1、第四部分混凝土主要内容 普通水泥混凝土的组成材料普通水泥混凝土的组成材料 普通水泥混凝土的技术性质普通水泥混凝土的技术性质 混凝土的外加剂混凝土的外加剂 普通水泥混凝土的组成设计普通水泥混凝土的组成设计 普通水泥混凝土的质量控制普通水泥混凝土的质量控制 其他品种混凝土其他品种混凝土 学习目标1、掌握普通混凝土组成材料的品种、技术要求及选用，熟练掌握各种材料各项性质的要求，测定方法及对混凝土性能的影响；2、熟练掌握混凝土的力学性质、变形性质和耐久性及其影响；3、熟练掌握普通混凝土的配合比设计方法；4、了解混凝土的新进展及其发展趋势；5、掌握砌筑砂浆的性质、组成、检测方法及其配合比设计方法。4.1
2、混凝土概述1 混凝土（常见）水泥混凝土、硅酸盐混凝土（灰砂、灰渣混凝土）石膏混凝土、水玻璃混凝土 沥青混凝土、聚合物混凝土 o 目前工程上使用最多的是以水泥为胶结材料，以砂、目前工程上使用最多的是以水泥为胶结材料，以砂、石为骨料，加水及掺入适量外加剂和掺合料拌制的石为骨料，加水及掺入适量外加剂和掺合料拌制的普通水泥混凝土（简称普通混凝土）普通水泥混凝土（简称普通混凝土）2 水泥混凝土o 水泥混凝土是由水泥、水和粗、细骨料按适当比例配合、拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。3 普通混凝土分类重砼重砼 2 28 800kg/m00kg/m3 3（或者干体积（或者干体积密度密度2600kg2
3、600kg/m3m3）普通砼普通砼 195019502500kg/m2500kg/m3 3轻砼轻砼 1950kg/m1950kg/m3 3 按表观密度按表观密度分分低强度混凝土低强度混凝土 20MPa20MPa中强度混凝土中强度混凝土 202060MPa60MPa高强度混凝土高强度混凝土 60MPa60MPa按抗压强度标准值分按抗压强度标准值分（fcu,kfcu,k）改性：采用轻质骨料可以降低混凝土的自重；掺入纤维或聚合物，可提高抗拉强度，大大降低混凝土的脆性；掺入减水剂、早强剂等外加剂，可显著缩短硬化周期，改善力学性能。按工程的特殊要求 加气混凝土 泵送混凝土 防水混凝土 道路混凝土 水工混
4、凝土 纤维混凝土 补偿收缩混凝土等。混凝土生产的基本工艺过程：配料（称量）搅拌运输 浇注 振捣 养护 准确 时间 距离 垂直下落高 密实 条件要好 适宜 短 度不超过2m 时间要够4 水泥混凝土的优缺点o 优点：使用方便：在凝结前具有良好的塑性，因此可以浇制成各种形状和大小的构件或结构物；匹配性好：它与钢筋有牢固的粘结力，能制作钢筋混凝土结构和构件；高强耐久：经硬化后有抗压强度高与耐久性良好的特性；价格低廉：其组成材料中砂、石等地方材料占80%以上，符合就地取材和经济的原则；性能易调：可根据工程要求改变材料的组成配合来满足要求。o优点：很好的耐火性 生产能耗低,砂石能耗低 水泥虽高但用量低4
5、水泥混凝土的优缺点(续)o缺点：抗拉强度低；由于干缩容易产生裂缝；自重较大；施工日期长；结构物拆除较困难。5 对混凝土质量的基本要求 具有符合设计要求的强度；具有与施工条件相适应的和易性；具有与工程环境相适应的耐久性；材料组成经济合理、生产制作节约能源。4.2 水泥混凝土1 水泥混凝土基本组成o水泥o砂子o石子o水石子水泥浆砂子1 基本组成o 水泥、水水泥浆 硬化前起润滑作用，便于施工 硬化后起胶凝作用，将砂石胶结成一个整体o 砂、石 起骨架作用，减少收缩p外加剂(一一)水泥水泥o 1.1.品种的选择品种的选择五大品种水泥、特种水泥五大品种水泥、特种水泥常用水泥混凝土的选用参考表常用水泥混凝土
6、的选用参考表水泥品种水泥品种使用部位及环境使用部位及环境硅酸盐硅酸盐水泥水泥普通普通水泥水泥矿渣矿渣水泥水泥火山灰火山灰水泥水泥粉煤灰粉煤灰水泥水泥工工程程特特点点1.1.厚大体积混凝土厚大体积混凝土2.2.快硬混凝土快硬混凝土3.3.高强（高于高强（高于C40C40）混凝土）混凝土4.4.有抗渗要求的混凝土有抗渗要求的混凝土5.5.耐磨混凝土耐磨混凝土环环境境条条件件1.1.在普通气候环境中混凝土在普通气候环境中混凝土2.2.在干躁环境中混凝土在干躁环境中混凝土3.3.在高湿度环境中或永远在水下混凝土在高湿度环境中或永远在水下混凝土4.4.在严寒地区的露天混凝土，寒冷地区处在严寒地区的露天混
7、凝土，寒冷地区处在水位升降范围内的混凝土在水位升降范围内的混凝土5.5.严寒地区在水位升降范围内的混凝土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；注：号表示优先选用；表示可以使用；表示不得使用。表示不得使用。2.水泥强度等级的选择p 应当与混凝土的设计强度等级相适应。p 原则：高对高，低对低原则：高对高，低对低 配制C30以下的混凝土，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.11.8倍，配制40以上的混凝土，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.01.5倍，同时宜掺入高效减水剂。o 3.3.检测指标检测指标细度、凝结时间、安定性、强细度、凝结时间、安定性、强度度o 4.4.用量用
8、量混凝土配合比设计计算确定混凝土配合比设计计算确定(二二)集料集料(骨料骨料)o 作用：起骨架作用，减少收缩，提高了混凝土的稳定性；提高硬化浆体的弹性模量。弹模：骨料混凝土水泥石；改善混凝土的耐久性（耐蚀性、抗冻性）使混凝土具有较好的流动性，方便施工 降低混凝土成本（骨料占混凝土体积的7077）。(二二)集料集料(骨料骨料)o 细骨料0.15mm4.75mm（砂）o 粗骨料4.75mm以上 （石子）(二二)集料集料(骨料骨料)1.1.粗集料粗集料（1 1）强度）强度（2 2）坚固性）坚固性（3 3）级配）级配（4 4）最大粒径的选择）最大粒径的选择（5 5）表面特征和形状）表面特征和形状 （6
9、 6）有害杂质的含量）有害杂质的含量（7 7）碱活性检验）碱活性检验2.2.细集料细集料（1 1）级配和细度模数）级配和细度模数（2 2）有害杂质的含量）有害杂质的含量 1 1）含泥量和泥块含量）含泥量和泥块含量 2 2）云母含量）云母含量 3 3）轻物质含量）轻物质含量 4 4）有机质含量）有机质含量 5 5）硫化物和硫酸盐含量）硫化物和硫酸盐含量还还需要测定需要测定表观密度表观密度1 细集料砂o 天然砂 海砂 河砂o 人工砂 机制砂 混合砂2 砂的技术指标o 表观密度、堆积密度、空隙率o 砂的粗细程度和级配o 含泥量、石粉含和泥块含量o 有害杂质含量o 坚固性o 碱骨料反应3 细集料的分类
10、o 按技术要求分为三类：I类（含泥量C60的混凝土；II类（含泥量3%）宜用于强度等级C30C60的混凝土及 有抗冻抗渗或其他要求的混凝土；III类（含泥量5%）宜用于强度等级C60的混凝土；II类宜用于强度等级C30C60的混凝土及有抗冻抗渗或其他要求的混凝土；III类宜用于强度等级C30的混凝土。o 卵石：表面光滑，少棱角，P，及总表面积小，工作性好o 碎石：表面粗糙，多棱角，P，及总表面积大，工作性差 卵石：粘结力小，强度低 碎石：粘结力大，强度高3 石子的技术指标o 表观密度、堆积密度、空隙率o 最大粒径和颗粒级配o 含泥量和泥块含量o 针片状颗粒含量o 坚固性o 强度o 碱骨料反应（
11、1）表观密度、堆积密度、空隙率o 表观密度：og=25002900kg/m3；o 堆积密度：=15001800kg/m3；o 空隙率 P=37%44；o 吸水率 Wg 3%。（2）最大粒径和颗粒级配 粗骨料的颗粒级配(grading)o 定义：大小石子之间的相互搭配情况。o 级配测定的12个标准筛：2.5、5、10、16、20、25、31.5、40、50、63、80mm及100mm等。级配种类 o连续级配：连续级配：骨料颗粒尺寸由大至小连续分布，其中每一级骨料都占有适当比例；o间断级配或单级配：间断级配或单级配：骨料粒级是间断的，缺少中间一级或几级的级配。有害杂质o 含泥量 o 泥块含量 o
12、硫酸盐、硫化物含量 o 有机物含量 o 针、片状颗粒含量碱活性o 骨料中的活性SiO2(如蛋白石、玉髓等)或活性碳酸盐（如白云石质石灰岩、方解石质白云岩），在有水分存在的情况下，与可溶性碱（NaOH、KOH）反应生成膨胀型产物破坏硬化混凝土，将骨料的这种性质叫碱活性，具有碱活性的骨料叫碱活性骨料。第三节 混凝土技术性质o 混凝土拌合物的性质o 混凝土强度o 混凝土变形性能o 混凝土耐久性1 混凝土拌合物的性质o 混凝土拌合物-混凝土凝结硬化以前，具有流动性或塑性的混凝土o 硬化后混凝土是否能够均匀密实，与混凝土拌合物是否具有便于进行施工而不产生分层离析的性质有很大关系。1.1 混凝土拌合物的和
13、易性（工作性）o 和易性（工作性workability）o 将混凝土拌合物易于搅拌、运输、浇注及振捣，并能获得成型密实，质量均匀混凝土的性能，称之为混凝土拌合物的和易性，又叫工作性。1.2 和易性的的涵义和易性的的涵义o 流动性流动性：是指混凝土拌合物在自重或外力作用下（机械振捣），能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。o 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，不至于产生分层和离析的性能。o 保水性保水性：是指混凝土拌合物在施工过程中，具有一定的保水能力，不至于产生严重泌水的性能。和易性好的混凝土有关粘聚性、保水性的相关术语o 分层分层：o 混凝土拌合物粗
14、骨料下沉、砂浆或水泥净浆上浮，从而导致混凝土沿垂直方向不均匀的现象。(见Flash)o 泌水：泌水：o 混凝土拌合物中的拌合水，在毛细管力作用下，沿混凝土中的毛细管通道，向上泌至拌合物表面，导致拌合物表层部分水灰比大幅度增大或出现一层清水的现象。o 离析离析：混凝土拌合物在运动过程中（压力作用下在泵管中流动，自重或机械振捣作用下在模板中流动），粗骨料、细骨料及水泥浆运动速度不相同，从而导致它们相互分离的现象。麻面03蜂窝01粘聚性、保水性差的混凝土 离析泌水的危害o 可能导致泵送混凝土堵泵；o 会导致混凝土匀质性变差，表层出现浮浆。混凝土硬化后表层出现浮灰，或塑性收缩裂缝；o 粗骨料或钢筋下方
15、水份聚结，硬化后出现大的气孔；o 留下毛细管通道，降低抗渗性；o 拆模后，混凝土侧面留下砂纹。降低离析泌水措施降低离析泌水措施o 采用需水量大的水泥；o 适当增大水泥用量；o 添加矿物掺合料；o 改善外加剂质量，如适当增加引气 和增粘组分含量。1.3 混凝土和易性评定方法 目前，尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易目前，尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易性的测定方法。在工地和试验室，通常采用性的测定方法。在工地和试验室，通常采用测测定拌合物的流动性，并辅以直观经验评定粘聚定拌合物的流动性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性三方面结合性和保水性三方面结合的方法。的方法。主要的试验方法有：主要的试验方
16、法有：坍落度与坍落扩展度法；坍落度与坍落扩展度法；维勃稠度法维勃稠度法o如图，混凝土拌和物分三层装入坍如图，混凝土拌和物分三层装入坍落度筒；落度筒；o坍落度：坍落度：筒高与坍落后试体筒高与坍落后试体 最高点之间的高差。最高点之间的高差。单位：单位：mm(mm(精确至精确至5mm)5mm)。观察：粘聚性、保水性。观察：粘聚性、保水性。o全面地评价混凝土拌和物的工作性。全面地评价混凝土拌和物的工作性。(1)(1)坍落度法坍落度法 o 适用范围适用范围 坍落度筒法适用于骨料最大粒径不大于40mm，坍落度 不小于10mm的流动性及塑性混凝土拌合物。注：当混凝土拌和物的坍落度大于当混凝土拌和物的坍落度大
17、于220mm220mm时用钢时用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径，在二者之差小于直径，在二者之差小于50mm50mm的条件下，用其的条件下，用其算术平均值作为算术平均值作为坍落扩展度值坍落扩展度值；否则，此次；否则，此次试验无效。试验无效。混凝土拌和物的分级混凝土拌和物的分级混凝土质量控制标准（GB5016492），依据坍落度的不同，将混凝土拌和物分为5级：o SL水泥石破坏概率骨料破坏概率2.2 混凝土强度o 混凝土强度定义混凝土强度定义 o 混凝土单位面积所能承受的最大外应力，称之为混凝土强度，其表示混凝土单位面积所能低抗外力的一种自身能力
18、。2.3 混凝土强度种类混凝土强度种类o 1、抗压强度（立方体抗压强度，棱柱体或轴心抗压强度，圆柱体抗压强度）o 2、抗拉强度（直接抗拉强度和劈裂抗拉强度）o 3、抗折强度 o 4、与钢筋的粘结强度等。（1 1）立方体抗压强度（）立方体抗压强度（fcufcu）按照标准的制作方法制成边长为按照标准的制作方法制成边长为150150的正立方的正立方体试件，在标准养护条件（温度体试件，在标准养护条件（温度2020 2 2，相对，相对湿度湿度9595以上）下，养护至以上）下，养护至2828龄期，按照标准的龄期，按照标准的测定方法测定其抗压强度值，称为混凝土立方体抗测定方法测定其抗压强度值，称为混凝土立方
19、体抗压强度。压强度。(条件不成熟的时候，可将养护条件放宽条件不成熟的时候，可将养护条件放宽松些。松些。)AFfcu2.3.1 2.3.1 立方体抗压强度和强度等级立方体抗压强度和强度等级混凝土抗压强度试验混凝土抗压强度试验 混凝土抗压强度试模混凝土抗压强度试模 （2 2）立方体试件抗压强度标准值（）立方体试件抗压强度标准值（f fcu,kcu,k）立方体抗压强度只是一组混凝土试件抗压强度的算立方体抗压强度只是一组混凝土试件抗压强度的算术平均值。术平均值。而立方体抗压强度标准值是按数理统计方而立方体抗压强度标准值是按数理统计方法确定，具有不低于保证率的立方体法确定，具有不低于保证率的立方体抗压强
20、度。抗压强度。2.3.1 立方体抗压强度和强度等级立方体抗压强度和强度等级（3 3）强度等级）强度等级 凝土的凝土的“强度等级强度等级”是根据是根据“立方体抗压强度标准值立方体抗压强度标准值”来确定的。如：来确定的。如：C30C30，表示混凝土立方体抗压强度标准，表示混凝土立方体抗压强度标准值值,f fcu,kcu,k=30MPa=30MPa。我国现行我国现行GB50010-2002GB50010-2002混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范规定规定,普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：C15C15、C20C20、C25C25、C30C30、C35C
21、35、C40C40、C45C45、C50C50、C55C55、C60C60、C65C65、C70C70、C75C75、C80C80等等1414个强度等级。个强度等级。立方体或100100圆柱体的抗压强度常用来评定和控制混凝土质量。强度换算 标准规定：o 150150150mm试件为标准试件，强度系数为1.0o 非标准试件100100100mm的强度系数为0.95o 非标准试件200200200mm的强度系数为1.05。轴心抗压强度轴心抗压强度 为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情况，在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心实际情况，在钢筋混凝土结构计算
22、中，计算轴心受压构件（例如柱子、衍架的腹杆等）时，都是受压构件（例如柱子、衍架的腹杆等）时，都是采用混凝土的轴心抗压强度作为依据。采用混凝土的轴心抗压强度作为依据。测定其轴心抗压强度，采用测定其轴心抗压强度，采用150mm150mm150m150m300mm300mm棱柱体作为标准试件，轴心抗压强度以棱柱体作为标准试件，轴心抗压强度以f fcpcp表示，表示，以以MPaMPa计。计。2.4 混凝土其它强度 3.3.劈裂抗拉强度劈裂抗拉强度 我国现行标准规定，采用标准试件我国现行标准规定，采用标准试件150mm150mm立方立方体，按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为体，按规定的劈裂抗拉试验装置
23、测得的强度为劈裂抗拉强度，简称为劈拉强度劈裂抗拉强度，简称为劈拉强度f ftsts 计算公式：计算公式：AFAFf637.02tscutsff35.0经验公式：道路路面或机场跑道用混凝土，是以抗弯强度（或称道路路面或机场跑道用混凝土，是以抗弯强度（或称抗折强度）为主要设计指标。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水泥混凝土的抗弯强度试验是以标准方法制备成 150mm150mm150mm150mm550mm550mm的梁形试件，在标准条件下养护的梁形试件，在标准条件下养护 后，按三分点加荷，测定其抗弯强度（后，按三分点加荷，测定其抗弯强度（f fcf cf）。）。
24、计算公式：计算公式：2bhFLfcfL=450mmL=450mm4.混凝土抗折强度混凝土抗折强度(fcf)混凝土抗折强度试模混凝土抗折强度试模混凝土抗折强度试验混凝土抗折强度试验混凝土与钢筋的粘接强度o 该强度主要来源于混凝土与钢筋之间的摩擦力，与混凝土抗压强度成正比；此外还收到其他因素的影响，如钢筋尺寸及钢筋种类，钢筋在混凝土中的位置（水平或者垂直），以及环境的干湿温度变化等。o 计算式：推荐美国材料试验学会dlFfpN2.5 影响混凝土强度的因素o 2.5.1 水泥强度和水灰比 o 普通强度等级的密实混凝土，其强度与水泥28d强度及水灰比符合以下鲍罗米公式：o fcu=A fce（C/WB
25、）公式中：A、B表示粗骨料回归系数。但该式近适用于C60以下混凝土。2.5.2骨料的品种、质量及数量o 骨料的品种骨料的品种 在其他条件相同的情况下，碎石混凝土比卵石混凝土强度高。但当水灰比大于0.4后，随着水灰比增大，差异越来越小。o 骨料的质量及骨料的质量及粒径粒径 影响混凝土强度的骨料的质量，主要包括有害杂质含量(泥、泥块、有机物、云母、硫化物、轻物质及针片状颗粒等)及骨料强度等。o 骨料的数量骨料的数量 C35以下混凝土，骨料数量对混凝土强度影响不大；C35以上混凝土，骨料数量对混凝土强度的影响作用有所增大。但总的说来，该因素为影响强度的次要因素。2.5.3 养护温度、湿度o（1 1）
26、温度）温度 周围环境或养护温度高，水泥水化速度快，早期强度高，但后期强度增进率低。混凝土受冻龄期越早，对混凝土强度的影响越大，后期强度越低。p（2 2）湿度）湿度 一般情况下，湿度越大，保湿养护时间越长，混凝土强度越高。2.5.4龄期o 混凝土早期强度增长快，28d以后，强度增长缓慢，60d以后强度增长更为缓慢。普通强度等级混凝土，在标养条件下，328d龄期内，混凝土强度与龄期之间的关系满足以下规律：2.5.5 施工条件o 配料准确，搅拌均匀，振捣密实，养护适宜。o 2.5.6 矿物参合料 o 2.5.7 化学外加剂2.5 提高混凝土强度的措施o 采用高强度等级的水泥；o 采用较小的水灰比（掺
27、入减水剂等）；o 采用机械搅拌和机械振动成型（均匀、可降低用水量、密实）；o 采用湿热养护；o 掺入外加剂，掺合料。第3节 混凝土的耐久性o 抗渗性o 抗冻性o 抗侵蚀性o 抗在碳化作用o 抗碱骨料反应o 抗冲磨性1 混凝土耐久性定义混凝土耐久性定义 o 混凝土抵抗混凝土抵抗环境介质作用环境介质作用并长期保持其良好的使用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全、性能和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全、正常使用的能力称为耐久性。正常使用的能力称为耐久性。内容内容 o 抗渗性抗渗性o 抗冻性抗冻性o 抗侵蚀性抗侵蚀性o 抗碳化性及碱骨料抑制性。抗碳化性及碱骨料抑制性。2
28、 抗渗性(1)抗渗性定义抗渗性定义 混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗有压介质混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗有压介质（水、油、溶液等）渗透作用的能力。它是（水、油、溶液等）渗透作用的能力。它是砼最重要的耐久性指标，其直接影响砼的其砼最重要的耐久性指标，其直接影响砼的其他耐久性能。他耐久性能。(3)抗渗等级o 以6块试件中4块未渗水时的最大压力(X10MPa),划分混凝土抗渗等级,并以符号P加上最大水压(X10MPa)表示,o 如:P6,P8,P10,P12等.表示能抵抗表示能抵抗0.6、0.8、1.0、1.2MPa的静水压力而不渗的静水压力而不渗透。透。(4)影响混凝土抗渗性的因素影响混凝土抗渗性的因
29、素3.3.混凝土的抗冻性混凝土的抗冻性(1)(1)抗冻性定义抗冻性定义指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。度的性能。（2）抗冻性等级）抗冻性等级o 混凝土强度损失率不超过25，重量损失率不超过5的最大冻融循环次数n，表示为Fn（freezing thawing),o 如：F50、F100、F150 等。(3).影响抗冻性的因素o 密实度:密实度越高,抗冻性越好;o 气孔含量及孔结构:含气量越大,闭孔越多,抗冻性越好;o 水灰比:在密实的情况下,水灰比小,抗冻性好;o 饱水程
30、度:饱水程度越高,抗冻越差;o 养护条件:保湿养护时间越长,抗冻性越好;o 掺合料:掺入适当掺合料,可提高抗冻性;o 外加剂:掺入防水剂,引气剂及减水剂,均能提高抗冻性.3、混凝土的碳化（中性化）、混凝土的碳化（中性化）(1).(1).混凝土碳化的定义混凝土碳化的定义 o 混凝土内水泥石中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳，在湿度相宜时发生化学反应，生成碳酸钙和水，使混凝土碱度降低的过程,叫碳化,也称中性化。o 混凝土的碳化是二氧化碳由表及里逐渐向混凝土内部扩散的过程。o 碳化引起水泥石化学组成及组织结构的变化，对混凝土的碱度、强度和收缩产生影响。(2)混凝土碳化的危害o 降低pH值，当pH从121
31、3降至10.8时，钢筋开始锈蚀。消耗Ca(OH)2,使混凝土中水化物分解，产生大量硅胶和铝胶。碳化收缩，导致混凝土表面裂缝。（3）碳化的优点o 增大了表面硬度。o 促使水泥进一步水化，混凝土密实度提高，适当碳化可使混凝土抗压强度提高。(4)影响碳化速度的主要因素影响碳化速度的主要因素环境条件环境条件 o 二氧化碳的浓度：二氧化碳浓度高（如铸造车间），碳化速度快；o 湿度：当环境中的相对湿度在5075时，碳化速度最快，当相对湿度小于25或达到100时，碳化停止。水泥品种水泥品种 o 掺混合材的水泥碱度较低，碳化速度随混合材料掺量的增多而加快。(4)影响碳化速度的主要因素影响碳化速度的主要因素o
32、水灰比水灰比 水灰比愈小，混凝土愈密实，二氧化碳和水不易侵入，碳化速度就慢。o 外加剂及掺合料外加剂及掺合料 o 施工质量施工质量5、碱、碱-骨料反应骨料反应Alkali-Aggregate Reaction(AAR)o（1）定义）定义 o 混凝土中可溶性碱与骨料中的活性成分，在有水存在的情况下发生化学反应，使硬化后的混凝土发生不均匀膨胀，导致混凝土强度和弹性模量下降，出现裂缝破坏的现象。常见的碱骨料反应破坏形式(2)碱骨料反应种类碱骨料反应种类o 碱硅酸（硅酸盐）反应（碱硅酸（硅酸盐）反应（ASR）o 骨料中的活性SiO2与混凝土中可溶性碱（Na2O0.658K2O），在有水存在的情况下，发
33、生化学反应，生成膨胀性物质。o 具有活性SiO2的骨料：蛋白石（非晶质）；磷灰石和方石英（隐晶质）；流纹岩、安山岩及凝灰岩（变胶体矿物）碱骨料反应必须具备以下三个条件：碱骨料反应必须具备以下三个条件：o 可溶性碱 o 骨料中具有碱活性成分(活性二氧化硅)。o 存在水分。干燥状态下不会发生碱骨料反应。4）、控制碱骨料反应的措施o 控制水泥及混凝土中的碱含量:水泥中可溶性碱含量0.6%，单方混凝土中碱含量3.0kg。o 选用非碱活性骨料。o 保持硬化混凝土干燥。o 掺矿物掺合料。o 掺引气剂。o 掺碱骨料抑制剂。二、提高混凝土耐久性的措施二、提高混凝土耐久性的措施o 合理选择水泥品种。o 选用质量
34、良好，技术条件合格的砂石骨料。o 控制水灰比及保证足够的水泥用量是保证混凝土密实度的重要措施，是提高混凝土耐久性的关键。o 掺入减水剂或引气剂，改善混凝土的孔结构，对提高混凝土的抗渗性和抗冻性有良好作用。o 改善施工操作，保证施工质量第四节 硬化混凝土的变形性徐变弹性变形和弹性模量荷载作用下的变形温度变形干湿变形化学收缩非荷载作用下的变形一、非荷载作用下的变形o（一）化学收缩：（一）化学收缩：定义定义 由于水泥水化产物的总体积小于水化物的总体积而产生收缩称为化学收缩。特点：特点：u破坏作用：在混凝土内部产生微细裂缝u水泥用量越多，收缩越大，不可恢复!u40d内收缩增长比较快一、非荷载作用下的变
35、形o（二）干湿变形：（二）干湿变形：湿胀：在水中硬化，胶体吸水间距增大，有微小膨胀 干缩：在空气中硬化时,主要是由水分蒸发导致混凝土收缩引起的一、非荷载作用下的变形p 特点：特点：干缩的混凝土再次吸水后部分收缩变形消失，3040%的残余收缩不能恢复，称为收缩量收缩量 砼收缩量超过极限收缩值为(5090)x10-5 mm/mm，能使混凝土表面出现拉应力而导致开裂，严重影响混凝土的耐久性，对混凝土危害较大。干缩主要由水泥石产生，故降低水泥用量，减少w/c是减少收缩关键。一、非荷载作用下的变形o 影响干湿变形的主要因素：混凝土单位用水量：当W/C，W，水泥浆用量，收缩率 水灰比：W/C，游离水，干缩
36、 水泥品种、用量及细度：砂石骨料：抵抗收缩量，混凝土收缩率 骨料表面的清洁程度：洁净，收缩率 捣固密实，收缩率 养护条件：水中及潮湿环境养护，收缩率一、非荷载作用下的变形o（三）温度变形：（三）温度变形：定义:混凝土会随温度的变化产生热胀冷缩的变形，称为温度变形。变形原因：内外温差 危害：温度裂缝 在大体积砼内部的温度比外部高，可达5070，造成内部膨胀，外部收缩，两者相互制约，在外层产生很大拉应力，使砼产生裂缝。（三）温度变形：（三）温度变形：n 克服常用办法：o最大限度减少用水量和水泥用量。o采用低热水泥。o选用热膨胀系数低的骨料，减少热变形。o预冷原材料，在砼中来冷却水管，表面绝热，减少
37、内外温差。o对砼合理分缝、分块、减轻约束。二、在荷载作用下的变形1.1.在短期荷载作用下的变形在短期荷载作用下的变形o 混凝土的弹塑性变形混凝土的弹塑性变形n 砼本身是种不均匀的材料，故它是种弹塑体，受力时，其应力和应变是曲线。n 混凝土在荷载作用下的变形=塑性变形+弹性变形。1.1.在短期荷载作用下的变形在短期荷载作用下的变形o 混凝土的弹性模量混凝土的弹性模量砼的弹性模量受其组成与孔隙率的影响，并与砼强度有一定相关性。二、在荷载作用下的变形2.2.在长期荷载作用下的变形在长期荷载作用下的变形p徐变：徐变：混凝土受持续荷载的作用，随时间的延长而增加的变形o 产生徐变原因产生徐变原因是由于水泥
38、石中凝胶体在长期荷载作用下的粘性流动，是凝胶孔水向毛细孔内迁移的结果。徐变：徐变：徐变：徐变：o 徐变的结果徐变的结果n 消除钢筋砼内部应力集中。n 对大体积砼可消除部分因温度变形所产生破坏应力。n 徐变会使预应力钢筋砼结构中的钢筋预加应力损失，造成结构承载能力受影响。o 影响徐变最根本因素影响徐变最根本因素是水泥用量与W/C，水泥用量越大，水灰比越大，徐变越大。第五节 混凝土的质量控制与配合比设计o 质量控制原则o 混凝土配合比设计o混凝土配合比：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。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确定这种数量比例关
39、系的工作,称为混凝土配合比设计。称为混凝土配合比设计。o混凝土配合比的表示方法混凝土配合比的表示方法:（1 1）绝对用量表示法（单位用量表示法）绝对用量表示法（单位用量表示法）（2 2）相对用量表示法）相对用量表示法5 5 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 52.0:1.2:3.1:1:1000cwocgocsommmmmm180kg:1240kg:620kg:330kg:wogosocommmm（1 1）满足混凝土施工所要求的）满足混凝土施工所要求的和易性和易性；（2 2）满足结构设计的）满足结构设计的强度等级强度等级要求；要求；（3 3）满足工程所处环境对混凝土）满足工程所处环境对
40、混凝土耐久性耐久性的要求；的要求；（4 4）符合）符合经济经济原则，即节约水泥以降低混凝土成原则，即节约水泥以降低混凝土成本本。三三大大性性质质混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求:o 配合比设计的三参数：水灰比、单位用水量、配合比设计的三参数：水灰比、单位用水量、砂率。砂率。o 水灰比水灰比混凝土中水与水泥的比例称为水灰比混凝土中水与水泥的比例称为水灰比 砂子占砂石总量的百分率称为砂率砂子占砂石总量的百分率称为砂率 用水量是指用水量是指1m1m3 3混凝土拌和物中水的混凝土拌和物中水的 用量（用量（kg/mkg/m3 3）p单位用水量单位用水量p砂
41、率砂率混凝土配合比设计基本参数混凝土配合比设计基本参数三个步骤三个步骤混凝土配合比设计混凝土配合比设计 1.1.初步配合比设计初步配合比设计（材料全干状态）（材料全干状态）2.2.实验室配合比设计实验室配合比设计（材料全干状态）（材料全干状态）3.3.施工配合比设计施工配合比设计（材料自然状态）（材料自然状态）3、强度保证率o 指混凝土强度总体分布中，大于设计强度等级的概率3、强度保证率o 工程中，P=N0/N100%N254、混凝土强度评定标准三、混凝土的配制强度o 要达到要求的强度保证率，则：fcu.t=fcu fcu.t=fcu.k+t=fcu.k+1.645（1 1）确定试配强度（）确
42、定试配强度（f fcu,pcu,p）cebacuceafffCW0,1.1.混凝土初步配合比设计计算混凝土初步配合比设计计算（2 2）计算水灰比）计算水灰比 （W/CW/C）耐久性复核耐久性复核645.1,kcupcuff1.6451.645P=95%P=95%的保证率系数的保证率系数S S强度标准差，强度标准差，MPaMPa 有资料时，计算；有资料时，计算；无资料时，查表。无资料时，查表。（3 3）选定单位用水量（）选定单位用水量（w0w0）拌合物稠度拌合物稠度卵石最大粒径卵石最大粒径()碎石最大粒径碎石最大粒径()项项目目指标指标102031.540162031.540 坍坍落落度度103
43、0190170160150200185175165 3050200180170160210195185175 5070210190180170220205195185 7090215195185175230215205195 注：注：本表用水量系采用中砂时的平均取值，采用细砂时，每立方米本表用水量系采用中砂时的平均取值，采用细砂时，每立方米 混凝土用水量可增加混凝土用水量可增加510，采用粗砂则可减少，采用粗砂则可减少510。掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。（4 4）计算水泥用量（）计算水泥用量（c0c0）CWmmwco/0（5 5）选择
44、合理的砂率值）选择合理的砂率值 合理砂率可通过试验、计算或合理砂率可通过试验、计算或查表查表求得。求得。耐久性复核耐久性复核混凝土砂率选用表混凝土砂率选用表 （%）水灰比水灰比卵石最大粒径卵石最大粒径()碎石最大粒径碎石最大粒径()1020401620400.402632253124303035293427320.503035293428333338323730350.603338323731363641354033380.70364135403439394438433641（6 6）计算粗、细骨料用量）计算粗、细骨料用量 质量法（假定表观密度法）质量法（假定表观密度法）计算公式：计算公式：c
45、0c0g0g0s0s0w0w0cpcp%10000sgsosmmm砼假定密度砼假定密度可取可取240024002450kg/m2450kg/m3 3 式中：式中：c0c0每立方米混凝土的水泥用量（每立方米混凝土的水泥用量（kgkg）；）；g0g0每立方米混凝土的粗骨料用量（每立方米混凝土的粗骨料用量（kgkg）；）；s0s0每立方米混凝土的细骨料用量（每立方米混凝土的细骨料用量（kgkg）；）；w0w0每立方米混凝土的用水量（每立方米混凝土的用水量（kgkg）；）；s s 砂率（）；砂率（）；c cP P每立方米混凝土拌合物的假定重量（每立方米混凝土拌合物的假定重量（kg/mkg/m3 3）采
46、用体积法（绝对体积法）采用体积法（绝对体积法）101.0000wwssoggccmmmm%10000gssosmmm 计算公式：计算公式：式中式中:c c水泥密度水泥密度(kg/(kg/3 3),),可取可取290029003100 kg/3100 kg/3 3；g g 粗骨料的表观密度（粗骨料的表观密度（kg/kg/3 3）；）；s s细骨料的表观密度（细骨料的表观密度（kg/kg/3 3）；）；w w水的密度（水的密度（kg/kg/3 3），可取），可取1000 kg/1000 kg/3 3；s s砂率（）；砂率（）；混凝土的含气量百分数。混凝土的含气量百分数。在不使用引气型外加剂时，在不
47、使用引气型外加剂时，可取。可取。注：注：若各材料的密度单位取若各材料的密度单位取g/cmg/cm3 3，则公式表示为：，则公式表示为：)(100010Lmmmmggossowwocco（7 7）得出初步配合比）得出初步配合比000:1:cwocgocsowogosocommmmmmmmmm或 通过以上计算，得出每立方米混凝土各种通过以上计算，得出每立方米混凝土各种材料用量，材料用量，即初步配合比计算完成。即初步配合比计算完成。表示为：表示为：混凝土实验室配合比设计包括配合比的混凝土实验室配合比设计包括配合比的试配、调整试配、调整与确定与确定。按初步配合比计算实际各项材料用量，进行试拌，按初步配
48、合比计算实际各项材料用量，进行试拌，过程如下：过程如下：（1 1）检验工作性，确定）检验工作性，确定基准配合比基准配合比(工作性满足要工作性满足要求，即坍落度、保水性和粘聚性均良好的配合比求，即坍落度、保水性和粘聚性均良好的配合比)（2 2）检验强度）检验强度 （3 3）复核密度，确定试验室配合比）复核密度，确定试验室配合比2.2.混凝土实验室配合比设计混凝土实验室配合比设计（1 1）检验工作性，确定基准配合比）检验工作性，确定基准配合比o 按计算出的初步配合比进行试拌，以校核混凝土拌和按计算出的初步配合比进行试拌，以校核混凝土拌和 物的工作性（物的工作性（确定试拌数量确定试拌数量）。）。o
49、如试拌得出的拌和物的坍落度（或维勃稠度）不能满如试拌得出的拌和物的坍落度（或维勃稠度）不能满 足要求，或粘聚性和保水性能不好时应调整。足要求，或粘聚性和保水性能不好时应调整。调整措施：保证调整措施：保证w/cw/c不变，相应调整用水量（即水泥浆不变，相应调整用水量（即水泥浆 量）或砂率，直到符合要求为止。量）或砂率，直到符合要求为止。o 提出供混凝土强度校核用的提出供混凝土强度校核用的“基准配合比基准配合比”，表示为表示为 m mcaca：m mwawa：m msasa：m mgaga。（2 2）检验强度检验强度o 拟定三个不同的配合比拟定三个不同的配合比:A A组组 B B组组 C C组组
50、w/c-0.05(w/c-0.05(或或0.10)0.10)基准配合比提出基准配合比提出w/c w/c+0.05(w/c w/c+0.05(或或0.10)0.10)砂率减少砂率减少1%1%砂率增加砂率增加1%1%o 制作检验混凝土强度的试件时，尚应检验拌和物的坍落度制作检验混凝土强度的试件时，尚应检验拌和物的坍落度 （或维勃稠度）、粘聚性、保水性及测定混凝土的表观密度，（或维勃稠度）、粘聚性、保水性及测定混凝土的表观密度，并以此结果表征该配合比的混凝土拌和物的性能。并以此结果表征该配合比的混凝土拌和物的性能。o 每种配合比至少制作一组（每种配合比至少制作一组（3 3块）试件，标准养护块）试件，
