PPT建筑材料课件之混凝土详细介绍3

4.3propertiesofhardenedconcrete(硬化后混凝凝土的性能能)混凝土强度度包括抗压压强度(compressivestrength),抗拉强度(tensilestrength),抗弯强度(flexualstrength),抗剪强度(shearstrength)以及握裹钢钢筋的强度度等;其中抗压强强度最大,故工程上混混凝土主要要承受压力力.而且混凝土土的抗压强强度与其它它强度间有有一定的相相关性,可以根据抗抗压强度的的大小来估估算其它强强度值,因此混凝土土抗压强度度是最重要要的一项性性能指标.1.Compressivestrengthofconcretecube(立方体抗压压强度)国家标准GB/T50081－2002《《普通混凝土土力学性能能试验方法法标准》规定，将混混凝土拌合合物制作边边长为150mm的立方体试试件，在标标准条件（（温度20℃±2℃，相对湿度度95％以上）下下，养护到到28d龄期，测得得的抗压强强度值为混混凝土立方方体试件抗抗压强度（（简称立方方体抗压强强度），以以fcu表示。2.Strengthgradeforconcrete(混凝土强度度等级)按照国家标标准GB50010－2002《《混凝土结构构设计规范范》，混凝土强强度等级应应按立方体体抗压强度度标准值确确定。立方方体抗压强强度标准值值系指按标标准方法制制作和养护护的边长为为150mm的立方体试试件，在28d龄期用标准准试验方法法测得的具具有95％保证率的抗压强度度，以fcu，k表示。普通通混凝土划划分为十四四个强度等等级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80。混凝土土强度等等级是混混凝土结结构设计计、施工工质量控控制和工工程验收收的重要要依据。。不同的的建筑工工程及建建筑部位位需采用用不同强强度等级级的混凝凝土，一一般有一一定的选用范围围。混凝土强强度保证证率:保证率。。它是指指在混凝凝土强度度总体中中，不小小于设计计要求的的强度等等级标准准值（fcu,k）的概率率P(％)。如下图图所示，，强度正正态分布布曲线下下的面积积为概率率的总和和，等于于100％。混凝土强强度保证证率所以，强强度保证证率可按按如下方方法计算算：首先先，计算算出概率率度t，即再根据t值，由下下表查得得保证率率P(％)。不同t值的保证证率Pt0.000.500.841.001.201.281.401.60P/％50.069.280.084.188.590.091.994.5t1.6451.701.811.882.002.052.333.00P/％95.095.596.597.097.799.099.499.87工程中P(％)值可根据据统计周周期内，，混凝土土试件强强度不低低于要求求强度等等级标准准值的组组数N0与试件总总数N(N≥25)之比求得得，即：：混凝土强强度等级级选用范范围:不同的建建筑工程程，不同同的部位位常采用用不同强强度等级级的混凝凝土，在在我国混混凝土工工程目前前水平情情况下，，一般选选用范围围如下：：①①C10～C15——用于垫层层、基础础、地坪坪及受力力不大的的结构。。②②C20～C25——用于梁、、板、柱柱、楼梯梯、屋架架等普通通钢筋混混凝土结结构；③③C25～C30——用于大跨跨度结构构、要求求耐久性性高的结结构、预预制构件件等；④④C40～C45——用于预应应力钢筋筋混凝土土构件、、吊车梁梁及特种种结构等等，用于于25～30层；⑤C50～C60——用于30层至60层以上高高层建筑筑；⑥C60～C80——用于高层层建筑，，采用高高性能混混凝土；；⑦C80～C120——采用超高高强混凝凝土于高高层建筑筑。将来来可能推推广使用用高达C130以上的混混凝土。。(环箍效应应)3.Axialcompressivestrength(轴心抗压压强度)混凝土的的立方体体抗压强强度只是是评定强强度等级级的一个个标志，，它不能能直接用用来作为为结构设设计的依依据。为为了符合合工程实实际，在在结构设设计中混混凝土受受压构件件的计算算采用混混凝土的的轴心抗抗压强度度。轴心心抗压强强度设计计值以fc表示，轴轴心抗压压强度标标准值以以fck表示。轴轴心抗压压强度的的测定采采用150mm×150mm×300mm棱柱体作作为标准准试件。。试验表表明，轴轴心抗压压强度fc比同截面面的立方方体强度度值fcu小，棱柱柱体试件件高宽比比越大，，轴心抗抗压强度度越小，，但当h/a达到一定定值后，，强度就就不再降降低。但但是过高高的试件件在破坏坏前由于于失稳产产生较大大的附加加偏心，，又会降降低其抗抗压的试试验强度度值。试试验表明明：在立立方抗压压强度fck=10～55(MPa)的范范围围内内，，轴轴心心抗抗压压强强度度fc与fck之比比约约为为0.70～0.80。4.Axialtensilestrength(劈裂裂抗抗拉拉强强度度)混凝凝土土是是一一种种脆脆性性材材料料，，在在受受拉拉时时很很小小的的变变形形就就要要开开裂裂，，它它在在断断裂裂前前没没有有残残余余变变形形。。混混凝凝土土的的抗抗拉拉强强度度只只有有抗抗压压强强度度的的1/10～1/20，且且随随着着混混凝凝土土强强度度等等级级的的提提高高，，比比值值降降低低。。混混凝凝土土在在工工作作时时一一般般不不依依靠靠其其抗抗拉拉强强度度。。但但抗抗拉拉强强度度对对于于抗抗开开裂裂性性有有重重要要意意义义，，在在结结构构设设计计中中抗抗拉拉强强度度是是确确定定混混凝凝土土抗抗裂裂能能力力的的重重要要指指标标。。有有时时也也用用它它来来间间接接衡衡量量混混凝凝土土与与钢钢筋筋的的粘粘结结强强度度等等。。混凝凝土土抗抗拉拉强强度度采采用用立立方方体体劈劈裂裂抗抗拉拉试试验验来来测测定定，，称称为为劈劈裂裂抗抗拉拉强强度度fts。该该方方法法的的原原理理是是在在试试件件的的两两个个相相对对表表面面的的中中线线上上，，作作用用着着均均匀匀分分布布的的压压力力，，这这样样就就能能够够在在外外力力作作用用的的竖竖向向平平面面内内产产生生均均布布拉拉伸伸应应力力（（下下图图所所示示））混凝凝土土劈劈裂裂抗抗拉拉试试验验示示意意图图1-上压压板板2-下压压板板3-垫层层4-垫条条混凝凝土土劈劈裂裂抗抗拉拉强强度度应应按按下下式式计计算算：：式中中fts———混凝凝土土劈劈裂裂抗抗拉拉强强度度，，MPa；P———破坏坏荷荷载载，，N；A———试件件劈劈裂裂面面面面积积，，mm2。混混凝凝土土轴轴心心抗抗拉拉强强度度ft可按按劈劈裂裂抗抗拉拉强强度度fts换算算得得到到，，换换算算系系数数可可由由试试验验确确定定。。5.Themainlyinfluencingfactoronconcretestrength(影响响混混凝凝土土强强度度的的因因素素)混凝凝土土的的强度度是指指混混凝凝土土试试件件达达到到破破坏坏极极限限的的应应力力最最大大值值。。混混凝凝土土所所受受应应力力超超过过其其强强度度时时，，混混凝凝土土将将产产生生裂裂缝缝而而破破坏坏。。混混凝凝土土的的破破坏坏过过程程可可分分为为四个个阶阶段段。通过过显显微微镜镜观观察察，，混混凝凝土土内内部部裂裂缝缝的的发发展展可可分分为为四四个个阶阶段段。。①①第第Ⅰ阶段段：：荷荷载载约约为为极极限限荷荷载载的的30％以以内内，，界界面面裂裂缝缝无无显显著著变变化化，，荷荷载载与与变变形形呈呈直直线线关关系系。。②②第第Ⅱ阶段段：：荷荷载载超超过过比比例例极极限限，，界界面面裂裂缝缝的的数数量量、、宽宽度度、、长长度度不不断断增增加加，，界界面面借借摩摩擦擦阻阻力力继继续续承承担担荷荷载载，，但但尚尚无无明明显显砂砂浆浆裂裂缝缝出出现现。。此此时时变变形形的的增增长长率率大大于于荷荷载载的的增增长长率率，，荷荷载载与与变变形形间间不不再再是是线线性性关关系系。。③③第第Ⅲ阶段段：：荷荷载载超超过过临临界界荷荷载载（（极极限限荷荷载载的的70％～～80％））后后裂裂缝缝继继续续开开展展，，开开始始出出现现砂砂浆浆裂裂缝缝，，部部分分界界面面裂裂缝缝连连接接成成为为连连续续裂裂缝缝，，变变形形增增长长率率进进一一步步加加大大，，曲曲线线明明显显弯弯向向变变形形横横坐坐标标轴轴。。④④第第Ⅳ阶段段：：达达到到极极限限荷荷载载C点以以后后，，连连续续裂裂缝缝急急速速地地发发展展，，混混凝凝土土的的承承载载能能力力下下降降，，变变形形自自动动增增大大直直至至完完全全破破坏坏，，曲曲线线斜斜率率变变成成负负值值。。影响响混混凝凝土土强强度度的的因因素素很很多多。。可可从从原材材料料因因素素、生产产工工艺艺因因素素及实验验因因素素三方方面面讨讨论论。。(1)Rawmaterials(原材材料料因因素素)A.Strengthofcement(水泥泥强强度度)水泥泥强强度度的的大大小小直直接接影影响响混混凝凝土土强强度度的的高高低低。。在在配配合合比比相相同同的的条条件件下下，，所所用用的的水水泥泥强强度度等等级级越越高高，，制制成成的的混混凝凝土土强强度度也也越越高高。。试试验验证证明明，，混混凝凝土土的的强强度度与与水水泥泥的的强强度度成成正正比比关关系系。。B.Water/cementratio(水灰灰比比)当用用同同一一种种水水泥泥（（品品种种及及强强度度相相同同））时时，，混混凝凝土土的的强强度度主主要要决决定定于于水水灰灰比比。。因因为为水水泥泥水水化化时时所所需需的的结结合合水水，，一一般般只只占占水水泥泥质质量量的的23％左左右右，，但但在在拌拌制制混混凝凝土土拌拌合合物物时时，，为为了了获获得得必必要要的的流流动动性性，，实实验验加加水水量量约约为为水水泥泥质质量量的的40％～70％，即即采用用较大大的水水灰比比。当当混凝凝土硬硬化后后，多多余的的水分分或残残留在在混凝凝土中中形成成水泡泡，或或蒸发发后形形成气气孔，，使得得混凝凝土内内部形形成各各种不不同尺尺寸的的孔隙隙，这这些孔孔隙削削弱了了混凝凝土抵抵抗外外力的的能力力。因因此，，满足足和易易性要要求的的混凝凝土，，在水水泥强强度等等级相相同的的情况况下，，水灰灰比越越小，，水泥泥石的的强度度越高高，与与骨料料粘结结力也也越大大，混混凝土土的强强度就就越高高。如如果加加水太太少（（水灰灰比太太小）），拌拌合物物过于于干硬硬，在在一定定的捣捣实成成型条条件下下，无无法保保证浇浇灌质质量，，混凝凝土中中将出出现较较多的的蜂窝窝、孔孔洞，，强度度也将将下降降。试验验证明明，混混凝土土强度度，随随水灰灰比的的增大大而降降低，，呈曲曲线关关系；；而混混凝土土强度度和灰灰水比比呈直直线关关系。。C.Category,quality,quantityofaggregate(骨料的种种类、质质量和数数量)

水泥石与与骨料的的粘结力力除了受受水泥石石强度的的影响外外，还与与骨料（（尤其是是粗骨料料）的表表面状况况有关。。碎石表表面粗糙糙，粘结结力比较较大，卵卵石表面面光滑，，粘结力力比较小小。因而而在水泥泥强度等等级和水水灰比相相同的条条件下，，碎石混混凝土的的强度往往往高于于卵石混混凝土。。

当粗骨骨料级配配良好，，用量及及砂率适适当，能能组成密密集的骨骨架使水水泥浆数数量相对对减小，，骨料的的骨架作作用充分分，也会会使混凝凝土强度度有所提提高。大量实验验表明，，混凝土土强度与与水灰比比、水泥泥强度等等级等因因素之间间保持近近似恒定定的关系系。一般般采用下下面直线线型的经经验公式式来表示示：式中C/W——灰水比（（水泥与与水质量量比）；；

fcu——混凝土28d抗压强度度，MPa；

fce——水泥的28d抗压强度度实测值值，MPa.

αa、αb——回归系数数，与骨料料的品种种、水泥泥品种等等因素有有关。上面的经经验公式式,一般只适适用于流流动性混混凝土和和低流动动性混凝凝土,对于干硬的混凝凝土则不不适用.利用经验验公式,可进行下下面两个个问题的的估算:Ⅰ.根据所用用水泥强强度和水水灰比来来估算所所配制混混凝土的的强度;Ⅱ.根据水泥泥强度和和要求的的混凝土土强度等等级来计计算应采采用的水水灰比.一般水泥泥厂为了了保证水水泥的出出厂强度度等级，，其实际际抗压强强度往往往比其强强度等级级高。当当无水泥泥28d抗压强度度实测值值时，用用水泥强强度等级级（fce,g）代入式式中，并并乘以水水泥强度度等级富富余系数数（γc），即fce=γc·fce,g，γc值应按统统计资料料确定。。回归系数数应根根据工程程所使用用的水泥泥、骨料料，通过过试验由由建立的的水灰比比与混凝凝土强度度关系式式确定；；当不具具备上述述试验统统计资料料时，其其回归系系数可按按下表选选用:回归系数数选用表表系数碎石卵石αa0.460.48αb0.070.33对于C60以上等级级的混凝凝土，灰灰水比（（胶水比比）与抗抗压强度度之间的的线性关关系不够够明显，，不宜简简单套用用混凝土土强度计计算公式式.[例]已知某混混凝土所所用水泥泥强度为为36.4MPa，水灰比比0.45，碎石。。试估算算该混凝凝土28天强度值值。[解]因为：W/C=0.45所以C/W=1/0.45=2.22碎石：αa=0.46，αb=0.07代入混凝凝土强度度公式有有：fcu=0.46×36.4(2.22-0.07)=36.0(MPa)

答：估计计该混凝凝土28天强度值值为36.0MPa。D.Admixtureandadditive(外加剂和和掺合料料)

混凝土中中加入外外加剂可可按要求求改变混混凝土的的强度及及强度发发展规律律，如掺掺入减水水剂可减减少拌合合用水量量，提高高混凝土土强度；；如掺入入早强剂剂可提高高混凝土土早期强强度，但但对其后后期强度度发展无无明显影影响。超超细的掺掺合料可可配制高高性能、、超高强强度的混混凝土。。(2)Manufacturaltechnicsfactor(生产工艺艺因素)这里所指指的生产产工艺因因素包括括混凝土土生产过过程中涉涉及到的的施工（（搅拌、、捣实））、养护护条件、、养护时时间等因因素。如如果这些些因素控控制不当当，会对对混凝土土强度产产生严重重影响。。A.Constructionalcondition—stirorvibration(施工条件——搅拌与振捣)在施工过程中中，必须将混混凝土拌合物物搅拌均匀，，浇注后必须须捣固密实，，才能使混凝凝土有达到预预期强度的可可能。机械搅搅拌和捣实的的力度比人力力要强，因而而，采用机械械搅拌比人工工搅拌的拌合合物更均匀，，采用机械捣捣实比人工捣捣实的混凝土土更密实。强强力的机械捣捣实可适用于于更低水灰比比的混凝土拌拌合物，获得得更高的强度度。下图中虚虚线部分显示示在低水灰比比时机械捣实实比人工捣实实有更高的强强度.改进施工工艺艺可提高混凝凝土强度，如如采用分次投投料搅拌工艺艺；采用高速速搅拌工艺；；采用高频或或多频振捣器器；采用二次次振捣工艺等等都会有效地地提高混凝土土强度。混凝土强度与与水灰比及灰灰水比的关系系（a）强度与水灰灰比的关系（（b）强度与灰水水比的关系B.Curingcondition(养护条件)

混凝土的养护护条件主要指指所处的环境境温度和湿度度，它们是通通过影响水泥泥水化过程而而影响混凝土土强度。混凝凝土一般的养护方式有四种。养护环境境温度高，水水泥水化速度度加快，混凝凝土早期强度度高；反之亦亦然。若温度度在冰点以下下，不但水泥泥水化停止，，而且有可能能因冰冻导致致混凝土结构构疏松，强度度严重降低，，尤其是早期期混凝土应特特别加强防冻冻措施。为加加快水泥的水水化速度，可可采用湿热养养护的方法，，即蒸汽养护护或蒸压养护护。

湿湿度通常指的的是空气相对对湿度。相对对湿度低，混混凝土中的水水份挥发快，，混凝土因缺缺水而停止水水化，强度发发展受阻。另另一方面，混混凝土在强度度较低时失水水过快，极易易引起干缩，，影响混凝土土耐久性。一一般在混凝土土浇筑完毕后后12h内应开始对混混凝土加以覆覆盖或浇水。。对硅酸盐水水泥、普通水水泥和矿渣水水泥配制的混混凝土浇水养养护不得少于于7天；使用粉煤煤灰水泥和火火山灰水泥，，或掺有缓凝凝剂、膨胀剂剂、或有防水水抗渗要求的的混凝土浇水水养护不得少少于14天。养护条件对混混凝土强度的的影响:养护温度较低低，早期强度度较低；反之之，温度较高高，早期强度度较高，但对对后期强度有有不利影响。。另外潮湿的的环境有利于于水泥水化，，有利于强度度，故混凝土土需潮湿环境境养护。混凝土有有四种养护方方式：

Ⅰ.标准养护——是指将混凝土土制品在温度度为20±3℃，相当湿度大大于90％的标准条件件下进行的养养护。评定强强度等级时需需采用该养护护条件。Ⅱ.自然养护——是指对在自然然条件（或气气候条件）下下的混凝土制制品适当的采采取一定的保保温、保湿措措施，并定时时定量向混凝凝土浇水，保保证混凝土材材料强度能正正常发展的一一种养护方式式。

Ⅲ.蒸汽养护——是将混凝土材材料在小于100℃的高温水蒸汽汽中进行的一一种养护。蒸蒸汽养护可提提高混凝土的的早期强度，，缩短养护时时间。

Ⅳ.压蒸养护——是将混凝土材材料在8～16大气压下，175～203℃的水蒸汽中进进行的一种养养护。压蒸养养护可大大提提高混凝土材材料的早期强强度。但压蒸蒸、养护需要要的蒸压釜设设备比较庞大大。仅在生产产硅酸盐混凝凝土制品时应应用。C.Age(龄期)

龄期是指混凝土在在正常养护条条件下所经历历的时间。在在正常养护条条件下，混凝凝土强度将随随着龄期的增增长而增长。。最初7～14d内，强度增长长较快，以后后逐渐缓慢。。但在有水的的情况下，龄龄期延续很久久其强度仍有有所增长。普通通水泥制成的的混凝土，在在标准条件养养护下，龄期期不小于3d的混凝土强度度发展大致与与其龄期的对对数成正比关关系。因而在在一定条件下下养护的混凝凝土，可按下下式根据某一一龄期的强度度推算另一龄龄期的强度。。式中fn、fa——龄期分别为n天和a天的混凝土抗抗压强度，n、a——养护龄期（d）,a>3，n>3。(3)Testingfactor(实验因素)在进行混凝土土强度试验时时，试件尺寸寸、形状、表表面状态、含含水率以及实实验加荷速度度等实验因素素都会影响到到混凝土强度度实验的测试试结果。A.shapeandsizeofsample(试件形状尺寸寸)

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试件件的尺寸。但但是试件尺寸寸不同、形状状不同，会影影响试件的抗抗压强度测定定结果。因为为混凝土试件件在压力机上上受压时，在在沿加荷方向向发生纵向变变形的同时，，也按泊松比比效应产生横横向膨胀。而而钢制压板的的横向膨胀较较混凝土小，，因而在压板板与混凝土试试件受压面形形成磨擦力，，对试件的横横向膨胀起着着约束作用，，这种约束作作用称为“环箍效应”。“环箍效应”对混凝土抗压压强度有提高高作用。离压压板越远，“环箍效应”小，在距离试试件受压面约约0.866α（α为试件边长））范围外这种种效应消失，，这种破坏后后的试件形状状如下图所示示。在进行强度试试验时，试件件尺寸越大，，测得的强度度值越低。这这包括两方面面的原因：一一是“环箍效应”；二是由于大大试件内存在在的孔隙、、裂缝和局部部较差等缺陷陷的机率大，，从而降低了了材料的强度度。

国国家标准GBJ107-87《《混凝土强度检检验评定标准准》规定边长为150mm的立方体试件件为标准试件件。当采用非非标准尺寸试试件时，应将将其抗压强度度折算为标准准试件抗压强强度。折算系系数需按下表表的规定。混凝土受压破破坏混凝土抗压强强度试块允许许最小尺寸表表骨料最大颗粒直径（mm）换算系数试块尺寸（mm）31.50.95100×100×100（非标准试块）401.00150×150×150（标准试块）601.05200×200×200（非标准试块）B.Surfacestate(表面状态)

当混凝土受压压面非常光滑滑时（如有油油脂），由于于压板与试件件表面的磨擦擦力减小，使使环箍效应减减小，试件将将出现垂直裂裂纹而破坏，，测得的混凝凝土强度值较较低。

C.Watercontent(含水程度)

混凝土试件含含水率越高，，其强度越低低。

D.Forcingspeed(加荷速度)

在进行混凝土土试件抗压试试验时，如果果加荷速度过过快，材料裂裂纹扩展的速速度慢于荷载载增加速度，，造成测得的的强度值偏高高。因此在进进行混凝土立立方体抗压强强度试验时，，应按规定的的加荷速度进进行。

综上所述，，通过对混凝凝土强度影响响因素的分析析，提高混凝凝土强度的措措施有：采用用强度等级高高的水泥；采采用低水灰比比；采用有害害杂质少、级级配良好、颗颗粒适当的骨骨料和合理的的砂率；采用用合理的机械械搅拌、振捣捣工艺；保持持合理的养护护温度和一定定的湿度，可可能的情况下下采用湿热养养护；掺入合合适的混凝土土外加剂和掺掺合料。提高混凝土强强度的措施主主要包括：（1）选用高强度度水泥和早强强型水泥；（2）采用低水灰灰比和浆集比比；（3）掺加混凝土土外加剂和掺掺合料；（4）采用湿热处处理（如蒸汽汽养护和蒸压压养护）；（5）采用机械搅搅拌和振捣等等。二、混凝土的的变形性能混凝土拌合物硬化混凝土具有流动性、可塑性具有一定的外形、强度，承受外力作用水泥的水化反应、湿度、温度变化体积变化混凝土的变形形对性能的影影响混凝土在凝结结硬化过程中中的变形，以以及变形的不不均匀性——是混凝土产生生裂缝、乃至至破坏的主要要原因。混凝土变形的的种类化学收缩干湿变形温度变形受力变形自收缩1.化学收缩（水水化收缩）由水泥的水化化反应而引起起的体积收缩缩称为化学收缩。水化前（水泥+水））体系的体积水化后（水化产物））体系的体积>化学收缩的影影响化学收缩主要要发生在水泥泥浆体组分。。化学收缩不可可恢复，主要要发生在早期期，一般在40天内渐趋稳定定。化学收缩值小小于1%，对混凝土结结构没有破坏坏作用，但在在混凝土内部部会由于收缩缩而产生微裂裂缝。2.干燥收缩由于外界环境境干燥，混凝凝土内部水分分蒸发而引起起的体积收缩缩称为干燥收缩。水泥石中的孔孔隙凝胶孔——孔径范围15～20μ，是水泥凝胶胶粒子之间的的过渡空间。。毛细孔——孔径范围20μ~50μm，是硬化水泥浆浆体内没有被被凝胶体填充充的空间。气孔——孔径>50μm，混凝土在搅拌拌时带入的气气泡，或人为为引入的小气气泡。凝胶孔的特性性凝胶孔——占水泥水化生生成的凝胶体体体积的28%，与水灰比无无关。凝胶孔的孔径径很小，不影影响水泥硬化化体的强度和和渗透性，但但在干燥环境境中失去孔内内的水份时，，会引起体积积变化。毛细孔的特性性毛细孔——孔径大小及孔孔隙率取决于于水泥颗粒未未水化前的间间距大小，与与水灰比（W/C）以及水泥的水水化程度有关关。初始水灰比越越大，水泥水水化程度越小小形成的毛细细孔孔径越大大，孔隙越多多。当孔径≥50nm：降低强度和抗抗渗性；当孔径≤50nm：影响体积变化化。气孔的特性气孔——在搅拌混凝土土时带入的气气泡，或为了了改善拌合物物的和易性以以及混凝土的的抗冻性，掺掺入引气剂人人为地引入的的一定量的微微小气泡。气孔降低混凝凝土的强度，，封闭的孔隙隙能提高抗冻冻性和保温性性，而连通的的孔隙降低抗抗渗性。气孔孔径较大大，对体积变变化影响很小小。存在于水泥石石中的水分自由水毛细孔水吸附水凝胶水（层间间水）水泥石中存在在的水分示意意图水泥凝胶体不同水分对变变形性能的影影响自由水——存在于气孔中中，或凝胶体体及晶体表面面，极易蒸发发，但对体积积变化没有影影响；毛细孔水——存在于毛细孔孔中，当环境境的相对湿度度为40～50%时蒸发，使凝凝胶体受到毛毛细管压力的的作用而紧缩缩，产生体积积收缩。吸附水——在分子引力作作用下，吸附附于水泥凝胶胶粒子的表面面，当相对湿湿度下降至30%时失水，是水水泥凝胶体产产生收缩的主主要原因；凝胶水——又叫做层间水水，在水泥凝凝胶体层间通通过氢键牢固固地与其键合合，在相对湿湿度<11%时才会失去，，使结构明显显地产生收缩缩；水泥石中水分分的蒸发顺序序混凝土处于水水中或潮湿环环境下，气孔孔和毛细孔中中会充满水。。当外部环境境比较干燥时时，内部水分分按下列顺序序开始蒸发：：气孔中的自由由水——对体积影响不不大；毛细孔水——毛细孔压力引引起收缩；吸附水——胶粒之间紧密密，引起收缩缩；凝胶水——胶体变得紧密密，引起收缩缩。干缩变形及收收缩量由于内部水分分的蒸发而导导致的收缩变变形叫做干缩缩变形。干缩缩后的混凝土土如果重新吸吸水，可恢复复一部分干缩缩变形，但30～50%是不可恢复的的。水泥浆的干缩缩值通常为（（3～5)×10-4mm/mm，在结构设计中中一般取混凝凝土的干缩值值为（1.5～2.0)×10-4mm/mm（0.2mm/m）。干缩变形——混凝土产生微微裂缝的主要要原因自由收缩约束条件下的的收缩干缩变形、裂裂缝对混凝土土耐久性的影影响降低混凝土的的抗渗性；降低混凝土的的抗冻性；降低混凝土的的抗侵蚀性；；降低混凝土的的抗碳化性能能。如何减少混凝凝土的干缩变变形尽量减少水泥泥浆量，增加加骨料用量；；采用质地坚硬硬、级配良好好的骨料，形形成坚实的骨骨架；水泥颗粒不能能过细；选用需水量小小的水泥品种种；加强保潮养护护，防止早期期水分蒸发。。3.温度变形水泥在凝结硬硬化过程中，，随着温度的的变化而产生生的体积变化化（热胀冷缩缩）。混凝土的温度度变形系数：：α=10×10-6mm/mm·℃(0.01mm/m·℃）。引起混凝土温温度变形的原原因水化热使混凝凝土内部温度度升高；混凝土是热的的不良导体，，导热系数λ=1.8(W/m··K)，大体积混凝土土内部的热量量不能及时地地放出，内部部温度最高可可达到50～70℃；外部的热量散散发较快，温温度比内部低低，从而对内内部的膨胀构构成限制——叫做温度应应力。温度应力引引起结构开开裂大体积混凝凝土温度变变形引起开开裂防止温度裂裂缝的措施施采用低热水水泥，减少少水泥用量量，或掺矿矿物掺合料料；对原材料实实行人工降降温；大体积混凝凝土，分层层浇注；每隔一定距距离设置伸伸缩缝；在混凝土内内部设置钢钢筋，增加加抗拉能力力；4.荷载作用下下的变形短期荷载作作用下的变变形变形模量的的概念静力弹性模模量长期荷载作作用下的变变形——徐变混凝土的应应力～应变变曲线与弹弹塑性变形形特点应变应力混凝土的变变形模量混凝土应力力～应变曲曲线上任一一点的应力力与应变之之比值，称称为该点的的变形模量量。混凝土在任任意点的变变形模量为为变值。混凝土的静静力弹性模模量Eh一种按标准准方法测得得的静力受受压条件下下的变形模模量——静力弹性模模量Eh。静力弹性模模量的测定方法采用棱柱体体试件：150×150×300mm首先测得其其轴心抗压压强度值。取σ=0.4作为试验应应力荷载值值，进行三三次反复加加荷与卸荷荷，最后得得到的应力力～应变曲曲线近乎于于直线，大大致与初始始应力~应变曲线的的切线相平平行。以该线的斜斜率作为混混凝土的静静力弹性模模量。重复荷载作作用下的应应力~应变曲线混凝土静力力弹性模量量的大致范范围混凝土的弹弹性模量随随混凝土强强度的提高高而增大。。普通强度的的混凝土（（C10～C40)———Eh=(1.75～2.20)×104Mpa；高强度的混混凝土（C60以上)——Eh=(2.0～4.0)××104Mpa。混凝凝土土在在长长期期荷荷载载作作用用下下的的变变形形———徐变变混凝凝土土在在持持续续荷荷载载作作用用下下，，随随时时间间的的延延长长而而增增加加的的变变形形称称为为徐徐变变。。混凝凝土土的的基基本本徐徐变变曲曲线线加荷龄期龄期，d持荷卸荷徐变恢复瞬时恢复瞬时变形残余变形徐变混凝凝土土徐徐变变变变形形的的特特点点变形形与与受受力力方方向向一一致致；；变形形量量随随时时间间延延长长逐逐渐渐增增加加；混凝凝土土的的徐徐变变通通常常要要持持续续2～3年才才趋趋于于稳稳定定；；混凝凝土土的的徐徐变变量量大大约约为为瞬瞬时时弹弹性性变变形形大大1～3倍。。影响响徐徐变变的的因因素素加载载前前混混凝凝土土的的含含水水量量越越低低，，徐徐变变越越小小；；加载载应应力力越越大大，，徐徐变变量量越越大大；；混凝凝土土的的强强度度越越高高，，徐徐变变越越小小；；环境境温温度度越越高高，，徐徐变变显显著著加加大大。徐变变对对结结构构物物的的影影响响增加加结结构构物物的的变变形形量量；；对于于予予应应力力混混凝凝土土结结构构，，引引起起予予应应力力损损失失；；对于于大大体体积积混混凝凝土土，，能能降降低低温温度度应应力力，，减减少少微微裂裂缝缝；；能缓缓解解应应力力集集中中现现象象。。徐变变引引起起的的预预应应力力损损失失预应应力力的的来来源源：：钢钢筋筋被被拉拉伸伸产产生生一一定定量量的的弹弹性性变变形形，，弹弹性性变变形形的的恢恢复复力力对对混混凝凝土土施施加加预预加加的的压压应应力力；；预应应力力的的大大小小：：与与钢钢筋筋的的拉拉伸伸变变形形量量成成正正比比（（在在弹弹性性范范围围内内））；；混凝凝土土徐徐变变使使得得与与混混凝凝土土粘粘结结为为整整体体的的钢钢筋筋的的拉拉伸伸变变形形得得以以部部分分恢恢复复，，所所以以预预应应力力减减小小———预应应力力损损失失。。预应力力损损失失示示意意图图5.干缩缩与与徐徐变变的的共共同同作作用用混凝凝土土的的变变形形性性能能中中最最主主要要的的两两种种变变形形：：干干缩缩与与徐徐变变。。且且两两者者往往往往同同时时存存在在。。干缩缩与与徐徐变变均均发发生生在在水水泥泥浆浆相相。。干缩缩与与徐徐变变的的变变形形范范围围大大致致相相同同：：400～1000个微微应应变变（（μm/m）混凝土龄期加载卸载瞬时变形干缩变形瞬时恢复徐变恢复线性收缩徐变6.混凝凝土土的的自自身身收收缩缩混凝凝土土在在与与外外界界没没有有水水分分、、质质量量交交换换的的条条件件下下所所发发生生的的体体积积收收缩缩叫叫做做自自收收缩缩。。自身身收收缩缩的的原原因因及及危危害害引起起自自收收缩缩的的原原因因是是，，混混凝凝土土的的水水灰灰比比过过小小，，凝凝胶胶孔孔、、毛毛细细孔孔均均处处于于未未饱饱和和状状态态，，毛毛细细孔孔负负压压的的作作用用使使体体积积发发生生收收缩缩。。自收收缩缩主主要要发发生生在在水水灰灰比比小小于于0.3的高高强强度度、、高高性性能能混混凝凝土土中中。。三、、混混凝凝土土的的耐耐久久性性耐久久性性的的概概念念：：混混凝凝土土在在长长期期环环境境因因素素作作用用下下，，抵抵抗抗各各种种不不利利因因素素的的影影响响，，保保证证正正常常使使用用功功能能的的能能力力。。不利利因因素素：：水水压压力力、、温温度度变变化化、、侵侵蚀蚀性性介介质质（（存存在在于于水水、、土土壤壤和和气气体体中中））。。混凝凝土土耐耐久久性性的的重重要要意意义义长期期工工作作条条件件下下的的安安全全性性；；能否否保保持持良良好好的的使使用用功功能能；；结构构物物的的使使用用寿寿命命；；使用用过过程程中中的的维维修修、、保保养养所所需需的的费费用用———经济济性性。。混凝凝土土耐耐久久性性所所包包括括的的内内容容抗渗渗性性抗冻冻性性抗蚀蚀性性碳化化（（中中性性化化））碱骨骨料料反反应应1.抗渗渗性性混凝凝土土抵抵抗抗水水、、油油等等液液体体在在压压力力作作用用下下渗渗透透的的能能力力。。抗渗性的的衡量指指标：渗渗透系数数实际混凝凝土的抗抗渗性指指标：抗抗渗等级级。抗渗性试试验方法法——1厚度截面积渗透系数数的计算算：为体积流速（m3/s）；：垂直于水流方向的截面积（m2）；：水压头（m）：流经厚度（m）K：渗透系数（m/s）；可见，渗渗透系数数越大，，水通过过混凝土土的流速速越快，，表明混混凝土的的抗渗性性越差。。普通硬化化后的混混凝土，，渗透系系数大致致在10-8~10-10的范围。。混凝土抗抗渗等级级的涵义义与测定定抗渗等级级：在标标准实验验方法下下所能承承受的最最大水压压力来确确定，以以符号“Pn”表示。n：试件所能能承受的的最大水水压力的的1/10MPa数。例如P4、P6、P8：分别表示示混凝土土能承受受0.4、0.6、0.8MPa的水压而而不渗水水。影响混凝凝土抗渗渗性的因因素水化进行行时间（（龄期））；混凝土的的孔隙率率；孔隙特征征与孔径径；水灰比；；混凝土的的龄期与与渗透系系数龄期（天）渗透系数（m/s）10-610-810-1210-100102030毛细孔隙隙率与混混凝土的的渗透系系数渗透系数（x10-13m/s）毛细孔隙率（%）水灰比与与渗透系系数渗透系数（x10-13m/s）水灰比抗渗性试试验方法法——2氯离子渗渗透性试试验试件NaOH溶液(0.3N浓度)NaCl溶液(3%浓度)（60V）试验方法法：美国国的ASTMC(1202-94）混凝土试试件：φ100×50mm的圆柱体体在20±2℃的水中浸浸泡14天，使试试件达到到吸水饱饱和。直流电压压：60V试件两测测溶液：：NaCl（浓度为3%）、NaOH溶液（3N）；测量值：：6小时内通通过试件件的电量量Q值（库仑仑）用以衡量量混凝土土的密实实程度和和抵抗氯氯离子渗渗透的能能力。按照通过过电量值值评价混混凝土的的抗渗性性不同配比比混凝土土的抗渗渗性比较较抗渗性与与混凝土土耐久性性的关系系侵蚀性介介质的进进入是造造成混凝凝土破坏坏的主要要原因；；混凝土的的某些成成分溶解解于水，，造成混混凝土的的溶蚀；；许多挡水水结构物物要求具具有抗渗渗性，例例如地下下结构、、压力管管道、容容器等结结构；2.抗冻性混凝土在在水饱和和状态下下，能经经受多次次冻融循循环作用用而不破破坏，也也不严重重降低强强度的性性质，称称为混凝凝土的抗抗冻性。。混凝土的的抗冻性性用抗冻冻标号（（抗冻等等级）表表示，符号“Dn”。冻融循环环破坏的的机理混凝土内内部存在在着许多多连通孔孔隙；水分进入入混凝土土内部，，充满孔孔隙；当温度降降低达到到冰点温温度以下下时，孔孔隙中的的水结冰冰而产生生体积膨膨胀，膨膨胀量大大约为9%，对孔隙隙壁施加加膨胀压压力。当膨胀压压力超过过孔隙壁壁的抗拉拉强度时时，孔隙隙壁将产产生局部部开裂。。随着冻冻融循环环次数的的增多，，裂缝扩扩展，直直至破坏坏。抗冻标号号的确定定将混凝土土试件在在规定的的正、负负温度下下进行冻冻融循环环；每隔一定定循环次次数后，，测定混混凝土的的性能（（强度损损失、重重量损失失、相对对动弹性性模量等等）指标标降低不不超过规规定值，，并无明明显损坏坏和剥落落时所能能经受的的冻融循循环次数数，作为为抗冻标标号。冻融循环环试验的的一般条条件和控控制性性能指标标温度：-15℃℃~+20℃时间：4小时~2小时混凝土的的性能指指标强度损失失：例如如不小于于10%；重量损失失：不小小于5%；相对动弹弹性模量量：不小小于60%。影响混凝凝土抗冻冻性的因因素材料本身身的孔隙隙率和孔孔隙特征征；孔径大小小；孔隙中的的饱水程程度；材料本身身的变形形能力和和强度；；孔隙率和和孔隙特特征的影影响孔隙率越越大，抗抗冻性越越差；封闭孔隙隙，水分分不能进进入内部部，同时时还可提提供材料料变形的的空间，，增加吸吸收膨胀胀的能力力，对抗抗冻性有有利；连通孔隙隙容易吸吸水，对对抗冻性性不利；；接近圆形的的孔隙受力力均匀；狭狭长、有尖尖角形状的的孔隙，容容易在尖角角处产生应应力集中，，抗冻性降降低；适量的封闭闭、圆形、、微小的孔孔隙对提高高抗冻性有有利。孔隙中的饱饱水程度的的影响当孔隙中充充满水时，，没有富裕裕空间，结结冰膨胀直直接对孔隙隙壁施加力力的作用，，对抗冻性性不利；孔隙中没有有充满水，，存在一定定的空间，，当水分结结冰膨胀时时，可缓解解对孔隙壁壁的压力。。混凝土强度度的影响混凝土强度度高，抵抗抗压力的能能力强，对对抗冻性有有利；混凝土的强强度随孔隙隙率的而降降低，所以以尽管微小小的、封闭闭的孔隙能能在一定程程度上提高高混凝土的的变形能力力，对抗冻冻性有利，，但如果孔孔隙含量过过大，则强强度降低较较多，使抗抗冻性降低低。所以要保持持适当的孔孔隙含量。。孔径大小的的影响大孔中水不不容易保存存，所以对对抗冻性影影响不大，，但大孔对对混凝土强强度极为不不利；孔径极小的的孔隙内的的水，冰点点降低很多多，所以对对抗冻性有有利；毛细孔中容容易充满水水，且冰点点降低不多多，对抗冻冻性极为不不利。近海混凝土土结构物不不同部位的的介质传输输机理3.碳化混凝土中水水泥的水化化产物Ca(OH)2与空气中的的CO2在湿度合适适的条件下下发生化学学反应，生生成CaCO3的过程，叫叫做混凝土土的碳化。。碳化反应式式：碳化反应使使混凝土的的碱度降低低CaCO3PH=8.5～10接近中性未碳化的混凝土碳化后的混凝土水泥石中含有大约25%的Ca(OH)2，PH=12～13，混凝土呈强碱性。中性化X线衍射试验验结果碳化深度：：由混凝土土表面向内内至碳化反反应的前沿沿位置之间间的距离D（mm）。D碳化对混凝凝土性能的的影响使混凝土本本身密实度度提高；使混凝土强强度有所提提高；降低混凝土土的碱性，，破坏了保保护钢筋的的碱性环境境。碱性环境对对钢筋的保保护作用在碱性环境境下，钢筋筋表面生成成一层钝化化膜，其成成分为：γ-Fe2O3·nH2O、γ-Fe3O4·mH2O保护钢筋不不被腐蚀。。碳化导致钢钢筋混凝土土结构破坏坏在中性环境境下，钢筋筋受电化