混凝土与建筑砂浆.pptx

《混凝土与建筑砂浆.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《混凝土与建筑砂浆.pptx（211页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、广州大学 廖原第1页，共155页本章内容混凝土概述 普通混凝土的组成材料 混凝土拌和物的性能 混凝土的强度 混凝土的变形性能 混凝土的耐久性 混凝土的质量控制与评定 普通混凝土的配合比设计 第1页/共211页4.1混凝土概述 混凝土定义是由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例配合、拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。混凝土按表砚密度分类 第2页/共211页广州大学 廖原第3页，共155页混凝土的分类 按表观密度分类 按生产方法分类 按施工工艺分类 按用途分类 第3页/共211页广州大学 廖原第4页，共155页混凝土的特点 优点 原材料来源丰富，造价低廉。性能可按需要调节混凝土拌和物具有良

2、好的塑性抗压强度高耐久性好可与钢筋共同作用缺点 抗拉强度低自重大，比强度小生产周期长第4页/共211页广州大学 廖原第5页，共155页混凝土的发展趋势 对混凝土的基本要求是：（1）具有与施工条件相适应的施工和易性；（2）具有符合设计要求的强度；（3）具有与工程环境相适应的耐久性；（4）在保证质量前提下，节约造价 第5页/共211页广州大学 廖原第6页，共155页4.2普通混凝土的组成材料 本节介绍1.水泥 2.集料 3.拌合及养护用水 4.混凝土外加剂 5.混凝土掺合料 混凝土结构示意图 第6页/共211页广州大学 廖原第7页，共155页水泥 1选用优质水泥2水泥品种的选择配制混凝土一般可采用

3、硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥必要时也可采用快硬硅酸盐水泥或其他水泥。采用何种水泥，应根据混凝土工程特点和所处的环境条件。第7页/共211页广州大学 廖原第8页，共155页第8页/共211页广州大学 廖原第9页，共155页水泥3.水泥强度等级选择混凝土用水泥强度等级选择的一般原则：配制高强度的混凝土，选用强度等级高的水泥；配制低强度的混凝土，选用强度等级低的水泥。低强度水泥配高强度混凝土后果会使水泥用量过大，不经济，而且会影响混凝土其它技术性质。高强度水泥如配制低强度混凝土后果水泥用量必然偏少，会影响混凝土和易性和密实度，导至该混凝土耐久性差。如必须用强

4、度等级高的水泥配低强度的混凝土时，可通过掺入一定数量的混合材料来改善其和易性，提高其密实度。第9页/共211页广州大学 廖原第10页，共155页细骨料 粒径小于4.75mm（有些标准中为5mm）的骨料为细骨料 1.细度模数的选择 2.杂质和有害物质含量的限值 3.砂子的容胀 第10页/共211页广州大学 廖原第11页，共155页粗骨料 1.最大粒径的选择 2.颗粒级配的选择 3.杂质和有害物质含量的限值 第11页/共211页观察与讨论试比较石子表面状态不同对混凝土和易性的影响：卵石卵石碎石碎石第12页/共211页混凝土拌合及养护用水第13页/共211页广州大学 廖原第14页，共155页混凝土拌

5、合及养护用水 对混凝土拌合及用水质量的要求是：不得影响混凝土的和易性及凝结；不得有损于混凝土强度发展；不得降低混凝土的耐久性、加快钢筋腐蚀及导致预应力钢筋脆断；不得污染混凝土表面。第14页/共211页广州大学 廖原第15页，共155页混凝土外加剂 减水剂 缓凝剂 早强剂 引气剂 膨胀剂防冻剂第15页/共211页广州大学 廖原第16页，共155页外加剂的定义、分类和功能 混凝土外加剂混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入的、用以改善新拌混凝土和（或）硬化混凝土性能的材料，简称外加剂。外加剂掺量一般不大于水泥质量的5（特殊情况除外）。被称为混凝土的第五组分。第16页/共211页广州大学

6、 廖原第17页，共155页外加剂的定义、分类和功能混凝土外加剂的主要功能包括：（1）改善混凝土拌和物的和易性；（2）调节混凝土的凝结硬化速度；（3）降低水泥的初期水化热；（4）提高混凝土的强度和耐久性；（5）调整混凝土的含气量；（6）改善混凝土的毛细孔结构；（7）提高混凝土与钢筋的粘结力；（8）阻止钢筋锈蚀；（9）节约水泥用量等。第17页/共211页广州大学 廖原第18页，共155页外加剂的定义、分类和功能根据混凝土外加剂的分类、命名与定义的规定，混凝土外加剂按其主要功能分为四类：改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。包括缓凝

7、剂、早强剂和速凝剂等。改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。改善混凝土其他性能的外加剂。如加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂等。第18页/共211页广州大学 廖原第19页，共155页1.减水剂减水剂是指在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂；能大幅减少拌合用水量的减水剂称为高效减水剂；兼有缓凝和高效减水功能的减水剂称缓凝高效减水剂；兼有早强（或缓凝）功能的减水剂称早强（或缓凝）减水剂；兼有引气和减水功能的减水剂称引气减水剂。第19页/共211页广州大学 廖原第20页，共155页1.减水剂减水剂按其主要化学成分不同可分为：木质素系减水剂；多环芳香族磺酸盐系

8、减水剂；水溶性树脂磺酸盐系减水剂等。第20页/共211页1.减水剂减水剂的作用机理(i)表面活性剂分子结构模型表面活性剂分子的 吸附定向排裂第21页/共211页1.减水剂减水剂的作用机理(ii)水泥浆絮凝结构 减水剂的作用 机理示意图 第22页/共211页广州大学 廖原第23页，共155页1.减水剂减水剂技术经济效果：维持用水量和水灰比不变的条件下，可增大混凝土拌和物的坍落度100mm200mm，并且不影响混凝土的强度。在维持拌和物流动性和水泥用量不变的条件下，可显著减少用水量10%25%，从而降低水灰比，可提高混凝土强度约15%320%。保持混凝土强度和坍落度不变，可节约水泥10%15%。提

9、高混凝土的耐久性。缓凝减水剂的加入还可以延缓拌和物的凝结时间和降低水化放热速度等效果。第23页/共211页广州大学 廖原第24页，共155页1.减水剂减水剂加入混凝土中的方法：先掺法同掺法滞水法后掺法 第24页/共211页广州大学 廖原第25页，共155页2.早强剂 早强剂定义能提高混凝土早期强度并对后期强度无显著影响的外加剂。早强剂作用可加速混凝土硬化，缩短养护周期，加快施工进度，提高模板周转率。多用冬季施工或紧急抢修工程。早强剂的常用种类氯盐类、硫酸盐类、有机氨类等。各类早强剂的早强作用机理不尽相同。第25页/共211页广州大学 廖原第26页，共155页2.早强剂在使用早强剂时，应注意以下

10、事项：含有六价铬盐、亚硝酸盐等对人体有一定毒害作用的早强剂严禁用于饮水工程及与食品相接触的工程；硝铵类早强剂在碱性环境中会产生对人体有刺激性的氨，故严禁用于办公、居住等建筑工程。含有氯盐的早强剂及早强减水剂严禁用于预应力混凝土结构含有强电解质无机盐类的早强剂和早强减水剂严禁用于与镀锌钢材或铝铁相接触部位的结构、有外露钢筋预埋铁件而无防护措施的结构、使用直流电源的结构以及距高压直流电源100m以内的结构。第26页/共211页广州大学 廖原第27页，共155页2.早强剂在使用早强剂时，应注意以下事项：含钾、钠离子的早强剂若掺量过多，会导致混凝土中的碱含量过高，因此，一般不宜用于含有碱活性骨料的混凝

11、土中，若使用必须限制外加剂的含量。三乙醇胺对水泥有一定的缓凝作用，应严格控制掺量，掺量过多时，会造成混凝土严重缓凝和混凝土强度下降粉剂早强剂和早强减水剂直接掺入混凝土干料中应延长搅拌时间30s。掺早强剂或早强减水剂的混凝土采用蒸气养护时，其蒸养制度应通过试验确定。早强剂能促使水泥水化热集中释出，使大体积混凝土内外温差加大，故不适用于大体积混凝土工程及炎热环境条件下的混凝土施工。第27页/共211页广州大学 廖原第28页，共155页3.引气剂引气剂定义在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡且能保留在硬化混凝土中的外加剂称为引气剂。第28页/共211页广州大学 廖原第29页，共

12、155页3.引气剂技术经济效果：改善混凝土拌和物的和易性 提高混凝土抗渗性和抗冻性 混凝土强度有所降低 气体含量增加，混凝土的弹性模量降低，对提高混凝土的抗裂性有利 第29页/共211页广州大学 廖原第30页，共155页3.引气剂使用引气剂时，应注意以下事项 不是所有有引气作用的表面活性剂都可用作混凝土引气剂。引气剂及引气减水剂不宜用于蒸汽养护混凝土及对强度要求高的混凝土，如预应力混凝土。引气剂及引气减水剂一般掺量较小，宜配制成溶液掺加，使用时加入拌合水中，溶液中的水量应从拌合水中扣除。配制溶液时，必须充分溶解后方可使用。施工时，应严格控制混凝土的含气量。当材料、配合比或施工条件变化时，应相应

13、调整引气剂及引气减水剂用量。掺引气剂及引气减水剂的混凝土，必须采用机械搅拌，搅拌时间及搅拌量应通过试验确定。第30页/共211页广州大学 廖原第31页，共155页4.缓凝剂缓凝剂定义指延长混凝土凝结时间的外加剂。图 水泥粒子表面吸附高分子链的各种形态 第31页/共211页广州大学 廖原第32页，共155页4.缓凝剂缓凝剂具有如下基本特性：延缓混凝土凝结时间。但掺量不易过大延缓水泥水化放热速度，有利于大体积混凝土施工。对水泥品种适应性十分明显，不同水泥品种缓凝效果不相同，甚至会出现相反效果。缓凝剂主要用于：高温季节施工大体积混凝土工程泵送滑模方法施工以及较长时间停放或远距离运送的商品混凝土等。第

14、32页/共211页广州大学 廖原第33页，共155页4.缓凝剂在使用缓凝剂时，应注意以下事项：不适宜用于5以下的混凝土施工在水泥用量低或水灰比大的混凝土中不宜单独使用使用前应做水泥适应性试验缓凝剂、缓凝减水剂及缓凝高效减水剂的品种及掺量应根据环境温度、施工要求的混凝土凝结时间、运输距离、停放时间、强度等来确定以溶液掺加时计量必须正确第33页/共211页广州大学 廖原第34页，共155页混凝土矿物掺合料 在混凝土（或砂浆）搅拌前或搅拌过程中加入的天然或人工矿物粉状材料，统称为混凝土矿物掺合料，简称矿物掺合料或掺合料。矿物掺合料多数是以氧化硅、氧化铝为主要成分 粉煤灰 粒化高炉矿渣粉 硅灰 第34

15、页/共211页广州大学 廖原第35页，共155页混凝土矿物掺合料矿物掺合料的经济效益和社会效益。矿物掺合料能够取代水泥，降低混凝土成本。大大地改善了混凝土的性能，提高了混凝土的耐久性。绿色混凝土，符合我国建材工业可持续发展的战略目标。第35页/共211页广州大学 廖原第36页，共155页混凝土矿物掺合料矿物掺合料的作用机理 活性效应 颗粒形态效应 微集料效应 粉煤灰电镜照片 第36页/共211页广州大学 廖原第37页，共155页4.3混凝土拌和物的性能 本节介绍1.和易性2.新拌混凝土的凝结时间第37页/共211页广州大学 廖原第38页，共155页1.和易性的概念和易性定义和易性又称工作性，是

16、指混凝土拌和物在一定的施工工艺及设备条件下，易于进行搅拌、运输、浇灌、捣实成型等施工操作，并能获得质量均匀、密实的混凝土的性能。和易性包括流动性；粘聚性；保水性三方面的含义。第38页/共211页广州大学 廖原第39页，共155页2.和易性测定方法 对其流动性进行测定，再辅以目测和经验评定其黏聚性和保水性。坍落度法；维勃稠度法。第39页/共211页广州大学 廖原第40页，共155页坍落度与坍落扩展度法 坍落度与坍落扩展度法坍落度试验的方法 粘聚性的检查方法 保水性的检查方法 坍落度筒 坍落度测定示意图(mm)试验多媒体第40页/共211页广州大学 廖原第41页，共155页维勃稠度法应用于干硬性的

17、混凝土拌合物（坍落度值小于10mm）。维勃稠度测试方法适用范围适用于骨料最大粒径不超过40mm,维勃稠度在5-30s之间的混凝土拌合物的稠度测定。维勃稠度仪 第41页/共211页广州大学 廖原第42页，共155页4.影响和易性的主要因素组成材料性质的影响 水泥性质的影响 骨料性质的影响 外加剂和掺合料的影响 组成材料用量的影响 单位用水量 水灰比（水胶比）砂率 第42页/共211页广州大学 廖原第43页，共155页4.影响和易性的主要因素环境条件的影响 温度湿度风速 搅拌工艺的影响 搅拌方式搅拌时间 放置时间的影响 第43页/共211页广州大学 廖原第44页，共155页改善混凝土拌和物和易性的

18、措施 调整混凝土拌和物的和易性措施：选用适宜的水泥和掺合料品种。尽量选用粒径较大的砂、石改善砂、石级配采用合理砂率。当混凝土拌和物坍落度太小时，维持水灰比不变，适当增加水泥和水的用量。当拌和物坍落度太大时，可保持砂率不变，适当增加砂、石用量。在混凝土拌和物中加入少量外加剂。改进施工工艺加快施工速度，减少拌和物坍落度损失。第44页/共211页广州大学 廖原第45页，共155页混凝土拌合物的凝结时间 影响混凝土凝结时间的因素水灰比的大小 水灰比越大，凝结时间越长。其他影响因素（与水泥相同）有哪些？混凝土凝结时间测定方法通常用贯入阻力仪测定混凝土拌合物的凝结时间。问：水泥初凝时间为45min，为何混

19、凝土可在搅拌1h后施工？答：一般配制混凝土所用的水灰比与测定水泥凝结时间规定的水灰比是不同的，所以这两者的凝结时间便有所不同。另外可用缓凝剂。不早于45min提问第45页/共211页广州大学 廖原第46页，共155页4.4混凝土的强度 混凝土立方体抗压强度与强度等级混凝土的轴心抗压强度抗拉强度混凝土的抗折强度影响混凝土强度的因素提高强度的措施第46页/共211页 从最简单例子开始某房建项目，使用强度等级C20结构混凝土和强度等级M10砌筑砂浆。某验收批共抽检3组混凝土和5组砂浆试块，各组强度(MPa)为混凝土：21.0、22.0、23.0砂 浆：7.9、9.1、11.7 12.4、10.9该验

20、收批混凝土、砂浆 强度是否合格？不合格合格47第47页/共211页掌握三个基本概念 混凝土 立方体试件抗压强度 混凝土 立方体抗压强度标准值 混凝土 强度等级48第48页/共211页立方体抗压强度混凝土立方体试件抗压强度按照普通混凝土力学性能试验方法（GB 50081）规定，将混凝土拌合物制作边长为150mm的立方体试件，在标准条件（温度202，相对湿度95以上）下，养护到28d龄期，测得的抗压强度值。简称立方体抗压强度,cu 49第49页/共211页混凝土质量波动50第50页/共211页立方体抗压强度标准值 fcu,k 指按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期，用标

21、准试验方法测得的强度总体分布中具有不低于95保证率的抗压强度值，以cu,k表示。51t概率参数，1.645-强度标准差,MPa第51页/共211页强度等级是按混凝土立方体抗压强度标准值来划分的。表示方法符号C加立方体抗压强度标准值（以MPa计）下限普通混凝土配合比设计规范JGJ 55-200012个等级：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60混凝土结构设计规范 GB50010-201014个等级：C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C8052第52页/共211页

22、再看刚才的例子53混凝土(MPa)：21.0、22.0、23.023.0MPa20.0MPa第53页/共211页再看一个问题混凝土结构设计规范 GB50010-2010问：为什么混凝土轴心抗压强度标准值远低于强度等级值？54第54页/共211页两个因素1）混凝土棱柱体抗压强度（轴心抗压）与立方体抗压强度之比值约0.76左右（高强度混凝土更高）2）结构混凝土强度与试件混凝土强度之间的差异，试验数据分析表明，该项强度修正系数约0.8855第55页/共211页影响混凝土强度的因素二、原材料因素 水泥强度 水灰比 骨料的种类、质量和数量 外加剂和掺合料三、生产工艺因素 施工条件搅拌与振捣 养护条件温度

23、和湿度 养护时间（龄期）一、实验因素 试件尺寸 试件形状 表面状态 含水程度 加荷速度 56第56页/共211页一、实验因素试件尺寸试件尺寸越大，抗压强度测定结果越低。可以按粗骨料最大粒径的尺寸而选用不同试件的尺寸。但应乘以换算系数换算成标准试件。试件形状57粗骨料最大粒径(mm)换算系数试块尺寸（mm）31.50.95100100100（非标准试块）401.00150150150（标准试块）601.05200200200（非标准试块）第57页/共211页观察与讨论混凝土试件受压破坏后形状分析混凝土试件受压破坏后形状分析 下图是混凝土标准试件抗压强度试验破坏前后的形状，请下图是混凝土标准试件抗

24、压强度试验破坏前后的形状，请分析试件破坏后所得形状的原因。分析试件破坏后所得形状的原因。混凝土标准试件抗压强度试验破坏前后的形状混凝土标准试件抗压强度试验破坏前后的形状 第58页/共211页破坏后试件的形状是环箍效应所致。破坏后试件的形状是环箍效应所致。混凝土试件受压破坏后形状分析混凝土试件受压破坏后形状分析 讨论第59页/共211页3）实验因素表面状态 “环箍效应”光滑测得的混凝土强度值较低。含水程度 含水率越高，其强度越低。加荷速度 越快，测得的强度值越高。60第60页/共211页1）原材料因素 水灰比 (水/水泥)水泥强度一定，混凝土的强度主要决定于水灰比水灰比太小，拌合物过于干硬，无法

25、保证浇灌质量，混凝土中出现蜂窝、孔洞，强度也将下降。61第61页/共211页1）原材料因素 62第62页/共211页1）原材料因素 混凝土强度与原材料关系可用公式来表示：无水泥28d抗压强度实测值时，用水泥强度等级（fce,g）代入式中，并乘以水泥强度等级富余系数（c），即 fce=cfce,gc值应按统计资料确定，一般取1。63第63页/共211页1）原材料因素 骨料的种类、质量和数量回归系数a和b应根据工程所使用的水泥、骨料，通过试验由建立的水灰比与混凝土强度关系式确定；当不具备试验统计资料时，其回归系数可按下表采用。64第64页/共211页1）原材料因素 混凝土强度经验公式的两个应用：根

26、据水泥强度和水灰比估算混凝土强度；根据水泥强度和混凝土强度等级计算水灰比 65第65页/共211页例题：混凝土强度公式应用某工地拌制C25混凝土，每一次拌合所用材料的数量如下：P.O 42.5普通硅酸盐水泥 180kg 干燥石子（碎石）586kg 湿砂（含水2%2%）356kg 水 95kg1）试估算，此混凝土28天强度能否达到C25要求？2）此混凝土配合比为多少（干质量比）？(a=0.46 a=0.07 t=-1.645 =5.0 c=1.00)答案提示：66第66页/共211页1）原材料因素 外加剂和掺合料关于外加剂和掺合料对混凝土性能的影响，在“混凝土外加剂和掺合料”部分介绍。67第67

27、页/共211页2）生产工艺因素 搅拌与振捣采用机械搅拌比人工搅拌的拌合物更均匀、更密实。改进施工工艺可提高混凝土强度。68第68页/共211页2）生产工艺因素 养护温度环境温度对水泥水化速度的影响：温度高，水泥早期水化速度快；早期过快水化会导致水化物分布不均匀，对后期强度的发展不利。温度降至冰点以下时的危害水分大部分结冰，水泥颗粒不能和冰发生化学反应；水分结冰而引起的膨胀使混凝土的内部结构遭受破坏。69第69页/共211页4382113龄期抗压强度031421287养护温度对混凝土强度的影响第70页/共211页2）生产工艺因素 养护湿度环境湿度不够的危害拌合物表面水份蒸发，内部水份向外迁移，混

28、凝土会因失水干燥而影响水泥水化作用的正常进行。原因分析水泥水化只能在被水填充的毛细管内发生。危害水化反应的水量不足，不仅严重降低混凝土的强度，而且因水化作用未能完成，使混凝土结构疏松，渗水性增大，或形成干缩裂缝，从而影响耐久性。71第71页/共211页2）生产工艺因素 养护时间（龄期）龄期：是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。普通水泥混凝土在标准条件养护下，龄期不小于3d的混凝土强度发展大致与其龄期对数成正比。1428抗压强度龄期/d n n n n 养护龄期，养护龄期，养护龄期，养护龄期，n3dn3dn3dn3d72第72页/共211页例题：预测混凝土强度【例】某混凝土在标准条件下养护7

29、d，测得其抗压强度为21.0MPa，试估算该混凝土28d抗压强度可达多少？【解】73第73页/共211页提高混凝土强度的一般性措施 1.采用高强度等级水泥或早强型水泥2.掺入合适的矿物掺合料3.采用有害杂质少、级配良好的集料。4.降低混凝土的水灰比5.采用机械搅拌和振捣工艺6.保持合理的养护温度和一定的湿度 78第78页/共211页广州大学 廖原第79页，共155页4.5混凝土的变形性能 非荷载作用下的变形塑性收缩化学收缩 干湿变形湿胀干缩 温度变形 碳化收缩荷载作用下的变形在短期荷载作用下的变形 长期荷载作用下的变形徐变 第79页/共211页广州大学 廖原第80页，共155页1.塑性收缩 塑

30、性收缩是混凝土拌合物在硬化前处于塑性阶段时，由于固体颗粒下沉，表面产生泌水而引起的混凝土体积减小。塑性收缩值较大，一般约为混凝土体积的1%左右。第80页/共211页广州大学 廖原第81页，共155页2.化学收缩 定义由于水泥水化生成物的固相体积比反应前物质的总体积（包括水的体积）小，而使混凝土产生的收缩称为化学收缩，属不可恢复的变形。化学收缩特点收缩量是随混凝土硬化龄期的延长而增长的；增长的幅度随时间延长逐渐减小。化学收缩是不能恢复的。第81页/共211页广州大学 廖原第82页，共155页3.干湿变形湿胀干缩混凝土湿涨产生的原因特点：湿胀变形量很小，对混凝土性能基本上无影响。混凝土干缩产生的原

31、因特点：干缩的混凝土再次吸水时，干缩变形一部分可恢复，也有一部分（约3060）不能恢复。第82页/共211页广州大学 廖原第83页，共155页3.干湿变形湿胀干缩干缩变形的大小用干缩率表示，其值约为（35）10-4。即每米混凝土收缩0.30.5mm。第83页/共211页广州大学 廖原第84页，共155页3.干湿变形湿胀干缩影响混凝土干缩的因素很多，主要有以下几个方面：1.单位用水量与水灰比2.水泥与外加剂品种3.骨料4.构件形状与尺寸5.环境湿度。第84页/共211页广州大学 廖原第85页，共155页4.温度变形-热胀冷缩混凝土温度变形系数约为110-5，即温度变化（升高或降低），每米混凝土膨

32、胀0.01mm。水泥水化热可导致混凝土产生温度变形。举例：问：某混凝土结构大桥，主桥长1000m，所在地区最大温差60 ，桥的温度变形最大可达多少？答：1000m60 1 10 5/=0.6m第85页/共211页广州大学 廖原第86页，共155页5.碳化收缩 混凝土的碳化是指水泥石中的水化产物Ca（OH）2与空气中的CO2，在湿度适宜的条件下发生化学反应，生成CaCO3和H2O的过程，也称为中性化。第86页/共211页广州大学 廖原第87页，共155页1.在短期荷载作用下的变形混凝土它不是一种完全的弹性体，而是一种弹塑性体。混凝土在受力时，既产生可以恢复的弹性变形，又产生不可恢复的塑性变形，如

33、右图所示。混凝土在短期压力作用下的 应力-应变曲线 第87页/共211页广州大学 廖原第88页，共155页2.长期荷载作用下的变形徐变 徐变定义徐变的影响因素与特点主要取决于水泥石的数量与龄期。为什么？水泥用量越大，水灰比越大。混凝土不论是受压、受拉或受弯时，均有徐变现象。徐变的益处使钢筋混凝土构件截面的应力重新分布，从而消除或减小其内部的应力集中现象；大体积混凝土能消除一部分温度应力。徐变的危害预应力混凝土结构中使钢筋的预加应力受到损失 第88页/共211页混凝土的徐变与恢复图第89页/共211页广州大学 廖原第90页，共155页4.6混凝土的耐久性 抗渗性抗冻性抗侵蚀性碳化碱骨料/集料反应

34、混凝土中的钢筋锈蚀第90页/共211页广州大学 廖原第91页，共155页1.抗渗性抗渗性抗渗性定义是指混凝土抵抗压力水（或油）渗透的能力。它直接影响混凝土的抗冻性和抗侵蚀性。抗渗等级抗渗等级是以28d龄期的混凝土标准试件，按规定的方法进行试验，所能承受的最大静水压力来确定。分为：P4、P6、P8、P10、P12等5个等级。第91页/共211页广州大学 廖原第92页，共155页1.抗渗性抗渗性混凝土的抗渗性主要与其密实度及内部孔隙的大小和构造有关。影响混凝土抗渗性的因素有：水灰比骨料的最大粒径养护方法水泥品种外加剂掺合料龄期第92页/共211页广州大学 廖原第93页，共155页2.抗冻性抗冻性混

35、凝土的抗冻性是指硬化混凝土在水饱和状态下，经受多次冻融循环作用，能保持强度和外观完整性的性能。抗冻性影响因素（与抗渗性类似）混凝土密实度；内部孔隙的大小与构造；含水程度。抗冻等级九个等级：F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300。提高混凝土抗冻性的最有效方法掺入引气剂、减水剂和防冻剂。第93页/共211页广州大学 廖原第94页，共155页3.抗侵蚀性海水侵蚀对水泥石的侵蚀外；还有反复干湿的物理作用；海浪的冲击磨损；海水中氯离子对混凝土内钢筋的锈蚀等。混凝土的抗侵蚀性的影响因素水泥品种；混凝土的密实程度；孔隙特征有关。提高混凝土抗侵蚀性的主要措施是：选择合

36、理水泥品种；提高混凝土密度程度；改善孔结构。第94页/共211页广州大学 廖原第95页，共155页4.混凝土的碳化碳化定义指空气中的二氧化碳CO2在有水存在的条件下，与水泥石中氢氧化钙Ca(OH)2发生反应，生成碳酸钙和水的过程。碳化作用危害最主要的是：减弱了其对钢筋的防锈保护作用，使钢筋易出现锈蚀；增加混凝土的收缩，使混凝土抗拉、抗折强度降低。碳化的益处（较小）使混凝土的抗压强度提高。第95页/共211页广州大学 廖原第96页，共155页4.混凝土的碳化影响混凝土碳化速度的主要因素有：环境中二氧化碳的浓度环境湿度水灰比。水泥品种外加剂 第96页/共211页广州大学 廖原第97页，共155页4

37、.混凝土的碳化减少碳化作用的措施：在可能的情况下，尽量降低水灰比，提高混凝土密实性。根据工程所处环境的使用条件，合理选择水泥品种。使用减水剂、引气剂，改善混凝土的和易性或引入封闭气孔改善孔结构。在钢筋混凝土结构中采用足够的混凝土保护层厚度在混凝土表面涂刷保护层或粘贴面层材料，以防止二氧化碳侵入。第97页/共211页广州大学 廖原第98页，共155页5.碱骨料反应碱-骨料反应定义是指硬化混凝土中所含的碱（氢氧化钠和氢氧化钾）与骨料中的活性成分发生反应，其反应产物吸水膨胀，从而导致混凝土产生膨胀而开裂的现象。碱-骨料反应的类型碱-硅酸反应碱-硅酸盐反应碱-碳酸盐反应。第98页/共211页广州大学

38、廖原第99页，共155页5.碱骨料反应碱-骨料反应的特征如下：混凝土表面有无序的网状裂缝 碱-硅酸反应会在骨料周围形成一个深色的薄层，称为反应环，有时活性骨料会有一部分被反应掉。同时，在骨料界面凝胶中的Na+、K+浓度也较高。但碱-碳酸盐反应则无反应环，空隙中主要是CaCO3、Ca(OH)2及水化硫铝酸钙晶体。混凝土内部有裂缝 第99页/共211页广州大学 廖原第100页，共155页5.碱骨料反应碱-骨料反应的防治措施：选用非活性骨料 控制混凝土中碱含量 使用矿物掺合料 在混凝土中掺入引气剂或引气减水剂 防止水的渗入 第100页/共211页广州大学 廖原第101页，共155页混凝土的耐磨性混凝

39、土表面的磨损有三种情况：机械磨耗冲磨空蚀 影响混凝土耐磨性的因素：混凝土的强度粗骨料的品种和性能细骨料与砂率水泥和掺合料养护和施工方法 第101页/共211页广州大学 廖原第102页，共155页7混凝土的耐火性 高温对混凝土性能的影响 高温对钢筋混凝土性能的影响 第102页/共211页广州大学 廖原第103页，共155页混凝土中钢筋的锈蚀 防止锈蚀的发生应注意以下几个方面：严格控制混凝土中的氯化物总含量(以氯离子质量计)。增加混凝土的密实度，以提高混凝土抵抗氯离子渗入的能力。设置足够厚度的混凝土钢筋保护层，以保证在结构物的使用年限内钢筋附近的氯离子浓度不超过临界值。掺加钢筋阻锈剂。第103页/

40、共211页广州大学 廖原第104页，共155页提高混凝土耐久性的措施 提高混凝土耐久性的措施有：选用质量稳定、低水化热和含碱量偏低的水泥，尽可能避免使用早强水泥和C3A含量偏高的水泥选用坚固耐久、级配合格、粒形良好的洁净骨料使用优质粉煤灰、矿渣微粉等矿物掺和料或复合矿物掺和料使用优质引气剂尽量降低拌和水用量，采用高效减水剂。高度重视骨料级配与粗骨料粒形要求。限制每立方米混凝土中胶凝材料的最低和最高用量，尽可能减少胶凝材料中的硅酸盐水泥用量。保证混凝土施工质量，即混凝土要搅拌均匀、浇捣密实、加强养护，避免产生次生裂缝。第104页/共211页提高混凝土耐久性的措施 第105页/共211页提高混凝土

41、耐久性的措施 第106页/共211页广州大学 廖原第107页，共155页4.7混凝土的质量控制与评定生产前的质量控制生产过程的质量控制混凝土强度的波动规律正态分布质量评定强度保证率第107页/共211页广州大学 廖原第108页，共155页4.8普通混凝土的配合比设计混凝土配合设计的基本要求1.满足混凝土结构设计的强度等级；2.满足施工所要求的混凝土拌合物的和易性；3.耐久性要求：如抗冻等级、抗渗等级和抗侵蚀性等；4.节约水泥和降低混凝土成本。第108页/共211页广州大学 廖原第109页，共155页4.8普通混凝土的配合比设计 混凝土配合比设计的主要参数混凝土配合比的计算配合比的试配、调整与确

42、定实例第109页/共211页广州大学 廖原第110页，共155页1.混凝土配合比设计的主要参数（1）混凝土配合比表示方法混凝土配合比是指混凝土中各组成材料数量之间的比例关系。常用的表示方法有两种：以每1m3混凝土中各项材料的质量表示。如：水泥300kg、水180kg、砂720kg、石子1200kg，该混凝土1m3总质量为2400kg；以各项材料相互间的质量比来表示（以水泥质量为1）。如：水泥:砂:石=1:2.4:4，水灰比=0.60。混凝土配合比设计中涉及的各材料用量，均以干燥状态骨料为标准。第110页/共211页广州大学 廖原第111页，共155页1.混凝土配合比设计的主要参数（2）主要参数

43、-三个比例关系：水与水泥之间的比例关系，常用水灰比表示；砂与石之间的比例关系，常用砂率表示；水泥浆与骨料之间的比例关系，常用单位用水量（1m3混凝土的用水量）来反映。第111页/共211页广州大学 廖原第112页，共155页2.混凝土配合比的计算 计算步骤1.计算配制强度（fcu,o）2.计算水灰比（W/C）3.选取单位用水量（mw0）4.计算单位水泥用量（mC0）5.选取砂率（S）6.计算粗、细骨料的用量（mg0和ms0）第112页/共211页广州大学 廖原第113页，共155页1）计算配制强度为了使混凝土强度具有要求的保证率，则必须使其配制强度高于所设计的强度等级值。当设计要求的混凝土强度

44、等级已知，混凝土的配制强度则可按下式确定：第113页/共211页广州大学 廖原第114页，共155页1）计算配制强度根据混凝土结构工程施工及验收规范的规定，混凝土配制强度按下式计算：强度的保证率为95t=-1.645。第114页/共211页广州大学 廖原第115页，共155页1）计算配制强度应根据同类混凝土统计资料，按下式计算：C20、C25砼，标准差不低于2.5MPa；大于或等于C30砼，标准差不低于3.0MPa。无统计资料，可按下选取。第115页/共211页广州大学 廖原第116页，共155页2）计算水灰比（计算水灰比（W/C）按下式计算出所要求的水灰比值：为了保证混凝土必要的耐久性，水灰

45、比还不得大于规定的最大水灰比值，如计算所得的水灰比大于规定的最大水灰比值时，应取规定的最大水灰比值。第116页/共211页混凝土最大水灰比和最小水泥用量表第117页/共211页广州大学 廖原第118页，共155页3）选取单位用水量（选取单位用水量（mw0）单位用水量（mw0）是指每立方米混凝土的用水量。水灰比范围在0.40.8之间的干硬性和塑性混凝土的选定依据：粗骨料类型；最大粒径；混凝土的坍落度要求。第118页/共211页混凝土的单位用水量第119页/共211页广州大学 廖原第120页，共155页4）计算单位水泥用量（计算单位水泥用量（mC0）单位水泥用量（mC0）指每立方米混凝土的水泥用量

46、（kg）。按下式求出水泥用量（mC0）：为保证混凝土的耐久性，计算得出的水泥用量还要满足规定的最小水泥用量的要求。第120页/共211页广州大学 廖原第121页，共155页5）选取砂率（S）合理的砂率值选定依据混凝土拌合物的坍落度；粘聚性及保水性等特征。坍落度为1060mm的混凝土砂率选用粗骨料的品种；粗骨料的粒径；混凝土的水灰比。第121页/共211页广州大学 廖原第122页，共155页混凝土砂率选用表坍落度大于60mm的混凝土砂率可经试验确定；也可在上表4的基础上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1的幅度予以调整。坍落度小于10mm的混凝土其砂率应经试验确定。第122页/共211页广州大学

47、 廖原第123页，共155页6）计算粗、细骨料的用量（mg0和ms0）1.重量法2.体积法 第123页/共211页广州大学 廖原第124页，共155页6）计算粗、细骨料的用量（mg0和ms0）（1）重量法每立方米混凝土拌合物的假设质量可根据历史经验取值。如无资料时可根据骨料的类型、粒径以及混凝土强度等级，在23502450kg范围内选取。第124页/共211页广州大学 廖原第125页，共155页6）计算粗、细骨料的用量（mg0和ms0）（2）体积法第125页/共211页广州大学 廖原第126页，共155页2混凝土基准配合比的确定试拌试配之前应先试拌和易性调整当试拌得出的拌合物坍落度（或维勃稠度

48、）不能满足要求，或粘聚性和保水性不好时应保证水灰比不变的条件下按如下规定进行调整：当坍落度偏小，可保持水灰比不变，增加适量水泥浆；如坍落度偏大，可在保持砂率不变条件下增加骨料；如出现含砂不足，粘聚性和保水性不良时，可适当增加砂率，反之应减少砂率。第126页/共211页广州大学 廖原第127页，共155页2混凝土基准配合比的确定第127页/共211页广州大学 廖原第128页，共155页3混凝土实验室配合比的确定强度调整强度调整用基准配合比的确定前面所讲试拌调整后的配合比。具体方法检验时至少应采用三个不同的配合比。基准配合比，另外两个配合比的水灰比，宜较基准配合比分别增加和减少0.05；另外两个配

49、合比的用水量应与基准配合比相同，砂率可分别增加和减少1。第128页/共211页广州大学 廖原第129页，共155页3混凝土实验室配合比的确定（1）水灰比确定根据试验得出的三组混凝土强度与其相对应的灰水比（C/W），用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu,0）相对应的灰水比。fcu,0与C/W关系图 第129页/共211页广州大学 廖原第130页，共155页3混凝土实验室配合比的确定（2）确定水灰比后按下列原则确定每立方米混凝土的材料用量：用水量（mw）：应在基准配合比用水量的基础上，根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整确定；水泥用量（mc）：以用水量乘以求出的灰水比计算确定；

50、粗骨科和细骨料用量：应在基准配合比的粗骨料和细骨料用量的基础上，按求出的灰水比进行调整后确定。第130页/共211页广州大学 廖原第131页，共155页3混凝土实验室配合比的确定（3）确定实验室配合比应根据前面确定的材料用量按下式计算混凝土的表观密度计算值c,c：按下式计算混凝土配合比校正系数：第131页/共211页广州大学 廖原第132页，共155页4施工配合比设计配合比时是以干燥材料为基准的，而工地存放的砂、石料都含有一定的水分。所以现场材料的实际称量应按工地砂、石的含水情况进行修正，修正后的配合比，叫做施工配合比。施工配合比按下列公式计算：第132页/共211页广州大学 廖原第133页，