第七章混凝土检测技术

建筑工程施工试验与检测第二篇常用建筑材料质量检验与评定第七章混凝土第一节概述正在施工的秦山核电站混凝土由胶凝材料、细骨料、粗骨料、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过胶凝材料凝结硬化后，形成具有一定强度和耐久性的人造石材——砼。普通混凝土由水泥、砂、石子、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过水泥凝结硬化后形成的、干体积密度为1950~2800kg/m3，具有一定强度和耐久性的人造石材。又称为水泥混凝土，简称为“混凝土”。一、混凝土的分类按胶凝材料分水泥混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土等。按体积密度分重混凝土ρ0＞2800kg/m3。普通混凝土ρ0＝1950～2800kg/m3。轻混凝土ρ0＜1950kg/m3。按用途分结构混凝土、防水混凝土、道路混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、防辐射混凝土等。按生产和施工工艺分预拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、离心混凝土、等。按强度分普通混凝土＜C60。高强混凝土≥C60。超高强混凝土≥100MPa。按坍落度分干硬性混凝土坍落度小于10mm塑性混凝土坍落度10~90mm流动性混凝土坍落度100~150mm大流动性混凝土坍落度大于160mm按配筋情况分素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土等。混凝土的特点优点1）地方材料占80%以上，原材料易得且成本低。2）易于加工成型：凝结前具有良好的可塑性，可以按工程结构的要求浇筑成各种形状和任意尺寸的结构或预制构件。3）匹配性好：与钢筋有牢固的粘结力，复合成钢筋混凝土能大大扩展了混凝土的应用范围。4）可调整性强：可根据不同要求，通过调整配比配制出不同性质的混凝土。5）硬化后有高的力学强度（抗压强度可达120MPa)和良好的耐久性。维修费少。6）可充分利于工业废料作骨料或掺和料，有利于环境保护。缺点抗拉强度低（约为抗压强度的1/10～1/20）、变形性能差；导热系数大〔约为1.8W/（m·K）〕；体积密度大（约为2400kg/m3左右）；硬化较缓慢。改性：采用轻质骨料可显著降低混凝土的自重，提高比强度；掺入纤维或聚合物，可提高抗拉强度，大大降低混凝土的脆性；掺入减水剂、早强剂等外加剂，可显著缩短硬化周期，改善力学性能。混凝土的结构混凝土的结构水泥+水→水泥浆+砂→水泥砂浆+石子→混凝土拌合物→硬化混凝土组成材料的作用混凝土体积构成水泥石——25％左右；砂和石子——70％以上；孔隙和自由水——1％～5%。组成材料硬化前硬化后水泥+水润滑作用胶结作用砂+石子填充作用骨架作用二、混凝土技术的发展普通混凝土钢筋混凝土预应力混凝土高强混凝土（HSC):强度等级C60以上的混凝土，C100以上称为超高强混凝土。意义：采用HSC可减少结构断面尺寸、减轻自重、降低材料用量、提高抗震能力。C60代替C30可减少40%左右混凝土，39%钢材，降低工程造价25%~35%组成：水泥、砂、石、化学外加剂、矿物掺合料和水应用：高层、超高层建筑、大型桥梁轻混凝土：体积密度＜1900kg/m3,有轻骨料混凝土、大孔混凝土、多孔混凝土特点：质轻、热工性能好、力学性能好、耐火、抗渗、抗冻、易于加工。轻骨料混凝土：骨料：粉煤灰、陶粒、煤矸石、膨胀矿渣等用途：高层、多层建筑、抗震、耐火等级要求高、节能建筑、旧建筑加层等大孔混凝土：无砂混凝土，水泥浆不填满粗骨料空隙。特点：热导率小，吸湿性小、收缩小、成本低应用：墙体用小型空心砌块各种板材、市政工程多孔混凝土：不用粗骨料孔隙率85%用于公民建筑的保温工程中高性能混凝土（HPC）以耐久性和混凝土材料的可持续发展的基本要求发展的新一代混凝土高强度混凝土的缺点：脆、易开裂和突然破坏流动性差、可泵性、均匀性差水泥用量大耐久性差HPC比HSC不一定强调高强度而是优良的综合性能，尤其是耐久性安全使用寿命＞500年HPC技术：掺矿物掺合料，减少水泥用量采用高效外加剂优选骨料加强养护用于高层、大跨度、大荷载等特殊条件和严酷环境中1、和易性

混凝土拌合物便于施工操作，能够达到结构均匀、成型密实的性能。和易性主要包括流动性、粘聚性和保水性：和易性粘聚性保水性流动性易达结构均匀易成型密实好好在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并且均匀密实地填满模板的性能。各组成材料之间具有一定的内聚力，在运输和浇注过程中不致产生离析和分层现象的性质。具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致发生泌水现象的性质。保证混凝土硬化后的质量三、混凝土拌合物的性能离析和泌水

离析是指新拌混凝土成分的析出，导致形成不均匀的拌合物。泌水是指在混凝土浇注后，但尚未凝结前，拌合物中的水向上层迁移而富集的现象。定量测定拌合物的流动性、辅以直观经验评定粘聚性和保水性。

1.坍落度法测定混凝土拌合物在自重作用下产生的变形值——坍落度（单位mm）。适用范围：集料最大粒径不大于40mm；坍落度值不小于10mm的低塑性混凝土、塑性混凝土。和易性的评定2.维勃稠度法

测定使拌合物密实所需要的时间，s。适用范围粗骨料最大粒径不大于40mm；坍落度小于10mm，维勃稠度在5s～30s之间的干硬性混凝土。现场坍落度试验混凝土拌合物按流动性的分类

按《混凝土质量控制标准》（GB50164）的规定，塑性混凝土、干硬性混凝土分别按坍落度、维勃稠度分为四级。见下表。名称代号指标混凝土拌合物塑性混凝土（坍落度≥10mm）低塑性混凝土塑性混凝土流动性混凝土大流动性混凝土T1T2T3T410mm～40mm50mm～90mm100mm～150mm≥160mm干硬性混凝土（坍落度＜10mm）超干硬性混凝土特干硬性混凝土干硬性混凝土半干硬性混凝土V0V1V2V3＞31s30s～21s20s～11s10s～5s混凝土施工时坍落度的选择

混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施工条件、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法等来确定。见下表。结构种类坍落度，mm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10～30板、梁和大型及中型截面的柱子等30～50配筋密列的结构（如薄壁、斗仓、筒仓、细柱等）50～70配筋特密的结构70～902、影响和易性的因素1、水泥浆用量；

2、水泥浆的稠度；

3、砂率；

4、组成材料的品种及性质（骨料的品种、级配和粗细程度）；

5、外加剂

6、时间及温度。水泥水①砂石子外加剂④水泥浆①骨料②混凝土拌合物合理砂率的确定合理砂率是指在水泥浆数量一定的条件下，能使拌合物的流动性（坍落度T）达到最大，且粘聚性和保水性良好时的砂率；或者是在流动性（坍落度T）、强度一定，粘聚性良好时，水泥用量最小的砂率。改善和易性的措施采用合理砂率；改善砂石的级配；掺外加剂或掺合料；根据环境条件，注意坍落度的现场控制；在水灰比不变的条件下，适当增加水泥浆的用量，可增大拌合物的流动性；在砂率不变的条件下，适当增加砂石的用量，可减小拌合物的流动性。掺外加剂的混凝土和易性良好的混凝土四、混凝土拌合物的性能（一）混凝土的强度混凝土强度的种类混凝土强度抗拉强度抗剪强度抗压强度握裹强度轴心抗压强度立方体抗压强度钢筋与混凝土的粘结强度（1）测定以边长为150mm的标准立方体试件，在温度为20±2℃，相对湿度为95％以上的潮湿条件下或者在Ca（OH）2饱和溶液中养护，经28d龄期，采用标准试验方法测得的抗压极限强度。用fcu表示。当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表：试件种类试件尺寸，mm粗骨料最大粒径，mm换算系数标准试件150×150×150401.00非标准试件100×100×100300.95200×200×200601.051.立方体抗压强度（2）混凝土强度等级按混凝土立方体抗压强度标准值划分的级别。以“C”和混凝土立方体抗压强度标准值（fcu,k）表示，主要有C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80等十四个强度等级。立方体抗压强度标准值（fcu,k

），是立方体抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%。强度等级表示的含义：强度的范围：某混凝土，其fcu＝30.0～34.9MPa；某混凝土，其fcu≥30.0MPa的保证率为95%。C30“C”代表“混凝土”。“30”代表fcu,k＝30.0MPa；2.轴心抗压强度采用150mm×150mm×300mm的棱柱体试件。在立方体抗压强度为0～55MPa范围内fcp=（0.7～0.8）fcu。在结构设计计算时，一般取fcp＝0.67fcu。非标准尺寸的棱柱体试件的截面尺寸为100mm×100mm和200mm×200mm，测得的抗压强度值应分别乘以换算系数0.95和1.05。FF3.抗拉强度式中：fts——劈裂抗拉强度，MPa；

P——破坏荷载，N；

A——试件劈裂面积，mm2。

劈裂抗拉强度较低，一般为抗压强度的1/10～1/20。PP（二）影响抗压强度的因素1、水泥的强度和水灰比式中：fcu——混凝土28d龄期的抗压强度值，MPa；

fce——水泥28d抗压强度的实测值，MPa；

——混凝土灰水比，即水灰比的倒数；

αa、αb——回归系数。当混凝土水灰比值在0.40～0.80之间时越大，则混凝土的强度越低；水泥强度越高，则混凝土强度越高。2、骨料的影响碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强度较高；卵石呈圆形或卵圆形，表面光滑，与水泥石的粘结强度较低。在水泥石强度及其它条件相同时，碎石混凝土的强度高于卵石混凝土的强度。3、养护条件（温度及湿度）在保证足够湿度情况下，温度越高，水泥凝结硬化速度越快，早期强度越高；低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0℃以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度，以保证混凝土不断地凝结硬化。养护对水泥强度发展的影响覆盖养护喷养护液养护野外公路的遮阳保湿养护4、龄期龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。在正常的养护条件下，混凝土的抗压强度随龄期的增加而不断发展，在7～14d内强度发展较快，以后逐渐减慢，28d后强度发展更慢。由于水泥水化的原因，混凝土的强度发展可持续数十年。当采用普通水泥拌制的、中等强度等级的混凝土，在标准养护条件下，混凝土的抗压强度与其龄期的对数成正比。式中：fn、f28——分别为n、28天龄期的抗压强度，MPa。n≥35、试验条件试验条件对混凝土强度的测定也有直接影响。如试件尺寸，表面的平整度，加荷速度以及温湿度等，测定时，要严格遵照试验规程的要求进行，保证试验的准确性。6、施工质量施工质量的好坏对混凝土强度有非常重要的影响。施工质量包括配料准确，搅拌均匀，振捣密实，养护适宜等。任何一道工序忽视了规范管理和操作，都会导致混凝土强度的降低。提高混凝土抗压强度的措施（1）采用高强度等级水泥或早强型水泥；（2）采用单位用水量较小、水灰比较小的干硬性混凝土；（3）采用湿热处理养护混凝土（4）改进施工工艺，采用机械搅拌和机械振动成型；（5）掺入混凝土外加剂、掺合料。五、混凝土的耐久性

长期以来，人们一直认为混凝土材料是一种耐久性良好的材料，因为不少用其建造的结构物使用寿命长久。如一些早期建成的混凝土建筑物，已经使用了100年上下仍然完好。但与此同时不少结构物过早地毁坏，维修困难而且费用高昂，促使人们重视耐久性问题；许多大型结构物的兴建，例如海底隧道、跨海大桥、石油钻井平台、核废料储存容器等，对使用寿命提出了更高的要求，如100年、150年，甚至几百年。拆除前的西直门桥

混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能的能力称为混凝土的耐久性。提高混凝土耐久性，对于延长结构寿命，减少修复工作量，提高经济效益具有重要的意义。1、抗渗性

混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的能力。混凝土的抗渗性用抗渗等级表示。是以28d龄期的标准试件，按规定方法进行试验时所能承受的最大静水压力来确定。可分为P4、P6、P8、P10和P12等五个等级，分别表示混凝土能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0和1.2MPa的静水压力而不发生渗透。2、抗冻性混凝土的抗冻性是指混凝土在饱和水状态下，能抵抗冻融循环作用而不发生破坏，强度也不显著降低的性质。用抗冻等级表示。抗冻等级是以28d龄期的混凝土标准试件，在饱和水状态下，强度损失不超过25％，且质量损失不超过5％时，所能承受的最大冻融循环次数来表示，有F10、F15、F25、F50、F100、F200、F250和F300等九个等级。3、抗侵蚀性混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥石的抗侵蚀性。合理选择水泥品种、提高混凝土制品的密实度均可以提高抗侵蚀性。4、抗碳化性混凝土的碳化主要指水泥石的碳化。混凝土碳化，使其碱度降低，从而使混凝土对钢筋的保护作用降低，钢筋易锈蚀；引起混凝土表面产生收缩而开裂。5、碱－骨料反应碱骨料反应是指水泥、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应。应严格控制水泥中碱的含量和骨料中碱活性物质的含量。碱—骨料反应引起混凝土的自由变形产生网状裂缝碱—骨料反应引起的错位1、合理选择水泥品种；2、选用质量良好的砂石骨料；3、适当控制混凝土的水灰比及水泥用量；4、掺入引气剂或减水剂；5、加强混凝土的施工质量控制。6、在混凝土表面加做保护层。提高混凝土耐久性的措施第二节取样方法一、混凝土试样取样的依据《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002《混凝土强度检验评定标准》GB/T50107-2010二、普通混凝土试样标准试件尺寸：试块的大小应根据混凝土石子粒径确定，试件尺寸应大于3倍的骨料最大直径。试件尺寸（mm）骨粒最大粒径（mm）劈裂抗拉强度试件其他试件100*1002031.5150*1504040200*200—63①抗压强度试件：150x150x150mm（标准试件）、100x100x100mm、200x200x200mm，特殊情况下可采用Φ150x300mm圆柱体试件（标准试件）或Φ100x200mm、Φ200x400mm的圆柱体试件；②轴心抗压强度和静力弹性模量试件：150x150x300mm（标准试件）、100x100x300mm、200x200x400mm，特殊情况下可采用Φ150x300mm圆柱体试件（标准试件）或Φ100x200mm、Φ200x400mm的圆柱体试件；③混凝土抗拉强度试件：150x150x150mm（标准试件）、100x100x100mm、200x200x200mm，特殊情况下可采用Φ150x300mm圆柱体试件（标准试件）或Φ100x200mm、Φ200x400mm的圆柱体试件；④抗折强度试件：150x150x600mm（或550）mm棱柱体试件（标准试件）、100x100x400mm.⑤混凝土抗渗性能试件：顶面直径175mm、底面直径为185mm、高度150mm圆台体，6个试件一组。⑥混凝土与钢筋粘结力（握裹力）试件：尺寸100mm×100mm×200mm骨料最大粒径不超过30mm，棱柱体中心φ16光圆钢筋，表面光滑程度一致，粗细均匀，钢筋一端露出混凝土棱柱端面10~20mm，钢筋另一端露出混凝土棱柱端面50~60mm，每组6块。⑦混凝土收缩试件：100mm×100mm×515mm，两端面预留埋设不锈钢珠的凹槽。装上钢柱后，两钢珠顶端间距离约540mm。每组3块。⑧混凝土中钢筋锈蚀试件：100mm×100mm×300mm，埋入钢筋直径6mm，长299mm的普通低碳钢，每组3块。三、混凝土试件的取样现场浇筑混凝土时，随机抽样，每组试块应从同一盘混凝土中取样制作。①每拌制100盘但不超过100立方米的同配合比的混凝土，取样次数不得少于一次；②每工作班拌制的同一配合比的混凝土不足100盘时，其取样次数不得少于一次；③当一次连续浇筑超过1000立方米时，同一配合比的混凝土每200立方米取样不得少于一次；④同一楼层、同一配合比的混凝土，取样不得少于一次；⑤每次取样应至少留置一组标准养护试件，同条件养护试件的留置组数应根据实际需要确定，同一配合比（设计等级）宜不少于10组，但应不少于3组，作为结构实体检验。⑥桩基砼每浇注50m3必须有一组试件，＜50m3的桩(单桩单柱桩)，每根桩必须有