建筑材料5混凝土.pptx

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1、混凝土的分类按胶凝材料不同，分为 水泥混凝土(又叫普通混凝土)、沥青混凝土、石膏混凝土、聚合物混凝土、水玻璃混凝土等；第1页/共207页水玻璃 水玻璃：中文名称硅酸钠，俗称泡花碱，是一种水溶性硅酸盐，其水溶液为水玻璃。建筑上常用的水玻璃是硅酸钠（Na2On SiO2）的水溶液。第2页/共207页水玻璃的用途A、涂刷材料表面，提高其抗风化能力：以密度为1.35g/cm3的水玻璃浸渍或涂刷黏土砖、水泥混凝土、硅酸盐混凝土、石材等多孔材料，可提高材料的密实度、强度、抗渗性、抗冻性及耐水性等。B、加固土 壤：将水玻璃和氯化钙溶液交替压注到土中，生成的硅酸凝胶在潮湿环境下，因吸收土中水分处于膨胀状态，使

2、土固结。C、配制速凝防水剂。D、修补砖墙裂缝：将水玻璃、粒化高炉矿渣粉、砂及氟硅酸钠按适当比例拌合后，直接压入砖墙裂缝，可起到粘结和补强作用。第3页/共207页按表观密度不同，分为 重混凝土(02800kg/m3)、普通混凝土(0=20002800kg/m3)、轻混凝土(02000kg/m3)；混凝土的分类第4页/共207页按使用功能不同，分为结构用混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、防辐射混凝土等；混凝土的分类第5页/共207页按施工工艺不同分为：喷射混凝土、泵送混凝土、振动灌浆混凝土等。混凝土的分类第6页/共207页本 章 内 容5.1 普通混凝土的组成材料5.2 混凝

3、土的主要技术性质5.3 混凝土外加剂5.4 普通混凝土配合比设计5.5 轻混凝土5.6 其他品种混凝土第7页/共207页5.1 普通混凝土的组成材料 普通混凝土是由水泥、粗骨料(碎石或卵石)、细骨料(砂)和水拌和，经硬化而成的一种人造石材。砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收缩。第8页/共207页 水泥和水形成水泥浆，包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。水泥浆体在硬化前起润滑作用，使混凝土拌合物具有良好的工作性能，硬化后将骨料胶结在一起，形成坚固的整体。其结构如图5.1。第9页/共207页图5.1 普通混凝土结构示意图 1石子；2砂子；3水泥浆；4气孔 第10页/共207页5.1.1.

4、1 水泥品种的选择应根据工程性质、所处环境、施工条件等，合理选择相应的水泥品种。参照表4-11。5.1.1 水泥第11页/共207页水泥强度等级的选择v高强度等级（60C）砼采用高强度等级水泥 水泥强度/混凝土强度=0.91.5v低强度等级(小于60C)砼采用低强度等级水泥 水泥强度/混凝土强度=1.52.0低强度水泥配高强度砼，水泥用量多不经济。高强度水泥配低强度砼，少量就能满足要求，要保证施工的和易性及耐久性,需要增加水泥用量，也不经济。5.1.1.2 水泥强度等级的选择第12页/共207页 水泥强度等级越高，胶结能力越强，混凝土的强度也就越高。当采用较低强度等级的水泥配制较高强度等级的混

5、凝土时，应该用较小的水灰比，这样将引起水泥用量的增加，并不经济合理。第13页/共207页 当采用较高强度等级的水泥配制较低强度等级的混凝土时，水泥用量虽可减少，但却使混凝土的工作性及耐久性变差；如果为了改善混凝土的工作性、耐久性，则需增加水泥用量，这样必然会出现超强现象，同样也不经济。第14页/共207页 因此，水泥强度等级和混凝土强度等级之间应有一个适当的比值来控制。铁路混凝土与砌体工程施工规范(TB102102001)中经过试验建议：水泥与混凝土强度等级之比，对于C30及以下的混凝土，宜为1.12.2；对于C35及以上的混凝土宜为0.91.5。第15页/共207页普通混凝土的细骨料主要采用

6、天然砂和人工砂。天然砂是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。按产源不同，天然砂分为山砂、河砂和海砂。人工砂是经除土处理的机制砂、混合砂的统称。5.1.2 细骨料砂子第16页/共207页砂按技术要求分为类、类、类。类宜用于强度等级大于C60的混凝土；类宜用于强度等级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。第17页/共207页为了节约水泥，并使混凝土结构达到较高密实度，选择骨料时，应尽可能选用总表面积较小、空隙率较小的骨料。砂子的总表面积与粗细程度有关，空隙率则与颗粒级配有关。5.1

7、.2.1 砂的粗细程度及颗粒级配第18页/共207页(1)砂的粗细程度砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合在一起的总体粗细程度。对于数量相同的砂，粗砂和中砂的总表面积较小，而细砂的总表面积较大。第19页/共207页砂的粗细程度 水泥浆是通过骨料颗粒表面来实现有效粘结的，骨料的总表面积越小，水泥越节约。一般 粗砂的比表面积小，其包裹砂表面所需的水泥浆少，用水泥量省。所以混凝土用砂颗粒的总表面积要小，即砂尽可能粗。但是，砂过粗易使混凝土产生分层、离析和泌水。拌制混凝土一般宜用中砂。第20页/共207页(2)颗粒级配砂的颗粒级配是指粒径不同的砂粒互相搭配的情况。同样粒径的砂空隙率最大，若大颗粒间空隙由

8、中颗粒填充，空隙率会减小，若再填充以小颗粒，空隙率更小。如图5.2所示。第21页/共207页图5.2 骨料颗粒级配示意图(a)单一粒径；(b)两种粒径；(c)多种粒径 第22页/共207页 在混凝土中，当砂颗粒间大小搭配合理，达到逐级填充，颗粒级配良好，空隙率减小时，不仅用来填空的浆料少，多余的浆料可形成较厚的包裹层，有利于水泥的润滑与胶结作用，而且可得到较高的密实度，从而使混凝土的强度和耐久性得以加强。第23页/共207页(3)砂的粗细程度与颗粒级配的评定砂的粗细程度和颗粒级配，常用筛分析方法进行评定。称取试样500g，将试样倒入套筛(附筛底)上进行筛分，然后称取各筛上的筛余量，计算各筛的分

9、计筛余百分率a1、a2、a3、a4、a5、a6及累计筛余百分率A1、A2、A3、A4、A5、A6，其计算关系如表5.1。第24页/共207页表5.1 累计筛余率与分计筛余率计算关系 1 米(m)=1 000 毫米(mm)1 毫米(mm)=1 000 微米(m 筛孔尺寸筛余量(g)分计筛余百分率(%)累计筛余百分率(%)4.75mmm1a1=(m1/500)100%A1=a12.36mmm2a2=(m2/500)100%A2=a1+a21.18mmm3a3=(m3/500)100%A3=a1+a2+a3600m m4a4=(m4/500)100%A4=a1+a2+a3+a4300mm5a5=(m

10、5/500)100%A5=a1+a2+a3+a4+a5150mm6a6=(m6/500)100%A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6第25页/共207页砂的粗细程度用细度模数Mx表示，其计算式如下：也可以表示如下：第26页/共207页 建筑用砂按细度模数分为粗、中、细三种规格，其细度模数Mx分别为：粗砂：3.73.1；中砂：3.02.3；细砂：2.21.6；特细砂：1.50.7。第27页/共207页 对细度模数3.71.6的普通混凝土用砂，根据600m孔径筛（控制粒级）累计筛余百分率划分为、三个级配区。（见后图）孔径筛 累计筛余百分率 级配区4.75mm 010 、区600m 85 71

11、区 7041 区 4016 区第28页/共207页砂的颗粒级配用级配区表示，以级配区或级配曲线判定砂级配的合格性。对细度模数为3.7 1.6的建筑用砂，根据600m筛(控制粒径)的累计筛余百分率分成3个级配区，见表5.2。第29页/共207页表5.2 建筑用砂的颗粒级配(GB/T 146842001)筛孔尺寸1区2区3区累计筛余百分率(%)9.50mm0004.75mm100 100 100 2.36mm3552501501.18mm65355010250600m 857170414016300m958092708555150m100901009010090第30页/共207页判断砂级配合格和

12、依据：4.75mm 010600m 1685 以上两项必须满足要求，允许其它档略有超出，但超出总量应小于5%颗粒级配如不满足要求，可通过下面方法改善：人工掺配或过筛。为了更直观地反映砂的颗粒级配，以累计筛余百分率为纵坐标，筛孔尺寸为横坐标，根据表5.2的数值可以画出砂子3个级配区的级配曲线，如图5.3所示。第31页/共207页图5.3 砂的级配曲线 第32页/共207页【例题】用500g烘干砂进行筛分试验，其结果如表5.3所示。试分析该砂的粗细程度与颗粒级配。【解】计算细度模数Mx 评定结果：将累计筛余百分率与表5.2作对照，或绘出级配曲线，此砂处于2区，级配良好；细度模数为2.66，属中砂。

13、第33页/共207页筛孔尺寸筛余量(g)分计筛余百分率(%)累计筛余百分率(%)4.75mm27.55.55.52.36mm428.413.91.18mm479.423.3600m 191.538.361.6300m102.520.582.1150m8216.498.5 150m7.51.5100表5.3 砂样筛分结果 第34页/共207页含泥量是指天然砂中粒径小于75m的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒径小于75m的颗粒含量；泥块含量是指砂中原粒径大于1.18mm，经水浸洗、手捏后小于600m的颗粒含量。5.1.2.2砂的含泥量、石粉含量和泥块含量第35页/共207页 天然砂的含泥量应符合表

14、5.4的规定。人工砂的石粉含量应符合表5.5的规定。砂中泥块含量应符合表5.4和表5.5的规定。第36页/共207页表5.4 天然砂的含泥量和泥块含量(GB/T 146842001)混凝土强度等级 指标类C60类C55C30类 C25 含泥量（按质量计）（%）1.0 3.0 5.0泥块含量（按质量计）（%）0.5 1.0 2.0第37页/共207页表5.5 人工砂的石粉含量和泥块含量(GB/T 146842001)混凝土强度等级指标C60C55C30 C251亚甲蓝试验 MB值1.40或合格 石粉含量(按质量计)(%)5.0 7.0 10.02泥块含量(按质量计)(%)0.5 1.0 2.03

15、MB值1.40或不合格 石粉含量(按质量计)(%)2.0 3.0 5.04泥块含量(按质量计)(%)0.5 1.0 2.0第38页/共207页国家标准规定砂中不应混有草根、树叶、塑料、煤块、炉渣等杂物，砂中如含有云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐等，其含量应符合表5.6的规定。5.1.2.3砂的有害物质含量第39页/共207页项目 指标类类类 云母(按质量计)(%，小于）1.02.02.0轻物质(按质量计)(%，小于）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(以氯离子质量计)(%，小于)0.010.020.06表5.6

16、砂中有害物质含量（GB/T 146842001）第40页/共207页砂的坚固性是指砂在自然风化和其他外界物理、化学因素作用下，抵抗破裂的能力。天然砂采用硫酸钠溶液法进行试验，砂样经5次循环后其质量损失应符合表5.7的规定。人工砂采用压碎指标法进行试验，压碎指标值应符合表5.8的规定。5.1.2.4 坚固性第41页/共207页表5.7天然砂坚固性指标(GB/T 146842001)项目 指标类类类 质量损失（%，小于）8810表5.8人工砂压碎指标(GB/T 146842001)项目 指标类类类 单级最大压碎指标(%，小于)202530第42页/共207页砂的表观密度、堆积密度、空隙率应符合如下

17、规定：表观密度大于2500kg/m3，松散堆积密度大于1350kg/m3，空隙率小于47%。5.1.2.5砂的表观密度、堆积密度、空隙率第43页/共207页碱骨料反应：是指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱，与骨料中碱活性矿物，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。经碱-骨料反应试验后，由砂制备的试件无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定的试验龄期膨胀率应小于0.10%。5.1.2.6砂的碱-骨料反应第44页/共207页碱-骨料反应的三种类型：碱-硅酸反应；碱-硅酸盐反应；碱-碳酸盐反应；碱集料反应的三个条件：碱：混凝土中的碱含量应小于3kg/m3;活性骨料；水。第45页/共2

18、07页普通混凝土常用的粗骨料分卵石和碎石两类。卵石是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的，粒径大于4.75mm的岩石颗粒。按其产源不同可分为河卵石、海卵石、山卵石等。碎石是天然岩石或卵石经机械破碎、筛分制成的，粒径大于4.75mm的岩石颗粒。5.1.3 粗骨料石子第46页/共207页卵石、碎石按技术要求分为、类。类宜用于强度等级大于C60的混凝土；类宜用于强度等级C30C55及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；类宜用于强度等级小于C25混凝土。第47页/共207页(1)最大粒径Dmax粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。粗骨料的最大粒径增大，则其总表面积相应减小，包裹粗骨料所需的水泥浆量就

19、减少，可节约水泥；或者在一定和易性和水泥用量条件下，能减少用水量而提高混凝土强度。5.1.3.1 最大粒径和颗粒级配第48页/共207页 使用最大粒径较大的石子拌制混凝土，由于石子的总表面积较小，水泥浆包裹层较厚，有利于润滑和粘结。因此，在允许条件下，石子的最大粒径宜选大一些。但由于构件尺寸和钢筋疏密程度所限，又不能选得太大。第49页/共207页 混凝土用的粗骨料，混凝土结构工程施工质量验收规范(GB502042002)中规定：其最大颗粒粒径不得超过构件截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小净间距的3/4。对混凝土实心板，骨料的最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm，为了保证混凝土

20、浇筑的通畅，骨料的最大粒径应不超过钢筋最小间距和保护层厚度的34，后者同时也是为了保证混凝土保护层抗渗性的需要。第50页/共207页铁路混凝土与砌体工程施工规范(TB102102001)中规定：混凝土用的粗骨料应采用坚硬耐久的碎石、卵石或两者的混合物，其最大粒径不得大于板厚的12或结构截面最小尺寸的14，也不得大于钢筋最小净距的34，且不大于l00mm。第51页/共207页(2)颗粒级配良好的粗骨料，对提高混凝土强度、耐久性，节约水泥是极为有利的。粗骨料的颗粒级配分连续粒级和单粒粒级。粗骨料颗粒级配好坏的判定也是通过筛分析法进行的。据国家标准，建筑用卵石、碎石的颗粒级配应符合表5.9的规定。第

21、52页/共207页表5.9建筑用卵石、碎石的颗粒级配(GB/T 146852001)第53页/共207页连续粒级和单粒级 石子的颗粒级配可分为连续粒级和单粒级。连续粒级是石子粒级呈连续性，即颗粒由小到大，每级石子占一定比例。用连续粒级的骨料配制的混凝土混合料，和易性较好，不易发生离析现象。连续粒级是工程上最常用的级配。单粒级的粒径大小差别小,一般不单独使用.第54页/共207页粗骨料中含泥量是指粒径小于75m的颗粒含量；泥块含量是指原粒径大于4.75mm，经水浸洗、手捏后小于2.36mm的颗粒含量。粗骨料中含泥量和泥块含量应符合表5.10的规定。5.1.3.2粗骨料的含泥量和泥块含量第55页/

22、共207页表5.10粗骨料的含泥量和泥块含量(GB/T 146852001)项目 指标类类类 含泥量（按质量计）（%）0.5 1.0 2.0泥块含量（按质量计）（%）0.2 0.5 0.7第56页/共207页卵石和碎石颗粒的长度大于该颗粒所属相应粒级的平均粒径2.4倍者为针状颗粒；厚度小于平均粒径0.4倍者为片状颗粒(平均粒径指该粒级上、下限粒径的平均值)。针片状颗粒易折断，且会增大骨料的空隙率和总表面积，使混凝土拌合物的和易性、强度、耐久性降低。其含量应符合表5.11的规定。5.1.3.3粗骨料的针片状颗粒含量第57页/共207页表5.11粗骨料的针片状颗粒含量(GB/T 146852001

23、)项目 指标类类类 针、片状颗粒(按质量计)(%，小于)51525第58页/共207页卵石和碎石中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物。卵石和碎石中如含有有机物、硫化物及硫酸盐，其含量应符合表5.12的规定。5.1.3.4卵石和碎石中的有害物质第59页/共207页项目 指标类类类 有机物（比色法:颜色应不深于标准色）合格合格合格硫化物及硫酸盐(SO3质量计)（%）0.51.01.0表5.12卵石和碎石中有害物质含量(GB/T 146852001)第60页/共207页(1)岩石抗压强度岩石抗压强度是将母岩制成50mm50mm50mm的立方体试件或50mm50mm的圆柱体试件，测得的其

24、在饱和水状态下的抗压强度值。国家标准规定，岩石抗压强度：火成岩应不小于80MPa，变质岩应不小于60MPa，水成岩应不小于30MPa。5.1.3.6卵石和碎石的强度第61页/共207页(2)压碎指标 压碎指标表示石子抵抗压碎的能力，以间接地推测其相应的强度，其值越小，说明强度越高。碎石和卵石的压碎指标应符合表5.13的规定。第62页/共207页项目 指标类类类 碎石压碎指标（%，小于）102030卵石压碎指标（%，小于）121616表5.13压碎指标(GB/T 146852001)第63页/共207页坚固性是指卵石、碎石在自然风化和其他外界物理化学因素作用下抵抗破裂的能力。采用硫酸钠溶液法进行

25、试验，卵石和碎石经5次循环后，其质量损失应符合表5.14的规定。5.1.3.5卵石和碎石的坚固性第64页/共207页表5.14卵石和碎石的坚固性指标(GB/T 146852001)项目 指标类类类 质量损失(%，小于)5812第65页/共207页碎石和卵石的表观密度、堆积密度、空隙率应符合如下规定：表观密度大于2500kg/m3，松散堆积密度大于1350kg/m3，空隙率小于47%。5.1.3.7碎石和卵石的表观密度、堆积密度、空隙率第66页/共207页 碱骨料反应容易引起混凝土开裂破坏，必须进行专门的检验，在确认对混凝土质量无害时方可使用.混凝土中的碱含量应小于3kg/m3 当认定碎石和卵石

26、中的碱含量有潜在危害时，不宜使用;必须使用时，应采用低碱水泥(含碱量小于0.6)，或采用能抑制碱一骨料反应的掺合料，并不得使用含钠钾离子的外加剂。粗骨料中严禁混入煅烧过的白云石或石灰石块。5.1.3.8碎石和卵石中的碱含量要求第67页/共207页 经碱-骨料反应试验后，由卵石、碎石制备的试件应无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定的试验龄期的膨胀率应小于0.10%。第68页/共207页对混凝土用水的质量要求：不得影响混凝土的和易性及凝结；不得有损于混凝土强度的发展；不得降低混凝土的耐久性，以免加快钢筋锈蚀及导致预应力钢筋脆断；不得污染混凝土表面。混凝土拌和用水标准(JGJ 631989)对混凝土

27、用水提出了具体的质量要求。5.1.4 混凝土用水第69页/共207页5.2 混凝土的主要技术性质混凝土的性质包括混凝土拌合物的和易性，混凝土强度、变形及耐久性等。混凝土各组成材料按一定比例搅拌后尚未凝结硬化的材料称为混凝土拌合物。第70页/共207页5.2.1.1 和易性概念和易性又称工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工条件下，便于各种施工工序的操作，以保证获得均匀密实的混凝土的性能。和易性是一项综合技术指标，包括流动性(稠度)、粘聚性和保水性三个主要方面。5.2.1 混凝土拌合物的和易性第71页/共207页(1)流动性是指拌合物在自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并均匀密实地填充整个模型的

28、性能。流动性好的混凝土拌合物操作方便、易于捣实和成型。第72页/共207页(2)粘聚性是指拌合物在施工过程中，各组成材料互相之间有一定的粘聚力，不出现分层离析，保持整体均匀的性能。(3)保水性是指拌合物保持水分，不致产生严重泌水的性质。第73页/共207页混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性三者既互相联系，又互相矛盾。施工时应兼顾三者，使拌合物既满足要求的流动性，又保证良好的粘聚性和保水性。第74页/共207页普通混凝土拌合物性能试验方法(GB/T 500802002)规定采用坍落度及坍落扩展度试验和维勃稠度试验进行评定。(1)坍落度及坍落扩展度试验 将混凝土拌合物分3次按规定方法装入坍落度筒

29、内，刮平表面后，垂直向上提起坍落度筒。拌合物因自重而坍落，测量坍落的值(mm)，即为该拌合物的坍落度(如图5.4)。5.2.1.2 和易性测定第75页/共207页图5.4 坍落度测定 第76页/共207页项目三：混凝土及砂浆第77页/共207页根据坍落度大小，可将混凝土拌合物分成4级，见表5.15。混凝土拌合物的坍落度应在一个适宜的范围内。其值可根据工程结构种类、钢筋疏密程度及振捣方法按表5.16选用。第78页/共207页表5.15 混凝土拌合物按坍落度分级 级别名称坍落度(mm)允许偏差(mm)T1T2T3T4 低塑性混凝土塑性混凝土流动性混凝土大流动性混凝土 104050901001501

30、60 10203030第79页/共207页表5.16 混凝土浇筑时的坍落度 选择项次结构种类坍落度(mm)1基础或地面等的垫层、无筋的厚大结构(挡土墙、基础或厚大的块体等)或配筋稀疏的结构 10302板、梁和大型及中型截面的柱子等30503配筋密列的结构(薄壁、斗仓、筒仓、细柱等)50704配筋特密的结构7090第80页/共207页混凝土坍落度（TB102102001）结构类型坍落度（mm）无配筋或配筋稀疏的混凝土结构(基础、墩台、隧道衬砌、挡土墙等)3050普通配筋率的钢筋混凝土结构(板、梁、柱等)5070配筋较密的钢筋混凝土结构(墙、梁、柱等)7090配筋特密不便捣实的钢筋混凝土结构 10

31、0140第81页/共207页(2)维勃稠度试验 对于干硬性混凝土，和易性测定常采用维勃稠度试验。维勃稠度试验：将维勃稠度测定仪(见图5.5)的透明圆盘转至试体 当振动至所用的时间(以秒计)称为该混凝土拌合物的维勃稠度。第82页/共207页图5.5 维勃稠度仪 第83页/共207页维勃稠度法 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。第84页/共207页 维勃稠度值越大，说明混凝土拌合物越干硬。混凝土拌合物根据维勃稠度大小分为4级，见表5.15。第85页/共207页级别名称坍落度(mm)允许偏差(mm)V0V

32、1V2V3 低塑性混凝土塑性混凝土流动性混凝土大流动性混凝土 3131212011105 6643表5.15混凝土按维勃稠度的分级 第86页/共207页(1)水泥浆的数量对混凝土和易性的影响在水灰比不变的条件下，增加混凝土单位体积中的水泥浆数量，能使骨料周围有足够的水泥浆包裹，改善骨料之间的润滑性能，从而使混凝土拌合物的流动性提高。但水泥浆数量不宜过多，否则会出现流浆现象，粘聚性变差，浪费水泥，同时影响混凝土强度。5.2.1.3 影响混凝土和易性的主要因素第87页/共207页(2)水泥浆稠度对混凝土和易性的影响水泥浆的稠度主要取决于水灰比(1m3混凝土中水与水泥用量的比值)大小。水灰比过大，水

33、泥浆太稀，产生严重离析及泌水现象；水灰比过小，因流动性差而难于施工，通常水灰比在0.400.75之间，并尽量选用小的水灰比。第88页/共207页(3)砂率(S)对混凝土和易性的影响砂率是指混凝土内砂的质量占砂、石总量的百分比。ms-砂的质量(kg);mg砂石子的质量(kg)第89页/共207页 选择砂率应该是在用水量及水泥用量一定的条件下，使混凝土拌合物获得最大的流动性，并保持良好的粘聚性和保水性；或在保证良好和易性的同时,水泥用量最少。此时的砂率值称为合理砂率(如图5.6、图5.7)。合理砂率一般通过试验确定，在不具备试验的条件下，可参考表5.18选取。第90页/共207页图5.6 砂率与坍

34、落度关系(水及水泥用量不变)第91页/共207页图5.7 砂率与水泥用量关系(坍落度不变)第92页/共207页表5.18 混凝土砂率(%)水灰比(W/C)卵石最大粒径(mm)碎石最大粒径(mm)1020401020400.400.500.600.70 2632303533383641 2531293432373540 2430283331363439 3035333836413944 2934323735403843 2732303533383641第93页/共207页(4)原材料的性质对混凝土和易性的影响水泥品种：在其他条件相同时，硅酸盐水泥和普通水泥较矿渣水泥拌制的混凝土拌合物的和易性好。

35、骨料：如其他条件相同，卵石混凝土比碎石混凝土流动性大，级配好的比级配差的流动性大。第94页/共207页(5)其他因素对混凝土和易性的影响外加剂：拌制混凝土时，掺入少量外加剂，有利于改善和易性；温度：混凝土拌合物的流动性随温度的升高而降低。时间：随着时间的延长，拌和后的混凝土坍落度逐渐减小。第95页/共207页5.2.2.1 混凝土立方体抗压强度普通混凝土力学性能试验方法(GB/T 500812002)规定：标准立方体试件为：150mm150mm150 mm。(在特殊情况下，可采用150mm300mm的圆柱体标准试件)。在标准养护条件(温度202，相对湿度95%以上)下或在温度为202的不流动的

36、Ca(OH)2饱和溶液中养护到28d，所测得的抗压强度值为混凝土立方体抗压强度，以fcc表示。5.2.2 混凝土强度第96页/共207页当采用非标准尺寸的试件时，应换算成标准试件的强度。换算方法是将所测得的强度乘以相应的换算系数(见表5.19)。第97页/共207页表5.19 强度换算系数(GB/T 500812002)试件尺寸(mm)骨料最大粒径(mm)强度换算系数 100100100150150150200200200 31.54063 0.9511.05第98页/共207页 混凝土强度等级采用符号C与立方体抗压强度标准值表示。普通混凝土通常划分为C15、C20、C25、C30、C35、C

37、40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等14个强度等级(C60以上的混凝土称为高强混凝土)。例：C50表示混凝土立方体抗压强度25MPa的保证率为95%。即混凝土的立方体抗压强度标准值为25MPa第99页/共207页普通混凝土力学性能试验方法(GB/T 500812002)规定，采用150mm150mm300mm的棱柱体作为标准试件，测得的抗压强度为轴心抗压强度fcp。5.2.2.2 混凝土轴心抗压强度第100页/共207页 混凝土的轴心抗压强度fcp与立方体抗压强度fcu之间具有一定的关系，通过大量试验表明：在立方体抗压强度fcc为1055MPa的范围内，fcp

38、=(0.70.8)fcc。第101页/共207页混凝土强度主要取决于水泥石强度及其与骨料表面的粘结强度，而水泥石强度及其与骨料的粘结强度又与水泥强度等级、水灰比及骨料的性质有密切关系。同时，龄期及养护条件等因素对混凝土强度也有较大影响。5.2.2.3 影响混凝土强度的主要因素第102页/共207页(1)水泥强度等级和水灰比对混凝土强度的影响1）配合比相同时，水泥强度等级越高，混凝土强度也越大；2)在一定范围内，水灰比越小，混凝土强度越高。试验证明，混凝土强度与水灰比呈曲线关系，而与灰水比呈直线关系(见P80图5.10)。第103页/共207页图5.10 混凝土强度与水灰比及灰水比关系(a)强度

39、与水灰比关系；(b)强度与灰水比关系 第104页/共207页混凝土强度的保罗米计算公式是：第105页/共207页fcu砼的抗压强度（MP）fce水泥的实际强度（MP）.fce 可取实际测定的水泥强度，fce如未测定，可取fce=c fce.g，水泥强度富余系数c一般取 1.13，fce.kg水泥的强度等级值 a、b回归系数，由经验求得。一般 碎石a=0.46 b=0.07 卵石a=0.48 b=0.33 C/W灰水比 C1M3砼中水泥用量（kg）W1M3砼中水用量（kg）公式适用范围：流动性砼和低流动性砼,不适用于干硬性砼。第106页/共207页(2)粗骨料的颗粒形状和表面特征对混凝土强度的影

40、响粗骨料对混凝土强度的影响主要表现在颗粒形状和表面特征上。当粗骨料中含有大量针片状颗粒及风化的岩石时，会降低混凝土强度。碎石表面粗糙、多棱角，与水泥石粘结力较强，而卵石表面光滑，与水泥石粘结力较弱。因此，水泥强度等级和水灰比相同时，碎石混凝土强度比卵石混凝土的高些。第107页/共207页(3)养护条件对混凝土强度的影响试验表明，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。混凝土强度温度对混凝土强度的影响见P81图5.11。与保持潮湿日期的关系见P82图5.12，。第

41、108页/共207页图5.12 混凝土强度与保持潮湿时间的关系 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 第109页/共207页图5.11温度、龄期对混凝土强度影响参考曲线 第110页/共207页(4)龄期对混凝土强度的影响混凝土在正常养护条件下，其强度随龄期增长而提高。在最初37d内，强度增长较快，28d后强度增长缓慢(见图5.10)。混凝土强度的发展大致与龄期的对数成正比关系：第111页/共207页(5)试验条件对混凝土强度的影响 试件尺寸：相同的混凝土，试件尺寸越小测得的强度越高。试件形状：当试件受压面积(aa)相同，而高度(h)不同时，高宽比(h

42、/a)越大，抗压强度越小。见图5.14表面状态：越粗糙，在压力机上压出的强度越高。加荷速度：加荷速度越快，测得的强度值越大。一般加荷速度采用0.30.8mp/s 第112页/共207页图5.14混凝土试件的破坏状态(a)立方体试件；(b)棱柱体试件；(c)试件破坏后的棱锥体；(d)不受承压板约束时试件的破坏情况 第113页/共207页(1)采用高强度等级水泥(2)采用干硬性混凝土(3)采用蒸汽或蒸压养护(4)采用机械搅拌和振捣 图5.15(5)掺入减水剂或早强剂 5.2.2.4 提高混凝土强度的措施第114页/共207页图5.15捣实方法对混凝土强度的影响 第115页/共207页5.2.3.1

43、 非荷载作用下的变形非荷载作用下的变形有化学收缩、干湿变形及温度变形等。(1)化学收缩是指由于水泥水化生成物的体积比反应前物质的总体积小，致使混凝土产生收缩。水泥用量过多，在混凝土的内部易产生化学收缩而引起微细裂缝。5.2.3 混凝土变形第116页/共207页(2)干湿变形即混凝土干燥、潮湿引起的尺寸变化。其中湿胀变形量很小，一般无破坏性，但干缩对混凝土危害较大，应尽量减小。第117页/共207页(3)温度变形即混凝土热胀冷缩的性能。由于水泥水化放出热量，因此，温度变形对大体积混凝土工程极为不利，容易引起内外膨胀不均而导致混凝土开裂。第118页/共207页荷载作用下的变形主要是徐变，所谓徐变是

44、指在长期不变的荷载作用下，随时间而增长的变形。P89图5.16表示混凝土徐变的曲线。混凝土徐变大小与许多因素有关。如水灰比、养护条件、水泥用量等均对徐变有影响。徐变的产生，有利也有弊：徐变可消除或减少钢筋混凝土内的应力集中，并可消除或减少大体积混凝土内由于温度变形所产生的破坏应力。但对预应力钢筋混凝土不利，使其预应力值受损。5.2.3.2 载荷作用下的变形第119页/共207页图5.16 混凝土徐变曲线 第120页/共207页5.2.4.1 混凝土耐久性概念混凝土耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观完整性的能力。包括混凝土的抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力

45、等等。5.2.4 混凝土耐久性第121页/共207页(1)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。F100 表示最大冻融循环的次数为100次。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。第122页/共207页(2)抗渗性是指混凝土抵抗水、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。其数值表示所能抵抗的最大水压

46、强的10倍。如P10表示所能抵抗的最大水压强为1MPa。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增强混凝土的密实度。第123页/共207页（3）抗碳化能力混凝土的碳化,是空气中的CO2与水泥的水化产物Ca(OH)2反应，生成碳酸钙和水，使混凝土内部碱度降低，从而对钢筋的保护作用下降，使钢筋容易锈蚀。碳化还会产生收缩，使混凝土表面产生微细裂缝。第124页/共207页(4)抗侵蚀性 腐蚀的类型通常有淡水腐蚀、硫酸盐腐蚀、溶解性化学腐蚀、强碱腐蚀等，其腐蚀机理详见第4.1节。混凝土的抗侵蚀性与密实度有关，同时，水泥品种、混凝土内部孔隙特征对抗腐蚀性也有较大影响。第125页/共

47、207页(1)根据工程所处环境及要求，合理选择水泥品种。(2)控制水灰比及保证足够的水泥用量(P86表5.19)(3)改善粗细骨料的颗粒级配。5.2.4.2 提高混凝土耐久性措施第126页/共207页表5.19混凝土的最大水灰比和最小水泥用量(JGJ 552000)第127页/共207页(4)掺加外加剂，以改善抗冻、抗渗性能。(5)加强浇捣和养护，以提高混凝土强度及密实度，避免出现裂缝、蜂窝等现象。(6)采用浸渍处理或用有机材料作防护涂层。5.2.4.2 提高混凝土耐久性措施第128页/共207页5.3 混凝土外加剂国家标准GB 807587中按外加剂的主要功能将混凝土外加剂分为4类：(1)改

48、善混凝土拌合物流变性能的外加剂，其中包括各种减水剂、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，其中包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。5.3.1 外加剂的分类第129页/共207页(3)改善混凝土耐久性的外加剂，其中包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。(4)改善混凝土其他性能的外加剂，其中包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。第130页/共207页5.3.2.1 减水剂减水剂是指能保持混凝土的和易性不变，而显著减少其拌和用水量的外加剂。(1)减水剂的减水作用水泥加水拌和后，水泥颗粒间会相互吸引，形成许多絮状物图5.14(a)。当加入减水剂后，减水剂能拆散这些絮状结构，把

49、包裹的游离水释放出来图5.14(b)。5.3.2 常用的外加剂第131页/共207页图5.14 水泥浆结构 1水泥颗粒；2游离水(a)未掺减水剂时的水泥浆体中絮状结构；(b)掺减水剂的水泥浆结构 第132页/共207页(2)使用减水剂的技术经济效果在保持和易性不变，也不减少水泥用量时，可减少拌和水量5%25%或更多。在保持原配合比不变的情况下，可使拌合物的坍落度大幅度提高(可增大100200mm)。若保持强度及和易性不变，可节省水泥10%20%。提高混凝土的抗冻性、抗渗性，使混凝土的耐久性得到提高。第133页/共207页(3)常用的减水剂 目前，减水剂主要有木质素系、萘系、树脂系、糖蜜系和腐殖

50、酸等几类，各类可按主要功能分为普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂等几种。现将常用品种简要介绍如下：木质素系减水剂 萘系减水剂 第134页/共207页加速混凝土早期强度发展的外加剂称为早强剂。这类外加剂能加速水泥的水化过程，提高混凝土的早期强度并对后期强度无显著影响。目前常用的早强剂有氯盐、硫酸盐、三乙醇胺三大类及以它们为基础的复合早强剂。5.3.2.2 早强剂第135页/共207页在搅拌混凝土的过程中，能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂称为引气剂。引气剂可在混凝土拌合物中引入直径为0.051.25mm的气泡，能改善混凝土的和易性，提高混凝土的抗冻性、抗渗性