普通混凝土的主要性能

1、4.4 普通混凝土的主要性能1. 物理性能（ 1）密实度：表示在混凝土体积内，固体物质的填充程度，D V 混凝土中不同程度的V0含有孔隙。孔隙原因有以下几种： 配置混凝土时多余的水分在水泥硬化后或残留于混凝土中， 或蒸发， 使得混凝土内部形 成各种不同的尺寸的孔隙。 水泥水化后的体积比反应前体积小， 混凝土中水泥石的收缩受骨料的约束， 产生局部拉 应力，会使骨料界面上以及水泥石内部形成微细裂缝。 水泥石的干缩也会形成微裂缝。 泌水通道，水囊，在硬化后形成孔隙。 施工中残留的气泡。普通混凝土的密实度一般在0.80.9 之间。（2）干湿变形湿胀：由于吸水后使水泥凝胶体粒子吸附水膜增厚，胶体粒子之间

2、的距离增大的结果。 干缩： 一方面是由于毛细孔内水的蒸发使孔中负压增大， 产生收缩力使毛细孔缩小， 混 凝土产生收缩。 另一方面是由于毛细孔失水后， 凝胶体颗粒的吸附水开始蒸发缩小了颗粒间 的距离， 甚至产生新的化学结合而收缩。 混凝土干缩变形的大小用干缩率表示， 它反映混凝 土的相对干缩性。影响干缩性的主要原因： 水泥品种及细度：火山灰水泥矿渣水泥普通水泥 水泥用量与水灰比：水泥用量越大，水灰比越大，其干缩值也越大。 骨料的种类与数量：采用弹性模量较大的骨料并达到一定数量可减小混凝土的干缩。 养护条件：湿热养护处理，可减少混凝土干缩。 解决方法：对长度方向较大的结构，施工时应设置后浇带。一般

3、，在两个月后混凝土 的收缩可完成 70%左右。（3）温度变形 定义：混凝土热胀冷缩的变形。 表示方法：用温度膨胀系数表示。混凝土的膨胀系数约为1×10 5 。 解决方法：设置伸缩缝。2. 力学性能：强度和变形性（1）混凝土强度 抗压强度a. 立方体抗压强 混凝土立方体抗压强度是指边长为 150mm 的立方体试件，在标准条件下（ 20±3）， 相对湿度 90%或水中）养护至 28d 龄期，在一定条件下加压至破坏，以试件单位面积承受 的压力作为混凝土的抗压强度。混凝土立方体抗压强度标准强度是具有95%保证率的立方体试件抗压强度，混凝土的强度等级分为C15、C20、C25、C30

4、、C35、C40、 C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80 十四个等级。C7.5 C20 用于垫层、基础、地面及受力不大的结构。 C20 C35 用于梁、板、柱、楼梯、屋架等普通钢筋混凝土结构。C35 以上用于大跨度机构、预应力混凝土结构、吊车梁及特种结构。b. 轴心抗压强度 轴心抗压强度指在结构设计中混凝土受压构件的计算采 用混凝土的轴心抗压强度(棱柱强度) ，混凝土轴心抗压强度试 验用 150mm× 150mm× 300mm 的棱柱体为标准试件。 混凝土的 轴心抗压强度 f cp 与立方体抗压强度 fcu 之比约为 0.7 0.8。 抗拉强度a.

5、 混凝土是一种脆性材料，抗拉强度只有抗压强度的1/101/20，在结构设计中抗拉强度是确定混凝土抗裂度的重要指标。b. 采用劈裂抗拉试验法，间接的求出混凝土的抗拉强度，如 图 4.9 所示。fts 0.637AAfts 混凝土劈裂强度F 破坏荷载A 试件劈裂面面积 影响混凝土强度的因素主要因素a. 水泥的强度。b. 水灰比 ：在水泥强度及其他条件相同的情况 下，混凝土的强度主要取决与水灰比。水灰比愈 小，水泥石的强度及骨料的粘结强度愈大，混凝 土的强度愈高。水灰比过小，拌合物干稠，不易 保证混凝土的质量，如图 4.10 所示。c. 骨料的种类、质量与数量 水泥强度与水灰 比相同的条件下碎石混凝

6、土强度高于卵石混凝 土。混凝土强度经验公式Cf28 a fce(b)f 28 混凝土 28 天龄期的抗压强度f ce 水泥是实际强度CC 灰水比Wa 、 b 经验系数，与骨料种类等有关水泥的实际强度即水泥经实际测定的强度值， 当无法取得水泥实际强度时可用下式计算 fcec f ce,kcecce,kc 水泥的强度富余系数fce,k 所选用强度等级的水泥的 28 天的抗压强度标准值对碎石混凝土可取：a =0.46 ， b =0.07对卵石混凝土可取：a =0.48 ， b =0.33d. 施工条件（搅拌与振捣） 采用机械搅拌、振捣比人工搅拌、振捣的拌合物更均匀，获得更高强度。e. 养护条件 温度

7、升高，水化速度加快，混凝土强度发展也快；温度在冰点以下，停止水化，且结冰 造成强度降低，如图 4.11 所示。湿度不足，混凝土表面失水干燥，使内部水分向表面迁移， 造成混凝土结构疏松、干裂，不但降低了强度，而且会影响其耐久性。自然养护： 混凝土在自然条件下， 温度随气温变化， 湿度条件采用人工方法实现是养护 方法称为自然养护。在混凝土浇筑完毕后 12h 以内应对混凝土加以覆盖和浇水， 对硅酸盐水泥、 普通硅酸盐 水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土不得少于7d，对掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土不得少于 14d。蒸汽养护和压蒸养护可加速强度的发展。f. 龄期 即混凝土在正常养护条件下所经历的时

8、间。最初7 14d 内强度发展快， 28d 达到预定的强度。 28d 后，强度仍在发展f lgfa 分别为 n、 a天龄期混凝土的抗压强度， n、a均不小于 3天。d. 外加剂如掺入减水剂可减少拌合用水量， 提高其强 度。另外试验条件对混凝土强度测定值的影响： 试件尺寸（越小，强度值越高） 、 试件形状（棱 柱体比立方体试件测得的强度值小） 、 表面形状 （受压面上有油脂类润滑物质时， 测得的强度值 较低，如图 4.12 所示）、 含水程度（含水较多 的混凝土比含水较少的混凝土强度低） 、加荷 速度（加荷速度较快时强度偏高） 提高混凝土强度的措施a. 采用高强度等级的水泥。b. 采用水灰比较小

9、、用水量较少的干硬性混 凝土。c. 采用质量合格、级配良好的碎石及合理的 含砂率。d. 采用机械搅拌、机械振捣；改进施工工艺。e. 采用湿热养护处理可提高水泥石与骨料的粘结强度，从而提高混凝土的强度。 f. 掺减水剂或早强剂。2）混凝土的变形性硬化后的混凝土属于弹塑性体，全部应变由弹性应变与塑性应变组成。 弹塑性变形 工程上采用割线弹性模量作为混凝土的弹性模量。如图 4.13 所示。根据规定， 采用 150mm*150mm*300mm 的棱柱体作 为标准试件，取测定点的应力为试件轴心抗压强度的40%，经三次以上反复加荷与卸载后， 测得应力与应变的比值， 即 为该混凝土的弹性模量。混凝土的弹性模

10、量介于骨料与水泥石之间。当混凝土的强度等级为 C10C60 时，其弹性模量约4 为（1.753.60）*10 4Mpa。 徐变 定义：混凝土在长期荷载作用下，随时间而增长的变形。当卸载后，混凝土将产生徐变恢复，最后残留下来不能恢复的应变称为残余变形。产生徐变的原因：一般认为是由于水泥石凝胶体在长期作用下的粘性流动或滑移，同时吸附在凝胶粒子上的吸附水因荷载应力而向毛细管渗出。 影响徐变的因素：环境湿度减小，由于混凝土失水使之增加；水灰比越大，混凝土强度 越低， 则混凝土徐变增大；水泥品种，采用强度发展快的水泥则混凝土徐变减小；增大骨料含量会使徐变减小；延迟加荷时间会使混凝土徐变减小。3. 耐久性

11、（1）混凝土耐久性的概念包括抗冻、 抗渗、 耐腐指混凝土在使用条件下抵抗周围环境各种因素长期作用的能力。蚀、抗碳化等方面的原因。 在使用环境中，能经受多次冻融循环作用而不破坏，同时也不降低强度的性能。 示方法：抗冻等级。以 28 天龄期的混凝土标准试件，在饱水后承受反复冻融循环， 以抗压强度损失不超过 25%，且质量损失不超过 5% 时的最大循环次数来确定。 抗冻等 级有 F10F300 等九个等级，抗冻等级等于或大于 F50 的混凝土称为抗冻混凝土。 抗冻性主要取决于混凝土的构造特征和含水程度。较密实、有闭口孔隙、高强水泥，掺入引气剂等可提高其抗冻性能。 指混凝土抵抗压力水渗透的能力。它直接

12、影响其抗冻性和抗侵蚀性。 表示方法：抗渗等级。以 28 天龄期的标准试件，按规定方法进行试验，所能承受抗 的最大静水压力来确定。抗渗等级有 P4P12 等五个等级。抗渗等级等于或大于 P6 的 渗 混凝土称为抗渗混凝土。性 渗水的原因：内部孔隙形成连通渗水通道。 采用较小的水灰比，良好的骨料级配及砂率，采用减水剂、引气剂，加强 养护及 精心施工。抗 主要是对水泥石的侵蚀。侵 防止措施：提高密实度，改善孔隙结构，采用外部保护措施一隔离侵蚀介质不与混 蚀 凝土相接触。性 指空气中的 CO 2 在潮湿的条件下与水泥石中的 Ca（OH） 2 发生作用， 生成 CaCO 3 和 碳 H2O 的过程。化 影响：混凝土碱度降低，使钢筋易锈蚀；碳化收缩与干缩相伴发生，加大混凝土干 缩；表面收缩产生微裂缝。 提高措施中：选用普通水泥；采用较小的水泥用量及水灰比；加强养护、精心施工 使混凝土结构密实；掺入外加剂，改善混凝土内部的孔隙结构。碱集料反 混凝土中的碱金属离子或由外界环境掺入混凝土中的碱金属离子可与骨料中的活 性矿物在一定的条件下发生化学反应，并生成体积膨胀的产物引起的混凝土破坏。 碱骨料反应的三个条件：碱活性骨料；存在碱金属离子；水 . 防止反应的措施中：使用非活性骨料；控制混凝土中的碱含量；掺入粉煤灰等活性 混合料。2）提高混凝土耐