第四章水泥混凝土及砂浆

1、第4章水泥混凝土及砂浆了解水泥混凝土的地位、基本组成材料及作用、了解水泥混凝土的地位、基本组成材料及作用、混凝土的分类；混凝土的分类；掌握普通混凝土的组成材料：水泥的合理选用；掌握普通混凝土的组成材料：水泥的合理选用；对骨料的一般质量要求；砂、石颗粒特征及级配；对骨料的一般质量要求；砂、石颗粒特征及级配；混凝土用水要求；混凝土用水要求；掌握混凝土拌和物和易性的概念及测定方法；掌握混凝土拌和物和易性的概念及测定方法；掌握混凝土强度等级的评定及影响因素；掌握混凝土强度等级的评定及影响因素；了解混凝土变形性能及耐久性能；了解混凝土变形性能及耐久性能；了解外加剂的种类、作用；了解外加剂的种类、作用；

2、熟练掌握混凝土配合比的设计；熟练掌握混凝土配合比的设计；了解其他品种的混凝土性能及应用；了解其他品种的混凝土性能及应用；掌握建筑砂浆的主要技术性质；掌握建筑砂浆的主要技术性质；掌握建筑砂浆配合比的设计；掌握建筑砂浆配合比的设计；普通混凝土配合比的设计；普通混凝土配合比的设计；砌筑砂浆配合比的设计！砌筑砂浆配合比的设计！6课时；课时； 砂砂 浆浆2课时；课时；：3课时课时概述 混凝土的定义：混凝土的定义：* 在土木工程中，应用最广泛的是在土木工程中，应用最广泛的是水泥混凝水泥混凝土土：以：以水泥水泥为胶凝材料，以为胶凝材料，以砂、石砂、石为骨料，为骨料，加加水水拌制成的混合物，经过一定时间硬化拌

3、制成的混合物，经过一定时间硬化而成的水泥混凝土。而成的水泥混凝土。原材料丰富，成本低原材料丰富，成本低；混凝土中；混凝土中80%以以上的是砂、石子，资源十分丰富。上的是砂、石子，资源十分丰富。良好的可塑性良好的可塑性；利用模板可以制成任何利用模板可以制成任何形状、尺寸的构件；形状、尺寸的构件；高强度高强度；混凝土的抗压强度为；混凝土的抗压强度为C60以上以上.良好的耐久性良好的耐久性；有抗冻、抗渗、抗风化、；有抗冻、抗渗、抗风化、抗腐蚀等性能，比钢材、木材更耐久。抗腐蚀等性能，比钢材、木材更耐久。可用钢筋增强可用钢筋增强；混凝土混凝土按胶凝材料分类按胶凝材料分类水泥混凝土水泥混凝土:在土木工程

4、中应用最广泛；在土木工程中应用最广泛；石膏混凝土石膏混凝土沥青混凝土沥青混凝土：在公路工程中应用较多；：在公路工程中应用较多；聚合物混凝土聚合物混凝土等；等；混凝土混凝土按表观密度分类按表观密度分类特重混凝土特重混凝土（ 2500kg/m3)普通混凝土普通混凝土（1900 2500kg/m3)轻混凝土轻混凝土（600 1900kg/m3)特轻混凝土特轻混凝土( 150mm时，时， 节约水泥的效节约水泥的效果不明显。所以果不明显。所以最大粒径不宜超过最大粒径不宜超过150mm。（3）强度A、立方体（圆柱体）强度 5cm 5cm5cm （5cm 5cm）B、压碎指标（a） 10mm、20mm、2.

5、5mm筛 加载至200kN%100010mmma岩石品种混凝土强度等级压碎指标值（%）水成岩C55C40C351016变质岩或深成的火山岩C55C40C351220火成岩C55C40C351330混凝土强度等级C55C40C35压碎指标值（%）1216碎石的压碎指标值卵石的压碎指标值（4）坚固性 有抗冻要求的混凝土用骨料，要求测定其坚固性，用硫酸钠溶液法检验，经5次循环后符合下表规定。碎石或卵石的坚固性指标混凝土所处的环境条件循环后的质量损失（%）在严寒就寒冷地区室外使用，并经常处于潮湿或干湿交替状态下的混凝土10在其他条件下使用的混凝土123、混凝土用水、混凝土用水混凝土用水的基本质量要求是

6、：混凝土用水的基本质量要求是：不能含影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质；不能含影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质；不得影响混凝土强度的发展和耐久性。不得影响混凝土强度的发展和耐久性。不得加快混凝土用钢筋的锈蚀和脆断；不得加快混凝土用钢筋的锈蚀和脆断；保证混凝土的表面不受污染保证混凝土的表面不受污染。现实生活中，凡是现实生活中，凡是可以饮用的自来水可以饮用的自来水和和清洁的天清洁的天然水然水，都可以用来拌制和养护混凝土。，都可以用来拌制和养护混凝土。 ？思考题：海水能否用来拌制钢筋混凝土？为？思考题：海水能否用来拌制钢筋混凝土？为什么？什么？4、骨料的含水状态及饱和面干吸水率、骨料的含水状态及饱和面

7、干吸水率6、 混凝土外加剂混凝土外加剂 掺入外加剂的目的：掺入外加剂的目的： 在拌制混凝土的过程中，为改善混凝土的某些在拌制混凝土的过程中，为改善混凝土的某些性能而特意掺入的物质，其掺量一般不大于水泥性能而特意掺入的物质，其掺量一般不大于水泥质量的质量的5%。 国外外加剂的发展状况国外外加剂的发展状况： 面前国外面前国外60%90%的混凝土和砂浆中使用了的混凝土和砂浆中使用了外加剂，因此，外加剂在当前已经成为混凝土中外加剂，因此，外加剂在当前已经成为混凝土中除四种基本组成材料（胶凝材料、粗骨料、细骨除四种基本组成材料（胶凝材料、粗骨料、细骨料和水）以外的料和水）以外的第五种重要组成材料第五种重

8、要组成材料。外加剂按使用功能分四大类：外加剂按使用功能分四大类：第一类外加剂：第一类外加剂：改善混凝土拌合物流变改善混凝土拌合物流变性能的外加剂性能的外加剂：减水剂减水剂：在混凝土拌合物坍落度基本相同的条件下，在混凝土拌合物坍落度基本相同的条件下，加入减水剂可以减少用水量，并提高混凝加入减水剂可以减少用水量，并提高混凝土强度。土强度。我国常用的减水剂：我国常用的减水剂：M型减水剂型减水剂（木质磺（木质磺酸盐类减水剂）酸盐类减水剂）减水剂在混凝土中使用最普遍。减水剂在混凝土中使用最普遍。减水剂作用机理q引气剂：引气剂：定义定义： 指在混凝土搅拌过程中，能引入大量分布均匀、指在混凝土搅拌过程中，能

9、引入大量分布均匀、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。稳定而封闭的微小气泡的外加剂。n历史背景历史背景：引气剂于本世纪引气剂于本世纪30年代出现于美国，年代出现于美国，被认为是混凝土材料发展进程中的重大发现，被认为是混凝土材料发展进程中的重大发现，现广泛应用于工程中现广泛应用于工程中n我国常用的引气剂：我国常用的引气剂：松香树脂类。松香树脂类。n引气剂的作用：引气剂的作用：（1）改善混凝土拌和物的和易性；）改善混凝土拌和物的和易性；（2）能提高混凝土的抗渗性和抗冻性；）能提高混凝土的抗渗性和抗冻性；（3）但降低混凝土的强度）但降低混凝土的强度；第二类外加剂：第二类外加剂：调节混凝土凝结时间和调节混凝

10、土凝结时间和硬化性能的外加剂硬化性能的外加剂：缓凝剂缓凝剂： 我国应用较多的有我国应用较多的有木质素木质素磺酸钙磺酸钙和和糖蜜糖蜜；速凝剂：速凝剂： 我国应用较多的有红星一型、国产我国应用较多的有红星一型、国产711；早强剂：早强剂： 我国应用较多的有我国应用较多的有Nacl等等第三类外加剂：第三类外加剂：改善混凝土耐久性能的外加剂：改善混凝土耐久性能的外加剂：引气剂引气剂：如；如；防水剂防水剂；阻锈剂：阻锈剂：指能减少混凝土中钢筋的锈蚀。指能减少混凝土中钢筋的锈蚀。第四类外加剂：第四类外加剂： 改善混凝土其他性能的外加剂改善混凝土其他性能的外加剂：膨胀剂：膨胀剂：能使混凝土产生补偿收缩或微膨

11、胀能使混凝土产生补偿收缩或微膨胀。防冻剂：防冻剂：能使混凝土在低温下免受冻害。能使混凝土在低温下免受冻害。着色剂：着色剂：7、混凝土掺合料、混凝土掺合料（1）粉煤灰：常用掺合料（2）矿渣（3）硅粉：用于高强混凝土（大于100MPa）4.2 普通混凝土的主要技术性质普通混凝土的主要技术性质普通混凝土的主要技术要求是：普通混凝土的主要技术要求是：（1）与施工条件相适应的）与施工条件相适应的和易性和易性（工作性）；（工作性）；（2）符合设计要求的）符合设计要求的强度强度；（3）与使用环境相适应的）与使用环境相适应的耐久性。耐久性。4.2.1 新拌混凝土的和易性新拌混凝土的和易性1 和易性的概念和易性

12、的概念： 是指由水泥浆和骨料拌和而成的混凝土拌是指由水泥浆和骨料拌和而成的混凝土拌和物和物,在一定的施工条件下，便于各种施工工序在一定的施工条件下，便于各种施工工序（拌合、运输、浇灌和振捣）的操作，以保证获（拌合、运输、浇灌和振捣）的操作，以保证获得均匀密实的混凝土的性能；得均匀密实的混凝土的性能； 和易性的内容：和易性的内容： 和易性包含和易性包含流动性、粘聚性和保水性流动性、粘聚性和保水性三方三方面的内容。面的内容。流动性、粘聚性和保水性的定义：流动性、粘聚性和保水性的定义： 流动性：流动性：是指新拌混凝土在自重或机械振是指新拌混凝土在自重或机械振捣作用下，能产生流动，并均匀密实地填捣作用

13、下，能产生流动，并均匀密实地填充到模板的各个角落的性能；充到模板的各个角落的性能； 粘聚性：粘聚性：是新拌混凝土在施工过程中其组是新拌混凝土在施工过程中其组成材料之间有一定的粘聚力，使得混凝土成材料之间有一定的粘聚力，使得混凝土不致发生分层和离析的性能；不致发生分层和离析的性能； 保水性：保水性：新拌混凝土在施工过程中，保持新拌混凝土在施工过程中，保持水分不易析出的能力。水分不易析出的能力。外分层外分层内分层内分层 2 和易性测定方法：和易性测定方法： 和易性的测定：和易性的测定： 一般以测定混凝土拌和物的一般以测定混凝土拌和物的流动性为主流动性为主，辅以对粘聚性和保水性的观察辅以对粘聚性和保

14、水性的观察，以判断新，以判断新拌混凝土的和易性是否满足工程的需要。拌混凝土的和易性是否满足工程的需要。 流动性的测定方法：流动性的测定方法： 主要有主要有坍落度法和维勃稠度法两种坍落度法和维勃稠度法两种。（1）测定流动性的第一种方法：坍落度法）测定流动性的第一种方法：坍落度法 坍落度法坍落度法： 将混凝土拌和物按规定的实验方法装入将混凝土拌和物按规定的实验方法装入标标准的圆锥形筒（坍落筒）准的圆锥形筒（坍落筒）内，均匀捣平后，内，均匀捣平后，再将筒垂直向上快速（再将筒垂直向上快速（510s）提起，）提起，测量测量筒高与坍落后的混凝土试件最高点之间的筒高与坍落后的混凝土试件最高点之间的高度差高度

15、差，即为该混凝土拌和物的坍落度值，即为该混凝土拌和物的坍落度值（以（以mm为单位，精确到为单位，精确到5mm),通常用通常用T表表示。示。 粘聚性的观察方法粘聚性的观察方法： 将捣棒在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻敲打，如将捣棒在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻敲打，如果混凝土锥体逐渐下降，表示粘聚性良好，如果果混凝土锥体逐渐下降，表示粘聚性良好，如果锥体倒塌或崩裂，说明粘聚性不好；锥体倒塌或崩裂，说明粘聚性不好； 保水性观察办法：保水性观察办法： 若提起坍落筒后发现较多浆体从筒底流出，或混若提起坍落筒后发现较多浆体从筒底流出，或混凝土试体因失浆而骨料外露，说明保水性不好。凝土试体因失浆而骨料外露，说明

16、保水性不好。 干硬性砼干硬性砼：坍落度：坍落度10mm，须用维勃稠度，须用维勃稠度 （秒）表示其稠度（秒）表示其稠度 塑性砼塑性砼：坍落度：坍落度1090mm 流动性砼流动性砼：坍落度：坍落度100150mm 大流动性砼大流动性砼：坍落度：坍落度160mm 当混凝土坍落度220mm时，用坍落扩展度坍落扩展度表示表示混凝土拌合物的稠度（和易性）。混凝土拌合物的稠度（和易性）。 坍落扩展度的测定：用钢尺测量混凝土扩展后最坍落扩展度的测定：用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径，两者之差小于终的最大直径和最小直径，两者之差小于50mm时，用其算术平均值作为坍落扩展度值；两者之坍落扩展度值；两

17、者之差大于差大于50mm时，试验无效。 若粗骨料在中央聚集或边缘有水泥浆析出，表示混凝土抗离析性能不好，应记录备查。 混凝土拌合物坍落度与坍落扩展度值以混凝土拌合物坍落度与坍落扩展度值以mm为单位，测量精确至1mm，结果表达修约至5mm。3.混凝土坍落度的选择混凝土坍落度的选择 混凝土灌筑时的坍落度混凝土灌筑时的坍落度项次 结 构 种 类 坍落度（mm） 1234 基础或地面等的垫层无配筋的大体积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构板、梁和大型及中型截面的柱子等配筋密列的结构（薄壁、斗仓、筒仓、细柱等）配筋特密的结构 1030305050707090 泵送砼：坍落度100mm，并用泵送施工

18、不同泵送高度入泵时混凝土坍落度选用值不同泵送高度入泵时混凝土坍落度选用值泵送高度（m） 30以下306060100100以上坍落度（mm） 1001401401601601801802002.维勃稠度维勃稠度法:（1）目的及适用范围： 本方法适用于维勃稠度在维勃稠度在530s、骨料最大粒径40mm的混凝土拌合物稠度测定。（2）仪器设备 维勃稠度仪（见图）维勃稠度仪（见图） 秒表秒表 4. 影响和易性的主要因素影响和易性的主要因素 在水灰比（在水灰比（W/C）一定的情况下，对同一体积）一定的情况下，对同一体积的混凝土拌合物而言，水泥浆越多，流动性越好，的混凝土拌合物而言，水泥浆越多，流动性越好，

19、但水泥浆数量过多时，会出现流浆现象，过少时，但水泥浆数量过多时，会出现流浆现象，过少时，会导致粘性不良。会导致粘性不良。在水泥浆数量一定的情况下，水灰比（在水泥浆数量一定的情况下，水灰比（W/C）越）越大，拌合物的流动性越好，但大，拌合物的流动性越好，但W/C过大时，混凝过大时，混凝土的粘聚性与保水性降低。土的粘聚性与保水性降低。混凝土用水量选用表（kg/m3）：%100石砂砂mmms混凝土的砂率选用表 注：1、本表数值系中砂的选用砂率，对细砂或粗砂， 可相应地减少或增大砂率。 2、只用一个单粒级粗骨配制混凝土时，砂率应适 当增大。 3、对薄壁构件砂率取偏大值。 4、本表中的砂率系指砂与骨料总

20、量的重量比。影响合理砂率大小的因素很多，可概括为： 石子最大粒径较大、级配较好、表面较光滑时，由于粗骨料的空隙较小，可采用较小的砂率； 砂的细度模数较小时，由于砂中细颗粒多，混凝土的粘聚性容易得到保证，而且砂在粗骨料中的拨开作用较小，故可采用较小的砂率； 水灰比较小、水泥浆较稠时，由于混凝土的粘聚性较易得到保证，故可采用较小的砂率； 施工要求的流动性较大时，粗骨料常易出现离析，所以为了保证混凝土的粘聚性，需采用较大的砂率； 当掺用引气剂或减水剂等外加剂时，可适当减小砂率。(3)组成材料的性质对和易性的影响组成材料的性质对和易性的影响水泥对混凝土拌合物和易性的影响：水泥对混凝土拌合物和易性的影响

21、： 主要是水泥品种和水泥水泥细度的影响：主要是水泥品种和水泥水泥细度的影响： 使用硅酸盐水泥以及普通水泥，流动性大，保使用硅酸盐水泥以及普通水泥，流动性大，保水性好！水性好！ 水泥越细，流动性越小，但保水性和粘聚性越水泥越细，流动性越小，但保水性和粘聚性越好；好；骨料的影响：骨料的影响：级配越好的骨料，流动性越大；颗级配越好的骨料，流动性越大；颗粒粒径越大，流动性越大；碎石型骨料流动性大，粒粒径越大，流动性越大；碎石型骨料流动性大，卵石型骨料流动性小。卵石型骨料流动性小。（4）外加剂的影响：）外加剂的影响： 混凝土拌合物掺入减水剂或引气剂，流动性明显提高，引气剂还可有效地改善混凝土拌合物的粘聚

22、性和保水性，二者还分别对硬化混凝土的强度与耐久性起着十分有利的作用。（5）拌合物存放时间及环境温度的影响：）拌合物存放时间及环境温度的影响： 搅拌制备的混凝土拌合物，随着时间的延长会变得越来越干稠，坍落度将逐渐减小，这是由于拌合物中的一些水分逐渐被骨料吸收，一部分水被蒸发、以及水泥的水化与凝聚结构的逐渐形成等作用所致。混凝土拌合物的和易性还受温度的影响。 工作性影响因素工作性影响因素组成材料组成材料环境因素环境因素时间时间水泥水泥水水外加剂外加剂骨料骨料温度温度湿度湿度风速风速最大粒径最大粒径砂率砂率吸水性吸水性形状形状级配级配表面纹理表面纹理总结：总结： 影响和易性的主要因影响和易性的主要因

23、素素5.改善新拌混凝土和易性的措施改善新拌混凝土和易性的措施1）选用合适的水泥品种和水泥的强度等级；2）通过试验，采用最佳砂率，以提高混凝土的质 量及节约水泥；3）改善砂、石级配；在可能条件下尽量采用较粗的砂、石； 4）当混凝土拌合物坍落度太小时，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；5）有条件时尽量掺用外加剂减水剂、引气剂。采用机械振捣。 6.新拌混凝土的凝结时间试验方法新拌混凝土的凝结时间试验方法 凝结时间是混凝土拌合物的一项重要指标，对混凝土工程中混凝土的搅拌、运输及施工有重要的参考作用。1）目的及适用范围 本方法适用于从混凝土拌合物中筛出的砂

24、浆用贯入阻力法来确定坍落度值不为零的混凝土拌合物坍落度值不为零的混凝土拌合物凝结时间的测定。2.仪器设备仪器设备 贯入阻力仪：由加荷装置、测针、砂浆试样筒和 标准筛组成，有手动和电动两种。 应符合以下要求：加荷装置：最大测量值应不小于1000N，精度为 10N；测 针：长为100mm、承压面积有 100mm2、50mm2、20mm2三种， 在距贯入端25mm处刻有标记；标 准 筛：筛孔为5mm圆孔筛；砂浆试样筒 凝结时间可用凝结时间可用绘图绘图法法确定：以贯入阻确定：以贯入阻力为纵坐标，经过力为纵坐标，经过的时间为横坐标，的时间为横坐标，绘制贯入阻力与时绘制贯入阻力与时间的关系曲线，以间的关系

25、曲线，以3.5 MPa和和28 MPa作两条平行于作两条平行于横坐横坐标的直线，与曲线标的直线，与曲线分别相交，交点的分别相交，交点的横坐标即为横坐标即为初凝时初凝时间和间和终凝时间。终凝时间。4.2.2混凝土的强度（自学）（自学）1. 1.混凝土的脆性断裂混凝土的脆性断裂 （1 1）混凝土的强度理论与实际强度）混凝土的强度理论与实际强度 （2 2）混凝土受力裂缝扩展过程）混凝土受力裂缝扩展过程混凝土的混凝土的 受力变形与破坏过程受力变形与破坏过程 （3 3）混凝土的理论强度）混凝土的理论强度 2.混凝土立方体抗压强度 国家标准GB/T 500812002普通混凝土力学性能试验方法标准规定，将

26、混凝土拌合物制作边长为150mm的立方体试件，在标准条件（温度202，相对湿度95以上）下，养护到28d龄期，测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度（简称立方体抗压强度），以fcu表示。 在实际施工中，根据混凝土所用粗骨料的最大粒径，允许采用非标准尺寸的试体，但应将其抗压强度折算成标准尺寸试件的抗压强度值，其换算系数对边长为100mm和200mm的分别为0.95和1.05，混凝土试件尺寸愈小，测得的抗压强度值愈大，这包括两方面的原因：一是“环箍环箍效应效应”；二是由于大试件内存在的孔隙 、裂缝和局部较差等缺陷的机率大，从而降低了材料的强度。 环箍效应环箍效应：因为混凝土试件在压力机上受压时

27、，在沿加荷方向发生纵向变形的同时，也按泊松比效应产生横向膨胀。而钢制压板的横向膨胀较混凝土小，因而在压板与混凝土试件受压面形成磨擦力，对试件的横向膨胀起着约束作用，这种约束作用称为“环箍效应”。“环箍效应”对混凝土抗压强度有提高作用。离压板越远，“环箍效应”小，在距离试件受压面约0.866（为试件边长）范围外这种效应消失。3.混凝土立方体抗压标准强度与强度等级 按照国家标准GB 500102002混凝土结构设计规范，混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。 立方体抗压强度标准值系指按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期用标准试验方法测得的具有95保证率的抗压强度，

28、以fcu，k表示。 普通混凝土划分为十四个强度等级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80。混凝土强度等级是混凝土结构设计、施工质量控制和工程验收的重要依据。不同的建筑工程及建筑部位需采用不同强度等级的混凝土，一般有一定的选用范围。 不同的建筑工程，不同的部位常采用不同强度等级的混凝土，在我国混凝土工程目前水平情况下，一般选用范围如下：C10C15用于垫层、基础、地坪及受力不大的结构。C20C25用于梁、板、柱、楼梯、屋架等普通钢筋混凝土结构；C25C30用于大跨度结构、要求耐久性高的结构、预制构件等；C40C45用于预应

29、力钢筋混凝土构件、吊车梁及特种结构等，用于2530层；C50C60用于30层至60层以上高层建筑；C60C80用于高层建筑，采用高性能混凝土； C80C120采用超高强混凝土于高层建筑。将来可能推广使用高达C130以上的混凝土。4.混凝土的轴心抗压强度fcp混凝土的立方体抗压强度只是评定强度等级的一个标志，它不能直接用来作为结构设计的依据。为了符合工程实际，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。轴心抗压强度设计值以fcp表示。轴心抗压强度的测定采用150mm150mm300mm棱柱体作为标准试件。试验表明，轴心抗压强度fcp比同截面的立方体强度值fcu小，棱柱体试件高宽比越

30、大，轴心抗压强度越小，但当h/a达到一定值后，强度就不再降低。但是过高的试件在破坏前由于失稳产生较大的附加偏心，又会降低其抗压的试验强度值。试验表明：在立方抗压强度fcu =1055(MPa)的范围内，轴心抗压强度fcp与fcu之比约为0.700.80。5.混凝土的抗拉强度混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/101/20，且随着混凝土强度等级的提高，比值降低。混凝土在工作时一般不依靠其抗拉强度。但抗拉强度对于抗开裂性有重要意义，在结构设计中抗拉强度是确定混凝土抗裂能力的重要指标。有时也用它来间接衡量混凝土与钢筋的粘结强度等。混凝土抗拉强度采用立方体劈裂抗拉试验来测定，称为劈裂抗拉强度fts。AP

31、APfst637. 026.混凝土的抗弯强度混凝土的抗弯强度 混凝土抗弯（抗折）强度试验试件为150mm150mm550mm直角棱柱体小梁，采用三分点处双点加荷。由于混凝土是一种非线性材料，因此，混凝土的弯曲抗拉强度大于轴心抗拉强度。2bhPLfcf路面水泥混凝土计算抗折强度道路水泥混凝土抗折强度与抗压强度的关系交通量分级特重重中等轻砼计算抗折强度 fcf(MPa)5.04.54.54.0抗折强度fcf(MPa)4.04.55.05.5抗压强度fcu(MPa)25.030.035.540.07.影响混凝土强度的因素（1）水泥强度等级和水灰比-主要因素A. 水泥强度：水泥强度的大小直接影响混凝土

32、强度的高低。在配合比相同的条件下，所用的水泥强度等级越高，制成的混凝土强度也越高。试验证明，混凝土的强度与水泥的强度成正比关系。B. 水灰比：当用同一种水泥（品种及强度相同）时，混凝土的强度主要决定于水灰比。因为水泥水化时所需的结合水，一般只占水泥质量的23左右，但在拌制混凝土拌合物时，为了获得必要的流动性，实验加水量约为水泥质量的4070，即采用较大的水灰比。当混凝土硬化后，多余的水分或残留在混凝土中形成水泡，或蒸发后形成气孔，使得混凝土内部形成各种不同尺寸的孔隙，这些孔隙削弱了混凝土抵抗外力的能力。因此，满足和易性要求的混凝土，在水泥强度等级相同的情况下，水灰比越小，水泥石的强度越高，与骨

33、料粘结力也越大，混凝土的强度就越高。如果加水太少（水灰比太小），拌合物过于干硬，在一定的捣实成型条件下，无法保证浇灌质量，混凝土中将出现较多的蜂窝、孔洞，强度也将下降。试验证明： 混凝土强度，随水灰比的增大而降低，呈曲线关系； 而混凝土强度和灰水比呈直线关系。C. 骨料的种类、质量和数量水泥石与骨料的粘结力除了受水泥石强度的影响外，还与骨料（尤其是粗骨料）的表面状况有关。碎石表面粗糙，粘结力比较大，卵石表面光滑，粘结力比较小。因而在水泥强度等级和水灰比相同的条件下，碎石混凝土的强度往往高于卵石混凝土。当粗骨料级配良好，用量及砂率适当，能组成密集的骨架使水泥浆数量相对减小，骨料的骨架作用充分，也

34、会使混凝土强度有所提高。 大量实验表明，混凝土强度与水灰比、水泥强度等级等因素之间保持近似恒定的关系。一般采用下面直线型的经验公式来表示： 式中C/W灰水比（水泥与水质量比）；fcu混凝土28d抗压强度，MPa；fce水泥的28d抗压强度实测值，MPa.A、B回归系数，与骨料的品种、水泥品种等因素有关。碎石：A=0.53、B=0.20卵石：A=0.49、B=0.13)(BWCAffcecu 一般水泥厂为了保证水泥的出厂强度等级，其实际抗压强度往往比其强度等级高。当无水泥28d抗压强度实测值时，用水泥强度等级（fce,k）代入式中，并乘以水泥强度等级富余系数（c）。 即fce= c fce,k

35、c值应按统计资料确定。最大取最大取c=1.13D. 外加剂和掺合料混凝土中加入外加剂可按要求改变混凝土的强度及强度发展规律，如掺入减水剂可减少拌合用水量，提高混凝土强度；如掺入早强剂可提高混凝土早期强度，但对其后期强度发展无明显影响。超细的掺合料可配制高性能、超高强度的混凝土。E.施工条件搅拌与振捣在施工过程中，必须将混凝土拌合物搅拌均匀，浇注后必须捣固密实，才能使混凝土有达到预期强度的可能。机械搅拌和捣实的力度比人力要强，因而，采用机械搅拌比人工搅拌的拌合物更均匀，采用机械捣实比人工捣实的混凝土更密实。强力的机械捣实可适用于更低水灰比的混凝土拌合物，获得更高的强度。改进施工工艺可提高混凝土强

36、度，如采用分次投料搅拌工艺；采用高速搅拌工艺；采用高频或多频振捣器；采用二次振捣工艺等都会有效地提高混凝土强度。F. 养护条件养护环境温度高，水泥水化速度加快，混凝土早期强度高；反之亦然。若温度在冰点以下，不但水泥水化停止，而且有可能因冰冻导致混凝土结构疏松，强度严重降低，尤其是早期混凝土应特别加强防冻措施。为加快水泥的水化速度，可采用湿热养护的方法，即蒸气养护或蒸压养护。湿度通常指的是空气相对湿度。相对湿度低，混凝土中的水份挥发快，混凝土因缺水而停止水化，强度发展受阻。另一方面，混凝土在强度较低时失水过快，极易引起干缩，影响混凝土耐久性。一般在混凝土浇筑完毕后12h内应开始对混凝土加以覆盖或

37、浇水。对硅酸盐水泥、普通水泥和矿渣水泥配制的混凝土浇水养护不得少于7天；使用粉煤灰水泥和火山灰水泥，或掺有缓凝剂、膨胀剂、或有防水抗渗要求的混凝土浇水养护不得少于14天。养护温度较低，早期强度较低；反之，温度较高，早期强度较高，但对后期强度有不利影响。另外潮湿的环境有利于水泥水化，有利于强度，故混凝土需潮湿环境养护。混凝土有四种养护方式：A）标准养护标准养护是指将混凝土制品在温度为202，相当湿度大于95的标准条件下进行的养护。评定强度等级时需采用该养护条件。B）自然养护自然养护是指对在自然条件（或气候条件）下的混凝土制品适当的采取一定的保温、保湿措施，并定时定量向混凝土浇水，保证混凝土材料强

38、度能正常发展的一种养护方式。 现称同条件养护（含义也不同） C）蒸汽养护）蒸汽养护是将混凝土材料在小于100的高温水蒸汽中进行的一种养护。蒸汽养护可提高混凝土的早期强度，缩短养护时间。 D）压蒸养护）压蒸养护是将混凝土材料在816大气压下，175203的水蒸汽中进行的一种养护。压蒸养护可大大提高混凝土材料的早期强度。但压蒸、养护需要的蒸压釜设备比较庞大。仅在生产硅酸盐混凝土制品时应用。 G. 龄期 龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。在正常养护条件下，混凝土强度将随着龄期的增长而增长。最初714d内，强度增长较快，以后逐渐缓慢。但在有水的情况下，龄期延续很久其强度仍有所增长。标准养护条

39、件下，大致符合下列关系n3（d）混凝土的成熟度（混凝土的成熟度（N N）：）：混凝土所经历的时间和温度的积混凝土所经历的时间和温度的积28lglg28nffn4.2.3混凝土的变形性能 混凝土在硬化和使用过程中，由于受物理、化学等因素的 作用，会产生各种变形，这些变形是导致混凝土产生裂纹的主要原因之一，从而进一步影响混凝土的强度和耐久性。 (1) 化学变形：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（水泥与水）的体积，导致混凝土在硬化时产生收缩，称为化学收缩化学收缩。混凝土的化学收缩是不可恢复的，收缩量随混凝土的硬化龄期的延长而增加，一般在40 d内逐渐趋向稳定。 (2) 干湿变形：

40、混凝土在环境中会产生干缩湿胀变形。水泥石内吸附水和毛细孔水蒸发时，会引起凝胶体紧缩和毛细孔负压，从而使混凝土产生收缩。当混凝土吸湿时，由于毛细孔负压减小或消失而产生膨胀。干湿变形部分可恢复。 (3) 温度变形：对大体积混凝土工程，在凝结硬化初期，由于水泥水化放出的水化热不易散发而聚集在内部，造成混凝土内外温差很大，有时可达4050以上，从而导致混凝土表面开裂。混凝土在正常使用条件下也会随温度的变化而产生热胀冷缩变形。混凝土的热膨胀系数与混凝土的组成材料及用量有关，但影响不大。混凝土的热膨胀系数一般为（0.61.3）105/。 (4) 荷载作用下的变形混凝土在短期荷载作用下的变形混凝土是一种非均

41、质材料属于弹塑性体。在外力作用下，既产生弹性变形，又产生塑性变形，即混凝土的应力与应变的关系不是直线而是曲线，如图426所示。混凝土的塑性变形是内部微裂纹产生、增多、扩展与汇合等的结果。 混凝土的弹性模量图4-27。C10C60，Ec=1.753.60104MPa 混凝土在长期荷载作用下的变形徐变：混凝土在长期不变荷载作用下，沿作用力方向随时间而产生的塑性变形称为混凝土的徐变图4-28。4.2.4硬化混凝土的耐久性硬化混凝土的耐久性 混凝土的耐久性是混凝土在使用环境下抵抗各种物理混凝土的耐久性是混凝土在使用环境下抵抗各种物理和化学作用破坏的能力。混凝土的耐久性直接影响结构物和化学作用破坏的能力

42、。混凝土的耐久性直接影响结构物的安全性和使用性能。耐久性包括的安全性和使用性能。耐久性包括抗渗性、抗冻性、化学抗渗性、抗冻性、化学侵蚀、抗碳化和碱集料反应侵蚀、抗碳化和碱集料反应等。等。 提高混凝土耐久性的措施，主要包括以下几个方面提高混凝土耐久性的措施，主要包括以下几个方面：选用适当品种的水泥及掺合料；选用适当品种的水泥及掺合料；适当控制混凝土的水灰比及水泥用量，表适当控制混凝土的水灰比及水泥用量，表4-25；长期处于潮湿和严寒环境中的混凝土，应掺用引气长期处于潮湿和严寒环境中的混凝土，应掺用引气剂；剂；选用较好的砂、石集料；选用较好的砂、石集料；掺用引气剂或减水剂；掺用引气剂或减水剂；改善混凝土的施工操作方法。改善混凝土的施工操作方法。掺60高钙粉煤灰砂浆人工碳化14d掺60高钙粉煤灰砂浆人工碳化28d掺