建筑材料教學課件作者王海波第五章　混凝土

1、第五章　混凝土,第一節(jié)　混凝土概述第二節(jié)　普通混凝土的組成材料第三節(jié)　混凝土主要技術性質第四節(jié)　混凝土外加劑第五節(jié)　普通混凝土的配合比設計第六節(jié)　 混凝土的質量控制與強度評定第七節(jié)　其他種類混凝土,返回,第一節(jié)　混凝土概述,一、混凝土的分類混凝土的種類繁多，通?？梢詮囊韵虏煌嵌冗M行分類。１. 按所用膠凝材料分類按所用膠凝材料不同，混凝土可分為水泥混凝土、瀝青混凝土、水玻璃混凝土、聚合物混凝土等。２. 按用途分類按

2、用途不同，混凝土可分為結構混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐熱混凝土、耐酸混凝土、防射線混凝土等。,下一頁,返回,第一節(jié)　混凝土概述,３. 按表觀密度大小分類（１）重混凝土。重混凝土是指干表觀密度大于２８００ｋｇ／ｍ３ 的混凝土。重混凝土常采用密度大的集料，如重晶石、鐵礦石、鋼屑等制成，主要用于防輻射的屏蔽材料。（２）普通混凝土。普通混凝土是指干表觀密度為２０００～２８００ｋｇ／ｍ３ ，以水泥為膠凝材料，采用天然普通砂、石作為集料配

3、制而成的混凝土，是建筑工程中應用范圍最廣、用量最大的混凝土，主要用作各種建筑的承重結構材料。（３）輕混凝土。輕混凝土是指干表觀密度小于１９５０ｋｇ／ｍ３ 的混凝土。如輕集料混凝土、大孔混凝土和多孔混凝土等，主要適用于絕熱、絕熱兼承重或承重材料。,上一頁,下一頁,返回,第一節(jié)　混凝土概述,４. 按性能特點分類按性能特點不同，混凝土可分為抗?jié)B混凝土、耐酸混凝土、耐熱混凝土、高強混凝土、高性能混凝土等。５. 按施工方法分類按施工方法不

4、同，混凝土可分為現澆混凝土、預制混凝土、泵送混凝土、噴射混凝土等。二、混凝土的特點混凝土是目前世界上用量最大的一種工程材料，應用范圍遍及建筑、道路、橋梁、水利、國防工程等領域。近代混凝土基礎理論和應用技術的迅速發(fā)展，有力地推動了土木工程的不斷創(chuàng)新。,上一頁,下一頁,返回,第一節(jié)　混凝土概述,混凝土之所以能在土木工程中得到廣泛應用，是由于它有許多獨特的技術性能。這些特點主要反映在以下幾個方面：（１）材料來源廣泛。混凝土中占整個體積８

5、０％以上的砂、石料均可以就地取材，其資源豐富，有效降低了制作成本。（２）性能可調整范圍大。根據使用功能要求，改變混凝土的材料配合比例及施工工藝，可在相當大的范圍內對混凝土的強度、保溫耐熱性、耐久性及工藝性能進行調整。（３）在硬化前有良好的塑性。混凝土拌合物優(yōu)良的可塑成型性，使混凝土可適應各種形狀復雜的結構構件的施工要求。（４）施工工藝簡易、多變。混凝土既可進行簡單的人工澆筑，也可根據不同的工程環(huán)境特點靈活采用泵送、噴射、水下等施工

6、方法。,上一頁,下一頁,返回,第一節(jié)　混凝土概述,（５）可用鋼筋增強。鋼筋與混凝土雖為性能迥異的兩種材料，但兩者卻有近乎相等的線性膨脹系數，從而使它們可共同工作，彌補了混凝土抗拉強度低的缺點，擴大了其應用范圍。（６）有較高的強度和耐久性。近代高強混凝土的抗壓強度可達１００ＭＰａ以上，且同時具備較高的抗?jié)B、抗凍、抗腐蝕、抗碳化性。其耐久年限可達數百年以上。混凝土除以上優(yōu)點外，也存在著自重大、養(yǎng)護周期長、導熱系數較大、不耐高溫、拆除廢棄

7、物再生利用性較差等缺點。隨著混凝土新功能、新品種的不斷開發(fā)，這些缺點正不斷得以克服和改進。,上一頁,下一頁,返回,第一節(jié)　混凝土概述,三、混凝土應用的基本要求（１）要滿足結構安全和施工不同階段所需要的強度要求。（２）要滿足混凝土攪拌、澆筑、成型過程所需要的工作性要求。（３）要滿足設計和使用環(huán)境所需要的耐久性要求。（４）要滿足節(jié)約水泥、降低成本的經濟性要求。簡單地說，就是要滿足強度、工作性、耐久性和經濟性的要求，這些要求也是混凝

8、土配合比設計的基本目標。,上一頁,返回,第二節(jié)　普通混凝土的組成材料,混凝土的性能在很大程度上取決于組成材料的性能，因此，必須根據工程性質、設計要求和施工條件合理選擇原材料的品種、質量和用量?；炷劣伤唷⑺?、砂和石子組成，另外，還常摻入適量的外加劑和摻合料。砂和石子在混凝土中起骨架作用，故稱為集料。砂稱為細集料，石子稱為粗集料。水泥和水形成水泥漿包裹在集料的表面并填充集料之間的空隙，在混凝土硬化之前起潤滑作用，賦予混凝土拌合物流動性

9、；硬化之后起膠結作用，將砂石集料膠結成一個整體，使混凝土產生強度，成為堅硬的人造石材。外加劑起改性作用，摻合料起降低成本和改性作用，混凝土的宏觀結構如圖５-１所示。普通混凝土的性能在很大程度上取決于原材料的性能及相對含量，同時與施工工藝有關。因此，只有了解原材料的性能及質量要求，合理選擇材料，才能保證混凝土的質量。,下一頁,返回,第二節(jié)　普通混凝土的組成材料,一、水泥水泥是決定混凝土成本的主要材料，同時又起到粘結、填充等重要作用，因

10、此水泥的選用格外重要。配制混凝土用的水泥應符合現行國家標準的有關規(guī)定。在配制時，應合理選擇水泥的品種和強度等級。（１）水泥品種的選擇。水泥品種應根據工程特點、所處環(huán)境，結合各種水泥的不同特性及設計、施工的要求進行選擇。常用水泥品種可按表５-１選擇。,上一頁,下一頁,返回,第二節(jié)　普通混凝土的組成材料,（２）水泥強度等級的選擇。水泥的強度等級應與混凝土設計強度等級一致。原則上，配置高強度等級的混凝土，應選用高強度等級水泥。通常中低強度等

11、級的混凝土（Ｃ６０以下），水泥強度等級為混凝土強度等級的１．５～２．０倍；高強度等級的混凝土（≥Ｃ６０），水泥強度等級為混凝土強度等級的０．９～１．５倍。如果水泥強度等級過低，為了達到工程要求，必然增加水泥的用量，減小水膠比，影響混凝土拌合物的流動性，并顯著增加混凝土的水化熱和混凝土的干縮、徐變；如果水泥強度等級過高，水泥的用量較少就可以達到混凝土強度等級的要求，但不能達到混凝土拌合物和易性與耐久性的要求。,上一頁,下一頁,返回,第二節(jié)

12、　普通混凝土的組成材料,二、細集料公稱粒徑為０．１６～５ｍｍ 的集料稱為細集料。通常在混凝土中，粗、細集料的總體積要占混凝土體積的７０％～８０％，因此集料質量的優(yōu)劣對混凝土各項性質的影響很大。１. 砂的種類及其特性混凝土的細集料主要采用天然砂，有時也可采用人工砂。（１）天然砂是由天然巖石經長期風化等自然條件作用而形成的，按其產源不同可分為河砂、湖砂、海砂及山砂等。河砂、湖砂和海砂是在河、湖、海等天然水域中形成和堆積的巖石碎屑，由

13、于長期受水流的沖刷作用，顆粒表面比較圓滑而清潔，且這些砂產源廣，但海砂中常含有碎貝殼及鹽類等有害雜質。,上一頁,下一頁,返回,第二節(jié)　普通混凝土的組成材料,山砂是巖體風化后在山間適當地形中堆積下來的巖石碎屑，其顆粒多具棱角，表面粗糙，砂中含泥量及有機雜質較多。相對來說，河砂較為適用，故建筑工程中普遍采用河砂作為細集料。（２）人工砂是將天然巖石軋碎而成，其顆粒富有棱角，比較潔凈，但砂中片狀顆粒及細粉含量較多且成本較高，一般只有在當地缺乏

14、天然砂源時，才采用人工砂作為細集料。２. 混凝土用砂質量要求《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》（ＪＧＪ５２—２００６）中對砂的技術質量要求，主要有以下幾個方面。,上一頁,下一頁,返回,第二節(jié)　普通混凝土的組成材料,（１）砂中含泥量等的質量標準。砂應質地堅硬、清潔，有害雜質含量不超過限量。砂中有害雜質主要有黏土、淤泥、云母、硫化物、硫酸鹽、有機物以及貝殼、煤屑等輕物質。黏土、淤泥、云母會影響水泥與集料的膠結，含量多時會使混凝土強

15、度降低。尤其是成團的黏土，對混凝土強度的影響更為嚴重。硫化物、硫酸鹽、有機物對水泥有侵蝕作用。輕物質本身強度較低，會影響混凝土的強度及耐久性，所以要嚴格控制砂中的泥、泥塊等的含量。具體限值要求見表５-２。,上一頁,下一頁,返回,第二節(jié)　普通混凝土的組成材料,（２）有害雜質含量。為了保證混凝土的質量，要求配制混凝土的砂清潔不含雜質。但實際上砂中常含有云母、硫化物、硫酸鹽、氯鹽、輕物質和有機物等有害雜質。云母為表面光滑的小薄片，與水泥漿粘結

16、差，會影響混凝土的強度及耐久性。砂中含有的硫化物、硫酸鹽和有機物對水泥石有侵蝕作用；氯鹽對鋼筋混凝土中的鋼筋有銹蝕作用；砂中相對密度小于２０００ｋｇ／ｍ３ 的物質，定義為輕物質，它也是降低混凝土性能的有害物質。天然砂中有害雜質含量應符合表５-３的規(guī)定。,上一頁,下一頁,返回,第二節(jié)　普通混凝土的組成材料,３. 砂的粗細程度與顆粒級配（１）砂的粗細程度。砂的粗細程度即不同粒徑的砂?；旌显谝黄鸷蟮目傮w粗細程度。砂的粗細關系到混凝土的性能，

17、相同用量的砂，細砂的總表面積較大，而粗砂的總表面積較小。在混凝土中，砂子的表面需要由水泥漿包裹，砂子的總表面積越大，需要包裹砂粒表面的水泥漿就越多。一般來說，用粗砂拌制的混凝土比用細砂拌制的混凝土所需的水泥漿少，但用粗砂拌制的混凝土和易性較差。因此，在拌制混凝土時，不能只考慮砂的粗細程度，還應考慮砂的顆粒級配。,上一頁,下一頁,返回,第二節(jié)　普通混凝土的組成材料,（２）砂的顆粒級配。砂的顆粒級配是指砂中大小顆粒的搭配情況。在混凝土中，砂

18、粒之間的空隙是由水泥漿來填充的，為了節(jié)約水泥和提高混凝土的強度，應盡量減小砂粒之間的空隙。同樣粗細的砂堆在一起，空隙最大［圖５-２（ａ）］；若用兩種粒徑的砂搭配起來，空隙就減小了［圖５-２（ｂ）］；若用三種粒徑的砂搭配，空隙就更小了［圖５-２（ｃ）］。由此可見，要減小砂粒之間的空隙，不宜使用單一粒徑的砂，而應使用顆粒大小不同的砂子相互搭配，即選用顆粒級配良好的砂。,上一頁,下一頁,返回,第二節(jié)　普通混凝土的組成材料,（３）砂的粗細程度與

19、顆粒級配的確定。工程上通常用篩分析法測定砂子的粗細程度和顆粒級配。用細度模數犕ｘ 表示砂的粗細程度，用級配區(qū)表示砂的顆粒級配。篩分析法是將５００ｇ干砂試樣倒入孔徑為４．７５ｍｍ、２．３６ｍｍ、１．１８ｍｍ、６００μｍ、３００μｍ、１５０μｍ 的標準方孔篩上，按由粗到細的順序過篩，然后稱得余留在各個篩上的砂的質量，叫作“分計篩余量”，然后求得分計篩余百分率和累計篩余百分率。累計篩余百分率和分計篩余百分率的關系見表５-４。,上一頁,下一頁,

20、返回,第二節(jié)　普通混凝土的組成材料,４. 砂的物理性質（１）砂的表觀密度、堆積密度及空隙率?；炷劣蒙暗谋碛^密度應不小于２５００ｋｇ／ｍ３ 。砂的堆積密度與空隙率有關，一般干砂松散狀態(tài)的堆積密度不小于１４００ｋｇ／ｍ３ 。砂的空隙率不大于４４％。（２）砂的含水狀態(tài)。施工中使用的砂受環(huán)境溫度和濕度的影響，有四種含水狀態(tài)，即完全干燥狀態(tài)、氣干狀態(tài)、飽和面干狀態(tài)和濕潤狀態(tài)，如圖５-３所示。,上一頁,下一頁,返回,第二節(jié)　普通混凝土的組成材

21、料,５. 砂的堅固性砂的堅固性是指砂在氣候、環(huán)境變化和其他外界物理化學因素作用下抵抗破裂的能力。混凝土用砂應滿足一定的堅固性要求，以保證混凝土的耐久性。砂的堅固性應采用硫酸鈉溶液法進行檢驗，試樣經５次浸漬與烘干的循環(huán)后，其質量損失應符合表５-７的規(guī)定。,上一頁,下一頁,返回,第二節(jié)　普通混凝土的組成材料,三、粗集料集料粒徑大于４．７５ｍｍ 的巖石顆粒稱為粗集料，常用的有碎石和卵石。碎石大多由天然巖石經破碎、篩分而成，也可將大卵石軋

22、碎、篩分而得。碎石表面粗糙，多棱角，且較為潔凈，與水泥漿粘結比較牢固。碎石是建筑工程中用量最大的粗集料。卵石又稱礫石，是由天然巖石經自然條件長期作用而形成的粒徑大于５ｍｍ 的顆粒。按其產源可分為河卵石、海卵石及山卵石等，其中以河卵石應用較多。卵石中有機雜質含量較多，但與碎石比較，卵石表面光滑，拌制混凝土時需用水泥漿較少，拌合物和易性較好。但卵石與水泥石的膠結力較差，在相同條件下，卵石混凝土的強度較碎石混凝土低。因此，在水膠比相同的條件下

23、，用碎石拌制的混凝土流動性較小，但強度較高；而卵石正好相反，流動性較大，但強度較低。因此，在配制高強混凝土時宜采用碎石。,上一頁,下一頁,返回,第二節(jié)　普通混凝土的組成材料,１. 有害雜質含量粗集料中的有害雜質主要有黏土、淤泥、有機物、硫化物、硫酸鹽及含有活性氧化硅的巖石顆粒，它們的危害作用與在細集料中相似。粗集料中含泥量、泥塊含量及有害雜質的含量應符合表５-８的規(guī)定。２. 最大粒徑及顆粒級配（１）最大粒徑。粗集料公稱粒徑的上限稱

24、為該粒徑的最大粒徑。集料的粒徑大，其表面積相應減小，因而包裹其表面所需的水泥漿量減少，可節(jié)約水泥。在一定和易性和水泥用量條件下，能減少用水量而提高強度。但對于用普通配合比配制結構混凝土，尤其是高強混凝土時，當粗集料的最大粒徑超過４０ｍｍ 后，由于減少用水量獲得的強度提高被較少的粘結面積及大粒徑集料造成的不均勻性的不利影響所抵消，并無好處。,上一頁,下一頁,返回,第二節(jié)　普通混凝土的組成材料,（２）顆粒級配。粗集料與細集料一樣，也要求有良

25、好的顆粒級配，以減少空隙率，增強密實性，以節(jié)約水泥，保證混凝土的和易性和強度。粗集料的顆粒級配也是通過篩分試驗來確定，其方孔標準篩孔徑分別為２．３６ ｍｍ、４．７５ｍｍ、９．５ ｍｍ、１６．０ ｍｍ、１９．０ ｍｍ、２６．５ ｍｍ、３１．５ ｍｍ、３７．５ ｍｍ、５３．０ ｍｍ、６３．０ｍｍ、７５．０ｍｍ 及９０．０ｍｍ。分計篩余百分率及累計篩余百分率的計算與砂相同。按各篩上的累計篩余百分率劃分級配。各級配的累計篩余百分率必須滿足表５

26、-９的規(guī)定。,上一頁,下一頁,返回,第二節(jié)　普通混凝土的組成材料,３. 物理力學性質為保證混凝土的強度，必須保證粗集料具有足夠的強度。碎石的強度指標有兩個：巖石抗壓強度與壓碎值指標；卵石的抗壓強度可用壓碎值指標來表示。（１）巖石抗壓強度。巖石抗壓強度是將軋制碎石的母巖制成邊長為５ｃｍ 的立方體試件或直徑與高均為５ｃｍ 的圓柱體試件，在水中浸泡４８ｈ以后，取出擦干表面水分，測定其在飽和水狀態(tài)下的抗壓強度值。《普通混凝土用砂、石質量及檢

27、驗方法標準》（ＪＧＪ５２—２００６）規(guī)定，巖石的抗壓強度應比所配制的混凝土強度至少高２０％。當混凝土強度等級大于或等于Ｃ６０時，應進行巖石抗壓強度檢驗。,上一頁,下一頁,返回,第二節(jié)　普通混凝土的組成材料,（２）壓碎值指標。壓碎值指標是將３０００ｇ氣干狀態(tài)下粒徑９．５～１９．０ｍｍ 的石子裝入壓碎值測定儀內，放置于壓力機上，開動壓力機，在１６０～３００ｓ內均勻加荷至２００ｋＮ 并穩(wěn)荷５ｓ。卸荷后，用孔徑２．３６ｍ 的篩篩除被壓碎的細粒，

28、稱出留在篩上的試樣質量。壓碎值指標是測定碎石或卵石抵抗壓碎的能力，壓碎指標值越小，表示粗集料抵抗受壓破壞的能力越強，也可間接地推測其強度的高低，壓碎值指標應滿足表５-１０的規(guī)定。４. 堅固性石子的堅固性是指石子在自然風化和其他外界物理化學因素作用下抵抗碎裂的能力。對粗集料堅固性要求及檢驗方法與細集料基本相同，采用硫酸鈉溶液浸泡法進行試驗，碎石和卵石經五次干濕循環(huán)后，其質量損失應滿足表５-１１的規(guī)定。,上一頁,下一頁,返回,第二節(jié)　

29、普通混凝土的組成材料,５. 堿含量要求對于長期處于潮濕環(huán)境的重要結構混凝土，其所使用的碎石或卵石應進行集料的堿活性檢驗。經檢驗判斷存在潛在危害時，應控制混凝土中堿含量不超過３ｋｇ／ｍ３ ，或采用能抑制堿-集料反應的有效措施。四、混凝土拌合用水及養(yǎng)護用水拌制混凝土應采用達到國家標準的生活飲用水。凡是工業(yè)污水、沼澤水、ｐＨ 值小于４的酸性水、含硫酸鹽（按ＳＯ３ 計）超過水重１％的水，均不能用來拌制混凝土。海水中含有硫酸鹽、鎂鹽和氯化

30、物，對水泥有侵蝕作用，對鋼筋有銹蝕作用，因此不得用海水拌制鋼筋混凝土及預應力鋼筋混凝土，但允許用海水拌制素混凝土?；炷劣盟懈鞣N物質含量限值要求見表５-１２。,上一頁,下一頁,返回,第二節(jié)　普通混凝土的組成材料,五、混凝土摻合料為了節(jié)約水泥，改善混凝土性能，調節(jié)混凝土強度等級，在拌制混凝土時可摻入一些礦物粉末，稱為摻合料。常用的摻合料有粉煤灰、硅粉、超細礦渣及各種天然的火山灰質材料等，在這些摻合料中以粉煤灰應用最為普遍。１. 粉煤

31、灰粉煤灰是從燃燒煤粉的鍋爐煙氣中收集到的細粉末。其顆粒呈球形，表面光滑。化學成分主要有ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３ 及Ｆｅ２Ｏ３ 等，其中ＳｉＯ２ 及Ａｌ２Ｏ３之和常在６０％以上，是決定粉煤灰活性的主要成分。另外，還含有ＣａＯ、ＭｇＯ及ＳＯ３ 等。,上一頁,下一頁,返回,第二節(jié)　普通混凝土的組成材料,２. 硅粉硅粉也稱硅灰，是從冶煉硅鐵和其他硅金屬工廠的廢煙氣中回收的副產品，其主要成分是ＳｉＯ２ ，摻量一般為水泥用量的５％～１０％。硅粉呈灰

32、白色，顆粒極細，是水泥粒徑的１／１００～１／５０，比表面積為１８．５～２０ｍ２／ｇ，密度為２．１～２．２ｇ／ｃｍ３。硅粉活性很高，在混凝土中摻入硅粉后，可取得如下效果。,上一頁,下一頁,返回,第二節(jié)　普通混凝土的組成材料,３. 超細礦渣在高爐冶煉生鐵時，將浮在鐵水表面的熔融物，經急冷處理而成的粒徑為０．５～５ｍｍ的疏松顆粒材料，稱為?；郀t礦渣。超細粉磨的?；郀t礦渣（簡稱超細礦渣）具有很高的活性，可用來配制高強、超高強混凝土。超細礦

33、渣的比表面積一般大于４５０ｍ２／ｋｇ，可等量取代１５％～５０％的水泥。其用作混凝土摻合料主要有以下幾個方面的效果：（１）提高混凝土強度，可配制出高強混凝土及Ｃ１００以上的超高強混凝土。（２）顯著改善混凝土的耐久性，所配制的混凝土收縮性大大減小，抗凍性、抗?jié)B性提高。（３）改善混凝土拌合物的和易性，可配制出大流動性且不離析的泵送混凝土。,上一頁,下一頁,返回,第二節(jié)　普通混凝土的組成材料,４. 其他摻合料除上述幾種摻合料外，可以用作

34、混凝土摻合料的還有沸石粉、火山灰、凝灰?guī)r、鋼渣、磷礦渣等。摻合料應由生產單位專門加工，進行產品檢驗并出具產品合格證書。使用單位若對其質量有懷疑，應對其質量進行復查。,上一頁,返回,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,一、混凝土拌合物的和易性１. 和易性概念和易性是指混凝土拌合物在一定的施工條件和環(huán)境下，是否易于各種施工工序的操作，以獲得均勻、密實混凝土的性能。和易性在攪拌時體現為各種組成材料易于均勻混合，均勻卸出；在運輸過程中體現為拌合物不

35、離析，稀稠程度不變化；在澆筑過程中體現為易于澆筑、振實、流滿模板；在硬化過程中體現為能保證水泥水化以及水泥石和集料的良好粘結?？梢娀炷恋暮鸵仔允且豁椌C合性質。目前普遍認為，它應包括以下三個方面的技術要求：,下一頁,返回,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,（１）流動性。流動性是指混凝土拌合物在本身自重或機械振搗作用下能產生流動并均勻、密實地流滿模板的性能。流動性的大小反映了拌合物的稀稠，故又稱為稠度。稠度大小直接影響施工時澆筑搗實的難易以及混

36、凝土的澆筑質量。（２）黏聚性。黏聚性是指混凝土拌合物的各種組成材料在施工過程中具有一定的黏聚力，能保持成分的均勻性，在運輸、澆筑、振搗、養(yǎng)護過程中不發(fā)生離析、分層現象。它反映了混凝土拌合物的均勻能力。（３）保水性。保水性是指拌合物保持水分，不致產生泌水的性能。拌合物發(fā)生泌水現象會使混凝土內部形成貫通的孔隙，不但影響混凝土的密實性、降低強度，而且還會影響混凝土的抗?jié)B、抗凍等耐久性能。它反映了混凝土拌合物的穩(wěn)定性。,上一頁,下一頁,返回

37、,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,２. 和易性的測定由于和易性是一項綜合技術性質，因此很難找到一種能全面反映拌合物工作性的測定方法。通常是以測定流動性（即稠度）為主，而對黏聚性和保水性主要通過觀察進行評定。根據《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》（ＧＢ／Ｔ５００８０—２００２）的規(guī)定，混凝土拌合物的稠度可采用坍落度試驗法和維勃稠度法測定。（１）坍落度試驗法。坍落度試驗法是將按規(guī)定配合比配制的混凝土拌合物按規(guī)定方法分層裝填至坍落筒內，并分

38、層用搗棒插搗密實，然后提起坍落度筒，測量筒高與坍落后混凝土試體最高點之間的高度差，即為坍落度值（以ｍｍ 計），用犛表示，如圖５-４所示。根據《混凝土質量控制標準》（ＧＢ５０１６４—２０１１）的規(guī)定，坍落度檢驗適用于坍落度不小于１０ｍｍ 的混凝土拌合物，坍落度的等級劃分見表５-１３。,上一頁,下一頁,返回,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,（２）維勃稠度法。維勃稠度法適用于集料最大粒徑不大于４０ｍｍ，維勃稠度在５～３０ｓ的混凝土拌合物稠度的測

39、定。這種方法是先按規(guī)定方法在圓柱形容器內做坍落度試驗，提起坍落度筒后在拌合物試體頂面上放一透明圓盤，開啟振動臺；同時，啟動秒表并觀察拌合物下落情況。當透明圓盤下面全部布滿水泥漿時，關閉振動臺、停秒表，此時拌合物已被振實。秒表的讀數“ｓ”即為該拌合物的維勃稠度值，以“秒”為單位，用犞表示。維勃稠度儀如圖５-５所示。根據《混凝土質量控制標準》（ＧＢ５０１６４—２０１１）的規(guī)定，混凝土拌合物按維勃稠度的分級見表５-１４。,上一頁,下一頁,返

40、回,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,３. 流動性（坍落度）的選擇混凝土拌合物的性能應滿足設計和施工要求。混凝土拌合物應具有良好的和易性，并不得離析或泌水?；炷涟韬衔飸跐M足施工要求的前提下，盡可能采用較小的坍落度；泵送混凝土拌合物坍落度設計值不宜大于１８０ｍｍ。泵送高強混凝土的擴展度不宜小于５００ｍｍ；自密實混凝土的擴展度不宜小于６０ｍｍ。混凝土拌合物的坍落度經時損失不應影響混凝土的正常施工。泵送混凝土拌合物的坍落度經時損失不宜大

41、于３０ｍｍ／ｈ。,上一頁,下一頁,返回,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,選擇混凝土流動性時，應考慮的因素有：（１）結構構件類型及截面尺寸大小。構件截面尺寸較大時，選用較小的坍落度。（２）結構構件的配筋疏密。鋼筋較疏時，選用較小的坍落度。（３）輸送方式及施工搗實方法。機械振搗時，選用較小的坍落度；人工振搗時，選用較大的坍落度。,上一頁,下一頁,返回,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,４. 影響新拌混凝土和易性的因素（１）水泥漿數量的影響。水

42、泥漿除填充集料空隙外，還包裹集料形成潤滑層，增加混凝土拌合物的流動性。混凝土拌合物保持水膠比（水膠比是指混凝土中用水量與膠凝材料用量的質量比）不變的情況下，水泥漿用量越多，流動性越大；反之越小。但水泥漿用量過多，黏聚性及保水性變差，對強度及耐久性產生不利影響。水泥漿用量過小，黏聚性差。因此，水泥漿不能用量太少，但也不能太多，應以滿足拌合物流動性、黏聚性、保水性的要求為宜。（２）水泥漿的稠度。當水泥漿用量一定時，水泥漿的稠度決定于水膠比

43、的大小。水膠比過小時，水泥漿干稠，拌合物流動性過低，給施工造成困難。水膠比過大時，水泥漿較稀，將使拌合物的黏聚性和保水性變差，產生流漿及離析現象，并嚴重影響混凝土的強度。故水膠比大小應根據混凝土強度和耐久性要求合理選用。,上一頁,下一頁,返回,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,（３）砂率的影響。砂率是指混凝土中砂的質量占砂、石總質量的百分率。試驗證明，砂率對拌合物和易性有很大影響。當砂率過大時，集料的總表面積和空隙率均增大，在混凝土中水泥漿量

44、一定的情況下，集料顆粒表面的漿層將相對減薄，拌合物就顯得干稠，流動性就小，如要保持流動性不變，則需增加水泥漿，多耗用水泥；若砂率過小，則拌合物中顯得石子過多而砂子過少，形成的砂漿數量不足以包裹石子表面，并不能填滿石子間的空隙。在石子間沒有足夠的砂漿潤滑層，這不但會降低混凝土拌合物的流動性，而且會嚴重影響其黏聚性和保水性，使混凝土產生粗集料離析、水泥漿流失，甚至出現潰散等現象。,上一頁,下一頁,返回,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,由上可知，

45、在配制混凝土時，砂率不能過大，也不能太小，應選用合理砂率。所謂合理砂率，是指在用水量及水泥用量一定的情況下，能使混凝土拌合物獲得最大的流動性，且能保持黏聚性、保水性良好時的砂率值，如圖５-６所示?；蛘?，當采用合理砂率時，能在混凝土拌合物獲得所要求的流動性及良好的黏聚性及保水性條件下，使水泥（膠凝材料）用量最少，如圖５-７所示。（４）組成材料性質的影響。１）水泥品種的影響。不同品種和質量的水泥，其礦物組成、細度、所摻混合材種類的不同都

46、會影響到拌合用水量。即使拌合用水量相同，所得水泥漿的性質也會直接影響混凝土拌合物的工作性，如礦渣硅酸鹽水泥拌合的混凝土流動性、黏聚性、保水性都好。水泥的細度越細，在相同用水量情況下其混凝土拌合物流動性越小，但黏聚性和保水性較好。,上一頁,下一頁,返回,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,２）集料性質的影響。集料性質是指混凝土所用集料的品種、級配、顆粒粗細及表面性狀等。在用水量和水膠比不變的情況下，加大集料粒徑可提高流動性，采用細度模數較小的砂，

47、黏聚性和保水性可明顯改善。級配良好，顆粒表面光滑、圓整的集料（如卵石）所配制的混凝土流動性大。（５）外加劑的影響。外加劑（如減水劑、引氣劑等）對混凝土的和易性有很大的影響。少量的外加劑能使混凝土拌合物在不增加水泥（膠凝材料）用量的條件下，獲得良好的和易性，而且還能有效地改善拌合物的黏聚性和保水性。,上一頁,下一頁,返回,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,（６）拌合物存放時間及環(huán)境溫度的影響?；炷涟韬衔锏墓ぷ餍栽诓煌氖┕きh(huán)境條件下往往會發(fā)

48、生變化。尤其是當前，推廣使用集中攪拌的商品混凝土與現場攪拌的混凝土最大的不同就是要經過長距離的運輸，才能到達施工地。在這個過程中，若空氣濕度較小，氣溫較高，風速較大，混凝土的工作性就會因失水而發(fā)生較大的變化?；炷涟韬衔锏牧鲃有噪S溫度的升高而降低。這是由于溫度升高可加速水泥的水化，增加水分的蒸發(fā)。所以，夏季施工時，為了保持一定的流動性應當提高拌合物的用水量?；炷涟韬衔镫S時間的延長而變干稠，流動性降低，這是由于拌合物中一些水分被集料吸

49、收，一些水分蒸發(fā)，一些水分與水泥進行水化反應，變成水化產物結合水。,上一頁,下一頁,返回,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,５. 改善新拌混凝土和易性的措施（１）通過試驗，采用合理砂率，以提高混凝土的質量及節(jié)約水泥（膠凝材料）。（２）改善砂、石的級配。（３）在可能的條件下，盡量采用較粗的砂、石。（４）當拌合物坍落度太小時，保持水膠比不變，增加適量的膠凝材料；當拌合物坍落度大時，保持砂率不變，增加適量的砂、石。（５）摻加外加劑（如減水

50、劑、引氣劑等）。,上一頁,下一頁,返回,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,二、硬化后混凝土的強度硬化后混凝土的強度包括立方體抗壓強度、棱柱體抗壓強度、劈裂抗拉強度、抗彎強度、抗剪強度等。其中，抗壓強度最大，故混凝土主要用來承受壓力作用。混凝土的抗壓強度與各強度及其他性能之間有一定的相關性，因此，混凝土的抗壓強度是結構設計的主要參數，也是混凝土質量評定的指標。在結構設計中，也經常用到混凝土的抗拉強度。,上一頁,下一頁,返回,第三節(jié)　混凝土主要

51、技術性質,１. 混凝土的抗壓強度與強度等級（１）立方體抗壓強度。按照標準的制作方法制成邊長為１５０ｍｍ 的立方體試件，在溫度為（２０±５）℃的環(huán)境中靜置一晝夜至兩晝夜，然后編號、拆模。拆模后應立即放入溫度為（２０±２）℃、相對濕度為９５％以上的標準養(yǎng)護室中養(yǎng)護，或在溫度為（２０±２）℃的不流動的Ｃａ（ＯＨ）２ 飽和溶液中養(yǎng)護至２８ｄ齡期（從攪拌加水開始計時），按照標準的測定方法測定其抗壓強度值，稱為“混凝

52、土立方體試件抗壓強度”（fｃｕ），以Ｎ／ｍｍ２ 計。（２）立方體抗壓強度標準值（fｃｕ，ｋ）。按照標準方法制作和養(yǎng)護的邊長為１５０ｍｍ 的立方體試件，在２８ｄ齡期，用標準試驗方法測定的抗壓強度總體分布中的一個值，強度低于該值的百分率不超過５％（具有９５％保證率的抗壓強度），以Ｎ／ｍｍ２ 計。,上一頁,下一頁,返回,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,（３）強度等級?；炷翉姸鹊燃壥歉鶕⒎襟w抗壓強度標準值來確定的。它的表示方法是用“Ｃ”和“立

53、方體抗壓強度標準值”兩項內容表示，強度標準值以５Ｎ／ｍｍ２ 分段劃分，并以其下限值作為示值。《混凝土質量控制標準》（ＧＢ５０１６４—２０１１）中規(guī)定，混凝土強度等級應按立方體抗壓強度標準值（ＭＰａ）劃分為Ｃ１０、Ｃ１５、Ｃ２０、Ｃ２５、Ｃ３０、Ｃ３５、Ｃ４０、Ｃ４５、Ｃ５０、Ｃ５５、Ｃ６０、Ｃ６５、Ｃ７０、Ｃ７５、Ｃ８０、Ｃ８５、Ｃ９０、Ｃ９５和Ｃ１００。,上一頁,下一頁,返回,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,（４）混凝土強度等級的實用意義

54、?！痘炷两Y構設計規(guī)范》（ＧＢ５００１０—２０１０）中對混凝土強度等級的應用作了如下規(guī)定：素混凝土結構的混凝土強度等級不應低于Ｃ１５；鋼筋混凝土結構的混凝土強度等級不應低于Ｃ２０；當采用４００ＭＰａ級鋼筋時混凝土強度等級不應低于Ｃ２５；采用５００ＭＰａ級鋼筋時混凝土強度等級不應低于Ｃ３０。承受重復荷載的鋼筋混凝土構件，混凝土強度等級不應低于Ｃ２５。預應力混凝土結構的混凝土強度等級不宜低于Ｃ４０，且不應低于Ｃ３０。當采用山砂混凝土及高爐

55、礦渣混凝土時，尚應符合專門標準的規(guī)定。,上一頁,下一頁,返回,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,（５）混凝土的軸心抗壓強度（fｃｐ）。軸心抗壓強度采用１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×３００ｍｍ 的棱柱體作為標準試件的范圍。在鋼筋混凝土結構計算中，計算軸心受壓構件（如柱、桁架的腹桿）時，都采用混凝土的軸心抗壓強度fｃｐ作為設計依據?；炷恋妮S心抗壓強度（fｃｐ）比同截面的立方體抗壓強度（fｃｕ）小，且犺／犪越大，混凝土的軸心抗壓強度

56、（fｃｐ）越小。在立方體抗壓強度為１０～５０ＭＰａ范圍內時，fｃｐ≈（０．７０～０．８０）fｃｕ?；炷恋妮S心抗壓強度按下式計算：,上一頁,下一頁,返回,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,２. 混凝土的抗拉強度混凝土的抗拉強度只有抗壓強度的１／２０～１／１０，故在鋼筋混凝土結構設計中，不考慮混凝土承受拉力，而是在混凝土中配以鋼筋，由鋼筋來承擔結構中的拉力。但混凝土抗拉強度對混凝土抗裂性具有重要作用，它是結構設計中確定混凝土抗裂度的主要指標，

57、有時也用它來間接衡量混凝土抗沖擊強度、混凝土與鋼筋的粘結強度等。用軸向拉伸試件測定混凝土的抗拉強度，荷載不易對準軸線，夾具處常發(fā)生局部破壞，致使測值很不準，故國內外目前都采用劈裂法來測定混凝土的抗拉強度，簡稱劈拉強度。,上一頁,下一頁,返回,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,３. 影響混凝土強度的因素（１）水泥實際強度和水膠比。水泥２８ｄ膠砂抗壓強度和水膠比是影響混凝土抗壓強度的最主要因素，也可以說是決定性因素。因為混凝土的強度主要取決于

58、水泥與集料間的粘結力，而水泥石的強度及其與集料間的粘結力，又取決于水泥強度等級和水膠比的大小。由于拌制混凝土拌合物時，為了獲得必要的流動，常需要加入較多的水，多余的水所占空間在混凝土硬化后成為毛細孔，使混凝土密實度降低，強度下降。（２）集料的影響。當集料級配良好、砂率適當時，由于組成了堅強密實的骨架，有利于混凝土強度的提高。如果混凝土集料中有害雜質較多，品質低，級配不好，會降低混凝土的強度。,上一頁,下一頁,返回,第三節(jié)　混凝土主要技

59、術性質,（３）養(yǎng)護溫度及濕度。養(yǎng)護溫度高，水泥水化速度快，混凝土強度的發(fā)展也快；反之，在低溫下混凝土強度發(fā)展遲緩。當溫度降到冰點以下時，水泥將停止水化，強度停止發(fā)展，而且易使硬化的混凝土結構遭到破壞。因此，冬期施工時，混凝土應特別注意保溫養(yǎng)護，防止早期受凍破壞。養(yǎng)護溫度對混凝土強度的影響如圖５-８所示。水是水泥水化的必要條件。如果濕度不夠，水泥水化反應不能正常進行，甚至停止水化，會嚴重降低混凝土強度。因此在混凝土澆筑完畢后，應在１２ｈ

60、內進行覆蓋；在夏季施工的混凝土，要特別注意澆水保濕。濕度對強度發(fā)展的影響如圖５-９所示。,上一頁,下一頁,返回,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,（４）齡期。齡期是指混凝土在正常養(yǎng)護條件下所經歷的時間?；炷恋膹姸入S齡期的增長而提高，一般早期（７～１４ｄ）增長較快，以后逐漸變緩，２８ｄ后增長更加緩慢，但可延續(xù)幾年，甚至幾十年之久，如圖５-１０（ａ）所示?；炷翉姸扰c齡期的關系，對于用早期強度推算長期強度和縮短混凝土強度判定的時間具有重要的實

61、踐意義。圖５-１０（ｂ）是阿布拉姆斯提出的在潮濕養(yǎng)護條件下，混凝土的強度與齡期（以對數表示）間的直線關系。該式適用于在標準條件下養(yǎng)護的不同水泥拌制的中等強度等級的混凝土。根據此式，可由所測混凝土早期強度，估算其２８ｄ齡期的強度，或者可由混凝土的２８ｄ強度推算２８ｄ前混凝土達到某一強度需要養(yǎng)護的天數，如確定混凝土拆模、構件起吊、放松預應力鋼筋、制品養(yǎng)護、出廠等日期。但由于影響強度的因素很多，故按此式計算的結果作為參考。,上一頁,下一頁,

62、返回,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,（５）試驗條件。試驗條件是指試件的尺寸、形狀、表面狀態(tài)及加荷速度等。試驗條件不同，會影響混凝土強度的試驗值。４. 提高混凝土強度的主要措施（１）采用高強度等級水泥或早強型水泥。在混凝土配合比相同的情況下，水泥的強度等級越高，混凝土的強度越高。但單純靠提高水泥強度來提高混凝土強度，往往不經濟。采用早強型水泥可提高混凝土的早期強度，有利于加速施工進度。（２）采用低水膠比的干硬性混凝土。低水膠比的干硬性

63、混凝土拌合物游離水分少，硬化后留下的孔隙少，混凝土密實度高，強度可顯著提高。因此，降低水膠比是提高混凝土強度最有效的途徑。但水膠比過小，將影響拌合物的流動性，造成施工困難。一般應采取同時摻加減水劑的方法，使混凝土在低水膠比情況下，仍具有良好的和易性。,上一頁,下一頁,返回,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,（３）采用濕熱養(yǎng)護。濕熱養(yǎng)護可分為蒸汽養(yǎng)護和蒸壓養(yǎng)護兩類。（４）采用機械攪拌和振搗?；炷敛捎脵C械攪拌比人工攪拌能使拌合物更均勻，特別是

64、在拌和低流動性混凝土拌合物時效果更顯著。采用機械振搗，可使混凝土拌合物的顆粒產生振動，暫時破壞水泥的凝聚結構，從而降低水泥漿的黏度和集料間的摩擦阻力，提高混凝土拌合物的流動性，使混凝土拌合物能很好地充滿模型，內部孔隙大大減小，從而使混凝土的密實度和強度大大提高。（５）摻入混凝土外加劑。在混凝土中摻入早強劑可提高混凝土早期強度；摻入減水劑可減少用水量，降低水膠比，提高混凝土強度。另外，在混凝土中摻入高效減水劑的同時，摻入磨細的礦物摻合料

65、（如硅灰、優(yōu)質粉煤灰和超細礦粉等），可顯著提高混凝土的強度，配制出超高強度混凝土。,上一頁,下一頁,返回,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,三、混凝土的變形混凝土在硬化期間和使用過程中，會受到各種因素作用而產生變形?；炷恋淖冃沃苯佑绊懙交炷恋膹姸群湍途眯?，特別是對裂縫的產生有直接的影響。混凝土的變形包括非荷載作用下的變形和荷載作用下的變形。非荷載作用下的變形包括混凝土的化學收縮、干縮濕脹及溫度變形；荷載作用下的變形可分為短期荷載作用下的

66、變形及長期荷載作用下的變形———徐變。,上一頁,下一頁,返回,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,１. 非荷載作用下的變形（１）化學收縮?；炷猎谟不^程中，水泥水化產物的體積比水化反應前物質的總體積小，從而引起混凝土的收縮，即為化學收縮?；瘜W收縮是不可恢復的，其收縮量隨混凝土硬化齡期的延長而增加，一般在混凝土成型后４０ｄ內增長較快，以后逐漸趨于穩(wěn)定?；瘜W收縮值很小，一般對混凝土結構沒有破壞作用，但在混凝土內部可能產生微細裂縫。（２）干縮濕

67、脹?；炷恋母煽s濕脹是指由于外界濕度變化，致使其中水分變化而引起的體積變化。當混凝土在水中硬化時，凝膠體中膠體粒子的吸附水膜增厚，膠體粒子間的距離增大，使混凝土產生輕微膨脹；當混凝土在干燥空氣中硬化時，混凝土中水分逐漸蒸發(fā)，水泥凝膠體或水泥石毛細管失水，使混凝土收縮。混凝土的這種收縮在重新吸水以后一部分可以恢復，但仍有一部分（占３０％～５０％）不可恢復。,上一頁,下一頁,返回,第三節(jié)　混凝土主要技術性質,（３）溫度變形?；炷恋臒崦浝淇s

68、變形稱為溫度變形?；炷恋臏囟染€膨脹系數為（１～１．５）×１０－５ ｍｍ／（ｍ·℃），即溫度每升降１℃，每米脹縮０．０１～０．０１５ｍｍ。溫度變形對大體積混凝土或大面積混凝土以及縱向很長的混凝土工程極為不利，易使這些混凝土產生溫度裂縫。散熱很慢，因此造成混凝土內外溫差很大，有時可達５０℃～７０℃，這將使混凝土產生內脹外縮，在混凝土外表面產生很大的拉應力，嚴重時使混凝土產生裂縫。在實際工程中，大體積混凝土施工時常采用低