项目五混凝土质量检测.ppt

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1、建筑材料质量检测,屋面倒塌事故,广西某车间为单层砖混结构建筑，车间平面示意见图3-59，车间檐高为5.87m,屋面大梁梁底板高为5m.屋面采用预制空心板，搁置在屋面大梁上，屋面大梁之间设有四道连系梁。大梁荷载传递到砖柱（490mm*870mm）砖壁柱（490mm*620mm）在拆除大梁模板和支撑后，发现屋面工程全部坍塌。,项目五：混凝土质量检测,事故原因分析,检查未发现设计问题。而施工方面从组织机构，人员配备到施工技术管理都存在严重问题，因而造成工程质量低劣。,混凝土受冻或养护温度过低事故案例,某工程为三层砖混结构，现浇钢筋混凝土楼盖，纵墙承重、灰土基础（图2.13）。施工后于当年10月浇灌二

2、层楼盖混凝土。全部主体结构于第二年1月完工。在4月间进行装修工程时，发现各层大梁均有斜裂缝。其现象：裂缝多为斜向，倾角5060，且多发生在300mm的钢箍间距内。近梁中部为竖向裂缝 斜裂缝两端密集，中部稀少（值得注意的是在纵筋截断处都有斜裂缝）；其沿梁高度方向的位置较多地在中和轴以下，个别贯通梁高。裂缝宽度在梁端附近约0.51.2mm，近跨中约0.10.5mm；裂缝深度一般小于1/3，个别的两端穿通；裂缝数量每根梁少则4根，多则22根，一般为1015根。,混凝土受冻或养护温度过低事故案例图片,事故分析及原因,施工原因：浇灌二层梁板时，未采用专门养护措施，浇灌后2h就在板面铺脚手板、堆放砖块进行

3、砌墙。11月初浇灌三层现浇板时，室内温度为01C，未采取保温措施。根据试验资料，混凝土在21d后的强度只达28d理论强度值的42.5%，一个月后才达到52%。因此混凝土早期受冻是这起质量事故的重要原因。另外，混凝土的水泥用量偏低（只有210kg/m3,略少于225kg/m3的最低值）也是因素之一。设计原因：其一是箍筋间距过大。混凝土结构设计规范7.2.7条规定，“当梁高为500mm且V0.07fcbh0时，梁中箍筋的最大间距为200mm。”而本工程箍筋间距却为300mm，这就是斜裂缝多发生在箍筋之间的原因。其二是是纵筋在梁跨中间截断。混凝土结构设计规范6.1.5条规定，“纵向受拉钢筋不宜在受拉

4、区截断”。而本工程梁中部分纵向受拉钢筋在跨中截断，截断处都出现斜裂缝，这说明受拉钢筋对梁截面的抗剪能力起到一定作用，也说明规范的规定是最适合的。比较施工和设计原因，显然可见，施工中混凝土早期受冻是产生本工程质量事故的 主要原因。,事故加固方案,由于梁上有大量斜裂缝，很容易发生脆性截面破坏，引起梁的断裂，故必须进行加固。加固方案是在原大梁外包一U形截面梁，该梁按承受原来梁的的全部弯矩和剪力进行设计，并在U形截面梁的端部沿墙设置钢筋混凝土柱和基础，作为加固梁的支承。,项目五：混凝土质量检测,布置任务：,1、实际工程任务,2、分析工程任务,某学院教学楼梁、板、柱混凝土工程，采用现场搅拌45水泥混凝土

5、。所采用的组成材料和实验配合比见下表。任务：拌制该水泥混凝土，并判断是否达到所设计的要求。,实际工程任务,分析工程任务：要完成该项任务应按以下步骤进行。1.检测现场砂石的含水率，将实验室配合比换算为施工配合比，按照施工配合比拌合适量混凝土；2.按规定取样；3.塌落度法检测混凝土和易性；4.制作混凝土试件，标准养护，检测试件强度；5.填写检测报告；6.分析判断混凝土是否达到所设计要求。显然地，要进行混凝土的检验与验收，我们必须清楚验收的项目；如何正确地进行取样；熟悉混凝土相关的技术性质和技术指标；掌握混凝土主要技术性质的检测方法；相应的也就要求我们要掌握混凝土的一些基础知识，才能够完成这一系列的

6、任务,学生工作页学习情境3.doc,混凝土的进场检验与取样,混凝土的性能检测,混凝土的合格判定,项目五 混凝土检测,任务1 混凝土拌和物的取样,一、学习型工作任务,使用现行检测规范，完成对不同方法拌制的混凝土拌和物的现场取样及试验的委托。,二、教学目标,1能力目标,掌握混凝土配合比的含义及混凝土拌和物的拌制方法；能通过阅读现行检测标准总结出混凝土的技术指标；掌握混凝土取样的方法、规定、原则（GB50204-2002）；会填写取样记录表，根据真实的工作任务，会填写试验委托单。,2知识目标,能熟练说出混凝土的分类、表示方法；能根据现行检测标准总结混凝土的主要技术指标；能清楚表述混凝土取样的方法、规

7、定、原则。,3素质目标,通过阅读现行检测标准，培养学生分析问题的能力；用企业真实的工作表格训练学生正确填写表格，培养学生认真填写表格的习惯。,2知识目标,能熟练说出混凝土的分类、钢材的表示方法；能根据现行检测标准总结混凝土的主要技术指标；能清楚表述混凝土取样的方法、规定、原则。,3素质目标,通过阅读现行检测标准，培养学生分析问题的能力；用企业真实的工作表格训练学生正确填写表格，培养学生认真填写表格的习惯。,一、混凝土的定义,三峡工程钢筋混凝土重力坝,二、混凝土的分类,重混凝土20002800/m3,港工混凝土,水工混凝土,耐碱混凝土,耐酸混凝土,耐热混凝土,防水混凝土,二、混凝土的特性,混凝土

8、的四种组成材料,三、混凝土各组成的作用,水泥,砂,石,水,组成材料,G,W,C,S,基本要求,和易性,强度,耐久性,经济性,四、工程中对混凝土的基本要求,1.水泥2.砂子3.石子4.水,水泥浆,砂子,石子,混凝土的组成材料,问题：普通混凝土的主要组成材料有哪些？各组成材料在硬化前后的作用如何？解：普通混凝土的主要组成材料有水泥、细骨料（砂）、粗骨料（石）和水。另外还常加入适量的掺合料和外加剂。在混凝土中，水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。在混凝土硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定的流动性、粘聚性，便于施工。在硬化后则起到了将砂、石胶结为一个整体的作用，使混凝土具有一定

9、的强度、耐久性等性能。砂、石在混凝土中起骨架作用，可以降低水泥用量、减小干缩、提高混凝土的强度和耐久性。,问题：配制混凝土应考虑哪些基本要求？解配制混凝土应考虑以下四项基本要求，即：满足结构设计的强度等级要求；满足混凝土施工所要求的和易性；满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。评注 强度要求达到95%强度保证率；经济原则是在满足强度要求、和易性要求、耐久性要求的前提下，尽量降低高价材料（水泥）的用量，达到降低成本的目的。,问题：为什么不宜用高强度等级水泥配制低强度等级的混凝土？为什么不宜用低强度等级水泥配制高强度等级的混凝土？解 采用高强度等级水泥配制

10、低强度等级混凝土时，只需少量的水泥或较大的水灰比就可满足强度要求，但却满足不了施工要求的良好的和易性，使施工困难，并且硬化后的耐久性较差。因而不宜用高强度等级水泥配制低强度等级的混凝土。,用低强度等级水泥配制高强度等级的混凝土时，一是很难达到要求的强度，二是需采用很小的水灰比或者说水泥用量很大，因而硬化后混凝土的干缩变形和徐变变形大，对混凝土结构不利，易于干裂。同时由于水泥用量大，水化放热量也大，对大体积或较大体积的工程也极为不利。此外经济上也不合理。所以不宜用低强度等级水泥配制高强度等级的混凝土。,评注 若用低强度水泥来配制高强度混凝土，为满足强度要求必然使水泥用量过多。这不仅不经济，而且使

11、混凝土收缩和水化热增大还将因必须采用很小的水灰比而造成混凝土太干，施工困难，不易捣实，使混凝土质量不能保证。如果用高强度水泥来配制低强度混凝土，单从强度考虑只须用少量水泥就可满足要求，但为了又要满足混凝土拌合物和易性及混凝土耐久性要求，就必须再增加一些水泥用量。这样往往产生超强现象，也不经济。当在实际工程中因受供应条件限制而发生这种情况时，可在高强度水泥中掺入一定量的掺合料（如粉煤灰）即能使问题得到较好解决。,混凝土拌合及养护用水,质量技术要求,问题：为什么不宜用海水拌制混凝土？解用海水拌制混凝土时，由于海水中含有较多硫酸盐（SO42 约2400g），混凝土的凝结速度加快，早期强度提高，但天及

12、后期强度下降（28强度约降低10），同时抗渗性和抗冻性也下降。当硫酸盐的含量较高时，还可能对水泥石造成腐蚀。同时，海水中含有大量氯盐（C 约15000gL），对混凝土中钢筋有加速锈蚀作用，因此对于钢筋混凝土和预应力混凝土结构，不得采用海水拌制混凝土。评注对有饰面要求的混凝土，也不得采用海水拌制，因为海水中含有大量的氯盐、镁盐和硫酸盐，混凝土表面会产生盐析而影响装饰效果。,混凝土外加剂的分类,早强剂及早强减水剂,减水剂,缓凝剂及缓凝减水剂,速凝剂,引气剂及引气减水剂,防冻剂,膨胀剂,混凝土的掺合料（外掺料）,常用的有粉煤灰、烧粘土、硅粉及各种天然火山灰质混合材等,为了节约水泥，改善 混凝土性能，

13、在普通 混凝土中可掺入一些 矿物粉末。,学习目标,通过本任务的学习使学生能够根据相关检测标准写出试验用仪器和试验步骤；熟练操作仪器的能力；对混凝土拌和物的和易性、表观密度测定的能力；对混凝土立方体抗压强度测定的能力；填写试验原始记录，对检测数据进行处理的能力。,任务2 混凝土的性能检测,学习重点,学习难点,混凝土配合比设计的确定方法、步骤及校核。,混凝土配合比设计基本要求及设计参数；混凝土配合比设计的基本步骤。,混凝土在未凝结硬化以前，称为混凝土拌和物。,（一）混凝土拌和物的和易性,一)和易性的定义,和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运输、浇筑、捣实）并能获得质量均匀、成型密实的性能。

14、,和易性的性质,和易性,流 动 性,黏 聚 性,保 水 性,问题：什么是混凝土的和易性？它包括有几方面涵义？解 和易性是指混凝土拌合物能保持其组成成分均匀，不发生分层离析、泌水等现象，适于运输、浇筑、捣实成型等施工作业，并能获得质量均匀、密实的混凝土的性能。和易性包括流动性、粘聚性和保水性三方面的涵义。,流动性是指混凝土拌合物在自重或机械振捣力的作用下，能产生流动并均匀密实地充满模型的性能。粘聚性是指混凝土拌合物内部组分间具有一定的粘聚力，在运输和浇筑过程中不致发生离析分层现象，而使混凝土能保持整体均匀的性能。保水性是指混凝土拌合物具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致产生严重的泌水现

15、象的性能。,评注 混凝土拌合物的流动性、粘聚性及保水性，三者是互相关联又互相矛盾的，当流动性很大时，则往往粘聚性和保水性差，反之亦然。因此，所谓拌合物和易性良好，就是要使这三方面的性质在某种具体条件下，达到均为良好，亦即使矛盾得到统一。,二）和易性的测定及指标选择,维勃稠度（V.B稠度值）仪,适用于落度小于10mm，维勃稠度在530s的混凝土拌合物。,2、维勃稠度法：,3.流动性（坍落度）的选择,坍落度的选择,混凝土在浇筑地点的坍落度（使用振捣器(SL/T191-1996),混凝土浇筑时的坍落度(GB50204-1992),问题：混凝土的流动性如何表示？工程上如何选择流动性的大小？解混凝土拌合

16、物的流动性以坍落度或维勃调度作为指标。坍落度适用于流动性较大的混凝土拌合物，维勃稠度适用于干硬的混凝土拌合物。工程中选择混凝土拌合物的坍落度，主要依据构件截面尺寸大小、配筋疏密和施工捣实方法等来确定。当截面尺寸较小或钢筋较密，或采用人工插捣时，坍落度可选择大些。反之，如构件截面尺寸较大，钢筋较疏，或采用振动器振捣时，坍落度可选择小些。,评注 正确选择混凝土拌合物的坍落度，对于保证混凝土的施工质量及节约水泥，有重要意义。在选择坍落度时，原则上应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，以节约水泥并获得质量较高的混凝土。,三）影响和易性的主要因素,问题：影响混凝土拌合料和易

17、性的因素有哪些？解影响混凝土拌合料和易性的因素主要有以下几个方面：（）水泥浆的数量。水泥浆越多则流动性越大，但水泥浆过多时，拌合料易产生分层、离析，即粘聚性明显变差。水泥浆太少则流动性和粘聚性均较差。（）水泥浆的稠度。稠度大则流动性差，但粘聚性和保水性则一般较好。稠度小则流动性大，但粘聚性和保水性较差。,（3）砂率。砂率大则骨料的比表面积大，使流动性降低或需增加用水量，但粘聚性和保水性好。砂率小则流动性提高，但粘聚性和保水性降低。砂率过小时则流动性也降低。合理砂率（最佳砂率），有最大的流动性。（）其他影响因素水泥品种，骨料种类，粒形和级配以及外加剂等，都对混凝土拌合物的和易性有一定影响。,评注

18、 在工程实践中要改善混凝土和易性，一般可采取如下四条措施：（）尽可能降低砂率，采用合理砂率，有利于提高混凝土质量和节约水泥。（）改善砂、石级配，采用良好级配。（）尽可能采用粒径较大的砂、石为好。（）保持水灰比不变的情况下，增加水泥浆用量或加入外加剂（一般指的是减水剂）。,问题：何谓砂率？何谓合理砂率？影响合理砂率的主要因素是什么？解砂率是混凝土中砂的质量与砂和石总质量之比。合理砂率是指用水量、水泥用量一定的情况下，能使拌合料具有最大流动性，且能保证拌合料具有良好的粘聚性和保水性的的砂率。或是在坍落度一定时，使拌合料具有最小水泥用量的砂率。,影响合理砂率的主要因素有砂、石的粗细，砂、石的品种与级

19、配，水灰比以及外加剂等。石子越大，砂子越细、级配越好、水灰比越小，则合理砂率越小。采用卵石和减水剂、引气剂时，合理砂率较小。评注 砂率表示混凝土中砂子与石子二者的组合关系，砂率的变动，会使骨料的总表面积和空隙率发生很大的变化，因此对混凝土拌合物的和易性有显著的影响。,当砂率过大时，骨料的总表面积和空隙率均增大，当混凝土中水泥浆量一定的情况下，拌合物就显得干稠，流动性就变小，如要保持流动性不变，则需增加水泥浆，就要多耗用水泥。反之，若砂率过小，则拌合物中显得石子过多而砂子过少，形成砂浆量不足以包裹石子表面，并不能填满石子间空隙。使混凝土产生粗骨料离析、水泥浆流失，甚至出现溃散等现象。,问题：现场

20、浇灌混凝土时，严禁施工人员随意向混凝土拌合物中加水，试从理论上分析加水对混凝土质量的危害。解现场浇灌混凝土时，施工人员向混凝土拌合物中加水，虽然增加了用水量，提高了流动性，但是将使混凝土拌合料的粘聚性和保水性降低。特别是因水灰比的增大，增加了混凝土内部的毛细孔隙的含量，因而会降低混凝土的强度和耐久性，并增大混凝土的变形，造成质量事故。故现场浇灌混凝土时，必须严禁施工人员随意向混凝土拌合物中加水。,评注 不能采用仅增加用水量的方式来提高混凝土的流动性。施工现场万一必须提高混凝土的流动性时，必须在保证水灰比不变的情况下，既增加用水量，又增加水泥用量。,抗拉强度,抗压强度,抗弯强度,抗剪强度,二、混

21、凝土的强度,（一）混凝土的抗压强度,.混凝土立方体抗压强度及强度等级,按(GB50010-2002)普通混凝土力学性能试验方法标准，制作边长为的立方体试件，在标准养护（温度（）相对湿度以上）条件下，养护至d龄期，用标准试验方法测得的极限抗压强度，称为混凝土标准立方体抗压强度，以fcu表示,按(GB50010-2002)混凝土结构设计规范的规定，在立方体极限抗压强度总体分布中，具有95%强度保证率的立方体试件抗压强度，称为混凝土立方体抗压强度标准值（以MPa即N/mm2 计），以fcu,k表示。,混凝土强度等级按混凝土立方体抗压强度标准值划分如下:,C7.5 C10 C15 C20 C25 C3

22、0 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C75 C80 C85,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1.0,2.混凝土棱住体抗压强度,fck0.76-0.82fcu,k。,试验分析,按棱柱体抗压强度的标准试验方法，制成边长为150mm150mm300mm的标准试件，在标准养护28天的条件下，测其抗压强度,抗压试验,轴心抗压强度试验示意图,问题：现场质量检测取样一组边长为的混凝土立方体试件，将它们在标准养护条件下养护至天，测得混凝土试件的破坏荷载分别为 306、286、270

23、。试确定该组混凝土的标准立方体抗压强度、立方体抗压强度标准值，并确定其强度等级（假定抗压强度的标准差为3.0a）。解100mm混凝土立方体试件的平均强度为：,评注边长为100mm混凝土立方体试件的强度换算系数为0.95；混凝土立方体抗压强度标准值为具有95%强度保证率的混凝土抗压强度值。95%强度保证率的概率度t为1.645。,问题：试述混凝土的受压变形破坏特征及其破坏机理。解混凝土在外力作用下的变形和破坏过程，也就是内部裂缝的发生和发展过程。混凝土的受压变形破坏特征如下：阶段：荷载到达“比例极限”（约为极限荷载的）以前、界面裂缝无明显变化，荷载与变形比较接近直线关系。II阶段：荷载超过“比例

24、极限”以后，界面裂缝的数量、长度和宽度都不断增大，界面借摩阻力继续承担荷载，但尚无明显的砂浆裂缝。此时，变形增大的速度超过荷载增大的速度，荷载与变形之间不再为线性关系。,III阶段：荷载超过“临界荷载”（约为极限荷载的）以后，界面裂缝继续发展，开始出现砂浆裂缝，并将邻近的界面裂缝连接起来成为连续裂缝。此时，变形增大的速度进一步加快，荷载一变形曲线明显地弯向变形轴方向。IV阶段：荷载超过极限荷载以后，连续裂缝急速发展，此时，混凝土的承载能力下降，荷载减小而变形迅速增大，以至完全破坏，荷载一变形曲线逐渐下降而最后结束。,评注 硬化后的混凝土在未施加荷载前，由于水泥水化造成的化学收缩和物理收缩引起的

25、砂浆体积的变化，在粗骨料与砂浆界面上产生了拉应力，同时混凝土成型后的泌水聚积于粗骨料的下缘，混凝土硬化后形成为界面裂缝。混凝土受外力作用时，其内部产生了拉应力且在微裂缝顶部形成应力集中，随着拉应力的逐渐增大，导致微裂缝的进一步延伸、汇合、扩大，形成可见的裂缝，致使混凝土结构丧失连续性而遭到完全破坏。,（1）水泥强度等级和水灰比,影响混凝土强度的因素,混凝土强度经验公式,碎石 a=0.46;b=0.07卵石 a=0.48;b=0.33,（2）集料的种类与级配,（3）混凝土外加剂与掺和料,骨料表面粗糙，则与水泥石粘结力较大，混凝土强度高。骨料级配良好、砂率适当,能组成密实的骨架，混凝土强度也较高。

26、,(4)养护温度,抗压强度,养护温度对混凝土强度的影响,问题：什么是混凝土材料的标准养护、自然养护、蒸汽养护、压蒸养护？解标准养护是指将混凝土制品在温度为20士2，相对湿度大于5的标准条件下进行的养护。评定强度等级时需采用该养护条件。,自然养护是指对在自然条件（或气候条件）下的混凝土制品适当地采取一定的保温、保湿措施，并定时定量向混凝土浇水，保证混凝土材料强度能正常发展的一种养护方式。蒸汽养护是将混凝土材料在小于100的高温水蒸汽中进行的一种养护。蒸汽养护可提高混凝土的早期强度，缩短养护时间。压蒸养护是将混凝土材料在大气压下，175203的水蒸汽中进行的一种养护。压蒸养护可大大提高混凝土材料的

27、早期强度。,评注 养护对混凝土强度发展有很大的影响。升高温度，水泥的水化加速，强度发展加快，但温度过高对用硅酸盐水泥和普通水泥拌制的混凝土的后期强度的发展有不利影响。温度降低，则水泥水化减慢，早期强度将明显降低。湿度同样是混凝土强度正常发展的必要条件。混凝土的抗压强度是在标准养护条件下养护后测得的值。自然养护和蒸汽养护属于非标准养护条件，强度值有一定的随意性。压蒸养护需要的蒸压釜设备比较庞大。仅在生产硅酸盐混凝土制品时应用。,（5）湿度的影响,混凝土结构工程施工质量验收规范(GB 502042002)规定，在混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以覆盖并保湿养护。,14,28,抗压强度,龄期/d,（

28、6）硬化龄期,返回,问题：配制混凝土时，制作10cm10cm10cm立方体试件 块，在标准条件下养护7d后，测得破坏荷载分别为140kN、135kN、140kN,试估算该混凝土28d的标准立方体抗压强度。解 7龄期时：混凝土立方体的平均强度为：,评注 实践证明，由中等强度等级的普通水泥配制的混凝土，在标准养护条件下，其强度发展大致与其龄期的常用对数成正比关系，其经验估算公式如下：,7.其它因素,施工条件，如搅拌、振捣方式。试验条件，如试件的形状、尺寸、表面状态、含水程度及加荷速度 等。外加剂和掺合料的掺入。,试验条件对混凝土强度的影响,1.,试件尺寸 相同的混凝土，试件尺寸越小测得的强度越高。

29、试件的形状当试件受压面积(aa)相同，而高度(h)不同时，高宽比(h/a)越大，抗压强度越小。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。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。,表面状态：试件表面无润滑剂时，试件受环箍效应的影响，破坏后呈棱锥体，所测强度值偏大。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。,试块破坏后呈棱锥体,提高混凝土强度的措施,采用高等级水泥或早强型水泥；采用低水灰比的干硬性混凝土；采用湿热处理养护混凝土；采用机械搅拌、机械振捣；掺入混凝土外加剂、掺合料等。,问题：提高混凝土强度

30、的主要措施有哪些？解提高混凝土强度主要有以下措施：（）采用高强度等级水泥；（）尽量降低水灰比（）；（）采用级配良好且干净的砂和碎石。高强混凝土宜采用最大粒径较小的石子。（4）掺加高效减水剂和掺合料。若要提高早期强度也可以掺加早强剂。,（5）加强养护，保证有适宜的温度和较高的湿度。也可采用湿热处理（蒸汽养护）来提高早期强度（对掺活性混合材料多的水泥还可提高后期强度）。（6）加强搅拌和振捣成型。评注 以 硅灰等量取代混凝土中的水泥，并同时掺入高效减水剂，可配制出 100MPa的高强度混凝土。硅灰又称凝聚硅灰或硅粉。硅灰成分中，SiO2含量高达以上，主要是非晶态的无定形SiO2,火山灰活性极高。硅灰

31、中的SiO2在早期即可与Ca(OH)2发生反应，生成水化硅酸钙，大大提高混凝土强度。,问题：混凝土产生干缩湿胀的原因是什么？影响混凝土干缩变形的因素有哪些？解混凝土在干燥空气中存放时，混凝土内部吸附水分蒸发而引起凝胶体失水产生紧缩，以及毛细管内游离水分蒸发，毛细管内负压增大，也使混凝土产生收缩，称为干缩；混凝土在水中硬化时，体积不变，甚至有轻微膨胀，称为湿胀。这是由于凝胶体中胶体粒子的吸附水膜增厚，胶体粒子间距离增大所致。,影响混凝土干缩的因素有：水泥品种和细度、水灰比、水泥用量和用水量等。火山灰质硅酸盐水泥比普通硅酸盐水泥干缩大；水泥越细，收缩也越大；水泥用量多，水灰比大，收缩也大；混凝土中

32、砂石用量多，收缩小；砂石越干净，捣固越好，收缩也越小。评注 毛细孔隙和凝胶的存在造成混凝土在干燥时产生收缩，而毛细孔隙和凝胶的多少都直接与水灰比和水泥用量有关。故影响干缩的主要因素为水灰比和水泥用量。,（二）混凝土的抗冻性,（三）混凝土的抗侵蚀性,（四）混凝土的抗磨性及抗气蚀性,（五）混凝土的碳化,（六）混凝土的碱集料反应,（七）提高混凝土耐久性的措施,（一）混凝土的抗渗性,四混凝土的耐久性,何谓混凝土的耐久性？提高混凝土耐久性的措施有哪些？解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。提高混凝土耐久性的主要措施有：（）根据工程所处环境和工程性质合理选择水泥品种。

33、（）适当控制混凝土的水灰比及水泥用量。水灰比的大小是决定混凝土密实性的主要因素。必须严格限制最大水灰比，保证足够的水泥用量。,问 题：,（3）选用质量良好的砂石骨料。改善粗细骨料级配，在允许的最大粒径范围内尽量选用较大粒径的粗骨料。减小骨料的空隙率和比表面积。（）掺入引气剂或减水剂，提高抗渗、抗冻能力。（5）加强混凝土的施工质量控制。评注 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。,（一）混凝土的抗渗性,P2 P4 P6 P8 P10 P12,划分等级,混凝土的抗渗性用抗渗等级（P）表示，即以28d龄期的标准试件，按标准试验方法进行试验时所能承受的最大水压

34、力（MPa）来确定。,混凝土抗渗等级最小允许值,返回,混凝土最大水灰比,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,（二）抗冻性,（三）混凝土的碳化,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。,3、抗侵蚀性影响因素：4、碳化碳化程

35、度：危害：影响因素：,由表及里的中性化深度,mm,碱度钢筋锈蚀收缩开裂,环境的相对湿度、CO2浓度水泥品种、水泥用量、混合材掺量混凝土的密实度。,水泥品种、混凝土密实度,何谓混凝土的碳化？碳化对混凝土的性质有哪些影响？解混凝土的碳化是指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水的反应。碳化作用降低了混凝土的碱度，减弱了对钢筋的保护作用。由于水泥水化过程中生成大量氢氧化钙，使混凝土孔隙中充满饱和的氢氧化钙溶液，其值可达到12.613。这种强碱性环境能使混凝土中的钢筋表面生成一层钝化薄膜，从而保护钢筋免于锈蚀。碳化作用降低了混凝土的碱度，当值低于时，钢筋表面钝化膜破坏，导致钢筋锈蚀。

36、,问题：,其次，当碳化深度超过钢筋的保护层时，钢筋不但易发生锈蚀，还会因此引起体积膨胀，使混凝土保护层开裂或剥落，进而又加速混凝土进一步碳化。碳化作用还会引起混凝土的收缩，使混凝土表面碳化层产生拉应力，可能产生微细裂缝，从而降低了混凝土的抗折强度。评注影响混凝土碳化速度的主要因素有：水泥品种、水灰比、环境湿度和硬化条件等。空气中或蒸汽中养护的混凝土，比在潮湿环境或水中养护的混凝土碳化快。因为前者促使水泥石形成多孔结构或产生微裂缝，后者水化程度高，混凝土较密实。,（四）混凝土的碱-骨料反应,混凝土的碱骨料反应：是指水泥中的碱(Na2O和K2O)含量较高时与骨料中的活性SiO2发生反应，在骨料表面

37、生成碱硅酸凝胶，这种凝胶具有吸水膨胀特性，会使包裹骨料的水泥石胀裂，这种现象称为碱骨料反应。,(五)混凝土外加剂,国家标准GB 807587中按外加剂的主要功能将混凝土外加剂分为四类：(1)改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，其中包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。(2)调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，其中包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。,一）外加剂的分类,(3)改善混凝土耐久性的外加剂，其中包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。(4)改善混凝土其他性能的外加剂，其中包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。,试述减水剂的作用机理？解 减水剂属于表面活性物质。减水剂能提高混凝土拌合物和易性

38、及混凝土强度的原因，在于其表面活性物质间的吸附一分散作用，及其润滑、湿润作用所致。水泥加水拌和后，由于水泥颗粒间分子引力的作用，产生许多絮状物而形成絮凝结构，使部分拌合水（游离水）被包裹在其中，从而降低了混凝土拌合物的流动性。,问题：,评注 大量试验表明，减水剂品种不同，其作用机理不完全相同。如木钙减水剂可明显降低表面张力，而萘系减水剂则几乎不降低表面张力，但静电斥力提高较大。所以萘系减水剂的分散力强于木钙减水剂，而润湿作用可能不及木钙减水剂。当然分散作用强的本身也有利于提高润湿和润滑作用。,当加入适量减水剂后，减水剂分子定向吸附于水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带上电性相同的电荷，产生静电斥力，

39、致使水泥颗粒相互分散，导致絮凝结构解体，释放出游离水，从而有效地增大了混凝土拌合物的流动性，使水泥更好地被水湿润而充分水化，因而混凝土强度得到提高。,二)减水剂,减水剂是指能保持混凝土的和易性不变，而显著减少其拌和用水量的外加剂。1)减水剂的减水作用 水泥加水拌和后，水泥颗粒间会相互吸引，形成许多絮状物。当加入减水剂后，减水剂能拆散这些絮状结构，把包裹的游离水释放出来。,2)使用减水剂的技术经济效果1.在保持和易性不变，也不减少水泥用量时，可减少拌和水量5%25%或更多。2.在保持原配合比不变的情况下，可使拌合物的坍落度大幅度提高(可增大100200mm)。3.若保持强度及和易性不变，可节省水

40、泥10%20%。4.提高混凝土的抗冻性、抗渗性，使混凝土的耐久性得到提高。,3)常用的减水剂 目前，减水剂主要有木质素系、萘系、树脂系、糖蜜系和腐殖酸等几类。按主要功能分为普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂等几种。,水泥浆结构,1水泥颗粒；2游离水,(a)未掺减水剂时的水泥浆体中絮状结构；(b)掺减水剂的水泥浆结构,加速混凝土早期强度发展的外加剂称为早强剂。这类外加剂能加速水泥的水化过程，提高混凝土的早期强度并对后期强度无显著影响。目前常用的早强剂有氯盐、硫酸盐、三乙醇胺三大类及以它们为基础的复合早强剂。,(三)早强剂,在搅拌混凝土的过程中，能引入大量均匀分布、稳定而封

41、闭的微小气泡的外加剂称为引气剂。引气剂可在混凝土拌合物中引入直径为0.051.25mm的气泡，能改善混凝土的和易性，提高混凝土的抗冻性、抗渗性等耐久性，适用于港口、土工、地下防水混凝土等工程。,(四)引气剂,延长混凝土凝结时间的外加剂称为缓凝剂。,(五)缓凝剂,能使混凝土在负温下硬化，并在规定时间内达到足够防冻强度的外加剂称为防冻剂。,(六)防冻剂,在负温度条件下施工的混凝土工程须掺入防冻剂。一般，防冻剂除能降低冰点外，还有促凝、早强、减水等作用，所以多为复合防冻剂。,定义,特点,外加剂品种的选择选择外加剂时，应根据工程需要、现场条件及产品说明书进行全面考虑。外加剂掺量的选择外加剂品种选定后，

42、还要认真确定外加剂的掺量。外加剂的掺入方法一般外加剂不能直接加入混凝土搅拌机内。,注意事项,严寒环境中的混凝土,应掺用引气剂,严格控制原材料的质量,掺用加气剂或减水剂,合理选择水泥品种,控制混凝土的水灰比及水泥用量,严格控制施工质量,提高混凝土耐久性的措施,提高混凝土 耐久性的措施,三、混凝土配合比设计,混凝土配合比是指混凝土中各组成材料（水泥、水、砂、石）用量之间的比例关系。,定义,基本要求,强度,和易性,耐久性,经济性,（一）混凝土配合比设计基本要求,水灰比（W/C）,砂率（S）,单位用水量,设计参数,（二）混凝土配合比设计的参数,一）配合比设计的基本资料,二）配合比的计算,1.确定混凝土

43、配制强度（fcu,0）,fcu,ofcu,k-t,（三）混凝土配合比设计的方法步骤,2.确定水灰比值（W/C）,复核耐久性,抗渗等级允许的最大水灰比,3.确定单位用水量（mw）,（1）干硬性和塑性混凝土用水量的确定,混凝土单位用水量参考值（kg/m3）,混凝土单位用水量选用表（kg/m3）（JGJ552000）,4.计算混凝土的单位水泥用量（mC0）,复核耐久性,5.确定砂率（s）,（1）计算法,s=,100%,（2）试验法,在坐标上绘出砂率与坍落度（或维勃稠度）关系图，从曲线上找出极大值所对应的砂率即为所求的最优含砂率,（3）查实践资料法,混凝土砂率（%）参考值,混凝土砂率选用表（%）（JG

44、J552000）,6.计算1m3混凝土的砂、石用量（mS0、mg0）,（1）质量法,（2）体积法,三）试配、调整，确定基准配合比,四)强度及耐久性复核，确定实验室配合比,五）混凝土施工配合比的确定,初步配合比,基准配合比,实验配合比,混凝土施工配合比,小结：混凝土配合比设计,【例题一】某混凝土坝，所在地区最冷月份月平均气温为-7C，河水无侵蚀性，该坝上游面水位涨落区的外部混凝土，一年内的总冻融次数为45次，最大作用水头50m，设计要求混凝土强度等级为25，坍落度为3050，混凝土采用机械振捣。原材料性能为：水泥：强度等级为42.5级的普通水泥，密度=3.1kg/3;砂：当地河砂，细度模数Mx=

45、2.6表观密度=2610 kg/m3，其他性能均符合水工混凝土的要求；石子：采用当地的石灰岩石扎制的碎石，最大粒径为80，其中，小石：中石：大石=30：30：40，级配后的碎石表观密度=2670kg/m3。,骨料表面含水率及超、逊径,实测骨料超、逊径及表面含水率如表3-29所示。本工程的施工单位是大型国有企业，该企业混凝土强度标准差的历史统计资料为3.9MPa,试进行试验室配合比及施工配合比设计。,【解】A.初步配合比设计1.确定配制强度fcu,0 由于混凝土施工的不均匀性及混凝土所处的工作条件等因素，确定强度保证率为95%。其配制强度按式3-7计算。fcu,0=fcu,k-t 根据强度保证率

46、由表3-20查得t=-1.645；已知=3.9Mpa。所以，fcu,0=25+1.6453.9=31.4MPa,2.确定水灰比（W/C）（1）强度要求的水灰比。由式3-9得将 fce=cfce.g=1.1342.5=48.0 MPaa=0.46及b=0.07代入上式，则得：,（2）按耐久性要求的水灰比。由题意，查表3-15和表3-16得混凝土抗渗等级为P6，抗冻等级为F150。由P6查表3-21得满足抗渗性要求水灰比为0.550.60；由F150，查表3-22得满足抗冻要求的水灰比为0.55；查表3-17，在寒冷地区，上游水位变化区允许的最大水灰比为0.55。所以满足耐久性共同要求的水灰比为0

47、.55。同时满足强度及耐久性要求的水灰比为0.55。,3.确定单位用水量mw0 查表3-23，按坍落度3050、碎石的最大粒径80，得单位用水量为135kg,碎石用水量增加1015kg，取13kg，则mw0=135+13=148kg。4.计算水泥用量mc0kg 由表3-17 处于水位变化区的混凝土最小水泥用量为270 kg/m3,所以，取mc0=270 kg/m3。,5.选择砂率 根据粗骨料的最大粒径80及水灰比0.55,查表3-25得砂率为26%；但由于砂的细度模数比表3-25中用砂小0.1,砂率应减小0.5%1.0%；取0.7%,其砂率为26%-0.7%=25.3%；又因粗骨料是碎石，砂率

48、应增加3%5%，取4.5%，则最后初选的砂率为25.3%+4.5%=29.8%,6.砂、石用量ms0、mg0（1）质量法：假定1m3混凝土拌和物的表观密度=2420kg/m3，则由式3-13得=2420-270-148=2002（kg）=2002 29.8%=597（kg）=2002-597=1405(kg),(2)体积法：由式3-14 得,解得：,=597(kg),=1405(kg),若采用质量法计算的结果，则混凝土的初步配合比为：水:148kg；水泥:270kg；砂:597kg；石子：1405kg（其中，小石：422kg，中石：422kg，大石：561kg）,B.试拌调整，确定基准配合比

49、按计算出的初步配合比，称30L混凝土所用材料进行混凝土试拌，其试拌用料量为：水：14830/1000=4.44kg；水泥:8.1kg；砂:17.91kg；石子：42.15kg（其中，小石：63kg，中石：12.66kg，大石：16.83kg）。,假设通过第一次试拌测得混凝土拌和物的坍落度为20，粘聚性和保水性较好，则其坍落度较原要求的平均值小20，应在保持水灰比不变的条件下增加用水量。,应在保持水灰比不变的条件下增加用水量，根据经验参考表3-28，每增减10坍落度时，加水量增减2%4%，取平均值3%计算，故增加用水量4.44 3%2=0.266kg，,水泥用量增加 0.486。因此，第二次试拌

50、的材料用量为：水4.706，水泥8.584，砂和石用量仍各为17.91及42.15。经试拌后测得坍落度为40，满足要求。并测得拌和物的表观密度为2444/m3。则由式3-15得基准配合比为：,8.584,=,=33.028.584=286,=33.324.706=157,=33.3217.91=597,=33.3242.15=1404,C.检查强度及耐久性，确定实验室配合比以基准水灰比0.55，另取0.60 和0.50 共3个水灰比的配合比，分别制成混凝土试件，进行强度、抗渗性、抗冻性试验。假设三组试件的抗渗性及抗冻性均符合要求，测得各试件的28d的强度如表3-30所示。,例题一 强度试验结果