企业班建筑材料教学课件5第五章.ppt

一、,第五章 普通混凝土,4.1概 述,定义：指由胶凝材料、骨料、水及其它材料，按适当比例配制并硬化而成的具有所需的形体、强度和耐久性的人造石材,按表观密度分类,重混凝土：密度大于2500 Kg/m3 骨料：重晶石、钢屑；胶凝材料：钡水泥、锶水泥 防辐射：X、射线,普通混凝土：密度在19502500 Kg/m3之间，承重结构,轻混凝土：密度小于1950 Kg/m3 绝热、隔热材料或轻质结构材料,特 点,原材料丰富，成本,具有石材一般的强度和耐久性，但又优于石材,性能可调,较好的可塑性,整体性强，抗震性高,维修费用低,自重大,抗拉强度低，脆性材料,传热快,需养护时间，生产周期长,强度波动因素多,缺 点,对砼的基本要求,符合施工要求的工作性,符合设计要求的强度,与使用年限相适应的耐久性,经济性,砼的组成材料,基本组成材料：水泥、水、砂、石,砂石起骨架作用,称之为骨料,占大多数,水泥起胶凝、填充、润滑、包裹作用,细骨料：砂 指粒径在150um4.75mm之间的岩石颗粒,粗细，颗粒级配,粗细:不同粒径的砂粒混合在一起的平均粗细程度.,颗粒级配:粒级大小不同砂粒相互组配的情况.,要求：表面积较小，空隙小，省水泥,由累计筛余计算细度模数MxMx=(A2+A3+A4+A5+A6-5A1)/(100-A1),用筛分析法测定,称500克干砂,筛分后,测筛余量,计算分计筛余,累计筛余,例:,分计筛余:1%5%26%48%12%8%,累计筛余:1%6%32%80%92%100%,A1 A2 A3 A4 A5 A6,Mx=(6+32+80+92+100-5x1)/(100-1),=3.1,按规范 Mx=3.13.7 粗砂=2.33.0 中砂=1.62.2 细砂=0.71.5 特细砂,判定为粗砂,再根据书中图表判定颗粒级配为1区,砂的主要物理性质,有关密度:近似密度:2.602.70g/cm3 松堆积密度:1.351.65g/cm3,砂的含水状态,完全干燥,气干状态,饱和面干,工程中常用状态,含水湿润,有害物质,含泥量及泥块含量,云母,轻物质,硫化物和硫酸盐 钢筋锈蚀,有机质 腐蚀水泥,降低强度,耐久性,氯盐 腐蚀钢筋,可对照表格得出级配情况,粗骨料：石子 指粒径在4.75mm以上的岩石颗粒,颗粒级配及最大粒径:,原理与砂大致相同,筛分法 2.6590mm,分为连续粒级和单粒级,其中连续粒级配制砼一般工作性良好,不易发生离析,是常用骨料,单粒级可以避免连续粒级中的较大粒级在堆放及装卸过程中的离析现象,可通过不同组合,配制不同级配石子,间断粒级配制砼易于离析,工作性差,应在条件允许下,选用较大的最大粒径 参照施工条件:粗骨料最大粒径不得超过结构截面最小尺寸得当1/4,不得大于钢筋间最小净距的3/4,混凝土实心板不超过板厚的1/3，不得超过40mm,有害物质,含泥量及泥块含量,云母,轻物质,硫化物和硫酸盐 钢筋锈蚀,有机质 腐蚀水泥,降低强度,耐久性,氯盐 腐蚀钢筋,针、片状物,坚固性：即抗风化能力,强度与坚固性,强度 a、立方体抗压强度 b、压碎指标值,水泥标号:为砼强度的1.52倍;高强砼可取0.91.5倍,水泥 最重要的材料,作用:胶结、润滑、填充、包裹,量多：则流浆,且成本提高;量少；则无法成型,水泥品种:根据环境,工程不同,水 一般用可饮用水,问：海水、生活污水、工业污水、地下水可否使用？,改善砼其它性能,混凝土的外加剂,分 类:,改善砼拌合物流变性能,调节砼凝结时间,硬化性能,改善砼耐久性,外加剂选择和使用,根据工程需要来选择,掺量的确定,掺加方法:不溶于水的:先干拌,再湿拌；溶于水的:先配成水溶液,再加入砼中搅拌,混凝土的掺合料,粉煤灰：质量要求：细度；分为I、II、III级，适用范围不同,作用：具火山灰活性作用；改善和易性、耐久性；降低水化热；抑制碱骨料反应。,4.2砼拌合物的和易性,混凝土拌和物（新拌混凝土）：砼的各组成材料按一定的比例配合搅拌而成的尚未凝固的材料。提出和易性的概念主要是为了 便于施工 获得均匀而密实的混凝土 以保证砼的强度和耐久性,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,一、和易性（工作性）的概念,和易性是砼拌合物的施工操作（拌合、运输、浇灌、捣实）的难易程度和抵抗离析作用程度并能获得质量均匀，密实砼的性能。和易性主要包括流动性、粘聚性和保水性：,和易性,粘聚性,保水性,流动性,易达结构均匀,易成型密实,好,好,砼拌合物在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并且均匀密实地填满模板中各个角落的性能。,砼拌合物在施工过程中互相之间有一定粘聚力，不发生分层、离析、泌水，保持整体均匀的性能。,砼拌合物保持水分不易析出的能力。,保证混凝土硬化后的质量,和易性的含义,1、流动性：流动性是砼拌和物在自重或施工振捣的作用下，产生流动，并均匀、密实地填满模型的性能。流动性反映拌和物的稀稠，关系着施工振捣的难易和浇灌的质量。2、粘聚性（抗离性）：是砼拌合物在施工过程中互相之间有一定粘聚力，不发生分层、离析、泌水，保持整体均匀的性能。3、保水性：保水性是砼拌合物保持水分不易析出的能力。砼拌合物中的水，一部分是保证水泥水化所需水量，另一部分是为使砼拌合物具有足够流动性，便于浇捣所需的水量。,混凝土拌合物的和易性,工程施工要求混凝土拌合物具有哪些性能？流动性，便于浇灌与填充模具；（操作方便，易于捣实成型）均匀性，骨料在水泥浆中分布均匀，水泥颗粒在水中分布均匀；不分层。保水性，水不泌出、离析。良好性能的标志：运输中不易分层离析；浇灌时容易捣实或自密实；成型后表面容易修正。,分层离析与泌水现象及其危害,分层离析现象：粗骨料从混凝土的水泥砂浆中分离出来的倾向，与拌和物的粘聚性有关。危害：分层离析将导致硬化后的混凝土产生蜂窝和麻面，影响均匀性。泌水现象：混凝土中粗骨料下沉、水分上升直到表面，这种现象叫泌水，与拌和物的保水性有关。危害：泌水导致混凝土中粗骨料和水平钢筋下方形成水囊和水膜，降低骨料或钢筋与水泥石的粘结力；表面还会形成疏松层等。,骨料,水,可见表面泌水,内泌水,钢 筋,沉降裂缝,水 囊,混凝土表面,塑性收缩裂缝,变截面处因沉降引起开裂的示意图,沉降裂缝,和易性良好的混凝土,问题？,和易性不良的混凝土拌合物，施工后会出现什么情况？答：填充不密实，产生蜂窝、麻面、空洞等缺陷；表面出现疏松层，粗骨料颗粒和水平钢筋的下面会出现水囊或水膜等，界面结构不密实；造成组成不均匀，上层水泥浆多于底层，下层骨料多于上层，表面水泥浆中含水量多于内部。为什么混凝土拌合物会出现和易性不良？答：混凝土拌合物由固相与液相组成，二者的比例不当影响拌合物的和易性；固相与液相的密度相差较大，而且骨料粒径较大，容易在自重作用下，发生层析；,二、和易性的评定,定量测定拌合物的流动性、辅以直观经验评定粘聚性和保水性。,1.坍落度法测定混凝土拌合物在自重作用下产生的变形值坍落度（单位mm）。适用范围：集料最大粒径不大于40mm；坍落度值不小于10mm的低塑性混凝土、塑性和流动性混凝土。塑性混凝土的流动性用坍落度或坍落扩展度表示,坍落度试验,标准圆锥筒将拌和物等体积地分三层填入圆锥筒中每一层用捣棒插捣25下用灰刀将表面抹平垂直提起圆锥筒，拌和物将在自重作用下向下坍落量出坍落的毫米数坍落度,200mm,100mm,300mm,坍落度试验,坍落度,直尺,坍落扩展度,装第1层并插捣25次,装第2层并插捣25次,装第3层并插捣25次,抹平表面,提起圆锥筒,测量坍落高度,坍落度试验步骤,坍落度测量,扩展度测量,文库专用,39,坍落度的测定方法,文库专用,40,文库专用,41,测量坍落度值,根据坍落度的不同，将混凝土拌合物分为四级：T1级低塑性混凝土（坍落度1040mm）；T2级塑性混凝土（坍落度5090mm）;T3级流动性混凝土（坍落度100150mm）；T4级大流动性混凝土（坍落度160mm）。如坍落度值大于220mm，应用钢尺测量混凝土扩展后的最大和最小直径，取平均值为扩展度。当T10mm时，为干硬性砼。用维勃稠度（s）来表示。,坍落度测量结果的评定,坍落度与扩展度测定,坍落度试验,在测定坍落度的同时，用目测的方法评定粘聚性和保水性：粘聚性的检查方法是用捣棒在已坍落的混凝土拌合物锥体一侧轻轻敲打，如果锥体逐渐下沉，则表示粘聚性良好；如果锥体突然倒塌，部分崩裂或出现离析现象，则表示粘聚性不好。保水性的检查则是观察混凝土拌合物中稀浆的析出程度，如有较多的稀浆从锥体底部流出，锥体部分也因失浆而骨料外露，则表明混凝土拌合物的保水性不好；如坍落筒提起后无稀浆或仅有少量稀浆自底部析出，则表示混凝土拌合物保水性良好。,需考虑的因素：结构类型 构件截面大小 配筋疏密 搅拌方式机械、人工 输送方式 浇灌方法是否泵送 捣实方法-机械、人工、自密实原则：在不妨碍施工操作并能保证振捣密实的条件下，尽可能采用较小的坍落度（较小流动性），有利于节约水泥，且对硬化后砼性质有利。用较大流动性砼，需保证成型密实，不产生离析泌水。（如自密实混凝土）,混凝土施工时坍落度的选择,混凝土施工时坍落度的选择,混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施工条件、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法等来确定。见下表。,注：本表系采用机械振捣混凝土时的坍落度，采用人工捣实其值可适当增大；需配制泵送混凝土时，应掺外加剂，坍落度宜为120180。,拌合物的和易性与施工工艺,施工工艺 坍落度(mm),碾压混凝土 0滑模摊铺混凝土 30 50 泵送混凝土 100 200自密实混凝土 240,原则：根据施工方法、结构条件和制品要求，并参考经验资料进行选择，在满足施工和结构条件的情况下，尽量选用较小的坍落度，以节约水泥，提高混凝土质量。,混凝土施工时坍落度的选择,自密实混凝土,自密实混凝土1,自密实混凝土,自密实混凝土2,自密实混凝土3,自密实混凝土4,泵送混凝土,Pumping Concrete,泵送混凝土1,泵送混凝土,Pumping Concrete,泵送混凝土2,泵送混凝土3,泵送混凝土4,碾压混凝土,RCCP,碾压混凝土1,碾压混凝土RCC,碾压混凝土2,碾压混凝土RCC,碾压混凝土3,二、和易性的评定,2.维勃稠度法(VB)测定使拌合物密实所需要的时间s。适用范围粗骨料最大粒径不大于40mm；坍落度小于10mm，维勃稠度在5s30s之间的干硬性混凝土。,文库专用,64,测定T10mm的干硬性砼的流动性。定义、方法见下图,维勃稠度法击震力下的坍落度法,方法：按规定的方法在坍落度筒内装满混凝土拌合物，提起坍落度筒，在混凝土拌合物试体顶面放一透明圆盘，开启振动台，同时以秒表计时，到透明圆盘表面完全为水泥浆所布满时，记录秒表时间，即为该混凝土拌合物的维勃稠度值，常用Vt（秒）表示。Vt值越大，表示混凝土拌合物越干稠。,维勃稠度试验,透明圆盘,从开启振动台至透明圆盘底面与混凝土完全接触所需的时间为维勃稠度值VB。本方法适用于骨料最大粒径不大于40mm，维勃稠度值在530s之间的拌和物稠度测定。,维勃稠度仪,干硬性混凝土拌合物的分级,依据维勃稠度值的大小，干硬性混凝土拌合物可分为四级：V0级超干硬性混凝土（Vt31秒）；V1级特干硬性混凝土（Vt值3021秒）；V2级干硬性混凝土（Vt值2011秒）；V3级半干硬性混凝土（Vt值105秒）。,问题？,为什么坍落度筒法能反映塑性混凝土拌合物的和易性？解答：A、坍落度反映了拌合物在自重力作用下的流动性；B、拌和物圆锥体在敲击下，是否崩落反映了粘聚性；C、拌和物圆锥体下方是否有水泌出，反映了保水性。,维勃稠度反映的是混凝土拌和物的什么性能？答：维勃稠度法适用于Dmax小于40mm，维勃稠度在530s之间的混凝土拌和物稠度的测量。主要反映了混凝土拌和物在振动力作用下的流动性和充模性。,混凝土拌合物按流动性的分类,按混凝土质量控制标准（GB50164）的规定，塑性混凝土、干硬性混凝土分别按坍落度、维勃稠度分为四级。见下表。,现象分析,混凝土中的蜂窝 观察图中混凝土楼面，其中有空洞（俗称蜂窝）。该混凝土是采用人工振捣，其混凝土坍落度为30 mm。请分析混凝土不密实的原因。,【分析】该混凝土未采用振动器振捣，仅人工振捣，而混凝土的坍落度偏低，流动性较差，故易产生蜂窝，应增大混凝土的坍落度。实际施工时，混凝土拌和物的坍落度要根据构件截面尺寸大小、钢筋疏密和捣实方法来确定。当构件截面尺筋较密，或采用人工捣实时，坍落度可选择大一些。,工程实例分析,【分析】泵送混凝土要求的坍落度较大，不仅要有较大的流动性，而且还要有较好的保水性及粘聚性，才可保证工程质量。,【概况】某高架桥桥台采用泵送混凝土。因该混凝土保水性较差，泌水量大，大量水泥稀浆从模板缝中流出，拆模板后可见桥台混凝土集料裸露。,水泥浆的数量,水灰比,砂率,施工方面,原材料品质及性质,三、影响和易性的主要因素,三、影响和易性的因素,1.组成材料及其用量之间的关系水泥浆数量和单位用水量；骨料的品种、级配和粗细程度；砂率；外加剂。见下图。2.施工环境的温度、搅拌制度等。,水泥,水,砂,石子,外加剂,水泥浆,骨料,混凝土拌合物,1、水泥浆的数量,水泥浆的作用赋予混凝土拌合物以一定的流动性。在水灰比（W/C）不变的情况下，单位体积拌合物内，如果水泥浆愈多，则拌合物的流动性愈大。但若水泥浆过多，将会出现流浆现象，使拌合物的粘聚性变差，同时对混凝土的强度与耐久性也会产生一定的影响，且水泥用量也大。水泥浆过少，不能填满骨料间空隙或不能很好包裹骨料表面时，就会产生崩塌现象，粘聚性变差。因此，混凝土拌合物中水泥浆的数量应以满足流流动性和强度要求为度，不宜过量。,水泥浆与骨料的相对用量的影响,水泥浆是混凝土拌和物产生流动的决定因素。水泥浆包裹在骨料的表面，在骨料间起润滑作用产生滚珠效应，减小了骨料颗粒间的内摩阻力。所以，水泥浆用量愈多，流动性愈好，拌和物的坍落度增大，同时还增大了拌和物的粘聚性。水泥浆用量较小，相对骨料用量较大，水泥浆不足以包裹骨料表面形成润滑层，骨料间的摩擦力较大，拌和物不易流动，坍落度减小。,水泥浆与骨料相对用量的影响,低水泥浆用量的干硬性拌和物,高水泥浆用量的塑性拌和物,高水泥浆用量时的滚珠效应,滚珠效应开始,滚珠效应结束,问题：水泥浆用量越多越好吗？,解答：NO；增加水泥浆用量，就增加了骨料表面包裹层的厚度，增大了润滑作用，这有利于拌和物的和易性；但水泥浆过多，超过了骨料表面包裹层所需的量，则不仅使拌和物的流动性无明显增加，而且会出现流浆和泌水，分层，离析（粘聚性保水性差）现象，砼强度和耐久性下降，变形增加。同时会造成水泥浆的浪费，是不利的。,水泥浆过少，不能充满骨料间的空隙且不能很好地包裹骨料颗粒表面，润滑和粘结作用差，导致流动性和粘聚性下降，易出现崩坍现象,问题：水泥浆用量越少越好吗？,2、水泥浆的稠度W/C,在水泥用量不变的情况下，W/C愈小，水泥浆就愈稠，混凝土拌合物的流动性就愈小。当水灰比过小时，水泥浆干稠，混凝土拌合物的流动性过低，会使施工困难，不能保证混凝土的密实性。水灰比过大，又会造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良，而产生流浆、离析现象，并严重影响混凝土的强度。水灰比不能过大或过小，依据混凝土强度和耐久性要求合理地选用。在此基础上选较大的（W/C）以节约水泥。,单位体积用水量（kg/m3）,无论是水泥浆的多少还是水泥浆的稀稠，实际上都反映了用水量是对混凝土拌合物流动性起决定性作用的因素。因为在一定条件下，要使混凝土拌合物获得一定的流动性，所需的单位用水量基本上是一个定值。单位体积用水量的选用依据：骨料种类和粒径 要求的坍落度值单纯加大用水量会降低混凝土的强度和耐久性，因此，对混凝土拌合物流动性的调整，应在保持水灰比不变的条件下，以改变水泥浆量的方法来调整，使其满足施工要求。,基本概念：混凝土拌和物中所用砂的质量占骨料总量的质量百分数称为砂率。,3、砂率,砂率的变动会使骨料的总表面积及空隙率都会发生变化。砂的作用：水泥砂浆在砼拌和物中起润滑作用，可以减少粗集料颗粒之间的摩阻力，所以在一定砂率范围内，随着砂率的增加，润滑作用也明显增加，提高了混凝土拌和物的流动性。但砂率过大，即石子用量过少，砂子用量过多，此时集料的总表面积过大，在水泥浆量不变的情况下，水泥浆量相对少了，减弱了水泥浆的润滑作用，导致混凝土拌和物的流动性降低。如果砂率过小，即石子用量过大，砂子用量过少时，水泥砂浆的数量不足以包裹石子表面，在石子之间没有足够的砂浆层，减弱了水泥砂浆的润滑作用，不但会降低混凝土拌和物的流动性，而且会严重影响其粘聚性和保水性，容易产生离析现象。,3、砂率,因此，砂率既不能过大，也不能过小，应有一个合理砂率值。当砂率适宜时，砂不但填满石子间的空隙，而且还能保证粗骨料间有一定厚度的砂浆层以减小粗骨料间的摩擦阻力，使混凝土拌和物有较好的流动性且能保持粘聚性和保水性良好，这个适宜的砂率称为合理砂率。合理砂率可通过试验、计算、查表等方法确定。,试验表明：水灰比与用水量一定时，拌和物坍落度先随砂率增加而增大，达到最大值后，又随砂率增加而减小，坍落度最大时的砂率为合理砂率(最优砂率),文库专用,86,合理砂率 具有最大的流动性 且水泥用量最小,砂率变化与坍落度（T）和水泥用量关系,砂率过大 流动性降低,砂率过大 水泥用量增加,砂率对骨料堆积空隙率的影响,卵石,碎石,堆积孔隙率(%),砂 率(%),如图：不管是卵石或碎石，当砂率在3545时，骨料的堆积空隙率最低。,问题：为什么存在一个合理含砂率？,解答：砂率的大小影响了拌合物中骨料的总表面积和空隙率。当水泥浆用量一定时，砂率较小时，石子较多，砂与水泥浆组成的砂浆不足以填满石子颗粒的空隙，润滑作用较小，流动性、粘聚性、保水性均较差；砂率过小，石子级配良好，则会使流动性增大。石子级配不良，石子的空隙率大吸收大量的砂浆，和易性下降。（流动性下降，粘聚性保水性也下降）随着砂率增加，砂浆逐渐增多，粗骨料间润滑层逐渐增厚，坍落度会越来越大；当砂率过大时，骨料总表面积和空隙率太大，当水泥浆用量一定时，骨料表面的水泥浆层厚度薄，水泥浆量变为不足，无法起到润滑作用，致使拌和物的坍落度变小，并随着砂率增大而减小。,4、组成材料性质的影响,骨料的性质：骨料的级配 骨料的种类 碎石 卵石 骨料的形状水 泥：对和易性的影响主要表现在水泥的需水性上。不同的水泥品种，需水量不同。,文库专用,90,1）骨料对和易性的影响 骨料性质对和易性影响较大 a、级配良好的骨料。空隙率小，和易性好。b、表面越粗糙，和易性越差。（碎石比卵石和易性差。人工砂山砂比河砂和易性差。）c、细度越细，比表面积越大，流动性变小。（细砂比粗砂流动性小。）,2)骨料颗粒级配的影响,级配良好的骨料，较大粒径的颗粒堆积的空隙被较小颗粒填充，较小颗粒堆积的空隙被更小颗粒填充，不但使得骨料颗粒堆积的空隙率较小，填充在空隙中的水泥浆减少，水泥浆主要包裹在骨料的表面，而且可以避免骨料颗粒间的连锁，利于骨料的滑动，拌和物流动性较好。,当用水量相同时，级配良好的骨料可以增大拌和物的流动性。当流动性相同时，级配良好的骨料可以减小水灰比或减少用水量,骨料颗粒表面特征与形状的影响,表面光滑且呈等径形状的颗粒比粗糙表面且有菱角的颗粒更利于骨料的滑动，而且，前者的表面积小于后者。因此：在水泥浆用量相同时，前者拌制的混凝土拌和物坍落度大于后者；当坍落度或维勃稠度相同时，前者拌制的混凝土拌和物所需用水量小于后者。针片状的颗粒比等径形状的颗粒更不利于骨料的滑动，因此，前者不利于混凝土拌和物的流动性。,水泥浆用量一定时，粒径越大，表面积越小，骨料表面的水泥浆越厚，则骨料就容易滑动，坍落度就大。,粒径越小，表面积越大，骨料表面的水泥浆越薄，则骨料相互连锁不易滑动，坍落度就小。,2)水泥品种与细度的影响,在水灰比相同时硅酸盐水泥 流动性好，密度较大；普通硅酸盐水泥 流动性好，密度较大；火山灰水泥 流动性较差，保水性较好；矿渣水泥 流动性较差，保水性较差；粉煤灰水泥 和易性最好，坍落度较大，保 水性和粘聚性均较好。水泥颗粒愈细，拌和物的粘聚性和保水性愈好；当水泥的比表面积小于280m2/kg时，混凝土拌和物的泌水性增大。,文库专用,95,5、外加剂,在拌制混凝土时，加入少量的外加剂能使混凝土拌和物在不增加水泥用量的条件下，获得良好的和易性，不仅流动性显著增加，而且有效地改善混凝土拌和物的粘聚性和保水性。,6、时间和温度,搅拌完的混凝土拌合物，随着时间的延长而逐渐变得干稠，和易性变差，其原因是一部分水供水泥水化、一部分水被骨料吸收、一部分水蒸发以及凝聚结构的逐渐形成，致使混凝土拌合物的流动性变差。拌合物的和易性也受温度的影响。因为环境温度的升高，水分蒸发及水化反应加快，坍落度损失也变快。因此施工中 为保证一定的和易性，必须注意环境温度的变化，采取相应的措施。,砼拌合物的凝结时间,（1）在环境的温度、湿度条件相同且掺合料、外加剂也相同的条件，砼所用水泥的凝结时间长，则砼拌合物凝结时间也相应较长（2）砼的水灰比越大，拌和物的凝结时间越长。（3）掺粉煤灰、缓凝剂，凝结时间增长。（4）混凝土所处环境温度高，拌和物凝结时间缩短。,四、改善和易性的措施,采用合理砂率；尽可能用较低砂率选用级配良好的骨料。改善砂石的级配；（尤其石）尽可能采用较粗大砂石。掺外加剂或掺合料；,在水灰比不变的条件下，适当增加水泥浆的用量，既可增大拌合物的流动性；又能保证强度和耐久性不受影响。在砂率不变的条件下，适当增加砂石的用量，可减小拌合物的流动性。,掺外加剂的混凝土,小结,和易性是一项综合评价混凝土拌合物施工性能的指标，包括流动性、粘聚性、保水性。和易性用坍落度或维勃稠度定量指标，辅以粘聚性和保水性的定性观察，综合评价。和易性影响到浇灌后混凝土的均匀密实性，从而影响硬化后混凝土性能。和易性受下列因素影响：水泥品种、细度与水泥用量；用水量与水灰比骨料(颗粒特征、粒径与级配、砂率等)外加剂搅拌方式与时间,(三)浇注后的混凝土行为,离析分层与泌水新拌混凝土在运输、振捣过程中和浇灌以后静置，大颗粒骨料分层，水向表面迁移泌水；泌水将导致混凝土中骨料和钢筋的下部形成水囊和表面酥松，产生沉降裂缝；塑性收缩 由于环境温湿度影响，表面泌出的水将向空气中蒸发，导致浇灌后的混凝土表面收缩，约束下收缩将导致表面开裂。养护混凝土浇灌后，必须保护表面以防湿度损失，以减少塑性收缩，利于水泥水化，这种保护成为养护。养护措施有：喷洒水、覆盖表面膜等。凝结时间温升,1、分层与泌水现象,骨料,水,可见表面泌水,内泌水,钢筋,沉降裂缝,水囊,混凝土表面,泌水的影响因素,水泥品种 矿渣水泥和火山灰水泥比普通硅酸盐水泥、粉煤灰水泥容易泌水，且矿渣掺量越大，泌水量越多；水灰比 当水泥用量一定时，新拌混凝土的泌水量随着水灰比的增大而增加；水泥用量 水泥用量越小，水灰比越大，泌水量越大；外加剂 加入引气剂可以减少新拌混凝土的泌水量;加入缓凝剂将增加泌水量。,分层与泌水的控制,泌水的危害:可泵性差表面锈蚀延后顶部水灰比大层间粘结力差,原因：缺少细颗粒组分用水量太大防治措施加大细颗粒组分调节骨料级配引气剂减少用水量,2、塑性收缩,泌出水的蒸发，将导致浇注后的混凝土产生塑性收缩,自由收缩 导致体积变化，但不产生应力,约束下收缩产生应力将导致开裂,平行裂缝垂直与收缩方向,塑性收缩开裂的影响因素,水灰比 当水泥用量一定时，混凝土浇灌后开裂的时间随水灰比增大而延后。水泥用量 当水灰比一定时，混凝土浇灌后开裂的面积随着水泥用量的增加而增加；当水泥用量一定时，开裂面积随着水灰比增大而增加。养护良好养护课有效减少塑性开裂,塑性收缩的原因与防治措施,塑性收缩的原因表面水的蒸发速度大于水达到表面的速度混凝土处于塑性状态时，因温湿度变化、风等作用而干燥,防治塑性裂缝的措施控制风速降低混凝土的温度用冰水拌和混凝土降低水泥水化热增加混凝土表面湿度湿养护喷水雾或撒水覆盖养护膜养护剂纤维增强,3、新拌混凝土的凝结时间,混凝土拌和后应在足够长的时间内保持塑性，以便运输、浇灌、振动成型、修饰等。混凝土的凝结时间不同于所用水泥的凝结时间。初凝：拌和物失去可塑性，不能再搅拌、浇灌、捣实。规定初凝时间不能小于45mins；终凝：混凝土固化，强度以一定速度增长。规定终凝时间不大于375mins；测量方法：贯入阻力法,新拌混凝土凝结时间的影响因素,水泥品种及用量水灰比外加剂种类及掺量环境温湿度,Summary,混凝土浇灌后，均会或多或少地出现离析分层与泌水现象；由于环境温湿度和风的影响，混凝土表面水会挥发，并将导致混凝土产生塑性收缩，如在约束条件下塑性收缩，会引起混凝土开裂；分层泌水与塑性收缩一般相伴而生，它们受多种因素的影响，其防治措施有：合理的原材料配合比添加外加剂加强浇灌后混凝土的养护混凝土的凝结时间不完全同于水泥的凝结时间，由惯入法测定，但其影响因素与水泥凝结时间相同；混凝土浇灌后，应关注其温升，尤其是大体积混凝土，温升太大或太快，均将对混凝土微结构产生伤害。,4.2.2 混凝土的强度,混凝土的力学性质是判断硬化后混凝土质量的重要标准，包括强度和变形。强度是混凝土最重要的力学性质。混凝土强度与混凝土的其他性能关系密切，通常混凝土的强度越大，其刚度、不透水性、抗风化及耐蚀性也越高，通常用混凝土强度来评定和控制混凝土的质量。,混凝土的强度包括：抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度及与钢筋的粘结强度等。但主要是抗压强度、抗拉强度。,一.混凝土立方体抗压强度按照普通混凝土力学性能试验方法标准(GB/T50081-2002)，制作150mml50mml50mm的标准立方体试件，在标准条件（温度202，相对湿度95%以上）下，养护到28d龄期，所测得抗压强度值为混凝土立方体抗压强度，以fcu表示，可按下式计算：当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表：,二、混凝土立方体抗压强度标准值 及强度等级,按照标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28天龄期，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%（即具有95%保证率的抗压强度）以N/mm2（即Mpa）计，以fcu，k表示。立方体抗压强度标准值是划分混凝土强度等级的依据。采用符号C（英文concrete）表示。分为：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75和C80等14个强度等级。,方法：随机取样（具代表性）1、以3个试件为一组；连续抽n组(n25组，每组3块）；作成标准试件，在标准条件下养护。2、测每组（3块）的抗压强度fcu，取其代表值：比如3块强度：18、16、15，若最大、最小值与中间值之差不大于中间值的0.15倍，则取三值平均值；若有一值超出，则取中间值；若二值均超出，视为无效。3、得到n个代表值，按从大到小排序。若100个强度代表值，当n=95，代表值为20.1Mpa,则fcu,k=20.1Mpa,其强度等级C20。,三、混凝土轴心抗压强度混凝土的立方体抗压强度fcu用来评定强度等级，但它不能直接用来作为设计的依据。因为实际工程中钢筋混凝土构件形式大部分是棱柱形或圆柱形。在钢筋混凝土结构计算中，采用混凝土轴心抗压强度fck作为设计的依据。轴心抗压强度fck立方体抗压强度fcu。试验表明：在立方体抗压强度fcu=10-55Mpa的范围内，fck。,现行国家标准（GB/T500812002）规定，采用150mm150mm300mm的棱柱体作为标准试件，测定其轴心抗压强度。混凝土的轴心抗压强度可按下式计算：,四、混凝土的抗拉强度,混凝土抗拉强度较低，一般为抗压强度的1/101/20，且随着混凝土强度等级的提高，这个比值有所降低。因此，混凝土在工作时一般不依靠其抗拉强度。但抗拉强度对开裂现象有重要意义，在结构设计中抗拉强度是确定混凝土抗裂强度的重要指标。有时也用它来间接衡量混凝土与钢筋的粘结强度等。,现行国家标准（GB/T500812002）规定，采用边长150mm的立方体作为标准试件，在立方体试件（或圆柱体）中心平面内用圆弧为垫条施加两个方向相反、均匀分布的压应力，当压力增大至一定程度时试件就沿此平面劈裂破坏，这样测得的强度称为劈裂抗拉强度。混凝土的劈裂抗拉强度（fts）可按下式计算：,五、影响混凝土抗压强度的主要因素,普通混凝土受力破坏一般出现在骨料和水泥石的界面上，即常见的粘结面破坏的形式。另外，当水泥石强度较低时，水泥石本身破坏也是常见的破坏形式。所以，混凝土强度主要取决于水泥石强度和骨料与水泥石间的粘结强度。而水泥石强度和粘结面强度又取决于水泥的实际强度、水灰比及骨料性质，也受施工质量、养护条件及龄期的影响。,1、组成材料和配合比2、养护条件3、试验条件,（1）水泥实际强度与水灰比 水泥实际强度和水灰比是决定混凝土强度最主要的因素。水灰比不变时，水泥实际强度越高，则硬化水泥石强度越大，对骨料的胶结力也就越强，配制成的混凝土强度也就愈高。水泥实际强度相同的情况下，水灰比愈小，水泥石的强度愈高，与骨料粘结力愈大，混凝土强度愈高。但水灰比过小，拌和物过于干稠，在一定的施工振捣条件下，混凝土不能被振捣密实，出现较多的蜂窝、孔洞，反将导致混凝土强度严重下降。,1、组成材料和配合比,图4.11 混凝土强度与水灰比及灰水比的关系（）强度与水灰比的关系；（）强度与灰水比的关系,混凝土强度经验公式：根据工程实践经验，可建立混凝土强度与水泥实际强度及灰水比等因素之间的线性经验公式（又称鲍罗米公式）：式中：fcu混凝土立方体抗压强度，Mpa；a、b粗骨料回归系数(根据工程所使用的水泥和粗、细骨料通过试验建立的灰水比与混凝土强度关系式来确定。若无上述试验统计资料，可按普通混凝土配合比计规程JGJ55-2000，提供的a，b系统取用，对于碎石混凝土a0.46，b0.07；对于卵石混凝土a0.48，b0.33)；C/W灰水比；,注意：鲍罗米公式仅适用于C60以下的混凝土。,fce水泥28d抗压强度实测值，Mpa。在无法取得水泥实测强度时，可用下式计算：式中：fce,g水泥强度等级值，Mpa；c水泥强度等级值的富余系数，该值各地可按水泥品种、产地、等级统计得出。fce值也可根据3d强度或快测强度推定28d强度,（2）骨料的影响骨料的表面状况影响水泥石与骨料的粘结，从而影响混凝土的强度。碎石表面粗糙，粘结力较大；卵石表面光滑，粘结力较小。因此，在配合比相同的条件下，碎石混凝土的强度比卵石混凝土的强度高。特别是在水灰比较低（0.4)时，差异较明显。骨料的最大粒径对混凝土的强度也有影响，骨料的最大粒径愈大，混凝土的强度愈小，特别是对水灰比较低的中强和高强混凝土，骨料最大粒径的影响十分明显。如图4-12所示。,（3）外加剂和掺合料在混凝土中掺入外加剂，可使混凝土获得早强和高强性能，混凝土中掺入早强剂，可显著提高早期强度；掺入减水剂可大幅度减少拌合用水量，在较低的水灰比下，混凝土仍能较好地成型密实，获得很高的28d强度。在混凝土中加入掺合料，可提高水泥石的密实度，改善水泥石与骨料的界面粘结强度，提高混凝土的长期强度。因此，在混凝土中掺入高效减水剂和掺合料是制备高强和高性能混凝土必需的技术措施。,2、养护条件养护的温度和湿度龄期（养护时间）,龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。在正常养护的条件下，混凝土的强度将随龄期的增长而不断发展，最初714天内强度发展较快，以后逐渐变缓，28天达到设计强度。28天后强度仍在发展，其增长过程可延续数十年之久。,3、试验条件对混凝土强度的影响 试件尺寸 相同配合比的混凝土，试件的尺寸越小，测得的强度越高，反之亦然。试件尺寸影响的主要原因是：试件尺寸大时，内部孔隙、缺陷等出现的机率也越大，导致有效受力面积的减小及应力集中，从而引起强度的降低。我国标准规定采用150mm150mm150mm的立方体试件作为标准试件，当采用非标准的其它尺寸试件时，所测得的抗压强度应乘以下表的换算系数。,混凝土试件不同尺寸的强度换算系数表,试件的形状 当试件受压面积(aa)相同，高度(h)不同时，高宽比(h/a)越大，抗压强度越小。原因：环箍效应这是由于试件受压时，试件受压面与试件承压板之间的摩擦力，对试件相对于承压板的横向膨胀起着约束作用，该约束有利于强度的提高。愈接近试件的端面，这种约束作用就愈大，在距端面大约 的范围以外，约束作才消失。试件破坏后，其上下部分各呈现一个较完整的棱柱体，这就是这种约束作用的结果。通常称这种作用为环箍效应。,图：混凝土受压试验,图：混凝土试件受压的环箍效应,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。当试件受压面上有油脂类润滑剂时，试件受压时的环箍效应大大减小，试件将出现直裂破坏，测出的强度值也较低。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。当加荷速度超过1.0Mpa/s时，这种趋势更加显著。我国标准规定混凝土抗压强度的加荷速度为0.30.8MPa/s，且应连续均匀地加荷。,提高混凝土强度的主要措施：,1.在混凝土配合比相同的情况下，采用高强度等级水泥，混凝土强度越高。采用早强型水泥可提高混凝土的早期强度，有利于加快施工进度。2.减小水灰比，或采用用水量较少的干硬性砼。3.改进施工工艺，采用机械搅拌和机械振捣。4.采用合理砂率，以及级配合格、强度较高、质量良好的碎石；5.采用湿热处理养护混凝土。(1)、蒸汽养护：将混凝土放在温度低于1000C的常压蒸汽中进行养护。一般混凝土经过1620h蒸汽养护，其强度可达正常条件下养护28d强度的7080。(2)、蒸压养护：将静停810h的混凝土构件放在温度1750C、0.8MPa的蒸压锅中进行养护。6.掺入外加剂、掺合料。,五、混凝土的强度,混凝土强度的种类,混凝土强度,抗拉强度,抗剪强度,抗压强度,握裹强度,轴心抗压强度,立方体抗压强度,钢筋与混凝土的粘结强度,五、混凝土的强度,混凝土的强度与强度等级 1、立方体抗压强度（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,五、混凝土的强度,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粒径而定，单其测定结果应乘以相应的尺寸换算系数见表强度换算系数(GB/T 500812002),边长为100mm的立方体试件,边长为200mm的立方体试件,边长为150mm的立方体件,换算系数为0.95,换算系数为1.05,换算系数为1.0,五、混凝土的强度,2.混凝土强度等级按混凝土立方体抗压强度标准值划分的级别。以“C”和混凝土立方体抗压强度标准值（fcu,k）表示，按照GB50010-2010混凝土结构设计规范规定，普通混凝土划分为 C10，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80等十四个强度等级。例如，强度等级为C25的混凝土，是指25MPafcu，k30MPa的混凝土。钢筋混凝土、预应力混凝土结构的混凝土强度等级分别不低于C15和C30。立方体抗压强度标准值（fcu,k），是立方体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%。强度等级表示的含义：强度的范围：某混凝土，其fcu30.034.9MPa；某混凝土，其fcu30.0MPa的保证率为90%以上。,C30,“C”代表“混凝土”。,“30”代表fcu,k30.0MPa；,立方体,标准,五、混凝土的强度,3.轴心抗压强度采用150mm150mm300mm的棱柱体试件。在立方体抗压强度为055MPa范围内fck=（0.70.8）fcu,k。在结构设计计算时，一般取