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1、第四章 混凝土,第一节 概述 一、混凝土的定义 由胶凝材料、骨料、水按适当比例配合拌制而成的混合物，经一定的时间硬化而成的人造石材。 二、混凝土的分类,（一）按干表观密度分,（二）按胶凝材料分,（三）按用途分,（四）按生产工艺和施工方法分,砂子,水泥浆,石子,第二节 普通混凝土组成材料 普通混凝土的四种基本组成材料： 一、水泥 二、砂子 三、石子 四、水,品种 根据工程特点、所处环境条件及施工条件，进行合理选择。 强度等级 高强度等级的水泥配制高强度等级的混凝土。,一、水泥,(一)定义: 粒径在0.154.75mm之间的岩石颗粒。细骨料主要采用天然砂和人工砂。,二、细骨料,砂子技术性能,砂中有
2、害物质含量（GB/T 146842019）,坚固性指标(GB/T 146842019),压碎指标(GB/T 146842019),表观密度、堆积密度、空隙率应符合如下规定：表观密度大于2500kg/m3，松散堆积 密度大于1350kg/m3，空隙率小于47%。,表观密度、堆积密度、空隙率,砂的粗细程度及颗粒级配,混凝土用砂为何对粗细程度及颗粒 级配有要求？,筛分析试验评定砂的粗细程度 和颗粒级配,150m,300m,600m,1.18mm,2.36mm,4.75mm,9.50mm,筛分曲线,砂的筛分曲线,细度模数的计算,Mx为3.73.1为粗砂，3.02.3为中砂，2.21.6 为细砂。,技术
3、要求 有害杂质含量 针片状颗粒含量 强度 颗粒级配与最大粒径 坚固性,三、粗骨料,颗粒级配与最大粒径,粗骨料颗粒级配 粗骨料的颗粒级配按供应情况分连续粒级和单粒级。,评定方法 同砂子颗粒级配的评定方法。,颗粒级配与最大粒径,最大粒径 公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。,最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4；不得超过钢筋最小净距的3/4；对于实心板，不得超过板厚的1/2且不得超过50mm；对于泵送混凝土，最大粒径与输送管道内径之比，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5。,骨料粒径太大使转换梁浇筑不密实,工程实例分析,砂的坚固性,定义：指砂在自然风化和其他外界物理、化学因素作用下，抵抗
4、破坏的能力，也即指砂的耐久性。 天然砂采用硫酸钠溶液法进行试验，计算总质量损失百分率；人工砂采用压碎指标值来判断砂的坚固性,一、混凝土拌合物的和易性,第三节 混凝土的性质,(一)流动性的测定,1.坍落度法：适用于坍落度不小于10mm，骨料最大粒径不大于40mm,请看坍落度试验动画,流动性的测定,2.维勃稠度法：适用于坍落度小于10mm，维勃稠度在530s的混凝土拌合物。,维勃稠度仪,泌水率测定仪（保水性）,(二)影响混凝土和易性的因素,砂率 砂率是指砂用量占砂、石总用量的质量百分比。砂率过大或过小都会导致混凝土和易性变差，应选择合理砂率。,环境因素、施工条件、时间、外加剂,水泥浆量及水灰比 在
5、水灰比不变的情况下，如果水泥浆越多，则拌合物的流动性越大；但若水泥浆过多，使拌合物的流动性、粘聚性变差 。,水泥品种及细度、骨料的性质 如用矿渣水泥时，坍落度较普通水泥小，泌水性增加。,砂率对混凝土坍落度的影响,混凝土立方体抗压强度及强度等级 混凝土轴心抗压强度 混凝土的抗拉强度,二、混凝土的强度,(一)混凝土立方体抗压强度及强度等级,GB/T 500812019规定，按标准方法制作的试件，在标准条件养护到28d龄期，测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度，以fcu表示。,1.立方体抗压强度,标准试件,(一)混凝土立方体抗压强度及强度等级,2.混凝土强度等级,立方体抗压强度标准值系指在28
6、d龄期用标准试验方法测得的具有95保证率的抗压强度，以fcu，k表示。,普通混凝土划分为十四个强度等级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80。,混凝土的抗压强度是根据混凝土的立方体抗压强度标准值划分的。,强度换算系数(GB/T 500812019),(一)混凝土立方体抗压强度及强度等级,fcu,P,fcU,fcu,k,95%,强度概率分布曲线,混凝土立方体抗压强度标准值示意图,(二)影响混凝土强度的因素,1.水泥强度等级和水灰比,混凝土强度经验公式：,式中：C/W灰水比； fcu混凝土28d抗压强度； fce水泥28d抗
7、压强度实测值。 （c 1.13） a、b经验系数； 碎石 a=0.46; b=0.07 卵石 a=0.48; b=0.33,2.养护的温、湿度,养护温度对混凝土强度的影响,湿度的影响,试验表明，保持足够湿度时，温度升高，水泥水化速度加快，强度增长也快。 混凝土结构工程施工质量验收规范(GB 502042019)规定，在混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以覆盖并保湿养护。,没有冻结,抗压强度,砼相对强度的增长与冻结时间的关系,受冻越早，强度损失越大，,3.龄期,龄期指混凝土在正常养护条件下所经历的时间，最初的714d发展较快，28d以后增长缓慢 。,n 养护龄期，n3d。,14,28,抗压强度,龄
8、期/d,4.其它因素,施工条件，如搅拌、振捣方式。 试验条件，如试件的形状、尺寸、表面状态、含水程度及加荷速度 等。 外加剂和掺合料的掺入。,试验条件对混凝土强度的影响,1., 试件尺寸 相同的混凝土，试件尺寸越小测得的强度越高。 试件的形状当试件受压面积(aa)相同，而高度(h)不同时，高宽比(h/a)越大，抗压强度越小。 表面状态 ：试件表面有、无润滑剂，其对应的破坏形式不一，所测强度值大小不同。 加荷速度 ：加荷速度较快时，材料变形的增长落后于荷载的增加，所测强度值偏高。, 表面状态 ：试件表面无润滑剂时，试件受环箍效应的影响，破坏后呈棱锥体，所测强度值偏大。 加荷速度 ：加荷速度较快时
9、，材料变形的增长落后于荷载的增加，所测强度值偏高。,试块破坏后呈棱锥体,提高混凝土强度的措施,采用高等级水泥或早强型水泥； 采用低水灰比的干硬性混凝土； 采用湿热处理养护混凝土； 采用机械搅拌、机械振捣； 掺入混凝土外加剂、掺合料等。,(一)非荷载作用下的变形 化学收缩 混凝土的干缩湿胀 温度变形 (二)荷载作用下的变形 短期荷载作用下的变形 长期荷载作用下的变形徐变,三、混凝土的变形性能,化学收缩,定义：在混凝土硬化过程中，由于水泥水化生成物的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。 发展规律：其收缩量是随混凝土硬化龄期的延长而增加，一般在混凝土成型后40天左右增长较
10、快，以后逐渐趋于稳定。 影响：化学收缩值很小（小于1），但是不可恢复，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。,干湿变形,定义：由于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。 原因：混凝土在干燥过程中，由于毛细孔水的蒸发，使毛细孔中形成负压，随着空气湿度的降低负压逐渐增大，产生收缩力，导致混凝土收缩。同时，凝胶体颗粒的吸附水也发生部分蒸发，凝胶体因失水而产生紧缩。,温度变形,定义：混凝土随着温度的变化产生热胀冷缩的变形。 指标：混凝土的温度线膨胀系数为（11.5）10-5/。 危害：温度变形对大体积混凝土及大面积混凝土工程极为不利，易使这些混凝土造成温
11、度裂缝。,短期荷载作用下的变形,长期荷载作用下的变形徐变,(一)混凝土的抗渗性（P4、P6、P8 ） (二)混凝土的抗冻性（F10、F15、F25） (三)混凝土的抗碳化性 (四)碱骨料反应 (五)抗化学侵蚀,四、硬化混凝土的耐久性,混凝土抗渗仪,是指混凝土抵抗水、油等液体渗透的能力。抗渗性好坏用抗渗等级来表示。抗渗等级分为P4、P6、P8、P10、P12等5个等级。 混凝土水灰比对抗渗性起决定性作用。 提高混凝土抗渗性的根本措施在于增强混凝土的密实度。,混凝土的抗渗性,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破坏，也不严重降低强度的性能，是评定混凝土耐久性的主要指标。 抗冻等级
12、根据混凝土所能承受的反复冻融循环的次数，划分为F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300等9个等级。 混凝土的密实度、孔隙的构造特征是影响抗冻性的重要因素,抗冻性,混凝土的碳化,混凝土的碳化：指空气中的CO2在湿度适宜的条件下与水泥水化产物Ca(OH)2发生反应，生成碳酸钙和水，使混凝土碱度降低的过程，碳化也称中性化。,混凝土的碱-骨料反应,混凝土的碱骨料反应：是指水泥中的碱(Na2O和K2O)含量较高时与骨料中的活性SiO2发生反应，在骨料表面生成碱硅酸凝胶，这种凝胶具有吸水膨胀特性，会使包裹骨料的水泥石胀裂，这种现象称为碱骨料反应。,第四节 混凝土的质
13、量控制,一、混凝土的质量控制 1. 混凝土生产前的初步控制，主要包括人员配备、设备调试、组成材料的检验及配合比的确定与调整等项内容。2.混凝土生产过程中的控制，包括控制称量、搅拌、运输、浇筑、振捣及养护等项内容。3.混凝土生产后的合格性控制。包括批量划分，确定批取样数，确定检测方法和验收界限等项内容。,二、混凝土质量评定的数理统计方法 (一)混凝土强度概率的正态分布,特点:曲线以平均强度为对称轴,曲线与横轴之间的面积和为100%.,(一) 强度平均值、标准差、变异系数 1.强度平均值,注意:平均值只反应混凝土强度总体强度水平,不能说明强度波动的大小.,2.标准差 又称方差，它表明分布曲线的拐点
14、距强度平均值的距离。,注意:标准差小,正态颁布曲线窄而高,说明强度分布集中，混凝土质量均匀性好；反之，混凝土的施工控制质量较差。,3.变异系数 又称离差系数或标准差系数,由于随强度等级的提高而增大，当混凝土强度不同时,可采用v作为评定混凝土质量均匀性的指标。 v值越小 ，表示混凝土质量越稳定；混凝土生产质量水平越高。反之，则表示混凝土质量差。,其计算式如下:,第五节 普通混凝土配合比设计,1.满足强度等级要求； 2.满足所要求的和易性； 3.满足工程耐久性的要求； 4.符合经济原则.,混凝土配合比设计的四项基本要求：,第五节 普通混凝土配合比设计,1.确定配制强度(fcu,o),一、初步配合比
15、的确定,2.确定水灰比值(W/C),一、初步配合比的确定,复核耐久性,3.确定用水量(mwo),一、初步配合比的确定,干硬性和塑性混凝土用水量 流动性和大流动性混凝土用水量,方法:通过查表确定,4.计算混凝土的单位水泥用量(mco),一、初步配合比的确定,复核耐久性,5.确定合理砂率( ) 查表 6.确定1m3混凝土的砂石用量（体积法）,一、初步配合比的确定,6.质量法确定砂石用量,一、初步配合比的确定,二、设计配合比的确定,在初步配合比基础上,进行和易性和强度调整得出设计配合比。,假设工地砂、石含水率分别为a%和b%，则施工配合比为：,mc =mc ms=ms(1+a%) mg=mg(1+b
16、%) mw=mw-msa%-mgb%,三、施工配合比的确定,第六节 混凝土外加剂,国家标准GB 807587中按外加剂的主要功能将混凝土外加剂分为四类： (1)改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，其中包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。 (2)调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，其中包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。,一、 外加剂的分类,(3)改善混凝土耐久性的外加剂，其中包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。 (4)改善混凝土其他性能的外加剂，其中包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。,二、 减水剂,减水剂是指能保持混凝土的和易性不变，而显著减少其拌和用水量的外加剂。 (一)减水剂的减水作用 水泥加水拌和后，水泥颗粒间会相互吸引，形成许多絮状物。当加入减水剂后，减水剂能拆散这些絮状结构，把包裹的游离水释放出来。,(二)使用减水剂的技术经济效果 1.在保持和易性不变，也不减少水泥用量时，可减少拌和水量5%
