水泥溷凝土非常好的.ppt

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1、1,第五章 水泥混凝土,2,本章内容,本章重点讲述普通混凝土的组成、各组成材料的作用及技术要求、主要技术性质及其影响因素、外加剂和掺合料的作用及效果、配合比设计的原理及方法、质量控制及强度评定等。,3,一、学习要求,通过学习应掌握 混凝土的定义、分类、特点、组成及各组成 材料的作用、基本要求及应用 混凝土各组成材料的技术要求及检验方法 混凝土拌和物和易性的概念、指标、测定方 法以及影响和易性的因素 混凝土的强度、变形性质以及影响强度的因素,4,混凝土耐久性的概念、影响因素以及提高耐久 性的措施 外加剂的定义、分类及使用目的，常用外加剂 的作用机理及对混凝土性能的影响 掺合料的定义、种类及使用目

2、的，常用掺合料 的技术要求及对混凝土性质的影响 在重点掌握普通混凝土配合比设计各个环节的 基础上，熟悉掺用减水剂和粉煤灰混凝土的配 合比设计 混凝土的质量控制和强度检验评定,5,二、重点与难点,重 点：普通混凝土难 点：影响普通混凝土主要技术性质的因素，以及如何配制（设计）出符合四项基本要求的混凝土,6,第一节 概 述,水泥混凝土是以水泥、水、细骨料、粗骨料，必要时掺入化学外加剂和矿物质混合材料，按适当比例配合，经过均匀拌制、密实成型及养护硬化而成的人工石材混凝土拌和物：新拌制的未硬化混凝土硬化混凝土：胶凝材料凝结硬化后，具有有一定强度的混凝土,7,一、混凝土的分类,8,（一）按表观密度分,重

3、混凝土：干表观密度大于2600 kg/m3 用特别密实的重骨料制成的防辐射混凝土 普通混凝土：干表观密度为19502600 kg/m3 用天然（或人工）砂、石作骨料制成 轻混凝土：干表观密度小于1950 kg/m3 轻骨料混凝土，干表现密度为8001950 kg/m3 多孔混凝土，干表现密度为3001000 kg/m3 大孔混凝土（又称无砂混凝土）,9,普通混凝土、水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防水混凝土、防射线混凝土、耐酸混凝土、耐热混凝土、高强混凝土、高性能混凝土、自流平混凝土、碾压混凝土、喷射混凝土、泵送混凝土、水下浇注混凝土等,（二）按用途、性能或施工方法分类,10,二、混凝土材

4、料的多功能化,11,（一）混凝土的发展趋向,建筑技术的进步对混凝土功能不断提出新的要求 高强度高性能（高强?高耐久性?高施工性?）多功能化,12,（二）混凝土的多功能化,除了具备高性能外，有时要求兼有保温、吸音、耐火等功能；从环保、资源再利用出发，要求具备透水、绿 化、净化空气、吸收电磁波、抗菌等能减低环 境负荷、适应生物生长的新功能；自我诊断性、自我修复性、自我分解性、预知预 告性、自我调整性、认识或识别能力等功能。,13,（三）多功能混凝土,透水混凝土 绿化混凝土 水质净化混凝土 大气净化混凝土 电波吸收混凝土 抗菌混凝土 人工智能混凝土,多孔混凝土,14,1、透水混凝土 沥青混凝土和水泥

5、混凝土路面遮断了雨水向地下渗透，引起各种环境问题。如城区的河水泛滥、地下水位降低、井水泉水枯竭地面沉降、城市热效应现象等。透水混凝土的应用在一定程度上能解决这些环境问题。,15,2、绿化混凝土 绿化混凝土的基本原理是让混凝土附有土 壤 的功能，从而实现在混凝土上直接栽培植物，达 到混凝土外墙、屋顶、河堤等构筑物的表面绿化 之目的。另外，还可通过混凝土的表面绿化达到 造景、减少反射到屋内的辐射热、缓和建筑物的 热应力、改善城市气候、净化大气、保存雨水、保护生态、防风、吸音、遮音及防火等,16,绿化混凝土的构成,保水性填充材或表土,多孔混凝土骨架,17,应用实例,18,19,3、水质净化混凝土 水

6、质净化混凝土是利用寄附在多孔混凝土内外 表面的各种微生物来间接地达到水质净化目的的一 种混凝土。生息在水底岩石表面由细菌、藻类、原生动物 等低级生物所组成的生物膜具有对水质的净化作用（自净作用）。利用多孔混凝土表面积大的特点就 能人为地、高效地提高这种生物膜的净化能力。,20,超轻骨料多孔混凝土浮体水质净化系统,21,4、电磁波吸收混凝土 IT技术的发展使建筑电磁环境变得越来越杂。电磁波引起各种问题。电磁波吸收混凝土是一种能起到吸收电 磁波、减少电波反射或兼有屏蔽作用的混凝 土，多用于建筑物的内外墙,22,5、抗菌混凝土及抗菌剂 所谓抗菌混凝土就是具有能杀死或抑制引起混凝土腐蚀的硫杆菌和硫还原

7、菌生长功能的一种混凝土。抗菌混凝土是通过在混凝土中掺杀菌剂来达到抗菌目的的。种 类：以沸石粉为载体的含银与铜的物质 镍与钨粉状 态：粉状用 量：水泥重量的1左右,23,6、人工智能混凝土 人工智能混凝土是在混凝土原有的强度、耐久 性等物理指标上再导入信息的概念，让复杂的功能 有机地连接起来，实现更高次元的功能，如自我（内部）诊断性、自我修复性、自我分解性、预知 预告性、自我调整性、认识或识别能力等功能。自修复混凝土 水化热自控混凝土 抗火防爆高强混凝土 内损预警混凝土,24,三、混凝土的特点,混凝土的主要优点1、原料丰富、可就地取材、工艺简单、用途广泛2、适应性强：a、混凝土拌和物具有良好的可

8、塑性，可制得 不同形状和尺寸的结构或构件 b、采用相同的原材料，可配得不同强度等级 的混凝土，以满足工程中不同的技术要求,25,3、整体性好：混凝土与钢筋具有牢固的粘结力，可把建筑物浇筑成整体结构，从而提高其抗震、减灾的能力4、耐久性较强：对自然气候的冷热变化、冻融 循环、干湿交替、化学侵蚀以及冲刷、渗透、磨损等都具有较强的抵抗力5、价格低廉：成本较低且维修和保养费用少,26,混凝土的缺点1、脆性材料，抗拉强度低，抗裂性差，不能单独用于承受拉力的结构（钢筋混凝土、纤维混凝土）2、自重大、比强（强度与表现密度之比）低（轻混凝土）3、施工期长：需经过一定龄期的养护才能达到所需要的强度（掺早强剂、速

9、凝剂等外加剂）4、质量波动大：混凝土质量受到原材料品质、配合比波动以及各施工工艺环节等多方面的影响，因此施工过程中，必须要有严格的质量控制,27,四、混凝土的组成及各组成材料的作用,混凝土的组成材料 水泥，水，砂，石子 水泥 水 水泥浆；水泥浆包裹沙粒并填充 砂的空隙形成砂浆；砂浆包裹石子并填充石 子的空隙形成混凝土。为了节约水泥或改善混 凝土的某些性能，常掺入一 些外加剂及掺合料。,28,各组成材料的作用1、水 泥 水泥是胶凝材料，因此在混凝土中主要起胶结作用。2、水泥浆（水泥+水）水泥浆在混凝土中有以下作用:a、填充作用：水泥浆填充砂、石骨料之间的空隙，从而使混凝土具有足够的密实性 b、润

10、滑作用：水泥浆包裹在砂、石骨料的表面，从而使其在混凝土拌和物中起润滑作用，降低 骨料 之间的摩擦力，提高拌和物的流动性；c、胶结作用：在硬化混凝土中起胶结作用，把散 粒的砂、石胶结成整体,29,3、砂 浆 砂浆是由水泥浆和砂组成。砂浆和砂在混凝土中的作用是：a、填充作用：砂浆在混凝土中填充石子之间空隙b、粘聚作用:砂浆在混凝土拌和物中起粘聚 作用（使粗骨料在施工过程中不离析）和保水作 用。c、骨架作用：砂是细骨料，因此在混凝土中主要 是起骨架和抑制体积收缩作用,30,4、石子（粗骨料）石子在混凝土中主要起骨架和抑制体积收缩作 用的同时，还起降低混凝土成本的经济作用5、外加剂和掺合料 外加剂和掺

11、合料的作用分别在第四节、第五节 中介绍,31,水泥（浆）的用量问题,水泥浆硬化后形成水泥石，水泥浆在此硬化过程中通常会产生一定的体积收缩，当混凝土中水泥浆量增多时（砂、石骨料必然减少），最终会增加混凝土的体积收缩 必须清楚地认识到：无论是混凝土的技术要求，还是混凝土的经济成本，混凝土中的水泥用量并不是愈多愈好,32,五、对混凝土的基本要求,混凝土拌和物应具有与施工条件相适应的和易性混凝土经养护至规定龄期，应达到设计所要求的 强度硬化混凝土应具有与工程环境条件相适应的耐久性在满足上述三个要求的前提下，符合经济性 对大体积混凝土（结构断面最小尺寸不小于1m的混凝土），尚须考虑低热性要求,33,第二

12、节 混凝土的主要技术性质,34,一、混凝土拌和物的和易性,和易性的概念 和易性的指标与测定方法 影响混凝土拌和物和易性的因素 混凝土拌和物和易性指标的选择,35,（一）和易性的概念,和易性是指混凝土拌合物在一定的施工条件下，便于施工操作并获得质量均匀、密实混凝土的性能；和易性是一项综合性技术指标，包括三个方面的含义:流动性；粘聚性；保水性,36,流 动 性 流动性指混凝土拌和物在自身质量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 流动性的大小，反映拌和物的稀稠，它关系着施工振捣的难易和浇筑的质量,37,38,粘聚性 粘聚性也称抗离析性，指混凝土拌和物有一定有粘聚力，在运输及浇筑过

13、程中不致出现分层离析，使混凝土拌和物保持整体均匀的性能。粘聚性不好的拌和物，砂浆与石子容易分离，振捣后会出现蜂窝、空洞等不密实现象，严重影响工程质量,39,保水性 保水性指混凝土拌和物具有一定的保持水分不让泌出的能力 如果混凝土拌和物保水性差，浇筑振实后，一部分水分就从内部析出，水渗过的地方会形成毛细管孔隙；水分及泡沫等轻物质浮在表面，会使混凝土上下浇筑层之间形成薄弱的夹层；在水分泌出过程中，一部分水会停留在石子及钢筋的下面形成水隙，减弱水泥浆与石子及钢筋的粘结能力,40,良好的和易性 所谓拌和物具有良好的和易性，就是其流动性、粘聚性和保水性都较好地满足具体施工工艺的要求 三者是相互联系和矛盾

14、的，一般来说，流动性大的拌合物，其粘聚性及保水性相对地较差,41,（二）和易性的指标及测定方法,流动性 用坍落度或维勃稠度（工作度）定量表示粘聚性和保水性 根据经验，通过试验或现场观察，定性地判断或评定,42,坍落度试验,坍落度试验只适用于集料最大粒径不大于40mm，坍落度值不小于10mm的混凝土拌和物。坍落度检验结果，在分级评定时，其表达取舍至临近的10mm。,43,粘聚性检查,粘聚性的检查方法是用捣棒在已坍落的拌和物锥体一侧轻打，若轻打时锥体渐渐下沉，表示粘聚性良好；如果锥体突然倒塌、部分崩裂或发生石子离析，则表示粘聚性不好。,44,保水性评定,保水性以混凝土拌和物中稀浆析出的程度评定。提

15、起坍落筒后，如有较多稀浆从底部析出，拌和物锥体因失浆而骨料外露，表示拌和物的保水性不良。如提起坍落筒后，无稀浆析出或仅有少量稀浆自底部析出，混凝土锥体含浆饱满，则表示混凝土拌和物保水性良好。,45,流态混凝土的和易性,对于大流动性的流态混凝土，坍落度试验不能确切反映混凝土拌和物的和易性，因此，国外有人采用凯利球法来评定流态混凝土的和易性。,46,（三）影响混凝土拌和物和易性的因素,水泥浆含量 含砂率 水泥浆稠度 其他因素（水泥品种，骨料性质，外加剂，搅拌工艺与环境温度 等）,47,1、水泥浆含量的影响水灰比不变的情况下，单位体积拌合物内，水泥浆的数量愈多，则拌合物的流动性愈大水泥浆过多，会产生

16、流浆和泌水现象，使拌合物的粘聚性和保水性变差水泥浆过少，则不能填满骨料空隙或不能很好包裹骨料表面时，就会产生崩坍现象，使粘聚性变差水泥浆含量的多少，是以满足施工要求的流动性为原则,48,2、含砂率的影响 含砂率（简称砂率）是指混凝土中砂的用量（按质量计）占砂和石总用量的百分数 当骨料总量和水泥浆量一定时：(1)砂率过小：砂不能完全填充石子空隙，由水泥浆去填，必然会降低混凝土拌合物的流动性，严重影响其粘聚性和保水性，容易造成离析和流浆等现象(2)砂率过大：骨料的总表面积增大，包裹骨料表面的水泥，浆量增多，从而使混凝土拌合物的流动性减小,49,（3）合理砂率 在水灰比及水泥用量一定的情况下，使混凝

17、土拌合物获得最大的流动性且能保持良好的粘聚性和保水性的含砂率；也就是在水灰比一定的条件下，当混凝土拌合物获得所要求的流动性及良好的粘聚性与保水性，能使水泥用量为最少的砂率,50,3、水泥浆稠度的影响水泥浆的稠度是由水灰比所决定的在水泥用量保持不变的情况下，水灰比愈小，水泥浆就愈 稠，混凝土拌合物的流动性就愈小，而其粘聚性愈好，泌水较少当水灰比过小时，水泥浆干稠，混凝土拌合物的流动性过低，用一般的施工方法，很难成型密实如水灰比过大，水泥浆太稀，则混凝土拌合物的粘聚性及保水性变差水灰比大小以满足设计要求的强度及与环境相适应的耐久性为原则,51,需水量定则（恒定用水量定则）,在常用水灰比范围内，当混

18、凝土中用水量一定时，水灰比在小范围内变动对混凝土的流动性影响不大 当混凝土单位用水量一定时，而水泥用量增加或减少50100kg/m3时，混凝土拌合物的流动性将基本保持不变原 因：W/C较小时，水泥浆稠，混凝土流动性差，但粘聚性、保水性好，可采用较小的砂率，从而改善流动性 W/C较大时，浆稀流动性好，为保证拌合物的粘聚性，可采用较大砂率来改善流动性,52,4、其它因素（1）水泥品种 需水量大者，拌和物流动性小；使用矿渣水泥时，混凝土保水性差；使用火山灰水泥时，混凝土粘聚性好，但流动性差（2）骨料性质 粗骨料的颗粒较大、粒形较圆、表面光滑（如卵 石）、级配较好时，拌和物的流动性大 使用粗砂时，拌和

19、物粘聚性及保水性较差；使用 细砂时，混凝土流动性较小 使用天然砂时流动性好；使用人工砂时，流动性 差,53,（3）外加剂的影响 在拌制混凝土时，加入很少量的外加剂能使混 凝土拌和物在不增加水泥用量的情况下，获得很好 的和易性（4）拌制后放置时间及温度的影响 拌和物拌制后，随时间的延迟而逐渐变干稠，流动度减小（坍落度损失）环境温度升高，水分蒸发与水化速率加快，坍 落度损失加快,54,（四）混凝土拌和物流动性指标的选择,应在保证施工质量的前提下，尽可能选用较小的坍落度，以节约水泥，具体应根据结构物的条件及施工方法而定,55,二、混凝土拌和物的凝结时间,1、混凝土凝结时间的意义 初凝时间：施工时间的

20、极限 终凝时间：混凝土力学强度开始迅速发展2、混凝土的凝结时间与水泥凝结时间的区别 水泥凝结：净 浆 混凝土凝结：筛出砂浆3、影响因素 水泥品种，水灰比，掺合料，缓凝剂，环境温度等4、测定方法 贯入法,56,57,三、混凝土的强度,混凝土强度分为抗压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗剪切强度。其中以抗压强度最高，故混凝土主要用于承受压力,58,混凝土抗压强度,抗压强度是施工中控制评定混凝土质量的主要指标，以单位面积上所能承受的压力来表示。根据试件形状的不同，混凝土抗压强度分为立方体抗压强度和轴心抗压强度。混凝土标准立方体抗压强度与强度等级混凝土轴心抗压强度影响混凝土抗压强度的因素,59,1、混凝土标

21、准立方体抗压强度与强度等级,（1）混凝土标准立方体抗压强度 标准试件:边长为150mm的立方体试件;标准养护条件:203、相对湿度90%以上，养护28d龄期 用标准方法测得的极限抗压强度（2）立方体抗压强度标准值 在混凝土立方体抗压强度总体分布中，具有95%保证率的抗压强度，称为立方体抗压强度标准值,60,（3）混凝土强度等级 根据混凝土抗压强度标准值的大小，将混凝土分为不同强度等级，C15 C80 14个等级（GB50010-2010混凝土结构设计规范，开始施行）（GB50010-2002 混凝土结构设计规范，开始施行，GBJ10-89混凝土结构设计规范于2002.12.31.废止）,61,

22、2、混凝土轴心抗压强度,实际工程中，钢筋混凝土结构形式大部分是棱柱体型或圆柱体型。为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情况，在钢筋混凝土的结构计算中，计算轴心受压构件时，常以棱柱体抗压强度作为依据 目前，我国以150mm150mm300mm的棱柱体试件作为轴心抗压强度的标准试件，棱柱体抗压强度标准值约是0.67倍的立方体抗压强度标准值,62,3、影响混凝土抗压强度的因素,水泥强度与水灰比骨料种类与级配养护条件和养护龄期施工方法、施工质量,63,（1）水泥强度与水灰比的影响-1,水泥混凝土的破坏，主要发生在水泥石与骨料的界面处，以及水泥石中。所以混凝土的强度主要决定于水泥石的强度及其与骨

23、料间的粘结力，而水泥石的强度及其与骨料的粘结力又取决于水泥强度及水灰比的大小。因此，水泥强度和水灰比是影响混凝土强度的最主要因素,64,（1）水泥强度与水灰比的影响-2,65,A、B 经验常数：随用材料的品种及施工条件等变化的；在条件允许时，应结合工程实际情况，配制不同 水灰比的混凝土，进行强度试验，统计出本工程的经验系数应用；在无条件进行系统试验时，对于用常用品种的水泥所配制的一般塑性混凝土，可取A、B的近似值如下(骨料为干燥状态):卵石混凝土 A=0.48 B=0.33 碎石混凝土 A=0.46 B=0.07,（1）水泥强度与水灰比的影响-3,66,关于混凝土强度与水灰比关系式的说明,在无

24、法取得水泥实际强度时,可用式 fce=cfce,k 计算，其中 fce,k为水泥强度等级值，c 为水泥等级值的富余系数，该值应按水泥厂实际统计资料定出；fce也可根据3d强度或快速测定28d强度关系式推定得出该式适用于水灰比为0.40.8的塑性混凝土，不适用于干硬性混凝土该式适用于C60级以下的混凝土,67,混凝土强度与水灰比关系式的应用,该式可以初步解决以下问题：（1）当已知所用水泥的强度等级时，可根据所要配制的混凝土的强度，来估计应采用的水灰比值（2）当已知所用水泥的等级和水灰比值时，可估算出按标准条件养护的混凝土在28d龄期时可能达到的抗压强度,68,（2）骨料的种类及级配的影响,当用有

25、害杂质较多且品质低劣的骨料配制混凝土时，会降低混凝土的强度表面粗糙并富有棱角的骨料如碎石，与水泥石的粘结力较强，而卵石表面光滑，则粘结力较弱。所以，在同样条件下，用碎石拌制的混凝土强度比卵石混凝土高骨料的级配良好，则拌制的混凝土强度也高,69,（3）养护条件和龄期的影响,养护条件：冬季施工时，注意温度；夏季施工时，应及时 洒水养护；必须高度重视的是：当温度低于 0及缺养护水时，水泥则停止其水化。温 度：温度高，强度发展快 湿 度：湿度大，水泥水化充分龄 期：混凝土强度随龄期的增加而增长,而且在最初 714 d内发展最快,28 d以后增长缓慢,70,不同龄期的强度换算法,用普通水泥配制的混凝土,

26、在标准条件养护下,其强度的发展大致与龄期（不小于3d）的对数成正比:fn=f28 lg n/lg 28,71,（4）施工因素的影响,搅拌：机械搅拌，人工拌合 多次投料搅拌工艺可配制出造壳混凝土振捣：机械振捣，人工捣实,72,（二）混凝土抗拉强度,混凝土的抗拉强度一般约为抗压强度的 7%14%测定混凝土抗拉强度的方法有轴向拉伸试验和劈裂试验两种，一般采用劈裂法 劈裂抗拉强度fts按下式计算:fts=2P/(A)=0.637 P/A 抗拉强度RL与与劈拉强度的关系：RL0.9 fts,73,四、混凝土的变形与抗裂性,混凝土的物理与化学变形 混凝土在荷载作用下的变形 混凝土的抗裂性,74,（一）混凝

27、土的物理与化学变形,湿胀干缩 温度变形 自生体积变形,75,1.湿胀干缩,混凝土的干燥收缩变形产生的原因主要是由于饱和的水泥浆露置于低湿度的环境中，水泥浆体中的水化硅酸钙因毛细孔和凝胶孔中水分蒸发，而失去物理吸附水所导致的收缩应变 混凝土的干缩可划分为可逆收缩和不可逆收缩可逆收缩属于再次干湿循环所产生的总收缩的一部分，而不可逆收缩则是属于第一次干燥后再潮湿所产生的总收缩的一部分，而在以后的干湿循环过程中不会再发生,76,湿胀干缩图,77,（1）干缩率大小与危害,干缩变形大小表示：测定条件：100mm100mm515mm，203oC,RH5565%养护危 害：使混凝土表面产生拉应力，引起表面裂

28、纹，使混凝土抗渗、抗冻、抗侵蚀性能 降低,78,（2）影响混凝土干缩的主要因素,单位用水量水灰比骨料粒径与级配水泥品种与细度集料的体积含量环境湿度养护条件外加剂,79,2、温度变形,温度变形：混凝土具有热胀冷缩的性质，可用温度变形系数表示：混凝土的温度变形系数随集料种类和配合比而变化通常混凝土的温度变形系数为（612）10-6/如混凝土温度变形系数为1010-6/，温度下降15，则产生15010-6温度收缩应变。若混凝土弹性模量为2.07 104 MPa，在约束条件下，则产生拉应力3.1MPa,80,3、自生体积变形-1,混凝土在硬化过程中，由于水泥水化而引起的体积变化称为自生体积变形 水泥在

29、水化过程中由于无水的熟料矿物转变为水化物，所以水化后的固相体积比水化前要大得多。水泥完全水化后水化凝胶约是水化总水泥体积的2倍，但对于水泥一水体系的总体积来说，却是要缩小，发生缩小的原因是水化前后反应物和生成物的密度不同,81,3、自生体积变形-2,水泥熟料中各单矿物的缩减作用，无论就绝对数值或相对速度而言，其大小都按下列顺序排列：C3AC4AFC3SC2S 对硅酸盐水泥来讲，每100g水泥的缩减总量约为79cm3，如果每立方混凝土中水泥用量为250kg，则体系中缩减量将达20L/m3。可见，由于水泥缩减作用所产生的孔隙，也会达到相当可观的数值，它会影响水泥石的抗冻性和抗水性以及耐久性,82,

30、（二）混凝土在荷载作用下的变形,1、应力一应变关系 混凝土应力应变关系，随应力（）大小的不同，可分为三个阶段。（1）（0.30.5）fcu 应力应变曲线近于直线，混凝土的变形主要是弹性变形，也有极少的塑性变形。塑性变形是由于混凝土内原生裂隙被压闭合，以及局部拉应力引发了极少的新生微裂隙,在短期荷载条件下（按一般静力试验加荷），混凝土应力一应变和应力一体积应变曲线,83,应力应变曲线的曲率增大，体积变形曲线的压缩率逐渐减小，直到体积压缩停止。此阶段混凝土内裂缝稳定扩展，由于混凝土内裂缝的扩展，混凝土的总变形中包括有较多的塑性变形。这种塑性变形与混凝土内裂缝发展相联系的，称为假塑性,在短期荷载条件

31、下（按一般静力试验加荷），混凝土应力一应变和应力一体积应变曲线,（2）为（0.30.5）fcu至（0.70.9）fcu之间：,84,（3）（0.70.9）fcu,混凝土内出现不稳定裂缝扩展。混凝土表面出现可见裂缝，其体积变形曲线反转，体积开始转向膨胀，直到应力达到极限抗压强度fcu，而后变形继续增加，直至破坏,在短期荷载条件下（按一般静力试验加荷），混凝土应力一应变和应力一体积应变曲线,85,承受拉应力时：混凝土应力一应变曲线,此曲线在应力较低时更接近于直线，当应力超过极限抗拉强度的70左右时，曲线明显弯曲，随即破坏,86,在重复荷载作用下的应力一应变曲线,在重复荷载作用下，应力一应变曲线因作

32、用应力大小的不同而有不同的型式,重复应力小于(0.30.5)fcu时，每次卸荷都残留少量塑性变形，且随着AC线。它与初始切线大致平行 当重复应力大于(0.50.7)fcu时，随着重复次数的增加，塑性应变将逐渐增加，最后导致疲劳破坏,87,2、变形模量混凝土的变形模量是指应力一应变曲线上任一点 的应力与应变的比值。在计算钢筋混凝土的变形、裂缝开展、大体积混凝土的温度应力以及进行结构物应力观测时，均需了解混凝土的变形模量当混凝土所受应力大小不同时，其变形模量也不同在上述计算和观测中，应采用不同的变形模量在混凝土及钢筋混凝土结构设计中，常采用按标准方法测得的变形模量，称为混凝土静力弹性模量（Eh）,

33、（二）混凝土在荷载作用下的变形,88,混凝土静力弹性模量与混凝土强度关系,混凝土静力弹性模量与混凝土强度密切相关。强度越高，弹性模量越大，且混凝土静力弹性模量随养护温度的提高及龄期的增大而增大。当缺乏试验资料时，28d龄期Eh（MPa）可按下式经验公式近似计算：fcu 混凝土28d龄期立方体抗压强度，MPa,89,影响混凝土静力弹性模量的其它因素,混凝土的水泥浆含量较少时，弹性模量较大骨料弹性模量较大时，混凝土弹性模量也较大掺引气剂混凝土的弹性模量较普通混凝土低20%30,90,弹塑性模量和抗拉弹性模量,当(0.50.7)fcu时，混凝土应力一应变曲线明弯曲，故变形模量明显减小。这时的变形模量

34、称为弹塑性模量当计算构件出现裂缝前的变形时，应采用弹塑性模量，常取混凝土抗拉弹性模量，是用断面100mm l00mm的轴心拉伸试件，进行轴心拉伸试验测定混凝土的 与 十分接近，当缺乏试验资料时，常取,91,3徐变与松驰,(1)徐变 随着荷载作用时间的延长，混凝土变形将逐渐增大。这种随时间增长的变形称为徐变 混凝土徐变是加荷龄期和荷载持续时间t的函数,92,当(0305)fcu时,在持荷时间内，变形随时间延长而增长。卸除荷载后，部分变形瞬时恢复，少部分变形逐渐恢复，称为徐变恢复。此外，还会保留部分永久变形徐变量（，t）与应力成正比（，t）=C（，t）C（，t）徐变度或比徐变当(0.30.5)fc

35、u时徐变变形增长比应力增长为快,93,当(0.70.8)fcu时,混凝土将由于变形的不断增长而破坏；持荷时间越长破坏应力越低当持荷时间趋近于无限大时，其破坏应力称为持久强度,94,混凝土的徐变的原因,混凝土的徐变是由于水泥石的徐变所引起的。而水泥石的徐变则产生于凝胶体中的水分在荷载作用下的迁移，以及在长期荷载的作用下凝胶体的粘性流动。砂、石骨料及水泥石中的未水化水泥内核及结晶体，可以认为是不产生徐变的，且它们还能阻碍水泥石变形，减少混凝土徐变。混凝土中的孔隙，则与骨料相反，增加了混凝土的徐变,95,影响混凝土徐变的因素,混凝土的加荷龄期()较短时，产生的徐变较大水灰比较大及强度较低的混凝土，徐

36、变较大水灰比相同时，水泥用量较多的混凝土徐变较大在水泥中掺有矿渣或火山灰质混合材料或采用掺混合材料硅酸盐水泥时，可增大混凝土徐变；加入引气剂，可增大混凝土徐变 充分养护，特别是水中养护，可使混凝土徐变减小混凝土拉伸徐变较应力相等时的压缩徐变大2030,96,混凝土徐变对建筑物的受力影响,混凝土徐变对建筑物的受力影响很大，由于混凝土徐变，结构内部会发生应力和变形重分布。例如：在钢筋混凝土中，由于混凝土的徐变，将使钢筋所承受的应力增大在预应力钢筋混凝土中，混凝土的徐变会使钢筋的预加应力受到损失 徐变还能使结构内应力集中现象得到缓解 徐变也能降低大体积混凝土的温度应力,97,（2）应力松弛,加荷使混

37、凝土产生一定变形后，若维持此变形不变，随着时间的延长，混凝土内的应力将逐渐降低，这种现象称为应力松弛。产生应力松弛的原因与徐变相同,98,（三）混凝土的抗裂性,1、混凝土的裂缝 混凝土的开裂主要是由于混凝土中拉应力超过了抗拉强度，或者说是由于拉伸应变达到或超过了极限拉伸值而引起的。常见裂缝起因于限制收缩和自由膨胀,99,大体积混凝土发生裂缝的原因有干缩和温度应力两方面，其中温度应力是最主要的因素 结构物受荷过大或施工方法欠合理以及结构物基础不均匀沉陷等都可能导致混凝土开裂,100,混凝土裂缝的防止,为防止混凝土结构的裂缝，除应选择合理的结构型式及施工方法，以减小或消除引起裂缝的应力或应变外，还

38、应采用抗裂性较好的混凝土。采用补偿收缩混凝土，以抵消有害的收缩变形，也是防止裂缝的重要途径,101,2、混凝土抗裂性指标,(1)混凝土极限拉伸应变（）混凝土轴心拉伸时，断裂前最大伸长应变称为极限拉伸应变 在其它条件相同时，混凝土极限拉伸应变值越大，抗裂性越强,102,(2)抗裂度（D）极限拉伸与混凝土温度变形系数之比（单位为）。也即以温差（）量度的极限拉伸：混凝土温度变形系数 抗裂度越大，混凝土抗裂性越强,103,（3）热强比（H/R）,某龄期单位体积混凝土发热量与抗拉强度之比（J/m3MPa）混凝土发热量是产生温度应力主要原因，发热量小，温度应力小 抗拉强度是防止开裂的主要因素 因此，混凝土

39、热强比越小，抗裂性越强,104,（4）抗裂性系数（CR）以止裂作用的极限拉伸与起裂作用的热变形值之比作为抗裂性系数（CR）式中T混凝土绝热温升 CR值越大，抗裂性越好,105,3、提高混凝土抗裂性的主要措施,选择适当的水泥品种选择适当的水灰比采用多棱角的石灰岩碎石及人工砂作混凝土骨料掺用适量优质粉煤灰或硅粉掺入减水剂及引气剂加强质量控制，提高混凝土均匀性加强养护,106,五、混凝土的耐久性,耐久性的概念 混凝土的耐久性就是指混凝土在所处环境条件下,能保持其原有的性能，抵抗受破坏作用的能力 耐久性是混凝土的一种综合性质,它包括抗冻、抗渗、抗冲磨、抗气蚀、抗侵蚀及抗碳化、碱骨料反应、抗风化及混凝土

40、中钢筋腐蚀等性能,107,敦煌电线杆,耐久性,108,（一）混凝土的抗渗性,1.混凝土抗渗性的定义与表示方法 混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透作用的能力 混凝土的抗渗性可用抗渗等级或渗透系数表示,109,抗渗等级是用28d龄期的标准试件,在标准试验方法下所能承受的最大水压力来确定的。混凝土抗渗等级分为W2、W4、W6、W8、W10、W12等（JGJ55-2011用P2、P4、P6、P8、P10、P12等表示），即表示混凝土在标准试验条件下所抵抗0.2、0.4、1.2 MPa的水压力而不透水,110,2、混凝土的抗渗等级测定,混凝土的抗渗等级是采用28d龄期的标准试件,每隔8h增加0.1M

41、Pa 水压，6个试件中3个试件表面出现渗水时停止试验，记录此时水压力H，抗渗等级计算公式如下：,S10H1H为6个试件中有3个渗水时的水压力，MPa,111,（3）混凝土的抗渗等级与水灰比关系,112,（4）混凝土抗渗性的意义,抗渗性除关系到混凝土的挡水及防水作用外，还直接影响到混凝土的抗冻性和抗侵蚀性 抗渗性差的混凝土，水分容易渗入到结构内部，如果遇到冰冻作用或渗进去的水分中含有侵蚀性物质时，混凝土就会因受到冰冻作用或侵蚀作用而破坏 所以，承受压力水作用的混凝土，要求具有一定的抗渗性,113,（5）影响混凝土抗渗性的因素,混凝土产生渗水的主要原因是由于混凝土结构中的孔隙形成了连通的渗水通道

42、水灰比引气剂等外加剂时，由于产生了互不连通的 微小气泡，改善了混凝土内部的孔隙特征，截断 了渗水通道，从而可显著提高混凝土的抗渗性 水泥品种、骨料级配、施工质量及养护条件等对 混凝土的密实性都有影响，因此对抗渗性也有一 定的影响,114,（二）混凝土的抗冻性,混凝土的抗冻性是指混凝土在水饱和状态下能经受多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能 混凝土的抗冻性常用抗冻等级表示,115,1、抗冻等级测定（慢冻法）,抗冻等级是以28d龄期的混凝土标准立方体试件，在水饱和状态下所能承受的冻融循环(-1520)次数来确定的，分为：F50、F100、F150、F200、F250、F300等 例

43、如，混凝土试件经过200次冻融循环作用后，强度降低不超过25%，重量损失不超过5%，其抗冻标号则为F200,116,2、抗冻等级的测定(快冻法),采用100mm100mm400mm的混凝土试件，经N次标准条件下的快速冻融循环后，如果其相对动弹性模量（P）降低至60%或质量损失达5%，则该混凝土快速抗冻等级即为FN 混凝土相对动弹性模量,117,3、影响混凝土抗冻性的因素,）集 料：普通集料对抗冻性的影响不大，但 用被水饱和的集料拌制混凝土容易引起集料和周围浆体冻结破坏，轻集料混凝土的抗冻性则与集料性质有很大关系；）水泥品种：水泥的化学组成、细度和品种对混凝土的抗冻融破坏无显著影响，除非混凝士早

44、期受冻。外掺粉煤灰影响混凝土的抗冻性，这可能是由于掺粉煤灰的水泥浆体渗透性小,118,3）强 度：混凝土强度越高，则抵抗环境破坏的能力越强，因而耐久性也越高，但是在受冻融破坏情况下，强度与耐久性并不一定成正比的关系。混凝土的气泡结构对混凝土抗冻性的影响远远大于强度的影响4）水灰比：水灰比影响可冻结水的含量，同时水灰比又决定了强度，而此两者都影响抗冻性。水灰比是影响混凝土抗冻性的主要因素,119,）气泡间距：平均气泡间距是影响抗冻性的最主要 因素。混凝土中气泡的存在对静水压力和渗透压都是一个卸压因素，特别对静水压力6）饱水程度：所谓饱水程度是指吸水体积与全部孔体积之比。一定配比的混凝土有一个极限

45、饱水程度，当实际饱水程度达到或超过该极限饱水程度后，即使少量几次冻融循环也将其破坏。反之，如混凝土在实际使用环境下含水量永远小于极限饱水程度，则该混凝土是不会被冻坏的,120,（三）混凝土的抗磨性及抗气蚀性,受磨损、磨耗作用的表层混凝土要求有较高的抗磨性 高速水流经过凸凹不平、断面突变或者水道急骤转弯的混凝土表面时，会使混凝土发生气蚀破坏,121,（四）混凝土的抗侵蚀性,混凝土的抗侵蚀性主要决定于水泥的抗侵蚀性溶出性侵蚀碳酸性侵蚀一般酸性侵蚀硫酸盐侵蚀镁盐侵蚀,122,（五）混凝土的碱骨料反应,骨料中活性SiO2与水泥中碱性氧化物（Na2O和K2O）在有水的条件下发生反应，形成碱硅酸凝胶。这种

46、凝胶体吸水是无限膨胀的，可使混凝土胀裂碱-骨料反应发生的条件：碱、活性骨料、水，缺一不可预防措施：低碱水泥、非活性骨料、干燥抑制措施：掺合料、化学外加剂、引气剂、纤维重在预防,123,（六）混凝土的碳化,1、混凝土的碳化空气中的CO2通过混凝土的毛细孔隙，由表及里地向内部扩散，在有水分存在的条件下，与水泥石Ca(OH)2反应生成CaCO3，使混凝土中Ca(OH)2 浓度下降，称为碳化（或中性化）,124,除Ca(OH)2外，其他水化物也会被碳化碳化使孔溶液的pH值降低，当pH降到11.5时，钢筋钝化膜开始破坏，降到10时，钝化膜完全失钝碳化还会引起混凝土收缩，使混凝土表面产生裂缝,125,2、

47、影响混凝土碳化的因素,CO2的浓度 空气中CO2的浓度不同，影响碳化速度和深度环境湿度的影响 混凝土硬化条件的影响 在潮湿环境或水中养护的混凝士水化程度高，混凝土较密实 在空气中或蒸气中养护，促使水泥石形成多孔结构或产生较多的微裂缝,126,混凝土的水灰比和组成的影响 混凝土碳化速度与混凝土的水灰比近似地成直线关系水泥品种和用量 混凝土胶结料中CaO总量越高，碳化越慢。矿渣或火山灰的掺量越大，即水泥熟料含量越低，则碳化速度越快,127,（七）提高混凝土耐久性的主要措施,严格控制水灰比和水泥用量根据工程所处环境及使用条件，合理选择水泥品种及强度等级；合理选择粗细骨料。应严格控制骨料中的有害杂质含

48、量，使其不致于影响混凝土的耐久性选择级配合理的砂石骨料。可在保证混凝土和易性的条件下，减少水泥用量，并有较好的密实性，不仅可提高混凝土的耐久性而且也较经济,128,掺加减水剂及引气剂。如果在混凝土中加入减水剂和引气剂,可减少混凝土的用水量及水泥用量,改善混凝土的孔隙结构,这是提高混凝土抗冻性及抗渗性的重要措施改善混凝土的施工方法。在混凝土施工中,应搅拌均匀、浇筑和振捣密实、加强养护,以保证混凝土的施工质量,129,第三节 水泥混凝土的骨料及拌和(养护)用水,130,一、细骨料(砂),混凝土的细骨料分天然砂（河砂、海砂等）和人工砂。粒径范围0.16 5.0mm（一）颗粒形状与表面特征 砂的颗粒形

49、状与表面特征会影响其与水泥石的 粘结及拌和物的和易性（二）有害杂质 主要为云母、粘土、淤泥、硫酸盐、有机质及 轻物质等,131,砂、石子中杂质含量和石子中针片状颗粒含量,132,（三）砂的粗细程度与颗粒级配 1、细度模数 砂的粗细程度用细度模数（f）表示，它是 指不同粒径的砂粒混在一起后的平均粗细程度（1）细度模数计算:mf=,133,筛分析法：用一套标准筛，将500g干砂过筛，计算分计筛余百分率a1、a2、a3、a4、a5、a6和累计筛余百分率A1、A2、A3、A4、A5和A6。,累计筛余与分计筛余的关系,细度模数,134,2、砂按粗细分类 按细度模数的大小，可将砂分为:粗砂（f=3.73.

50、1）、中砂（f=3.02.3）细砂（f=2.21.6）、特细砂（f=1.50.7）3、砂的粗细对混凝土性能的影响 过粗：混凝土粘聚性差，容易产生分离、泌水；过细：流动性差，水泥用量大，强度低；用中砂为宜,135,4、砂的颗粒级配 砂的颗粒级配是指不同粒径的砂粒的组合情况。（1）级配的表示 砂的级配用各筛上累计筛余百分率表示，按0.63mm筛孔的筛上累计筛余百分率分为三个区间。级配较好的砂，各筛上累计筛余百分率应在同一区间内。,136,砂的颗粒级配区（累计筛余，按质量计，）,优先采用区砂采用区砂，应提高砂率；采用区砂，宜降低砂率颗粒级配不符合上述要求，应采用人工级配等措施,按0.63mm筛孔的累