土木工程材料混凝土

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1、第四章 混凝土4.1 混凝土概述 一、混凝土的定义由胶凝材料、骨料、水以及必要时掺入的外加 剂和矿物掺合材，按适当比例配合拌制成拌合 物，经均匀搅拌，密实成型和养护硬化而成的 人造石材。 二、混凝土的分类（一）按干表观密度分 重砼 2600kg/m3普通砼 1950kg/m3 2500kg/m3轻砼 1950kg/m3 三、普通混凝土各组成材 料的作用：砂、石对混凝土起润 滑作用，水泥和水组成 水泥浆包裹在骨料的表 面并填充骨料的空隙中 。在混凝土拌和物中， 水泥浆起润滑作用，赋 予混凝土拌和物流动性 ，便于施工；在混凝土 硬化后起胶结作用。砂子水泥浆 石子4.2 普通混凝土的组成材料混凝土的

2、质量，很大程度上原材料的技术性质 是否符合要求。因此，为了选用材料和保证混凝土 的质量，必须掌握原材料的技术质量要求。4.2.1 水泥 4.2.1.1 水泥品种和选择根据工程特点、所处环境条件及施工条件，进行 合理选择。 4.2.1.2 水泥强度等级的选择高强度等级的水泥配制高强度等级的混凝土，低 强度等级的水泥配制低强度等级的混凝土。根据经 验，一般以水泥强度等级标准值为混凝土强度等级 标准值的 1.5-2.0倍为宜。一、细骨料:普通混凝土骨料按粒径大小分为两种，粒径小 于5mm的颗粒称为细骨料。细骨料主要采用天 然砂和人工砂。细骨料细骨料天然砂天然砂人工砂人工砂河砂河砂山砂山砂海砂海砂4.

3、2.2 骨料项目 指标类类类 云母(按质量计)(%，小于） 1.02.02.0轻物质(按质量计)(%，小于） 1.01.01.0有机物（比色法） 合格合格合格硫化物及硫酸盐(SO3质量计) （%）0.50.50.5氯化物(以氯离子质量计)(%， 小于) 0.010.020.061、砂中有害物质含量（GB/T 146842001） 2、砂的颗粒级配及粗细程度砂的颗粒级配：砂大小颗粒的搭配情况。 砂的粗细程度：不同粒径的砂混合在一起总体的 粗细程度。总表 面积 小空隙率小筛分析试验评定砂的粗细程度和颗粒级配0.16mm0.315mm0.63mm1.25mm2.50mm5mm分计筛余量：各筛上的筛

4、余量占砂样总质量的百分 率。 累积筛余量：各筛与比该 筛粗的所有筛之分计筛余 百分率之和。筛孔尺寸 ，mm分计筛余 ，%累计筛余，%5.00 2.50 1.25 0.63 0.315 0.16a1 a2 a3 a4 a5 a6A1= 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分计筛余和累计筛余的关系细度模数的计算3.7-3.1为粗砂 3.0-2.3为中砂 2.2-1.6为细砂例题：取一砂子试样，进行筛分析试验，已知

5、所取试 样重500g，其筛余量依次为44、68、115、140、80 、46（g），度计算分计筛余量，累计筛余量，细度 模数，并判断为何种砂？筛分曲线筛孔尺寸I区II区III区10 mm000 5 mm10-010-010-0 2.50 mm35-525-015-0 1.25 mm65-3550-1025-0 0.63 mm85-7170-4140-16 0.315 mm95-8092-7085-55 0.16 mm100-90100-90100-90粗骨料 技术要求 有害杂质含量 骨料的颗粒形状和表面特征：针片状颗粒含量 骨料的强度 颗粒级配与最大粒径 坚固性1、颗粒级配与最大 粒径粗骨料颗

6、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。粗骨料最大粒径:粗骨料公称粒级的上限。粗骨料颗粒级配评定方法同砂子颗粒级配的评定方法。 2、粗骨料的颗粒形状和表面特征 针状颗粒：长度大于该颗粒所属平均粒径2.4倍的。 片状颗粒：厚度小于该颗粒所属平均粒径0.4倍的。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。3、粗骨料强度(1)岩石抗压强度:(2)压碎指标值:将母岩制成50mm50mm50mm的立方体试件 或50m

7、m50mm的圆柱体试件，在水中浸泡48h 以后，取出擦干表面水分，测得其在饱和水状 态下的抗压强度值。%100010-=mmma4、骨料的坚固性定义：指骨料在自然风化和其他外界物 理、化学因素作用下，抵抗破坏的能力， 也即指砂的耐久性。骨料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 值来判断骨料的坚固性。普通混凝土的主要性质 ：混凝土在凝结硬化前称为混凝土拌合物。混 凝土拌合物不同的施工环境和施工条件下表现出 不同的特征，而混凝土施工过程对硬化后的混凝 土具有重大的影响，因此必须找出评价混凝土施 工过程中的性质。这样才能保证混凝土的质量。 拌合物状态时要求具有良好的和

8、易性（或称工作 性），硬化后的混凝土应具有足够的强度和必要 的耐久性。4.3 新拌混凝土的和易性和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、 运输、浇灌、捣实）并能获致质量均匀、成型密实的 性能。4.3.1 混凝土拌合物和易性概念和易性包含的内容：流动性、粘聚性和保水性。离析是指拌合物各组分分离造成不均匀及失去流 动性的现象。对于流动性较大的混凝土拌合物，因 各组分粒度及密度不同，易引起砂浆与石子间的分 层离析现象。对于硬性或少砂的混凝土拌合物，若 装卸及浇注方法不当，也会发生离析现象。泌水是指拌合水按不同方式从拌合物中分离出来 的现象。无论是离析，还是泌水对硬化后混凝土的强度和 耐久性都将有很

9、大的影响。 4.3.2 混凝土拌合物和易性的测定方法 根据普通混凝土拌合物性能试验方法 GBJ8085）规定，混凝土拌合物的稠度可采用坍 落度法和维勃稠度法测定。由于和易性是一项综合的技术性制，因此很难找 到一种能全面反映拌合物和易性的测定方法。通常 以测定流动性（即稠度）为主，而对粘聚性和保水 性主要通过观察进行评定。 4.3.2.1 坍落度试验坍落度法适用于骨料最大粒径不大于40mm、坍 落度值大于10mm的塑性和流动性混凝土拌合物稠 度测定。坍落度试验4.3.2.1 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530s之间的混凝土拌合物 稠度的测定。维 勃 稠 度

10、试 验4.3.3 影响混凝土和易性的因素4.3.3.2 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。 4.3.3.4 环境因素、施工条件、时间、外加剂4.3.3.1 水泥浆量及水灰比在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 。4.3.3.3 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粗骨料表面状态不同对混凝土和易性的影响：卵石碎石4.4 硬化后混凝土的强度4.4.1 混凝土的强度与强度等级1、立方体抗压强度（

11、fcu）按照标准的制作方法制成边长为150的 立方体试件，在标准养护条件（温度士3 ，相对湿度90以上）下，养护至28龄期， 按照标准的测定方法测定其抗压强度值，称为混 凝土立方体抗压强度。标准试块测定混凝土立方体抗压强度时，也可以采用非标准测定混凝土立方体抗压强度时，也可以采用非标准 尺寸的试件，其尺寸应根据混凝土中粗骨料的最大尺寸的试件，其尺寸应根据混凝土中粗骨料的最大 粒径而定，单其测定结果应乘以相应的尺寸换算系粒径而定，单其测定结果应乘以相应的尺寸换算系 数见表数见表强度换算系数(GB/T 500812002) 试件尺寸 (mm )骨料最大粒径 (mm)强度换算 系数 10010010

12、0 150150150 200200200 31.5 40 63 0.95 1 1.05混凝土立方体抗压标准强度2、强度等级混凝土的“强度等级”是根据“立方体抗压强 度标准值”来确定的。按标准方法制作边长为150mm 的立方体试件，在28d龄期，用标准方法测得的强度 总体分布中具有不低于95%保证率的抗压强度值，以 fcu.k表示。 如：C30，表示混凝土立方体抗压强度 标准值,fcu,k=30MPa。我国现行GB50010-2002混凝土结构设计规范 规定,普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为 ：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55 、C60、C65、C7

13、0、C75、C80等14个强度等级。抗压试验3、轴心抗压强度 混凝土的强度等级只是评价混凝土力学性能的 依据，为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构 的实际情况，在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心 受压构件（如柱子）时都采用轴心抗呀强度作为标 准试件，测定其标养28天的抗压强度值。采用150150300mm棱柱体作为标准试件，也可 用非标准试件，但高宽比应在23的范围里。fcu ：fcp=0.70 0.80Cement Concrete轴心抗压强度试验示意图4.4.2 影响混凝土强度的因素 4.4.2 .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；

14、fce水泥28d抗压强度实测值。A,B经验系数；碎石 A=0.46; B=0.07卵石 A=0.48; B=0.33fcu = Afce（C/W-B）4.4.2 .2 骨料的影响：粗骨料表面状态不同对混凝土强度的影响：4.4.2 .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 。公式应用条件： n n 养护龄期，养护龄期，n3dn3d。标准养护中等强度等级的混凝土1428抗 压 强 度龄期/d4.4.2 .4 养护的温、湿 度4382113龄期抗压强度031421287养护温度对混凝土强度的影响湿度的影响提高混凝土强度的措施1、高标号的

15、水泥和快硬早强水泥 2、干硬性混凝土 3、湿热处理蒸汽养护：将混凝土放在温度低于100常压蒸 汽中进行养护。一般1620h。蒸压养护：将混凝土构件放在125及8atm的 压蒸锅内进行养护。 4、采用机械搅拌和振捣 5、掺外加剂、掺合料(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4.5 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

16、抗渗性的根本 措施在于增强混凝土的密实度 。 4.5.1 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 4.5.2 混凝土的抗冻性一、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。 二、混凝土碳化对混凝土性能的影响： 1、化学性能影响 2、物理性能影响 3、力学性能影响 三、影响碳化的因素： 1、CO2浓度影响：越高，碳化速度越快。 2、