第5章 水泥混凝土及砂浆的检测与应用4（课件）- 《建筑材料》同步教学（中国水利水电出版社）

第5章 水泥混凝土及砂浆的检测与应用 §5－3 新拌混凝土的建筑性能 一、和易性（工作性）的概念 混凝土拌和物便于施工操作，并获得质量均匀、成型密实的性能。和易性主要包括流动性、粘聚性和保水性： 和易性 粘聚性 保水性 流动性 易达结构均匀 易成型密实 好 好 在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并且均匀密实地填满模板的能力。 各组成材料之间具有一定的内聚力，在施工．运输和浇注过程中不致产生离析和分层现象，使砼保持整体均匀性的能力。 具有一定的保持水分的能力，在施工过程中不致发生泌水现象的性质。 保证混凝土硬化后的质量 二、和易性的评定 定量测定拌合物的流动性、辅以直观经验评定粘聚性和保水性。 1.坍落度法 测定混凝土拌合物在自重作用下产生的变形值——坍落度（单位mm）。 适用范围： 集料最大粒径不大于40mm； 坍落度值不小于10mm的低塑性混凝土、塑性混凝土。 二、和易性的评定 2.维勃稠度法 测定使拌合物密实所需要的时间，s。 适用范围 粗骨料最大粒径不大于40mm； 坍落度小于10mm，维勃稠度在5s～30s之间的干硬性混凝土。 三、混凝土拌合物按流动性的分类 按《混凝土质量控制标准》（GB50164）的规定，塑性混凝土、干硬性混凝土分别按坍落度 、维勃稠度分为四级。见下表。 名 称 代号 指标 混凝土拌合物 塑性混凝土 （坍落度≥10mm） 低塑性混凝土 塑性混凝土 流动性混凝土大流动性混凝土 T1 T2 T3 T4 10mm～40mm 50mm～90mm 100～150mm ≥160mm 干硬性混凝土 （坍落度＜10mm） 超干硬性砼 特干硬性砼 土干硬性砼 土半干硬性砼 V0 V1 V2 V3 ＞31s 30s～21s 20s～11s 10s～5s 四、混凝土施工时坍落度的选择 混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施工条件、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法等来确定。 见下表。 结 构 种 类 坍落度，mm 基础或地面等的垫层，无配筋的大体积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构 10～30 板、梁和大型及中型截面的柱子等 30～50 配筋密列的结构（如薄壁、斗仓、筒仓、细柱等） 50～70 配筋特密的结构 70～90 五、影响和易性的因素 1.组成材料及其用量之间的关系 ①水泥浆数量和单位用水量； ②骨料的品种、级配和粗细程度； ③砂率 ； ④外加剂 。见下图。 2.施工环境的时间,温度,搅拌制度及矿物掺和料和含气量。 水泥 水① 砂 石子 外加剂④ 水泥浆① 骨料② 混凝土拌合物 五、影响和易性的因素 合理砂率的确定 合理砂率是指在水泥浆数量一定的条件下，能使拌合物的流动性（坍落度T）达到最大，且粘聚性和保水性良好时的砂率；或者是在流动性（坍落度T）、强度一定，粘聚性良好时，水泥用量最小的砂率。 六、改善和易性的措施 采用合理砂率； 改善骨料的级配和粒形，特别是骨料的级配，并尽可能选择较粗一点的骨料； 掺外加剂和掺和料； 当拌和物坍落度太小时，在水胶比不变的条件下，适当增加水泥浆的用量，可增大拌合物的流动性；当拌和物坍落度太大时，在砂率不变的条件下，适当增加砂石的用量，可减小拌合物的流动性。 §5－4 水泥混凝土的力学性能 一、混凝土的受压破坏机理 砼受压破坏实际上是裂缝的失稳、扩张到贯穿过程。裂缝扩展分四个阶段： 界面裂缝无明显变化; 界面裂缝增长; 出现砂浆裂缝和连续裂缝; 连续裂缝寻迅速发展。 因此,混凝土的受力破坏过程实际上是混凝土裂缝的发生和发展过程,也是混凝土内部结构从连续到不连续的演变过程。 二、水泥混凝土的强度 1.立方体抗压强度(fcu) 以边长为150mm的标准立方体试件，在温度为20±2℃，相对湿度为95％以上的潮湿条件下或者在Ca（OH）2饱和溶液中养护，经28d龄期，采用标准试验方法测得的抗压极限强度。用fcu表示。 二、水泥混凝土的强度 当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表： 标准试验方法是指《普通混凝土力学性能标准试验方法》（GB/T50081－2002 ），详见实验部分。 试件种类 试件尺寸mm 粗骨料最大 粒径mm 换算系数 标准试件 150×150×150 40 1.00 非标准 试件 100×100×100 30 0.95 200×200×200 60 1.05 二、混凝土的强度 2.混凝土强度等级 按混凝土立方体抗压强度标准值划分的级别。以“C”和混凝土立方体抗压强度标准值（fcu,k）表示，主要有C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80等十五个强度等级。 二、混凝土的强度 立方体抗压强度标准值（fcu,k ） ，是立方体抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%。 强度等级表示的含义： 强度的范围：某混凝土，其fcu＝30.0～34.9MPa； 某混凝土，其fcu≥30.0MPa的保证率为95%。 C30 “30”代表fcu,k＝30MPa “C”代表“混凝土”。 二、混凝土的强度 3.轴心抗压强度 采用150mm×150mm×300mm的棱柱体试件。在立方体抗压强度为0～55MPa范围内fcp=（0.7～0.8）fcu 。在结构设计计算时，一般取fcp＝0.67fcu。 非标准尺寸的棱柱体试件的截面尺寸为100mm×100mm和200mm×200mm，测得的抗压强度值应分别乘以换算系数0.95和1.05。 F F 二、混凝土的强度 4. 劈裂抗拉强度 式中：fts——劈裂抗拉强度，MPa； P——破坏荷载，N； A——试件劈裂面积，mm2。 劈裂抗拉强度较低，一般为抗压强度的1/10～1/20。 拉应力 压应力 P P 18 一、混凝土的强度 5.影响抗压强度的因素 （1）水泥的强度和水灰比 fcu——混凝土28d龄期的抗压强度值，MPa； fce——水泥28d抗压强度的实测值，MPa； ——混凝土灰水比，即水灰比的倒数 αa、αb——回归系数。 一、混凝土的强度 当混凝土水灰比值在0.40～0.80之间时越大，则混凝土的强度越低； 水泥强度越高，则混凝土强度越高。 二、混凝土的强度 （2）骨料的影响 碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强度较高； 卵石呈圆形或卵圆形，表面光滑，与水泥石的粘结强度较低。 在水泥石强度及其它条件相同时，碎石混凝土的强度高于卵石混凝土的强度。 二、混凝土的强度 （3）养护条件 在保证足够湿度情况下，温度越高，水泥凝结硬化速度越快，早期强度越高； 低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0℃以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。 混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度，以保证混凝土不断地凝结硬化。 二、混凝土的强度 （4）龄期 龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。 在正常的养护条件下，混凝土的抗压强度随龄期的增加而不断发展，在7～14d内强度发展较快，以后逐渐减慢，28d后强度发展更慢。 混凝土的强度发展可持续数十年。 二、混凝土的强度 当采用普通水泥拌制的混凝土的抗压强度与其龄期的对数成正比。 式中： fn、f28——分别为n、28天龄期的抗压强度，MPa （5）外加剂 n≥3 二、混凝土的强度 6.提高混凝土抗压强度的措施 （1）采用高强度等级水泥； （2）采用单位用水量较小、水灰比较小的干硬性混凝土； （3）采用合理砂率，以及级配合格、强度较高、质量良好的碎石； 二、混凝土的强度 6.提高混凝土抗压强度的措施 （4）改进施工工艺，采用机械搅拌和振捣； （5）采用加速硬化措施，提高混凝土的早期强度； （6）在混凝土拌合时掺用外加剂和掺和料。 （7）采用湿热处理。 $$