混凝土PPT课件.ppt

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1、第四章 混凝土,混凝土是由胶凝材料、粗细骨料(又称集料)加水拌和后，经一定时间硬化而成的人造石材。世界上用量最大的人工建筑材料。,41 混凝土概述,正在施工的秦山核电站,一、混凝土的定义,混凝土 由胶凝材料、细骨料、粗骨料、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过胶凝材料凝结硬化后，形成具有一定强度和耐久性的人造石材。普通混凝土 由水泥、砂、石子、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过水泥凝结硬化后形成的、干体积密度为20002800kg/m3，具有一定强度和耐久性的人造石材。又称为水泥混凝土，简称为“混凝土”。,三峡工程钢筋混凝土重力坝,二、混凝土的分类,按体积密度分重混凝土 02600kg/

2、m3。普通混凝土 0 20002600kg/m3。轻混凝土 01950kg/m3。按胶凝材料分水泥混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土等。按用途分结构混凝土、防水混凝土、道路混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、防辐射混凝土等。,二、混凝土的分类,按生产和施工工艺分预拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、离心混凝土、等。按强度分普通混凝土 C60。高强混凝土 C60。超高强混凝土 100MPa。,按配筋情况分素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土等。,喷射混凝土施工,三、混凝土的特点,优点抗压强度高、耐久、耐火、维修费用低；原材料丰富

3、、成本低；混凝土拌合物具有良好的可塑性；混凝土与钢筋粘结良好，一般不会锈蚀钢筋。缺点抗拉强度低（约为抗压强度的1/101/20）、变形性能差；导热系数大约为1.8W/（mK）；体积密度大（约为2400kg/m3左右）；硬化较缓慢。,42 普通混凝土的组成材料,混凝土的结构,混凝土的结构 水泥+水水泥浆+砂水泥砂浆+石子混凝土拌合物硬化混凝土组成材料的作用,混凝土体积构成水泥石25左右；砂和石子70以上；孔隙和自由水15%。,一、水泥,品种的选择 配制普通混凝土的水泥品种，应根据混凝土的工程特点或所处的环境条件，结合水泥性能，且考虑当地生产的水泥品种情况等，进行合理地选择。强度等级的选择原则上，

4、配制高强度等级的混凝土，选择高强度等级的水泥；一般情况下，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.52.0倍；配制高强混凝土时，可选择水泥强度等级为混凝土强度等级的1倍左右。,二、骨料,定义 砂是指粒径在4.75mm以下的颗粒。分类按产源分按技术要求分类 宜用于强度等级大于C60的混凝土；类 用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；类 宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。,砂,天然砂,人工砂,机制砂,混合砂,河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂等,二、骨料,1.表观密度、堆积密度及空隙率表观密度s2500kg/m3；松散堆积密度so1350kg/m3；空隙率P47%。2.含泥量、泥

5、块含量及石粉含量含泥量是指粒径小于0.075mm的颗粒含量；泥块含量是指粒径大于1.18mm，经水洗、手捏后小于600m的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量。具体指标见表。,二、骨料,天然砂含泥量和泥块含量,人工砂石粉含量和泥块含量,二、骨料,3.有害物质含量 砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料等杂物，有害物质主要是云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯化物等。见下表。,二、骨料,4.颗粒级配（1）颗粒级配是指不同粒径颗粒搭配的比例情况。（2）级配良好的砂，不同粒径颗粒搭配比例适当，其空隙率小，且总表面积小，可以节约水泥或改善混凝土拌合物的和易性。（3）颗粒级配采

6、用筛分法确定，详见实验部分。（4）颗粒级配的指标级配区 按600m筛的累计筛余率的大小，可分为1区、2区、3区共三个级配区。详见下页表。级配合格判定 砂的实际级配全部在任一级配区规定范围内；除4.75mm和600m筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于5。,筛分法,用一套孔径(方孔)为4.75、2.36、1.18、0.60、0.30及0.15mm的标准筛筛分。,砂的累计筛余与分计筛余的关系,砂级配区的规定,砂的细度模数,二、骨料,2.石子定义 粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料。分类按产源分：卵石和碎石按技术要求分：类 宜用于强度等级大于C60的混凝土；类 用于强度等级为C30C60及抗冻、

7、抗渗或其他要求的混凝土；类 宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。,二、骨料,1.表观密度、堆积密度及空隙率表观密度g2500kg/m3；松散堆积密度go1350kg/m3；空隙率P47%。2.含泥量、泥块含量及石粉含量含泥量是指粒径小于0.075mm的颗粒含量；泥块含量是指卵石、碎石中粒径大于4.75mm经水洗手捏后小于2.36mm的颗粒含量。具体指标见表。,二、骨料,3.针片状颗粒含量针状颗粒是指颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者；片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径0.4倍者。针片状颗粒不仅本身容易折断，而且会增加骨料的空隙率，使拌合物和易性变差，强度降低。见表。,碎石、卵

8、石含泥量和泥块含量,二、骨料,碎石、卵石针片状颗粒含量,4.有害物质含量 卵石、碎石中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物。见下表。,二、骨料,5.强度采用岩石抗压强度和压碎指标两种检验：岩石抗压强度是将母岩制成50mm50mm50mm立方体试件，在水饱和状态下测定其极限抗压强度值。压碎指标是将一定质量风干状态下9.5019.0mm的颗粒装入标准圆模内，在压力机上按1kN/s速度均匀加荷至200kN并稳定，卸荷后用2.36mm的筛筛除被压碎的细粉，称出筛余量。按下式计算：式中：Qc压碎指标值；G1试样的质量，g；G2压碎后的筛余量，g。,6.颗粒级配为减少空隙率，改善混凝土拌合物和

9、易性及提高混凝土的强度，粗骨料也要求有良好的颗粒级配。粗骨料的颗粒级配有连续级配与间断级配两种。连续级配是石子由小到大连续分级；间断级配是指用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配，中间为不连续的级配，由于易产生离析，应用较少。,二、骨料,碎石、卵石的压碎指标,三、石子的技术质量要求,7.最大粒径粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒级的最大粒径。从结构上考虑 根据规定，混凝土用粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小净间距的3/4；对混凝土实心板，不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。从施工上考虑 对泵送混凝土，粗骨料最大粒径与输送管内径之比碎石不宜大于1：3，卵

10、石不宜大于1：2.5，高层建筑宜在1：31：4，超高层建筑宜在1：41：5。从经济上考虑 当最大粒径小于80mm时，水泥用量随最大粒径减小而增加，当大于150mm后，节约水泥的效果却不明显。,外加剂：是在拌制混凝土过程中掺入的用以改善混凝土性质的物质。掺量很小。一般不大于水泥重量的5%（膨胀剂例外，掺量10%）。混凝土第五组分矿物外加剂(掺合料、外掺料)：是指在混凝土拌合物中掺入量超过水泥质量的5，在配合比设计时，需要考虑体积或质量变化的外加材料。如粉煤灰、矿渣、硅灰、沸石粉等。混凝土第六组分,四、外加剂,定义 混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺入的，用以改善混凝土性能的物质。一般情况掺量不

11、超过水泥质量的5%。按主要功能的分类（1）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，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，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。（3）改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。（4）改善混凝土其它性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。,混凝土减水剂是指在保持混凝土拌合物和易性一定的条件下，具有减水和增强作用的外加剂，又称为“塑化剂”，高效减水剂又称为“超塑化剂”。1.减水剂的作用机理减水剂多属于表面活性剂，它的分子结构是由亲水基团和憎水基团组成；掺入减水剂前：当水泥加水拌合形成水泥浆的过程中，水

12、泥颗粒把一部分水包裹在颗粒之间而形成絮凝状结构，水的作用不能充分发挥；,掺入减水剂后：表面活性剂在水泥颗粒表面作定向排列使水泥颗粒表面带有同种电荷，这种排斥力远远大于水泥颗粒之间的分子引力，使水泥颗粒分散，絮凝状结构中的水分释放出来，混凝土拌合用水的作用得到充分的发挥，拌合物的流动性明显提高；表面活性剂的极性基与水分子产生缔合作用，使水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，阻止了水泥颗粒之间直接接触，起到润滑作用，改善了拌合物的流动性。,絮凝状结构,一、减水剂,2.减水剂的作用效果（1）减少混凝土拌合物的用水量，提高混凝土的强度。在混凝土拌合物坍落度基本一定的情况下，减少混凝土的单位用水量525（普通

13、型515，高效型1030）。（2）提高混凝土拌合物的流动性。在用水量和强度一定的条件下，坍落度可提高100200mm。（3）节约水泥。在混凝土拌合物坍落度、强度一定的情况下，可节约水泥520。（4）改善混凝土拌合物的性能。掺入减水剂可以减少混凝土拌合物的泌水、离析现象；延缓拌合物的凝结时间；减缓水泥水化放热速度；显著提高混凝土硬化后的抗渗性和抗冻性。,掺量计算,1.减水剂1)减水剂的作用机理吸附一分散作用润滑塑化作用：溶剂化水膜,根据使用条件不同，掺减水剂可以产生以下几个方面的效果：a在原配合比不变的条件下，可增大混凝土拌合物的流动性，且不致降低混凝土的强度。b在保持流动性及水灰比不变的条件下

14、，可以减少用水量及水泥用量，节约水泥。c在保持流动性及水泥用量不变的条件下，可以减少用水量，从而降低水灰比，使混凝土的强度及耐久性得到提高。,2)减水剂常用品种(1)普通减水剂（减水率510%）木质素系减水剂多元醇系(2)高效减水剂(减水率10%25%）萘系减水剂水溶性树脂减水剂(3)高性能减水剂（减水率25%）氨基磺酸盐、多羧酸系接枝类共聚物(4)复合减水剂,2.早强剂多用于加速砼硬化，缩短施工周期，加快施工速度提高模板周转率以及抢修工程,（1）无机物氯盐类：CaCl2，NaCl，KCl，AlCl3等，其中，多用CaCl2，掺量：0.51.0%为宜，能使砼3天强度提高50100%，7天提高2

15、040%，（2）硫酸盐类：Na2SO4(元明粉)，CaSO4，其中，Na2SO4用的较多，适宜掺量0.52.0%。（3）有机胺类：主要有TEA（三乙醇胺），TP（三异丙醇胺等）TEA呈无色或淡黄色油状液体，碱性，能溶于水。掺量为0.020.05%。,氯盐类早强剂对易使钢筋锈蚀；硫酸盐早强剂掺量过多，表面易出现“白霜”。TEA它单独作用时，更表现出缓凝性，早强效果不明显，而与无机盐，特别是Cl盐复合使用，早强、增强效果才明显发挥。也有资料说，掺量稍大时早强效果反而明显，具体原因尚不清楚。,氯盐类早强剂对易使钢筋锈蚀；硫酸盐早强剂掺量过多，表面易出现“白霜”。TEA它单独作用时，更表现出缓凝性，早

16、强效果不明显，而与无机盐，特别是Cl盐复合使用，早强、增强效果才明显发挥。也有资料说，掺量稍大时早强效果反而明显，具体原因尚不清楚。,（1）Cl盐不得用于以下结构：相对湿度大于80%的环境中的结构，或其它与水频繁接触的结构；有镀锌钢材或铝铁相接触的结构，以及有外露预埋件而又无防护措施的结构；有酸、碱、硫酸盐侵蚀介质接触的结构；使用中经常处于T=60以上的结构；使用冷拉或冷拔低碳钢筋、钢丝的结构；电解车间或高压直流电源100m以内结构；靠近发电站、变电所的所的结构；薄壁、预应力砼结构；含有活性骨料的砼。,（2）SO42盐早强剂不得用于以下结构有镀锌钢材或铝铁相接触的结构，以及有外露预埋件而又无防

17、护措施的结构；使用直流电源的企业和电气化运输设施的砼结构；含有活性集料的砼针对NaSO4注意碱含量K=Na2O+0.658k2O相对湿度大于80%的环境中的结构，或其它与水频繁接触的结构,早强剂与其他外加剂的复配：（1）复合早强剂早强效果更好（2）早强减水剂发挥早强、减水 的共同特点,4.缓凝剂延长混凝土及砂浆的凝结时间,常用缓凝剂类别及掺量范围无机类：（1）硼酸盐、磷酸盐、锌盐等（0.10.2%）有机类：（2）羟其羧酸及盐类；酒石酸，柠檬酸、葡糖酸等（0.030.1%）（3）含糖碳水化合物类，糖蜜、葡糖、蔗糖等（0.10.3%）（4）木质素磺酸类：MCa，MNa等（0.20.8%）（5）多元

18、醇类：如纤维素，多元醇等（0.010.3%,主要机理：缓凝剂吸附于水泥颗粒表面，阻碍与水的水化而获得缓凝性。,缓凝剂使用技术要求：,（1）掺量凝结时间，强度；（2）与水泥的适应性；（3）与减水剂的适应性；（4）掺加方法，如木钙在加水拌合后1min加入，凝结时间（初、终）再延长2h，加水拌合2min后，凝结时间延长2.53h；（5）温度，T5时不宜用缓凝剂,5.速凝剂,矿山井巷、隧道、涵洞、地下工程中的喷射砼或喷射砂浆。（快速消耗水泥中的CaSO42H2O）速凝剂加入后，砼在5min内初凝，10min内终凝，1h可产生强度，但后期强度，弹性模量、粘结力等下降，干缩增加。,泵送剂由高效减水剂、缓凝

19、剂、引气剂和增稠剂等复合制成。抗冻剂由防冻组分（降低水的冰点）、减水组分、引气组分和早强组分复合而成。膨胀剂使混凝土产生膨胀的外加剂。防水剂,其它外加剂,总之，无论何种外机剂，均应以其中离子对砼性能，特别是强度和耐久性不产生影响。再者要注意外加剂使用要点：掺量；掺加方法；与水泥的适应性；相互间适应性；有害离子；品种选择；,3.引气剂使砼在搅拌过程中引入在量的均匀分布的封闭的微小气泡，（201000um）。,主要目的：,（1）改善砼和易性滚珠作用；（2）提高防渗、抗冻性（一定引气量范 围内）；（3）强度一般降低，但可以由减水作用 得到一定的补偿。,松香类：松香热聚物，松香皂0.0050.02%；

20、引气量35%；木质素类：不是以引气为主要目的，故掺量稍大，且引气量也不大；烷基苯磺酸盐类：十二烷基苯磺钠等（0.0050.02%）皂素类：0.0010.01%,常用引气剂品种,引气量影响因素,（1）掺量（2）原材料影响（3）引气剂最好配制成液体再加入（由于掺量小的不易均匀分散）（4）振动时间 与之相对应又有稳泡剂和消泡剂之分。（与减水剂复配，可减少强度降低值。）,总之，无论何种外机剂，均应以其中离子对砼性能，特别是强度和耐久性不产生影响。再者要注意外加剂使用要点：掺量；掺加方法；与水泥的适应性；相互间适应性；有害离子；品种选择；,五、掺合料,1掺合料分类：（1）活性掺合料活性混合材（2）非活性

21、掺合料2加入目的：（1）节约水泥（经济性、环保）（2）改善砼性能；施工性能，强度，耐久性,（1）火山灰效应，（2）比重效应，（3）填充效应，（4）微集料效应，（5）形貌效应，（6）分散效应，（7）经济效应，（8）环保效应，（9）降低砼化热,作用机理,(1)粉煤灰1)粉煤灰成品的质量要求与等级粉煤灰质量指标与等级2)粉煤灰掺合料的工程应用泵送混凝土、大体积混凝土、低强度混凝土,(2)粒化高炉矿渣粉矿渣粉技术要求工程应用：大体积混凝土、高强混凝土,(3)硅灰1)硅灰的化学成分及主要性能化学成分(二氧化硅含量为85-98),主要性能a.密度2.2gcm3，堆积密度为250300kgm3 b.细度：粒

22、径0.10.5m。其比表面积为2530m2/g，是水泥比表面积(0.3m2g)的50-100倍。c.火山灰活性：最高,2)应用技术掺用方式及适宜掺量：试配对混凝土性能的影响a.能防止混凝土拌合物的离析，提高其可泵性b.提高混凝土的抗压强度,c.提高混凝土的密实性、抗渗性、抗冻性及耐久性d.抑制碱骨料反应,43 新拌混凝土的和易性,一、和易性（工作性）的概念,混凝土拌合物便于施工操作，能够达到结构均匀、成型密实的性能。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,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的性能。,

23、各组成材料之间具有一定的内聚力，在运输和浇注过程中不致产生离析和分层现象的性质。,具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致发生泌水现象的性质。,保证混凝土硬化后的质量,二、和易性的测定方法,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.坍落度试验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、塑性混凝土。,二、和易性的评定,2.维勃稠度试验 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。,三、混凝土拌

24、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。,四、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。,五、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,五、影响和易性的因素,合理砂率的确定合理砂率是指在水泥浆数量一定的条件下，能使拌合物的流动性（坍落度T）达到最大，且粘聚性和保水

25、性良好时的砂率；或者是在流动性（坍落度T）、强度一定，粘聚性良好时，水泥用量最小的砂率。,六、改善和易性的措施,采用合理砂率；改善砂石的级配；掺外加剂或掺合料；根据环境条件，注意坍落度的现场控制；,在水灰比不变的条件下，适当增加水泥浆的用量，可增大拌合物的流动性；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,44 硬化混凝土的强度,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,1.立方体抗压强度 以边长为150mm的标准立方体试件，在温度为202，相对湿度为95以上的潮湿条件下或者

26、在Ca（OH）2饱和溶液中养护，经28d龄期，采用标准试验方法测得的抗压极限强度。用fcu表示。当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表：标准试验方法是指普通混凝土力学性能试验方法（GB/T500812002），详见实验部分。,混凝土立方体抗压强度标准值,混凝土立方体抗压强度标准值是指具有95强度保证率的标准立方体抗压强度值，也就是指在混凝土立方体抗压强度测定值的总体分布中，低于该值的百分率不超过5。,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，主要有C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，

27、C55，C60，C65，C70，C75，C80等十五个强度等级。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95%。,C30,“C”代表“混凝土”。,“30”代表fcu,k30.0MPa；,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fcp=（0.70.8）fcu。在结构设计计算时，一般取fcp0.67fcu。非标准尺寸的棱柱体试件的截面尺寸为100mm100mm和

28、200mm200mm，测得的抗压强度值应分别乘以换算系数0.95和1.05。,4.劈裂抗拉强度式中：fts劈裂抗拉强度，MPa；P破坏荷载，N；A试件劈裂面积，mm2。劈裂抗拉强度较低，一般为抗压强度的1/101/20。,拉应力,压应力,P,P,5.影响抗压强度的因素（1）水泥的强度和水灰比 式中：fcu混凝土28d龄期的抗压强度值，MPa；fce水泥28d抗压强度的实测值，MPa；混凝土灰水比，即水灰比的倒数；a、b回归系数。,当混凝土水灰比值在0.400.80之间时越大，则混凝土的强度越低；水泥强度越高，则混凝土强度越高。,（2）粗集料的品种 碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘

29、结强度较高；卵石呈圆形或卵圆形，表面光滑，与水泥石的粘结强度较低。在水泥石强度及其它条件相同时，碎石混凝土的强度高于卵石混凝土的强度。（3）养护条件 在保证足够湿度情况下，温度越高，水泥凝结硬化速度越快，早期强度越高；低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度，以保证混凝土不断地凝结硬化。,（4）龄期龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。在正常的养护条件下，混凝土的抗压强度随龄期的增加而不断发展，在714d内强度发展较快，以后逐渐减慢，28d后强度发展更慢。由于水泥水化的原因，混凝土的强度发展

30、可持续数十年。当采用普通水泥拌制的、中等强度等级的混凝土，在标准养护条件下，混凝土的抗压强度与其龄期的对数成正比。式中：fn、f28分别为n、28天龄期的抗压强度，MPa。（5）外加剂,n3,6.提高混凝土抗压强度的措施（1）采用高强度等级水泥；（2）采用单位用水量较小、水灰比较小的干硬性混凝土；（3）采用合理砂率，以及级配合格、强度较高、质量良好的碎石；（4）改进施工工艺，加强搅拌和振捣；（5）采用加速硬化措施，提高混凝土的早期强度；（6）在混凝土拌合时掺入减水剂或早强剂。,45 硬化混凝土的耐久性,1.耐久性的主要内容（1）抗渗性混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的能力。混凝土的抗渗性

31、用抗渗等级表示。是以28d龄期的标准试件，按规定方法进行试验时所能承受的最大静水压力来确定。可分为P4、P6、P8、P10和P12等五个等级，分别表示混凝土能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0和1.2MPa的静水压力而不发生渗透。（2）抗冻性混凝土的抗冻性是指混凝土在饱和水状态下，能抵抗冻融循环作用而不发生破坏，强度也不显著降低的性质。用抗冻等级表示。抗冻等级是以28d龄期的混凝土标准试件，在饱和水状态下，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表示，有F10、F15、F25、F50、F100、F200、F250和F300等九个等级。,（3）抗侵蚀性混凝土的抗侵蚀

32、性主要取决于水泥石的抗侵蚀性。合理选择水泥品种、提高混凝土制品的密实度均可以提高抗侵蚀性。（4）抗碳化性混凝土的碳化主要指水泥石的碳化。混凝土碳化，使其碱度降低，从而使混凝土对钢筋的保护作用降低，钢筋易锈蚀；引起混凝土表面产生收缩而开裂。（5）碱集料反应碱集料反应是指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与集料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应。应严格控制水泥中碱的含量和集料中碱活性物质的含量。,2.提高混凝土耐久性的措施（1）合理选择混凝土的组成材料根据混凝土工程特点或所处环境条件，选择水泥品种；选择质量良好、技术要求合格的骨料。（2）提高混凝土制品的密实度严格控

33、制混凝土的水灰比和水泥用量。见下页表。选择级配良好的骨料及合理砂率，保证混凝土的密实度。掺入适量减水剂，提高混凝土的密实度。严格按操作规程进行施工操作。（3）改善混凝土的孔隙结构在混凝土中掺入适量引气剂，可改善混凝土内部的孔结构，封闭孔隙的存在，可以提高混凝土的抗渗性、抗冻性及抗侵蚀性。,混凝土最大水灰比和最小水泥用量的规定（JGJ552000）,1.无荷载作用时的变形(1)化学收缩(2)湿胀干缩变形混凝土的胀缩(3)温度变形（热变形）(4)碳化收缩,4.6 硬化混凝土的变形性,化学收缩(chemical shrinkage),水泥水化后生成物的体积比反应前物质的总体积小，而使混凝土产生收缩；

34、这种收缩称为化学收缩。,湿胀干缩,与干湿变形相关的因素：,水泥用量；水灰比；水泥细度；水泥品种（P.S比P.C大）；集灰比；集料种类（随集料弹性模量E而）；外加剂；配筋率；构件尺寸（尺寸越小，收缩越大）；龄期,热胀冷缩,L=aLt式中：L混凝土结构长度变化，m；L混凝土结构长度，m；t温差，；a混凝土温度变形系数。,2.荷载作用下的变形（1）短期荷载弹塑性变形和弹性模量混凝土在压力作用下的应力应变曲线混凝土弹性模量（静弹性模量）影响弹性模量的因素动弹性模量,AC卸荷应力应变曲线呈直线有残余变形,初始弹性模量Ec=tan0 割线弹性模量 切线弹性模量,混凝土弹性模量(elasticity mod

35、ulus),影响Ec的因素：,集料与水泥石的Ec，主要是骨料Ec（集料Ec，则砼Ec）；W/C；龄期；强度，则Ec；砼试件的含水率，则Ec；集灰比,动弹性模量,（2）混凝土的徐变混凝土的变形与荷载作用时间关系素混凝土的标准徐变曲线影响徐变的因素,影响徐变的因素：,W/C；水泥用量；集料Ec，徐变；砼Ec；集料含量（集灰比）；外加剂，如加入减水剂或缓凝剂，不改变W/C，则徐变，若减小W/C，则对徐变无增长影响；环境温度，徐变，湿度，则徐变。,4.7 混凝土的质量控制与强度评定,混凝土强度的波动规律正态分布混凝土强度的正态分布曲线,曲线窄而高，说明强度比较集中，波动小，混凝土的均匀性好，施工水平较

36、高。,曲线矮而宽，表示强度数据的离散程度大，说明施工控制水平差,混凝土强度平均值、标准差、变异系数,混凝土强度平均值,标准差,变异系数,混凝土强度保证率强度保证率不同t值的保证率P,不同t值的保证率P,混凝土的配制强度,强度检验评定(1)统计法生产长期稳定时强度的检验评定用合格判定系数进行强度的评定(2)非统计法,生产长期稳定时强度的检验评定,当混凝土强度等级C20时mfcufcu,k+0.70fcu,minfcu,k0.70fcu,min0.85fcu,k当混凝土强度等级C20时mfcufcu,k+0.70fcu,minfcu,k0.70fcu,min0.90fcu,k式中：mfcu同一验收

37、批试块的平均强度，MPa；fcu,k混凝土设计强度等级，MPa；0同一验收批试块强度的标准差，MPa；fcu,min同一验收批强度的最小值，MPa,用合格判定系数进行强度的评定,mfcu-100.9fcu,kfcu,min2fcu,k式中：0同一验收批试块强度的标准差，MPa；当0计算值小于0.06fcu,k时，取0=0.06fcu,k；1、2合格判定系数(表5.28)。,零星混凝土的非统计法评定,mfcu1.15fcu,kfcu,min0.95fcu,k,4.8 普通混凝土配合比设计,一、配合比及其表示方法,混凝土的配合比是指混凝土各组成材料用量之比。主要有“质量比”和“体积比”两种表示方法

38、。工程中常用“质量比”表示。质量配合比的表示方法（1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。例如水泥mc295kg，砂ms648kg，石子mg1330kg，水mw165kg。（2）以各组成材料用量之比表示。例如上例也可表示为：mc：ms：mg1：2.20：4.51，mw/mc0.56。,二、配合比设计的要求,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。,三、配合比设计基本参数,水灰比（mw/mc）、单位用水量（mw）和砂率（s）是混凝土配合比设计的三个基本参数。,水泥,水,砂,石子,水泥浆,骨料,

39、混凝土,单位用水量mw,砂率w,水灰比 mw/mc,与强度、耐久性有关,与流动性有关,与粘聚性、保水性有关,四、配合比设计的步骤与方法,（一）确定混凝土基准配合比（二）试配、调整，确定设计配合比（三）计算施工配合比,（一）确定混凝土基准配合比,1.计算施工配制强度 fcu,0式中:fcu,0混凝土配制强度，MPa；fcu,k混凝土立方体抗压强度标准值，即混凝土强度等级值，MPa；混凝土强度标准差，MPa。混凝土强度标准差宜根据同类混凝土统计资料确定，并应符合以下规定：计算时，强度试件组数不应少于25组；当混凝土强度等级为C20和C25级，其强度标准差计算值2.5MPa时，取2.5MPa；当混凝

40、土强度等级等于或大于C30级，其强度标准差计算值3.0MPa时，取3.0MPa；当无统计资料计算混凝土强度标准差时，其值按现行国家标准混凝土结构工程施工及验收规范（GB50204）的规定取用。,（一）确定混凝土基准配合比,2.确定水灰比mw/mc（1）按混凝土强度要求计算水灰比式中：a、b回归系数；应根据工程所用的水泥、集料，通过试验由建立的水灰比与混凝土强度关系式确定；当不具备上述试验统计资料时，可取碎石混凝土 a0.46，b0.07；卵石混凝土a0.48，b0.33。fce水泥28d抗压强度实测值，MPa。,混凝土强度标准差,（一）确定混凝土基准配合比,（2）复核耐久性为了使混凝土耐久性符

41、合要求，按强度要求计算的水灰比值不得超过规定的最大水灰比值，否则混凝土耐久性不合格，此时取规定的最大水灰比值作为混凝土的水灰比值。3.确定单位用水量mw（1）水灰比在0.400.80范围内时，根据粗集料的品种、粒径及施工要求的坍落度，按下表选取。,塑性混凝土的单位用水量，kg,（一）确定混凝土基准配合比,（2）水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土单位用水量应通过试验确定。（3）掺外加剂时混凝土的单位用水量可按下式计算：mwamw0（1）式中：mwa掺外加剂时混凝土的单位用水量，kg；mw0未掺外加剂时混凝土的单位用水量，kg；外加剂的减水率，应经试验确定。,干硬性混凝土的单位

42、用水量，kg,（一）确定混凝土基准配合比,4.计算水泥用量mc（1）计算（2）复核耐久性将计算出的水泥用量与规定的最小水泥用量比较：如计算水泥用量不低于规定的最小水泥用量，则耐久性合格；否则耐久性不合格，此时应取规定的最小水泥用量。5.确定砂率s（1）坍落度为1060mm的混凝土砂率，可根据粗骨料品种、粒径及水灰比按下表选取。（2）坍落度大于60mm的混凝土砂率，可经试验确定；也可在下表基础上，坍落度每增大20mm，砂率增大1确定。（3）坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验确定。,（一）确定混凝土基准配合比,6.计算砂、石子用量ms0、mg0（1）体积法 又称绝对体积法。1m3混凝土中的

43、组成材料水泥、砂、石子、水经过拌合均匀、成型密实后，混凝土的体积为1m3，即：Vc+Vs+Vg+Vw+Va 1,混凝土砂率，,（一）确定混凝土基准配合比,解方程组，可得ms0、mg0。式中：c、s、g、w分别为水泥的密度、砂的表观密度、石子的表观密度、水的密度，kg/m3。水泥的密度可取29003100kg/m3；混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取1。（2）质量法 质量法又称为假定体积密度法。假定混凝土拌合物的质量为mcp，kg。,（一）确定混凝土基准配合比,解方程组可得ms0、mg0。式中：mc0、ms0、mg0、mw0分别为1m3混凝土中水泥、砂、石子、水的用量，kg；mc

44、p1m3混凝土拌合物的假定质量，kg。可取23502450kg/m3。s混凝土砂率。7.计算基准配合比（1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。（2）以组成材料用量之比表示：mc0：ms0：mg01：x：y，mw/mc？。,（二）试配调整，确定设计配合比,1.试配 按基准配合比称取一定质量的组成材料，拌制15L或25L混凝土，分别测定其和易性、强度。2.调整（）调整和易性，确定基准配合比 测拌合物坍落度，并检查其粘聚性和保水性能：如实测坍落度小于或大于设计要求，可保持水灰比不变，增加或减少适量水泥浆；如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂率；每次调整后再试拌，直到符合要求为止。记录好各种

45、材料调整后用量，并测定混凝土拌合物的实际体积密度（c,t）。,（二）试配调整，确定设计配合比,（2）强度调整一般采用三个不同的配合比，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少0.05，其用水量应该与基准配合比相同，但砂率值可做适当调整并测定体积密度。各种配比制作两组强度试块，标准养护28d进行强度测定。3.设计配合比的确定（1）根据试验得出的混凝土强度与其相应的灰水比（mc/mw）关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu,0）相对应的灰水比，确定1m3混凝土中的组成材料用量：单位用水量（mw）应在基准配合比用水量的基础上，根据制作强度试件时测得的坍

46、落度或维勃稠度进行调整确定；水泥用量（mc）应以用水量乘以选定出来的灰水比计算确定；粗集料和细集料用量（ms、mg）应在基准配合比的用量基础上，按选定的灰水比进行调整后确定。,（二）试配调整，确定设计配合比,（2）经试配确定配合比后，按下列步骤进行校正：按上述方法确定的各组成材料用量按下式计算混凝土的体积密度计算值c,c：c,cmc+ms+mg+mw应按下式计算混凝土配合比校正系数：式中：c,t混凝土体积密度实测值，kg/m3；c,c混凝土体积密度计算值，kg/m3。当体积密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2时，按（1）条确定的配合比即为设计配合比；当二者之差超过2时，应将配合比中各

47、组成材料用量均乘以校正系数，得到设计配合比。,（三）计算施工配合比,假定现场砂、石子的含水率分别为a和b%，则施工配合比中1m3混凝土的各组成材料用量分别为：mc ms（1+a）mg（1+b）mwmsamgb 施工配合比可表示为：,五、配合比计算例题,例题 某工程现浇室内钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为C30。施工采用机械拌合和振捣，选择的混凝土拌合物坍落度为3050mm。施工单位无混凝土强度统计资料。所用原材料如下：水泥：普通水泥，强度等级42.5MPa，实测28d抗压强度48.0MPa，密度c3.1g/cm3;砂：中砂，级配2区合格。表观密度s2.65g/cm3;石子：卵石，540mm。

48、表观密度g2.60g/cm3;水：自来水，密度w1.00g/cm3。试用体积法和质量法计算该混凝土的基准配合比。,五、配合比计算例题,解:1.计算混凝土的施工配制强度fcu,0：根据题意可得：fcu,k30.0MPa，查表3.24取5.0MPa，则 fcu,0 fcu,k+1.645 30.0+1.6455.038.2MPa2.确定混凝土水灰比mw/mc（1）按强度要求计算根据题意可得：fce48.0MPa，a0.48，b0.33，则：（2）复核耐久性：经复核，耐久性合格。,五、配合比计算例题,3.确定用水量mw0 根据题意，骨料为中砂，卵石，最大粒径为40mm，查表取mw0160kg。4.计

49、算水泥用量mc0（1）计算：（2）复核耐久性 经复核，耐久性合格。5.确定砂率s 根据题意，采用中砂、卵石（最大粒径40mm）、水灰比0.50，查表s2833，取s30。6.计算砂、石子用量ms0、mg0,五、配合比计算例题,（1）体积法将数据代入体积法的计算公式，取1，可得：解方程组，可得ms0570kg、mg01330kg。（2）质量法 假定混凝土拌合物的质量为mcp2400kg，将数据代入质量法计算公式，得：ms0+mg02400320160 解方程组，可得ms0576kg、mg01344kg。,6.计算基准配合比（1）体积法 mc0:ms0:mg0320:570:13301:1.78:

50、4.16，mw/mc 0.50；（2）质量法 mc0:ms0:mg0320:576:13441:1.80:4.20，mw/mc 0.50。,4.9 其它种类混凝土,一、普通砼二、高强混凝土：C60-C100三、超高强混凝土：C100,混凝土高强话途径1加入减水剂可降低W/C，增加砼密实度，从而增强；2加入掺合料可进一步降低W/C，增加密实质，从而增强，同时，又改善了水泥石集料的粘结力，从而增加了界面强度。3其他原材料：比如集料、强度、粒形、表面特征是否含有杂质等，以及水泥的细度、品种、强度等级。,四、流态砼指Slump为200220mm，且粘聚性与保水性符合施工要求的砼泵送砼。泵送混凝土泵送混