学习情境五 单元3 测定混凝土的技术性质（课件）- 《建筑材料》同步教学（人民邮电版）

学习单元3 测定混凝土的技术性质 一、混凝土拌和物的和易性 （一）和易性的概念 和易性是指混凝土拌和物在一定的施工条件和环境下，是否易于各种施工工序的操作，以获得均匀、密实混凝土的性能。 学习情境五 混凝土 点击此处结束放映 混凝土的和易性是一项综合性质。 目前普遍认为，它应包括以下3个方面的技术要求。 点击此处结束放映 1．流动性 流动性是指新拌混凝土在自重或机械振捣的作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。 流动性反映出拌和物的稀稠程度。 点击此处结束放映 2．黏聚性 黏聚性是指新拌混凝土的组成材料之间有一定的黏聚力，在施工过程中，不致发生分层和离析现象的性能。 黏聚性反映混凝土拌和物的均匀性。 点击此处结束放映 3．保水性 保水性是指新拌混凝土具有一定的保水能力，在施工过程中，不致产生严重泌水现象的性能。 保水性反映混凝土拌和物的稳定性。 点击此处结束放映 （二）和易性的测定 目前，还没有能够全面反映混凝土拌和物和易性的简单测定方法。 通常，通过实验测定流动性，以目测和经验评定黏聚度和保水度。 混凝土的流动性用稠度表示，其测定方法有坍落度试验法和维勃稠度法两种。 点击此处结束放映 1．坍落度试验法 坍落度试验法是将按规定配合比配制的混凝土拌和物按规定方法分层装填至坍落筒内，并分层用捣棒插捣密实，然后提起坍落度筒，测量筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差，即为坍落度值（以mm为单位），以T表示，如图5-5所示。 点击此处结束放映 图5-5 坍落度测定示意（单位：mm） 点击此处结束放映 等 级 坍落度/mm S1 10～40 S2 50～90 S3 100～150 S4 160～210 S5 ≥220 表5-19 混凝土拌和物的坍落度等级划分 点击此处结束放映 2．维勃稠度法   维勃稠度法适用于骨料最大粒径不大于40mm，维勃稠度在5～30s的混凝土拌和物稠度的测定。 这种方法是先按规定方法在圆柱形容器内做坍落度试验，提起坍落度筒后在拌和物试体顶面上放一透明圆盘，开启振动台；同时，启动秒表并观察拌和物下落情况。 点击此处结束放映 当透明圆盘下面全部布满水泥浆时，关闭振动台、停秒表，此时拌和物已被振实。 秒表的读数“s”即为该拌和物的维勃稠度值，以“秒”为单位，用V表示。维勃 稠度仪如图5-6所示。 点击此处结束放映 图5-6 维勃稠度仪 1—圆柱形容器；2—坍落度筒；3—漏斗； 4 —测杆；5 —透明圆盘；6 —振动台 点击此处结束放映 等 级 维勃稠度/s V0 ≥31 V1 21～30 V2 11～20 V3 6～10 V4 3～5 表5-20 混凝土按维勃稠度的分级 点击此处结束放映 （三）混凝土拌和物流动性的选择 选择混凝土拌和物的坍落度，要根据构件截面大小，钢筋疏密和振捣方法来确定。 点击此处结束放映 序号 结构种类 坍落度/mm 1 基础或地面等的垫层、无配筋的大体积混凝土（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构 10～30 2 板、梁和大型及中型截面的柱子等 30～50 3 配筋密列的结构（薄壁、斗仓、筒仓、细柱等） 50～70 4 配筋特密的结构 70～90 表5-21 混凝土浇筑时的坍落度 点击此处结束放映 （四）影响混凝土拌和物和易性的因素 影响混凝土拌和物和易性的因素较复杂，大致分为组成材料、环境条件和时间3方面，如图5-7所示。 点击此处结束放映 图5-7 混凝土拌和物和易性的影响因素 点击此处结束放映 拌和物稠度 卵石最大公称粒径/mm 碎石最大公称粒径/mm 项目 指标 10.0 20.0 31.5 40.0 16.0 20.0 31.5 40.0 坍落度/mm 10～3 019 0 170 160 150 200 185 175 165 35～5 020 0 180 170 160 210 195 185 175 55～7 021 0 190 180 170 220 205 195 185 75～9 021 5 195 185 175 230 215 205 195 注：① 本表用水量是采用中砂时的取值。采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加5～10kg；采用粗砂时，可减少5～10kg。 ② 掺用矿物掺和料和外加剂时，用水量应相应调整。 表5-22 塑性混凝土用水量 点击此处结束放映 （五）改善混凝土拌和物和易性的措施 （1）尽可能降低砂率（采用合理砂率）。 （2）改善砂、石（特别是石子）的级配。 （3）尽量采用较粗的砂、石。 点击此处结束放映 （4）当混凝土拌和物坍落度太小时，维持水灰比不变，适当增加水泥和水的用量；当拌和物坍落度太大，但黏聚性良好时，可保持砂率不变，适当增加砂、石。 点击此处结束放映 二、硬化混凝土的强度 混凝土的强度包括抗压、抗拉、抗弯、抗剪以及握裹强度等，其中以抗压强度最大，故工程上混凝土主要承受压力。 点击此处结束放映 （一）混凝土的强度及强度等级 1．立方体抗压强度 试件尺寸/mm 强度的尺寸换算系数 最大粒径/mm 100×100×100 0.95 ≤31.5 150×150×150 1.00 ≤40.0 200×200×200 1.05 ≤65.0 表5-24 混凝土试件尺寸及强度的尺寸换算系数 点击此处结束放映 2．立方体抗压强度标准值 影响混凝土强度的因素非常复杂，大量的统计分析和试验研究表明，同一等级的混凝土，在龄期、生产工艺和配合比基本一致的条件下，其强度的分布（即在等间隔的不同的强度范围内，某一强度范围的试件的数量占试件总数量的比例）呈正态分布，如图5-10所示。 点击此处结束放映 图5-10 混凝土的强度分布 点击此处结束放映 图5-11 混凝土的立方体抗压强度标准值 点击此处结束放映 3．强度等级 根据《混凝土强度检验评定标准》（GB/T 50107—2010），混凝土的强度等级按立方体抗压强度标准值划分。 普通混凝土通常划分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60共12个强度等级（C60以上的混凝土称为高强混凝土）。 点击此处结束放映 4．轴心抗压强度 混凝土的立方体抗压强度只是评定强度等级的一个标志，它不能直接作为结构设计的依据。 点击此处结束放映 为了符合实际情况，在结构设计中，混凝土受压构件的计算采用混凝土的轴心抗压强度（亦称棱柱强度）。 国家标准规定，混凝土轴心抗压强度试验采用150mm×150mm×300mm的棱柱体为标准试件。 点击此处结束放映 （二）影响混凝土强度的因素 混凝土强度主要取决于水泥石强度、骨料强度及水泥石与骨料表面的黏结强度。 点击此处结束放映 1．水泥强度 水泥的强度和水灰比是决定混凝土强度的最主要因素。 水泥是混凝土中的胶结组分，其强度的大小直接影响混凝土的强度。 点击此处结束放映 2．水胶比 水胶比是反映水与水泥质量之比的一个参数。 一般来说，水泥水化需要的水分仅占水泥质量的25%左右，即水胶比为0.25即可保证水泥完全水化，但此时水泥浆稠度过大，混凝土的工作性满足不了施工的要求。 点击此处结束放映 图5-12 混凝土的抗压强度与水胶比和 胶水比的关系 点击此处结束放映 石子品种 系数 碎 石 卵 石 0.46 0.48 0.07 0.33 表5-25 回归系数 选用表 、 点击此处结束放映 3．骨料影响 骨料的表面状况影响水泥石与骨料的黏结，从而影响混凝土的强度。 碎石表面粗糙，黏结力较大；卵石表面光滑，黏结力较小。 点击此处结束放映 4．养护条件 混凝土浇筑后必须保持足够的湿度和温度，才能保证水泥的不断水化，以使混凝土的强度不断发展。 一般情况下，混凝土的养护条件可分为标准养护和同条件养护。 点击此处结束放映 图5-13 养护湿度条件对混凝土强度的影响 1—空气养护；2—9个月后水中养护； 3—3个月后水中养护；4—标准湿度条件下养护 点击此处结束放映 图5-14 混凝土强度与保湿养护时间的关系 点击此处结束放映 5．龄期 在正常不变的养护条件下，混凝土的强度随龄期的增长而提高，一般来说，早期（7～14d）增长较快，以后逐渐变缓，28d后增长更加缓慢，但可延续几年甚至几十年，如图5-15（a）所示。 点击此处结束放映 图5-15 混凝土强度与龄期的变化关系 点击此处结束放映 6．试验条件的影响 （1）试件尺寸和形状。在标准养护条件下，采用标准试件测定混凝土的抗压强度是为了具有对比性。 点击此处结束放映 （2）表面状态。当混凝土试件表面和压板之间涂有润滑剂，则环箍效应大大减小，试件将出现垂直裂缝而破坏，如图5-16（c）所示，测得的强度值较低。 点击此处结束放映 图5-16 混凝土试件受压破坏状态 点击此处结束放映 （3）加荷速度。试验时，压混凝土试件的加荷速度对所测强度值影响较大。加荷速度越快，测得的强度值越大。 点击此处结束放映 7．外加剂和掺和料 在混凝土中掺入外加剂，可使混凝土获得早强和高强性能，混凝土中掺入早强剂，可显著提高早期强度；掺入减水剂可大幅度减少拌和用水量，在较低的水灰比下，混凝土仍能较好地成型密实，获得很高的28d强度。 点击此处结束放映 在混凝土中加入掺和料，可提高水泥石的密实度，改善水泥石与骨料的界面黏结强度，提高混凝土的长期强度。 点击此处结束放映 （三）提高混凝土强度的措施 1．采用高强度等级的水泥 2．降低水灰比 3．湿热养护 4．龄期调整 5．改进施工工艺 6．掺加外加剂 点击此处结束放映 三、混凝土的变形性能 （一）非荷载作用下的变形 1．化学收缩 在混凝土硬化过程中，由于水泥水化物的固体体积，比反应前物质的总体积小，从而引起混凝土的收缩，称为化学收缩。 点击此处结束放映 特点是不能恢复，收缩值较小，对混凝土结构没有破坏作用，但在混凝土内部可能产生微细裂缝而影响承载状态和耐久性。 点击此处结束放映 2．干湿变形 混凝土周围环境湿度的变化，会引起混凝土的干湿变形，表现为干缩湿胀。 点击此处结束放映 图5-17 混凝土的湿胀干缩变形 点击此处结束放映 混凝土的干湿变形量很小，一般无破坏作用。 但干缩变形对混凝土危害较大，干缩能使混凝土表面产生较大的拉应力而导致开裂，降低混凝土的抗渗、抗冻、抗侵蚀等耐久性能。   点击此处结束放映 3．碳化收缩 在相对湿度合适的环境下，空气中的二氧化碳能与水泥石中的氢氧化钙（或其他组分）发生反应，从而引起混凝土体积减小的收缩，称为碳化收缩。碳化收缩是完全不可逆的。 点击此处结束放映 4．温度变形 温度变形是指混凝土随着温度的变化而产生热胀冷缩变形。 点击此处结束放映 温度变形对大体积混凝土、纵长的混凝土结构、大面积混凝土工程极为不利，易使这些混凝土造成温度裂缝。 点击此处结束放映 （二）荷载作用下的变形 1．在短期荷载作用下的变形 （1）混凝土的弹塑性变形。混凝土是一种非匀质的复合材料，其内部结构含有砂石骨料、水泥石、游离水分和气泡，这就决定了混凝土本身的不均匀性。 点击此处结束放映 图5-18 混凝土在压力作用下的应力—应变曲线 点击此处结束放映 2．在长期荷载作用下的变形 混凝土在长期荷载作用下，沿着作用力 方向的变形会随时间不断增长，一般要延续 2～3年才逐渐趋于稳定。 这种在长期荷载作用下产生的变形，通常称为徐变。 混凝土的变形与荷载关系如图5-19所示。 点击此处结束放映 图5-19 混凝土的变形与荷载作用时间的关系 点击此处结束放映 四、混凝土的耐久性 （一）混凝土的耐久性能 混凝土的耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能力。 点击此处结束放映 1．混凝土的抗渗性 抗渗性是指混凝土抵抗压力介质（水、油、溶液等）渗透的性能。 混凝土的抗渗性是决定混凝土耐久性最主要的因素，抗渗能力的大小主要与其本身的密实度、内部孔隙的大小及构造有关。 点击此处结束放映 2．混凝土的抗冻性 抗冻性是指混凝土在饱和水状态下，能经受多次冻融循环而不被破坏，也不明显降低强度的性能，是评定混凝土耐久性的主要指标。 点击此处结束放映 3．混凝土的抗侵蚀性 当混凝土处于有侵蚀性介质的环境时，侵蚀性介质通过孔隙或毛细管通道侵入水泥石内部，引起混凝土的腐蚀而破坏。 腐蚀的类型通常有软水腐蚀、硫酸盐腐蚀、溶解性化学腐蚀、强碱腐蚀等。 点击此处结束放映 4．混凝土的抗碳化 混凝土的碳化作用是二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用， 生成碳酸钙和水，它是二氧化碳由表及里向混凝土内部逐渐扩散的过程，因此气体扩散规律决定了碳化的速度。 点击此处结束放映 5．混凝土的抗碱—骨料反应 水泥中的碱（Na2O、K2O）与骨料中的活性二氧化硅发生反应，生成碱—硅酸凝胶，当其吸水后产生体积膨胀（体积可增加3倍以上），从而导致混凝土产生膨胀开裂而破坏，这种反应称为碱—骨料反应。 点击此处结束放映 预防措施如下所述。 （1）控制水泥的含碱量和降低水泥用量。 （2）掺入活性混合材料，减少混凝土膨胀。 （3）选用非活性骨料。 （4）使混凝土处于干燥状态。 点击此处结束放映 （二）提高混凝土耐久性的措施 （1） 掺入高效减水剂。 （2）掺入高效活性矿物掺料。 （3）消除混凝土自身的结构破坏因素。 （4） 保证混凝土的强度。 点击此处结束放映 $$