混凝土質(zhì)量評定

混凝土質(zhì)量評定第一頁，共六十三頁，2022年，8月28日1混凝土抗?jié)B儀第二頁，共六十三頁，2022年，8月28日2混凝土抗?jié)B儀第三頁，共六十三頁，2022年，8月28日32.混凝土的抗凍性混凝土的抗凍性是指混凝土含水時抵抗凍融循環(huán)作用而不破壞的能力?；炷恋目箖鲂砸钥箖龅燃壉硎尽？箖龅燃壥且札g期28天的試塊在吸水飽和后于-15℃

～-20℃反復(fù)凍融循環(huán)，用抗壓強度下降不超過25％，且重量損失不超過5％時，所能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)來表示。分以下九個抗凍等級：F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250和F300，分別表示混凝土能夠承受凍融循環(huán)次數(shù)不小于10、15、25、50、100、150、200、250和300(次)。提高混凝土抗凍性的關(guān)鍵也是提高密實度。措施是減小水灰比，摻加引氣劑或減水型引氣劑等。第四頁，共六十三頁，2022年，8月28日4第五頁，共六十三頁，2022年，8月28日5

3.混凝土的抗侵蝕性環(huán)境介質(zhì)對混凝土的化學(xué)侵蝕主要是對水泥石的侵蝕，提高混凝土的抗侵蝕性主要在于選用合適的水泥品種，以及提高混凝土的密實度。4.混凝土的碳化混凝土的碳化，是指環(huán)境中的CO2和水與混凝土內(nèi)水泥石中的Ca(OH)2反應(yīng)，生成碳酸鈣和水，使混凝土的堿度降低(也稱中性化)的現(xiàn)象。第六頁，共六十三頁，2022年，8月28日6影響混凝土碳化的因素有：

(1)水泥品種使用普通硅酸鹽水泥要比使用早強硅酸鹽水泥碳化稍快些，而使用摻混合材的水泥比普通硅酸鹽水泥碳化要快。

(2)水灰比水灰比越小，碳化速度越慢。

(3)環(huán)境條件常置于水中或干燥環(huán)境中的混凝土，碳化也會停止，只有相對濕度在50％～70％時碳化速度最快。

5.混凝土的堿—骨料反應(yīng)堿—骨料反應(yīng)，是指混凝土中含有活性二氧化硅的骨料與所用水泥中的堿(Na2O和K2O)在有水的條下發(fā)生反應(yīng)，形成堿—硅酸凝膠，此凝膠吸水腫脹并導(dǎo)致混凝土脹裂的現(xiàn)象。第七頁，共六十三頁，2022年，8月28日7(1)北京西直門舊立交橋混凝土開裂

北京二環(huán)路西北角的西直門立交橋舊橋于1978年12月開工，1980年12月完工。建成使用一段時間后，橋使用混凝土的部位都有不同程度開裂。1999年3月因各種原因拆除部分舊橋改建。在改造過程中，有關(guān)科研部門對舊橋東南引橋橋面和橋基鉆芯作K2O﹑Na2O﹑Cl-含量測試。其中Cl-濃度呈明顯梯度分布，表面Cl-濃度為0.15％﹑0.094％和0.15％。距表面1cm處的Cl-濃度驟增，分別為0.30％﹑0.18％和0.78％。在1～2cm處Cl-濃度達(dá)到最高值，其后隨著離開表面距離的增加，Cl-濃度逐漸減至0.1％左右。

第八頁，共六十三頁，2022年，8月28日8

北京市80年代每年化冰鹽的撒散量為400～600t，主要用于長安街和城市立交橋。西直門立交舊橋混凝土中的Cl-主要來自化冰鹽NaCl?；炷帘砻鍯l-含量低于距表面1～2cm處，是因其表面受雨水沖刷，部分Cl-溶解入雨水中流失。Cl-超過最高極限值后，會破壞鋼筋的鈍化膜，銹蝕鋼筋，銹蝕產(chǎn)物體積膨脹，導(dǎo)致鋼筋開裂，保護膜脫落。

第九頁，共六十三頁，2022年，8月28日94.2.4硬化混凝土的變形性1.化學(xué)減縮混凝土體積的自發(fā)化學(xué)收縮是在沒有干燥和其它外界影響下的收縮，其原因是水泥水化物的固體體積小于水化前反應(yīng)物(水和水泥)的總體積。因此，混凝土的這種體積收縮是由水泥的水化反應(yīng)所產(chǎn)生的固有收縮為化學(xué)減縮。

2溫度變形在溫度降低時，對于抗拉強度低的混凝土來說，體積發(fā)生冷縮應(yīng)變造成的影響較大。例如，混凝土通常的熱膨脹系數(shù)約為(6～12)×10-6／℃，取10×10-6／℃，則溫度下降15℃造成的冷收縮量達(dá)150×10-6。該冷收縮受到完全約束所產(chǎn)生的彈性拉應(yīng)力為3.1MPa第十頁，共六十三頁，2022年，8月28日103.混凝土的干縮濕脹4.荷載作用下的變形（1）短期荷載作用下的變形第一階段是混凝土承受的壓應(yīng)力低于30％極限應(yīng)力時：第二階段是混凝土承受的壓應(yīng)力約為30％～50％極限應(yīng)力時：第三階段是混凝土承受的壓應(yīng)力約為50％～75％極限應(yīng)力時：第四階段是混凝土承受的壓應(yīng)力超過75％極限應(yīng)力時：第十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日11混凝土體積變形測量方法第十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日12混凝土的脹縮和短期荷載作用下的變形第十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日13通過以上受單軸向壓縮作用的混凝土力學(xué)行為可以看出，混凝土在不同應(yīng)力狀態(tài)下的力學(xué)性能特征與其內(nèi)部裂縫演變規(guī)律有密切的聯(lián)系。這為在鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中，規(guī)定相應(yīng)的一系列混凝土力學(xué)性能指標(biāo)(如混凝土設(shè)計強度、疲勞強度、長期荷載作用下的混凝土設(shè)計強度、預(yù)應(yīng)力取值、彈性模量等等)提供了依據(jù)。第十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日14混凝土的彈性模量在結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算鋼筋混凝土的變形和裂縫的開展中是不可缺少的參數(shù)。但由于混凝土應(yīng)力—應(yīng)變曲線的高度非線性，因此給混凝土彈性模量的確定帶來困難。對硬化混凝土的靜彈性模量，目前有三種處理方法(見圖)。第十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日15混凝土彈性模量分類第十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日16(1)初始切線模量該值為混凝土應(yīng)力—應(yīng)變曲線的原點對曲線所作切線的斜率。由于混凝土受壓的初始加荷階段，原來存在于混凝土中的裂縫會在所加荷載作用下引起閉合，從而導(dǎo)致應(yīng)力—應(yīng)變曲線開始時稍呈凹形，使初始切線模量不易求得。另外，該模量只適用于小應(yīng)力和應(yīng)變，在工程結(jié)構(gòu)計算中無實用意義。(2)切線模量該值為應(yīng)力—應(yīng)變曲線上任一點對曲線所作切線的斜率。僅適用于考察某特定荷載處，較小的附加應(yīng)力所引起的應(yīng)變反應(yīng)。

第十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日17

(3)割線模量該值為應(yīng)力—應(yīng)變曲線原點與曲線上相應(yīng)于40％極限應(yīng)力的點所作連線的斜率。該模量包括了非線性部分，也較易測準(zhǔn)，適宜于工程應(yīng)用?；炷翉姸鹊燃墳镃10～C60時，其彈性模量約為(1.75～3.60)×104MPa。（2）長期荷載作用下的變形——徐變徐變混凝土承受持續(xù)荷載時，隨時間的延長而增加的變形，稱為徐變?；炷列熳冊诩雍稍缙谠鲩L較快，然后逐漸減慢，當(dāng)混凝土卸載后，一部分變形瞬時恢復(fù)，還有一部分要過一段時間才恢復(fù)，稱徐變恢復(fù)。剩余不可恢復(fù)部分，稱殘余變形。見圖。混凝土的徐變對混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)有很大影響。在某些情況下，徐變有利于削弱由溫度、干縮等引起的約束變形，從而防止裂縫的產(chǎn)生。第十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日18混凝土應(yīng)變與加荷時間的關(guān)系第十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日194.4混凝土的質(zhì)量控制與合格評定混凝土的質(zhì)量控制1、初步控制混凝土生產(chǎn)前的初步控制，主要包括人員配備、設(shè)備調(diào)試、組成材料的檢驗及配合比的確定與調(diào)整等項內(nèi)容。2、生產(chǎn)控制第二十頁，共六十三頁，2022年，8月28日203、混凝土生產(chǎn)后的合格性控制，合格性控制是混凝土強度的驗收評定混凝土強度的合格評定1、混凝土強度的波動規(guī)律該分布如圖所示，可用兩個特征統(tǒng)計量——強度平均值(fcu)和強度標(biāo)準(zhǔn)差(σ)作出描述。強度平均值按下式計算：第二十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日21強度標(biāo)準(zhǔn)差(又稱均方差)按下式計算n——試驗組數(shù)(n≥25)；fcu——第i組試件的抗壓強度，MPa；

——n組抗壓強度的算術(shù)平均值，MPa；

σ——n組抗壓強度的標(biāo)準(zhǔn)差，MPa。第二十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日22

強度平均值對應(yīng)于正態(tài)分布曲線中的概率密度峰值處的強度值，即曲線的對稱軸所在之處。故強度平均值反映了混凝土總體強度的平均水平，但不能反映混凝土強度的波動情況。平均強度水平不同的混凝土之間質(zhì)量穩(wěn)定性的比較，可用變異系數(shù)Cv表示，Cv可按下式計算：Cv值越小，說明該混凝土強度質(zhì)量越穩(wěn)定。第二十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日23混凝土強度的正態(tài)分布曲線第二十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日242.混凝土強度保證率在混凝土強度質(zhì)量控制中，除了須考慮到所生產(chǎn)的混凝土強度質(zhì)量的穩(wěn)定性之外，還必須考慮符合設(shè)計要求的強度等級的合格率，此即強度保證率。它是指在混凝土強度總體中，不小于設(shè)計要求的強度等級標(biāo)準(zhǔn)值(fcu，k)的概率P(％)。如圖所示，第二十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日25混凝土強度保證率第二十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日26工程中P(％)值可根據(jù)統(tǒng)計周期內(nèi)，混凝土試件強度不低于要求強度等級標(biāo)準(zhǔn)值的組數(shù)No與試件總數(shù)N(N≥25)之比求得，即：P=No/N×100%我國在《混凝土強度檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》GBJl07—87中規(guī)定，根據(jù)統(tǒng)計周期內(nèi)混凝土強度的σ

值和保證率P(％)，第二十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日27可將混凝土生產(chǎn)單位的生產(chǎn)管理水平劃分為優(yōu)良、一般及差三個等級，見表

根據(jù)上述保證率概念可知，如果所配制的混凝土平均強度等于設(shè)計要求的強度等級標(biāo)準(zhǔn)值，則其強度保證率只有50％。因此，要達(dá)到高于50％的強度保證率，混凝土的配制強度必須高于設(shè)計要求的強度等級標(biāo)準(zhǔn)值。第二十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日28令混凝土的配制強度等于平均強度，即

fcu,t=fcu,k+tσ我國目前規(guī)定，設(shè)計要求的混凝土強度保證率為95％，由表可查得t＝1.645，由上式可得配制強度為：

fcu,t=fcu,k+1.645σ第二十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日29混凝土設(shè)計強度等級低于C20時，σ=4．0；混凝土設(shè)計強度等級為C20～C35時，σ

＝5．0；混凝土設(shè)計強度等級高于C35時，σ

＝6．0。3.混凝土的強度評定分為統(tǒng)計法和非統(tǒng)計法兩種（1）統(tǒng)計法第三十頁，共六十三頁，2022年，8月28日30第三十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日31(2）非統(tǒng)計法第三十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日324.5普通混凝土的配合比設(shè)計1、混凝土配合比設(shè)計的基本要求(1)滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求的混凝土強度等級；(2)滿足施工時要求的混凝土拌合物的和易性；(3)滿足環(huán)境和使用條件要求的混凝土耐久性；(4)在滿足上述要求的前提下，通過各種方法(特別是節(jié)約水泥)以降低混凝土成本，符合經(jīng)濟性原則。第三十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日332、混凝土配合比設(shè)計的內(nèi)涵三大參數(shù)：水灰比、單位用水量和砂率。水灰比是水和水泥的組合關(guān)系，在組成材料已定的情況下，對混凝土的強度和耐久性起著關(guān)鍵性作用。單位用水量，在水灰比已定的情況下，反映了水泥漿與骨料的組成關(guān)系，是控制混凝土拌合物流動性的主要因素。砂率是表示細(xì)骨料(砂)和粗骨料(石)的組合關(guān)系，對混凝土拌合物的和易性，特別是其中的粘聚性和保水性有很大影響。3、混凝土配合比設(shè)計的算料基準(zhǔn)

(1)計算lm3混凝土拌合物中各材料的用量，以重量計。第三十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日34

(2)計算時，骨料以干燥狀態(tài)重量為基準(zhǔn)。所謂干燥狀態(tài)，是指細(xì)骨料含水率小于0.5％，粗骨料含水率小于0.2％。4、普通混凝土配合比設(shè)計的方法和步驟設(shè)計要求的強度等級；反映混凝土生產(chǎn)中強度質(zhì)量穩(wěn)定性的強度標(biāo)準(zhǔn)差；混凝土的使用環(huán)境條件；施工工藝對混凝土拌合物的流動性要求及各原材料的品種類型和物理力學(xué)性質(zhì)等。第三十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日355、實驗室配合比的設(shè)計過程第一步計算配合比的確定

(1)確定配制強度(fcu,t)

根據(jù)設(shè)計強度標(biāo)準(zhǔn)值(fcu,k)和強度保證率為95％的要求，以及已知強度標(biāo)準(zhǔn)差(σ)，混凝土的配制強度：fcu,t≥fcu,k+1．645σ

第三十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日36

(2)確定水灰比(W／C)

先根據(jù)混凝土配制強度、水泥實際強度(fce)及石子類型，按混凝土強度經(jīng)驗公式計算水灰比，則有變?yōu)榈谌唔?，共六十三頁?022年，8月28日37再根據(jù)混凝土使用環(huán)境條件，由表4-16查出相應(yīng)的最大水灰比限值,最后，在分別由強度和耐久性要求所得的兩個水灰比中，選取其中小者確定為所求水灰比。(3)確定lm3混凝土的用水量(W0)根據(jù)施工要求的坍落度值和已知的粗骨料種類及最大粒徑，可由表4-18中的規(guī)定值選取單位用水量。(4)確定lm3混凝土的水泥用量(C0)第三十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日38根據(jù)選定的單位用水量(W0)和已確定的水灰比(W／C)，可由下式計算水泥用量查表4-16得規(guī)定的lm3混凝土最小的水泥用量。最后取兩值中大者確定為lm3混凝土的水泥用量。

(5)確定砂率(Sp)

使混凝土具有良好和易性(特別是粘聚性、保水性)的合理砂率，根據(jù)粗骨料的種類、最大粒徑及已確定第三十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日39的水灰比，在表4-19中給出的范圍內(nèi)選定。(6)確定lm3混凝土的砂、石用量(S0、G0)計算砂、石用量的方法有重量法和體積法兩種。采用重量法時，按下式計算：

C0+W0+S0+G0=ρ0式中ρ0——混凝土拌合物的假定表觀密度

2400—2450kg／m3范圍內(nèi)選定。第四十頁，共六十三頁，2022年，8月28日40采用體積法時，按下式計算：第四十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日41式中ρcρw——分別為水泥、水的密度，g／cm3；ρsρG——分別為砂、石的表觀密度，kg／m3；

α——混凝土含氣量百分?jǐn)?shù)，在不使用引氣型外加劑時，可選取1。通過以上計算得到的lm3混凝土各材料的用量，即為計算配合比。因為此配合比是利用經(jīng)驗公式或經(jīng)驗第四十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日42資料獲得的，因而由此配成的混凝土有可能不符合實際的要求，所以須對配合比進行試配、調(diào)整與確定。

第二步基準(zhǔn)配合比的確定先按計算配合比進行試拌，檢查該混凝土拌合物的和易性是否符合要求。若流動性太大，可在砂率不變的條件下，適當(dāng)增加砂、石；若流動性太小，可保持水灰比不變，增加適量的水和水泥；若粘聚性和保水性不良，可適當(dāng)增加砂率，直到和易性滿足要求為止。調(diào)整和易性后提出的配合比，即是可供混凝土強度試驗用的基準(zhǔn)配合比。第四十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日43

第四十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日44第三步實驗室配合比的確定

由基準(zhǔn)配合比配制的混凝土雖滿足了和易性要求，但是否滿足強度要求尚未可知。檢驗強度時至少用三個不同的配合比，其中一個是基準(zhǔn)配合比，另外兩個配合比的水灰比可較基準(zhǔn)配合比分別增加和減少0.05，用水量與基準(zhǔn)配合比相同，砂率可分別增加或減小1％。制作混凝土強度試件時，應(yīng)檢驗相應(yīng)配合比的拌合物性能(和易性和表觀密度)以作備用。每個配合比至少按標(biāo)準(zhǔn)方法制作一組試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護28d試壓。第四十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日45將測得的混凝土強度與相應(yīng)的灰水比作圖或計算，求出混凝土配制強度(fcu,t)相對應(yīng)的灰水比。最后按以下法則確定lm3各材料用量：用水量(Wb)——應(yīng)取基準(zhǔn)配合比中的用水量，并根據(jù)制作強度試件時測得的坍落度或維勃稠度進行調(diào)整。第四十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日46水泥用量(Cb)——以用水量乘以選定的灰水比計算確定。粗、細(xì)骨料用量(Gb、Sb)——應(yīng)取基準(zhǔn)配合比中的粗、細(xì)骨料用量，并按選定的灰水比作適當(dāng)調(diào)整。至此得到的配合比，還應(yīng)根據(jù)實測的混凝土拌合物的表觀密度(ρ

c，t)作校正，以確定lm3混凝土拌合物的各材料用量。第四十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日47為此，先按下式計算出混凝土拌合物的計算表觀密度(ρ

c，c）ρ

c,c=Cb+Wb+Sb+Gb再計算出校正系數(shù)(δ)，δ=ρ

c，t/ρ

c,cCsh=Cb·δWsh=Wb·δ第四十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日48Ssh=Sb·δGsh=Gb·δ六、混凝土的施工配合比設(shè)施工配合比lm3混凝土各材料用量為C/、S/、G/，、W/(kg)，又設(shè)砂含水率為a％，石子含水率為b％，則C/=CshS/=Ssh(1+a%)G/=Gsh(1+b%)W/=Wsh-Ssh·a%-Gsh·b%第四十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日49七、普通混凝土配合比設(shè)計實例

(例題)某現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱，混凝土設(shè)計要求強度等級C25，坍落度要求35～50mm，使用環(huán)境為干燥的辦公用房。所用原材料情況如下：水泥：強度等級42.5的普通水泥，密度3.00g／cm3，強度等級富余系數(shù)為1.06；砂：Mx＝2．6的中砂，為Ⅱ區(qū)砂，表觀密度2650kg／m3；石子：5～40mm碎石，表觀密度2700kg／m3。試求：(1)混凝土的實驗室配合比；(2)若已知現(xiàn)場砂子含水率為3％，石子含水率為1％,計算混凝土施工配合比。第五十頁，共六十三頁，2022年，8月28日50[解](1)確定混凝土的計算配合比

①確定配制強度(fcu,t)fcu,t=fcu,k+1.645б=25+1.645×5.0＝33．2(MPa)②確定水灰比(W／C)按式(4．15)代入有關(guān)參數(shù)，則

W/C=Afce/(fcu,t+ABfce)=0.46×42.5×1.06/(33.2+0.46×0.07×42.5×1.06=0.60

第五十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日51由表4．14查得，在干燥環(huán)境中要求W/C≤0.65，所以可取水灰比為0.60。③確定用水量(W0)查表4．15，按坍落度要求35～50mm，碎石最大粒徑為40mm，則lm3混凝土的用水量可選用W0=175kg(4)確定水泥用量(C0)C0=W0/W/C=175/0.60=292(kg)第五十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日52由表查得，在干燥環(huán)境中，要求最小水泥用量為260kg／m3。所以，取水泥用量為C0＝292kg。(5)確定砂率(Sp)查表4．16，W／C=0.60和碎石最大粒徑為40mm時，可取Sp=33%，(6)確定lm3混凝土砂、石用量(S0、G0)第五十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日53采用體積法按式(4-15)，有：292/3000+175/1000+S0/2650+G0/2700+0.01×1=1S0/S0+G0×100%解得S0=635kg；Go=1289kg。綜上計算，得混凝土計算配合比lm3混凝土的材料用量為：水泥：292kg；水：175kg；砂：635kg；石子：1289kg?；虮硎緸椋篊0:Wo:S0:G0＝1:0.60:2.17:4.41，C0=292kg／m3。第五十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日54(2)進行和易性和強度調(diào)整①調(diào)整和易性按計算配合比取樣25L,各材料用量為：水泥：0.025×292＝7.30(kg);水：0.025×175=4.38(kg)；砂：0.025×635=15.88(kg)；石子：0.025×1289＝32.23(kg)。第五十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日55經(jīng)試拌，測得坍落度為20mm，低于規(guī)定值要求的35～50mm,增加水泥漿量3％，測得坍落度為30mm，保水性和粘聚性均良好。經(jīng)調(diào)整后，試樣的實際各材料用量為：水泥：7.52kg；水：4.51kg；砂：15.88kg；石子：32.23kg，其總量為60.14kg。第五十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日56應(yīng)注意到，該拌合物的實際體積是未知的，若假設(shè)為V0(m3)，則基準(zhǔn)配合比1m3各材料用量為：

水泥：7.52／V0(kg)；水：4.51／V0(kg)；砂：15.88／V0(kg)；石子：32.23／V0(kg)。而其計算表觀密度為60.14／V0(kg／m3)。

②校核強度用0．55、0．60和0．65三個水灰比，分別拌制三個試樣(其中0．55和0．65做和易性調(diào)整后，滿足要求)，第五十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日57測得其表觀密度分別為2420、2410和2400(kg／m3)，然后做成試塊，實測28d抗壓強度結(jié)果如下：

W／CC／Wfcu,MPa?0.551.8237.8Ⅱ0.601.6733.4Ш