土木工程材料第4章混凝土课件.ppt

1、第四章 混凝土正在施工的秦山核电站正在施工的秦山核电站4.1 概 述本章知识点：砼的组成材料、新拌混凝土的和易性、硬化砼的变形性质、耐久性及影响因素、普通砼的配合比设计重点及难点：普通混凝土的组成材料及作用，粗细集料的技术要求，新拌砼和易性及其测定方法，砼配合比设计的主要控制参数、设计理论和计算方法目目 录录4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 混凝土的组成材料混凝土的组成材料4.3 4.3 混凝土的和易性混凝土的和易性4.4 4.4 混凝土的强度混凝土的强度4.5 4.5 混凝土的耐久性混凝土的耐久性4.6 4.6 混凝土的配合比设计混凝土的配合比设计4.7 4.7 其他品种混凝土其他品种

2、混凝土4.1 概述概述一一混凝土混凝土的定义的定义二二混凝土混凝土的分类的分类三三混凝土的特点混凝土的特点四四土木工程对混凝土质量的基本要求土木工程对混凝土质量的基本要求一、混凝土的定义混凝土 由胶凝材料、细骨料、粗骨料、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过胶凝材料凝结硬化后，形成具有一定强度和耐久性的人造石材。 普通混凝土 由水泥、砂、石子、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过水泥凝结硬化后形成的、干体积密度为20002800kg/m3，具有一定强度和耐久性的人造石材。又称为水泥混凝土，简称为“混凝土”。 混凝土是由胶凝材料、骨料及其他外加材料，按适当比例配制，再经硬化而成的人工石材其中

3、应用最广的是以水泥为胶凝材料，以砂石为骨料，加水拌和而成的拌合物，经一定时间硬化而成的水泥混凝土普通混凝土。一、混凝土的定义一、混凝土的定义二、混凝土的分类二、混凝土的分类 按表观密度分重混凝土 02600kg/m3。 普通混凝土 0 20002500kg/m3。 轻混凝土 02000kg/m3。 按胶凝材料分水泥混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土等。 按用途分结构混凝土、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。二、混凝土的分类二、混凝土的分类按生产和施工工艺分预拌混凝土（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、

4、等。按强度分普通混凝土 C60。高强混凝土 C60。超高强混凝土 100MPa。二、混凝土的分类二、混凝土的分类按配筋情况分素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土等。C30混凝土单价350元/方钢纤维混凝土 1500元/方三、混凝土的特点三、混凝土的特点优点优点 抗压强度高、耐久、耐火、维修费用低 ； 原材料丰富、成本低； 混凝土拌合物具有良好的可塑性； 混凝土与钢筋粘结良好，一般不会锈蚀钢筋 。缺点缺点 抗拉强度低（约为抗压强度的1/101/20）、变形性能差； 导热系数大约为1.8W/（mK）； 表观密度大（约为2400kg/m3左右）； 硬化较缓慢。 中国混凝土网四、混凝土质量

5、要求四、混凝土质量要求 具有与施工条件相适应的和易性； 具有符合设计要求的强度； 具有与工程环境相适应的耐久性； 材料组成经济合理，生产制作节约能源。 4.2 混凝土的组成材料混凝土的组成材料一一水泥水泥二二细集料细集料三三粗集料粗集料四四水水五五外加剂与掺合料外加剂与掺合料混凝土的结构混凝土的结构 水泥+水水泥浆+砂水泥砂浆+石子混凝土拌合物硬化混凝土组成材料的作用混凝土体积构成水泥石25%左右；砂和石子70%以上；孔隙和自由水1%5%。 组成材料硬化前硬化后水泥+水润滑作用胶结作用砂+石子填充作用骨架作用混凝土的结构混凝土的结构 水泥+水水泥浆+砂水泥砂浆+石子混凝土拌合物硬化混凝土组成材

6、料的作用粗集料细集料水泥浆孔 隙泌水形成的孔隙混凝土体积构成水泥石25%左右；砂和石子70%以上；孔隙和自由水1%5%。 组成材料硬化前硬化后水泥+水润滑作用胶结作用砂+石子填充作用骨架作用一、水泥选择品种的选择 配制普通混凝土的水泥品种，应根据混凝土的工程特点或所处的环境条件，结合水泥性能，且考虑当地生产的水泥品种情况等，进行合理选择。 强度等级的选择原则上，配制高强度等级的混凝土，选择高强度等级的水泥；一般情况下，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.52.0倍；配制高强混凝土时，可选择水泥强度等级为混凝土强度等级的0.91.5倍。 二、细骨料(砂) 定义 砂是指粒径在4.75mm以下的颗粒。

7、 分类按来源分按技术要求(含泥量、泥块含量、有害物含量和坚固性）分 类 宜用于强度等级大于C60的混凝土； 类 用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土； 类 宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。 砂天然砂人工砂机制砂混合砂河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂等 砂的技术质量要求1.表观密度、堆积密度及空隙率表观密度 2500kg/m3；松散堆积密度 o1350kg/m3；空隙率P47%。2.含泥量、泥块含量及石粉含量含泥量是指粒径小于0.075mm的颗粒含量；泥块含量是指粒径大于1.18mm，经水洗、手捏后小于600m的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒径小于0.075mm的颗

8、粒含量。具体指标见表4.1。项 目指 标类类类含泥量（质量计，%）1.03.05.0泥块含量（质量计，%）01.02.0表4.1 天然砂含泥量和泥块含量项 目指 标类类类亚甲蓝试验MB值1.40或合格石粉含量（%）3.05.07.0泥块含量（%）01.02.0MB值1.40或不合格石粉含量（%）1.03.05.0泥块含量（%）01.02.0副表4.1 人工砂石粉含量和泥块含量 砂的技术质量要求3.有害物质含量 砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料等杂物，有害物质主要是云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯化物等。见下表。项 目指 标类类类云母（%)（质量计）1.02.02.0轻物质（%)（质量

9、计）1.01.01.0有机物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸盐（SO3质量计）0.50.50.5氯化物（氯离子质量计）0.010.020.06 砂的技术质量要求4.颗粒级配（1）颗粒级配是指不同粒径颗粒搭配的比例情况。（2）级配良好的砂，不同粒径颗粒搭配比例适当，其空隙率小，且总表面积小，可以节约水泥或改善混凝土拌合物的和易性。（3）颗粒级配采用筛分法确定，详见实验部分。（4）颗粒级配的指标 级配区 按600m筛的累计筛余率，可分为1区、2区、3区共三个级配区。详见下页表。 级配合格判定 砂的实际级配全部在任一级配区规定范围内；除4.75mm和600m筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于5

10、。 砂的技术质量要求方筛孔累计筛余率，1区区区9.50mm4.75mm2.36mm1.18mm600m300m150m010035565358571958010090010025050107041927010090010015025040168555100901）砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除4.75mm和600m筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于5。2）1区人工砂中150m筛孔的累计筛余可以放宽到10085，2区人工砂中150m筛孔的累计筛余可以放宽到10080，3区人工砂中150m筛孔的累计筛余可以放宽到10075。表4.4 砂的颗粒级配区 砂的技术质量要求（5）级配的选择 宜

11、优先选择级配在区的砂；当采用区砂时，应适当提高砂率；当采用区砂时，应适当减小砂率。5.规格 砂按细度模数大小分为粗砂、中砂、细砂：粗砂 Mx=3.73.1；中砂 Mx =3.02.3；细砂 Mx =2.21.6。 细度模数按下式计算：式中：Mx细度模数A1、A2、A3、A4、A5、A6分别为4.75mm、2.36mm、1.18mm、600m、300m、150m筛的累计筛余百分率，。1165432x1005)AAAAAAAM（ 砂的技术质量要求砂的级配曲线砂的级配曲线040 2060801000.150.30.61.182.364.759.5级配曲线分析级配曲线分析 区区: :粗砂为主粗砂为主,

12、 ,易泌水易泌水, ,不易密实成型，可配不易密实成型，可配制富混凝土制富混凝土 区区: :中砂为主中砂为主, ,最适合配制普通混凝土最适合配制普通混凝土 区区: :细砂为主细砂为主, ,配制的混凝土拌合物粘性大配制的混凝土拌合物粘性大, ,保水性好保水性好, ,但易干缩但易干缩 粗细颗粒含量适当粗细颗粒含量适当空隙率小空隙率小总表面积小总表面积小水泥浆的用量少水泥浆的用量少混凝土的和易性好混凝土的和易性好密实度高密实度高强度及耐久性高强度及耐久性高合理级配合理级配三、粗骨料的技术质量要求定义 粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料。分类按产源分：卵石和碎石按技术指标分： 类 宜用于强度等级大于C

13、60的混凝土； 类 用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土； 类 宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。1.表观密度、堆积密度及空隙率表观密度g2500kg/m3；松散堆积密度go1350kg/m3；空隙率P47%。 粗集料的技术质量要求2.含泥量、泥块含量及石粉含量含泥量是指粒径小于0.075mm的颗粒含量；泥块含量是指卵石、碎石中粒径大于4.75mm经水洗手捏后小于2.36mm的颗粒含量。具体指标见表5.6。 粗集料的技术质量要求项 目指 标类类类含泥量（质量计，%）0.51.01.5泥块含量（质量计，%）00.50.7碎石、卵石含泥量和泥块含量3.针片状颗粒含量针

14、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。见下表。 粗集料的技术质量要求项 目指 标类类类针、片状颗粒（%）（质量计）51525碎石、卵石针片状颗粒含量4.有害物质含量 卵石、碎石中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物。见下表。项 目指 标类类类有机物合格合格合格硫化物及硫酸盐（%） （SO3质量计）0.51.01.0 粗集料的技术质量要求5.强度采用岩石抗压强度和压碎指标两种检验： 岩石抗压强度是将母岩制成50mm50mm50mm立方体试件

15、，在水饱和状态下测定其极限抗压强度值。 压碎指标是将一定质量风干状态下9.09.5mm的颗粒装入标准圆模内，在压力机上按1kN/s速度均匀加荷至200kN并稳定5s，卸荷后用2.36mm的筛筛除被压碎的细粉，称出筛余量。按下式计算： 式中：Qc压碎指标值 ； G1试样的质量 ，g； G2压碎后的筛余量，g。%100121cGGGQ 粗集料的技术质量要求6.颗粒级配为减少空隙率，改善混凝土拌合物和易性及提高混凝土的强度，粗骨料也要求有良好的颗粒级配。粗骨料的颗粒级配有连续级配与间断级配两种。 连续级配是石子由小到大连续分级； 间断级配是指用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配，中间为不连续的级配，

16、由于易产生离析，应用较少。项 目指 标类类类碎石压碎指标（%）102030卵石压碎指标（%）121616碎石、卵石的压碎指标 粗集料的技术质量要求7.最大粒径粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒级的最大粒径。从结构上考虑 根据规定，混凝土用粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小净间距净间距的3/4；对混凝土实心板，不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。从施工上考虑 对泵送混凝土，粗骨料最大粒径与输送管内径之比碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5，高层建筑宜在1:31:4，超高层建筑宜在1:41:5。从经济上考虑 当最大粒径小于80mm时，水泥用量随最大

17、粒径减小而增加， 当大于150mm后，节约水泥的效果却不明显。 粗集料的技术质量要求四、拌合用水的技术质量要求混凝土拌合和养护用水按水源不同分为饮用水、地表水、地下水和经适当处理的工业用水。拌制和养护混凝土宜采用饮用水，当采用其它来源水时，应符合混凝土拌合用水标准（JGJ631989）的规定。 定义 混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺入的，用以改善混凝土性能的物质。一般情况掺量不超过水泥质量的5%。 按主要功能的分类（1）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。（2）调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。（3）改善混凝土耐久性的外加剂

18、，包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。（4）改善混凝土其它性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。 五、外加剂（一）减水剂 混凝土减水剂是指在保持混凝土拌合物和易性一定的条件下，具有减水和增强作用的外加剂，又称为“塑化剂”，高效减水剂又称为“超塑化剂”。 1.减水剂的作用机理减水剂多属于表面活性剂，它的分子结构是由亲水基团和憎水基团组成；掺入减水剂前： 水泥加水拌合形成水泥浆的过程中，水泥颗粒把一部分水包裹在颗粒之间而形成絮凝状结构，水的作用不能充分发挥； （一）减水剂 掺入减水剂后： 表面活性剂在水泥颗粒表面作定向排列使水泥颗粒表面带有同种电荷，这种排斥力远远大于水泥颗

19、粒之间的分子引力，使水泥颗粒分散，絮凝状结构中的水分释放出来，混凝土拌合用水的作用得到充分的发挥，拌合物的流动性明显提高； 表面活性剂的极性基与水分子产生缔合作用，使水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，阻止了水泥颗粒之间直接接触，起到润滑作用，改善了拌合物的流动性。 游离水水泥颗粒电性斥力减水剂水泥颗粒游离水溶剂化水膜水泥颗粒絮凝状结构2.减水剂的作用效果（1）减少混凝土拌合物的用水量，提高混凝土的强度。在混凝土拌合物坍落度基本一定的情况下，减少混凝土的单位用水量525（普通型515，高效型1030）。（2）提高混凝土拌合物的流动性。在用水量和强度一定的条件下，坍落度可提高100mm200mm。（

20、3）节约水泥。在混凝土拌合物坍落度、强度一定的情况下，可节约水泥520。（4）改善混凝土拌合物的性能。掺入减水剂可以减少混凝土拌合物的泌水、离析现象；延缓拌合物的凝结时间；减缓水泥水化放热速度；显著提高混凝土硬化后的抗渗性和抗冻性。 （一）减水剂3.常用的减水剂 （1） 木质素系减水剂（M型） 木质素系减水剂主要使用木质素磺酸钙（木钙），属于阴离子表面活性剂，为普通减水剂，其适宜掺量为0.20.3，减水率10左右。 对混凝土有缓凝作用，一般缓凝。（2）萘系减水剂 高效减水剂，其主要成分为一萘磺酸盐甲醛缩合物，属阴离子表面活性剂。这类减水剂品种很多，目前我国生产的主要有NNO、NF、FDN、UN

21、F、MF、建型等。 萘系减水剂适宜掺量为0.51.0，其减水率较大，为1025%增强效果显著，缓凝性很小，大多为非引气型。适用于日最低气温以上的所有混凝土工程，尤其适用于配制高强、早强、流态等混凝土。（一）减水剂（3）树脂类减水剂 为水溶性树脂，主要为磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂，简称密胺树脂减水剂，为阴离子表面活性剂。我国产品有SM树脂减水剂，为非引气型早强高效减水剂，其各项功能与效果均比萘系减水剂还好。 SM适宜掺量为0.52.0，减水率达2027。（4）糖蜜类减水剂 普通减水剂。它是以制糖工业的糖渣、废蜜为原料，采用石灰中和而成，为棕色粉状物或糊状物，其中含糖较多，属非离子表面活性剂。国内

22、产品粉状有TF、ST、3FG等。 适宜掺量0.20.3，减水率10左右，属缓凝减水剂。（一）减水剂（二）早强剂早强剂是指掺入混凝土中能够提高混凝土早期强度，对后期强度无明显影响的外加剂。 种 类无机盐类早强剂有机物类早强剂复合早强剂主要品种氯化钙、硫酸钠三乙醇胺、三异丙醇胺、尿素等二水石膏+亚硝酸钠+三乙醇胺适宜掺量氯化钙12；硫酸钠0.520.020.052二水石膏+1亚硝酸钠+0.05三乙醇胺作用效果氯化钙：可使2d3d强度提高40100，7d强度提高25能使3d强度提高50注意事项氯盐会锈蚀钢筋，掺量必须符合有关规定对钢筋无锈蚀作用早强效果显著，适用于严格禁止使用氯盐的钢筋混凝土常用早强

23、剂的品种、掺量及作用效果 （三）引气剂 引气剂是指在混凝土搅拌过程中，能引人大量分布均匀的微小气泡，以减少混凝土拌合物的泌水、离析，改善和易性，并能显著提高硬化混凝土抗冻性、耐久性的外加剂。 目前，应用较多的引气剂为松香热聚物、松香皂、烷基苯磺酸盐等。 (1)改善混凝土拌合物的和易性 由于大量微小封闭球状气泡在混凝土拌合物内形成，如同滚珠一样，减少了颗粒间的摩擦阻力，使混凝土拌合物流动性增加。同时，由于水分均匀分布在大量气泡的表面，使能自由移动的水量减少，混凝土拌合物的保水性、粘聚性也随之提高。 (2)显著提高混凝土的抗渗性、抗冻性大量均匀分布的封闭气泡切断了混凝土中的毛细管渗水通道，改变了混

24、凝土的孔结构，使混凝土抗渗性显著提高。同时，封闭气泡有较大的弹性变形能力，对由水结冰所产生的膨胀应力有一定的缓冲作用，因而混凝土的抗冻性得到提高。 (3)降低混凝土强度 由于大量气泡存在，减少了混凝土的有效受力面积，使混凝土强度有所降低 引气剂的作用（四）缓凝剂 缓凝剂是指能延缓混凝土凝结时间，并对混凝土后期强度发展无不利影响的外加剂。缓凝剂主要有四类：糖类，如糖蜜；木质素磺酸盐类，如木钙、木钠；羟基羧酸及其盐类，如柠檬酸、酒石酸；无机盐类，如锌盐、硼酸盐等。常用的缓凝剂是木钙和糖蜜，其中糖蜜的缓凝效果最好。（五） 防冻剂 防冻剂是能使混凝土在负温下硬化，并在规定养护条件下达到预期性能的外加剂

25、。常用的防冻剂有氯盐类(氯化钙、氯化钠)、氯盐阻锈类(以氯盐与亚硝酸钠阻锈剂复合而成)盐类(以硝酸盐、亚硝酸盐、碳酸盐、乙酸钠或尿素复合而成)。防冻剂用于负温条件下施工的混凝土。目前，国产防冻剂品种适用于0-15oC的气温，当在更低气温下施工时，应增加其他混凝土冬季施工措施，如暖棚法、原料(砂、石、水)预热法等。 （六） 速凝剂 速凝剂是指能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。速凝剂主要有无机盐类和有机物类两类。我国常用的速凝剂是无机盐类，主要有红星I型、711型、728型、8604型等。 速凝剂掺人混凝土后，能使混凝土在5min内初凝，10min内终凝，1h就可产生强度，1d强度提高23倍，但后期

26、强度会下降，28d强度为不掺时的8090。速凝剂的速凝早强作用机理，是使水泥中的石膏变成Na2SO4，失去缓凝作用，从而促使C3A迅速水化，并在溶液中析出其水化产物晶体，导致水泥浆迅速凝固。 外加剂性能指标 外加剂的质量必须均匀、稳定、性能良好。根据我国混凝土外加剂(GB 8076)规定，对立用于混凝土的各类外加剂产品须经过检测，其匀质性指标及掺外加剂混凝土性能指标均应符合标准所规定的要求。 外加剂的选择和使用在混凝土中掺用外加剂，若选择和使用不当，会造成质量事故。 1 .外加剂品种的选择 外加剂品种、品牌很多，效果各异，特别是对不同品种水泥效果不同，应考虑外加剂与水泥品种的适应性问题。在选择

27、外加剂时，应根据工程需要、现场的材料条件，参考有关资料，通过试验确定 2 外加剂掺量的确定 混凝土外加剂均有适宜掺量。掺量过小，往往达不到预期效果；掺量过大，则会影响混凝土质量，甚至造成质量事故。因此，应通过试验试配，确定最佳掺量。3 外加剂的掺加方法 外加剂的掺量很少，必须保证其均匀分散，一般不能直接加入混凝土搅拌机内。对于可溶于水的外加剂，应先配成一定浓度的溶液，随水加入搅拌机。对于不溶于水的外加剂，应与适量水泥或砂混合均匀后，再加入搅拌机内。另外，外加剂的掺人时间，对其效果的发挥也有很大影响，减水剂有同掺法、后掺法、分掺法等三种方法。同掺法，为减水剂在混凝土搅拌时一起掺人；后掺法，是搅拌

28、好混凝土后间隔一定时间，然后再掺人；分掺法，是一部分减水剂在混凝土搅拌时掺人，另一部分在间隔一段时间后再掺人。而实践证明，后掺法最好，能充分发挥减水剂的功能。 粉煤灰粒化高炉矿渣 掺量一般为水泥的10%70%，可用于钢筋混凝土或预应力混凝土工程硅灰 掺量一般为水泥的5%15%，由于比表面积大，需水量大，必须与减水剂配合使用六、掺合料4.3 混凝土拌合物的和易性一、和易性（工作性）的概念 混凝土拌合物便于施工操作，能够达到结构均匀、成型密实的性能。和易性主要包括流动性、粘聚性和保水性：和易性粘聚性保水性流动性易使结构均匀易成型密实好好在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并且均匀密实地填满模

29、板的性能。各组成材料之间具有一定的内聚力，在运输和浇注过程中不致产生离析和分层现象的性质。具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致发生泌水现象的性质。保证混凝土硬化后的质量二、流动性的测定定量测定拌合物的流动性、辅以直观经验评定粘聚性和保水性。 1.坍落度法 测定混凝土拌合物在自重作用下产生的变形值坍落度（单位mm）。 适用范围： 骨料最大粒径不大于40mm； 坍落度值不小于10mm的低塑性混凝土、塑性混凝土。 混凝土施工时坍落度的选择 混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施工条件、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法等来确定。 见表4.13。结 构 种 类坍落度，mm基础或地面等的垫层，无配筋

30、的大体积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构1030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、细柱等）5070配筋特密的结构70902.维勃稠度法 测定使拌合物密实所需要的时间，s。适用范围 粗骨料最大粒径不大于40mm； 坍落度小于10mm，维勃稠度在5s30s之间的干硬性混凝土。 混凝土拌合物按流动性的分类 按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落度 、维勃稠度分为四级。见下表。名 称代号指标混凝土拌合物塑性混凝土（坍落度10mm）低塑性混凝土塑性混凝土流动性混凝土大流动性混凝土T1T2T3T410mm40mm50m

31、m90mm100mm150mm160mm干硬性混凝土（坍落度10mm）超干硬性混凝土特干硬性混凝土干硬性混凝土半干硬性混凝土 V0V1V2V331s30s21s20s11s10s5s1.组成材料的影响水灰比水泥浆数量砂率Sp骨料2.环境因素的影响 时间 温度三、影响和易性的因素三、影响和易性的因素（难点）1.组成材料 水泥浆数量和单位用水量； 骨料的品种、级配和粗细程度； 砂率； 外加剂。2.施工环境的温度、搅拌制度等。 水泥水砂石子外加剂水泥浆骨料混凝土拌合物cwmm 水灰比sssg100%mmm砂率 水灰比水灰比( (水泥浆稠度水泥浆稠度) ) 当水泥用量一定时当水泥用量一定时 水灰比小水

32、灰比小混凝土干混凝土干坍落度小坍落度小不易密实成型；不易密实成型； 水灰比过小水灰比过小崩溃崩溃粘聚性差粘聚性差硬化后混凝土的强度及硬化后混凝土的强度及耐久性降低耐久性降低 水灰比大水灰比大混凝土稀混凝土稀坍落度大坍落度大易离析、分层、泌水易离析、分层、泌水硬化后强度及耐久性降低硬化后强度及耐久性降低 水灰比合适水灰比合适拌合物能均匀且密实成型拌合物能均匀且密实成型必须根据混凝必须根据混凝土的强度和耐久性的要求来选择土的强度和耐久性的要求来选择W/C1.1.组成材料的影响组成材料的影响 W/C及水泥浆数量的影响砂率Sp指混凝土中砂的质量占砂石总量的比例 Sp=S/(S+G)当W和C一定时，Sp

33、决定了骨料的空隙率和总表面积砂率过小砂浆数量不足对骨料的润滑作用差流动性差且易离析 砂率过大总表面积大水泥浆多用于包裹砂子及填空 润滑作用小流动性小 砂率 Sp的影响1.1.组成材料的影响组成材料的影响合理砂率合理砂率( (最优砂率最优砂率) ) 在在W和和C一定时，使混凝土一定时，使混凝土拌合物获得最大的流动性，拌合物获得最大的流动性，且保持良好的粘聚性和保水且保持良好的粘聚性和保水性的砂率性的砂率保持混凝土拌合物的坍落度保持混凝土拌合物的坍落度一定的条件下，使水泥用量一定的条件下，使水泥用量最低的砂率。最低的砂率。合理砂率合理砂率 水泥坍落度Sp的选择的选择根据试验和经验选择，选择原则:在

34、保证拌合物不离析,又能捣实的条件下, Sp应尽可能小些石子的最大粒径大，且级配好，表面光滑，则Sp可小些砂较细, Sp小些W/C小，水泥浆稠，Sp小些大流动性，Sp应大些（避免离析） 掺外加剂时，Sp可小些 有抗渗要求时，Sp应大些颗粒形状与表面特征颗粒形状与表面特征级配级配最大粒径最大粒径 骨料的影响1.1.组成材料的影响组成材料的影响颗粒形状与表面特征颗粒形状与表面特征碎石或山砂的表面粗糙、多棱角碎石或山砂的表面粗糙、多棱角流动性差流动性差卵石或河砂的表面光滑、圆润卵石或河砂的表面光滑、圆润流动性好流动性好级配级配级配好级配好 W一定时，空隙小一定时，空隙小 流动性好流动性好级配差级配差

35、W一定时，空隙大一定时，空隙大 流动性差流动性差D Dmaxmax大大水泥浆一定时，表面积小水泥浆一定时，表面积小流动性好流动性好最大粒径最大粒径DmaxDmax 骨料的影响 时间的影响 时间延长水化作用+水分蒸发+骨料吸水流动性 施工中,测坍落度在混凝土拌合物拌好15分钟内进行2.2.环境因素的影响环境因素的影响 温度升高流动性 施工中为了保证一定的工作性,必须注意环境温度的影响,夏季混凝土拌合物用水量冬季用水量 温度的影响提高和易性的措施 当坍落度偏小时，保持当坍落度偏小时，保持W/C W/C 不变，增加水泥浆的不变，增加水泥浆的数量数量 当坍落度偏大时，保持当坍落度偏大时，保持SpSp不

36、变，增加砂石的数量不变，增加砂石的数量 选择合理选择合理 SpSp 改善骨料级配改善骨料级配 选择较大粒径的骨料选择较大粒径的骨料 采用添加剂采用添加剂目目 录录4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 混凝土的组成材料混凝土的组成材料4.3 4.3 混凝土的和易性混凝土的和易性 4.4 4.4 混凝土的强度混凝土的强度与变形与变形 4.5 4.5 混凝土的耐久性混凝土的耐久性4.6 4.6 混凝土的配合比设计混凝土的配合比设计4.7 4.7 其他品种混凝土其他品种混凝土硬化的混凝土必须有足够的外力以承受结构荷载硬化的混凝土必须有足够的外力以承受结构荷载所造成的应力。所造成的应力。由于拌合物的多

37、样性，混凝土必须达到足够高的由于拌合物的多样性，混凝土必须达到足够高的强度。强度。强强 度度一、混凝土的强度及强度等级混凝土强度的种类混凝土强度混凝土强度抗拉强度抗拉强度抗剪强度抗剪强度抗压强度抗压强度握裹强度握裹强度轴心抗压强度轴心抗压强度立方体抗压强度立方体抗压强度钢筋与混凝土的粘结强度一、混凝土的强度1.立方体抗压强度 以边长为150mm的标准立方体试件，在温度为202，相对湿度为95以上的潮湿条件下或在Ca(OH)2饱和溶液中养护，经28d龄期，采用标准试验方法测得的抗压极限强度。用fcu表示。 当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表： 标准试验方法是指普通混凝土力学性能试验方法（

38、GB/T500812009），详见实验部分。试件种类试件尺寸，mm粗骨料最大粒径，mm换算系数标准试件150150150401.00非标准试件100100100300.95200200200601.05一、混凝土的强度2.混凝土强度等级按混凝土立方体抗压标准强度划分的级别,以“C”和混凝土立方体抗压强度标准值（fcu,k）表示，主要有C10 、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80共十五个强度等级。 立方体抗压强度标准值（fcu,k ） ，是立方体抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%强度等级表示的含义

39、： 强度的范围：某混凝土，其fcu30.034.9MPa； 某混凝土，其fcu30.0MPa的保证率为95%。 fcu1.15fcu,kC30“C”代表“混凝土”。“30”代表fcu,k30.0MPa；一、混凝土的强度3.轴心抗压强度采用150mm150mm300mm的棱柱体试件。在立方体抗压强度为055MPa范围内 fck=（0.70.8）fcu 。在结构设计计算时，一般取fck0.67fcu。 非标准尺寸的棱柱体试件的截面尺寸为100mm100mm和200mm200mm，测得的抗压强度值应分别乘以换算系数0.95和1.05。FF一、混凝土的强度4. 劈裂抗拉强度式中：fts劈裂抗拉强度，M

40、Pa； P破坏荷载，N； A试件劈裂面积，mm2。 劈裂抗拉强度较低，一般为抗压强度的1/101/20。 APAPf637. 02ts二、影响混凝土强度的因素1. 原材料质量和配合比（1）水泥的强度和水灰比 式中：fcu混凝土28d龄期的抗压强度值，MPa； fce水泥28d抗压强度的实测值，MPa； 混凝土灰水比，即水灰比的倒数； a、b回归系数，碎石：0.53，0.20卵石：0.49，0.13振 动手 工 捣 实充 分 密 实 的 混 凝 土不 完 全 密 实 的 混 凝 土fcumw/mcfcumc/mw）（bwcceacummffwc/ mm当混凝土水灰比值在0.400.80之间时越大

41、，则混凝土的强度越低；水泥强度越高，则混凝土强度越高。（2）粗集料的品种 碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强度较高； 卵石呈圆形或卵圆形，表面光滑，与水泥石的粘结强度较低。 在水泥石强度及其它条件相同时，碎石混凝土的强度高于卵石混凝土的强度。（3）外加剂和掺合料 外加剂能在水胶比较小的情况下，使混凝土拌合物获得较高的流动性； 掺合料提高水泥石的密实度。二、影响混凝土强度的因素2.养护条件 （1）养护的温湿度 在保证足够湿度情况下，温度越高，水泥凝结硬化速度越快，早期强度越高； 低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。 混凝土浇筑完毕

42、后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度，以保证混凝土不断地凝结硬化。二、影响混凝土强度的因素2.养护条件 （2）龄期 龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。 在正常的养护条件下，混凝土的抗压强度随龄期的增加而不断发展，在714d内强度发展较快，以后逐渐减慢，28d后强度发展更慢。 由于水泥水化的原因，混凝土的强度发展可持续数十年。 当采用普通水泥拌制的、中等强度等级的混凝土，在标准养护条件下，混凝土的抗压强度与其龄期的对数成正比。 式中： fn、f28分别为n天、28天龄期的抗压强度，MPa。28lglg28nfnfn33.试验条件 （1）试件的大小尺寸 由于尺寸效应的存在，当采用非标准

43、试件时，测得的立方体抗压强度应乘以换算系数。二、影响混凝土强度的因素试件种类试件尺寸，mm粗骨料最大粒径，mm换算系数标准试件150150150401.00非标准试件100100100300.95200200200601.053.试验条件 （2）试件表面状况 试件的承压面必须平整且与试件的轴线垂直。（3）加荷速度 加荷速度越快，测得的强度越大。 规范规定的加荷速度为0.31.0MPa/s二、影响混凝土强度的因素提高混凝土抗压强度的措施（1）采用高强度等级水泥；（2）采用单位用水量较小、水灰比较小的干硬性混凝土；（3）采用合理砂率，以及级配合格、强度较高、质量良好的碎石；（4）改进施工工艺，加强

44、搅拌和振捣；（5）采用加速硬化措施，提高混凝土的早期强度；（6）在混凝土拌合时掺入减水剂或早强剂。 （一）非荷载作用下的变形1.化学收缩2.干湿变化3.温度变形（二）荷载作用下的变形1.短期荷载作用下的变形2.长期荷载作用下的变形-徐变三、混凝土的变形性能 定义定义 重要性重要性 抗渗性抗渗性 抗冻性抗冻性 碳化碳化/ /中性化中性化 碱骨料反应碱骨料反应 提高耐久性的措施提高耐久性的措施4.6 混凝土的耐久性混凝土抵抗环境介质作用，并长期保持良好的使混凝土抵抗环境介质作用，并长期保持良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构安全、用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构安全、正常使用的能力

45、。正常使用的能力。简单地说，耐久性指混凝土在长期使用中能保持简单地说，耐久性指混凝土在长期使用中能保持质量稳定的性质。质量稳定的性质。包括：包括： 抗渗性抗渗性 抗冻性抗冻性 防腐蚀性防腐蚀性 抗碳化抗碳化 耐磨损耐磨损 耐碱骨料反应等耐碱骨料反应等4.6 混凝土的耐久性1.1.定义定义材料破坏所引起的结构修理和更换在整个施工预算中占有很大的比重，总投资的较大比例用于现有结构的修理和维护，防止材料过早和突然破坏所导致的人身和经济两者损失。耐久性的重要性耐久性的重要性4.6 混凝土的耐久性2. 抗渗性 混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的能力。 混凝土的抗渗性用抗渗等级表示。是以28d龄期的

46、标准试件，按规定方法进行试验时所能承受的最大静水压力来确定。可分为P4、P6、P8、P10和P12五个等级，分别表示混凝土能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0和1.2MPa的静水压力而不发生渗透。提高密实度、改善孔隙构造等 减小W/C，掺加引气剂、膨胀剂提高抗渗性的措施提高抗渗性的措施海工混凝土柱的开裂海工混凝土柱的开裂 4.6 混凝土的耐久性3. 抗冻性 混凝土的抗冻性是指混凝土在饱和水状态下，能抵抗冻融循环作用而不发生破坏，强度也不显著降低的性质。 用抗冻等级表示。抗冻等级是以28d龄期的混凝土标准试件，在饱和水状态下，强度损失不超过25%，且质量损失不超过5%时，所能承受的最大冻融循环次

47、数来表示，有F10、F15、F25、F50、 F150 、F200、F250和F300，八个等级。 二、混凝土的耐久性4. 抗侵蚀性 混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥石的抗侵蚀性。 合理选择水泥品种、提高混凝土制品的密实度均可以提高抗侵蚀性。 OHCaCOOHCOOHCa232222)(碳化是指混凝土中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应。 二、混凝土的耐久性5. 碳化混凝土碳化示意图混凝土碳化示意图二、混凝土的耐久性5. 碳化 碳化引起混凝土的中性化，使混凝土保护钢筋的性能降低 减弱对钢筋的保护 增大混凝土的收缩，产生细微裂纹 使抗压强度增加（回弹法应考虑） CaCO3堵孔，碳化放出水分，有利水泥

48、水化二、混凝土的耐久性影响碳化的主要因素水泥品种（有掺合料的碳化快）水灰比碳化时间湿度 50%75%CO2浓度外加剂 5. 碳化二、混凝土的耐久性6. 碱集料反应 碱集料反应是指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与集料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应。 应严格控制水泥中碱的含量和集料中碱活性物质的含量。 水泥含碱量高(0.6%) 骨料含活性氧化硅 水分碱骨料反应的条件二、混凝土的耐久性二、混凝土的耐久性7. 提高混凝土耐久性的措施 （1）合理选择混凝土的组成材料 根据混凝土工程特点或所处环境条件，选择水泥品种。 选择质量良好、技术要求合格的骨料。（2）提高混凝

49、土制品的密实度 严格控制混凝土的水灰比和水泥用量。 选择级配良好的骨料及合理砂率，保证混凝土的密实度。 掺入适量减水剂，提高混凝土的密实度。 严格按操作规程进行施工操作。（3）改善混凝土的孔隙结构 在混凝土中掺入适量引气剂，可改善混凝土内部的孔结构，封闭孔隙的存在，可以提高混凝土的抗渗性、抗冻性及抗侵蚀性。 二、混凝土的耐久性环境条件结构物类别最大水灰比最小水泥用量素混凝土钢筋混凝土 预应力混凝土素混凝土钢筋混凝土 预应力混凝土1.干燥环境 正常的居住或办公用房屋内不作规定0.650.602002603002.潮湿环境无冻害 高湿度的室内部件 室外部件 在非侵蚀性土和（或）水中的部件0.700

50、.600.60225280300有冻害 经受冻害的室外部件 在非侵蚀性土和（或）水中且经受冻害的部件 高湿度且经受冻害的室内部件0.550.550.552502803003.有冻害和除冰剂的潮湿环境 经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部件0.500.500.50300300300混凝土最大水灰比和最小水泥用量的规定（混凝土最大水灰比和最小水泥用量的规定（JGJ552011）混凝土的质量控制与强度评定加强混凝土质量控制，是为了保证生产的混凝土其技术性能能满足设计要求。质量控制宜贯彻于设计、生产、施工及成品检验的全过程，即：(1)控制与检验混凝土组成材料的质量、配合比的设计与调整情况，混凝土拌合物的