【教学课件】第四节混凝土的强度.ppt

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1、第四节 混凝土的强度,混凝土的强度包括抗压、抗拉、抗弯、抗剪强度等，其中以抗压强度最大，故工程上混凝土主要承受压力混凝土的抗压强度与其它强度间有一定的相关性，可由抗压强度的大小来估计其它强度值抗压强度是混凝土最重要的性能指标,（二）混凝土的强度测试,1.立方体抗压强度与强度等级,按照国家标准GBJ8185普通混凝土力学性能试验方法的规定，按标准成型方法制成边长为150mm的立方体试件，在标准养护条件(温度203，相对湿度90%以上)下养护28d龄期，所测得的抗压强度值，以fcu表示。试模,1.立方体抗压强度评定与强度等级,采用非标准尺寸的试件，测定结果应乘以相应的尺寸折算系数 混凝土强度等级采

2、用符号C与立方体抗压强度标准值（以MPa计）共分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55及C60十二个等级,2.轴心抗压强度(棱柱抗压强度),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）时都采用轴心抗压强度作为计算依据。标准试件:150mm150mm300mm或者150mm150mm450mm，测定其标养28d的抗压强度值试验证明，棱柱体强度与立方体强度的比值为0.70.8。,影响混凝土强度的因素1-水泥标号,水泥是混凝土中的胶凝材料，水泥浆粘

3、结骨料使混凝土成为人造石材。在相同配合比的条件下，水泥标号越高，水泥浆体与骨料的粘结力越大，混凝土的强度就越高。混凝土强度与水泥的强度成正比例关系。,影响混凝土强度的因素2-水灰比,在保证施工质量的条件下，水灰比愈小，混凝土的强度就愈高。但是，如果水灰比太小，拌合物过于干涩，在一定的施工条件下，无法保证浇灌质量，混凝土中将出现较多的蜂窝、孔洞，也将显著降低混凝土的强度和耐久性。试验证明，混凝土强度，随水灰比增大而降低，呈曲线关系，而混凝土强度与灰水比呈直线关系（图63）。,图63 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,式中fcu,0混凝土28天抗压强度

4、,a；fce水泥的实际强度,a；灰水比；每立方米混凝土中水泥用量,kg;每立方米混凝土中用水量,kg。a,b为回归系数，与骨料品种、水泥品种有关，其数值可通过试验求得。普通混凝土配合比设计规程（JGJ552000）提供的a、b 经验值为：采用碎石：a=0.46b0.07采用卵石：a=0.48b=0.33,根据大量试验建立的混凝土强度公式：,影响混凝土强度的因素3-粗骨料,水泥浆体与骨料的粘结力还与骨料（特别是粗骨料，硬化后混凝土的骨架）的表面状况有关。碎石表面粗糙，粘结力比较大；卵石表面光滑，粘结力就较小，因而在水泥标号和水灰比相同的条件下，碎石混凝土的强度往往高于卵石混凝土的强度。,影响混凝

5、土强度的因素4-养护条件,混凝土强度的产生与发展通过水泥的水化实现周围环境的温度对水化作用的进行有显著的影响 周围环境的湿度对水泥水化作用能否正常进行有显著的影响 为了使混凝土正常硬化，必须在成型后的一定时间内使周围的环境有一定的温度和湿度。,养护方法,常见的自然养护将成型后的混凝土放在自然环境中，随气温变化，用覆盖或浇水等措施使混凝土保持潮湿状态的一种养护方法。为了加速混凝土强度的发展，提高混凝土的早期强度，还可以采用蒸汽养护和压蒸养护的方法来实现。,影响混凝土强度的因素5-龄期,龄期:指混凝土拌合、成型后所经过的养护时间。混凝土的强度随龄期的增长，逐步提高。在正常的养护条件下，强度最初几天

6、内发展较快，以后发展渐慢，28天可达到设计强度，28天以后发展缓慢，增长时间可以延续数十年之久。混凝土强度的发展，大致与龄期的对数成正比关系 推算强度,式中：fnnd龄期混凝土的抗压程度,MPa；28 28龄期混凝土的抗压强度,MPa；lg、lg 28（不小于3）和28的常用对数。,影响混凝土强度的其它因素,1.施工条件施工质量的好坏对混凝土强度有非常重要的影响。施工质量包括配料准确，搅拌均匀，振捣密实，养护适宜等。任何一道工序忽视了规范管理和操作，都会导致混凝土强度的降低。掺入外加剂，特别是减水剂、早强剂。,2.试验条件试验条件对混凝土强度的测定也有直接影响。如试件尺寸，表面的平整度，加荷速

7、度以及温湿度等，测定时，要严格遵照试验规程的要求进行，保证试验的准确性。,混凝土试件不同尺寸的强度换算系统,水泥是混凝土中的活性组分，在相同的配合比情况下，所用水泥的强度等级越高，混凝土的强度越高。水灰比是影响混凝土程度的重要因素，试验证明，水灰比增加，则混凝土强度将下降，在满足施工和易性和混凝土耐久性要求条件下，尽可能降低水灰比和提高水泥强度，这对提高混凝土的强度是十分有效的。,提高混凝土强度的措施？,（1）选用高强度水泥和低水灰比,在混凝土中掺入减水剂，可减少用水量，提高混凝土强度；掺入早强剂，可提高混凝土的早期强度。在混凝土中掺入矿物外加剂（如磨细矿渣、粉煤灰、硅灰、沸石粉等），可以节约

8、水泥，降低成本；减少环境污染，改善混凝土诸多性能。,（2）掺用混凝土外加剂,采用机械搅拌、机械振捣的混合料，可使混凝土混合料的颗粒产生振动，降低水泥浆的粘度和骨料的摩擦力，使混凝土拌合物转入液体状态，在满足施工和易性要求条件下，可减少拌合用水量，降低水灰比。同时，混凝土混合物被振捣后，它的颗粒互相靠近，并把空气排出，使混凝土内部孔隙大大减少，从而使混凝土的密实度和强度大大提高。,（3）采用机械搅拌和机械振动成型,湿热处理可分为蒸汽养护和蒸压养护两类。蒸汽养护就是将成型后的混凝土制品放在100以下的常压蒸汽中进行养护。以加快混凝土强度发展的速度。混凝土经1620的蒸汽养护后，其强度即可达到标准养

9、护条件下28强度的70 80。蒸压养护混凝土在175温度和个大气压的蒸压釜中进行养护。主要适用于硅酸盐混凝土拌合物及其制品。,（4）采用湿热处理,第五节 混凝土的耐久性,混凝土耐久性：混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能的能力称为混凝土的耐久性。提高混凝土耐久性，对于延长结构寿命，减少修复工作量，提高经济效益具有重要的意义。,混凝土耐久性研究的重要性,美国学者“五倍定律”例如设计新建项目时在钢筋防护方面无谓地每节省1美元当发现钢筋锈蚀时要多追加维修费5美元顺筋开裂时需多追加维修费25美元严重破坏时需多追加维修费125美元,混凝土的耐久性1.抗渗性,混凝土抗渗性:指混凝土抵抗压力水(

10、或其它液体)渗透的能力。直接影响混凝土的抗冻性和抗侵蚀性。主要与密实度及内部孔隙大小和构造有关渗水通道源于水泥石中的孔隙；水泥浆泌水形成的泌水通道；各种收缩形成的微裂纹以及骨料下部积水形成的水囊等连通孔、振捣不密实产生的蜂窝、孔洞。,抗渗等级,混凝土的抗渗性用抗渗等级表示28d龄期的标准试件按规定方法进行试验，所能承受的最大静水压力(MPa)混凝土的抗渗等级有P4、P6、P8、P10、P12五个等级，表示能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0、1.2MPa的静水压力而不渗透。,提高抗渗性的主要措施,选择适当的水泥品种和足够的水泥用量采用较小的水灰比良好的骨料级配和合理的砂率值加强养护及精心施工（

11、振捣密实）引入减水剂、引气剂、密实剂等,混凝土的耐久性2.抗冻性,混凝土的抗冻性:指混凝土在使用环境中，能经受多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。在寒冷地区，特别是在潮湿环境下受冻的混凝土工程，抗冻性是耐久性的重要指标 抗冻性主要取决于混凝土的结构特征。,混凝土的结构特征,混凝土的孔隙率孔隙特征（孔的数量、孔径大小、分布、开口连通与闭口等）密实的和具有封闭孔隙的混凝土具有较好的抗冻性，是比较抗冻的,抗冻标号,混凝土抗冻性用抗冻标号表示以28d龄期的混凝土标准试件在吸水饱和后承受反复冻融循环，以抗压强度损失不超过25%，且质量损失不超过5%时所能承受的最大冻融循环次数来确定混凝

12、土的抗冻标号有F25、F50、F100、F150、F200、F250和F300等九个，表示混凝土能承受冻融循环的最大次数不小于 25、50、100、150、200、250和300次。,提高抗冻性的主要措施,选用适当的水泥品种（硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥）采用较高标号的水泥掺入外加剂（引气剂）等 提高混凝土的密实度,混凝土的耐久性3.抗侵蚀性,混凝土中的骨料一般具有良好的抗侵蚀性。环境介质对混凝土的侵蚀，主要是对水泥石的侵蚀。选用适当的水泥品种、提高混凝土的密实度或使其具有封闭孔隙都可有效地提高混凝土的抗侵蚀性。,混凝土受外界环境作用而劣化的整体模型,混凝土的碳化：是指空气中的二氧化碳与水泥石中

13、的氢氧化 钙作用，生成碳酸钙和水。碳化减弱对钢筋的保护作用。碳化作用降低了混凝土的碱度，当值低于10时，钢筋表面钝化膜破坏，导致钢筋锈蚀。,混凝土的耐久性4.混凝土的碳化,影响混凝土碳化速度的主要因素有：,（1）水泥品种。（2）水灰比。（3）环境湿度。（4）硬化条件。,碱-骨料反应：指混凝土中所含的碱（Na2O或K2O）与骨料的活性成分（活性SiO2），在混凝土硬化后潮湿条件下逐渐发生化学反应，反应生成复杂的碱硅酸凝胶，这种凝胶吸水膨胀，导致混凝土开裂的现象。碱-骨料反应的反应速度很慢，需几年或几十年。,混凝土的耐久性5.碱一骨料反应,提高混凝土耐久性的措施小结,根据混凝土所处的环境及具体使用条件合理的选择原材料(水泥及骨料)提高混凝土的密实度是提高混凝土耐久性的一个重要措施(改善混凝土内部的孔结构)施工中，应控制最大水灰比和单位体积的最小水泥用量保证施工质量:搅拌均匀、合理浇灌、精心振捣、加强养护必要时掺入外加剂(引气剂、减水剂等),