模块二 混凝土的主要技术性质

模块二混凝土的主要技术性质一、混凝土拌合物的和易性

（一）和易性的概念和包括的含义

和易性，或称工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工条件下，便于施工操作且能保证获得均匀密实的混凝土的性能。主要包括流动性、黏聚性、保水性三方面性能。

技术性质和易性强度变形性能耐久性便于施工操作达到设计强度等级不影响结构的正常使用与环境相适宜

（二）和易性的测定

1.坍落度与坍落扩展度法

适用于骨料最大粒径不大于40mm，坍落度不小于10mm的混凝土拌合物稠度测定坍落度仪由漏斗、坍落度筒、捣棒组成。捣棒直径16mm黏聚性和保水性通过目测观察

等级坍落度（mm）等级坍落度（mm）S110～40S4160～210S250～90S5≥220S3100～150混凝土拌合物坍落度等级划分等级扩展度（mm）等级扩展度（mm）F1≤340F4490～550F2350～410F5560～620F3420～480F6≥630混凝土拌合物扩展度等级划分表6-6表6-7

2.维勃稠度法

维勃稠度法适用于骨料最大粒径不大于40mm，维勃稠度在5～30s之间的混凝土拌合物稠度测定。

维勃稠度仪

（三）和易性的确定

应根据结构形式、运输方式和距离、泵送高度、浇筑和振捣方式及工程所处环境条件确定。

（四）影响和易性的主要因素

1.单位用水量（水泥浆数量）

单位用水量的选择应以满足混凝土拌合物的流动性和强度要求为宜。

等级维勃时间（s）等级维勃时间（s）V0≥31V310～6V130～21V45～3V220～11混凝土拌合物的维勃稠度等级划分表6-8单位用水量定则：当水胶比在一定范围（0.40～0.80）内而其他条件不变时，混凝土拌合物的流动性主要取决于单位用水量。

2.水胶比（水泥浆的稠度）

应以满足混凝土耐久性要求为宜。

3.砂率

砂率是指混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率。采用合理砂率可获得两方面的技术经济效果。4.组成材料性质的影响

（1）水泥水泥品种和细度

（2）骨料的性质粗细程度、颗粒级配、洁净程度

（3）外加剂和掺合料引气剂和减水剂

5.时间和温度

（五）改善混凝土拌合物和易性的措施

1.选用合适的水泥品种和强度等级；

2.通过试验，采用合理砂率，并尽可能采用较低的砂率；

3.选用粗细适宜、级配良好的骨料，在可能条件下，尽量采用较粗的砂、石；

4.当混凝土拌合物坍落度过小时，保持水胶比不变，增加适量的水泥浆；当坍落度过大时，保持砂率不变，增加适量的砂石；当黏聚性较差时，适当提高砂率；

5.尽量掺用能改善混凝土拌合物和易性的外加剂和掺合料，如减水剂、引气剂、粉煤灰等。

二、硬化混凝土的强度

混凝土强度抗压强度抗拉强度抗折强度粘结强度立方体抗压强度轴心抗压强度（一）混凝土的抗压强度与强度等级

1.混凝土的抗压强度

混凝土的抗压强度，是指其标准试件在压力作用下直到破坏时单位面积所能承受的最大应力。

一组三块边长150mm混凝土试摸混凝土标准试件

2.立方体抗压强度（）根据国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》(GB/T

50081－2002)的规定，立方体抗压强度，是指按标准方法制作、养护[温度为（20±2）℃，相对湿度为95%以上或在温度为（20±2）℃的不流动的Ca(OH)2饱和溶液中]的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期以标准试验方法测得的抗压强度值。

3.立方体抗压强度标准值（）

立方体抗压强度标准值系指按标准方法制作、养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期以标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度值。

混凝土强度等级值有：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。垫层可用C10级混凝土。

（二）轴心抗压强度

在钢筋混凝土结构计算中，以轴心抗压强度作为设计依据。

C30表示“混凝土立方体抗压强度标准值为30MPa”表示“混凝土”

（三）影响混凝土强度的主要因素

混凝土的相组成骨料水泥石过渡区性能相对稳定薄弱环节混凝土的破坏形式水泥石与骨料的粘结界面水泥石本身破坏骨料发生破坏

1.水泥强度等级与水胶比

水泥强度等级与水胶比是影响混凝土强度的最主要的因素，也是决定性的因素。

我国通过大量试验和验证，建立了混凝土与水胶比、胶凝材料的强度等因素之间的线性经验公式：式中—混凝土28d龄期的立方体抗压强度，MPa；—骨料回归系数；—胶水比；—胶凝材料28d抗压强度。

（1）回归系数宜按下列规定确定

1）根据工程所用的原材料，通过建立的胶水比与混

凝土强度关系式来确定。

2）当不具备上述统计资料时，可按表6-9选用。

（2）胶凝材料28d抗压强度（）可实测；当无实测值时，可按下式计算：式中—粉煤灰和粒化高炉矿渣影响系数，可按

粗骨料品种系数碎石卵石0.530.490.200.13回归系数（）的取值表6-9表6-10选用；

—水泥28d胶砂抗压强度，MPa，可实测；当无实测值时，可按下式计算：

式中—水泥强度等级富余系数，可按实际统计资料确定；当缺乏实际统计资料时，也可按表6-11选用；

—水泥强度等级值，MPa。

种类掺量（%）粉煤灰影响系数粒化高炉矿渣粉影响系数01.001.00100.85～0.951.00200.75～0.850.95～1.00300.65～0.750.90～1.00400.55～0.650.80～0.9050—0.70～0.85水泥强度等级值32.542.552.5富余系数1.121.161.10粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数水泥强度等级富余系数（）表6-10表6-11

2.骨料的影响

主要体现在：骨料的表面特征和形状、粗细程度、颗粒级配、黏土杂质、骨料的强度等方面。

3.砂率

4.养护温度和湿度

养护温度对混凝土强度的影响混凝土强度与保湿养护时间的关系

5.龄期

龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。

普通硅酸盐水泥拌制的塑性混凝土，在标准养护条件下，混凝土强度的发展大致与龄期的常用对数成正比关系：式中—n天龄期混凝土的抗压强度，MPa；—28d龄期混凝土的抗压强度，MPa；—养护龄期，n

≥

3d。

6.混凝土施工工艺

施工工艺包括：是否搅拌均匀、搅拌的方法、搅拌的时间、投料顺序、振实方式等。

7.试验条件对混凝土强度测定值的影响

当混凝土的原材料、配合比、工艺条件完全相同，但试验条件不同，所测得的混凝土强度值存在一定的差异。

（1）试件的形状

aaaaah（1）（2）

（2）试件的尺寸

（3）表面状态

（4）加荷速度

（5）含水率和温度

（四）提高混凝土强度的措施

1.采用高强度等级的水泥和早强型水泥

2.采用低水胶比的干硬性混凝土

试件尺寸尺寸换算系数200mm×200mm×200mm1.05100mm×100mm×100mm0.95混凝土试件尺寸及换算系数表6-12

3.采用湿热处理养护混凝土4.采用机械搅拌和振捣

5.掺加混凝土外加剂和掺合料

6.采用合理砂率和品质良好的骨料三、混凝土的变形性能

（一）非荷载作用下的变形

1.化学收缩

2.干湿变形

3.温度变形等

（二）荷载作用下的变形

1.短期荷载作用下的变形

（1）混凝土的弹塑性变形

（2）混凝土的弹性模量

2.长期荷载作用下的变形—徐变四、混凝土的耐久性

混凝土的耐久性，是指混凝土在所处工作环境下，长期抵抗内、外劣化因素的作用，仍能维持其应有结构性能的能力。

（一）抗冻性能

混凝土的抗冻性，是指混凝土在饱和水状态下，能够经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性质。

抗冻标号—用慢冻法测定（气冻水溶条件）

混凝土的抗冻标号划分为：D50、D100、D150、D200、

＞D200五个等级。

抗冻等级—用快冻法测定（水冻水溶条件）

混凝土的抗冻性能划分为：F50、F100、F150、F200、F250、F300、F350、F400、＞F400等九个等级。抗冻等级≥F50的混凝土为抗冻混凝土。

（二）抗水渗透性能

抗水渗透性能，是指混凝土抵抗压力水渗透作用的性质。

抗水渗透性能划分为：P4、P6、P8、P10、P12、＞P12等六个抗渗等级。

影响混凝土抗渗性能的主要因素为水胶比。此外，还有孔隙形态特征、水泥品种、养护条件、骨料的颗粒级配及最大粒径和施工质量等。

掺加引气剂能显著提高混凝土的抗渗性。

（三）抗侵蚀性

抗侵蚀性，是指混凝土抵抗外界侵蚀性介质破坏作用的能力。混凝土抗硫酸盐侵蚀性能划分为：KS30、KS60、KS90、KS120、KS150、＞KS150等六个等级。

混凝土的抗侵蚀性取决于水泥品种、混凝土的密实性和孔隙形态特征等。

（四）碳化

碳化是指空气中的二氧化碳与混凝土中水泥的水化产物氢氧化钙，在湿度适宜时发生化学反应，生成碳酸钙和水的过程。

影响混凝土碳化速度的主要因素有环境中二氧化碳浓度、环境的湿度、水泥品种、水胶比和混凝土的密实度等。

（五）碱—骨料反应碱—骨料反应，是指混凝土中的碱性氧化物（Na2O和K2O）与骨料中活性成分产生的膨胀反应。碱—骨料反应大致分为两类：即碱—硅反应（简称ASR）和碱—碳酸盐反应（简称ACR）。

（六）提高混凝土耐久性的主要措施

1.根据所处的环境条件和工程特点，选择与之相适宜的水泥品种。

2.严格控制水胶比并保证足够的胶凝材料用量，这是确保混凝土密实度、强度和耐久性的重要措施。根据《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）规定，对于设计年限为50年的混凝土结构，其混凝土材料宜符合表6-13、表6-14的规定。

环境类别最大水胶比最低强度等级环境等级环境条件一室内干燥环境；无侵蚀性静水浸没环境0.60C20二a室内潮湿环境

非严寒和非寒冷地区的露天环境；非严寒和非寒冷地区与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境；严寒和寒冷地区的冰冻线以下与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境0.55C25二b干湿交替环境；水位频繁变动环境；严寒和寒冷地区的露天环境；严寒和寒冷地区冰冻线以上与无侵蚀性的水或土壤直接