普通混凝土硬化后的性质

1、1第第9 9讲讲 普通混凝土硬化后的普通混凝土硬化后的性能性能硬化后砼的性能包括硬化后砼的性能包括砼的强度砼的强度砼的变形性能砼的变形性能非荷载作用下的变形非荷载作用下的变形荷载作用下的变形荷载作用下的变形砼的耐久性砼的耐久性2混凝土强度的种类混凝土强度的种类混凝土强度混凝土强度轴心抗拉强度轴心抗拉强度弯拉强度弯拉强度抗压强度抗压强度握裹强度握裹强度轴心抗压强度轴心抗压强度立方体抗压强度立方体抗压强度钢筋与混凝土钢筋与混凝土的粘结强度的粘结强度一、一、 混凝土的强度混凝土的强度3 1.1.立方体抗压强度立方体抗压强度 以边长为以边长为150mm150mm的标准立方体试件，在温度为的标准立方体试

2、件，在温度为202022，相对湿，相对湿度为度为9595以上的潮湿条件下，养护到以上的潮湿条件下，养护到28d28d龄期，采用标准试验方法测龄期，采用标准试验方法测得的抗压强度值。用得的抗压强度值。用f fcucu表示。表示。 当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表（见（见P118P118） 标准试验方法是指标准试验方法是指普通混凝土力学性能试验方法普通混凝土力学性能试验方法（GB/T50081GB/T500812002 2002 ）。试件种类试件种类试件尺寸，试件尺寸，mmmm粗骨料最大粒径，粗骨料最大粒径，mmmm换算系数换算系数标准试件标准试

3、件15015015015015015040401.001.00非标准试件非标准试件10010010010010010030300.950.9520020020020020020060601.051.054 2.2.混凝土强度等级混凝土强度等级 根据混凝土立方体抗压强度标准值划分的强度等级根据混凝土立方体抗压强度标准值划分的强度等级。以。以“C”C”和混凝土立方体抗压强度标准值（和混凝土立方体抗压强度标准值（f fcu,kcu,k）表示，主要有）表示，主要有C15C15，C20C20，C25C25，C30C30，C35C35，C40C40，C45C45，C50C50，C55C55，C60C60，

4、C65C65，C70C70，C75C75，C80C80等十四个强度等级。等十四个强度等级。 立方体抗压强度标准值（立方体抗压强度标准值（f fcu,kcu,k ） ，按标准方法制作和养，按标准方法制作和养护的边长护的边长150mm150mm的立方体试件，在的立方体试件，在2828天龄期用标准试验方法天龄期用标准试验方法测得的具有测得的具有9595保证率的抗压强度，以保证率的抗压强度，以f fcu,kcu,k 表示。表示。 或强度等级表示的含义：或强度等级表示的含义： C30C30“C”C”代表代表“混凝土混凝土”“30”30”代表代表f fcu,kcu,k30.0MPa30.0MPa； 5如何

5、求得立方体抗压强度标准值的？如何求得立方体抗压强度标准值的？v例如：一组试件的立方体抗压强度值分别为例如：一组试件的立方体抗压强度值分别为32.1, 37.5, 35.1, 38.2, 40.2 ,32.1, 37.5, 35.1, 38.2, 40.2 , 29.5 29.5, 43.1, , 43.1, 42.3, 40.6, 30.2, 32.5, 37.4, 38.1, 37.4, 42.3, 40.6, 30.2, 32.5, 37.4, 38.1, 37.4, 36.4, 33.8, 35.8, 36.2, 37.9, 39.2(MPa) 36.4, 33.8, 35.8, 36.

6、2, 37.9, 39.2(MPa) ，共有共有2020个数据。个数据。v 用比较法可得：其抗压强度标准值是用比较法可得：其抗压强度标准值是30.2MPa30.2MPa；v 因为因为2020个数据中，小于个数据中，小于30.2MPa30.2MPa的只有一个的只有一个29.5MPa29.5MPa，百分率为，百分率为5 5。6f fcu,kcu,k 是结构设计强度取值的依据，是结构设计强度取值的依据，f fcu,kcu,k 被用于质量控制，被用于质量控制， f fcu,kcu,k被用于工程验收，被用于工程验收，例如例如. .非统计法验收混凝土非统计法验收混凝土: :平均值平均值 1.15 1.15

7、 f fcu,kcu,k , , 最小值最小值f fcu,mincu,min 0.95 0.95 fcu,kfcu,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7 3 3、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，构的实际情况，在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心受压构件（例如柱子、衍架的腹计算轴心受压构件（例如柱子、衍架的腹杆等）时，都是采用混凝土的轴心抗压强杆等）时，都是采用混凝土的轴心抗压强度作为依据。度作为依据。 轴心抗压强度以轴心抗压强度以f fc c，k k表示，表示， 标准试件

8、为标准试件为150mm150mm150mm150mm300mm300mm 试件制作、养护和加载试验方法同立方试件制作、养护和加载试验方法同立方体试件体试件 FF84.4.轴心抗拉强度轴心抗拉强度结构设计时确定砼抗裂能力的重结构设计时确定砼抗裂能力的重要指标要指标 用劈裂抗拉强度测定混凝土轴心抗拉强度用劈裂抗拉强度测定混凝土轴心抗拉强度 我国现行标准规定，采用标准试件我国现行标准规定，采用标准试件立方体，按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强立方体，按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为劈裂抗拉强度，简称劈拉强度度为劈裂抗拉强度，简称劈拉强度f ftsts 计算公式：计算公式：AFAFf637. 02t

9、s9 试验中采用边长为试验中采用边长为150mm150mm的的 立方体标准试件，通过弧形钢立方体标准试件，通过弧形钢垫条施加压力垫条施加压力F F，试件中间截，试件中间截面有着均匀分布的拉应力，当面有着均匀分布的拉应力，当拉应力达到混凝土的抗拉强度拉应力达到混凝土的抗拉强度时，试件劈裂成两半。时，试件劈裂成两半。10 5.5.混凝土抗折强度或弯拉强度混凝土抗折强度或弯拉强度( ( f fcfcf ) ) 道路路面或机场跑道用混凝土，是以弯拉强度为主要设计指道路路面或机场跑道用混凝土，是以弯拉强度为主要设计指标。标。 水泥混凝土的弯拉强度试验是以标准方法制备成水泥混凝土的弯拉强度试验是以标准方法

10、制备成 150mm150mm150mm150mm600mm600mm（或（或550mm550mm）的梁形试件，在标准条件）的梁形试件，在标准条件下养护下养护2828后，按三分点加荷，测定其弯拉强度（后，按三分点加荷，测定其弯拉强度（f fcfcf ）。）。 计算公式：计算公式：2bhFLfcf11 6 6、影响混凝土强度的因素、影响混凝土强度的因素混凝土受压破坏形式混凝土受压破坏形式破坏形式破坏形式 原因原因可能性可能性水泥石破坏水泥石破坏水泥等级低造成水泥等级低造成经常出现经常出现粘结面粘结面( (界面界面) )破坏破坏由于表面裂缝由于表面裂缝经常出现经常出现粗骨料破坏粗骨料破坏正常情况下正

11、常情况下 ， f f岩石岩石 f fcucu, ,很少出现很少出现 在在压力作用下混凝土破坏有三种破坏形式：破坏压力作用下混凝土破坏有三种破坏形式：破坏类型，原因和可能性分析如表类型，原因和可能性分析如表 12 （1 1）水泥强度等级和水灰比）水泥强度等级和水灰比最主要因素或决定因素最主要因素或决定因素 水泥强度等级水泥强度等级 砼的强度与水泥强度等级成正比关系砼的强度与水泥强度等级成正比关系 影响因素影响因素水泥强度等级和水灰比水泥强度等级和水灰比龄期龄期养护的温度和湿度养护的温度和湿度13水泥强度等级水泥强度等级水泥等级提高水泥等级提高水泥石强度提高水泥石强度提高混凝土强度提高混凝土强度提

12、高 与骨料的粘结强度提高与骨料的粘结强度提高14上述规律的前提条件是混凝土密实成型。15水灰比水灰比 水泥品种及强度等级均相同的情况下，混凝土的强度取决水泥品种及强度等级均相同的情况下，混凝土的强度取决于于W/CW/C。1 1）W/CW/C在一定范围内在一定范围内( (混凝土密实成型混凝土密实成型) )，W/CW/C降低，降低， 抗压强度增抗压强度增大。大。2 2）当）当W/CW/C过小过小 ( (不能密实成型不能密实成型)W/C)W/C降低，孔隙率升高，强度降低。降低，孔隙率升高，强度降低。水灰比水灰比1）2）16 17 公式应用公式应用： 根据所用水泥强度和水灰比，估算所配砼强度根据所用水

13、泥强度和水灰比，估算所配砼强度 根据水泥强度和要求的砼强度等级，计算水灰比根据水泥强度和要求的砼强度等级，计算水灰比v式中式中f fcucu, ,混凝土混凝土2828天抗压强度天抗压强度, , a a； f fcece水泥的实际强度水泥的实际强度, ,a a； 灰水比；灰水比； A,BA,B为回归系数，与骨料品种、水泥品种有关，其数值为回归系数，与骨料品种、水泥品种有关，其数值可通过试验求得。可通过试验求得。普通混凝土配合比设计规程普通混凝土配合比设计规程提供的提供的经验值为：经验值为： 采用碎石：采用碎石：A=0.46A=0.46、B=0.07B=0.07v 采用卵石：采用卵石：A=0.48

14、A=0.48、B=0.33B=0.33。cuceCfAfBW18（2 2）龄期）龄期 ：龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历 的时间。的时间。 在正常的养护条件下，混凝土的抗压强度随龄期的增加在正常的养护条件下，混凝土的抗压强度随龄期的增加而不断发展，在而不断发展，在7 714d14d内强度发展较快，以后逐渐减慢，内强度发展较快，以后逐渐减慢，28d28d后强度发展更慢。后强度发展更慢。 由于水泥水化的原因，混凝土的强度发展可持续数十年。由于水泥水化的原因，混凝土的强度发展可持续数十年。 当采用普通水泥拌制的混凝土，在标准条件养护下，混当采用普通水泥拌制的混

15、凝土，在标准条件养护下，混凝土的抗压强度与其龄期的对数成正比关系。凝土的抗压强度与其龄期的对数成正比关系。 式中：式中： f fn n、f f2828分别为分别为n n、2828天龄期的抗压强度，天龄期的抗压强度，MPaMPa。 28lglg28nfnfn319公式应用：公式应用：1 1）由所测混凝土早期强度估算）由所测混凝土早期强度估算2828天强度；天强度；2 2）由）由2828天的强度，推算天的强度，推算2828天前混凝土达到某一天前混凝土达到某一强度需要的养护天数。例如确定混凝土拆模、构强度需要的养护天数。例如确定混凝土拆模、构件吊装、放松预应力钢筋、混凝土预制品养护出件吊装、放松预应

16、力钢筋、混凝土预制品养护出厂等日期。厂等日期。20例例 4 4- -1 1配配制制混混凝凝土土时时，制制作作c cm m1 10 0c cm m1 10 0c cm m 立立方方体体试试件件 块块，在在标标准准条条件件下下养养护护 7 7d d 后后，测测得得破破坏坏荷荷载载分分别别为为 1 14 40 0k kN N、1 13 35 5k kN N、 1 14 40 0k kN N 试试估估算算该该混混凝凝土土 2 28 8d d 的的标标准准立立方方体体抗抗压压强强度度。 解解 7 7龄龄期期时时： 混混凝凝土土立立方方体体的的平平均均强强度度为为： MPaf8 .133100100140

17、135140 换换算算为为标标准准立立方方体体抗抗压压强强度度： MPaf1 .1395. 08 .137 龄龄期期时时： MPaff4 .221 .1371. 17lg28lg728 该该混混凝凝土土的的标标准准立立方方体体抗抗压压强强度度为为 2 22 2. .4 4P Pa a。 21 养护条件养护条件保持水泥水化的温度和湿度保持水泥水化的温度和湿度 自然养护：一般在砼浇筑完毕后自然养护：一般在砼浇筑完毕后12h12h后开始加后开始加 以覆盖或浇水。以覆盖或浇水。 养护方法养护方法 蒸汽养护蒸汽养护 蒸压养护蒸压养护 （3 3）养护温度和湿度）养护温度和湿度l温度越高，水泥的水化速度越快

18、，混凝土强度越高。温度越高，水泥的水化速度越快，混凝土强度越高。l湿度越大，水泥水化程度越高。湿度越大，水泥水化程度越高。229365龄期龄期 (d)200406080100120140长期保持潮湿长期保持潮湿保持潮湿保持潮湿 14 天天保持潮湿保持潮湿7天天保持潮湿保持潮湿3天天保持潮湿保持潮湿1天天图图4-13 强度和混凝土养护时间之间的关系强度和混凝土养护时间之间的关系 f28(%)23 使用硅酸盐水泥、普通水泥和矿渣水泥使用硅酸盐水泥、普通水泥和矿渣水泥时，在混凝土凝结后，用草袋等覆盖其表面并时，在混凝土凝结后，用草袋等覆盖其表面并浇水，浇水时间不少于浇水，浇水时间不少于7d7d；使用

19、火山灰水泥和；使用火山灰水泥和粉煤灰水泥时，应不少于粉煤灰水泥时，应不少于14d14d；对掺有缓凝型；对掺有缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土，也不应少于外加剂或有抗渗要求的混凝土，也不应少于14d14d。在夏季应特别注意浇水，保持必要的湿在夏季应特别注意浇水，保持必要的湿度度。24 提高混凝土抗压强度的措施提高混凝土抗压强度的措施 （1 1）采用高强度等级水泥；）采用高强度等级水泥； （2 2）采用单位用水量较小、水灰比较小的干硬性混凝土；）采用单位用水量较小、水灰比较小的干硬性混凝土； （3 3）采用合理砂率，以及级配合格、强度较高、质量良好）采用合理砂率，以及级配合格、强度较高、质量良好的

20、碎石；的碎石； （4 4）改进施工工艺，加强搅拌和振捣；）改进施工工艺，加强搅拌和振捣； （5 5）保持合理的养护温度和湿度；）保持合理的养护温度和湿度； （6 6） 掺入合适的外加剂和掺合料。掺入合适的外加剂和掺合料。 25归纳起来有两类：非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。归纳起来有两类：非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。 1.1.混凝土在非荷载作用下的变形混凝土在非荷载作用下的变形 （1 1）化学收缩）化学收缩 砼成型后砼成型后4040天内化学收缩增长较快天内化学收缩增长较快 水泥水化物的固体体积小于水化前反应物（水和水泥）的总水泥水化物的固体体积小于水化前反应物（水和水泥）的总体

21、积，混凝土的这种体积收缩是由水泥的水化反应所产生的固体积，混凝土的这种体积收缩是由水泥的水化反应所产生的固有收缩亦称为化学减缩。有收缩亦称为化学减缩。 （2 2）温度变形）温度变形 温度变化温度变化1 10 0C C，每米砼膨胀，每米砼膨胀0.010.01毫米。对大体毫米。对大体积砼不利。积砼不利。混凝土的体积同样有热胀冷缩的性质，当温度变形混凝土的体积同样有热胀冷缩的性质，当温度变形受到外界的约束而不能自由发生时，将在构件内产生温度应力。受到外界的约束而不能自由发生时，将在构件内产生温度应力。当应力造成变形差较大时，将会造成表层混凝土开裂。当应力造成变形差较大时，将会造成表层混凝土开裂。 为

22、降低危害设置伸缩缝、分仓缝等为降低危害设置伸缩缝、分仓缝等。 二、二、 混凝土的变形性能混凝土的变形性能26（3 3）干湿变形）干湿变形 （干缩湿胀）（干缩湿胀） 湿胀变形很小，对混凝土性能基本无影响；湿胀变形很小，对混凝土性能基本无影响； 干缩变形，工程设计时应考虑其对结构的影响，干缩变形，工程设计时应考虑其对结构的影响， 一般工程设计中，砼干缩值取（一般工程设计中，砼干缩值取（1.51.52 2）10-4 10-4 即每米砼收缩即每米砼收缩0.150.150.20.2毫米毫米 收缩对结构的影响：收缩对结构的影响：自由收缩一般不会引起拉应力，故不会开裂自由收缩一般不会引起拉应力，故不会开裂约

23、束收缩产生收缩应力甚至约束收缩产生收缩应力甚至开裂开裂27 2 2、混凝土在荷载作用下的变形、混凝土在荷载作用下的变形 （1 1）在短期荷载下的变形）在短期荷载下的变形 结构设计时，砼弹性模量的测定方结构设计时，砼弹性模量的测定方法静力受压弹性模量法静力受压弹性模量E E 。 砼强度越高，砼强度越高，E E越高。越高。（2 2）徐变砼在长期恒定荷载作用下随时间的增加而产生的）徐变砼在长期恒定荷载作用下随时间的增加而产生的变形。变形。变形原因：变形原因：主要是胶凝体的粘性流动和滑移。主要是胶凝体的粘性流动和滑移。在荷载长期作用下，在荷载长期作用下，混凝土凝胶体中的水分逐渐压出，水泥石逐渐粘性流动

24、，微细空隙逐渐闭混凝土凝胶体中的水分逐渐压出，水泥石逐渐粘性流动，微细空隙逐渐闭合，细晶体内部逐渐滑动，微细裂缝逐渐发生等各种因素的综合结果。合，细晶体内部逐渐滑动，微细裂缝逐渐发生等各种因素的综合结果。徐变对砼结构的作用：徐变对砼结构的作用：对普通砼结构，能消除砼内部温度应力对普通砼结构，能消除砼内部温度应力 和收缩应力；和收缩应力；对预应力砼，能使预应力损失增加。对预应力砼，能使预应力损失增加。28v影响徐变的因素影响徐变的因素：v（1 1）水灰比一定时，水泥用量越大，徐变越大；）水灰比一定时，水泥用量越大，徐变越大；v（2 2）水灰比越小，徐变越小；）水灰比越小，徐变越小；v（3 3）龄

25、期长、结构致密、强度高，则徐变小；）龄期长、结构致密、强度高，则徐变小；v（4 4）集料用量多，徐变小；）集料用量多，徐变小；v（5 5）混凝土在长期荷载作用下的应力越大，徐变越大。）混凝土在长期荷载作用下的应力越大，徐变越大。16128436912151821 2427 A cecr徐变ce弹性变形ch收缩ceaeerB C D (104) t (月)0 加荷加荷卸荷卸荷弹性恢复弹性恢复徐变恢复徐变恢复残余应变残余应变29 1.1.混凝土的抗渗性混凝土的抗渗性 指混凝土抵抗压力水（或油）渗透的能力。指混凝土抵抗压力水（或油）渗透的能力。 抗渗等级：抗渗等级：采用采用标准养护标准养护2828天

26、的标准试件，按规定的方法天的标准试件，按规定的方法进行试验，以其所能承受的最大水压力。如进行试验，以其所能承受的最大水压力。如P2P2、P4P4、P6P6等。等。 2.2.混凝土的抗冻性混凝土的抗冻性 指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻融循环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度的性能。作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。 抗冻等级：抗冻等级：是是以龄期以龄期2828天的试块的吸水饱和后承受（天的试块的吸水饱和后承受（-15-15 - -2020）0 0C C到（到（15-20) 15-20) 0 0C C反复冻融循环次数确定。如反复冻融循环次数

27、确定。如F10F10、F15F15、F25F25、-F250-F250和和F300F300 混凝土的耐久性混凝土的耐久性30 3.3.抗侵蚀性抗侵蚀性 指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学 侵蚀、物理作用不破坏的能力。侵蚀、物理作用不破坏的能力。 4.4.混凝土的碳化混凝土的碳化 指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作指空气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。用，生成碳酸钙和水。 碳化的不利影响：碳化的不利影响：1 1）碱度降低，砼内钢筋易锈蚀）碱度降低，砼内钢筋易锈蚀 2 2）砼的抗拉、抗折强度下降）砼的抗拉、抗折强度下降 但

28、碳化可提高混凝土的抗压强度。但碳化可提高混凝土的抗压强度。315. 碱集料反应碱碱硅硅酸反应酸反应碱碱碳碳酸盐反酸盐反应应混凝土中含有活性氧化硅的集料与混凝土中含有活性氧化硅的集料与所用水泥或其他材料中的碱（所用水泥或其他材料中的碱（Na2O Na2O 和和K2OK2O）发生化学反应，形成复杂）发生化学反应，形成复杂的碱的碱硅酸凝胶，此凝胶吸水膨胀，硅酸凝胶，此凝胶吸水膨胀，可导致混凝土胀裂可导致混凝土胀裂指混凝土中含有的碳酸盐岩石（含有粘土的白指混凝土中含有的碳酸盐岩石（含有粘土的白云石质石灰石）与水泥或其他材料中的碱云石质石灰石）与水泥或其他材料中的碱（Na2O Na2O 和和K2OK2O）发生反应，导致混凝土胀裂。）发生反应，导致混凝土胀裂。措施：可采用低碱水泥或适量添加些能抑措施：可采用低碱水泥或适量添加些能抑制碱制