混凝土质量控制探讨精编版

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1、混凝土质量控制探讨,2010年3月,目 录,1混凝土结构的发展与应用概况 2混凝土的定义和分类 3混凝土的主要性质 4混凝土结构耐久性设计暂行规定 5混凝土质量控制 6混凝土质量通病的预防 7高性能混凝土的几个误区,1824年英国人阿斯普丁(J.Aspdin)发明硅酸盐水泥。1849年法国人朗波(L.Lambot)制造了第一只钢筋混凝土小船。1872年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋。混凝土结构的开始应用于土木工程距今仅150多年。与砖石结构、钢木结构相比，混凝土结构的历史并不长，但发展非常迅速，是目前土木工程结构中应用最为广泛结构，而且高性能混凝土和新型混凝土结构形式还在不断发展。,混凝土结构

2、的发展与应用概况,混凝土结构的发展与应用概况,第一阶段： 从钢筋混凝土的发明至上世纪初。 钢筋和混凝土的强度都比较低。 主要用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件。 计算理论：结构内力和构件截面计算均套用弹性理论，采用容许应力设计方法。 第二阶段： 从上世纪20年代到第二次世界大战前后。 混凝土和钢筋强度的不断提高。 1928年法国杰出的土木工程师E.Freyssnet发明了预应力混凝土，使得混凝土结构可以用来建造大跨度 计算理论：前苏联著名的混凝土结构专家格沃兹捷夫（.）开始考虑混凝土塑性性能的破损阶段设计法，50年代又提出更为合理的极限状态设计法，奠定了现代钢筋混凝土结构的基本计算理论

3、。,混凝土结构的发展与应用概况,第三阶段：二战以后到现在 随着建设速度加快，对材料性能和施工技术提出更高要求，出现装配式钢筋混凝土结构、泵送商品混凝土等工业化生产技术。 高强混凝土和高强钢筋的发展、计算机的采用和先进施工机械设备的发明，建造了一大批超高层建筑、大跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构等大型工程，成为现代土木工程的标志。 设计计算理论：发展了以概率理论为基础的极限状态设计法，基础理论问题大都得到解决，而新型混凝土材料及其复合结构形式的出现又不断提出新的课题，并不断促进混凝土结构的发展。,混凝土的定义和分类,混凝土泛指由无机胶结材料(水泥,石灰,石膏或水玻璃等)或有机结合材料(沥青,树脂

4、等),水,骨料(粗骨料和细骨料),外加剂,外掺料,按一定比例拌合并在一定条件下凝结,硬化而成的复合体材料的总称。 一般所称的混凝土是指水泥混凝土，它的胶结材料是水泥，由水泥，水，砂石，外加剂外掺料等按一定比例配制，经搅拌，成型，凝结，硬化而成的复合固体建筑材料，称为普通混凝土，在以下的探讨中我们称之为混凝土。,混凝土的定义和分类,混凝土的分类标准较多，分类也显得庞杂，一般有以下分类： （1）按密度分类 特重混凝土：密度大于2700Kg/m3 重混凝土：密度在1900-2500Kg/m3 轻混凝土：密度小于1900Kg/m3 （2）按性能和用途分类 结构混凝土，耐热混凝土，防水混凝土，绝热混凝土

5、，耐油混凝土，耐酸混凝土，耐碱混凝土，防护混凝土及补偿收缩混凝土等。 （3）按胶结材料分类 硅酸盐水泥混凝土，铝酸盐水泥混凝土，沥青混凝土，硫磺混凝土，树脂混凝土，聚合物水泥混凝土及石膏混凝土等。,混凝土的定义和分类,（4）按流动性（或稠度）分类 干硬性混凝土：坍落度一般小于10mm,需用维勃稠度（s)表示 塑性混凝土：坍落度一般在10-90mm之间。 流动性混凝土：坍落度一般在100-150mm之间。 大流动性混凝土：坍落度一般大于160mm。 （5）按强度分类 普通混凝土;抗压强度在10-20MPa之间。 高强混凝土：抗压强度大于60MPa. 超高强混凝土：抗压强度大于或等于100MPa.

6、 （6）按施工方法分类 泵送混凝土，喷射混凝土，离心混凝土，真空混凝土，水下混凝土。,混凝土的主要性质,1.混凝土的工作性（流动性、粘聚性、保水性等） 2.混凝土的力学性能（强度、弹性模量） 3.混凝土的变形性能（收缩、徐变、体积稳定性） 4.混凝土的耐久性能,混凝土的主要性质,1.混凝土工作性 混凝土工作性指的是新拌混凝土（混凝土拌合物)的工艺性能，有时也以和易性的概念出现，实际上是指新拌混凝土在工艺上可操作，易于运输，浇筑，密实成型的，最终硬化形成结构物的工艺性能，实际上就是流动性和粘聚性的综合。混凝土必须不离析，不泌水且具有恰当的流动性。 一般的，在实际施工中，普通混凝土的工作性主要由坍

7、落度和和易性来表示。,混凝土工作性,和易性 概念：混凝土拌合物易于施工操作，并且获得均匀密实的混凝土的性质。 重要性：新拌混凝土的和易性决定了混凝土是否能正常施工，以满足硬化后的性能要求；不同的混凝土工程对和易性有不同的要求。 流动性 流动性：拌合物在自重或外力作用下产生流动,均匀、密实地填充模板的性能。 粘聚性 粘聚性：施工过程中各种组成材料之间有一定的粘聚力,不致产生离析或分层现象。 离析：由于密度和粒径不同，在外力作用下组成材料的分离析出的现象。 保水性 保水性：混凝土在施工过程中有一定的保持水分的能力，不致产生严重的泌水现象。泌水：水分从浆中分离出来，上浮至表面的现象。,混凝土工作性,

8、危害性,混凝土工作性,和易性测试（坍落度试验 、维勃稠度试验 ） 1.坍落度试验 指标 定量测定坍落度值，定性判断粘聚性和保水性。 适用范围 Dmax40mm、坍落度10mm。 试验方法 将拌合物按规定方法装入坍落度筒内，刮平，垂直提起坍落度筒，测量拌合物下落的距离。坍落度=筒高塌落后拌合物的最高点(mm or cm)。,混凝土工作性,和易性测试 流动性：坍落度大流动性大； 粘聚性：用捣棒在的拌合物的侧面轻轻敲打，出现图示的三种情况 (真实坍落表明粘聚性好；沿斜面下滑或骨料外露表明粘聚性差；崩裂)； 保水性：较多的稀浆析出保水性差；无稀浆析出保水性好。,混凝土工作性,维勃稠度试验 适用范围 干

9、硬性或低塑性混凝土D40mm，维勃稠度5-30s之间(slump10mm)。 试验方法 将拌合物装入坍落度筒内，移开漏斗，把透明圆盘转至拌合物顶面，与之接触，开动振动台，计时，透明圆盘表面刚被水泥浆布满时，停止计时，记录的时间维勃稠度值。 维勃稠度值小拌合物稀流动性大； 维勃稠度值大拌合物稠流动性小。,混凝土工作性,混凝土工作性,选择与分类 1. 总原则 在不影响施工操作和保证密实成型的前提下，应尽量选择较小的流动性。 2. 选择 根据构件截面的大小、捣实方法和钢筋疏密等条件确定。,混凝土工作性,和易性的影响因素 （组成材料的影响 ，环境因素的影响） 1. 组成材料的影响 W/C的影响(水泥浆

10、稠度) 当水泥用量一定时：水灰比小混凝土干坍落度小不易密实成型；水灰比过小崩溃粘聚性差硬化后混凝土的强度及耐久性降低；水灰比大混凝土稀坍落度大易离析、分层、泌水硬化后强度及耐久性降低；水灰比合适拌合物能均匀且密实成型必须根据混凝土的强度和耐久性的要求来选择W/C 。 水泥浆数量的影响 水泥浆数量 (用水量或浆/集比) W/C一定水泥浆数量适量满足流动性的要求且有较好的粘聚性和保水性根据施工要求的坍落度选择。 水泥浆多流动性大；过多流浆粘聚性差影响硬化后的性质。 水泥浆数量少流动性小不密实；过少崩溃粘聚性差影响硬化后的性质。,混凝土工作性,砂率Sp 砂率Sp指混凝土中砂的质量占砂石总量的比例。

11、砂率过小砂浆数量不足对骨料的润滑作用差流动性差且易离析； 砂率过大总表面积大水泥浆多用于包裹砂子及填空 润滑作用小流动性小； 合理砂率(最优砂率)：在W和C一定时,使混凝土拌合物获得最大的流动性，且保持良好的粘聚性和保水性的砂率；保持混凝土拌合物的坍落度一定的条件下，使水泥用量最低的砂率。 选择原则： 根据试验和经验选择； 在保证拌合物不离析，又能捣实的条件下，Sp应尽可能小些； 石子的大，且级配好，表面光滑，则Sp可小些； 砂较细，Sp小些； W/C小，水泥浆稠，Sp小些； 大流动性，Sp应大些（避免离析）； 掺外加剂时，Sp可小些； 有抗渗要求时，Sp应大些。,混凝土工作性,骨料的影响 颗

12、粒形状与表面特征：碎石或山砂的表面粗糙、多棱角流动性差；卵石或河砂的表面光滑、圆润流动性好。 级配：级配好W一定时，空隙小流动性好；级配差W一定时，空隙大流动性差。 最大粒径：Dmax大水泥浆一定时，表面积小流动性好。,混凝土工作性,环境因素的影响 时间的影响 时间延长水化作用+水分蒸发+骨料吸水流动性 时间与坍落度的关系如图4.3.5的所示。施工中，测坍落度在混凝土拌合物拌好15分钟内进行。,图4.3.5 时间与坍落度的关系,混凝土工作性,温度的影响 温度升高流动性。施工中为了保证一定的工作性，必须注意环境温度的影响，夏季混凝土拌合物用水量冬季用水量。,图4.3.6 温度与坍落度的关系,混凝

13、土工作性,提高和易性的措施 当坍落度偏小时，保持W/C 不变，增加水泥浆的数量； 当坍落度偏大时，保持Sp 不变，增加砂石的数量； 选择合理Sp； 改善骨料级配； 选择较大粒径的骨料； 采用添加剂。,混凝土的主要性质,2.混凝土的力学性能 主要指强度和弹性模量。强度反应的是材料的基本性质，与材料的特性有关，一般有立方体抗压强度，轴心抗压强度，抗折强度，抗劈裂强度，抗拉强度以及抗剪强度等。 弹性模量反映材料在外力作用下的变形能力，在弹性假设下指的是应力与应变的比值。,混凝土的力学性能,强度定义 关于强度有三个重要的概念：混凝土立方体抗压强度，混凝土强度保证率和混凝土立方体抗压强度标准值。 1.

14、混凝土立方体抗压强度fcu 概念 边长为150mm的立方体试件，标准方法成型，标准条件养护，28d龄期的抗压强度。 标准条件 温度=202，湿度95%标准条件养护。 2. 混凝土强度保证率 P% 混凝土强度保证率 P%是指混凝土强度总体中大于设计强度等级的概率。 3. 混凝土立方体抗压强度标准值-fcu,k 混凝土立方体抗压强度标准值是指具有95%以上强度保证率的立方体抗压强度。 说明：fcu,k是结构设计强度取值的依据，被用于质量控制以及工程验收。 例如：非统计法验收混凝土:平均值fm1.15 fcu,k; 最小值fcu,min0.95fcu,k。,混凝土的力学性能,图4.4.5混凝土强度保

15、证率P%示意图,混凝土的力学性能,受力变形和破坏过程 1. 混凝土受压破坏形式 在压力作用下混凝土破坏有三种破坏形式：破坏类型，原因和可能性分析如表4.4.1和图4.4.1所示。,图4.4.1受力作用下的破坏类型,混凝土的力学性能,初 始 裂 纹 由于混凝土界面初始裂纹的存在，界面破坏经常发生。初始裂纹是指混凝土受力前， 粗骨料与砂浆界面等部位已有裂纹。初始裂纹示意图如图4.4.2所示。 初始裂纹类型：干缩； 冷缩； 体积减缩； 沉缩； 塑性收缩； 泌水通道。,图4.4.2初始裂纹示意图,混凝土的力学性能,混凝土抗压强度 混凝土破坏过程与内部裂纹变化关系 表4.4.2说明了混凝土破坏过程与内部

16、裂纹变化关系：,混凝土的力学性能,强度影响因素 1.水泥强度等级 2.水灰比 3.混凝土强度公式 4.骨料的影响 5.养护条件 6.试验条件 1. 水泥强度等级 水泥强度等级对混凝土强度是很重要的一个因素。配合比相同时，水泥强度等级提高，水泥石本身的强度及与骨料的粘结强度高，混凝土的强度高。,混凝土的力学性能,2. 水灰比 水泥品种及强度等级均相同的情况下，混凝土的强度取决于W/C。 W/C在一定范围内(混凝土密实成型)，W/C降低， 抗压强度增大。 当W/C过小(不能密实成型)W/C降低，孔隙率升高，强度降低。 f28 与W/C 关系如图4.4.8所示： 说明： 正常水泥水化仅需水泥用量23%的水量(W/C=0.23)。为了使混凝土拌合物有较好的流动性，加入的拌合水量一般为水泥量的4070%。(W/C=0.4 0.7) 多余的水分在混凝土中留下了许多孔隙，使混凝土的实际受力面积下降。目前合理的方法是 减少拌合用水并同时彻底排气，使混凝土密实度提高，提高混