道路工程材料课件：第五章水泥混凝土与砂浆.ppt

1、第五章第五章 水泥混凝土与砂浆水泥混凝土与砂浆本章主要内容本章主要内容普通水泥混凝土的技术性能：普通水泥混凝土的技术性能： 新拌混凝土拌和物的和易性新拌混凝土拌和物的和易性 硬化混凝土的强度硬化混凝土的强度 硬化混凝土的变形特性硬化混凝土的变形特性 硬化混凝土的耐久性硬化混凝土的耐久性 各技术性能的影响因素、评价方法与评价指标各技术性能的影响因素、评价方法与评价指标混凝土组成材料技术要求混凝土组成材料技术要求混凝土配合比设计方法混凝土配合比设计方法1.水泥混凝土的特点水泥混凝土的特点优点：优点：工艺简单，适应性强工艺简单，适应性强 原料易得，养护费用低原料易得，养护费用低 抗压强度高，耐久性好

2、抗压强度高，耐久性好 与钢筋握裹力强，可制作不同性能要求的与钢筋握裹力强，可制作不同性能要求的结构构件。结构构件。缺点：缺点： 自重大自重大 抗拉强度低抗拉强度低 韧性低，抗冲击能力差韧性低，抗冲击能力差2.水泥混凝土分类水泥混凝土分类 按密度分（表观密度）按密度分（表观密度） 普通混凝土：普通混凝土：2350-2500kg/m3,路桥最常用路桥最常用 轻质混凝土：轻质混凝土：1900kg/m3，大跨度混凝土桥；隔，大跨度混凝土桥；隔 热制品的上部结构。热制品的上部结构。 重混凝土：接近重混凝土：接近3200kg/m3，屏蔽各种辐射，油，屏蔽各种辐射，油 井、医院放材料，原子能反应堆。井、医院

3、放材料，原子能反应堆。 按强度分按强度分 低强混凝土：低强混凝土：R压压20MPa 中强混凝土：中强混凝土：R压压=20-50MPa 高强混凝土：高强混凝土：R压压50MPa 按特性分按特性分 加气混凝土、聚合物浸渍混凝土、纤维增强混加气混凝土、聚合物浸渍混凝土、纤维增强混凝土、收缩补偿混凝土等凝土、收缩补偿混凝土等 按用途分按用途分 结构混凝土、隔热混凝土、装饰混凝土、道路混结构混凝土、隔热混凝土、装饰混凝土、道路混凝土、大坝混凝土、海洋混凝土等。凝土、大坝混凝土、海洋混凝土等。 第一节第一节 水泥混凝土的技术特性水泥混凝土的技术特性一、混凝土拌合物的施工和易性一、混凝土拌合物的施工和易性1

4、.混凝土拌合物施工和易性的概念（混凝土拌合物施工和易性的概念（P168） 混凝土拌合物便于施工操作（搅拌、运输、混凝土拌合物便于施工操作（搅拌、运输、浇筑、振捣和表面处理），能够达到质量均匀、浇筑、振捣和表面处理），能够达到质量均匀、成型密实的性能。和易性主要包括流动性、捣成型密实的性能。和易性主要包括流动性、捣实性、粘聚性和保水性实性、粘聚性和保水性 和易性和易性粘聚性粘聚性保水性保水性流动性流动性易达结构均匀易达结构均匀易成型密实易成型密实好好在本身自重或施工机在本身自重或施工机械振捣作用下，能产械振捣作用下，能产生流动并且均匀密实生流动并且均匀密实地填满模板的性能。地填满模板的性能。各组

5、成材料之间具有一定各组成材料之间具有一定的内聚力，在运输和浇注的内聚力，在运输和浇注过程中不致产生离析和分过程中不致产生离析和分层现象的性质。层现象的性质。具有一定的保持具有一定的保持内部水分的能力，内部水分的能力，在施工过程中不在施工过程中不致发生泌水现象致发生泌水现象的性质。的性质。保证混凝土保证混凝土硬化后的质硬化后的质量量捣实性捣实性混凝土拌合物易于振捣密混凝土拌合物易于振捣密实、排除所有被挟带空气实、排除所有被挟带空气的性质的性质2.施工和易性的测定方法施工和易性的测定方法 常用方法是测定混凝土拌合物的流动性，辅以观常用方法是测定混凝土拌合物的流动性，辅以观察并结合经验来综合评定混凝

6、土拌合物和易性的察并结合经验来综合评定混凝土拌合物和易性的其它方面的性能。其它方面的性能。 测定流动性最常用的方法是坍落度试验和测定流动性最常用的方法是坍落度试验和VB稠度稠度试验等。试验等。 其他的捣实性、粘聚性、保水性依据经验法判定其他的捣实性、粘聚性、保水性依据经验法判定坍落度试验坍落度试验试验方法试验方法：将新拌混凝土分三次装入，每一层按：将新拌混凝土分三次装入，每一层按要求用捣棒插捣要求用捣棒插捣25次，用镘刀刮去多余拌合物，次，用镘刀刮去多余拌合物， 垂直提起圆锥筒，在重力作用下混凝土会自动坍垂直提起圆锥筒，在重力作用下混凝土会自动坍落，测出筒高于坍落后混凝土试体最高点之间的落，测

7、出筒高于坍落后混凝土试体最高点之间的高差，精确至高差，精确至5mm。适用条件适用条件：集料公称最：集料公称最大粒径不大于大粒径不大于31.5mm，坍，坍落度值不小于落度值不小于10mm的混的混凝土拌合物。凝土拌合物。观察粘聚性和保水性观察粘聚性和保水性 通过采用侧向敲击，进一步观察混凝土坍落体的通过采用侧向敲击，进一步观察混凝土坍落体的下沉变化，如混凝土拌合物在敲击下渐渐下沉，下沉变化，如混凝土拌合物在敲击下渐渐下沉，表示粘聚性较好。如拌和物突然折断倒塌，或有表示粘聚性较好。如拌和物突然折断倒塌，或有石子离析现象，则表示粘聚性较差。石子离析现象，则表示粘聚性较差。 察看拌和物均匀程度和水泥浆泌

8、水状况，判断混察看拌和物均匀程度和水泥浆泌水状况，判断混凝土的保水性。如整个试验过程中没有或仅有少凝土的保水性。如整个试验过程中没有或仅有少量水泥浆从底部析出或者从拌和物表面泌出，则量水泥浆从底部析出或者从拌和物表面泌出，则表示混凝土拌和物的保水性良好。如果有较多水表示混凝土拌和物的保水性良好。如果有较多水泥浆从底部流出，并引起拌和物中集料外露，则泥浆从底部流出，并引起拌和物中集料外露，则说明混凝土的保水性不好。说明混凝土的保水性不好。 含砂情况含砂情况：用镘刀抹试样表面，从拌合物外观观：用镘刀抹试样表面，从拌合物外观观察含砂多少。察含砂多少。 “多多”：用镘刀抹拌合物表面时，一、两次可使：用

9、镘刀抹拌合物表面时，一、两次可使拌合物表面平整无蜂窝；拌合物表面平整无蜂窝； “中中”：用镘刀抹拌合物表面时，五、六次可使：用镘刀抹拌合物表面时，五、六次可使拌合物表面平整无蜂窝；拌合物表面平整无蜂窝； “少少”：表示抹面困难，不易抹平，有空隙及石：表示抹面困难，不易抹平，有空隙及石子外露。子外露。 拌合物的拌合物的捣实特性（棍度）捣实特性（棍度） “上上”：用捣棒插捣时很容易：用捣棒插捣时很容易 “中中”：表示插捣时稍有石子阻滞的感觉：表示插捣时稍有石子阻滞的感觉 “下下”：表示很难插捣：表示很难插捣坍落度试验的局限性坍落度试验的局限性 坍落度值仅能表征流动性坍落度值仅能表征流动性 可能沿一

10、斜面下滑甚至崩溃（应重做）可能沿一斜面下滑甚至崩溃（应重做） 仅对富含水泥浆的混凝土较敏感仅对富含水泥浆的混凝土较敏感 不同试样，同一种混凝土，坍落度可能不一样；不同试样，同一种混凝土，坍落度可能不一样；不同混凝土可能有相同的坍落度值。不同混凝土可能有相同的坍落度值。其他方法其他方法 密实因数试验密实因数试验对混凝土做一定功后，测定其对混凝土做一定功后，测定其密度。密度。 重塑性试验重塑性试验改变混凝土试样形状所做功的大改变混凝土试样形状所做功的大小来评价。小来评价。 球体贯入度试验球体贯入度试验半球自重作用下，沉入混凝半球自重作用下，沉入混凝土中的深度来进行土中的深度来进行VB稠度试验稠度试

11、验试验方法试验方法：首先按坍落度试验方法将混凝土拌合：首先按坍落度试验方法将混凝土拌合物装于物装于VB稠度试验仪的容器中，把透明盘转至混稠度试验仪的容器中，把透明盘转至混凝土试样顶部，开启振动台，并计时。当透明圆凝土试样顶部，开启振动台，并计时。当透明圆盘底面被水泥浆布满的瞬间停止计时，并关闭振盘底面被水泥浆布满的瞬间停止计时，并关闭振动台，所读秒数即为该混凝土拌合物的动台，所读秒数即为该混凝土拌合物的VB稠度值，稠度值，以以s计。计。VB稠度越大，混凝土拌合物的流动性越稠度越大，混凝土拌合物的流动性越小。小。 适用条件适用条件：对于坍落度小于：对于坍落度小于10mm的干硬性混凝的干硬性混凝土

12、拌合物，集料公称最大粒径不大于土拌合物，集料公称最大粒径不大于31.5mm，VB稠度在稠度在530s之间的混凝土拌合物。适合于之间的混凝土拌合物。适合于评定用振捣方式成型的混凝土拌合物的和易性。评定用振捣方式成型的混凝土拌合物的和易性。改进型改进型VB试验试验 当当VB较小时，如碾压混凝土拌合物，标准较小时，如碾压混凝土拌合物，标准VB稠稠度试验仪的透明圆盘上增加了度试验仪的透明圆盘上增加了8 700g的配重砝码，的配重砝码，在试验中记录从振动开始到圆盘下布满灰浆所经在试验中记录从振动开始到圆盘下布满灰浆所经过的时间及试样的下沉量，前者为混凝土拌合物过的时间及试样的下沉量，前者为混凝土拌合物的

13、稠度指标的稠度指标“改进改进VB稠度值稠度值”，以，以s计，后者用计，后者用于计算碾压混凝土拌合物的压实度。于计算碾压混凝土拌合物的压实度。捣实因数试验捣实因数试验 在上漏斗中装满混凝土拌合物，不经捣实直接刮在上漏斗中装满混凝土拌合物，不经捣实直接刮去多余的拌合物，开启漏斗底门，混凝土拌合物去多余的拌合物，开启漏斗底门，混凝土拌合物在自重作用下落人下漏斗。再开启下漏斗底门，在自重作用下落人下漏斗。再开启下漏斗底门，拌合物直接落入圆柱体容量器内，刮去圆柱体表拌合物直接落入圆柱体容量器内，刮去圆柱体表面的混凝土，称其质量，得到部分捣实状态下的面的混凝土，称其质量，得到部分捣实状态下的混凝土的密度。

14、另取混凝土拌合物进行充分捣实，混凝土的密度。另取混凝土拌合物进行充分捣实，测定其密度。计算部分捣实混凝土密度与充分捣测定其密度。计算部分捣实混凝土密度与充分捣实混凝土密度的比值，称为捣实因数。实混凝土密度的比值，称为捣实因数。 适用于不宜做坍落度试验的干硬性混凝土拌合物，适用于不宜做坍落度试验的干硬性混凝土拌合物，混凝土中集料的最大粒径不超过混凝土中集料的最大粒径不超过40mm.普通混凝普通混凝土的捣实因素范围在土的捣实因素范围在0.800.92之间。之间。3.影响混凝土拌合物和易性的主要因素分析影响混凝土拌合物和易性的主要因素分析组成材料的影响组成材料的影响单位用水量单位用水量 当水灰比一定

15、时，若单位用水量过小，则水泥当水灰比一定时，若单位用水量过小，则水泥浆数量过少，集料颗粒间缺少足够的粘结材料，浆数量过少，集料颗粒间缺少足够的粘结材料，混凝土拌合物的粘聚性较差，易发生离析和崩塌，混凝土拌合物的粘聚性较差，易发生离析和崩塌，且不易成型密实；若单位用水量过多，在混凝土且不易成型密实；若单位用水量过多，在混凝土拌合物流动性增加的同时，粘聚性和保水性也将拌合物流动性增加的同时，粘聚性和保水性也将随之恶化，会由于水泥浆过多而出现沁水、分层随之恶化，会由于水泥浆过多而出现沁水、分层或流浆现象，致使拌合物产生离析。或流浆现象，致使拌合物产生离析。水灰比水灰比 当水灰比过小时，在一定的施工方

16、式下就不能保当水灰比过小时，在一定的施工方式下就不能保证混凝土的密实成型。若水灰比过大，水泥浆稠证混凝土的密实成型。若水灰比过大，水泥浆稠度较小，虽然混凝土拌合物的流动性增加，但可度较小，虽然混凝土拌合物的流动性增加，但可能会引起混凝土拌合物粘聚性和保水性不良。能会引起混凝土拌合物粘聚性和保水性不良。砂率砂率合理砂率的确定合理砂率的确定 合理砂率是指在水泥浆数量一定的条件下，合理砂率是指在水泥浆数量一定的条件下，能使拌合物的流动性（坍落度能使拌合物的流动性（坍落度T）达到最大，）达到最大，且粘聚性和保水性良好时的砂率；或者是在且粘聚性和保水性良好时的砂率；或者是在流动性（坍落度流动性（坍落度T

17、）、强度一定，粘聚性良好）、强度一定，粘聚性良好时，水泥用量最小的砂率。时，水泥用量最小的砂率。 T，mms合理砂率水泥浆数量一定坍落度、强度一定合理砂率mc，kgs水泥品种和细度水泥品种和细度 需水量大的水泥，达到同样流动性需要较多的用需水量大的水泥，达到同样流动性需要较多的用水量。除石膏外，水泥的矿物组成对混凝土拌合水量。除石膏外，水泥的矿物组成对混凝土拌合物和易性没有明显的影响。物和易性没有明显的影响。 水泥细度增加时其比表面积随之增加，会使混凝水泥细度增加时其比表面积随之增加，会使混凝土拌合物的流动性降低。较细的水泥可以改善混土拌合物的流动性降低。较细的水泥可以改善混凝土拌合物的粘聚性

18、，减轻离析和沁水等现象。凝土拌合物的粘聚性，减轻离析和沁水等现象。集料集料 混凝土拌合物的和易性主要与集料最大粒径、级配、混凝土拌合物的和易性主要与集料最大粒径、级配、颗粒形状和表面粗糙程度有关。颗粒形状和表面粗糙程度有关。 混凝土拌合物的流动性将随着最大粒径减小而降低，混凝土拌合物的流动性将随着最大粒径减小而降低，而集料最大粒径较大时，可获得较大的流动性。而集料最大粒径较大时，可获得较大的流动性。 集料中针片状颗粒含量较少、圆形颗粒较多、级配较集料中针片状颗粒含量较少、圆形颗粒较多、级配较好时，混凝土拌合物可获得较大的流动性，粘聚性与好时，混凝土拌合物可获得较大的流动性，粘聚性与保水性也比较

19、好。保水性也比较好。 集料表面粗糙、具有棱角，会增加混凝土拌合物的内集料表面粗糙、具有棱角，会增加混凝土拌合物的内摩擦力，从而降低拌合物的流动性。摩擦力，从而降低拌合物的流动性。外加剂外加剂 改善混凝土拌合物和易性的主要外加剂是减水剂改善混凝土拌合物和易性的主要外加剂是减水剂和引气剂。和引气剂。外界因素的影响外界因素的影响环境因素环境因素 影响混凝土拌合物和易性的环境因素是温度、影响混凝土拌合物和易性的环境因素是温度、湿度和风速。湿度和风速。时间时间 混凝土拌合物流动性随时间的延长而逐渐减小。混凝土拌合物流动性随时间的延长而逐渐减小。4.混凝土拌合物和易性分级混凝土拌合物和易性分级 混凝土拌合

20、物根据其坍落度或混凝土拌合物根据其坍落度或VB稠度值进行分级，稠度值进行分级，见课本见课本173页表页表5-1。 结构物尺寸结构物尺寸 形状复杂程度形状复杂程度 钢筋疏密程度钢筋疏密程度 捣实方式捣实方式 环境条件等环境条件等混凝土拌合物按流动性的分类 按按混凝土质量控制标准混凝土质量控制标准（GB50164）的规定，塑性混凝土、干硬性混凝土分别按坍的规定，塑性混凝土、干硬性混凝土分别按坍落度落度 、维勃稠度分为四级。见下表。、维勃稠度分为四级。见下表。名名 称称代号代号指标指标混凝土拌合物混凝土拌合物塑性混凝土塑性混凝土（坍落度（坍落度10mm）低塑性混凝土低塑性混凝土塑性混凝土塑性混凝土流

21、动性混凝土流动性混凝土大流动性混凝土大流动性混凝土T1T2T3T410mm40mm50mm90mm100mm150mm160mm干硬性混凝土干硬性混凝土（坍落度（坍落度10mm）超干硬性混凝土超干硬性混凝土特干硬性混凝土特干硬性混凝土干硬性混凝土干硬性混凝土半干硬性混凝土半干硬性混凝土 V0V1V2V331s30s21s20s11s10s5s混凝土施工时坍落度的选择 混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施工条件、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法工条件、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法等来确定。等来确定。 见下表。见下表。结结 构构 种种 类类坍落度，坍落度，mm基

22、础或地面等的垫层，无配筋的大体积基础或地面等的垫层，无配筋的大体积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构结构1030板、梁和大型及中型截面的柱子等板、梁和大型及中型截面的柱子等3050配筋密列的结构（如薄壁、斗仓、筒仓、配筋密列的结构（如薄壁、斗仓、筒仓、细柱等）细柱等）5070配筋特密的结构配筋特密的结构7090二、硬化混凝土的强度特征二、硬化混凝土的强度特征1.混凝土强度分布特征混凝土强度分布特征2.混凝土的强度混凝土的强度立方体抗压强度立方体抗压强度f fcucu 按照标准方法制成边长按照标准方法制成边长150mm150mm的立方体试件，的立方体试件，

23、在标准条件下（在标准条件下（202022，相对湿度，相对湿度95%95%以上）养以上）养护至护至28d28d龄期，龄期， 用标准方法测定其受压极限破坏荷载，强度等级用标准方法测定其受压极限破坏荷载，强度等级小于小于C30C30的混凝土取的混凝土取0.30.30.5MPa/s0.5MPa/s的加荷速度；的加荷速度；强度等级强度等级C30C30C60C60的混凝土，取加荷速度的混凝土，取加荷速度0.50.50.8MPa/s0.8MPa/s；强度等级大于；强度等级大于C60C60的混凝土，取的混凝土，取0.80.81.0MPa/s1.0MPa/s的加荷速度。的加荷速度。 以下式计算混凝土的抗压强度，

24、以以下式计算混凝土的抗压强度，以MPaMPa计。计。 f fcucu=F/A=F/A F F抗压试验中的极限破坏荷载，抗压试验中的极限破坏荷载，N N； A A试件的承载面积，试件的承载面积，mmmm2 2；立方体抗压强度标准值立方体抗压强度标准值fcu,k,1.645cu kfff式中：式中： 强度总体分布的平均值，强度总体分布的平均值，MPaMPa； 强度总体分布的标准差，强度总体分布的标准差，MPaMPa；强度等级强度等级 普通水泥混凝土按立方体抗压强度标准值划分普通水泥混凝土按立方体抗压强度标准值划分为为1212个强度等级：个强度等级：c7.5c7.5、C10C10、C15C15、C2

25、0C20、C25C25、C30C30、C35C35、C40C40、C45C45、C50 C50 、C55C55、C60C60。轴心抗压强度轴心抗压强度fcp 轴心抗压强度是测定棱柱体、圆柱体构件，尺寸为轴心抗压强度是测定棱柱体、圆柱体构件，尺寸为150150150150300mm300mm试件的抗压强度试件的抗压强度 在试验中该尺寸的试件将比立方体更好地反映混凝在试验中该尺寸的试件将比立方体更好地反映混凝土结构的实际受力状况（柱状）土结构的实际受力状况（柱状） 一般立方体抗压强度为一般立方体抗压强度为101055MPa55MPa范围的混凝土，轴范围的混凝土，轴心抗压强度与立方体抗压强度之比约为

26、心抗压强度与立方体抗压强度之比约为0.70.70.80.8。弯拉强度（抗折强度）弯拉强度（抗折强度）fcf 道路水泥混凝土的弯拉强度的标道路水泥混凝土的弯拉强度的标准试件为准试件为150150150150550mm550mm的直的直角棱柱体小梁，在标准条件下养角棱柱体小梁，在标准条件下养护护28d28d后，按三分点加荷方式进后，按三分点加荷方式进行试验，当混凝土强度等级小于行试验，当混凝土强度等级小于C30C30时，加荷速度为时，加荷速度为0.020.020.05MPa/s0.05MPa/s；当混凝土强度等级；当混凝土强度等级为为C30C30C60C60时。加荷速度为时。加荷速度为0.050.

27、050.08MPa/s0.08MPa/s；当混凝土强；当混凝土强度等级大于等于度等级大于等于C60C60时，加荷速时，加荷速度为度为0.080.080.10MPa/s0.10MPa/s。 按下式计算混凝土的弯拉强度，以按下式计算混凝土的弯拉强度，以MPaMPa计。计。 说明：无论是抗压强度还是抗折强度，试验结果说明：无论是抗压强度还是抗折强度，试验结果均以均以3 3个试件的算术平均值作为测定值。如任一个个试件的算术平均值作为测定值。如任一个测定值与中值的差超过中值的测定值与中值的差超过中值的15%15%，取中值为测定，取中值为测定结果；如两个测定值与中值的差都超过结果；如两个测定值与中值的差都

28、超过15%15%时，该时，该组试验结果作废。组试验结果作废。2cfFlfbh劈裂抗拉强度劈裂抗拉强度fts 实验表明：由于直接抗拉强度夹具附近的局部破实验表明：由于直接抗拉强度夹具附近的局部破坏及偏心受力，试件易受到弯折作用，试验结果坏及偏心受力，试件易受到弯折作用，试验结果波动较大。劈裂强度试验一般采用边长波动较大。劈裂强度试验一般采用边长150mm150mm的立的立方体试件，通过垫条对混凝土试件施加荷载，在方体试件，通过垫条对混凝土试件施加荷载，在试件的受力面上产生如图所示应力分布。试件的受力面上产生如图所示应力分布。 当荷载增加时，试件将沿着受力平面被劈裂，劈当荷载增加时，试件将沿着受力

29、平面被劈裂，劈裂抗拉强度由下式计算，以裂抗拉强度由下式计算，以MPaMPa计。计。 式中：式中：F F混凝土试件的破坏荷载，混凝土试件的破坏荷载，N N； A A试件劈裂面面积，试件劈裂面面积，mmmm2 2。20.637tsFFfAA 劈裂抗拉强度约为轴心抗拉强度的劈裂抗拉强度约为轴心抗拉强度的0.90.9倍，并与倍，并与弯拉强度之间存在着下式所反映的关系。弯拉强度之间存在着下式所反映的关系。式中：式中：A A、m m试验统计参数。试验统计参数。mtscffAf3.影响混凝土强度的主要因素分析影响混凝土强度的主要因素分析混凝土组成材料的影响混凝土组成材料的影响式中：式中：C/WC/W混凝土的

30、灰水比，混凝土的灰水比，% %。f fcu,28cu,28、f fcf,28cf,28混凝土混凝土28d28d抗压强度、弯拉强度，抗压强度、弯拉强度，MPaMPa f fcece、f fcefcef水泥的实际抗压强度、抗折强度，水泥的实际抗压强度、抗折强度， MPaMPaa aa a、a ab b、a ac c、a ad d统计公式的回归系数，与集料品种有统计公式的回归系数，与集料品种有关。关。,28(/)cuacebfafC Wa,28/cfcdcefefaafaC W 由上式反映的关系称为混凝土的由上式反映的关系称为混凝土的“水灰比定则水灰比定则”，它表明水泥强度和水灰比是影响混凝土强度的

31、最它表明水泥强度和水灰比是影响混凝土强度的最主要因素。根据主要因素。根据“水灰比定则水灰比定则”，可以根据所采，可以根据所采用的水泥强度及水灰比估计所配制混凝土的强度，用的水泥强度及水灰比估计所配制混凝土的强度，也可以根据水泥强度和设计混凝土强度等级计算也可以根据水泥强度和设计混凝土强度等级计算将要采用的水灰比。将要采用的水灰比。集料的特性集料的特性 集料强度、粗集料的颗粒形状、表面特征及表面洁集料强度、粗集料的颗粒形状、表面特征及表面洁净程度主要影响其与砂浆的界面粘结强度。净程度主要影响其与砂浆的界面粘结强度。 粗集料的最大粒径对混凝土抗压强度和弯拉强度均粗集料的最大粒径对混凝土抗压强度和弯

32、拉强度均有影响。拌制混凝土时，砂的颗粒级配与粗细程度有影响。拌制混凝土时，砂的颗粒级配与粗细程度应同时考虑。当砂中含有较多粗砂，并以适当的中应同时考虑。当砂中含有较多粗砂，并以适当的中砂及少量细砂填充其空隙时，砂的空隙率及总表面砂及少量细砂填充其空隙时，砂的空隙率及总表面积均较小，是比较理想的级配，不仅水泥浆用量较积均较小，是比较理想的级配，不仅水泥浆用量较少，而且还可提高混凝土的密实性与强度。少，而且还可提高混凝土的密实性与强度。浆集比浆集比 在水灰比相同的条件下，在达到最佳浆集比后，在水灰比相同的条件下，在达到最佳浆集比后，混凝土的强度随浆集比的升高而降低。混凝土的强度随浆集比的升高而降低

33、。养护条件养护条件养护温度养护温度 当养护温度较高时，可以增大水泥初期水化速度，混当养护温度较高时，可以增大水泥初期水化速度，混凝土早期强度也高。但早期养护温度越高，混凝土后凝土早期强度也高。但早期养护温度越高，混凝土后期强度增进率越小，这是由于急速的早期水化反应，期强度增进率越小，这是由于急速的早期水化反应，导致水泥水化物的不均匀分布。相对较低的养护温度，导致水泥水化物的不均匀分布。相对较低的养护温度，导致混凝土后期强度提高。导致混凝土后期强度提高。如果混凝土的养护温度过低如果混凝土的养护温度过低或降至冰点以下时，水泥水或降至冰点以下时，水泥水化反应停止，并可能因冰冻化反应停止，并可能因冰冻

34、作用使混凝土已获得的强度作用使混凝土已获得的强度受到损失。受到损失。养护湿度养护湿度 为了使混凝土正常硬化，在混凝土养护期间，应为了使混凝土正常硬化，在混凝土养护期间，应创造条件维持一定的潮湿环境，从而产生更多的创造条件维持一定的潮湿环境，从而产生更多的水化产物使混凝土密实度增加。水化产物使混凝土密实度增加。1-1-空气中养护；空气中养护；2-92-9个月后水中养护；个月后水中养护；3-33-3个月后水中养护；个月后水中养护；4-4-标准湿度下养护标准湿度下养护龄期龄期 在标准养护条件下，混凝土强度与龄期之间有着在标准养护条件下，混凝土强度与龄期之间有着较好的相关性，通常在对数坐标上呈直线关系

35、。较好的相关性，通常在对数坐标上呈直线关系。在混凝土施工过程中，可根据混凝土的这种特性，在混凝土施工过程中，可根据混凝土的这种特性，由其早期强度推算后期强度。由其早期强度推算后期强度。试验条件试验条件 试件形状试件形状 试件尺寸试件尺寸 试件处的温度与湿度试件处的温度与湿度 支撑条件支撑条件 加载方式等加载方式等 影响混凝土强度的因素还有外加剂、养护方式、影响混凝土强度的因素还有外加剂、养护方式、施工方法等。施工方法等。4.4.提高混凝土抗压强度的措施提高混凝土抗压强度的措施（1 1）采用高强度、早强水泥；）采用高强度、早强水泥；（2 2）采用单位用水量较小、水灰比和浆集比较小的）采用单位用水

36、量较小、水灰比和浆集比较小的干硬性混凝土；干硬性混凝土；（3 3）采用合理砂率，以及级配合格、强度较高、质）采用合理砂率，以及级配合格、强度较高、质量良好的碎石；量良好的碎石；（4 4）改进施工工艺，采用机械加强搅拌和振捣；）改进施工工艺，采用机械加强搅拌和振捣；（5 5）湿热处理（蒸养、蒸压养生）湿热处理（蒸养、蒸压养生）（6 6）在混凝土拌合时掺入减水剂或早强剂。）在混凝土拌合时掺入减水剂或早强剂。 5.混凝土强度的质量评定混凝土强度的质量评定评定方法评定方法已知标准差的统计方法已知标准差的统计方法 当混凝土强度等级当混凝土强度等级C20C20时，其强度特征值应时，其强度特征值应同时满足下

37、式要求：同时满足下式要求： ,00.7cucu kff,min,00.7cucu kff,min,0.85cucu kff,min,0.90cucu kff,00.7cucu kff,min,00.7cucu kff当混凝土强度等级当混凝土强度等级C20C20，其强度特征值应同时满足，其强度特征值应同时满足下式的要求下式的要求式中：式中： 同一验收批中混凝土立方体抗压强度的平均值，同一验收批中混凝土立方体抗压强度的平均值，MPaMPa； f fcu,kcu,k混凝土立方体抗压强度标准值，混凝土立方体抗压强度标准值，MPaMPa； f fcu,mincu,min同一验收批混凝土立方体抗压强度的最

38、小值，同一验收批混凝土立方体抗压强度的最小值，MPaMPa； 0 0验收批混凝土立方体抗压强度的标准差，验收批混凝土立方体抗压强度的标准差，MPaMPa。cuf未知标准差的统计方法未知标准差的统计方法 1,0.90cufcucu kfSf,min2,cucu kffcuf式中：式中： 同一验收批中混凝土立方体抗压强度的平均值，同一验收批中混凝土立方体抗压强度的平均值，MPaMPa； f fcu,kcu,k混凝土立方体抗压强度标准值，混凝土立方体抗压强度标准值，MPaMPa；f fcu,mincu,min同一验收批混凝土立方体抗压强度的最小值，同一验收批混凝土立方体抗压强度的最小值，MPaMPa

39、；1 1、2 2合格判定系数，按课本表合格判定系数，按课本表5-35-3取值。取值。S Sfcufcu同一验收批混凝土立方体抗压强度的标准差，当其计算同一验收批混凝土立方体抗压强度的标准差，当其计算值小于值小于0.060.06时，取时，取S Sfcufcu =0.06=0.06，MPaMPa。非统计方法非统计方法,1.15cucu kff,min,0.95cucu kffcuf式中：式中： 同一验收批中混凝土立方体抗压强度的平均值，同一验收批中混凝土立方体抗压强度的平均值，MPaMPa； f fcu,kcu,k混凝土立方体抗压强度标准值，混凝土立方体抗压强度标准值，MPaMPa； f fcu,

40、mincu,min同一验收批混凝土立方体抗压强度的最小值，同一验收批混凝土立方体抗压强度的最小值，MPaMPa；混凝土质量水平的评定混凝土质量水平的评定 混凝土的生产质量水平，可根据统计周期内混凝混凝土的生产质量水平，可根据统计周期内混凝土强度标准差和试件强度不低于要求强度等级的土强度标准差和试件强度不低于要求强度等级的百分率百分率P P，按课本表，按课本表5-45-4中的规定进行评定。中的规定进行评定。三、硬化混凝土的变形特征三、硬化混凝土的变形特征1.1.弹性变形弹性变形弹性模量弹性模量 在混凝土应力应变曲线上，任一点的应力与在混凝土应力应变曲线上，任一点的应力与应变的比值称为混凝土在该应

41、力下的弹性模量。应变的比值称为混凝土在该应力下的弹性模量。根据不同取值方法，可得到三种弹性模量。根据不同取值方法，可得到三种弹性模量。初始切线弹性模量初始切线弹性模量a a0 0切线弹性模量切线弹性模量a a2 2割线弹割线弹性模量性模量a a1 1。 混凝土弹性模量影响因素混凝土弹性模量影响因素 混凝土的弹性模量在很大程度上取决于粗混凝土的弹性模量在很大程度上取决于粗集料的弹性模量，当粗集料含量较高时，弹性模集料的弹性模量，当粗集料含量较高时，弹性模量较高。此外，混凝土的弹性模量随其强度的提量较高。此外，混凝土的弹性模量随其强度的提高而增加，但一般不呈线性关系。弹性模量还与高而增加，但一般不

42、呈线性关系。弹性模量还与混凝土的孔隙率（水灰比、含水率水化强度等）、混凝土的孔隙率（水灰比、含水率水化强度等）、氧化条件（蒸养）、环境因素（潮湿）。氧化条件（蒸养）、环境因素（潮湿）。2.徐变变形徐变变形 在加载的瞬间，混凝土产生以弹性变形为在加载的瞬间，混凝土产生以弹性变形为主的瞬间变形，此后，在荷载的持续作用下，变形主的瞬间变形，此后，在荷载的持续作用下，变形随时间连续增长，称为徐变变形。混凝土的徐变变随时间连续增长，称为徐变变形。混凝土的徐变变形主要是由水泥石的徐变变形所引起的。形主要是由水泥石的徐变变形所引起的。胶体在外力作用下的粘胶体在外力作用下的粘滞变形、凝胶粒子间滑滞变形、凝胶粒

43、子间滑移；水泥胶体内吸附水移；水泥胶体内吸附水迁移会引起张应力下降，迁移会引起张应力下降，消除温度应力和部分集消除温度应力和部分集中应力。中应力。3.温度变形温度变形 混凝土具有热胀冷缩的性质，容易引起混凝混凝土具有热胀冷缩的性质，容易引起混凝土的开裂，导致强度下降，耐久性降低。土的开裂，导致强度下降，耐久性降低。4.干缩收缩变形干缩收缩变形 在干燥环境中，由于水泥混凝土内部水分蒸在干燥环境中，由于水泥混凝土内部水分蒸发而引起的体积变化，称为干缩。发而引起的体积变化，称为干缩。 混凝土的干缩主要由水泥石的干缩所致，混凝土的干缩主要由水泥石的干缩所致，所以混凝土的干缩程度与水泥品种及用量、单位所

44、以混凝土的干缩程度与水泥品种及用量、单位用水量和集料用量有。此外，混凝土的收缩还与用水量和集料用量有。此外，混凝土的收缩还与施工、养护条件有关。施工、养护条件有关。四、硬化混凝土的耐久性四、硬化混凝土的耐久性1.1.混凝土的抗渗性混凝土的抗渗性 影响混凝土质量的主要环境因素包括：淡影响混凝土质量的主要环境因素包括：淡水溶出作用、硫酸盐化学侵蚀作用等引起水泥石水溶出作用、硫酸盐化学侵蚀作用等引起水泥石强度的降低；二氧化碳、氯气及氧气等的作用导强度的降低；二氧化碳、氯气及氧气等的作用导致混凝土中钢筋锈蚀；碱致混凝土中钢筋锈蚀；碱集料反应引起的混凝集料反应引起的混凝土开裂等破坏。土开裂等破坏。 采用

45、标准养护采用标准养护28d28d的标准试件，按规定的方法进行的标准试件，按规定的方法进行试验。按混凝土所能承受最大水压力，将混凝土试验。按混凝土所能承受最大水压力，将混凝土的抗渗标号分为六个等级：的抗渗标号分为六个等级：S S2 2、S S4 4、S S6 6、S S8 8、S S1010和和S S12 12 。2.混凝土的抗冻性混凝土的抗冻性 混凝土的抗冻性一般以抗冻标号来表示。抗冻标混凝土的抗冻性一般以抗冻标号来表示。抗冻标号是以龄期号是以龄期28d28d的标准试件在吸水饱和后，在的标准试件在吸水饱和后，在- -1515-20 -20 至至151520 20 的温度条件下反复冻的温度条件下

46、反复冻融循环，以满足抗压强度下降不超过融循环，以满足抗压强度下降不超过25%25%，质量损，质量损失不超过失不超过5 5时所能承受的最大冻融循环次数来确时所能承受的最大冻融循环次数来确定。混凝土抗冻标号有定。混凝土抗冻标号有D D1010，D D1515、D D2525、D D5050、D Dl00l00、D D150150、D D200200、D D250250和和D D300300共九个等级，混凝土抗冻性也共九个等级，混凝土抗冻性也可以按照同时满足相对动弹性模量值不小于可以按照同时满足相对动弹性模量值不小于60%60%和和质量损失率不超过质量损失率不超过5%5%时所能承受的最大循环次数时所

47、能承受的最大循环次数来确定。来确定。3.混凝土的抗化学侵蚀性混凝土的抗化学侵蚀性 混凝土的化学侵蚀的侵蚀机理与水泥石化学侵蚀混凝土的化学侵蚀的侵蚀机理与水泥石化学侵蚀相同。混凝土的抗渗性、抗冻性和抗化学侵蚀性相同。混凝土的抗渗性、抗冻性和抗化学侵蚀性之间是相互关联，且均与混凝土的密实程度，即之间是相互关联，且均与混凝土的密实程度，即孔隙总量及孔隙结构特征有关。孔隙总量及孔隙结构特征有关。 改善混凝土的空隙结构的常用方法有：采用减水改善混凝土的空隙结构的常用方法有：采用减水剂降低水灰比提高混凝土的密实度；加强养护，剂降低水灰比提高混凝土的密实度；加强养护，杜绝施工缺陷；防止由于离析、沁水而在混凝

48、土杜绝施工缺陷；防止由于离析、沁水而在混凝土内形成孔隙通道等。此外还可以通过掺加引气剂，内形成孔隙通道等。此外还可以通过掺加引气剂，在混凝土中形成均匀分布的不连通微孔，缓冲因在混凝土中形成均匀分布的不连通微孔，缓冲因水冻结而产生的挤压力，以改善混凝土的抗冻性；水冻结而产生的挤压力，以改善混凝土的抗冻性；采用外部保护措施以隔离浸蚀介质不与混凝土相采用外部保护措施以隔离浸蚀介质不与混凝土相接触，以提高混凝土的抗化学侵蚀性等。接触，以提高混凝土的抗化学侵蚀性等。4.耐磨性耐磨性 混凝土的耐磨性的评价，是以边长混凝土的耐磨性的评价，是以边长150mm150mm的立方体的立方体试件养护至规定龄期，在试件

49、养护至规定龄期，在6060下烘至恒重，然后下烘至恒重，然后在带有花轮磨头的混凝土磨耗机上，在负荷在带有花轮磨头的混凝土磨耗机上，在负荷200 N200 N下磨削下磨削5050转，按下式计算试件的磨损量。磨损量转，按下式计算试件的磨损量。磨损量越大，混凝土耐磨性越差。越大，混凝土耐磨性越差。 混凝土的耐磨性与其强度等级有密切关系，同时混凝土的耐磨性与其强度等级有密切关系，同时也与水泥品种、集料硬度有关，细集料对路面混也与水泥品种、集料硬度有关，细集料对路面混凝土的耐磨性有较大的影响。凝土的耐磨性有较大的影响。010.0225mmG5.混凝土中的碱混凝土中的碱集料反应集料反应 当混凝土中所用水泥的

50、碱含量较高，又同当混凝土中所用水泥的碱含量较高，又同时使用某些活性集料时，在有水存在的条时使用某些活性集料时，在有水存在的条件下，水泥中的碱物质会与集料值的活性件下，水泥中的碱物质会与集料值的活性物质发生化学反应，其水化生成物引起混物质发生化学反应，其水化生成物引起混凝土的不均匀膨胀，导致混凝土胀裂，这凝土的不均匀膨胀，导致混凝土胀裂，这种化学反应通常称为碱种化学反应通常称为碱集料反应。集料反应。 碱碱集料反应分为两种类型：碱集料反应分为两种类型：碱硅反应；硅反应；碱碱碳酸钙反应。碳酸钙反应。 岩相法用于判断集料中是否存在与碱发生岩相法用于判断集料中是否存在与碱发生反应的活性成分。若集料中含有