道路工程材料-第5章 混凝土

关于水泥内容的回顾硅酸盐水泥定义，矿物组成，技术性质掺混合材的硅酸盐水泥PO，PS，PF，PP，PC定义，特性与共性第五章

混凝土目录

5.1概述

5.2混凝土组成材料

5.3混凝土和易性

5.4混凝土力学性能

5.5混凝土变形

5.6

混凝土耐久性

5.1.1混凝土的发展

5.1.2混凝土的定义和分类

5.1.3混凝土特性§5.1概述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。混凝土的分类按生产和施工工艺分预拌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。喷射混凝土施工目前混凝土的用量约为120亿吨，是世界上用量最大的人工建筑材料，随着混凝土性能的不断提高，其用量及应用范围还会增加。混凝土广泛应用于建筑、桥梁、道路等土木工程领域。广泛应用5.1.3混凝土特性混凝土在土建工程中能够得到广泛应用，是由于它具有优越的技术性能及良好的经济效益。具有如下优点：具有如下缺点：原材料来源丰富，经济性好工艺简单可塑性好性能可调强度高，耐久性良好与钢筋协调性好利于环保自重大脆性抗拉强度低，变形小收缩及裂缝现象破损修复难度大满足混凝土结构设计的强度要求；满足混凝土施工所要求的和易性；具有与工程环境相适应的耐久性；经济性；满足经济与生态的要求，能源与资源消耗低、环境负荷少等。土木工程对混凝土的基本要求

5.2.1水泥

5.2.2细骨料

5.2.3粗骨料

5.2.4水

5.2.5外加剂

5.2.6矿物掺合料§5.2混凝土组成材料Fig.4砼的结构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水泥+水=水泥浆

Paste水泥+水+细骨料=砂浆

Mortar水泥+水

+细骨料+粗骨料=混凝土

Concrete

FineCoarse混凝土的组成材料及作用5.2.1水泥品种的选择：应当根据混凝土工程特点，工程的环境条件及施工条件，结合各种水泥特性进行合理的选择（见下表）工程中最常用的是六大水泥强度等级的选择应当与混凝土的设计强度等级相适应原则：高对高，低对低约为混凝土强度等级的1.0～1.5倍水泥混凝土路面可以根据路面的交通等级所要求的设计抗弯拉强度来选择水泥的强度等级。水泥常用水泥混凝土的选用参考表水泥品种使用部位及环境硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥工程特点1.厚大体积混凝土×△☆☆☆2.快硬混凝土☆△×××3.高强（高于C40）混凝土☆△△××4.有抗渗要求的混凝土☆☆×☆☆5.耐磨混凝土☆☆△×环境条件1.在普通气候环境中混凝土△☆△△2.在干躁环境中混凝土△☆△××3.在高湿度环境中或永远在水下混凝土△△☆4.在严寒地区的露天混凝土，寒冷地区处在水位升降范围内的混凝土☆☆△××5.严寒地区在水位升降范围内的混凝土☆☆×××注：☆号表示优先选用；△表示可以使用；×表示不得使用。5.2.1水泥某施工队使用以煤渣掺量为30％的火山灰水泥铺筑路面，见图4-1。使用两年后，表面耐磨性差，已出现露石，且表面有微裂缝。对于水泥混凝土路面，“水泥可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和道路硅酸盐水泥。中等及轻交通的路面，也可以采用矿渣硅酸盐水泥。”所以火山灰水泥铺筑路面是选用水泥不当。问题分析骨料5.2.2细骨料－砂5.2.3粗骨料－石1定义：粒径小于4.75mm的岩石颗粒2

分类：按来源可分为—天然砂—人工砂（机制砂、混合砂）按技术要求分—Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土；—Ⅱ类用于强度等级为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。5.2.2细骨料－砂方筛孔累计筛余率，％1区2区3区9.50mm4.75mm2.36mm1.18mm600μm300μm150μm010～035～565～3585～7195～80100～90010～025～050～1070～4192～70100～90010～015～025～040～1685～55100～901）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％。2）1区人工砂中150μm筛孔的累计筛余可以放宽到100～85，2区人工砂中150μm筛孔的累计筛余可以放宽到100～80，3区人工砂中150μm筛孔的累计筛余可以放宽到100～75。砂的颗粒级配区砂的级配曲线040

ⅢⅡ

Ⅰ2060801000.150.300.601.182.364.759.50Ⅰ区:粗砂为主,易泌水,不易密实成型，可配制富混凝土

Ⅱ区:中砂为主,最适合配制普通混凝土

Ⅲ区:细砂为主,配制的混凝土拌合物粘性大,保水性好,但易干缩定义:不同粒径的砂混合在一起后总体的粗细程度.表示方法:粗细程度用细度模数表示:细度模数:粗细程度的划分2）粗细程度砂子分级特细砂细砂中砂粗砂细度模数0.7～1.51.6～2.22.3～3.03.1～3.73砂的技术要求3）有害杂质①有机杂质②硫化物、硫酸盐③云母④轻物质⑤氯盐──妨碍水泥水化；──体积膨胀反应；──与水泥粘结差；

——形成薄弱区；──促进钢筋锈蚀。3砂的技术要求项目指标ⅠⅡⅢ云母，%<1.02.02.0轻物质，%<1.01.01.0有机物(比色法)合格合格合格硫化物及硫酸盐，%<0.50.50.5氯化物，%<0.010.020.06Tab.1有害杂质含量要求

(GB/T14684-2011)4）坚固性砂的坚固性是指砂在自然风化和其他外界物理、化学因素作用下，抵抗破裂的能力。天然砂采用硫酸钠溶液法进行试验，砂样经5次循环后其质量损失应符合下表规定。人工砂采用压碎指标法进行试验，压碎指标值应符合下表规定。

项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类质量损失（%）＜8＜8＜10单粒级压碎指标（%）＜20＜20＜25砂坚固性指标5）含泥量、泥块含量、石粉含量

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。项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类含泥量（质量计，%）＜1.0＜3.0＜5.0泥块含量（质量计，%）0＜1.0＜2.0天然砂含泥量和泥块含量项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类亚甲蓝试验MB值＜1.40或合格石粉含量（%）＜3.0＜5.0＜7.0泥块含量（%）0＜1.0＜2.0MB值≥1.40或不合格石粉含量（%）＜1.0＜3.0＜5.0泥块含量（%）0＜1.0＜2.0人工砂石粉含量和泥块含量6）表观密度、堆积密度及空隙率表观密度ρs´＞2500kg/m3；松散堆积密度ρso´＞1350kg/m3；空隙率P′＜47%。1定义2分类3技术要求1）有害杂质2）颗粒形状与表面特征3）最大粒径4）颗粒级配5）坚固性和强度6）含水状态5.2.3粗骨料－石子1定义：粒径大于4.75mm的岩石颗粒2分类按来源分碎石和卵石按技术要求分为3类:Ⅰ:用于＞C60的混凝土Ⅱ:用于C30－C60的混凝土Ⅲ:用于＜C30的混凝土及建筑砂浆5.2.3粗骨料－石子石子级配要求(GB/T14685-2001)

4）最大粒径石子公称粒级的上限Dmax5～20公称粒级的下限公称粒级的上限4）最大粒径Dmax的限制条件Ⅰ.经济性:Dmax增大,表面积减小,水泥用量减少Ⅱ.结构限制:

Dmax≯1/4结构截面最小尺寸;Dmax≯3/4钢筋最小净距;Dmax=1/3实心板厚度，且Dmax≯50mm。Ⅲ.施工方面：Dmax过大，在搅拌、运输以及振捣时易产生离析或易损坏叶片、堵塞泵管或振捣不实。

Back坚固性——硫酸钠浸泡法抗压强度——立方体、圆柱体试件压碎指标——碎石、卵石岩石抗压强度可用于高强混凝土当二种方法有争议时，以岩石抗压强度为准5）坚固性和强度岩石的抗压强度：

将岩石制成边长5cm的立方体（直径与高度均为5㎝的圆柱体），水饱和状态测抗压强度与设计要求的混凝土强度等级之比普通混凝土≮1.5fcu高强混凝土≮1.2fcu5cm×5cm×5cm岩石的抗压强度混凝土拌合及养护用水按水源不同分为饮用水、地表水、地下水和经适当处理的工业用水。海水可拌制素混凝土，但不宜拌制有饰面要求的素混凝土，更不得拌制钢筋混凝土和预应力混凝土。拌制和养护混凝土宜采用饮用水，当采用其它来源水时，应符合《混凝土拌合用水标准》（JGJ63—2006）的规定。水

外加剂指在混凝土/砂浆拌合物中掺入的不超过水泥用量5%，且能使混凝土/砂浆按要求改变性能的化学物质。外加剂的掺量虽小，但其技术经济效果却显著，因此，外加剂已成为混凝土的重要组成部分，被称为第五组分，获得愈来愈广泛的应用。定义

外加剂

分类改善流变性能——减水剂、泵送剂等；调节凝结时间、硬化性能——缓凝剂、促凝剂和速凝剂等；改造耐久性——引气剂、防水剂、阻锈剂和矿物外加剂等；改善其它性能——膨胀剂、防冻剂和着色剂等。

5.2.6外加剂混凝土外加剂按其主要功能分为四类(GB8075-2005)应用采用外加剂是提高混凝土强度、改善性能、节约水泥和能源的最有效的方法之一。近几十年来混凝土外加剂的发展很快，国外许多国家外加剂的使用率达到60-80%，有的甚至高达100%，当前外加剂已成为混凝土的第五大组份。

5.2.6外加剂1减水剂2早强剂3引气剂4缓凝剂5速凝剂6膨胀剂7防冻剂常用外加剂5.2.6外加剂1.减水剂定义在保持混凝土和易性不变的情况下，可显著减少拌合用水量的外加剂。或：在用水量不变的情况下，可显著增加拌合物流动性的外加剂。按效能（GB8076-2008）普通减水剂(≤14%)高效减水剂(14~25%)高性能减水剂(≥25%)按对凝结时间的影响（GB8076-2008）标准型缓凝型早强型1.减水剂按对含气量的影响引气型非引气型分类技术经济效果减少混凝土拌合物的用水量，提高混凝土的强度。提高混凝土拌合物的流动性。节约水泥。改善混凝土拌合物的性能。可以减少混凝土拌合物的泌水、离析现象；延缓拌合物的凝结时间；减缓水泥水化放热速度；显著提高混凝土硬化后的抗渗性和抗冻性。组别水泥用量（kg／m3）W/C坍落度（mm）fcu,k

(MPa)基准混凝土（不掺减水剂）3000.625037提高流动性3000.6210038提高强度3000.565046节约水泥2700.625037.5作用机理常用减水剂（1）木质素系减水剂（M型）普通减水剂，主要使用木质素磺酸钙（木钙），属于阴离子表面活性剂。其适宜掺量为0.2～0.3％，减水率10％左右。对混凝土有缓凝作用，一般缓凝１～３ｈ。（2）萘系减水剂高效减水剂，其主要成分为β一萘磺酸盐甲醛缩合物，属阴离子表面活性剂。NNO、NF、FDN、UNF、MF、建Ⅰ型等。

适宜掺量为0.5％～1.0％，其减水率较大，为10％～25%增强效果显著，缓凝性很小，大多为非引气型。常用减水剂（3）树脂类减水剂为水溶性树脂，主要为磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂，简称密胺树脂减水剂，为阴离子表面活性剂。我国产品有SM树脂减水剂，为非引气型早强高效减水剂，其各项功能与效果均比萘系减水剂还好。SM适宜掺量为0.5％～2.0％，减水率达20％～27％。（4）聚羧酸减水剂高性能减水剂。聚羧酸类减水剂是一种分子结构为含羧基接枝共聚物的表面活性剂，分为聚酯型和聚醚型。是目前世界上最前沿、科技含量最高、应用前景最好、综合性能最优的一种减水剂。

适宜掺量0.12％～0.24％，减水率25％以上。2早强剂早强剂是指能显著提高混凝土早期强度，而不明显影响后期强度的外加剂，分为无机盐类，有机物类和矿物类等。加速水泥的水化和硬化缩短养护期加快施工进度定义——可广泛应用于冬季施工紧急抢修工程工期要求紧的工程——举例早强剂可以使C20混凝土在16小时内达到拆模强度（1.5MPa）36小时达到在上面安装楼板的强度（3.0MPa），从而加快施工进度2早强剂应用

——CaCl2是应用最广的品种效果好价格低使用方便1）性能—提高早强掺加0.5-1%氯盐类早强剂2-3d强度能够提高50-100%7d强度提高20-40%

2早强剂典型类型水化氯铝酸钙早期析出形成骨架CH浓度降低加速水化提高早期强度加速浆体结构的形成早强机理当硫酸盐掺量为1－1.5％时，混凝土强度达到设计强度70％的时间缩短50％。1）性能－提高早期强度

——硫酸钠是应用最广的品种典型类型2）早强机理2早强剂早强机理Na2SO4+Ca(OH)2+H2ONaOH+CaSO4·2H2OC3AAft形成骨架加速水化加速浆体结构的形成提高早期强度3引气剂定义指在混凝土拌和物中引入小气泡的物质。它是憎水性表面活性物质，减小表面张力，能定向吸附于气泡表面，使混合搅拌过程中进入的空气形成不易破裂、微小、独立且均匀分布的气泡。性能降低混凝土强度提高和易性提高耐久性3引气剂连通的孔隙引气剂封闭的孔隙这类外加剂常用于有冻融循环的环境中。在混凝土结构中不可避免地降低其强度。应用常用引气剂

松香皂和松香热聚物等掺量为0.005%-0.012%

引入D=0.05-1.25mm的气泡使混凝土含气量达到2%-6%3引气剂定义：能延缓混凝土凝结时间，而不显著影响混凝土后期硬化的外加剂常用类型：M剂、糖蜜、柠檬酸等应用大体积混凝土工程水工工程滑模施工高温季节施工搅拌与浇筑成型时间间隔较长的工程4缓凝剂定义能使混凝土速凝，并能改善混凝土的粘结性和稳定性的外加剂。无机盐类速凝剂按其主要成分大致可分为三类：以铝酸钠为主要成分以铝酸钙为主要成分以硅酸盐为主要成分5速凝剂常用品种红星Ⅰ型2.5%-4%711型2.5%-3.5%应用喷射混凝土、堵漏工程等性能初凝时间为5min终凝时间为10min在1小时内形成强度1天强度提高2-3倍28天强度约为不掺时的80%-90%5速凝剂6膨胀剂定义能使混凝土产生补偿收缩或微膨胀的外加剂711型2.5%-3.5%常用品种U型膨胀剂等性能掺量10%-15%，抗渗性提高定义：使混凝土在负温下正常硬化的外加剂。起降低冰点、防冻、增进早强的作用常用品种

NaNO2和Ca(NO2)2

掺1%-8%降低冰点、早强、阻锈

CaCl2和NaCl掺0.5%-1%

工程上使用的都是复合防冻剂，由防冻、早强、减水组分甚至引气组分复合，以提高防冻效果。6防冻剂某工程队于7月份在湖南某工地施工，经现场试验确定了一个掺木质素磺酸钠的混凝土配方，经使用1个月情况均正常。该工程后因资金问题暂停5个月，随后继续使用原混凝土配方开工。发觉混凝土的凝结时间明显延长，影响了工程进度。请分析原因，并提出解决办法。案例分析答：因木质素磺酸盐有缓凝作用，7～8月份气温较高，水泥水化速度快，适当的缓凝作用是有益的。但到冬季，气温明显下降，故凝结时间就大为延长，解决的办法可考虑改换早强型减水剂或适当减少减水剂用量。分析：小结混凝土的定义胶凝材料、骨料、水、外加剂混凝土的分类胶凝材料，强度，表观密度等水泥混凝土的组成水泥：选择骨料：有害杂质，级配，粗细水：选择外加剂：定义，分类，减水剂技术经济效果1.两种砂子，如果细度模数相同，则它们的级配_______。

A.必然相同B.必然不同C.不一定相同D.相同2.配制混凝土用砂的要求是尽量采用_______的砂。

A.空隙率小、总表面积大B.总表面积小、空隙率大

C.总表面积大D.空隙率和总表面积均较小3.配制水泥混凝土宜优先选用_______。

A.Ⅰ区粗砂B.Ⅱ区中砂C.Ⅲ区细砂D.细砂4.冬期施工的混凝土应优选_______水泥配制。

A.矿渣B.火山灰C.粉煤灰D.硅酸盐课堂练习§5.3新拌混凝土的和易性新拌混凝土硬化前的混凝土，又称混凝土拌合物和易性混凝土拌合物易于施工操作，并且获得均匀密实的混凝土的性质概念Fig.5.3.1ConcreteinConstruction新拌混凝土硬化前的混凝土，又称混凝土拌合物和易性混凝土拌合物易于施工操作，并且获得均匀密实的混凝土的性质新拌混凝土的和易性Fig.5.3.1ConcreteinConstruction概念新拌混凝土的和易性决定了混凝土是否能正常施工，以满足硬化后的性能要求不同的混凝土工程对和易性有不同的要求重要性新拌混凝土的和易性和易性的综合含义流动性+粘聚性+保水性+捣实性=和易性和易性流动性拌合物在自重或外力作用下产生流动,均匀、密实地填充模板的性能粘聚性施工过程中各种组成材料之间有一定的粘聚力,不致产生离析或分层现象.离析:由于密度和粒径不同,在外力作用下组成材料的分离析出的现象分层:层状离析离析和分层使混凝土不均匀，影响硬化后的性能保水性混凝土在施工过程中有一定的保持水分的能力,不致产生严重的泌水现象泌水水分从浆中分离出来,上浮至表面的现象。危害泌水通道或水囊－影响强度和耐久性沉降(由于泌水使表面下降的现象)－沉降龟裂浮浆妨碍与继续浇注的混凝土的粘结,必须去除浮浆捣实性混凝土拌合物易于振捣密实、排除所有被夹带空气的性质。和易性请点击右键选择“播放”观看Flash动画Harm泌水通道浮浆沉降耐久性降低混凝土裂纹降低粘结性指标定量测定坍落度值定性判断粘聚性和保水性适用范围Dmax≯40mm坍落度≮10mm和易性测试坍落度试验和易性可采用坍落度试验和维勃稠度试验二种方法进行测试坍落度=筒高－塌落后拌合物的最高点(mmorcm)坍落度试验一测二敲三看和易性测试和易性分析和判断流动性坍落度大→流动性大粘聚性－用捣棒在的拌合物的侧面轻轻敲打，出现图示的三种情况真实坍落→粘聚性好沿斜面下滑或骨料外露→粘聚性差崩裂保水性－观察稀浆析出

较多的稀浆析出→保水性差无稀浆析出→保水性好和易性测试试验方法将拌合物装入坍落度筒内,移开漏斗,把透明圆盘转至拌合物顶面,与之接触,开动振动台,计时,透明圆盘表面刚被水泥浆布满时,停止计时,记录的时间－维勃稠度值适用范围:Dmax≯40mm维勃稠度5-30s之间干硬性或低塑性混凝土和易性测试维勃稠度试验维勃稠度试验改进的维勃稠度试验适用于碾压混凝土透明圆盘上增加8700g配重，记录灰浆布满圆盘的时间及试样下沉量。前者为“改进的维勃稠度值”，后者用于计算碾压混凝土拌合物的压实度。和易性测试ThinCompositeLowVebeConsistometerGreatMobilityHighVebeConsistometerThickCompositeSmallMobility分析和判断维勃稠度值小→拌合物稀→流动性大维勃稠度值大→拌合物稠→流动性小

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在不影响施工操作和保证密实成型的前提下,应尽量选择较小的流动性。总原则选择根据构件截面的大小、捣实方法和钢筋疏密等条件确定选择与分类Example举例选择与分类当构件截面尺寸较小、人工捣实、钢筋较密时,坍落度选大些;反之,选小些和易性的影响因素1.组成材料及其用量之间的关系（内因）

①水泥浆数量②单位用水量③水灰比④砂率⑤水泥的品种和骨料的性质⑥外加剂、掺合料2.施工环境的温度、湿度等（外因）水泥水①砂石子外加剂④水泥浆①骨料②混凝土拌合物③水灰比(水泥浆稠度)－当水泥用量一定时水灰比小→混凝土干→坍落度小→不易密实成型；水灰比过小→崩溃→粘聚性差→硬化后混凝土的强度及耐久性降低水灰比大→混凝土稀→坍落度大→易离析、分层、泌水→硬化后强度及耐久性降低水灰比合适→拌合物能均匀且密实成型必须根据混凝土的强度和耐久性的要求来选择W/CW/C的影响水泥浆数量(用水量或浆/集比)－W/C一定水泥浆多→流动性大;过多→流浆→粘聚性差→影响硬化后的性质水泥浆数量少→流动性小→不密实；过少崩溃→粘聚性差→影响硬化后的性质水泥浆数量适量→满足流动性的要求且有较好的粘聚性和保水性根据施工要求的坍落度选择水泥浆数量的影响问题：水泥浆用量越多越好吗？

解答：

NO；增加水泥浆用量，就增加了骨料表面包裹层的厚度，增大了润滑作用，这有利于拌和物的和易性；但水泥浆过多，超过了骨料表面包裹层所需的量，则不仅使拌和物的流动性无明显增加，而且会出现流淌和泌水现象，同时会造成水泥浆的浪费，是不利的。

用水量的影响每立方米混凝土的用水量——单位用水量，它确定了混凝土拌和物的流动性。当水泥用量一定时，增加用水量，水灰比增加，坍落度增大。当水灰比一定时，增加用水量，就必须同时增加水泥用量——水泥浆用量增加，则坍落度增大。初始坍落度(mm)用水量(kg/m3)初始自由水量对混凝土拌合物初始坍落度的影响基本理论恒定用水量法则：

当粗、细骨料的种类和比例一定时，即使水泥用量有适当变化(±50～100kg/m3)，只要单位用水量不变，混凝土拌和物的坍落度可以基本保持不变，即要使混凝土拌和物获得一定值的坍落度，其所需的单位用水量是一个恒定值。实际应用意义？

它是混凝土配合比设计时，确定单位用水量的理论依据。变动水灰比，就可以配制出强度不同而坍落度相近的混凝土。砂率Sp指混凝土中砂的质量占砂石总量的比例Sp=S/(S+G)当W和C一定时，Sp决定了骨料的空隙率和总表面积砂率过小→砂浆数量不足→对骨料的润滑作用差→流动性差且易离析砂率过大→总表面积大→水泥浆多用于包裹砂子及填空→润滑作用小→流动性小砂率Sp的影响在W和C一定时,使混凝土拌合物获得最大的流动性，且保持良好的粘聚性和保水性的砂率。合理砂率合理砂率保持混凝土拌合物的坍落度一定的条件下，使水泥用量最低的砂率。

Sp的选择根据试验和经验选择，选择原则:在保证拌合物不离析,又能捣实的条件下,Sp应尽可能小些石子的大，且级配好，表面光滑，则Sp可小些砂较细,Sp小些W/C小，水泥浆稠，Sp小些大流动性，Sp应大些（避免离析）有抗渗要求时，Sp应大些LowslumpHighslumpIncreasethecementpastewithfixedW/CIncreasetheuseofaggregateswithfixedSp如何调节和易性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；粘聚性不良，可适当提高砂率。保水性不良，可适当提高砂率。颗粒形状与表面特征级配最大粒径骨料的影响和易性的影响因素GravelorPitSandCoarsetexture,multi-angleLowmobilityScreeSmoothandRoundHighmobility颗粒形状与表面特征碎石或山砂的表面粗糙、多棱角→流动性差卵石或河砂的表面光滑、圆润→流动性好Largevoidage(Wiscertain)PropersizedistributionSmallvoidage(Wiscertain)HighmobilityPoorsizedistributionPoormobility级配级配好→水泥浆一定时，空隙小→流动性好级配差→水泥浆一定时，空隙大→流动性差LargeparticlesizeSmallsurfacearea(cementpasteiscertain)HighmobilityInfluenceofaggregates最大粒径DmaxDmax大→水泥浆一定时，表面积小→流动性好水泥品种与外加剂

采用P.Ⅰ、P.Ⅱ、P.O拌制的砼流动性较好采用P.S、P.F、P.P拌制的砼流动性较小

P.S的保水性较差，拌制的砼易泌水掺加适量外加剂，在较低W/C或较低用水量下仍能获得很高的流动性，且粘聚性和保水性得以改善含气量

含气量↑，浆体量↑滚珠作用，流动性↑气泡封闭，砼稳定性↑，粘聚性、保水性好MobilitydecreasesaccordinglyHydrationVaporizationWater

absorbedbyaggregates

Time时间的影响时间延长→水化作用+水分蒸发+骨料吸水→流动性↓时间与坍落度的关系如图5.3.5的所示施工中,测坍落度在混凝土拌合物拌好15分钟内进行环境因素的影响SlumpTimeTimeFig.5.3.5RelationshipbetweenSlumpandTime时间的影响温度升高→流动性↓温度与坍落度的关系如图5.3.6的所示施工中为了保证一定的工作性,必须注意环境温度的影响,夏季混凝土拌合物用水量>冬季用水量.SlumpTemperatureFig.5.3.6RelationshipbetweenSlumpandTemperature温度的影响环境因素的影响提高和易性的措施当坍落度偏小时，保持W/C

不变，增加水泥浆的数量当坍落度偏大时，保持Sp

不变，增加砂石的数量选择合理Sp改善骨料级配选择较大粒径的骨料采用添加剂请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。

案例分析1分析答案空洞位置局部放大

混凝土横梁空洞分析：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。反之，若构件截面尺寸较大，或钢筋较疏，或采用机械振捣，则坍落度可选择小一些。

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。

案例分析2分析答案分析：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。和易性的概念便于施工的各种性能和易性的含义流动性，粘聚性，保水性和易性的测定坍落度法，维勃稠度小结和易性的影响因素组成材料，环境因素和易性的提高措施合理Sp，骨料级配，粗细，添加剂1、水泥强度等级的选择,应与混凝土的设计强度等级相适应2、砂率越小，混凝土拌和物流动性越大。3、细度模数越大,砂越粗4、砼的流动性都可用坍落度实验测定,并以坍落度表示5、砼流动性不足,增加加水量即可解决课堂练习是否是否是否是否是否6、普通混凝土用砂应选择（

）较好。空隙率小尽可能粗越粗越好在空隙率小的条件下尽可能粗7、混凝土的水灰比值在一定范围内越大，则其强度（）。

越低越高

不变无影响8、普通混凝土用砂的细度模数范围为（

）。

3.7～3.13.7～2.33.7～1.63.7～0.79、混凝土的砂率越大，则混凝土的流动性越（

）。

越差越好不变不一定10、提高混凝土拌合物的流动性，可采取的措施是（

）。增加单位用水量提高砂率增大水灰比在保持水灰比一定的条件下，同时增加水泥用量和用水量

CBADBCDABDCABCAABCD课堂练习D某实验室设计C30混凝土，采用以下材料：水泥，鼎新P.O42.5，实测密度3020kg/m3，28d实测强度为45.6MPa；砂，正定河砂，细度模数2.7，表观密度2650kg/m3；石子，鹿泉碎石，5~31.5mm，表观密度2700kg/m3；水，自来水。已知1m3混凝土各材料用量为：水泥350kg，砂660kg，石子1140kg，水210kg。试求：(1).试拌20L，各材料用量分别为多少？(2).试拌发现流动性不足，现场加入水泥0.35kg和水0.21kg后和易性良好，此时实测混凝土拌合物表观密度2400kg/m3，求调整后1m3混凝土各材料用量？课堂练习解：（1）试拌20L，各材料用量分别为：

水泥：C=350*20/1000=7.0kg

砂：S=660*20/1000=13.2kg

石子：G=1140*20/1000=22.8kg

水：W=210*20/1000=4.2kg（2）调整后各材料用量分别为：

水泥：C’=7.0+0.35=7.35kg

砂：S’=13.2kg

石子：G’=22.8kg

水：W’=4.2+0.21=4.41kg

各材料总用量为：7.35+13.2+22.8+4.41=47.76kg课堂练习∴调整后1m3混凝土各材料用量：

水泥：C=7.35/47.76*2400=369kg；

砂：S=13.2/47.76*2400=663kg；

石子：G=22.8/47.76*2400=1146kg；

水：W=4.41/47.76*2400=222kg。§5.4混凝土的力学性能5.4.1破坏机理5.4.2混凝土的力学性能

受力变形和破坏过程：受压破坏形式初始裂纹单轴静力受压破坏过程5.4.1破坏机理混凝土受压破坏形式破坏形式原因可能性水泥石破坏水泥等级低造成经常出现粘结面(界面)破坏由于表面裂缝经常出现粗骨料破坏正常情况下，

f岩石>fcu,很少出现表1受力破坏形式，原因及可能性分析

在压力作用下混凝土破坏有三种破坏形式：破坏类型，原因和可能性分析如表1和图1所示。由于混凝土界面初始裂纹的存在，界面破坏经常发生。初始裂纹是指混凝土受力前，粗骨料与砂浆界面等部位已有裂纹。图2初始裂纹示意图初始裂纹受压破坏过程

机理混凝土在外力作用下,内部产生变形，变形增大,裂纹扩展,连通,使结构破坏。变形曲线5.4.2混凝土的力学性能混凝土强度劈裂抗拉强度抗剪强度抗压强度抗弯拉强度轴心抗压强度立方体抗压强度定义:将新拌混凝土制成边长为150ｍｍ的立方体

试件，在标准养护条件（温度20±2℃，相对湿度95％以上）下，养护至28ｄ龄期，按照标准的试验方法测定的抗压强度，称为混凝土方体抗压强度,简称立方体抗压强度。代表符号:fcu1.混凝土立方体抗压强度①试件

非标准试件:返回图3边长150mm的立方体试件200mm200mm100mm100mm150mm150mm

标

准

试

件:图4边长100mm、200mm的立方体试件换算系数：0.95换算系数：1.05骨料最大粒径（mm）试件尺寸（mm）换算系数30100×100×1000.9540150×150×150160200×200×2001.05试件的选取可依据粗骨料的最大粒径来定：

标准养护：蒸压养护:同条件养护：

把混凝土试件放在与工程环境相同的条件下进行的养护在自然条件下进行的养护蒸汽养护：②养护条件（养护的温度和湿度）自然养护：

加速养护温度２０±2℃，相对湿度95％以上（定期洒水）在大于1atm、大于100℃的蒸汽中进行养护在1atm、100℃以下的蒸汽中进行的养护

标准龄期：28天③龄期图5强度随龄期的变化强度龄期/d28147365规律:

试件湿度：

加载速度：返回表面擦干，即可测定

0.3～1.0MPa/s＜C30：0.3～0.5MPa/sC30~C60：0.5～0.8MPa/s＞C60：0.8～1.0MPa/s④试验方法

平均值：中间值：无代表值：举例:⑤立方体抗压强度代表值取值定义:一组（三个）试件抗压强度测定值的算术平均值

或中间值。三个标准立方体试件的抗压强度分别为22MPa、23MPa和21MPa，此时,

则:立方体抗压强度代表值=(22+23+21)/3=22MPa

；22MPa、23MPa

和10MPa，此时,

则:立方体抗压强度代表值=22MPa；22MPa、43MPa

和10MPa

？例:⑥立方体抗压强度标准值

立方体抗压强度标准值是具有不低于９５％强度保证率的立方体抗压强度值。代表符号：fcu,k图6强度的正态分布图P（t）＝95%t0tψ(l)如何求得立方体抗压强度标准值的？例如：一组试件的立方体抗压强度值分别为32.1,37.5,35.1,38.2,40.2,29.5,43.1,42.3,40.6,30.2,32.5,37.4,38.1,37.4,36.4,33.8,35.8,36.2,37.9,39.2(MPa)

，共有20个数据。

用比较法可得其抗压强度标准值30.2MPa;

因为20个数据中，小于30.2MPa的只有一个

29.5MPa，百分率为5％。十二个强度等级：

C40表示混凝土立方体抗压强度标准值

fcu，k＝40ＭＰa，也即对所成型混凝土，其强度高于40ＭＰa的概率大于95％。

表示方法：Ｃ＋fcu，k

C7.5、Ｃ10、Ｃ15、C20、C25、C30、Ｃ35、C40、C45、C50、C55、Ｃ60

举

例：⑦强度等级定义：将新拌混凝土制成150×150×300mm的棱柱体试件，在标准养护条件下，养护至28ｄ龄期，按照标准的试验方法测定其抗压强度，此值称为轴心抗压强度。代表符号：fcp2混凝土轴心抗压强度①试件标

准

试

件：非标

准

试

件：300mm100mm100mm图8100×100×200mm、200×200×400mm的棱柱体200mm400mm200mm换算系数：1.05

在fcu

=10-55ＭＰa时，②fcu和fcp的关系fcp≈（0.7-0.8）fcu图7150×150×300mm的棱柱体3000mm150mm150mm换算系数：0.95原理在试件的两个相对的表面素线上作用着均匀分布的压应力，这样就能够在外力作用的竖向平面内产生均布拉伸应力。该力可据弹性理论计算得出。公式

P—破坏荷载,NA—试件的劈裂面面积,mm²

劈裂抗拉试验示意图3混凝土劈裂抗拉强度劈裂抗拉强度实验4混凝土抗折强度道路路面或机场跑道用混凝土，是以抗弯拉强度（或称抗折强度）为主要设计指标。水泥混凝土的抗弯强度试验是以标准方法制备成150mm×150mm×550mm的梁形试件，在标准条件下养护28ｄ后，按三分点加荷，测定其抗弯强度（fcf

），按下式计算：

如为跨中单点加荷得到的抗折强度，按断裂力学推导应乘以折算系数0.85。混凝土抗折强度试验5混凝土强度分布特征（1）、混凝土的质量控制

1.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.混凝土生产过程中的控制，包括控制称量、搅拌、运输、浇筑、振捣及养护等项内容。

3.混凝土生产后的合格性控制。包括批量划分，确定批取样数，确定检测方法和验收界限等项内容。（2）、混凝土质量评定的数理统计方法A.混凝土强度概率的正态分布特点:曲线以平均强度为对称轴,曲线与横轴之间的面积和为100%.B.强度平均值注意:平均值只反应混凝土强度总体强度水平,不能说明强度波动的大小.C.标准差注意:标准差σ小,正态颁布曲线窄而高,说明强度分布集中，混凝土质量均匀性好；反之，混凝土的施工控制质量较差。D.变异系数由于σ随强度等级的提高而增大，当混凝土强度不同时,可采用Ｃv作为评定混凝土质量均匀性的指标。Ｃv↓，表示混凝土质量↑Ｃv↑，则表示混凝土质量↓。E.强度保证率由于混凝土强度保证率是指混凝土强度总体中大于设计强度等级的概率P

水泥强度等级

水灰比骨料的影响养护条件试验条件5强度的影响因素

强度理论宏观力学理论：细观力学理论：水泥石相骨料相界面过渡区相硬化混凝土结构混凝土是一个均质各相同性的材料。混凝土并非均质体，各组成相对混凝土的强度都有影响。水泥强度等级水泥等级提高水泥石强度提高混凝土强度提高

与骨料的粘结强度提高水泥强度等级对混凝土强度是很重要的一个因素。配合比相同时，水泥强度等级提高，水泥石本身的强度及与骨料的粘结强度高，混凝土的强度高。正常水泥水化仅需水泥用量23%的水量(W/C=0.23)。为了使混凝土拌合物有较好的流动性，加入的拌合水量一般为水泥量的40～70%。(W/C=0.4～0.7)多余的水分在混凝土中留下了许多孔隙，使混凝土的实际受力面积下降。形成应力集中。混凝土强度降低。说明：水灰比水泥品种及强度等级均相同的情况下，混凝土的强度取决于W/C。

I．W/C在一定范围内(混凝土密实成型)，W/C降低，

抗压强度增大。II.当W/C过小(不能密实成型)W/C降低，孔隙率升高，强度降低。混凝土强度公式fcu—混凝土28d抗压强度（MPa)fce—水泥的28d实测强度；fce,c

－水泥强度等级；γc—水泥的富裕系数；A、B—经验系数，与骨料的种类有关。

AB碎石0.530.20卵石0.490.13骨料表面特征粒径粗骨料强度颗粒形状粗骨料的强度裂纹扩展至骨料时绕界面而过骨料强度高混凝土强度高Dmax对普通混凝土的影响小对于高强混凝土,Dmax

提高，则

强度降低。(尺寸效应)Dmax强度尺寸效应粗骨料的粒径碎石形状不规则，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。针片状颗粒强度低，空隙率大，表面积大。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。随针片状颗粒含量增高，混凝土强度降低。粗骨料的表面特征与颗粒形状强度，温度和混凝土保持潮湿的日期的关系如动画，图5.4.8和图5.4.9。养护条件温度对强度的影响fcu203040100龄期没有冻结增长1天后冻结增长7天后冻结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。28365龄期(d)200406080100120140长期保持潮湿保持潮湿14天保持潮湿7天保持潮湿3天保持潮湿1天混凝土强度和养护时间之间的关系

f28(%)养护条件混凝土强度受到水泥水化程度和速度的影响，而这又受到湿度和温度的影响。温度越高，水泥的水化速度越快，混凝土强度越高。湿度越大，水泥水化程度越高。温度水泥水化速度混凝土强度湿度水泥水化速度混凝土强度养护条件抗压强度和龄期的关系龄期适用范围对数公式f28=fn

×(lg28/lgn)fn—混凝土n天的强度f28—混凝土28天强度标准条件养护32.5—42.5级的P.O(n>3)龄期混凝土强度影响因素操作含水状态实验设备形状尺寸试验条件试验条件环箍效应尺寸效应试验条件环箍效应混凝土试件受轴向压力作用压力机压板横向变形小于混凝土横向变形故混凝土试件在与压板的接触面上受到向内的约束力此力在范围内有效使混凝土强度提高。试件被破坏后上、下部各呈一个较完整的棱锥体。环箍效应骨料Dmax（mm）试件尺寸（mm）环箍效应强度换算系数≤60≤40≤31.5200150100弱偏低

强偏高1.051.000.95尺寸效应

表5.4.3试件尺寸对混凝土强度的影响影响强度诸因素的综合示意图混凝土的强度试件的参数试件尺寸试件形状试件湿度加荷参数加荷速度组成各相的强度水泥石的强度水泥强度等级水灰比养护温度、湿度养护时间

骨料的强度过渡区的强度水泥强度等级水灰比骨料的特征养护温度、湿度养护时间

采用高强度等级的水泥和快硬早强水泥。降低水灰比，提高混凝土密实度。掺外加剂及掺合料:代表混凝土的发展方向。

湿热处理：可提高效率,节约场地提高强度采用机械搅拌和振捣：强力搅拌,高频振捣等工艺.

对干硬性混凝土(多用于预制构件或条件好的工地)：强力振捣。其强度=1.4～1.8普通混凝土强度。6提高混凝土强度的措施Sum:如何使得混凝土具有所需的强度三条技术途径：原材料的选择配合比设计浇灌和养护水泥品种与强度等级骨料品种、粒径、级配外加剂水灰比砂率用水量或胶凝材料量温度湿度时间案例分析

某小学1988年建砖混结构校舍，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。

大梁断裂图片

分析：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。某混凝土试件在7天时测得抗压强度值分别为254kN、261kN、248kN，试件为边长100mm的立方体，计算其抗压强度代表值。课堂练习解答1.该混凝土7d强度为

254×1000÷（100×100）×0.95=24.1MPa；

261×1000÷（100×100）×0.95=24.8MPa；

248×1000÷（100×100）×0.95=23.6MPa。解答2.∵｜24.1-23.6｜÷24.1×100%=2.4%＜15%

｜24.1-24.8｜÷24.1×100%=2.8%＜15%∴该混凝土7d的抗压强度代表值为

fcu,7=(24.1+23.6+24.8)÷3=24.2MPa小结混凝土的破坏过程裂纹发生、发展、连续混凝土的强度概念抗压强度，强度标准值强度等级等其他强度轴心抗压强度，抗拉强度及抗折强度强度影响因素水泥强度，W/C，骨料，养护及龄期，测试条件等§5.5混凝土的变形变形性能荷载作用下非荷载作用下徐变弹-塑性变形化学变形干湿变形塑性收缩温度变形5.5.1非荷载下的变形混凝土在非荷载作用下的变形主要有:化学收缩温度变形干湿变形塑性收缩混凝土在硬化过程中，由于水泥水化产物的体积小于反应物（水和水泥）的体积，引起混凝土产生收缩主要在早期(40d内)，以后逐渐稳定不可逆变形量：0.004-0.1mm/m1.化学收缩

原因：数值：

危害：防裂措施：大体积砼→水化热→内外温差开裂①低热中热硅酸盐水泥、掺混合材的水泥②减少水泥用量、用活性掺合料③外加剂——缓凝剂、减水剂④人工降温——原料、混凝土⑤混凝土表面保温。0.01mm/m℃热胀冷缩2.温度变形定义：湿度变化所引起的混凝土体积变形——湿胀干缩，主要原因是水泥石中的凝胶水和毛细孔水的变化引起的。水泥石和混凝土的收缩行为水泥石在水中连续浸泡，产生相当小的连续膨胀；第1次干燥时，收缩最大，其收缩值有部分是不可逆的，即再次吸水不能恢复。试验证明：相对湿度为70%的空气中的收缩值为水中膨胀值的6倍，相对湿度为50%，为8倍。混凝土的湿胀干缩变形重要的是干缩变形(0.5~0.9mm/m)，因此在约束下的收缩将导致混凝土开裂。连续浸泡下的湿胀不可逆收缩可逆收缩应变膨胀收缩第1次干燥时间水泥石或混凝土在干湿循环下的变形行为3.干湿变形干燥收缩的危害路面板、桥面板、机场道面、停车场等暴露面积大且厚度较小的结构物干缩最为显著；当混凝土的干燥收缩受到约束时，将导致裂缝，影响混凝土的强度和耐久性。混凝土干缩的影响因素混凝土组成与配合比混凝土的干缩小于水泥石，因此，骨料体积含量越大，干缩越小：

c＝

p

(1-Vg)n(n＝1.2~1.7)水泥用量水灰比一定时，水泥用量越多，干缩越大；用水量水泥用量一定时，用水量越多，干缩越大。水泥种类与细度细度越细，干缩较大。良好养护可以减小收缩构件几何尺寸和形状表面积与体积比值越大，收缩越大；湿度扩散的路径越长，收缩速率越低。骨料的体积百分数(%)干缩值比骨料体积含量对混凝土干缩的影响普通混凝土范围4.塑性收缩(1)混凝土表面出现泌水现象(2)表面失水速率超过泌水的上升速率，产生毛细管负压(3)新拌混凝土表面会迅速干燥而产生塑性收缩ConcreteBase(4)混凝土不足以抵抗因收缩而产生的拉应力时，混凝土表面就会开裂。混凝土变形硬化前硬化后化学收缩受热膨胀非荷载作用下的变形塑性收缩化学收缩温度变形干燥收缩5.5.2荷载作用下的变形1.弹塑性变形2.弹性模量塑性原因──内部裂缝扩展Eagg、Ecem→EconEagg＞Econ＞Ecem(1.75～3.60)×104MPa(2)混凝土的弹性模量弹性模量E：静力弹性模量与动荷载弹性模量混凝土的应力－应变行为不完全遵循虎克定律，

－

曲线是非线性的，所以，混凝土的弹性模量不是一个恒定值。为了工程设计，故常对应力~应变曲线的初始阶段作近似直线处理，有三种处理方式：原点切线弹性模量Eo=tan

1；切线弹性模量Et=tan

3；割线弹性模量Eh=tan

2。原点切线

1

2割线

3切线难以准确测量，应力水平很低，实用意义小。

我国现行标准指定以应力

=1/3fcp时的加荷割线弹性模量定义为混凝土的弹性模量Eh——静力弹性模量。只适用于切点处荷载变化很小的范围内，工程意义也不大混凝土弹性模量影响因素混凝土是多物相复合材料，因此，其弹性行为取决于各个相的弹性行为：未水化的水泥颗粒水化物凝胶水粗骨料细骨料混凝土的弹性模量取决于下列4个要素：水泥石的弹性模量Ep；骨料的弹性模量Ea；骨料的体积含量(或水泥石的体积含量)Vg。界面过渡区特性水泥石骨料基体相分散相3.混凝土的徐变什么是徐变？

在持续（恒定）荷载作用下，混凝土产生随时间而增加的变形称为徐变。徐变曲线特征：加上恒定荷载时，混凝土立即产生瞬时弹性变形，随后，徐变随时间增加较快，然后逐渐减慢。卸荷后，一部分变形可恢复，称为弹性恢复；其后将有一个随时间而减小的应变恢复称为徐变恢复；最后残留下来的变形成为不可逆徐变。徐变恢复加荷后的时间(天)弹性恢复不可恢复弹性变形徐变变形卸荷徐变产生的机理：水泥石中的水化物凝胶颗粒之间的粘性流动和剪切滑移；在荷载作用下，凝胶体内的吸附水被挤出；骨料的延后弹性变形；过渡区裂缝的扩展或产生。加荷后，水泥石首先变形，骨料上的应力增大，骨料产生弹性变形——延后弹性变形不利：徐变会引起混凝土构件的预应力损失，据统计，我国几十年来生产的构件预应力损失达30～50%；混凝土构件会产生随时间变化的挠度或变形。有利徐变会使温度或其他收缩变形受约束时产生的应力减小；降低结构应力集中区和因基础不均匀沉陷引起局部应力的结构中的应力峰值。徐变的影响：

西太平洋Caroline群岛上的一座桥梁(主跨为241m)，由于徐变使跨中向下挠曲，加铺的桥面板进一步加剧徐变，使该桥在建成不到20年后坍塌(1996年)。影响徐变的因素：

湿含量：混凝土中的湿含量降低，徐变减小；环境湿度：湿度降低，徐变增大；温度：温度升高，徐变增大；骨料用量：体积含量增加，徐变减小；骨料的特性：泊松比和弹性模量，弹模越大，徐变越小；水灰比与龄期：水灰比增大，徐变增大；水泥用量：水灰比一定，水泥用量增加，徐变增加；荷载应力水平：荷载越大，徐变会越大。骨料的体积含量(%)骨料的体积含量对混凝土徐变的影响温度对混凝土徐变的影响荷载作用时间(天)加荷的应力水平对混凝土徐变的影响加荷时间(天)环境湿度对混凝土徐变的影响骨料的弹性模量对混凝土徐变的影响加荷时间(对数)

规律：

数值：原因：利：弊：①最初数月内增长较快②延续数年才趋于稳定0.3～1.5mm/m

①水泥凝胶内部结构的改变②水分的迁移趋于消除应力集中使钢筋预应力降低Summary骨料和水泥石是弹性体，而混凝土是弹塑性体或粘弹性体，在受压应力作用，既产生弹性变形，又产生塑性变形；混凝土的弹性模量不是一个常数，工程应用中，一般用割线弹性模量作为设计依据，其大小取决于水泥石和骨料的弹性模量及其相对含量，以及界面状况；在荷载长期作用下，混凝土会发生随时间增加的变形——徐变，干燥会使徐变增大；在约束条件下，混凝土发生的各种变形，可引起开裂。§5.6混凝土耐久性DURABILITYofCONCRETE概念混凝土耐久性

混凝土材料在长期使用过程中，抵抗因服役环境外部因素和材料内部原因造成的侵蚀和破坏，而保持其原有性能不变的能力。混凝土构筑物的服役寿命

混凝土构筑物受到其服役环境因素的侵蚀和破坏，导致其使用性能下降到最低设计值时，所经历的时间(年)。材料破坏所引起的结构修理和更换在整个施工预算中占有很大的比重，工业发达国家建筑工业总投资40%以上用于现有结构的修理和维护，60%以下用于新的设施图5.6.2建设投资比例耐久性的重要性钢筋混凝土桥梁的侵蚀损毁拆除前的西直门桥一座桥何以只有二十年寿命？冰岛一港口混凝土路面受盐冻剥落碱—骨料反应引起混凝土的自由变形产生网状裂缝MapCracking碱—骨料反应引起混凝土的自由变形产生网状裂缝碱—骨料反应引起的错位硫酸盐侵蚀引起的大坝破坏混凝土性能劣化的模式组成改变体积膨胀、裂缝表面开裂表面剥落溶蚀磨损结构酥松承载力下降弹性模量降低质量损失体积增长导致混凝土性能劣化的因素外部环境因素：

水、风化、冻融、化学腐蚀、磨损、气体等；材料内部原因：

碱骨料反应、体积变化、吸水性、渗透性等。混凝土内部可蒸发水的可逆性和随之引起或产生的有害作用是导致混凝土劣化的重要原因。

抗渗性抗冻性抗碳化性抗侵蚀性耐碱骨料反应本节主要内容混凝土抵抗压力水(油、液体)渗透的能力，称为抗渗性。5.6.1抗渗性抗渗性是混凝土耐久性最基本的因素对许多建筑材料来说，水是它们生产过程的重要原料之一，同时也是它们破坏过程的主要介质。水也是多数结构混凝土出现耐久性问题的核心。不仅物理劣化过程与水有关；同时作为传输侵蚀性离子的介质，水又是其化学劣化过程的一个根源。混凝土的抗渗性是反映混凝土耐久性的一个重要指标为什么混凝土会渗水

混凝土内部存在孔隙通道是其渗水的根本原因！孔隙通道包括：混凝土中可蒸发水蒸发后留下的孔道；拌合物泌水时在骨料和钢筋下方形成的水囊与水膜；混凝土各种原因引起的体积变形所产生的收缩裂缝；混凝土在荷载作用下的变形1、高孔隙率、低渗透性4、多孔、高渗透性3、多孔、低渗透性2、低孔隙率、高渗透性孔隙率、孔隙特征与渗透性的关系评价指标：抗渗标号P以28d龄期的混凝土标准试件，按标准方法进行抗渗试验，以6个试件中4个试件未出现渗水时的最大水压确定，计算式如下：

P=10H—1式中：P—抗渗标号；

H—6个试件，3个试件出现渗水时的水压力(MPa)。

5.6.1抗渗性混凝土抗渗性的影响因素混凝土的配合比水灰比胶凝材料(水泥＋矿物外加剂)用量浇注成型工艺混凝土的搅拌混凝土的震捣养护条件湿度温度龄期提高密实度、改善孔隙构造如减小W/C，加入减水剂掺加引气剂、膨胀剂掺加矿物掺合料选用级