专业建筑材料第四章混凝土

建筑材料学2023/10/5ScienceofBuildingMaterials2第四节混凝土的技术性质混凝土的密度新拌混凝土的工作性硬化混凝土的技术性质2023/10/5ScienceofBuildingMaterials3混凝土的密度拌和物的密度——混凝土拌和物成型捣实后的单位体积的质量（kg/m3）。硬化混凝土密度——硬化后的混凝土的单位体积的质量（kg/m3）。普通水泥混凝土——2400kg/m3

左右普通钢筋混凝土——2500kg/m3

左右砼未凝结硬化前各组分拌和后的混合物称为混凝土拌合物——必须具有良好的和易性（工作性），便于施工，以保证能获得良好的浇灌质量。砼拌合物凝结硬化以后，应具有足够的强度，以保证建筑物能安全地承受设计荷载；并应具有必要的抗变形能力和耐久性。Quality强度Strength耐久性Durability工作性Workability变形性能Deformation砼的技术性质——2023/10/5ScienceofBuildingMaterials6新拌混凝土的工作性定义评价方法影响因素改善措施2023/10/5ScienceofBuildingMaterials71.工作性定义砼拌和物在一定的施工条件和环境下，是否易于各种施工工序的操作（搅拌、运输、浇注、捣实），以获得质量均匀、成型密实的砼的性能。它是混凝土的一项综合性技术指标。三方面含义——3句话流动性粘聚性保水性2023/10/5ScienceofBuildingMaterials8流动性定义——砼拌和物在自重或施工机械振捣的作用下能产生流动，并均匀、密实地填满模板的性能。意义——反映砼拌和物的稀稠，直接影响着浇捣施工的难易和砼质量。2023/10/5ScienceofBuildingMaterials9定义——砼拌和物中各种组成材料间有较好的粘聚能力，在运输和浇筑过程中，不致产生分层和离析现象，使砼保持整体均匀的性能。意义——反映砼整体均匀性：粘聚性差，则水泥浆或砂浆与粗骨料易分离，砼硬化后会出现蜂窝、麻面、空洞等不密实现象，严重影响混凝土质量。

粘聚性分层和离析2023/10/5ScienceofBuildingMaterials10分层是指混凝土浇注后，由于各种组成材料的比重不一样，在重力作用下沉降不一致而产生的不均匀分布现象。分层通常有两种表现形式：分层

外分层内分层2023/10/5ScienceofBuildingMaterials11外分层外分层使同一部位的砼沿着浇灌方向，强度产生差异——下层为强度最高部位上层为强度最低部位中间强度居中强度增大2023/10/5内分层正常区域密实区/沉积区，混凝土中最密实和强度最大的部位含水量最大，蒸发后形成孔隙，是混凝土中最薄弱的部分，也是混凝土渗水的主要通道和裂缝发源地。强度高强度低内分层使砼具有各向异性的特征，表现为其沿着浇灌方向的抗拉强度较垂直该方向的低。2023/10/5ScienceofBuildingMaterials13离析是指砼拌和物中粗骨料与砂浆分离，造成不均匀和失去连续性的现象。离析离析将导致砼硬化后出现不均匀，产生内部空隙或表面的蜂窝现象。2023/10/5ScienceofBuildingMaterials14粗骨料从混合料中分离——混凝土过于干硬或粗细集料级配不合理造成的。由于粗集料比细集料更容易沿斜坡运动，因此更容易产生沉降。稀水泥浆从混合料中淌出——粗细集料级配不合理使集料空隙过大或水灰过大所造成的。混凝土装卸运输或浇捣方法不合理也会造成离析。离析两种形式2023/10/5ScienceofBuildingMaterials15保水性——是指混凝土拌和物在施工中具有一定的保水能力，不产生严重的泌水现象。保水性2023/10/5ScienceofBuildingMaterials16泌水：混凝土浇筑捣实以后凝结之前，从外观看砼表面出现水分或浮浆的现象。泌水是由于混凝土中较重的固体组分沉降时，组成材料的保水能力不足以使全部拌和水处于分散状态所引起的。泌水是水从拌和物中分离出来，实际也是一种离析。泌水骨料可见泌水内泌水形成疏松结构削弱水泥浆与骨料间过渡区2023/10/5ScienceofBuildingMaterials18泌水：砼继续水化被吸收向外蒸发泌水的后果砼体积缩小砼整体沉降塑性沉降裂缝CementConcrete当混凝土沉降受到阻挡时（如钢筋、模板的阻挡），将在阻挡部位上部混凝土中产生拉应力，当拉应力大于混凝土的抗拉极限时，混凝土表面即产生塑性沉降裂缝。水囊砼表面沉降裂缝钢筋塑性沉降裂缝2023/10/5ScienceofBuildingMaterials20泌水：砼继续水化被吸收向外蒸发泌水的后果砼体积缩小砼整体沉降风、太阳辐射温度、湿度蒸发速度

>泌水速度塑性沉降裂缝新拌砼处于塑性阶段强度低塑性收缩裂缝砼内部砂浆收缩力>水泥浆胶结力2023/10/5ScienceofBuildingMaterials21意义——它反映混凝土拌和物的稳定性。保水性差的混凝土拌和物，在施工过程中，由于泌水，在混凝土内部形成泌水通道，使混凝土的密实性变差，降低混凝土的强度和耐久性。保水性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。工作性粘聚性保水性流动性好好易达结构均匀易成型密实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。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。保证砼硬化后的质量2023/10/5ScienceofBuildingMaterials23三者的联系：矛盾的统一混凝土拌和物的流动性、粘聚性、保水性，三者之间互相关联又互相矛盾。如粘聚性好则保水性往往也好，但当流动性增大时，粘聚性和保水性往往变差，反之亦然。所谓拌和物和易性良好，就是要使这三方面的性能在某种具体条件下，均为良好。2023/10/5ScienceofBuildingMaterials242.工作性的测试指标与方法

——混凝土工作性内涵较复杂，目前没有能够全面反映混凝土拌和物工作性的测定方法和指标。流动性粘聚性保水性坍落度试验（塑性）维勃稠度试验（干硬性）稠度经验评定2023/10/5ScienceofBuildingMaterials25坍落度与坍落扩展度试验主要仪器：坍落度筒

上口直径100mm

下口直径200mm

高度300mm2023/10/5ScienceofBuildingMaterials26坍落度T（mm）混凝土拌合物由于自重将产生坍落现象。量出向下坍落尺寸(mm)——坍落度（T）。2023/10/5ScienceofBuildingMaterials28坍落扩展度D(mm)——混凝土扩展后的平均直径2023/10/5ScienceofBuildingMaterials29坍落度与坍落扩展度法的适用范围

Dmax≤40mm，T≥10mm的塑性混凝土当坍落度T≤220mm时，仅用T反映混凝土流动性。当坍落度T＞220mm时，T不能准确反映混凝土的流动性，用坍落扩展度D，作为流动性指标。2023/10/5ScienceofBuildingMaterials30塑性混凝土拌和物的分级T1级：低塑性混凝土（T=10～40mm）T2级：塑性混凝土（T=50～90mm）T3级：流动性混凝土（T=100～150mm）T4级：大流动性混凝土（T≥160mm）2023/10/5ScienceofBuildingMaterials31维勃稠度试验主要仪器设备：维勃稠度仪

振动台透明圆盘坍落度筒容器2023/10/5ScienceofBuildingMaterials32维勃稠度V(s)实验方法2023/10/5ScienceofBuildingMaterials33维勃稠度法适用范围Dmax≤40mm，维勃稠度在5～30s之间的混凝土拌和物干硬性混凝土（T≤10mm）2023/10/5ScienceofBuildingMaterials34干硬性混凝土拌和物的分级V0级：超干硬性混凝土（Vt≥31秒）V1级：特干硬性混凝土（Vt=30～21秒）V2级：干硬性混凝土（Vt=20～11秒）V3级：半干硬性混凝土（Vt=10～5秒）2023/10/5ScienceofBuildingMaterials35粘聚性的评定方法用捣棒在已坍落的混凝土拌和物锥体一侧轻轻敲打。如果锥体逐渐下沉，则表示粘聚性良好如果锥体突然倒塌、部分崩裂或出现离析现象——表示粘聚性不好2023/10/5ScienceofBuildingMaterials36

——观察混凝土拌和物中稀浆的析出程度如有较多的稀浆从锥体底部流出，锥体部分也因失浆而骨料外露，则表明混凝土拌和物的保水性不好；如坍落筒提起后无稀浆或仅有少量稀浆自底部析出，则表示混凝土拌和物保水性良好。保水性的评定方法2023/10/5ScienceofBuildingMaterials373.流动性（坍落度）的选择需考虑的因素——结构种类构件截面大小配筋疏密搅拌方式——机械、人工输送方式、浇注方法——是否泵送

捣实方法混凝土浇筑时的坍落度选择（现场搅拌）《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204-922023/10/5ScienceofBuildingMaterials39选择原则在不妨碍施工操作并能保证振捣密实的条件下，尽可能采用较小的坍落度，以节约水泥并获得质量高的混凝土。3.流动性（坍落度）的选择2023/10/5ScienceofBuildingMaterials404.影响工作性的主要因素

用水量及水灰比砂率骨料性质水泥品种和细度外加剂与掺合料时间与温度2023/10/5ScienceofBuildingMaterials41因素1——用水量W和水灰比W/C

水泥浆赋予混凝土拌合物以一定的流动性W/C不变，W↑，水泥浆↑，则拌合物流动性↑；但当浆量过多，粘聚性降低，保水性变差，出现流浆现象。水泥浆的数量应以满足流动性要求为度2023/10/5ScienceofBuildingMaterials42在C不变的情况下，W/C越小，水泥浆就越稠，拌合物流动性↓；W/C过大，则会造成拌合物粘聚性和保水性不良，产生流浆、离析现象，并严重影响混凝土的强度。

水灰比不能过大或过小，依据混凝土强度和耐久性要求合理地选用。因素1——用水量W和水灰比W/C2023/10/5ScienceofBuildingMaterials43重要法则1：恒定用水量法则在配制混凝土时，当所用粗细集料的种类及比例一定时，为获得要求的流动性，所需拌合用水量W基本是一定的，即使水泥用量C有所变动（1m3混凝土C增减50～100kg）时，也无甚影响。

——为混凝土配合比设计时确定拌合用水量带来很大方便；是单位用水量的选用依据。JGJ55-2011

普通混凝土配合比设计规程水灰比=0.4～0.82023/10/5ScienceofBuildingMaterials45因素2——砂率Sp砂率是指混凝土中砂的重量占砂、石总重量的百分率:Sp=S/(S+G)。砂的作用是填充石子间空隙，并以砂浆包裹在石子外表面减少粗骨料颗粒间的摩擦阻力，赋予混凝土拌和物一定的流动性。砂率的变动使骨料空隙率和总表面积有显著改变——显著影响砼拌和物的和易性。2023/10/5ScienceofBuildingMaterials46SP对混凝土拌合物流动性的影响SP过大时，骨料的总表面积及空隙率↑，在水泥浆含量不变的情况下，相对地水泥浆显得少了，减弱了水泥浆的润滑作用，导致混凝土拌和物流动性降低。SP过小，不能保证粗骨料之间有足够的砂浆层，也会降低混凝土拌和物的流动性，而且会严重影响其粘聚性和保水性，容易造成离析、流浆。2023/10/5ScienceofBuildingMaterials48当C、W一定时SP与T的关系曲线TSP采用[SP]，在W及C一定情况下，能使砼拌合物获得最大的流动性且能保持良好的粘聚性、保水性。重要法则2：合理砂率（最佳砂率）

2023/10/5ScienceofBuildingMaterials49重要法则2：合理砂率（最佳砂率）

采用[SP]，能使拌合物获得所要求的流动性及良好的粘聚性与保水性，而水泥用量(或用水量)为最少。CSP

达到相同T，SP与C的关系

T=10～60mmT大于60mm的砼，砂率可经试验确定，也可在上表基础上，按T每增大20mm砂率增大1％的幅度，予以调整。T小于10mm的砼，其砂率应经试验确定。JGJ55-2011

普通混凝土配合比设计规程2023/10/5ScienceofBuildingMaterials51石子粒径较大，级配较好——空隙率较小，小SP砂子较细，级配较好——粘聚性易得到保证，小SPW/C小——粘聚性易得到保证，小SP用减水剂、引气剂时——粘聚性容易得到保证，减小SP

要求较大的T——粗骨料容易离析，较大的SP碎石比卵石空隙率大——采用大SP砂率选择SP过大：骨料的总表面积及空隙率增大，减弱水泥浆的润滑作用，降低流动性SP过小：严重影响粘聚性和保水性2023/10/5ScienceofBuildingMaterials52因素3——骨料性质集料颗粒形状和表面粗糙度：直接影响混凝土拌合物流动性。形状圆整、表面光滑，其流动性就大；反之由于使拌合物内摩擦力增加，使其流动性降低。故卵石混凝土比碎石混凝土的流动性好。级配：良好的集料空隙率小。在水泥浆相同时，其包裹集料表面的润滑层增加，使拌合物工作性得到改善。2023/10/