建材 第5章 水泥混凝土partI

1、建 筑 材 料第五章 水泥混凝土扬州大学水利学院LOGO第五章第五章 水泥混凝土水泥混凝土第一节第一节 概概 述述第二节第二节 主要技术性质主要技术性质第三节第三节 骨料和水骨料和水第四节第四节 混凝土外加剂混凝土外加剂第五节第五节 混凝土外掺料混凝土外掺料第六节第六节 配合比设计配合比设计第七节第七节 质量控制质量控制第八节第八节 其他品种水泥混凝土其他品种水泥混凝土第九节第九节 新型水泥基材料新型水泥基材料第五章第五章 第一节第一节LOGO第一节第一节 概概 述述 概概 念念 分分 类类 特特 点点 基本要求基本要求 组成材料与作用组成材料与作用 应用与发展趋势应用与发展趋势第五章第五章

2、第一节第一节LOGO!水泥混凝土：水泥混凝土：是以水泥（或水泥加适量活性掺是以水泥（或水泥加适量活性掺合料）为胶凝材料，与水和骨料等材料按适当合料）为胶凝材料，与水和骨料等材料按适当比例配置成拌和物，再经浇筑成型硬化后得到比例配置成拌和物，再经浇筑成型硬化后得到的人造石材。的人造石材。新拌制的未硬化的混凝土，称为混凝土拌和物（或新鲜混凝土）；经硬化有一定强度的混凝土称为硬化混凝土。一、概一、概 念念第五章第五章 第一节第一节LOGO水泥水水泥浆石子砂子骨 料新鲜混凝土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

3、一、概一、概 念念第五章第五章 第一节第一节LOGO一、概一、概 念念第五章第五章 第一节第一节1、水泥浆的作用：u润滑作用与水形成水泥浆，赋予新拌混凝土以流动性u胶结作用包裹在所有骨料表面，通过水泥浆的凝结硬化，将砂、石骨料胶结成整体，形成固体2、骨料的作用：u廉价的填充材料，节省水泥用量u混凝土的骨架，减小收缩，抑制裂缝的扩展u传力作用u降低水化热u提供耐磨性LOGO一、概一、概 念念第五章第五章 第一节第一节碎 石卵 石LOGO2.1 按表观密度分类 重混凝土：干表观密度大于重混凝土：干表观密度大于2600kg/m3 普通混凝土：干表观密度在普通混凝土：干表观密度在19502600kg/

4、m3 轻混凝土：干表观密度小于轻混凝土：干表观密度小于1950kg/m32.2 按强度等级分类 普通混凝土：强度等级在C60以下 其中小于其中小于C30的称为低强度混凝土的称为低强度混凝土；C30C60的称为中强度的称为中强度混凝土混凝土 高强度混凝土：强度等级大于或等于C60 其中，超高强度混凝土：强度等级大于或等于其中，超高强度混凝土：强度等级大于或等于C100第五章第五章 第一节第一节二、分二、分 类类LOGO一、概一、概 念念第五章第五章 第一节第一节普通骨料轻骨料重骨料LOGO二、分二、分 类类2.3 按生产工艺或施工工艺分类 普通混凝土普通混凝土 泵送混凝土泵送混凝土 喷射混凝土喷

5、射混凝土 碾压混凝土碾压混凝土 真空脱水混凝土真空脱水混凝土 离心成型混凝土离心成型混凝土 水下浇筑混凝土水下浇筑混凝土 自流平混凝土自流平混凝土 预拌混凝土预拌混凝土 高强混凝土高强混凝土 高性能混凝土高性能混凝土 纤维增强纤维增强/改性混凝土改性混凝土 等第五章第五章 第一节第一节LOGO第五章第五章 第一节第一节二、分二、分 类类2.4 按用途分类 结构混凝土结构混凝土 道路混凝土道路混凝土 大坝混凝土大坝混凝土 水工混凝土水工混凝土 海工混凝土海工混凝土 防辐射混凝土防辐射混凝土 防水混凝土防水混凝土 装饰混凝土装饰混凝土 耐热、耐酸、耐碱混凝土耐热、耐酸、耐碱混凝土 等2.5 按胶凝

6、材料分类 水泥混凝土水泥混凝土 沥青混凝土沥青混凝土 聚合物混凝土聚合物混凝土 石膏混凝土石膏混凝土 水玻璃混凝土水玻璃混凝土 其他新型材料混凝土其他新型材料混凝土 等LOGO三、特三、特 点点 主要优点： 硬化后的混凝土具有较高的强度及耐久性；硬化后的混凝土具有较高的强度及耐久性； 混凝土拌和物具有良好的可塑性；混凝土拌和物具有良好的可塑性； 混凝土能与钢筋具有良好的粘结性能；混凝土能与钢筋具有良好的粘结性能； 能方便地调整配比，配制出不同性质的混凝土能方便地调整配比，配制出不同性质的混凝土; 主要材料可就地取材，方便经济。主要材料可就地取材，方便经济。 主要缺点： 自重大自重大，比强度小；

7、抗拉强度低；韧性小；，比强度小；抗拉强度低；韧性小； 易产生裂缝；质量较难控制。易产生裂缝；质量较难控制。第五章第五章 第一节第一节LOGO四、基本要求四、基本要求 强度要求具有符合设计要求的强度具有符合设计要求的强度 和易性要求具有与施工条件相适应的和易性具有与施工条件相适应的和易性 耐久性要求具有与工程环境相适应的耐久性具有与工程环境相适应的耐久性 经济性要求满足上述要求，尽量降低成本满足上述要求，尽量降低成本第五章第五章 第一节第一节LOGO五、五、组成材料与其作用组成材料与其作用混凝土是由水泥、粗细骨料、水和各种化学外加剂、外掺料（矿物外加剂）等材料组成。其中水泥、水、砂及石子是四种基

8、本组成材料。第五章第五章 第六节第六节LOGO五、五、组成材料与其作用组成材料与其作用水泥和水构成水泥浆；水泥浆包裹在砂颗粒的周围并填充砂子颗粒间的空隙形成砂浆；砂浆包裹石子颗粒并填充石子的空隙组成混凝土。在混凝土拌和物中，水泥浆在砂、石颗粒之间起润滑作用，使拌和物便于浇筑施工。水泥浆硬化后形成水泥石，将砂、石胶结成一个整体。混凝土中的砂称为细骨料/细集料，石子称为粗骨料/粗集料。粗、细骨料一般不与水泥起化学反应，其作用是构成混凝土的骨架，并对水泥石的体积变形起一定的抑制作用。第五章第五章 第六节第六节LOGO五、五、组成材料与其作用组成材料与其作用第五章第五章 第六节第六节LOGO五、五、组

9、成材料与其作用组成材料与其作用为节约水泥或改善混凝土的某些性能，工程上常掺入一些外加剂（化学外加剂）及外掺料（矿物外加剂）。常用化学外加剂有减水剂、缓凝剂、早强剂、速凝剂、引气剂、膨胀剂、防冻剂、泵送剂等。常用矿物外加剂有粉煤灰、粒化高炉矿渣粉和硅灰，其他还有磨细火山灰、凝灰岩、沸石粉、偏高领土、硅藻土、磷矿渣、锰矿渣等可作为活性矿物外加剂使用，磨细石英岩粉、石灰石粉等可作为非活性矿物外加剂使用。第五章第五章 第六节第六节LOGO五、五、组成材料与其作用组成材料与其作用化学外加剂的使用可以大幅提高混凝土的某方面性能，扩大混凝土适用面，降低混凝土成本。矿物外加剂的使用可改善混凝土综合性能，减少水

10、泥用量，降低混凝土成本。化学外加剂、矿物外加剂已成为现代混凝土中不可缺少的第五组分和第六组分。第五章第五章 第六节第六节LOGO六、应六、应 用与发展趋势用与发展趋势 水泥混凝土从问世至今已有水泥混凝土从问世至今已有180多年的历史。多年的历史。随着科学技术的进步，混凝土的随着科学技术的进步，混凝土的强度强度不断提高，不断提高，性能性能不断改善，不断改善，品种品种不断增多。进入不断增多。进入20世纪以来，世纪以来，它已经成为各种工程建设中的一种主要的建筑材它已经成为各种工程建设中的一种主要的建筑材料。无论是工业与民用建筑、给水与排水工程、料。无论是工业与民用建筑、给水与排水工程、水利水电工程、

11、交通工程以及地下工程、国防建水利水电工程、交通工程以及地下工程、国防建设等都广泛地应用混凝土。设等都广泛地应用混凝土。第五章第五章 第一节第一节LOGO六、应六、应 用与发展趋势用与发展趋势第五章第五章 第一节第一节LOGO六、应六、应 用与发展趋势用与发展趋势现浇混凝土现浇混凝土预制混凝土预制混凝土第五章第五章 第一节第一节LOGO六、应六、应 用与发展趋势用与发展趋势随着科学技术的日益进步，混凝土技术还将不随着科学技术的日益进步，混凝土技术还将不断发展。今后抗压强度断发展。今后抗压强度60100MPa的高强混凝土的高强混凝土以及以及100MPa以上的超高强混凝土的应用将日趋广以上的超高强混

12、凝土的应用将日趋广泛。具有特殊性能泛。具有特殊性能(高和易性、高密实性、高耐久高和易性、高密实性、高耐久性、高抗裂性、低脆性、低自重等性、高抗裂性、低脆性、低自重等)的混凝土以及的混凝土以及具有多种特殊性能的高性能混凝土也将逐步得到具有多种特殊性能的高性能混凝土也将逐步得到应用。此外，在配制普通混凝土的原材料方面将应用。此外，在配制普通混凝土的原材料方面将更注重绿色环保节能，充分利用再生资源及工农更注重绿色环保节能，充分利用再生资源及工农业废料。业废料。 第五章第五章 第一节第一节LOGO第二节第二节 主要技术性质主要技术性质混凝土在未凝结硬化以前，称为混凝土拌和混凝土在未凝结硬化以前，称为混

13、凝土拌和物。它必须具有良好的物。它必须具有良好的和易性和易性，便于施工，以保，便于施工，以保证能获得良好的浇灌质量；混凝土拌和物凝结硬证能获得良好的浇灌质量；混凝土拌和物凝结硬化以后，应具有足够的化以后，应具有足够的强度强度，以保证建筑物能安，以保证建筑物能安全地承受设计荷载；并应具有必要的全地承受设计荷载；并应具有必要的耐久性耐久性。第五章第五章 第二节第二节LOGO第二节第二节 主要技术性质主要技术性质执行标准：执行标准：GB50164-1992混凝土质量控制标准JTJ269-1996水运工程混凝土质量控制标准GB/T50080-2002普通混凝土拌和物性能试验方法标准GB/T50081-

14、2002普通混凝土力学性能试验方法标准JTG E30-2005公路工程水泥及水泥混凝土试验规程DL/T5150-2001水工混凝土试验规程第五章第五章 第二节第二节LOGO第二节第二节 主要技术性质主要技术性质主要技术性质包括：主要技术性质包括：一、混凝土拌和物的和易性一、混凝土拌和物的和易性二、混凝土拌和物的凝结时间二、混凝土拌和物的凝结时间三、混凝土的强度三、混凝土的强度四、混凝土的变形与抗裂性四、混凝土的变形与抗裂性五、混凝土的耐久性五、混凝土的耐久性第五章第五章 第二节第二节混凝土拌和物混凝土拌和物硬化混凝土硬化混凝土LOGO一、混凝土拌和物的和易性一、混凝土拌和物的和易性1.1 和易

15、性的概念和易性：又称工作性，指混凝土拌和物易于施工操作（拌合、运输、浇灌、捣实）并能获得质量均匀、成型密实的性能。和易性是一项综合的技术性质，包括流动性、黏聚性和保水性等三方面的含义。（1）流动性：指混凝土拌和物在本身自重或施工机械振捣的作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。流动性的大小取决于混凝土拌和物中用水量或水泥浆含量的多少。第五章第五章 第二节第二节LOGO一、混凝土拌和物的和易性一、混凝土拌和物的和易性1.1 和易性的概念（2）黏聚性：混凝土拌和物具有一定的黏聚力，在运输和浇筑过程中不致出现分层离析，使混凝土拌和物保持整体均匀的性能。黏聚性的大小主要取决于细骨料的用量以及水

16、泥浆的稠度等。离析对混凝土性能影响：和易性；强度；耐久性；促使离析加重的因素：粗、细骨料粒径相差过大；砂率过小； 水灰比过大；加入引气剂或掺和料、提高砂率、降低水灰比可以尽力避免离析。第五章第五章 第二节第二节LOGO一、混凝土拌和物的和易性一、混凝土拌和物的和易性1.1 和易性的概念（3）保水性：指混凝土拌和物在施工过程中，具有一定的保水能力，不致产生严重泌水的性能。保水性差的混凝土拌和物，由于水分分泌出来会形成容易透水的毛细管孔隙，成为内部渗水通道，从而降低混凝土的密实性。泌水的危害：1）当泌水层出现在混凝土表面时，使表面水灰比过大，表面疏松出现裂缝；2）泌水发生在钢筋底部，形成泌水区域，

17、水分蒸发后留下孔隙，使钢筋与混凝土粘结强度下降，钢筋也容易被锈蚀。LOGO一、混凝土拌和物的和易性一、混凝土拌和物的和易性1.1 和易性的概念3）泌水发生在混凝土骨料下部，也造成粘结力下降，引起混凝土强度与耐久性下降；4）泌水过程中形成泌水通道，导致抗渗性、强度与耐久性降低；5）在混凝土泵送施工中，容易泌水的混凝土也容易发生泵送管道堵塞的情况。降低泌水的技术措施：掺用引气剂； 掺用超细掺和料；提高水泥细度； 降低水灰比。流动性、黏聚性、保水性三者关系。第五章第五章 第二节第二节LOGO第五章第五章 第二节第二节一、混凝土拌和物的和易性一、混凝土拌和物的和易性1.2 和易性测定方法及评价指标目前

18、，尚没有能够全面反映混凝土拌和物和易性的测定方法。在工地和试验室，通常是测定拌和物的流动性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性。1）坍落筒法将混凝土拌和物按规定方法装入标准圆锥筒中，逐层插捣并装满刮平后，垂直向上提起圆锥筒，混凝土拌和物由于自重将会向下坍落。量测坍落的高度（以mm计），即为坍落度。坍落度越大，则混凝土拌和物的流动性越大。LOGO第五章第五章 第二节第二节一、混凝土拌和物的和易性一、混凝土拌和物的和易性LOGO第五章第五章 第二节第二节一、混凝土拌和物的和易性一、混凝土拌和物的和易性LOGO第五章第五章 第二节第二节一、混凝土拌和物的和易性一、混凝土拌和物的和易性1.2 和易性测定

19、方法及评价指标坍落度法适用于骨料最大粒径不大于40mm，坍落度值不小于10mm的混凝土拌和物。根据GB50164-92混凝土质量控制标准，根据坍落度的不同，将混凝土拌和物分为四级： JT4级-大流动性混凝土，坍落度大于160mm；JT3级-流动性混凝土，坍落度为100150mm；JT2级-塑性混凝土，坍落度为5090mm；JT1级-低塑性混凝土，坍落度为1040mm。J坍落度大于10mm的称为塑性混凝土。J坍落度小于10mm的称为干硬性混凝土。LOGO第五章第五章 第二节第二节一、混凝土拌和物的和易性一、混凝土拌和物的和易性1.2 和易性测定方法及评价指标在做坍落度试验的同时，应观察混凝土拌和

20、物的粘聚性、保水性及含砂等情况，以更全面地评定混凝土拌和物的和易性。粘聚性：用捣棒在已坍落的混凝土拌和物锥体一侧轻轻敲打，如果锥体逐渐下沉，则表示粘聚性良好；如果锥体突然倒塌，部分崩裂或出现离析现象，则表示粘聚性不好。 保水性：观察混凝土拌和物中稀浆的析出程度，如有较多的稀浆从锥体底部流出，锥体部分也因失浆而骨料外露，则表明混凝土拌和物的保水性不好；如坍落筒提起后无稀浆或仅有少量稀浆自底部析出，说明拌和物含浆饱满，则表示混凝土拌和物保水性良好。LOGO第五章第五章 第二节第二节一、混凝土拌和物的和易性一、混凝土拌和物的和易性1.2 和易性测定方法及评价指标2）维勃稠度VB法对干硬性的混凝土拌和

21、物通常采用维勃稠度作为和易性指标。采用维勃稠度仪测定，维勃稠度测试方法是：在维勃稠度仪上的坍落度筒中按规定方法装满拌和物，垂直提起坍落度筒，在拌和物试体顶面放一透明圆盘，开启振动台，同时用秒表计时，在透明圆盘的底面完全为水泥浆所布满的瞬间，停止秒表，关闭振动台。此时可认为混凝土混合物已密实。读出秒表的秒数，称为维勃稠度VB（以s计）。LOGO第五章第五章 第二节第二节一、混凝土拌和物的和易性一、混凝土拌和物的和易性1.2 和易性测定方法及评价指标2）维勃稠度VB法适用于粗骨料最大粒径不超过40mm，维勃稠度在530s之间的混凝土拌和物的稠度测定。依据维勃稠度值的大小，干硬性混凝土拌和物可分为四

22、级： V0级超干硬性混凝土，Vt31s； V1级特干硬性混凝土，Vt=3021s； V2级干硬性混凝土，Vt=2011s； V3级半干硬性混凝土，Vt=105s。LOGO第五章第五章 第二节第二节一、混凝土拌和物的和易性一、混凝土拌和物的和易性混凝土维勃稠度仪混凝土维勃稠度仪LOGO第五章第五章 第二节第二节一、混凝土拌和物的和易性一、混凝土拌和物的和易性1.3 影响和易性的因素1）水泥浆的数量在混凝土拌和物中，水泥浆包裹骨料表面，填充骨料空隙，使骨料润滑，提高混合料的流动性。在水灰比不变的情况下，单位体积混合物内，随水泥浆的增多，混合物的流动性增大。若水泥浆过多，会出现流浆、泌水现象，黏聚性

23、和保水性变差；如水泥浆过少，达不到包裹骨料表面和填充空隙的目的，则粘聚性差，流动性低，不仅产生崩塌现象，还会使混凝土的强度和耐久性降低。混合物中水泥浆的数量以满足流动性要求为宜。LOGO第五章第五章 第二节第二节一、混凝土拌和物的和易性一、混凝土拌和物的和易性1.3 影响和易性的因素2）水泥浆的稠度水泥浆的稀稠，取决于水灰比的大小。在水泥用量不变的情况下，水灰比愈小，水泥浆就愈稠，流动性就愈小，混凝土拌和物难以保证密实成型。若水灰比过大，又会造成混凝土拌和物的粘聚性和保水性不良，而产生流浆、离析现象，并严重影响混凝土的强度。 水灰比不能过大或过小，依据混凝土强度和耐久性要求合理地选用。 LOG

24、O第五章第五章 第二节第二节一、混凝土拌和物的和易性一、混凝土拌和物的和易性1.3 影响和易性的因素水泥浆的数量和稠度取决于用水量和水灰比。实际上用水量是影响混凝土流动性最大的因素。当用水量一定时，水泥用量适当变化（增减50100/m3）时，混凝土拌和物的流动性基本上保持不变。因此，在用水量相同的情况下，采用不同的水灰比可配制出流动性相同而强度不同的混凝土。对混凝土拌和物流动性的调整，应在水灰比不变的条件下，调整水泥浆的数量。 塑性混凝土用水量可根据骨料的品种与规格及要求的流动性，按经验表初步选取。LOGO一、混凝土拌和物的和易性一、混凝土拌和物的和易性1.3 影响和易性的因素3）砂率砂率：指

25、混凝土中的砂占砂、石总质量的百分率。在混凝土拌和物中，砂填充石子的空隙，并以砂浆形式包裹在石子外表面减少粗骨料颗粒间的摩擦阻力，赋予混凝土拌和物一定的流动性。在水泥浆一定的条件下，若砂率过大，则骨料的总表面积及空隙率增大，在水灰比和水泥用量一定时，混凝土混合物就显得干稠，流动性小。若砂率过小，砂浆量不足，不能在粗骨料的周围形成足够的砂浆润滑层，也会降低流动性，同时会使粘聚性、保水性变差，骨料离析，水泥浆流失，甚至出现溃散现象。LOGO第五章第五章 第二节第二节一、混凝土拌和物的和易性一、混凝土拌和物的和易性1.3 影响和易性的因素3）砂率因此，砂率既不能过大，也不能过小，应通过试验找出最佳/合

26、理砂率或按经验表初步选取。 合理砂率合理砂率是指在水灰比和水泥用量一定的条件是指在水灰比和水泥用量一定的条件下，使混凝土拌和物保持良好的黏聚性和保水性，并下，使混凝土拌和物保持良好的黏聚性和保水性，并获得最大流动性的砂率。也就是在水灰比一定的条件获得最大流动性的砂率。也就是在水灰比一定的条件下，当混凝土拌和物达到要求的流动性，且具有良好下，当混凝土拌和物达到要求的流动性，且具有良好的黏聚性和保水性时，水泥用量最省的砂率。的黏聚性和保水性时，水泥用量最省的砂率。LOGO第五章第五章 第二节第二节一、混凝土拌和物的和易性一、混凝土拌和物的和易性含砂率与坍落度关系曲线含砂率与坍落度关系曲线含砂率与水

27、泥用量关系曲线含砂率与水泥用量关系曲线LOGO第五章第五章 第二节第二节一、混凝土拌和物的和易性一、混凝土拌和物的和易性1.3 影响和易性的因素4）其他影响因素 水泥品种，掺和料品种及掺量，骨料种类，粒形和级配以及外加剂等，都对混凝土拌和物的和易性有一定影响。水泥的标准调度用水量大，则拌和物的流动性小。骨料的颗粒较大，形状圆整，表面光滑及级配较好时，则拌和物的流动性较大。 此外，在混凝土拌和物中加入外加剂时（如减水剂、引气剂），能显著地改善和易性。 混凝土拌和物的和易性还与拌合物停置时间，温度有关。拌和物拌制后，随时间延长，流动性减小；温度越高，水分丢失越快，坍落度损失越大。LOGO第五章第五

28、章 第二节第二节一、混凝土拌和物的和易性一、混凝土拌和物的和易性1.4 和易性的选择 坍落度的选择原则：在不妨碍施工操作并能保证振捣密实的条件下，尽可能采用较小的坍落度，以节约水泥并获得质量高的混凝土。 主要考虑因素：构件截面大小，钢筋疏密、搅拌和捣实方法等来确定。当截面尺寸较小或钢筋较密，或采用人工插捣时，坍落度可选择大些；反之，坍落度可选择小些。 下表列出混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）关于坍落度选择的规定。LOGO第五章第五章 第二节第二节一、混凝土拌和物的和易性一、混凝土拌和物的和易性混凝土浇筑时的坍落度（混凝土浇筑时的坍落度（GB50204-1992）注：本

29、表系采用机械振捣混凝土时的坍落度，采用人工捣实其值可适当增大； 需配制泵送混凝土时，应掺外加剂，坍落度宜为120180mm。 结构种类结构种类坍落度坍落度 mm基础或地面等的垫层，无配筋的大体积结构或配基础或地面等的垫层，无配筋的大体积结构或配筋稀疏的结构筋稀疏的结构1030板、梁或大型及中型截面的柱子等板、梁或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7090LOGO第五章第五章 第二节第二节一、混凝土拌和物的和易性一、混凝土拌和物的和易性1.5 改善和易性的方法通过试验，采用合理砂率

30、，并尽可能采用较低的砂率； 改善砂、石（特别是石子）的级配； 在可能条件下，尽量采用较粗的砂、石； 当混凝土拌和物坍落度太小时，保持水灰比不变，增加适量的水泥浆；当坍落度太大时，保持砂率不变，增加适量的砂石； 有条件时尽量掺用减水剂、引气剂。提高振捣机械的效能 LOGO第五章第五章 第二节第二节二、混凝土拌和物的凝结时间二、混凝土拌和物的凝结时间混凝土拌和物产生凝结的根源水泥的水化反应混凝土拌和物的凝结时间与配置该混凝土所用的水泥的凝结时间并不相等。 LOGO第五章第五章 第二节第二节二、混凝土拌和物的凝结时间二、混凝土拌和物的凝结时间一般情况下，混凝土所用水泥的凝结时间长，则混凝土拌和物的凝

31、结时间也相应较长；混凝土的水灰比越大，混凝土拌和物的凝结时间越长；一般情况下，掺用粉煤灰将延长拌和物的凝结时间；混凝土掺用缓凝剂将明显延长拌和物的凝结时间；混凝土所处环境温度高，拌和物凝结时间缩短。 LOGO第五章第五章 第二节第二节二、混凝土拌和物的凝结时间二、混凝土拌和物的凝结时间测定方法贯入阻力法 贯入阻力仪贯入阻力仪LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度强度是混凝土最重要的力学性质，混凝土主要用于承受荷载或抵抗各种作用力。 混凝土强度与混凝土的其它性能关系密切，一般来说，混凝土的强度愈高，其刚性、不透水性、抵抗风化和某些侵蚀介质的能力也愈高，通常用混凝土强度

32、来评定和控制混凝土的质量。LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.1 引起混凝土破坏的原因1、磨损机械磨损u路面磨损u厂房地坪的磨损冲刷及汽蚀作用作用造成的磨损LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度2、物理因素干湿交替、水的渗透、冻融交替和盐的结晶 3、化学侵蚀水泥中C3A含量高对混凝土抗硫酸盐侵蚀不利。4、钢筋锈蚀u在混凝土孔隙中有很高浓度的Ca(OH)2，故其PH值均在12.4以上，在此条件下钢筋表面的氧化膜使钢筋处于钝化状态，如果钝化膜遭到破坏，钢筋就会被腐蚀；u混凝土的碳化作用或受酸的侵蚀是钢筋继续被腐蚀的重要因素LOGO第五章

33、第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度受力前，界面处即存在缺陷和裂缝：受力前，界面处即存在缺陷和裂缝：由于水泥的收缩，引起砂浆与粗骨料间产生裂缝；由于水泥的收缩，引起砂浆与粗骨料间产生裂缝；水泥的泌水在骨料间形成界面裂缝；水泥的泌水在骨料间形成界面裂缝；水泥水化热引起的裂缝；水泥水化热引起的裂缝；多余水的蒸发留下的孔隙；多余水的蒸发留下的孔隙；外力碰撞、振动产生的裂缝（如拆模）；外力碰撞、振动产生的裂缝（如拆模）；施工时不可能达到完全密实，留有孔隙；施工时不可能达到完全密实，留有孔隙；加外力后，以上裂缝，孔隙不断发展，砼破坏。加外力后，以上裂缝，孔隙不断发展，砼破坏。 LOGO第

34、五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.2 混凝土抗压强度 用单位面积上所承受的压力来表示，用单位面积上所承受的压力来表示，根据试件形状的不根据试件形状的不同，混凝土抗压强度同，混凝土抗压强度分为立方体抗压强度和轴心抗压强度。分为立方体抗压强度和轴心抗压强度。1）混凝土立方体抗压强度fcu混凝土标准立方体抗压强度fcu：按照标准方法制成的边长为150mm的立方体试件，在标准养护条件（温度203，相对湿度90%以上）下，养护至28d龄期，按照标准方法测定其抗压强度极限值，以N/mm2计，即 MPa。混凝土结构物

35、常以抗压强度为主要参数进行设计，而且抗压强度与其它强度及变形有良好的相关性，因此，抗压强度常作为评定混凝土质量的指标，并作为确定强度等级的依据。LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.2 混凝土抗压强度测定混凝土立方体试件抗压强度，可以按粗骨料最大粒径的尺寸选用不同尺寸的试件。但在计算其抗压强度时，应乘以换算系数，以得到相当于标准试件的试验结果。边长为100mm的立方体试件，换算系数为0.95；边长为200mm的立方体试件，换算系数为1.05。LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.2 混凝土抗压强度2）混凝土立方体抗压强度标准值fc

36、u,k混凝土立方体抗压强度标准值fcu,k：按数理统计方法确定，具有不低于95%保证率的立方体抗压强度（抗压强度总体分布中的一个值，低于该值的强度的概率不超过5%）。LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.2 混凝土抗压强度水利水电工程中，由于大体积混凝土结构的尺寸一般不由应力决定，所以混凝土的抗压强度标准值常采用长龄期和非95%保证率。如：水工大体积混凝土采用90d龄期和80%保证率；体积较大的钢筋混凝土采用90d龄期和8090%保证率；大坝碾压混凝土180d龄期和80%保证率；薄壁结构、由应力控制尺寸或抗冲磨的混凝土采用28d龄期和95%保证率等。LOGO第五

37、章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.2 混凝土抗压强度3）强度等级混凝土的强度等级是根据立方体抗压强度标准值fcu,k来确定的。 GB50010-2002 混凝土结构设计规范中规定，普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：10、15、C20、C25、C75、C80等强度等级。建筑物的不同部位或承受不同荷载的结构应选用不同强度等级的混凝土。如：强度等级强度等级C20系指立方体抗压强度标准值系指立方体抗压强度标准值为为20Mpa。LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.2 混凝土抗压强度4）轴心抗压强度fcp为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构

38、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、衍架的腹杆等）时，都是采用混凝土的轴心抗压强度作为依据。GB/T50081-2002普通凝土力学性能 试验方法标准中规定，测定轴心抗压强度的 标准试件为150150300mm3的棱柱体。试验证明，混凝土标准试件的轴心抗压强度是标准立方体抗压强度的0.70.8倍。混凝土轴心抗压强度标准值取为立方体抗压强度标准值的0.67倍。 LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.2 混凝土抗压强度5）抗压强度的影响因素n水泥强度和水灰比因为混凝土的破坏，一般首先是界面破坏型，其次是水泥石破坏型，骨料被首先破坏的可能性

39、很小。所以水泥强度和水灰比是决定混凝土强度最主要的因素。 水灰比不变时，水泥强度越高，则硬化水泥石强度越大，对骨料的胶结力也就越强，配制成的混凝土强度愈高。 LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.2 混凝土抗压强度由于W/C理论=0.223，而 W/C实际=0.40.7，因此水泥强度相同的情况下，水灰比愈小，水泥石的强度愈高，与骨料粘结力愈大，混凝土强度愈高。但水灰比过小，拌和物过于干稠，如果混凝土不能被振捣密实，出现较多的蜂窝、孔洞，反将导致混凝土强度严重下降。 LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.2 混凝土抗压强度根据大量试

40、验建立的混凝土抗压强度公式：式中fcu,0 混凝土28天抗压强度，MPa； fce 水泥28天实际抗压强度，MPa ； C/W 灰水比； A，B 回归系数，根据JGJ55-2000骨料含水以干燥状态为基准时， 采用碎石： A=0.46，B=0.07 采用卵石： A=0.48，B=0.33LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.2 混凝土抗压强度以上公式只适用于流动性混凝土及低流动性混凝土，对于干硬性混凝土则不适用。 混凝土强度公式的应用：可根据所用的水泥强度和水灰比来估计所配制混凝土的强度；也可根据水泥强度和要求的混凝土强度等级来计算应采用的水灰比。LOGO第五章

41、第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.2 混凝土抗压强度5）抗压强度的影响因素n骨料强度：骨料的强度高则混凝土强度高；种类、表面状态、粒形：表面粗糙的碎石比表面光滑的卵石（砾石）的粘结力大，混凝土强度高；级配：骨料级配良好，砂率适中，混凝土强度高；有害杂质和弱颗粒含量：含量低则混凝土强度高。LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.2 混凝土抗压强度5）抗压强度的影响因素n养护的温度和湿度混凝土强度的增长，必须在一定的温度和湿度条件下进行。在保证足够湿度情况下，不同养护温度，其结果也不相同。温度高，水泥凝结硬化速度快，早期强度高。温度低时凝结硬化缓

42、慢，当温度低至0以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。同时水泥的水化必须在有水的条件下进行，如果湿度不够，水泥水化反应不能正常进行，甚至停止，将严重降低混凝土强度和耐久性。LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.2 混凝土抗压强度5）抗压强度的影响因素因此，混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度，以保证混凝土不断地凝结硬化。施工规范规定：在混凝土浇筑完毕后，应在12h内进行覆盖，以防止水分蒸发过快。在夏季施工混凝土进行自然养护时，使用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣水泥时，浇水保湿应不少于7d；使用火山灰水泥和粉煤灰水泥或在施工中掺用缓凝型外加

43、剂或有抗渗要求时，应不少于14d。LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度强度与保湿时间的关系强度与保湿时间的关系LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.2 混凝土抗压强度5）抗压强度的影响因素n龄期 在正常养护条件下，混凝土强度的增长遵循水泥水化历程规律，即随着龄期时间的延长，强度也随之增长。最初714d内，强度增长较快，以后逐渐变缓，28天达到设计强度。28d以后增长缓慢，但只要温湿度适宜，其强度仍随龄期增长而发展，其增长过程可延续数十年之久。LOGO第五章第五章 第二

44、节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度强度与龄期的关系强度与龄期的关系LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.2 混凝土抗压强度5）抗压强度的影响因素普通水泥制成的混凝土，在标准养护条件下，其强度的发展，大致与其龄期的对数成正比（龄期不小于三天）式中，fn nd龄期混凝土的抗压程度，MPa； f28 28d龄期混凝土的抗压强度，MPa； n 龄期，d28lglg28nffn LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.2 混凝土抗压强度5）抗压强度的影响因素以上公式可以由所测混凝土早期强度，估算其28d龄期的强度；或者可由混凝土的28d

45、强度，推算28d前混凝土达到某一强度需要养护的天数，从而确定混凝土拆模、构件起吊、放松预应力钢筋、制品养护、出厂等日期。实际工程中也可利用混凝土的成熟度来估算混凝土强度。混凝土的成熟度是指混凝土所经历的时间和温度的乘积的总和，单位为h。凡成熟度相同的混凝土，其强度也相近。根据经验表估算混凝土强度也是有效的方法。LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.2 混凝土抗压强度5）抗压强度的影响因素n施工质量施工质量的好坏对混凝土强度有非常重要的影响。施工质量包括配料准确，搅拌均匀，振捣密实，养护适宜等。任何一道工序忽视了规范管理和操作，都会导致混凝土强度的降低。LOGO第

46、五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.2 混凝土抗压强度5）抗压强度的影响因素n试验条件试验条件对混凝土强度的测定也有直接影响。如试件尺寸，表面的平整度，加荷速度以及温湿度等，测定时，要严格遵照试验规程的要求进行，保证试验的准确性。LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.2 混凝土抗压强度6）提高混凝土强度的措施n选用高强度水泥和低水灰比 水泥是混凝土中的活性组分，在相同的配合比情况下，所用水泥的强度等级越高，混凝土的强度越高。水灰比是影响混凝土强度的重要因素，试验证明，水灰比增加 1%，则混凝土强度将下降5%，在满足施工和易性和混凝土耐久性

47、要求条件下，尽可能降低水灰比和提高水泥强度，这对提高混凝土的强度是十分有效的。LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.2 混凝土抗压强度6）提高混凝土强度的措施n掺用混凝土外加剂在混凝土中掺入减水剂，可减少用水量，提高混凝土强度；掺入早强剂，可提高混凝土的早期强度。在混凝土中掺入矿物外加剂（如磨细矿渣、粉煤灰、硅灰、沸石粉等），可以节约水泥，降低成本；减少环境污染，改善混凝土诸多性能。LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.2 混凝土抗压强度6）提高混凝土强度的措施n采用机械搅拌和机械振捣成型采用机械搅拌、机械振捣的混合料，可使混凝土

48、混合料的颗粒产生振动，降低水泥浆的粘度和骨料的摩擦力，使混凝土拌和物转入液体状态，在满足施工和易性要求条件下，可减少拌和用水量，降低水灰比。同时，混凝土混合物被振捣后，它的颗粒互相靠近，并把空气排出，使混凝土内部孔隙大大减少，从而使混凝土的密实度和强度大大提高。LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.2 混凝土抗压强度6）提高混凝土强度的措施n 采用湿热处理湿热处理可分为蒸汽养护和蒸压养护两类。蒸汽养护就是将成型后的混凝土制品放在100以下的常压蒸汽中进行养护。以加快混凝土强度发展的速度。混凝土经1620h的蒸汽养护后，其强度即可达到标准养护条件下28d强度的70

49、80%。蒸压养护混凝土在175温度和8个大气压的蒸压釜中进行养护。主要适用于硅酸盐混凝土拌和物及其制品。LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.3 混凝土的抗拉强度ft混凝土的抗拉强度很低，一般约为抗压强度的7%14%。混凝土的抗拉强度按下式近似用经验公式计算： 式中 混凝土的抗拉强度，MPa； 混凝土的抗压强度，MPa。2/30.23tcufftfcufLOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.3 混凝土的抗拉强度ftu测定方法：轴心拉伸法 劈裂法（混凝土试验部分）u影响混凝土抗拉强度的因素：基本与影响混凝土抗压强度的因素相同。水泥强

50、度高、水灰比小、骨料表面粗糙、混凝土振捣密实以及加强早期养护，都能提高混凝土抗拉强度。LOGO第五章第五章 第二节第二节三、混凝土的强度三、混凝土的强度3.4 抗弯/抗折强度fcf 道路路面或机场跑道用混凝土，是以抗弯/抗折强度为主要设计指标。 抗弯强度fcf ：150150550mm3的梁形标准试件，在标准条件下养护28d后，按规定方法测定的抗弯强度，按下式计算：式中 fcf 抗弯强度，MPa； F 破坏荷载，N； 支座间距，mm； b 试件宽度，mm； h 试件高度，mm。 2bhFLfcfLOGO第五章第五章 第二节第二节四、混凝土的变形与抗裂性四、混凝土的变形与抗裂性4.1 混凝土在非

51、荷载作用下的变形1）化学收缩化学收缩：也称为自生体积变形，指混凝土在硬化过程中，由于水泥水化产物的体积小于反应物（水和水泥）的体积，引起的混凝土体积收缩。u其收缩量随着混凝土龄期的延长而增加，大致与时间的对数成正比。一般在混凝土成型后40d内收缩量增加较快，以后逐渐趋向稳定。u化学收缩是不可恢复的，可使混凝土内部产生微细裂缝。LOGO第五章第五章 第二节第二节四、混凝土的变形与抗裂性四、混凝土的变形与抗裂性4.1 混凝土在非荷载作用下的变形2）塑性收缩塑性收缩：混凝土成型后尚未凝结硬化时属塑性阶段，在此阶段由于表面失水而产生收缩。若新拌混凝土表面失水速率超过内部水分向表面迁移的速率时，会造成毛

52、细管内部产生负压，水泥浆中固体粒子间产生一定引力，便产生了收缩，如果引力超过抗拉强度，则表面将产生裂纹。 预防塑性收缩开裂的方法是降低混凝土表面失水速率，如采取喷雾、洒水、覆盖、降温等措施。LOGO第五章第五章 第二节第二节四、混凝土的变形与抗裂性四、混凝土的变形与抗裂性4.1 混凝土在非荷载作用下的变形3）干湿变形干湿变形：混凝土的体积随周围环境湿度的变化，表现出干缩湿胀的性质。混凝土在干燥空气中存放时，混凝土内部吸附水分蒸发而引起凝胶体失水产生紧缩，以及毛细管内游离水分蒸发，毛细管内负压增大，也使混凝土产生收缩。如干缩后的混凝土再次吸水变湿后，一部分干缩变形是可以恢复的。混凝土在水中硬化时

53、，体积不变，甚至有轻微膨胀。这是由于凝胶体吸附的水膜增厚，胶体粒子间距离增大所致。LOGO第五章第五章 第二节第二节四、混凝土的变形与抗裂性四、混凝土的变形与抗裂性4.1 混凝土在非荷载作用下的变形3）干湿变形混凝土的湿胀变形量很小，一般无破坏作用。干缩变形对混凝土危害较大，可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。 影响混凝土干缩的因素有：水泥品种和细度、水泥用量和用水量等。如火山灰水泥比普通水泥干缩大；水泥越细，收缩量越大；水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大；混凝土中砂石用量越多，收缩越小；砂石越干净，捣固越密实，收缩越小。LOGO第五章第五章 第二节第二节四、混凝土的变

54、形与抗裂性四、混凝土的变形与抗裂性4.1 混凝土在非荷载作用下的变形4）温度变形温度变形：混凝土的热胀冷缩变形。混凝土温度膨胀系数约为 110-5。 温度变形对大体积混凝土极为不利。混凝土在硬化初期，水泥水化放出较多的热量，而混凝土是热的不良导体，散热很慢，使混凝土内部温度升高，但外部混凝土温度则随气温下降，致使内外温差达5070，造成混凝土内胀外缩，在混凝土表面产生很大的拉应力，严重时使混凝土产生裂缝。LOGO第五章第五章 第二节第二节四、混凝土的变形与抗裂性四、混凝土的变形与抗裂性4.1 混凝土在非荷载作用下的变形4）温度变形 因此，对大体积混凝土工程，应设法降低混凝土的发热量，如采用低热

55、水泥，减少水泥用量，降低混凝土入仓温度，采用人工降低混凝土内部温度或对表层加强保温等措施，以减小内外温差，防止裂缝的产生和发展。 对纵向长度较大的混凝土及钢筋混凝土结构，应考虑混凝土温度变形所产生的危害，每隔一段长度应设置温度伸缩缝，以及在结构内配置温度钢筋。 温度变形系数：=LL TLOGO第五章第五章 第二节第二节四、混凝土的变形与抗裂性四、混凝土的变形与抗裂性4.2 混凝土在荷载作用下的变形1）混凝土的受压变形与破坏特征硬化后的混凝土在未施加荷载前，由于非荷载作用收缩引起砂浆体积的变化，在粗骨料与砂浆界面上产生了拉应力，同时混凝土的泌水聚积于粗骨料下缘，混凝土硬化后形成了界面裂缝。混凝土

56、受外力作用时，其内部产生拉应力，这种拉应力很容易在楔形的微裂缝顶部形成应力集中，随着拉应力的逐渐增大，导致微裂缝的进一步延伸、汇合、扩大，形成可见的裂缝，致使混凝土结构丧失连续性而遭到完全破坏。LOGO第五章第五章 第二节第二节四、混凝土的变形与抗裂性四、混凝土的变形与抗裂性4.2 混凝土在荷载作用下的变形1）混凝土的受压变形与破坏特征对混凝土立方体试件进行单轴对混凝土立方体试件进行单轴静力受压试验，荷载静力受压试验，荷载-变形曲线如变形曲线如左图所示，通过显微观察到的各左图所示，通过显微观察到的各阶段对应裂缝状态如下图所示。阶段对应裂缝状态如下图所示。可见混凝土在外力作用下的变可见混凝土在外

57、力作用下的变形和破坏过程，也就是内部裂缝形和破坏过程，也就是内部裂缝发生和发展的过程，它是一个从发生和发展的过程，它是一个从量变到质变量变到质变的过程。的过程。LOGO第五章第五章 第二节第二节四、混凝土的变形与抗裂性四、混凝土的变形与抗裂性4.2 混凝土在荷载作用下的变形1）混凝土的受压变形与破坏特征I阶段：荷载到达“比例极限”（约为极限荷载的30%）以前，界面裂缝无明显变化，荷载-变形比较接近直线关系（OA段）II阶段：荷载超过“比例极限”以后，界面裂缝的数量、长度和宽度都不断增大，界面借摩阻力继续承担荷载，但尚无明显的砂浆裂缝。此时，变形增大的速度超过荷载增大的速度，荷载-变形之间不再为

58、线性关系（AB段）。LOGO第五章第五章 第二节第二节四、混凝土的变形与抗裂性四、混凝土的变形与抗裂性4.2 混凝土在荷载作用下的变形1）混凝土的受压变形与破坏特征III阶段：荷载超过“临界荷载”（约为极限荷载的7090%）以后，界面裂缝继续发展，开始出现砂浆裂缝，并将邻近的界面裂缝连接起来成为连续裂缝。此时，变形增大的速度进一步加快，荷载-变形曲线明显地弯向水平轴方向（BC段）。IV阶段：荷载超过极限荷载以后，连续裂缝急速发展，此时，混凝土的承载能力下降，荷载减小而变形迅速增大，以至完全破坏，荷载-变形曲线逐渐下降，最后结束（CD段）。LOGO第五章第五章 第二节第二节四、混凝土的变形与抗裂

59、性四、混凝土的变形与抗裂性4.2 混凝土在荷载作用下的变形2）弹性模量弹性模量，简称弹模，反映了应力与应变之间的关系。由于混凝土是弹塑性体，随荷载不同，应力与应变之间的比值是一个变量。按我国GBJ81-85的规定，混凝上弹性模量的测定，是采用150150300mm3的棱柱体试件，取其轴心抗压强度值的40%作为试验控制应力荷载值，经45次反复加荷和卸荷后，测得应力与应变的比值，即为混凝土的弹性模量。LOGO第五章第五章 第二节第二节四、混凝土的变形与抗裂性四、混凝土的变形与抗裂性4.2 混凝土在荷载作用下的变形2）弹性模量影响混凝土弹模的因素有：混凝土强度等级越高，弹模越高。水泥用量少，水灰比小

60、，粗细骨料用量多，弹模大。骨料弹模大，混凝土弹模大。早期养护温度较低的混凝土具有较大的弹模。在相同强度情况下，蒸汽养护的混凝土比标准条件下养护的混凝土的弹模小。引气混凝土弹模比普通混凝土低2030%。LOGO第五章第五章 第二节第二节四、混凝土的变形与抗裂性四、混凝土的变形与抗裂性4.2 混凝土在荷载作用下的变形3）徐变混凝土的徐变：在恒定荷载长期作用下，混凝土随时间增长而沿受力方向增加的非弹性变形。 一般认为，徐变是由于水泥石中凝胶体在外力作用下，粘滞流变和凝胶粒子间的滑移而产生的，还与水泥石内部吸附水的迁移等有关。LOGO第五章第五章 第二节第二节四、混凝土的变形与抗裂性四、混凝土的变形与