4混凝土（课件）- 《建筑材料》同步教学（电工版·2016版）

4.混凝土 4.2 普通混凝土的组成材料 4.5 硬化混凝土的耐久性 4.3 新拌混凝土的和易性 4.6 硬化混凝土的变形性 4.4 硬化混凝土的强度 4.1 混凝土概述 4.7 混凝土质量控制与强度评定 4.8 普通混凝土的配合比设计 4.9 其它种类混凝土 混凝土：由胶凝材料和骨料加水拌合，经一定时间硬化而成的人造石材。 “混凝土”简写“砼”，意为“人工石”。 4.1 混凝土概述 按胶结材料：水泥混凝土、沥青混凝土、聚合物浸渍混凝土、水玻璃混凝土、硫磺混凝土等。 按表观密度：重混凝土、普通混凝土和轻混凝土。 按施工工艺：泵送混凝土、喷射混凝土、离心混凝土等。 按用途：防水混凝土、耐酸混凝土、装饰混凝土等。 按水泥用量：贫混凝土、富混凝土。 混凝土的分类 普通混凝土的优点 可根据不同要求配制不同性质的混凝土； 凝结前塑性好，可浇制成各种形状和尺寸； 与钢筋有牢固的粘结力； 硬化后抗压强度高，耐久性良好； 就地取材、经济。 不足 抗拉强度低； 受拉时变形能力小、容易开裂； 自重大； 一旦破坏修复困难； 施工质量波动大。 4.混凝土 4.2 普通混凝土的组成材料 4.5 硬化混凝土的耐久性 4.3 新拌混凝土的和易性 4.6 硬化混凝土的变形性 4.4 硬化混凝土的强度 4.1 混凝土概述 4.7 混凝土质量控制与强度评定 4.8 普通混凝土的配合比设计 4.9 其它种类混凝土 4.2 普通混凝土的组成材料 水泥 骨料 外加剂 水 掺合料 混凝土的组成材料：水泥，砂，石、水、外加剂、掺合料。 水泥浆：赋予混凝土流动性（润湿）、粘结、填充。 砂石：骨架作用（阻止水泥石的干缩，减少水化热）、经济。称为骨料或集料。 外加剂：改善混凝土的性能，量微作用大。 掺合料：改善混凝土的性能。 一、水泥 水泥品种选择 。由混凝土工程特点和所处环境条件而定。 水泥强度等级选择。由混凝土强度等级确定。 技术要求。满足相应水泥的标准。 二、骨料 细骨料：公称粒径小于5mm的岩石颗粒。包括天然砂（河砂、海砂、山砂）、人工砂和混合砂。 粗骨料：公称粒径大于5mm的岩石颗粒。包括卵石（河卵石、海卵石、山卵石）和碎石。 产品标准：《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ 52-2006）、《建筑用砂》（GB/T 14684-2001）。 河砂的生产 1.砂、石的质量要求 砂的颗粒级配及粗细程度 颗粒级配：大小颗粒的搭配情况。 颗粒级配良好，砂粒间空隙小，可节约水泥、提高强度。 级配不好 级配良好 粗细程度：大小砂粒混合后的总体粗细情况。 分粗砂、中砂、细砂和特细砂。 相同质量条件，细砂总表面积大，需要水泥浆较多。 拌制混凝土，要同时考虑砂的颗粒级配及粗细程度。 常用筛分析的方法进行测定。 细度模数表示粗细，级配区表示颗粒级配。 筛分析法：用一套标准筛，将500g干砂过筛，计算分计筛余百分率a1、a2、a3、a4、a5、a6和累计筛余百分率A1、A2、A3、A4、A5和A6。 累计筛余与分计筛余的关系 筛孔尺寸（mm） 分计筛余（%） 累计筛余（%） 5 2.5 1.25 0.63 0.315 0.16 a1 a2 a3 a4 a5 a6 A1= a1 A2= a1+a2 A3= a1+a2+a3 A4= a1+a2+a3+a4 A5= a1+a2+a3+a4+a5 A6= a1+a2+a3+a4+a5+a6 粗砂:μf=3.7～3.1； 中砂:μf=3.0～2.3； 细砂:μf=2.2～1.6； 特细砂：μf=1.5～0.7。 细度模数 砂的颗粒级配区（累计筛余，按质量计，％） 筛孔公称直径 级配区 Ⅰ区 Ⅱ区 Ⅲ区 5.00mm 10～0 10～0 10～0 2.50mm 35～5 25～0 15～0 1.25mm 65～35 50～10 25～0 630μm 85～71 70～41 40～16 315 μm 95～80 92～70 85～55 160 μm 100～90 100～90 100～90 优先采用Ⅱ区砂； 采用Ⅰ区砂，应提高砂率；采用Ⅲ区砂，宜降低砂率； 颗粒级配不符合上述要求，应采用人工级配等措施。 按0.63mm筛孔的累计筛余量分为三个级配区； 石子的最大粒径 粗骨料中公称粒级的上限; 最大粒径尽量选用得大些; 要考虑结构形式、配筋疏密、运输条件和施工条件。 根据《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204－2002：混凝土粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，同时不能大于钢筋间最小净距的3/4；对于混凝土实心板，可允许采用最大粒径达1/2板厚的骨料，但最大粒径不得超过50mm。 石子的颗粒级配 采用筛分法测定。 碎石或卵石的颗粒级配(累计筛余,按质量计，%） 级配 公称粒级（mm） 筛孔公称直径（mm） 2.50 5.00 10.0 16.0 20.0 25.0 31.5 40.0 50.0 63.0 80.0 100 连续粒级 5~10 95~100 80~100 0~15 0 - - - - - - - - 5~16 95~100 85~100 30~60 0~10 0 - - - - - - - 5~20 95~100 90~100 40~80 - 0~10 0 - - - - - - 5~25 95~100 90~100 - 30~70 - 0~5 0 - - - - - 5~31.5 95~100 90~100 70~90 - 15~45 - 0~5 0 - - - - 5~40 - 95~100 70~90 - 30~65 - - 0~5 0 - - - 单粒级 10~20 - 95~100 85~100 - 0~15 0 - - - - - - 16~31.5 - 95~100 - 85~100 - - 0~10 0 - - - - 20~40 - - 95~100 - 80~100 - - 0~10 0 - - - 34.5~63 - - - 95~100 － - 75~100 45~75 - 0~10 0 - 40~80 - - - - 95~100 - - 70~100 - 30~60 0~10 0 砂的质量要求 石的质量要求 颗粒级配与粗细程度 颗粒级配 含泥量（天然砂） 含泥量 泥块含量 泥块含量 石粉含量（人工砂或混合砂） 针、片状颗粒含量 坚固性 坚固性 总压碎值指标（人工砂） 强度：抗压强度（碎石）、压碎值指标（碎石、卵石） 有害杂质：云母、轻物质、有机物、硫化物、硫酸盐等 硫化物和硫酸盐（碎石、卵石）、有机物（卵石） 碱活性（长期处于潮湿环境中的重要混凝土结构） 碱活性（长期处于潮湿环境中的重要混凝土结构） 贝壳（海砂） 氯离子 砂、石的质量要求 三、混凝土用水 产品标准：《混凝土用水标准》（JGJ63-2006）。 混凝土拌合用水水质要求 项目 预应力混凝土 钢筋混凝土 素混凝土 PH值 ≥5.0 ≥4.5 ≥4.5 不溶物（mg/L） ≤2000 ≤2000 ≤5000 可溶物（mg/L） ≤2000 ≤5000 ≤10000 Cl－（mg/L） ≤500 ≤1000 ≤3500 SO42－（mg/L） ≤600 ≤2000 ≤2700 碱含量(rag/L） ≤1500 ≤1500 ≤1500 1.混凝土拌合用水 放射性（非饮用水）。 与饮用水样进行水泥凝结时间对比试验。 与饮用水样进行水泥胶砂强度对比试验。 不应有明显的油脂、泡沫、颜色和异味。 设备洗刷水。 慎用海水。 可不检验不溶物、可溶物、水泥凝结时间和水泥胶砂强度。 2.混凝土拌合用水 四、外加剂 显著改善混凝土性能，掺量一般不大于水泥质量的5％。 混凝土的第五种必不可少的组分。 按其主要功能分为四类： 改善流变性能：减水剂、引气剂、泵送剂等。 调节凝结时间、硬化性能：缓凝剂、早强剂和速凝剂等。 改善耐久性：防水剂、阻锈剂和防冻剂等。 改善其他性能：加气剂、膨胀剂、着色剂等。 按化学成分可分：无机化合物、有机化合物、有机和无机的复合物。 1.减水剂 混凝土坍落度基本相同，可减少拌合用水的量。 一般为表面活性剂。 表面活性剂可显著改变（通常为降低）液体表面能力或两相界面能力的物质。由亲水基团和憎水基团两个部分组成。 减水剂的作用机理 絮凝结构因水泥颗粒间斥力解体，释放包裹的游离水； 水泥颗粒因水膜增厚而增强滑动能力。 减水剂的作用效果 水、水灰比不变，流动性增大； 流动性、水泥不变，用水量减少，水灰比降低，强度提高； 流动性、强度不变，用水量减少，水灰比降低，节约水泥； 减水剂的掺入方法 先掺法：减水剂与水泥混合后再与骨料和水一起搅拌。 同掺法：减水剂溶于水后再加入拌合物中一起搅拌。 后掺法：混凝土运送到浇筑地点后，加入减水剂再次搅拌。 滞水法：在搅拌过程中减水剂滞后1～3min加入。 常用减水剂 木质素系、糖蜜系、萘系、树脂系、氨基磺酸盐、聚羧酸。 2.引气剂 搅拌混凝土时，能引入大量均匀、稳定而封闭的微小气泡； 作用：改善和易性、抗冻性、抗渗性、保水性和粘聚性，降低强度； 主要产品：松香热聚物、松脂皂和烷基磺酸盐等； 不适宜用于蒸养混凝土及预应力混凝土。 3.早强剂 能加速混凝土早期强度发展； 作用：改善和易性、抗冻性、抗渗性、保水性和粘聚性，降低强度； 主要产品：氯盐类、硫酸盐类和有机胺类和复合等； Cl-会腐蚀钢筋，K+、Na+可能引起碱-骨料反应。 4.缓凝剂 能延缓凝结时间而不影响后期强度； 作用：保坍、防冷缝、大体积混凝土施工； 主要产品：木钙、糖蜜等； 其它外加剂 速凝剂；防冻剂；膨胀剂；泵送剂等。 外加剂的相关标准 《混凝土外加剂》GB 8076-1997; 《公路工程混凝土外加剂》JT/T 523-2004; 《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003 ； 《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002 。 外加剂的合成、复配及复合型外加剂。 五、掺合料 拌制混凝土时掺入的矿物粉状材料； 常用的有粉煤灰、硅粉、磨细矿渣粉、烧粘土、天然火山灰质材料（如凝灰岩、沸石岩粉）、磨细自然煤矸石和石灰石等； 混凝土“第六组分”。 产品标准：《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596-2005、《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》 GB/T 18046-2000 等。 掺合料对混凝土的作用 火山灰效应（活性效应）； 形态效应。如：玻璃微珠的“滚珠轴承”作用； 填充效应。密实与减水； 超细粉的作用更加明显 掺合料对混凝土的作用效果 增塑。坍落度经时损失少； 增强。特别是长期强度； 提高耐久性； 保护环境。 粉煤灰库 4.混凝土 4.2 普通混凝土的组成材料 4.5 硬化混凝土的耐久性 4.3 新拌混凝土的和易性 4.6 硬化混凝土的变形性 4.4 硬化混凝土的强度 4.1 混凝土概述 4.7 混凝土质量控制与强度评定 4.8 普通混凝土的配合比设计 4.9 其它种类混凝土 4.3 新拌混凝土的和易性 和易性的概念 和易性的测定方法 影响和易性的主要因素 流动性的选择 一、和易性的概念 混凝土拌合物易于施工操作，能够质量均匀、成型密实。 包括三个方面：流动性、粘聚性（不分层和离析）、保水性（不严重泌水）。 二、和易性的测定方法（稠度试验） 1.坍落度法 以坍落度确定流动性，以直观经验评定粘聚性和保水性。 试验方法：《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T 50080-2002）。 适用范围：骨料最大粒径≤40mm，坍落度值≥10mm。 坍落度愈大，流动性愈大。 2.坍落扩展度 坍落度大于220mm时测； 坍落度扩展值：最大直径和最小直径（两者之差小于50mm）的算术平均值。 根据《混凝土质量控制标准》（GB 50164-92），混凝土拌合物按坍落度不同可以分为4级。 ≥160 大流动性混凝土 T4 100～150 流动性混凝土 T3 50～90 塑性混凝土 T2 10～40 低塑性混凝土 T1 坍落度（mm） 名称 级别 3.维勃稠度法 适用干硬性混凝土（坍落度值小于10mm）。 试验方法：《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T 50080-2002）。 根据《混凝土质量控制标准》（GB 50164-92）， 混凝土拌合物按其维勃稠度大小，可分为4级。 级别 名称 维勃稠度（s） V1 超干硬性混凝土 ≥31 V2 特干硬性混凝土 30～21 V3 干硬性混凝土 20～11 V4 半干硬性混凝土 10～5 1.根据建筑施工手册，混凝土灌筑时的坍落度可参考下表。 项次 结构种类 坍落度（mm） 1 基础或地面等的垫层 无配筋的大体积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构 10～30 2 梁、板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 三、流动性（坍落度）的选择 2.不同施工工艺与拌合物的工作度。 施工工艺 坍落度(mm) 碾压混凝土 0 滑模摊铺混凝土 30～50 泵送混凝土 100～200 自密实混凝土 >240 碾压混凝土 流动性合适 流动性过大 滑模摊铺混凝土 基层 路面 正常摊铺后的路面 发生塌边后的路面 美国加州引水渠 商品混凝土 泵送混凝土 自密实混凝土 1.水泥浆的数量和水灰比的影响 水泥浆愈多，水灰比不变，流动性增加； 水灰比增大，水泥、骨料用量不变，流动性增加； 决定因素：用水量。 固定用水量定则：采用一定骨料，若单位用水量一定，单位水泥用量增减不超过50～100kg，坍落度大体上保持不变。 四、影响和易性的主要因素 ———《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000） 干硬性混凝土的用水量（㎏/m3） 塑性混凝土的用水量（㎏/m3） 2.砂率 砂率↑，粗骨料间摩擦↓，流动性↑； 砂率↑，骨料总表面积↑，湿润骨料的水分↑，流动性↓； 应该选取合理砂率，获得最佳和易性。 合理砂率应由试验和经验确定，也可参考下表。 混凝土的砂率（中砂%） 水灰比 （W/C） 卵石最大粒径（㎜） 碎石最大粒径（㎜） 10 20 40 16 20 40 0.40 26～32 25～31 24～30 30～35 29～34 27～32 0.50 30～35 29～34 28～33 33～38 32～37 30～35 0.60 33～38 32～37 31～36 36～41 35～40 33～38 0.70 36～40 35～40 34～39 39～44 38～43 36～41 ———《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000） 3.组成材料 水泥 骨料 外加剂 。表面活性+引气。 掺合料。形态效应+填充置换 。 坍落度经时损失 4. 温度与时间。 4.混凝土 4.2 普通混凝土的组成材料 4.5 硬化混凝土的耐久性 4.3 新拌混凝土的和易性 4.6 硬化混凝土的变形性 4.4 硬化混凝土的强度 4.1 混凝土概述 4.7 混凝土质量控制与强度评定 4.8 普通混凝土的配合比设计 4.9 其它种类混凝土 4.4 硬化混凝土的强度 混凝土的抗压强度与强度等级 混凝土的其它强度 影响混凝土抗压强度的主要因素 一、混凝土的抗压强度与强度等级 1.混凝土立方抗压强度 标准方法制作。 试块标准尺寸。150mm×150mm×150mm。非标准尺寸要乘以换算系数。边长100mm：0.95；边长200mm：1.05。 标准养护条件：温度20±2℃。相对湿度95%。 养护28d：是从搅拌加水开始计时。 试验方法：《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002） 采用标准试验方法是为了使试验具有可比性。 2.混凝土的强度等级 根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）混凝土划分为下列14个强度等级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。 混凝土强度等级按立方体抗压强度标准值确定。 立方体抗压强度标准值指是具有95%保证率的抗压强度，用fcu,k或fck表示。 标准值不是平均值。 轴心抗压强度fcp，又称棱柱体抗压强度； 抗拉强度。有抗压强度的1/10～1/20； 劈裂抗拉强度（fts）； 混凝土的抗折（弯曲抗拉）强度(fcf) ； 冲击强度； 粘接强度； 疲劳强度。 二、混凝土的其它强度 P P d fs 受拉 弯曲抗拉 劈裂抗拉 直接拉力强度＜劈裂抗拉强度＜弯曲抗拉强度（抗折强度） 三、影响混凝土抗压强度的主要因素 1.水泥强度等级与水灰比 水泥强度等级越高，水灰比越小，混凝土强度也高。 鲍罗米公式： 碎石：αa=0.46;αb=0.07； 卵石：αa=0.48;αb=0.33。 水泥水化一般只需要水泥质量23%的水，实际上为了拌和需要，要用水泥质量40～70%的水。 2.骨料的影响 品质好； 级配好； 颗粒强度； 最大粒径； 表面构造。碎石、卵石。 抛石混凝土 骨料最大粒径与抗压强度之间的关系 混凝土类型 Dmax（mm） 大坝混凝土 150 普通混凝土 40 高强混凝土 25 （碎石） 15（卵石） 活性粉末混凝土 0.6 骨料最大粒径 ( Dmax ) 3.龄期的影响 4.养护湿度及温度的影响 湿度对混凝土强度的影响 温度对混凝土强度的影响 混凝土养护 维持硬化混凝土周围环境一定的温度和湿度； 早期精心护理，对今后“茁壮成长”非常重要； 《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204-2002）规定的养护措施： 浇筑完12h内覆盖并保湿养护； 浇水养护时间：通常不得小于7d；若掺外加剂或有抗渗要求，不得少于14d 。 浇水次数能够保证混凝土湿润； 覆盖严密，保持塑料布内有凝结水。 强度达到1.2N/mm2前，不得在其上踩踏或安装模板或支架。 5.外加剂与掺合料。 由于混凝土技术的发展，在20多年里水灰比（水胶比）从>0.5降低到0.15～0.30； 混凝土抗压强度从30MPa左右提高到200～800MPa。 6.试验条件 尺寸(环箍效应＋缺陷出现的几率)； 加荷速度； 试件形状。圆柱体（美、法、日）、立方体（英、德、中）； 表面处理； 试验机的刚度。 压力机压板对试块的约束作用 试块破坏后残存的凌锥体 环箍效应 压板表面约束 试验破坏后残存的棱锥体 不受压板约束时试件破坏情况 涂油 摩擦力 加载速度 4.混凝土 4.2 普通混凝土的组成材料 4.5 硬化混凝土的耐久性 4.3 新拌混凝土的和易性 4.6 硬化混凝土的变形性 4.4 硬化混凝土的强度 4.1 混凝土概述 4.7 混凝土质量控制与强度评定 4.8 普通混凝土的配合比设计 4.9 其它种类混凝土 4.5 硬化混凝土的耐久性 抗渗性 抗冻性 碳化 抗侵蚀性 提高混凝土耐久性的措施 碱骨料反应 混凝土的耐久性是要求混凝土具有良好的长期环境适应性。 近年来，混凝土结构的耐久性及耐久性设计受到普遍关注。 材料破坏所引起的结构维修与更换费用在整个施工预算中占有很大的比重，全世界每年因混凝土耐久性问题造成的社会经济损失十分巨大，修复和重建费用上千亿美元。 材料的耐久性与可持续发展存在密切联系。 我国基本建设正处于高速发展时期，如何确保重大混凝土工程的耐久性延长其使用寿命，既是重大科学技术问题，又是重大社会问题。 混凝土结构的使用寿命：一般为50年，多数专家认为可达150～2000年。 国际高耐久混凝土工程 英国北海采油平台和日本明石跨海大桥—100年； 加拿大联盟大桥—120年； 沙特阿拉伯―巴林高速公路的跨海大桥—150年； 荷兰东谢尔德海闸—250年； 中国三峡工程——500年。 美国纽约州使用了20年的高速公路桥梁 北京西直门立交桥承台破坏情况 采用含盐砂的混凝土路面因膨胀而在预留的胀缝处被挤碎 甘肃酒泉盐渍土地基上修建的公路 离岸式码头钢筋混凝土柱腐蚀破坏普遍严重 超盐浸土地区埋设的混凝土试件 混凝土结构房屋腐蚀严重 一、混凝土的抗渗性 混凝土抵抗压力液体渗透作用的能力。 对混凝土耐久性十分重要，因为环境中的各种侵蚀性介质只有通过渗透才能进入混凝土内部产生破坏作用。 以抗渗标号表示。 即以龄期28d的标准试件所能承受的最大水压力（MPa）来计算。 如S4、S8、...等，表示混凝土能抵抗0.4MPa、0.8MPa、...等的水压力而不渗水。 混凝土抗渗试验仪 提高混凝土抗渗性的关键：提高密实性，改善孔隙结构。 如何提高混凝土的密实性 减低水灰比； 采用减水剂、引气剂； 使用掺合料，特别是超细粉； 选用致密、干净、级配良好的骨料； 加强养护； 精心施工。 二、混凝土的抗冻性 混凝土含水时抵抗冻融循环作用而不破坏的能力； 原因：水结冰体积膨胀，膨胀力超过抗拉强度，产生细微裂缝，反复冻融，裂缝扩展，强度降低，最终破坏； 以抗冻标号表示。即龄期28d的标准试件吸水饱和后于-15℃－20℃反复冻融循环，抗压强度下降不超过25%，且重量损失不超过5%时所能承受的最大冻融循环次数。 一般划分以下九个抗冻等级：D10、D15、D25、D50、D100、D150、D200、D250和D300； 慢冻法、快冻法。 提高抗冻性的关键：提高密实度； 掺加引气剂对提高混凝土的抗冻性非常有效。 三、混凝土的抗侵蚀性 抵抗淡水、硫酸盐、酸、碱等对水泥石的侵蚀。 海水中的氯离子还会对钢筋起锈蚀作用，破坏混凝土。 提高混凝土的侵蚀性主要在于选用合适的水泥品种，提高混凝土的密实性。 四、混凝土的碳化 环境中的CO2和混凝土内水泥石中的Ca(OH)2反应，生成碳酸钙和水，从而使混凝土的碱度降低（也称中性化）的现象。 导致钢筋失去碱性保护而锈蚀； 碳化收缩会造成微细裂缝； 碳化时生成的碳酸钙可使混凝土更密实。 影响混凝土碳化的因素：密实度；环境湿度（相对湿度50～70%时，碳化速度最快）。 五、碱-骨料反应 骨料中活性SiO2与水泥中碱性氧化物（Na2O和K2O）在有水的条件下发生反应，形成碱—硅酸凝胶。这种凝胶体吸水是无限膨胀的，可使混凝土胀裂。 碱-骨料反应发生的条件：碱＆活性骨料＆水，缺一不可。 预防措施：低碱水泥、非活性骨料、干燥。 抑制措施：掺合料、化学外加剂、引气剂、纤维。 重在预防。 碱－硅酸凝胶 碱骨料反应引起的裂缝 六、提高混凝土耐久性的措施 耐久性设计； 水泥+提高密实+精心施工 。 实验标准 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》（GBJ 82-85） 4.混凝土 4.2 普通混凝土的组成材料 4.5 硬化混凝土的耐久性 4.3 新拌混凝土的和易性 4.6 硬化混凝土的变形性 4.4 硬化混凝土的强度 4.1 混凝土概述 4.7 混凝土质量控制与强度评定 4.8 普通混凝土的配合比设计 4.9 其它种类混凝土 4.6 硬化混凝土的变形性 化学减缩 温度变形 荷载作用下的变形 干缩湿胀 其它变形 一、化学减缩 水泥水化反应产生的固有收缩。 原因：水化物的固体体积小于反应物（水和水泥）的总体积。 收缩率很小（50～100×10-6），结构设计中，不把它从较大的干燥收缩中区分出来处理，而是在干燥收缩中一并计算。 不能恢复。 二、温度变形 混凝土的温度膨胀系数约为1×10-5； 热胀冷缩，冷缩更可怕； 内外温差。 大体积混凝土消除温度应力的措施 低热水泥，减少水泥用量； 掺合料； 尽量减少用水量，提高混凝土的强度； 选用热膨胀系数低的骨料，减小热变形； 预冷原材料、加冰； 分层分块浇筑； 埋设冷却水管； 表面绝热； 浇筑时投入适量毛石； 测温装置，加强观测。 大体积墩台（用大掺量粉煤灰混凝土浇筑） 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 三、干缩湿胀 干燥收缩不能完全恢复； 矿渣水泥的收缩大，高等级水泥收缩大，水泥用量多、水灰比高收缩大。 砂石形成骨架，可抵抗收缩。 工程设计中，采用的线收缩为（15～20）×10-5mm/mm。 塑性收缩（塑性裂缝） 膨胀 干缩 龄期 水中养护 空气中养护 四、荷载作用下的变形 1.短期荷载作用下的变形—混凝土的弹塑性变形。 混凝土的变形模量 初始切线模量。 切线模量。 割线模量。原点与0.4fcp的点连线的斜率。 混凝土强度等级为C15～C80时，混凝土弹性模量约为（2.20～3.80）×104MPa。 2.长期荷载作用下的变形——徐变 瞬时变形 徐变变形 徐变恢复 残余变形 持荷时间 弹性恢复 形变 徐变的作用 削弱由温度、干缩等引起的约束变形，防止裂缝的产生。 徐变的危害 预应力混凝土构件产生应力松弛。 西太平洋Caroline群岛上的一座桥梁（主跨为241m）由于徐变使跨中向下挠曲，加铺的桥面板进一步加剧徐变，使该桥在建成不到20年后坍塌 （1996年）。 碳化收缩 自（干燥）干缩 五、其它变形 4.混凝土 4.2 普通混凝土的组成材料 4.5 硬化混凝土的耐久性 4.3 新拌混凝土的和易性 4.6 硬化混凝土的变形性 4.4 硬化混凝土的强度 4.1 混凝土概述 4.7 混凝土质量控制与强度评定 4.8 普通混凝土的配合比设计 4.9 其它种类混凝土 4.7 混凝土质量控制与强度评定 ——《混凝土质量控制标准》（GB 50164-92） 混凝土的质量控制 混凝土强度质量的评定 一、混凝土的质量控制 初步控制。人员、设备、材料、配合比； 生产控制。计量、搅拌、运输、浇筑、振捣、养护； 合格控制。质量验收。 二、混凝土强度质量的评定 混凝土的质量是波动的。 可以用数理统计的方法来检验混凝土的强度。 混凝土强度是随机变化的，可以看作一个随机变量； 混凝土强度一般均接近正态分布曲线。 强度平均值： 反映总体水平 或 标准差（均方差）： 反映离散情况 变异系数： 1.几个概念 强度保证率 混凝土强度总体中大于设计的强度等级值的概率。 混凝土强度保证率 概率度t与保证率P（t）的对应关系。 不同t值的P（t）值（%） 0.945 0.919 0.90 0.885 0.841 0.80 0.692 0.50 P(t) 1.60 1.40 1.28 1.20 1.00 0.842 0.50 0.00 t 0.999 0.998 0.995 0.990 0.980 0.977 0.964 0.950 P(t) 3.00 2.88 2.58 2.33 2.06 2.00 1.80 1.645 t 混凝土的配制强度 2.根据《混凝土强度检验评定标准》GBJ 107-87进行合格评定 （1）统计方法评定 生产条件及强度稳定，由连续的3组试件组成一个验收批。 （混凝土强度等级不高于C20） （混凝土强度等级高于C20） 生产条件及强度不稳定，或没有足够数据确定标准差时，由不小于10组的试件组成一个验收批。 合格判定系数λ1，λ2 0.85 0.90 λ2 1.60 1.65 1.70 λ1 ≥25 15～24 10～14 试件组数 若 取 （2）非统计方法评定。 3.一个统计周期内强度均值符合下式要求： 4.一个统计周期内，混凝土生产管理水平达到下表优良或一般的水平： 混凝土生产管理水平 4.混凝土 4.2 普通混凝土的组成材料 4.5 硬化混凝土的耐久性 4.3 新拌混凝土的和易性 4.6 硬化混凝土的变形性 4.4 硬化混凝土的强度 4.1 混凝土概述 4.7 混凝土质量控制与强度评定 4.8 普通混凝土的配合比设计 4.9 其它种类混凝土 4.8 普通混凝土的配合比设计 ——《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55-2000；J 64-2000 确定计算配合比 确定基准配合比 确定施工配合比 确定实验室配合比 混凝土配合比设计实例 基本要求 和易性（工作性）； 强度； 耐久性； 经济。 混凝土配合比有两种表示方法 1m3混凝土：水泥300kg、水180kg、砂720kg、石子1200kg； 比例形式：水泥：砂：石＝1：2.4：4，水灰比＝0.6 。 设计参数 单位用水量； 水灰比； 砂率； 1.计算配置强度fcu,0 一、确定计算配合比 σ由统计资料确定，试件组数不应少于25组； 对于C20和C25，计算σ＜2.5Mpa时，取σ= 2.5 Mpa；对C30及以上，计算σ＜3.0Mpa时，取σ=3.0 Mpa； 无统计资料时，σ按下表取用。 6.0 5.0 4.0 标准差σ/MPa 高于C35 C20~C35 低于C20 混凝土等级 下列情况应提高配置强度：（1）现场条件与实验室条件有显著差异； （2）C30及以上混凝土，采用非统计方法评定； 2.求水灰比（混凝土强度等级小于C60） fce：水泥28d抗压强度实测值，也可根据3d强度或快测强度推定，还可由 确定。γc（富余系数），fce,g(水泥强度等级)。 回归系数αa、αb应通过试验确定。若无试验实验统计资料，取碎石αa =0.46,αb =0.07；卵石αa =0.48, αb =0.33。 计算出来的水灰比不应该大于JGJ 55-2000表4.0.4中规定的最大水灰比。 3.选取用水量。 干硬性混凝土的用水量（㎏/m3） 塑性混凝土的用水量（㎏/m3） 按JGJ55-2000第4.0.1条。 4.计算水泥用量 应满足JGJ 55-2000表4.0.4中的最小水泥用量要求。 5.选取砂率。 混凝土的砂率（中砂%） 水灰比 （W/C） 卵石最大粒径（㎜） 碎石最大粒径（㎜） 10 20 40 16 20 40 0.40 26～32 25～31 24～30 30～35 29～34 27～32 0.50 30～35 29～34 28～33 33～38 32～37 30～35 0.60 33～38 32～37 31～36 36～41 35～40 33～38 0.70 36～40 35～40 34～39 39～44 38～43 36～41 按JGJ55-2000第4.0.2条。 6.计算粗骨料和细骨料用量 （1）重量法： （2）体积法： 二、 确定基准配合比（和易性满足要求） 按计算配合比试拌混凝土，检查和易性能。 若流动性太大，保持砂率不变，适当增加砂、石； 若流动性太小，保持水灰比不变，适当增加水和水泥； 若粘聚性和保水性不良，可适当增加砂率； 试拌调整后，和易性满足要求的配合比即为基准配合比。 三、确定实验室配合比（强度满足要求） 采用三个配合比进行混凝土的强度试验，一个配合比为基准配合比，另外两个配合比的水灰比较基准配合比分别增加和减少0.05；用水量应与基准配合比相同，砂率可分别增加和减少1%。 若坍落度与要求值的偏差过大，可增减用水量。 每种配合比制作至少一组（三块）试件，标准养护到28d试压。 需要时可同时制作几组试件，供快速检验或较早龄期试压，以便提前定出混凝土配合比供施工使用。 根据试验得出的混凝土强度与其相对应的灰水比（C/W）关系，用作图法或计算法求出与混凝土相对应的灰水比。 用水量(mw)在基准配合比的基础上，根据制作强度试件时的流动性进行调整确定； 水泥用量(mc)应以用水量乘以选定出来的灰水比计算确定； 粗骨料和细骨料用量（mg和ms）应在基准配合比的粗骨料和细骨料用量的基础上，按选定的灰水比进行调整。 实验室配合比的校正及最后确定 根据调整的材料用量计算混凝土的表观密度 计算配合比校正系数 ρc,c——混凝土表观密度的计算值（kg/m3） ρc,c——混凝土表观密度的实测值（kg/m3） 若混凝土表观密度实测值与计算值之差绝对值超过计算值的2%时，将每项材料的用量乘以σ，作为确定的设计配合比。 四、确定混凝土的施工配合比 若粗骨料的含水率为a%，细骨料的含水率为b%。则 五、混凝土的配合比设计实例 例题1（20分） 某实验室试配混凝土15L，经试拌调整达到设计要求后，各材料用量为：42.5级硅酸盐水泥4.50kg，水2.70kg，砂9.90kg，碎石18.90kg，并测得混凝土拌合物表观密度为2 380 kg/m3： （1）试计算每立方米混凝土各项材料的用量。 （2）当施工现场实测砂的含水率为3.5%，石子的含水率为1%时，试求施工配合比 解：（1）根据已知条件可得混凝土的配合比为： 水泥：砂：石：水=1:2.2:4.2:0.6-------------------------------------（2分） 设1m3水泥的用量为x，则有----------------------------------------（1分） x+0.6x+2.2x+4.2x=2380-----------------------------------------（2分） 解得x =297.5kg，------------------------------------------------------（2分） 则构成1立方米混凝土各项材料如下： 水泥297.5kg，砂子654.5kg，石子1249.5kg，水178.5kg----（3分） （2）由于砂子含水3.5%，石子含水1%，则所需湿砂和湿石子如下： =（1+0.035）×654.5=677.41kg-------------------（2分） =（1+0.01）×1249.5=1262kg----------------------（2分） 用水量为W’=W-（0.035×654.5+0.01×1249.5）=143.1kg----------（2分） 则混凝土施工配合比为 水泥：砂：石：水=1:2.28:4.24:0.48----------------------------（4分） 例题2：某建筑公司拟建一栋面积5 000m2的六层住宅楼，估计施工中要用55 m2现浇混凝土，已知混凝土配合比为1:1.74:3.56，mw/mc=0.56，现场供应的原材料情况如下：水泥：42.5级普通硅酸盐水泥， =3.10 g/cm3;中砂： =2.60 g/cm3，级配合格； 碎石：粒径5~40mm， =2.70g/cm3，级配合格。 试求：（1）1m3混凝土中各材料用量。 （2）如果在上述混凝土中掺入水泥质量0.5%的减水剂（密度为2.20 g/cm3），并减水10%，减水泥5%，拌合物含气量达4%，砂率可保持不变，试计算1m3混凝土的各种材料用量；（3）本工程混凝土可节省水泥约多少吨？ 解：（1）根据已知条件可得混凝土的配合比为： 水泥：砂：石：水=1:1.74:3.56:0.56--------------------（2分） 设1m3水泥的用量为x，则有---------------------------（1分） 则构成1立方米混凝土各项材料如下： 水泥345kg，砂600kg，石1228kg，水193kg---（3分） （2）由于添加了减水剂，则由体积法和砂率不变得如下： 则1m3混凝土各材料如下： 水泥327.8kg，砂594.96kg，石1217.69kg，水173.7kg，减水剂16.39kg --------------（5分） （3）节约水泥为345*5%*55=0.948吨 ------------（1分） 4.混凝土 4.2 普通混凝土的组成材料 4.5 硬化混凝土的耐久性 4.3 新拌混凝土的和易性 4.6 硬化混凝土的变形性 4.4 硬化混凝土的强度 4.1 混凝土概述 4.7 混凝土质量控制与强度评定 4.8 普通混凝土的配合比设计 4.9 其它种类混凝土 4.9 其它种类混凝土 轻混凝土； 纤维混凝土； 聚合物混凝土； 高强混凝土（HSC）； 防水混凝土； 高性能混凝土（HPC）； 道路混凝土； 喷射混凝土； 预拌混凝土； 泵送混凝土； 钢管混凝土； 水下（抗分散）混凝土； 大体积混凝土； 耐热混凝土； 耐酸混凝土； 装饰混凝土； 活性粉末混凝土（RPC）； 自密实混凝土（SCC）； 高强混凝土的应用 法国Joigny桥（R28d=78MPa） 喷射混凝土（Shotcrete） 喷射混凝土 泵送混凝土 活性粉末混凝土 活性粉末混凝土的应用比较 自密实混凝土 自密实混凝土施工 自密实混凝土 自密实混凝土 本章结束 $$