第4章 水泥混凝土

1、1第第4章章 水泥混凝土水泥混凝土 4.1 概述概述 4.2 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料 4.3 外加剂和矿物掺和料外加剂和矿物掺和料4.4 新拌早期混凝土的性能新拌早期混凝土的性能4.5 硬化混凝土的主要技术性质硬化混凝土的主要技术性质4.6 普通混凝土的配合比设计普通混凝土的配合比设计 4.7 混凝土的质量控制与强度评定混凝土的质量控制与强度评定 4.8 水泥混凝土技术进展水泥混凝土技术进展24.1 概述概述 1、混凝土混凝土（砼）（砼）定义：定义：由胶凝材料和粗、细由胶凝材料和粗、细集集料按适当料按适当比例配合、拌制成拌合物，经成型硬化而成的人造石材。比例配合、拌制成拌合物

2、，经成型硬化而成的人造石材。 2、混凝土混凝土分类：分类： 按按胶凝材料胶凝材料分：分：水泥混凝土水泥混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土、 水玻璃混凝土等。水玻璃混凝土等。 重混凝土：重混凝土：2600kg/m3 按按表观密度表观密度分分 普通混凝土：普通混凝土：19502500kg/ m3 轻混凝土：轻混凝土：1950kg/m33 低强混凝土：低强混凝土：30MPa 中强混凝土：中强混凝土：3060MPa 高强混凝土：高强混凝土：60100MPa 超高强混凝土：超高强混凝土：100MPa 按按抗压强度抗压强度分分按按流动性流动性分：干硬性混凝土、塑性混凝土、流动性混凝

3、土、分：干硬性混凝土、塑性混凝土、流动性混凝土、 大流动性混凝土和自流平混凝土。大流动性混凝土和自流平混凝土。按按生产方式生产方式分：预拌混凝土和现浇混凝土。分：预拌混凝土和现浇混凝土。按按施工方法施工方法分：泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、分：泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、 挤压混凝土、压力灌浆混凝土等。挤压混凝土、压力灌浆混凝土等。按按使用功能和特性使用功能和特性分：防水混凝土、道路混凝土、耐热混凝分：防水混凝土、道路混凝土、耐热混凝 土、耐酸混凝土、水工混凝土等土、耐酸混凝土、水工混凝土等 4 优点：优点：（1）性能易于调整；）性能易于调整； （2）可塑性好；）可塑性好； （3

4、）抗压强度高、耐久性好；）抗压强度高、耐久性好； （4）耐水性好；）耐水性好； （5）可用钢筋增强；）可用钢筋增强； （6）能源消耗较低、利废程度高。）能源消耗较低、利废程度高。 缺点：（缺点：（1）自重大；）自重大； （2）抗拉强度低，抗裂性差；）抗拉强度低，抗裂性差； （3）收缩变形大；）收缩变形大； （4）抗冲击能力差。）抗冲击能力差。 3、水泥混凝土的优缺点、水泥混凝土的优缺点 5 4.2 普通水泥混凝土的组成材料普通水泥混凝土的组成材料 普通水泥混凝土普通水泥混凝土（简称混凝土）（简称混凝土）：以以水泥水泥为胶凝材料，为胶凝材料，普通普通砂、石砂、石为集料，加为集料，加水水拌成拌合物

5、，经凝结硬化而成的拌成拌合物，经凝结硬化而成的人造石材。为改善混凝土的某些性能还常加入适量的人造石材。为改善混凝土的某些性能还常加入适量的外加外加剂和掺合料。剂和掺合料。混凝土的结构混凝土的结构6一、水泥一、水泥 1、水泥品种、水泥品种： 应根据混凝土工程特点、所处的环境应根据混凝土工程特点、所处的环境条件和施工条件等进行选择。一般采用条件和施工条件等进行选择。一般采用六大品种水泥。六大品种水泥。 2、水泥强度等级：水泥强度等级：应与混凝土的设计强度等级相适应。应与混凝土的设计强度等级相适应。 原则：原则：高对高，低对低高对高，低对低（如：（如：32.5- C30；42.5-C30） 一般混凝

6、土：水泥强度等级为砼强度等级的一般混凝土：水泥强度等级为砼强度等级的1.11.6倍；倍； 高强混凝土：水泥强度等级为砼强度等级的高强混凝土：水泥强度等级为砼强度等级的0.71.2倍。倍。7二、细集料二、细集料 公称公称粒径小于粒径小于4.75mm的集料，的集料，包括天然砂和人工砂包括天然砂和人工砂（经除土处理的机制砂、混合砂）。经除土处理的机制砂、混合砂）。 技术要求：技术要求： 1、颗粒级配和细度模数、颗粒级配和细度模数 2、有害物质含量、有害物质含量 3、含泥量、泥块含量和石粉含量含泥量、泥块含量和石粉含量 4、坚固性、坚固性 8 1、颗粒、颗粒级配和细度模数级配和细度模数 砂的颗粒级配区

7、砂的颗粒级配区u 颗粒级配：颗粒级配：指不同粒径砂相互指不同粒径砂相互间搭配情况。良好的级配能使集间搭配情况。良好的级配能使集料的空隙率和总表面积均较小。料的空隙率和总表面积均较小。9 配制混凝土时宜配制混凝土时宜优先选用优先选用区的砂。区的砂。当采用当采用区的砂时，应提高砂区的砂时，应提高砂率，并保持足够的水泥用量，以满足混凝土的和易性；当采用率，并保持足够的水泥用量，以满足混凝土的和易性；当采用区的砂区的砂时，应适当降低砂率，以保证混凝土强度。时，应适当降低砂率，以保证混凝土强度。 10u 细度模数：细度模数：不同粒径砂混合在一起后的总体平均粗细不同粒径砂混合在一起后的总体平均粗细程度。程

8、度。 f f粗砂：粗砂：f =3.73.1中砂：中砂：f =3.02.3细砂：细砂： f =2.21.6特细砂：特细砂：f =1.50.7112、有害物质含量有害物质含量 砂中有害物质含量砂中有害物质含量项项 目目质量指标质量指标云母（按质量计）云母（按质量计）/%/%2.0轻物质（按质量计）轻物质（按质量计）/%/%1.0有机物（比色法试验）有机物（比色法试验）颜色不应深于标准色。当颜色深于颜色不应深于标准色。当颜色深于标准色时，应进行水泥胶砂强度对标准色时，应进行水泥胶砂强度对比试验，抗压强度比不应低于比试验，抗压强度比不应低于0.95。硫化物及硫酸盐（按硫化物及硫酸盐（按SO3质量计）质

9、量计）/%/%1.0 海砂：海砂：只可用于配制素混凝土；若用于钢筋混凝土，只可用于配制素混凝土；若用于钢筋混凝土，Cl含量含量0.06%； 预应力混凝土不宜用海砂，若用则预应力混凝土不宜用海砂，若用则Cl含量含量0.02%； 碱活性碱活性：重要工程砼用砂，必须进行碱活性检验，以防止碱集料反重要工程砼用砂，必须进行碱活性检验，以防止碱集料反应发生。应发生。 12 3、含泥量、泥块含量和石粉含量含泥量、泥块含量和石粉含量 含泥量：含泥量：粒径粒径1.18mm，经水浸洗、手捏后，经水浸洗、手捏后0.6mm的颗的颗粒含量。粒含量。 泥土包裹在砂粒表面，阻碍水泥浆与砂粒之间的粘结，泥土包裹在砂粒表面，阻

10、碍水泥浆与砂粒之间的粘结，降低混凝降低混凝土强度，并增加混凝土的干缩，易产生开裂，影响混凝土耐久性。土强度，并增加混凝土的干缩，易产生开裂，影响混凝土耐久性。 混凝土强度等级混凝土强度等级C60C55C30C25含泥量（按质量计）含泥量（按质量计）/%/%泥块含量（按质量计）泥块含量（按质量计）/%/%2.00.53.01.05.02.0天然砂的含泥量和泥块含量天然砂的含泥量和泥块含量 13 石粉含量：石粉含量：在人工砂生产过程中，加工前经过除土处理，加工后形在人工砂生产过程中，加工前经过除土处理，加工后形成粒径成粒径75m的颗粒含量的颗粒含量。 人工砂中石粉含量人工砂中石粉含量 混凝土强度等

11、级混凝土强度等级C60C55C30C25石粉石粉含量含量（% %）MBMB1.4（合格）（合格）5.07.010.0MBMB1.4（不合格）（不合格）2.03.05.0 适量石粉可提高混凝土密实性、增强保水性，进而提高混凝土的适量石粉可提高混凝土密实性、增强保水性，进而提高混凝土的强度、改善混凝土的耐久性，但干缩量增大。强度、改善混凝土的耐久性，但干缩量增大。14 4、坚固性坚固性 天然砂天然砂采用硫酸钠溶液法检验，试样经采用硫酸钠溶液法检验，试样经5次循环后，其次循环后，其质量损失应符质量损失应符合下表的规定。合下表的规定。 人工砂采用压碎指标法进行试验，压碎指标值应人工砂采用压碎指标法进行

12、试验，压碎指标值应30。 砂的坚固性指标砂的坚固性指标混凝土所处的环境条件及其性能要求混凝土所处的环境条件及其性能要求 5次循环后的质量损失（次循环后的质量损失（% %）在严寒及寒冷地区室外使用并经常处于潮在严寒及寒冷地区室外使用并经常处于潮湿或干湿交替状态下的混凝土湿或干湿交替状态下的混凝土对有抗疲劳、耐磨和抗冲击要求的混凝土对有抗疲劳、耐磨和抗冲击要求的混凝土有腐蚀介质作用或经常处于水位变化区的有腐蚀介质作用或经常处于水位变化区的地下结构混凝土地下结构混凝土8 其它条件下使用的混凝土其它条件下使用的混凝土31.5mm的的新拌混凝土，通常筛除新拌混凝土，通常筛除31.5mm以上颗粒后，采用以

13、上方以上颗粒后，采用以上方法测定。法测定。 41 坍落度的选择，应根据施工工艺、构件截面尺寸、钢筋疏密和捣坍落度的选择，应根据施工工艺、构件截面尺寸、钢筋疏密和捣实方法等确定。实方法等确定。 原则：原则：当构件截面尺寸较大，或钢筋较疏，或采用机械振捣时，当构件截面尺寸较大，或钢筋较疏，或采用机械振捣时，可选择较小的坍落度；反之，如截面尺寸较小或钢筋较密的结构，采可选择较小的坍落度；反之，如截面尺寸较小或钢筋较密的结构，采用人工振捣时，则应选择较大的坍落度。用人工振捣时，则应选择较大的坍落度。 3、坍落度、坍落度的选择的选择 结构种类结构种类坍落度坍落度/mm基础或地面等的垫层、无配筋的大体积结

14、构（挡土墙、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、筒仓、细柱等）配筋密列的结构（薄壁、斗仓、筒仓、细柱等）5070配筋特密的结构配筋特密的结构7090高层建筑、大流动性、流态、泵送混凝土高层建筑、大流动性、流态、泵送混凝土8020042思考题思考题1、新拌、新拌混凝土的和易性通常采用什么方法测定？它们各适用混凝土的和易性通常采用什么方法测定？它们各适用于什么混凝土？于什么混凝土？2、选择题：混凝土拌和物发生分层、离析，说明其（选择题：

15、混凝土拌和物发生分层、离析，说明其（ ）。）。 A A：粘聚性差：粘聚性差 B B：保水性差：保水性差 C C：流动性差：流动性差 D D：A+B+CA+B+C43 4、影响和易性的主要因素影响和易性的主要因素 （1）新拌混凝土的单位用水量）新拌混凝土的单位用水量 （2）砂率）砂率 （3）组成材料的性质）组成材料的性质 （4）时间和温度）时间和温度 （5）搅拌作用的影响）搅拌作用的影响 44 （1）新拌混凝土单位用水量）新拌混凝土单位用水量 新拌砼的单位用水量对和易性的影响实际上是通过新拌砼的单位用水量对和易性的影响实际上是通过水泥浆的数量水泥浆的数量和稠度和稠度体现出来的。体现出来的。 水泥

16、浆数量增多，流动性增大。但若水泥浆过多，将会出现流浆水泥浆数量增多，流动性增大。但若水泥浆过多，将会出现流浆现象，容易发生离析。若水泥浆过少，则集料间缺乏粘结物质，粘聚现象，容易发生离析。若水泥浆过少，则集料间缺乏粘结物质，粘聚性变差，易出现崩塌。性变差，易出现崩塌。 水泥浆较稠时，流动性较小。若水泥浆干稠，新拌砼的流动性过水泥浆较稠时，流动性较小。若水泥浆干稠，新拌砼的流动性过低，会使施工困难。若水泥浆过稀，又会造成粘聚性和保水性不良，低，会使施工困难。若水泥浆过稀，又会造成粘聚性和保水性不良，产生流浆和离析现象。产生流浆和离析现象。单纯加大用水量会降低砼的强度和耐久性。单纯加大用水量会降低

17、砼的强度和耐久性。45 （2）砂率砂率 在水泥浆量一定时，砂率过大，集料总表面积增大，需较多水泥在水泥浆量一定时，砂率过大，集料总表面积增大，需较多水泥浆量包裹集料，减弱了水泥浆的润滑作用，新拌砼的流动性减小。浆量包裹集料，减弱了水泥浆的润滑作用，新拌砼的流动性减小。 砂率过小，集料的空隙率显著增加，水泥砂浆数量减少，不能保砂率过小，集料的空隙率显著增加，水泥砂浆数量减少，不能保证在粗集料周围形成足够的砂浆层，不但降低新拌砼的流动性，而且证在粗集料周围形成足够的砂浆层，不但降低新拌砼的流动性，而且会严重影响粘聚性和保水性，容易产生离析、流浆等现象。会严重影响粘聚性和保水性，容易产生离析、流浆等

18、现象。 定义：定义：混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率。混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率。 合理砂率：合理砂率：在用水量和水泥用量一定的在用水量和水泥用量一定的情况下，能使新拌混凝土情况下，能使新拌混凝土获得最大流动性，获得最大流动性，且能且能保持粘聚性和保水性良好保持粘聚性和保水性良好的砂率。的砂率。 46 （3）组成材料的性质组成材料的性质 水泥：水泥：水泥对新拌砼和易性的影响主要是水泥的水泥对新拌砼和易性的影响主要是水泥的需需水量水量和和泌水性泌水性。 集料：集料：集料对新拌砼和易性的影响主要是集料的集料对新拌砼和易性的影响主要是集料的级级配、颗粒形状、表面特征及最大粒径。配、

19、颗粒形状、表面特征及最大粒径。 外加剂和掺合料：外加剂和掺合料：加入适量加入适量减水剂，减水剂，使砼的流动性使砼的流动性大幅度增加。大幅度增加。 掺入矿物掺合料能增加砼的粘聚性和保水性，减少离掺入矿物掺合料能增加砼的粘聚性和保水性，减少离析和泌水。析和泌水。47 （4）时间和温度时间和温度 时间：时间：流动性随时间延长而减小，主流动性随时间延长而减小，主要由于水泥水化、骨料吸收、水分蒸发要由于水泥水化、骨料吸收、水分蒸发以及水泥浆凝聚结构的形成，使自由水以及水泥浆凝聚结构的形成，使自由水减少，流动性变差。减少，流动性变差。 温度：温度：随环境温度的升高，水分蒸发随环境温度的升高，水分蒸发及水化

20、反应加快，新拌砼初始流动性减及水化反应加快，新拌砼初始流动性减小，坍落度损失加快。小，坍落度损失加快。48 （5）搅拌作用的影响）搅拌作用的影响 机械搅拌强于人工搅拌；强制式搅拌机搅拌效果好于机械搅拌强于人工搅拌；强制式搅拌机搅拌效果好于自落式搅拌机。自落式搅拌机。 如果搅拌机使用维护不当，叶片被硬化的新拌砼逐渐如果搅拌机使用维护不当，叶片被硬化的新拌砼逐渐包裹，就会减弱搅拌效果，使拌和物越来越不均匀，和包裹，就会减弱搅拌效果，使拌和物越来越不均匀，和易性差。易性差。49调整和易性的措施调整和易性的措施1、坍落度太小时，保持水灰比不变，适当增加水泥浆坍落度太小时，保持水灰比不变，适当增加水泥浆

21、用量；坍落度太大时，保持砂率不变，适当增加砂用量；坍落度太大时，保持砂率不变，适当增加砂石用量；石用量；2、适当采用较粗大的、级配良好的砂石材料；适当采用较粗大的、级配良好的砂石材料；3、采用合理砂率；、采用合理砂率；4、掺外加剂和掺和料。掺外加剂和掺和料。5、采用机械搅拌。、采用机械搅拌。50思考题思考题1、选择题：混凝土拌和物发生分层、离析，说明其（选择题：混凝土拌和物发生分层、离析，说明其（ ）。）。 A A：粘聚性差：粘聚性差 B B：保水性差：保水性差 C C：流动性差：流动性差 D D：A+B+CA+B+C2、判断题：当新拌混凝土的坍落度太小时，可直接加水增加判断题：当新拌混凝土的

22、坍落度太小时，可直接加水增加混凝土的水灰比来调整。混凝土的水灰比来调整。 （ ） 3、判断题：判断题：砂率过大或过小，新拌砂率过大或过小，新拌混凝土的流动性都减小。混凝土的流动性都减小。 （ ） 51二、泌水、塑性收缩和塑性沉降二、泌水、塑性收缩和塑性沉降 泌水：泌水：新拌砼呈塑性和半流体状态，各组分由于密度新拌砼呈塑性和半流体状态，各组分由于密度不同，在重力作用下，集料与水泥下沉、水上浮。不同，在重力作用下，集料与水泥下沉、水上浮。 危害：危害：1、顶部砼形成疏松的顶部砼形成疏松的浮浆，浮浆，对路面的耐磨性对路面的耐磨性和分层连续浇注的桩、柱等产生不利影响；和分层连续浇注的桩、柱等产生不利影

23、响；2、在粗集料在粗集料下方形成水囊，削弱水泥浆与集料间的粘结力，降低砼下方形成水囊，削弱水泥浆与集料间的粘结力，降低砼的强度；的强度；3、泌水形成的通道降低砼抗渗性、抗冻性。泌水形成的通道降低砼抗渗性、抗冻性。 52 塑性收缩：塑性收缩：当新拌砼的泌水速度低于水分的蒸发速度当新拌砼的泌水速度低于水分的蒸发速度时，砼的表面会由于干燥产生塑性收缩，极易形成塑性时，砼的表面会由于干燥产生塑性收缩，极易形成塑性收缩裂缝。收缩裂缝。 塑性沉降：塑性沉降：新拌新拌砼砼由于泌水会产生沉降，当由于泌水会产生沉降，当砼砼的浇注的浇注深度较大时，顶部的深度较大时，顶部的砼砼会产生较大的塑性沉降。塑性沉会产生较大

24、的塑性沉降。塑性沉降受到阻碍时，降受到阻碍时，例如钢筋，例如钢筋，则会产生塑性沉降裂缝。则会产生塑性沉降裂缝。 53三、含气量三、含气量 含气量：含气量：在搅拌过程中带进混凝土的空气体积占总体在搅拌过程中带进混凝土的空气体积占总体积的百分率积的百分率（0.5%2%）。 影响因素：影响因素：水泥品种、水灰比、和易性、砂子级配与水泥品种、水灰比、和易性、砂子级配与砂率、外加剂、气温、搅拌方式和搅拌机大小等。砂率、外加剂、气温、搅拌方式和搅拌机大小等。 含气量对硬化后混凝土的强度和耐久性等有重要影响，含气量对硬化后混凝土的强度和耐久性等有重要影响，所以在试验室与施工现场要对它进行测定与控制。所以在试

25、验室与施工现场要对它进行测定与控制。54四、凝结时间四、凝结时间 1、新拌砼、新拌砼的凝结时间与水泥的凝结时间的凝结时间与水泥的凝结时间不同的原因：不同的原因：（1）水灰比不同；（）水灰比不同；（2）受温度、外加剂等其它各种因素受温度、外加剂等其它各种因素的影响。的影响。 2、测定方法：、测定方法：贯入阻力法贯入阻力法（测针在（测针在10s内插入内插入25mm)初凝：贯入阻力初凝：贯入阻力3.5MPa终凝：贯入阻力终凝：贯入阻力28.0MPa554.5 硬化硬化混凝土的主要技术性质混凝土的主要技术性质 4.5.1 强度强度4.5.2 变形性能变形性能4.5.3 耐久性耐久性56 4.5.1 混

26、凝土的强度混凝土的强度 1、立方体抗压强度立方体抗压强度 2、立方体抗压标准强度立方体抗压标准强度 3、强度等级强度等级 4、棱柱体抗压强度棱柱体抗压强度 5、劈裂抗拉强度劈裂抗拉强度 6、抗折强度抗折强度 57 1、立方体抗压强度（立方体抗压强度（fcu）：）：按照标准的制作方法制按照标准的制作方法制成边长为成边长为150的立方体试件，在标准养护条件的立方体试件，在标准养护条件（温度（温度20士士2，相对湿度，相对湿度95以上）以上）下，养护至下，养护至28龄期，按龄期，按照标准的测定方法测得的抗压强度值。照标准的测定方法测得的抗压强度值。58 2、立方体抗压标准强度（立方体抗压标准强度（f

27、cu，k） ：按标准方法制按标准方法制作和养护的边长为作和养护的边长为150mm的立方体试件，在的立方体试件，在28d龄期，用龄期，用标准试验方法测得的抗压强度总体分布中，具有不低于标准试验方法测得的抗压强度总体分布中，具有不低于95保证率的抗压强度值。保证率的抗压强度值。 59立方体抗压强度和立方体抗压标准强度立方体抗压强度和立方体抗压标准强度区别区别 立方体抗压强度只是立方体抗压强度只是一组混凝土试件抗压强度的算术一组混凝土试件抗压强度的算术平均值，平均值，并未涉及数理统计和保证率的概念。并未涉及数理统计和保证率的概念。 而立方体抗压标准强度是通过测定而立方体抗压标准强度是通过测定多组（多

28、组（n25) )试件试件的抗压强度值，的抗压强度值，按数理统计方法确定，按数理统计方法确定，具有不低于具有不低于95保证率的保证率的立方体抗压强度。立方体抗压强度。60 3、混凝土强度等级：混凝土强度等级：按混凝土立方体抗压标准强度按混凝土立方体抗压标准强度来划分的。采用符号来划分的。采用符号C与立方体抗压强度标准值（与立方体抗压强度标准值（MPa）表示。表示。 普通混凝土划分为普通混凝土划分为C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80共共14个等个等级。混凝土强度等级是混凝土结构设计、施工质量控制和级。混凝土强度等级是混凝土

29、结构设计、施工质量控制和工程验收的重要依据。工程验收的重要依据。 61 4、轴心、轴心抗压强度抗压强度（fcp） ：采用采用150mm150mm300mm的棱柱体试件测得的抗压强度。的棱柱体试件测得的抗压强度。 棱柱体棱柱体抗压强度比同截面的立方体抗压强度比同截面的立方体抗压强度小，抗压强度小，在立方体抗压强度为在立方体抗压强度为1055MPa时，混凝土的棱柱体抗压时，混凝土的棱柱体抗压强度与立方体抗压强度的关系近似为强度与立方体抗压强度的关系近似为fcp=（0.70.8）fcu。62 5、劈裂抗拉强度（劈裂抗拉强度（fts）：采用采用150mml50mml50mm的立方体作为标准试件，按规定

30、的劈裂抗拉试验装置测得的的立方体作为标准试件，按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度。强度。 F F破坏荷载破坏荷载(N)(N)； A试件劈裂面面积试件劈裂面面积(mm2)。 AFAFfts637.0263 6、抗弯拉强度抗弯拉强度（fcf ）：）：以标准操作方法制备以标准操作方法制备150mm150mm550mm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28d后，按三分点加荷方式加载测得的强度。后，按三分点加荷方式加载测得的强度。 F F破坏荷载破坏荷载(N)(N)； LL支座间距支座间距(mm)(mm)； bb试件宽度试件宽度(mm)(mm)； hh试件高度试件高度(mm)(mm

31、)。 2bhFLfcf647、影响混凝土强度的因素影响混凝土强度的因素 （1）水泥的强度和水灰比）水泥的强度和水灰比（2）集料的影响）集料的影响（3）外加剂和掺和料）外加剂和掺和料（4）温度和湿度的影响）温度和湿度的影响（5）龄期的影响）龄期的影响65 （1）水泥的强度和水灰比）水泥的强度和水灰比 水泥的强度和水灰比是决定混凝土强度的最主要因素。水泥的强度和水灰比是决定混凝土强度的最主要因素。 水泥强度等级越高，硬化后混凝土的强度也就越高。水泥强度等级越高，硬化后混凝土的强度也就越高。 混凝土强度随水灰比的增大而降低，呈曲线关系；随灰混凝土强度随水灰比的增大而降低，呈曲线关系；随灰水比的增大而

32、增加，呈直线关系。水比的增大而增加，呈直线关系。 66 碎石：碎石：a =0.46、b =0.07；卵石：；卵石：a =0.48、b =0.33。 水泥的实际强度应通过实验确定，也可采用下式估计：水泥的实际强度应通过实验确定，也可采用下式估计： fce,g 水泥强度等级值，水泥强度等级值，MPa。 c水泥强度等级富余系数，可按实际统计资料确定。水泥强度等级富余系数，可按实际统计资料确定。 fce=cfce，g C每立方米混凝土的水泥用量，每立方米混凝土的水泥用量，kg； W每立方米混凝土的用水量，每立方米混凝土的用水量，kg； fcu混凝土混凝土28天抗压强度，天抗压强度，MPa； fce水泥

33、的实际强度，水泥的实际强度，MPa； a、b经验系数，与集料品种等有关，通常取值如下：经验系数，与集料品种等有关，通常取值如下： )WC(ffcecuba鲍罗米公式：鲍罗米公式：67 （2）集料的影响）集料的影响 集料的表面状况：集料的表面状况： 影响水泥石与集料的粘结，碎石混凝土强度高影响水泥石与集料的粘结，碎石混凝土强度高于于 卵石混凝土。卵石混凝土。 集料的最大粒径：集料的最大粒径： 集料最大粒径越大，混凝土强度越小。集料最大粒径越大，混凝土强度越小。 有害杂质、含泥量等：有害杂质、含泥量等： 如有机物延缓水泥的正常水化，含泥量等影响如有机物延缓水泥的正常水化，含泥量等影响水泥浆与集料的

34、粘结，均降低混凝土强度。水泥浆与集料的粘结，均降低混凝土强度。 68 （3）外加剂和掺合料）外加剂和掺合料 掺入外加剂，可影响混凝土强度的发展。掺入外加剂，可影响混凝土强度的发展。 如：早强剂可增加混凝土早期强度，减水剂可减少如：早强剂可增加混凝土早期强度，减水剂可减少混凝土用水量，降低水灰比，增加强度。混凝土用水量，降低水灰比，增加强度。 掺入掺合料，可提高混凝土密实度，改善水泥浆掺入掺合料，可提高混凝土密实度，改善水泥浆集料界面性能，提高强度集料界面性能，提高强度 。69 （4）养护的温度和湿度）养护的温度和湿度 养护温度高，水泥初期水化速度快，混养护温度高，水泥初期水化速度快，混凝土早期

35、强度高；但早期快速水化会导致凝土早期强度高；但早期快速水化会导致水化物分布不均，在水泥石中形成薄弱区，水化物分布不均，在水泥石中形成薄弱区，影响混凝土的后期强度。影响混凝土的后期强度。养护温度降到冰养护温度降到冰点以下时，水泥水化点以下时，水泥水化停止，强度停止发展，停止，强度停止发展，并容易冻坏。并容易冻坏。 湿度适当时，水化进行顺利，混凝土强湿度适当时，水化进行顺利，混凝土强度能充分发展。若湿度不够，会失水干燥，度能充分发展。若湿度不够，会失水干燥，影响水化正常进行，甚至使水化停止，降影响水化正常进行，甚至使水化停止，降低混凝土的强度和耐久性。低混凝土的强度和耐久性。70（5）龄期）龄期

36、混凝土在标准养护条件下，其强度将随着龄期的增加而增混凝土在标准养护条件下，其强度将随着龄期的增加而增长。最初的长。最初的714d内，强度增长较快，内，强度增长较快，28d以后增长缓慢。以后增长缓慢。 混凝土的强度与其龄期的对数大致成正比例关系：混凝土的强度与其龄期的对数大致成正比例关系： fnn d龄期混凝土的抗压强度，龄期混凝土的抗压强度，MPa； f2828 d龄期混凝土的抗压强度，龄期混凝土的抗压强度，MPa； n养护龄期（养护龄期（n3），），d。 28g1gn1ff28n71 8、提高混凝土强度的主要措施提高混凝土强度的主要措施（1）选用高强度等级的水泥；选用高强度等级的水泥；（2）

37、采用较小的水灰比；采用较小的水灰比；（3）掺入外加剂和掺合料；掺入外加剂和掺合料；（4）优选集料；）优选集料；（5）采用湿热处理；采用湿热处理；（6）采用机械搅拌和机械振捣。）采用机械搅拌和机械振捣。72思考题思考题1、影响、影响混凝土强度最主要的因素是什么？怎样影响？混凝土强度最主要的因素是什么？怎样影响？2、判断题：集料的最大粒径越大，温度越高，混凝土硬化判断题：集料的最大粒径越大，温度越高，混凝土硬化后的强度就越高。（后的强度就越高。（ ）4.5.2 混凝土的变形性能混凝土的变形性能 一一 、非荷载作用下的变形、非荷载作用下的变形 二二 、荷载作用下的变形、荷载作用下的变形 1、自身收缩

38、、自身收缩 2、干湿变形、干湿变形 3、温度变形、温度变形 1、短期荷载作用下的变形短期荷载作用下的变形 2、徐变徐变 一一 、非荷载作用下的变形非荷载作用下的变形 1、自身收缩、自身收缩 （1）定义：）定义：在没有外界因素影响下，由于水泥水化产物的总体积在没有外界因素影响下，由于水泥水化产物的总体积小于反应物的总体积而产生的收缩，小于反应物的总体积而产生的收缩，又称为化学收缩，是又称为化学收缩，是不可恢复的不可恢复的变形变形。 （2）影响因素：）影响因素： 水灰比：水灰比：W/C0.4时，收缩量很小；时，收缩量很小；W/C0.4时，收缩量较大时，收缩量较大，严重时导致开裂。，严重时导致开裂。

39、 龄期：龄期：收缩量随龄期的延长而增加，在混凝土成型后的收缩量随龄期的延长而增加，在混凝土成型后的40天内天内收缩增加较快，以后逐渐趋向稳定。收缩增加较快，以后逐渐趋向稳定。 2、干湿变形干湿变形 （1）干缩：）干缩：混凝土处于干燥环境中时，会引起体积收缩。混凝土处于干燥环境中时，会引起体积收缩。由于毛由于毛细孔水蒸发产生的收缩和凝胶体吸附水蒸发引起的凝胶体紧缩。细孔水蒸发产生的收缩和凝胶体吸附水蒸发引起的凝胶体紧缩。干缩干缩是混凝土最主要的体积变形，是混凝土最主要的体积变形，会引起混凝土开裂。会引起混凝土开裂。 （2）湿胀：）湿胀：当混凝土在水中硬化时，体积不变，甚至轻微膨胀。当混凝土在水中

40、硬化时，体积不变，甚至轻微膨胀。由于凝胶体吸水使胶体粒子吸附水膜增厚，粒子间的距离增大所造成由于凝胶体吸水使胶体粒子吸附水膜增厚，粒子间的距离增大所造成的。的。湿胀变形量很小，一般无损坏作用。湿胀变形量很小，一般无损坏作用。 （3）特点：）特点：混凝土在干缩后，即使长期浸入水中，湿胀值也混凝土在干缩后，即使长期浸入水中，湿胀值也远比干缩值小，干缩不能完全恢复，总有残余变形保留下来。远比干缩值小，干缩不能完全恢复，总有残余变形保留下来。通通常，残余收缩约为收缩量的常，残余收缩约为收缩量的3060。 （4）影响因素：）影响因素：水泥品种和水泥用量、水灰比、集料弹性模水泥品种和水泥用量、水灰比、集料

41、弹性模量、养护条件。量、养护条件。 （1）定义：）定义：混凝土混凝土随温度的变化产生热胀冷缩的变形随温度的变化产生热胀冷缩的变形。 （2）危害：）危害：外界外界温度降低或硬化初期混凝土内部与外部的温差温度降低或硬化初期混凝土内部与外部的温差，会使混凝土产生裂缝。，会使混凝土产生裂缝。3、温度变形温度变形 （3）预防措施：）预防措施： 采用低热水泥采用低热水泥、减少水泥用量；减少水泥用量； 选用热膨胀系数低的集料；选用热膨胀系数低的集料； 预冷原材料，在混凝土中埋冷却水管，表面绝热；预冷原材料，在混凝土中埋冷却水管，表面绝热； 对混凝土合理分缝、分块、减轻约束等。对混凝土合理分缝、分块、减轻约束

42、等。二、荷载作用下的变形二、荷载作用下的变形 单轴受压的应力单轴受压的应力- -应变关系应变关系 1、短期荷载作用下的变形短期荷载作用下的变形. . 弹性阶段弹性阶段. . 弹塑性阶段弹塑性阶段. . 裂缝扩展阶段裂缝扩展阶段. . 破坏阶段破坏阶段 重复荷载作用下的应力重复荷载作用下的应力- -应变关系应变关系 当应力在当应力在( (0.30.5) )fcp重复时，每次重复时，每次卸荷都残留一部分塑性变形，但随着卸荷都残留一部分塑性变形，但随着重复次数的增加，塑性变形的增量逐重复次数的增加，塑性变形的增量逐渐减小，最后曲线稳定，它与初始切渐减小，最后曲线稳定，它与初始切线大致平行。线大致平行

43、。 当应力在当应力在( (0.50.75) )fcp以上重复时，随着重复次数的增加，塑性应以上重复时，随着重复次数的增加，塑性应变逐渐增加，最后导致混凝土疲劳破坏。变逐渐增加，最后导致混凝土疲劳破坏。 变形模量变形模量：在混凝土应力：在混凝土应力- -应变曲线上任一点的应力与应变的应变曲线上任一点的应力与应变的比值比值。它反映混凝土所受应力与产生的应变之间的关系。它反映混凝土所受应力与产生的应变之间的关系。在砼结构在砼结构设计中，采用按标准方法测得的设计中，采用按标准方法测得的静力受压弹性模量静力受压弹性模量Ec作为设计参数作为设计参数。 Ec测定方法：测定方法：将将混凝土棱柱体试件混凝土棱柱

44、体试件1/3fcp水平下经过多次反复加水平下经过多次反复加荷和卸荷，最后得到的应力荷和卸荷，最后得到的应力- -应变曲线的变形模量。应变曲线的变形模量。 Ec影响因素：影响因素：集料、水泥石的弹性模量及体积比。集料、水泥石的弹性模量及体积比。主要取决于主要取决于集料的体积和弹性模量。集料的体积和弹性模量。 Ec与混凝土强度存在一定的相关性：在原材料相同的条件下，与混凝土强度存在一定的相关性：在原材料相同的条件下，混凝土的强度越高，弹性模量越高。混凝土的强度越高，弹性模量越高。 2、徐变徐变 ( (1) )定义：定义：混凝土在恒定荷载的长期作用下，混凝土在恒定荷载的长期作用下，沿着作用力方向随沿

45、着作用力方向随时间的延长而增加的变形。时间的延长而增加的变形。徐变一般要延续徐变一般要延续23年才逐渐趋于稳定，年才逐渐趋于稳定，卸载后，部分变形将立即恢复，称为卸载后，部分变形将立即恢复，称为瞬时恢复；瞬时恢复；在卸载后的一段时间在卸载后的一段时间内，变形还会继续恢复，称内，变形还会继续恢复，称徐变恢复；徐变恢复；最后残留下的不可恢复的变形最后残留下的不可恢复的变形称为称为残余变形。残余变形。 （2）原因：）原因：水泥石中凝胶体在荷载作用下产生粘性流动，并向水泥石中凝胶体在荷载作用下产生粘性流动，并向毛细孔中移动；同时吸附在凝胶粒子上的吸附水因荷载应力而向毛毛细孔中移动；同时吸附在凝胶粒子上

46、的吸附水因荷载应力而向毛细孔迁移。细孔迁移。 （3）影响因素：）影响因素：荷载的大小和开始加载的时间、混凝土的水灰荷载的大小和开始加载的时间、混凝土的水灰比、水泥用量、集料的弹性模量及养护条件等。比、水泥用量、集料的弹性模量及养护条件等。荷载较小、加载时荷载较小、加载时间较晚、水灰比较小、水泥用量较少、骨料的弹性模量较大及养护间较晚、水灰比较小、水泥用量较少、骨料的弹性模量较大及养护较好时，混凝土的徐变均较小。较好时，混凝土的徐变均较小。 （4）效果效果 ：消除钢筋混凝土内的应力集中、对大体积混凝土能消除钢筋混凝土内的应力集中、对大体积混凝土能消除一部分温度消除一部分温度应力应力；但在预应力混

47、凝土结构中使钢筋的预应力受；但在预应力混凝土结构中使钢筋的预应力受到损失。到损失。83长沙理工大学第五届建材试验技能大赛通知长沙理工大学第五届建材试验技能大赛通知一、参赛对象：全校本科生（不限年龄、专业、年级）。一、参赛对象：全校本科生（不限年龄、专业、年级）。二、比赛时间：二、比赛时间：12月月4日上午日上午9:00初赛；初赛；12月月5日上午日上午9:00决赛。决赛。 比赛地点：工科二号楼。比赛地点：工科二号楼。三、报名时间：三、报名时间：2010年年11月月22日日11月月30日日 报名地点：长沙理工大学工科二楼报名地点：长沙理工大学工科二楼B313（建筑材料实验室办公室）（建筑材料实验

48、室办公室） 以小组为单位（每组四人）报名参赛，每组设队长一名；请参赛以小组为单位（每组四人）报名参赛，每组设队长一名；请参赛队按报名时间，到报名地点填写选手登记表。队按报名时间，到报名地点填写选手登记表。 比赛设一等奖比赛设一等奖1名、二等奖名、二等奖2名、三等奖名、三等奖3名、优胜奖若干名名、优胜奖若干名(以组以组为单位为单位)；颁发奖励证书和奖金。；颁发奖励证书和奖金。84建材建材B考试安排考试安排时间：时间：18周一第三场（周一第三场（12月月27日日13:5015:50）地点：金地点：金4-310考试方式：闭卷考试方式：闭卷题型：一、单项选择题（题型：一、单项选择题（15230分）分）

49、 二、判断题（二、判断题（ 10110分）分） 三、填空题（每空三、填空题（每空1分，共分，共15分）分） 四、简答题（四、简答题（ 3721分）分） 五、计算题（五、计算题（11011424分）分）内容：第内容：第14章、第章、第89章章85 定义：定义：混凝土暴露在使用环境下抵抗各种物理和化混凝土暴露在使用环境下抵抗各种物理和化学作用破坏，并保持其形状、质量和使用性能的能力学作用破坏，并保持其形状、质量和使用性能的能力。 内容：内容：1、抗渗性；抗渗性；2、抗冻性；抗冻性；3、抗侵蚀性；抗侵蚀性；4、抗碳化性；抗碳化性；5、碱碱- -集料反应。集料反应。 4.5.3 混凝土的耐久性混凝土的

50、耐久性 861、抗渗性抗渗性 a.定义：定义：混凝土混凝土抵抗压力液体抵抗压力液体（水、油或溶液等）（水、油或溶液等）渗透的能力。渗透的能力。决定混凝土耐久性最基本的因素。决定混凝土耐久性最基本的因素。 b.评价指标：评价指标：抗渗等级。抗渗等级。按标准试验方法进行试验，以所能承受按标准试验方法进行试验，以所能承受的最大水压力（的最大水压力（MPa）表示，）表示，如如P4、P6 P8、P10 、P12。 c.影响因素：影响因素：孔隙率和孔隙特征。孔隙率和孔隙特征。 d.改善措施：改善措施：降低水灰比、选择好的集料级配、充分振捣和养护、降低水灰比、选择好的集料级配、充分振捣和养护、掺入引气剂和优

51、质粉煤灰掺合料等。掺入引气剂和优质粉煤灰掺合料等。 872、抗冻性抗冻性 a.定义定义：混凝土在混凝土在吸吸水饱和状态下，经受多次冻融循环作用，能水饱和状态下，经受多次冻融循环作用，能保持强度和外观完整性的能力。保持强度和外观完整性的能力。 b.评价评价指标：指标：抗冻等级。抗冻等级。试验方法：慢冻法试验方法：慢冻法（如（如D50、 D100、 D150 等等）和快冻法和快冻法（如（如F50、 F100 、F150等）等）。 c.影响因素：影响因素：混凝土的密实度、孔隙构造和数量、孔隙的充水程度。混凝土的密实度、孔隙构造和数量、孔隙的充水程度。 d.改善措施：改善措施：合理选择原材料，掺入引气

52、剂、减水剂等。合理选择原材料，掺入引气剂、减水剂等。88思考题思考题1、为什么混凝土在潮湿条件下养护时收缩较小，干燥条件下养护时为什么混凝土在潮湿条件下养护时收缩较小，干燥条件下养护时收缩较大，而在水中养护时却不收缩收缩较大，而在水中养护时却不收缩?2、判断题：混凝土掺加引起剂后会降低强度，导致抗冻性变差。判断题：混凝土掺加引起剂后会降低强度，导致抗冻性变差。（ ）893、抗侵蚀性抗侵蚀性 a.定义：定义：混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学侵蚀、物理混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学侵蚀、物理作用而不破坏的能力。作用而不破坏的能力。混凝土混凝土的侵蚀的侵蚀除除了水泥石受到的化学侵蚀了水

53、泥石受到的化学侵蚀外，外，还会受干湿、结晶、冲击等物理作用，还会受干湿、结晶、冲击等物理作用，以及以及氯离子对钢筋的锈蚀作氯离子对钢筋的锈蚀作用。用。 b.影响因素：影响因素：水泥的品种、混凝土的密实程度和孔隙特征。水泥的品种、混凝土的密实程度和孔隙特征。 c.改善措施：改善措施：合理选择水泥品种、降低水灰比、提高密实度和改合理选择水泥品种、降低水灰比、提高密实度和改善孔结构等。善孔结构等。 904、抗碳化性抗碳化性 a.定义：定义：混凝土能够抵抗环境中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化混凝土能够抵抗环境中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水的能力。钙作用，生成碳酸钙和水的能力。 b.

54、碳化的危害：碳化的危害：使混凝土的碱度降低，削弱混凝土对钢筋的保护使混凝土的碱度降低，削弱混凝土对钢筋的保护作用，导致钢筋锈蚀。引起碳化收缩，并产生微细裂缝，引起强度作用，导致钢筋锈蚀。引起碳化收缩，并产生微细裂缝，引起强度和其他耐久性下降。和其他耐久性下降。 c.影响因素：影响因素：环境条件环境条件（二氧化碳的浓度和湿度）（二氧化碳的浓度和湿度）、内部因素、内部因素（水泥品种与掺合料用量、混凝土的密实度）。（水泥品种与掺合料用量、混凝土的密实度）。 915、碱碱- -集料反应集料反应 a.定义：定义：混凝土中的碱性氧化物与集料中的活性成分发生反应，混凝土中的碱性氧化物与集料中的活性成分发生反

55、应，生成具有吸水膨胀性的产物，在有水的条件下吸水膨胀，导致混凝生成具有吸水膨胀性的产物，在有水的条件下吸水膨胀，导致混凝土开裂的现象。土开裂的现象。 b.预防措施预防措施： 慎选集料慎选集料； 严格控制混凝土的含碱量；严格控制混凝土的含碱量； 掺加矿物掺合料；掺加矿物掺合料； 控制进入混凝土中的水分。控制进入混凝土中的水分。 92 6、提高混凝土耐久性的措施提高混凝土耐久性的措施 1、合理选择原材料、合理选择原材料； 2、适当控制混凝土的水灰比及水泥用量、适当控制混凝土的水灰比及水泥用量； 3、掺入外加剂和掺合料、掺入外加剂和掺合料； 4、加强混凝土生产的质量控制。、加强混凝土生产的质量控制。

56、934.6 普通混凝土的配合比设计普通混凝土的配合比设计4.6.1 配合比设计的基本内容配合比设计的基本内容 4.6.2 混凝土配合比设计的步骤混凝土配合比设计的步骤 4.6.3 混凝土配合比设计实例混凝土配合比设计实例 944.6.1 配合比设计的基本内容配合比设计的基本内容l混凝土配合比：混凝土配合比：单位体积混凝土中各组成材料的质量比例关单位体积混凝土中各组成材料的质量比例关系。系。l混凝土配合比设计：混凝土配合比设计：确定单位体积混凝土中各组成材料的质确定单位体积混凝土中各组成材料的质量比例关系的工作。量比例关系的工作。（是一个计算查表（是一个计算查表+ +试验的过程）试验的过程）l混

57、凝土配合比的表示方法混凝土配合比的表示方法: :（1）相对用量表示法相对用量表示法 （2）绝对用量表示法绝对用量表示法52. 0:1 . 2:3 . 1:1:1000cwocgocsommmmmm180kg:1240kg:620kg:330kg:wogosocommmm95（1）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；（2）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；（3）满足工程所处环境对混凝土满足工程所处环境对混凝土耐久性耐久性的的要求；要求；（4）符合符合经济经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。原则，即节约水泥以降低混凝土成本。配合比设计的基本要求配合比设

58、计的基本要求96水灰比水灰比混凝土中水与水泥的质量比例混凝土中水与水泥的质量比例 ( (影响强度、和易性、耐久性）影响强度、和易性、耐久性） 砂率砂率砂子质量占砂石总质量的百分率砂子质量占砂石总质量的百分率 （影响和易性）（影响和易性） 单位用水量单位用水量1m3新拌新拌混凝土中水的用量（混凝土中水的用量（kg/m3） （影响流动性）（影响流动性）三个重要参数：三个重要参数：水灰比、砂率、单位用水量。水灰比、砂率、单位用水量。配合比设计的三个重要参数配合比设计的三个重要参数974.6.2 混凝土配合比设计的步骤混凝土配合比设计的步骤 一、初步配合比的计算一、初步配合比的计算 二、设计配合比的确

59、定二、设计配合比的确定 三、三、施工配合比的换算施工配合比的换算 98 1、配制强度（配制强度（fcu,o）的确定）的确定 为使混凝土强度保证率不小于为使混凝土强度保证率不小于95%，必须使混凝土的，必须使混凝土的试配强度高于设计强度等级。试配强度高于设计强度等级。 混凝土的配制强度按下式确定：混凝土的配制强度按下式确定： fcu,o=f=fcu,k+1.645 fcu,o混凝土的配制强度，混凝土的配制强度，MPa； fcu,k混凝土立方体抗压强度标准值，混凝土立方体抗压强度标准值，MPa； 混凝土强度标准差，混凝土强度标准差，MPa一、一、初步配合比的计算初步配合比的计算 991nfnfn1

60、i2cu2icu, fcu,i统计期内同类混凝土第统计期内同类混凝土第i组试件的强度值，组试件的强度值，MPa； fcu统计期内同类混凝土统计期内同类混凝土n组强度的平均值，组强度的平均值，MPa； n统计期内同类混凝土试件的总组数，统计期内同类混凝土试件的总组数，n25。 当强度等级为当强度等级为C20、C25，计算计算2.5MPa时，应取不小于时，应取不小于2.5MPa； 当强度等级等于或大于当强度等级等于或大于C30，计算计算3.0MPa时，应取不小于时，应取不小于3.0MPa。 当具有近期的同类混凝土强度资料时，当具有近期的同类混凝土强度资料时，应按下式应按下式计算：计算： 100表表