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1、第二节 普通水泥混凝土的技术性质 教学目标清楚水泥混凝在施工时所要求的工作性概念；清楚水泥混凝在凝结硬化后的力学性质；明确混凝土工作性的涵义及测定方法；清楚水泥混凝土强度等级的概念及影响因素；知道提高水泥混凝土耐久性的措施。 教学重点混凝土工作性和强度等级的概念。 教学难点混凝土工作性和强度的影响因素以及测定方法。新拌水泥混凝土的工作性优质的新拌混凝土满足输送和浇捣要求的流动性；不为外力作用产生脆断的可塑性；不产生分层、泌水的稳定性；易于浇捣密致的密实性 。 工作性的涵义混合料具有流动性、可塑性、稳定性、易密性的综合性能。 工作性的概念流动性概念在本身自重或施工机械振捣作用下，克服内摩阻力产生
2、流动，均匀密实地填满模板各部位的性能。 可塑性概念混合料在外力作用下产生塑性流动的能力。 稳定性概念在外力作用下，集料在水泥浆体中保持均匀分布的能力。 易密性概念混合料在捣实或振动过程中克服内摩阻力而致密 的能力。 工作性的涵义 流动性增加用水量可使流动性显著提高。 可塑性降低集灰比和改善集料级配，可使可塑性增大 。稳定性粗集料、细集料、水泥三种固相物质与液相水 的比例合理，稳定性提高。 易密性混合料组成均匀，在捣实或振动过程中易于致 密。工作性四种基本性能间的关系 工作性四种性能既互相关联又互相矛盾增加用水量可提高混合料的流动性；流动性增加，可塑性和稳定性降低；流动性增加，混凝土的强度明显降
3、低；混合料稳定性好，具有较高的内聚性；混合料易密性好，具有较小的内聚力。工作性的测定方法测定方法塑性混凝土用坍落度试验 干硬性混凝土用维勃稠度试验 工作性指标坍落度指标用“mm”表示，精确至5mm。维勃稠度指标用“s”表示。试体沿一边斜面下滑或向四周崩溃，可塑性、 稳定性不好。坍落度指标评定拌和物易于抹平表明含砂丰富；坍落度试验适用于最大粒径不大于40mm的塑性混合料。 试验方法适用范围用标准坍落度圆锥筒测定 ；拌和物分三层装入标准圆锥 筒内；每层用捣棒沿螺旋线方 向从外向内均匀插捣25次； 捣实后每层高度为筒高的1/3左右；多余试样用镘刀 刮平；垂直提取圆锥筒；测量筒高与坍落后混合料 试体最
4、高点之间的高差；坍落度单位“mm”，精 确至5mm。维勃稠度试验集料粒径不大于40mm，坍落度小于10 mm的 新拌混凝土；适用于干硬性混凝土和特细砂、细砂 混凝土。试验方法适用范围圆筒安置在专用的振动台上； 按坍落度试验方法将新拌混凝土装 入坍落度筒内；提起坍落度筒，将 附有滑杆的透明圆盘放在混凝土拌 和物顶部；开动振动台并记录时间，从开始振动到 到透明圆盘低面被水泥浆布满瞬间止所经历的时间 ；维勃稠度值以s计，精确至1s 。工作性的选择 坍落度选用原则按结构物的断面尺寸、钢筋配置的疏密以及捣 实的机械类型和施工方法等来选择；无筋厚大结构、 钢筋配置稀疏和易于施工的结构，选用较小的坍落 度，
5、以节约水泥；断面尺寸较小、形状复杂或配筋 特密的结构，应选用较大的坍落度，以保证施工质 量。 公路桥涵用混凝土拌和物坍落度参考 道路混凝土拌和物的工作性选择坍落度宜为10 25mm。采用维勃稠度仪测验维勃时间宜为10 30s。公路桥涵用混凝土拌和物的坍落度项项 次 结结 构 种 类类 坍落度 （mm） 1桥桥涵基础础、仰拱、挡挡土墙墙及大型制块块等便于浇浇筑捣实捣实 的结结构 0 202上列桥桥涵墩台等工程中较较不便施工处处 10 303普通配筋的钢钢筋混凝土结结构如钢钢筋混凝土板、梁、柱等 30 504钢钢筋较较密、断面较较小的钢钢筋混凝土结结构（梁、柱、墙墙等） 50 705钢钢筋配置特密
6、、断面高而狭小极不便灌注捣实捣实 的特殊结结构部 位 70 80影响新拌混凝土工作性的因素单位用水量 变动水灰比可配制出不同强度坍落度相同砼集灰比 集灰比小混合料流动性大砂率 采用最佳含砂率水泥特性 水泥品种不同工作性不同集料特性 颗粒大、级配好流动性大外加剂 加入外加剂可改善混合料流动性时间和温度 随时间延长温度升高坍落度减小最佳含砂率与坍落度的关系温度与坍落度之间的关系集料粒径与表面积的关系硬化后混凝土的力学性质 抗折强度指标的确定 抗折强度的试验条件 混凝土的抗压强度 抗压强度标准值和强度等级立方体抗压强度(f cu)立方体抗压强度标准值(f cu , k)混凝土强度等级 抗折强度(f
7、cf)立方体抗压强度(f cu) 立方体抗压强度定义标准试件 150mm150mm150mm。标准养护条件 温度203C、相对湿度90以 上。养护龄期为28d。按照标准的测定方法测定其抗压强度。计算公式以三个试件强度的算术平均值作为强度代表值； 非标准尺寸试件应折算为标准试件的抗压强度。 非标准尺寸试件换算系数选用表非标准尺寸试件换算系数选用表试试件尺寸 (mm)集料最大粒径 (mm)尺寸换换算系数100100100300.95150150150401.00200200200601.05立方体抗压强度标准值(f cu , k) 立方体抗压强度标准值定义150mm150mm150mm的立方体试件
8、，养护28d 龄期，用标准试验方法测定的抗压强度总体分布中的 一个值，强度低于该值的百分率不超过5立方体抗 压强度的标准值，以f cu , k表示，单位MPa。 立方体抗压强度标准值的计算按数理统计方法确定。 f cu与f cu , k的区别f cu是一组混凝土试件抗压强度的算术平均值；f cu , k具有不低于95保证率。 混凝土强度等级 分为 C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、 C40、C45、C50、C55、和C60等12个强度等级 。混凝土强度等级的确定根据立方体抗压强度标准值来确定的 混凝土强度等级的表示方法用符号“C”和“立方体抗压强度标准值”表示 混凝土强
9、度等级的划分抗折强度（f cf） 抗折强度指标的确定 道路路面和机场道面以抗折强度作为指标； 水泥混凝土计算抗折强度参考表； 道路水泥混凝土抗折强度与抗压强度的关系。 抗折强度试验条件试件尺寸 150150550mm；养护龄期 28d；加荷方式 按三分点加荷测定抗折强度；跨中单点加荷得到的抗折强度，应乘以折算系 数0.85。 影响水泥混凝土强度的因素 水泥强度和水灰比集料的品种、质量与数量对强度的影响 养护条件对强度的影响 龄期对强度的影响 试验条件对强度的影响 耐久性耐久性概念 提高混凝土耐久性的措施 水泥强度和水灰比回归系数A、B参考表 水泥强度(f ce)与混凝土强度(f cu, 28)
10、的关系高强度水泥制成的混凝土的强度高;水灰比与混凝土强度(f cu, 28)的关系水泥强度一定时，混凝土强度在一定范围内随 水灰比的减小而有规律的提高。 混凝土强度计算公式回归系数A、B参考表回归归系 数 集料种类类 AB碎石0.460.07卵石0.480.33集料的品种、质量与数量对强度影响 集料的品种对强度影响碎石比卵石拌制的混凝土强度高。 集料的质量对强度影响集料中有害杂质过多且品质低劣时会降低混凝 土强度。 集料的用量对强度影响浆集比对高强度的混凝土的强度影响明显；水 灰比相同，达到最优浆集比的混凝土强度随浆集比 的增加而降低。养护条件对强度的影响 养护湿度对混凝土强度的影响在潮湿条件
11、下养护强度高，在干燥条件下强度低；试验资料表明，混凝土在干燥条件下经过几个 月后放在水中养护，强度仍然继续增长，愈早强度 愈高。 养护温度对混凝土强度的影响低温养护强度发展较慢，需要较长的养护时间;高温养护可以提高早期强度。龄期对强度的影响单一龄期强度推算法 龄期为常坐标 龄期为对数坐标 推算不同龄期的混凝土强度经验公式龄期强度推算法 双龄期强度推算法 式中： 试验条件对强度的影响 试验条件对强度的影响因素试件形状与尺寸对强度的影响；试件湿度和温度对强度的影响；支承条件和加荷速度对强度的影响。 提高混凝土强度的措施选用高强度水泥和早强型水泥；采用低水灰比和浆集比；掺加混凝土外加剂和掺和料；采用
12、蒸汽养护和蒸压养护；采用机械搅拌和振捣。观看动画加荷速度对强度的影响耐久性耐久性概念混凝土能经受长期受风霜雨雪的侵蚀的性能,满足抗冻性、耐磨性、耐蚀性要求；碱集料反应。 提高混凝土耐久性的措施合理选用水泥品种；合理确定最大水灰比和最小水泥用量；合理选用材料质量，改善骨料级配；掺入外加剂；施工中加强搅拌、振捣、养护，严格控制施工 质量。 混凝土的抗冻性 抗冻性试验用100mm100mm100mm棱柱体混凝土试件， 经28d龄期，于-17和5条件下快速冻结和融化循 环。每25次进行一次横向基频的测试并称重。当冻融 至300次或相对动弹模量下降至60以下，或质量损 失达到5%，即可停止试验。 混凝土
13、的抗冻强度当混凝土相对动弹模量小于或等于60；或质量 损失达5时的循环次数即为混凝土的抗冻强度。抗 冻强度分为D25、D50、D100、D150、D200、D250 、D300等。混凝土的耐磨性 耐磨性试验用150mm150mm150mm立法体试件，养生至 27d龄期，在60烘干至恒重，然后在带有化轮磨头的混凝土磨耗试验机上，在200N负荷下磨削50转。 混凝土的耐磨性评价混凝土的单位面积磨损量愈小，耐磨性愈好。混凝土的耐蚀性 碱-集料反应水泥混凝土中水泥的碱与某些碱活性集料发生 化学反应，引起混凝土膨胀、开裂甚至破坏，称为 碱-集料反应（简称AAR）。 碱-集料反应的类型 1.碱-硅反应：碱与集料中活性二氧化硅反应。 2.碱-碳酸盐反应：碱与集料中活性碳酸盐反应。 碱-集料反应的防止 1.水泥含碱量0.6%或掺抑制碱-集料反应的掺和料 。 2.使用钾、钠离子的混凝土外加剂时进行专门试验 。本节小结学习混凝土材料组成的性能;明确水泥混凝土对组成材料的技术要求;按照技术规范合理选用各种材料;粗、细集料的合理搭配，减少集料的空隙率;较粗的集料可降低集料的表面积，节约水泥 。
