长安大学《土木工程材料》课件-第4章混凝土(砼)

第四章混凝土(砼)concrete长安大学《土木工程材料》4.1混凝土概述由胶凝材料、水（或不加水）和骨料按适当的比例配合，拌合制成混合物，经一定时间后硬化而成的人造石材，叫做混凝土。混凝土一词源自于拉丁文术语“Concretus”——“共同生长”混凝土的概念concrete混凝土的分类1.按所用胶凝材料分水泥混凝土沥青混凝土硅酸盐混凝土聚合物胶结混凝土聚合物浸渍混凝土聚合物水泥混凝土水玻璃混凝土石膏混凝土硫磺混凝土2.按表观密度大小分重砼普通砼

。>2600kg/m³

。=2000~2500kg/m³轻砼

。<1950kg/m³轻骨料砼

。=800~1950kg/m³多孔砼

。=300~1000kg/m³大孔砼普通骨料

。=1500~1900kg/m³轻骨料

。=500~1500kg/m³3.按施工工艺分泵送混凝土喷射混凝土真空脱水混凝土造壳混凝土(裹砂混凝土)碾压混凝土压力灌浆混凝土(预埋骨料混凝土)热拌混凝土太阳能养护混凝土4.按用途分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不发火混凝土补偿收缩混凝土水下浇筑混凝土粉煤灰混凝土硅灰混凝土磨细高炉矿渣混凝土纤维混凝土5.按掺合料分6.按抗压强度分低强混凝土(抗压强度<30MPa)中强混凝土(抗压强度30~60MPa)高强混凝土(抗压强度≥60MPa)7.按每立方米水泥含量分贫混凝土(水泥用量不小于170kg)富混凝土(水泥用量不小于230kg)普通混凝土组成材料：水泥、粗细骨料、水,有时常包括适量的掺合料和外加剂。各组成材料的作用：粗细骨料起骨架作用；水泥和水组成水泥浆包裹骨料表面并填充在骨料空隙中;在混凝土拌和物中,水泥浆起润滑作用,赋予混凝土拌和物流动性,便于施工;混凝土硬化后起胶结作用,将骨料胶结成整体。混凝土生产基本工艺过程:按配合比称量各组成材料混合搅拌均匀运输浇注振捣养护4.2普通混凝土的组成材料4.2.1水泥4.2.1.1水泥品种的选择4.2.1.2水泥强度等级的选择根据工程性质、部位、施工条件、环境状况、水泥特性作出合理选择。应与混凝土设计强度等级相适应，以选择的水泥强度等级标准值为混凝土强度等级标准值1.5~2.0倍为宜。混凝土工程特点或所处环境条件优先选用可以使用不宜使用普通硅酸盐水泥1.在普通气候环境中的混凝土矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥2.在干燥环境中的混凝土普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥3.在高温度环境中或永远处在水下的混凝土复合硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥4.厚大体积的混凝土普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥普通混凝土混凝土工程特点或所处环境条件优先选用可以使用不宜使用快硬硅酸盐水泥硅酸盐水泥1.要求快硬的混凝土普通硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥2.高强(大于C40级的混凝土)硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥(标号

425号)3.严寒地区的露天混凝土，寒冷地区的处在水位升降范围内的混凝土普通硅酸盐水泥(标号

325号)普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合夺酸盐水泥4.严寒地区处在水位升降范围内的混凝土有特殊要求的混凝土矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥5.有抗渗性要求的混凝土普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥6.有耐磨性要求的混凝土硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥(标号

325)矿渣硅酸盐水泥(标号

325)火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥骨料分细骨料(砂粒径0.16～5mm之间)粗骨料(石粒径

5mm)4.2.2骨料河砂海砂山砂碎石卵石骨料总体积占混凝土体积的60%~80%。骨料质量的优劣直接影响混凝土各项性质好坏。4.2.2.1泥和泥块含量4.2.2.2有害物质含量4.2.2.3坚固性泥颗粒极细,粘附在骨料表面影响水泥石与骨料之间的胶结;泥块在混凝土中形成薄弱部分影响混凝土质量。对骨料中泥和泥块含量必须严加限制(表4.1)。

有害物质包括草根、树叶、树枝、塑料、炉渣、煤块、硫化物、硫酸盐、有机物、云母、轻物质、氯盐含量等,其含量必须符合表4.2规定。骨料按规定用硫酸钠溶液检验，经5次循环后重量损失符合表4.3规定。4.2.2.4碱活性为避免碱-骨料反应，重要工程或对骨料有怀疑时，采用化学法或长度法对骨料进行碱活性检验。级配––––骨料中不同粒径的分布情况即骨料大小颗粒的搭配情况。级配良好的骨料应使其空隙率和总表面积均最小。(a)(b)(c)骨料颗粒级配4.2.2.5级配和粗细程度粗细程度——骨料不同粒径的颗粒混在一起的平均粗细程度。相同重量的骨料，粒径小，总表面积大；粒径大，总表面积小，因而大粒径的骨料所需水泥浆量少。选择合适的骨料粗细程度能节约水泥。（1）砂的颗粒级配和粗细程度通常用筛分析方法测定砂的级配和粗细程度。筛分析方法：六种孔径的标准筛一套，500克干砂，由粗到细依次过筛，然后称得留在各筛上砂的重量，并计算出各筛上的分计筛余率和累计筛余率。分计筛余百分率：各筛上的筛余量占砂样总重量的百分率。累计筛余百分率：各筛与比该筛粗的所有筛之分计筛余百分率之和。筛孔尺寸(mm)分计筛余(%)累计筛余(%)52.501.250.630.3150.16a1a2a3a4a5a6A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6A5=a1+a2+a3+a4+a5A4=a1+a2+a3+a4A3=a1+a2+a3A2=a1+a2A1=a1累计筛余与分计筛余的关系

细度模数

f

＝Ai/100，因粒径>5mm的不属于细骨料，所以：为粗砂为中砂（配制混凝土时优先选用）为细砂砂的粗细程度用细度模数表示。砂子的级配区筛孔尺寸(mm)级配区1区2区3区累计筛余(按质量计)(%)10.0005.002.501.250.630.3150.16010~035~565~3585~7195~80100~90010~025~050~1070~4192~70100~90010~015~025~040~1685~55100~90砂按0.630mm筛孔的累计筛余百分率分成三个级配区：3区累计筛余％0204060801000.160.3150.631.252.505.0010.00过细砂区过粗砂区筛孔尺寸，mm1区2区注意：砂的细度模数不能反映其级配的优劣，细度模数相同的砂级配可以很不相同。配制混凝土时必须同时考虑砂的级配和细度模数。（2）石子的颗粒级配和最大粒径石子的级配分为连续粒级和单粒级两种。石子的级配通过筛分析试验确定，计算与砂相同。

最大粒径：骨料筛析后，骨料中公称粒级的上限称为该骨料的最大粒径dmax最大粒径的选择主要根据构件截面尺寸和施工条件b板梁cadmax<a<c<bdmax<50mm为施工方便

级配范围筛孔尺寸(圆孔筛)(mm)级配情况连续粒级公称粒级(mm)累计筛余按质量计(%)0~1595~1002.505.0010.016.020.025.031.540.050.063.080.01005~1080~1000

30~6095~1005~1690~1000~100

40~7095~1005~2090~1000~1000

95~1005~1590~10030~700~50~50

70~9095~1005~31.590~100

15~45

0~5

75~905~4095~100

30~65

0

碎石或卵石的颗粒级配范围筛孔尺寸(圆孔筛)(mm)级配情况

单粒级公称粒级(mm)累计筛余按质量计(%)85~1002.505.0010.016.020.025.031.540.050.063.080.010010~2095~1000~150

16~31.595~10085~100

0~10

95~10020~4095~10080~1000

0

31.5~6395~1000~575~100

0~100

40~80

95~100

30~600~100

碎石或卵石的颗粒级配范围

4.2.2.6骨料的形状和表面特征骨料颗粒形状近似球状或立方体形且表面光滑时,对混凝土流动性有利,但表面光滑时与水泥石粘结较差.对配制流动性要求高的混凝土宜选用卵石,对强度要求高的混凝土宜选用碎石。石子必须限制其针、片状颗粒含量。针状颗粒：长度大于该颗粒所属粒级平均粒径（该粒级上、下限粒径的平均值）的2.4倍者。片状颗粒：厚度小于平均粒径0.4倍者。4.2.2.7强度

抗压强度测定：用555cm试件在水饱和状态下进行抗压试验，测定其极限抗压强度值。一般在混凝土强度等级大于C60时测定。

压碎指标测定：

200KN石子d=10~20mm，加压后用孔径为2.5mm的筛子筛析粗骨料强度。碎石用抗压强度和压碎指标值表示，卵石用压碎指标值表示。4.2.3混凝土用水能饮用的水和清洁的天然水。酸碱度、不溶物、可溶物、氯化物、硫酸盐、硫化物等都有一定的含量限值。海水不得拌制钢筋混凝土、预应力混凝土和有饰面要求的混凝土。4.2.4外加剂外加剂：在拌制混凝土过程中掺入、用以改善混凝土性能的物质。掺量一般不超过水泥重量的5%。

分类：改善混凝土拌合物流变性能的外加剂；调节混凝土凝结时间和硬化性能的外加剂；改善混凝土耐久性的外加剂；提供特殊性能的外加剂。4.2.4.1减水剂4.2.4.2引气剂减水剂：在混凝土拌和物坍落度基本相同条件下能减少拌和用水量的外加剂。原理：表面活性物质。在电性斥力作用下使水泥颗粒分开，将絮凝结构内的游离水释放出来。作用：不减少拌和用水量能明显提高拌和物流动性；减水而不减少水泥量时，能提高混凝土强度；减水同时适当减少水泥量则能节约水泥。引气剂：在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。一种表面活性剂。作用：改善混凝土拌和物和易性；提高混凝土抗渗性和抗冻性；使混凝土强度降低。减水剂作用简图水泥颗粒溶剂化水膜游离水电性斥力减水剂水泥颗粒水泥颗粒游离水水泥浆的絮凝结构4.2.4.3早强剂4.2.4.4缓凝剂早强剂：能加速混凝土早期强度发展的外加剂。作用：促进水泥水化和硬化，提高早期强度，缩短养护周期，加快施工进度。特别适用于冬季施工和紧急抢修工程。缓凝剂：能延缓混凝土凝结时间而不显著影响混凝土后期强度的外加剂。作用：延缓水泥水化和硬化。适用于高温季节施工混凝土、商品混凝土、分层浇筑混凝土、大体积混凝土。4.2.5掺和料混凝土掺和料是在配制混凝土拌和物过程中，直接加入的具有一定活性的矿物细粉料。主要成分为SiO2和AI2O3，绝大多数来自工业固体废渣。在碱性或兼有硫酸盐成分存在的液相条件下发生水化反应，生成具有固化特性的胶凝物质。混凝土掺和料被称为混凝土“第二胶凝材料”或辅助胶凝材料。掺和料用于混凝土中可取代水泥，节约成本，改善混凝土拌和物和硬化混凝土各项性能。可改善环境，减少二次污染，推动可持续发展的绿色混凝土。4.2.5.1粉煤灰又称飞灰，煤燃烧排放出的一种粘土类火山灰质材料。绝大多数来自火电厂。按获取工艺分：多电场收尘灰，选分机选灰，机械磨细灰。按其中氧化钙含量分：低钙灰，高钙灰。《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596—91规定了低钙粉煤灰的技术指标和分级。粉煤灰掺和料可改善混凝土拌和物和易性、可泵性和抹面性；能降低混凝土水化热；能提高混凝土抗渗性、抗化学侵蚀性，抑制碱骨料反应。广泛应用于土木、水利建筑工程以及预制混凝土制品和构件。粉煤灰混凝土早期强度有所下降，长期强度可赶上或超过不掺粉煤灰的混凝土。4.2.5.2矿渣微粉矿渣微粉是水淬粒化高炉矿渣磨细加工后形成的微粉材料。上海市地方标准规定了矿渣微粉的技术指标和分级。矿渣微粉可取代水泥，显著改善和提高混凝土的综合性能如改善和易性，降低水化热，提高抗腐蚀能力，提高后期强度。用于配制高强、高性能混凝土，也适用于中强混凝土、大体积混凝土、地下和水下混凝土。4.2.5.3硅灰硅灰是电弧冶炼硅金属或硅铁合金时的副产品，极细的球形颗粒，主要成分为无定形二氧化硅。可取代水泥节约成本，能改善混凝土拌和物的粘聚性和保水性，降低水化热，提高混凝土抗渗、抗冻和抗侵蚀能力，能大幅度提高早期和后期强度。常用硅灰配制100MPa以上的特高强混凝土。4.3新拌混凝土的和易性4.3.1和易性的概念和易性定义：混凝土硬化前在拌合、运输、浇筑、振捣过程中，不发生分层、离析、泌水等现象，获得质量均匀、成型密实混凝土的性质。和易性是一项综合技术性质，包括流动性、粘聚性和保水性三方面含义。新拌混凝土：将水泥、砂、石加水拌和的尚未凝固时的拌和物。流动性：混凝土拌合物在自重或机械振捣作用下能产生流动并均匀密实地填满模板的性能。粘聚性：混凝土拌合物在施工过程中，其组成材料之间有一定粘聚力，不发生分层和离析的现象。保水性：混凝土拌合物在施工过程中具有一定的保水能力，不致产生严重的泌水现象。4.3.2和易性的测定方法和易性的测定方法：测定混凝土拌合物的流动性，结合直观观察评定其和易性。混凝土流动性用坍落度和维勃稠度来表示。4.3.2.1坍落度试验在进行坍落度试验的同时检查混凝土拌和物的粘聚性。坍落度试验仅适用于骨料最大粒径不大于40mm，坍落度不小于10mm的混凝土拌和物。

测定方法：混凝土拌合物坍落度的测定

坍落度法级别名称坍落度(mm)低塑性混凝土塑性混凝土

流动性混凝土大流动性混凝土T110～4050～90100～150160T2T3T混凝土按坍落度的分级塑性混凝土施工时要根据构件截面尺寸大小钢筋疏密和捣实方法来确定。混凝土灌筑时的坍落度70～90项次结构种类坍落度(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)或配筋稀疏的结构板、梁和大型及中型截面的柱子等配筋密列的结构(薄壁、斗仓、筒仓、细柱等)配筋特密的结构123410～3030～5050～704.3.2.2维勃稠度试验坍落度小于10mm的干硬混凝土拌和物的流动性用维勃稠度表示，单位为s维勃稠度试验适用于骨料最大粒径不超过40mm，维勃稠度在5~30s之间的混凝土拌和物。根据维勃稠度混凝土分四级：超干硬性（≥31s）特干硬性（30~21s）干硬性（20~11s）半干硬性（10~5s）

维勃稠度法维勃稠度仪4.3.3.影响和易性的主要因素水灰比：混凝土中用水量与水泥用量的比例。无论是水泥浆数量影响还是水灰比影响，实际上都是用水量影响，影响新拌混凝土和易性的决定因素是单位体积混凝土用水量多少。固定用水量定则：骨料一定，单位用水量一定，单位水泥用量增减不超过50~100kg，坍落度基本保持不变。固定单位用水量，变化水灰比，既满足和易性要求，又满足强度要求。4.3.3.1水泥浆的数量和水灰比的影响干硬性和塑性混凝土的用水量(kg/m³)碎石最大粒径(mm)拌合物稠度卵石最大粒径(mm)坍落度(mm)项目指标102040162040维勃稠度(s)15～2010～155～1010～3030～5050～7070～90175160145180170155180165150185175160185170155190180165190170150200185165200180160210195175210190170220205185215195175230215195180含砂率(mm)坍落度，(合理)4.3.3.2砂率的影响砂率:细骨料含量占骨料总量的百分率.应在用水量和水泥用量不变的情况下选取可使拌和物获得所要求的流动性及良好粘聚性和保水性的合理砂率.（3）外加剂加入减水剂和引气剂可明显提高拌和物流动性，引气剂可有效改善粘聚性和保水性。(1)水泥主要是水泥品种和水泥细度的影响。(2)骨料级配好、表面光滑的骨料和易性好；粒径大的骨料流动性好。4.3.3.3组成材料性质的影响4.3.3.4温度和时间的影响拌和物流动性随温度升高而降低；拌和物流动性随时间延长而降低。4.4硬化混凝土的强度我国以立方体抗压强度为混凝土强度的特征值。

标准的普通混凝土抗压强度试验条件：立方体试件：非标准尺寸应进行修正：200200200mm1.05100100100mm0.95尺寸：150150150mm4.4.1混凝土的抗压强度与强度等级养护：标准养护(203℃相对湿度90％以上或置于水中)试验龄期：28d（在标准养护条件下养护28天）以标准方法测试、计算得到的抗压强度称为混凝土立方体抗压强度。混凝土立方体强度取值：1.每组三个试块；2.以三个试块的算术平均值作为该组试件的抗压强度代表值；3.三个测值中最大值或最小值中如有一个与中间值的差值超过中间值的15%时，取中间值为代表值。4.两个测值与中间值之差均超过中间值的15%，该组试件试验结果无效。

立方体抗压强度标准值

按标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件，在28天龄期，用标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度。强度，fcuQ%P%tfcu,kfcu概率密度，

(fcu)

混凝土的强度等级我国将普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为12个等级C7.5，C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60“C”为混凝土强度符号，“C”后面的数值即为混凝土立方体抗压强度标准值。

棱柱体抗压强度fcp

(轴心抗压强度)

工程实际中，受压构件常为棱柱体（或圆柱体）而不是立方体，采用棱柱体试件能比立方体试件更好地反映混凝土的实际受压情况。由棱柱体试件测得的抗压强度称为棱柱体抗压强度，又称轴心抗压强度。试件150150300mm非标准尺寸棱柱体试件高与宽之比应在2~3间。轴心抗压强度与立方体抗压强度之间的关系：fcp=（0.7~0.8）

fcc

砼劈拉强度fts

压应力

拉应力劈裂试验时垂直于受力面的应力分布fts––––劈裂抗拉强度MPaP––––破坏荷载，N；A––––试件劈裂面面积，mm2。4.4.2影响混凝土抗压强度的主要因素4.4.2.1水泥强度等级和水灰比的影响水泥强度等级和水灰比是影响混凝土抗压强度的主要因素,也是决定因素.在水泥强度等级相同的条件下,水灰比越小,水泥石的强度越高,从而使混凝土的强度也越高.在原材料一定的情况下,混凝土28天龄期抗压强度与水泥实际强度及水灰比之间存在下列关系(经验公式):C––––每立方米混凝土中的水泥用量，kg；W––––每立方米混凝土中有水量，kg；fcu––––砼28天抗压强度，MPa；fce––––水泥的实际强度，Mpa。––––灰水比(水泥与水质量比)；fce＝fce，k·rc水泥标号的强度富裕系数一般可取1.13水泥标号的强度标准值A、B经验系数(与混凝土粗骨料有关)：碎石A＝0.48B=0.52卵石A＝0.50B=0.614.4.2.2骨料的影响骨料强度比水泥石高，不直接影响混凝土强度，但骨料本身强度降低，配制混凝土强度也降低。骨料表面粗糙与水泥石粘结力大，混凝土强度高，但随着水灰比增大，强度降低。4.4.2.3龄期与强度的关系强度随龄期增长而增长，强度发展与龄期的对数大致成正比关系。flgnfnf28lg28lgn4.4.2.3养护湿度及温度的影响混凝土成型后必须进行适当养护,养护过程需要控制的参数为湿度和温度。一般情况下,使用硅酸盐水泥、普通水泥和矿渣水泥浇水养护时间不少于7天，火山灰水泥和粉煤灰水泥不少于14天。养护温度对混凝土强度发展也有很大影响，养护温度高，可提高混凝土早期强度。混凝土受冻前龄期越长对强度发展影响越小。

养护的温度和湿度2801020304050607080901001101374°13°23°32°41°49°试验龄期，d抗压强度，23℃养护28d混凝土的百分率％400481216202428102030混凝土强度与冻结日期的关系抗压强度，Mpa龄期，d增长1d后冻结增长10d后冻结增长7d后冻结增长5d后冻结增长3d后冻结没有冻结3652040608010012014016037142890长期保持潮湿1d养护28d强度，％龄期，d长期保持潮湿长期保持潮湿14d长期保持潮湿7d长期保持潮湿3d混凝土强度与保持潮湿日期的关系5.提高砼强度的措施

提高水泥标号，fce；

掺入外加剂及掺合料

降低水灰比；

改善养护条件(蒸汽或蒸压养护)

提高振实度4.5硬化混凝土的耐久性4.5.1混凝土的抗渗性混凝土抵抗压力液体渗透作用的能力。以抗渗标号(Pn)表示。抗渗标号：混凝土试件所能承受最大水压力(MPa)，如P4、P8等。抗渗性分为：P4，P6，P8，P10，P12等5个等级；提高抗渗性的措施：降低水灰比，采用减水剂，骨料级配良好，加强养护等。4.5.2混凝土的抗冻性混凝土含水时抵抗冻融循环作用而不破坏的能力。以抗冻标号表示。抗冻标号：混凝土试块在吸水饱和后于–15~20℃

反复冻融循环，用抗压强度下降不超过25%，且重量损失不超过5%时所能承受的最大冻融循环次数表示。抗冻性分为：F10，F25，F50，F100，F150，F200，F250，F300等9个等级；提高抗冻性措施：提高密实度，减小水灰比，掺加引气剂或减水型引气剂。4.5.3混凝土的抗腐蚀性主要抵抗化学侵蚀（淡水、硫酸盐、酸、碱、氯离子等）。海水中氯离子对钢筋锈蚀，破坏混凝土。提高抗侵蚀性措施：选用合适的水泥品种，提高密实度。4.5.4混凝土的碳化Ca(OH)2+CO2+H2OCaCO3+2H2O环境中二氧化碳和混凝土内水泥石中的氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，从而使混凝土碱度降低（中性化）的现象。有利有弊，利少弊多：利：生成的碳酸钙填充水泥石孔隙，提高密实度，对有害介质侵入缓冲作用。弊：使钢筋锈蚀，引起细微裂缝，强度降低。提高抗碳化能力措施：降低水灰比，采用减水剂，提高密实度。4.5.5混凝土的碱-骨料反应混凝土的碱-骨料反应：混凝土中含有活性二氧化硅的骨料与所用水泥中的碱在有水的条件下发生反应形成碱-硅酸凝胶，此凝胶吸水无限膨胀导致混凝土开裂的现象。预防措施：采用低碱水泥，骨料非活性，掺引气剂、混合材料，减小水灰比。4.6硬化混凝土的变形性

研究混凝土变形性的意义：实际使用中的混凝土总是处于不同程度的约束状态，混凝土的体积变化（变形）会由于约束的作用在内部产生拉应力。混凝土能承受较高的压应力而抗拉强度却很低（不超过抗压强度10%），由于体积变化过大产生的拉应力一旦超过其自身抗拉强度，就会引起混凝土开裂，产生裂纹，严重影响混凝土承受荷载能力，损害混凝土耐久性和外观。4.6.1化学减缩混凝土由水泥的水化反应所产生的固有收缩，原因是水泥水化物的固体体积小于水化前反应物的总体积.体积收缩变形不能恢复。观察到的收缩率很小，并在干燥收缩中一起计算。虽然化学减缩率很小，但在混凝土内部还是会产生细微裂缝，影响混凝土的受载性能和耐久性。4.6.2温度变形

一般室温变化对混凝土无很大影响，但温度变化很大时会对混凝土产生重要影响。当温度变化引起骨料体积变化和水泥石体积变化相差很大，或骨料颗粒之间膨胀系数差别很大都会产生有破坏性的内应力，导致混凝土裂纹与剥落。当温度降低时，混凝土冷收缩受完全约束所产生的弹性拉应力非常大。混凝土内部与外部的温差对体积稳定性产生影响，即大体积混凝土温度变形。混凝土内部由于水泥水化放热温度升高且混凝土导热能力低热量聚集在内部长期不易散失，混凝土表面散热快、温度低，造成内、外热变形不一致，内部、外部约束应力不一致产生裂纹。空气中养护应变10－6收缩0膨胀龄期––––水中养护一般砼的线收溶值为15~2010－5，即0.15~0.2mm/m4.6.3混凝土的干缩湿胀空气中的混凝土散失水分时体积收缩，称干燥收缩（干缩）；受潮后体积又膨胀，即为湿胀。

干燥收缩分为可逆收缩和不可逆收缩。

混凝土中过大的干缩会产生裂缝，性能变差。降低水泥用量、减小水灰比可减小干缩。4.6.4荷载作用下的变形4.6.4.1短期荷载作用下的变形(弹塑性变形)分为四个阶段：

1.混凝土承受的压应力低于30%极限应力，界面原生裂缝稳定，无扩展趋势。

2.混凝土承受的压应力约为30~50%极限应力，界面原生裂缝在过渡区内稳定缓慢地伸展，但在砂浆基体中尚未开裂。

3.混凝土承受的压应力约为50~70%极限应力，界面裂缝逐渐延伸到砂浆基体中整个裂缝体系变得不稳定。

4.混凝土承受的压应力超过75%极限应力，基体和过渡区的裂缝处于不稳定状态，迅速扩展成连续的裂缝体系，产生非常大的应变，直至破坏。混凝土的弹性模量在结构设计、变形和裂缝计算中是不可缺少的参数。

砼的弹塑性变形与弹性模量C0

塑

弹

初始切线应力应变

fcpAB4.6.4.2长期荷载作用下的变形－徐变混凝土承受持续荷载，随时间延长而增加的变形称徐变。

徐变有利影响：削弱温度、干缩引起的约束变形，防止裂缝产生。徐变不利影响：引起预应力结构预应力损失，造成不利影响。

影响徐变的因素：水泥用量和水灰比大小。

徐变40018016014012010080604020028100200300388应变，10－5徐变恢复加荷龄期卸荷持荷徐变应变瞬时应变龄期，d瞬时恢复一般砼的徐变量可达3~1510－4，即0.3~1.5mm/m4.7混凝土质量控制与强度评定4.7.1混凝土的质量控制混凝土质量控制目标，是要生产出质量合格的混凝土，即所生产的混凝土应能按规定的保证率满足设计要求的技术性质。混凝土质量控制过程：（1）混凝土生产前的初步控制。（2）混凝土生产过程中的控制。（3）混凝土生产后的合格性控制。进行混凝土质量控制时，用数理统计方法做出质量评定。工程中通常以抗压强度作为评定和控制质量的主要指标。强度，fcuQ%P%tfcu,kfcu概率密度，

(fcu)4.7.2.1混凝土强度的波动规律4.7.2混凝土强度质量的评定混凝土强度波动规律符合正态分布可以用两个特征统计量——强度平均值和强度标准差(σ)来描述。强度平均值：对应与正态分布曲线中概率密度峰值处的强度值，反映混凝土总体强度的平均水平，不能反映混凝土强度波动情况。强度标准差：正态分布曲线上两侧拐点离强度平均值（峰值）的距离，反映强度离散性（即波动）的情况。变异系数；强度标准差与强度平均值之比。用于平均强度水平不同的混凝土之间质量稳定性的比较。该值越小，强度质量越稳定。强度的平均值：第i组的测验值试验组数标准差：变异系数：4.7.2.2混凝土强度保证率

强度保证率:设计要求的混凝土强度等级的合格率。是指砼强度总体中不小于设计要求的强度等级标准值fcu,k的概率P(%)。

概率度t：强度保证率计算：先计算出概率度t，再根据t值查表得保证P(%)。工程中P(%)值可根据统计周期内，混凝土试件强度不低于要求强度等级标准值的组数N0与试件总数N(N≥25)之比求得。保证率P与t的关系：-1.645-1.80-2.00-2.06-2.33-2.58-2.88-3.000.9500.9640.9770.9800.9900.9950.9980.9990.500.700.800.8410.850.900.9190.945-0.00-0.524-0.842-1.00-1.04-1.28-1.40-1.60P(t)tP(t)t4.7.2.3混凝土配制强度

根据保证率概念，所配制的混凝土平均强度等于设计要求的强度等级标准值，则其强度保证率只有50%，要达到高于50%的强度保证率，混凝土的配置强度必须高于设计要求的强度等级标准值。令混凝土的配置强度等于平均强度，根据概率度计算公式，有

fcu,t=fcu,k+tσ

按规定，我国设计要求的混凝土强度保证率为95%，查表得

t=1.645

混凝土配置强度公式为

fcu,t=fcu,k+1.645σ

由此可见，设计要求的混凝土强度保证率越大，配置强度就要越高；强度质量稳定性越差，配置强度提高得越多。4.7.2.4混凝土强度的检验评定(一)统计法

砼批的变异性能稳定时

fcu,k+0.70fcu,min

fcu,k0.70当<C20时，并应满足fcu,min

0.85fcu,k

当>C20时，并应满足fcu,min

0.9fcu,kfcu,min为同一验收批砼抗压强度的最小值，Mpa；

0为标准差，应根据前一个检验期内同一品种砼强度数据的标准差：第i批强度值中最大值与最小值之差m为用以确定验收批砼标准差的数据总批数

砼批的变异系数不能稳定时式中

1，

2为合格判定系数0.85试件组数10～1415～2425

1

21.701.651.600.90混凝土强度的合格判定系数Sfcu

为同批标准差：若Sfcu计算值小于0.06fcu,k，取Sfcu=0.06fcu,k(二)非统计方法fcu1.15fcu,kfcu，min0.95fcu,k4.8混凝土的配合比设计4.8.1混凝土配合比设计基本要点混凝土配合比：指混凝土中各组成材料的重量比例。配合比表示方法：

1.以1m³中各组成材料的重量表示；

2.以各项材料相互间重量比例表示（以水泥重量为

1）。配合比设计：确定配合比的工作。配合比设计优劣与混凝土性能密切相关。配合比常规表达方式例为：1：2：4，0.5水灰比石砂水泥4.8.1.1混凝土配合比设计的基本要求

1.满足结构设计要求的混凝土强度等级；

2.满足施工要求的混凝土拌合物的和易性；

3.满足环境和使用条件要求的混凝土耐久性；

4.满足上述要求的前提下，通过各种方法降低成本，符合经济性原则。

4.8.1.2混凝土配合比设计的内涵4.8.1.3混凝土配合比设计的算料基准通过计算确定四种组分的用量，实质上是根据组成材料的情况，确定满足上述四项基本要求的三大参数：水灰比、单位用水量、砂率。1.计算1m³混凝土拌合物中各材料的用量，以重量计。2.计算时，骨料以干燥状态重量为基准（细骨料含水率小于0.5%，粗骨料含水率小于0.25%）。4.8.2普通混凝土配合比设计的方法和步骤4.8.2.1配合比设计前的准备工作必须详尽了解的信息：设计要求的强度等级；强度标准差；混凝土使用环境条件；流动性要求及各原材料的品种类型和物理化学性质等。4.8.2.2实验室配合比的设计过程第一步计算配合比的确定（1）确定配置强度（fcu,t)

根据设计要求的强度标准值和95%的强度保证率，以及已知的强度标准差，求得混凝土的配置强度。fcu,ot

fcu,k

确定试配强度，fcu,o；fcu,t=fcu,k+t

若保证率95％，则t＝1.645fcu,t=fcu,k+1.645

值应使用施工单位统计值，若无统计值，则采用：<C20

＝4.0

<C20～C35

＝5.0

>35

＝6.0（2）确定水灰比（W/C）先根据混凝土配置强度、水泥实际强度及石子类型计算水灰比，再根据混凝土使用环境条件查表4.17找出相应的水灰比限值，最后，在分别由强度和耐久性所要求的两个水灰比中，选取其中小者确定为所求水灰比。

确定水灰比值；

根据表4.17进行耐久性校核(是否符合最大允许水灰比要求)；两者比较取小值。（3）确定1m³混凝土的用水量（W0）根据施工要求的坍落度值和已知的粗骨料种类及最大粒径，查表4.18选取单位用水量。（4）确定1m³混凝土的水泥用量（C0）根据确定的单位用水量和已确定的水灰比计算水泥用量，再根据使用环境条件的耐久性要求，查表4.17得规定的1m³混凝土最小水泥用量，两者取大值。

计算每m3砼中水泥用量C0；

根据表4－17进行耐久性校核(是否符合最小水泥用量要求)

根据表4.19选择合理砂率Sp，也可按下式计算砂率：；（5）确定砂率（Sp）根据粗骨料的种类、最大粒径及已确定的水灰比，查表4.19得出合理砂率。砂浆乘余系数，取1.1~1.4式中：为砂石的堆积密度为石子空隙率（6）确定1m³混凝土的砂、石用量（S0、G0）计算砂、石用量的方法有重量法和体积法两种。a.体积法砼含气量百分数无引气剂取

＝1b.重量法（假定表现密度法）C0＋G0＋S0＋W0＝

o砼的表现密度取2400～2450kg/m3通过以上计算得到的1m³混凝土各材料的用量，即为计算配合比。

第二步基准配合比的确定

先按计算配合比进行试拌，检查、调整和易性：流动性太大，