第五章水泥混凝土

第五章水泥混凝土第1頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三5.1概述

5.1.1混凝土的定義由膠凝材料、骨料（或稱集料）按適當比例配合，拌和制成的混合物，經(jīng)過一定時間硬化而形成的人造石材，統(tǒng)稱之為混凝土。工程上使用最多的是水泥混凝土。第2頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三5.1.2砼的分類（一）按表觀密度大小分類（1）重砼：＞2600kg/m3

，采用重晶石、鐵礦石、鋼屑等重骨料和鋇水泥、鍶水泥等重水泥配制而成。適用于國防核能工程的屏蔽結構，防射線、防輻射。第3頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（2）普通砼：=1950~2500kg/m3，用普通天然砂石為骨料配制而成的，建筑工程中常用的砼，適用建筑物的各種承重構件。（3）輕砼：＜1950kg/m3，采用陶粒等輕質多孔的骨料，或用發(fā)泡劑、加氣劑形成多孔結構的砼。輕骨料混凝土，多孔混凝土和大孔混凝土。適用輕質結構，絕熱材料。第4頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（二）按膠結材料分類水泥砼、瀝青砼、石膏砼、水玻璃砼、聚合物砼。（三）按用途分類結構砼、防水砼、道路砼、防輻射砼、耐熱砼、耐酸砼、大體積砼、膨脹砼。第5頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（四）按生產(chǎn)工藝分類泵送砼、噴射砼、碾壓砼、擠壓砼、離心砼、壓力灌漿砼、預拌砼（商品砼）、拌制砼。（五）按抗壓強度分類普通砼、高強砼、超高強砼。第6頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三5.1.3砼的特點（1）砼用料中80%以上的砂石可就地取材，成本低；（2）凝結前具有良好的可塑性，可以按工程結構的要求，澆筑成各種形狀的任意尺寸的整體結構或預制構件；第7頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（3）硬化后有較高抗壓強度和良好的耐久性；（4）砼與鋼筋有牢固的粘結力，復合成鋼筋混凝土，加大了砼的應用范圍；（5）可利用工業(yè)廢料調制成不同性能的砼，有利于環(huán)境保護；第8頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（6）自重大、比強度小；（7）抗拉強度低；（8）硬化速度慢，生產(chǎn)周期長；（9）強度波動因素多。隨著現(xiàn)代混凝土科學技術的發(fā)展，混凝土的不足之處已經(jīng)得到或正在被克服。例如采用輕骨料，可使混凝土的自重和導熱系數(shù)顯著降低；在混凝土內摻入纖維或聚合物，可大大降低混凝土的脆性；混凝十采用快硬水泥或摻入早強劑、減水劑等，可明顯縮短其硬化周期。第9頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三5.1.4混凝土的發(fā)展方向自1824年發(fā)明了波特蘭水泥之后，1830年前后就有了混凝土問世，1867年又出現(xiàn)了鋼筋混凝上?；炷梁弯摻罨炷恋某霈F(xiàn)，特別是鋼筋混凝土的誕生，被譽為是對混凝土的第一次革命。上世紀30年代預應力鋼筋混凝土的出現(xiàn)，被稱為是混凝土的第二次革命。70年代出現(xiàn)的混凝土外加劑，認為是混凝土的第三次革命。為了適應將來的建筑向高層，超高層，大跨度發(fā)展，以及向地下和海洋開發(fā)，混凝土今后的發(fā)展方向是：快硬，高強，輕質，高耐久性，多功能和節(jié)能。第10頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三5.1.4砼的組成及各組成的作用砼由水泥、水、砂及石子四種基本材料組成。為節(jié)約水泥或改善砼的某些性能，常摻入外加劑和摻合料。外加劑和摻合料逐漸成為混凝土中必不可少的第五種成分。第11頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三混凝土組成的絕對體積比第12頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三水泥和水構成水泥漿，砂和石子為砼的骨料，砂為細骨料，石子為粗骨料，水泥漿和砂構成砂漿。水泥漿的作用：（1）填充砂的孔隙，并包裹砂粒；（2）拌制時在砂、石子之間起潤滑作用，便于施工；第13頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（3）填充石子的空隙并包裹石子；（4）水泥漿硬化后形成水泥石，將砂、石膠結成一個整體。骨料的作用：（1）形成砼的骨架；（2）對水泥石的體積變形起一定的抑制作用。第14頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三5.1.5對砼的基本要求（1）具有符合設計要求的強度；（2）具有與施工條件相適應的施工和易性；（3）具有與工程環(huán)境相適應的耐久性；（4）材料配孔的經(jīng)濟合理性。第15頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三5.2混凝土的主要技術性質

5.2.1混凝土的和易性

1、定義和易性是砼拌合物的施工操作（拌合、運輸、澆灌、搗實）的難易程度和抵抗離析作用程度并能獲得質量均勻，密實砼的性能。和易性包含流動性、粘聚性、保水性。第16頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三2、和易性的含義

（1）流動性流動性是砼拌和物在自重或施工振搗的作用下，產(chǎn)生流動，并均勻、密實地填滿模型的性能。流動性反映拌和物的稀稠，關系著施工振搗的難易和澆筑的質量。第17頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（2）粘聚性（抗離性）粘聚性是砼拌合物在施工過程中互相之間有一定粘聚力，不發(fā)生分層、離析、泌水，保持整體均勻的性能。第18頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（3）保水性保水性是砼拌合物保持水分不易析出的能力。砼拌合物中的水，一部分是保證水泥水化所需水量，另一部分是為使砼拌合物具有足夠流動性，便于澆搗所需的水量。第19頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三3、和易性的測定（1）坍落度一般常用坍落度來表示常態(tài)砼流動性的大小。粘聚性及保水性常根據(jù)經(jīng)驗，通過試驗或施工現(xiàn)場的觀察定性地評定其優(yōu)劣。第20頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三坍落度測量試驗第21頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（2）和易性的評定：流動性：坍落度粘聚性：在坍落的拌合物錐體一側輕打，若逐漸下沉，表示粘聚性好，如果錐體突然倒塌，部分崩裂，或石子離析則表示粘聚性不好。第22頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三保水性：若提起坍落筒后，有較多稀漿從底部析出，拌合物錐體因失漿而骨料外露，表示保水性不好。若提起坍落筒后，無稀漿析出或僅有少量稀漿自底部析出，砼錐體含漿飽滿，表示砼拌合物保水性良好。第23頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（5）維勃稠度（VB）干硬性砼拌合物，采用維勃稠度作為和易性指標。維勃稠度：混凝土拌和物裝入坍落筒內，提出坍落筒后，將透明圓盤置于頂面，啟動振動臺，圓盤底面完全為水泥漿布滿所經(jīng)歷的時間。第24頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三砼按維勃稠度分級及允許偏差第25頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三4、影響砼拌合物和易性的因素

（1）水泥漿含量的影響水泥漿稀稠不變時，水泥漿愈多，流動性愈大。但水泥漿過多，將出現(xiàn)流漿現(xiàn)象，使粘聚性變差，影響強度和耐久性；過少，則不能填滿骨料空隙或不能很好包裹骨料表面，產(chǎn)生崩坍現(xiàn)象，粘聚性變差。第26頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（2）含砂率的影響砂率是指砂的質量占砂、石總質量的百分數(shù)。合理砂率：是在水灰比及水泥用量一定的條件下，能使砼拌合物在保持粘聚性和保水性良好的前提下，獲得最大流動性的含砂率。第27頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三砂率過小，不能形成砂漿潤滑層，流動性差，影響粘聚性、保水性。砂率過大，骨料孔隙率及總表面積大，當水灰比及水泥用量一定時，使拌合物干稠，流動性低；當流動性一定時，使水泥用量顯著增大。第28頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三第29頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（3）水泥漿的稠度的影響水泥漿的稠度由水灰比W/C決定。W/C過小，水泥漿干稠，流動性過低，施工困難；W/C過大，使砼拌合物的粘聚性和保水性不良，產(chǎn)生流漿、離析，影響強度。第30頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（4）水泥品種和骨料的性質用礦碴水泥和某些粉煤灰水泥，拌合物的坍落度比用普通水泥小，并使拌合物的泌水性顯著增加。卵石拌制的拌合物比碎石拌制的流動性好，河砂拌制的拌合物比山砂拌制的流動性好。骨料級配好的砼拌合物的流動性也好。第31頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（5）時間和溫度拌合物拌制后，隨時間的延長而逐漸變得干稠，流動性減小。環(huán)境溫度的升高，水分蒸發(fā)及水泥水化反應加快，拌合物的流動性變差，坍落損失也變快。第32頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三5、改善和易性的措施

（1）水灰比一定時，適當增加水泥漿量（2）適宜的水泥品種及摻合料（3）級配良好的骨料，盡量采用較粗的砂、石（4）采用合理砂率（5）摻入適量的減水劑或引氣劑第33頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三5.2.2砼拌合物的凝結時間

初凝時間表示施工時間的極限；終凝時間表示力學強度開始快速發(fā)展。砼拌合物的凝結時間與所采用的水泥的凝結時間并不相等。水泥品種，環(huán)境溫度、濕度、摻和料、外加劑、水泥的水化反應是影響砼凝結時間的主要因素。第34頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（1）在環(huán)境的溫度、濕度條件相同且摻合料、外加劑也相同的條件，砼所用水泥的凝結時間長，則砼拌合物凝結時間也相應較長第35頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（2）砼的水灰比越大，拌和物的凝結時間越長。（3）摻粉煤灰、緩凝劑，凝結時間增長。（4）混凝土所處環(huán)境溫度高，拌和物凝結時間縮短。第36頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三5.2.3混凝土的強度混凝土的強度包括抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度、抗剪強度等，其中抗壓強度最大，砼也主要用于承受壓力。第37頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（一）混凝土的抗壓強度1、砼立方體抗壓強度與強度等級（1）抗壓強度（fcu）標準立方體試件在標準養(yǎng)護條件（20℃±3℃，相對濕度90%以上）下，養(yǎng)護到28d齡期，測得的極限抗壓強度值為砼標準立方體抗壓強度。第38頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（2）砼的強度等級根據(jù)砼立方體抗壓強度標準值，將砼劃為12個強度等級：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60。C25表示立方體抗壓強度標準值為25MPa。第39頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三2、砼的軸心抗壓強度（fc）砼結構形式大部分是棱柱體型（正方形截面）或圓柱體型，為了使測得的砼強度接近于砼結構的實際情況，在砼結構計算中，計算軸心受壓構件（柱子、桁架的腹桿），受彎構件（板、梁）都是采用砼的軸心抗壓強度作為依據(jù)。第40頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三用棱柱體標準試件測定的軸心抗壓強比同截面的立方體抗壓強度小，當立方體抗壓強度在10～50MPa時，軸心抗壓強約為立方體抗壓強度的0.70～0.80倍，通常取軸心抗壓強為0.67倍立方體抗壓強度。第41頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（三）影響砼強度的因素砼的破壞型式：①骨料和水泥石分界面上的破壞；②水泥石強度低，水泥石本身破壞；骨料的破壞（可能性很?。╉艔姸热Q于：水泥石強度、水泥石與骨料表面的粘結強度第42頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三影響砼強度的因素：①水泥強度與水灰比②骨料種類及級配③養(yǎng)護條件與齡期施工因素外加劑與摻合料等第43頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三1、水泥強度與水灰比①水泥標號：水灰比一定時，水泥標號愈高，水泥石強度愈高，砼強度也愈高②水灰比：水泥標號相同時，水灰比越小，水泥石強度愈高，與骨料粘結力愈大，砼強度就愈高第44頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三第45頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三③砼強度fcu的經(jīng)驗計算公式fcu=Afce（C/W—B）（5—1）fce=c·fce,kA、B—與材料品種和施工條件有關的經(jīng)驗系數(shù)c—強度等級富裕系數(shù)：1.0～1.13第46頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三砼抗壓強度經(jīng)驗公式的運用：1、已知水泥強度，估算某一強度砼的水灰比2、已知水泥強度和水灰比，估算配制出的砼可達到的強度。第47頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三2、骨料的種類及級配碎石表面愈粗糙，骨料與水泥砂漿之間粘結力愈大，砼的強度愈高。骨料的強度愈高，砼的強度愈高。骨料粒形以三維長度相等或相近的球形或立方體形為好。骨料級配愈好，填充愈密實，砼強度愈高。第48頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三3、砼的養(yǎng)護條件與齡期砼強度取決于水泥的水化狀況，受養(yǎng)護條件及齡期影響。養(yǎng)護條件是混凝土成型后的養(yǎng)護溫度與濕度。齡期是砼在正常養(yǎng)護條件下所經(jīng)歷的時間。第49頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三在干燥的環(huán)境中，砼強度的發(fā)展會隨水分的逐漸蒸發(fā)而減慢或停止。養(yǎng)護溫度高時，硬化速度較快，養(yǎng)護溫度低時，硬化比較緩慢，當溫度低至0℃以下時，砼停止硬化，且有冰凍破壞的危險。第50頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三砼澆筑后，應在12小時內進行覆蓋草袋，塑料薄膜等；使用硅酸鹽、普通水泥、礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土，澆水養(yǎng)護時應不小于7d；使用火山灰水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥或摻緩凝型外加劑或有抗?jié)B要求的混凝土，澆水養(yǎng)護應不小于14天。第51頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三燥熱條件下，澆水養(yǎng)護不得少于21d；平均溫度低于5℃時，不得澆水養(yǎng)護，可涂刷保護膜，防止水分蒸發(fā)。在正常養(yǎng)護條件下，砼的強度將隨齡期的增長而不斷發(fā)展。最初7~14d強度發(fā)展較快，28d可達到設計強度，強度發(fā)展可持續(xù)數(shù)十年之久。第52頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三齡期7d28d3m6m1y2y4～5y20y強度0.6～0.7511.251.51.7522.253各齡期混凝土強度的增長值第53頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三根據(jù)經(jīng)驗，砼強度與齡期的對數(shù)成正比：fn/f28=lgn/lg28fn—砼nd齡期的抗壓強度，MPaf28—砼28d齡期的抗壓強度，Mpan—養(yǎng)護齡期，n>3d第54頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三4、施工因素的影響攪拌愈均勻，振搗愈密實，砼強度愈高，反之砼強度愈低，機械振搗比人工振搗更充分、均勻，砼強度更高。第55頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三5、外加劑與摻合料摻入早強劑可提高砼的早期強度；摻入減水劑、硅粉可提高砼的各凝期的強度；摻入粉煤灰、礦渣可使砼的早期強度降低，但后期強度提高。第56頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（二）砼的抗拉強度（ft）砼的抗拉強度很低，一般約為抗壓強度的7%~14%，且隨著砼強度的提高，拉、壓強度比值逐漸減小?？估瓘姸扰c抗壓強度的關系：第57頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三受拉構件不以混凝土來承受拉力，而是由內部鋼筋承受拉力。對抗裂性要求高的結構（如預應力鋼筋混凝土構件、油庫、水池、水槽等），結構設計時，抗拉強度是確定混凝土抗裂度的重要指標。第58頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（四）提高砼強度和促進砼強度發(fā)展的措施1、采用高標號和快硬早強類水泥2、采用低水灰比的干硬性砼3、加強養(yǎng)護：蒸汽、蒸壓養(yǎng)護4、采用機械攪拌和振搗5、摻入砼外加劑、摻合料第59頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三5.2.4砼的變形與抗裂性

（一）非荷載作用下的變形

1、濕脹干縮變形砼長期在水中硬化，體積微膨脹；在空氣中硬化，水泥石膠體逐漸干燥收縮，產(chǎn)生干縮；干縮砼再次吸水，大部分干縮變形會消失。第60頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三第61頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（1）干縮率干縮率是按規(guī)定試驗方法，干縮至規(guī)定齡期，測量試件干縮長度占原長度的百分比。（5—3）第62頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（2）影響砼干縮率的主要因素單位用水量越大，水灰比越大，水泥顆粒越細，摻入促凝劑，干縮率越大；最大粒徑MD越大，級配良好，干縮率越小。第63頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（3）濕脹干縮對結構的影響濕脹系數(shù)比干縮系數(shù)小得多，而濕脹常產(chǎn)生有利的影響，所以在設計中一般不考慮濕脹的影響。對于干縮，如果構件是能夠自由收縮的，則混凝土的干縮只是引起構件的縮短而不會導致干縮裂縫。

但不少結構構件都程度不同地受到邊界的約束作用，例如板受到梁的約束，梁受到支座的約束等，對于這些受到約束不能自由伸縮的構件，混凝土的干縮就會使構件表面產(chǎn)生有害的干縮應力（拉應力），導致表面裂縫的產(chǎn)生。結果使混凝土抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性能降低。。第64頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三2、溫度變形溫度變形是混凝土隨著溫度的變化，產(chǎn)生熱脹冷縮的變形。（1）溫度變形系數(shù)第65頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三砼的溫度變形系數(shù)隨骨料的種類和配合比而改變。骨料為花崗巖、石英巖的α大，石灰?guī)r、白云巖、玄武巖的α小。第66頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（2）不利影響：當溫度變形受到約束時，就可能性產(chǎn)生裂縫，約束的程度越大裂縫就越寬。對于大體積混凝土結構來說，由于混凝土硬化過程中，水泥的水化反應產(chǎn)生大量的水化熱，導致混凝土內部溫度上升，但是混凝土的導熱性差，結果就會出現(xiàn)內外溫度差，而導致溫度應力的產(chǎn)生，使結構內部受壓外部受拉，由于混凝土在只有很低的抗拉強度，如果拉應力超過了抗拉強度時，混凝土就要產(chǎn)生裂縫。第67頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（3）防止溫度變形的措施：大體積砼施工時常采用低熱水泥，減少水泥用量，摻加緩凝劑及采用人工降溫，預冷骨料，以及預埋冷卻水管通水冷卻等措施。一般縱向較長的鋼筋砼結構物，每隔一定長度設置伸縮縫，以及在結構物中設置溫度鋼筋等。第68頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三3、砼的自生體積變形（化學收縮）在砼硬化過程中，由于水泥水化生成物的體積比反應前物質的總體積小，從而引起砼的收縮，稱為自生體積變形。自生體積變形是不可恢復的，收縮量隨硬化齡期的延長而增加。第69頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（二）荷載作用下的變形

1、受壓應力—應變關系第70頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（二）荷載作用下的變形

1、受壓應力—應變關系Ⅰ階段：σ＜（0.3~0.5）fcu，σ—ε曲線近于直線，砼的變形主要是彈性變形，也有極少的塑性變形，有局部微裂縫產(chǎn)生。第71頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三Ⅱ階段：σ=（0.3~0.5）fcu至（0.7~0.9）fcu，σ—ε曲線曲率增大。此階段的塑性變形與砼內裂縫發(fā)展相聯(lián)系，稱為假塑性變形。內裂縫穩(wěn)定擴展，發(fā)展到一定程度會自行停止。第72頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三Ⅲ階段：σ≥（0.7~0.9）fcu后，砼內出現(xiàn)不穩(wěn)定裂縫擴展，砼表面出現(xiàn)可見裂縫，變形速度進一步加快。Ⅳ階段：應力達到極限抗壓強度fcu后，裂縫發(fā)展為貫通裂縫，承載力下降，變形繼續(xù)增加，直到破壞。第73頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三2、受拉應力—應變關系應力較低時，σ—ε曲線更加接近于直線，當應力超過極限抗拉強度的70%時，曲線明顯彎曲，隨即發(fā)生破壞。第74頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三第75頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三3、重復荷載應力—應變關系當重復應力小于（0.3～0.5）fcu時，每次卸載有少量殘余變形，且隨重復次數(shù)的增加，塑性變形增量逐漸減小，最后穩(wěn)定下來；當重復應力大于（0.5～0.7）fcu時，塑性變形逐漸增加，最后破壞。第76頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三第77頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三4、徐變與松弛（1）徐變隨著荷載作用時間的延長，即使應力不變，砼變形將逐漸增大，這種隨時間增長的變形稱為徐變。第78頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三混凝土的徐變曲線第79頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三徐變產(chǎn)生的原因a、由水泥石的徐變所引起，而水泥石的徐變則是凝膠體中水份的遷移，及粘性流動所產(chǎn)生的。b、砼內部的微裂縫在荷載的長期作用下不斷增加（應力較小時）和擴展（應力較大時）所致。第80頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三a、σ＜（0.3~0.5）fcu時，變形隨時間延長而增長，可達到瞬時變形的2~3倍。卸荷后，部分變形可恢復，保留部分永久變形。b、σ＞（0.3~0.5）fcu時，徐變變形增長比應力增加的快。c、σ＞（0.7~0.8）fcu時，砼的徐變不收斂，砼由于變形不斷增長而導致破壞，持荷時間越長破壞應力越低。第81頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三影響徐變的因素：①初始應力的大小②加荷齡期越早，徐變越大③W/C大，砼強度低，徐變大④W/C一定，C較多，徐變大⑤水泥質量好，骨料級配好，徐變?。虎迵饺氲V渣，火山灰質混合料，徐變大⑦養(yǎng)護質量好，可降低徐變第82頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（2）應力松馳荷載作用下，砼產(chǎn)生一定變形后，維持此變形不變，隨時間的延長，砼內的應力將逐漸降低，這種現(xiàn)象稱為應力松馳。加載齡期越早，荷載持續(xù)時間越長，應力松弛現(xiàn)象越明顯。第83頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（三）砼的抗裂性

1、砼的裂縫砼的開裂主要是由于拉應力超過了抗拉極限強度。砼的干縮、冷縮、自身體積收縮等收縮變形在受周圍約束時，以及自由膨脹變形會在內部引起拉應力，可能導致砼產(chǎn)生裂縫。第84頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三2、抗裂性指標（1）極限拉伸應變p

（2）抗裂度：極限拉伸應變與溫度變形系數(shù)的比值D=p/（3）熱強比H/R：單位體積的發(fā)熱量與抗拉強度的比值（4）抗裂性系數(shù)CR=p/·△T第85頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三3、提高砼抗裂性的措施（1）選擇適當水泥品種（2）選擇適當水灰比（3）選用多棱角的碎石和人工砂（4）摻入適量的粉煤灰或硅粉（5）摻入減水劑和引氣劑（6）加強質量管理，提高均勻性（7）加強養(yǎng)護第86頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三5.2.5砼的耐久性耐久性：抵抗環(huán)境介質作用并長期保持其良好的使用性能和外觀完整性，從而維持結構的安全，正常使用的能力。砼的耐久性包括：抗?jié)B性、抗凍性、抗沖磨性、抗侵蝕、抗碳化等。第87頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（一）砼的抗?jié)B性1、定義砼的抗?jié)B性是砼抵抗有壓介質（水、油、溶液等）滲透作用的能力，它是決定砼耐久性的重要因素?？?jié)B性↑，抗凍性↑，抗侵蝕性↑；抗?jié)B性↓，抗凍性↓，抗侵蝕性↓第88頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三2、抗?jié)B性的表示方法①抗?jié)B等級：按標準試驗方法標準試件所承受的最大水壓力來表示。W2、W4、W6、W8、W10、W12能抵抗0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2MPa的水壓力而不滲透。②滲透系數(shù)：越小，抗?jié)B性越強。第89頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三3、影響砼抗?jié)B性的主要因素砼抗?jié)B性主要與孔隙率（開口孔隙率）有關的因素有關：（1）水泥品種（2）水灰比（3）骨料級配和粒徑（4）砂率（5）養(yǎng)護條件與齡期（6）外加劑與混合材料第90頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三4、提高砼抗?jié)B性的主要措施（1）選擇合理的水泥品種（2）采用較小的水灰比（3）選擇適宜的骨料粒徑，級配良好且干凈的骨料（4）摻入適量的減水劑、引氣劑、放水劑和粉煤灰等混合材料（5）適當增加砂率（6）加強養(yǎng)護第91頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（二）砼的抗凍性1、定義抗凍性是砼在水飽和狀態(tài)下能經(jīng)受多次凍融作用而不破壞，同時出不嚴重降低強度的性能。第92頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三2、表示方法抗凍等級是以28天齡期砼標準試件，在水飽和狀態(tài)下所能承受的凍融循環(huán)次數(shù)N來確定。要求其強度降低不超過25%，質量損失不超過5%。F50、F100、F150、F200、F300、F400第93頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三3、砼抗凍等級的選用根據(jù)工程所處環(huán)境，年凍融循環(huán)次數(shù)按有關規(guī)范選用。

抗凍性好的砼，抗溫度變化，抗干濕變化、抗風化等性能也好，因此溫和地區(qū)的水工建筑、民用建筑也應提出抗?jié)B要求。第94頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三4、影響抗凍性的因素：（1）水泥品種、標號（2）水灰比（3）外加劑、摻合料（4）骨料品質第95頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（三）砼的抗磨及抗氣蝕性1、有抗磨性要求的砼，強度等級不應低于C30，2、有抗氣蝕性要求的應采用C50以上的細石砼，并在砼中摻入硅粉及高效減水劑，嚴格控制施工質量，保證砼密實、均勻、表面平整。第96頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（四）砼的抗侵蝕性主要取決于水泥的抗蝕性（五）砼的堿骨料反應水泥中的堿類與骨料發(fā)生化學反應，使砼發(fā)生不均勻膨脹，造成裂縫，強度模量下降等不良現(xiàn)象，這類堿與骨料發(fā)生的反應統(tǒng)稱堿骨料反應。第97頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三發(fā)生堿骨料反應的必要條件：①骨料中含有一定量的活性成分（活性氧化硅）②混凝土中含堿量（K2O及Na2O）較高③砼中有水分第98頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三防止堿骨料反應措施：①選擇非活性骨料；②選用低堿水泥，控制砼總含堿量；③在砼中摻入活性摻合料，抑制堿骨料反應；④在砼中摻入引氣劑⑤防止外界水分滲入砼內部第99頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（六）砼的碳化（中性化）1、定義水泥石中的Ca(OH)2與空氣中的CO2，在有水分存在的條件下，發(fā)生反應生成CaCO3，并使砼中Ca(OH)2濃度下降，稱為砼的碳化。第100頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三2、碳化對砼的不利影響（1）碳化引起砼收縮，使砼表層產(chǎn)生微細裂縫，嚴重影響砼結構的使用壽命。（2）碳化發(fā)展到鋼筋層時，使鋼筋表層的鈍化膜遭到破壞，發(fā)生生銹，最終導致鋼筋砼結構的破壞。第101頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三3、碳化對砼的有利影響碳化作用產(chǎn)生的CaCO3填充了水泥石的孔隙，產(chǎn)生的水分有助于未水化的水泥水化，從而可提高砼碳化層的密實度，對提高抗壓強度有利。第102頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三4、影響碳化速度的主要因素：（1）環(huán)境中的CO2濃度（2）水泥品種（3）水灰比（4）環(huán)境濕度第103頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三5、減少碳化作用不利影響的措施（1）采用適當?shù)谋Ｗo層（2）合理選擇水泥品種（3）采用水灰比小，單位水泥用量較大的砼配合比（4）使用減水劑，改善砼的和易性，提高砼的密實度（5）加強施工質量控制第104頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（七）提高砼耐久性的主要措施1、合理選擇水泥品種2、選用質量良好，合格的砂石骨料3、嚴格控制水灰比，提高砼密實性4、摻入減水劑及引氣劑，改善砼內孔隙結構5、改善施工操作，保證質量第105頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三5.3砼的組成材料砼是一個宏觀勻質，微觀非勻質的堆聚結構。水泥漿包裹砂粒，填充砂粒間的空隙形成水泥砂漿，水泥砂漿包裹石子并填充石子間的空隙而形成砼。第106頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三5.3.1水泥

（一）水泥品種的選擇一般采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥。第107頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三水泥進場須有出廠合格證或進場試驗報告，對品種、標號、包裝或散裝倉號、出廠日期等應檢查驗收。當對水泥質量有懷疑或出廠日期超過三個月（快硬硅酸鹽水泥超過一個月）時，應復查試驗，并試驗結果使用。第108頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（二）水泥標號的選擇根據(jù)砼設計強度等級選擇，砼強度等級高，水泥標號也高。水泥標號=（1.5～2）砼強度等級高強砼：水泥標號=（0.9～1.5）砼強度等級。第109頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三5.3.2細骨料（砂）

細骨料是粒徑為0.16～5mm的骨料。細骨料有天然砂（河砂、海砂、山谷砂等）和人工砂（含6%~12%粒徑小于0.16mm的石粉），其中以河砂的質量最好。第110頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（一）顆粒形狀及表面特征1、山谷砂和人工砂的顆粒多棱角，表面粗糙，與水泥粘結較好，砼強度較高，但拌和物的流動性較差。2、河砂和海砂的顆粒少棱角，表面光滑，與水泥粘結較差，砼強度較低，但拌和物的流動性較好第111頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（二）細骨料的有害雜質有害雜質：云母、粘土、淤泥、有機物、化合物、輕物質等。民用建筑用砂符合《普通砼用砂質量標準及檢驗方法》；水工砼用砂符合《水工砼施工規(guī)范》；水運工程砼用砂符合《水運工程混凝土施工規(guī)范》。第112頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（三）砂的粗細程度與顆粒級配1、砂的粗細程度砂的粗細程度是反映不同粒徑的砂粒，混合后的總體粗細程度。細度模數(shù)（μf）是指不同粒徑的砂?；煸谝黄鸷蟮钠骄旨毘潭?，用來表示砂的粗細程度。第113頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（5—11）A1、A2、A3、A4、A5、A6—分別為用5.0、2.5、1.25、0.63、0.315、0.16mm各篩上累計篩余百分率第114頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三第115頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三粗砂μf=3.7~3.1中砂μf=3.0~2.3細砂μf=2.2~1.6特細砂μf=1.5~0.7拌制砼以中砂為宜，普通砼用砂的細度模數(shù)為3.7~1.6第116頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三2、砂的顆粒級配砂的顆粒級配指砂不同大小顆粒的搭配情況。砂的級配常用各篩上累計篩余量百分率來表示，共分為I、II、III區(qū)級，級配較好的砂應處于同一區(qū)間。拌制砼應優(yōu)先選擇Ⅱ區(qū)的砂。第117頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三單一粒徑兩種粒徑多種粒徑顆粒級配示意圖第118頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三第119頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三第120頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（四）砂的物理性質1、砂的視密度、堆積密度及空隙率（1）砂的視密度反映砂的密實程度一般砂：ρ視=2.5g/cm3石英砂：ρ視=2.6~2.7g/cm3第121頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（2）砂的堆積密度：自然狀態(tài)：=1400~1600kg/m3密實堆積：

=1600~1700kg/m3（3）空隙率天然河砂的空隙率為40%~45%級配良好河砂的空隙率＜40%第122頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三2、砂的含水狀態(tài)（1）含水狀態(tài)①干燥狀態(tài)：在不超過110℃的溫度下烘干至恒重，砂含水率為零。②氣干狀態(tài)：砂含水率與大氣濕度相互平衡時的狀態(tài)。第123頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三③飽和面干狀態(tài)：砂子表面干燥而內部孔隙含水達到飽和時的狀態(tài)。飽和面干砂既不從砼拌合物中吸取水分，也不放出水分，配制砼較好。④濕潤狀態(tài)：砂子不僅內部孔隙含水飽和，而且表面也吸附一層自由水。第124頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三干燥狀態(tài)氣干狀態(tài)飽和面干狀態(tài)濕潤狀態(tài)砂的含水狀態(tài)第125頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三（2）飽和面干吸水率飽和面干砂的含水率稱為飽和面干吸水率，簡稱吸水率。砂的顆粒越堅實，吸水率就越小，品質就越好。工民建按干燥狀態(tài)砂（含水率<0.5%）及石子（含水率<0.2%）來設計砼配合比。第126頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三3、砂的堅固性砂的堅固性是指砂在氣候、環(huán)境變化或其它物理因素作用下抵抗破裂的能力。第127頁，共142頁，2023年，2月20日，星期三5.3.3粗骨料粗骨料是粒徑>5mm的骨料。常用的粗骨料有卵石和碎石。（一）顆粒形狀及表面特征較理想的顆粒形狀：三維長度相等，相近的球形或立方體顆粒。較差的顆粒形狀：三維長度相差較大的針、片狀顆粒。第128頁，共142頁，2023