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1、4-2 二、硬化混凝土的性能,一、强度 1、混凝土受力变形及破坏过程,2、砼标准立方体抗压强度与强度等级 标准立方体抗压强度 意义：质量检测和等级划分 强度等级,标准尺寸：150150150mm,具有95%保证率的立方体抗压强度,按28d标准立方体抗压强度划分: C7.5、C10、C20C80等十六个等级,标准养护,边长10cm 实测强度0.95 15cm 1 20cm 1.05,尺寸效应：,高宽比：高宽比大，强度小。表面状态：表面光滑，强度小。加荷速度：加荷速度快，强度大。,3、轴心抗压强度(棱柱体抗压强度) 特点： 换算：,更好地反映砼的实际受压情况,4、抗拉和抗折强度 拉压比 1/101
2、/20； 抗压强度越高， 拉压比越小。,抗拉强度抗裂性 抗折强度fcf道路水泥混凝土性能指标抗拉强度测定方法：轴向抗拉、劈裂抗拉 抗折强度测定：三分点抗（弯）折实验,5、强度影响因素 水泥标号、水灰比 水泥标号混凝土强度 水灰比混凝土强度 保罗米公式：,-,=,B,w,c,f,A,f,ce,cu,集料性质 施工 温湿度湿度：温度：,充分水泥水化顺利进行不足水泥水化迟缓干燥水泥水化反应停止,高 砼早期强度高， 但后期强度并不高。,龄期 最初7天内，强度增长较快； 28天以后，强度增长较慢。 荷载持续时间,二、变形荷载变形：由于荷载作用导致的变相变形。非荷载变形：无荷载作用下产生的变形。80%的建
3、筑物裂缝与混凝土的非荷载变形有关。,非荷载变形,1、化学收缩不可逆 原因：水泥+水水化物 体积减小 主要在早期(40d内)，以后逐渐稳定。 危害：产生微裂纹，一般无危害。 影响因素：水泥标号 水泥细度 水泥用量,2、湿胀干缩不能完全恢复,收缩值： 原因： 危害：影响因素：,水泥品种、细度、用量单位用水量、水灰比集料弹性模量养护,0.150.2mm/m,CSH凝胶体和毛细管失水、吸水,湿胀无危害，干缩引起开裂,干燥收缩是当前混凝土开裂的重要原因。,3、温度变形热胀冷缩 膨胀值： 危害： 防止措施：,大体积砼、水化热、内外温差开裂,低热水泥减少水泥用量人工降温设置温度钢筋,0.01mm/m,大体积
4、混凝土内部温度变化情况：,4、碳化收缩 概念：Ca(OH)2+CO2CaCO3，导致收缩。 影响：不利降低碱度、强度，产生裂缝，钢筋锈蚀。 有利提高混凝土的密实度。 防止措施： 提高混凝土的密实度 加强养护 加保护层,5、水泥体积安定性不良6、碱骨料反应 概念 ： 危害：隐蔽性强，导致混凝土开裂。 防止措施：低碱水泥、外加剂、矿物掺合料7、不均匀沉降思考：某道路未投入使用，混凝土即产生开裂， 可能有哪些原因导致，如何防止？,1、混凝土受力变形,荷载变形,2、弹塑性变形 短期荷载变形 弹性模量,假塑性原因界面裂缝扩展,Eagg、EcemEcon EaggEconEcem砼E值：1.751043.
5、60104 MPa (C10 C60) E值对结构用砼意义重大。,3、混凝土徐变长期荷载变形,概念： 规律： 数值： 原因： 利： 弊：,最初数月内增长较快延续数年才趋于稳定,0.31.5mm/m,水泥凝胶内部结构的改变 水分的迁移,趋于消除应力集中,使钢筋预应力降低,长期荷载作用下，不断增大的变形。,三、混凝土耐久性 造成砼劣化的原因：机械、物理、化学、生物,物理、机械,1、抗渗性 重要性： 抗渗等级：抗渗砼定义： 决定因素： 影响因素：,抗冻性、抗侵蚀性、钢锈等,P4、P6、P8、P10、P12(0.41.2MPa),P6,孔隙率、孔径分布、连通性,配合比、最大粒径、捣实程度养护和龄期、外
6、加剂,2、抗冻性,抗冻等级： 抗冻砼定义： 决定因素： 改善措施：,F50,孔隙率、孔结构、孔隙充水程度、砼强度、温度下降程度,高密实度 少量引气, F10、F15、F25、F50、F100、F200、F300,3、抗侵蚀性影响因素：,水泥品种、砼密实度、孔连通性,4、碳化碳化程度： 危害：影响因素：,由表及里的中性化深度,mm,碱度钢筋锈蚀收缩开裂,水泥品种、水泥用量、混合材掺量砼密实度、相对湿度、CO2浓度,5、碱集料反应 作用机理 必要条件 抑制措施,a-SiO22mNaONmNaOSiO2nH2O (吸水膨胀),水泥含碱过量集料一定数量含a-SiO2水分存在,非活性集料低碱水泥(Na2
7、O当量0.6%)掺a-SiO2细粉,4-3 混凝土外加剂和矿物掺合料, 改善砼拌合物流变性减水剂、泵送剂 调节砼凝结硬化性能缓凝剂、早强剂 改善混凝土的耐久性引气剂、阻锈剂 提供混凝土特殊性能膨胀剂、防水剂 按成分：无机、有机、复合,一、混凝土外加剂1 定义：拌制混凝土时加入的掺量小于5%的材料。2 分类 按作用：,3、常用外加剂（1）减水剂 Water reducer 定义：保持坍落度不变时，可减少混凝土拌和用水量的外加剂。 主要成份表面活性剂,作用机理：吸附分散作用、润湿润滑作用,技术经济效果： 不减水、不减水泥，水灰比不变， 减水，不减水泥， 减水，减水泥,强度不变，坍落度,坍落度不变，
8、w/c，强度,坍落度不变，w/c不变，强度不变 节约水泥,常用减水剂,注意事项减水率：普通减水剂、高效减水剂是否伴有缓凝、引气、早强等作用与水泥的适应性对钢筋的锈蚀作用 适宜掺量,木质素系（M剂） 成分：木质素磺酸盐 品种：木钙、木钠、木镁 性能：减水率10%，普通减水剂 28d强度增长 1015%; 节约水泥 810%; 提高坍落度 约100mm 引气、缓凝 掺量：0.20.3%(水泥质量) 应用：各种混凝土，适合大体积混凝土、夏季施工 不宜冬季施工，蒸汽养护（思考原因）,萘系减水剂 成分：萘磺酸盐甲醛缩合物 品种：NNO，NF，FDN，UNF，SN-2，JN 性能：减水率 1520%，高效
9、减水剂 节约水泥 20%; 强度增加(28d) 20% 不引气、不缓凝 掺量：0.21.0% 应用: 各种混凝土工程，早强和高强混凝土、蒸养混凝土、泵送的高流态自密混凝土。,水溶性树脂系成分：磺化三聚氰胺甲醛树脂品种：SM性能: 减水2027%，高效减水剂 强度增加(28d) 3060% 节约水泥 25% 坍落度提高 约150mm 不引气、不缓凝掺量：0.51%应用：适用于蒸养混凝土、高强混凝土、早强混凝土及流态混凝土。,（2）引气剂air entraining agent定义：能在砼拌合物中产生一定量均匀分布、稳定、微细、独立气泡的外加剂,品种：松香热聚物性能：在混凝土引入封闭气泡，改善混凝
10、土抗冻、抗渗、抗蚀性。（孔隙特征的影响） 可能导致混凝土强度下降。（孔隙率的影响） 改善混凝土和易性。（气泡滚珠润滑作用）掺量：0.050.15%应用：抗冻、抗渗、耐腐蚀混凝土趋势：引气型减水剂代替，因为其具有减水、引气、强度提高、节约水泥的特点。,（3）早强剂定义：加速混凝土早期强度发展的外加剂品种：氯盐类（CaCl2）、硫酸盐类（Na2SO4）、醇胺类（三乙醇胺） 局限：氯盐类可能导致钢筋锈蚀 硫酸钠可能导致碱骨料反应 三乙醇胺可能导致缓凝 掺量：氯盐类（CaCl2）12% 硫酸盐类（Na2SO4）0.52% 醇胺类（三乙醇胺）0.20.3% 应用：早强混凝土工程，冬季施工、蒸 养混凝土,
11、（4）缓凝剂 Set retarder 定义： 应用： 不适用： 品种：,大体积砼、泵送砼夏季施工、滑模施工远距离运输,低温施工、早强砼、蒸养砼,能延缓混凝土凝结时间，并对砼后期强度无不利影响的外加剂,M剂、糖蜜、有机酸、醇胺,4、外加剂的掺加方法先掺法： 外加剂在磨制水泥时加入同掺法： 外加剂与混凝土拌和水同时加入 最常用的方法 后掺法：外加剂在混凝土拌和后加入，包括滞水法和分批加入法,二、矿物掺合料定义：拌制混凝土时加入的掺量大于5%的材料。基本要求： 具有火山灰活性或潜在水硬性。 细度小于水泥。 不明显增加混凝土的拌合水量。品种： 矿渣微粉、粉煤灰、硅粉,矿物掺合料的作用活性效应火山灰反应，提高混凝土的后期强度。微集料效应填充混凝土中的微小空隙。界面效应改善水泥石与骨料的粘结，消除界面过渡区。形态效应玻璃球状态起滚珠润滑作用。矿物掺合料的应用 高性能混凝土、高强混凝土、耐腐蚀混凝土、改善混凝土和易性,
