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1、2022/12/171土木工程材料土木工程材料土木工程学院建筑工程系 2022/12/1724.1 混凝土概述4.2 普通混凝土的组成材料4.3 混凝土拌和物的性能4.4 硬化混凝土的性能4.5 混凝土质量控制与强度评定4.6 普通混凝土的配合比设计4.7 其它种类混凝土4 4 混凝土混凝土 ConcreteConcrete2022/12/173一、和易性含义一、和易性含义 和易性又称和易性又称工作性工作性，是指砼拌合物在一定的，是指砼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砼的性能。获得均匀密实的砼的性能。包括包括流动性
2、流动性(稠度稠度)、粘聚性粘聚性和和保水性保水性三个主三个主要方面。要方面。4.3 4.3 混凝土拌合物的性能混凝土拌合物的性能2022/12/1741.1.流动性流动性 拌合物在自重或施工机械振捣作用下，能产生流动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性能。并均匀密实地填充整个模型的性能。2.2.粘聚性粘聚性 拌合物在施工过程中，各组成材料互相之间有一定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，不出现的粘聚力，不出现分层离析分层离析，保持整体均匀的性能，保持整体均匀的性能。3.3.保水性保水性 拌合物保持水分，不致产生严重拌合物保持水分，不致产生严
3、重泌水泌水的性质。的性质。4.3 4.3 混凝土拌合物的性能混凝土拌合物的性能2022/12/175二、和易性的测定二、和易性的测定方法：测定流动性，观察粘聚性和保水性的好坏，方法：测定流动性，观察粘聚性和保水性的好坏，综合评价和易性。综合评价和易性。GBGB规定：规定：塑性塑性砼的流动性用砼的流动性用坍落度坍落度或或坍落扩展度坍落扩展度表示；表示；干硬性干硬性砼用为砼用为维勃稠度维勃稠度表示。表示。4.3 4.3 混凝土拌合物的性能混凝土拌合物的性能2022/12/1761.1.坍落度试验坍落度试验 Slump Test（1 1）流动性的测定）流动性的测定将拌和物将拌和物分三层分三层填入坍落
4、填入坍落度筒中；度筒中；每层插捣每层插捣2525下；下；将表面将表面抹平；抹平；垂直提起垂直提起圆锥筒；圆锥筒；量出筒高与试体最高点之量出筒高与试体最高点之间的高度差间的高度差坍落度。坍落度。200mm100mm300mm坍落度（坍落度（mmmm）越大，流动性越高）越大，流动性越高 4.3 4.3 混凝土拌合物的性能混凝土拌合物的性能2022/12/177（2 2）粘聚性和保水性的评定）粘聚性和保水性的评定用捣棒轻轻敲击砼锥体的侧面，看是否保持用捣棒轻轻敲击砼锥体的侧面，看是否保持整体整体向下坍落向下坍落或发生或发生局部的突然崩落局部的突然崩落，由此判断其，由此判断其粘粘聚性聚性是否合格；是否
5、合格；观察砼锥体下方是否有水分析出，由此判断其观察砼锥体下方是否有水分析出，由此判断其保保水性水性是否合格。是否合格。4.3 4.3 混凝土拌合物的性能混凝土拌合物的性能2022/12/178（3 3）扩展度的测定）扩展度的测定 如坍落度值大于如坍落度值大于220mm220mm，应测量砼扩展后的，应测量砼扩展后的最最大大和和最小直径最小直径：其差值其差值小于小于50mm50mm时，取其平均值为时，取其平均值为扩展度扩展度。若差值若差值大于大于50mm50mm，应，应重新试验重新试验。4.3 4.3 混凝土拌合物的性能混凝土拌合物的性能2022/12/179装第1层并插捣25次装第2层并插捣25
6、次装第3层并插捣25次抹平表面提起圆锥筒测量坍落高度坍落度试验步骤坍落度试验步骤坍落度测量扩展度测量扩展度测量2022/12/1710（4 4）坍落度的评定）坍落度的评定 级级 别别 坍落度值坍落度值(mm)(mm)名名 称称 S1 10 S1 1040 40 塑性混凝土塑性混凝土 S2 50 S2 5090 90 塑性混凝土塑性混凝土 S3 S3 100100150 150 流动性混凝土流动性混凝土 S4 S4 160 160 大流动性混凝土大流动性混凝土 S5 S5 220 220 大流动性混凝土大流动性混凝土 适用：适用：DmaxDmax不大于不大于40mm40mm，坍落度值不小于坍落度
7、值不小于10mm10mm 4.3 4.3 混凝土拌合物的性能混凝土拌合物的性能2022/12/1711（5 5）坍落扩展度的分级）坍落扩展度的分级 等级等级 扩展度值扩展度值(mm)(mm)F1 340 F1 340 F2 350 F2 350410410 F3 F3 420420480480 F4 F4 490490550550 F5 560 F5 560620620 F6 F6 63006300 4.3 4.3 混凝土拌合物的性能混凝土拌合物的性能2022/12/17122.2.维勃稠度试验维勃稠度试验透明圆盘（1 1）维勃稠度的测定）维勃稠度的测定 开启振动台至透明圆盘底面与砼完全接触所
8、需的时开启振动台至透明圆盘底面与砼完全接触所需的时间为间为维勃稠度值维勃稠度值VBVB（S S），其值越大，则流动性越小。），其值越大，则流动性越小。维勃稠度维勃稠度仪仪2022/12/17132.2.维勃稠度的分级维勃稠度的分级等级等级 维勃稠度维勃稠度(s)(s)V0 V0 3131V1V1 30302121V2 V2 20201111V3V3 10106 6V4V4 5 53 3 适用于适用于DmaxDmax不大于不大于40mm40mm，VBVB值在值在5 530s30s之间的之间的砼拌和物稠度测定。砼拌和物稠度测定。4.3 4.3 混凝土拌合物的性能混凝土拌合物的性能2022/12/1
9、714依据依据v构件截面尺寸小构件截面尺寸小v 钢筋较密钢筋较密v 人工振捣人工振捣 坍落度选大些。坍落度选大些。v 运输距离远运输距离远v 气温高气温高 原则原则上应在不妨碍施工操作及保证振捣密实的条件下，上应在不妨碍施工操作及保证振捣密实的条件下，尽可能采用尽可能采用较小较小的坍落度。的坍落度。三、坍落度的选择依据和原则三、坍落度的选择依据和原则 4.3 4.3 混凝土拌合物的性能混凝土拌合物的性能2022/12/17151.1.胶凝材料浆体的数量胶凝材料浆体的数量W+BW+BW+BW+B越多越多:流动性越大。流动性越大。W+BW+B过多过多:粘聚性和保水性降低。粘聚性和保水性降低。W+B
10、W+B过少过少:粘聚性变差。粘聚性变差。2.2.水胶比水胶比W/BW/BW/BW/B增大增大:流动性增大。（胶凝材料、骨料用量一定的流动性增大。（胶凝材料、骨料用量一定的情况下）情况下）W/BW/B过大过大:粘聚性和保水性不良粘聚性和保水性不良。固定用水量法则固定用水量法则说明说明单位用水量单位用水量是和易性的是和易性的决定决定性因素性因素。四、和易性的影响因素四、和易性的影响因素 4.3 4.3 混凝土拌合物的性能混凝土拌合物的性能2022/12/17163.3.砂率砂率SpSp（1 1）砂的质量占骨料总量的质量百分数称为）砂的质量占骨料总量的质量百分数称为砂率砂率。（2 2）水和胶凝材料用
11、量一定时，拌和物坍落度先随砂）水和胶凝材料用量一定时，拌和物坍落度先随砂率增加而增大，达到最大值后，又随砂率增加而减小。率增加而增大，达到最大值后，又随砂率增加而减小。（3 3）坍落度最大时的砂率为）坍落度最大时的砂率为合理砂率合理砂率(最优砂率最优砂率)。坍坍落落度度(cm)砂率砂率()合理砂率合理砂率 4.3 4.3 混凝土拌合物的性能混凝土拌合物的性能2022/12/1717（4 4）合理砂率的选用原则）合理砂率的选用原则 DmaxDmax较大较大:Sp:Sp较小；较小；MxMx较小较小:Sp:Sp较小；较小；W/BW/B较小较小:Sp:Sp较小较小;流动性要求较大时流动性要求较大时:S
12、p:Sp较大；较大；掺用引气剂或减水剂时掺用引气剂或减水剂时:Sp:Sp较小；较小；4.3 4.3 混凝土拌合物的性能混凝土拌合物的性能2022/12/17184.4.胶凝材料胶凝材料品种：需水量大的胶凝材料，拌合物流动性小，品种：需水量大的胶凝材料，拌合物流动性小，粘聚性和保水性好。粘聚性和保水性好。细度：较细，则拌合物粘聚性和保水性较好。细度：较细，则拌合物粘聚性和保水性较好。5.5.骨料骨料骨料级配好、粒径大、表面光滑，拌合物流动性大。骨料级配好、粒径大、表面光滑，拌合物流动性大。4.3 4.3 混凝土拌合物的性能混凝土拌合物的性能2022/12/17196.6.外加剂外加剂减水剂和引气
13、剂可提高流动性；减水剂和引气剂可提高流动性；引气剂还改善粘聚性和保水性引气剂还改善粘聚性和保水性7.7.温度和时间温度和时间流动性随温度升高而降低。流动性随温度升高而降低。流动性随时间延长而降低。流动性随时间延长而降低。4.3 4.3 混凝土拌合物的性能混凝土拌合物的性能2022/12/1720砼的砼的水胶比水胶比与测定水泥凝结时间的水灰比是不同的，与测定水泥凝结时间的水灰比是不同的，凝结时间便有所不同。凝结时间便有所不同。砼的凝结时间还受砼的凝结时间还受温度温度、外加剂外加剂等其他各种因素的等其他各种因素的影响。影响。五、混凝土拌合物的凝结时间五、混凝土拌合物的凝结时间 4.3 4.3 混凝
14、土拌合物的性能混凝土拌合物的性能2022/12/1721一、混凝土的强度一、混凝土的强度砼强度指标的重要性砼强度指标的重要性强度是土木工程结构对材料的基本要求；强度是土木工程结构对材料的基本要求；由强度数据推断出其它性能的好坏；由强度数据推断出其它性能的好坏；强度试验简单直观。强度试验简单直观。4.4.硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能2022/12/1722（一）砼受力破坏过程（一）砼受力破坏过程 4.4.硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能混凝土受压变形曲线混凝土受压变形曲线阶段（阶段（OAOA）：0.30.3极限极限，界面，界面裂缝无显著变化，裂缝无显著变化，与与呈直线关系。呈直线关系。阶段（
15、阶段（ABAB）：比例比例，界面裂，界面裂缝的数量、宽度、长度不断增加，变形缝的数量、宽度、长度不断增加，变形的增长率大于荷载的增长率，的增长率大于荷载的增长率，与与不不再是线性关系。再是线性关系。阶段（阶段（BCBC）：临界临界,裂缝继裂缝继续开展，出现砂浆裂缝，部分界面裂缝续开展，出现砂浆裂缝，部分界面裂缝成为连续裂缝，变形增长率继续加大。成为连续裂缝，变形增长率继续加大。阶段（阶段（CDCD）：达到达到极限极限，连续裂缝，连续裂缝急速地发展，砼承载能力下降，变形增急速地发展，砼承载能力下降，变形增大至完全破坏，曲线斜率变成负值。大至完全破坏，曲线斜率变成负值。2022/12/1723（二
16、）砼强度的几个基本概念（二）砼强度的几个基本概念砼立方体抗压强度砼立方体抗压强度砼立方体强度标准值砼立方体强度标准值砼强度等级砼强度等级砼实际强度砼实际强度边长为边长为150mm的立方体试件，在标准条件的立方体试件，在标准条件(20 2 C，相对湿度，相对湿度95%)下，养护到下，养护到28天天龄期，测得的抗压强度值，以龄期，测得的抗压强度值，以“fcu”表示。表示。用标准试验方法测得的一组若干个立方体抗用标准试验方法测得的一组若干个立方体抗压强度值的总体分布中的一个值，低于该值的压强度值的总体分布中的一个值，低于该值的百分率不超过百分率不超过5%,以以“fcu,k”表示表示 根据砼立方体强度
17、标准值根据砼立方体强度标准值(MPa)划分的等级，划分的等级，C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80、C85、C90、C95、C100。将试件在实际工程的温湿度条件下养护将试件在实际工程的温湿度条件下养护28天，测得的立天，测得的立方体试件强度，作为砼施工质量控制和验收依据。方体试件强度，作为砼施工质量控制和验收依据。砼砼(棱柱体）轴心抗压强度棱柱体）轴心抗压强度尺寸为尺寸为150 mm 150 mm 300mm的棱柱体试件，标的棱柱体试件，标准条件下养护准条件下养护28天，测得的抗压强度，以天，测得的抗压强度，以
18、fcp表示；表示；fcp=(0.70.8)fcu 4.4.硬化混凝土的强度硬化混凝土的强度2022/12/1724关于关于砼立方体抗压强度砼立方体抗压强度fcu边长为边长为100mm的立方体试件，折算系数为的立方体试件，折算系数为0.95边长为边长为200mm的立方体试件，折算系数为的立方体试件，折算系数为1.05说明说明：4.4.硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能边长为边长为150mm的立方体试件，标准条件下养护的立方体试件，标准条件下养护到到28天龄期，采用立方体劈裂抗拉试验来测定天龄期，采用立方体劈裂抗拉试验来测定混凝土抗拉强度混凝土抗拉强度，以，以“fts”表示。表示。砼轴心抗拉强度砼轴
19、心抗拉强度砼抗折强度砼抗折强度 标准尺寸为标准尺寸为150mm150mm600mm（或（或550mm）的）的长方体试件，在标准养护条件下养护到长方体试件，在标准养护条件下养护到28d龄期，以龄期，以标准试验方法测得的抗折强度值标准试验方法测得的抗折强度值，以，以“fcf”表示。表示。2022/12/1725砼立方体强度标准值砼立方体强度标准值 一组试件的立方体抗压强度值分别为：一组试件的立方体抗压强度值分别为：32.1,32.1,37.5,35.1,38.2,40.2,37.5,35.1,38.2,40.2,29.529.5,43.1,42.3,43.1,42.3,40.6,40.6,30.2
20、30.2,32.5,37.4,38.1,37.4,36.4,32.5,37.4,38.1,37.4,36.4,33.8,35.8,36.2,37.9,39.2(MPa)33.8,35.8,36.2,37.9,39.2(MPa)，共有共有2020个个数据数据。用比较法可得：其抗压强度标准值是用比较法可得：其抗压强度标准值是30.230.2MPaMPa 因为因为2020个数据中，小于个数据中，小于30.230.2MPaMPa的只有一个的只有一个29.529.5MPaMPa，百分率为，百分率为5 5。4.4 4.4 硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能2022/12/1726胶凝材料强度胶凝材料强度水胶
21、比水胶比骨料的性质骨料的性质胶凝材料浆体与骨料相对含量胶凝材料浆体与骨料相对含量拌合水拌合水外加剂外加剂(化学外加剂、矿物外加剂化学外加剂、矿物外加剂)4.4.硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能（三）影响砼抗压强度的因素（三）影响砼抗压强度的因素2022/12/17271.1.胶凝材料强度胶凝材料强度 fb fb越高，胶结力越强，砼强度越高。越高，胶结力越强，砼强度越高。2.2.水胶比水胶比W/BW/B I IW/BW/B在一定范围内在一定范围内(砼密实成型砼密实成型)降低，砼强度提高。降低，砼强度提高。II.W/BII.W/B过小，砼强度反而降低。过小，砼强度反而降低。IIIW/B W/B 在
22、一定范围内在一定范围内在一定范围内在一定范围内W/B强度强度强度强度W/B强度强度强度强度 4.4.硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能W/B W/B 过小过小过小过小2022/12/1728f28 与与W/B关系如图关系如图 所示所示 4.4.硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能 混凝土强度与水胶比及胶水比的关系混凝土强度与水胶比及胶水比的关系（a a）强度与水胶比的关系；（）强度与水胶比的关系；（b b）强度与胶水比的关系）强度与胶水比的关系2022/12/17293.3.骨料的性质骨料的性质骨料经骨料经风化风化或或杂质多杂质多，降低降低砼强度。砼强度。骨料骨料级配良好级配良好、砂率适当砂率适当，
23、砼强度，砼强度高高。骨料骨料粗糙粗糙，与水泥粘结好，砼强度，与水泥粘结好，砼强度高高。W/B0.4W/B0.4，碎石砼强度比卵石砼强度约高，碎石砼强度比卵石砼强度约高38%38%，W/B0.65W/B0.65，二者强度差异不显著了。，二者强度差异不显著了。4.4.硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能2022/12/1730砼强度经验公式（鲍罗米公式）砼强度经验公式（鲍罗米公式）：fcu，0 =a fb(B/W b)fcu,0混凝土混凝土28d28d抗压强度（抗压强度（MPaMPa）fb 胶凝材料的实测强度（胶凝材料的实测强度（MPaMPa）fb=s f fce fce=c fce,g a、b 回归
24、系数：回归系数：碎石：碎石：a 0.53;b 0.20;卵石：卵石：a 0.49;b 0.13。4.4 4.4 硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能2022/12/17314.4.外加剂外加剂化学外加剂化学外加剂 (Chemical Admixture)(Chemical Admixture)减水剂减水剂提高砼强度；提高砼强度；早强剂早强剂提高砼早期强度，对后期强度不一定有利。提高砼早期强度，对后期强度不一定有利。矿物外加剂（掺合料）矿物外加剂（掺合料）(Mineral Admixture)(Mineral Admixture)掺合料掺合料降低早期强度，提高后期强度。降低早期强度，提高后期强度。4
25、.4.硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能2022/12/17325.5.施工方法施工方法用用机械搅拌机械搅拌比人工拌和更比人工拌和更均匀均匀，强度约提高，强度约提高10%10%。用用机械振动机械振动比人工捣实更比人工捣实更密实密实。4.4 4.4 硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能 改进施工工艺改进施工工艺提高砼强度：提高砼强度：采用采用分次投料搅拌分次投料搅拌；采用采用高速搅拌高速搅拌；采用采用高频或多频振捣器高频或多频振捣器；采用采用二次振捣二次振捣。2022/12/17336.6.养护养护（Curing）条件条件砼硬化过程中，人为变化周围环境温度与湿度，使砼硬化过程中，人为变化周围环境温度与
26、湿度，使其微结构和性能达到所需要的结果，称为其微结构和性能达到所需要的结果，称为养护。养护。温度温度湿度湿度 4.4.硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能2022/12/1734（1 1）浇灌与养护温度）浇灌与养护温度I.I.浇灌和养护温度相同浇灌和养护温度相同 温度越高，强度增长越快。温度越高，强度增长越快。II.II.不同温度下浇灌，不同温度下浇灌，常温下养护常温下养护 浇灌温度越高，砼后期强度浇灌温度越高，砼后期强度(180(180天天)越低。越低。III.III.常温下浇灌常温下浇灌，不同温度下养护，不同温度下养护 养护温度越低，强度越低。养护温度越低，强度越低。4.4.硬化混凝土的性能硬
27、化混凝土的性能2022/12/1735（2 2）湿度）湿度连续湿养护有利于砼强度发展。连续湿养护有利于砼强度发展。湿养护的措施：湿养护的措施：喷洒喷洒水浴水浴用用砂、木屑或薄膜覆盖砂、木屑或薄膜覆盖 4.4 4.4 硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能2022/12/1736 常见的养护方式常见的养护方式：a.a.自然养护自然养护 自然条件下于一定时间内使砼保持湿润状态的养护。自然条件下于一定时间内使砼保持湿润状态的养护。洒水养护洒水养护()()()()、和和S S S S：7d7dP P P P、F F F F或掺或掺缓凝型外加剂缓凝型外加剂或有或有抗渗抗渗要求：要求：14d14d道路砼道路砼：
28、（14142121）d dC C C CA A A A：3d3d 薄膜养护薄膜养护适用于适用于高耸构筑物高耸构筑物和和大面积砼大面积砼结构。结构。夏季薄膜成型后要防晒，否则易产生裂纹。夏季薄膜成型后要防晒，否则易产生裂纹。涂刷沥青乳液：涂刷沥青乳液：地下建筑或基础地下建筑或基础 4.4 4.4 硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能2022/12/1737b.b.标准养护标准养护在在（20202 2）、相对湿度相对湿度95%95%以上以上或（或（20202 2）的的不不流动的流动的Ca(OH)Ca(OH)2 2饱和溶液饱和溶液中进行养护。中进行养护。测定砼强度时，一般采用标准养护。测定砼强度时，一般
29、采用标准养护。c.c.蒸汽养护蒸汽养护近近100100的常压蒸汽的常压蒸汽中进行养护。中进行养护。目的目的：加快水泥的水化，提高砼的加快水泥的水化，提高砼的f f早期早期。适用适用：生产：生产预制构件预制构件、预应力砼预应力砼梁及墙板等梁及墙板等;、P P、F F、C C 。不适合不适合:()和和。4.4 4.4 硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能2022/12/1738d.d.蒸压养护蒸压养护在在175175及及8 8个大气压的压蒸釜个大气压的压蒸釜中进行养护。中进行养护。目的目的及及适用的水泥品种适用的水泥品种与蒸汽养护相同。与蒸汽养护相同。e.e.同条件养护同条件养护试件与砼实体在试件与砼
30、实体在同一温度和湿度同一温度和湿度条件下进行养护条件下进行养护。4.4 4.4 硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能2022/12/17397.7.龄期龄期 砼强度在最初砼强度在最初37d增长较快，然后逐渐缓慢。增长较快，然后逐渐缓慢。随龄期增长大致符合对数函数关系：随龄期增长大致符合对数函数关系：fcu,n/fcu,a=lg n/lg a 式中：式中：fcu,n n天龄期砼抗压强度；天龄期砼抗压强度；fcu,a a天龄期砼抗压强度。天龄期砼抗压强度。养护龄期对混凝土强度的影响养护龄期对混凝土强度的影响 4.4 4.4 硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能8.8.试验因素试验因素影响因素影响因素影响因
31、素影响因素变变化情况化情况强强度度变变化化试试件尺寸件尺寸增加增加降低降低表面状表面状态态光滑或不平光滑或不平低低含水率含水率增加增加降低降低温度温度升高升高降低降低加荷速度加荷速度偏快偏快偏高偏高 1.2 1.2 材料的力学性质材料的力学性质2022/12/1741如何提高砼强度如何提高砼强度三条技术途径：三条技术途径：原材料的选择原材料的选择配合比设计配合比设计浇灌和养护浇灌和养护 胶凝材料品种与强度等级胶凝材料品种与强度等级 骨料品种、粒径、级配骨料品种、粒径、级配 外加剂外加剂 水胶比水胶比 砂率砂率 用水量或胶凝材料用量用水量或胶凝材料用量 温度温度 湿度湿度 时间时间 4.3 4.
32、3 硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能2022/12/1742密实度密实度强度强度 减少拌合用水并彻底排气，使砼密实度提高，强度提高。减少拌合用水并彻底排气，使砼密实度提高，强度提高。4.4.硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能2022/12/1743二、二、混凝土的混凝土的变形变形（一）化学变形（一）化学变形水化物体积反应物体积水化物体积反应物体积收缩：收缩：40d40d内逐渐趋向稳定内逐渐趋向稳定 4.4 4.4 硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能(二）干湿变形二）干湿变形1.1.原因：原因：水泥石内吸附水和毛细孔水泥石内吸附水和毛细孔水蒸发水蒸发收缩；收缩；砼砼吸湿吸湿膨胀。膨胀。2.2.对砼的
33、影响对砼的影响 湿胀变形量湿胀变形量很小很小无无损坏损坏作用；作用；干缩变形干缩变形开裂开裂影响砼耐久性影响砼耐久性。2022/12/1744 4.4 4.4 硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能3.3.影响干缩的因素：影响干缩的因素：（1)1)水泥品种、细度和用量水泥品种、细度和用量 品种品种 和和 P P：干缩较大：干缩较大 F F、()()和和：干缩较小：干缩较小 水泥细度水泥细度越大：干缩越大；越大：干缩越大；水泥用量水泥用量越多：干缩越大。越多：干缩越大。（2 2）水胶比水胶比越大：干缩越大。越大：干缩越大。（3 3）骨料骨料的规格与质量的规格与质量骨料骨料粒径粒径越大，越大，级配级配越
34、好，越好，泥及泥块含量泥及泥块含量越少，越少，针、针、片状骨料片状骨料越少：干缩越小。越少：干缩越小。（4 4）养护条件养护条件养护湿度高，养护时间长：推迟干缩产生与发展养护湿度高，养护时间长：推迟干缩产生与发展 采用湿热养护：降低干缩率。采用湿热养护：降低干缩率。2022/12/1745 4.4 4.4 硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能（三）温度变形（三）温度变形1.1.原因原因 砼是热的不良导体，大体积砼在硬化初期，由于水化砼是热的不良导体，大体积砼在硬化初期，由于水化热积聚，造成内外层温差很大，使内部产生膨胀，而热积聚，造成内外层温差很大，使内部产生膨胀，而外部产生收缩，严重时使混凝土产
35、生裂缝。外部产生收缩，严重时使混凝土产生裂缝。2.2.防止温度裂缝的措施防止温度裂缝的措施 采用采用低热水泥低热水泥；尽量尽量减少水泥用量减少水泥用量;掺入掺入缓凝剂、减水剂和掺合料缓凝剂、减水剂和掺合料；选用选用热膨胀系数低热膨胀系数低的骨料；的骨料；预冷预冷原材料；原材料；合理合理分缝分缝、分块分块、减轻约束；、减轻约束；埋埋冷却水管冷却水管；表面绝热表面绝热。46 4.4 4.4 硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能（四）荷载作用下的变形（四）荷载作用下的变形1.1.短期荷载作用短期荷载作用下的变形下的变形砼是非均质材料，属于砼是非均质材料，属于弹塑性体弹塑性体。砼塑性变形是。砼塑性变形是内
36、部微裂纹产生、增多、扩展与汇合等的结果。内部微裂纹产生、增多、扩展与汇合等的结果。砼在压力作用下的应力砼在压力作用下的应力应变曲线应变曲线 47 4.4 4.4 硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能2.2.长期荷载长期荷载作用下的变形作用下的变形徐变徐变（1 1）概念：）概念：砼在长期恒载作用下，随着时间的延长，沿作用力的砼在长期恒载作用下，随着时间的延长，沿作用力的方向发生的变形，即方向发生的变形，即随时间而发展的变形随时间而发展的变形。（2 2）砼徐变与持荷时间的关系）砼徐变与持荷时间的关系 48 4.4 4.4 硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能（3 3）原因：）原因：长期荷载作用下，长期荷载
37、作用下，凝胶体产生粘性流动凝胶体产生粘性流动，或，或吸附水或结吸附水或结晶水向内部毛细孔迁移渗透晶水向内部毛细孔迁移渗透所致。所致。（4 4）影响因素）影响因素水泥用量水泥用量越多，徐变越大；越多，徐变越大；水灰比水灰比越大，徐变越大；越大，徐变越大；砼弹性模量砼弹性模量大者，徐变小。大者，徐变小。徐变的影响徐变的影响有利于有利于削弱由温度、干缩等引起的变形削弱由温度、干缩等引起的变形，从而防止裂缝，从而防止裂缝的产生。的产生。预应力砼中，预应力砼中，徐变将产生应力松弛徐变将产生应力松弛，引起预应力损失。，引起预应力损失。2022/12/1749三、混凝土的三、混凝土的耐久性耐久性（一）耐久性
38、的概念（一）耐久性的概念 砼在长期使用过程中，抵抗内、外不利影响，而保砼在长期使用过程中，抵抗内、外不利影响，而保持其原有性能不变的能力。持其原有性能不变的能力。包括包括抗冻性抗冻性、抗渗性抗渗性、抗蚀性抗蚀性及及抗碳化能力抗碳化能力、防止防止碱骨料反应碱骨料反应、耐磨性耐磨性等。等。4.4 4.4 硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能（二）耐久性的重要性（二）耐久性的重要性保证构筑物运行的安全性保证构筑物运行的安全性延长构筑物的使用寿命延长构筑物的使用寿命节约维护费用节约维护费用节约自然资源，减少消耗节约自然资源，减少消耗2022/12/1750冰岛一港口混混凝凝土土路路面面受受盐盐冻冻剥剥落落
39、2022/12/1751碱骨料反应引起混凝土的自由变形产生网状裂缝Map Cracking碱骨料反应引起混凝土的自由变形产生网状裂缝碱骨料反应引起的错位硫酸盐侵蚀引起的大坝破坏2022/12/1752（三）混凝土性能劣化的模式（三）混凝土性能劣化的模式组成改变组成改变体积膨胀、裂缝体积膨胀、裂缝表面开裂表面开裂表面剥落表面剥落溶蚀溶蚀结构酥松结构酥松承载力下降承载力下降弹性模量降低弹性模量降低质量损失质量损失磨损磨损 4.4 4.4 硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能2022/12/1753（一）（一）抗渗性抗渗性 概念、评定、影响因素、提高措施概念、评定、影响因素、提高措施（二）（二）抗冻性抗
40、冻性 概念、评定、影响因素、提高措施概念、评定、影响因素、提高措施（三）（三）抗侵蚀性抗侵蚀性 水泥石的腐蚀类型、机理、原因与防止水泥石的腐蚀类型、机理、原因与防止（四）（四）碳化碳化 概念、后果、影响因素、检测概念、后果、影响因素、检测(五五)碱骨料反应碱骨料反应 类型、发生条件、预防措施类型、发生条件、预防措施（六）（六）耐磨性耐磨性 影响因素、检验方法影响因素、检验方法 4.4 4.4 硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能（四）耐久性的内容（四）耐久性的内容2022/12/1754（五）提高混凝土耐久性措施（五）提高混凝土耐久性措施(1)(1)根据工程所处环境及要求，合理根据工程所处环境及要
41、求，合理选择水泥品种选择水泥品种；(2)(2)控制水胶比控制水胶比及保证及保证足够的水泥用量足够的水泥用量；(3)(3)选用品质选用品质良好的砂石集料良好的砂石集料 ；(4)(4)掺加掺加外加剂外加剂，以改善抗冻、抗渗性能；，以改善抗冻、抗渗性能；(5)(5)改善混凝土的施工操作方法，改善混凝土的施工操作方法，加强浇捣和养护加强浇捣和养护；(6)(6)采用采用浸渍浸渍处理或用有机材料作处理或用有机材料作防护涂层防护涂层；4.4.硬化混凝土的耐久性硬化混凝土的耐久性2022/12/17551.1.抗渗性抗渗性 是指混凝土抵抗水、油等液体渗透的能力。抗渗是指混凝土抵抗水、油等液体渗透的能力。抗渗性
42、好坏用抗渗等级来表示。性好坏用抗渗等级来表示。抗渗等级抗渗等级分为分为P4P4、P6P6、P8P8、P10P10、P12P12等等5 5个等级。个等级。混凝土水灰比对抗渗性起决定性作用。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提高混凝土抗渗性的根本措施在于增强混凝土的密实度密实度。4.4 4.4 硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能四、耐久性的内容四、耐久性的内容2022/12/1756(2)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F
43、10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300等9个等级。4.4 4.4 硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能2022/12/1757冻冻 害害什么引起冻害?混凝土内部孔中的水结冰水结冰使体积膨胀9%。冻害破坏影响到水泥石和骨料冻害破坏的外观模式剥落 龟裂、分层构筑物的什么位置最易受损?北方气候混凝土路面、桥面板、挡土墙 4.4 4.4 硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能2022/12/1758混凝土的冻融破坏原因与模式 原因：混凝土中大毛细孔里的水结冰时，体积大约要膨胀9%如果体内没有足够的空间容纳，就会产生可能引起开裂的压力作用于孔缝的壁上，导致孔缝扩展和连接反复
44、的冻融循环使危害扩大和积累，孔缝不断增多，并扩展和连通，造成强度下降破坏模式：表面出现缺棱、掉角、脱皮等现象质量损失强度、弹性模量下降冻害造成D-型裂缝路面受盐冻剥落铁路桥梁的冻害剥落破坏铁路桥梁的冻害剥落破坏铁路桥梁的冻害剥落破坏2022/12/1759提高混凝土抗冻性的方法水泥石抗冻性：低水灰比保证混凝土良好的养护引气剂骨料的抗冻性选用抗冻骨料 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。4.4 4.4 硬化混凝土的耐久性硬化混凝土的耐久性2022/12/1760(3)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。混凝土的抗侵蚀性与密实度有关，同时，
45、水泥品种、混凝土内部孔隙特征对抗腐蚀性也有较大影响。4.4.硬化混凝土的耐久性硬化混凝土的耐久性2022/12/1761（4）混凝土的抗碳化性 定义：碳化是指环境中的CO2与混凝土水泥石中的Ca(OH)2作用生成碳酸钙和水，从而降低混凝土中碱度的现象。危害：由于碱度的降低，混凝土中的钢筋失去保护膜，引起钢筋锈蚀；混凝土表面出现碳化收缩，导致微裂缝的产生，降低混凝土的强度和耐久性。影响因素：CO2浓度、相对湿度、混凝土的密实度、水泥品种和掺和料等。4.4.硬化混凝土的耐久性硬化混凝土的耐久性2022/12/1762常见的碱骨料反应破坏形式2022/12/17632022/12/1764抑制ASR的措施限制碱含量低碱水泥限制其它来源：l盐污染的骨料l防止海水渗入混凝土中水泥用量限制活性骨料保持干燥 4.4.硬化混凝土的耐久性硬化混凝土的耐久性2022/12/1765抑制ASR的措施利用火山灰质矿物外加剂 25%低钙粉煤灰 40-50%的矿渣 7-15%硅灰 7-15%天然火山灰引气剂 引入气泡缓解膨胀压力，减少有害膨胀结构设计限制水渗入(排水)提高密实度表面质量抑制碱骨料反应的措施选择非活性骨料；选择含碱量0.6的水泥；掺加活性混合材，如：硅灰、粉煤灰等；提高混凝土的密实性或阻止水分渗入。4.3 4.3 硬化混凝土的耐久性硬化混凝土的耐久性2022/12/1766