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1、混凝土试验基本常识,主讲人：王海彦 石家庄铁路职业技术学院,混凝土试验基本常识,第一讲 普通混凝土组成材料 第二讲 混凝土的主要技术标准 第三讲 普通混凝土配合比设计 第四讲 高性能混凝土与高强混凝土,混凝土组成： 水泥 细骨料（砂） 粗骨料（卵石或碎石） 水（拌合） 外加剂 经硬化而成的一种人造石材（砼）。,1.1 细骨料砂子 1.2 粗骨料石子 1.3 混凝土用水,第一讲 普通混凝土组成材料,混凝土各组分的作用 砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收缩；水泥和水形成水泥浆，包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。 水泥浆体在硬化前起润滑作用，是混凝土拌合物具有良好的工作性能，硬化后将骨料
2、胶结在一起，形成坚固的整体。其结构如图1。,第二讲 混凝土的主要技术标准,式中：fcui第i组混凝土试件的立方体抗压强度值（N/mm2）；,fcu统计周期内N组混凝土试件立方体抗压强度的平均值；,式中：mfcu同一验收批混凝土立方体抗压强度的平均值（N/m）； fcu，k混凝土立方体抗压强度标准值（N/m）； o验收批混凝土立方体抗压强度的标准差（N/m）； fcu，min同一验收批混凝土立方体抗压强度的最小值（N/m）； fcu，i第i组三个试件强度中最大值与最小值之差（N/m）。,徐变可消除钢筋混凝土内的应力集中，使应力较均匀的重新分布，对大体积混凝土能消除一部分由于温度变形所产生的破坏应
3、力。但在预应力混凝土结构中，徐变将使混凝土的预加应力受到损失。,混凝土的抗冻性可用快冻法进行测试，冻融循环到达以下3 种情况之一时即可停止试验： 1） 达到规定的冻融循环次数； 2） 试件的相对动弹性模量下降到60以下； 3） 试件的质量损失率达5。 试验结果计算及确定应符合下列要求： （1）相对动弹性模量应按下式计算： P = fn / f0 100 式中： P经N 次冻融循环后混凝土试件的相对动弹性模量（）； fn经N 次冻融循环后混凝土试件的横向基频（Hz）； f0冻融循环试验前混凝土试件横向基频初始值（Hz）。,（2）质量损失率应按下式计算： Wn = (W0 Wn ) /W0 100
4、 式中： W经N 次冻融循环后试件的质量损失率（%），精确至0.1； W0冻融循环试验前混凝土试件的质量（g）； Wn经N次冻融循环后混凝土试件的质量（g）。 以三个试件试验结果的平均值作为测定值。当三个试验结果中出现负值，取负值为0 值，仍取试验结果的平均值。当三个值中，最大值或最小值之一，与中间值之差超过1%时，剔除此值，取其余两值的平均值作为测定值；当最大值和最小值与中间值之差均超过1%时，则取中间值作为测定值。,（3）抗冻耐久性系数按下式计算： KnPN300 式中： Kn经N 次冻融循环后混凝土试件的抗冻耐久性系数（ % ）； N混凝土试件经受的冻融循环次数； P经N 次冻融循环后混
5、凝土试件的相对动弹性模量（%）。 （4）混凝土抗冻等级应按下列方法确定 当相对动弹性模量P 下降至初始值的60或者质量损失率达5时的最大冻融循环次数，作为混凝土抗冻等级，用符号F 表示。,抗水渗透试验 （1）渗水高度法 本方法适用于测定硬化后混凝土在恒定水压力和恒定时间下的平均渗水高度和相对渗透系数表示的混凝土的抗水渗透性能。 （2）逐级加压法 本方法适用于通过逐级施加水压力来测定以抗渗等级来表示的硬化后混凝土的抗水渗透性能。,（1）渗水高度法 平均渗水高度：以10 个测点处渗水高度的算术平均值作为该试件的渗水高度。然后计算6 个试件的渗水高度的算术平均值，作为该组试件的平均渗水高度。平均渗水
6、高度应按照下式进行计算。,以一组六个试件渗透系数的算术平均值作为渗透系数的试验结果。6 个试件渗透系数中最大值和最小值不大于6 个试件渗透系数平均值的30%时，取6 个试件的平均渗透系数为试验结果，否则去掉渗透系数中最大值和最小值各一个，取中间四个的平均渗透系数为试验结果。,（2）逐级加压法,混凝土的抗渗等级，以每组6 个试件中3个出现渗水时的最大水压力表示。抗渗等级应按下式计算：,若水压力加至规定数值或者设计指标，在8h 内，6 个试件中表面渗水的试件少于2个，则试件的抗渗等级大于规定值或者满足设计要求。,第三讲 普通混凝土配合比设计,第四讲 高性能和高强混凝土,高性能与高强混凝土的概念,高
7、性能与高强混凝土的概念,高性能混凝土1990年5月美国国家标准与技术研究院（NIST）与美国混凝土协会(ACI)首先提出高性能混凝土这个名词，认为高性能混凝土是同时具有某些性能的均质混凝土，必须采用严格的施工工艺与优质原材料，配制成便于浇捣、不离析、力学性能稳定、早期强度高，并具有韧性和体积稳定性的混凝土；特别适合于高层建筑、桥梁以及暴露在严格环境下的建筑物。,高性能与高强混凝土的概念,高强混凝土 一般认为，强度等级不低于C60的混凝土即为高强混凝土。由于这类混凝土有别于C60以下的普通混凝土，其原材料选择和施工质量控制更为严格，而且受压破坏表现出更大脆性，因而在结构计算和构造方法上与普通混凝
8、土也有所差别。通常还将强度大于C60的混凝土称为高强混凝土。,高性能混凝土可以认为是在高强混凝土基础上的发展和提高，也可说是高强混凝土的进一步完善。由于近些年来，在高强混凝土的配制中，不仅加入了超塑化剂，往往也掺人了一些活性磨细矿物掺合料，与高性能混凝土的组分材料相似。因此，至今国内外有些学者仍然将高性能混凝土与高强混凝土在概念上有所混淆。在欧洲一些国家常常把高性能混凝土与高强混凝土并提(HPCHSC)。,高性能与高强混凝土的区别,高强混凝土仅仅是以强度的大小来表征或确定其何谓普通混凝土、高强混凝土与超高强混凝土，而且其强度指标随着混凝土技术的进步而不断有所变化和提高。而高性能混凝土则由于其技
9、术物性的多元化，诸如良好的工作性(施工性)，体积稳定性、耐久性、物理力学性能等等而难以用定量的性能指标给该混凝土一个定义。,美国教授P.K.Mehta早在1990年就提出：“把高强混凝土假定为高性能混凝土，严格地说，这种假定是错误的。” 我国已故的吴中伟院士也在1996年提出：“有人认为混凝土高强度必然是高耐久性，这是不全面的，因为高强混凝土会带来一些不利于耐久性的因素高性能混凝土还应包括中等强度混凝土，如C30混凝土。”1999年又提出：“单纯的高强度不一定具有高性能。如果强调高性能混凝土必须在C50以上，大量处于严酷环境中的海工、水工建筑对混凝土强度要求并不高(C30左右)，但对耐久性要求
10、却很高，而高性能混凝土恰能满足此要求。,因此，混凝土的技术进步不能以高强为目标，而应是高性能，单纯以高抗压强度来表征混凝土的高性能是不确切的。而高性能混凝土应根据工程建筑的要求来确定，包括不同强率等级的高性能混凝土，如普通强度的高性能混凝土、高强高性能混凝土。,高性能混凝土是21世纪的混凝土，是近期混凝土技术的主要发展方向。高性能混凝土具有很丰富的技术内容，其核心是保证耐久性。,实现高性能混凝土技术途径,采用低水胶比 使用较少用水量和胶凝材用量 掺入高效减水剂 掺入高效活性矿物掺和料 合理的养生方法,高性能与高强混凝土存在的问题,配制高性能混凝土的特点是低水胶比并掺有足够数量的矿物细掺合料和高
11、效减水剂，从而使混凝土具有综合的优异的技术特性，但由此也产生了两个值得重视的性能缺陷： （1）自干燥引起的自收缩 近年来，国外许多学者发现高强混凝土、高性能混凝土存在早期收缩开裂的问题。其原因是由于在低水灰比或水胶比并掺入较多的具有相当活性的矿物掺合料的混凝土中会产生自干燥从而引起混凝土的自收缩，使混凝土内部结构受到损伤而产生微裂缝。,此外，较大量的活性矿物细掺合料的掺入，也会使混凝土产生自收缩，特别是硅灰的掺入。其原因主要是由于硅灰具有较高的火山灰活性，而增加了化学减缩。在水泥水化初期生成较高含量的凝胶孔的孔结构体系的水泥石也会产生高度的自干燥而引起较严重的自收缩。再者，由于硅灰的表面积较大
12、、活性强，会导致灰与搅拌水很快结合，加速了水泥石中孔隙空间的缺水与内部相对湿度的降低而增大了自干燥。,此外，较大量的活性矿物细掺合料的掺入，也会使混凝土产生自收缩，特别是硅灰的掺入。其原因主要是由于硅灰具有较高的火山灰活性，而增加了化学减缩。在水泥水化初期生成较高含量的凝胶孔的孔结构体系的水泥石也会产生高度的自干燥而引起较严重的自收缩。再者，由于硅灰的表面积较大、活性强，会导致灰与搅拌水很快结合，加速了水泥石中孔隙空间的缺水与内部相对湿度的降低而增大了自干燥。,（2）脆性 脆性可以描述为混凝土无法防止的不稳定裂缝的扩展与增长。众多的试验已表明，混凝土的强度愈高，其应力应变曲线过峰值后的下降段曲
13、线愈陡斜，这意味着该混凝土的脆性愈大。因此，高强混凝土的脆性已引起广泛的重视，而高强的高性能混凝土也同样呈较大的脆性。在高强度混凝土中的脆性破坏，其裂缝往往贯穿粗集料。由于高性能混凝土能提高集料与硬性水泥浆体的粘结，即改善了界面过渡区，也使脆性有所增大。中等强度的高性能混凝土，虽然脆性比高强混凝土有所降低，但是其脆性仍然是个问题。,混凝土脆性的增大会给工程结构特别是有抗震要求的工程结构带来很大的危害。在高性能混凝土中掺加纤维是一种有效的措施。,高性能混凝土的发展方向 绿色高性能混凝土,(1)所使用的水泥必须为绿色水泥; 砂石料的开采应该以十分有序且不过分破坏环境为前提。 (2)最大限度地节约水
14、泥用量，从而减少水泥生产中的“副产品”-二氧化碳、二氧化硫、氧化氮等气体，以保护环境。 (3)更多地掺加经过加工处理的工业废渣，如磨细矿渣、优质粉煤灰、硅灰和稻壳灰等作为活性掺合料，以节约水泥，保护环境，并改善混凝土耐久性。,(4)大量应用以工业废液，尤其是黑色纸浆废液为原料改性制造的减水剂，以及在此基础上研制的其它复合外加剂，帮助其它工业消化处理难以处治的液体排放物 。 (5)集中搅拌混凝土和大力发展预拌商品混凝土，消除现场搅拌混凝土所产生的废料、粉层和废水，并加强对废料和废水的循环使用。,(6)发挥HPC的优势，通过提高强度，减小结构截面积或结构体积，减少混凝土用量，从而节约水泥、砂、石的用量；通过改善施工性能来提高浇注密实性能，降低噪音；通过大幅度提高混凝土耐久性，延长结构物的使用寿命，进一步节约维修和重建费用，减少对自然资源无节制的使用。 (7)对大量拆除废弃的混凝土进行循环利用，发展再生混凝土。,
