混凝土基礎(chǔ)知識培訓(xùn)

關(guān)于混凝土基礎(chǔ)知識培訓(xùn)第一頁，共二十三頁，2022年，8月28日前言混凝土是當(dāng)今世界用量最大、用途最廣的的工程材料之一。隨著21世紀(jì)混凝土工程的的大型化、多功能化、施工與應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜化、應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大化以及資源與環(huán)境的優(yōu)化，人們對傳統(tǒng)的混凝土及混凝土材料提出了更高的要求，混凝土材料的高性能化和高功能化已成為21世紀(jì)混凝土材料科學(xué)與工程技術(shù)研究的重點(diǎn)和方向。第二頁，共二十三頁，2022年，8月28日目錄第一章什么是混凝土1第二章混凝土特性2第三頁，共二十三頁，2022年，8月28日混凝土是有膠凝材料、骨料及水按適當(dāng)比例配合，經(jīng)拌合、成型和硬化而制成的一種人造石材，可縮寫為砼?；炷猎谖茨Y(jié)硬化以前稱為混凝土混合料（亦稱拌和物、拌和料、新拌混凝土或新鮮混凝土）。通常用水泥、水、砂、石子以及外加劑等按設(shè)計比例配制，經(jīng)攪拌、成型、硬化而制成的水泥混凝土，稱為普通混凝土，簡稱混凝土。第一章什么是混凝土1第四頁，共二十三頁，2022年，8月28日第二章摘要：混凝土在未凝結(jié)硬化之前，稱為混凝土拌合物。它必須具有良好的和易性，便于施工，以保證能獲得良好的灌注質(zhì)量，混凝土拌合物凝結(jié)硬化以后，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，以保證建筑物能安全地承受設(shè)計荷載；并應(yīng)具有必要的耐久性。因此混凝土質(zhì)量檢驗(yàn)十分重要，質(zhì)量檢驗(yàn)不僅能夠判定混凝土是否合格、能否使用，同時也是對原材料質(zhì)量、混凝土配合比設(shè)計和生產(chǎn)過程質(zhì)量的全面檢查。第五頁，共二十三頁，2022年，8月28日第二章1、混凝土的和易性流動性粘聚性

保水性混凝土的和易性第六頁，共二十三頁，2022年，8月28日第二章1、混凝土的和易性一、和易性（一）和易性概念和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、運(yùn)輸、澆灌、搗實(shí)）并能獲得質(zhì)量均勻、成型密實(shí)的性能。和易性是一項(xiàng)綜合的技術(shù)性質(zhì)，包括有流動性、粘聚性和保水性等三個方面的含義。⑴流動性是指混凝土拌合物在本身自重或施工機(jī)械振搗的作用下，能產(chǎn)生流動，并均勻密實(shí)地填滿模板的性能。⑵粘聚性是指混凝土拌合物在施工過程中其組成材料之間有一定的粘聚力，不致產(chǎn)生分層和離析的現(xiàn)象。⑶保水性是指混凝土拌合物在施工過程中，具有一定的保水能力，不致產(chǎn)生嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象。發(fā)生泌水現(xiàn)象的混凝土拌合物，由于水分泌出來會形成容易透水的孔隙，而影響混凝土的密實(shí)性，降低質(zhì)量。第七頁，共二十三頁，2022年，8月28日第二章1、混凝土的和易性（二）和易性的測定方法這里主要介紹坍落度測定。目前，尚沒有能夠全面反映混凝土拌合物和易性的測定方法。在工地和實(shí)驗(yàn)室，通常是做坍落度實(shí)驗(yàn)測定拌合物的流動性，并輔以直觀經(jīng)驗(yàn)評定粘聚性和保水性。測定流動性的方法是：將混凝土拌合物按規(guī)定方法裝入標(biāo)準(zhǔn)圓錐坍落度筒（無底）內(nèi)，裝滿刮平后，垂直向上將筒提起，移到一旁，混凝土拌合物由于自重將會產(chǎn)生坍落現(xiàn)象。然后量出向下坍落的尺寸（毫米）就叫坍落度，作為流動性的指標(biāo)。坍落度越大表示流動性越大。在做坍落度實(shí)驗(yàn)的同時，應(yīng)觀察混凝土拌合物的粘聚性、保水性及含砂等情況，以更全面地評定混凝土拌合物的和易性。泵送混凝土的坍落度還要考慮可泵性。拌合物坍落度過小，泵送時吸入混凝土缸較困難，即活塞后退汲吸混凝土?xí)r，進(jìn)入缸內(nèi)的數(shù)量少，也就使充盈系數(shù)小，影響泵送的效率。這種拌合物進(jìn)行泵送時的摩擦阻力也大，要求用較高的泵送壓力，使混凝土泵機(jī)件的磨損增加，甚至產(chǎn)生阻塞，造成施工困難；如坍落度過大，拌合物在管道中滯留時間長，則泌水就多，容易產(chǎn)生離析而形成阻塞。第八頁，共二十三頁，2022年，8月28日（三）影響和易性的因素混凝土拌合物在自重或外力作用下產(chǎn)生流動的大小，與水泥漿的流變性能及骨料顆粒間的內(nèi)摩擦力有關(guān)。骨料間的內(nèi)摩擦力除了取決于骨料的顆粒形狀和表面特征外，還與顆粒表面水泥漿層厚度有關(guān)；水泥漿的流變性能又與水泥漿的稠度密切相關(guān)。因此影響混凝土拌合物的和易性的主要因素有以下幾方面：⑴水泥漿的數(shù)量混凝土拌合物中的水泥漿，賦予混凝土拌合物一定的流動性。在水灰比不變的情況下，單位體積拌合物內(nèi)，如果水泥漿愈多，則拌合物的流動性愈大。但若水泥漿過多，將會出現(xiàn)流漿現(xiàn)象，則拌合物粘聚性變差，同時對混凝土的強(qiáng)度和耐久性也有一定影響，且水泥用量也大。水泥漿過少，致使不能填滿骨料空隙或不能包裹骨料表面時，就會產(chǎn)生崩塌現(xiàn)象，粘聚性變差。因此，混凝土拌合物中水泥漿數(shù)量應(yīng)以滿足流動度要求為度，不宜過量。第二章1、混凝土的和易性第九頁，共二十三頁，2022年，8月28日對于泵送混凝土而言，水泥漿體既是其強(qiáng)度來源，又是混凝土具有可泵性的必要條件。因?yàn)樗苁够炷涟韬衔锍砘岣呤釉诨炷涟韬衔镏芯鶆蚍稚⒌姆€(wěn)定性。它在泵送過程中形成潤滑層，與輸送管內(nèi)壁起著濕潤作用，當(dāng)拌合物所受到的壓力超過輸送管內(nèi)壁與砂漿之間存在的摩擦阻力時，混凝土即向前流動。為了形成一個好的潤滑層，以保證混凝土泵送能夠順利進(jìn)行，混凝土拌合物中必須要有足夠的水泥漿量，它除了能夠填充骨料間的所有空隙并能將石子分開，尚有富余量使混凝土在輸送管內(nèi)壁形成薄漿層。混凝土在泵送過程中，水泥漿具有承受壓力和傳遞壓力的作用，如果漿量不夠，石子相互分開的不夠，則泵的壓力將會經(jīng)過石質(zhì)骨架進(jìn)行傳遞，造成石子被卡住或被擠碎，阻力急劇增加并形成阻塞。第二章1、混凝土的和易性第十頁，共二十三頁，2022年，8月28日⑵水泥漿的稠度水泥漿的稠度有水灰比所決定的。在水泥用量不變的情況下，水灰比愈小，水泥漿就愈稠，混凝土拌合物流動性就愈小。當(dāng)水灰比過小時，水泥漿干稠，混凝土拌合物流動性過低，會使施工困難，不能保證混凝土密實(shí)。增大水灰比會使流動性加大。如果水灰比過大，又會造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良，而產(chǎn)生流漿、離析現(xiàn)象，并嚴(yán)重影響混凝土強(qiáng)度。所以水灰比不能過大或過小。無論是水泥漿的多少，還是水泥漿的稠度。實(shí)際上對混凝土拌合物流動性起決定作用的是用水量的多少。因此無論是提高水灰比或增加水泥漿用量最終都表現(xiàn)為混凝土用水量的增加。在試拌混凝土?xí)r，卻不能單純改變用水量的辦法來調(diào)整混凝土拌合物的流動性，應(yīng)該在保持水灰比不變的情況下調(diào)整水泥漿量的辦法來調(diào)整混凝土拌合物的流動性。第二章1、混凝土的和易性第十一頁，共二十三頁，2022年，8月28日⑶砂率砂率是指混凝土中砂的質(zhì)量占砂、石總量的百分率。砂率的變動會使骨料的空隙率和骨料的總表面積有顯著的改變，因而對混凝土拌合物的和易性產(chǎn)生顯著影響。砂率過大時，骨料的總表面積及空隙率都會增加，在水泥漿數(shù)量不變的情況下，相對的水泥漿顯得少了，減弱了水泥漿的潤滑作用，因而混凝土拌合物的流動性減小。如砂率過小，又不能保證在骨料之間有足夠的砂漿層，也會降低混凝土拌合物的流動性，而且會嚴(yán)重影響其粘聚性和保水性，容易造成離析、流漿等現(xiàn)象。因此砂率有一個合理值。⑷外加劑在拌制混凝土?xí)r，加入少量的減水劑能使混凝土拌合物在不增加水泥用量的條件下，獲得很好的和易性，增大流動性和改善粘聚性、降低泌水性。并且由于改變了混凝土結(jié)構(gòu)，尚能提高混凝土的耐久性。第二章1、混凝土的和易性第十二頁，共二十三頁，2022年，8月28日（四）改善和易性的措施

以上討論的混凝土拌合物和易性的變化規(guī)律，目的是為了能運(yùn)用這些規(guī)律去能動地調(diào)整混凝土拌合物的和易性，以適應(yīng)具體的結(jié)構(gòu)和施工條件。在實(shí)際工作中調(diào)整拌合物的和易性，可采取如下措施：⑴盡可能的降低砂率。通過實(shí)驗(yàn)，采用合理砂率。有利于提高混凝土的質(zhì)量和節(jié)約水泥。⑵改善砂、石（特別是石子）的級配。⑶盡量采用較粗的砂、石。⑷當(dāng)混凝土拌合物的坍落度太小時，維持水灰比不變，適當(dāng)增加水泥或水的用量，或者加入外加劑等；當(dāng)拌合物坍落度太大時，但粘聚性良好時，可保持砂率不變，適當(dāng)增加砂、石。第二章1、混凝土的和易性第十三頁，共二十三頁，2022年，8月28日（五）新拌混凝土的凝結(jié)時間水泥的水化反應(yīng)是混凝土產(chǎn)生凝結(jié)的主要原因，但是混凝土的凝結(jié)時間與配制該混凝土的水泥的凝結(jié)時間并不一致，因?yàn)樗酀{體的凝結(jié)和硬化過程要受到水化產(chǎn)物在空間填充情況的影響。因此水灰比的大小會影響其凝結(jié)時間，水灰比越大，凝結(jié)時間越長。一般配制混凝土所用的水灰比與測定水泥凝結(jié)時間規(guī)定的水灰比是不同的，所以這兩者的凝結(jié)時間便有所不同。而且混凝土的凝結(jié)時間，還受到其它各種因素的影響，例如環(huán)境溫度的變化、混凝土中摻入某些外加劑等等將會明顯影響混凝土的凝結(jié)時間。第二章1、混凝土的和易性第十四頁，共二十三頁，2022年，8月28日二、混凝土的強(qiáng)度

（一）混凝土的強(qiáng)度理論混凝土的強(qiáng)度理論分細(xì)觀力學(xué)理論和宏觀力學(xué)理論。細(xì)觀力學(xué)理論，是根據(jù)細(xì)觀非勻質(zhì)性的特征，研究各組成材料對混凝土強(qiáng)度所起的作用。宏觀力學(xué)理論，則是假定混凝土為宏觀勻質(zhì)且各向同性的材料，研究混凝土在復(fù)雜應(yīng)力作用下的破壞條件。前者應(yīng)為混凝土材料設(shè)計的主要理論依據(jù)之一，而后者對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計則很重要。細(xì)觀力學(xué)強(qiáng)度理論的基本概念，是把水泥石性能作為影響混凝土強(qiáng)度的最主要因素，并建立了一系列的水泥石孔隙率或密實(shí)度與混凝土強(qiáng)度之間的關(guān)系。第二章2、混凝土的強(qiáng)度第十五頁，共二十三頁，2022年，8月28日（二）強(qiáng)度等級及澆筑部位規(guī)格型號澆筑部位C45高層建筑物基礎(chǔ)C40高層建筑物梁板柱C35一般建筑物梁板柱及基礎(chǔ)C30民用建設(shè)的梁板柱及道路硬化C25地坪（相對有荷載加重的地塊硬化部位）C20地坪（普通地坪）C15基礎(chǔ)墊層備注：特殊混凝土根據(jù)相對的特殊澆筑部位來定奪第十六頁，共二十三頁，2022年，8月28日（三）影響混凝土強(qiáng)度的因素普通混凝土受力破壞一般出現(xiàn)在骨料和水泥石的分界面上，當(dāng)水泥石強(qiáng)度較低時，水泥石本身破壞也是常見的形式。在普通混凝土中，骨料最先破壞的可能性小，因?yàn)楣橇蠌?qiáng)度經(jīng)常大大超過水泥石和粘結(jié)面的強(qiáng)度。所以混凝土的強(qiáng)度主要決定于水泥石強(qiáng)度及其與骨料表面的粘結(jié)強(qiáng)度。而水泥石強(qiáng)度及其與骨料的粘結(jié)強(qiáng)度又與水泥標(biāo)號、水灰比及骨料的性質(zhì)有密切關(guān)系。此外，混凝土強(qiáng)度還受施工質(zhì)量，養(yǎng)護(hù)條件及齡期的影響。⑴水灰比和水泥強(qiáng)度等級——決定混凝土強(qiáng)度的主要因素水泥是混凝土中的活性組分，其強(qiáng)度大小直接影響混凝土強(qiáng)度的高低。在配合比相同的情況下，所用的水泥強(qiáng)度等級越高，制成的混凝土強(qiáng)度也越高。當(dāng)用同一種水泥（品種和強(qiáng)度等級相同）時，混凝土的強(qiáng)度主要決定于水灰比。因?yàn)樗嗨瘯r所需要的結(jié)合水，一般只占水泥質(zhì)量的23%左右，但在拌制混凝土拌合物時，為了獲得必要的流動性，常需用較多的水，也即較大的水灰比。當(dāng)混凝土硬化后，多余的水分就殘留在混凝土中形成水泡或蒸發(fā)后形成氣孔，大大的減少了混凝土抵抗荷載的實(shí)際有效斷面，而且可能在孔隙周圍產(chǎn)生應(yīng)力集中。因此，可以認(rèn)為，在水泥標(biāo)號相同的情況下，水灰比愈小，水泥石強(qiáng)度愈高，與骨料的粘結(jié)力也愈大，混凝土強(qiáng)度就愈高。第二章2、混凝土的強(qiáng)度第十七頁，共二十三頁，2022年，8月28日

⑵養(yǎng)護(hù)的溫度和濕度混凝土的硬化，原因在于水泥的水化作用。周圍環(huán)境的溫度對水化作用進(jìn)行的速度有顯著的影響。養(yǎng)護(hù)溫度高可以增大初期水化速度，混凝土初期強(qiáng)度也高，但急劇的初期水化會導(dǎo)致水化物分布不均勻，水化物稠密程度渡的區(qū)域?qū)⒊蔀樗嗍械谋∪觞c(diǎn)，從而降低整體的強(qiáng)度；水化物稠密程度高的區(qū)域，水化物包裹在水泥粒子周圍，會妨礙水化反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，對后期強(qiáng)度發(fā)展不利。而在養(yǎng)護(hù)溫度較低的情況下，由于水化緩慢，具有充分的擴(kuò)散時間，從而使水化物早期水泥石中均勻分布，有利于后期強(qiáng)度的發(fā)展。周圍環(huán)境的濕度對水泥的水化作用能否正常進(jìn)行有顯著的影響：濕度適當(dāng)，水泥水化便能順利進(jìn)行，是混凝土強(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。這不僅嚴(yán)重降低了混凝土的強(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，從而影響耐久性。⑶齡期混凝土在正常養(yǎng)護(hù)條件下，其強(qiáng)度將隨著齡期的增加而增長。最初7~14d內(nèi)，強(qiáng)度增長較快，28d以后增長緩慢。但齡期延續(xù)很久其強(qiáng)度仍有所增長。第二章2、混凝土的強(qiáng)度第十八頁，共二十三頁，2022年，8月28日（一）耐久性的概念混凝土除應(yīng)具有設(shè)計要求的強(qiáng)度，以保證取能安全地承受設(shè)計荷載外，還應(yīng)根據(jù)周圍的自然環(huán)境以及在使用上的特殊要求，而具有各種特殊性能。因而把混凝土抵抗環(huán)境介質(zhì)作用并長期保持其良好的使用性能和外觀完整性，從而維持混凝土結(jié)構(gòu)的安全、正常使用的能力稱為耐久性。⑴抗?jié)B性抗?jié)B性是指混凝土抵抗水、油等液體在壓力作用下滲透的性能。它直接影響混凝土的抗凍性和抗侵蝕性。混凝土的抗?jié)B性主要與其密實(shí)度及內(nèi)部孔隙的大小和構(gòu)造有關(guān)?；炷羶?nèi)部的互相連通的孔隙和毛細(xì)管通路，以及由于在混凝土施工成型時，振搗不實(shí)產(chǎn)生的蜂窩、孔洞都會造成混凝土的滲水。影響混凝土抗?jié)B性的因素主要有水灰比、水泥品種、骨料的最大粒徑、養(yǎng)護(hù)方法、外加劑及摻合料等。1）水灰比混凝土水灰比的大小，對其抗?jié)B性起決定作用。水灰比越大，其抗?jié)B性越差。在成型密實(shí)的混凝土中，水泥石的抗?jié)B性對混凝土的抗?jié)B性影響最大。第二章3、混凝土的耐久性第十九頁，共二十三頁，2022年，8月28日2）骨料的最大粒徑在水灰比相同時，混凝土骨料的最大粒徑越大，其抗?jié)B性能越差。這是由于骨料和水泥漿界面處易產(chǎn)生裂隙和較大骨料下方易形成孔穴。3）養(yǎng)護(hù)方法蒸汽養(yǎng)護(hù)的混凝土，其抗?jié)B性較潮濕養(yǎng)護(hù)的混凝土要差。在干燥條件下，混凝土早期失水過多，容易形成裂隙，因而降低混凝土的抗?jié)B性。4）水泥品種水泥的品種、性質(zhì)也影響混凝土的抗?jié)B性能。水泥的細(xì)度越大，水泥硬化體孔隙率越小，強(qiáng)度就越高，則其抗?jié)B性越好。5）外加劑在混凝土中摻入某些外加劑，如減水劑等，可減小水灰比，改善混凝土的和易性，因而可改善混凝土的密實(shí)性，即提高了混凝土的抗?jié)B性能。6）摻合料在混凝土中加入摻合料，如優(yōu)質(zhì)粉煤灰，由于優(yōu)質(zhì)粉煤灰能發(fā)揮其形態(tài)效應(yīng)、活性效應(yīng)、微骨料效應(yīng)和界面效應(yīng)等，可提高混凝土的密實(shí)度、細(xì)化孔隙，從而改善了孔結(jié)構(gòu)和改善了骨料與水泥石界面的過度區(qū)結(jié)構(gòu)。因而提高了混凝土的抗?jié)B性。第二章3、混凝土的耐久性第二十頁，共二十三頁，2022年，8月28日第二章3、混凝土的耐久性⑵抗凍性混凝土抗凍性是指混凝土在水飽和的狀態(tài)下，經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用，能保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力?；炷潦軆鋈谘h(huán)作用破壞的原因，是由于混凝土內(nèi)部孔隙中的水在負(fù)溫下結(jié)冰后體積膨脹造成的靜水壓力和因冰水蒸汽壓的差別推動未凍水向凍結(jié)區(qū)的遷移所造成的滲透