混凝土基本知识（PPT102页）

1、第4章 混凝土（Concrete）第一节 概 述一、混凝土的特点 砼 优点： 1、成型性好；2、协调性好； 3、耐久性好；4、适用性好； 5、经济性好。 缺点：抗拉强度低；自重大；受拉时 变形能力小，易开裂等。二、混凝土的分类1、按表观密度大小分类： 重混凝土： 02600 kg/m3 普通混凝土: 0= 19502600 kg/m3 轻混凝土： 01950 kg/m3 2、按用途分类： 结构混凝土、道路混凝土、大体积混凝土、耐热混凝土、耐水混凝土、喷射混凝土、聚合物混凝土等三、对混凝土的基本要求 具有与施工条件相适应的和易性； 具有符合设计要求的强度； 具有与环境相适应的耐久性； 在保证混凝

2、土质量的前提下，具有 经济性第二节 混凝土的组成材料一、各种组成材料的作用水泥+水水泥浆：填充砂石空隙，起 润滑作用，使混凝土具有流动性 水泥凝结硬化，起胶凝作用砂、石（骨料）：节约水泥、承受荷载、 抵抗收缩，起骨架作用混凝土的结构轻集料水泥混凝土二、组成材料的技术要求1、水泥：合理选择品种和强度等级。2、拌和与养护用水：优先选用符合国家 标准规定的饮用水。3、细骨料砂 泥、泥块及有害杂质： 颗粒形状及表面特征： 粗细程度和颗粒级配： 在配制混凝土的时候，为了获得高的强度，同时又节约水泥，希望骨料的总表面积和孔隙率都小。 粗细程度：平均粗细程度； 颗粒级配：颗粒大小的搭配情况。级配不良的砂级配

3、良好的砂筛析法测定细骨料的粗细程度及颗粒级配筛孔尺寸 分计筛余量 分计筛余 累计筛余 /mm mi /g ai /% Ai /% 5 m1 a1 A1= a1 2.5 m2 a2 A2= A1+a2 1.25 m3 a3 A3= A2+a3 0.63 m4 a4 A4= A3+a4 0.315 m5 a5 A5= A4+a5 0.16 m6 a6 A6= A5+a6 判断砂的粗细程度细度模数f表示砂的颗粒级配级配区 、 4、粗骨料石泥、泥块及有害杂质：颗粒形状及表面特征：最大粒径和颗粒级配： Dmax1/4最小截面尺寸； Dmax3/4钢筋净距。 强度和坚固性 卵石 碎石粘土陶粒集料的含水状态

4、 a）完全干燥状态； b）气干状态； c）饱和面干状态 d）表面润湿状态 a） b） c） d） a）完全干燥状态； b）气干状态； c）饱和面干状态 d）表面润湿状态5、外加剂 凡在混凝土拌制过程中加入的，能显著改善混凝土性能的物质。分类：减水剂引气剂早强剂缓凝剂阻锈剂养护剂防冻剂（1）减水剂 减少砼拌和物用水量的外加剂。 常用的减水剂： 木钙类； 萘系； 水溶性树脂系；糖蜜系 减水率WR(W0-W1)/W0100%其中：W0 原混凝土用水量； W1 坍落度相同时掺减水剂混凝土 的用水量 减水剂的作用效果： 减水率WR 10% 普通型 WR = 1030%高 效 早强作用早强混凝土； 增强作

5、用高强混凝土(HSC)； 增流作用泵送混凝土； 节约水泥节约15%的水泥。 表面活性剂分子 水泥浆的絮凝结构 减水剂的作用 减水剂的作用机理：表面活性剂的作用： 降低了水泥颗粒的表面能，使之易 于分散； 破坏絮凝结构，释放自由水； 润滑作用； 降低界面张力；改善孔结构，提高密实度。（2）引气剂：在混凝土拌和时加入的，靠降低表面张力而使混凝土中混入大量微小球型气泡的化学物质。 搅拌时混入气泡 气泡凝聚逸出 有引气剂的气泡常用的引气剂松香热聚物120/000 皂角素0.52%烷基系列2%引气剂的作用：改善混凝土的和易性； 降低混凝土的强度； 提高抗冻性、抗渗性。掺引气剂混凝土的抗冻作用机理： 改善

6、混凝土的孔隙结构； 微小球型气泡很难吸水饱和。 缓解毛细孔水结冰的静水压力。（3）防冻剂 防冻剂的合理组分： 减水组分UNF-5,FDN,SN-,M,H; 早强组分NaCl,CaCl2 ,K2SO4 , Na2SO4 引气组分：松香热聚物 防冻组分NaCl,CaCl2 , , NH2 (CO) 2 阻锈组分NaNO2 。注意：防冻剂的应用问题防冻剂应用时应注意的问题： A.养护问题：虽然应用了防冻剂，但还应 进行一定的保温养护。B.腐蚀问题：NaCl,CaCl2 等具有加剧钢筋 锈蚀的可能。 C.氨气污染问题：防冻剂中的尿素，在强 碱或生物碱的作用下， 会生成氨气，污染建筑 物室内环境。 外加

7、剂的适应性与掺加方法适应性：指在相同的条件下，因水泥 不同而使用效果有较大的差 异，甚至收到完全不同的效 果。掺加方法：先掺法、同掺法、 滞水法、 后掺法第三节 混凝土的技术性质一、和易性（Workability）（一）定义：新拌混凝土适合于搅拌、运输、浇筑、振捣及密实成型的性质。 混凝土和易性=流动性+粘聚性 +保水性（二）试验评价：测定新拌混凝土的流动性，凭经验目测评定粘聚性和保水性（是否离析、分层、泌水）。 测定：混凝土坍落度(Slump)、维勃稠度自落式搅拌机强制式搅拌机混凝土Slump test 坍落度试验免振捣自流平混凝土SCC Self compacting concreteSe

8、lf compacting concrete 离析：外分层泌水泌水砂线/users/antons/Publications/BrownSchindler%20GeoDenver%202007.pdf泌水/users/antons/Publications/BrownSchindler%20GeoDenver%202007.pdf泌水/users/antons/Publications/BrownSchindler%20GeoDenver%202007.pdf接茬蜂窝砂线狗洞狗洞蜂窝砂线（三）新拌混凝土流动性的级别 1、坍落度级别 级 别 名 称 坍落度（mm） T1 低塑性混凝土 1040 T

9、2 塑性混凝土 5090 T3 流动性混凝土 100160 T4 大流动性混凝土 160 2、维勃稠度级别 级 别 名 称 坍落度（s） V0 超干硬混凝土 31 V1 特干硬混凝土 2130 V2 干硬混凝土 1120 V3 半干硬混凝土 510（四）混凝土流动性的选择原则： 在满足施工条件及保证密实成型的前提下，尽可能选择较小的流动性。根据： 截面最小尺寸、配筋的疏密程度及成型振捣方法（五）影响和易性的因素影响混凝土流动性的因素：1、水泥浆的流变性能：与水泥浆的稠度 相关2、骨料颗粒之间的内摩擦力：取决于骨 料的颗粒形状和表面状态，及骨料颗 粒表面的水泥浆层厚度。控制措施：请同学自己归纳总

10、结（五）影响混凝土工作性的因素单位用水量：水灰比：单位混凝土用水量与水泥用量的 质量比，以W/C 表示。“恒定用水量”法则：当砂、石的品种和 用量一定时，新拌混凝土的流动性 主要取决于单位用水量。砂率（含砂率）：单位混凝土用砂的质量 占砂石总量的百分比（%），以SP表示。二、强度 混凝土的强度主要取决于：1、水泥石的强度；2、界面粘结强度；3、骨料的性质。（一）混凝土受力破坏特点混凝土受力破坏过程量变到质变比例极限前：初始裂纹引发阶段 临界荷载前：稳定裂纹引发阶段极限荷载前：非稳定裂纹扩展阶段极限荷载后：连续裂纹迅速发展破坏（二）混凝土强度等级1、立方体抗压强度GB规定试件尺寸：1501501

11、50mm;标准养护：201,RH 90%,28d;2、尺寸效应规律：尺寸大，强度低；尺寸小， 强度高机理：a.环箍效应 b.缺陷效应a.环箍效应 受压力时，试件与压力机上下压板间有磨擦力作用。使得试件环箍作用而产生局部三向受压。当试件尺寸减小时，环箍作用增大，故大尺寸试件强度降低。反之亦然。 环 箍 效 应 示 意 图b.缺陷效应 材料内部有存在缺陷的可能。 裂纹尺寸由大到小依次为a1、a2、a3、a4当应力升至f1时，尺寸为a1 的裂纹失稳扩展。断裂模式可依此类推。 若试件尺寸减小，缺陷出现的几率减小,大裂纹出现可能性减小，高强度的统计平均值增加。缺陷几率示意图 实际上立方体试件尺寸的确定，

12、与骨料的最大粒径有关。粗骨料最大粒径越 大，立方体尺寸越大。粗骨料最大粒径 试件边长 强度换算系数 30mm 100mm 0.95 40mm 150mm 1 60mm 200mm 1.05不同尺寸的试件的抗压强度3、强度等级 抗压强度标准值抗压强度95%强度保证率。混凝土强度等级 C15，C20，C25，C30, C35，C40， C45，C50，C55，C60, C65, C70, C75, C80（三）影响混凝土强度的因素混凝土受力破坏形式：1、硬化水泥浆与骨料的粘结破坏；2、硬化水泥浆体发生拉伸或剪切破坏；3、骨料发生劈裂破坏。1、水泥标号和水灰比及骨料 fcu.28 = A fce (

13、C/W- B)碎石A= 0.46, B = 0.07卵石A= 0.48, B = 0.33 2、养护的温度和湿度水化3、龄期 fcu.n = fcu.28lgnlg284、试件尺寸、形状及加荷速度4、施工因素：空洞、孔隙；（四）改善、提高混凝土强度的措施 a.用高强度等级的水泥， b.采用相对较低的水灰比， c.采用高效减水剂， d.掺加优质掺和料， e.选择优质的骨料， f.加强养护， g.加强施工质量管理。（五）工程中注意的问题 注意早期和后期强度应用的问题 注意引气降低强度问题 注意低温强度增长缓慢问题 注意强度试验的误差问题 注意施工管理问题 注意强度和耐久性问题混凝土劈裂抗拉强度三、

14、混凝土耐久性（Durability）1、混凝土耐久性定义： 混凝土材料抵抗其自身和环境因素长期破坏作用的能力。2、耐久性与使用寿命 使用寿命：房屋建筑工程70年 市政道桥工程80年 纪念性建筑100年150年 世纪性建筑500年 -日本明石大桥，中国三峡大坝3、耐久性破坏形式混凝土的化学腐蚀混凝土抗渗性混凝土抗冻性（冻融循环）碳化碱骨料反应干燥收缩冲磨气蚀Freezing-thawing circles海港码头混凝土的冻融破坏原天津市中环线东风立交桥冻融循环破坏某水利工程冻融破坏照片冻融循环试验机某桥墩冻融破坏照片混凝土大坝的渗漏碳化： 碳化即为空气中的CO2与水泥石中 Ca(OH)2作用，生

15、成碳酸钙和水的反应。强碱环境在钢筋表面形成钝化膜碳化碱度下降钝化膜破坏钢筋锈蚀 使混凝土的抗压强度稍有提高、抗 拉强度降低、抗折强度降低。影响因素： CO2浓度、湿度、水泥品种、水灰比、骨料的质量、养护、外加剂等。碱骨料反应（A.A.R） 碱骨料反应是指混凝土内水泥中的碱（Na2O、K2O）与骨料中的活性氧化硅（活性碳酸盐）反应，其产物生成碱硅酸凝胶，吸水后会产生巨大的膨胀而使混凝土开裂。亦称：混凝土骨癌。现象： 混凝土表面龟裂；无色液体泌出； 裂纹白色印迹发生条件：活性骨料 （活性硅质集料、白云石） 一定的含碱量； 40，有水控制方法： 低碱水泥； 非活性集料； 30-40粉煤灰A.A.R.碱集料反应 干燥收缩 作用机理： a.毛细管压力 P=2/r 毛细管充满水 水分蒸发后 b.表面能压力 表面吸附水时 正常粒子大小 表面干燥时吸附润湿状态粒子间距 干燥状态粒子间距4、改善、提高和控制混凝土耐久性的技术措施 a.选择适应性好的水泥品种，选择合适的水泥强度等级； b.采用较小的水灰比，保证混凝土的密实性； c.采用合适的外加剂； d.采用合适的掺和料； e.加做混凝土防腐保护层； f.保证施工