土木工程材料第六章.ppt

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1、文库专用,1,第6章 混凝土及砂浆,6.1 概述 混凝土是由胶凝材料、骨料、水及其它材料按适当比例配制并经硬化而成的具有所需的形体、强度和耐久性的人造石材。通常使用最普通的是以水泥为胶凝材料的水泥混凝土。,文库专用,2,6.1.1 混凝土的优点和发展,发展方向：集中、工业化生产和管理（商品混凝土）高性能混凝土（高强度、良好的工作、稳定、耐久性）,文库专用,3,6.1.2混凝土分类,1混凝土按照表观密度分类(1)特重混凝土：容重大于2800kgm3，采用重晶石、重的集料制成，具有防御X等射线的性能。(2)普通混凝土 简称混凝土。容重在2000一2800kgm3之间。一般在2400kgm3左右。用

2、于建筑物承重结构材料。(3)轻混凝土 容重小于1950kgm3，可用作结构材料和保温绝热材料。,文库专用,4,2.按用途分类 结构、装饰、防水、道路、防辐射、耐热、大体积、膨胀混凝土等。,3、按强度等级分类（1）普通混凝土 C60以下 60MP（3）超高强混凝土 100MP4、按生产和施工方法分类泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、预拌混凝土、压力灌浆混凝土等。,文库专用,5,6.1.3混凝土的特点优点:(1)占材料用量80以上的砂、石集料资源丰富，易于就地取材。(2)混合料具有可塑性，可以按工程结构要求浇筑成不同形状和尺寸的整体结构或预制构件。(3)匹配性好。与钢筋、钢纤维等，与钢材有基本相

3、同的线膨胀系数，相互粘结牢固，工作整体性强。(4)可调整性强。改变组分品种和数量时可以制得不同物理力学性质的混凝土。(5)节省钢材、木材。(6)强度高，耐久性较好，在一般环境中使用时维护费用低。,文库专用,6,缺点:自重大、比强度小、抗拉强度低、变形能力差、易开裂。,文库专用,7,6.1.4 普通混凝土的组成材料,基本组成材料：水泥、水、天然砂和石子、外加剂和掺合料。水、水泥形成水泥浆包裹在砂粒表面，填充砂粒间的空隙 再形成水泥砂浆包裹住石子，填充石子间空隙砂和石起骨架作用,性质取决于原材料的性质和材料的相对含量,普通混凝土结构示意图,文库专用,8,6.1.5 工程中对混凝土的基本要求,（1）

4、适应的和易性（2）设计的强度（3）适应的耐久性（4）经济合理，降低成本,文库专用,9,6.2.1 水泥,在混凝土中最重要的材料，起胶结作用 应合理正确地选择水泥品种和等级1、水泥品种的选择 根据工程性质特点，所处环境及施工条件合理选用,文库专用,10,2、水泥强度等级的选择高强度等级砼采用高强度等级水泥 水泥强度/混凝土强度=0.91.5低强度等级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而久性要增加水泥用量，也不经济。,文库专用,11,6.2.2 细骨料,细骨料：粒径在150m4

5、.75mm之间的岩石颗粒。技术性能要求：有害杂质含量少 具有良好的颗粒形状 适宜的颗粒级配和细度 表面粗糙，与水泥粘结牢固 性能稳定，坚固耐久,文库专用,12,1.砂的种类及特性 天然砂：自然风化、水流搬运形成。有海砂、山砂、河砂。人工砂：由岩石机械破碎而成。国标规定 砂按细度分为粗、中、细 按技术要求分为、类,文库专用,13,2.混凝土用砂的质量技术要求,（1）含泥量 石粉含量和泥块含量（2）有害杂质含量,砂中有害杂质的含量,目,文库专用,14,（3）碱活性骨料碱与骨料中碱活性物质在潮湿的环境下会发生导致砼开裂的膨胀反应。膨胀率0.1%。,文库专用,15,（4）细度模数和颗粒级配,定义：指砂

6、的粗细程度。不同粒径的砂粒，混合在一起后的总体砂的粗细 程度。分为 粗砂、中砂、细砂 等几种 一般 粗砂的比表面积小，其外包裹水泥浆少，用水泥量最省。颗粒级配：不同粒径砂颗粒的分布情况。,文库专用,16,级配的粗细程度用细度模数来表示,常用 筛分析 的方法测定 方法：用一套方孔孔径（净尺寸）为9.5，4.75，2.36，1.18，0.6，0.3，0.15的七个标准筛，将500克干砂试样由粗到细依次过筛，称筛余百分率进行计算。,文库专用,17,分计筛余百分率：各筛上筛余量占砂样总质量的百分率，用a1a6表示。累计筛余百分率：各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和。用A1A6表示。,文库专用,18

7、,砂样分析结果,分计筛余百分率：各筛上筛余量占砂样总质量的百分率，用a1a6表示。累计筛余百分率：各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和。用A1A6表示。,文库专用,19,细度模数：,Mx在3.71.6之间 粗砂 3.73.1 中砂 3.02.3 细砂 2.21.6 特细砂 1.50.7 水工混凝土用砂Mx在2.43.0为宜。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）4.75mm 010、区600m 85 71 区 7041 区 4016 区,文库专用,20,砂样分析结果,分计筛余百分率：各筛上筛余量占砂样总质量的百分率，

8、用a1a6表示。累计筛余百分率：各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和。用A1A6表示。,细度模数：,属于中砂,600m累计百分率为52，属于区（7041）,文库专用,21,砂子1、2、3 级配区曲线,判断砂级配合格和依据：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%。（按表6.5）砂有细度模数相同，颗粒级配可以不同如级配不满足要求，可通过下面方法改善：人工掺配过筛,偏向右下方，表示砂较粗偏向左下方，表示砂较细,文库专用,22,级配良好的砂，空隙率小，水泥用量少，可以提高混凝土的密实度和强度。,二种就减小,三种就更小,同粒径的砂空隙最大

9、,文库专用,23,（5）砂的物理性质1）表观密度、堆积密度、空隙率表观密度 2500堆积密度 1350 空隙率 47%,2）砂的坚固性定义：砂在自然风化和其它外界物理、化学因素作用下，抵抗破裂的能力。方法：硫酸钠溶液法 浸泡取出5次循环，质量损失符合规定要求。压碎指标法（对于人工砂）分为、类,文库专用,24,6.2.3粗骨料粒径大于4.75的骨料为粗骨料（卵石和碎石）。对用于配制普通混凝土的卵石和碎石两种。,文库专用,25,1.颗粒形状和表面特征,卵石天然岩石以自然风化，水流搬运与分选，形成小于4.75的颗粒。碎石天然岩石以破碎、筛分制成。都分为、三种类别。,2、含泥量、泥块含量 含泥量 粒径

10、75颗粒含量 泥块含量 4.75mm的 经水洗、手提后小于2.36mm的颗粒含量。3、有害物质 含泥量、泥块含量、有机物、硫化物,文库专用,26,4.最大粒径、颗粒级配（1）石子最大粒径（Dmax）石子各粒级的公称上限粒径称为这种石子的最大粒径。石子的最大粒径增大，则相同质量石子的总表面积减小，混凝土中包裹石子所需水泥浆体积减少，即混凝土用水量和水泥用量都可减少。在一定的范围内，石子最大粒径增大，可因用水量的减少提高混凝土的强度。,文库专用,27,然而石子最大粒径（Dmax）过大时，则由于骨料与水泥砂浆粘结面积下降等原因造成混凝土的强度下降。同时，最大粒径的选用，要受结构上诸因素和施工条件等方

11、面的限制。根据我国钢筋混凝土施工规范规定：混凝土用粗骨料的最大粒径不得大于结构物最小断面的短边长度的；不得大于钢筋最小净距的。另外还受搅拌机以及输送管道等条件的限制。,文库专用,28,（2）颗粒级配粗骨料的级配原理和要求与细骨料基本相同。级配试验采用筛分法测定，即用2.36、4.75、9.5、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.0和90等十二种孔径的圆孔筛进行筛分。石子的颗粒级配可分为连续级配和间断级配。连续级配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。用连续级配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。连续级配是工程上最常用

12、的级配。,文库专用,29,间断级配也称单粒级级配。间断级配是人为地剔除骨料中某些粒级颗粒，从而使骨料级配不连续，大骨料空隙由小几倍的小粒径颗粒填充，以降低石子的空隙率。由间断级配制成的混凝土，可以节约水泥。由于其颗粒粒径相差较大，混凝土混合物容易产生离析现象，导致施工困难。石子颗粒级配范围应符合规范要求。碎石、卵石的颗粒级配规格见表,文库专用,30,文库专用,31,5.粗骨料的强度及坚固性（1）粗骨料的强度粗骨料的强度采用岩石立方体强度或粒状石子的压碎指标来表示。岩石立方强度试验，是用母岩制成555 立方体，或直径与高度均为5的圆柱体试样，浸泡水中，待吸水饱和后进行抗压试验。石子抗压强度与设计

13、要求的混凝土强度等级之比，不应低于1.5。,文库专用,32,压碎指标是将一定重量气干状态下1020的石子装入一定规格的金属圆桶内，在试验机上施加荷载到 200，卸荷后称取试样质量（0），再用孔径为2.36的筛子筛除被压碎的细粒，称取试样的筛余量（m1），用下式计算压碎指标：式中a-压碎指标值，%；0-试样质量，g；m1-压碎试验后试样的筛余量，g。压碎指标值越小，骨料的强度越高。,文库专用,33,（2）骨料的坚固性骨料的坚固性是指在气候、外力和其他物理力学因素作用（如冻融循环作用）下骨料抗碎裂的能力。坚固性试验是用硫酸钠溶液法检验，试样经五次干湿循环后，其质量损失应不超过规范的规定。,文库专用

14、,34,6.2.4混凝土拌合及养护用水 在拌制和养护混凝土用的水中，不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，如油脂、糖类等。凡是能饮用的自来水和清洁的天然水，都能用来拌制和养护混凝土。污水、PH值小于的酸性水、含硫酸盐（按3计）超过水重的水均不得使用，在对水质有疑问时可将该水与洁净水分别制成混凝土试块，然后进行强度对比试验，如果用该水制成的试块强度不低于洁净水制成的试块强度，就可用此水来拌制混凝土。海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物，对水泥石有侵蚀作用，对钢筋也会造成锈蚀，因此一般不得用海水拌制混凝土。,文库专用,35,6.2.5 骨料的含水状态,干燥状态：含水率等于或接近于0。气干状态：含水率

15、与大气湿度相平衡。（未饱和）饱和面干状态：内部孔隙含水达到饱和，而其表面干燥。湿润状态：内部孔隙含水达到饱和，表面还附有自由水。,建筑工程中：普通混凝土配合比计算以干燥状态骨料为准。大型水利工程中：普通混凝土配合比计算以饱和面干状态骨料为基准。,文库专用,36,6.3 混凝土拌和物的主要性质,混凝土拌和物的和易性混凝土拌和物（新拌混凝土）：砼的各组成材料按一定的比例配合搅拌而成的尚未凝固的材料。提出和易性的概念主要是为了 便于施工 获得均匀而密实的混凝土 以保证砼的强度和耐久性,文库专用,37,2、和易性的概念及测定办法,定义：指混凝土易于各工序施工操作（搅拌、运输、浇注、捣实）并能获得得质量

16、均匀、成型密实的混凝土的性能。和易性包括三个部分 流动性：在自重、振捣下，能流动并能均匀密实地填满模板的性能。粘聚性：砼拌和物的组分之间有一定的凝聚力。运输浇注不分层离析。保水性：保持水分的能力。不泌水。（保水性差会降低砼的强度和耐久性）三者之间相互关联又互相矛盾，粘聚性好，保水性一般也好，但流动性可能差。增大流动性，粘聚性、保水往往变差。三方面统一即和易性好。,文库专用,38,二、流动性的选择,评定和易性方法：流动性的检测方法：坍落度（T）维勃稠度（s）粘聚性的检测方法：采用直观经验目测。保水性的检测方法：采用直观经验目测。1、坍落度定义：见下图,文库专用,39,坍落度的测定方法,文库专用,

17、40,文库专用,41,测量坍落度值,文库专用,42,按坍落度值将砼流动性大小分为四个级别,（1）大流动性砼：T160mm（2）流动性砼：T=100-150mm（3）塑性砼：T=50-90mm（4）低塑性砼：T=10-40mm 当T10mm时，为干硬性砼。用维勃稠度（s）来表示。,文库专用,43,选择坍落度，应根据 结构类型 构件截面大小 配筋疏密 输送方式 施工捣实方法 等因素来确定。一般板、梁、柱，T=3050mm 泵送砼，T=80180mm,文库专用,44,2、维勃稠度,测定T10mm的干硬性砼的流动性。定义、方法见下图,文库专用,45,维勃稠度用时间秒（s）来表示，稠度值一般为530s，

18、适用于石子最大粒径DM40mm的砼。按维勃稠度可分为四个等级 半干硬性砼（105s）干硬性砼（2011s）特干硬性砼（3021s）超干硬性砼（31s）,文库专用,46,3.影响砼和易性的主要因素,（1）水泥浆的用量（用水量及水灰比）在水灰比（W/C）不变的情况下，水泥浆越多，拌合物流动性越大。但太多会造成流浆、泌水、离析、分层（粘聚性差），影响砼的强度和耐久性。所以，水泥浆用量以满足砼流动性和强度为宜。不易过量。,文库专用,47,（2）水泥浆的稠度,a、水泥用量不变，减小水灰比 水泥浆变稠，流动性变小，太稠会造成施工困难，影响砼的密实。b、水泥用量不变，增大水灰比 流动性增大，但过大会使粘聚性

19、、保水性不良，产生流浆离析，影响砼的强度。,文库专用,48,(3)砂率的影响,砂率定义：混凝土中砂的质量占砂石总重量的百分比。砂率改变，由于改变了骨料的空隙率、骨料的总表面积较大，对和易性有显著影响。a、砂率过大 空隙率、比表面积增大，水泥浆相对少了，降低了流动性。,文库专用,49,b、砂率过小 一般,比表面积减小，水泥浆相对多了，增加了流动性 在不能保证粗细骨料之间有足够的砂浆层时，也会降低流动性。合理砂率：在水灰比和水泥用量一定的条件下，使砼拌和物保持良好的粘聚性和保水性并获得最大流动性的砂率。合理砂率 有最大的流动性 而水泥用量最小,文库专用,50,合理砂率 具有最大的流动性 且水泥用量

20、最小,砂率变化与坍落度（T）和水泥用量关系,砂率过大 流动性降低,砂率过大 水泥用量增加,文库专用,51,(4)组成材料的性质影响,A、水泥对和易性的影响 水泥品种不同，需水量不同。普通水泥流动、保水性好 矿渣水泥流动性大，粘聚性差，易泌水 火山灰水泥流动性显著降低，粘聚性、保水性好。,文库专用,52,B、骨料对和易性的影响 骨料性质对和易性影响较大 a、级配良好的骨料。空隙率小，和易性好。b、表面越粗糙，和易性越差。（碎石比卵石和易性差。）c、细度越细，比表面积越大，流动性变小。（细砂比粗砂流动性小。）,文库专用,53,（5）外加剂,在不增加水泥用量的情况下，可改善砼拌和物和和易性。不仅可增

21、加流动性，而且改善粘聚、保水性。（6）时间、温度 a、随时间延长拌和物变得干稠和易性差 b、温度升高水分蒸发快流动性降低,文库专用,54,总结：调整砼拌和物和易性的方法有：,（1）采用合理砂率，尽可能用较低砂率。（2）改善砂、石级配（尤其石）（3）尽可能采用较粗大砂石。,文库专用,55,调整方法：,坍落度（T）过小，保持水灰比（W/C）不变，增加水泥浆的用量。T每增加10mm。水和水泥约增加原用量的12%。坍落度（T）过大，保持砂率（Sp）不变，增加砂和石的用量 T每减少10mm。砂和石子约增加原用量的12%。,文库专用,56,6.3.2 硬化混凝土的强度,砼的强度 抗压强度 抗弯强度 抗剪强

22、度 钢筋的粘结强度 一般来说，砼的强度越高，其刚性、不透水性、抗风化和某些介质的能力越高。我们通常用砼的强度来评定和控制砼的质量。,文库专用,57,1、砼的抗压强度等级,抗压强度：标准试件在压力作用下直到破坏时单位面积所能承受的最大应力。砼的强度一般指抗压强度。,文库专用,58,立方体抗压强度标准值（fcuk）：按标准方法制作的标准立方体试件（尺寸150150150mm），在标准条件下养护至28天龄期，具有强度保证率为95%的混凝土立方体抗压强度。标准方法：温度203。相对湿度90%以上。砼按此分为：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C6

23、0、C65、C70、C75共十六个强度等级。C20即表示混凝土立方体抗压强度标准值fcuk=20MP。,文库专用,59,2.砼的轴心抗压强度（fcp）,在实际中，砼构件一般是棱柱体型和圆柱体型，此时接近构件实际受力情况。故采用轴心抗压强度fcp作为受力依据。轴心抗压强度：采用尺寸150150300mm棱柱体作为试件。高宽比（h/a）与强度关系：h/a越大，强度越小。所以：fcp（0.700.80）fcuk 一般取 fcp=0.76fcuk,文库专用,60,砼与钢筋的粘结强度,粘结强度来源：砼与钢筋之间的磨擦力 钢筋与水泥石之间的粘结力 变形钢筋的表面机械啮合力。影响在因素：混凝土的抗压强度 钢

24、筋的尺寸、变形钢筋的种类 钢筋在砼中的位置（垂直、水平钢筋）加载类型（受拉受压）干温变化、温度变化 决定砼结构构件中的锚固长度。,文库专用,61,（3）影响砼强度的主要因素,在骨料与砂浆界面由于化学、物理收缩产生许多微细裂缝。砼成型后的泌水作用形成界面裂缝 砼受力时，会在界面裂缝扩大，最后汇合连通而破坏。因此，砼的强度取决于 水泥石的强度 即：水泥的强度等级 水灰比 骨料的性质 有关 其与骨料的粘结强度 施工质量、养护方法、龄期影响,文库专用,62,1）水泥强度与水灰比,决定砼最主要的因素 水泥强度 和 水灰比 水灰比不变时，水泥强度越高，则砼强度愈高。水泥强度等级相同，水灰比越小，则水泥强度

25、愈高。砼强度与水灰比、水泥强度之间的线型经验公式：fcuafce(C/Wb)fcu砼的抗压强度（MP）fce水泥的实际强度（MP）fce=c fce.k，fce 可取实际测定的水泥强度，如未测定，一般c 取 1.13 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,文库专用,63,2）骨料的影响,级配良好，砂率适当，有得于砼强度的提高。骨料的强度，越高砼强度越高 表面越粗糙，粘结力越高，强度越高。骨料中有害杂质多，会降低砼的

26、强度。3）养护温度及湿度的影响 温度和湿度是影响水泥水化程度的速度和重要因素。湿度足够加上适当的的温度，水泥的水化速度加快，砼强度发展也快。当温度小于0 度时，水分结冰，水化停止，强度也停止发展，同时体积膨胀造成砼破坏。养护方法：增加和保持湿度：砼浇完后，12 小时内覆盖草袋和薄膜。夏季施工，砼在硬化后要及时浇水保湿。改变温度的方法：冬期施工，可提高材料和环境温度，以快速提高砼早期强度。大体积砼，用埋设水管用水流不降低温度，防止砼开裂。,文库专用,64,4）龄期,定义：砼在正常养护条件下所经历的时间。714天强度发展较快。对于普通水泥，强度与龄期的常用对数成正比。其经验公式如下：fn/f28=

27、lgn/lg28 fnn天龄期的抗压强度。f2828天的龄期的抗压强度 n养护龄期（天数）n3,文库专用,65,5）试验条件对砼强度测定值的影响,（1）试件尺寸 不同尺寸可用系数换算，体积越大，在压力机上压出的强度越低。可书上表格。（2）试件形状 h/a高宽比越大，在压力机上压出的抗压强度越小。（失稳破坏）（3）表面状态 越粗糙，在压力机上压出的强度越高。环箍效应（见图）（4）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,文库专用,66,2.砼的抗拉强度（fts）,抗拉强度一般为抗压强度的1/101/20。在砼中不考虑砼的抗拉强度，只用于抗裂计算。采用 砼的劈

28、裂抗拉强度（fts）fts=2P/A=0.637 P/AP破坏荷载(N)A试件劈裂面积（mm2）劈裂强度与砼标准立方体抗压强度之间的关系 fts=0.35（fcu）3/4,劈裂抗拉1、4、压力机上下压板2、垫条 3、执层5、试件,文库专用,67,6.3.3混凝土的抗裂性,1.混凝土产生裂缝的原因 1.拉应力超过抗拉强度 2.干缩变形 3.温度应力,文库专用,68,2.提高抗裂性的主要措施,（1）选择适当的水泥品种（2）适当的水灰比（3）采用流动性较少的骨料（4）加外加剂（5）加强养护,文库专用,69,砼的变形性能,变形：非荷载作用下的变形：砼的化学收缩、干湿变形、温度变形荷载作用下的变形：短期

29、荷载作用下的变形 长期荷载作用下的变形徐变一、非荷载作用下的变形 1、化学收缩：水泥水化生成的固体体积比反应前物质的总体积小。2、干湿变形 干缩湿胀 3、温度变形 热胀冷缩,文库专用,70,二、荷载作用下的变形,1、短期荷载作用下的变形（1）砼的弹塑性变形 砼是弹塑性体（见右图）（2）砼的弹性模量 弹性模量Ec（3）砼受压变形与破坏 原生界面裂缝在受力作用下发生变化。,文库专用,71,文库专用,72,2、长期荷载作用下的变形徐变,徐变定义：在长期荷载作用下，除产生瞬间的弹性变形和塑性变形外，还会随时间增长的非弹性变形。在荷载初期徐变增长较快，以后逐渐稳定。产生原因：水泥石中凝胶体在长期荷载作用

30、下的粘性流动。使凝胶孔水向毛细孔内迁移的结果。影响因素：W/C小，则徐变小 骨料弹性模量大，则徐变大 应力越大，徐变越大 作用：有利一面：减少应力集中，使应力重分布 不利一面：会造成预应力损失。,文库专用,73,6.3.4 砼的耐久性,耐久性：砼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，从而维持砼结构的安全、正常使用的能力。包括：抗渗、抗冻、抗磨、抗侵蚀性 抗碳化、抗碱骨料反应 砼中钢筋耐锈蚀的能力1、砼的抗渗性 定义：砼抵抗有介质渗透作用的能力。砼的抗渗强度等级 分为P2、P4、P6、P8、P10、P12（旧用S2S12表示）等五个等级。影响因素：水灰比是影响抗渗性的主要因素。大

31、,抗渗性越差。0.6，抗渗性急剧下降。,文库专用,74,2、砼的抗冻性,定义：砼在饱和水作用下，经受多次冻融循环而不破坏，同时也不严重降低所具有性能的能力。以砼的强度损失25%，质量损失5%所能承受的最多冻融循环次数来表示。1520的空气中冻结、融化作为一次循环。砼抗冻强度等级用F（旧用D）表示。共分为九个等级：F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300 如F50表示材料能抵抗冻融循环50次。试验方法评定：慢冻法：循环周期812小时 快冻法：循环周期24小时用于强度较高的砼。,文库专用,75,3、砼的抗侵蚀性,侵蚀的种类：软水、盐类、酸类、强碱的侵蚀。提高

32、抗侵蚀性的措施：选择合适的水泥品种降低水灰比提高砼的密实度、改善砼的孔隙结构。4、抗碳化性定义：也叫中性化。空气中CO2的与水泥石中Ca(OH)2反应生成Ca(CO3)和水，使砼中性化，破坏了钢筋保护膜，造成钢筋锈蚀。作用：不利的方面：钝化膜破坏，钢筋锈蚀，产生体积膨胀破坏。有利的方面：生成填充孔隙。生成的水有助于水泥水化，提高砼密实度。,文库专用,76,5、碱骨料反应,定义：碱与骨料中的活性二氧化硅发生化学反应。在骨料表面生成复杂的碱硅酸凝胶，吸水后体积膨胀3倍以上，导致砼开裂破坏。反应必具的条件（1）碱含量高（Na2O、K2O）（2）有活性二氧化硅成份。（3）有水采取的措施：（1）减小碱含

33、量（2）用非活性混合材料。（3）减少水泥用量（4）掺火山灰混合材料，减少膨胀值（5）防止水分侵入。,文库专用,77,6、提高砼耐久性的措施,主要措施：（1）合理选择水泥品种（2）选用好的砂石骨料（3）控制水灰比，保证水泥用量，以保证密实度。（4）加减水剂、引气剂。（5）保证施工质量。,文库专用,78,6.4砼外加剂,一、外加剂的分类 按主要功能分为四类：（1）改变砼拌和物的流变性能减水剂、引气剂、泵送剂（2）调节砼的凝结时间、硬化性能缓凝剂、早强剂、速凝剂（3）改善耐久性 引气剂、防水剂、阻锈剂（4）改善砼的其它性能加气剂、膨胀剂、防冻剂、防水剂、着色剂,文库专用,79,6.4.1减水剂,定义

34、：在砼坍落度基本相同的条件下，能显著减少砼拌合用水量的外加剂。分为：普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂1、减水剂的作用机理 表面活性物质：亲水基团、憎水基团。见下页图：表面活性物质亲水基团带负电，水泥颗粒间产生相互排斥力，而使水泥絮凝结构解体，释放出游离水，增加流动性。,文库专用,80,减水剂机理图,文库专用,81,2、经济效果（作用）,（1）增加流动性（2）提高了砼强度（3）节约水泥（4）提高砼耐久性3、常用的减水剂 木质素系减水剂木钙、木钠、木镁（生产纸浆剩下的亚硫酸盐浆废液作原料）萘磺酸盐系减水剂萘或萘的同系物经磺化与甲醛缩合 水溶性树脂减水剂以水溶性树脂为主要原料详见下表：

35、,文库专用,82,减水剂表,文库专用,83,6.4.2 早强剂,定义：早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂，常用于要求拆模早的工程、抢修工程及冬季施工。常用早强剂有：氯盐系：NaCl、KCl、AlCl3、FeCl3 硫酸盐系：CaSO4、Na2SO4、Al2(SO4)3 有机胺系、复合早强剂 等,文库专用,84,6.4.3 引气剂,定义：引气剂是在搅拌混凝土过程中能引人大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。引气剂多属憎水性表面活性剂。主要品种有松香皂、松香热聚物、烷基苯磺酸盐等。作用：1改善和易性 2提高耐久性 3混凝土的强度及耐磨性降低 6.4.4防水剂 定义：防水剂是一种能减少孔隙

36、和堵塞毛细通道，用以降低混凝土在静水压力下透水性的外加剂。防水剂分为：无机防水剂，如三氯化铁、水玻璃等，有机防水剂如有机硅、沥青、橡胶液利树脂乳液等。,目,文库专用,85,6.4.4 缓凝剂,定义：缓凝剂是延长混凝土凝结时间的外加剂。缓凝剂还具有减水、增强、降低水化热等功能，对钢筋无腐蚀作用，多用于高温季节施工、大体积混凝土施工、滑模施工、泵送混凝土及较长时间停放或远距离运送的商品混凝土等。缓凝剂的分类、品种及掺量见下表：,文库专用,86,6.4.5 防冻剂,定义：防冻剂是在规定温度下，能显著降低冰点，并在规定时间内达到足够防冻强度的外加剂。防冻剂中能降低混凝土冰点的品种有：氯化钠、亚硝酸钠及

37、尿素等；能直接参与水泥水化反应，加速混凝土凝结硬化，提高混凝土强度的品种有：碳酸钾、氯什钙、硝酸钙等。冬季使用的防冻剂通常由减水剂、引气剂、早强剂和防冻刑等复合而成，其效果要比单独使用好。,文库专用,87,6.5 普通混凝土的配合比设计,混凝土的配合比是指混凝土中四种树料水泥、水、砂及石子用量之间的比例关系，有时还注明外加剂的用量。配合比表示方法：（1）以每M3混凝土所用水泥重量C、水重量W、砂子重量S、石子重量G表示（一般情况下多采用此法）如：C300kg、W180kg、S720kg、G1200kg（2）以水泥重量为1时，各种材料用量间相对关系来表示：如：水泥：砂，石子1:2.40:4.00

38、，水灰比0.60,文库专用,88,6.5.1混凝土配合比的基本要求：（）满足结构设计的强度等级要求；（）满足混凝土施工所要求的和易性；（）满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；（）符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。,文库专用,89,混凝土配合比的设计资料准备,（1）确定配制强度（2）耐久性要求（3）构件断面、配筋最大粒径DM（4）施工管理水平用来选择T和DM（5）原材料性能密度、DM、水、砂、石情况6.5.2配合比设计中的三个重要参数 组成混凝土的四种材料，即水泥、水、砂、石子用量之间有三个对比关系，即：1 水灰比（）：用水量与水泥用量之间的对比关系。水灰比是确定混凝土强度和耐久性的重

39、要参数，也是影响混凝土和易性的重要因素。2 砂率（Sp）：砂的用量与石子用量之间的对比关系。通常以砂用量占砂、石总量的百分数表示(即砂率)。砂率是影响混凝土和易性的重要参数。,文库专用,90,3、单位用水量（W）,混凝土中水泥浆用量与骨料用量之间的对比关系，可用每立方米混凝土的用水量表示。用水量主要影响混凝土和易性，对混凝土的强度也有影响。确定的原则：（1）在满足强度、耐久性要求上，确定砼的。（2）在满足和易性的基础上，确定粗骨料、单位体积用水量、砂的用量。6.5.3混凝土配合比设计方法步骤 先确定“初步配合比”“基准配合比”（实验室试拌）强度、和易性检验“设计配合比”施工配合比1、初步计算配

40、合比的确定（1）配制强度（fcu.o）的确定 配制强度与设计强度的关系，要求 配制强度设计强度 fcu.o fcu.k1.645,文库专用,91,fcu.o fcu.k 1.645 fcu.o 配制强度 fcu.k设计强度 砼强度的标准差 A、标准差 C20、C25砼值最小取2.5 MP C30砼值最小取3.0 MP B、无统计资料 C、下列情况提高配制强度 a、现场条件与试验室条件有差异。b、C30及以上等级砼，采用非统计方法评定时。,文库专用,92,(2)初步确定水灰比,满足强度要求的水灰比还要满足耐久性要求。(3)选取1M3砼的用水量（mwo）A、干硬性和塑性砼用水量确定 a、为0.40

41、0.80，根据粗骨料的品种、粒径及施工要求的稠度查表4-23、4-24决定。b、0.40的砼用水量应通过实验确定。B、流动性和大流动性砼的用水量计算 a、以表4-24中T=90mm的用水量为基础，按坍落度每增大20mm，用水量增加5kg。b、掺外加剂的砼用水量 mwomwo(1),目,文库专用,93,（4）计算砼的水泥用量,计算出来的水泥用量还要满足耐久性的最小水泥用量要求。（5）选择合理的砂率 砂率 按坍落度、骨料的规格、品种、水灰比（6）计算粗细骨料的用量（mgo、mso）1）质量法 假定1M3混凝土拌合物的质量为一定值。mcp1M3砼拌和物的假定质量，一般取2400kg/M3 由以上两式

42、可解出砂和石的用量。,文库专用,94,2）体积法,含气率，不掺引气剂时取1（即1%）,假定混凝土拌合物的体积等于各组成材料绝对体积和所含空气体积之总和。,由上两式可解出砂和石的用量。最后得出初步配合比为：,文库专用,95,2、配合比试配、调整、确定,（1）配合比试配、调整 检验拌和量：DM31.5mm时，取15L DM为40mm时，取25L 先检验和易性，不满足进行调整后得到基准配合比，供强度检验用。（2）设计配合比的确定 a、由试验得出的各灰水比及其对应的砼强度关系，用作图法或计算法求出砼配制强度相对应的灰水比。b、按基准配合比制作试件满足和易性确定用水量，再确定水泥用量。c、粗细骨料取基准

43、配合比的用量，按灰水比进行适当调整。,文库专用,96,3、施工配合比,考虑骨料的含水率，对单位用水量进行调整。假定砂含水率为a（%），石含水率为b（%）施工配合比为：,（3）表观密度的校正,当,2%时，不调整。,当,2%时，各项材料。,其设计配合比：,文库专用,97,某房屋为混凝土框架工程，混凝土不受风雪等作用，设计混凝土等级C25。施工要求坍落度为3050mm，采用机械搅拌、机械振捣，施工单位历史统计资料=6 MP。采用的材料为：水泥PO 42.5，实测密度3.10g/cm3粗骨料为卵石，DM=40mm，视密度为2.70g/cm3，含水率为3%细骨料为河砂，Mx=2.70，实测视密度2.65

44、g/cm3，含水率为1%。试设计该混凝土配合比。解：1、初步计算配合比（1）确定配制强度（fcu.o）据统计资料，标准差=6 MP(如无历史资料按83页表6-6选取)，则 fcu.o fcu.k1.645=25+1.6456=34.87 MP（2）确定水灰比（）因水泥无实测强度，按书上83页，取水泥富余系数c=1.13，fce c fce.k=1.13 42.5=48.03 MP,例题,文库专用,98,满足强度要求的水灰比还要满足耐久性要求。耐久性要求查表4-16得最大水灰比为0.65。最后取两者的小值 W/C=0.54(3)确定用水量（mwo）按流动性和大流动性砼的用水量计算，由T=3050

45、mm，卵石，DM=40mm，中砂（Mx=2.70）查83页表6-7 用水量为160kg。mwo=160kg,（4）计算砼的水泥用量,水泥用量还要满足耐久性的最小水泥用量，查表4-16为260kg。296kg 260kg，满足耐久性的最小水泥用量要求。,文库专用,99,（5）确定合理的砂率,砂率 按卵石，DM=40mm、中砂（Mx=2.70），水灰比0.54，查84页表6-8，s=32%。（6）计算粗细骨料的用量（mgo、mso）采用体积法 因为不掺引气剂时，含气率取1。水泥密度3.10g/cm3 卵石，视密度为2.70g/cm3，河砂，视密度2.65g/cm3。,由两式可解得砂和石的用量：,文

46、库专用,100,初步配合比为：,配合比经试验均满足和易性和强度要求，表观密度不须调整。,2、配合比试配、调整、确定,3、施工配合比考虑骨料的含水率，对单位用水量进行调整。砂含水率为3（%），石含水率为1（%）,施工配合比为：水泥 砂 石 水,文库专用,101,例2某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为 20，施工要求混凝土坍落度为50-70，施工单位无历史统计资料，所用原材料情况如下：水泥：32.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为=3.10/cm，砂：中砂，Mx=2.70,级配合格，石：卵石，Dmax=40mm,级配合格，试设计20混凝土配合比。解:1.初步配合比计算：,文库专用,1

47、02,(1)确定混凝土配制强度（fcu,0），由表4-19，5MPa fcu,0=fcu,k+1.645=20+1.6455=28.2MPa(2)计算水灰比（W/C）因水泥无实测强度，也可取c=1.0 fce=c fce,k=1.0 32.5=32.5MPa,文库专用,103,（3）确定用水量（mw0）查表4-24，对于最大粒径为40的卵石混凝土，当所需坍落度为5070时,1m3混凝土的用水量可选用170kg。(4)计算水泥用量（mc0）按表4-16对于干燥环境的钢筋混凝土，最小水泥用量为260，故可取 mc0 3623。,文库专用,104,（5）确定砂率（s）查表4-25，对于采用最大粒径为

48、40的卵石配制的混凝土，当水灰比为0.47时，其砂率值可选取26.8%32.1%，（采用插入法选定）现取s=30。（）计算砂、石用量（s0、g0）假定表观密度法计算，将mc0=362；mw0=170代入方程组,文库专用,105,文库专用,106,计算配合比：C:362kg,W:170kg,S:561kg,G:1307Kg,W/C=0.4715升用量：C:4.34kg,W:2.04kg,S:6.73kg,G:15.68kg第二组：W/C=0.47+0.05=0.52:W:170kg mc0=170/0.52=327kg 砂率：31%，mg0=2.23ms0 解得：S=589kg,G=1314kg

49、,W=170kg,C=327kg第三组：W/C=0.470.05=0.42:W:170kg mc0=170/0.42=405kg 砂率：28%，mg0=2.57ms0 解得：S=511kg,G=1314kg,W=170kg,C=405kg每种配比制作两组强度试块，标准养护28d进行强度测定。,文库专用,107,6.6 混凝土的质量控制与强度评定,混凝土在生产与施工中，由于原材料性能波动的影响，施工操作的误差，试验条件的影响，混凝土的质量波动是客观存在的，因此一定要进行质量管理，由于混凝土的抗压强度与混凝土其他性能有着紧密的相关性，能较好地反映混凝土的全面质量，因此工程中常以混凝土抗压强度作为重

50、要的质量控制指标，并以此作为评定混凝土生产质量水平的依据。,文库专用,108,6.6.1混凝土强度的波动规律正态分布在一定施工条件下，对同一种混凝土进行随机取样，制作组试件（25），测得其28龄期的抗压强度，然后以混凝土强度为横坐标，以混凝土强度出现的概率为纵坐标，绘制出混凝土强度概率分布曲线。实践证明，混凝土的强度分布曲线一般为正态分布曲线。,文库专用,109,文库专用,110,二.混凝土质量评定的数理统计方法（）混凝土强度平均值（）混凝土强度平均值可按下式计算：,式中混凝土强度试件组数；fcu，i 混凝土第组的抗压强度值。,文库专用,111,（）混凝土强度标准差（）混凝土强度标准差又称均方