硬化混凝土的技术性质.ppt

1、1混凝土拌合物的和易性,4 普通混凝土的主要技术性质,2硬化混凝土的物理力学性能,内容复习,1、什么是混凝土的和易性？,混凝土混合物易于施工操作（拌合、运输、浇注、捣实），并能获致质量均匀、成型密实的性能。包括流动性、粘聚性和保水性。,内容复习,2、影响混凝土和易性的因素有哪些？如何改善混凝土的和易性？,(二)影响混凝土和易性的因素,砂率,环境因素（温度湿度）、 施工条件（机械施工和人工拌合）、 时间、 外加剂,水泥浆量及水灰比,水泥品种及细度、骨料的性质,合理砂率。,内容复习,3、混凝土和易性对混凝土成型后的影响如何？,流动性,砼拌和物在本身自重或施工机械振捣的作用下，产生流动，并能均匀密实

2、地填满模板的性能。,离析,分层,组份分离,骨料下沉,水泥浆上浮,砼拌合物粘聚性不良时，硬化后会出现蜂窝、 麻面。大型的砼拌和物，甚至出现狗洞现象。,粘聚性,混凝土拌和物在施工过程中其组成材料之间有一定粘聚力，不致产生分层和离析的现象。,骨料,水,可见泌水,内泌水,泌水与塑性沉降,保水性,混凝土拌和物在施工过程中具有一定的保水能力，不致产生严重的泌水现象。,钢筋,沉降裂缝,水囊,混凝土表面,粘聚性和保水性不好时,混凝土和易性,不致产生离析和分层现象,不致发生泌水现象,保证硬化后混凝土的质量,能均匀密实地填满模板、易于施工,2硬化混凝土的物理力学性能,一、混凝土的强度 二、混凝土的变形性能 三、硬

3、化混凝土的耐久性,（1）混凝土立方体抗压强度及强度等级 （2）混凝土轴心抗压强度 （3）混凝土轴心抗拉强度 （4）混凝土的劈裂强度 （5）混凝土的抗折强度,一、混凝土的强度,a,2a,a,a,圆柱体 （美、法、日）,立方体 （英、德、中）,试件形状示意图,(一)混凝土抗压强度及强度等级,(一)混凝土立方体抗压强度及强度等级,GB/T 500812002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立方体试件抗压强度，以fcu表示。,1.立方体抗压强度,标准试件, 不能代表混凝土在实际构件中的受力状态 可作为衡量混凝土强度水平和品质的标准,混凝土抗压强度试验,混

4、凝土抗压强度试模, 标准试件边长150mm的立方体试件 标准条件温度为202，湿度在95%以上 标准试验方法试件两端不涂润滑剂，加载速度C30以下为 0.30.5N/mm2/s， C30以上为0.50.8 N/mm2/s,2.混凝土强度等级,立方体抗压强度标准值系指在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。,混凝土的强度等级是根据混凝土的立方体抗压强度标准值划分的。,普通混凝土根据混凝土的立方体抗压强度标准值划分为十四个强度等级（也称为混凝土标号）： C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80

5、。 C60以上为高强混凝土。,立方体抗压强度非标准试件强度换算系数(GB/T 500812002),fcu,P,fcU,fcu,k,95%,强度概率分布曲线,混凝土立方体抗压强度标准值示意图,（二）混凝土轴心抗压强度fc,混凝土在实际结构中，混凝土受压构件大多为棱柱体或圆柱体。所以轴心抗压更接近构件的实际受力状态。,轴心抗压强度也叫棱柱体抗压强度，其标准试件尺寸为150mm150mm300mm.在试件的中间段完全没有环箍效应，形成了纯压状态。但试件高度过高，容易由于失稳产生较大的附加偏心，降低抗压强度值。所以一般试件高宽比h/b=23。,轴心抗压强度值通常为立方体抗压强度值的0.70.8。,C

6、ement Concrete,轴心抗压强度试验示意图,（三）轴心抗拉强度ft,ft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100mm100mm500mm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 。,（四）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，MPa P破坏荷载，N A试件劈裂面积，mm2.,图 劈裂试验,6.混凝土抗折强度(

7、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 150mm150mm550mm的梁形试件，在标准条件下养护 后，按三分点加荷，测定其抗弯强度（fcf ）。 计算公式：,混凝土抗折强度试模,混凝土抗折强度试验,(二)影响混凝土强度的因素,1.原材料的因素,水泥种类牌号；骨料种类质量及级配；外加剂,水灰比,混凝土强度经验公式：,式中：C/W灰水比； fcu混凝土28d抗压强度； fce水泥28d抗压强度实测值。 （c 1.13） a、b经验系数； 碎石 a=0.46; b=0.07 卵石 a=0.48; b=0.33

8、,2.生产工艺因素(1)养护的温度、湿度,养护温度对混凝土强度的影响,湿度的影响,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(GB 502042002)规定，在混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以覆盖并保湿养护。,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,没有冻结,抗压强度,砼相对强度的增长与冻结时间的关系,受冻越早，强度损失越大，,(2)龄期,龄期指混凝土在正常养护条件下所经历的时间，最初的714d发展较快，28d以后增长缓慢 。,n 养护龄期，n3d。,14,28,抗压强度,龄期/d,3.其它因

9、素,施工条件，如搅拌、振捣方式。 试验条件，如试件的形状、尺寸、表面状态、含水程度及加荷速度 等。 外加剂和掺合料的掺入。,试验条件对混凝土强度的影响,混凝土标准试件抗压强度试验破坏前后的形状,环箍效应,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0.866（为试件边长）范围外这种效应消失。,试验条件对混凝土强度的影

10、响, 试件尺寸 相同的混凝土，试件尺寸越小测得的强度越高。 试件的形状 当试件受压面积(aa)相同，而高度(h)不同时，高宽比(h/a)越大，抗压强度越小。轴心抗压强度值通常为立方体抗压强度值的0.70.8。, 表面状态 ：试件表面无润滑剂时，试件受环箍效应的影响，破坏后呈棱锥体，所测强度值偏大。 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。,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

11、料等。,(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 (二)荷载作用下的变形 短期荷载作用下的变形 长期荷载作用下的变形徐变,二、混凝土的变形性能,化学收缩,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。,化学收缩,+,水泥,水,=,水泥,+,水,水泥浆体,=,水泥浆体,大水灰比,小水灰比,化学收缩示意

12、图,干湿变形,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。,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,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（11.5）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。,短期荷载作用下的变形,长期荷载作用下的变形徐变

13、,(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)碱-骨料反应 (五)抗化学侵蚀,三、硬化混凝土的耐久性,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,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

14、增强混凝土的密实度。,（一）混凝土的抗渗性,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。,（二）混凝土的抗冻性,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,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

15、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。,（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,（五）混凝土抗化学侵蚀,常见的化学侵蚀可分为淡水腐蚀、一般酸性水腐蚀、碳酸腐蚀、硫酸盐腐蚀、镁盐腐蚀五类。淡水的冲刷，会溶解水泥石中的组分，使水泥石孔隙增加，密实度降低，从而进一步造成对水泥石的破坏 侵蚀原理参考水泥的腐蚀原理。,水泥石