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文档简介
混凝土、砂浆强度第一节混凝土物理力学性能概述
混凝土是由胶凝材料、骨料、加水以及必要时加入化学外加剂和矿物掺合料进行拌合,经硬化而成的人造石材。混凝土的物理力学性能主要有强度、变形及耐久性三个方面的性能。混凝土强度是混凝土的主要物理力学性能,又分为抗压强度、抗拉强度及抗折强度等,其中抗压强度是表示混凝土强度等级的主要指标。混凝土在使用过程中,受外界干湿变化、温度变化和荷载作用会产生各种变形。反映混凝土变形主要有收缩、弹性模量及徐变三个指标。反映混凝土耐久性的指标主要有:抗渗性、抗冻性、抗碳化性、混凝土中的钢筋锈蚀、抗压疲劳强度等。
概述广义的混凝土是由胶凝材料、骨料和水,必要时掺入化学外加剂和矿物质混合材料,按适当比例配合,拌制成拌合物,经硬化而成的人造石材。普通混凝土是由水泥作为胶凝材料、石子和砂为粗细骨料和水,必要时掺入化学外加剂和矿物质混合材料,按适当比例配合,拌制成拌合物,经硬化而成的人造石材。也是工程中应用最为广泛的。普通混凝土的组成材料普通混凝土结构示意图1—石子2—砂子3—水泥浆4—气孔各组成材料的作用:粗骨料(碎石或卵石)在混凝土中起总体的骨架作用,并抑制水泥的收缩;砂、水泥和水形成水泥砂浆,包裹在粗骨料表面并填充骨料间的空隙,使混凝土具有流动性和可塑性。在水泥砂浆中:砂起骨架作用,并抑制水泥的收缩。水泥和水组成的水泥浆体在硬化前起润滑作用,使混凝土拌合物具有良好的工作性能,硬化后将骨料胶结在一起,形成坚固的整体。有关混凝土强度的几个概念1.混凝土立方体抗压强度《普通混凝土力学性能试验方法》(GB/T50081—2002)规定,制作150mm×150mm×150mm的标准立方体试件(在特殊情况下,可采用150mm×300mm的圆柱体标准试件),在标准条件(温度20±2℃,相对湿度95%以上)下或在温度为20±2℃的不流动的Ca(OH)2饱和溶液中养护到28d,所测得的抗压强度值为混凝土立方体抗压强度,以fcu表示。当采用非标准尺寸(边长为100mm、200mm)试件时,应换算成标准试件的强度。换算方法是将所测得的强度乘以相应的换算系数。强度换算系数(GB/T50081—2002)可见:相同的混凝土,试件尺寸小,测出的强度值高。有关混凝土强度的几个概念2.混凝土轴心抗压强度《普通混凝土力学性能试验方法》(GB/T50081-2002)规定,采用150mm×150mm×300mm的棱柱体作为标准试件,测得的抗压强度为轴心抗压强度fcp。混凝土的轴心抗压强度fcp与立方体抗压强度fcu之间具有一定关系,通过大量试验表明:在立方体抗压强度fcu为10~55MPa的范围内,fcp=(0.7~0.8)fcu。3.混凝土立方体抗压强度标准值具有95%保证率的立方体抗压强度。4.混凝土强度等级根据立方体抗压强度标准值。普通混凝土通常划分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等12个强度等级(C60以上的混凝土称为高强混凝土)。有关混凝土变形的几个概念(一)非载荷作用下的变形非荷载作用下的变形有化学收缩、干湿变形及温度变形等。化学收缩是指由于水泥水化生成物的体积比反应前物质的总体积小(约1%),致使混凝土产生收缩。此收缩值,对混凝土的影响不大,但水泥用量过多,在混凝土的内部易产生化学收缩而引起微细裂缝。干湿变形即混凝土干燥、潮湿引起的尺寸变化。其中湿胀变形量很小,一般无破坏性,但干缩对混凝土危害较大,应尽量减小。即混凝土在成型早期,一定要加强养护。温度变形即混凝土热胀冷缩的性能。由于水泥水化放出热量,因此,温度变形对大体积混凝土工程极为不利,容易引起内外膨胀不均而导致混凝土开裂。(二)载荷作用下的变形荷载作用下的变形主要是瞬时变形和徐变。瞬时变形是任何材料都有的性质。徐变是指在长期不变的荷载作用下,随时间而增长的变形。混凝土徐变曲线徐变是混凝土所特有的性质,产生的主要原因是混凝土中的水泥石含有凝胶体(凝胶孔)。徐变大小与许多因素有关。如水灰比、养护条件、水泥用量、荷载的大小及加荷龄期等。徐变的产生,有利也有弊。混凝土耐久性的几个概念混凝土耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用,长期保持强度和外观完整性的能力。包括抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力,也包括碱骨料反应等。1.抗冻性抗冻性是混凝土在饱和水状态下,能经受多次冻融循环而不破坏,也不严重降低强度的性能,是评定混凝土耐久性的主要指标。抗冻等级是根据混凝土所能承受的反复冻融循环的次数,划分为F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300等9个等级。2.抗渗性抗渗性是指混凝土抵抗水、油等液体渗透的能力。抗渗性好坏用抗渗等级来表示。抗渗等级分为P4、P6、P8、P10、P12等5个等级。混凝土水灰比对抗渗性起决定性作用。提高混凝土抗渗性的根本措施在于增强混凝土的密实度。3.抗蚀性腐蚀的类型通常有淡水腐蚀、硫酸盐腐蚀、溶解性化学腐蚀、强碱腐蚀等。混凝土的抗侵蚀性与密实度有关,同时,水泥品种、混凝土内部孔隙特征对抗腐蚀性也有较大影响。4.抗碳化能力碳化是指混凝凝土中水泥发发生的下述的的水化产物::形成的碳酸钙钙较氢氧化钙钙强度高、硬硬度大且耐腐腐蚀,填充在在毛细孔中,,对混凝土是是有利的。但但由于碳化((中性化)降降低了混凝土土中的碱度,,对钢筋混凝凝土是不利的的。影响抗碳化能力的因素有:水水泥的品种((混凝土中氢氢氧化钙的含含量)、混凝凝土的密实程程度等。5.碱骨料反应碱骨料反应是指水泥中的的碱Na2O、K2O与骨料中的活活性成分(最最常见的是活活性二氧化硅硅)发生化学学反应,在骨骨料表面生成成复杂的碱-硅酸凝胶,该该凝胶吸水后后体积可膨胀胀3倍以上,从而而导致混凝土土的开裂。产生碱骨料反反应并造成破破坏作用应具具备的条件::(1)水泥中碱含含量大;(2)骨料中中含有一一定的活活性成分分;(3)有水分分存在,,且混凝凝土中的的碱骨料料反应产产物能吸吸到水。。2、检测依依据《普通混凝凝土力学学性能试试验方法法标准》GB/T50081-2002《普通混凝凝土长期期性和耐耐久性能能试验方方法标准准》GB/T50082-20093、检测设设备及环环境条件件压力试验验机::其精度度为±1%试件破坏坏荷载应应大于压压力机全全程的20%,且小于于压力机机全程的的80%。应具有加加荷指示示装置或或加荷速速度控制制装置,,并应能能均匀连连续的加加荷。抗折强度度试验装装置hhhl=3hL=3h+150(或100)Fh压力试验验机应符符合本节节抗压强强度试验验中试验验机的要要求;试试验机应应能施加加均匀、、连续、、速度可可控的荷荷载,并并带有能能使二个个相等荷荷载同时时作用在在试件跨跨度3分点处的的抗折试试验装置置,见图图4.13.1所示。试件的支支座和加加荷头应应采用直直径为20~40mm、长度不不小于b+10mm的硬钢圆圆柱,支支座立脚脚点为固固定铰支支座,其其他应为为滚动支支座。抗折强度度试验装装置4、取样及及制备要要求4.1取样数量量同一级混混凝土拌拌合物的的取样应应从同一一盘混凝凝土或同同一车混混凝土中中取样。。取样量量应多于于试验所所需量的的1.5倍,且不宜宜小于20L。混凝土拌拌合物的的取样应应在浇筑筑地点随随机抽取取。从取样完完毕到开开始做各各项拌和和物性能能试验不不宜超过过5min。混凝土试试块的大大小应根根据混凝凝土石子子粒径确确定,试试件尺寸寸大于3倍的骨料最最大粒径径。混凝土试试件的制制作应符符合下列列规定::成型前,,应检查查试模尺尺寸并符符合标准准中有关关规定;;试模内内表面应应涂一层层薄层矿矿物油或或其他不不与混凝凝土发生生反应的的脱模剂剂。在试验室室拌制混混凝土时时,其材材料用量量应以质质量计,,称量精精度应控控制在::水泥、、掺合料料、水和和外加剂剂±0.5%,骨料±1%。现场取样样或试验验室拌制制后的混混凝土应应在尽可可能短的的时间内内成型,,一般不不宜超过过15min。根据混凝凝土拌合合物的稠稠度确定定混凝土土成型方方法,坍落度不不大于70mm的混凝土土宜用振振动振实实;大于70mm的宜用捣捣棒人工工捣实;检验现现浇混凝凝土或预预制构件件的混凝凝土,试试件成型型方法宜宜与实际际采用方方法相同同。试样制备备步骤:略。((p37~38)4.2试样制备备及要求求4.3试件的养养护(1)试件成型后应立立即用不透水的薄薄膜覆盖表面。(2)采用标准养护的的试件,应在温度度为20±5℃的环境中静置一昼昼夜至两昼夜,然然后编号、拆模。。拆模后应立即放放入温度为20±2℃,相对湿度为95%以上的标准养护室室中养护,或在温温度为20±2℃的不流动的Ca(OH)2饱和溶液中养护。。标准养护室内的的试件应放在支架架上,彼此间隔10~20mm,试件表面应保持持潮湿,并不得被被水直接冲淋。(3)同条件养护时间间的拆模时间可与与实际构件的拆模模时间相同。拆模模后,试件仍需同同条件养护。(4)标准养护龄期为为28d(从搅拌加水开始始时计)。5、试验方法5.1抗压强度试验5.1.1试验步骤:略.(p38)5.1.2数据处理与结果判判定(1)混凝土立方体抗抗压强度应按下式式计算:式中fcc——混凝土立方体试件件抗压强度(MPa);F——试件破坏荷载(N);A——试件承压面积(mm2)。混凝土立方体抗压压强度计算应精确确至0.1MPa。(2)强度值的确定应应符合下列规定::三个试件测值的算算术平均值作为该该组试件的强度值值(精确至0.1MPa);三个测值中的最大大值或最小值中如如有一个与中间值值的差值超过中间间的15%时,则把最大及最小小值一并去除,取取中间值作为该组组试件的抗压强度度值;如最大值和最小值值与中间值的差均均超过中间值的15%,则该组试件的试试验结果无效;混凝土强度等级<C60时,用非标准试件件测得强度值均应应乘以尺寸换算系系数:200mm×200mm×200mm试件为1.05100mm×100mm×100mm试件为0.95当混凝土强度等级级≥C60时,宜采用标准试试件;如使用非标标准试件时,尺寸寸换算系数应由试试验确定.5.2抗折强度试验5.2.1试验步骤:略5.2.2数据处理与结果判判定(1)若试件下边缘断断裂位置处于二个个集中荷载作用线线之间,则试件的抗折强度度按下式计算:式中ff——混凝土抗折强度((MPa);F——试件破坏荷载(N);l——支座件的跨度(mm);h——试件截面高度(mm);b——试件截面宽度(mm);抗折强度应精确至至0.1MPa。(2)抗折强度值的确定定应符合本节中立立方体抗压强度试试验第3条第2款的规定。(3)三个试件中若有有一个折断面位于于两个集中荷载之之处,则混凝土抗抗折强度值按另两两个试件的实验结结果计算。若这两两个测值的差值不不大于这两个测值值的较小值的15%时,则该组试件的的抗折强度值按这这两个测值的平均均值计算,否则该该组试件的实验结结果无效。若有两两个试件的下边缘缘断裂位置位于两两个集中荷载作用用线之外,则该组组试件试验结果无无效。(4)当试件尺寸为100mm×100mm×400mm非标准试件时,应应乘以尺寸换算系系数0.85;当混凝土强度等等级≥C60时,宜采用标准试试件;使用非标准准试件时,尺寸换换算系数应由试验验确定.第二节砂浆1概述(1)建筑砂浆buidingmortar由无机胶凝材料、、细集料、掺合料料、水以及根据性性能确定的各种组组分按适当比例配配合、拌制并经硬硬化而成的工程材材料。分为施工现现场拌制的砂浆或或由专业生产厂生生产的商品砂浆。。(2)商品砂浆factory-manufacturedmortar由专业生产厂生产产的湿拌砂浆或干干混砂浆。(3)湿拌砂浆wet-mixedmortar水泥、细集料、保保水增稠材料、外外加剂和水以及根根据需要掺入的矿矿物掺合料等组分分按一定比例,在在搅拌站经计量、、拌制后,采用搅搅拌运输车运送至至使用地点,放入入专用容器储存,,并在规定时间内内使用完毕的砂浆浆拌合物。(4)干混砂浆dry-mixedmortar经干燥筛分处理的的细集料与水泥、、保水增稠材料以以及根据需要掺入入的外加剂、矿物物掺合料等组分按按一定比例在专业业生产厂混合而成成的固态混合物,,在使用地点按规规定比例加水或配配套液体拌合使用用。2检测依据及标准要要求《建筑砂浆基本性能能试验方法标准》JGJ/T70——20093检测设备及环境条条件试模:尺寸为70.7mmX70.7mmX70.7mm的带底试模,材质质规定参照JG3019第4.1.3及4.2.1条,应具有足够的的刚度并拆装方便便。试模的内表面面应机械加工,其其不平度应为每100mm不超过0.05mm,组装后各相邻的的不垂直度不应超超过正负0.5度;钢制捣棒:直径为10mm,长为350mm,端部应磨圆;压力试验机:精度为1%,试件破坏荷载应应不小于压机量程程的20%,且不大于全量程程的80%;垫板:试验机上、下压板板及试件之前可垫垫以钢垫板,垫板板的尺寸应大于试试件的承压面,其其不平度应为每100mm不超过0.02mm振动台:空载中台面的垂直直振幅应为(0.5加减0.05)mm,空载频率应为((50加减3)HZ,空载台面振幅均均匀度不大于10%,一次试验至少能能固定(或用磁力力吸盘)三个试模模。4取样及制备要求4.1取样数量及要求(1)建筑砂浆试验用用料应从同一盘砂砂浆或同一车砂浆浆中取样。取样量量不应少于试验所所需量的4倍。(2)当施工过过程中进行行砂浆试验验时,砂浆浆取样方法法应按相应应的施工验验收规范执执行,并宜宜在现场搅搅拌点或预预拌砂浆卸卸料点的至至少3个不同部位位及时取样样。对于现现场取得的的试样,试试验前应人人工搅拌均均匀。(3)从取样完完毕到开始始进行各项项性能试验验,不宜超超过15min。4.2试样制备的的要求(1)在试验室室制备砂浆浆试样时,,所用材料料应提前24h运入室内。。拌合时,,试验室的的温度应保保持在20±5℃℃。当需要模模拟施工条条件下所用用的砂浆时时,所用原原材料的温温度宜与施施工现场保保持一致。。(2)试验所用用原材料应应与现场使使用材料一一致。砂应应通过4.75mm筛。
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