二）抗拉强度（1）影响混凝土抗拉强度的主要因素：a、水泥强度。b、水灰比。c、养护的湿度条件是影响混凝土抗拉强度的关键因素。环境越潮湿，混凝土抗拉强度越高。潮湿环境对混凝土抗拉强度有两方面的作用：①有利于胶凝材料的水化。②防止硬化水泥石的干缩。d、龄期。（三）抗拉强度与抗压强度的关系。抗拉强度与抗压强度不是直线关系。混凝土强度拉/压比随抗压强度的提高，拉/压比降低。除此之外，矿物外加剂的品种和掺量、养护条件、硬化水泥石的胀缩性能等对混凝土的抗拉强度和抗压强度有着不同的影响规律，因此，也将显著地影响混凝土的拉/压比。二、硬化混凝土的性能—抗渗性（1）影响混凝土抗渗性的因素所有能影响混凝土孔结构的因素都能影响混凝土的抗渗性。其中，影响程度最大的因素为水灰比和龄期。水灰比越大，混凝土的空隙率越高，因此，混凝土的抗渗性随水灰比的增加而降低。混凝土的抗渗性随龄期的推移而提高。（二）改善混凝土抗渗性的技术措施（1）降低混凝土的水灰比（2）掺入化学外加剂。从混凝土的抗渗性来说，减少剂和引起剂有着非常重要的作用。（3）采用优质矿物掺合料。三、硬化混凝土的性能—变形性能硬化混凝土的变形可以分为三类：一是由于水泥的水化反应引起的变形；二是在外力作用下的变形；三是由于环境条件而导致的变形。（一）水泥水化反应而产生的变形水泥浆体的水化硬化过程经历三个阶段：一是流动阶段。二是塑性阶段。在塑性阶段，水泥浆由流动性转变为可塑性，且几乎没有强度。因此，在约束条件下，水泥水化所引起的体积变化很容易产生裂缝。在这个阶段如对裂缝加以合理抹压，多数裂缝是可以愈合的。三是硬化阶段。水泥浆在这一阶段已经完全失去流动性，水化过程中水泥浆的体积收缩必然在水泥石中产生拉应力。另一方面，在这一阶段中，水泥石具有一定的强度。当水泥石的抵抗能力大于所产生的拉应力时，水泥石不开裂。反之当水泥石的抵抗能力小于所产生的拉应力时则出现开裂。

（1）塑性收缩。所谓塑性收缩是指在塑性阶段，由于水泥水化或失水所引起的体积收缩，也称为凝缩。塑性收缩与水泥的矿物组成有关。对于塑性收缩来说，C3A含量与石膏含量的匹配是十分重要的。石膏不仅具有调凝作用，对混凝土的塑性收缩以及其他性能都有十分重要的影响，应该予以充分的重视。混凝土的塑性收缩主要来自于水泥的水化反应，因此，在相同水灰比时，水泥用量越大，混凝土的塑性收缩也越大。水灰比较大时，水容易泌出，因而也会导致较大的塑性收缩。（2）自生体积变形混凝土在恒温绝湿条件下，由胶凝材料的水化作用引起的体积变形称为自生体积变形。混凝土的自生体积变形主要取决于胶凝材料的自生体积变形，与水泥品种、水泥用量及矿物掺和料、外加剂的种类和掺量有关。从防止混凝土开裂角度考虑，希望尽可能减小混凝土的自生体积收缩，甚至保持微膨胀状态，在这一思想指导下，开发了膨胀剂。（二）外力作用下的变形混凝土中存在三种微裂缝。第一种是骨料界面上的黏结微裂缝，这是最主要的微裂缝，它在受载之前已经存在，并随荷载的增加而扩展。随着荷载的继续增加，继而出现第二和第三种微裂缝，即穿越砂浆的微裂缝及为数更少的穿越骨料的微裂缝。当荷载增加到极限荷载时，各种裂缝已发展到互相贯通的程度，混凝土最终破坏。（三）环境因素作用下的变形（1）混凝土的干缩变形。在干燥环境下混凝土由于失水而引起的变形称为干缩变形。影响混凝土干缩的主要因素有：a、水泥对混凝土干缩变形的影响。b、矿物掺和料对混凝土干缩性能的影响。无论是作为水泥混合材，还是作为混凝土掺和料，掺入矿渣都将使混凝土的干燥收缩增大。c、化学外加剂对混凝土干缩变形的影响。在水泥用量不变的情况下，随着减水剂、引气剂的掺入混凝土水分蒸发率均增加，尽管用水量减少，但实验结果表明，由于这些外加剂的掺入，混凝土的干缩变形都有不同程度的增加。d、骨料对混凝土干缩变形的影响。骨料的体积含量增大，混凝土的干缩变形减小。e、环境条件对混凝土干缩变形的影响。相对湿度越低，混凝土失去的水越多，混凝土的干缩变形也就越大。在混凝土表面涂上涂料，或加以覆盖，可以减少表面水分蒸发，混凝土的干缩变形也相应减小。环境温度升高也将导致混凝土的干缩变形增大。f、构件尺寸对混凝土干缩变形的影响。混凝土的干缩变形随体积/表面积比的增加而直线下降。对于一些板状构件，或一些细长形的梁，体积/表面积比是非常小的，因此在浇筑板状构件或一些细长形的梁时，应特别注意表面保护，防止水分过快地损失。（2）混凝土的湿胀变形混凝土成型后在水中养护时常常表现出体积增加，这种变形称为混凝土的湿胀变形。已干燥的混凝土重新放入水中或湿度较高的环境中时，也会表现出这种湿胀变形。这种湿胀变形主要是由于水泥石中的水化胶凝吸水引起的。在水中养护时随着UEA膨胀剂掺量的增加，硬化水泥石的膨胀率增大，值得注意的是矿物掺和料会减小水中养护时UEA膨胀剂的膨胀作用。（3）混凝土的碳化收缩在CO2作用下硬化水泥石也会产生收缩变形，这种收缩变形成为碳化收缩。碳化作用是在潮湿条件下大气中的CO2与水泥的水化产物发生反应生成CaCO3等。碳化收缩是一种不可逆收缩，它有可能导致混凝土表面开裂。碳化作用降低了硬化水泥石的碱度。（4）混凝土的温度变形混凝土随温度变化而发生的体积变形称为温度变形。对于大体积混凝土来说，温度变化是引起混凝土开裂的一个极其重要的方面。温度差是导致混凝土温度裂缝的根源，因此，减小温度差是防止混凝土开裂的根本。温度差可以由两个方面引起：一是由环境的变化引起；二是由