PPT建筑材料课件10

第二节混混凝土土的强度度1混凝土的的强度与与强度等等级（１）抗压强强度标准和强强度等级值①立方体抗压压强度（fcu）按照标准的制制作方法制成成边长为150ｍｍ的正立方体试试件，在标准准养护条件（（温度２０士士2°Ｃ，相对湿度度95％以上）下，，养护至28ｄ龄期，按照标标准的测定方方法测定其抗压强度值，称为为混凝土立方方体抗压强度度”（以fcu表示,以Ｎ／ｍｍ2即ＭＰa）测定混凝土立立方体试件抗抗压强度，也也可以按粗骨骨料最大粒径径的尺寸而选选用不同的试试件尺寸。但但在计算其抗抗压强度时，，应乘以换算算系数，以得得到相当于标标准试件的试试验结果。（对于边长为为100ｍｍ的立方体体试件，换算算系数为0.95；边长为200ｍｍ的立方体体试件，换算算系数为1.05）。②立方体试件件抗压强度标标准值（fcu，k）立方体抗压强强度（fcu）只是一组混混凝土试件抗抗压强度的算算术平均值，，并未涉及数数理统计和保保证率的概念念。而立方体体抗压强度标标准值（fcu,,k）是按数理统统计方法确定定，具有不低低于９５％保保证率的立方方体抗压强度度。③强度等级混凝土的“强强度等级”是是根据“立方方体抗压强度度标准值”来来确定的。我我国现行规范范（GB/T50081———2002）规定，普通通混凝土按立立方体抗压强强度标准值划划分为：Ｃ10、Ｃ15、C20、C25、C30、C40、C45、C50、C55等强度等级。。(2)轴心抗压强度度（fcp）

为了使测测得的混凝土土强度接近于于混凝土结构构的实际情况况，在钢筋混混凝土结构计计算中，计算算轴心受压构构件（例如柱柱子、衍架的的腹杆等）时时，都是采用用混凝土的轴轴心抗压强度度作为依据。。

我国现行行标准（ＧＢＢ/T50081——2002）规定，测定定轴心抗压强强度采用１１５０×１５０×３００ｍｍ棱棱柱体作为标标准试件。试试验证明，棱棱柱体强度与与立方体强度度的比值为0.7～0.8。(3)劈裂抗拉强度度（fts）我我国国现行标准规规定，采用标标准试件１５５０ｍｍ立方方体，按规定定的劈裂抗拉拉试验装置测测得的强度为为劈裂抗拉强强度，简称劈劈拉强度fts混凝土劈裂抗抗拉强度应按按下式计算：：式中fts——混凝土劈裂抗抗拉强度，MPa；F——破坏荷载，ＮＮ；ＡＡ——试件劈裂面面面积，mm2。(4)混凝土抗弯强强度(fcf)道路路面或机机场跑道用混混凝土，是以以抗弯强度（（或称抗折强强度）为主要要设计指标。。水泥混凝凝土的抗弯强强度试验是以以标准方法制制备成150mm××150mm×550mm的梁形试件，，在标准条件件下养护２８８ｄ后，按三三分点加荷，，测定其抗弯弯强度（fcf），按下式计计算：式中fcf——混凝土抗弯强强度，ＭＰ；；F——破坏荷载，ＮＮ；ＬＬ——支座间距，mm；ｂｂ——试件截面宽度度，mm；ｈｈ——试件截面高度度，mm；如如为跨中单单点加荷得到到的抗折强度度，按断裂力力学推导应乘乘以折算系数数0.85。2影响混凝土强强度的因素影响混凝土强强度的主要因因素有：（1）水泥强度与与水灰比水泥是混凝土土中的活性组组分，其强度度大小直接影影响着混凝土土强度的高低低。在配合比比相同的条件件下，所用的的水泥标号越高高，制成的混凝土强度也也越高。当用同一品品种同一标号号的水泥时，，混凝土的强强度主要取决决于水灰比。。因为水泥水水化时所需的的结合水，一一般只占水泥泥重量的２３３％左右，但但在拌制混凝凝土混合物时时，为了获得得必要的流动动性，常需用用较多的水（（约占水泥重重量的４０～～７０％）。。混凝土硬化化后，多余的的水分蒸发或或残存在混凝凝土中，形成成毛细管、气气孔或水泡，，它们减少了了混凝土的有有效断面，并并可能在受力力时于气孔或或水泡周围产产生应力集中中，使混凝土土强度下降。。在保证施工质质量的条件下下，水灰比愈愈小，混凝土土的强度就愈愈高。但是，，如果水灰比比太小，拌合合物过于干涩涩，在一定的的施工条件下下，无法保证证浇灌质量，，混凝土中将将出现较多的的蜂窝、孔洞洞，也将显著著降低混凝土土的强度和耐耐久性。试验验证明，混凝凝土强度，随随水灰比增大大而降低，呈呈曲线关系，，而混凝土强强度与灰水比比呈直线关系系（图6－8）。图6－8混凝土强度与与水灰比及灰灰水比的关系系

（ａａ）强度与水水灰比的关系系；（ｂ）强度与与灰水比的关关系水泥石与骨料料的粘结情况况与骨料种类类和骨料表面面性质有关，，表面粗糙的的碎石比表面面光滑的卵石石（砾石）的的粘结力大，，硅质集料与与钙质集料也也有分别。在在其他条件相相同的情况下下，碎石混凝凝土的强度比比卵石混凝土土的强度高。。

根据大量量试验建立的的混凝土强度公式：式中fcu,0———混凝土28天抗压强度,ＭＰa；fce——水泥的实际强强度,ＭＰa；ＣＣ／／Ｗ——灰水比；ＣＣ——每立方米混凝凝土中水泥用用量,kg;ｗ——每立方米混凝凝土中用水量量,kg。αa,αb为回归系数，，与骨料品种种、水泥品种种有关，其数数值可通过试试验求得。《普通混凝土配配合比设计规规程》（JGJ55——2000）提供的αa、αb经验值为：采采用碎石：αa=0.46αb＝0.07采用卵石：αa=0.48αb=0.33（2）养护的温温度和湿度度混凝土强度度的增长，，是水泥的的水化、凝凝结和硬化化的过程，，必须在一一定的温度度和湿度条条件下进行行。在保证证足够湿度度情况下，，不同养护护温度，其其结果也不不相同。温温度高，水水泥凝结硬硬化速度快快，早期强强度高，所所以在混凝凝土制品厂厂常采用蒸汽养护的方法提高高构件的早早期强度，，以提高模模板和场地地周转率。。低温时水水泥混凝土土硬化比较较缓慢，当当温度低至至0°Ｃ以下时，，硬化不但但停止，且且具有冰冻冻破坏的危危险。水泥泥的水化必必须在有水水的条件下下进行，因因此，混凝凝土浇筑完完毕后，必必须加强养养护，保持持适当的温温度和湿度度，以保证证混凝土不不断地凝结结硬化。（3）龄期在正常养护护条件下，，混凝土强强度的增长长遵循水泥泥水化历程程规律，即即随着龄期期时间的延延长，强度度也随之增增长。最初初７～１４４ｄ内，强强度增长较较快，２８８ｄ以后增增长较慢。。但只要温温湿度适宜宜，其强度度仍随龄期期增长。普普通水泥泥制成的混混凝土，在在标准养护护条件下，，其强度的的发展，大大致与其龄龄期的对数数成正比（（龄期不小小于三天））式中fn——nd龄期混凝土土的抗压程程度,MPa；ｆｆ28——28ｄ龄期混凝凝土的抗压压强度,MPa；lgｎ、lg28——ｎ（ｎ不小小于3）和28的常用对数数。实际工程中中利用混凝凝土的成熟度来估算混凝凝土强度也也是一种有有效的方法法。混凝土土的成熟度度是指混凝凝土所经历历的时间和和温度的乘乘积的总和和，单位为为h·℃。当混凝土土的初始温温度在某一一范围内，，并且在所所经历的时时间内不发发生干燥失失水的情况况下，混凝凝土强度和和成熟度的的对数成线线性关系。。（4）施工质量量施工质量的的好坏对混混凝土强度度有非常重重要的影响响。施工质质量包括配配料准确，，搅拌均匀匀，振捣密密实，养护护适宜等。。任何一道道工序忽视视了规范管管理和操作作，都会导导致混凝土土强度的降降低。(5)试验条件试验条件对对混凝土强强度的测定定也有直接接影响。如如试件尺寸寸，表面的的平整度，，加荷速度度以及温湿湿度等，测测定时，要要严格遵照照试验规程程的要求进进行，保证证试验的准准确性。3提高混凝土土强度的措措施（1）选用高强强度水泥和和低水灰比比水泥是混凝凝土中的活活性组分，，在相同的的配合比情情况下，所所用水泥的的强度等级级越高，混混凝土的强强度越高。。水灰比是是影响混凝凝土程度的的重要因素素，试验证证明，水灰灰比增加１１％，则则混凝土强强度将下降降５％，在在满足施工工和易性和和混凝土耐耐久性要求求条件下，，尽可能降降低水灰比比和提高水水泥强度，，这对提高高混凝土的的强度是十十分有效的的。（2）掺用混凝凝土外加剂剂在混凝土中中掺入减水水剂，可减减少用水量量，提高混混凝土强度度；掺入早早强剂，可可提高混凝凝土的早期期强度。在在混凝土中中掺入矿物物外加剂（（如磨细矿矿渣、粉煤煤灰、硅灰灰、沸石粉粉等），可可以节约水水泥，降低低成本；减减少环境污污染，改善善混凝土诸诸多性能。。（3）采用机械械搅拌和机机械振动成成型。采用机械搅搅拌、机械械振捣的混混合料，可可使混凝土土混合料的的颗粒产生生振动，降降低水泥浆浆的粘度和和骨料的摩摩擦力，使使混凝土拌拌合物转入入液体状态态，在满足足施工和易易性要求条条件下，可可减少拌合合用水量，，降低水灰灰比。同时时，混凝土土混合物被被振捣后，，它的颗粒粒互相靠近近，并把空空气排出，，使混凝土土内部孔隙隙大大减少少，从而使使混凝土的的密实度和和强度大大大提高。（4）采用湿热热处理湿热处理可可分为蒸汽汽养护和蒸蒸压养护两两类。蒸汽汽养护就是是将成型后后的混凝土土制品放在在100℃以下的常压压蒸汽中进进行养护。。以加快混混凝土强度度发展的速速度。混凝凝土经16～20ｈ的蒸汽养养护后，其其强度即可可达到标准准养护条件件下28ｄ强度的70％～80％。蒸压养护混混凝土在175℃温度和８个个大气压的的蒸压釜中中进行养护护。主要适适用于硅酸酸盐混凝土土拌合物及及其制品。。4.混凝土的变变形性能引起混凝土土变形的因因素很多，，归纳起来来有两类：：非荷载作作用下的变变形和荷载载作用下的的变形1混凝土在非非荷载作用用下的变形形（1）化学收缩缩混混凝土土在硬化过过程中，由由于水泥水水化产物的的体积小于于反应物（（水和水泥泥）的体积积，引起混混凝土产生生收缩，称称为化学收收缩。其收收缩量是随随着混凝土土龄期的延延长而增加加，大致与与时间的对对数成正比比一般在混混凝土成型型后40ｄ内收缩量量增加较快快，以后逐逐渐趋向稳稳定。化学学收缩是不不可恢复的的，可使混混凝土内部部产生微细细裂缝。（2）塑性收缩缩混凝土成型型后尚未凝凝结硬化时时属塑性阶阶段，在此此阶段往往往由于表面面失水而产产生收缩称称为塑性收收缩。新拌拌混凝土若若表面失水水速率超过过内部水向向表面迁移移的速率时时，会造成成毛细管内内部产生负负压，因而而使浆体中中固体粒子子间产生一一定引力，，便产生了了收缩，如如果引力不不均匀作用用于混凝土土表面，则则表面将产产生裂纹。。预预防塑塑性收缩开开裂的方法法是降低混混凝土表面面失水速率率，采取防防风、降温温等措施。。最有效的的方法是凝凝结硬化前前保持混凝凝土表面的的湿润，如如在表面覆覆盖塑料膜膜、喷洒养养护剂等。。（3）干湿变形形混凝土的干干湿变形主要取决于于周围环境湿湿度的变化化，表现为为干缩湿胀胀。混凝土土在干燥空空气中存放放时，混凝凝土内部吸吸附水分蒸蒸发而引起起凝胶体失失水产生紧紧缩，以及及毛细管内内游离水分分蒸发，毛毛细管内负负压增大，，也使混凝凝土产生收收缩。如干干缩后的混混凝土再次次吸水变湿湿后，一部部分干缩变变形是可以以恢复的。。混混凝土在在水中硬化化时，体积积不变，甚甚至有轻微微膨胀。这这是由于凝凝胶体中胶胶体粒子的的吸附水膜膜增厚，胶胶体粒子间间距离增大大所致。混凝土的湿湿胀变形量量很小，一一般无破坏坏作用。但但干缩变形形对混凝土土危害较大大，干缩可可能使混凝凝土表面出出现拉应力力而导致开开裂，严重重影响混凝凝土的耐久久性。影影响混混凝土干缩缩的因素有有：水泥品品种和细度度、水泥用用量和用水水量等。火火山灰质硅硅酸盐水泥泥比普通硅硅酸盐水泥泥干缩大；；水泥越细细，收缩也也越大；水水泥用量多多，水灰比比大，收缩缩也大；混混凝土中砂砂石用量多多，收缩小小；砂石越越干净，捣捣固越好，，收缩也越越小.（4）温度变形形混凝土与其其他材料一一样，也具具有热胀冷冷缩的性质质，混凝土土的热胀冷冷缩的变形形，称为温温度变形。。混凝土温温度膨胀系系数约为1×10-5，即温度升升高1℃，每m膨胀0.01ｍｍ。温温度变形对对大体积混混凝土极为为不利。混混凝土在硬硬化初期，，水泥水化化放出较多多的热量，，而混凝土土是热的不不良导体，，散热很慢慢，使混凝凝土内部温温度升高，，但外部混混凝土温度度则随气温温下降，致致使内外温温差达50～70℃，造成内部部膨胀及外外部收缩，，使外部混混凝土产生生很大的拉拉应力，严严重时使混混凝土产生生裂缝。因此，对大大体积混凝凝土工程，，应设法降降低混凝土土的发热量量，如采用用低热水泥泥，减少水水泥用量，，采用人工工降温措施施以及对表表层混凝土土加强保温温保湿等，，以减小内内外温差，，防止裂缝缝的产生和和发展。对对纵向长长度较大的的混凝土及及钢筋混凝凝土结构，，应考虑混混凝土温度度变形所产产生的危害害，每隔一一段长度应应设置温度度伸缩缝，，以及在结结构内配置置温度钢筋筋。5混凝土在荷荷载作用下下的变形混凝土的受受压变形与与破坏特征征硬化后的混混凝土在未未施加荷载载前，由于于水泥水化化造成的化化学收缩和和物理收缩缩引起的砂砂浆体积的的变化，在在粗骨料与与砂浆界面面上产生了了拉应力，，同时混凝凝土成型后后的泌水聚聚积于粗骨骨料的下缘缘，混凝土土硬化后形形成为界面面裂缝。混混凝土受外外力作用时时，其内部部产生了拉拉应力，这这种拉应力力很容易在在具有几何何形状为楔楔形的微裂裂缝顶部形形成应力集集中，随着着拉应力的的逐渐增大大，导致微微裂缝的进进一步延伸伸、汇合、、扩大，形形成可见的的裂缝，致致使混凝土土结构丧失失连续性而而遭到完全全破坏。当用混凝土土立方体试试件进行单单轴静力受受压试验时时，混凝土土的荷载变变形曲线如如图1所示，通过过显微观察察所查明的的混凝土破破坏过程各各阶段的裂裂缝状态如如图2所示。图1混凝土的荷荷载变形曲曲线图2混凝土不同同受力破坏坏阶段的裂裂缝状态示示意图由此可见，，荷载与变变形的关系系，是内部部微裂缝发发展规律的的体现。混混凝土在外外力作用下下的变形和和破坏过程程，也就是是内部裂缝缝的发生和和发展过程程，它是一一个从量变变发展到质质变的过程程。第四节混混凝凝土的耐久久性混凝土抵抗抗环境介质质作用并长长期保持其其良好的使使用性能的的能力称为为混凝土的的耐久性。提高混凝凝土耐久性性，对于延延长结构寿寿命，减少少修复工作作量，提高高经济效益益具有重要要的意义1混凝土的抗抗渗性混凝土的抗抗渗性是指混凝土土抵抗压力力水渗透的的能力。混凝土渗水水的原因，，是由于内部部孔隙形成成连通的渗渗水孔道。。这些孔道道主要来源源于水泥浆浆中多余水水分蒸发而而留下的气气孔、水泥泥浆泌水所所产生的毛毛细管孔道道、内部的的微裂缝以以及施工振振捣不密实实产生的蜂蜂窝、孔洞洞，这些都都会导致混混凝土渗漏漏水。混凝土的抗抗渗性以抗抗渗等级来来表示。抗渗等级是是以28ｄ龄期的标标准抗渗试试件，按规规定方法试试验，以不不渗水时所所能承受的的最大水压压力来表示示，划分为为P2、P4、P6、P8、P12等等级，它它们分别表表示能抵抗抗0.2、0.4、0.6、0.8、1.2MPa的水压力而而不渗透。。混混凝土土的抗渗性性与水灰比比有密切关关系，还与与水泥品种种、骨料级级配、施工工质量、养养护条件以以及是否掺掺外加剂、、掺合料有有关。2混凝土的抗抗冻性混混凝土的抗抗冻性是指混凝土土在水饱和和状态下，，能经受多多次冻融循循环作用而而不破坏，，同时也不不严重降低低强度的性性能。混混凝土抗冻冻性一般以以抗冻等级级表示。抗抗冻等级是是采用龄期期28ｄ的试块在在吸水饱和和后，承受受反复冻融融循环，以以抗压强度度下降不超超过25％，而且质质量损失不不超过５５％时所能能承受的最最大冻融循循环次数来来确定的。。ＧＢＪ50164—92将混凝土划划分为以下下抗冻等级级：Ｆ10、F15、F25、F50、F150、F200、F250、F300等九个等级级，分别表表示混凝土土能够承受受反复冻融融循环次数数为10、25、25、50、100、150、200、250和300次。混凝土受冻冻融作用破破坏的原因因，是混凝凝土内部的的孔隙水在在负温下结结冰后体积积膨胀造成成的静水压压力，因冷冷冻水蒸汽汽压的差别别推动未冻冻水向冻结结区的迁移移造成的渗渗透压力，，当这两种种压力所产产生的内应应力超过混混凝土抗拉拉强度时，，混凝土就就会产生裂裂缝，多次次冻融使裂裂缝不断扩扩展直至破破坏。影响混凝土土抗冻性的的因素有：：

（１））混凝土强强度愈高，，抵抗冻融融破坏的能能力越强，，抗冻性越越好。（（２）混凝凝土密实度度、混凝土土孔隙构造造及数量。。密实度越越小，开口口孔隙愈多多，水分愈愈易渗入，，静水压力力越大，抗抗冻性越差差。

（３３）混凝土土孔隙充水水程度。饱饱水程度愈愈高，冻结结后产生的的冻胀作用用就大，抗抗冻性越差差。

（４４）水灰比比。水灰比比与孔隙率率成正比，，水灰比越越大，且开开口孔隙率率大，抗冻冻性越差。。

（５））外加剂。。在混凝土土中掺入引引气剂，可可在水泥石石中形成无无数细小、、均匀的气气泡，使之之成为压力力水进出的的“水库””，使静水水压力和渗渗透压力得得以释放，，对冰冻破破坏起到很很好的缓冲冲作用。适适宜的引气气量以４％％～６％为为宜。3抗侵侵蚀蚀性性抗侵侵蚀蚀性性是是指指混混凝凝土土在在含含有有侵侵蚀蚀性性介介质质环环境境中中遭遭受受到到化化学学侵侵蚀蚀、、物物理理作作用用不不破破坏坏的的能能力力。。混混凝凝土土的的抗抗侵侵蚀蚀性性主主要要取取决