第四章混凝土(2012年.10)

第四章混凝土(2012年.10)第一頁，共154頁。

了解：混凝土的特點及分類；混凝土各組成材料在混凝土中作用。掌握：混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)及其意義和影響因素；普通混凝土配合比設(shè)計。熟悉：混凝土對各組成材料的要求，各技術(shù)指標(biāo)的測試方法的特點及分類。教學(xué)目標(biāo)第二頁，共154頁。

概述一、混凝土的定義由膠凝材料、骨料、水按適當(dāng)比例配合拌制而成的混合物，經(jīng)一定的時間硬化而成的人造石材。二、混凝土的分類

（一）按干表觀密度分（二）按膠凝材料分第三頁，共154頁。（三）按用途分（四）按生產(chǎn)工藝和施工方法分第四頁，共154頁。（五）按強度等級分（六）按每立方米水泥用量分第五頁，共154頁。三、普通混凝土的組成與結(jié)構(gòu)水泥水砂石子適量的外加劑、摻合料水泥漿水泥砂漿混凝土第六頁，共154頁。混凝土中各組分的作用1.骨料：骨架作用混凝土生產(chǎn)的基本工藝過程按規(guī)定的配合比稱量各組成材料2.水+水泥水泥漿：硬化前：潤滑、填充作用硬化后：膠結(jié)作用把組成材料混合攪拌均勻運輸?shù)浆F(xiàn)場進(jìn)行澆注、振搗養(yǎng)護(hù)第七頁，共154頁?；炷恋慕Y(jié)構(gòu)第八頁，共154頁。從宏觀上看：混凝土是由骨料和水泥石組成的二相復(fù)合材料?；炷潦且环N非均質(zhì)多相復(fù)合材料從亞微觀上看：混凝土是由粗、細(xì)骨料；水泥的水化產(chǎn)物；毛細(xì)孔；氣孔；微裂紋；界面微裂紋及界面過渡層等組成。第九頁，共154頁。四、混凝土的基本要求1、混凝土拌合物的和易性2、強度3、耐久性4、經(jīng)濟性混凝土的優(yōu)缺點？第十頁，共154頁。砂子水泥漿石子普通混凝土的四種基本組成材料：一、水泥二、砂子三、石子四、水第一節(jié)普通混凝土組成材料第十一頁，共154頁。品種根據(jù)工程特點、所處環(huán)境條件及施工條件，進(jìn)行合理選擇。強度等級高強度等級的水泥配制高強度等級的混凝土。一、水泥第十二頁，共154頁。二、骨料按粒徑大小分粗骨料：粒徑大于5mm細(xì)骨料：粒徑小于5mm1.混凝土用細(xì)骨料細(xì)骨料天然砂人工砂河砂山砂海砂第十三頁，共154頁。天然砂：是由自然風(fēng)化、水流搬運和分選、堆積形成的粒徑小于5mm的巖石顆粒。人工砂：是由天然巖石破碎而成，其表面粗糙、棱角多、較為清潔，但砂中含有較多的片狀顆粒及細(xì)砂，且成本較高，一般僅在缺乏天然砂時才使用。第十四頁，共154頁。

卵石：是由天然巖石經(jīng)自然風(fēng)化、水流搬運和分選、堆積形成的粒徑大于5mm的顆粒。

碎石：大多由天然巖石經(jīng)破碎、篩分制成。按技術(shù)要求，卵石、碎石可以分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類。

Ⅰ類宜用于強度等級大于C60的混凝土；

Ⅱ類宜用于強度等級為C30-C60及抗凍、抗?jié)B或其它要求的混凝土；

Ⅲ類宜用于強度等級小于C30的混凝土。

2.普通混凝土常用粗骨料第十五頁，共154頁。粗細(xì)骨料的技術(shù)質(zhì)量要求1.含泥量與泥塊含量含泥量：指骨料中粒徑小于80μm的顆粒含量泥塊含量：在細(xì)骨料中指粒徑大于1.25mm經(jīng)水洗、手捏后小于0.630mm的泥顆粒含量。在粗骨料中指粒徑大于5mm經(jīng)水洗、手捏后小于2.5mm的泥顆粒含量泥與泥塊對混凝土性質(zhì)的影響？第十六頁，共154頁。2.有害物質(zhì)含量

普通混凝土粗細(xì)骨料中不應(yīng)混有草根、樹葉、樹枝、塑料、煤塊和爐渣等雜物。有害物質(zhì)粗骨料：硫化物、硫酸鹽和有機物細(xì)骨料：硫化物、硫酸鹽、有機物、云母、輕物質(zhì)、氯鹽

第十七頁，共154頁。3.堅固性

堅固性是骨料在自然風(fēng)化和其它外界物理、化學(xué)因素作用下抵抗破壞的能力。檢驗方法：堅固性用硫酸鈉飽和溶液法檢驗，即將集料試樣在硫酸鈉飽和溶液中浸泡至飽和，然后取出試樣烘干，經(jīng)5次循環(huán)后，測定因硫酸鈉結(jié)晶膨脹引起的質(zhì)量損失。堅固性指標(biāo)見表4.3第十八頁，共154頁。4.堿活性

骨料中若含有活性氧化硅，會與水泥中的堿發(fā)生堿-骨料反應(yīng)，產(chǎn)生膨脹并導(dǎo)致混凝土開裂。可采用化學(xué)法或長度法對骨料進(jìn)行堿活性檢驗。第十九頁，共154頁。

混凝土用砂、石為何對顆粒級配有要求？5.級配和粗細(xì)程度骨料的級配是指大小不同顆粒的搭配程度。第二十頁，共154頁。

級配良好的骨料能使骨料的空隙率較小，可減少混凝土拌合物的水泥漿用量，節(jié)約水泥，提高混凝土拌合物的流動性和粘聚性，并可提高混凝土的密實度和混凝土的強度和耐久性。第二十一頁，共154頁。

混凝土用骨料的選用原則：空隙率小，比表面積小，即應(yīng)選用較粗大的、級配良好的骨料。

骨料的粗細(xì)程度指不同粒徑的顆?；煸谝黄鸬钠骄旨?xì)程度。第二十二頁，共154頁。評定方法：篩分析試驗150μm300μm600μm1.18mm2.36mm4.75mm9.50mm（1）砂的粗細(xì)程度和顆粒級配分計篩余百分率累計篩余百分率第二十三頁，共154頁。篩分曲線（累計篩余）篩孔尺寸Ⅰ區(qū)Ⅱ區(qū)Ⅲ區(qū)9.50mm0004.75mm10-010-010-02.36mm35-525-015-01.18mm65-3550-1025-00.60mm85-7170-4140-160.30mm95-8092-7085-550.15mm100-90100-90100-90第二十四頁，共154頁。砂的篩分曲線第二十五頁，共154頁。

細(xì)度模數(shù)的計算砂的粗細(xì)程度用細(xì)度模數(shù)來表示。MX越大，表示砂越粗。

MX=3.7~3.1粗砂

MX=3.0~2.3中砂

MX=2.2~1.6細(xì)砂第二十六頁，共154頁。（2）石子的顆粒級配和最大粒徑粗集料的級配分連續(xù)級配和間斷級配兩種。

連續(xù)級配是指顆粒由小到大，每一級粗集料都占有一定的比例，且相鄰兩級粒徑相差較小。間斷級配是指粒徑不連續(xù)，即中間缺少1~2級的顆粒，且相鄰兩級粒徑相差較大。單粒級是主要由一個粒級組成，空隙率最大，一般不宜單獨使用。

粗集料的級配也用篩分析試驗來測定。第二十七頁，共154頁。粗集料的粒徑對混凝土性質(zhì)的影響與細(xì)集料相同，但影響更大。用較大粒徑的粗集料配制混凝土，可減少用水量，節(jié)約水泥用量，降低混凝土的水化熱及混凝土的干縮與徐變，并可提高混凝土的強度與耐久性。粗骨料公稱粒級的上限稱為該粒級的最大粒徑。

最大粒徑不得超過結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的1/4；不得超過鋼筋最小凈距的3/4；對于實心板，不得超過板厚的1/2且不得超過50mm；對于泵送混凝土，最大粒徑與輸送管道內(nèi)徑之比，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5。第二十八頁，共154頁。骨料粒徑太大使轉(zhuǎn)換梁澆筑不密實工程實例分析第二十九頁，共154頁。6.骨料的形狀和表面特征針、片狀顆粒含量

顆粒長度大于該顆粒所屬粒級的平均粒徑2.4倍者稱為針狀集料。顆粒厚度小于該顆粒所屬粒級的平均粒徑的0.4倍者稱為片狀集料。第三十頁，共154頁。

針、片狀集料的比表面積與空隙率較大，且內(nèi)摩擦力大，受力時易折斷，含量高時會增加混凝土的用水量、水泥用量及混凝土的干縮與徐變，降低混凝土拌合物的流動性及混凝土的強度與耐久性。粗集料中針、片狀集料的含量須滿足規(guī)范的要求。第三十一頁，共154頁。7.強度

碎石的強度用巖石的抗壓強度和碎石的壓碎指標(biāo)值來表示；卵石的強度用壓碎指標(biāo)值來表示。第三十二頁，共154頁。石子強度指標(biāo)(1)巖石抗壓強度:(2)壓碎指標(biāo)值:

將母巖制成50mm×50mm×50mm的立方體試件或Ф50mm×50mm的圓柱體試件，在水中浸泡48h以后，取出擦干表面水分，測得其在飽和水狀態(tài)下的抗壓強度值。第三十三頁，共154頁。三、混凝土拌和及養(yǎng)護(hù)用水

混凝土拌和及養(yǎng)護(hù)用水應(yīng)是清潔的水，可分為飲用水、地表水、地下水、海水以及經(jīng)適當(dāng)處理過的工業(yè)廢水。水中不得含有損于混凝土拌合物和易性、凝結(jié)、強度、耐久性，或不得含有促進(jìn)鋼筋銹蝕及污染混凝土表面的酸類、鹽類及其它有害物質(zhì)。第三十四頁，共154頁。四、混凝土的外加劑

混凝土外加劑是一種在混凝土攪拌之前或拌制過程中加入、用以改善新拌混凝土和（或）硬化混凝土性能的材料；被稱為混凝土的第五組分。第三十五頁，共154頁。

國家標(biāo)準(zhǔn)GB8075—87中按外加劑的主要功能將混凝土外加劑分為四類：

(1)改善混凝土拌合物流變性能的外加劑，其中包括各種減水劑、引氣劑和泵送劑等。

(2)調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間、硬化性能的外加劑，其中包括緩凝劑、早強劑和速凝劑等。一、外加劑的分類四、混凝土的外加劑第三十六頁，共154頁。

(3)改善混凝土耐久性的外加劑，其中包括引氣劑、防水劑和阻銹劑等。

(4)改善混凝土其他性能的外加劑，其中包括加氣劑、膨脹劑、防凍劑、著色劑、防水劑和泵送劑等。第三十七頁，共154頁。常用的混凝土外加劑土木工程常用的外加劑有：普通減水劑及高效減水劑引氣劑及引氣減水劑緩凝劑及緩凝（高效）減水劑早強劑及早強減水劑膨脹劑泵送劑聚羧酸系高性能減水劑第三十八頁，共154頁。二、減水劑

減水劑是指能保持混凝土的和易性不變，而顯著減少其拌和用水量的外加劑。

(一)

減水劑的作用機理

1、吸附-分散作用

2、潤滑作用

3、濕潤作用第三十九頁，共154頁。第四十頁，共154頁。(二)使用減水劑的技術(shù)經(jīng)濟效果

混凝土中摻入減水劑，

1.在不改變混凝土拌和用水量時，可大幅度提高新拌混凝土的流動性；

2.當(dāng)減水但不減少水泥用量時，可提高混凝土強度；

3.若減水，同時適當(dāng)減少水泥用量，則可節(jié)約水泥；

4.同時混凝土的耐久性也能得到顯著改善。第四十一頁，共154頁。(三)常用的減水劑

目前，減水劑主要有木質(zhì)素系、萘系、樹脂系、糖蜜系和腐殖酸等幾類。按主要功能分為普通減水劑、高效減水劑、早強減水劑、緩凝減水劑、引氣減水劑、高性能減水劑等幾種。第四十二頁，共154頁。

加速混凝土早期強度發(fā)展的外加劑稱為早強劑。這類外加劑能加速水泥的水化過程，提高混凝土的早期強度，縮短養(yǎng)護(hù)周期，并對后期強度無顯著影響。

目前常用的早強劑有氯鹽、硫酸鹽、三乙醇胺三大類及以它們?yōu)榛A(chǔ)的復(fù)合早強劑。三、早強劑第四十三頁，共154頁。

在攪拌混凝土的過程中，能引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡的外加劑稱為引氣劑。引氣劑對混凝土性能的影響：

1.能改善混凝土的和易性；

2.提高混凝土的抗凍性、抗?jié)B性等耐久性；

3.強度降低。注意問題：含氣量應(yīng)控制在3%~6%為宜。含氣量太小時，對混凝土耐久性改善不大；含氣量過大時，使混凝土強度下降過多。

四、引氣劑第四十四頁，共154頁。

延長混凝土凝結(jié)時間的外加劑稱為緩凝劑。

五、緩凝劑適用于：1.要求延緩混凝土凝結(jié)時間的施工中；2.大體積混凝土；3.分層澆筑的混凝土。第四十五頁，共154頁?；炷凉こ讨锌刹捎玫木從齽┲饕校禾穷悾禾氢}、葡萄糖酸鹽等;木質(zhì)素磺酸鹽類：木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉等；羥基羧酸及其鹽類：檸檬酸、酒石酸鉀鈉等；無機鹽：鋅鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等；其他：胺鹽及其衍生物、纖維素醚等。第四十六頁，共154頁。

能使混凝土在負(fù)溫下硬化，并在規(guī)定時間內(nèi)達(dá)到足夠防凍強度的外加劑稱為防凍劑。

六、防凍劑

在負(fù)溫度條件下施工的混凝土工程須摻入防凍劑。一般，防凍劑除能降低冰點外，還有促凝、早強、減水等作用，所以多為復(fù)合防凍劑。

定義特點第四十七頁，共154頁。

在拌制混凝土過程中摻入的、具有一定細(xì)度和水硬性的、用以改善混凝土拌合物和硬化混凝土性能（特別是耐久性）的某些礦物類產(chǎn)品，稱為礦物摻合料或礦物外加劑。被譽為混凝土的第六組份。

主要來源：工業(yè)固體廢渣主要成分：SiO2和Al2O3五、摻合料第四十八頁，共154頁。化學(xué)作用：水泥水化析出的氫氧化鈣和摻入的石膏將與摻合料中的活性氧化硅、活性氧化鋁發(fā)生二次水化反應(yīng)，生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣或水化硫鐵酸鈣等水化產(chǎn)物；減少了水化產(chǎn)物中的氫氧化鈣，增加水化硅酸鈣等膠結(jié)力較強的水化產(chǎn)物。第四十九頁，共154頁。常用的礦物摻合料

礦物摻合料能顯著改善混凝土的和易性，提高混凝土的密實度、抗?jié)B性、耐腐蝕性和強度等，應(yīng)用十分普遍。土木工程中常用的礦物摻合料有：粉煤灰或磨細(xì)粉煤灰磨細(xì)礦渣硅灰磨細(xì)天然沸石

復(fù)合礦物摻合料第五十頁，共154頁。第二節(jié)混凝土拌合物的性能一、和易性：是指混凝土拌合物易于各工序施工操作（攪拌、運輸、澆注、搗實），并能獲得質(zhì)量均勻、成型密實的混凝土的性能。混凝土拌合物（新拌混凝土）是指將水泥、砂、石子和水拌合均勻，尚未凝固時的拌合物。和易性流動性粘聚性保水性第五十一頁，共154頁。混凝土和易性的測試方法用坍落度和維勃稠度來測定混凝土拌合物的流動性，并輔以直觀經(jīng)驗來評定粘聚性和保水性，以評定和易性。第五十二頁，共154頁。(一)流動性的測定1.坍落度法：適用于坍落度不小于10mm，骨料最大粒徑不大于40mm坍落度第五十三頁，共154頁。第五十四頁，共154頁。坍落度試驗第五十五頁，共154頁。坍落擴展度試驗第五十六頁，共154頁。2.維勃稠度法：適用于坍落度小于10mm，維勃稠度在5~30s的混凝土拌合物。維勃稠度儀第五十七頁，共154頁。

b)嚴(yán)重露石d)嚴(yán)重離析和泌水c)嚴(yán)重發(fā)散和泌水a(chǎn))理想

第五十八頁，共154頁。流動性的選擇

混凝土拌合物的流動性大，則易于施工，但水泥用量大，且混凝土拌合物易產(chǎn)生離析、分層。因此，選擇流動性的原則是在滿足施工條件及保證密實成型的前提下，應(yīng)盡可能選擇較小的流動性。第五十九頁，共154頁。(二)影響混凝土和易性的因素

1.水泥漿的數(shù)量和水膠比恒定用水量定則2.砂率

SP=S/(S+G)*100%3.組成材料性質(zhì)的影響水泥骨料外加劑4.時間和溫度第六十頁，共154頁。砂率對混凝土坍落度的影響第六十一頁，共154頁。觀察與討論試比較石子表面狀態(tài)不同對混凝土和易性的影響：卵石碎石第六十二頁，共154頁。改善和易性的措施改善粘聚性和保水性的措施1.選用級配良好的粗、細(xì)集料，并選用連續(xù)級配；2.限制粗集料的最大粒徑，避免過粗的細(xì)集料；3.適當(dāng)增大砂率或摻加粉煤灰等摻合料；4.摻加減水劑和引氣劑。第六十三頁，共154頁。改善混凝土流動性的措施1.盡可能選用較粗大的粗、細(xì)集料；2.采用泥及泥塊等雜質(zhì)含量少，級配好的集料；3.盡量降低砂率；4.在上述基礎(chǔ)上，保持水灰比不變，增加水泥用量和用水量，如流動性太大，則保持砂率不變，適當(dāng)增加砂、石用量；5.摻加減水劑。第六十四頁，共154頁。二、凝結(jié)時間水泥水化反應(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所用的水泥的凝結(jié)時間并不一致。影響因素：水膠比環(huán)境條件外加劑第六十五頁，共154頁。一、混凝土的強度混凝土立方體抗壓強度及強度等級混凝土軸心抗壓強度混凝土的抗拉強度第三節(jié)硬化后混凝土的性能第六十六頁，共154頁。抗壓試驗第六十七頁，共154頁。(一)混凝土立方體抗壓強度及強度等級GB/T50081－2002規(guī)定，按標(biāo)準(zhǔn)方法制作的試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護(hù)到28d齡期，測得的抗壓強度值為混凝土立方體試件抗壓強度，以fcu表示。1.立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)試件第六十八頁，共154頁。第六十九頁，共154頁。2.混凝土強度等級

立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值系指在28d齡期用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的具有95％保證率的抗壓強度，以fcu,k表示。如：C30，表示混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值,fcu,k=30MPa。

混凝土的抗壓強度等級是根據(jù)混凝土的立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值劃分的。我國現(xiàn)行GB50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定,普通混凝土按立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值劃分為：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等14個強度等級。第七十頁，共154頁。fcuPμfcUfcu,k95%強度—概率分布曲線混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值示意圖第七十一頁，共154頁。

測定混凝土立方體抗壓強度時，也可以采用非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的試件，其尺寸應(yīng)根據(jù)混凝土中粗骨料的最大粒徑而定，但其測定結(jié)果應(yīng)乘以相應(yīng)的尺寸換算系數(shù)見表強度換算系數(shù)(GB/T50081—2002)試件尺寸(mm)骨料最大粒徑(mm)強度換算系數(shù)100×100×100150×150×150200×200×20031.540630.9511.05第七十二頁，共154頁。

混凝土的強度等級只是評價混凝土力學(xué)性能的依據(jù)，為了使測得的混凝土強度接近于混凝土結(jié)構(gòu)的實際情況，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)計算中，計算軸心受壓構(gòu)件（如柱子）時都采用棱柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試件，測定其標(biāo)養(yǎng)28天的抗壓強度值。

采用150150300mm棱柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試件，也可用非標(biāo)準(zhǔn)試件，但高寬比應(yīng)在2∽3的范圍里。

fcp

：fcu=0.70∽0.80(二)軸心抗壓強度第七十三頁，共154頁。CementConcrete軸心抗壓強度試驗示意圖第七十四頁，共154頁。(三)軸心抗拉強度混凝土的抗拉強度只有抗壓強度的1/20~1/10(四)混凝土的抗折強度路面混凝土常以抗折強度作為主要設(shè)計指標(biāo)第七十五頁，共154頁。(二)影響混凝土強度的因素

1.水泥強度等級和水膠比第七十六頁，共154頁?；炷翉姸冉?jīng)驗公式：

式中：B/W——膠水比；

fcu——混凝土28d抗壓強度；

fce——水泥28d抗壓強度實測值。

（γc

＝1.13）

αa、αb——經(jīng)驗系數(shù)；

碎石αa=0.53;αb=0.20

卵石αa=0.49;αb=0.13第七十七頁，共154頁。

2、骨料骨料本身的強度一般比水泥石和過渡區(qū)強度高（輕骨料除外），所以不直接影響混凝土強度。但骨料表面的狀態(tài)會影響骨料與水泥石的粘接力。第七十八頁，共154頁。3.養(yǎng)護(hù)的溫、濕度4℃38℃21℃13℃齡期抗壓強度031421287

養(yǎng)護(hù)溫度對混凝土強度的影響第七十九頁，共154頁。增長10d后凍結(jié)增長3d后凍結(jié)增長1d后凍結(jié)增長5d后凍結(jié)沒有凍結(jié)齡期抗壓強度砼相對強度的增長與凍結(jié)時間的關(guān)系

受凍越早，強度損失越大，第八十頁，共154頁。濕度的影響

試驗表明，保持足夠濕度時，溫度升高，水泥水化速度加快，強度增長也快。

《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50204—2002)規(guī)定，在混凝土澆筑完畢后，應(yīng)在12h內(nèi)加以覆蓋并保濕養(yǎng)護(hù)。第八十一頁，共154頁。4.齡期齡期指混凝土在正常養(yǎng)護(hù)條件下所經(jīng)歷的時間，最初的7—14d發(fā)展較快，28d以后增長緩慢。

n——養(yǎng)護(hù)齡期，n≥3d。1428抗壓強度齡期/d第八十二頁，共154頁。5.其它因素施工條件，如攪拌、振搗方式。試驗條件，如試件的形狀、尺寸、表面狀態(tài)、含水程度及加荷速度等。外加劑和摻合料的摻入。第八十三頁，共154頁。試驗條件對混凝土強度的影響1.

①試件尺寸相同的混凝土，試件尺寸越小測得的強度越高。

②試件的形狀當(dāng)試件受壓面積(a×a)相同，而高度(h)不同時，高寬比(h/a)越大，抗壓強度越小。

第八十四頁，共154頁。③表面狀態(tài)：試件表面無潤滑劑時，試件受環(huán)箍效應(yīng)的影響，破壞后呈棱錐體，所測強度值偏大。④加荷速度：加荷速度較快時，材料變形的增長落后于荷載的增加，所測強度值偏高。試塊破壞后呈棱錐體第八十五頁，共154頁。提高混凝土強度的措施1、高強度的水泥和快硬早強水泥2、干硬性混凝土3、采用級配好、質(zhì)量高、粒徑適宜的骨料4、采用機械攪拌和振搗5、加強養(yǎng)護(hù)6、摻外加劑、摻合料第八十六頁，共154頁。(一)非荷載作用下的變形化學(xué)收縮混凝土的干縮濕脹溫度變形(二)荷載作用下的變形短期荷載作用下的變形長期荷載作用下的變形—徐變?nèi)?、硬化混凝土的變形性第八十七頁，?54頁。化學(xué)收縮定義：在混凝土硬化過程中，由于水泥水化生成物的體積比反應(yīng)前物質(zhì)的總體積小，從而引起混凝土的收縮，稱為化學(xué)收縮。發(fā)展規(guī)律：其收縮量是隨混凝土硬化齡期的延長而增加，一般在混凝土成型后40天左右增長較快，以后逐漸趨于穩(wěn)定。影響：化學(xué)收縮值很小（小于1％），但是不可恢復(fù)，對混凝土結(jié)構(gòu)沒有破壞作用，但在混凝土內(nèi)部可能產(chǎn)生微細(xì)裂縫。第八十八頁，共154頁。干濕變形定義：由于混凝土周圍環(huán)境濕度的變化，會引起混凝土的干濕變形，表現(xiàn)為干縮濕脹。原因：混凝土在干燥過程中，由于毛細(xì)孔水的蒸發(fā)，使毛細(xì)孔中形成負(fù)壓，隨著空氣濕度的降低負(fù)壓逐漸增大，產(chǎn)生收縮力，導(dǎo)致混凝土收縮。同時，凝膠體顆粒的吸附水也發(fā)生部分蒸發(fā)，凝膠體因失水而產(chǎn)生緊縮。第八十九頁，共154頁。齡期應(yīng)變水中養(yǎng)護(hù)空氣中養(yǎng)護(hù)膨脹收縮混凝土的干濕變形示意圖第九十頁，共154頁。溫度變形定義：混凝土隨著溫度的變化產(chǎn)生熱脹冷縮的變形。指標(biāo)：混凝土的溫度線膨脹系數(shù)為（1～1.5）×10-5/℃。危害：溫度變形對大體積混凝土及大面積混凝土工程極為不利，易使這些混凝土造成溫度裂縫。第九十一頁，共154頁。短期荷載作用下的變形第九十二頁，共154頁。長期荷載作用下的變形—徐變第九十三頁，共154頁。(一)混凝土的抗?jié)B性（P4、P6、P8）(二)混凝土的抗凍性（F10、F15、F25）(三)混凝土的抗碳化性(四)堿骨料反應(yīng)(五)抗化學(xué)侵蝕四、硬化混凝土的耐久性第九十四頁，共154頁?；炷量?jié)B儀

是指混凝土抵抗水、油等壓力液體滲透的能力。抗?jié)B性好壞用抗?jié)B等級來表示?？?jié)B等級分為P4、P6、P8、P10、P12等5個等級。混凝土水膠比對抗?jié)B性起決定性作用。提高混凝土抗?jié)B性的根本措施在于增強混凝土的密實度，改善混凝土內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)?；炷恋目?jié)B性第九十五頁，共154頁。

抗凍性是指混凝土在使用環(huán)境中，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而保持強度和外觀完整性的能力。是評定混凝土耐久性的主要指標(biāo)?？箖龅燃壐鶕?jù)混凝土所能承受的反復(fù)凍融循環(huán)的次數(shù)，劃分為F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300等9個等級。混凝土的密實度、孔隙的構(gòu)造特征是影響抗凍性的重要因素混凝土的抗凍性第九十六頁，共154頁。一、混凝土的碳化：指空氣中的CO2在濕度適宜的條件下與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈣和水，使混凝土堿度降低的過程，碳化也稱中性化。二、混凝土碳化對混凝土性能的影響：利少弊多利：提高密實度，提高強度和硬度

弊：對鋼筋失去保護(hù)作用；增加混凝土收縮混凝土的碳化第九十七頁，共154頁。三、影響碳化的因素：

1、水泥品種2、水灰比3、環(huán)境條件：

CO2濃度影響：越高，碳化速度越快。

濕度影響：相對濕度為50%-70%，碳化速度最快。低于25%碳化為0，高于100%，碳化速度也基本為0。第九十八頁，共154頁。一、混凝土的堿骨料反應(yīng)：是指水泥中的堿(Na2O和K2O)含量較高時與骨料中的活性SiO2發(fā)生反應(yīng)，在骨料表面生成堿—硅酸凝膠，這種凝膠具有吸水膨脹特性，會使包裹骨料的水泥石脹裂，這種現(xiàn)象稱為堿—骨料反應(yīng)。二、堿骨料反應(yīng)發(fā)生的條件：

1、膠凝材料提供堿的含量大于6%.

2、骨料具有活性.

3、在有水的情況下或潮濕的狀態(tài)下。三、檢驗方法：

含有活性的骨料與高堿水泥制成1：2.25膠砂試塊，恒溫、恒濕養(yǎng)護(hù)，定期測量其膨脹值，如果6個月膨脹值不超過0.05%，12個月不超過0.1%。則合格。

混凝土的堿骨料反應(yīng)第九十九頁，共154頁。提高混凝土耐久性的措施1、合理選擇水泥品種2、采用較小的水膠比和保證水泥用量3、選擇質(zhì)量良好、級配合理的骨料和合理的砂率。4、摻用適量的引氣劑和減水劑5、加強混凝土質(zhì)量的生產(chǎn)控制。第一百頁，共154頁。第四節(jié)普通混凝土的質(zhì)量控制及配合比設(shè)計一、混凝土的質(zhì)量控制

1.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.混凝土生產(chǎn)過程中的控制，包括控制稱量、攪拌、運輸、澆筑、振搗及養(yǎng)護(hù)等項內(nèi)容。

3.混凝土生產(chǎn)后的合格性控制。包括批量劃分，確定批取樣數(shù)，確定檢測方法和驗收界限等項內(nèi)容。第一百零一頁，共154頁。二、混凝土質(zhì)量評定的數(shù)理統(tǒng)計方法(一)混凝土強度概率的正態(tài)分布特點:曲線以平均強度為對稱軸,曲線與橫軸之間的面積和為100%.第一百零二頁，共154頁。(二)強度平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)1.強度平均值注意:平均值只反應(yīng)混凝土強度總體強度水平,不能說明強度波動的大小.第一百零三頁，共154頁。2.標(biāo)準(zhǔn)差注意:標(biāo)準(zhǔn)差σ小,正態(tài)分布曲線窄而高,說明強度分布集中，混凝土質(zhì)量均勻性好；反之，混凝土的施工控制質(zhì)量較差。第一百零四頁，共154頁。3.變異系數(shù)

由于σ隨強度等級的提高而增大，當(dāng)混凝土強度不同時,可采用Ｃv作為評定混凝土質(zhì)量均勻性的指標(biāo)。Ｃv↓，表示混凝土質(zhì)量↑；Ｃv↑，則表示混凝土質(zhì)量↓。其計算式如下:第一百零五頁，共154頁。4、混凝土配制強度施工中，由于各種因素的影響，混凝土強度總會產(chǎn)生波動，為使混凝土具有要求的保證率，必須使混凝土的配制強度fcu,o高于混凝土設(shè)計強度等級的立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k。第一百零六頁，共154頁。第一百零七頁，共154頁。當(dāng)σ無資料時混凝土強度等級≤C20C25~C45C50~C55σ4.0MPa5.0MPa6.0MPa第一百零八頁，共154頁。三、普通混凝土配合比設(shè)計

混凝土的配合比是指混凝土中各組成材料數(shù)量之間的比例關(guān)系。

配合比設(shè)計的目的就是根據(jù)混凝土的技術(shù)要求、原材料的技術(shù)性能及施工條件，合理選擇混凝土組成材料，并確定出具有滿足設(shè)計要求的強度等級、便于施工的和易性、與使用環(huán)境相適用的耐久性和經(jīng)濟便宜的配合比。

第一百零九頁，共154頁。1.滿足強度等級要求；2.滿足所要求的和易性；3.滿足工程耐久性的要求；4.符合經(jīng)濟原則.混凝土配合比設(shè)計的四項基本要求：第一百一十頁，共154頁?；炷僚浜媳仍O(shè)計中的基本參數(shù)

混凝土配合比的三個重要參數(shù)：水膠比對混凝土的強度和耐久性的起決定作用砂率新拌混凝土的粘聚性和保水性有很大影響單位用水量影響新拌混凝土流動性的最主要因素

第一百一十一頁，共154頁?；炷僚浜媳鹊谋硎痉椒?.以1m3混凝土中各材料的用量（kg）來表示；2.以膠凝材料的質(zhì)量為1，用各材料間的質(zhì)量比表示。注：計算時，骨料以干燥狀態(tài)質(zhì)量為基準(zhǔn)。第一百一十二頁，共154頁。計算配合比基準(zhǔn)配合比實驗室配合比施工配合比普通混凝土配合比設(shè)計步驟第一百一十三頁，共154頁。1.確定配制強度(fcu,0)一、計算配合比的確定第一百一十四頁，共154頁。2.確定水膠比值(W/B)碎石αa=0.53;αb=0.20卵石αa=0.49;αb=0.13fb—膠凝材料28d膠砂抗壓強度第一百一十五頁，共154頁。第一百一十六頁，共154頁。第一百一十七頁，共154頁。3.確定用水量(mw0)

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，通過查表選取單位用水量。第一百一十八頁，共154頁。

流動性和大流動性混凝土的用水量宜按下列步驟進(jìn)行

a.以上表中坍落度90mm的用水量為基礎(chǔ)，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg，計算出未摻外加劑時的混凝土的用水量；

b.摻外加劑時的混凝土的用水量可按下式計算：

第一百一十九頁，共154頁。4.計算膠凝材料（mb0）、礦物摻合料（mf0）和水泥用量(mC0)(1)膠凝材料用量:

第一百二十頁，共154頁。(2)礦物摻合料用量（mf0）（3）水泥用量(mC0)

:第一百二十一頁，共154頁。5.確定砂率

第一百二十二頁，共154頁。6.確定1m3混凝土的粗細(xì)骨料用量體積法：

質(zhì)量法：第一百二十三頁，共154頁。二、基準(zhǔn)配合比和實驗室配合比的確定在計算配合比基礎(chǔ)上,進(jìn)行和易性和強度調(diào)整。1、和易性調(diào)整得基準(zhǔn)配合比：按計算配合比稱取一定體積混凝土所需的各種原材料，按規(guī)定的方法拌和、進(jìn)行坍落度或工作度試驗。

第一百二十四頁，共154頁。

b)嚴(yán)重露石d)嚴(yán)重離析和泌水c)嚴(yán)重發(fā)散和泌水a(chǎn))理想

第一百二十五頁，共154頁。

調(diào)整砂率：如粘聚性、保水性不良，則增大砂率。調(diào)整單位用水量：流動性過小，則保持W/B不變，增大水和膠凝材料的用量。流動性過大，則保持砂率不變，適當(dāng)增加砂石的用量。第一百二十六頁，共154頁。2、強度校正得實驗室配合比：一般采用三個不同的配合比，其中一個為基準(zhǔn)配合比，另外兩個配合比的水膠比值，應(yīng)較基準(zhǔn)配合比分別增加及減少0.05，其用水量應(yīng)該與基準(zhǔn)配合比相同，砂率可分別增加和減少1%。各種配比至少制作一組試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d天進(jìn)行強度測定。第一百二十七頁，共154頁。

繪制抗壓強度－膠水比關(guān)系圖，求出混凝土配制強度fcu,0相對應(yīng)的水膠比確定1m3混凝土中各材料用量

mw=mw基

mb=ms基(B/W)mSmg第一百二十八頁，共154頁。校正系數(shù)＆＝ρc,t/ρc,c實驗室配合比：

mbh=mb.＆

mwh=mw.＆

msh=ms.＆

msh=mg.＆要根據(jù)實測的混凝土表觀密度校正配合比第一百二十九頁，共154頁。假設(shè)工地砂、石含水率分別為a%和b%，則施工配合比為：三、施工配合比的確定

mb′=mbhms′=msh

(1+a%)mg′=mgh(1+b%)mw′=msh-msh·a%-mgh·b%第一百三十頁，共154頁。

例：某混凝土構(gòu)件最小截面尺寸為300×150mm，鋼筋最小間距40mm。混凝土設(shè)計強度等級為C50，坍落度要求75～90mm。該混凝土粉煤灰用量為20%、礦渣粉為10%、減水劑摻量=1%（減水率=22%），混凝土的表觀密度2500kg/m3。所用原材料情況如下：水泥：P·I52.5R實測強度58.2MPa密度3.10g/cm3

碎石：連續(xù)級配表觀密度2700kg/m3

砂子：中砂表觀密度2650kg/m3粉煤灰、礦渣粉均為I級試求：1m3混凝土各材料用量（按JGJ55-2011計算)第一百三十一頁，共154頁。輕混凝土高強混凝土防水混凝土大體積混凝土高性能混凝土耐熱混凝土纖維混凝土聚合物混凝土第九節(jié)其他品種混凝土第一百三十二頁，共154頁。

凡表觀密度小于1950kg/m3的混凝土統(tǒng)稱為輕混凝土。

定義分類

按其組成成分可分為輕骨料混凝土、多孔混凝土(如加氣混凝土)和大孔混凝土(如無砂大孔混凝土)三種類型。

一、輕混凝土第一百三十三頁，共154頁。

輕骨料混凝土是一種輕質(zhì)、高強、多功能的新型建筑材料，具有表觀密度小、保濕性好、抗震性強等優(yōu)點。

1、輕骨料混凝土定義

用輕質(zhì)粗骨料、輕質(zhì)細(xì)骨料(或普通砂)、水泥和水配制而成的，其干表觀密度不大于1950

kg/m3的混凝土叫輕骨料混凝土。

特點第一百三十四頁，共154頁。

普通骨料混凝土輕骨料混凝土第一百三十五頁，共154頁。

輕混凝土——界面顯著加強輕骨料界面砂漿第一百三十六頁，共154頁。

輕骨料混凝土的技術(shù)性質(zhì)

（1）表觀密度：800—1900Kg/m3,12個等級

（2）強度輕骨料混凝土的強度等級與普通混凝土的強度等級相應(yīng)，按立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值劃分為CL5.0、CL7.5、CL10、CL15、CL20、CL25、CL30、CL35、CL40、CL45、CL50。

（4）應(yīng)變性能與普通混凝土相比，輕骨料混凝土彈性模量低，極限應(yīng)變較大；輕骨料混凝土的收縮和徐變較大

（5）熱工性能

（3）和易性

第一百三十七頁，共154頁。

（二）多孔混凝土

多孔混凝土是指內(nèi)部均勻分布著大量微小封閉的氣泡而無骨料或無粗骨料的輕質(zhì)混凝土。根據(jù)成孔方式的不同（化學(xué)反應(yīng)加氣法和泡沫劑機械混合法），多孔混凝土可分為加氣混凝土和泡沫混凝土兩大類。

多孔混凝土的孔隙率極高，達(dá)52％～85％，其表觀密度一般在300～1200㎏/m3之間，導(dǎo)熱系數(shù)低，是一種輕質(zhì)多孔材料，兼有結(jié)構(gòu)、保溫、隔熱等功能，同時容易切割且可訂性好。第一百三十八頁，共154頁。

（三）大孔混凝土

大孔混凝土是由粒徑相近的粗骨料、水泥和水配制而成的一種輕混凝土，又稱無砂混凝土。表觀密度為1000～1500㎏/m3，抗壓強度在3.5～10MPa之間。

大孔混凝土中因無細(xì)骨料，水泥漿僅將粗骨料粘結(jié)在一起，所以是一種大孔材料。它具有導(dǎo)熱系數(shù)小，保溫性好、吸濕性較小、透水性好等特點。因此，大孔混凝土可用于現(xiàn)澆墻板，用于制作小型空心砌塊和各種板材，也可制成濾水管、濾水板等，廣泛用于市政工程。第一百三十九頁，共154頁。

C60～C90的混凝土稱為高強混凝土