第五章水泥混凝土精选文档.ppt

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1、第五章水泥混凝土本讲稿第一页，共一百四十二页5.1概述5.1.1混凝土的定义由胶凝材料、骨料（或称集料）按适当比例配合，拌和制成的混合物，经过一定时间硬化而形成的人造石材，统称之为混凝土。工程上使用最多的是水泥混凝土。本讲稿第二页，共一百四十二页5.1.2砼的分类（一）按表观密度大小分类（1）重砼：2600kg/m3，采用重晶石、铁矿石、钢屑等重骨料和钡水泥、锶水泥等重水泥配制而成。适用于国防核能工程的屏蔽结构，防射线、防辐射。本讲稿第三页，共一百四十二页（2）普通砼：=19502500kg/m3，用普通天然砂石为骨料配制而成的，建筑工程中常用的砼，适用建筑物的各种承重构件。（3）轻砼：195

2、0kg/m3，采用陶粒等轻质多孔的骨料，或用发泡剂、加气剂形成多孔结构的砼。轻骨料混凝土，多孔混凝土和大孔混凝土。适用轻质结构，绝热材料。本讲稿第四页，共一百四十二页（二）按胶结材料分类水泥砼、沥青砼、石膏砼、水玻璃砼、聚合物砼。（三）按用途分类结构砼、防水砼、道路砼、防辐射砼、耐热砼、耐酸砼、大体积砼、膨胀砼。本讲稿第五页，共一百四十二页（四）按生产工艺分类泵送砼、喷射砼、碾压砼、挤压砼、离心砼、压力灌浆砼、预拌砼（商品砼）、拌制砼。（五）按抗压强度分类普通砼、高强砼、超高强砼。本讲稿第六页，共一百四十二页5.1.3砼的特点（1）砼用料中80%以上的砂石可就地取材，成本低；（2）凝结前具有良

3、好的可塑性，可以按工程结构的要求，浇筑成各种形状的任意尺寸的整体结构或预制构件；本讲稿第七页，共一百四十二页（3）硬化后有较高抗压强度和良好的耐久性；（4）砼与钢筋有牢固的粘结力，复合成钢筋混凝土，加大了砼的应用范围；（5）可利用工业废料调制成不同性能的砼，有利于环境保护；本讲稿第八页，共一百四十二页（6）自重大、比强度小；（7）抗拉强度低；（8）硬化速度慢，生产周期长；（9）强度波动因素多。随着现代混凝土科学技术的发展，混凝土的不足之处已经得到或正在被克服。例如采用轻骨料，可使混凝土的自重和导热系数显著降低；在混凝土内掺入纤维或聚合物，可大大降低混凝土的脆性；混凝十采用快硬水泥或掺入早强剂、

4、减水剂等，可明显缩短其硬化周期。本讲稿第九页，共一百四十二页5.1.4混凝土的发展方向自1824年发明了波特兰水泥之后，1830年前后就有了混凝土问世，1867年又出现了钢筋混凝上。混凝土和钢筋混凝土的出现，特别是钢筋混凝土的诞生，被誉为是对混凝土的第一次革命。上世纪30年代预应力钢筋混凝土的出现，被称为是混凝土的第二次革命。70年代出现的混凝土外加剂，认为是混凝土的第三次革命。为了适应将来的建筑向高层，超高层，大跨度发展，以及向地下和海洋开发，混凝土今后的发展方向是：快硬，高强，轻质，高耐久性，多功能和节能。本讲稿第十页，共一百四十二页5.1.4砼的组成及各组成的作用砼由水泥、水、砂及石子四

5、种基本材料组成。为节约水泥或改善砼的某些性能，常掺入外加剂和掺合料。外加剂和掺合料逐渐成为混凝土中必不可少的第五种成分。本讲稿第十一页，共一百四十二页混凝土组成的绝对体积比本讲稿第十二页，共一百四十二页水泥和水构成水泥浆，砂和石子为砼的骨料，砂为细骨料，石子为粗骨料，水泥浆和砂构成砂浆。水泥浆的作用：（1）填充砂的孔隙，并包裹砂粒；（2）拌制时在砂、石子之间起润滑作用，便于施工；本讲稿第十三页，共一百四十二页（3）填充石子的空隙并包裹石子；（4）水泥浆硬化后形成水泥石，将砂、石胶结成一个整体。骨料的作用：（1）形成砼的骨架；（2）对水泥石的体积变形起一定的抑制作用。本讲稿第十四页，共一百四十二

6、页5.1.5对砼的基本要求（1）具有符合设计要求的强度；（2）具有与施工条件相适应的施工和易性；（3）具有与工程环境相适应的耐久性；（4）材料配孔的经济合理性。本讲稿第十五页，共一百四十二页5.2混凝土的主要技术性质5.2.1混凝土的和易性1、定义和易性是砼拌合物的施工操作（拌合、运输、浇灌、捣实）的难易程度和抵抗离析作用程度并能获得质量均匀，密实砼的性能。和易性包含流动性、粘聚性、保水性。本讲稿第十六页，共一百四十二页2、和易性的含义（1）流动性流动性是砼拌和物在自重或施工振捣的作用下，产生流动，并均匀、密实地填满模型的性能。流动性反映拌和物的稀稠，关系着施工振捣的难易和浇筑的质量。本讲稿第

7、十七页，共一百四十二页（2）粘聚性（抗离性）粘聚性是砼拌合物在施工过程中互相之间有一定粘聚力，不发生分层、离析、泌水，保持整体均匀的性能。本讲稿第十八页，共一百四十二页（3）保水性保水性是砼拌合物保持水分不易析出的能力。砼拌合物中的水，一部分是保证水泥水化所需水量，另一部分是为使砼拌合物具有足够流动性，便于浇捣所需的水量。本讲稿第十九页，共一百四十二页3、和易性的测定（1）坍落度一般常用坍落度来表示常态砼流动性的大小。粘聚性及保水性常根据经验，通过试验或施工现场的观察定性地评定其优劣。本讲稿第二十页，共一百四十二页坍落度测量试验本讲稿第二十一页，共一百四十二页（2）和易性的评定：流动性：坍落度

8、粘聚性：在坍落的拌合物锥体一侧轻打，若逐渐下沉，表示粘聚性好，如果锥体突然倒塌，部分崩裂，或石子离析则表示粘聚性不好。本讲稿第二十二页，共一百四十二页保水性：若提起坍落筒后，有较多稀浆从底部析出，拌合物锥体因失浆而骨料外露，表示保水性不好。若提起坍落筒后，无稀浆析出或仅有少量稀浆自底部析出，砼锥体含浆饱满，表示砼拌合物保水性良好。本讲稿第二十三页，共一百四十二页（5）维勃稠度（VB）干硬性砼拌合物，采用维勃稠度作为和易性指标。维勃稠度：混凝土拌和物装入坍落筒内，提出坍落筒后，将透明圆盘置于顶面，启动振动台，圆盘底面完全为水泥浆布满所经历的时间。本讲稿第二十四页，共一百四十二页砼按维勃稠度分级及

9、允许偏差本讲稿第二十五页，共一百四十二页4、影响砼拌合物和易性的因素（1）水泥浆含量的影响水泥浆稀稠不变时，水泥浆愈多，流动性愈大。但水泥浆过多，将出现流浆现象，使粘聚性变差，影响强度和耐久性；过少，则不能填满骨料空隙或不能很好包裹骨料表面，产生崩坍现象，粘聚性变差。本讲稿第二十六页，共一百四十二页（2）含砂率的影响砂率是指砂的质量占砂、石总质量的百分数。合理砂率：是在水灰比及水泥用量一定的条件下，能使砼拌合物在保持粘聚性和保水性良好的前提下，获得最大流动性的含砂率。本讲稿第二十七页，共一百四十二页砂率过小，不能形成砂浆润滑层，流动性差，影响粘聚性、保水性。砂率过大，骨料孔隙率及总表面积大，当

10、水灰比及水泥用量一定时，使拌合物干稠，流动性低；当流动性一定时，使水泥用量显著增大。本讲稿第二十八页，共一百四十二页本讲稿第二十九页，共一百四十二页（3）水泥浆的稠度的影响水泥浆的稠度由水灰比W/C决定。W/C过小，水泥浆干稠，流动性过低，施工困难；W/C过大，使砼拌合物的粘聚性和保水性不良，产生流浆、离析，影响强度。本讲稿第三十页，共一百四十二页（4）水泥品种和骨料的性质用矿碴水泥和某些粉煤灰水泥，拌合物的坍落度比用普通水泥小，并使拌合物的泌水性显著增加。卵石拌制的拌合物比碎石拌制的流动性好，河砂拌制的拌合物比山砂拌制的流动性好。骨料级配好的砼拌合物的流动性也好。本讲稿第三十一页，共一百四十

11、二页（5）时间和温度拌合物拌制后，随时间的延长而逐渐变得干稠，流动性减小。环境温度的升高，水分蒸发及水泥水化反应加快，拌合物的流动性变差，坍落损失也变快。本讲稿第三十二页，共一百四十二页5、改善和易性的措施（1）水灰比一定时，适当增加水泥浆量（2）适宜的水泥品种及掺合料（3）级配良好的骨料，尽量采用较粗的砂、石（4）采用合理砂率（5）掺入适量的减水剂或引气剂本讲稿第三十三页，共一百四十二页5.2.2砼拌合物的凝结时间初凝时间表示施工时间的极限；终凝时间表示力学强度开始快速发展。砼拌合物的凝结时间与所采用的水泥的凝结时间并不相等。水泥品种，环境温度、湿度、掺和料、外加剂、水泥的水化反应是影响砼凝

12、结时间的主要因素。本讲稿第三十四页，共一百四十二页（1）在环境的温度、湿度条件相同且掺合料、外加剂也相同的条件，砼所用水泥的凝结时间长，则砼拌合物凝结时间也相应较长本讲稿第三十五页，共一百四十二页（2）砼的水灰比越大，拌和物的凝结时间越长。（3）掺粉煤灰、缓凝剂，凝结时间增长。（4）混凝土所处环境温度高，拌和物凝结时间缩短。本讲稿第三十六页，共一百四十二页5.2.3混凝土的强度混凝土的强度包括抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度等，其中抗压强度最大，砼也主要用于承受压力。本讲稿第三十七页，共一百四十二页（一）混凝土的抗压强度1、砼立方体抗压强度与强度等级（1）抗压强度（fcu）标准立方体试件

13、在标准养护条件（203，相对湿度90%以上）下，养护到28d龄期，测得的极限抗压强度值为砼标准立方体抗压强度。本讲稿第三十八页，共一百四十二页（2）砼的强度等级根据砼立方体抗压强度标准值，将砼划为12个强度等级：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60。C25表示立方体抗压强度标准值为25MPa。本讲稿第三十九页，共一百四十二页2、砼的轴心抗压强度（fc）砼结构形式大部分是棱柱体型（正方形截面）或圆柱体型，为了使测得的砼强度接近于砼结构的实际情况，在砼结构计算中，计算轴心受压构件（柱子、桁架的腹杆），受弯构件（板、梁）都是采用砼的轴心抗压

14、强度作为依据。本讲稿第四十页，共一百四十二页用棱柱体标准试件测定的轴心抗压强比同截面的立方体抗压强度小，当立方体抗压强度在1050MPa时，轴心抗压强约为立方体抗压强度的0.700.80倍，通常取轴心抗压强为0.67倍立方体抗压强度。本讲稿第四十一页，共一百四十二页（三）影响砼强度的因素砼的破坏型式：骨料和水泥石分界面上的破坏；水泥石强度低，水泥石本身破坏；骨料的破坏（可能性很小）砼强度取决于：水泥石强度、水泥石与骨料表面的粘结强度本讲稿第四十二页，共一百四十二页影响砼强度的因素：水泥强度与水灰比骨料种类及级配养护条件与龄期施工因素外加剂与掺合料等本讲稿第四十三页，共一百四十二页1、水泥强度与

15、水灰比水泥标号：水灰比一定时，水泥标号愈高，水泥石强度愈高，砼强度也愈高水灰比：水泥标号相同时，水灰比越小，水泥石强度愈高，与骨料粘结力愈大，砼强度就愈高本讲稿第四十四页，共一百四十二页本讲稿第四十五页，共一百四十二页砼强度fcu的经验计算公式fcu=Afce（C/WB）（51）fce=cfce,kA、B与材料品种和施工条件有关的经验系数c强度等级富裕系数：1.01.13本讲稿第四十六页，共一百四十二页砼抗压强度经验公式的运用：1、已知水泥强度，估算某一强度砼的水灰比2、已知水泥强度和水灰比，估算配制出的砼可达到的强度。本讲稿第四十七页，共一百四十二页2、骨料的种类及级配碎石表面愈粗糙，骨料与

16、水泥砂浆之间粘结力愈大，砼的强度愈高。骨料的强度愈高，砼的强度愈高。骨料粒形以三维长度相等或相近的球形或立方体形为好。骨料级配愈好，填充愈密实，砼强度愈高。本讲稿第四十八页，共一百四十二页3、砼的养护条件与龄期砼强度取决于水泥的水化状况，受养护条件及龄期影响。养护条件是混凝土成型后的养护温度与湿度。龄期是砼在正常养护条件下所经历的时间。本讲稿第四十九页，共一百四十二页在干燥的环境中，砼强度的发展会随水分的逐渐蒸发而减慢或停止。养护温度高时，硬化速度较快，养护温度低时，硬化比较缓慢，当温度低至0以下时，砼停止硬化，且有冰冻破坏的危险。本讲稿第五十页，共一百四十二页砼浇筑后，应在12小时内进行覆盖

17、草袋，塑料薄膜等；使用硅酸盐、普通水泥、矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，浇水养护时应不小于7d；使用火山灰水泥、粉煤灰硅酸盐水泥或掺缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土，浇水养护应不小于14天。本讲稿第五十一页，共一百四十二页燥热条件下，浇水养护不得少于21d；平均温度低于5时，不得浇水养护，可涂刷保护膜，防止水分蒸发。在正常养护条件下，砼的强度将随龄期的增长而不断发展。最初714d强度发展较快，28d可达到设计强度，强度发展可持续数十年之久。本讲稿第五十二页，共一百四十二页龄期7d28d3m6m1y2y 45y 20y强度0.60.7511.251.51.7522.253各龄期混凝土强度的增长值本讲

18、稿第五十三页，共一百四十二页根据经验，砼强度与龄期的对数成正比：fn/f28=lgn/lg28fn砼nd龄期的抗压强度，MPaf28砼28d龄期的抗压强度，Mpan养护龄期，n3d本讲稿第五十四页，共一百四十二页4、施工因素的影响搅拌愈均匀，振捣愈密实，砼强度愈高，反之砼强度愈低，机械振捣比人工振捣更充分、均匀，砼强度更高。本讲稿第五十五页，共一百四十二页5、外加剂与掺合料掺入早强剂可提高砼的早期强度；掺入减水剂、硅粉可提高砼的各凝期的强度；掺入粉煤灰、矿渣可使砼的早期强度降低，但后期强度提高。本讲稿第五十六页，共一百四十二页（二）砼的抗拉强度（ft）砼的抗拉强度很低，一般约为抗压强度的7%1

19、4%，且随着砼强度的提高，拉、压强度比值逐渐减小。抗拉强度与抗压强度的关系：本讲稿第五十七页，共一百四十二页受拉构件不以混凝土来承受拉力，而是由内部钢筋承受拉力。对抗裂性要求高的结构（如预应力钢筋混凝土构件、油库、水池、水槽等），结构设计时，抗拉强度是确定混凝土抗裂度的重要指标。本讲稿第五十八页，共一百四十二页（四）提高砼强度和促进砼强度发展的措施1、采用高标号和快硬早强类水泥2、采用低水灰比的干硬性砼3、加强养护：蒸汽、蒸压养护4、采用机械搅拌和振捣5、掺入砼外加剂、掺合料本讲稿第五十九页，共一百四十二页5.2.4砼的变形与抗裂性（一）非荷载作用下的变形1、湿胀干缩变形砼长期在水中硬化，体积

20、微膨胀；在空气中硬化，水泥石胶体逐渐干燥收缩，产生干缩；干缩砼再次吸水，大部分干缩变形会消失。本讲稿第六十页，共一百四十二页本讲稿第六十一页，共一百四十二页（1）干缩率干缩率是按规定试验方法，干缩至规定龄期，测量试件干缩长度占原长度的百分比。（53）本讲稿第六十二页，共一百四十二页（2）影响砼干缩率的主要因素单位用水量越大，水灰比越大，水泥颗粒越细，掺入促凝剂，干缩率越大；最大粒径MD越大，级配良好，干缩率越小。本讲稿第六十三页，共一百四十二页（3）湿胀干缩对结构的影响湿胀系数比干缩系数小得多，而湿胀常产生有利的影响，所以在设计中一般不考虑湿胀的影响。对于干缩，如果构件是能够自由收缩的，则混凝

21、土的干缩只是引起构件的缩短而不会导致干缩裂缝。但不少结构构件都程度不同地受到边界的约束作用，例如板受到梁的约束，梁受到支座的约束等，对于这些受到约束不能自由伸缩的构件，混凝土的干缩就会使构件表面产生有害的干缩应力（拉应力），导致表面裂缝的产生。结果使混凝土抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性能降低。本讲稿第六十四页，共一百四十二页2、温度变形温度变形是混凝土随着温度的变化，产生热胀冷缩的变形。（1）温度变形系数本讲稿第六十五页，共一百四十二页砼的温度变形系数随骨料的种类和配合比而改变。骨料为花岗岩、石英岩的大，石灰岩、白云岩、玄武岩的小。本讲稿第六十六页，共一百四十二页（2）不利影响：当温度变形受到约束时

22、，就可能性产生裂缝，约束的程度越大裂缝就越宽。对于大体积混凝土结构来说，由于混凝土硬化过程中，水泥的水化反应产生大量的水化热，导致混凝土内部温度上升，但是混凝土的导热性差，结果就会出现内外温度差，而导致温度应力的产生，使结构内部受压外部受拉，由于混凝土在只有很低的抗拉强度，如果拉应力超过了抗拉强度时，混凝土就要产生裂缝。本讲稿第六十七页，共一百四十二页（3）防止温度变形的措施：大体积砼施工时常采用低热水泥，减少水泥用量，掺加缓凝剂及采用人工降温，预冷骨料，以及预埋冷却水管通水冷却等措施。一般纵向较长的钢筋砼结构物，每隔一定长度设置伸缩缝，以及在结构物中设置温度钢筋等。本讲稿第六十八页，共一百四

23、十二页3、砼的自生体积变形（化学收缩）在砼硬化过程中，由于水泥水化生成物的体积比反应前物质的总体积小，从而引起砼的收缩，称为自生体积变形。自生体积变形是不可恢复的，收缩量随硬化龄期的延长而增加。本讲稿第六十九页，共一百四十二页（二）荷载作用下的变形1、受压应力应变关系本讲稿第七十页，共一百四十二页（二）荷载作用下的变形1、受压应力应变关系阶段：（0.30.5）fcu，曲线近于直线，砼的变形主要是弹性变形，也有极少的塑性变形，有局部微裂缝产生。本讲稿第七十一页，共一百四十二页阶 段：=（0.30.5）fcu至（0.70.9）fcu，曲线曲率增大。此阶段的塑性变形与砼内裂缝发展相联系，称为假塑性变

24、形。内裂缝稳定扩展，发展到一定程度会自行停止。本讲稿第七十二页，共一百四十二页阶段：（0.70.9）fcu后，砼内出现不稳定裂缝扩展，砼表面出现可见裂缝，变形速度进一步加快。阶段：应力达到极限抗压强度fcu后，裂缝发展为贯通裂缝，承载力下降，变形继续增加，直到破坏。本讲稿第七十三页，共一百四十二页2、受拉应力应变关系应力较低时，曲线更加接近于直线，当应力超过极限抗拉强度的70%时，曲线明显弯曲，随即发生破坏。本讲稿第七十四页，共一百四十二页本讲稿第七十五页，共一百四十二页3、重复荷载应力应变关系当重复应力小于（0.30.5）fcu时，每次卸载有少量残余变形，且随重复次数的增加，塑性变形增量逐渐

25、减小，最后稳定下来；当重复应力大于（0.50.7）fcu时，塑性变形逐渐增加，最后破坏。本讲稿第七十六页，共一百四十二页本讲稿第七十七页，共一百四十二页4、徐变与松弛（1）徐变随着荷载作用时间的延长，即使应力不变，砼变形将逐渐增大，这种随时间增长的变形称为徐变。本讲稿第七十八页，共一百四十二页混凝土的徐变曲线本讲稿第七十九页，共一百四十二页徐变产生的原因a、由水泥石的徐变所引起，而水泥石的徐变则是凝胶体中水份的迁移，及粘性流动所产生的。b、砼内部的微裂缝在荷载的长期作用下不断增加（应力较小时）和扩展（应力较大时）所致。本讲稿第八十页，共一百四十二页a、（0.30.5）fcu时，变形随时间延长而

26、增长，可达到瞬时变形的23倍。卸荷后，部分变形可恢复，保留部分永久变形。b、（0.30.5）fcu时，徐变变形增长比应力增加的快。c、（0.70.8）fcu时，砼的徐变不收敛，砼由于变形不断增长而导致破坏，持荷时间越长破坏应力越低。本讲稿第八十一页，共一百四十二页影响徐变的因素：初始应力的大小加荷龄期越早，徐变越大W/C大，砼强度低，徐变大W/C一定，C较多，徐变大水泥质量好，骨料级配好，徐变小；掺入矿渣，火山灰质混合料，徐变大养护质量好，可降低徐变本讲稿第八十二页，共一百四十二页（2）应力松驰荷载作用下，砼产生一定变形后，维持此变形不变，随时间的延长，砼内的应力将逐渐降低，这种现象称为应力松

27、驰。加载龄期越早，荷载持续时间越长，应力松弛现象越明显。本讲稿第八十三页，共一百四十二页（三）砼的抗裂性1、砼的裂缝砼的开裂主要是由于拉应力超过了抗拉极限强度。砼的干缩、冷缩、自身体积收缩等收缩变形在受周围约束时，以及自由膨胀变形会在内部引起拉应力，可能导致砼产生裂缝。本讲稿第八十四页，共一百四十二页2、抗裂性指标（1）极限拉伸应变p（2）抗裂度：极限拉伸应变与温度变形系数的比值D=p/（3）热强比H/R：单位体积的发热量与抗拉强度的比值（4）抗裂性系数CR=p/T本讲稿第八十五页，共一百四十二页3、提高砼抗裂性的措施（1）选择适当水泥品种（2）选择适当水灰比（3）选用多棱角的碎石和人工砂（4

28、）掺入适量的粉煤灰或硅粉（5）掺入减水剂和引气剂（6）加强质量管理，提高均匀性（7）加强养护本讲稿第八十六页，共一百四十二页5.2.5砼的耐久性耐久性：抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持结构的安全，正常使用的能力。砼的耐久性包括：抗渗性、抗冻性、抗冲磨性、抗侵蚀、抗碳化等。本讲稿第八十七页，共一百四十二页（一）砼的抗渗性1、定义砼的抗渗性是砼抵抗有压介质（水、油、溶液等）渗透作用的能力，它是决定砼耐久性的重要因素。抗渗性，抗冻性，抗侵蚀性；抗渗性，抗冻性，抗侵蚀性本讲稿第八十八页，共一百四十二页2、抗渗性的表示方法抗渗等级：按标准试验方法标准试件所承受的最大水压力

29、来表示。W2、W4、W6、W8、W10、W12能抵抗0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2MPa的水压力而不渗透。渗透系数：越小，抗渗性越强。本讲稿第八十九页，共一百四十二页3、影响砼抗渗性的主要因素砼抗渗性主要与孔隙率（开口孔隙率）有关的因素有关：（1）水泥品种（2）水灰比（3）骨料级配和粒径（4）砂率（5）养护条件与龄期（6）外加剂与混合材料本讲稿第九十页，共一百四十二页4、提高砼抗渗性的主要措施（1）选择合理的水泥品种（2）采用较小的水灰比（3）选择适宜的骨料粒径，级配良好且干净的骨料（4）掺入适量的减水剂、引气剂、放水剂和粉煤灰等混合材料（5）适当增加砂率（6）加强养护本讲稿第

30、九十一页，共一百四十二页（二）砼的抗冻性1、定义抗冻性是砼在水饱和状态下能经受多次冻融作用而不破坏，同时出不严重降低强度的性能。本讲稿第九十二页，共一百四十二页2、表示方法抗冻等级是以28天龄期砼标准试件，在水饱和状态下所能承受的冻融循环次数N来确定。要求其强度降低不超过25%，质量损失不超过5%。F50、F100、F150、F200、F300、F400本讲稿第九十三页，共一百四十二页3、砼抗冻等级的选用根据工程所处环境，年冻融循环次数按有关规范选用。抗冻性好的砼，抗温度变化，抗干湿变化、抗风化等性能也好，因此温和地区的水工建筑、民用建筑也应提出抗渗要求。本讲稿第九十四页，共一百四十二页4、影

31、响抗冻性的因素：（1）水泥品种、标号（2）水灰比（3）外加剂、掺合料（4）骨料品质本讲稿第九十五页，共一百四十二页（三）砼的抗磨及抗气蚀性1、有抗磨性要求的砼，强度等级不应低于C30，2、有抗气蚀性要求的应采用C50以上的细石砼，并在砼中掺入硅粉及高效减水剂，严格控制施工质量，保证砼密实、均匀、表面平整。本讲稿第九十六页，共一百四十二页（四）砼的抗侵蚀性主要取决于水泥的抗蚀性（五）砼的碱骨料反应水泥中的碱类与骨料发生化学反应，使砼发生不均匀膨胀，造成裂缝，强度模量下降等不良现象，这类碱与骨料发生的反应统称碱骨料反应。本讲稿第九十七页，共一百四十二页发生碱骨料反应的必要条件：骨料中含有一定量的活

32、性成分（活性氧化硅）混 凝 土 中 含 碱 量（K2O及Na2O）较高砼中有水分本讲稿第九十八页，共一百四十二页防止碱骨料反应措施：选择非活性骨料；选用低碱水泥，控制砼总含碱量；在砼中掺入活性掺合料，抑制碱骨料反应；在砼中掺入引气剂防止外界水分渗入砼内部本讲稿第九十九页，共一百四十二页（六）砼的碳化（中性化）1、定义水泥石中的Ca(OH)2与空气中的CO2，在有水分存在的条件下，发生反应生成CaCO3，并使砼中Ca(OH)2浓度下降，称为砼的碳化。本讲稿第一百页，共一百四十二页2、碳化对砼的不利影响（1）碳化引起砼收缩，使砼表层产生微细裂缝，严重影响砼结构的使用寿命。（2）碳化发展到钢筋层时，

33、使钢筋表层的钝化膜遭到破坏，发生生锈，最终导致钢筋砼结构的破坏。本讲稿第一百零一页，共一百四十二页3、碳化对砼的有利影响碳化作用产生的CaCO3填充了水泥石的孔隙，产生的水分有助于未水化的水泥水化，从而可提高砼碳化层的密实度，对提高抗压强度有利。本讲稿第一百零二页，共一百四十二页4、影响碳化速度的主要因素：（1）环境中的CO2浓度（2）水泥品种（3）水灰比（4）环境湿度本讲稿第一百零三页，共一百四十二页5、减少碳化作用不利影响的措施（1）采用适当的保护层（2）合理选择水泥品种（3）采用水灰比小，单位水泥用量较大的砼配合比（4）使用减水剂，改善砼的和易性，提高砼的密实度（5）加强施工质量控制本讲

34、稿第一百零四页，共一百四十二页（七）提高砼耐久性的主要措施1、合理选择水泥品种2、选用质量良好，合格的砂石骨料3、严格控制水灰比，提高砼密实性4、掺入减水剂及引气剂，改善砼内孔隙结构5、改善施工操作，保证质量本讲稿第一百零五页，共一百四十二页5.3砼的组成材料砼是一个宏观匀质，微观非匀质的堆聚结构。水泥浆包裹砂粒，填充砂粒间的空隙形成水泥砂浆，水泥砂浆包裹石子并填充石子间的空隙而形成砼。本讲稿第一百零六页，共一百四十二页5.3.1水泥（一）水泥品种的选择一般采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥。本讲稿第一百零七页，共一百四十二页水泥进场须有出厂合格证或进场试验报

35、告，对品种、标号、包装或散装仓号、出厂日期等应检查验收。当对水泥质量有怀疑或出厂日期超过三个月（快硬硅酸盐水泥超过一个月）时，应复查试验，并试验结果使用。本讲稿第一百零八页，共一百四十二页（二）水泥标号的选择根据砼设计强度等级选择，砼强度等级高，水泥标号也高。水泥标号=（1.52）砼强度等级高强砼：水泥标号=（0.91.5）砼强度等级。本讲稿第一百零九页，共一百四十二页5.3.2细骨料（砂）细骨料是粒径为0.165mm的骨料。细骨料有天然砂（河砂、海砂、山谷砂等）和人工砂（含6%12%粒径小于0.16mm的石粉），其中以河砂的质量最好。本讲稿第一百一十页，共一百四十二页（一）颗粒形状及表面特征

36、1、山谷砂和人工砂的颗粒多棱角，表面粗糙，与水泥粘结较好，砼强度较高，但拌和物的流动性较差。2、河砂和海砂的颗粒少棱角，表面光滑，与水泥粘结较差，砼强度较低，但拌和物的流动性较好本讲稿第一百一十一页，共一百四十二页（二）细骨料的有害杂质有害杂质：云母、粘土、淤泥、有机物、化合物、轻物质等。民用建筑用砂符合普通砼用砂质量标准及检验方法；水工砼用砂符合水工砼施工规范；水运工程砼用砂符合水运工程混凝土施工规范。本讲稿第一百一十二页，共一百四十二页（三）砂的粗细程度与颗粒级配1、砂的粗细程度砂的粗细程度是反映不同粒径的砂粒，混合后的总体粗细程度。细度模数（f）是指不同粒径的砂粒混在一起后的平均粗细程度

37、，用来表示砂的粗细程度。本讲稿第一百一十三页，共一百四十二页（511）A1、A2、A3、A4、A5、A6分别为用 5.0、2.5、1.25、0.63、0.315、0.16mm各筛上累计筛余百分率本讲稿第一百一十四页，共一百四十二页本讲稿第一百一十五页，共一百四十二页粗砂f=3.73.1中砂f=3.02.3细砂f=2.21.6特细砂f=1.50.7拌制砼以中砂为宜，普通砼用砂的细度模数为3.71.6本讲稿第一百一十六页，共一百四十二页2、砂的颗粒级配砂的颗粒级配指砂不同大小颗粒的搭配情况。砂的级配常用各筛上累计筛余量百分率来表示，共分为I、II、III区级，级配较好的砂应处于同一区间。拌制砼应优

38、先选择区的砂。本讲稿第一百一十七页，共一百四十二页单一粒径两种粒径多种粒径颗粒级配示意图本讲稿第一百一十八页，共一百四十二页本讲稿第一百一十九页，共一百四十二页本讲稿第一百二十页，共一百四十二页（四）砂的物理性质1、砂的视密度、堆积密度及空隙率（1）砂的视密度反映砂的密实程度一般砂：视=2.5g/cm3石英砂：视=2.62.7g/cm3本讲稿第一百二十一页，共一百四十二页（2）砂的堆积密度：自然状态：=14001600kg/m3密实堆积：=16001700kg/m3（3）空隙率天然河砂的空隙率为40%45%级配良好河砂的空隙率40%本讲稿第一百二十二页，共一百四十二页2、砂的含水状态（1）含水

39、状态干燥状态：在不超过110的温度下烘干至恒重，砂含水率为零。气干状态：砂含水率与大气湿度相互平衡时的状态。本讲稿第一百二十三页，共一百四十二页饱和面干状态：砂子表面干燥而内部孔隙含水达到饱和时的状态。饱和面干砂既不从砼拌合物中吸取水分，也不放出水分，配制砼较好。湿润状态：砂子不仅内部孔隙含水饱和，而且表面也吸附一层自由水。本讲稿第一百二十四页，共一百四十二页干燥状态气干状态饱和面干状态湿润状态砂的含水状态本讲稿第一百二十五页，共一百四十二页（2）饱和面干吸水率饱和面干砂的含水率称为饱和面干吸水率，简称吸水率。砂的颗粒越坚实，吸水率就越小，品质就越好。工民建按干燥状态砂（含水率0.5%）及石子

40、（含水率5mm的骨料。常用的粗骨料有卵石和碎石。（一）颗粒形状及表面特征较理想的颗粒形状：三维长度相等，相近的球形或立方体颗粒。较差的颗粒形状：三维长度相差较大的针、片状颗粒。本讲稿第一百二十八页，共一百四十二页1、碎石表面粗糙，与水泥石的粘结能力强，砼强度高，但和易性差。2、卵石表面光滑，棱角少，与水泥石的粘结能力差，但和易性好。3、针状、片状的颗粒使空隙率增大，易被折断，应限量。本讲稿第一百二十九页，共一百四十二页（二）有害杂质有害杂质：粘土、淤泥、细屑、有机物、硫化物、硫酸盐等。民用建筑应符合普通砼用碎石或卵石质量标准为检验办法；水工砼应符合水工砼施工规范；水运工程砼用砂符合水运工程混凝

41、土施工规范本讲稿第一百三十页，共一百四十二页（三）最大粒径及颗粒级配1、最大粒径（DM）（1）定义DM是粗骨料公称粒径级的上限值。DM愈大，骨料的空隙及表面积愈小，水泥用量愈小，砼愈密实，水化热愈小，收缩愈小。本讲稿第一百三十一页，共一百四十二页（2）砼最大粒径选择的影响因素强度当DM40，DM，低强度的砼强度上升，高强度的砼强度反而降低。大体积的砼结构：DM=80150mm，普通砼：DM=2040mm。本讲稿第一百三十二页，共一百四十二页本讲稿第一百三十三页，共一百四十二页结构最小尺寸粗骨料的最大粒径不大于结构截面最小尺寸的1/4。钢筋净距粗骨料的最大粒径不大于钢筋最小净距的2/33/4。本

42、讲稿第一百三十四页，共一百四十二页2、颗粒级配（1）砼级配确定方法连续级配：由最大粒径开始，由大到小各粒径相连，每一粒径级占适当比例。间断级配：抽去中间一、二级石子，粒径不相连，易产生离析，增加施工难度。本讲稿第一百三十五页，共一百四十二页（2）超、逊径石子的允许含量超径：某一级石子中混杂有超过这一级粒径的石子。超径石子含量不大于5%逊径：某一级石子中混杂有小于这一级粒径的石子。逊径石子含量不大于10%。本讲稿第一百三十六页，共一百四十二页（三）物理力学性质1、视密度、堆积密度及空隙率粗骨料视密度不小于2.60g/cm3。球形或立方体形状的颗粒且级配良好的粗骨料堆积密度较大，空隙较小。2、吸水

43、率粗骨料的吸水率1.0%本讲稿第一百三十七页，共一百四十二页3、强度粗骨料的强度可用岩石立方体强度或压碎指标两种方法进行检验。（1）极限抗压强度/砼强度不小于1.5，且极限抗压强度：岩浆岩不小于80MPa，变质岩不小于60MPa，沉积岩不小于30MPa。本讲稿第一百三十八页，共一百四十二页（2）压碎指标将 一 定 质 量 气 干 状 态 下 粒 径1020mm的石子装入标准圆筒内，放在压力机上，在35min内均匀加载达200KN，其压碎的细粒（小于2.5mm）占试样重量的百分率为压碎指标。本讲稿第一百三十九页，共一百四十二页4、坚固性有抗冻、耐磨、抗冲击性能要求的砼所用粗骨料，要求测定其坚固性。对严寒及寒冷地区室外且处于干湿变换的砼，粗骨料经五次循环的质量损失应不大于8%。其它条件下的砼骨料经五次循环后的质量损失应不大于12%。本讲稿第一百四十页，共一百四十二页5.3.4砼拌和及养护用水凡可饮用的水均可拌制和养护砼，不可用海水、未经处理的工废水、污水及沼泽水。缺乏淡水时，可用海水拌制素砼，钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土不能用海水拌制对钢筋砼。本讲稿第一百四十一页，共一百四十二页本讲稿第一百四十二页，共一百四十二页