1、a1水泥混凝土与砂浆水泥混凝土与砂浆a2主要内容：a3 本章应重点掌握普通水泥混凝土的技术性能，本章应重点掌握普通水泥混凝土的技术性能，新拌和混凝土的工作性、硬化后混凝土的强度、变新拌和混凝土的工作性、硬化后混凝土的强度、变形特性及耐久性，技术性能影响因素、评价方法和形特性及耐久性，技术性能影响因素、评价方法和评价指标；掌握普通水泥混凝土组成材料的技术要评价指标；掌握普通水泥混凝土组成材料的技术要求及混凝土的配合比设计方法。求及混凝土的配合比设计方法。a41.水泥混凝土特点（1 1）用途最为广泛的人造材料）用途最为广泛的人造材料成本低廉成本低廉节省能源节省能源有利于生态保护有利于生态保护（2
2、2）表观简单，但结构复杂）表观简单，但结构复杂（3 3）使用前需现场拌制（施工工艺影响）使用前需现场拌制（施工工艺影响）概 述a51.水泥混凝土定义水泥 砂 石水外加剂（混合材料）砼（混凝土）混凝土是由胶结料和集料混合、通过一定的工艺成型后硬化而成的复合材料。水泥混凝土，通常简称混凝土，是以水泥和水组成的粘结介质，将分散其间的不同粒径的粗细集料胶结起来，在一定条件下硬化成为具有一定力学性能的一种人工石材。a6水泥水水泥浆砂子碎石骨 料新拌混凝土100%体积6075%715%2540%1421%2128%3942%凝结硬化硬化混凝土混凝土外加剂 为了改善或提高混凝土的性能a7各组成材料的作用集
3、料n廉价的填充材料，廉价的填充材料，节省水泥用量节省水泥用量n混凝土的混凝土的骨架，减小收缩，抑制裂缝的扩展骨架，减小收缩，抑制裂缝的扩展n传力作用传力作用n降低水化热降低水化热n提供耐磨性提供耐磨性水泥浆n润滑作用润滑作用与水形成水泥浆，赋予新拌混凝土以流动性。与水形成水泥浆，赋予新拌混凝土以流动性。n胶结作用胶结作用包裹在所有集料表面，通过水泥浆的凝结硬包裹在所有集料表面，通过水泥浆的凝结硬化，将砂、石集料胶结成整体，形成固体。化，将砂、石集料胶结成整体，形成固体。a8水水n混凝土中的拌和水有两个作用混凝土中的拌和水有两个作用:供水泥的水化反应供水泥的水化反应赋予混凝土的和易性赋予混凝土的
4、和易性n剩余水留在混凝土的孔（空）隙中剩余水留在混凝土的孔（空）隙中使混凝土中产生孔隙使混凝土中产生孔隙对防止塑性收缩裂缝与和易性对防止塑性收缩裂缝与和易性有利？有利？对抗渗透性、强度和耐久性对抗渗透性、强度和耐久性不利不利a9外加剂外加剂n化学外加剂：改善混凝土的性能化学外加剂：改善混凝土的性能缓凝剂缓凝剂 使水泥浆凝结硬化速度减慢；使水泥浆凝结硬化速度减慢；促凝剂促凝剂 使水泥浆凝结硬化速度加快；使水泥浆凝结硬化速度加快；减水剂减水剂减少拌和需水量；减少拌和需水量；引气剂引气剂在混凝土中引起封闭气孔；在混凝土中引起封闭气孔；n矿物掺合料：减少水泥用量，改善混凝土性能矿物掺合料：减少水泥用量
5、，改善混凝土性能粉煤灰粉煤灰硅灰硅灰矿渣矿渣a102.水泥混凝土分类 （1）按表观密度分普通混凝土普通混凝土：约为20002800kg/m3（道路）轻混凝土轻混凝土：1950 kg/m3（大跨径钢筋混凝土结构物)重混凝土重混凝土：2800 kg/m3（屏蔽辐射）低强混凝土低强混凝土：28d抗压强度小于30MPa；中强混凝土中强混凝土：28d抗压强度介于3060MPa；高强混凝土高强混凝土：28d抗压强度大于60MPa。（2）按立方体的抗压强度分a11（3）按混凝土流动性分 塑性混凝土、低流动性混土、干性混凝土。（4）按用途分 高聚物改性混凝土、纤维增强混凝土、补偿收缩混凝土、流态混凝土。（5）
6、按生产和施工方法分 普通浇筑混凝土、预拌混凝土、泵送混凝土、喷射混凝土、压力灌浆混凝土等。a12优优 点：点：高的强度及稳定性高的强度及稳定性可塑性良好可塑性良好耐久性良好耐久性良好料源广泛料源广泛经济性好经济性好工艺简单工艺简单利于环保利于环保自重大自重大(?)(?)刚度大，变形小刚度大，变形小(?)(?)收缩及裂缝现象收缩及裂缝现象破损修复难度大破损修复难度大4.水泥混凝土优缺点a135.水泥混凝土的发展历史a14（1）高性能混凝土（HPC）要求有高强度等级（fcu60Mpa）和良好的工作性、体积稳定性和耐久性。（2）绿色高性能混凝土（GHPC）从节约能源、资源，减少工业废料排放和保护自然
7、环境角度考虑，要求混凝土及其原材料的开发、生产、建筑施工作业等既能满足建设需要，又不危及后代人的延续生存环境。（3）其它新技术混凝土 灭菌、环境调节、变色、智能混凝土等。6.混凝土的发展趋向 a15 第一节 水泥混凝土的技术性质a16普通水泥混凝土的技术性质 新拌混凝土的工作性（和易性）新拌混凝土的工作性（和易性）技术性质技术性质 硬化混凝土的力学性质硬化混凝土的力学性质 硬化混凝土的变形特性硬化混凝土的变形特性 硬化混凝土的耐久性硬化混凝土的耐久性a171.混凝土拌合物施工和易性的概念混凝土拌合物施工和易性的概念 又称工作性，是指混凝土拌合物便于施工并能获得均匀、密实混凝土的一种综合性能。流
8、动性流动性：反映混凝土拌合物在自重或施工机械振捣作用下流动的性能，取决于拌合物的稠度。捣实性捣实性：指混凝土拌合物易于振捣密实、排除所有被挟带空气的性质。稳定性稳定性 粘聚性粘聚性：反映混凝土拌合物的抗离析、分层的性能。保水性保水性：指混凝土拌合物保持水分不易析出的能力。一、混凝土拌合物的施工和易性a18分层离析与泌水现象及其危害n分层离析现象：粗集料从混凝土的水泥砂浆中分离出来的倾向，与拌合物的粘聚性有关。危害：分层离析将导致硬化后的混凝土产生蜂窝和麻面，影响均匀性。进而影响力学性能、耐久性等。n泌水现象：混凝土中粗集料下沉、水分上升直到表面，这种现象叫泌水，与拌合物的保水性有关。危害：泌水
9、导致混凝土中粗集料和水平钢筋下方形成水囊和水膜，降低集料或钢筋与水泥石的粘结力；表面还会形成酥松层等。a19骨料水可见表面泌水内泌水a20钢 筋沉降裂缝水 囊混凝土表面a21新拌混凝土的性能硬化混凝土的性能混凝土拌合物的和易性：流动性捣实性 粘聚性 保水性混凝土微结构：密实性 均匀性运输、浇灌和振捣硬化混凝土性能：强度f 弹性模量E 徐变 耐久性 多组分、多物相组成的混凝土，其组成均匀、结构密实与其拌合物的和易性密切有关；组成均匀、结构密实的混凝土才能满足土木工程所要求的性能和质量。a222.施工施工和易性的测定方法和易性的测定方法 和易性是一项综合性的技术指标，确切评定较困难，具有不确定性。
10、测定：以测定其流动性为主，辅以对其粘聚性和保水性的观察，然后根据测定和观察结果，综合评价其和易性。测定流动性最常用的方法：坍落度试验，坍落度试验，坍落扩展法试验坍落扩展法试验维勃（维勃（VB）稠度试验）稠度试验a23（1）坍落度试验）坍落度试验塑性混凝土拌合物塑性混凝土拌合物200mm100mm300mm 本方法适用于集料公称最大粒径不大于本方法适用于集料公称最大粒径不大于31.5mm，坍落度不小于坍落度不小于10mm的混凝土拌合物。的混凝土拌合物。a24坍落度试验坍落度直尺a25装第1层并插捣25次装第2层并插捣25次装第3层并插捣25次抹平表面提起圆锥筒测量坍落高度坍落度试验步骤a26坍落
11、度测量结果的评定：坍落度测量结果的评定：级别 坍落度值(mm)混凝土的和易性 T1 1040 低塑性混凝土 T2 5090 塑性混凝土 T3 100150 流动性混凝土 T4 160 大流动性混凝土 a27n测出坍落度后，用捣棒轻轻敲击混凝土锥体的侧面，看它是否保持整体向下坍落或发生局部的突然崩落，由此判断其粘聚性是否合格；n观察混凝土锥体下方是否有水分析出，由此判断其保水性是否合格。n由此两方面观察和坍落度测量即可判断混凝土拌合物和易性是否合格。坍落度试验坍落度试验混凝土拌和物和易性的评定：混凝土拌和物和易性的评定：a28拌合物的和易性与施工工艺拌合物的和易性与施工工艺 施工工艺 坍落度(m
12、m)碾压混凝土 0滑模摊铺混凝土 30 50 泵送混凝土 100 200自密实混凝土 240 坍落度的选择坍落度的选择 原则：原则：根据施工方法、结构条件和制品要求，并参考经验资料进行选择，在满足施工和结构条件的情况下，尽量选用较小的坍落度，以节约水泥，提高混凝土质量。a29坍落扩展度法试验坍落扩展度法试验测定方法：装样方法同坍落度法，当坍落筒垂直提起后，混凝土发生坍落（坍落高度大于（坍落高度大于220mm220mm）。）。坍落扩展度坍落扩展度 =坍落扩展度 本方法适用于集料公称最大粒径不大于31.5mm，坍落度大于220mm的混凝土拌合物。最大直径最大直径+最小直径最小直径2a30（2）维勃
13、稠度试验）维勃稠度试验维勃稠度仪坍落度小于10mm的干硬性混凝土拌合物。本方法适用于集料公称最大粒径不大于31.5mm，维勃稠度值在530s之间的拌合物稠度测定。a31透明圆盘 从开启振动台至透明圆盘底面被水泥浆布满的瞬间所需的时间为维勃稠度值VB。VB稠度越大，混凝土拌合物的流动性越小。a32 根据混凝土拌合物维勃稠度t值大小，可将混凝土进行如下分级：级别 名称 VB稠度值（s）V0 超干硬性砼 t31s V1 特干硬性砼 t3021s V2 干硬性砼 t2011s V3 半干硬性砼 t105s a333.影响和易性的主要因素影响和易性的主要因素（1）内因）内因组成材料的影响组成材料的影响
14、1）单位用水量 2）水灰比 3）砂率 4）水泥品种和细度 5）集料 6）外加剂（2）外因）外因 1）环境因素 2）时间a34（1）内因）内因1）单位用水量mw0 n单位用水量实际上决定了混凝土拌合物中单位用水量实际上决定了混凝土拌合物中水泥浆的数量水泥浆的数量。n在组成材料确定的情况下，混凝土拌合物的流动性流动性随单位单位用水量的增加而增大用水量的增加而增大。n当W/C一定时，若mw0过小，水泥浆数量不足，拌合物不易流动，坍落度减小，粘聚性较差，易发生离析和崩坍，且不易成型密实；若mw0过多，水泥浆用量愈多，流动性愈好，拌合物的坍落度增大，但粘聚性和保水性变差，会出现泌水、分层、流浆、离析现象
15、，还会产生收缩裂缝，影响混凝土强度和耐久性。a35n固定用水量定则固定用水量定则：当粗、细骨料的种类和比例一定时，如单位用水量不变，即使水泥用量有适当变化(50100kg/m3)，混凝土拌合物的坍落度可以基本保持不变，即要使混凝土拌合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。意义：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。a362）水灰比W/Cn水灰比 W/C=用水量(W)/水泥用量(C)n水灰比的大小反映水泥浆的稀稠程度（稠度）。水灰比小水泥浆稠拌合物流动性小，不易密实；水灰比大水泥浆稀流动性增大。拌合物流浆、离
16、析，严重影响拌合物流浆、离析，严重影响混凝土强度及耐久性。混凝土强度及耐久性。a373）砂率砂率为混凝土拌合物中所用砂的质量占集料总量的质量百分数。合理砂率使拌合物的坍落度最大时的砂率。坍落度坍落度(cm)砂率砂率()合理砂率合理砂率s试验表明：水灰比与单位用水量一定时，拌和物坍落度先随砂率增加而增大，达到最大值后，又随砂率增加而减小，坍落度最大时的砂率为合理砂率（最优砂率）。思考：对于干硬性混凝土拌合物呢？a38为什么存在一个合理含砂率？（基本概念的应用-内摩阻力）n砂率的大小影响了拌合物中集料的总表面积和空隙率。n当水泥浆用量一定时，砂率较小时，碎石较多，砂与水泥浆组成的砂浆不足以填满碎石
17、颗粒的空隙，润滑作用较小，流动性、粘聚性、保水性均较差；n随着砂率增加，砂浆逐渐增多，粗集料间润滑层逐渐增厚，坍落度会越来越大；n当砂率过大时，集料总表面积和空隙率太大，水泥浆量变为不足，致使拌合物的坍落度变小，并随着砂率增大而减小。a39合理砂率的选用原则：粗集料的最大粒径Dmax较大，级配较好时，可选用较小砂率；砂的细度模数较小时，砂的总表面积较大，可选用较小砂率；水灰比较小、水泥浆较稠时，可选用较小砂率；流动性要求较大时，需采用较大砂率；掺用引气剂或减水剂时，可适当减小砂率；a404）水泥品种和细度）水泥品种和细度n水泥品种不同，需水量不同；需水量大的水泥，达到同样流动性需要较多的用水量
18、。在水灰比相同时q硅酸盐水泥 流动性好，密度较大；q普通硅酸盐水泥 流动性好，密度较大；q火山灰水泥 流动性较差，保水性较好；q矿渣水泥 流动性较差，保水性较差；q粉煤灰水泥 和易性最好，坍落度较大，保水性和粘聚性均较好。n水泥颗粒愈细，比表面愈大，拌合物的流动性降低，但较细的水泥可以改善拌合物的粘聚性和保水性，减轻离析和泌水的现象。a415）集料）集料 混凝土拌合物的流动性将随集料的最大粒径减小而降低。最大粒径Dmax的影响 水泥浆用量一定时，粒径越大，表面积越小，集料表面的水泥浆越厚（思考：还有无其他前提条件，从级配组成角度考虑），则集料就容易滑动，坍落度就大。粒径越小，表面积越大，集料表
19、面的水泥浆越薄，则集料相互连锁不易滑动，坍落度就小。a42集料颗粒级配的影响n级配良好的集料，较大粒径的颗粒堆积的空隙被较小颗粒填充，较小颗粒堆积的空隙被更小颗粒填充，不但使得骨料颗粒堆积的空隙率较小，填充在空隙中的水泥浆减少，水泥浆主要包裹在集料的表面，而且可以避免集料颗粒间的嵌锁，利于集料的滑动，拌合物流动性较好。当水泥浆量相同时，级配良好的集料可以增大拌和物的流动性。当流动性相同时，级配良好的集料可以减小水灰比或减少用水量。a43集料颗粒表面特征与形状的影响n表面光滑且呈等径形状的颗粒比粗糙表面且有棱角的颗粒更利于集料的滑动，而且，前者的表面积小于后者。在水泥浆用量相同时，前者拌制的砼拌
20、合物坍落度大于后者；当坍落度或维勃稠度相同时，前者拌制的砼拌合物所需用水量小于后者。n 针片状的颗粒比等径形状的颗粒更不利于集料的滑动，因此，前者不利于混凝土拌合物的流动性。碎石卵石思考：上述影响拌合物工思考：上述影响拌合物工作性的因素对混凝土强度作性的因素对混凝土强度将产生什么影响？将产生什么影响？a446 6）外加剂）外加剂 外加剂对拌合物施工和易性的影响程度取决于其品种和数量。改善混凝土拌合物和易性的主要外加剂是减水剂和引气剂。a45（2 2）外因）外因 1 1）环境因素）环境因素 主要有温度、湿度和风速，对于给定的混凝土拌合物，其流动性的变化取决于水泥的水化程度和水分蒸发率。温度，水化
21、速度，水分蒸发，坍落度。2 2）时间）时间 时间，坍落度逐渐减小，称为坍落度损失。原因：拌合物自由水随时间蒸发，集料的吸水和水泥早期水化造成的结果。思考：温度、时间对水泥水化速度、水化产物的影响思考：温度、时间对水泥水化速度、水化产物的影响a46二、硬化混凝土的强度 混凝土强度分布特征 2.混凝土的强度 3.影响混凝土强度的主要因素分析 4.混凝土强度的质量评定a47 混凝土强度分布特征 对某种混凝土随机取样测定其强度，绘制成的强度概率分布曲线接近正态分布曲线。a48（1）强度特征参数）强度特征参数强度标准差强度标准差强度的变异系数强度的变异系数强度平均值强度平均值fvC11niiffn21(
22、)1niiffn代表混凝土强度总体的平均值反映强度的离散程度vCf 值愈小，说明混凝土质量愈稳定，混凝土生产的质量水平愈高。vCa49（2）强度保证率）强度保证率P 是指混凝土强度总体值中大于设计强度等级（）的概率P（）。,cu kf,cu kff,cu kcu kfft混凝土强度保证率系数混凝土强度保证率系数0.00-0.524-0.842-1.00-1.04-1.28-1.40-1.600.500.700.800.8410.850.900.9190.945-1.645-1.80-2.00-2.06-2.33-2.58-2.88-3.000.9500.9640.9770.9800.9900.
23、9950.9980.999()P t()P ttt保证率系数保证率系数 值与保证率值与保证率 值值t()P tttdteP2221 混凝土强度概率混凝土强度概率a50（1）立方体抗压强度）立方体抗压强度2.混凝土的强度标准试件：边长为150mm的正立方体试件。标准养护条件：温度202，相对湿度90，龄期28d。cuFfAPPcuf 以三个试件测值的平均值作为该组试件的强度值。注：当采用非标准尺寸试件测得的立方体强度，应乘以换算系数。a51 立方体抗压强度标准值立方体抗压强度标准值 用标准试验方法测得的一组若干个立方体抗压强度值的用标准试验方法测得的一组若干个立方体抗压强度值的总体分布中的某一个
24、值，低于该值的百分率不超过总体分布中的某一个值，低于该值的百分率不超过5%,该抗该抗压强度值称为压强度值称为立方体抗压强度标准值立方体抗压强度标准值。以。以“fcu,k”表示。表示。,1.645cu kff,cu kf强度等级强度等级 根据混凝土立方体强度标准值根据混凝土立方体强度标准值(MPa)划分的等级，以符号划分的等级，以符号C+混凝土立方体强度标准值混凝土立方体强度标准值()表示。表示。,cu kf普通水泥混凝土按普通水泥混凝土按 划分为划分为12个强度等级：个强度等级：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60。,cu kfa52
25、（2）轴心抗压强度）轴心抗压强度 标准试件：150 mm 150 mm 300mm的标准棱柱体。按规定方法成型、标准条件下养护28天，测得的抗压强度为轴心抗压强度，以fcp表示；与立方体抗压强度的关系：fcp=(0.70.8)fcu 换算系数与混凝土强度有关，强度越高，系数越小。工程结构设计的依据，比立方体更好地反映混凝土结构的实际受力状况。a53（3）弯拉强度（抗折强度）弯拉强度（抗折强度）2cfFLfbhP L/3 L/3 L/3 cff标准试件：采用150mm150mm550mm 的梁形试件。测定方法：采用三分点的加荷方式。弯拉强度是混凝土结构设计和质量控制的重要指标。a54（4）劈裂抗
26、拉强度）劈裂抗拉强度 抗拉强度是结构设计中确定混凝土抗裂度的主要指标。试验方法：劈裂法，测出强度为劈裂抗拉强度 。标准试件：150mm 150mm 150mm 的立方体试件。20.637tsFFfAAtsfmtscffAf 与弯拉强度：PPatsftsfa553.影响混凝土强度的主要因素分析 普通水泥混凝土强度主要取决于水泥石及其与集料的界面粘结强度。混凝土受力破坏时，破裂面可能出现在三个位置上：a）硬化水泥石与骨料间破坏（与水泥强度、水灰比、集料性质有关）b）硬化水泥石的破坏（水泥石强度有关）c）集料本身的破坏（与集料强度有关）主要影响因素有材料组成、制备方法、养护条件、龄期等。a56（1）
27、混凝土组成材料的影响1）水泥的强度和水灰比 P116 相同水灰比：水泥强度越高，混凝土强度越高。相同水泥：混凝土强度随水灰比增加而降低。水灰比定则：bceacuwcff28.kcecceff.,28cfcdcefeffC Wa57（1）混凝土组成材料的影响水灰比定则：bceacuwcff28.kcecceff.,28cfcdcefeffC Wfcu,28、fcf,28混凝土28天的抗压强度、抗折强度（MPa）；C 1m3混凝土中水泥用量（kg）；W 1m3混凝土中水的用量（kg）；fce 水泥的实际强度（MPa）。C 水泥强度强度等级标准值的富裕系数，一般取1.13；a、回归系数a582）集料
28、的特性 粗集料的颗粒形状：针片状颗粒含量较高，影响施工和易性，增加混凝土空隙率，因而强度降低。粗集料的表面特征：表面粗糙、棱角多，在水泥用量和用水量相同时，强度高（如碎石卵石）。粗集料的表面洁净程度：表面含杂质，强度降低。粗集料的最大粒径：粒径过大，粘结面减小，界面强度降低；同时因不易振捣密实，强度降低。？集料的级配：连续级配配制的混凝土较密实，强度高。砂：砂的级配和粗细程度应同时考虑。级配良好的砂，空隙率及总表面积均小，水泥浆用量较少，利于提高混凝土的密实性和强度。a59混凝土强度与养护温度的关系（2）养护条件1）温度 养护温度高，水泥水化速度快，混凝土强度的发展也快；反之，在低温下混凝土强
29、度发展迟缓。当温度降到冰点以下时，水泥将停止水化，强度停止发展，而且易使硬化的混凝土结构遭到破坏。a602）养护湿度混凝土强度与养护湿度的关系 1空气养护，29个月后水中养护，33个月后水中养护，4标准湿度条件下养护 水是水泥水化的必要条件。如果湿度不够，水泥水化反应不能正常进行，甚至停止水化，会严重降低混凝土强度。因此在混凝土浇筑完毕后，应在12h内进行覆盖；在夏季施工的混凝土，要特别注意浇水保湿。a61（3）龄期）龄期 龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。混凝土的强度随龄期的增长而提高，早期显著，后期缓慢。普通水泥混凝土在标准养护条件下，其强度发展大致与龄期的常用对数成正比关系，其
30、经验公式如下：n养护龄期（d），n3。其它：外加剂、养护方式、施工方法等。a62提高混凝土强度的措施提高混凝土强度的措施：1、选用高强度水泥和早强型水泥 2、采用低水灰比 的干硬性混凝土 3、掺加混凝土外加剂和掺合料 4、采用湿热处理蒸汽养护和蒸压养护 5、采用机械搅拌和振捣a634.混凝土强度的质量评定（P155）混凝土质量评定一般以抗压强度作为评定指标。（1）评定方法）评定方法1）已知标准差的统计方法,0,min,0,min,min,0.70.70.850.90cucu kcucu kcucu kcucu kffffffff当强度等级C20时，尚应满足式；当强度等级C20时，尚应满足式。a
31、642）未知标准差的统计方法1222,11ncu icuifcufnmfSn1,min2,0.90cufcucu kcucu kfSfffn10合格判定系数同一验收的混凝土立方体抗压强度的标准差a653）非统计方法,min,1.150.95cucu kcucu kffff0nPn（2）混凝土质量水平的评定）混凝土质量水平的评定 混凝土的生产质量水平，可根据统计周期内混凝土强度标准差和试件强度不低于要求强度等级的百分率P。统计周期内试件强度不低于要求强度等级的组数；统计周期内试件相同强度等级的混凝土试件组数，n25。0nna66三、硬化混凝土的变形特性1.荷载的变形（1）混凝土在短期作用下的变形
32、 弹性、塑性变形（2）混凝土在长期作用下的变形徐变变形2.非荷载作用变形（1）化学收缩 （2）温度变形（3）干湿变形a67 荷载的变形（1）混凝土在短期作用下的变形 混凝土是一种弹塑性体，受力时既产生弹性变形，又产生塑性变形，其应力应变关系呈曲线，如下图。弹塑弹性应变：卸荷后能恢复的应变 ，由混凝土的弹性应变引起的。塑性应变：剩余的不能恢复的应变 ，由混凝土的塑性应变引起的。图 混凝土在压力作用下的应力应变曲线 a68 弹性模量：在应力-应变曲线上任一点的应力与其应变的比值。根据不同取值方法，可得 初始切线弹性模量 切线弹性模量 割线弹性模量。在混凝土工艺和结构设计中，通常采用规定条件下的割线
33、弹性模量。影响混凝土弹性模量的主要因素有混凝土的强度、集料的含量及其弹性模量以及养护条件等。Ea69（2）混凝土在长期荷载作用下的变形）混凝土在长期荷载作用下的变形徐变变形徐变变形 混凝土在持续荷载作用下，除产生瞬间的弹性变形和塑性变形外，还会产生随时间增长的变形，称为徐变。混凝土的徐变变形与恢复变形曲线a70徐变特点：徐变特点：持续荷载：瞬时变形徐变变形徐变变形稳定下来。卸荷后：一部分变形瞬时恢复徐变恢复残余变形。徐变对结构物的影响徐变对结构物的影响有利影响：可消除钢筋混凝土内的应力集中，使应力重新分配，从而使混凝土构件中局部应力得到缓和。对大体积混凝土则能消除一部分由于温度变形所产生的破坏
34、应力。不利影响：使钢筋的预应力受到损失（预应力减小），构件刚度减小、挠度增大、承载力降低。a71影响徐变因素影响徐变因素 混凝土的徐变是由于在长期荷载作用下，水泥石中的凝胶体产生粘性流动，向毛细孔内迁移所致。影响混凝土徐变的因素有水灰比、水泥用量、集料种类、应力等。混凝土内毛细孔数量越多，徐变越大；加荷龄期越长，徐变越小；水泥用量和水灰比越小，徐变越小；所用集料量多且弹性模量大、级配良好及最大粒径较大时，徐变越小；所受应力越大，徐变越大。a722.非荷载变形（1）化学收缩（自生体积变形）化学收缩（自生体积变形）在混凝土硬化过程中，由于水泥水化物的固体体积，比反应前物质的总体积小，从而引起混凝土
35、的收缩，称为化学收缩。特点：不能恢复，收缩值较小，对混凝土结构没有破坏作用，但在混凝土内部可能产生微细裂缝而影响承载状态和耐久性。a73（2 2）温度变形）温度变形 温度变形是指混凝土随着温度的变化而产生热胀冷缩变形。混凝土的温度变形系数为(11.4)10-5 /，即温度每升高1，每1m胀缩0.010.014mm。温度变形对大体积混凝土、纵长的混凝土结构、大面积混凝土工程极为不利，易使这些混凝土造成温度裂缝。可采取的措施为：采用低热水泥，减少水泥用量，掺加缓凝剂，采用人工降温，设温度伸缩缝，以及在结构内配置温度钢筋等，以减少因温度变形而引起的混凝土质量问题。a74（4 4）干湿变形干湿变形 干
36、湿变形是指由于混凝土周围环境湿度的变化，会引起混凝土的干湿变形，表现为干缩湿胀干缩湿胀。产生原因：混凝土在干燥过程中，由于毛细孔水的蒸发，使毛细孔中 形成负压，随着空气湿度的降低，负压逐渐增大，产生收缩力，导致混凝土收缩。同时，水泥凝胶体颗粒的吸附水也发生部分蒸发，凝胶体因失水而产生紧缩。当混凝土在水中硬化时，体积产生轻微膨胀，这是由于凝胶体中胶体粒子的吸附水膜增厚，胶体粒子间的距离增大所致。a75危害性：危害性：混凝土的湿胀变形量很小，一般无破坏作用。但干缩变形对混凝土危害较大，干缩能使混凝土表面产生较大的拉应力而导致开裂，降低混凝土的抗渗、抗冻、抗侵蚀等耐久性能。影响因素：（1）水泥的用量
37、、细度及品种 （2）水灰比的影响 （3）集料的影响 （4）施工质量的影响a76四、硬化混凝土的耐久性 抗渗性 2.抗冻性 3.抗化学侵蚀性 4.耐磨性 5.碳化 6.碱集料反应a77 抗渗性 混凝土对液体或气体渗透的抵抗能力称混凝土的抗渗性。混凝土的抗渗性以抗渗标号来表示。采用标准养护28d的标准试件，按规定方法进行试验，按混凝土所能承受的最大水压力，分为六个等级：S2、S4、S6、S8、S10和S12。混凝土产生渗透是由于其内部存在贯穿孔隙、毛细管和孔洞、蜂窝等。提高混凝土抗渗性的措施有降低水灰比、采用减水剂，选用致密、干净、级配良好集料。a782.抗冻性 混凝土的抗冻性指混凝土抵抗冻融循环
38、作用的能力。混凝土的抗冻性以抗冻标号抗冻标号来表示,抗冻标号以28d标准试件按规范规定的试验进行反复冻融循环，以同时满足抗压强度损失率不超过25%，质量损失率不超过5%时的最大循环次数。九个等级：D10、D15、D25、D50、D100、D150、D200、D250和D300。提高混凝土抗冻性的关键是提高密实度。措施是减小水灰比，掺加引气剂等。a793.抗化学侵蚀性 混凝土中的集料一般具有良好的抗侵蚀性。环境介质对混凝土的侵蚀，主要是对水泥石的侵蚀。混凝土的抗渗性、抗冻性和抗化学侵蚀性之间是相互关联，且均与混凝土的密实程度，即孔隙总量及孔隙结构特征有关。混凝土的抗侵蚀性主要取决于其所用水泥的品
39、种及混凝土的密实度。故提高混凝土抗侵蚀性的主要措施是合理选用水泥品种、降低水灰比、提高混凝土的密实度及尽量减少混凝土中的开口孔隙。a804.耐磨性 耐磨性是指混凝土抵抗表层损伤的能力。评价方法：以标准试件（150mm的立方体）在混凝土磨耗机上磨损。010.0225mmG G试件单位面积的磨损量，kg/m2。磨损量越大，混凝土耐磨性越差。磨损量越大，混凝土耐磨性越差。影响混凝土耐磨性的主要因素是混凝土的表面光滑程度、水泥品种、石子硬度、混凝土的强度等级等。a815.混凝土的碳化 混凝土的碳化是指混凝土内水泥石中Ca(OH)2与空气中的CO2时发生化学反应，生成CaCO3和H2O。不利影响：减弱了
40、对钢筋的保护作用。增加混凝土的收缩，降低混凝土的抗拉、抗折强度 及抗渗能力。有利影响：提高混凝土的密实度，对提高抗压强度有利。影响因素：二氧化碳的浓度、环境湿度、水泥品种、水灰比等。二氧化碳的浓度高，碳化速度快。环境中湿度在50%75%时，碳化速度最快；湿度小于25%或大于100%时，碳化作用将停止进行。a82采取措施：a.合理选用水泥品种；b.使用减水剂，提高混凝土的密实度；c.采用水灰比小，单位水泥用量较大的混凝土配合比；d.在混凝土表面涂刷保护层，防止二氧化碳侵入等；e.加强施工质量控制，加强养护，保证振捣质量。a836.碱集料反应 碱集料反应是指水泥中的碱（Na2O、K2O）与集料中的
41、活性二氧化硅发生反应，在集料表面生成复杂的碱硅酸凝胶，吸水，体积膨胀，从而导致混凝土产生膨胀开裂而破坏，这种现象称为碱集料反应。碱集料反应必须具备的三个条件：a.水泥中碱含量高，(Na2O+K2O)%大于0.6%；b.集料中含有活性二氧化硅成分；c.有水的存在。a84 碱集料反应分碱硅反应和碱碳酸钙反应两种类型。碱集料反应速度极慢，但造成的危害极大，而且无法弥补，其危害需几年或几十年才表现出来。碱活性检验方法：岩相法用于判断集料中是否存在与碱发生反应的活性成分。若集料中含有活性氧化硅，应采用化学法和砂浆长度法进行检验；若含有活性碳酸盐的集料，应用岩石柱法进行检验。a85提高混凝土耐久性的措施提
42、高混凝土耐久性的措施：1、合理选择水泥品种；2、适当控制混凝土的水灰比和水泥用量；3、选用品种良好，级配合格的集料；4、掺外加剂；5、保证混凝土的施工质量。a86 第二节 普通水泥混凝土的组成设计a87一、普通水泥混凝土组成材料的技术要求二、普通水泥混凝土的配合比设计三、普通水泥混凝土的配合比设计例题a881.水泥品种和强度等级水泥品种依据工程性质、工程环境、施工条件等合理选择。水泥强度等级与配制的混凝土强度等级相适应。当混凝土强度：C30：fce=(1.52.0)fcu C30：fce=(0.91.5)fcu 一、普通水泥混凝土组成材料的技术要求a892.粗集料（卵石和碎石）技术性能的主要要
43、求：稳定的物理性能和化学性能，不与水泥发生有害反应。（1）强度与坚固性）强度与坚固性 为保证混凝土的强度，要求粗集料具备一定的强度，工程中用压碎指标值控制岩石的抗压强度。碎石和卵石要求的压碎指标值，由混凝土强度确定。岩石抗压强度与混凝土等级之比不应小于1.5。为保证混凝土的耐久性，粗集料应有足够的坚固性，以抵抗冻融和自然因素的风化作用。a90（2）有害杂质）有害杂质 有害杂质为粘土、淤泥、硫化物及硫酸盐、有机质等，应符合国标中具体要求。同时还应进行碱活性检验。危害影响水泥与集料的粘结，降低混凝土的抗渗性和抗冻性、加剧腐蚀作用等。a91（3）最大粒径及颗粒形状与级配）最大粒径及颗粒形状与级配最大
44、粒径选择：最大粒径选择：在结构截面允许的情况下，尽量增大最大粒径可节约水泥。但粗集料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋间最小净距的3/4；混凝土实心板骨料的最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。表面特征及形状表面特征及形状a、表面特征b、形状：以正立方体为佳，不能含有过多的针、片状颗粒。级配：级配：粗集料级配应符合表5-6的规定，采用连续级配粗集料，当连续级配不能配合成满意的混合料时，可掺加单粒级集料配合。a923.细集料（砂）天然砂，人工砂。（1）压碎值和坚固性）压碎值和坚固性 压碎指标法进行试验检测；硫酸钠溶液进行检测。（2 2）有害杂质含量）有害杂质含
45、量 含泥量、石粉含量和泥块含量，云母、轻质物、有机物、硫化物和硫酸盐等有害物质含量限值见教材表1-8。危害：妨碍水泥水化，降低与水泥石粘附性，与水泥水化物产生不良化学反应。a93（3）级配与细度模数）级配与细度模数 细度模数细度模数砂的粗细程度。分析：粒径差太大，拌和困难；粒径差太小，细小颗粒多，受力易断裂；细集料粒径过小表面积大，浪费水泥；等粒径的砂，密实度不够；还必须考虑颗粒的级配。a94 级配区级配区 筛孔尺寸（筛孔尺寸（mmmm）9.59.5 4.754.752.362.361.181.180.60.60.30.30.150.15累计筛余（累计筛余（%）（粗）（粗）0 00 01010
46、5 535353535656571718585808095959090100100（中）（中）0 00 010100 025251010505041417070707092929090100100（细）（细）0 00 010100 01515 0 0252516164040555585859090100100说明：说明：区砂属于粗砂采用较区大的砂率（不易捣实）区砂属于中砂由中砂和一部分偏粗砂的细砂组成 区砂属于细砂采用较区小的砂率（易捣实）砂的级配砂的级配 砂的级配良好密实耐久性好强度高。细集料级配范围（细集料级配范围（GB/T 146842001）a954.拌和用水 包括饮用水、清洁的天然水
47、、地下水、海水及适当处理后的工业废水。5.外加剂与掺合料 外加剂是在混凝土拌和前加入或拌和时加入，掺量不超过水泥质量的5%，并能按某些要求改善混凝土性能的物质。掺合料在混凝土中的作用是改善混凝土拌合物的施工和易性、降低混凝土水化热、调节凝结时间。a96二、普通水泥混凝土的配合比设计 混凝土配合比，是指单位体积的混凝土中各组成材料的质量比例。确定这种数量比例关系的工作，称为混凝土配合比设计。选料、配料选料、配料（一）混凝土配合比设计的基本资料（二）配合比表示方法（三）配合比设计基本要求（四）配合比设计的三个参数（五）配合比设计的步骤a97（一）混凝土配合比设计的基本资料1、混凝土设计强度等级；2
48、、工程特征（工程所处的环境、结构断面、钢筋最小净距等）；3、耐久性要求（如抗冻性、抗侵蚀、耐磨、碱集料反应等）；4、水泥强度等级和品种；5、砂、石的种类，石子最大粒径、密度等；6、施工方法。a98（二）配合比表示方法1、单位用量表示法 以1m3 混凝土中各种材料的用量表示。例如，水泥330kg，水150kg，砂726kg，石1364kg2、相对用量表示法 以水泥的质量为1，并按“水泥砂石；水灰比”的顺序排列表示。例如，CSG=12.143.81；W/C=0.45。a99（三）配合比设计基本要求1 1、施工工作性的要求、施工工作性的要求 普通混凝土拌合物的坍落度应根据构件截面尺寸大小、钢筋疏密和
49、施工方式来确定。2 2、结构物强度要求、结构物强度要求 混凝土的设计强度等级根据结构设计确定。3 3、环境耐久性要求、环境耐久性要求 最大水灰比，最小水泥用量。4 4、经济性的要求、经济性的要求,0,1.645cucu kffa1001 1、水灰比、水灰比在满足强度和耐久性前提下取较大值，以获得较大的流动性。2 2、砂率、砂率在满足粘聚性的前提下取较小值。3 3、单位用水量、单位用水量在达到流动性前提下，取较小值。（四）配合比设计的三个参数a101（五）配合比设计的步骤初步配合比初步配合比基准配合比基准配合比设计配合比设计配合比施工配合比施工配合比根据经验公式和试验参数计算试拌，检验施工和易性
50、检验强度根据现场砂石材料的含水量修正a1021.初步配合比设计步骤（1）计算混凝土的配制强度）计算混凝土的配制强度,0,1.645cucu kff,0cuf强度等级C20C20C35C35标准差 （MPa）4.05.06.0强度标准差 取值表 a103（2）计算水灰比）计算水灰比W/C，并校核，并校核 水泥28d抗压强度实测值；当无水泥28d抗压强度实测值时：；水泥强度等级值（MPa)；水泥强度等级值富余系数，按实际统计资料确定。,0acecuabcefWCffcef,cecce gff,ce gfc 集料品种回归系数碎石卵石 集料品种回归系数碎石卵石0.460.480.070.33回归系数
