1、第五章第五章 混凝土混凝土主要授课内容：主要授课内容：第五章第五章 混凝土混凝土主要授课内容主要授课内容普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料混凝土伴合物的技术性质混凝土伴合物的技术性质 硬化混凝土的技术性质硬化混凝土的技术性质混凝土外加剂混凝土外加剂 普通混凝土的配合比设计普通混凝土的配合比设计轻混凝土轻混凝土 第一节第一节 概述概述 一、混凝土的分类一、混凝土的分类 混凝土指用胶凝材料将粗细骨料胶结成整体的复合固体材料的总称。 1 按表观密度分类按表观密度分类 2 按胶凝材料的品种分类按胶凝材料的品种分类 3 按使用功能和特性分类按使用功能和特性分类 第五章第五章 混凝土混凝土第一节第一
2、节 概述概述第五章第五章 混凝土混凝土第一节第一节 概述概述混混凝凝土土按表观按表观密度分类密度分类按凝结按凝结材料分类材料分类按使用按使用功能分类功能分类1、重混凝土、重混凝土 2、普通混凝土、普通混凝土3、轻混凝土、轻混凝土1、道路混凝土、道路混凝土2、水工混凝土、水工混凝土 3、防辐射混凝土、防辐射混凝土1、水泥混凝土、水泥混凝土2、石膏混凝土、石膏混凝土3、沥青混凝土、沥青混凝土1 按表观密度分类按表观密度分类 (1) 重混凝土 表观密度大于2600kg/m3的混凝土。常由重晶石和铁矿石配制而成。 (2) 普通混凝土 表观密度为19502500kg/m3的水泥混凝土。主要以砂、石子和水
3、泥配制而成，是土木工程中最常用的混凝土品种。 (3) 轻混凝土 表观密度小于1950kg/m3的混凝土。包括轻骨料混凝土、多孔混凝土和大孔混凝土等。第五章第五章 混凝土混凝土第一节第一节 概述概述返回2 按胶凝材料的品种分类按胶凝材料的品种分类 通常根据主要胶凝材料的品种，并以其名称命名，如水泥混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土等等。有时也以加入的特种改性材料命名，如水泥混凝土中掺入钢纤维时，称为钢纤维混凝土；水泥混凝土中掺大量粉煤灰时则称为粉煤灰混凝土等等。第五章第五章 混凝土混凝土第一节第一节 概述概述返回3 按使用功能和特性分类按使用功能和特性分类
4、按使用部位、功能和特性通常可分为：结构混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、防辐射混凝土、补偿收缩混凝土、防水混凝土、泵送混凝土、自密实混凝土、纤维混凝土、聚合物混凝土、高强混凝土、高性能混凝土等等。第五章第五章 混凝土混凝土第一节第一节 概述概述返回二、普通混凝土二、普通混凝土 第五章第五章 混凝土混凝土第一节第一节 概述概述 表观密度为19502500kg/m3的水泥混凝土。主要以砂、石子和水泥配制而成，是土木工程中最常用的混凝土。混混凝凝土土砼砼普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料上海市工商银行上海市工商银行 1 1 普通混凝土的主要优点普通混凝土的主要优点 （1
5、1） 原材料来源丰富原材料来源丰富 混凝土中约70%以上的材料是砂石料，属地方性材料，可就地取材，避免远距离运输，因而价格低廉。 （2 2） 施工方便施工方便 混凝土拌合物具有良好的流动性和可塑性，可根据工程需要浇筑成各种形状尺寸的构件及构筑物。既可现场浇筑成型，也可预制等。 （3 3） 性能可根据需要设计调整性能可根据需要设计调整 通过调整各组成材料的品种和数量，特别是掺入不同外加剂和掺合料，可获得不同施工和易性、强度、耐久性或具有特殊性能的混凝土，满足工程上的不同要求。第五章第五章 混凝土混凝土第一节第一节 概述概述 （4 4）抗压强度高）抗压强度高 混凝土的抗压强度一般在7.560MPa
6、之间。当掺入高效减水剂和掺合料时，强度可达100MPa以上。而且，混凝土与钢筋具有良好的匹配性，浇筑成钢筋混凝土后，可以有效地改善抗拉强度低的缺陷，使混凝土能够应用于各种结构部位。 （5 5）耐久性好）耐久性好 原材料选择正确、配比合理、施工养护良好的混凝土具有优异的抗渗性、抗冻性和耐腐蚀性能，且对钢筋有保护作用，可保持混凝土结构长期使用性能稳定。第五章第五章 混凝土混凝土第一节第一节 概述概述 2 2 普通混凝土存在的主要缺点普通混凝土存在的主要缺点 （1 1） 自重大自重大 1m3混凝土重2400kg，故结构物自重较大，导致地基处理费用增加。 （2 2） 抗拉强度低，抗裂性差抗拉强度低，抗
7、裂性差 混凝土的抗拉强度一般只有抗压强度的1/101/20，易开裂。 （3 3） 收缩变形大收缩变形大 水泥水化凝结硬化引起的自身收缩和干燥收缩达500106m/m以上，易产生混凝土收缩裂缝。第五章第五章 混凝土混凝土第一节第一节 概述概述3 3 普通混凝土的基本要求普通混凝土的基本要求（1 1） 满足便于搅拌、运输和浇捣密实的施工和易性。满足便于搅拌、运输和浇捣密实的施工和易性。（2 2） 满足设计要求的强度等级。满足设计要求的强度等级。（3 3） 满足工程所处环境条件所必需的耐久性。满足工程所处环境条件所必需的耐久性。（4 4） 满足上述三项要求的前提下，最大限度地降低水满足上述三项要求的
8、前提下，最大限度地降低水泥用量，节约成本，即经济合理性。泥用量，节约成本，即经济合理性。第五章第五章 混凝土混凝土第一节第一节 概述概述第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料 第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料水水砂砂水泥水泥石子石子三峡大坝三峡大坝混凝土工程混凝土工程一、水泥一、水泥 1 1 水泥品种的选择水泥品种的选择 水泥品种的选择主要根据工程结构特点、工程所处环境及施工条件确定。如高温车间结构混凝土有耐热要求，一般宜选用耐热性好的矿渣水泥等等。第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料
9、2 2 水泥强度等级的选择水泥强度等级的选择 水泥强度等级的选择原则为：混凝土设计强度等级越高，则水泥强度等级也宜越高；设计强度等级低，则水泥强度等级也相应低。 例如：C40以下混凝土，一般选用强度等级32.5级；C45C60混凝土一般选用42.5级，在采用高效减水剂等条件下也可选用32.5级；大于C60的高强混凝土，一般宜选用42.5级或更高强度等级的水泥；对于C15以下的混凝土，则宜选择强度等级为32.5级的水泥，并外掺粉煤灰等混合材料，满足工程上的要求。第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料二、细骨料二、细骨料 公称粒径在0.155.0mm之间的
10、骨料称为细骨料，亦即砂。 常用的细骨料有河砂、海砂、山砂和机制砂（有时也称为人工砂、加工砂）等。通常根据技术要求分为类、类和类。类用于强度等级大于C60的混凝土；类用于C30C60的混凝土；类用于小于C30的混凝土。第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料 海砂可用于配制素混凝土，但不能直接用于配制钢筋混凝土，主要是氯离子含量高，容易导致钢筋锈蚀，如要使用，必须经过淡水冲洗，使有害成份含量减少到要求以下。 山砂可以直接用于一般工程混凝土结构，当用于重要结构物时，必须通过坚固性试验和碱活性试验。 机制砂是指将卵石或岩石用机械破碎的方法，通过冲洗、过筛制成。
11、通常是在加工碎卵石或碎石时，将小于10mm的部分进一步加工而成。第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料 细骨料的主要质量指标有： 1. 有害杂质含量 2. 颗粒形状及表面特征 3. 坚固性 4. 粗细程度与颗粒级配 5. 砂的含水状态第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料 1. 有害杂质含量 细骨料中的有害杂质主要包括两方面： （1）粘土和云母 粘土和云母粘附于砂表面或夹杂其中，严重降低水泥与砂的粘结强度，从而降低混凝土的强度、抗渗性和抗冻性，增大混凝土的收缩。 （2）有机质、硫化物及硫酸盐 有机质、硫化物及硫
12、酸盐对水泥有腐蚀作用，从而影响混凝土的性能，必须加以限制。第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料返回返回 2. 颗粒形状及表面特征 河砂和海砂经水流冲刷，颗粒多为近似球状，且表面少棱角、较光滑，配制的混凝土流动性往往比山砂或机制砂好，但与水泥的粘结性能相对较差；山砂和机制砂表面较粗糙，多棱角，故混凝土拌合物流动性相对较差，但与水泥的粘结性能较好。 水灰比相同时，山砂或机制砂配制的混凝土强度略高；而流动性相同时，因山砂和机制砂用水量较大，故混凝土强度相近。第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料返回返回 3. 坚固
13、性 砂是由天然岩石经自然风化作用而成，机制砂也会含大量风化岩体，在冻融或干湿循环作用下有可能继续风化，因此对某些重要工程或特殊环境下工作的混凝土用砂，应做坚固性检验。坚固性根据GB/T14684规定，采用硫酸钠溶液浸泡烘干浸泡循环试验法检验，测定5个循环后的重量损失率。指标应符合表5-2-2的要求。第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料表5-2-2 砂的坚固性指标项 目类类类循环后质量损失（%）8810返回返回第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料 4. 粗细程度与颗粒级配 （1）粗细程度 砂的粗细程度是指不同
14、粒径的砂粒混合体平均粒径大小,通常用细度模数（Mx）表示。 Mx并不等于平均粒径，但能较准确反映砂的粗细程度。Mx越大，表示砂越粗，单位重量总表面积（或比表面积）越小； Mx越小，则砂比表面积越大。 Mx根据下式计算（精确至0.01）：表5-2-3 累计筛余与分计筛余计算关系筛孔尺寸（mm）筛余量（g）分计筛余（%）累计筛余（%）4.75m12.36m21.18m30.600m40.300m50.150m6底盘m低第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料 Mx3.7 特粗砂； Mx =3.13.7 粗砂； Mx =3.02.3 中砂； Mx =2.21.
15、6 细砂； Mx =1.50.7 特细砂。 （2） 粒径级配 砂的颗粒级配是指不同粒径的砂粒搭配比例。 良好的级配指粗颗粒的空隙恰好由中颗粒填充，中颗粒的空隙恰好由细颗粒填充，如此逐级填充（如图5-2-1所示）使砂形成最密致的堆积状态，空隙率达到最小值，堆积密度达最大值。第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料图5-2-1 砂颗粒级配示意图 砂的颗粒级配根据0.600mm筛孔对应的累计筛余百分率A4，分成、和三个级配区，见表5-2-4。第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料表5-2-4 砂的颗粒级配区范围筛孔尺寸
16、（mm）累计筛余（） 区 区 区10.00004.751001001002.363552501501.18653550102500.6008571704140160.3009580927085550.150100901009010090 以累计筛余百分率为纵坐标，筛孔尺寸为横坐标，根据表5-2-4的级区可绘制、级配区的筛分曲线，如图5-2-2所示。第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料图5-2-2 砂级配曲线图在筛分曲线上可以直观地分析砂的颗粒级配优劣。 配制普通混凝土的砂宜为中砂,级区。但实际工程中往往出现砂偏细或偏粗的情况，有两种处理方法： 当只有
17、一种砂源时，对偏细砂适当减少砂用量，即降低砂率；反之亦然。 当粗砂和细砂可同时提供时，宜将细砂和粗砂按一定比例掺配使用，这样既可调整Mx，也可改善砂的级配，有利于节约水泥，提高混凝土性能。第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料砂的掺配使用返回返回 5. 砂的含水状态 砂的含水状态4种，如图5-2-4所示。 第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料图5-2-4 骨料含水状态示意图 （1）绝干状态 砂粒内外不含任何水，通常在1055条件下烘干而得。 （2）气干状态 砂粒表面干燥，内部孔隙中部分含水。指室内或室外（天晴
18、）空气平衡的含水状态，其含水量的大小与空气相对湿度和温度密切相关。满足工程上的不同要求。 （3）饱和面干状态 砂粒表面干燥，内部孔隙全部吸水饱和。水利工程上采用此状态计量砂用量。 （4） 湿润状态 砂粒内部吸水饱和，表面还含有部分表面水。施工现场，特别是雨后常出现此种状况，搅拌混凝土中计量砂用量时，要扣除砂中的含水量；同样，计量水用量时，要扣除砂中带入的水量。第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料返回返回三、粗骨料三、粗骨料 颗粒粒径大于5mm的骨料为粗骨料。 混凝土工程中常用的粗骨料有碎石和卵石两大类。碎石为岩石（有时采用大块卵石，称为碎卵石）经破碎
19、、筛分而得；卵石多为自然形成的河卵石经筛分而得。 第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料 通常根据卵石和碎石的技术要求分类、类和类。类用于强度等级大于C60的混凝土；类用于C30C60的混凝土；类用于小于C30的混凝土。 粗骨料的主要技术指标有： 1. 有害杂质 2. 颗粒形态及表面特征 3. 粗骨料最大粒径 4. 粗骨料的颗粒级配 5. 粗骨料的强度第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料 1. 有害杂质 主要有粘土、硫化物及硫酸盐、有机物等，含量应符合表5-2-7的要求。第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节
20、 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料表5-2-7 碎石或卵石中技术指标项目类类类含泥量（按质量计），%0.51.01.5粘土块含量（按质量计），%00.50.7硫化物与硫酸盐含量（以SO3重量计），%0.51.01.0有机物含量（用比色法试验）合格合格合格针片状（按质量计），%51525坚固性质量损失，%5812碎石压碎指标102030卵石压碎指标121616返回返回 2. 颗粒形态及表面特征 粗骨料的颗粒形状以近立方体或近球状体为最佳，但在岩石破碎生产碎石的过程中往往产生一定量的针、片状，使骨料的空隙率增大，并降低混凝土的强度，特别是抗折强度。 针状是指长度大于该颗粒所属粒级平均粒径的
21、2.4倍的颗粒；片状是指厚度小于平均粒径0.4倍的颗粒。 各别类粗骨料针片状含量要符合表5-27的要求。第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料返回返回 3. 粗骨料最大粒径 混凝土所用粗骨料的公称粒级上限称为最大粒径。骨料粒径越大，其表面积越小，通常空隙率也相应减小，因此所需的水泥浆或砂浆数量也可相应减少，有利于节约水泥、降低成本，并改善混凝土性能。所以在条件许可的情况下，应尽量选得较大粒径的骨料。但在实际工程上，骨料最大粒径受到多种条件的限制： （1）最大粒径不得大于构件最小截面尺寸的1/4，同时不得大于钢筋净距的3/4。第五章第五章 混凝土混凝土第
22、二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料 （2）对于混凝土实心板，最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得大于40mm。 （3）对于泵送混凝土，当泵送高度在50m以下时，最大粒径与输送管内径之比，碎石不宜大于1:3；卵石不宜大于1:2.5。 （4）对大体积混凝土（如混凝土坝或围堤）或疏筋混凝土，往往受到搅拌设备和运输、成型设备条件的限制。有时为了节省水泥，降低收缩，可在大体积混凝土中抛入大块石（或称毛石），常称作抛石混凝土。第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料返回返回 4. 粗骨料的颗粒级配 石子的粒级分为连续粒级和单位级两种。 连续粒级指5
23、mm以上至最大粒径Dmax，各粒级均占一定比例，且在一定范围内。 单粒级指从1/2最大粒径开始至Dmax。单粒级用于组成具有要求级配的连续粒级，也可与连续粒级混合使用，以改善级配或配成较大密实度的连续粒级。单粒级一般不宜单独用来配制混凝土，如必须单独使用，则应作技术经济分析，并通过试验证明不发生离析或影响混凝土的质量。第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料返回返回 5. 粗骨料的强度 根据GB/T14685和JGJ53规定，碎石和卵石的强度可用岩石的抗压强度或压碎值指标两种方法表示。 岩石的抗压强度采用50mm50mm的圆柱体或边长为50mm的立方体试
24、样测定。一般要求其抗压强度大于配制混凝土强度的1.5倍，且不小于45MPa（饱水）。第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料 根据GB/T14685，压碎值指标是将9.519mm的石子 m克，装入专用试样筒中，施加200KN的荷载，卸载后用孔径2.36mm的筛子筛去被压碎的细粒，称量筛余，计作m1，则压碎值指标Q按下式计算： 压碎值越小，表示石子强度越高，反之亦然。各类别骨料的压碎值指标应符合表5-2-7的要求。第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料返回返回四、拌合用水四、拌合用水 根据混凝土拌合用水标准（JGJ
25、6389）的规定，凡符合国家标准的生活饮用水，均可拌制各种混凝土。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。 值得注意的是，在野外或山区施工采用天然水拌制混凝土时，均应对水的有机质、Cl-和含量等进行检测，合格后方能使用。特别是某些污染严重的河道或池塘水，一般不得用于拌制混凝土。第五章第五章 混凝土混凝土第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料第三节第三节 混凝土伴合物的技术性质混凝土伴合物的技术性质 一、混凝土伴合物的工作性一、混凝土伴合物的工作性1 1工作性的概念工作性的概念 新拌混凝土的和易性，也称工作性，是指拌合物易于搅拌、运
26、输、浇捣成型，并获得质量均匀密实的混凝土的一项综合技术性能。通常用流动性、粘聚性和保水性三项内容表示。流动性是指拌合物在自重或外力作用下产生流动的难易程度；粘聚性是指拌合物各组成材料之间不产生分层离析现象；保水性是指拌合物不产生严重的泌水现象。 第五章第五章 混凝土混凝土第三节混凝土伴合物的技术性质第三节混凝土伴合物的技术性质 2 2工作性的测试和评定工作性的测试和评定 混凝土拌合物和易性是一项极其复杂的综合指标，到目前为止全世界尚无能够全面反映混凝土和易性的测定方法，通常通过测定流动性，再辅以其他直观观察或经验综合评定混凝土和易性。流动性的测定方法有坍落度法、维勃稠度法、探针法、斜槽法、流出
27、时间法和凯利球法等十多种，对普通混凝土而言，最常用的是坍落度法和维勃稠度法。第五章第五章 混凝土混凝土第三节混凝土伴合物的技术性质第三节混凝土伴合物的技术性质 （1）坍落度法 将搅拌好的混凝土分三层装入坍落度筒中（见图5-3-1a），每层插捣25次，抹平后垂直提起坍落度筒，混凝土则在自重作用下坍落，以坍落高度（单位mm）代表混凝土的流动性。坍落度越大，则流动性越好。第五章第五章 混凝土混凝土第三节混凝土伴合物的技术性质第三节混凝土伴合物的技术性质图5-3-1 混凝土拌合物和易性测定 粘聚性通过观察坍落度测试后混凝土所保持的形状，或侧面用捣棒敲击后的形状判定，如图5-3-1所示。当坍落度筒一提起
28、即出现图中（c）或（d）形状，表示粘聚性不良；敲击后出现（b）状，则粘聚性好；敲击后出现（c）状，则粘聚性欠佳；敲击后出现（d）状，则粘聚性不良。 保水性是以水或稀浆从底部析出的量大小评定（见图5-3-1b）。析出量大，保水性差，严重时粗骨料表面稀浆流失而裸露。析出量小则保水性好。第五章第五章 混凝土混凝土第三节混凝土伴合物的技术性质第三节混凝土伴合物的技术性质 （2）维勃稠度法 维勃稠度法在坍落度筒提起后，施加一个振动外力，测试混凝土在外力作用下完全填满面板所需时间（秒）代表混凝土流动性。时间越短，流动性越好；时间越长，流动性越差。见示意图5-3-2。第五章第五章 混凝土混凝土第三节混凝土伴
29、合物的技术性质第三节混凝土伴合物的技术性质图5-3-2 维勃稠度试验仪 1. 容器；2. 坍落度筒；3. 圆盘；4. 滑棒；5. 套筒；6.13. 螺栓；7. 漏斗；8. 支柱；9. 定位螺丝；10. 荷重；11. 元宝螺丝；12. 旋转架 （3）坍落度的选择原则 (a)构件截面尺寸大小 截面尺寸大，易于振捣成型，坍落度适当选小些，反之亦然。 (b)钢筋疏密 钢筋较密，则坍落度选大些。 (c)捣实方式 人工捣实，则坍落度选大些。机械振捣则选小些。 (d)运输距离 从搅拌机出口至浇捣现场运输距离较远时，途中坍落度损失，坍落度宜适当选大些。 (e)气候条件 气温高、空气相对湿度小时，因水泥水化速度
30、加快及水份挥发加速，坍落度损失大，宜选大些。第五章第五章 混凝土混凝土第三节混凝土伴合物的技术性质第三节混凝土伴合物的技术性质一般情况下，坍落度可按表5-3-1选用。第五章第五章 混凝土混凝土第三节混凝土伴合物的技术性质第三节混凝土伴合物的技术性质表5-3-1 混凝土浇筑时的坍落度（mm）构件种类坍落度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1030板、梁和大型及中型截面的柱子等 3050配筋密列的结构（薄壁、斗仓、简仓、细柱等）5070配筋特密的结构7090二、影响混凝土伴合物工作性的因素二、影响混凝土伴合物工作性的因素 1 单位用水量 2 浆骨比 3 水灰比
31、 4 砂率 5 水泥品种及细度 6 骨料的品种和粗细程度 7 外加剂 8 时间、气候条件第五章第五章 混凝土混凝土第三节混凝土伴合物的技术性质第三节混凝土伴合物的技术性质 1 单位用水量 单位用水量是混凝土流动性的决定因素。用水量增大，流动性随之增大。但用水量大带来的不利影响是保水性和粘聚性变差，易产生泌水分层离析，从而影响混凝土的匀质性、强度和耐久性。 大量的实验研究证明在原材料品质一定的条件下，单位用水量一旦选定，单位水泥用量增减50100kg/m3，混凝土的流动性基本保持不变，这一规律称为固定用水量定则。第五章第五章 混凝土混凝土第三节混凝土伴合物的技术性质第三节混凝土伴合物的技术性质
32、在进行混凝土配合比设计时，单位用水量可根据施工要求的坍落度和粗骨料的种类、规格，根据JGJ55-2000普通混凝土配合比设计规程按表5-3-4选用，再通过试配调整，最终确定单位用水量。第五章第五章 混凝土混凝土第三节混凝土伴合物的技术性质第三节混凝土伴合物的技术性质表5-3-4混凝土单位用水量选用表项目 指标卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径（mm）102031.540162031.540坍落度（mm）10301901701601502001851751653550200180170160210195185175557021019018017022020519518575902151951851
33、75230215205195维勃稠度（s）1620175160-145180170-1551115180165-150185175-160510185170-155190180-165返回返回 2 浆骨比 浆骨比指水泥浆用量与砂石用量之比值。在混凝土凝结硬化之前，水泥浆主要赋予流动性；在混凝土凝结硬化以后，主要赋予粘结强度。在水灰比一定的前提下，浆骨比越大，即水泥浆量越大，混凝土流动性越大。 通过调整浆骨比大小，既可以满足流动性要求，又能保证良好的粘聚性和保水性。浆骨比不宜太大，否则易产生流浆现象，使粘聚性下降。浆骨比也不宜太小，否则因骨料间缺少粘结体，拌合物易发生崩塌现象。第五章第五章 混凝
34、土混凝土第三节混凝土伴合物的技术性质第三节混凝土伴合物的技术性质返回返回 3 水灰比 水灰比即水用量与水泥用量之比。在水泥用量和骨料用量不变的情况下，水灰比增大，相当于单位用水量增大，水泥浆很稀，拌合物流动性也随之增大，反之亦然。 用水量增大带来的负面影响是严重降低混凝土的保水性，增大泌水，同时使粘聚性也下降。但水灰比也不宜太小，否则因流动性过低影响混凝土振捣密实，易产生麻面和空洞。 合理的水灰比是混凝土拌合物流动性、保水性和粘聚性的良好保证。第五章第五章 混凝土混凝土第三节混凝土伴合物的技术性质第三节混凝土伴合物的技术性质返回返回 4 砂率 砂率是指砂子占砂石总重量的百分率，表达式为：第五章
35、第五章 混凝土混凝土第三节混凝土伴合物的技术性质第三节混凝土伴合物的技术性质 砂率；S砂子用量（kg）；G石子用量（kg）。 砂率对和易性的影响非常显著主要表现在以下几个方面： （1）对流动性的影响 （2）对粘聚性和保水性的影响 （3）合理砂率的确定图5-3-3 砂率与混凝土流动性和水泥用量的关系第五章第五章 混凝土混凝土第三节混凝土伴合物的技术性质第三节混凝土伴合物的技术性质返回返回 5 水泥品种及细度 水泥品种不同时，达到相同流动性的需水量往往不同，从而影响混凝土流动性。另一方面，不同水泥品种对水的吸附作用往往不等，从而影响混凝土的保水性和粘聚性。如火山灰水泥、矿渣水泥配制的混凝土流动性比
36、普通水泥小。在流动性相同的情况下，矿渣水泥的保水性能较差，粘聚性也较差。 同品种水泥越细，流动性越差，但粘聚性和保水性越好。第五章第五章 混凝土混凝土第三节混凝土伴合物的技术性质第三节混凝土伴合物的技术性质返回返回 6 骨料的品种和粗细程度 卵石表面光滑，碎石粗糙且多棱角，因此卵石配制的混凝土流动性较好，但粘聚性和保水性则相对较差。河砂与山砂的差异与上述相似。对级配符合要求的砂石料来说，粗骨料粒径越大，砂子的细度模数越大，则流动性越大，但粘聚性和保水性有所下降，特别是砂的粗细，在砂率不变的情况下，影响更加显著。第五章第五章 混凝土混凝土第三节混凝土伴合物的技术性质第三节混凝土伴合物的技术性质返
37、回返回 7 外加剂 改善混凝土和易性的外加剂主要有减水剂和引气剂。它们能使混凝土在不增加用水量的条件下增加流动性，并具有良好的粘聚性和保水性。 8 时间、气候条件 随着水泥水化和水分蒸发，混凝土的流动性将随着时间的延长而下降。气温高、湿度小、风速大将加速流动性的损失。第五章第五章 混凝土混凝土第三节混凝土伴合物的技术性质第三节混凝土伴合物的技术性质返回返回 1 当混凝土流动性小于设计要求时，为了保证混凝土的强度和耐久性，不能单独加水，必须保持水灰比不变，增加水泥浆用量。但水泥浆用量过多，则混凝土成本提高，且将增大混凝土的收缩和水化热等。混凝土的粘聚性和保水性也可能下降。 2 当坍落度大于设计要
38、求时，可在保持砂率不变的前提下，增加砂石用量。实际上相当于减少水泥浆数量。第五章第五章 混凝土混凝土第三节混凝土伴合物的技术性质第三节混凝土伴合物的技术性质 三、改善混凝土拌合物工作性的措施三、改善混凝土拌合物工作性的措施 3 改善骨料级配，既可增加混凝土流动性，也能改善粘聚性和保水性。但骨料占混凝土用量的75%左右，实际操作难度往往较大。 4 掺减水剂或引气剂，是改善混凝土和易性的最有效措施。 5 尽可能选用最优砂率。当粘聚性不足时可适当增大砂率。第五章第五章 混凝土混凝土第三节混凝土伴合物的技术性质第三节混凝土伴合物的技术性质第四节第四节 硬化混凝土的技术性质硬化混凝土的技术性质一、混凝土
39、的强度一、混凝土的强度 强度是硬化混凝土最重要的性质，混凝土的其他性能与强度均有密切关系，混凝土的强度也是配合比设计、施工控制和质量检验评定的主要技术指标。 混凝土的强度主要有抗压强度、抗折强度、抗拉强度和抗剪强度等。其中抗压强度值最大，也是最主要的强度指标。第五章第五章 混凝土混凝土第四节第四节 硬化混凝土的技术性质硬化混凝土的技术性质第五章第五章 混凝土混凝土第四节第四节 硬化混凝土的技术性质硬化混凝土的技术性质1. 1. 普通混凝土受压破坏的特点普通混凝土受压破坏的特点(1) (1) 破坏的形式破坏的形式 骨料先破坏； 水泥石先破坏； 水泥石与粗骨料的结合面发生破坏(2) (2) 破坏的
40、特点破坏的特点 干缩存在早期微裂缝，随外部荷载加大、发展，并迅速进入水泥石，最终造成混凝土的整体贯通开裂。 （1 1）混凝土的立方体抗压强度）混凝土的立方体抗压强度 根据我国普通混凝土力学性能试验方法（GBJ8185）规定，立方体试件的标准尺寸为150mm150mm150mm；标准养护条件为温度203，相对湿度90%以上；标准龄期为28天。在上述条件下测得的抗压强度值称为混凝土立方体抗压强度，以 表示。第五章第五章 混凝土混凝土第四节第四节 硬化混凝土的技术性质硬化混凝土的技术性质2.2.混凝土的抗压强度和强度等级混凝土的抗压强度和强度等级ccf,（2 2）混凝土的立方体抗压强度标准值）混凝土
41、的立方体抗压强度标准值 根据混凝土结构设计规范（GB500102002），混凝土的强度等级应按立方体抗压强度标准值确定，混凝土立方体抗压强度标准值是指标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件，在28天龄期用标准方法测得的具有95%保证率的抗压强度。第五章第五章 混凝土混凝土第四节第四节 硬化混凝土的技术性质硬化混凝土的技术性质 （3 3）混凝土的强度等级）混凝土的强度等级 钢筋混凝土结构用混凝土分为C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80共14个等级。 根据混凝土质量控制标准（GB501641992）规定，强度等级采用
42、符号C和相应的标准值表示，普通混凝土划分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60共12个强度等级。如C30表示立方体抗压强度标准值为30MPa，亦即混凝土立方体抗压强度30MPa的概率要求95%以上。第五章第五章 混凝土混凝土第四节第四节 硬化混凝土的技术性质硬化混凝土的技术性质 混凝土强度等级的划分主要是为了方便设计、施工验收等。强度等级的选择主要根据建筑物的重要性、结构部位和荷载情况初步选择： （1）普通建筑物的垫层、地坪及受力不大的结构或非永久性建筑选用C7.5C15。 （2）普通建筑物的梁、板、柱、楼梯、屋架等钢筋混凝土结构选用
43、C20C30。 （3）高层建筑、大跨度结构、预应力混凝土及特种结构宜选用C30以上混凝土。保水性好。第五章第五章 混凝土混凝土第四节第四节 硬化混凝土的技术性质硬化混凝土的技术性质（4 4）轴心抗压强度）轴心抗压强度 轴心抗压强度也称为棱柱体抗压强度。由于实际结构物（如梁、柱）多为棱柱体构件，因此采用棱柱体试件强度更有实际意义。它是采用150mm150mm（300450）mm的棱柱体试件，经标准养护到28天测试而得。同一材料的轴心抗压强度小于立方体强度，其比值大约为 =（0.70.8） 。因为抗压强度试验时，试件在上下两块钢压板的摩擦力约束下，侧向变形受到限制，即“环箍效应”其影响高度大约为试
44、件边长的0.866倍。pcf,第五章第五章 混凝土混凝土第四节第四节 硬化混凝土的技术性质硬化混凝土的技术性质ccf,3 3影响混凝土强度的主要因素影响混凝土强度的主要因素 分析影响混凝土强度各因素的目的，在于可根据工程实际情况，采取相应技术措施，提高混凝土的强度。第五章第五章 混凝土混凝土第四节第四节 硬化混凝土的技术性质硬化混凝土的技术性质水泥强度、水灰比和骨料质量施工条件、养护温度、湿度、龄期、试验条件和外加剂等等。内因外因 （1 1）水泥强度和水灰比）水泥强度和水灰比 混凝土的强度主要来自水泥石以及与骨料之间的粘结强度，试验证明，混凝土与水泥强度成正比关系。 水泥完全水化的理论需水量约
45、为水泥重的23%左右，但实际拌制混凝土时，为获得良好的和易性，水灰比大约在0.400.65之间，多余水分蒸发后，在混凝土内部留下孔隙，且水灰比越大，留下的孔隙越大，使有效承压面积减少，混凝土强度也就越小。第五章第五章 混凝土混凝土第四节第四节 硬化混凝土的技术性质硬化混凝土的技术性质 第五章第五章 混凝土混凝土第四节第四节 硬化混凝土的技术性质硬化混凝土的技术性质 另一方面，多余水分在混凝土内的迁移过程中遇到粗骨料的阻碍，水分往往在其底部积聚，形成水泡，极大地削弱砂浆与骨料的粘结强度，使混凝土强度下降。 因此，在水泥强度和其他条件相同的情况下，水灰比越小，混凝土强度越高，水灰比越大，混凝土强度
46、越低。但水灰比太小，混凝土过于干稠，使得不能保证振捣均匀密实，强度反而降低。 试验证明，在相同的情况下，混凝土的强度与水灰比呈有规律的曲线关系，而与灰水比则成线性关系。如图5-4-3所示，通过大量试验资料的数理统计分析，建立了混凝土强度经验公式：)(,bceaocuWCff第五章第五章 混凝土混凝土第四节第四节 硬化混凝土的技术性质硬化混凝土的技术性质混凝土的立方体抗压强度（MPa）混凝土的灰水比；即1m3混凝土中水泥 与水用量之比，其倒数即是水灰比；水泥的实际强度（MPa）、与骨料种类有关的经验系数ocuf,acefWCb图5-4-3第五章第五章 混凝土混凝土第四节第四节 硬化混凝土的技术性
47、质硬化混凝土的技术性质 水泥的实际强度根据水泥胶砂强度试验方法测定。在进行混凝土配合比设计和实际施工中，需要事先确定水泥强度。当无条件时，可根据我国水泥生产标准及各地区实际情况，水泥实际强度以水泥强度等级乘以富余系数确定：第五章第五章 混凝土混凝土第四节第四节 硬化混凝土的技术性质硬化混凝土的技术性质gcecceff, 水泥强度等级富余系数，一般取1.051.15。如水泥已存放一定时间，则取1.0；如存放时间超过3个月，或水泥已有结块现象， 可能小于1.0，必须通过试验实测。 水泥强度等级。如42.5级， 取42.5MPa。 经验系数,可通过试验或本地区经验确定。根据所用骨料品种，JGJ55-
48、2000普通混凝土配合比设计规程提供的参数为：碎石： =0.46， =0.07 卵石： =0.48， =0.33第五章第五章 混凝土混凝土第四节第四节 硬化混凝土的技术性质硬化混凝土的技术性质cgcef,abba （2 2）骨料的品质）骨料的品质 骨料中的有害物质含量高，则混凝土强度低，骨料自身强度不足，也可能降低混凝土强度。 当粗骨料中针片状含量较高时，将降低混凝土强度，对抗折强度的影响更显著。所以在骨料选择时要尽量选用接近球状体的颗粒。第五章第五章 混凝土混凝土第四节第四节 硬化混凝土的技术性质硬化混凝土的技术性质 （3 3）施工条件）施工条件 施工条件主要指搅拌和振捣成型。一般来说机械搅
49、拌比人工搅拌均匀，因此强度也相对较高（如图5-4-4所示）；搅拌时间越长，混凝土强度越高，如图5-4-5所示。但考虑到能耗、施工进度等，一般要求控制在23min之间；投料方式对强度也有一定影响，如先投入粗骨料、水泥和适量水搅拌一定时间，再加入砂和其余水，能比一次全部投料搅拌提高强度10%左右。第五章第五章 混凝土混凝土第四节第四节 硬化混凝土的技术性质硬化混凝土的技术性质第五章第五章 混凝土混凝土第四节第四节 硬化混凝土的技术性质硬化混凝土的技术性质图5-4-4 机械振动和手工捣实对混凝土强度的影响 第五章第五章 混凝土混凝土第四节第四节 硬化混凝土的技术性质硬化混凝土的技术性质图5-4-5
50、搅拌时间对混凝土强度的影响 （4 4）龄期）龄期 龄期是指混凝土在正常养护下所经历的时间。随养护龄期增长，水泥水化程度提高，凝胶体增多，自由水和孔隙率减少，密实度提高，混凝土强度也随之提高。最初的7天内强度增长较快，而后增幅减少，28天以后，强度增长更趋缓慢，但如果养护条件得当，则在数十年内仍将有所增长。第五章第五章 混凝土混凝土第四节第四节 硬化混凝土的技术性质硬化混凝土的技术性质 普通硅酸盐水泥配制的混凝土，在标准养护下，混凝土强度的发展大致与龄期（天）的对数成正比关系，因此可根据某一龄期的强度推定另一龄期的强度。特别是以早期强度推算28天龄期强度。如下式： 、 分别为28天和第n天时的混
