混凝土學(xué)講義

1、緒 論一、簡述混凝土的應(yīng)用隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，土木建筑事業(yè)也迅速發(fā)展，對(duì)混凝土的需求也日益增大。目前，混凝土的應(yīng)用已從一般的工業(yè)與民用建筑、港口碼頭、道路橋梁、水利工程等領(lǐng)域擴(kuò)展到了海上浮動(dòng)領(lǐng)域、海底建筑、地下城市建筑、高壓儲(chǔ)罐、核電站等領(lǐng)域，已成為世界上用量最大的人造石才。二、混凝土的定義由膠結(jié)材(無機(jī)的、有機(jī)的或無機(jī)有機(jī)復(fù)合的)、顆粒狀材料以及必要時(shí)加入化學(xué)外加劑和礦物摻合料等組分合理組成的混合料經(jīng)硬化后形成具有堆聚結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料稱為混凝土（這類混凝土的組織結(jié)構(gòu)類似干某些天然巖石，故又稱為人造石）。三、混凝土的分類 (一)按膠結(jié)材分 1無機(jī)膠結(jié)材混凝土 (1)水泥混凝土：各種水泥為膠結(jié)材

2、(2)石灰硅質(zhì)膠結(jié)材混凝土：石灰和各種合硅原料(砂及工業(yè)廢渣等)以水熱合成方法來產(chǎn)生水化礦物膠凝物質(zhì) (3)石膏混凝土：以各種倉膏為膠結(jié)材制成 (4)水玻璃氟硅酸鈉混凝土：木玻璃為膠結(jié)材，以氟硅酸鈉為促硬劑制成 2有機(jī)膠結(jié)材混凝土 (1)瀝青混凝土：以瀝青為膠結(jié)材制成，主要用于道路工程 (2)聚合物膠結(jié)混凝土：以純聚合物為膠結(jié)材制成 3無機(jī)有機(jī)復(fù)合膠結(jié)材混凝土 (1)聚合物水泥混凝土：在水泥混凝土混合料中摻入聚合物或者用摻有聚合物的水泥制成 (2)聚合物浸漬混凝：以水泥混凝土為基材，用有機(jī)單體液浸談和聚合制成 (二)按混凝土的結(jié)構(gòu)分1普通結(jié)構(gòu)混凝土：它由粗、細(xì)集料和膠結(jié)材制成。（碎石或卵石、砂

3、和水泥制成者，即是普通混凝土。）2細(xì)?；炷粒杭?xì)集料和膠結(jié)材制成3大孔混凝土：僅由粗集料和膠結(jié)材制成4多孔混凝土：既無粗集料、也無細(xì)集料全由磨細(xì)的膠結(jié)材和其他粉料加水拌成的料漿用機(jī)械方法或化學(xué)方法位之形成許多微小的氣泡后再經(jīng)硬化制成(三)按容重分1特重混凝土 2重混凝土 3輕混凝土 4特輕混凝土 (四)按用途分結(jié)構(gòu)用混凝土、隔熱瘟凝土、裝飾混凝土、耐酸混凝土、耐堿混凝土、耐火混凝土、道路混凝土、大壩混凝土、收縮補(bǔ)償混凝土、海洋混凝土、防護(hù)混凝土等等。四、混凝土的發(fā)展歷史氣硬膠材混凝土水泥混凝土1887年，科倫首先發(fā)明了鋼筋混凝土的計(jì)算方法。1918年，艾布拉姆斯發(fā)表了計(jì)算混凝土強(qiáng)度的水灰比理論

4、。1918年，用張拉鋼筋對(duì)預(yù)先是施以壓應(yīng)力的方法可以保證混凝土構(gòu)件在荷載作用下既能抵抗拉應(yīng)力又不致產(chǎn)生裂縫預(yù)應(yīng)力混凝土應(yīng)運(yùn)而生。1950年，外加劑廣泛應(yīng)用于混凝土，使混凝土的性能得到更好的改善。后來，又出現(xiàn)了現(xiàn)代混凝土，特種混凝土，高性能混凝土及綠色混凝土等等。五、研究方法主線；感性認(rèn)識(shí)理性科學(xué)研究六、教學(xué)任務(wù)牢固掌握各類混凝土（普通混凝土、硅酸鹽混凝土、輕集料混凝土等）的結(jié)構(gòu)、性能、各種參數(shù)與結(jié)構(gòu)和性能的 的基本理論以及各種混凝土的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)，能根據(jù)實(shí)際工程中對(duì)混凝土的使用要求，正確選材，合理設(shè)計(jì)和選用配合比，最后制成經(jīng)濟(jì)、耐久的混凝土。§1 普通混凝土§11 普通混凝

5、土的原材料§1-1-1水泥一、水泥的應(yīng)用要求（一） 水泥的強(qiáng)度等級(jí)（二） 使用條件下的穩(wěn)定性（三） 水泥強(qiáng)度的發(fā)展規(guī)律（四） 其他要求二、水泥品種的選擇硅酸鹽系列水泥、鋁酸鹽系列水泥、硫鋁酸鹽系列水泥和其他水泥（根據(jù)混凝土的工程特點(diǎn)和所處環(huán)境條件來選擇）§1-1-2骨料一、骨料作用經(jīng)濟(jì)上：作為混凝土的填充料，比水泥便宜，可降低建材的成本，具有經(jīng)濟(jì)意義。性能上：提高混凝土體積穩(wěn)定性和耐久性； 改善混凝土的強(qiáng)度和其他力學(xué)性能； 特種骨料可配制特種混凝土。二、分類粒徑：粗骨料（5mm）和細(xì)骨料（0.165 mm）性質(zhì)：普通骨料、重骨料和輕骨料來源：天然骨料和人工骨料三、主要技術(shù)性

6、質(zhì)（一）強(qiáng)度評(píng)定原因：骨架作用評(píng)定方法：巖石立方體法和壓碎指標(biāo)法（二）密度、表觀密度、堆積密度、空隙率和孔隙率（三）含水率、吸水率含水率：材料中所含水的質(zhì)量與干燥狀態(tài)材料的質(zhì)量之比。吸水率：材料吸水飽和時(shí)，其含水率就為吸水率質(zhì)量吸水率和體積吸水率（四）砂的容脹1、原因：潮濕的砂，各顆砂粒的表面有層水膜，引起一定重量的砂子體積顯著增加，這種現(xiàn)象稱為砂的容脹。按體積況料時(shí)，著忽視砂于的容比特造成混掇土混合料缺砂，出現(xiàn)離析和蜂窩現(xiàn)象。2、規(guī)律：容脹的程度取決于砂子的含水率和細(xì)度。 隨著砂的含水率增加到大約58的數(shù)值時(shí)，砂的體積將增加20一30。再增加含水率時(shí)，則砂粒表面的水增厚，水的自重超過砂粒表面

7、對(duì)水的吸附作用而發(fā)生跟動(dòng)，并遷移到砂粒間的空隙中，砂粒表面的水膜消失。這時(shí)砂的容積隨含水率的增加而減少。（五）體積穩(wěn)定性1定義：這里專指集料抵抗由于自然條件 的變化引起體積過分變化的能力。2對(duì)混凝土性能的影響：引起集料體積變化的自然因素有凍融損壞、干混交替等。集料的體積變化可能導(dǎo)致混凝土的局部開裂、剝落甚至使整個(gè)結(jié)構(gòu)處于危險(xiǎn)狀態(tài)。（六）顆粒形狀和表面狀態(tài)1評(píng)定原因：對(duì)混凝土的性能由影響：工作性、強(qiáng)度、耐久性等，形狀，狀態(tài)均有影響。2形狀：球 棱角 針狀 片狀3形狀評(píng)定：棱角系數(shù) 一種尺寸的顆粒，堆實(shí)的程度取決干它們的形狀。在英國用“棱角系數(shù)”表示集料的顆粒形狀對(duì)堆實(shí)程度的影響。棱角系數(shù)以67減

8、去按規(guī)定的方法將集料填滿容器時(shí)，固體體積所占的份數(shù)。（67代表最圓的卵石用同樣的填充方法所得的固體體積份數(shù)）所以“棱角系數(shù)”即表示超過圓形卵石空隙率的百分?jǐn)?shù)?！袄饨窍禂?shù)”愈大，集料顆粒的棱角愈多，堆積時(shí)的空隙率也愈大。針片狀顆粒含量4表面狀態(tài)：孔及粗糙程度（七）集料中有害雜質(zhì)：1有機(jī)雜質(zhì)2鉆土、淤泥和粉塵3硫化物和硫酸鹽類4云母5鹽四、骨料的級(jí)配 （一）概念及工程意義（二）表示方法（三）級(jí)配要求（四）最大粒徑§1-1-3 磨細(xì)礦物摻料一、具有弱自硬性的材料，如堿性粒狀高爐礦渣、某些爐渣和燒頁巖灰。二、具有活性水硬性材料，這些材料不能自行硬化，但能夠與水泥水化析出的氫氧化鈣或者與加入的

9、石灰相互作用而形成較強(qiáng)較穩(wěn)定的膠按物質(zhì)。例如酸性粒狀高爐礦渣、爐渣、扮煤灰、輕燒粘土、燒頁巖以及含有非晶狀氧化硅的火山和沉積巖石，前者如浮石、凝灰?guī)r、火山灰，后者如硅藻石、蛋白石等。三、微活性摻料(填充料)。如各種巖石風(fēng)化分解的產(chǎn)物如砂、石英、黃土、粘土等。§1-1-4 混凝土拌合用水 拌合混凝土混合料幾乎可以來用任何天然水，只要它不合有過量的鹽類，特別是硫酸鹽和酸性化合物以及有機(jī)雜質(zhì)。不允許使用富有有機(jī)雜質(zhì)的沼澤水、含有腐植酸或其他酸、鹽的污水和工業(yè)廢水。 §12 普通混凝土混合料§1-2-1 混凝土混合料的特性0、概念新拌混凝土：混授土的各組成材料(水泥、粗細(xì)

10、集抖、水等)按定的比例攪拌而得的尚未凝結(jié)硬化的材料，也稱混凝土拌和物。一、流變學(xué)概念（一）幾個(gè)概念1流變學(xué)：研究混凝土物體流動(dòng)和變形的科學(xué)。2彈性：外力作用后發(fā)生變形，外力撤消，變形立即恢復(fù)的性質(zhì)。3塑性：外力作用發(fā)生變形，外力撤消，變形立不消失且材料也不破壞的性質(zhì)。4結(jié)構(gòu)粘性：某些粘性液體在靜止不動(dòng)時(shí)有較大粘性，攪動(dòng)時(shí)粘性降低，停止攪動(dòng)，粘性有迅速增加，原結(jié)構(gòu)恢復(fù)。 粘度：阻礙液體流動(dòng)的粘滯力。5脆性：6剛性：抵抗塑性變形的能力。7韌性：8觸變形：某些液體在外力作用下，粘性破壞后緩慢恢復(fù)的性質(zhì)。9應(yīng)力松弛：在持續(xù)外力作用下，發(fā)生的變形不變，內(nèi)應(yīng)力逐漸減小的過程。10彈性后效：在持續(xù)外力作用下

11、，發(fā)生緩慢變形，而外力撤消后，變形緩慢恢復(fù)的現(xiàn)象。（二）流變基元（模型）1胡克體(H模型)：表示具有完全彈性的理想材料，2牛頓液體(N模型)：表示只具有粘性的理想材料。3圣維南體(Stv一模型)表示超過屈服點(diǎn)后只具有塑性變形的理想材料（三）基本組成形式（現(xiàn)實(shí)物質(zhì)模擬）1麥克斯威爾（MaxWellM）模型最簡單的串聯(lián)模型：MNH，表示恒定變形的應(yīng)力變化歷程。2Kelvin模型（K）最簡單的并聯(lián)模型：MH / N ，表示恒定應(yīng)力下的變形過程。二、混凝土混合料的流變方程（一）混凝土拌和物的流變特點(diǎn)1流變?cè)颍侯w粒間相互潤滑2流變阻力：顆粒間附著力、摩擦力（二）流變模型1變形特征：瞬時(shí)有較小的彈性變形

12、 克服一定阻力，發(fā)生較大的變形Stv特種 存在一定的粘性，隨時(shí)間延長變形增大N特種2流變模型賓漢姆模型：H-(Stv/N)3流動(dòng)曲線的基本類型（圖119） 牛頓液體 非牛頓液體 賓漢姆體 一般賓漢姆體三、混合科流變參數(shù)y與的含義（一）屈服剪應(yīng)力（y）1定義：屈服剪應(yīng)力（y）是阻止塑性變形的最大應(yīng)力，故又稱為塑性強(qiáng)度。2產(chǎn)生原因：混合科的屈服剪切應(yīng)力是組成材料各顆粒之間的附著力和摩擦力引起的3測(cè)定：土壤剪切法（圖112）（二）粘度系數(shù)()1定義：液體內(nèi)部結(jié)構(gòu)阻礙流動(dòng)的種性能。2產(chǎn)生原因：它是由于流動(dòng)的液體中，在平行流動(dòng)方向的各流層之間，產(chǎn)生與流動(dòng)方向相反的阻力(粘滯阻力)的結(jié)果。因此，粘性是流動(dòng)

13、的反面。對(duì)于不同的液體，粘性有的大，有的小，取決于液體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。3特征：對(duì)于理想的流體：是固定值； 對(duì)于一般流體：是變值，隨和D而變化(圖123)四、流動(dòng)特性的測(cè)定（一）y的測(cè)定1土壤剪切法2錐體塑性法（二）的測(cè)定流速法（三）綜合測(cè)定1細(xì)顆粒分散質(zhì)均勻原理：外筒轉(zhuǎn) 內(nèi)筒轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)處理：2新拌混凝土大顆粒分散質(zhì)不連續(xù)性大，測(cè)試?yán)щy§1-2-2 新拌混凝土的工作性一、工作性的定義（一）建材.定義：在一定施工條件下，便于各種施工操作并均勻密實(shí)地填充模板的性能。（不能定量）流動(dòng)性粘聚性保水性（二）混凝土定義：流動(dòng)性可塑性穩(wěn)定性易密性（未量化）（三）ASTMC125：使一定數(shù)量的新拌混凝土在不喪

14、失勻的前提下，澆注振實(shí)所需的功。（內(nèi)阻力；混凝土與鋼筋、模板的摩擦阻力）二、工作性的測(cè)定（一）塌落度法1簡介2原理過程：重力作用下混凝土料的流變過程靜止條件：重力產(chǎn)生的煎應(yīng)力y測(cè)試實(shí)質(zhì)：測(cè)混凝土的塑性強(qiáng)度討論：(2y/pg)30時(shí)，SL0，無塌落（二）流動(dòng)度法簡介：這是美國所采用的試驗(yàn)方法測(cè)定：將一堆成定形狀的混合料置于跳桌上，經(jīng)過跳動(dòng)一定的次數(shù)后，測(cè)定混合料擴(kuò)展的程度，以鑒定混合科的流動(dòng)度及離析的程度。（三）凱利球法簡介：測(cè)定：每下沉2.5cm，相當(dāng)于SL5 cm（四）重塑數(shù)試驗(yàn)簡介： 1932年美國鮑威爾斯所建議的試驗(yàn)，以改變混合科試樣的形狀所做的功來評(píng)價(jià)混合料的工作性。（五）工業(yè)粘度計(jì)（

15、六）維皮試驗(yàn)現(xiàn)行規(guī)范方法簡介：這是重塑數(shù)試驗(yàn)的改進(jìn)試驗(yàn)。省取了重塑數(shù)的內(nèi)圓環(huán)，以振動(dòng)代替跳動(dòng)使混合科達(dá)引重型密實(shí)，更接近于實(shí)際情況。（七）密實(shí)數(shù)法簡介：起于英國，密實(shí)數(shù)測(cè)定密度/實(shí)際密度（八）倒置SL筒法簡介：適用于鋼纖維混凝土§1-2-3 影響混凝土工作性的因素 混凝上混合料的工作性取決于各紹份的特性及其相對(duì)含量。一、混合料的單位加水量對(duì)流動(dòng)性的影響（一）水的作用：水化、潤滑（二）影響1規(guī)律：初始流動(dòng)性為y的混凝土，變化條件為流動(dòng)性的變量為dydy與y的關(guān)系：dyy dy與Vs/Vw(固/水體積比)的變化（VsVw1）由于Vs，Vw，yy，所以有下式成立： dyKd(Vs/Vw)

16、降低表示2規(guī)律結(jié)合，得：dyKyd(Vs/Vw)y =Y0eK(Vs/Vw)Y0eK(11/Vw)令：W=W0時(shí)，y=y0（可測(cè)），得： 因?yàn)椋核裕河缮峡梢姡?與成正比（線形關(guān)系）3規(guī)律 積分得： 4二者比較二、集灰比（Va/Vc）的影響與水有關(guān)由上式可見：Va/Vc,y；Va/Vc,y。三、砂率（Sp）的影響 過大、過小的流變模型解釋四、材料的影響五、時(shí)間、溫度的影響（SL的損失） 時(shí)間, SL的損失，SL； 溫度, SL的損失，SL。§1-2-4 離析和泌水一、離析（一）定義：沿合料的離所是指混合料各組份分離，造成不均勻和失去連續(xù)性的現(xiàn)象。（二）產(chǎn)生原因：這是由于構(gòu)成混合料的各

17、種固體粒子大小、比質(zhì)不同，它們之間發(fā)生了不同的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生不同的位移而引起的。（三）兩種形式：一種足粗集抖從混合料中分離，因?yàn)樗鼈儽燃?xì)骨料更易于沿著斜面下滑或在模內(nèi)下沉；另一種是稀水泥漿從混合料淌出，這主要發(fā)生在流動(dòng)性性大的混合料中。二、泌水（一）定義：混合料澆灌之后到開始凝結(jié)期間，固體粒小下沉，水上升，并在表面析出水的現(xiàn)象稱為泌水。（同時(shí)，混合料發(fā)生沉陷收縮）（二）產(chǎn)生原因：固體粒子小下沉、水上浮而引起的。（三）結(jié)果：使表面混合料含水量增加，產(chǎn)生大量的浮漿，硬化后使面層的混經(jīng)上強(qiáng)度弱于下面混凝土的強(qiáng)度，并產(chǎn)生大量容易剝落的“紛塵”；如果混凝上是分層澆注，若刁；沒法除去面層上的這些浮漿，則會(huì)損害

18、每層混凝土之間的粘結(jié)；一些上升的水還會(huì)聚結(jié)在粗集料或鋼筋的下方，毆化后成為空隙，出現(xiàn)弱粘結(jié)地帶。上升的水，在其后留下水的通道，降低了混凝上的抗?jié)B性和抗原性；在和模板的交界面上，池水時(shí)會(huì)把水泥漿帶走，僅留下砂子，出現(xiàn)“砂紋”現(xiàn)象。§13 普通混凝土的硬化及結(jié)構(gòu)的形成過程§130 概述一、組成、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系（一）組成：構(gòu)成物質(zhì)的基本單元 化學(xué)組成元素礦物組成氧化物相組成混凝土組成集料水泥石孔+水（二）結(jié)構(gòu)：基本單元的結(jié)合形式（三）組成、結(jié)構(gòu)決定性能二、普通混凝土的組成多相、多組分；宏觀均勻、微觀不均勻三、普通混凝土的結(jié)構(gòu)形成拌和澆注密實(shí)硬化混凝土§131 普通混凝

19、土的分層一、外分層（一）定義：混凝土振搗密實(shí)過程中及完畢后，大顆粒下沉，小顆粒上浮而導(dǎo)致的混凝土不均勻現(xiàn)象。（二）危害：強(qiáng)度不均勻；表面軟弱起粉。二、內(nèi)分層（一）定義：粗骨料間隙內(nèi)砂漿中，砂顆粒及水泥顆粒下沉、水上浮的現(xiàn)象。（二）危害：骨料下部水富集充水區(qū)域，孔，滲水通道§132硅酸鹽水泥的水化及凝結(jié)硬化（自學(xué)）§133水泥石的亞微觀結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度（自學(xué)）§134硬化混凝土的結(jié)構(gòu)及界面過渡區(qū)一、混凝土結(jié)構(gòu)組成三部分：水化水泥漿體集料水泥漿體和集料間的過渡區(qū)（宏觀：由集料顆粒分散在水泥漿基體中所組成的兩相材料）過渡區(qū)：存在于在水泥漿體與集料結(jié)合的界面，過渡區(qū)是圍繞大集料

20、周圍納一層薄殼，此處的硬化水泥漿體的結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)中水泥石或水泥砂漿的結(jié)構(gòu)有明顯的不同，其厚度一般為1015m，是混凝土性能中的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。二、集料相結(jié)構(gòu)及其對(duì)混凝土性能的影響 集料相對(duì)混凝土性能所起的作用，不是化學(xué)性的，而是物理性的，諸如：容重、彈性模量、體積穩(wěn)定性等。影響因素：集料的容重、強(qiáng)度、粗集料的形狀和織構(gòu)與粒徑等。如混凝土所用的粗集料尺寸越大，長條或扁平顆粒含量越多，都會(huì)使混凝土強(qiáng)度降低，這是由于上述集料表面集聚水膜的傾向也越大，從而使水泥漿體與集料間的過渡區(qū)減弱。三、過渡區(qū)結(jié)構(gòu)（一）研究背景1混凝土的拉伸破壞為何呈脆性?而壓縮破壞時(shí)為何具有一定的彈塑性?2混凝土各組分材料當(dāng)分別以單

21、軸壓力試驗(yàn)時(shí)，直到破壞都保持彈性，而為何混凝土卻表現(xiàn)為非完全彈性行為?3混凝土的抗壓強(qiáng)度為何能較其抗拉強(qiáng)度高一個(gè)數(shù)量級(jí)?4水泥用量、水灰比和水化齡期均相同，為何水泥砂漿的強(qiáng)度比混凝土高?5為何混凝土的抗?jié)B性比相應(yīng)的水泥漿體低一個(gè)數(shù)量級(jí)?6混凝土暴露在火中，為何彈性模量的降低比抗壓強(qiáng)度要快得多？（二）過渡區(qū)結(jié)構(gòu)1.過渡區(qū)成因首先，粗集料表面的水灰比大于混凝土的本體；其次，水灰比值高，結(jié)晶約束小此處所形成的結(jié)晶產(chǎn)物的晶體尺寸大。2.過渡區(qū)模型3.界面過渡區(qū)特點(diǎn)局部水灰比高孔隙率大及多，及晶粒粒徑大取向性生長(三)過渡區(qū)強(qiáng)度1影響因素3個(gè)因素：孔的體積和孔徑大??；氫氧化鈣晶體的大小與取向?qū)樱淮嬖诘奈?/p>

22、裂縫。2改善措施采用活性摻料，降低CH尺寸及取相性，增加密實(shí)性；降低W/C，減少骨料下方的充水區(qū)域，也會(huì)使CH的尺寸減小，取向性差；骨料的粗糙表面，減小粒徑；制作工藝（攪拌，振實(shí)，養(yǎng)護(hù)等）（四）對(duì)混凝土性能的影響1強(qiáng)度下降；2非彈性破壞；3f拉f壓4剛度下降；5耐久性下降。四混凝土結(jié)構(gòu)模型（一）中心質(zhì)假說（吳中偉） 該論述將混凝土作為一種復(fù)合材料，混凝土是由各級(jí)分散相分散在各級(jí)連續(xù)相中而組成的多相聚集體。中心質(zhì)假說持各級(jí)分散相命名為中心質(zhì)，將各級(jí)連續(xù)相命名為介質(zhì)。中心質(zhì)與介質(zhì)根據(jù)尺度各分為大、次、微3個(gè)層次，即大中心質(zhì)、次中心質(zhì)、微中心質(zhì)和大介質(zhì)、次介質(zhì)、微介質(zhì)。 大中心質(zhì)包含各種集料、摻合料

23、、增強(qiáng)材料、長期殘存的未水化的水泥熟料。 次中心質(zhì)是鼓度小于l0um的水泥熟料粒子，屬過渡性組分。 微中心質(zhì)是水泥水化后生成的各種晶體，包括I、型CSH纖維狀和網(wǎng)狀結(jié)晶。 大介質(zhì)是大中心質(zhì)所分散成的連續(xù)相，其中有結(jié)構(gòu)膜層。 次介質(zhì)是次中心質(zhì)歷分散成的連續(xù)相，其中有水化層。 微介質(zhì)是微中心質(zhì)所分散成的連續(xù)相。、型CSH、尺寸較小的不規(guī)則的粒子與結(jié)構(gòu)水及吸附水均可視為該級(jí)的連續(xù)相。2模型（近代混凝土技術(shù) P152 圖52）集料、增強(qiáng)材料（鋼筋，纖維）熟料、混合材水溶性聚合物物）水空氣粗粒殘?jiān)?xì)粒活性與離解部分非膠體結(jié)合水毛細(xì)水膠體微中心質(zhì)微介質(zhì)次中心質(zhì)次介質(zhì)大介質(zhì)大中心質(zhì)大中心質(zhì)P層次層次層次圖1

24、 混凝土結(jié)構(gòu)的中心質(zhì)假說圖解3理想結(jié)構(gòu)的模型 （1）各級(jí)中心質(zhì)(分散相)以最佳狀態(tài)(均布、網(wǎng)絡(luò)、緊密)分散在各級(jí)介質(zhì)(連續(xù)相)之中。在中心質(zhì)與介質(zhì)問存在著過渡區(qū)的界面，是漸變的非勻質(zhì)的過渡結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)組成的排列順序?yàn)橹行馁|(zhì)一界面區(qū)一介質(zhì)。 （2）網(wǎng)絡(luò)化是中心質(zhì)的特征。各層次的中心質(zhì)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成水泥基材料的骨架。各級(jí)介質(zhì)填充于各級(jí)中心質(zhì)網(wǎng)絡(luò)之間。強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)骨架是提高水泥基材料性能的一個(gè)必要條件。 （3）界面區(qū)保證著中心質(zhì)與介質(zhì)的連續(xù)性。因此，界面區(qū)的優(yōu)劣決定了水泥基材料的強(qiáng)度、韌性、耐久性、整體性與均勻性的優(yōu)劣。界面區(qū)不應(yīng)是水泥基材料中的薄弱部分，因?yàn)樗淖饔檬翘刂行馁|(zhì)的某些性能傳給介質(zhì)，應(yīng)是有利于網(wǎng)絡(luò)

25、結(jié)構(gòu)的形成和中心質(zhì)效應(yīng)的發(fā)揮。強(qiáng)化界面區(qū)是提高水泥基材料性能的又一個(gè)必要條件。 （4）各種尺度的孔、縫也是一種分散相，分布在各級(jí)介質(zhì)之中，因此，也是中心質(zhì)。尺度較大的孔(毛細(xì)扎)對(duì)強(qiáng)度等性能不利，也不參加構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。因此，對(duì)其尺度與含量應(yīng)加以限制。但是，它在水泥基材料中還起著補(bǔ)給水分與提供水化物空間的有利作用?？椎挠欣饔眠^去很少捉及。但吳中偉教授對(duì)此一直很重稅，認(rèn)為孔在水泥基材料中的存在，陳有利于水化外今后在研究開發(fā)輕質(zhì)高強(qiáng)、提高抗裂性與耐久性(如抗沖密、抗凍融等)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)并深化對(duì)孔的研究。（二）四層次理論（黃蘊(yùn)元）1基本內(nèi)容 4個(gè)結(jié)構(gòu)層次是按照在光學(xué)顯微鏡下能見到的結(jié)構(gòu)單元尺度來劃分的。A

26、：原子分子層次；細(xì)觀層次：尺度為lo nm一1mm，在此層次上研究的內(nèi)容為：硬化水泥漿體的孔隙串、晶體與膠體的比例(晶膠比)和不同相之間的界面諸因素。粗觀層次：尺度為1mm到幾厘米，以粗集料與水泥砂漿基材的界面作為主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。而砂漿中的大孔、砂水泥漿體的界面和裂縫。宏觀層次：則是工程結(jié)構(gòu)單元尺度。B：1在混凝土的原子分子、細(xì)觀和租觀諸層次上，組分、結(jié)構(gòu)和界面在不同方面和不同程度上彩向其宏觀力學(xué)性質(zhì)。其綜合影響，則決定了整體混凝土的宏觀力學(xué)行為。所謂力學(xué)行為就是材料發(fā)生變形和斷裂的全部特征和過程。 2所謂“結(jié)構(gòu)”，實(shí)際上是不同的鍵和結(jié)構(gòu)元的集合，主要是不同鍍和界面的集合，而界面實(shí)際上是離子、分

27、子或微晶體等組成的過渡區(qū)。從混凝土的結(jié)構(gòu)形成到結(jié)構(gòu)破損的整個(gè)過程中，始終貫穿著界面的形成、轉(zhuǎn)移和消失，而且還會(huì)發(fā)生雙電層的形成、轉(zhuǎn)移和消失。 3能量是貫通所有結(jié)構(gòu)層次的共同物理量，它也是確定組分一結(jié)構(gòu)一界面一性能關(guān)系的主要媒介?；炷恋目估瓘?qiáng)度是其單位體積內(nèi)界面能的函數(shù)。 4鍵和結(jié)構(gòu)元的集合總是統(tǒng)計(jì)性的，因而其一般性質(zhì)也應(yīng)是統(tǒng)計(jì)性的。 5如果在應(yīng)力作用下，應(yīng)變能不能轉(zhuǎn)變而及時(shí)消散，或者不在變形時(shí)的晶形轉(zhuǎn)變中校消耗，又不發(fā)生其他能耗，裂縫就會(huì)產(chǎn)生并使該應(yīng)變能轉(zhuǎn)變?yōu)楸砻婺?、核邊能和棱角能。其中表面能是主要的，并?huì)貯存在整個(gè)材料體系中，影響其力學(xué)行為。 6如果混凝土在歷受的應(yīng)力下，不同層次的組分、結(jié)

28、構(gòu)和界面，能自動(dòng)轉(zhuǎn)變至對(duì)抗力更為合適的狀態(tài)，則其抗變形性及強(qiáng)度就能提高。 7孔隙不僅在粗雙層次而且也在細(xì)觀層次影響混凝土的力學(xué)行為。孔的尺寸和形狀在這種影響中起重要的作用?？撞荒鼙徽J(rèn)為僅是混凝土中的一個(gè)無質(zhì)星的空洞在小孔所成的紉縫中，二孔壁間的范德華力及其他長程力將影響混凝土的力學(xué)行為。2模型硬化水泥漿體強(qiáng)度水泥石強(qiáng)度§14 普通混凝土的物理性質(zhì) 概念：密實(shí)度 體積變形 滲透性 導(dǎo)熱性§141 密實(shí)度（自學(xué)）§142 混凝土的變形性質(zhì)（非荷載）一、混凝土內(nèi)的濕度變化而導(dǎo)致的變形（一）干燥1定義：混凝土的失水過程。 原因：水分外逸、蒸發(fā)（干燥）；混凝土內(nèi)水分的自發(fā)性

29、減少（水化）2水面的曲率半徑和飽和蒸氣壓的熱力學(xué)平衡關(guān)系用下式表示：(二)干縮1原因：毛細(xì)孔失水；凝膠孔失水2結(jié)果：無限制條件下：混凝土密實(shí)過程； 有約束：裂縫（鄰位，鋼筋，濕度梯度）3影響因素：水泥用量；環(huán)境濕度；齡期；骨料性質(zhì)；集灰比；外加劑、摻合料。（三）自收縮：混凝土在水化硬化過程中由于自身水化需水導(dǎo)致混凝土干燥而造成德收縮。1.背景 高水泥用量、低水灰比混凝土的應(yīng)用2.減小措施：高水灰比、低水膠比（四）混凝土的塑性收縮1.定義：新拌混凝土硬化前的收縮。2.原因：混凝土拌合物失水速度大于泌水速度3發(fā)生時(shí)間：澆注振搗數(shù)小時(shí)發(fā)生4特點(diǎn)：平行裂縫，間距2.57.5cm，深度：2.55cm（五

30、）濕脹1定義：混凝土吸水后體積膨脹。2原因：水泥凝膠體顆粒之間吸入水分，水分子破壞了凝膠體顆粒的凝聚力，迫使顆粒分離的結(jié)果；水的浸入，使凝膠體顆粒表面形成吸附加降低了表面張力；使顆粒發(fā)生微小的膨脹。（六）干濕變形規(guī)律存在不可逆收縮原因：當(dāng)毛細(xì)孔中的水蒸發(fā)完后，如繼續(xù)干燥，則凝肢體顆粒的吸附水也發(fā)生部分蒸發(fā)。失去水膜的凝膠體顆粒，由于分子引力的作用，使粒子間的匪離變小甚至發(fā)生新的化學(xué)結(jié)合而收縮。 二溫度變形：熱脹冷縮大體積混凝土三碳化收縮（一）定義：混凝土中水泥的水化產(chǎn)物CH與CO2、H2O反應(yīng)生成CaCO3和H2O產(chǎn)生的收縮。（二）原因：1碳化產(chǎn)物水毛細(xì)管收縮2新生產(chǎn)物體積收縮（三）收縮規(guī)律1

31、碳化進(jìn)行在相對(duì)濕度50左右最快；2先干縮，再碳化，收縮值最大；3隨CO2濃度的增加而加快；4蒸養(yǎng)混凝土碳化后，變形減小。（四）碳化對(duì)混凝土性能的影響1增大不可逆收縮；2抗壓強(qiáng)度下降，滲透性下降。 §143滲透性一、多孔材料的滲透性 Q=KA×hw/l 式中：A滲透面積； hw壓力差； l試件厚度二、普通混凝土的滲水性（一）原理：孔，微裂縫的存在（二）影響因素：p，孔結(jié)構(gòu)，W/C（三）測(cè)試方法抗?jié)B等級(jí)§15 普通混凝土的力學(xué)性能§151普通混凝土的強(qiáng)度0、概述（一）強(qiáng)度定義：混凝土在外力或荷載作用下抵抗破華的能力。（二）強(qiáng)度的工程意義：1表征承載能力；2相

32、關(guān)其他性能：強(qiáng)度抗凍；抗?jié)B；剛性（三）混凝土強(qiáng)度分類（外荷載作用形式）1抗壓強(qiáng)度2抗拉強(qiáng)度3抗折強(qiáng)度4抗剪強(qiáng)度5與鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度一、抗壓強(qiáng)度（一）、概念1立方體抗壓強(qiáng)度2立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值3立方體抗壓強(qiáng)度代表值4軸心抗壓強(qiáng)度（二）立方體抗壓強(qiáng)度的測(cè)試方法1 試件：標(biāo)準(zhǔn)（150×150×150mm的立方體），非標(biāo)準(zhǔn)（100×100×100的立方體，200×200×200mm立方體的）標(biāo)準(zhǔn)試件的測(cè)定結(jié)果不用修正，非標(biāo)準(zhǔn)試件的測(cè)定結(jié)果要乘以一個(gè)系數(shù)，0.95或1.052 養(yǎng)護(hù)條件：標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)自然養(yǎng)護(hù)：自然條件下養(yǎng)護(hù)。加速養(yǎng)護(hù)：蒸汽養(yǎng)護(hù)（1a

33、tm的水蒸汽中養(yǎng)護(hù)）和蒸壓養(yǎng)護(hù)（壓力大于1atm，溫度大于100的高溫高壓中）。同條件養(yǎng)護(hù)：養(yǎng)護(hù)條件和同結(jié)構(gòu)的混凝土的養(yǎng)護(hù)條件一致，這樣可以用來指導(dǎo)生產(chǎn)。3加載速度：C30為0.30.5 MPa/s；C30為0.50.8 MPa/s。4試件濕度：標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后，擦干即可（三）軸心抗壓強(qiáng)度1試件：標(biāo)準(zhǔn)：150mm×l50mm×300mm的棱柱體 非標(biāo)準(zhǔn)：100mm×l00mm×200mm；200mm×200mm×400mm2養(yǎng)護(hù)與上同。3加載：0.30.8 MPa/s4fcp與fcu的關(guān)系：fcp0.70.8fcu二、抗拉強(qiáng)度（軸心抗拉強(qiáng)度

34、和劈裂抗拉強(qiáng)度）（一）定義（ft）（二）與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系：ft0.5( fcc)2/3（三）測(cè)試方法1軸心抗拉2辟裂抗拉（四）影響因素1隨齡期增長，ft，但增長率較fcc低；2混凝土集料，ft改善優(yōu)于fcc3ft對(duì)養(yǎng)護(hù)條件更敏感4搗實(shí)不充分或含氣量高，ft降低幅度大于fcc三、抗折強(qiáng)度（機(jī)場(chǎng)，跑道）（一）定義（二）測(cè)試條件四、粘結(jié)強(qiáng)度（主要是由于混凝土與鋼筋之間的摩擦力和附著力引起的）（一）測(cè)試條件1、拉出法2、壓入法（二）原因因素1鋼筋表面狀態(tài)2混凝土本身狀態(tài)3鋼筋的位置4溫度5濕度五、抗剪強(qiáng)度混凝土的剪切強(qiáng)度較抗拉強(qiáng)度為大。由于測(cè)試上的困難混凝土的剪切強(qiáng)度不易準(zhǔn)確測(cè)定；有人認(rèn)為剪切強(qiáng)皮較抗

35、拉強(qiáng)度大2030，但也行人認(rèn)為剪切強(qiáng)度為抗拉強(qiáng)度的幾倍，而常為抗壓強(qiáng)度的5090。§152 混凝土強(qiáng)度的影響因素0概述宏觀力學(xué)分析細(xì)觀力學(xué)分析一、水灰比和水泥強(qiáng)度等級(jí)決定混凝土強(qiáng)度的主要因素 定性角度：水泥的實(shí)際強(qiáng)度，混凝土強(qiáng)度；水灰比，混凝土強(qiáng)度。 定量角度：式中： C/ W灰水比(水泥與水質(zhì)量比)； fce水泥28d抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值，MPa； 水泥28d抗壓強(qiáng)度標(biāo)推值富余系數(shù)（c1.13）A、B與骨料的種類、表面狀態(tài)有關(guān)：采用碎石：A0.46、B0.07采用卵石：A0.48、B0.33二、骨料（一）表面狀態(tài)：W/C大時(shí)不明顯；W/C小時(shí)明顯（二）最大粒徑（Dm）：Dm,同條件f（三

36、）骨料自身強(qiáng)度三、集/灰（一）趨勢(shì)：集/灰，f（二）原因1骨料吸水，有效W/C，f；2骨料水泥用量，總P，f；3骨料，每顆骨料下部的充水區(qū)域，CH等取向性，晶粒尺寸，界面過渡區(qū)改進(jìn)，f。四、養(yǎng)護(hù)的溫度和濕度趨勢(shì)：T，在一定范圍內(nèi)，f混凝土。濕度：若混凝土早期失水，則強(qiáng)度。原因：周圍環(huán)境的濕度對(duì)水泥的水化作用能否正常進(jìn)行有顯著影響：濕度適當(dāng)，水泥水化便能順利進(jìn)行，使混凝土強(qiáng)度得到充分發(fā)展。如果濕度不夠，混凝土?xí)稍锒绊懰嗨饔玫恼＿M(jìn)行，甚至停止水化。因?yàn)樗嗨荒茉跒樗畛涞拿?xì)管內(nèi)發(fā)生。而且混凝土中大量自由水在水泥水化過程中逐漸被產(chǎn)生的凝膠所吸附，內(nèi)部供水化反應(yīng)的水則愈來愈少。這

37、不僅嚴(yán)重降低混凝土的強(qiáng)度，而且因水化作用未能完成，使混凝土結(jié)構(gòu)疏松，滲水性增大，或形成干縮裂縫，從而影響耐久性。五、齡期 定義：混凝土加水拌合開始至進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試所經(jīng)歷的時(shí)間）趨勢(shì)：齡期越長，混凝土強(qiáng)度越高。關(guān)系式（n天的強(qiáng)度和28天強(qiáng)度之間的關(guān)系如下）： 注意：要求n3。六、測(cè)試條件 （不會(huì)影響強(qiáng)度的實(shí)際值，只是影響強(qiáng)度的觀測(cè)值）（1）試件大小趨勢(shì)：試件越小，f觀測(cè)。原因：小試件包含的裂縫總數(shù)少，那么破壞概率小，只有增加荷載才可以破壞；大試件包含的裂縫總數(shù)多，則破壞概率大，小荷載下就可破壞。（2）試件的形狀趨勢(shì)：立方體抗壓強(qiáng)度>軸心抗壓強(qiáng)度原因：環(huán)箍效應(yīng)（測(cè)定強(qiáng)度時(shí)，混凝土試件與鋼板受到

38、的力是一樣的。任何材料在發(fā)生縱向變形時(shí)也可以發(fā)生橫向變形（試件變矮的同時(shí)會(huì)變胖，試件是固體，壓縮時(shí)體積不變），鋼材的泊松比小，發(fā)生的變形小，混凝土變形大?；炷翙M向膨脹，鋼板不膨脹，橫向就存在摩擦力，摩擦力作用給試件有一個(gè)限制試件變形的環(huán)箍效應(yīng)，使混凝土三向受壓，f觀測(cè)。環(huán)箍效應(yīng)的作用高度是（a是混凝土試件邊長），上、下面都是，+>a，在試件中部有部分疊加，這樣試件破壞后是棱錐體。對(duì)于棱柱體試件（150×150×300mm），同樣有環(huán)箍效應(yīng)，上、下表面均為，那么在中間部位沒有環(huán)箍效應(yīng)，中間所受的荷載只是單向的受壓，f觀測(cè)要低。fcp0.70.8fcu。）（3）試件的濕

39、度趨勢(shì)：試件越濕，f觀測(cè)。原因：試件濕表明試件中有孔隙存在，空中進(jìn)入水，水是塑性的，受荷載作用很容易變形，對(duì)混凝土產(chǎn)生撕裂作用，相當(dāng)于在內(nèi)部拉混凝土，混凝土更容易破壞。注意：試件從養(yǎng)護(hù)室拿出來擦干后（飽和面干狀態(tài)），立即測(cè)試強(qiáng)度。（4）加載速度 趨勢(shì)：越快，f觀測(cè)。原因：混凝土內(nèi)部裂縫擴(kuò)展、連續(xù)造成混凝土破壞，如果加載快，裂縫來不及擴(kuò)展、連續(xù)。GB規(guī)定：加載速度為0.30.8MPa/s，C30為0.30.5 MPa/s，C30為0.50.8 MPa/s。（5）表面狀態(tài)表面特別粗糙，實(shí)際受壓面積小，f觀測(cè)；表面特別光滑（涂油），無環(huán)箍效應(yīng)，f觀測(cè)。注意：實(shí)際測(cè)試時(shí)，受壓的表面為與模板相接觸的光滑

40、表面，粗糙的表面對(duì)著實(shí)驗(yàn)者。七、影響因素綜合示意圖混 凝 土 的 強(qiáng) 度試件的參數(shù)試件尺寸 試件形狀 試件濕度加荷參數(shù)加荷速度組成各相的強(qiáng)度水泥石的強(qiáng)度 水泥強(qiáng)度等級(jí) 水灰比 養(yǎng)護(hù)溫度、濕度 養(yǎng)護(hù)時(shí)間 骨料的強(qiáng)度過渡區(qū)的強(qiáng)度 水泥強(qiáng)度等級(jí) 水灰比 骨料的特征 養(yǎng)護(hù)溫度、濕度 養(yǎng)護(hù)時(shí)間 圖2 影響因素綜合示意圖§153 普通混凝土的脆性斷裂0、研究背景（一）混凝土材料的宏觀力學(xué)行為低，高，不與成正比高強(qiáng)度混凝土：不與成正比，有一定的塑性，不大（二）混凝土材料力學(xué)行為分析宏觀力學(xué)細(xì)觀力學(xué)（三）材料的理論強(qiáng)度1雙原子模型2理論強(qiáng)度研究假設(shè)(三)材料實(shí)際強(qiáng)度理論強(qiáng)度原因：混凝土內(nèi)部缺陷引入斷

41、裂力學(xué)理論一、Griffith理論（一）假設(shè)研究前提1無垠大平板2線彈性材料，有貫串裂縫3張開型裂縫（張開型，推開型和撕開型）（二）應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)1單向受力2雙向受力（三）Griffith能量平衡理論1出現(xiàn)裂縫時(shí)，表面能變化（出現(xiàn)一個(gè)裂縫，暴露兩個(gè)面）W1=2×2C×（單位厚度） 4 C2應(yīng)變能變化：Ws（減?。?yīng)變能：受力發(fā)生變形時(shí)所儲(chǔ)存的能量；應(yīng)變能量變化：平面應(yīng)變狀態(tài) 平面應(yīng)力狀態(tài)3系統(tǒng)總能量變化VV4 CWs討論：dv/dc0，能量增加的過程非自發(fā)過程dv/dc0，能量減小的過程自發(fā)過程4臨界應(yīng)力裂縫的擴(kuò)展：dv/dc0平面應(yīng)力：平面應(yīng)變：（四）應(yīng)力強(qiáng)度因子K（五）G

42、riffith公式的修正材料的非絕對(duì)線彈性，本身塑性在裂縫擴(kuò)展時(shí)可以吸收能量，對(duì)強(qiáng)度有利，S塑性能。平面應(yīng)力：平面應(yīng)變：（六）實(shí)際強(qiáng)度與理論強(qiáng)度比較（七）多孔應(yīng)力下混凝土的破壞（八）Griffith理論的局限1混凝土的斷裂由許多相互作用的裂縫控制，而非單一裂縫擴(kuò)展控制；2混凝土非各向同性，裂縫擴(kuò)展非直線型曲線型；3斷裂韌性不是混凝土的基本材料性能；4粗骨料阻斷了裂縫的擴(kuò)展。二、混凝土裂縫的擴(kuò)展（0）研究背景（一）裂縫擴(kuò)展的測(cè)試方法1曲線：斜率開始下降的點(diǎn)，為裂縫出現(xiàn)擴(kuò)展時(shí)刻2利用u曲線：u突然增大的點(diǎn)3應(yīng)變比法4超聲波法5顯微鏡觀察（二）裂縫擴(kuò)展的階段1初始裂縫2受力引發(fā)3緩慢擴(kuò)展階段4裂縫快

43、速擴(kuò)展不穩(wěn)定裂縫擴(kuò)展（三）裂縫出現(xiàn)位置1界面2水泥石基體3集料顆粒內(nèi)（四）混凝土的破壞：裂縫發(fā)生、發(fā)展、連續(xù)的過程三、混凝土的強(qiáng)度理論 分子理論 唯象理論 統(tǒng)升理論 模擬理論§154 混凝土的彈性模量0、概述彈性模量（E）：反映了材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的物理量 彈性體：EC；非彈性體：EC意義：表征結(jié)構(gòu)剛性一、普通混凝土的彈性模量（0）混凝土的非彈性體特征（一）幾種研究方式1初始彈性模量無實(shí)際意義2切線彈性模量很小的荷載范圍3割線彈性模量易測(cè)定，準(zhǔn)確，過程常用4弦線彈性模量消除向上翹的影響（二）動(dòng)彈性模量1動(dòng)彈性模量E與彈性模量En不同彈性模量：靜力作用（可逆狀態(tài)）動(dòng)彈性模量：動(dòng)力作用（

44、振動(dòng)等），變荷載2測(cè)試：超聲波脈沖聲速3E與En的關(guān)系En（1.25E-19）×103MPa（三）彈性模量影響因素因素：試驗(yàn)條件 水泥石強(qiáng)度 過渡區(qū) 集料彈性模量 趨勢(shì)：干濕狀態(tài)E PE 組成及P P及集/灰E 及加快速度E 二、混凝土彈性模量的細(xì)觀力學(xué)分析（0）混凝土的二相體模型 非連續(xù)相（P）：石子混凝土 連續(xù)相（凝膠） 連續(xù)相（水泥石）連續(xù)相（m）：砂漿 非連續(xù)相非連續(xù)相（砂）（一）并連模型（剛度混合率）FF1F2×SF1×S1 EE1V1V2E2F2×S2（二）串連模型（柔度混合率）12 1V1V2212（三）H irsch模型總體是串列，上部體

45、積：1X，下部體積：X(四)Counto模型連續(xù)介質(zhì)包裹非連續(xù)體：1P較軟，Ep低時(shí)，就相當(dāng)于并列： 2P較硬，就相當(dāng)于串列： （五）哈欣模型（略）§155 混凝土的徐變一、定義：徐變是材料在長期荷載作用下隨著時(shí)間而增加的變形。二、規(guī)律：混凝土的徐變，在加荷早期增加得比較快，然后逐漸減慢，在居千年后則增加很少。在荷載除去后，一部分變形瞬時(shí)校復(fù)。此瞬時(shí)恢復(fù)的變形等于混凝土在卸荷時(shí)的彈性變形，較在加荷時(shí)的小。那些約在若干天內(nèi)能逐漸恢復(fù)的變形，稱為徐變恢復(fù)。最后殘留下來的不能恢復(fù)的變形為殘余變形?；謴?fù)性徐變約在加荷后兩個(gè)劉礎(chǔ)趨于穩(wěn)定，而非恢復(fù)性徐變則在相當(dāng)反的時(shí)間內(nèi)仍繼續(xù)增加。三、相關(guān)名詞

46、1基本徐變：混凝土與周圍環(huán)境無水分遷移時(shí)的徐變。2干燥徐變：混凝土試件承受荷載時(shí)為干燥狀態(tài)。3總徐變：基本徐變干燥徐變4比徐變：施加單位應(yīng)變時(shí)的徐變應(yīng)變。5徐變系數(shù)：徐變應(yīng)變與彈性應(yīng)變的比值。四、與干縮的相似點(diǎn)1均源于水泥漿體2影響干縮的因素影響徐變趨勢(shì)一致3應(yīng)變量大致相同4變形部分可逆五、徐變對(duì)工程的影響1內(nèi)力重新分布2預(yù)應(yīng)力損失3大體積混凝土裂縫修復(fù)后再生升溫階段：松弛應(yīng)力后期徐變速率快，可導(dǎo)致產(chǎn)生拉應(yīng)力4影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性六、成因徐變是凝膠體與水分的遷移造成的。七、影響因素 W/C；集料與集/灰；外加劑與摻和料；尺寸效應(yīng)；應(yīng)力狀態(tài)；溫度與濕度§16 混凝土的耐久性§160

47、 概述一、定義：混凝土抵抗周圍環(huán)境介質(zhì)作用而不破壞的能力。二、隨時(shí)間的延長，混凝土強(qiáng)度的變化1有利：水泥不斷水化，強(qiáng)度不斷增長2不利：各種腐蝕不斷發(fā)生，強(qiáng)度下降3綜合作用三、耐久性研究意義混凝土結(jié)構(gòu)未達(dá)到預(yù)期使用年限二破壞四、耐久性不良破壞形式磨蝕（機(jī)械磨耗、沖蝕、氣蝕）物理作用（干濕交替，水的滲透、凍融、鹽結(jié)晶）化學(xué)作用（化學(xué)介質(zhì)侵蝕，混凝土本身：堿骨料反應(yīng)等）鋼筋銹蝕（大氣中CO2、海水Cl）§161 普通混凝土的抗凍性一、混凝土內(nèi)水的冰點(diǎn)（一）冰點(diǎn)：某一壓力下，水、冰共存的平衡溫度。（二）混凝土內(nèi)冰點(diǎn)的變化1趨勢(shì)：降低2原因：混凝土中的水一般都溶有鹽類。根據(jù)稀溶液的性質(zhì)，則其冰

48、點(diǎn)要低于純水時(shí)的冰點(diǎn)，冰點(diǎn)的降低值與溶液的濃度成正比；彎液面附壓作用，彎液面蒸汽壓降低，冰點(diǎn)下降。二、凍融破壞機(jī)理（一）靜水壓力：水結(jié)冰，體積膨脹，推動(dòng)未結(jié)冰的水向周圍遷移，遷移不自由，引起的壓力。（二）滲透壓力：1未結(jié)冰的細(xì)孔的飽和蒸汽壓大于毛細(xì)孔的飽和蒸汽壓，水分遷移；2結(jié)冰后，冰水共存的孔中，鹽濃度上升，小孔水向大孔轉(zhuǎn)移。（三）抗凍性評(píng)定1抗凍等級(jí)：m損5%；f損25%的凍融循環(huán)次數(shù)。2抗凍耐久性指數(shù) DF=E300/E0 DFEn/E0×300未到300次，E損失達(dá)40以上； 式中： E300300次凍融后的動(dòng)彈性模量；E0未凍時(shí)的彈性模量；n次數(shù)三、抗凍性的影響因素集料；水

49、泥品種；強(qiáng)度；W/C；氣泡間距四、提高措施1 合理選擇集料2普通硅酸鹽水泥，如，摻粉煤灰等3控制含氣量及W/C4引氣造成強(qiáng)度的下降，需要調(diào)整配合比降低W/C。§162 普通混凝土的化學(xué)侵蝕一、軟水的侵蝕(溶出性侵蝕)1反應(yīng)：氫氧化鈣溶于水。2條件：流動(dòng)的水及壓力水作用。3原因：孔隙率大及氫氧化鈣的存在。4原理：溶出性破壞二、鹽類腐蝕1硫酸鹽的腐蝕（在海水、湖水、鹽沼水、地下水、某些工業(yè)污水及流經(jīng)高爐礦渣或煤渣的水中常含鈉、鉀、銨等）（1）反應(yīng)：硫酸鹽+水泥石中的氫氧化鈣起置換作用生成硫酸鈣。硫酸鈣+水泥石中的固態(tài)水化鋁酸鈣高硫型水化硫鋁酸鈣。 （2）機(jī)理：膨脹破壞（3）條件：硫酸根、

50、氫氧化鈣以及水化鋁酸鈣的存在。三者缺一不可。（4）特例：硫酸氨生成氨氣破壞更加劇烈。2鎂鹽的腐蝕（1）反應(yīng)：MgSO4+Ca(OH)2+ H2O = Ca SO4 ·H2O+ Mg(OH)2MgCl 2+ Ca(OH)2= CaCl2+ Mg(OH)2生成的氫氧化鎂松軟而無膠凝能力，氯化鈣易溶于水，二水石膏則引起硫酸鹽的破壞作用。因此，硫酸鎂對(duì)水泥石起鎂鹽和硫酸鹽的雙重腐蝕作用。（2）機(jī)理：溶解性和膨脹破壞三、酸類腐蝕1碳酸腐蝕Ca(OH)2十CO2十H 2OCaCO3十2H2O生成的碳酸鈣再與含碳酸的水作用轉(zhuǎn)變成重碳酸鈣，是可逆反應(yīng)：CaCO3十CO2十H2OCa(HCO3)2生成

51、的重碳酸鈣易溶于水。當(dāng)水中含有較多的碳酸，并超過平衡濃度，則上式反應(yīng)向右進(jìn)行。因此水泥石中的氫氧化鈣，通過轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹艿闹靥妓徕}而溶失。氫氧化鈣濃度降低，還會(huì)導(dǎo)致水泥石中其他水化物的分解，使腐蝕作用進(jìn)一步加劇。2一般酸的腐蝕 HCl十Ca(OH)2CaCl2十2H 2OH2S04十Ca(OH)2CaSO4·2H2O。生成的二水石膏或者直接在水泥石孔隙中結(jié)晶產(chǎn)生膨脹，或者再與水泥石中的水化鋁酸鈣作用，生成高硫型水化硫鋁酸鈣，其破壞性更大。四、強(qiáng)堿的腐蝕堿類溶液如濃度不大時(shí)一般是無害的。但鋁酸鹽含量較高的硅酸鹽水泥遇到強(qiáng)堿(如氫氧化鈉)作用后也會(huì)破壞： 氫氧化鈉+鋁酸鹽易溶的鋁酸鈉當(dāng)水泥石被氫氧化鈉浸透后