普通混凝土的主要性能

4.4普通混凝土的主要性能.物理性能一v(1)密實度：表示在混凝土體積內，固體物質的填充程度，D二—混凝土中不同程度的V0含有孔隙。孔隙原因有以下幾種：①配置混凝土時多余的水分在水泥硬化后或殘留于混凝土中，或蒸發(fā)，使得混凝土內部形成各種不同的尺寸的孔隙。②水泥水化后的體積比反應前體積小，混凝土中水泥石的收縮受骨料的約束，產生局部拉應力，會使骨料界面上以及水泥石內部形成微細裂縫。③水泥石的干縮也會形成微裂縫。④泌水通道，水囊，在硬化后形成孔隙。⑤施工中殘留的氣泡。普通混凝土的密實度一般在0.8?0.9之間。(2)干濕變形濕脹：由于吸水后使水泥凝膠體粒子吸附水膜增厚，膠體粒子之間的距離增大的結果。干縮：一方面是由于毛細孔內水的蒸發(fā)使孔中負壓增大，產生收縮力使毛細孔縮小，混凝土產生收縮。另一方面是由于毛細孔失水后，凝膠體顆粒的吸附水開始蒸發(fā)縮小了顆粒間的距離，甚至產生新的化學結合而收縮?；炷粮煽s變形的大小用干縮率表示，它反映混凝土的相對干縮性。影響干縮性的主要原因：水泥品種及細度：火山灰水泥＞礦渣水泥＞普通水泥水泥用量與水灰比：水泥用量越大，水灰比越大，其干縮值也越大。③骨料的種類與數(shù)量：采用彈性模量較大的骨料并達到一定數(shù)量可減小混凝土的干縮。④養(yǎng)護條件：濕熱養(yǎng)護處理，可減少混凝土干縮。解決方法：對長度方向較大的結構，施工時應設置后澆帶。一般，在兩個月后混凝土的收縮可完成70%左右。(3)溫度變形①定義：混凝土熱脹冷縮的變形。②表示方法：用溫度膨脹系數(shù)表示?；炷恋呐蛎浵禂?shù)約為1X10-5。③解決方法：設置伸縮縫。2.力學性能：強度和變形性(1)混凝土強度①抗壓強度a.立方體抗壓強混凝土立方體抗壓強度是指邊長為150mm的立方體試件，在標準條件下(20±3)℃,相對濕度＞90%或水中)養(yǎng)護至28d齡期，在一定條件下加壓至破壞，以試件單位面積承受的壓力作為混凝土的抗壓強度。混凝土立方體抗壓強度標準強度是具有95%保證率的立方體試件抗壓強度，混凝土的強度等級分為C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80十四個等級。C7.5?C20用于墊層、基礎、地面及受力不大的結構。C20?C35用于梁、板、柱、樓梯、屋架等普通鋼筋混凝土結構。

C35以上用于大跨度機構、預應力混凝土結構、吊車梁及特種結構。b.軸心抗壓強度軸心抗壓強度指在結構設計中混凝土受壓構件的計算采用混凝土的軸心抗壓強度(棱柱強度)，混凝土軸心抗壓強度試驗用150mmX150mmX300mm的棱柱體為標準試件。混凝土的軸心抗壓強度fcp與立方體抗壓強度fcu之比約為0.7?0.8。②抗拉強度a.混凝土是一種脆性材料，抗拉強度只有抗壓強度的1/10?1/20,在結構設計中抗拉強度是確定混凝土抗裂度的重要指標。b.采用劈裂抗拉試驗法，間接的求出混凝土的抗拉強度，如圖4.9所示。f=2F=0.63

ts 兀A Afs—混凝土劈裂強度fs—混凝土劈裂強度圖心9混凝土劈裂抗拉試驗裝

置圖1一壓力機上壓板;2—圖心9混凝土劈裂抗拉試驗裝

置圖1一壓力機上壓板;2—墊條;3—墊層;4一試件；5—壓力

機下壓板③影響混凝土強度的因素主要因素a.水泥的強度。b.水灰比：在水泥強度及其他條件相同的情況下，混凝土的強度主要取決與水灰比。水灰比愈小，水泥石的強度及骨料的粘結強度愈大，混凝土的強度愈高。水灰比過小，拌合物干稠，不易保證混凝土的質量，如圖4.10所示。c,骨料的種類、質量與數(shù)量 水泥強度與水灰比相同的條件下碎石混凝土強度高于卵石混凝土。混凝土強度經驗公式f=af(C-a)28ace|/y bf28-混凝土28天齡期的抗壓強度fce-水泥是實際強度C一灰水比Waaaab一經驗系數(shù)，與骨料種類等有關水泥的實際強度即水泥經實際測定的強度值，當無法取得水泥實際強度時可用下式計算Lc^fe,k

Q一水泥的強度富余系數(shù)fcek一所選用強度等級的水泥的28天的抗壓強度標準值對碎石混凝土可?。篴「0.46，ab=0.07對卵石混凝土可取：a「0.48，ab=0.33d.施工條件（攪拌與振搗）采用機械攪拌、振搗比人工攪拌、振搗的拌合物更均勻，獲得更高強度。e.養(yǎng)護條件溫度升高，水化速度加快，混凝土強度發(fā)展也快；溫度在冰點以下，停止水化，且結冰造成強度降低，如圖4.11所示。濕度不足，混凝土表面失水干燥，使內部水分向表面遷移，造成混凝土結構疏松、干裂，不但降低了強度，而且會影響其耐久性。自然養(yǎng)護：混凝土在自然條件下，溫度隨氣溫變化，濕度條件采用人工方法實現(xiàn)是養(yǎng)護方法稱為自然養(yǎng)護。在混凝土澆筑完畢后12h以內應對混凝土加以覆蓋和澆水，對硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土不得少于7d，對摻用緩凝型外加劑或有抗?jié)B要求的混凝土不得少于14d。蒸汽養(yǎng)護和壓蒸養(yǎng)護可加速強度的發(fā)展。f.齡期即混凝土在正常養(yǎng)護條件下所經歷的時間。最初7?14d內強度發(fā)展快，28d達到預定的強度。28d后，強度仍在發(fā)展L二二lgnlga《興》忸唳Nffi用425號礦渣水泥拌制的混凝土《興》忸唳Nffi用425號礦渣水泥拌制的混凝土圖ill溫度、齡期對混凝上強度影響曲線fn、f-分別為n、a天齡期混凝土的抗壓強度，n、a均不小于3天。

d.外加劑如摻入減水劑可減少拌合用水量，提高其強度。另外試驗條件對混凝土強度測定值的影響：試件尺寸（越小，強度值越高、試件形狀（棱柱體比立方體試件測得的強度值?。⒈砻嫘螤睿ㄊ軌好嫔嫌杏椭悵櫥镔|時，測得的強度值較低，如圖4.12所示）、含水程度（含水較多的混凝土比含水較少的混凝土強度低）、加荷速度（加荷速度較快時強度偏高）④提高混凝土強度的措施a.采用高強度等級的水泥。b.采用水灰比較小、用水量較少的干硬性混凝土。c.采用質量合格、級配良好的碎石及合理的含砂率。d.采用機械攪拌、機械振搗；改進施工工藝。圖心12混凝土試件受壓破壞狀態(tài)e.采用濕熱養(yǎng)護處理可提高水泥石與骨料的粘結強度，從而提高混凝土的強度。f.圖心12混凝土試件受壓破壞狀態(tài)（2）混凝土的變形性硬化后的混凝土屬于彈塑性體，全部應變由彈性應變與塑性應變組成。①彈塑性變形工程上采用割線彈性模量作為混凝土的彈性模量。如圖4.13所示。根據(jù)規(guī)定，采用150mm*150mm*300mm的棱柱體作為標準試件，取測定點的應力為試件軸心抗壓強度的40%，經三次以上反復加荷與卸載后，測得應力與應變的比值，即為該混凝土的彈性模量?；炷恋膹椥阅Ａ拷橛诠橇吓c水泥石之間。當混凝土的強度等級為C10?C60時，其彈性模量約為（1.75?3.60）*104Mpa。②徐變變形。當卸載后，混凝土將產生徐變恢復，最后殘留下來不能恢復的應變稱為殘余變形?！?加荷 卸荷 定義：混凝土在長期荷載作用下，隨時間而增長的變形。當卸載后，混凝土將產生徐變恢復，最后殘留下來不能恢復的應變稱為殘余變形?！?加荷 卸荷 產生徐變的原因：一般認為是由于水泥石凝膠體在長期作用下的粘性流動或滑移，同時吸附在凝膠粒子上的吸附水因荷載應力而向毛細管滲出。影響徐變的因素：環(huán)境濕度減小，由于混凝土失水使之增加；水灰比越大，混凝土強度越低，則混凝土徐變增大；水泥品種，采用強度發(fā)展快的水泥則混凝土徐變減小;增大骨料含量會使徐變減??；延遲加荷時間會使混凝土徐變減小。3.耐久性（1）混凝土耐久性的概念指混凝土在使用條件下抵抗周圍環(huán)境各種因素長期作用的能力。包括抗凍、抗?jié)B、耐腐蝕、抗碳化等方面的原因。①在使用環(huán)境中，能經受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，同時也不降低強度的性能。.②示方法：抗凍等級。以28天齡期的混凝土標準試件，在飽水后承受反復凍融循環(huán)，抗凍以抗壓強度損失不超過25%，且質量損失不超過5%時的最大循環(huán)次數(shù)來確定?？箖龅葍黾売蠪10?F300等九個等級，抗凍等級等于或大于F50的混凝土稱為抗凍混凝土。性③抗凍性主要取決于混凝土的構造特征和含水程度。較密實、有閉口孔隙、高強水泥，摻入引氣劑等可提高其抗凍性能。①指混凝土抵抗壓力水滲透的能力。它直接影響其抗凍性和抗侵蝕性。②表示方法：抗?jié)B等級。以28天齡期的標準試件，按規(guī)定方法進行試驗，所能承受抗的最大靜水壓力來確定?？?jié)B等級有P4?P12等五個等級。抗?jié)B等級等于或大于P6的滲混凝土稱為抗?jié)B混凝土。性③滲水的原因：內部孔隙形成連通滲水通道。④采用較小的水灰比，良好的骨料級配及砂率，采用減水劑、引氣劑，加強養(yǎng)護及精心施工。抗①主要是對水泥石的侵蝕。侵②防止措施：提高密實度，改善孔隙結構，采用外部保護措施一隔離侵蝕介質不與混蝕凝土相接觸。性①指空氣中的CO2在潮濕的條件下與水泥石中的Ca（OH）2發(fā)生作用，生成CaCO3和識HO的過程。碳2化②影響：混凝土堿度降低，使鋼筋易銹蝕；碳化收縮與干縮相伴發(fā)生，加大混凝土干縮；表面收縮產生微裂縫。③提高措施中：選用普通水泥；采用較小的水泥用量及水灰比；加強養(yǎng)護、精心施工使混凝土結構密實；摻入外加劑，改善混凝土內部的孔隙結構。堿①混凝土中的堿金屬離子或由外界環(huán)境摻入混凝土中的堿金屬離子可與骨料中的活集性礦物在一定的條件下發(fā)生化學反應，并生成體積膨脹的產物引起的混凝土破壞。料②堿骨料反應的三個條件：堿活性骨料；存在堿金屬離子；水反③防止反應的措施中：使用非活性骨料；控制混凝土中的堿含量；摻入粉煤灰等活性應混