第四章_水泥混凝土2

1、第四章第四章. .水泥混凝土水泥混凝土(concrete)(concrete) 第一节第一节. . 概述概述 一一. .砼定义砼定义 水泥、水和骨料按适当比例水泥、水和骨料按适当比例配合拌制成混合料经硬化而成的配合拌制成混合料经硬化而成的人造石材。人造石材。目前混凝土的用量约为目前混凝土的用量约为120亿吨，是世界上用量最大的人工亿吨，是世界上用量最大的人工建筑材料，随着混凝土性能的不建筑材料，随着混凝土性能的不断提高，其用量及应用范围还会断提高，其用量及应用范围还会增加。增加。混凝土广泛应用于建筑、桥混凝土广泛应用于建筑、桥梁、道路等土木工程领域。梁、道路等土木工程领域。混凝土的发展 自自1

2、824年发明了波特兰水泥之后，年发明了波特兰水泥之后，1830年前后就年前后就有了混凝土问世，有了混凝土问世，1867年又出现了钢筋混凝上。混凝年又出现了钢筋混凝上。混凝土和钢筋混凝土的出现，特别是钢筋混凝土的诞生，土和钢筋混凝土的出现，特别是钢筋混凝土的诞生，被誉为是对混凝土的第一次革命。被誉为是对混凝土的第一次革命。 上世纪上世纪30年代预应力钢筋混凝土的出现，被称为年代预应力钢筋混凝土的出现，被称为是混凝土的第二次革命。是混凝土的第二次革命。 70年代出现的混凝土外加剂，认为是混凝土的第年代出现的混凝土外加剂，认为是混凝土的第三次革命。三次革命。二二. .砼分类砼分类 重砼重砼( (0

3、02600kg/m2600kg/m3 3) ); ;普通砼普通砼( (1950kg/m1950kg/m3 30 0 2600kg/m2600kg/m3 3) ); ;轻砼轻砼( (0 01950kg/m1950kg/m3 3 ) ) 按表观密度分按表观密度分按抗压强度分按抗压强度分低强砼低强砼( (f fcucu30MPa)30MPa); ;中强砼中强砼( (f fcucu=30-60MPa)=30-60MPa)高强砼高强砼( (f fcucu60MPa)60MPa); ;超高强砼超高强砼( (f fcucu100MPa)100MPa)按胶凝材料分按胶凝材料分水泥砼水泥砼( (水泥水泥) );

4、 ;石石膏砼膏砼( (石膏石膏) ); ;沥青砼沥青砼( (沥青沥青) ) 但混凝土自重大、比强度小、抗拉强度低、变但混凝土自重大、比强度小、抗拉强度低、变形能力差和易开裂等缺点，也有待研究改进。由形能力差和易开裂等缺点，也有待研究改进。由于混凝土有上述重要优点，所以广泛应用于工业于混凝土有上述重要优点，所以广泛应用于工业与民用建筑工程、水利工程、地下工程、公路、与民用建筑工程、水利工程、地下工程、公路、铁路、桥涵及国防军事各类工程中，铁路、桥涵及国防军事各类工程中， （1）央视大楼 （2）三峡大坝 （3）杭州湾跨海大桥 图图4.1 混凝土工程实例图片混凝土工程实例图片三三. .砼特点砼特点混

5、凝土在土建工程中能够得到广泛的应用，是由混凝土在土建工程中能够得到广泛的应用，是由于它具有优越的技术性能及良好的经济效益。于它具有优越的技术性能及良好的经济效益。1.1.优点优点 就地取材；造价低；可塑性好；耐久性就地取材；造价低；可塑性好；耐久性 高；与钢筋有牢固的粘结；性能可调整。高；与钢筋有牢固的粘结；性能可调整。 2.2.缺点缺点 自重大；比强度小；抗拉强度低，性脆；自重大；比强度小；抗拉强度低，性脆； 导热系数大；硬化慢；生产周期长。导热系数大；硬化慢；生产周期长。 砼的特点（1）砼用料中）砼用料中80%以上的砂石可就地取材，成以上的砂石可就地取材，成本低；本低；（2）凝结前具有良好

6、的）凝结前具有良好的可塑性可塑性，可以按工程结，可以按工程结构的要求，浇筑成各种形状的任意尺寸的构的要求，浇筑成各种形状的任意尺寸的整体结构或预制构件；整体结构或预制构件；（3）硬化后有较）硬化后有较高抗压强度高抗压强度和良和良好好的的耐久性耐久性；（4）砼与钢筋有牢固的粘结力，复合成）砼与钢筋有牢固的粘结力，复合成钢筋混钢筋混凝土凝土，加大了砼的应用范围；，加大了砼的应用范围；（4）砼与钢筋有牢固的粘结力，复合）砼与钢筋有牢固的粘结力，复合成成钢筋混凝土钢筋混凝土，加大了砼的应用，加大了砼的应用范围；范围；（5）可利用工业废料调制成不同性能）可利用工业废料调制成不同性能的砼，有利于环境保护；

7、的砼，有利于环境保护；（6）自重大、比强度小；）自重大、比强度小；（7）抗拉强度低抗拉强度低；（8）硬化速度慢，生产周期长；）硬化速度慢，生产周期长；（9）强度波动因素多。）强度波动因素多。 随着现代混凝土科学技术的发展，混凝土的不足之处已经得到或正在被克服。例如采用轻骨料，可使混凝土的自重和导热系数显著降低；在混凝土内掺入纤维或聚合物，可大大降低混凝土的脆性；混凝十采用快硬水泥或掺入早 强剂、减水剂等，可明显缩短其硬化周期。 对砼的基本要求（1）具有符合设计要求的强度；）具有符合设计要求的强度；（2）具有与施工条件相适应的施工和易性；）具有与施工条件相适应的施工和易性；（3）具有与工程环境相

8、适应的耐久性；）具有与工程环境相适应的耐久性；（4）材料配比的经济合理性。）材料配比的经济合理性。四四. .砼中各组成材料的作用砼中各组成材料的作用 砼组成材料砼组成材料 水泥、水、细骨料和粗骨料，以及水泥、水、细骨料和粗骨料，以及 适量外加剂和掺合料适量外加剂和掺合料 水泥水泥 砼未硬化前砼未硬化前(fresh concrete) 起润滑作用起润滑作用 水泥浆水泥浆 水水 砼硬化后砼硬化后(concrete) 起胶结作用起胶结作用砼砼 细骨料细骨料 起起骨架骨架作用、抗风化作用、抗风化 骨料骨料 粗骨料粗骨料 抑制水泥浆收缩抑制水泥浆收缩、耐磨、耐磨普通水泥混凝土的组成材料普通水泥混凝土的组

9、成材料 普通混凝土的基本组成材料是天然砂、石子、水普通混凝土的基本组成材料是天然砂、石子、水泥和水，为改善混凝土的某些性能还常加入适量的泥和水，为改善混凝土的某些性能还常加入适量的外加剂或外掺料。外加剂或外掺料。 在混凝土中，砂、石起骨架作用，因此也称为骨在混凝土中，砂、石起骨架作用，因此也称为骨料。水泥和水形成水泥浆，包裹在砂粒表面并填充料。水泥和水形成水泥浆，包裹在砂粒表面并填充砂粒间的空隙而形成水泥砂浆，水泥砂浆又包裹在砂粒间的空隙而形成水泥砂浆，水泥砂浆又包裹在石子表面并填充石子间的空隙。在混凝土硬化前，石子表面并填充石子间的空隙。在混凝土硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予混凝土拌合物一定

10、的流动水泥浆起润滑作用，赋予混凝土拌合物一定的流动性，便于施工。硬化后，则将骨料胶结成一个坚实性，便于施工。硬化后，则将骨料胶结成一个坚实的整体，并产生一定的力学强度。的整体，并产生一定的力学强度。 （1）示意图 （2）实物图图图4.2 4.2 混凝土结构混凝土结构5.005.002.502.50300.6300.3150.3150.1600.16010010080.080.063.063.050.050.040.040.031.531.525.025.020.020.016.016.010.010.05.05.0骨料骨料（aggregateaggregate）的定义与分

11、类）的定义与分类碎碎石石卵卵石石天天然然砂砂人人工工砂砂混混合合砂砂粗骨料粗骨料细骨料细骨料mmmmmmmm 骨料的作用骨料的作用 骨架作用，传递应力骨架作用，传递应力 抑制收缩，防止开裂抑制收缩，防止开裂为什么把砂石称为骨料？为什么把砂石称为骨料？ 在传统观念中把砂石叫做骨料的原因是在传统观念中把砂石叫做骨料的原因是认认为骨料起强度作用而作为混凝土的骨架，为骨料起强度作用而作为混凝土的骨架，这是一种误解。这是一种误解。 骨料的骨架作用主要是稳定混凝土的体积骨料的骨架作用主要是稳定混凝土的体积而不是强度。而不是强度。纯的水泥浆体硬化后收缩过纯的水泥浆体硬化后收缩过大，无法用于结构，必须有骨料对

12、水泥浆大，无法用于结构，必须有骨料对水泥浆体的收缩起约束作用，而且骨料在混凝土体的收缩起约束作用，而且骨料在混凝土中必须占据大部分体积。中必须占据大部分体积。 决定混凝土强度的不是骨料决定混凝土强度的不是骨料 对混凝土的强度其决定作用的是对混凝土的强度其决定作用的是混凝土的水灰比（水胶比），所混凝土的水灰比（水胶比），所以目前用强度很低的轻骨料（陶以目前用强度很低的轻骨料（陶粒）已能配制出粒）已能配制出C50C50的泵送混凝土。的泵送混凝土。 如果不能用足够包裹骨料的最少量的浆体和最大量的骨料如果不能用足够包裹骨料的最少量的浆体和最大量的骨料组成具有工程所需要的良好施工性能的拌和物，是不可能得

13、到组成具有工程所需要的良好施工性能的拌和物，是不可能得到耐久的混凝土的。耐久的混凝土的。我国混凝土质量比西方国家的差，主要原因在于骨料的质我国混凝土质量比西方国家的差，主要原因在于骨料的质量；量；骨料质量首先不是强度，重要的是使用级配和粒形良好的骨料质量首先不是强度，重要的是使用级配和粒形良好的骨料可以得到最小用水量的拌和物。骨料可以得到最小用水量的拌和物。一一. .水泥水泥( (cement) ) 1. 1.品种品种 依据工程结构特点、使用环境及水泥特性选择依据工程结构特点、使用环境及水泥特性选择 2.2.强度等级强度等级 水泥强度等级应与砼强度等级相适应水泥强度等级应与砼强度等级相适应 （

14、1 1）中、低）中、低强度等级砼（强度等级砼（C60C60），），水泥强度等级水泥强度等级=(1.5-2.5)=(1.5-2.5)砼强度等级砼强度等级 （2 2）高）高强度等级砼（强度等级砼（C60C60），），水泥强度等级水泥强度等级=(0.8-1.5)=(0.8-1.5)砼强度等级砼强度等级二二. .水水(water)(water) 基本要求基本要求 不影响砼的凝结和硬化；无损于砼强度发展和耐久性；不影响砼的凝结和硬化；无损于砼强度发展和耐久性； 不加快钢筋锈蚀不加快钢筋锈蚀; ;不引起预应力钢筋脆断不引起预应力钢筋脆断; ;不污染砼表面。不污染砼表面。三三. .细骨料细骨料(fine-a

15、ggregate)(fine-aggregate) 1. 1.定义定义 粒径在粒径在0.15mm-4.75mm0.15mm-4.75mm的骨料称为细骨料，常称作砂的骨料称为细骨料，常称作砂(sand)(sand)。 按产源分按产源分 天然砂天然砂河砂、湖砂、山砂、淡化海砂河砂、湖砂、山砂、淡化海砂 2.2.分类分类 人工砂人工砂机制砂、混合砂机制砂、混合砂 按细度模数分按细度模数分 粗砂、粗砂、中中砂、细砂砂、细砂种类种类颗粒形状颗粒形状表面特征表面特征和易性和易性强度强度河砂河砂 圆、椭圆圆、椭圆 光滑光滑 好好 低低 海砂海砂山砂山砂多棱角多棱角 粗糙粗糙 差差 高高 盲目无度的非法采砂盲

16、目无度的非法采砂导致河床下陷，使位导致河床下陷，使位于晋江上游西溪上的于晋江上游西溪上的漳（平）泉（州）线漳（平）泉（州）线跨河铁路桥的桥墩基跨河铁路桥的桥墩基础严重裸露，直接威础严重裸露，直接威胁着铁路桥列车运行胁着铁路桥列车运行的安全的安全海砂含盐要警惕！海砂含盐要警惕！3.3.泥、泥块、有害物质泥、泥块、有害物质 含泥量含泥量-粒径小于粒径小于0.075mm0.075mm的颗粒；的颗粒； 石粉含量石粉含量-人工砂中粒径小于人工砂中粒径小于0.075mm0.075mm的颗粒；的颗粒； 泥块含量泥块含量-粗（细）集料中粒径大于粗（细）集料中粒径大于4.754.75（1.181.18），水洗）

17、，水洗后小于后小于2.232.23（0.60.6）mmmm的颗粒的颗粒 (2)(2)有害物质有害物质 包括云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐包括云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐等、氯盐等 (3)(3)危害危害泥泥, ,泥块泥块, ,云母云母, ,轻物质轻物质粘附在砂的表面粘附在砂的表面, ,妨碍妨碍水泥与砂的粘结水泥与砂的粘结, , 降低砼的强度降低砼的强度, ,增加砼的用水量增加砼的用水量, ,加大砼的收缩加大砼的收缩, ,降低砼的抗渗性和抗冻性。降低砼的抗渗性和抗冻性。硫化物及硫酸盐硫化物及硫酸盐对水泥有对水泥有( (硫酸盐硫酸盐) )腐蚀作用腐蚀作用有机物有机物会分解出有机酸

18、对水泥有腐蚀作用会分解出有机酸对水泥有腐蚀作用氯盐氯盐对钢筋有腐蚀作用。对钢筋有腐蚀作用。 4. 4.粗细程度粗细程度 (1)(1)定义定义不同粒径的砂粒混合在一起后的平均（总体）粗不同粒径的砂粒混合在一起后的平均（总体）粗 细程度细程度 (2)(2)目的目的使砂的使砂的总表面积总表面积较小较小, ,包裹砂粒表面的水泥浆较少包裹砂粒表面的水泥浆较少, , 从而节约水泥用量从而节约水泥用量 (3)(3)测定测定用筛分析方法用筛分析方法( (简称筛析法简称筛析法) )测定测定筛孔尺寸筛孔尺寸 mm筛余量筛余量（g g） 分计筛余百分率分计筛余百分率（%）累计筛余百分率累计筛余百分率（%）5m1a1

19、A1=a12.50m2a2A2=a1+a21.25m3a3A3=a1+a2+a30.63m4a4A4=a1+a2+a3+a40.315m5a5A5=a1+a2+a3+a4+a50.16m6a6A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6 (4) (4)指标指标细度模数细度模数 (5)(5)分类分类 f f = 3.1-3.7= 3.1-3.7为粗砂，为粗砂，f f = 2.3-3.0= 2.3-3.0为中砂，为中砂， f f = 1.6-2.2= 1.6-2.2为细砂，为细砂，f f =0.7-1.5=0.7-1.5为特细砂为特细砂 配制砼时优先选用配制砼时优先选用中粗砂中粗砂1165432100

20、5AAAAAAAf 5. 5.颗粒级配颗粒级配 (1)(1)定义定义砂中不同粒径颗粒的搭配情况砂中不同粒径颗粒的搭配情况 (2)(2)目的目的使砂的使砂的总空隙率总空隙率较小，填充砂粒空隙的水泥浆较较小，填充砂粒空隙的水泥浆较 少，从而节约水泥用量。少，从而节约水泥用量。 (3)(3)测定测定用筛分析方法用筛分析方法( (简称筛析法简称筛析法) )测定测定 (4)(4)评定评定 按按0.6mm0.6mm筛孔累计筛余百分率分成三个级配区筛孔累计筛余百分率分成三个级配区 I I、 IIII、 IIIIII区。区。 区区累计筛余累计筛余百分率百分率%筛孔筛孔尺寸尺寸10mm0005mm1001001

21、002.5mm3552501501.25mm653550102500.63mm8571704140160.315mm9580927085550.16mm100901009010090级配区级配区/%1区2区3区/mm图4.2 砂的级配曲线/mm/% 筛分曲线超过筛分曲线超过3 3区往左上偏时，表示砂过细，拌制混凝区往左上偏时，表示砂过细，拌制混凝土时需要的水泥浆量多，易使混凝土强度降低，收缩增大；土时需要的水泥浆量多，易使混凝土强度降低，收缩增大；超过超过1 1区往右下偏时，表示砂过粗，配制的混凝土，其拌合区往右下偏时，表示砂过粗，配制的混凝土，其拌合物的和易性不易控制，而且内摩擦大，不易振倒

22、成型。一般物的和易性不易控制，而且内摩擦大，不易振倒成型。一般认为，处于认为，处于2 2区级配的砂，其粗细适中，级配较好，是配制区级配的砂，其粗细适中，级配较好，是配制混凝土的最理想的级配区。混凝土的最理想的级配区。 砂的颗粒级配 砂的颗粒级配指砂不同大小颗粒的搭配情况。 单一粒径两种粒径多种粒径颗粒级配示意图 砂的级配常用各筛上累计筛余量百分率来表示，共分为I、II、III区级，级配较好的砂应处于同一区间。拌制砼应优先选择区的砂。0.160.3150.631.252.505.0010.00100806040200筛孔尺寸（mm）累积筛余（%）砂 子 级 配 曲 线图I 区II 区III 区(

23、5)(5)级配合格的标志级配合格的标志 各筛孔累计筛余百分率各筛孔累计筛余百分率(Ai)(Ai)落在任一级配区落在任一级配区, ,级配合格级配合格 除除4.75mm4.75mm、0.6mm0.6mm外，外，允许有少量超出，但超出总量不大于允许有少量超出，但超出总量不大于 5%5%，级配合格，级配合格 配制砼时优先选用配制砼时优先选用IIII区区砂砂合理级配的砂：合理级配的砂：u粗细颗粒含量适当粗细颗粒含量适当u空隙率小空隙率小u总表面积小总表面积小u水泥浆的用量少水泥浆的用量少u混凝土的和易性好混凝土的和易性好u密实度高密实度高u强度及耐久性高强度及耐久性高砂的筛分析试验砂的筛分析试验 (1)

24、(1)标准筛孔标准筛孔( (方孔方孔) )4.754.75, 2.36, 2.36, 1.18, 1.18,0.6,0.6,0.3 ,0.3 ,0.15,0.15 (2)(2)标准试样标准试样 M = 500gM = 500g 筛孔尺寸筛孔尺寸 mm筛余量筛余量 mi(g)mi(g) 分计分计筛余筛余 ai(%)ai(%) 累计累计筛余筛余 Ai(%)Ai(%)4.754.75152.362.36751.181.18700.60.61000.30.31200.150.15100 0.15 0.15 2020计算公式计算公式 m mi ia ai i=(m=(mi i/M)100/M)100A

25、Ai i =a =ai i4.754.752.362.30.150.15 筛底筛底（1）该砂的细度模数；（）该砂的细度模数；（2）判断该砂的级配合格否？）判断该砂的级配合格否？ 四四. .粗骨料粗骨料(coarse-aggregate)(coarse-aggregate) 1. 1.定义定义粒径在粒径在4.75mm -90mm4.75mm -90mm的骨料称为粗骨料，常称作石的骨料称为粗骨料，常称作石子子(gravel)(gravel)。 2.2.分类分类 按产源分按产源分 碎石、卵石碎石、卵石 按粒径尺寸分按粒径尺寸分 连续级配、单粒级（间断级连续级

26、配、单粒级（间断级配）配）四四. .粗骨料粗骨料(coarse-aggregate)(coarse-aggregate) 1. 1.定义定义粒径在粒径在4.75mm -90mm4.75mm -90mm的骨料称为粗骨料，常称作石的骨料称为粗骨料，常称作石子子(gravel)(gravel)。 2.2.分类分类 按产源分按产源分 碎石、卵石碎石、卵石 按粒径尺寸分按粒径尺寸分 连续级配、单粒级（间断级连续级配、单粒级（间断级配）配） 3.3.泥、泥块、有害物质泥、泥块、有害物质 有害物质有害物质包括有机物、硫化物及硫酸盐等包括有机物、硫化物及硫酸盐等 4.4.颗粒形状颗粒形状( (粒形）粒形） （

27、1 1）最佳形状）最佳形状球形、正方体形球形、正方体形 （2 2）最差形状）最差形状针状颗粒、片状颗粒针状颗粒、片状颗粒 针状、片状颗粒针状、片状颗粒定义详教材定义详教材 危害危害拌合物和易性差，砼强度降低，耐久性差（骨料空隙拌合物和易性差，砼强度降低，耐久性差（骨料空隙率大）率大）骨料形状骨料形状棱角状棱角状 浑圆状浑圆状 针状针状 片状片状C30C30，含量，含量15%15%；C30C30，含量，含量25%25%5.5.最大粒径最大粒径( (粒径）粒径） (1) (1)定义定义粗骨料公称粒粗骨料公称粒级的上限级的上限 (2)(2)目的目的表示粗骨料的表示粗骨料的粗细程度粗细程度。 粗骨料总

28、表面积较小粗骨料总表面积较小节约水泥节约水泥 条件许可时，粗骨料的最大粒径大应条件许可时，粗骨料的最大粒径大应尽量大尽量大。 (3)(3)砼结构工程施工质量验收规范砼结构工程施工质量验收规范(GB502042002)(GB502042002)规定：规定： 砼梁、柱、墙的粗骨料的最大粒径：砼梁、柱、墙的粗骨料的最大粒径： 1/41/4截面最小尺寸，且截面最小尺寸，且3/43/4钢筋净距。钢筋净距。 砼板的粗骨料的最大粒径砼板的粗骨料的最大粒径1/21/2板厚，且板厚，且40mm40mm。 某砼柱截面为某砼柱截面为300300 400mm400mm，柱中受力钢筋直径为，柱中受力钢筋直径为22mm2

29、2mm，受，受力筋间距为力筋间距为66mm66mm。则该柱砼所用石子最大粒径为多少。则该柱砼所用石子最大粒径为多少mmmm？ 解：解：依据依据GB502042002规定规定： mmdmm，mmdmmdMin5 .31333343)2266(7541300例题例题骨料粒径大于保护层厚度造成的缺陷6.6.强度强度 (1)强度强度 岩石强度（仅用于碎石，且砼岩石强度（仅用于碎石，且砼C60时才检验）时才检验） 压碎指标（用于碎石、卵石）压碎指标（用于碎石、卵石） a)岩石强度岩石强度用母岩制作用母岩制作50mm立方体（立方体（或直径和高均为或直径和高均为 50mm50mm圆柱体圆柱体）浸水）浸水48

30、h， 测定抗压强度，要测定抗压强度，要 求：岩石抗压强度求：岩石抗压强度1.5砼强度等级。砼强度等级。 b)压碎指标压碎指标一定重量气干状态的一定重量气干状态的9.5mm19mm碎石装碎石装 入标准筒内，按规定速度加荷至入标准筒内，按规定速度加荷至200KN，卸，卸 荷后称取试样重荷后称取试样重M0, 用用2.36mm筛筛去细粒，筛筛去细粒， 称取筛余重称取筛余重M1。 压碎指标压碎指标是表示粗骨料强度的间接指标。是表示粗骨料强度的间接指标。 压碎指标越小压碎指标越小,粗骨料强度越高。反之。粗骨料强度越低。粗骨料强度越高。反之。粗骨料强度越低。110MMM 压碎指标7.7.颗粒级配颗粒级配 (

31、1)(1)定义定义 石子中不同粒径颗粒的搭配情况石子中不同粒径颗粒的搭配情况 (2)(2)目的目的 使石子的总空隙率较小使石子的总空隙率较小节约水泥用量节约水泥用量 (3)(3)测定测定 用筛分析方法用筛分析方法( (简称筛析法简称筛析法) )测定测定 (4)(4)类型类型 连续级配和单粒级连续级配和单粒级( (间断级配间断级配) ) 连续级配连续级配 石子由小到大各粒级相连的级配石子由小到大各粒级相连的级配. . 间断级配间断级配 小颗粒粒径石子直接与大颗粒粒径石子相配小颗粒粒径石子直接与大颗粒粒径石子相配, ,中间中间 缺了一段粒级的级配。缺了一段粒级的级配。8 8. .坚固性坚固性 定义

32、与要求同细骨料定义与要求同细骨料 碎石碎石表面粗糙，棱角多，且较洁净，与水泥石粘结牢固；表面粗糙，棱角多，且较洁净，与水泥石粘结牢固； 卵石卵石表面光滑，有机杂质含量较多，与水泥石粘结力较差；表面光滑，有机杂质含量较多，与水泥石粘结力较差；在相同条件下，在相同条件下，卵石砼强度较碎石砼强度低；卵石砼强度较碎石砼强度低； 在单位用水量相同条件下，在单位用水量相同条件下，卵石砼流动性较碎石砼大；卵石砼流动性较碎石砼大；五五. .外加剂外加剂(admixture)(admixture) 1. 1.定义定义在拌制砼过程中掺入的用以改善砼性能的物质，掺在拌制砼过程中掺入的用以改善砼性能的物质，掺量一般不

33、大于水泥重量量一般不大于水泥重量5%（特殊情况除外（特殊情况除外)。 2.2.分类分类按主要功能分为四类。按主要功能分为四类。 3.3.常用种类常用种类减水剂、引气剂、早强剂和缓凝剂等减水剂、引气剂、早强剂和缓凝剂等u 普通减水剂普通减水剂在保持混凝土稠度不变的条件下，具有一般减水增强作在保持混凝土稠度不变的条件下，具有一般减水增强作用的外加剂。用的外加剂。u 高效减水剂高效减水剂在保持混凝土稠度不变的条件下，具有大幅度减水增强在保持混凝土稠度不变的条件下，具有大幅度减水增强作用的外加剂作用的外加剂 六六. .掺合料掺合料(additive)(additive)1.1.定义定义与砼其他组分一起

34、，直接加入的人造或天然的矿物材料以及工业废与砼其他组分一起，直接加入的人造或天然的矿物材料以及工业废 料，掺量一般大于水泥重量料，掺量一般大于水泥重量5%。2.2.作用作用 改善砼性能，节约水泥改善砼性能，节约水泥3.3.常用种类常用种类 粉煤灰、硅灰、磨细矿渣粉磨细煤矸石等粉煤灰、硅灰、磨细矿渣粉磨细煤矸石等采用外加剂和掺合料是提高混凝土强度、改善性能、节约水泥和能采用外加剂和掺合料是提高混凝土强度、改善性能、节约水泥和能源的最有效的方法之一。源的最有效的方法之一。近几十年来混凝土外加剂和掺合料的发展很快，国外许多国家外加近几十年来混凝土外加剂和掺合料的发展很快，国外许多国家外加剂和掺合料的

35、使用率达到剂和掺合料的使用率达到60-80%60-80%，有的甚至高达，有的甚至高达100%100%，当前外加剂和掺合料已成为混凝土的第五大组分。当前外加剂和掺合料已成为混凝土的第五大组分。 思考思考 请观察此使用一年多的水泥混凝土道路表面，该水泥请观察此使用一年多的水泥混凝土道路表面，该水泥混凝土选用普通硅酸盐水泥，其熟料矿物组成分别为混凝土选用普通硅酸盐水泥，其熟料矿物组成分别为 C3S 53，C2S 25，C3A 15，C4AF 7。请从水。请从水泥的角度分析其选用有否不当之处泥的角度分析其选用有否不当之处 。 第三节第三节. .砼的技术性能砼的技术性能 拌合物拌合物(fresh con

36、crete)的性能的性能和易性和易性(Workability)(Workability) 砼性能砼性能 强度强度(Strength)(Strength) 硬化砼的性能硬化砼的性能 变形变形(Deformation) (Deformation) 耐久性耐久性(DurabilityDurability)和易性测试和易性测试坍落度试验坍落度试验坍落度 和易性分析和判断和易性分析和判断流动性流动性 坍落度大坍落度大 流动性大流动性大粘聚性用捣棒在的拌和物的侧面轻轻粘聚性用捣棒在的拌和物的侧面轻轻敲打，出现三种情况敲打，出现三种情况真实坍落真实坍落 粘聚性好粘聚性好沿斜面下滑或骨料外露沿斜面下滑或骨料外

37、露 粘聚性差粘聚性差 崩裂崩裂保水性观察稀浆析出保水性观察稀浆析出 较多的稀浆析出较多的稀浆析出保水性差保水性差 无稀浆析出无稀浆析出保水性好保水性好由坍落度的不同可将砼拌和物分为：由坍落度的不同可将砼拌和物分为：大流动性砼大流动性砼 T 160 mm流流 动动 性性 砼砼 100 150 mm塑塑 性性 砼砼 50 90 mm低低 塑塑 性性 砼砼 10 40 mm和易性测试和易性测试干硬性或低塑性混凝土干硬性或低塑性混凝土维勃稠度值小维勃稠度值小 拌和物稀拌和物稀 流动性大流动性大 维勃稠度值大维勃稠度值大 拌和物稠拌和物稠 流动性小流动性小 在不影响施工操作和保证密实成型的前在不影响施工

38、操作和保证密实成型的前提下提下, ,应尽量选择较小的流动性。应尽量选择较小的流动性。 根据构件截面的大小、捣实方法和钢筋疏根据构件截面的大小、捣实方法和钢筋疏密等条件确定密等条件确定 坍落度坍落度(mm) (mm) 拌合物类型拌合物类型 应用范围应用范围 160160大流动性大流动性泵送、不易浇注的窄面及钢筋密泵送、不易浇注的窄面及钢筋密布的结构布的结构100-150100-150流动性流动性泵送、不易浇注的窄面及钢筋密泵送、不易浇注的窄面及钢筋密布的结构布的结构50-9050-90塑性塑性普通结构普通结构, ,最常用最常用10-4010-40低塑性低塑性( (低流低流动性动性) )强力振捣、

39、预制构件及基础、无强力振捣、预制构件及基础、无配筋的厚大结构等配筋的厚大结构等4.4.影响影响和易性的因素和易性的因素环境因素的影响环境因素的影响 水灰比水灰比(水泥浆稠度水泥浆稠度) 当水泥用量一定时当水泥用量一定时 水灰比小水灰比小混凝土干混凝土干坍落度小坍落度小不易密实不易密实成型；成型；水灰比过小水灰比过小崩溃崩溃粘聚性差粘聚性差硬化后混凝硬化后混凝土的强度及耐久性降低土的强度及耐久性降低 水灰比大水灰比大混凝土稀混凝土稀坍落度大坍落度大易离析、易离析、分层、泌水分层、泌水硬化后强度及耐久性降低硬化后强度及耐久性降低水灰比合适水灰比合适拌合物能均匀且密实成型拌合物能均匀且密实成型必必须

40、根据混凝土的强度和耐久性的要求来选择须根据混凝土的强度和耐久性的要求来选择W/C组成材料的影响组成材料的影响W/C的影响的影响水泥浆数量水泥浆数量 ( (用水量或浆用水量或浆/ /集比集比) )W/CW/C一定一定 水泥浆多水泥浆多流动性大流动性大; ;过多过多流浆流浆粘聚性差粘聚性差影响硬化后的性质影响硬化后的性质 水泥浆数量少水泥浆数量少流动性小流动性小不密实；过少崩不密实；过少崩溃溃粘聚性差粘聚性差影响硬化后的性质影响硬化后的性质 水泥浆数量适量水泥浆数量适量满足流动性的要求且有较满足流动性的要求且有较好的粘聚性和保水性好的粘聚性和保水性根据施工要求的坍落根据施工要求的坍落度选择度选择

41、砂率砂率SpSp指混凝土中砂的质量占砂石总量的指混凝土中砂的质量占砂石总量的比例比例S Sp p=S/(S+G)=S/(S+G)当当W W和和C C一定时，一定时，S Sp p决定了骨料的空隙率和总决定了骨料的空隙率和总表面积表面积砂率过小砂率过小砂浆数量不足砂浆数量不足对骨料的润滑对骨料的润滑作用差作用差流动性差且易离析流动性差且易离析 砂率过大砂率过大总表面积大总表面积大水泥浆多用于包水泥浆多用于包裹砂子及填空裹砂子及填空 润滑作用小润滑作用小流动性小流动性小l碎石或山砂的表面粗糙、多棱角碎石或山砂的表面粗糙、多棱角流动性差流动性差l卵石或河砂的表面光滑、圆润卵石或河砂的表面光滑、圆润 流

42、动性好流动性好l级配好级配好 WW一定时，空隙小一定时，空隙小 流动性好流动性好l级配差级配差 WW一定时，空隙大一定时，空隙大 流动性差流动性差DmaxDmax大大水泥浆一定时，表面积小水泥浆一定时，表面积小流动性好流动性好l时间延长时间延长水化作用水化作用+ +水分蒸发水分蒸发+ +骨料吸水骨料吸水流动性流动性l施工中施工中, ,测坍落度在混凝土拌合物拌好测坍落度在混凝土拌合物拌好1515分钟内进行分钟内进行SlumpTimel 温度升高温度升高流动性流动性l 施工中为了保证一定的工作性施工中为了保证一定的工作性, ,必须注意环境温度必须注意环境温度的影响的影响, ,夏季混凝土拌合物用水量

43、夏季混凝土拌合物用水量 冬季用水量冬季用水量. . SlumpTemperature5.5.改善改善和易性的措施和易性的措施尽可能降低砂率尽可能降低砂率，或采用，或采用合理砂率；合理砂率；改善砂、石改善砂、石的级配；的级配； 尽量采用较粗的砂、石；尽量采用较粗的砂、石；当拌合物的当拌合物的坍落度坍落度太小太小时，时，保持水灰比不变，增加水泥和水的保持水灰比不变，增加水泥和水的用量用量；当拌合物的；当拌合物的坍落度坍落度太大太大，但粘聚性良好时，但粘聚性良好时，保持保持砂率砂率不变，增加不变，增加砂、石用量砂、石用量。当粘聚性、保水性不良时，增大砂。当粘聚性、保水性不良时，增大砂率。率。采用添加

44、剂采用添加剂二二. .强强 度度(Strength)(Strength) 1.1.定义定义 标准试件：标准试件：150150150150150mm150mm，一组，一组3 3块；块； 立方体抗压强度立方体抗压强度f fcucu 标准养护：标准养护：t=20=2022；RH95%95%； （砼强度的特征值）（砼强度的特征值） 标准试验方法：测得标准试验方法：测得28d28d的的抗压强度抗压强度 非标准试件非标准试件100100100100100100mmmm的强度换算系数为的强度换算系数为0.950.95 200 200200200200200mmmm的强度换算系数为的强度换算系数为1.051.

45、05 立方体抗压强度标准值立方体抗压强度标准值( (或称：立方体抗压标准强度或称：立方体抗压标准强度) )f fcu,kcu,k 具有具有95%95%保证率的立方体抗压强度保证率的立方体抗压强度 P（t）95%t0t(l)概率强度保证率P(t)f f设设f f配配强度平均强度l普通混凝土的十二个等级如下图所示：普通混凝土的十二个等级如下图所示：GradesC60C7.5C10C55C50C35C15C20C25C30C45C40C25concretefcu,k轴心轴心( (棱柱体棱柱体) )抗压强度抗压强度f fcpcp 用用150150150150300mm300mm标准试件标准试件, ,养

46、护条养护条件和试验方法同件和试验方法同立方体抗压强度。立方体抗压强度。 f fcpcp=(0.7-=(0.7-0.8)0.8)f fcucu抗拉强度抗拉强度f ftptp 一般采用一般采用劈裂抗拉强度劈裂抗拉强度f fts ts代表。代表。 f ftptp=(1/10-1/20)=(1/10-1/20)f fcpcpAPApfts637. 02 抗弯拉强度抗弯拉强度f ftftf( (又称：抗折强度又称：抗折强度) ) 是路面水泥砼的主要强是路面水泥砼的主要强度指标度指标2tfPLfbh2.2.影响砼强度的因素影响砼强度的因素 (1)(1)水泥强度等级和水灰比水泥强度等级和水灰比 影响砼影响砼

47、强度的强度的决定性因素决定性因素 在相同在相同条件下，条件下，水泥强度等级越高，配制的水泥强度等级越高，配制的砼砼强度越高，二强度越高，二者呈者呈直线直线关系关系试验证明：砼试验证明：砼强度随水灰比增大而降低，二者呈强度随水灰比增大而降低，二者呈曲线曲线关系关系 砼砼强度随灰水比的增大而增大，二者呈强度随灰水比的增大而增大，二者呈直线直线关系关系 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高 与骨料的粘结强度提高与骨料的粘结强度提高水灰比定则（鲍罗米公式）水灰比定则（鲍罗米公式） 式中：式中：f fcucu 砼砼28d28d抗压强度抗压强度, MPa, MP

48、aC/WC/W 灰水比（水泥灰水比（水泥/ /水）水） A A、B B 回归系数，碎石：回归系数，碎石：A=0.46,B=0.07；卵石：卵石：A=0.48,B=0.33 f fcece 水泥水泥28d28d抗压抗压强度的实测值，强度的实测值，MPa。 当无当无水泥水泥28d28d抗压抗压强度的实测值时，强度的实测值时， f fcece=k=kc cf fce,kce,k k kc c 水泥水泥强度等级值的富余强度等级值的富余系数，一般取系数，一般取1.06-1.181.06-1.18。 f fcece，k k 水泥水泥强度等级标准值。强度等级标准值。32.5级水泥，级水泥，f fcece，k

49、 k=32.5MPa=32.5MPa，以此类推。，以此类推。 鲍罗米公式的用途鲍罗米公式的用途 已知：水泥已知：水泥强度强度f fcece，水灰比水灰比W/CW/C，骨料种类，骨料种类(A(A、B)B), ,求求: :砼砼28d28d抗抗压压强度强度f fcucu 已知：水泥已知：水泥强度强度f fcece，砼砼强度等级强度等级f fcucu，骨料种类，骨料种类(A(A、B)B)；求；求：水灰比水灰比W/CW/C)/(28BWCAfffcecu 用用32.5PO32.5PO水泥配制卵石砼，制作水泥配制卵石砼，制作100100100100100mm100mm的试件的试件三块，在标准三块，在标准条

50、件下养护条件下养护7d，测得破坏荷载分别为，测得破坏荷载分别为140KN、135KN、144KN。 试计算该砼试计算该砼28d28d的标准立方体抗压强度，的标准立方体抗压强度， 试计算该砼的试计算该砼的水灰比（水灰比（k kc c=1.13=1.13）例题例题(2)(2)骨料的影响骨料的影响粗骨料的强度、粒径及级配粗骨料的强度、粒径及级配等是影响混凝土强度的重要因素。等是影响混凝土强度的重要因素。裂纹扩展至骨料裂纹扩展至骨料时绕界面而过时绕界面而过骨料强度高骨料强度高混凝土强度高混凝土强度高Dmax强度强度无影响无影响W/C0.65fcu 碎石碎石=1.38fcu 卵石卵石W/C0.4(3)(

51、3)养护温度和湿度养护温度和湿度 温度越高，水泥的水化速度越快，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。 湿度越大，水泥水化程度越高。湿度越大，水泥水化程度越高。温度温度水泥水化水泥水化速度速度混凝土强度混凝土强度温度温度水泥水化速度水泥水化速度混凝土强度混凝土强度(4)(4)龄期龄期 正常正常养护条件下，砼强度随龄期的增长而增长养护条件下，砼强度随龄期的增长而增长 标准标准养护条件下，养护条件下， 砼强度与龄期的关系如下：砼强度与龄期的关系如下： 公式适用于：用普通水泥配制，标准公式适用于：用普通水泥配制，标准条件养护，中等强度等级条件养护，中等强度等级的普通砼。的普通

52、砼。28lglg 28nfnf自然自然养护养护 砼在自然条件下砼在自然条件下（平均气温高于平均气温高于55且表面且表面潮潮 湿湿）的养护的养护蒸汽养护蒸汽养护 将砼放在温度低于将砼放在温度低于100100的常压蒸汽中进的常压蒸汽中进 行养护行养护蒸压养护蒸压养护 将砼构件放在温度低于将砼构件放在温度低于175175及及8 8个大气压个大气压 的压蒸锅中进行养护的压蒸锅中进行养护砼砼养养护护条条件件n耐久性定义耐久性定义 混凝土抵抗混凝土抵抗环境介质作用环境介质作用并长期保持其良好并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全、正常使用的能

53、力称为耐久性。结构的安全、正常使用的能力称为耐久性。 n内容内容 混凝土耐久性是一项综合性能，主要包括抗混凝土耐久性是一项综合性能，主要包括抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化性及碱骨渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化性及碱骨料抑制性。料抑制性。 三、耐久性1、混凝土的碳化（中性化）、混凝土的碳化（中性化）n(1).混凝土碳化的定义混凝土碳化的定义 混凝土内水泥石中的氢氧化钙与空气中的混凝土内水泥石中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳，在湿度相宜时发生化学反应，生成二氧化碳，在湿度相宜时发生化学反应，生成碳酸钙和水，使混凝土碱度降低的过程碳酸钙和水，使混凝土碱度降低的过程，叫碳叫碳化化，也称中性化。也称中性

54、化。 (2)混凝土碳化的危害n降低降低pH值，当值，当pH从从1213降至降至10.8时，时，钢筋开始锈蚀。钢筋开始锈蚀。 n消耗消耗Ca(OH)2,使混凝土中水化物分解，使混凝土中水化物分解，产生大量硅胶和铝胶。产生大量硅胶和铝胶。 n碳化收缩，导致混凝土表面裂缝。碳化收缩，导致混凝土表面裂缝。（3）碳化的优点n增大了表面硬度。增大了表面硬度。 n促使水泥进一步水化，混凝土密实促使水泥进一步水化，混凝土密实度提高，适当碳化可使混凝土抗压度提高，适当碳化可使混凝土抗压强度提高。强度提高。2、碱骨料反应是指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境是指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与集料中碱活性矿

55、物在潮湿环境下中的碱与集料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀反缓慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应。应。 碱骨料反应必须具备以下三个条件：碱骨料反应必须具备以下三个条件：n可 溶 性 碱 （可 溶 性 碱 （ N a O H 、 K O H ） （Na2O0.658K2O）。）。 n骨料中具有碱活性成分。骨料中具有碱活性成分。 n存在水分。干燥状态下不会发生碱存在水分。干燥状态下不会发生碱骨料反应。骨料反应。砼的抗裂性砼的裂缝成因 砼的开裂主要是由于拉应力超过了抗拉极限强度。1 混凝土自身组成及内部结构2 内外约束条件3 外界气温变化4 混凝土内外温差5 混凝土收缩变

56、形6 混凝土抗拉能力低7 混凝土的原材料质量8 混凝土施工方法大体积混凝土温度裂缝大体积混凝土温度特点大体积混凝土温度应力特点表面应力特性分析 内部应力特性分析 大体积混凝土裂缝控制措施 1 降低骨料温度，控制混凝土入模温度和浇筑温度 2 选择合适的结构形式和合理的分缝分块 3 合理选择原材料，优化混凝土配合比 4 加强混凝土的温度监测工作 5 加强混凝土的保温和养护实例:藤子沟水电站混凝土双曲拱坝施工过程中温度裂缝控制措施 控制出机温度 降低骨料温度 尽量采用大的骨料粒径，粒径越大，骨料的空隙率和表面积越小，混凝土的水泥浆及水泥用量就越小，从而水泥水化时放出的热量就越低， 另外在温度较高的季

57、节施工时，为了防止太阳直接照射使骨料温度急剧升高，在砂石骨料成品堆放场地上搭设了遮阳篷，必要时在使用前对骨料进行冲洗，这样就有效地降低了骨料的温升，使骨料在一个比较低的温度下进行拌和，从而就降低了混凝土的拌和温度。 拌和过程温度控制措施 在混凝土拌和过程中，加冷水拌和，拌和时间由计算机程序控制，并同时采取了相应的措施来降低混凝土的拌和温度，主要有加冰片（液氨制冰）和风冷的方法。控制浇筑温度 采用合理的运输方式 混凝土拌和之后，不宜采用泵送的方式运输到施工现场，这是因为可泵性限制了骨料最大粒径，且要求较高的流动性，结果增加了水泥浆用量，水泥用量增加的同时也增加了水化温升，这对于防止混凝土开裂非常

58、不利 本工程采用了火车轨道运输的方式，轨道平顺且运距较短，约650m左右。这样就可尽量避免离析和泌水现象的出现，对于保持混凝土的整体稳定性也起到了较好的效果。 采用轨道运输有助于降低水泥的用量，对于减于水化热和内外温差，避免出现混凝土裂缝非常有利。 浇筑时间 每年11月到次年3月的低温时段内，进行多浇和快浇混凝土，在高温季节59月浇筑混凝土时，由于气温较高，在混凝土拌和物运输过程中，易产生较高的温升，从而导致大幅度提高混凝土的浇筑温度，因此选择在早晚、夜间及阴天多浇、快浇混凝土，以确保浇筑质量。 浇筑温度与浇筑方法 基础约束区在122月浇筑时自然入仓，在其余季节浇筑时，浇筑温度不大于18，采用

59、薄层、短间歇、连续浇筑法，浇筑层厚1.5m； 其余部位混凝土在113月浇筑时自然入仓，其余季节浇筑时不大于21，浇筑时采用的方法为短间歇、均匀上升，浇筑层厚23m，避免薄层长间歇，当间歇期超过28天视为老混凝土处理。布置冷却水管布置冷却水管.砼配合比设计砼配合比设计 普通混凝土是由水泥、砂、石和水组成，普通混凝土是由水泥、砂、石和水组成，它们之间的数量关系直接影响着混凝土的它们之间的数量关系直接影响着混凝土的拌合物的和易性、强度及耐久性。拌合物的和易性、强度及耐久性。如何确定各如何确定各材料间数量材料间数量关系？关系？1.1.定义：定义：是指混凝土各组成材料之间的数量关系。是指混凝土各组成材料

60、之间的数量关系。2.2.表示方法：表示方法：1)1)单位体积混凝土内各项材料的用量，单位体积混凝土内各项材料的用量，如：如：m mc c=270.0=270.0； m ms s=706.1kg=706.1kg； m mg g=1255.3=1255.3；m mw w=180=180。2)2)单位体积内各项材料用量的比值。单位体积内各项材料用量的比值。如：水泥：砂子：石子如：水泥：砂子：石子=1=1：2.32.3：4.04.0，W/C=0.63W/C=0.63一、普通混凝土配合比设计的表示方法一、普通混凝土配合比设计的表示方法二、混凝土配合比设计的基本要求二、混凝土配合比设计的基本要求 混凝土配