建筑材料与检测 第2版 课件 4.2混凝土性质

建筑材料与检测主讲:尚敏BuildingMaterialsandTesting1普通砼的组成材料Compositionmaterial2主要技术性质Technicalnature3配合比Matchingratio4其他混凝土Otherconcreteconcrete5混凝土的检测Testing混凝土02节PART主要技术性质Technicalnature硬化前--------和易性硬化中--------水化热等硬化后--------强度、耐久性4.2混凝土的主要技术性质

混凝土的性质包括混凝土拌合物的和易性，混凝土强度、变形及耐久性等。混凝土各组成材料按一定比例搅拌后尚未凝结硬化的材料称为混凝土拌合物。1.

和易性概念

和易性又称工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工条件下，便于各种施工工序的操作，以保证获得均匀密实的混凝土的性能。和易性是一项综合技术指标，包括流动性(稠度)、粘聚性和保水性三个主要方面。4.2.1混凝土拌合物的和易性混凝土的施工操作(1)流动性是指拌合物在自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并均匀密实地填充整个模型的性能。流动性好的混凝土拌合物操作方便、易于捣实和成型。(2)粘聚性是指拌合物在施工过程中，各组成材料互相之间有一定的粘聚力，不出现分层离析，保持整体均匀的性能。(3)保水性是指拌合物保持水分，不致产生严重泌水的性质。混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性三者既互相联系，又互相矛盾。施工时应兼顾三者，使拌合物既满足要求的流动性，又保证良好的粘聚性和保水性。烂柱根、麻面、蜂窝、露石子等质量缺陷

《普通混凝土拌合物性能试验方法》(GB/T50080—2016)规定采用坍落度及坍落扩展度试验和维勃稠度试验进行评定。

(1)坍落度将混凝土拌合物分3次按规定方法装入坍落度筒内，刮平表面后，垂直向上提起坍落度筒。拌合物因自重而坍落，测量坍落的值(mm)，即为该拌合物的坍落度(如图4.22)。2.

和易性评定

坍落度测定试验原理对混凝土翻拌注意垂直提坍落度筒注意在最高点测量要点：分三层每层插捣25次抹平垂直向上提筒测高度差敲击，观察粘聚性，观察周围稀浆图4-23坍落度的测定

根据坍落度大小，可将混凝土拌合物分成4级，见表4.13。混凝土拌合物的坍落度应在一个适宜的范围内。其值可根据工程结构种类、钢筋疏密程度及振捣方法按表4.14选用。对于干硬性混凝土，和易性测定常采用维勃稠度试验。表4.13

混凝土拌合物按坍落度分级坍落度越大，流动性越大表4.14浇筑时坍落度的选择项次结构种类坍落度(mm)1基础或地面等的垫层、无筋的厚大结构(挡土墙、基础或厚大的块体等)或配筋稀疏的结构10~302板、梁和大型及中型截面的柱子等30~503配筋密列的结构(薄壁、斗仓、筒仓、细柱等)50~704配筋特密的结构70~90(2)维勃稠度维勃稠度试验需用维勃稠度测定仪(见图4.24)。所用的时间(以秒计)称为该混凝土拌合物的维勃稠度。维勃稠度值越大，说明混凝土拌合物越干硬。混凝土拌合物根据维勃稠度大小分为4级，见表4.15。级别维勃稠度(s)允许偏差(s)V0V1V2V3

V4≥3130~2120~1110~6

5~3±3±3±3±2±1表4-15

混凝土按维勃稠度的分级维勃稠度越大，越干稠

维勃稠度仪（维勃工作度测定仪）维勃工作度测定仪加配重8.7+2.75kg,透明圆盘配重两块8700g容器内有坍落度筒

湿润容器与工具

分三层装筒

透明圆盘置于砼上

每层插捣25次

抹平

开动振动台，至透明圆盘沾满净浆干硬性砼和塑性砼对比区别项目材料石状物及性质干硬性砼水少，石子多嵌固型，水泥一样时强度高塑性砼水多包裹型(1)水泥浆的含量W+C水泥浆数量增加，能使骨料周围有足够的水泥浆包裹，改善骨料之间的润滑性能，从而使混凝土拌合物的流动性提高。

水泥浆数量过多，会出现流浆现象，粘聚性变差，浪费水泥，同时影响混凝土强度。3.

影响混凝土和易性的主要因素(2)水泥浆的稠度W/C

水泥浆的稠度主要取决于水灰比(1m3混凝土中水与水泥用量的比值)大小。水灰比过大，水泥浆太稀，产生严重离析及泌水现象，并影响强度耐久性；过小，因流动性差而难于施工，通常水灰比在0.40~0.70之间，并尽量选用小的水灰比。(3)砂率(βS)

砂率大了干稠，过小泌水选择合理砂率：是在用水量及水泥用量一定的条件下，使混凝土拌合物获得最大的流动性，并保持良好的粘聚性和保水性；或在保证良好和易性的同时，水泥用量最少。此时的砂率值称为

(如图4.25、图4.26)。

合理砂率一般通过试验确定，在不具备试验的条件下，可参考表4.22选取。表4.22

混凝土砂率(%)的选择水灰比(W/C)卵石最大粒径(mm)碎石最大粒径(mm)1020401020400.400.500.600.70

26~3230~3533~3836~4125~3129~3432~3735~4024~3028~3331~3634~3930~3533~3836~4139~4429~3432~3735~4038~4327~3230~3533~3836~41图4.25

砂率对流动性的影响(水及水泥用量不变)图4.26

砂率对水泥用量的影响(坍落度不变)(4)温度温度升高，流动性降低，变稠。温度每升高10℃，坍落度大约减少20-40mm，所以夏季要考虑温度的影响，设计配合比时应适当增加用水量其他：原材料的性质、水泥、细度、骨料的品种、混凝土的掺加料、外加剂、时间以及施工条件等都会影响混凝土的和易性。4.改善和易性的措施1）改善砂、石的级配；

2）采用合理砂率；3）采用针片状颗粒少，接近于球形或正方体形状的颗粒；

4）当坍落度小时，应保持水灰比不变，适当增加水泥浆数量；或者保持砂率不变，减少砂石用量。当坍落度大甚至粘聚性、保水性差时，与上面相反；如果不奏效，则需要增大砂率。4.2.2拌合物凝结硬化中的性质一、凝结硬化二、收缩沉缩化学收缩干缩

净浆>砂浆>砼三、水化热冬季施工（有利)大体积工程(有弊)水化热对冬季施工是有益的。对大体积工程不利，容易出现裂缝，要注意构件内外温差控制在25℃内，采用水化热低的水泥，防止出现开裂现象，如图4-27所示。四、早期强度早期强度主要与水泥的品种、外加剂、施工环境有关，一般的工程，要达到2.5MPa才能拆除侧模，不缺棱掉角，达到规范要求的强度比例才能拆除底模。对于紧急抢修工程，要重点考虑早期强度。4.2.3.

凝结硬化后的性质立方体抗压强度轴心抗压轴心抗拉评定质量判断等级结构设计抗冻性抗碳化碱集料反应抗渗性耐久性抗蚀性（1）混凝土立方体抗压强度---评定质量、判断等级标准方法制作的标准试件立方体150mm×150mm×150mm标准条件(温度20±2℃，相对湿度95%以上)下养护到28d标准测试方法所测得的抗压强度，fcu立方体抗压强度标准值，fcu,k。GB50010结构设计规范1.强度标准混凝土养护室：喷雾管嘴

当采用非标准尺寸的试件时，应换算成标准试件的强度。将所测得的强度乘以相应的换算系数(见表4.19)。

混凝土强度等级采用符号C与立方体抗压强度标准值表示。C15.C20.C25.C30.C35.C40.C45.C50.C55.C60.C65.C70.C75.C80等14个强度等级(C60以上的混凝土称为高强混凝土)。

涂刷矿物油

振实或人工捣实

抹平

立方体试块

抗压试验机或万能试验机检测

现场可用回弹仪检测

不符合的混凝土试件严重缺角破裂孔洞尺寸超标表4.16试件尺寸及换算系数(GB50204—2015)骨料最大粒径(mm)试件尺寸(mm)强度换算系数31.540.063.0

100×100×100150×150×150200×200×2000.9511.05尺寸小，缺陷少，测得结果沾光例如：某混凝土构件留置了三块边长100mm的立方体试件，测得其抗压破坏荷载为380KN。试判断等级。立方体抗压强度为38MPa，而该混凝土的标准抗压强度为38×0.95=36.1MPa，能达到C35。

《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fc。轴心抗压强度fc与立方体抗压强度fcu之间具有一定的关系，试验表明：在立方体抗压强度fcu为10~55MPa的范围内，fc=0.67fcu。（2）混凝土轴心抗压强度---结构设计图4.29

混凝土试件的破坏状态(a)立方体试件受压；(b)棱柱体试件受压；长方体试件“环箍效应”弱，测得结果是立方体的2/3图4-30形状、大小不同的试块轴心抗拉强度混凝土的缺点：

一拉就裂抗拉强度是抗压强度的1/10---1/20直接测试困难，采用劈裂试验

混凝土强度主要取决于水泥石强度及其与骨料表面的粘结强度，而水泥石强度及其与骨料的粘结强度又与水泥强度等级、水灰比及骨料的性质有密切关系。同时，龄期及养护条件等因素对混凝土强度也有较大影响。

（3）影响混凝土强度的主要因素

混凝土的组织结构混凝土由固相、气相和液相构成。固相由水泥水化物和砂、石子组成，气相由不同直径的孔隙内的空气组成，液相由孔隙中的水溶液组成。集料与水泥固结孔隙(1)水泥强度等级和水灰比

配合比相同时，水泥强度等级越高，混凝土强度也越大；在一定范围内，水灰比越小，混凝土强度也越高。试验证明，混凝土强度与水灰比呈曲线关系，而与灰水比呈直线关系(见图3.8)。其强度经验公式是：混凝土28天强度fcu=A×水泥实际强度fce×（1/水灰比—B）A、B是与粗骨料相关的系数，当采用碎石时，A=0.53、B=0.20；当采用卵石时，A=0.49、B=0.13图3.8混凝土强度与水灰比及灰水比关系(a)强度与水灰比关系；(b)强度与灰水比关系(2)粗骨料粗骨料颗粒形状和表面特征。当粗骨料中含有大量针片状颗粒及风化的岩石时，会降低混凝土强度。碎石表面粗糙、多棱角，与水泥石粘结力较强，而卵石表面光滑，与水泥石粘结力较弱。因此，水泥强度等级和水灰比相同时，碎石混凝土强度比卵石混凝土的高些。利用强度经验公式可以估算混凝土强度：例如：用碎石配制混凝土，采用32.5等级的水泥、0.45的水灰比，则估算该混凝土28天能达到的强度为：0.53×1.13×32.5×（1/0.45—0.20）=39.4MPa如果用卵石配制，预计为37.7MPa。(3)龄期混凝土在正常养护条件下，其强度随龄期增长而提高。在最初3~7d内，强度增长较快，28d后强度增长缓慢。强度增长先快后慢，呈对数关系。以养护28d强度为基数，2年能达到其2倍，20年才能达到3倍。图4.32

混凝土强度与保持潮湿时间的关系1—长期保持潮湿；2—保持潮湿14d；3—保持潮湿7d；4—保持潮湿3d；5—保持潮湿1d(4)养护条件

试验表明，保持足够湿度时，温度升高，水泥水化速度加快，强度增长也快。

《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204—2015)规定一般砼在浇注12h内进行覆盖，待具有一定强度时浇水养护，硅酸盐水泥PⅠ、PⅡ、普通水泥PO、矿渣PS浇水养护日期不得少于7昼夜，火山灰水泥PP、粉煤灰水泥PF浇水养护日期不得少于14昼夜。平均气温低于5℃，不得浇水，用塑料养生膜覆盖。

(5)

试验条件

①试件尺寸相同的混凝土，试件尺寸越小测得的强度越高。

②试件的形状当试件受压面积(a×a)相同，而高度(h)不同时，高宽比(h/a)越大，抗压强度越小。

③表面状态

④加荷速度

(1)

采用高强度等级水泥、碎石

(2)

采用较小的水灰比或干硬性混凝土

(3)

采用蒸汽或蒸压养护

(4)

采用机械搅拌和振捣

(5)

掺入减水剂或早强剂

提高混凝土强度的措施

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。包括混凝土的抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力、抗碱集料反应能力等等。2、混凝土耐久性(1)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。(2)抗冻性是指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。

抗冻等级根据混凝土所能承受的反复冻融循环的次数，划分为F50、F100、F150、F200、F250、F300、F350、F400、>F400等9个等级。混凝土的密实度、孔隙的构造特征是影响抗冻性的重要因素(3)抗侵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，PS.PP.PF抗蚀性好。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。混凝土在二氧化碳、水的作用下，反应得到碳酸钙，由碱性变成中性的过程。危害：失去了对钢筋的保护作用防止措施