混凝土基本知识

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：ρ0＞2600kg/m3

普通混凝土:ρ0=1950～2600kg/m3

轻混凝土：ρ0＜1950kg/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

⑴泥、泥块及有害杂质：⑵颗粒形状及表面特征：⑶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。级配不良的砂级配良好的砂砂筛析法测定细骨料的的粗细程度及及颗粒级配筛孔尺寸分分计筛余量量分计筛余累计筛筛余/mmmi/gai/%Ai/%5m1a1A1=a12.5m2a2A2=A1+a21.25m3a3A3=A2+a30.63m4a4A4=A3+a40.315m5a5A5=A4+a50.16m6a6A6=A5+a6判断砂的粗细细程度——细度模数μf表示砂的颗粒粒级配——级配区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ4、粗骨料—石⑴泥、泥块及有有害杂质：⑵颗粒形状及表表面特征：⑶最大粒径和颗粒级配：：Dmax≤1/4最小截面尺寸；Dmax≤3/4钢筋净距。⑷强度和坚固性卵石碎碎石粘土陶粒集料的含水状状态a）完全干燥状态态；b）气干状态；c）饱和面干状态态d）表面润湿状态态a）b）c）d）a）完全干燥状状态；b）气干状态；；c）饱和面干状状态d）表面润湿状状态5、外加剂凡在混凝土拌拌制过程中加加入的，能显显著改善混凝凝土性能的物物质。

分类类：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物用水量的外外加剂。常用的减水剂剂：木钙类；萘系；水溶性树脂系系；糖蜜系减水率WR＝(W0-W1)/W0·100%其中：W0–原混凝土用水水量；W1–坍落度相同时时掺减水剂混混凝土的的用水量量减水剂的作用效果：减减水率WR＝10%普通型WR=10～30%高效早强作用→早强混凝土；增增强作用用→高强混凝土(HSC)；增流作用→泵送混凝土；节节约水泥泥→节约15%的水泥。表面活性剂分分子水泥浆的絮凝凝结构减水剂的作用用减水剂的作用用机理：表面活性剂的作用：①降低了水水泥颗粒的表表面能，使之之易于分散；②破坏絮凝凝结构，释放放自由水；③润滑作用用；④降低界面面张力；⑤改善孔结构构，提高密实实度。（2）引气剂：在混凝土拌拌和时加入的的，靠降低表表面张力而使使混凝土中混混入大量微小小球型气泡的的化学物质。。搅拌时混入气气泡气泡凝凝聚逸出有有引气剂的气气泡常用的引气剂剂松香热聚物1～20/000皂角素0.5～2%烷基系列2%引气剂的作用用：改善混凝土的的和易性；降低混凝土的的强度；提高抗冻性、、抗渗性。掺引气剂混凝凝土的抗冻作用机理理：改改善混凝土土的孔隙结构构；微微小球型气气泡很难吸水水饱和。缓缓解毛毛细孔水结冰冰的静水压力力。（3）防冻剂防防冻剂的合理理组分：减减水水组分UNF-5,FDN,SN-Ⅱ,M,H;早强组分NaCl,CaCl2,K2SO4,Na2SO4引气组分：松松香热聚物防冻组分NaCl,CaCl2,…,NH2(CO)2阻锈组分NaNO2。注意：防冻剂剂的应用问题题防冻剂应用时时应注意的问问题：A.养护问题：虽然应应用了防冻剂剂，但还应进进行一定的保保温养护。B.腐蚀问题：NaCl,CaCl2等具有加剧钢钢筋锈锈蚀的可可能。C.氨气污染问题：防冻剂剂中的尿素，，在强碱碱或生物物碱的作用下下，会会生成氨气，，污染建筑物物室室内环境。外加剂的适应应性与掺加方方法适应性：指在相同的的条件下，因因水泥不同而使用效效果有较大的的差异，甚至收到到完全不同的的效果。掺加方法：先掺法、同掺法、滞水法、后掺法第三节混凝凝土的技术性性质一、和易性（Workability）（一）定义：：新拌混凝凝土适合于于搅拌、运运输、浇筑筑、振捣及及密实成型型的性质。。混混凝土和易易性=流动性+粘聚性+保水性（二）试验验评价：测测定新拌混混凝土的流流动性，凭凭经验目测测评定粘聚聚性和保水水性（是否否离析、分层、泌水）。测定：混凝土坍落落度(Slump)、维勃稠度自落式搅拌拌机强制式搅拌拌机混凝土Slumptest坍落度试验验免振捣自流流平混凝土土SCCSelfcompactingconcreteSelfcompactingconcrete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）新拌拌混凝土流流动性的级级别1、坍落度级级别级别名名称称坍坍落度（（mm）T1低塑性混凝凝土10～40T2塑性混凝土土50～90T3流动性混凝凝土100～160T4大流动性混混凝土≥≥1602、维勃稠度度级别级别名名称称坍坍落落度（s）V0超干硬混凝凝土≥≥31V1特干硬混凝凝土21～30V2干硬混凝土土11～20V3半干硬混凝凝土5～10（四）混凝凝土流动性性的选择原则：在满足施工工条件及保保证密实成成型的前提提下，尽可可能选择较小的流动性。。根据：截面最小尺尺寸、配筋的疏密密程度及成型振捣方方法（五）影响响和易性的的因素影响混凝土土流动性的的因素：1、水泥浆的流流变性能：与水泥浆浆的稠度相关2、骨料颗粒之之间的内摩摩擦力：取决于骨骨料的颗粒形形状和表面面状态，及及骨料颗粒表面的水水泥浆层厚厚度。控制措施：：请同学自己己归纳总结结（五）影响响混凝土工工作性的因因素单位用水量量：水灰比：单位混凝凝土用水量量与水泥用用量的质量比，以以W/C表示。“恒定用水量量”法则：当砂、石石的品种和和用量一定时时，新拌混混凝土的流流动性主要取决于于单位用水水量。砂率（含砂率）：单位混混凝土用砂砂的质量占砂石总量量的百分比比（%），以SP表示。二、强度混凝土的强强度主要取决于于：1、水泥石的的强度；2、界面粘结强强度；3、骨料的性性质。（一）混凝凝土受力破破坏特点混凝土受力力破坏过程程——量变到质变变Ⅰ比例极限前：初始裂纹引引发阶段Ⅱ临界荷载前：稳定裂纹引引发阶段Ⅲ极限荷载前：非稳定裂纹纹扩展阶段Ⅳ极限荷载后：连连续裂纹迅速发发展→破坏（二）混凝土强度度等级1、立方体抗压强度度GB规定试件尺寸：：150×150×150mm;标准养护：20±1℃,RH＞90%,28d;2、尺寸效应规律：尺寸大，强度度低；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，试件件与压力机上下下压板间有磨擦力作用用。使得试件环环箍作用而产生局部三向受受压。当试件尺尺寸减小时，环箍作用增大，，故大尺寸试件件强度降低。反之亦然。环箍箍效效应应示示意意图图b.缺陷效应材料内部有存在在缺陷的可能。。裂纹尺寸由大到到小依次为a1、a2、a3、a4…当应力升至f1时，尺寸为a1的裂纹失稳扩展。断裂裂模式可依此类类推。若试件尺寸减小小，缺陷出现的的几率减小,大裂纹出现可能能性减小，高强强度的统计平均均值增加。缺陷几率示意图图实际上立方体试试件尺寸的确定定，与骨料的最大粒径有有关。粗骨料最最大粒径越大，立方体尺寸寸越大。粗骨料最大粒径径试件边长强强度换算系数数≤30mm100mm0.95≤40mm150mm1≤60mm200mm1.05不同尺寸的试件件的抗压强度3、强度等级抗压强度标准值值＝抗压强度＋95%强度保证率。混凝土强度等级级C15，C20，C25，C30,C35，C40，C45，C50，C55，C60,C65,C70,C75,C80（三）影响混凝凝土强度的因素素混凝土受力破坏坏形式：1、硬化水泥浆与与骨料的粘结破破坏；2、硬化水泥浆体体发生拉伸或剪剪切破坏；3、骨料发生劈裂裂破坏。1、水泥标号和水灰比及骨料fcu.28=Afce(C/W-B)碎石A=0.46,B=0.07卵石A=0.48,B=0.332、养护的温度和湿度→水化3、龄期fcu.n=fcu.28·lgn／lg284、试件尺寸、形状及加荷速度4、施工因素：空洞、孔隙；；（四）改善、提提高混凝土强度度的措施a.用高强度等级的的水泥，b.采用相对较低的的水灰比，c.采用高效减水剂剂，d.掺加优质掺和料料，e.选择优质的骨料料，f.加强养护，g.加强施工质量管管理。（五）工程中注意的问题注注意早期和后后期强度应用的的问题注注意引气降低低强度问题注注意低温温强度增长缓慢慢问题注注意强度试验验的误差问题注注意施施工管理问题注注意强强度和耐久性问问题混

凝

土劈劈

裂

抗拉拉

强

度三、混凝土耐久性（Durability）1、混凝土耐久性定义：混凝土材料抵抗抗其自身和环境境因素长期破坏作用的能能力。2、耐久性与使用用寿命

使用用寿命：房屋建建筑工程70年市市政道桥工程程80年纪纪念性建筑100年～150年世世纪性建筑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-thawingcircles海港码头混凝土土的冻融破坏原天津市中环线线东风立交桥冻融循环破坏某水利工程冻融融破坏照片冻融循环试验机机某桥墩冻融破坏坏照片混凝土大坝的渗渗漏碳化：碳化即为空气中中的CO2与水泥石中Ca(OH)2作用，生成碳酸酸钙和水的反应应。强碱环境→在钢钢筋表面形成钝化膜→碳化→①碱度度下降→钝化膜膜破坏→钢筋锈蚀→②使混凝土的的抗压强度稍有有提高、抗拉强度降低、抗折折强度降低。影响因素：CO2浓度、湿度、水泥泥品种、水灰比、、骨料的质量、养养护、外加剂等。。碱—骨料反应（A.A.R）碱骨料反应是指混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，其产物生生成碱—硅酸凝胶，吸水后会产生生巨大的膨胀而使使混凝土开裂。亦称：混凝土骨癌。现象：混混凝土表面龟裂；；无色液