模块四 混凝土-建筑材料与检14课件讲解

建筑材料与检测

模块四

混凝土任务一

混凝土概述内容提要CONTENTS一

混凝土的定义二

混凝土的分类三

混凝土的特点四

混凝土的发展方向

一

混凝土的定义引言

混凝土的产生

普通水泥的抗拉强度较低，只有抗压强度的十分之一。1867年法国园艺师蒙尼亚突发奇想，在花盆外箍上几道铁丝作保护，然后在铁丝外抹上一层水泥砂浆，其花盆结实耐用。19世纪末，俄国建筑师别列柳布斯基对蒙尼亚的发明作了研究并作出改进，一是在水泥浆料中加入相当数量石块；二是用钢筋代替铁丝。这样，钢筋混凝土正式诞生了。

广义：混凝土是由胶凝材料、水和粗细骨料，有时掺入外加剂和掺合料，按适当比例配合，经均匀拌合、密实成型及养护硬化而成的人造石材。

狭义：由水泥、普通砂、石子配制而成的混凝土。三峡工程钢筋混凝土重力坝一、混凝土的定义

混凝土是当今世界用量最大、用途最广的人造石材，广泛用于工业与民用建筑、水利水电工程、道路桥梁工程、地下工程和国防工程等。极大地改善了人类的居住环境、工作环境和出行环境。一、混凝土的定义二、混凝土的分类(一)按干表观密度分类重混凝土ρ0＞2800kg/m3。普通混凝土ρ0＝2000～2800kg/m3。轻混凝土ρ0＜1950kg/m3。(二)按胶凝材料分类

水泥混凝土水玻璃混凝土沥青混凝土聚合物混凝土等(三)按用途分类

二、混凝土的分类结构混凝土防水混凝土道路混凝土耐酸混凝土大体积混凝土防辐射混凝土等(四)按生产方式和施工方法分类预拌混凝土（商品混凝土）泵送混凝土喷射混凝土碾压混凝土离心混凝土等(五)按强度分类

二、混凝土的分类普通混凝土＜C60。高强混凝土≥C60。超高强混凝土≥100MPa。(六)按配筋情况分类

素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土等。三、混凝土的特点优点：（1）性能多样、用途广泛，通过调整组成材料的品种及配比，可以制成具有不同物理、力学性能的混凝土以满足不同工程的要求。

（2）具有良好的可塑性，可根据工程需要浇筑成各种形状尺寸的构件。（3）混凝土中占80%的砂、石骨料资源丰富，可就地取材，价格便宜。

（4）与钢筋具有良好的粘结性，且二者的线膨胀系数基本相同，复合成的钢筋混凝土，能互补优劣，大大拓宽了混凝土的应用范围。三、混凝土的特点（5）混凝土具有很好的耐久性。（6）可充分利用工业废料作骨料或掺合料，有利于环境保护。缺点：

（1）自重大、比强度小。因此导致建筑物的抗震性能差，工程成本提高。

（2）抗拉强度小、呈脆性易开裂。混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/10左右，导致受拉区混凝土过早开裂。（3）体积不稳定。尤其是当水泥浆量过大时，这一缺陷表现得更加突出。随着温度、环境介质的变化，容易引发体积变化，产生裂纹等缺陷，直接影响着混凝土的耐久性。（4）导热系数大，保温隔热性能差。（5）硬化速度慢，生产周期长。（6）混凝土的质量受施工环节的影响比较大，难以得到精确控制。三、混凝土的特点四、混凝土的发展方向

随着现代土木工程建设技术水平的不断提高，对于未来混凝土的研究和实践要围绕两个方面：

一是混凝土的耐久性问题；

二是混凝土的发展必须走可持续发展之路。任务二

混凝土的组成材料知识点

混凝土用粗骨料内容提要CONTENTS一

颗粒级配和最大粒径二

泥、泥块及有害物质含量三

颗粒形状四

强度五

碱骨料反应一

颗粒级配和最大粒径公称粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料，常用碎石和卵石两种。引言

粗骨料粗骨料碎石卵石河卵石海卵石山卵石试比较石子表面状态不同对混凝土和易性的影响：卵石碎石引言

粗骨料在水灰比相同条件下，用碎石拌制的混凝土，流动性较小，但强度较高；而卵石则正好相反，即流动性较大，但强度较低。因此，在配制高强混凝土时，宜采用碎石。引言

粗骨料一

颗粒级配和最大粒径

粗骨料的颗粒级配对混凝土性能的影响与细骨料相同，且其影响程度更大。级配良好的粗骨料，对提高混凝土强度、耐久性，节约水泥用量是极为有利的。

粗骨料的颗粒级配按供应情况分连续粒级和单粒级。连续粒级的颗粒大小搭配合理，配制的混凝土拌和物和易性好，不易发生分层、离析现象，且水泥用量小，目前多采用连续粒级。一

颗粒级配和最大粒径粗骨料的颗粒级配方孔筛，mm2.364.759.5016.019.026.531.537.553.63.075.90连续粒级5～1095～10080～1000～1505～1695～10085～10030～600～1005～2095～10090～10040～80—0～1005～2595～10090～100—30～70—0～505～31.595～10090～10070～90—15～45—0～505～4095～10070～90—30～65——0～50单数粒级10～2095～10085～1000～15016～31.595～10085～1000～10020～4095～10080～1000～10031.5～6395～10075～10045～750～10040～8095～10070～10030～600～100一

颗粒级配和最大粒径

最大粒径是用来表示粗骨料的粗细程度的。公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。

最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，不得超过钢筋最小净距的3/4；对于实心板，不得超过板厚的1/3且不得超过40mm；

对于高强混凝土，粗骨料最大粒径不宜大于20mm。对于泵送混凝土，最大粒径与输送管道内径之比，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5。一

颗粒级配和最大粒径骨料粒径太大使转换梁浇筑不密实

工程实例分析二

泥、泥块及有害物质含量二

泥、泥块及有害物质含量含泥量是指粒径小于75μm的颗粒含量；泥块含量是指粒径大于4.75mm，经水洗、手捏后小于2.36mm的颗粒含量。有害物含量指有机物、硫化物、硫酸盐等，且不得混有草根、树叶等杂物。（GB/T14685-2022）规定二

泥、泥块及有害物质含量二

泥、泥块及有害物质含量碎石或卵石中的有害物质含量三

颗粒形状三

颗粒形状颗粒形状以三维长度相等（接近立方体或球形）为好。

针状颗粒是指颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者；片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径0.4倍者。针片状颗粒不仅本身容易折断，而且会增加骨料的空隙率，使拌合物和易性变差，强度降低。三

颗粒形状

针片状颗粒易折断，且会增大骨料的空隙率和总表面积，使混凝土拌合物的和易性、强度、耐久性降低。三

颗粒形状表面特征碎石表面粗糙且多棱角，与水泥浆粘结力强；卵石表面光滑少棱角，与水泥浆粘结能力差。四

强度四

强度强度指标岩石抗压强度压碎指标值碎石卵石、碎石岩石抗压强度是将母岩制成50mm×50mm×50mm立方体试件，在水饱和状态下测定其极限抗压强度值。四

强度岩石抗压强度仪四

强度压碎值指标:岩石立方体强度比较直观，但试件加工困难，其抗压强度反映不出石子在混凝土中的真实强度，所以对经常性的生产质量控制常用压碎值指标，而在选择采石场或对粗骨料强度有严格要求，以及对其质量有争议时，宜采用岩石抗压强度作检验。

坚固性GB/T14685-2022规范规定的坚固性指标如下表:五

碱骨料反应五

碱骨料反应

对于长期处于潮湿环境的重要混凝土结构，其所用的碎石或卵石应进行骨料的碱活性检验。

当判定骨料存在潜在碱-碳酸盐反应危害时，不宜用作混凝土骨料；否则，应通过专门的混凝土试验，做最后评定。

当判定骨料存在碱-硅酸反应危害时，应控制混凝土中的碱含量不超过3kg/m3，或采用能抑制碱骨料反应的有效措施。案例分析石子形状对混凝土性能的影响

请观察下图中A、B、C三种石子的形状有何差别，分析其对拌制混凝土性能会有哪些影响。

A、碎石1

B、碎石2C、卵石案例分析讨论A为碎石1，针片状颗粒含量较多。此针片状的碎石过多，比表面积大，不仅会影响混凝土和易性，还会影响强度。

B为碎石2，表面较粗糙，多棱角，比表面积较碎石1小，拌制混凝土时的性能优于碎石1。

C为卵石，表面光滑、少棱角，比表面积较小。故拌制混凝土时所需水泥量较小。混凝土拌合物的和易性较好。但卵石与水泥石粘结力会较差。在相同条件下，混凝土强度较低。案例分析

某中学一栋砖混结构教学楼，在结构完工后进行屋面施工时，屋面局部倒塌。经审查设计方面，未发现任何问题。对施工方面审查发现：

所设计为C20的混凝土，施工时未留试块，事后鉴定其强度仅C7.5左右，在断口处可清楚看出砂石未洗净，集料中混有鸽蛋大小的粘土块粒和树叶等杂质。此外，梁主筋偏于一侧，梁的受拉区1/3宽度内几乎无钢筋。集料杂质多危害混凝土强度案例分析原因分析

集料的杂质对混凝土强度有重大的影响，必须严格控制杂质含量。树叶等杂质固然会影响混凝土的强度，而泥粘附在集料的表面，防碍水泥石与集料的粘结，不仅会降低混凝土强度，还会增加拌和用水量，加大混凝土的干缩，降低抗渗性和抗冻性。泥块对混凝土性质的影响严重。知识点

混凝土用外加剂、掺合料内容提要CONTENTS一

外加剂的分类二

外加剂的选用三

外加剂应用案例四

掺合料五

小结一

外加剂的分类混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或搅拌过程中加入的，用以改善新拌混凝土或硬化混凝土性能的材料。以下简称外加剂。1．外加剂在国民经济建设和混凝土技术发展中的重要作用一、外加剂的种类改善混凝土性能，促进了施工技术革命；节约资源，保护环境；在改善和提高混凝土各种物理性能，延长建筑工程的使用寿命的同时，减少了混凝土现场搅拌时产生的粉尘污染和施工噪音，改善了现场施工环境。一、外加剂的种类为什么要使用外加剂？外加剂的作用改善混凝土拌合物的和易性；加快或延缓凝结时间；控制强度增长；提高抗冻融、热开裂、碱－骨料膨胀、硫酸盐侵蚀和钢筋锈蚀等作用下的耐久性；节约水泥用量，降低成本；减少放热速度，控制温升。一、外加剂的种类(一)按主要使用功能分类①改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，其中包括各种减水剂和泵送剂等。②改善混凝土凝结、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、促凝剂和速凝剂等。③改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂、阻锈剂和矿物外加剂等。④改善混凝土其他性能的外加剂，包括膨胀剂、防冻剂、着色剂等。一、外加剂的种类①无机物外加剂②有机物外加剂(二)按化学成分分类外加剂分类一、外加剂的种类1.减水剂

是指在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌和用水量的外加剂。减水剂的主要技术经济效果1.提高流动性

在用水量及水泥用量基本不变条件下，混凝土拌合物的坍落度可增大100～200mm，流动性明显提高，而且不影响混凝土的强度。泵送混凝土或其他大流动性混凝土均需掺入高效减水剂。一、外加剂的种类减水剂的主要技术经济效果2.提高混凝土强度在保持混凝土拌合物流动性不变的情况下，可减少用不量10%～20%，若水泥用量也不变，则可降低水胶比，提高混凝土的强度，特别是可大大提高混凝土的早期强度。3.节约水泥

在保持流动性及强度不变的情况下，可以在减水拌和用水量的同时，相应减少水泥用量，节约水泥用量5%-20%，降低混凝土成本。

一、外加剂的种类4.改善混凝土的耐久性由于减水剂的渗和，减少了拌合物的泌水、离析现象，还显著改善了混凝土的孔结构，使混凝土的密实度提高，透水性降低，从而可提高混凝土的抗渗、抗冻、抗腐蚀等能力。减水剂的主要技术经济效果一、外加剂的种类没加减水剂的水泥浆加减水剂后的水泥浆一、外加剂的种类(二)减水剂的常用品种与效果减水剂主要有木质素系、萘系、水溶树脂系、糖蜜系和腐殖酸等。

按主要功能分为普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂等。一、外加剂的种类

是指加速混凝土早期强度发展并对后期强度发展无显著影响的外加剂。

作用：加速模板及台座的周转、缩短混凝土的养护时间、快速达到混凝土冬季施工的临界强度等。常用早强剂的品种：①强电解质无机盐类早强剂②水溶性有机化合物③其他：有机化合物、无机盐复合物2.早强剂一、外加剂的种类早强剂的适用范围：早强剂适用于蒸养混凝土及常温、低温和最低温度不低于－5℃环境中施工的有早强要求的混凝土工程。炎热环境条件下不宜使用早强剂。

掺入混凝土后对人体产生危害或对环境产生污染的化学物质严禁用作早强剂。含有六价铬盐、亚硝酸盐等有害成分的早强剂严禁用于饮水工程及与食品相接触的工程。硝铵类严禁用于办公、居住等建筑工程。一、外加剂的种类3.引气剂

是指在搅拌混凝土的过程中，能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡，以减少混凝土拌合物泌水、离析，改善和易性，并能显著提高混凝土抗冻性、耐久性的外加剂。

引气剂对混凝土性能的影响：①改善混凝土拌合物的和易性；②提高抗冻性和抗渗性；③降低强度及弹性模量。引气剂适用于配制抗冻混凝土、泵送混凝土、港口混凝土，不适宜用于蒸汽养护的混凝土。一、外加剂的种类4.缓凝剂是指延长混凝土凝结时间并对后期强度无明显影响的外加剂。

缓凝剂能使混凝土拌合物在较长时间内保持塑性状态，以利于浇注成型，提高施工质量，而且还可延缓水化放热时间，降低水化热，对大体积混凝土或分层浇筑的混凝土十分有利。

缓凝剂适用于长距离运输或长时间运输的混凝土、夏季和高温季节施工的混凝土、大体积混凝土等。不适用于5℃以下的混凝土，也不适用于有早强要求的混凝土及蒸养混凝土。一、外加剂的种类

能使混凝土在负温下硬化，并在规定时间内达到足够防冻强度的外加剂称为防冻剂。

在负温度条件下施工的混凝土工程须掺入防冻剂。一般，防冻剂除能降低冰点外，还有促凝、早强、减水等作用，所以多为复合防冻剂。

5.防冻剂一、外加剂的种类

能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。主要用于喷射混凝土、堵漏等。

6.速凝剂一、外加剂的种类随堂练习：下列工程应该优先选用哪些外加剂？1.夏季施工的大体积混凝土工程，应优先选用的外加剂2.喷射混凝土必须加入的外加剂是什么？3.远距离运输的混凝土应选用外加剂为？4.有抗冻要求的混凝土施工时宜选择的外加剂是什么？5.泵送混凝土应掺用什么外加剂？缓凝剂泵送剂速凝剂引气剂二

外加剂的选用①外加剂品种的选择②外加剂掺量的确定

③外加剂的掺加方法二、外加剂的选用

有两种水泥，一种以二水石膏为缓凝剂，另一种以硬石膏为缓凝剂，现以加入木质素磺酸钙减水剂的溶液配制水泥浆，请观察5min后两者凝结情况，讨论产生差别的原因。木质素减水剂与水泥所用石膏案例分析

使用无水石膏作缓凝剂的水泥，加入木质素作为减水剂或稠密减水剂时会产生速凝现象。因无水石膏在木钙或糖钙溶液中硫酸钙溶解量下降，无法抑制C3A的水化，使C3A迅速水化，从而导致水泥浆速凝。故以硬石膏为缓凝剂的水泥不宜使用含木质素磺酸盐的减水剂。三

外加剂的应用案例三

外加剂的应用案例根据三峡大坝的耐久性和高强度的特点，其混凝土施工中主要采用什么外加剂？高效减水剂和引气剂！高效减水剂为配制为配制高性能混凝土创造条件！引气剂是保证三峡大坝耐久性和使用寿命的重要举措！三

外加剂的应用案例金茂大厦通过应用泵送剂和泵送技术将混凝土一泵到顶；投资5.6亿美元88层420.5米世界第三、中国第一高楼三

外加剂的应用案例青藏铁路自然条件严酷的青藏铁路顺利施工三

外加剂的应用案例杭州湾跨海大桥世界最长的跨海大桥造桥史上的丰碑筑向大海的世纪长虹全长36公里，投资118亿，混凝土240万方，桥墩660个四

掺合料混凝土掺合料是指在混凝土搅拌前或搅拌过程中，为改善混凝土性能、调节混凝土强度、节约水泥，与混凝土其他组分一起，直接加入的矿物材料或工业废料，掺量一般大于水泥质量的5%。

常用的矿物掺合料有粉煤灰、硅灰、粒化高炉矿渣粉、沸石粉、磨细自然煤矸石粉及其他工业废渣。粉煤灰是目前用量最大、使用范围最广的一种掺合料。四.掺合料矿物掺合料的应用应符合下列规定：1）掺用矿物掺合料的混凝土，宜采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥；2）在混凝土中掺用矿物掺合料时，矿物掺合料的种类和掺量应经试验确定；

3）对于高强混凝土或有抗渗、抗冻、抗腐蚀、耐磨等其他特殊要求的混凝土，不宜采用低于Ⅱ级的粉煤灰；4）矿物掺合料宜与高效减水剂同时使用。四.掺合料四.掺合料

从煤粉炉烟道气体中收集的粉末称为粉煤灰。在混凝土中掺入一定量粉煤灰后，除了粉煤灰本身的火山灰活性作用，生成硅酸钙凝胶，作为胶凝材料一部分起增强作用外，在混凝土的用水量不变的情况下，不仅可以起到显著改善混凝土拌合物和易性的效应，增加流动性和粘聚性，还可降低水化热。若保持混凝土拌合物原有的和易性不变，则可减少用水量，起到减水的效果，从而提高混凝土的密实度和强度，增强耐久性。粉煤灰SEM照片四.掺合料

硅粉也称硅灰。在冶炼铁合金或工业硅时，由烟道排出的硅蒸气经收尘装置收集而得的粉尘称为硅粉。它是由非常细的玻璃质颗粒组成，其中SiO2含量高，其比表面积约为2000m2/kg。掺入少量硅粉，可使混凝土致密、耐磨，增强其耐久性。四.掺合料

沸石粉是天然的沸石岩经磨细而成的一种火山灰质铝硅酸矿物掺合料。含有一定量活性二氧化硅和三氧化铝，能与水泥生成的氢氧化钙反应，生成胶凝物质。沸石粉用作混凝土掺合料可改善混凝土和易性，提高混凝土强度、抗渗性和抗冻性，抑制碱骨料反应。主要用于配制高强混凝土、流态混凝土及泵送混凝土。

沸石粉具有很大的内表面积和开放性孔结构，还可用于配制湿混凝土等功能混凝土。

四.掺合料

粒化高炉矿渣粉（简称矿渣粉）是指符合GB/T203标准规定的粒化高炉矿渣经干燥、粉磨（或添加少量石膏一起粉磨）达到相当细度且符合相应活性指数的粉体。矿渣粉磨时允许加入助磨剂，加入量不得大于矿渣粉质量的1％。四.掺合料掺合料种类对流动性的影响用等量取代法分别掺入细度相同的20％粉煤灰和矿渣掺合料制备硅酸盐水泥砂浆拌合物，经跳桌法流动性试验后得到下图所示的结果。请观察两者的差异，并对其现象进行讨论。掺粉煤灰水泥砂浆掺矿渣水泥砂浆四.掺合料

两者的不同在于粉煤灰和矿渣的形状及表面特征的不同，从粉煤灰的电镜照片中可以发现：粉煤灰颗粒多为表面光滑的圆球状颗粒，相对于不规则形状外形的矿渣颗粒而言，需要较少的水分润湿其表面，因而实际水与硅酸盐水泥质量比（水灰比）相对较大。同时光滑的圆球状颗粒也有利于减少集料之间的流动摩擦力。两者共同作用结果使得掺粉煤灰掺合料的砂浆拌合物具有更大的流动性。粉煤灰电镜照片讨论四.掺合料现象掺合料搅拌不均致使混凝土强度低

某工程使用等量的42.5级普通硅酸盐水泥粉煤灰配制C25混凝土，工地现场搅拌，为赶进度搅拌时间较短。拆模后检测，发现所浇筑的混凝土强度波动大，部分低于所要求的混凝土强度指标。原因分析

该混凝土强度等级较低，而选用的水泥强度等级较高，故使用了较多的粉煤灰作掺合剂。由于搅拌时间较短，粉煤灰与水泥搅拌不够均匀，导致混凝土强度波动大，以致部分混凝土强度未达要求。五

小结五.小结

混凝土外加剂如今被誉为混凝土的第五组份，需要熟悉外加剂的种类及各自作用，根据工程实际合理选择外加剂；

掺合料的选用需要根据实际来选择。模块四

混凝土

任务三

新拌混凝土性能及检测知识点1混凝土和易性概念及评定内容提要CONTENTS一

和易性的概念二

和易性的评定三

混凝土拌合物流动性的级别四

案例分析五

小结一

和易性的概念

混凝土在未凝结硬化以前，称为混凝土拌合物。它必须具有良好的和易性，便于施工，以保证能获得良好的浇灌质量；混凝土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；并应具有必要的耐久性。一、和易性的概念

和易性——混凝土拌合物的和易性又称工作性，它是一项综合的技术性质，是指混凝土拌合物易于施工操作（包括搅拌、运输、振捣和养护等），并能获得质量均匀、成型密实的性能。包括流动性、粘聚性和保水性等三方面的含义。一、和易性的概念和易性流动性粘聚性保水性混凝土拌和物在一定施工条件下易于各工序施工操作，并能获得质量稳定，整体均匀，成型密实的性能。一、和易性的概念1.流动性

是指拌合物在本身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。流动性的大小，反映拌合物的稀稠，直接影响浇筑施工的难易和混凝土的质量。一、和易性的概念2.黏聚性

是指拌合物在施工过程中其组成材料之间有一定的黏聚力，不致产生分层离析的现象。3.保水性

是指拌合物保持水分不易析出的能力。混凝土拌合物若保水性差会发生泌水现象，在混凝土内部形成沁水通道，使混凝土密实性变差，降低混凝土的质量。一、和易性的概念

混凝土拌和物的流动性、黏聚性、保水性三者之间经常相互矛盾，如黏聚性好，则保水性也往往较好，但流动性差；当流动性增大时，黏聚性和保水生往往会变差。因此，和易性应是这三方面性质在特定条件下矛盾的统一体。一、和易性的概念骨料水可见表面泌水内泌水一、和易性的概念分层离析与泌水现象及其危害分层离析现象：粗骨料从混凝土的水泥砂浆中分离出来的倾向，与拌和物的粘聚性有关。危害：分层离析将导致硬化后的混凝土产生蜂窝和麻面，影响均匀性。泌水现象：混凝土中粗骨料下沉、水分上升直到表面，这种现象叫泌水，与拌和物的保水性有关。危害：泌水导致混凝土中粗骨料和水平钢筋下方形成水囊和水膜，降低骨料或钢筋与水泥石的粘结力；表面还会形成酥松层等。一、和易性的概念思考题和易性不良的混凝土拌合物，施工后会出现什么情况？答：填充不密实，产生蜂窝、麻面、空洞等缺陷；表面出现疏松层，粗骨料颗和水平钢筋的下面会出现水囊或水膜等，界面结构不密实；造成组成不均匀，上层水泥浆多于底层，下层骨料多于上层，表面水泥浆中含水量多于内部。为什么混凝土拌合物会出现和易性不良？答：混凝土拌合物由固相与液相组成，二者的比例不当影响拌合物的和易性；固相与液相的密度相差较大，而且骨料粒径较大，容易在自重作用下，发生层析；一、和易性的概念混凝土中的蜂窝请观察下图中混凝土楼面，其中有空洞（俗称蜂窝）。该混凝土是采用人工振捣，其混凝土坍落度为30mm。请分析混凝土不密实的原因。空洞位置局部放大

一、和易性的概念该混凝土未采用振动器振捣，仅人工振捣，而混凝土的坍落度偏低，流动性较差，故易产生蜂窝，应增大混凝土的坍落度，具体按GB50204-2001《混凝土结构工程施工质量验收规范》规定进行。实际施工时，混凝土拌和物的坍落度要根据构件截面尺寸大小、钢筋疏密和捣实方法来确定。当构件截面尺筋较密，或采用人工捣实时，坍落度可选择大一些。反之，若构件截面尺寸较大，或钢筋较疏，或采用机械振捣，则坍落度可选择小一些。讨论二

和易性的评定二、和易性的评定（一）坍落度和坍落扩展度的测定1.坍落度法：

适用于坍落度不小于10mm，骨料最大粒径不大于40mm的塑性和流动性混凝土拌合物。坍落度二、和易性的评定二、和易性的评定观察坍落后的砼拌合物试体的粘聚性与保水性：粘聚性用捣棒在已坍落的砼拌合物试体侧面轻轻敲打，此时若试体逐渐下沉，则表示粘聚性良好；若倒塌、部分崩裂则表示粘聚性不好。保水性以砼拌合物中水泥浆析出的程度来评定，若有较多水泥浆从底部析出，试体部分的砼拌合物也因失浆而集料外露，则表明保水性不好；若无水泥浆或仅有少量水泥浆自底部析出，则表明保水性能良好。粘聚性不好二、和易性的评定2.坍落扩展度：适用泵送高强混凝土和自密实混凝土（坍落度大于220mm）。

扩展度测量二、和易性的评定（二）维勃稠度的测定适用于维勃稠度在5~30s的混凝土拌合物。通过测定混凝土拌和物在外力作用下由圆台状均匀摊平所需要的时间。二、和易性的评定思考题

为什么坍落度法能反映塑性混凝土拌合物的和易性？答：

A、坍落度反映了拌合物在自重力作用下的流动性；

B、拌和物圆锥体在敲击下，是否崩落反映了粘聚性；

C、拌和物圆锥体下方是否有水泌出，反映了保水性。维勃稠度反映的是混凝土拌和物的什么性能？答：维勃稠度法适用于Dmax小于40mm，维勃稠度在5~30s之间的混凝土拌和物稠度的测量。主要反映了混凝土拌和物在振动力作用下的流动性和充模性。

三

混凝土拌合物流动性的级别三、混凝土拌合物流动性的级别三、混凝土拌合物流动性的级别

根据坍落度的不同，可将混凝土拌合物分为：大流动性混凝土（大于160ｍｍ）流动性混凝土（100～150ｍｍ）塑性混凝土（50～90ｍｍ）低塑性混凝土（10～40ｍｍ）坍落度值小于10ｍｍ的拌合物为干硬性混凝土。拌合物流动性的选用拌合物流动性的选用原则是在满足施工条件及混凝土成型密实的条件下，应尽可能选用较小的流动性，以节约水泥并获得质量较高的混凝土。

具体选用时，流动性的大小取决于构件截面尺寸、钢筋疏密程度及捣实方法。若构件截面尺寸小、钢筋密、振捣作用不强时，选择流动性大一些；反之，选择流动性小一些。

泵送混凝土拌合物坍落度设计值应≤180mm；泵送高强混凝土的扩展度宜≥500mm；自密实混凝土的扩展度宜≥600mm。四

案例分析四、案例分析现象集料含水量波动对混凝土和易性的影响某混凝土搅拌站用的集料含水量波动较大，其混凝土强度不仅离散程度较大，而且有时会出现卸料及泵送困难，有时又易出现离析现象。原因分析

由于集料，特别是砂的含水量波动较大，使实际配比中的加水量随之波动，以致加水量不足时混凝土坍落度不足，水量过多时则坍落度过大，混凝土强度的离散程度也就较大。当坍落度过大时，易出现离析。若振捣时间过长坍落度过大，还会造成“过振”。五

小结五、小结本小节知识点主要掌握和易性的概念，理解流动性、保水性、粘聚性；

掌握和易性的评定方法；

能够根据所学知识分析混凝土和易性不当引发的后果。知识点2

和易性的影响因素及改善措施内容提要CONTENTS一

和易性的影响因素二

改善和易性的措施三

混凝土凝结时间的影响因素四

案例分析五

小结一

和易性的影响因素一、和易性的影响因素（一）水泥浆量与水胶比

混凝土拌和物中的水泥浆，赋予混凝土拌和物以一定的流动性。

拌合物中水泥浆量既不能过多，也不能过少，以满足流动性要求为宜。

水胶比的大小应根据混凝土的强度和耐久性合理选用。

实践证明，在配制混凝土时，当混凝土拌和物的用水量一定时，即使水泥用量增减50～100kg/m3，但拌和物的流动性基本不变，这种关系称为混凝土的“固定水量法则”。一、和易性的影响因素

利用“固定水量法则”可以在用水量一定时，采用不同的水胶比配制出流动性相同但强度不同的混凝土。

水灰比大——流动性好；粘聚性、保水性差，离析水灰比小——流动性差，施工困难，不能保证密实度根据流动性、强度、耐久性要求在水灰比不变的情况下调整水泥浆用量。一、和易性的影响因素水泥浆的数量和稠度取决于用水量和水灰比。实际上用水量是影响混凝土流动性最大的因素。当用水量一定时，水泥用量适当变化（增减50～100㎏／ｍ3）时，基本上不影响混凝土拌合物的流动性，即流动性基本上保持不变。单纯加大用水量会降低混凝土的强度和耐久性，因此，对流动性的调整，应保证水灰比不变的情况下，调整水泥浆的用量。一、和易性的影响因素（二）砂率

是指混凝土中砂用量占砂、石总用量的百分比。砂率过大或过小都会导致混凝土和易性变差，为保证和易性，应选择最佳砂率或合理砂率。

砂率影响骨料空隙率和表面积。在水泥浆一定的条件下：砂率大——总表面积大，相对水泥浆少，流动性差砂率小——骨料间砂浆层少，石子摩擦力大，流动性差，粘聚性和保水性也差合理砂率：填满石子间的空隙，并保证石子间有一定厚度的砂浆层，保证流动性。一、和易性的影响因素最佳砂率一、和易性的影响因素（三）组成材料性质的影响1.水泥品种及细度

胶凝材料品种不同，其需水量也不同，对混凝土的流动性有一定的影响。另外，不同的胶凝材料品种，其特性上的差异也导致混凝土和易性的差异。

级配良好的骨料，其拌和物流动性较大，黏聚性和保水性较好；表面光滑的骨料，其拌合物流动性较大。若杂质含量多，针片状颗粒含量多，则其流动性变差。2.骨料的性质一、和易性的影响因素

在拌制混凝土时，加入某些外加剂能够改善混凝土拌和物的和易性。

加入矿物掺合料，也可改善混凝土拌和物的和易性。3.外加剂和掺合料掺加外加剂是改变混凝土和易性最有效的方法，如减水剂、引气剂、塑化剂等。一、和易性的影响因素（四）时间、环境因素及施工条件混凝土拌和物拌制后，随着时间的延长而逐渐变得干稠，流动性减小，这种现象称为坍落度损失。

施工中应考虑到混凝土拌和物随时间延长对流动性的影响，采取相应措施。

环境温度的变化会影响到混凝土的和易性。在施工中为保证混凝土拌和物的和易性，要考虑温度的影响，并采取相应的措施。采用机械搅拌的混凝土拌和物和易性好于人工拌和的。一、和易性的影响因素（五）新拌混凝土的凝结时间新拌混凝土的凝结是由于水泥的水化反应所致，但新拌混凝土的凝结时间与配制混凝土所用水泥的凝结时间并不一致。

根据《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》（GB/T50080-2016)的内容，混凝土拌合物的凝结时间是用贯入阻力法进行测定的。二

改善和易性的措施二、改善和易性的措施针对上述影响混凝土拌和物和易性的因素，在实际工作中，可采取以下措施来改善混凝土拌和物的和易性：1.调节混凝土的组成材料2.改进混凝土拌和物的施工工艺3.掺外加剂和外掺料

通过试验，采用合理砂率，并尽可能采用较低砂率；改善砂、石的级配；在可能条件下，尽量采用较粗的砂、石；当混凝土坍落度太小时，保持水灰比不变，增加适量的水泥浆，当坍落度太大时，保持砂率不变，增加适量的砂石；掺用外加剂。二、改善和易性的措施三

混凝土凝结时间的影响因素水泥的水化是混凝土产生凝结的主要原因，但是，混凝土的凝结时间与所用水泥的凝结时间并不一致。因为水灰比的大小会明显影响水泥的凝结时间，水灰比越大，凝结时间越长，一般混凝土的水灰比与测定水泥凝结时间的水灰比是不同的，凝结时间便有所不同。而且混凝土的凝结时间还受温度、外加剂等其他各种因素的影响。三、混凝土凝结时间的影响因素四

案例分析四、案例分析讨论请分析在一般情况下水泥浆量与流动性的关系。并讨论是否水泥浆量越多，混凝土拌合物的和易性越好。胶凝材料浆量与混凝土流动性

在一定范围内，胶凝材料浆量增多，混凝土拌合物流动性越大，这是因包裹集料的水泥浆层由薄变厚，有利于流动性。

但如果浆量过多，不仅流动性无明显增大，而且粘聚性降低，保水性变差。因包裹集料的浆层厚度达一定值后，再增加厚度已无助于改善流动性，反而影响了粘聚性和保水性。

现象碎石形状对混凝土和易性的影响某混凝土搅拌站原混凝土配方均可生产出性能良好的泵送混凝土。后因供应的问题进了一批针片状多的碎石。当班技术人员未引起重视，仍按原配方配制混凝土，后发觉混凝土坍落度明显下降，难以泵送，临时现场加水泵送。四、案例分析四、案例分析原因分析①混凝土坍落度下降的原因。因碎石针片状颗粒增多，比表面积增大，在其他材料及配方不变的条件下，其坍落度必然下降。

②当坍落度下降难以泵送时，简单地现场加水虽可解决泵送问题，但对混凝土的强度及耐久性都有不利影响，且还会引起泌水等问题。五

小结五、小结本小节主要分析和易性的影响因素，从八个方面分别阐述，需要理解八个不同因素对和易性的作用，能具体分析工程实际问题；

混凝土凝结时间也是一个重要因素，请大家课后自行查阅资料，完成凝结时间的课外拓展。模块四

混凝土

任务四

硬化混凝土性能及检测知识点1硬化混凝土强度内容提要CONTENTS一

混凝土立方体抗压强度及强度等级二

混凝土其他强度三

混凝土强度的影响因素四

案例分析五

小结一

混凝土立方体抗压强度及强度等级

混凝土强度包括抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度及钢筋与混凝土的粘结强度。

其中抗压强度最大，抗拉强度最小，约为抗压强度的1/20-1/10。抗压强度与其他强度之间有一定的相关性，可根据抗压强度的大小来估计其他强度值。引言

混凝土的强度

一

混凝土立方体抗压强度及强度等级GB/T50081规定，按标准方法制作的试件，在标准条件养护到28d龄期，测得的抗压强度值为混凝土抗压强度，以fcu表示。1.抗压强度一

混凝土立方体抗压强度及强度等级

按照国家标准GB50010－2002《混凝土结构设计规范》，混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。立方体抗压强度标准值系指按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期用标准试验方法测得的具有95％保证率的抗压强度，以fcu，k表示。

混凝土强度等级根据混凝土的立方体抗压强度标准值划分为C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80、C85、C90、C95和C100等19个等级。2.

强度等级

一

混凝土立方体抗压强度及强度等级混凝土装模

混凝土试模一

混凝土立方体抗压强度及强度等级

立方体试件立方体试件受压一

混凝土立方体抗压强度及强度等级混凝土立方体抗压强度标准值95%混凝土强度保证率

P%是指混凝土强度总体中

大于设计强度等级的概率。一

混凝土立方体抗压强度及强度等级不同工程的混凝土，其强度等级的要求也不尽相同，选用时可参照GB50010—2020的要求：.素混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15；.钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C20；.当采用强度级别400MPa及以上的钢筋时，混凝土强度等

级不应低于C25。.承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土强度等级不应

低于C30。.预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40，且

不应低于C30。二

混凝土的其他强度二

混凝土的其他强度(一)混凝土的轴心抗压强度工程实际中，钢筋混凝土结构形式大部分是棱柱体或圆柱体为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情况，在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心受压构件（例如柱子、衍架的腹杆等）时，都是采用混凝土的轴心抗压强度作为依据。大量试验表明：轴心抗压强度与立方体抗压强度之间有一定的关系：fcp=(0.7～0.8)fcu

混凝土的轴心抗压强度的测定采用150mm×150mm×300mm棱柱体作为标准试件。轴心抗压强度设计值以fc表示，轴心抗压强度标准值以fck表示。二

混凝土的其他强度2a2aaa圆柱体（美、法、日）立方体（英、德、中）试件形状示意图二

混凝土的其他强度轴心抗压强度试验示意图二

混凝土的其他强度（二）轴心抗拉强度ftft——与混凝土构件的开裂、变形，以及受剪、受扭、受冲切等承载力有关。轴心拉伸试验试件为100mm×100mm×500mm的柱体，破坏时试件中部产生横向裂缝，破坏截面上的平均拉应力即为轴心抗拉强度

ft。二

混凝土的其他强度（三）劈裂抗拉强度劈拉试验试验中采用边长为150mm的立方体标准试件，通过弧形钢垫条施加压力P，试件中间截面有着均匀分布的拉应力，当拉应力达到混凝土的抗拉强度时，试件劈裂成两半。※劈拉强度fsp的计算公式——混凝土立方体试件抗压强度，MPaP——破坏荷载，NA——试件劈裂面积，mm2.图劈裂试验二

混凝土的其他强度

（四）混凝土抗折强度(fcf

)

道路路面或机场跑道用混凝土，是以抗弯强度（或称抗折强度）为主要设计指标。

水泥混凝土的抗弯强度试验是以标准方法制备成150mm×150mm×550mm的梁形试件，在标准条件下养护２８ｄ后，按三分点加荷，测定其抗弯强度（fcf

）。计算公式：L=450mm二

混凝土的其他强度混凝土抗折强度试模混凝土抗折强度试验三

混凝土强度的影响因素影响混凝土强度因素原材料混凝土制配方法养护条件试验条件水胶凝材料骨料水胶比胶凝材料强度颗粒级配骨料品质配料搅拌浇筑捣实湿度时间温度试件尺寸加荷速度表面状态三

混凝土强度的影响因素三

混凝土强度的影响因素（一）原材料因素1、胶凝材料强度和水胶比在配合比相同的条件下，胶凝材料强度越高，混凝土强度越高；三

混凝土强度的影响因素混凝土强度经验公式：式中：B/W——胶水比；

fcu，0——混凝土28d龄期抗压强度；

fb——胶凝材料28d抗压强度实测值。αa、αb——回归系数。

当无法取得胶凝材料28d胶砂抗压强度实测强度值时，可按

求得，γf、γs为粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数。三

混凝土强度的影响因素粉煤灰影响系数（γf）、和粒化高炉矿渣粉影响系数（γs）

掺量（%）

种类粉煤灰影响系数γf

粒化高炉矿渣粉影响系数γs

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—0.70~0.85三

混凝土强度的影响因素

水泥28d胶砂抗压强度实测值；当无实测值，可按下式计算：

式中：

——水泥强度等级值的富余系数，可按实际统计资料确定；当缺乏实际统计资料时，可按下表选用；

——水泥强度等级值（MPa）。

水泥强度等级值的富余系数（）水泥强度等级值32.542.552.5富余系数1.121.161.10三

混凝土强度的影响因素αa、αb——回归系数。应根据工程所使用的原材料，通过实验建立的水胶比与强度关系式确定；当不具备上述统计资料时，其回归系数可按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2011提供的数值选用，如下表所示。

经验系数αa、αb选用表

骨料品种

系数碎石卵石αa0.530.49αb0.200.13三

混凝土强度的影响因素

上述经验公式，一般只适用于混凝土强度等级在C60以下的混凝土。利用此公式，可根据所用的水泥强度值和水胶比估计混凝土28d的强度，也可根据水泥强度值和要求的混凝土强度等级确定所采用的水胶比。三

混凝土强度的影响因素2.骨料的影响

骨料的级配良好，针片状及有害杂质颗粒含量少，且砂率合理，可使骨料空隙率小，组成密实的骨架，有利于混凝土强度的提高。

骨料的最大粒径增大，可降低用水量及水胶比，提高混凝土的强度。但对于高强混凝土，较小粒径的粗骨料可明显改善粗骨料与水泥石界面的强度，提高混凝土的强度。三

混凝土强度的影响因素骨料的表面状态；骨料的级配；骨料的强度、有害杂质含量等。胶凝材料强度相同，水胶比相同，骨料种类不同，混凝土强度如何?三

混凝土强度的影响因素级配好强度高级配差强度低三

混凝土强度的影响因素3.外加剂和掺合料掺减水剂，特别是高效减水剂，可大幅度降低用水量和水胶比，使混凝土的强度显著提高，掺高效减水剂是配制高强度混凝土的主要措施，掺早强剂可显著提高混凝土早期强度。

在混凝土中掺入高活性掺合料，可与胶凝材料的水化产物进一步发生反应，产生大量的凝胶物质，使混凝土更趋于密实，强度也进一步得到提高。三

混凝土强度的影响因素养护条件：混凝土所处环境的温度和湿度（二）生产工艺因素1、养护条件4℃38℃21℃13℃龄期抗压强度031421287养护温度对混凝土强度的影响三

混凝土强度的影响因素保持潮湿14d保持潮湿7d保持潮湿3d保持潮湿1d长期保持潮湿抗压强度龄期

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—2002)规定，在混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以覆盖并保湿养护。三

混凝土强度的影响因素增长10d后冻结增长3d后冻结增长1d后冻结增长5d后冻结没有冻结龄期抗压强度砼相对强度的增长与冻结时间的关系三

混凝土强度的影响因素混凝土浇水养护混凝土保温养护检查混凝土入模温度三

混凝土强度的影响因素2.龄期1428抗压强度龄期/d混凝土在正常养护条件下所经历的时间。在标准养护条件下，混凝土强度的发展与龄期的对数成正比。三

混凝土强度的影响因素混凝土施工过程中，应搅拌均匀、振捣密实、养护良好才能使混凝土硬化后达到预期的强度。3、施工条件三

混凝土强度的影响因素①试件形状（三）试验条件环箍效应演示过程试件破坏后残存的棱锥体尺寸小的试块测得的强度值偏高。一方面因“环箍效应”，另一方面因大试块内孔隙、裂缝等缺陷出现的机率大。三

混凝土强度的影响因素

混凝土立方体试样在压力机压力作用下，沿荷载方向发生纵向变形的同时也按泊松比效应产生横向变形。而钢制压板的横向膨胀较混凝土小，因而在压板与混凝土试件受压面形成磨擦力，对试件的横向膨胀起着约束作用，愈接近试件端面，约束力越大，这就是常说的环箍效应。

"环箍效应"对混凝土抗压强度有提高作用。离压板越远，"环箍效应"小，在距离试件受压面约0.866α（α为试件边长）范围外这种效应消失。三

混凝土强度的影响因素

混凝土立方体试件尺寸选用及换算系数骨料最大粒径（mm）31.54063试件尺寸（mm）100×100×100150×150×150200×200×200系数0.9511.05

②试件的形状三

混凝土强度的影响因素试件表面无润滑剂时，受环箍效应的影响，破坏后呈棱锥体，所测强度值偏大。有润滑剂时，压板与混凝土表面摩擦力减小，环箍效应减小，试件出现垂直裂纹破坏，强度偏小。③表面形状三

混凝土强度的影响因素④加荷速度：

加荷速度较快时，材料变形的增长落后于荷载的增加，所测强度值偏高。由上述内容可知，即使原材料、施工工艺及养护条件都相同，但试验条件可导致试验结果的不同。

强度检测必须严格遵守相关试验标准的规定。三

混凝土强度的影响因素提高混凝土强度的措施采用高等级水泥或早强型水泥；采用低水灰比；采用有害杂质少级配良好，颗粒适当的骨料和合理砂率；采用合理的养护温度和湿度，可能的情况下采用湿热养护；采用机械搅拌、机械振捣；掺入混凝土外加剂、掺合料等。四

案例分析现象混凝土强度低屋面倒塌某县东园乡美利小学1988年建砖混结构校舍，11月中旬气温已达零下十几度，因人工搅拌振捣，故把混凝土拌得很稀，木模板缝隙又较大，漏浆严重。至12月9日，施工者准备内粉刷，拆去支柱，在屋面上用手推车推卸白灰炉渣以铺设保温层，大梁突然断裂,屋面塌落，并砸死屋内两名取暖的女小学生。大梁断裂四

案例分析四

案例分析原因分析由于混凝土水灰比大，混凝土离析严重。从大梁断裂截面可见，上部只剩下砂和少量水泥，下部全为卵石，且相当多水泥浆已流走。现场用回弹仪检测，混凝土强度仅达到设计强度等级的一半。这是屋面倒塌的技术原因。

该工程为私人挂靠施工，包工者从未进行过房屋建筑，无施工经验。在冬期施工而无采取任何相应的措施，不具备施工员的素质，且工程未办理任何基建手续。校方负责人自认甲方代表，不具备现场管理资格，由包工者随心所欲施工。这是施工与管理方面的原因。四

案例分析2021年7月2建设部网站处罚通告四

案例分析2017年3月24日，天津市质安总队在对项目开复工抽查中发现，粤翠名邸项目10号楼混凝土强度未达到设计要求。天津市建筑设计院逐栋逐层对已施工的1-19号楼、19A号楼和地下车库进行了结构安全验算。根据设计复核及专家组论证意见，从技术角度认为需拆除的栋号为1号楼、2号楼、5号楼、10号楼、19号楼、19A号楼地面以上建筑。认定该事故是一起重大工程质量事故。损失超7亿。事故原由四

案例分析建设部处罚决定你单位作为施工总承包单位，将企业资质出借给自然人，未履行企业质量管理责任未按照国家有关建筑工程质量施工规范和标准施工，存在混凝土施工期间随意加水、养护不到位及混凝土强度检验造假等问题工程质量控制资料不真实，与工程进度不同步五

小结五

小结本小节重点掌握混凝土的强度，强度等级的确定；混凝土强度的影响因素；能根据所学知识准确分析实际工程强度相关的案例。知识点2

混凝土的变形性能内容提要CONTENTS一

非荷载作用下的变形二

荷载作用下的变形三

案例分析四

小结一

非荷载作用下的变形化学收缩混凝土的干缩湿胀温度变形一

非荷载作用下的变形1.化学收缩不可恢复，其收缩量是随混凝土硬化龄期的延长而增加，一般在混凝土成型后40天左右增长较快，以后逐渐趋于稳定。一

非荷载作用下的变形定义：在混凝土硬化过程中，由于水泥水化生成物的体积比反应前物质的总体积小，从而引起混凝土的收缩，称为化学收缩。发展规律：其收缩量是随混凝土硬化龄期的延长而增加，一般在混凝土成型后40天左右增长较快，以后逐渐趋于稳定。影响：化学收缩值很小（小于1％），但是不可恢复，对混凝土结构没有破坏作用，但在混凝土内部可能产生微细裂缝。1.化学收缩2.混凝土的干缩湿胀一

非荷载作用下的变形定义：由于混凝土周围环境湿度的变化，会引起混凝土的干湿变形，表现为干缩湿胀。

原因：混凝土在干燥过程中，由于毛细孔水的蒸发，使毛细孔中形成负压，随着空气湿度的降低负压逐渐增大，产生收缩力，导致混凝土收缩。同时，凝胶体颗粒的吸附水也发生部分蒸发，凝胶体因失水而产生紧缩。一

非荷载作用下的变形龄期应变水中养护空气中养护膨胀收缩混凝土的干湿变形示意图一

非荷载作用下的变形3.温度变形定义：混凝土随着温度的变化产生热胀冷缩的变形。指标：混凝土的温度线膨胀系数为（1～1.5）×10-5/℃。

危害：温度变形对大体积混凝土及大面积混凝土工程极为不利，易使这些混凝土造成温度裂缝。

在实际施工中可采取低热水泥，减少水泥用量，采用人工降温和沿纵向较长的钢筋混凝土结构设置温度伸缩缝等措施。一

非荷载作用下的变形对大体积混凝土工程，在凝结硬化初期，由于水泥水化放出的水化热不易散发而聚集在内部，造成混凝土内外温差很大，有时可达40~50℃以上，从而导致混凝土表面开裂。

混凝土在正常使用条件下也会随温度的变化而产生热胀冷缩变形。混凝土的热膨胀系数与混凝土的组成材料及用量有关，但影响不大。混凝土的热膨胀系数一般为（0.6～1.3）×10－5/℃。二

荷载作用下的变形短期荷载作用下的变形二

荷载作用下的变形混凝土在压力作用下的应力-应变曲线长期荷载作用下的变形—徐变二

荷载作用下的变形徐变的影响因素：（1）水泥用量与水胶比；（2）骨料的弹性模量及骨料的规格与质量；（3）养护龄期；（4）养护湿度。二

荷载作用下的变形徐变对钢筋混凝土及大体积混凝土有利，可消除或减少钢筋混凝土内的应力集中，使应力重新分布，从而使局部应力集中得到缓解，并能消除或减少大体积混凝土由于温度变形所产生的破坏应力；

但是徐变对预应力钢筋混凝土不利，它使钢筋的预应力值受到损失。二

荷载作用下的变形三

案例分析四

案例分析水化热与混凝土开裂

某工程在微风化软质岩石地基上浇筑2m厚大体积基础板。采用C20混凝土，配合比为水泥:水:砂:石=1:0.51:2.47:5.05，水泥用量280kg/m3，另掺少量加气剂。14d拆模后1d即发现裂缝，此后裂缝扩展，其温度-时间曲线见下图。四

案例分析

从该温度-时间曲线来看，水化初期以较快速度升温，达到峰值后先以较快速度降温，随后平缓降温。降温时在板内产生了较高的拉应力。混凝土的温差越大，拉应力也越大，当超过混凝土的抗拉强度，就会导致混凝土开裂。特别是混凝土的早期强度还不够高时，短时间产生较大的温差，更容易导致混凝土开裂。讨论四

案例分析某海港码头梁裂缝锈蚀

南方某海港码头建成后发现部分纵梁底部混凝土脱落，钢筋全部外露，见下图。纵梁底部严重锈裂，而π型板面基本完好。请讨论该码头钢筋混凝土腐蚀破坏的原因。纵梁底部严重锈裂π型板面基本完好

四

案例分析该码头纵梁钢筋锈蚀，是因其处于浪溅区，海水氯盐入侵混凝土，使钢筋周围氯离子含量超过钢筋致锈的临界值，引起钢筋锈蚀。而锈蚀使混凝土膨胀开裂，以致脱落，又进一步加剧了钢筋的锈蚀。

a.从混凝土其他方面来看，码头梁混凝土的水灰比为0.50和0.55。较大的水灰比使混凝土孔径和孔隙率增大，利于氯离子渗透，扩散至钢筋表面。

b.混凝土单位体积胶凝材料用量偏低。该工程混凝土未掺外加剂，水泥用量分别为350kg/m3。

c.混凝土保护层厚度不足。该混凝土保护层设计厚度较低，且由于施工偏差，部分构件实际保护层还低于设计值。讨论四

小结混凝土技术性质：1、混凝土拌合物的和易性提高和易性的途径。2、硬化混凝土的物理力学性能：（1）混凝土的强度等级（2）影响混凝土强度的因素（3）提高混凝土强度的途径

五

小结模块四

混凝土

任务五

混凝土的耐久性内容提要CONTENTS一

混凝土的抗渗性二

混凝土的抗冻性三

混凝土的抗碳化性四

混凝土的抗碱-骨料反应五

提高混凝土耐久性的措施三

混凝土的耐久性

混凝土耐久性是指混凝土在使用条件下抵抗周围环境各种因素长期作用的能力。

混凝土的耐久性是一项综合性质，包括抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化、抗碱骨料反应及阻止混凝土中钢筋锈蚀等性能。三

混凝土的耐久性混凝土耐久性研究的重要性美国学者——“五倍定律”例如设计新建项目时在钢筋防护方面无谓地每节省1美元当发现钢筋锈蚀时要多追加维修费5美元顺筋开裂时需多追加维修费25美元严重破坏时需多追加维修费125美元一

混凝土的抗渗性混凝土抗渗仪

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。分别表示能抵抗0.4-1.2MPa的静水压力而不渗水。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。一

混凝土的抗渗性二

混凝土的抗冻性二

混凝土的抗冻性

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F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300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三

混凝土的抗碳化性三

混凝土的抗碳化性混凝土的碳化：指空气中的CO2在湿度适宜的条件下与水泥水化产物Ca(OH)2发生反应，生成碳酸钙和水，使混凝土碱度降低的过程，碳化也称中性化。危害：

碱度降低，减弱了对钢筋的防锈保护作用，使钢筋易于锈蚀；另外碳化将显著增加混凝土的收缩，使混凝土表明产生拉应力，导致产生微裂纹，从而是混凝土抗拉抗、折强度降低。碳化与混凝土的耐久性

碳化对混凝土本身并无特别有害的影响，研究表明碳化反应生成碳酸钙是混凝土更加密实和坚硬，强度有所提高。但是，碳化作用对钢筋混凝土的耐久性造成危害，其机理是降低了混凝土的碱性，破坏了钢筋的碱环境，导致钢筋容易锈蚀。碳化使混凝土中性化，导致钢筋表面钝化保护膜的破坏。铁锈体积比原金属增大2-4倍，造成混凝土顺筋裂缝，从而成为腐蚀介质渗入钢筋的通道，加快结构的损坏。三

混凝土的抗碳化性四

混凝土的抗碱骨料反应四

混凝土的碱骨料反应混凝土的碱骨料反应：是指水泥中的碱(Na2O和K2O)含量较高时与骨料中的活性SiO2发生反应，在骨料表面生成碱—硅酸凝胶，这种凝胶具有吸水膨胀特性，会使包裹骨料的水泥石胀裂，这种现象称为碱—骨料反应。混凝土碱-集料反应需具备三个条件，(1)有相当数量的碱，(2)相应的活性集料，(3)水份。避免碱-集料反应的方法可采用：一、尽量避免采用活性集料；二、限制混凝土的碱含量；三、掺用混合材。四、引气剂四

混凝土的碱骨料反应四

混凝土的碱骨料反应五

提高混凝土耐久性的措施五

提高混凝土耐久性的措施（1）合理选择水泥品种。（2）严格控制水胶比。（3）选择杂志少、级配良好的集料和合理的砂率。（4）掺用适量的外加剂。（5）掺入高效活性矿物掺料。（6）加强混凝土质量的生产控制。模块四

混凝土

任务六

混凝土质量控制与强度评定内容提要CONTENTS一

混凝土质量的波动因素及控制方法二

混凝土强度评定的数理统计方法三

混凝土强度的评定一

混凝土质量的波动因素及控制方法（1）生产前因素：混凝土原材料、配合比、设备使用状况等（2）生产过程因素：计量、搅拌、运输、浇筑、振捣、养护、试件制作与养护等（3）生产后因素：批量划分、验收界限、检测方法、检测条件等一、混凝土质量的波动因素二、混凝土质量的控制方法（1）严格控制各组成材料的质量（2）严格计量（3）加强施工过程的控制（4）加强混凝土质量管理二

混凝土强度评定的数理统计方法一、混凝土强度概率的正态分布对同一强度等级的混凝土，在浇筑地点随机抽取试样，制作n组试件，测定其28d龄期抗压强度。

二、强度平均值、标准差、变异系数(一)强度平均值

其中：mfcu——n组试件抗压强度的算术平均值（MPa）；n——混凝土强度试件的组数；fcu,i——第i组试件的抗压强度（MPa）。反映混凝土总体强度水平二、强度平均值、标准差、变异系数(二)标准差

其中：mfcu——n组试件抗压强度的算术平均值（MPa）；n——混凝土强度试件的组数；fcu,i——第i组试件的抗压强度（MPa）。反映混凝土质量均匀程度二、强度平均值、标准差、变异系数(三)变异系数

反映混凝土质量均匀程度三、混凝土强度保证率与混凝土配制强度

三、混凝土强度保证率与混凝土配制强度

混凝土强度应具有95%的保证率，所以混凝土的配制强度必须高于强度值。

三

混凝土强度的评定连续生产混凝土时，生产条件在较长时间内保持一致，由连续的3组试件组成一个检验批。一、统计方法一

二、统计方法二生产条件在较长时间内不能保持一致，或前一个检验期内没有足够数据确定强度标准差时，应由不少于10组试件组成一个检验批。

三、非统计方法在试件有限，不具备以上评定条件时，采用费统计方法。

模块四

混凝土

任务七

普通混凝土配合比设计知识点1普通混凝土配合比设计方法内容提要CONTENTS一

混凝土配合比设计的前提二

混凝土初步配合比设计三

混凝土初步配合比设计调整四

典型例题五

小结一

配合比设计前提普通混凝土配合比是指混凝土中胶凝材料、粗细骨料和水、外加剂、掺合料等各组成材料用量之间的数量比例关系。

①以每1m3混凝土中各组成材料的质量表示：水泥247kg，粉煤灰106kg，水172kg，砂770kg，石子1087kg，外加剂3.53kg。

②以水泥的质量为1，用各组成材料间的质量比表示：水泥：粉煤灰：砂：石子=1：0.43：3.12：4.40水胶比为0.49一

配合比设计前提一

配合比设计前提1.满足施工所要求的和易性；2.满足强度等级要求；3.满足工程耐久性的要求；4.符合经济原则.（一）配合比设计的基本要求：一

配合比设计前提

1.混凝土的强度等级、施工管理水平；

2.对混凝土耐久性的要求；3.原材料品种及其物理力学性质；

4.混凝土施工部位、结构构造情况、施工条件等。

（二）配