2.2 混凝土.ppt

2.2 混凝土混凝土2.2.1 混凝土概述混凝土概述2.2.2 高性能混凝土高性能混凝土12.2.1 概述概述（1）混凝土的定义、分类和特点）混凝土的定义、分类和特点（2）普通混凝土的基本组成材料）普通混凝土的基本组成材料（3）新拌混凝土的和易性）新拌混凝土的和易性（4）混凝土的强度）混凝土的强度2(1)(1)混凝土的定义、分类和特点混凝土的定义、分类和特点 定义定义 凡凡由由胶胶凝凝材材料料、骨骨料料和和水水等等按按适适当当比比例例配配合合拌拌制制的的混混合合物物，再再经经浇浇筑筑成成型型硬硬化化后后得得到到的的人造石材，统称为混凝土。人造石材，统称为混凝土。3 混凝土的分类混凝土的分类 1.混凝土按强度等级高低分类混凝土按强度等级高低分类 强度等级为强度等级为C10C60的，称为的，称为普通普通混凝土；混凝土；强度等级为强度等级为C60C100的，称为的，称为高强高强混凝土；混凝土；强度等级强度等级C100的称为的称为超高强超高强混凝土。混凝土。42.混凝土按表观密度的大小分类混凝土按表观密度的大小分类 干干表表观观密密度度在在21002500 kg/m3的的称称为为普普通通混混凝凝土土，是用天然，是用天然(或人工或人工)砂、石作骨料配制的；砂、石作骨料配制的；干干表表观观密密度度在在2400 kg/m3左左右右，为为土土木木工工程程中中最最常用的混凝土常用的混凝土；52.混凝土按表观密度的大小分类混凝土按表观密度的大小分类 干干表表观观密密度度大大于于2600 kg/m3的的称称为为重重混混凝凝土土，是是用用重重晶晶石石或或钡钡水水泥泥、锶锶水水泥泥等等配配制制的的，其其表表观观密密度度可可达达32003400kg/m3，重重混混凝凝土土能能防防射射线线、防防辐辐射射，故又称为故又称为防辐射混凝土防辐射混凝土；干干表表观观密密度度小小于于1950 kg/m3的的称称为为轻轻混混凝凝土土，多多采采用用轻轻质质多多孔孔的的骨骨料料或或掺掺入入加加气气剂剂、泡泡沫沫剂剂等等形形成成多多孔结构的混凝土，常用于轻质结构、保温隔热工程。孔结构的混凝土，常用于轻质结构、保温隔热工程。63.混凝土按用途或施工方法的不同分类混凝土按用途或施工方法的不同分类 如如水水工工混混凝凝土土、海海工工混混凝凝土土、道道路路混混凝凝土土、防防水水混混凝凝土土、耐耐酸酸混混凝凝上上、耐耐热热混混凝凝土土、喷喷射射混混凝土、泵送混凝土、碾压混凝土等多种。凝土、泵送混凝土、碾压混凝土等多种。7 混凝土的特点混凝土的特点 普普通通混混凝凝土土是是目目前前用用量量最最大大的的土土木木工工程程结结构构材料。因为混凝土有如下材料。因为混凝土有如下优点优点：(1)可就地取材，成本低可就地取材，成本低;(2)具有良好的可塑性与可模性具有良好的可塑性与可模性;(3)与钢筋有牢固的粘结力，且能保护钢筋不锈蚀与钢筋有牢固的粘结力，且能保护钢筋不锈蚀;(4)具有较高的抗压强度具有较高的抗压强度;(5)耐久性好，维护和保养费用极低。耐久性好，维护和保养费用极低。8 混凝土的特点混凝土的特点缺点缺点 (1)自重大，比强度小自重大，比强度小;(2)抗拉强度低，一般抗拉强度仅为抗压强度抗拉强度低，一般抗拉强度仅为抗压强度 的的1/101/20，因此受拉时易产生脆裂，因此受拉时易产生脆裂;(3)生产周期长，施工过程质量难以控制。生产周期长，施工过程质量难以控制。9（2）普通混凝土的基本组成材料）普通混凝土的基本组成材料 普通混凝土主要由水泥、砂、石子及水四种基本材料普通混凝土主要由水泥、砂、石子及水四种基本材料所组成。所组成。各种材料的作用各种材料的作用如下：如下：砂子砂子填充石子的空隙；填充石子的空隙；水泥和水水泥和水形成形成水泥浆水泥浆而填充砂、石的空隙，并包裹在而填充砂、石的空隙，并包裹在砂、石表面，将砂石紧紧粘结在一起，硬化后形成混凝土。砂、石表面，将砂石紧紧粘结在一起，硬化后形成混凝土。水泥浆水泥浆发挥了填充、润滑、胶结三方面的作用。发挥了填充、润滑、胶结三方面的作用。混凝土中的砂称为细骨料混凝土中的砂称为细骨料(或细集料或细集料)，石子称为粗骨，石子称为粗骨料料(或粗集料或粗集料)。粗、细骨料一般不与水泥起化学反应，主。粗、细骨料一般不与水泥起化学反应，主要起要起骨架、抑制水泥石的体积变形骨架、抑制水泥石的体积变形两方面的作用。两方面的作用。10 图图2-2-1为为混混凝凝土土的的结结构构示示意意图图，混混凝凝土土是是由由水水泥泥石石、石石子子、砂砂子子、孔孔隙隙等等组组成成的的一一个个宏宏观观均均匀匀，微微观观非非均均匀匀的的堆堆聚聚结结构构。混混凝凝土土的的质质量量在在很很大大程程度度是是由由原原材材料料的的性性质质及及相相对对含含量量所所决决定定，为为此此，必必须须首首先先了了解解其其组组成成材材料料的的性性质质、作作用用及及技技术术要要求求，合合理理选选择择原原材材料料，才才能能保保证证混混凝土的质量。凝土的质量。图图2-2-1 混凝土的结构图混凝土的结构图111.水泥水泥 水水泥泥在在混混凝凝土土中中起起胶胶结结作作用用，是是最最主主要要的的材材料料。正正确确、合合理理地地选选择择水水泥泥的的品品种种和和强强度度等等级级是是保保证证混混凝凝土土质质量量的的重重要要因因素素。配配制制混混凝凝土土时时一一般般用用普普通通硅硅酸酸盐盐水水泥泥、矿矿碴碴硅硅酸酸盐盐水水泥泥、火火山山灰灰质质硅硅酸酸盐盐水水泥泥、粉粉煤煤灰灰硅硅酸酸盐盐水水泥泥。水水泥泥质质量量应应符符合合国国家家现现行行标标淮淮和和规规范范的要求。的要求。12表表 2-2-1 通用水泥的特性和应用通用水泥的特性和应用13 每每个个工工程程所所用用水水泥泥品品种种以以12种种为为宜宜，重重要要工工程程常常常常是是指指定定生生产产厂厂家家，生生产产适适合合本工程的专用水泥。本工程的专用水泥。通通常常以以水水泥泥强强度度等等级级为为混混凝凝土土强强度度等等级级的的1.52倍倍为为宜宜，对对于于高高强强度度混混凝凝土土可可取取0.91.5倍。倍。14142.细骨料（砂）细骨料（砂）粒粒径径为为0.15 mm4.75 mm的的骨骨料料称称为为细细骨骨料料，简简称称为为砂砂。混混凝凝土土用用砂砂一一般般采采用用天天然然砂砂，如如河河砂砂、山山砂砂、海海砂砂等等，其其中中以以河河砂砂品品质质最最好好，应应用用最最多多。人人工工砂砂是是由由岩岩石石破破碎碎、筛筛选选所得。所得。15 根根据据国国家家规规范范GB/T146842001建建筑筑用用砂砂规规定定，砂砂的的技技术术要要求求包包括括：有有害害杂杂质质含含量量的的限限值值、细细度度和和颗颗粒粒级级配配及及物物理理性性质质的的要要求求等等。根根据据技技术术要要求求从从高高到到低低，把把砂砂分分为为、类类，分分别别可可用用于于强强度度等等级级大大于于C60的的混混凝凝土土、强强度度等等级级为为C30C60和和有有抗抗冻冻反反抗抗渗渗或或有有其其它它要要求求的的混混凝凝土土、强度等级强度等级小于小于C30的混凝土和建筑砂浆。的混凝土和建筑砂浆。16 有害杂质含量的限值有害杂质含量的限值 混混凝凝土土用用砂砂应应颗颗粒粒坚坚实实、清清洁洁、不不含含杂杂质质。但但砂砂中中常常常常含含有有粘粘土土、泥泥块块、云云母母、硫硫化化物物及及硫硫酸酸盐盐、轻轻物物质质等等有有害害杂杂质质。各各级级砂砂的的有有害害杂杂质含量应不超过表质含量应不超过表2-2-2中规定的限值。中规定的限值。17表表 2-2-2 沙中有害杂质限量沙中有害杂质限量18 颗粒形状及表面特征颗粒形状及表面特征 细细骨骨料料的的颗颗粒粒形形状状及及表表面面特特征征会会影影响响其其与与水水泥泥石石的的粘粘结结及及新新拌拌混混凝凝土土的的流流动动性性。砂砂的的颗颗粒粒形形状状以以球球形形颗颗粒粒为为最最佳佳，其其空空隙隙率率较较小小。山山砂砂和和人人工工砂砂的的颗颗粒粒多多具具有有棱棱角角，表表面面粗粗糙糙，与与水水泥泥石石粘粘结结较较好好，用用它它拌拌制制的的混混凝凝土土强强度度较较高高，但但流流动动性性较较差差；与与山山砂砂及及人人工工砂砂相相比比，河河砂砂、海海砂砂的的颗颗粒粒缺缺少少棱棱角角，表表面面较较光光滑滑，与与水水泥泥粘粘结结较较差差，用用其其拌拌制制的的混混凝凝土土强强度较低度较低，但，但流动性较好流动性较好。19 粗细程度粗细程度 它它是是指指不不同同粒粒径径的的砂砂粒粒混混在在一一起起后后的的平平均均粗粗细细程程度度，常常用用细细度度模模数数(Mx)表表示示。细细度度模模数数可可通通过砂的筛分试验确定。过砂的筛分试验确定。砂砂的的细细度度模模数数愈愈大大，表表示示砂砂愈愈粗粗。根根据据其其大大小小，可可将将砂砂分分为为粗粗砂砂、中中砂砂、细细砂砂及及特特细细砂砂，其其细细度度模模数数分分别别为为：粗粗砂砂，3.7-3.1；中中砂砂，3.0-2.3；细砂，细砂，2.2-1.6；特细砂，；特细砂，1.5-0.720 颗粒级配颗粒级配 砂砂子子颗颗粒粒大大小小搭搭配配的的比比例例关关系系叫叫颗颗粒粒级级配配，常常用用级级配配区区表表示示。对对于于细细度度模模数数为为3.71.6的的砂砂，按按0.600 mm筛筛孔孔的的筛筛上上累累计计筛筛余余百百分分数数分为三个区间，见表分为三个区间，见表2-2-3。21表表2-2-3 砂的颗粒级配区砂的颗粒级配区22图图 2-2-2 砂筛分曲线图砂筛分曲线图区为粗砂区，区为粗砂区，区为中砂区，区为中砂区，为细砂区。为细砂区。累累计计筛筛余余(%)23 当当沙沙子子由由较较多多的的粗粗颗颗粒粒、适适当当的的中中等等颗颗粒粒及及少少量量的的细细颗颗粒粒组组成成时时，细细颗颗粒粒填填充充在在粗粗、中中颗颗粒粒间间，使使其其空空隙隙率率及及总总表表面面积积都都较较小小，即即构构成成良良好好的的级级配配。使使用用较较好好级级配配的的砂砂子子，不不仅仅节节约约水水泥泥，而而且且还还可可以以提提高高混混凝凝土土的的强强度度及及密密实实性性。砂砂的的粗粗细细反反映映砂砂粒粒比比表表面面积积的的大大小小。在在配配合合比比相相同同的的情情况况下下，若若沙沙子子过过粗粗，比比表表面面积积小小，且且由由于于缺缺少少某某些些细细小小颗颗粒粒的的配配搭搭，拌拌出出的的混混凝凝土土粘粘聚聚性性差差，易易于于分分离离、泌泌水水；若若砂砂子子过过细细，比比表表面面积积较较大大，包包裹裹砂砂粒粒需需较较多多的的水水泥泥浆浆，且混凝土强度也较低。且混凝土强度也较低。24 混凝土用砂以混凝土用砂以区中砂为适宜区中砂为适宜。当当采采用用区区砂砂时时，应应适适当当提提高高砂砂率率，并并保保证证足足够的够的水泥用量水泥用量，以保证混凝土的和易性；，以保证混凝土的和易性；当当采采用用区区砂砂时时，宜宜适适当当降降低低砂砂率率，以以保保证证混混凝土的强度。凝土的强度。2525 图图2-2-3 是砂子颗粒级配示意图。是砂子颗粒级配示意图。图图2-2-4 骨料颗粒的含水状态示意图骨料颗粒的含水状态示意图263.粗骨料粗骨料(石子石子)粒粒径径大大于于4.75mm的的骨骨料料叫叫粗粗骨骨料料，简简称称为为石石子子。普普通通混混凝凝土土常常用用的的粗粗骨骨料料有有卵卵石石和和碎碎石石两两种种，根根据据国国家家规规范范GB/T14685-2001建建筑筑用用卵卵石石、碎碎石石规规定定，碎碎石石和和卵卵石石的的技技术术要要求求包包括括：颗颗粒粒级级配配、含含泥泥量量、针针片片状状颗颗粒粒含含量量、有有害害物物质质含含量量的的限限值值及及物物理理性性质质的的要要求求等等。根根据据技技术术要要求求从从高高到到低低，碎碎石石和和卵卵石石可可分分为为、类类，分分别别可可用用于于强强度度等等级级大大于于C60的的混混凝凝土土、强强度度等等级级为为C30-C60和和有有抗抗冻冻及及抗抗渗渗或或有有其其它它要要求求的的混混凝凝上上、强强度度等等级级小小于于C30的的混混凝土。凝土。27 粗骨料的颗粒形状及表面特征粗骨料的颗粒形状及表面特征 粗粗骨骨料料的的颗颗粒粒形形状状及及表表面面特特征征同同样样会会影影响响其其与与水水泥泥石石的的粘粘结结及及新新拌拌混混凝凝土土的的流流动动性性。因因球球形形体体和和八八方方体体颗颗粒粒的的空空隙隙率率较较低低、是是最最佳佳颗颗粒粒形形状状。卵卵石石表表面面光光滑滑、少少棱棱角角，空空隙隙率率及及表表面面积积较较小小，拌拌制制混混凝凝土土时时水水泥泥浆浆用用量量较较少少，和和易易性性较较好好、但但与与水水泥泥石石的的粘粘结结力力较较差差；碎碎石石颗颗粒粒表表面面粗粗糙糙、多多棱棱角角，空空隙隙率率和和表表面面积积较较大大，新新拌拌混混凝凝土土的的和和易易性性较较差差，但但碎碎石石与与水水泥泥石石粘粘结结力力较较大大，在在水水灰灰比比相相同同的的条条件件下下，比比卵卵石石混混凝凝土土强强度度高高。故故卵卵石石与与碎碎石石各各有有特特点点，在在实实际际工工程程中应本着满足工程技术要求及经济性原则进行选用。中应本着满足工程技术要求及经济性原则进行选用。28 有害物质有害物质 粗粗骨骨料料中中的的有有害害杂杂质质主主要要有有：粘粘土土、淤淤泥泥及及细细屑屑、硫硫化化物物及及硫硫酸酸盐盐、有有机机物物质质等等。它它们们对对混混凝凝上上的的危危害害作作用用和和在在细细骨骨料料中中时时相相同同，程程度度更更甚甚。不不同同工工程程的的混混凝凝土土对对粗粗骨骨料料有有害害杂杂质质含含量量的的限限值值有有所所区区别别，可可参参阅阅有有关关规规范范。如如表表2-2-4。29表表2-2-4 卵石碎石中有害杂质及针片状颗粒含量限量卵石碎石中有害杂质及针片状颗粒含量限量30 最大粒径最大粒径 粗粗骨骨料料公公称称粒粒径径的的上上限限值值，称称为为粗粗骨骨粒粒最最大大粒粒径径，用用DM表表示示。粗粗骨骨料料最最大大粒粒径径增增大大时时骨骨料料的的空空隙隙率率及及表表面面积积都都减减小小，在在水水灰灰比比及及混混凝凝土土流流动动性性相相同同的的条条件件下下，可可使使水水泥泥用用量量减减少少且且有有助助于于提提高高混混凝凝土土密密实实性性、减减少少混混凝凝土土的的发发热及收缩，这热及收缩，这对大体积混凝土是有利的对大体积混凝土是有利的。31建建筑筑行行业业中中所所用用混混凝凝土土骨骨料料最最大大粒粒径径应应不不超过超过40 mm，港工港工混凝土的最大粒径不大于混凝土的最大粒径不大于80 mm，水工水工混凝土的最大粒径可达混凝土的最大粒径可达120150 mm。3232 颗粒级配颗粒级配 大大小小不不一一的的粗粗骨骨料料颗颗粒粒相相互互组组合合搭搭配配的的比比例例关关系系叫叫做做颗颗粒粒级级配配。级级配配良良好好的的石石子子其其空空隙隙率率和和总总表表面面积积均均小小，且且可可获获得得较较大大的的堆堆积积密密度度。石石子子的的级级配配好好坏坏对对混混凝凝土土强强度度等等性性能能影影响响较较砂砂更为明显。更为明显。33（3）新拌混凝土的和易性）新拌混凝土的和易性和易性的概念和易性的概念 和和易易性性又又称称工工作作性性，是是指指新新拌拌混混凝凝土土便便于于拌拌和和、运运输输、浇浇筑筑、捣捣实实，并并能能获获得得质质量量均均匀匀、密密实混凝土的性能。实混凝土的性能。和和易易性性是是新新拌拌混混凝凝土土的的主主要要技技术术性性质质，是是一一项项综综合合性性技技术术指指标标，包包括括流流动动性性、粘粘聚聚性性及及保保水水性性三方面的含义。三方面的含义。34a.流动性流动性 流流动动性性指指新新拌拌混混凝凝土土在在自自重重或或施施工工机机械械振振捣捣的的作作用用下下，易易于于产产生生流流动动，并并能能均均匀匀密密实实地地填满模型的性能。填满模型的性能。其其大大小小反反映映新新拌拌混混凝凝土土的的稀稀稠稠程程度度，关关系系着着施施工工振振捣捣的的难难易易和和浇浇筑筑的的质质量量。拌拌和和物物流流动动性好，则操作方便，容易成型和振捣密实。性好，则操作方便，容易成型和振捣密实。35b.粘聚性粘聚性 粘粘聚聚性性也也称称抗抗离离析析性性，新新拌拌混混凝凝土土有有一一定定的的粘粘聚聚力力，在在运运输输及及浇浇筑筑过过程程中中不不易易出出现现分分层层离离析析，能能保保持持整整体体均均匀匀的的性性能能。粘粘聚聚性性不不好好的的拌拌和和物物，砂砂浆浆与与石石子子容容易易分分离离，振振捣捣后后会会出出现现蜂窝、空洞等现象，严重影响工程质量。蜂窝、空洞等现象，严重影响工程质量。36c.保水性保水性 保保水水性性指指新新拌拌混混凝凝土土具具有有一一定定的的保保持持水水分分的的能能力力，不致产生大量泌水的性质。不致产生大量泌水的性质。新新拌拌混混凝凝土土中中，只只有有约约2025的的拌拌和和用用水水用用于于水水泥泥水水化化，其其余余拌拌和和水水是是为为了了使使拌拌和和物物具具有有足足够够的的流流动动性性，便便于于施施工工浇浇筑筑。因因此此，如如果果新新拌拌混混凝凝土土保保水水性性差差，在在运运输输、浇浇筑筑、振振捣捣中中，在在凝凝结结硬硬化化前前很很容容易易泌泌水水。泌泌水水是是指指一一部部分分水水分分从从混混凝凝土土内内部部析析出出，形形成成毛毛细细管管孔孔隙隙即即渗渗水水通通道道，或或水水分分及及泡泡沫沫等等轻轻物物质质浮浮在在表表面面，引引起起混混凝凝土土表表面面疏疏松松，或或水水分分停停留留在在石石子子及及钢钢筋筋的的下下面面形形成成水水隙隙，削削弱弱水水泥泥浆浆与与石石子子及及钢钢筋筋的的粘粘结结能力，影响混凝土的质量。能力，影响混凝土的质量。37 新新拌拌混混凝凝土土的的流流动动性性、粘粘聚聚性性和和保保水水性性三三者者是是相相互互联联系系的的。一一般般来来说说，流流动动性性大大的的拌拌和和物物，其其粘粘聚聚性性及及保保水水性性相相对对较较差差。所所谓谓新新拌拌混混凝凝土土具具有有良良好好的的和和易易性性，就就是是其其流流动动性性、粘粘聚聚性性及及保保水水性都较好地满足具体施工工艺的要求。性都较好地满足具体施工工艺的要求。3838（4）影响混凝土强度的因素）影响混凝土强度的因素 水泥强度与水灰比水泥强度与水灰比 工工程程中中大大量量的的试试验验表表明明：普普通通混混凝凝土土受受力力破破坏坏一一般般首首先先出出现现在在骨骨料料和和水水泥泥石石的的分分界界面面上上，所所谓谓的的粘粘结结面面破破坏坏型型式式。另另外外，当当水水泥泥石石强强度度较较低低时时，水水泥泥石石本本身身首首先先破破坏坏也也是是常常见见的的破破坏坏型型式式。在在普普通通混混凝凝土土中中，骨骨料料首首先先破破坏坏的的可可能能性性小小。因因为为骨骨料料强强度度常常大大大大超超过过水水泥泥石石和和粘粘结结面面的的强强度度。所所以以混混凝凝土土的的强强度度主主要要决决定定于于水水泥泥石石的的强强度度及及其其与与骨骨料料间间的的粘粘结结力力。而而它它们们又又取取决于水泥强度及水灰比的大小。决于水泥强度及水灰比的大小。39v 在水灰比一定的情况下，在水灰比一定的情况下，水泥的强度高，水泥水泥的强度高，水泥石的强度就高石的强度就高，且水泥石与骨料的，且水泥石与骨料的粘结强度也高粘结强度也高，故故混凝土的强度也随之增大混凝土的强度也随之增大。v 在保证施工对和易性的要求的前提下，若水泥在保证施工对和易性的要求的前提下，若水泥强度相同时，水灰比越小，水泥石强度越高，水泥强度相同时，水灰比越小，水泥石强度越高，水泥石与骨料的有效粘结面积大，粘结强度亦高，混凝石与骨料的有效粘结面积大，粘结强度亦高，混凝土强度就越高。图土强度就越高。图2-2-5是混凝土强度与水灰比及灰是混凝土强度与水灰比及灰水比的关系图。水比的关系图。402-2-5 混凝土强度与水灰比及灰水比的关系混凝土强度与水灰比及灰水比的关系41 骨料的质量和种类骨料的质量和种类 质质量量好好的的骨骨料料是是指指骨骨料料有有害害杂杂质质含含量量少少，骨骨料料形形状状多多为为球球形形体体或或棱棱形形体体，骨骨料料级级配配合合理理。采采用用质质量量好好的的骨骨料料，混混凝凝土土强强度度高高；表表面面粗粗糙糙且且有有棱棱角角的的碎碎石石骨骨料料，与与水水泥泥石石的的粘粘结结较较好好，且且骨骨料料颗颗粒粒间间有有嵌嵌固固作作用用，因因此此碎碎石石混混凝凝土土较较卵石混凝土强度高卵石混凝土强度高。42 施工方法施工方法 采采用用机机械械搅搅拌拌较较人人工工拌拌和和的的混混凝凝土土强强度度高高，这这是是因因为为机机械械搅搅拌拌比比人人工工拌拌和和能能使使新新拌拌混混凝凝土土更更均均匀匀，更更易易密密实实成成型型，从从而而提提高高混混凝凝土土的的强强度度。近近年年来来研研究究采采用用的的多多次次投投料料的的新新搅搅拌拌工工艺艺，配配制制出出造造壳壳混混凝凝土土，具具有有提提高高强强度度的的效效果果。所所谓谓造造壳壳，就就是是在在粗粗、细细骨骨料料表表面面裹裹上上一一层层低低水水灰灰比比的的水水泥泥浆薄壳，以提高水泥和骨料的界面粘结强度。浆薄壳，以提高水泥和骨料的界面粘结强度。43 养护条件的影响养护条件的影响 混混凝凝土土的的养养护护是是指指混混凝凝土土浇浇筑筑完完毕毕后后，人人为为地地(或或自自然然地地)使使混混凝凝土土在在保保持持足足够够湿湿度度和和适适当温度的环境当温度的环境中进行硬化，并增加强度的过程。中进行硬化，并增加强度的过程。44 a.干湿度的影响干湿度的影响 干干湿湿度度直直接接影影响响混混凝凝土土强强度度增增长长的的持持久久性性。在在干干燥燥的的环环境境中中，混混凝凝土土强强度度发发展展会会随随水水分分的的逐逐渐渐蒸蒸发发而而减减慢慢或或停停止止。因因为为混混凝凝土土结结构构内内水水泥泥的的水水化化只只能能在在有有水水的的毛毛细细管管内内进进行行，而而且且混混凝凝土土中中大大量量的的自自由由水水在在水水泥泥的的水水化化过过程程中中，会会被被逐逐渐渐产产生生的的凝凝胶胶所所吸吸附附，使使内内部部供供水水化化反反应应的的水水愈愈来来愈愈少少。但但潮潮湿湿的的环环境境会会不不断断地地补补充充混混凝凝土土内内水水泥泥水水化化所所需需的的水水分分，混混凝凝土土的的强强度度就就会会持续不断地增长持续不断地增长。45图图 2-2-6 混凝土强度与保持潮湿日期的关系混凝土强度与保持潮湿日期的关系46b.养护温度的影响养护温度的影响 养养护护温温度度是是决决定定混混凝凝土土内内水水泥泥水水化化作作用用快快慢慢的的重重要要条条件件。养养护护温温度度高高时时，水水泥泥水水化化速速度度快快，混混凝凝土土硬硬化化速速度度就就较较快快，强强度度增增长长大大，研研究究表表明明养养护护温温度度不不宜宜高高于于40，也也不不宜宜低低于于4，最最适适宜宜的的养养护护温温度度是是520，养养护护温温度度低低时时，硬硬化化比比较较缓慢，但可获得较高的最终强度。缓慢，但可获得较高的最终强度。47b.养护温度的影响养护温度的影响 当当温温度度低低至至0以以下下时时，水水泥泥不不再再水水化化反反应应，硬硬化化停停止止，强强度度也也不不再再增增长长，还还会会产产生生冻冻破破坏坏，致致使使已已有有强强度度受受到到损损失失。因因此此，在在低低温温季季节节浇浇筑筑混混凝凝土土时时，混混凝凝土土浇浇筑筑时时的的温温度度不不宜宜低低于于35，浇浇筑筑完完毕毕后后应应立立即即覆覆盖盖保保温温，需需要要时时应应增增设设挡挡风保温措施。风保温措施。48图图 2-2-7 养护温度对混凝土强度的影响养护温度对混凝土强度的影响49e.龄期的影响龄期的影响 在在正正常常养养护护条条件件下下，混混凝凝土土的的强强度度随随混混凝凝土土的的龄龄期期的的增增加加而而不不断断增增大大。混混凝凝土土浇浇筑筑后后在在最最初初的的714d内内强强度度发发展展较较快快，以以后后逐逐渐渐缓缓慢慢，28d达达到到设设计计强强度度值值。28d以以后后强强度度增增长长变变慢慢，只只要要保保持持适适宜宜的的温温度度和和湿湿度度，混混凝凝土土强强度度的的增增长长可可延延续续数数十十年年之久。之久。50式中式中 fn:龄期为龄期为n天的混凝土抗压强度天的混凝土抗压强度MPa f28:28d龄期的混凝土抗压强度，龄期的混凝土抗压强度，MPa n:混凝土的龄期，混凝土的龄期，d，n3d。利利用用该该公公式式可可推推算算在在28d之之前前达达到到某某一一强强度度值值所所需需的的养养护护天天数数，以以便便组组织织生生产产，确确定定何何时时拆拆模模、撤撤除除保保温、保潮设施、起吊等施工日程。温、保潮设施、起吊等施工日程。混凝土龄期与强度的线性关系如下式所示。混凝土龄期与强度的线性关系如下式所示。51表表 2-2-5 正常养护条件下混凝土各龄期相对强度值（正常养护条件下混凝土各龄期相对强度值（%）注：和注：和28d的相比较的相比较52（5）混凝土的耐久性）混凝土的耐久性 混混凝凝土土的的耐耐久久性性是是指指混混凝凝土土所所处处环环境境和和使使用用条条件件下下经经久久耐耐用用的的性性能能。混混凝凝土土的的抗抗渗渗性性、抗抗冻冻性性、抗抗侵侵蚀蚀性性、抗抗碳碳化化作作用用、抗抗碱碱骨骨料料反反应、抗冲磨性等都是耐久性研究的内容。应、抗冲磨性等都是耐久性研究的内容。53 混凝土耐久性的主要内容混凝土耐久性的主要内容 a.混凝土的抗渗性混凝土的抗渗性 混混凝凝土土的的抗抗渗渗性性是是指指其其抵抵抗抗有有压压水水渗渗透透作作用用的的能能力力。抗抗渗渗性性的的大大小小直直接接影影响响着着混混凝凝土土的的物物理理力力学学性性质质和和耐耐久久性性。对对于于地地下下建建筑筑、水水利利工工程程和和海海港港工工程程等等，均均要要求求混混凝凝土土有有足足够够的的抗抗渗性。渗性。54表表2-2-6 水灰比与混凝土抗渗透等级的大致关系水灰比与混凝土抗渗透等级的大致关系表表 2-2-7 混凝土抗渗等级的最小允许等级混凝土抗渗等级的最小允许等级55b.混凝土的抗冻性混凝土的抗冻性 混混凝凝土土在在吸吸水水饱饱和和状状态态下下能能经经受受多多次次冻冻融融作作用用而而不不破破坏坏，也也不不严严重重降降低低强强度度的的性性能能称称为为混凝土的抗冻性。混凝土的抗冻性。56表表 2-2-8 水工结构混凝土抗冻等级要求水工结构混凝土抗冻等级要求注注：取取28d龄龄期期100mm100mm400mm的的混混凝凝土土试试件件3个个，在在水水饱饱和和状状态态下下经经n次次标标准准条条件件下下的的快快速速冻冻融融（2.4-4h内内，试试件件中中心心温温度度从从-17+2融融至至8+2后后，再再从从8+2冻冻至至-17+2，为为一一个个冻冻融融循循环环）后后，若若相相对对动动弹弹性性模模量量P下下降降至至60%或或质质量量损损失失达达5%时时，即即可可认认为为混混凝凝土土已已破破坏坏，并并以以相相应应的的冻冻融融循循环环次次数数n作作为为该该混混凝凝土土的的抗抗冻冻等等级级，Fn表表示示。混混凝凝土土抗抗冻冻等等级级为为：F50、F100、F150、F200、F250、F300、F350等。等。57表表2-2-9 水运工程混凝土抗冻等级选定标准水运工程混凝土抗冻等级选定标准58表表2-2-10 小型工程抗冻混凝土水灰比要求小型工程抗冻混凝土水灰比要求59c.混合物的抗磨蚀性混合物的抗磨蚀性 受受夹夹砂砂高高速速水水流流冲冲刷刷的的混混凝凝土土(水水工工建建筑筑物物中中的的泄泄洪洪洞洞、溢溢流流坝坝表表面面等等)及及道道路路路路面面混混凝凝土土要要求求有有较较高高的的抗抗磨磨性性。高高速速水水流流经经过过凸凸凹凹不不平平、断断面面突突变变或或水水流流急急骤骤转转弯弯的的混混凝凝土土表表面面时，可使其建筑物表面混凝土产生气蚀破坏。时，可使其建筑物表面混凝土产生气蚀破坏。60 如如我我国国某某水水电电站站的的一一号号泄泄洪洪洞洞，第第一一个个洪洪水水期期泄泄洪洪后后，就就发发现现严严重重的的气气蚀蚀破破坏坏、在在紧紧邻邻龙龙抬抬头头的的反反弧弧段段下下游游400 m左左右右范范围围底底板板边边墙墙衬衬砌砌被被大大面面积积掀掀起起，最最大大冲冲刷刷深深度度达达27 m左左右右，不不得得不不大大修修。解解决决气气蚀蚀问问题题除除了了设设计计中中注注意意建建筑筑物物的的体体形形、采采取取掺掺气气减减蚀蚀措措施施和和施施工工中中保保证证混混凝凝土土的的密密实实度度和和表表面面平平整整度度外外，更更应应注注意意混混凝凝土土的的配配合合比比设设计计和材质选择和材质选择。6161 提高混凝土耐久性的主要措施提高混凝土耐久性的主要措施l严格控制水灰比和水泥用量严格控制水灰比和水泥用量l把好组成材料的质量关把好组成材料的质量关l适当掺用减水剂及引气剂适当掺用减水剂及引气剂l把好施工关把好施工关622.2 高性能混凝土高性能混凝土l1.高性能混凝土的定义高性能混凝土的定义l2.高性能混凝土的组成材料特点高性能混凝土的组成材料特点l3.高性能混凝土的结构高性能混凝土的结构l4.高性能混凝土的工作性高性能混凝土的工作性l5.高性能混凝土配合比设计原则高性能混凝土配合比设计原则631.高性能混凝土的定义高性能混凝土的定义 高高性性能能混混凝凝土土是是以以强强度度和和耐耐久久性性双双重重标标准准作作为为设设计计依依据据，采采用用低低水水胶胶比比、高高效效减减水水剂剂、掺掺用用活活性性矿矿物物材材料料，在在大大幅幅度度提提高高普普通通混混凝凝土土性性能能的的基基础础上上，针针对对不不同同的的用用途途要要求求，高高性性能能混混凝凝土土能能保保证证施施工工要要求求的的工工作作性性；保保证证承承受受荷荷载载要要求求的的强强度度；保保证证所所处处环环境境要要求求的的耐耐久久性性；保保证证使使用用要要求的适应性和经济性。求的适应性和经济性。642.高性能混凝土的组成材料特点高性能混凝土的组成材料特点 普普通通混混凝凝土土强强度度和和耐耐久久性性较较差差，其其主主要要原原因因是是水水泥泥凝凝胶胶体体内内部部较较多多、较较大大的的孔孔隙隙和和诸诸多多缺缺陷陷，如如骨骨料料与与凝凝胶胶体体的的界界面面存存在在较较多多孔孔和和微微裂裂缝缝等等。高高性性能能混混凝凝土土是是通通过过对对普普通通混混凝凝土土的的组组成成材材料料和和配配合合比比设设计计的的改改善善，来来达达到到改改善善混混凝凝土土的的微微观观结结构构，使使其其最最大大限限度度的的密密实实，杜杜绝绝微微裂裂缝缝的的产产生生和和孔隙的存在。孔隙的存在。65（1）水泥）水泥 高高性性能能混混凝凝土土所所选选用用水水泥泥最最好好是是强强度度高高同同时时具具有有很很好好的的流流动动性性能能，并并与与目目前前能能使使用用的的高高效效减减水水剂剂有有很很好好的的相相容容性性。配配制制高高强强混混凝凝土土，应应选选用用普普通通硅硅酸酸盐盐42.5MPa及及以以上上的的水水泥泥。我我国国配配制制的的泵泵送送混混凝凝土土也也是是用用52.5MPa的的硅硅酸酸盐盐水水泥泥配配制制的的。很很少少用用到到62.5MPa以以 上上 的的 水水 泥泥，水水 泥泥 用用 量量 一一 般般 不不 超超 过过550kg/m3，水水泥泥和和矿矿物物掺掺合合料料的的总总量量不不应应大大于于600kg/m3。66（2）骨料）骨料 不不论论是是粗粗骨骨料料还还是是细细骨骨料料，均均应应选选用用质质地地坚坚硬硬、粒粒形形大大多多成成等等径径状状、级级配配合合理理的的优优质质骨骨料料，严严格格控控制制针针、片片状状颗颗粒粒含含量量和和有有害害杂杂质质含含量量，不不含含能能与与碱碱反反应应的的活活性性组组分分。并并要要求求骨骨料料的的最最大大粒粒径径在在15mm25mm内内(大大体体积积混混凝凝土土除除外外)。配配制制高高强强高高性性能能混混凝凝土土，级级配配合合理理的的致致密密石石灰灰岩岩骨骨料料可可满满足足要要求求，配配制制超超高高强强混混凝凝土土，应应要要求求骨骨料料质质地更好的地更好的玄武岩玄武岩等，高强混凝土等，高强混凝土不宜用卵石不宜用卵石。67（3）水）水 凡能拌制普通混凝土的水均能拌制高性能凡能拌制普通混凝土的水均能拌制高性能混凝土。混凝土。68（4）活性矿物掺和料）活性矿物掺和料 活活性性矿矿物物掺掺和和料料成成为为配配制制高高性性能能混混凝凝土土不不可可缺缺少少的的组组分分，目目前前工工程程中中采采用用的的矿矿物物掺掺和和料料主主要要有有粒粒化化高高炉炉矿矿渣渣、粉粉煤煤灰灰、沸沸石石粉粉、页页岩岩粉粉、硅硅灰，其质量要求与普通混凝土的掺和料相同。灰，其质量要求与普通混凝土的掺和料相同。69 配配制制高高强强或或超超高高强强混混凝凝土土一一般般均均需需两两种种或或两两种种以以上上的的I、级级矿矿物物掺掺和和料料复复掺掺，总总掺掺和和料料的的最最佳佳掺掺量量在在30左左右右。掺掺用用矿矿物物掺掺和和料料可可降降低低混混凝凝土土的的绝绝热热温温升升，改改善善新新拌拌混混凝凝土土的的工工作作性性，以以及及硬硬化化后后混混凝凝土土的的性性能能，如如能能提提高高混混凝凝土土的的后后期期强强度度、增增强强抗抗渗渗、抗抗冻冻性性，抑抑制制碱碱-骨骨料料反反应应等等。掺掺用用粉粉煤煤灰灰对对抗抗渗渗性性提提高高效效果果显显著著；掺掺用用火火山山灰灰对对抑抑制制碱碱骨骨料料反反应应效效果果最最好好；掺用；掺用沸石粉沸石粉对抗硫酸盐侵蚀性作用最佳对抗硫酸盐侵蚀性作用最佳。70 高高效效减减水水剂剂是是高高性性能能混混凝凝土土组组成成材材料料中中的的特特殊殊组组分分。高高效效减减水水剂剂又又称称超超塑塑化化剂剂，减减水水率率可可达达15%30%，掺掺量量可可达达0.3%2%，并并对对混混凝凝土土无无不不利利影影响响。目目前前常常用用的的高高效效减减水水剂剂主主要要有有三三聚聚氰氰胺胺磺磺酸酸盐盐甲甲醛醛缩缩合合物物和和萘萘磺磺酸酸盐盐甲甲醛醛缩缩合合物物及及改改性性木木质质素素磺磺酸酸盐盐等等。最最普普遍遍采采用用的的是是萘萘磺磺酸酸盐盐甲甲醛醛缩缩合合物物。二二聚聚氰氰胺胺磺磺酸酸盐盐甲甲醛醛缩缩合合物物减减水水剂剂因因价价格格高高，使使用用不不很很广广泛泛。目目前前国国内内也也开开发发有有高高效效减减水水剂剂，如如接枝共聚物羟酸系、胺基磺酸盐类等。接枝共聚物羟酸系、胺基磺酸盐类等。（5）高效减水剂高效减水剂713.高性能混凝土的结构高性能混凝土的结构 (1)结构紧密，孔隙率很低，基本不存在结构紧密，孔隙率很低，基本不存在0.1 m的大孔。的大孔。(2）水化物中较普通混凝土）水化物中较普通混凝土Ca(OH)2减少，减少，C-S-H(水化硅酸钙水化硅酸钙)和和AFt(水化硫铝酸钙水化硫铝酸钙)增多，有利于提高界面强度。增多，有利于提高界面强度。(3)未水化的水泥颗粒和矿物掺和料颗粒增多，填充于水泥石内。未水化的水泥颗粒和矿物掺和料颗粒增多，填充于水泥石内。(4)骨料与水泥石的界面过渡层厚度非常小，水化物结晶颗粒尺骨料与水泥石的界面过渡层厚度非常小，水化物结晶颗粒尺 寸变小。寸变小。因此，在高性能混凝土中水泥浆体、界面、骨料的性质接近因此，在高性能混凝土中水泥浆体、界面、骨料的性质接近均匀，因而使其具有较普通混凝土密实得多的结构组织、高得多均匀，因而使其具有较普通混凝土密实得多的结构组织、高得多的强度、好得多的抗渗性和抗冻性及耐久性。的强度、好得多的抗渗性和抗冻性及耐久性。724.高性能混凝土的工作性高性能混凝土的工作性 优优良良的的工工作作性性是是混混凝凝土土均均匀匀性性的的保保证证。高高性性能能混混凝凝土土的的工工作作性性是是流流动动性性、粘粘聚聚性性、可可泵泵性性、稳稳定定性性的的综综合合描描述述，是是混混凝凝土土拌拌和和、运运输输、浇浇捣捣等等施施工工操操作作能能够够顺顺利利进进行行的的保保证证。工工作作性性又又称称和和易易性性。高高性性能能混混凝凝土土由由于于水水胶胶比比低低、胶胶凝凝材材料料用用量量大大、用用高高效效减减水水剂剂的的分分散散作作用用获获得得较较大大的的流流动动性性，因因而而其其流流动动特特性性与与普普通通混混凝凝土土有有较较大大的的差差别别，主要表现在主要表现在粘聚性大、变形速度较慢粘聚性大、变形速度较慢。73粘稠粘稠工作性好工作性好离