混凝土的检测与选择-混凝土的主要技术性质（建筑材料）

任务4混凝土的和易性及影响因素混凝土在未凝结硬化以前，称为混凝土拌合物（也叫新拌混凝土）。它必须具有良好的和易性，便于施工，以保证能获得良好的浇灌质量；混凝土拌合物凝结硬化以后，应具有足够的强度，以保证建筑物能安全地承受设计荷载；并应具有必要的耐久性。

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。流动性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，反映混凝土拌合物的稀稠，直接影响着浇捣施工的难易和混凝土的质量。泵送混凝土碾压混凝土粘聚性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现象，使混凝土保持整体均匀的性能。分层——指混凝土浇注后由于重力沉降产生的不均匀分布现象。离析——指混凝土拌合物各组分分离，造成不均匀和失去连续性的现象。保水性保水性是指混凝土拌合物在施工过程中具有一定的保持内部水分的能力，不致产生严重的泌水现象。泌水——从水泥浆中泌出部分拌合水的现象。保水性差的混凝土拌合物，由于水分泌出会形成容易透水的孔隙，使混凝土的密实性变差，降低其的强度和耐久性。凝土拌合物的流动性、粘聚性、保水性之间互相联系又存在矛盾。如粘聚性好则保水性往往也好，但当流动性增大时，粘聚性和保水性往往变差，反之亦然。所谓拌合物的和易性良好，就是要使这三方面的性能在某种具体条件下，达到均为良好，即使矛盾得到统一。泌水的危害（1）当泌水层出现混凝土表面时，使表面水灰比过大，表面疏松出现裂缝；（2）泌水发生在钢筋底部，形成泌水区域，水分蒸发后留下孔隙，使钢筋与混凝土粘结强度下降，钢筋也容易被锈蚀；（3）泌水发生在混凝土中集料下部，也引起混凝土强度与耐久性下降；（4）泌水过程中形成泌水通道，导致强度与耐久性降低；（5）在混凝土泵送施工中，容易泌水的混凝土也容易发生泵送管道堵塞的情况。和易性的测定方法目前，尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易性的测定方法。根据我国现行标准《普通混凝土拌合物性能试验方法》(GB/T50080-2002)，用坍落度和维勃稠度测定混凝土拌合物的流动性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性。坍落度试验方法将混凝土拌合物分三层装入标准坍落度筒中，每层插捣25次并装满刮平。垂直向上将筒提起，混凝土拌合物由于自重将会向下坍落。量测筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差（以mm计），即为坍落度。混凝土试验搅拌机坍落度筒坍落度示意图坍落度坍落度越大，表示混凝土拌合物的流动性越大。在进行坍落度试验的同时，应观察混凝土拌合物的粘聚性、保水性，以便全面地评定混凝土拌合物的和易性。

粘聚性的评定方法：用捣棒在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻敲打，若锥体逐渐下沉,则表示粘聚性良好；如果锥体倒塌，部分崩裂或出现离析现象,则表示粘聚性不好。保水性的评定方法：坍落度筒提起后，如有较多稀浆从底部析出，锥体部分混凝土拌合物也因失浆而骨料外露，则表明混凝土拌合物的保水性能不好；无稀浆或仅有少量稀浆自底部析出，则表示保水性良好。适用范围坍落度试验只适用于骨料最大粒径不大于40㎜，坍落度值不小于10㎜的混凝土拌合物。对坍落度值小于10㎜的干硬性混凝土，采用维勃稠度试验。维勃稠度试验方法在维勃稠度仪上的坍落度筒中按规定方法装满拌合物，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，当水泥浆完全布满透明圆盘底面的瞬间，记下秒表的秒数，称为维勃稠度。维勃稠度仪适用范围该法适用于粗骨料最大粒径不超过31.5mm，维勃稠度在５～30ｓ之间的干硬性混凝土拌合物。混凝土拌合物的分级

根据坍落度的不同，可将混凝土拌合物分为4级，见下表。

混凝土按坍落度的分级级别名称坍落度（mm）T1低塑性混凝土10～40T2塑性混凝土50～90T3流动性混凝土100～150T4大流动性混凝土≥160和易性的选择实际施工时，混凝土拌和物的和易性要根据结构类型、构件截面大小、钢筋疏密和施工方法来确定。根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）的规定，混凝土浇筑时的坍落度宜按下表选用。

混凝土浇筑时的坍落度结构种类坍落度(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任务4混凝土的强度及影响因素混凝土在未凝结硬化以前，称为混凝土拌合物（也叫新拌混凝土）。它必须具有良好的和易性，便于施工，以保证能获得良好的浇灌质量；混凝土拌合物凝结硬化以后，应具有足够的强度，以保证建筑物能安全地承受设计荷载；并应具有必要的耐久性。（二）硬化混凝土的强度混凝土强度的意义强度是混凝土最重要的力学性质，混凝土主要用于承受荷载或抵抗各种作用力。混凝土强度与混凝土的其它性能关系密切，一般来说，混凝土的强度愈高，其刚性、不透水性、抵抗风化和某些侵蚀介质的能力也愈高，通常用混凝土强度来评定和控制混凝土的质量。混凝土的破坏受力前，在水泥石和界面处存在缺陷和裂缝：由于水泥的收缩，引起砂浆与粗骨料间产生拉应力，产生裂缝；水泥的泌水使与集料间形成界面裂缝；水泥水化热引起的裂缝；多余水的蒸发留下的孔隙；外力碰撞、振动不均匀，不密实产生的裂缝（如拆模式时）；施工时不可能达到完全密实，留有孔隙。受力后，以上裂缝、孔隙不断发展，混凝土破坏。混凝土受力破坏的过程，实际是混凝土裂缝的发生及发展的过程。混凝土强度的分类抗压强度轴心抗压强度劈裂抗拉强度抗弯拉强度抗压强度立方体抗压强度

按照标准的制作方法制成边长为150mm的正立方体试件，在标准养护条件（温度20±2℃，相对湿度95%以上）下，（标准养护室内的试件应放在支架中；彼此间隔10~20mm，试件表应保持潮湿，并不得被水直接冲淋的条件下）养护28天龄期，按标准方法测定其抗压强度值，称为混凝土立方体抗压强度，简称立方体抗压强度可按下式计算：式中：fcu——立方体抗压强度，Mpa；F——试件破坏荷载，N；A——试件承压面积，mm2。

压力试验机数显压力试验机微机控制电液伺服万能试验机立方体抗压强度标准值按照标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28天龄期，用标准试验方法测定的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%（即具有95%保证率的抗压强度）以N/mm2（即Mpa）计，以fcu，k表示。混凝土强度等级混凝土强度等级是根据立方体抗压强度标准值来确定的。强度等级的表示方法，用符号“C”和“立方体抗压强度标准值”两项内容来表示，如C20即表示混凝土立方体抗压强度标准值为20Mpa。我国现行规范（GB50010—2002）规定，普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分C７.５C1０C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等1２等级。影响混凝土强度的因素水泥强度等级与水灰比水泥强度等级和水灰比是决定混凝土强度最主要的因素。水灰比不变时，水泥强度等级越高，则硬化水泥石强度越大，对骨料的胶结力也就越强，配制成的混凝土强度也就愈高。水泥强度等级相同的情况下，水灰比愈小，水泥石的强度愈高，与骨料粘结力愈大，混凝土强度愈高。但水灰比过小，拌和物过于干稠，在一定的施工振捣条件下，混凝土不能被振捣密实，出现较多的蜂窝、孔洞，反将导致混凝土强度严重下降。

混凝土强度与水灰比及灰水比的关系

（ａ）强度与水灰比的关系；（ｂ）强度与灰水比的关系混凝土强度经验公式：式中：fcu——混凝土28d抗压强度，Mpa；C——每立方米混凝土中水泥用量，Kg；W——每立方米混凝土中水的用量，Kg；C/W——灰水比；

fce——水泥28d抗压强度实测值，Mpa；在无法取得水泥实际强度时，可用下式计算：式中：fcu,.k——水泥强度等级标准值，Mpa；

γc——水泥强度等级的富余系数，一般为1.13。αa、αb——回归系数，与骨料品种及水泥品种等因素有关，其数值通过试验求得。若无试验统计资料，则可按《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55－2000）提供的回归系数取用：采用碎石αa＝0.46αb＝0.07采用卵石αa＝0.48αb＝0.33公式的适用范围只适用于流动性混凝土及低流动性混凝土，对于干硬性混凝土则不适用。混凝土强度公式的应用

（1）可根据所用的水泥强度等级和水灰比来估计所配制混凝土的强度；（2）可根据水泥强度等级和要求的混凝土强度等级来计算应采用的水灰比；（3）可根据混凝土强度等级和采用的水灰比确定所用水泥的强度等级。集料的特征集料的强度集料的种类集料的级配集料的表面状态集料的粒形集料的有害杂质和弱颗粒含量

混凝土强度是一个渐进发展的过程，其发展的程度和速度取决于水泥的水化，而混凝土成型后的温度和湿度是影响水泥水化速度和程度的重要因素。因此，混凝土浇捣成型后，必须在一定时间内保持适当的温度和足够的湿度以使水泥充分水化，保证混凝土强度不断增长，以获得质量良好的混凝土。养护温度养护温度高，水泥水化速度加快，混凝土强度的发展也快；在低温下混凝土强度发展迟缓。当温度降至冰点以下时，则由于混凝土中水分大部分结冰，不但水泥停止水化，混凝土强度停止发展，而且由于混凝土孔隙中的水结冰产生体积膨胀（约9％），而对孔壁产生相当大的压应力（可达100MPa），从而使硬化中的混凝土结构遭受破坏，导致混凝土已获得的强度受到损失。混凝土早期强度低，更容易冻坏。冬季施工时，要特别注意保温养护，以免混凝土早期受冻破坏。蒸汽养护的混凝土构件湿度水泥水化必须在有水的条件下进行，湿度适当，水泥水化反应顺利进行，使混凝土强度得到充分发展，因此，周围环境的湿度对水泥的水化能否正常进行有显著影响。如果湿度不够，水泥水化反应不能正常进行，甚至停止水化，严重降低砼强度，而且使砼结构疏松，形成干缩裂缝，增大了渗水性，从而影响混凝土的耐久性。施工规范规定：在混凝土浇筑完毕后，应在12h内进行覆盖，以防止水分蒸发过快。在夏季施工混凝土进行自然养护时，使用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣水泥时，浇水保湿应不少于7d；使用火山灰水泥和粉煤灰水泥或在施工中掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求时，应不少于14d。砼强度与保湿时间的关系图覆盖养护龄期龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。在正常养护的条件下，混凝土的强度将随龄期的增长而不断发展，最初7～14天内强度发展较快，以后逐渐变缓，28天达到设计强度。28天后强度仍在发展，其增长过程可延续数十年之久。普通水泥制成的混凝土，在标准养护条件下，其强度的发展，大致与其龄期的对数成正比（龄期不小于3ｄ）：式中： fn——nd龄期混凝土的抗压程度，MPa；

f28——28d龄期混凝土的抗压强度，MPa；ｎ——养护龄期（ｎ≥3），d。龄期与强度经验公式的应用（1）可以由所测混凝土早期强度，估算其28d龄期的强度；（2）可由混凝土的28d强度，推算28d前混凝土达到某一强度需要养护的天数，如确定混凝土拆模、构件起吊、放松预应力钢筋、制品养护、出厂等日期。试验条件对混凝土强度的影响试件尺寸

150200200100标准试件试件形状示意图100150相同配合比的混凝土，试件的尺寸越小，测得的强度越高，反之亦然。试件尺寸影响的主要原因是：试件尺寸大时，内部孔隙、缺陷等出现的机率也越大，导致有效受力面积的减小及应力集中，从而引起强度的降低。我国标准规定采用150mm×150mm×150mm的立方体试件作为标准试件，当采用非标准的其它尺寸试件时，所测得的抗压强度应乘以下表的换算系数。

混凝土试件不同尺寸的强度换算系数