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4.3propertiesofhardenedconcrete(硬化后混凝凝土的性能能)混凝土強(qiáng)度度包括抗壓壓強(qiáng)度(compressivestrength),抗拉強(qiáng)度(tensilestrength),抗彎強(qiáng)度(flexualstrength),抗剪強(qiáng)度(shearstrength)以及握裹鋼鋼筋的強(qiáng)度度等;其中抗壓強(qiáng)強(qiáng)度最大,故工程上混混凝土主要要承受壓力力.而且混凝土土的抗壓強(qiáng)強(qiáng)度與其它它強(qiáng)度間有有一定的相相關(guān)性,可以根據(jù)抗抗壓強(qiáng)度的的大小來估估算其它強(qiáng)強(qiáng)度值,因此混凝土土抗壓強(qiáng)度度是最重要要的一項(xiàng)性性能指標(biāo).1.Compressivestrengthofconcretecube(立方體抗壓壓強(qiáng)度)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T50081-2002《《普通混凝土土力學(xué)性能能試驗(yàn)方法法標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,將混混凝土拌合合物制作邊邊長(zhǎng)為150mm的立方體試試件,在標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)條件((溫度20℃±2℃,相對(duì)濕度度95%以上)下下,養(yǎng)護(hù)到到28d齡期,測(cè)得得的抗壓強(qiáng)強(qiáng)度值為混混凝土立方方體試件抗抗壓強(qiáng)度((簡(jiǎn)稱立方方體抗壓強(qiáng)強(qiáng)度),以以fcu表示。2.Strengthgradeforconcrete(混凝土強(qiáng)度度等級(jí))按照國家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)GB50010-2002《《混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范范》,混凝土強(qiáng)強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)應(yīng)按立方體體抗壓強(qiáng)度度標(biāo)準(zhǔn)值確確定。立方方體抗壓強(qiáng)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值值系指按標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)方法制制作和養(yǎng)護(hù)護(hù)的邊長(zhǎng)為為150mm的立方體試試件,在28d齡期用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)試驗(yàn)方法法測(cè)得的具具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度度,以fcu,k表示。普通通混凝土劃劃分為十四四個(gè)強(qiáng)度等等級(jí):C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80。混凝土土強(qiáng)度等等級(jí)是混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)、施工工質(zhì)量控控制和工工程驗(yàn)收收的重要要依據(jù)。。不同的的建筑工工程及建建筑部位位需采用用不同強(qiáng)強(qiáng)度等級(jí)級(jí)的混凝凝土,一一般有一一定的選用范圍圍?;炷翉?qiáng)強(qiáng)度保證證率:保證率。。它是指指在混凝凝土強(qiáng)度度總體中中,不小小于設(shè)計(jì)計(jì)要求的的強(qiáng)度等等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值(fcu,k)的概率率P(%)。如下圖圖所示,,強(qiáng)度正正態(tài)分布布曲線下下的面積積為概率率的總和和,等于于100%。混凝土強(qiáng)強(qiáng)度保證證率所以,強(qiáng)強(qiáng)度保證證率可按按如下方方法計(jì)算算:首先先,計(jì)算算出概率率度t,即再根據(jù)t值,由下下表查得得保證率率P(%)。不同t值的保證證率Pt0.000.500.841.001.201.281.401.60P/%50.069.280.084.188.590.091.994.5t1.6451.701.811.882.002.052.333.00P/%95.095.596.597.097.799.099.499.87工程中P(%)值可根據(jù)據(jù)統(tǒng)計(jì)周周期內(nèi),,混凝土土試件強(qiáng)強(qiáng)度不低低于要求求強(qiáng)度等等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值的組組數(shù)N0與試件總總數(shù)N(N≥25)之比求得得,即::混凝土強(qiáng)強(qiáng)度等級(jí)級(jí)選用范范圍:不同的建建筑工程程,不同同的部位位常采用用不同強(qiáng)強(qiáng)度等級(jí)級(jí)的混凝凝土,在在我國混混凝土工工程目前前水平情情況下,,一般選選用范圍圍如下::①①C10~C15——用于墊層層、基礎(chǔ)礎(chǔ)、地坪坪及受力力不大的的結(jié)構(gòu)。。②②C20~C25——用于梁、、板、柱柱、樓梯梯、屋架架等普通通鋼筋混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu);③③C25~C30——用于大跨跨度結(jié)構(gòu)構(gòu)、要求求耐久性性高的結(jié)結(jié)構(gòu)、預(yù)預(yù)制構(gòu)件件等;④④C40~C45——用于預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼筋筋混凝土土構(gòu)件、、吊車梁梁及特種種結(jié)構(gòu)等等,用于于25~30層;⑤C50~C60——用于30層至60層以上高高層建筑筑;⑥C60~C80——用于高層層建筑,,采用高高性能混混凝土;;⑦C80~C120——采用超高高強(qiáng)混凝凝土于高高層建筑筑。將來來可能推推廣使用用高達(dá)C130以上的混混凝土。。(環(huán)箍效應(yīng)應(yīng))3.Axialcompressivestrength(軸心抗壓壓強(qiáng)度)混凝土的的立方體體抗壓強(qiáng)強(qiáng)度只是是評(píng)定強(qiáng)強(qiáng)度等級(jí)級(jí)的一個(gè)個(gè)標(biāo)志,,它不能能直接用用來作為為結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)的依依據(jù)。為為了符合合工程實(shí)實(shí)際,在在結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)中混混凝土受受壓構(gòu)件件的計(jì)算算采用混混凝土的的軸心抗抗壓強(qiáng)度度。軸心心抗壓強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)值以fc表示,軸軸心抗壓壓強(qiáng)度標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值以以fck表示。軸軸心抗壓壓強(qiáng)度的的測(cè)定采采用150mm×150mm×300mm棱柱體作作為標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)試件。。試驗(yàn)表表明,軸軸心抗壓壓強(qiáng)度fc比同截面面的立方方體強(qiáng)度度值fcu小,棱柱柱體試件件高寬比比越大,,軸心抗抗壓強(qiáng)度度越小,,但當(dāng)h/a達(dá)到一定定值后,,強(qiáng)度就就不再降降低。但但是過高高的試件件在破壞壞前由于于失穩(wěn)產(chǎn)產(chǎn)生較大大的附加加偏心,,又會(huì)降降低其抗抗壓的試試驗(yàn)強(qiáng)度度值。試試驗(yàn)表明明:在立立方抗壓壓強(qiáng)度fck=10~55(MPa)的范范圍圍內(nèi)內(nèi),,軸軸心心抗抗壓壓強(qiáng)強(qiáng)度度fc與fck之比比約約為為0.70~0.80。4.Axialtensilestrength(劈裂裂抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度)混凝凝土土是是一一種種脆脆性性材材料料,,在在受受拉拉時(shí)時(shí)很很小小的的變變形形就就要要開開裂裂,,它它在在斷斷裂裂前前沒沒有有殘殘余余變變形形。。混混凝凝土土的的抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度只只有有抗抗壓壓強(qiáng)強(qiáng)度度的的1/10~1/20,且且隨隨著著混混凝凝土土強(qiáng)強(qiáng)度度等等級(jí)級(jí)的的提提高高,,比比值值降降低低。?;旎炷镣猎谠诠すぷ髯鲿r(shí)時(shí)一一般般不不依依靠靠其其抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度。。但但抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度對(duì)對(duì)于于抗抗開開裂裂性性有有重重要要意意義義,,在在結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)中中抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度是是確確定定混混凝凝土土抗抗裂裂能能力力的的重重要要指指標(biāo)標(biāo)。。有有時(shí)時(shí)也也用用它它來來間間接接衡衡量量混混凝凝土土與與鋼鋼筋筋的的粘粘結(jié)結(jié)強(qiáng)強(qiáng)度度等等。?;炷镣量箍估瓘?qiáng)強(qiáng)度度采采用用立立方方體體劈劈裂裂抗抗拉拉試試驗(yàn)驗(yàn)來來測(cè)測(cè)定定,,稱稱為為劈劈裂裂抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度fts。該該方方法法的的原原理理是是在在試試件件的的兩兩個(gè)個(gè)相相對(duì)對(duì)表表面面的的中中線線上上,,作作用用著著均均勻勻分分布布的的壓壓力力,,這這樣樣就就能能夠夠在在外外力力作作用用的的豎豎向向平平面面內(nèi)內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生生均均布布拉拉伸伸應(yīng)應(yīng)力力((下下圖圖所所示示))混凝凝土土劈劈裂裂抗抗拉拉試試驗(yàn)驗(yàn)示示意意圖圖1-上壓壓板板2-下壓壓板板3-墊層層4-墊條條混凝凝土土劈劈裂裂抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度應(yīng)應(yīng)按按下下式式計(jì)計(jì)算算::式中中fts———混凝凝土土劈劈裂裂抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度,,MPa;P———破壞壞荷荷載載,,N;A———試件件劈劈裂裂面面面面積積,,mm2?;旎炷镣凛S軸心心抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度ft可按按劈劈裂裂抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度fts換算算得得到到,,換換算算系系數(shù)數(shù)可可由由試試驗(yàn)驗(yàn)確確定定。。5.Themainlyinfluencingfactoronconcretestrength(影響響混混凝凝土土強(qiáng)強(qiáng)度度的的因因素素)混凝凝土土的的強(qiáng)度度是指指混混凝凝土土試試件件達(dá)達(dá)到到破破壞壞極極限限的的應(yīng)應(yīng)力力最最大大值值。?;旎炷镣了苁軕?yīng)應(yīng)力力超超過過其其強(qiáng)強(qiáng)度度時(shí)時(shí),,混混凝凝土土將將產(chǎn)產(chǎn)生生裂裂縫縫而而破破壞壞。?;旎炷镣恋牡钠破茐膲倪^過程程可可分分為為四個(gè)個(gè)階階段段。通過過顯顯微微鏡鏡觀觀察察,,混混凝凝土土內(nèi)內(nèi)部部裂裂縫縫的的發(fā)發(fā)展展可可分分為為四四個(gè)個(gè)階階段段。。①①第第Ⅰ階段段::荷荷載載約約為為極極限限荷荷載載的的30%以以內(nèi)內(nèi),,界界面面裂裂縫縫無無顯顯著著變變化化,,荷荷載載與與變變形形呈呈直直線線關(guān)關(guān)系系。。②②第第Ⅱ階段段::荷荷載載超超過過比比例例極極限限,,界界面面裂裂縫縫的的數(shù)數(shù)量量、、寬寬度度、、長(zhǎng)長(zhǎng)度度不不斷斷增增加加,,界界面面借借摩摩擦擦阻阻力力繼繼續(xù)續(xù)承承擔(dān)擔(dān)荷荷載載,,但但尚尚無無明明顯顯砂砂漿漿裂裂縫縫出出現(xiàn)現(xiàn)。。此此時(shí)時(shí)變變形形的的增增長(zhǎng)長(zhǎng)率率大大于于荷荷載載的的增增長(zhǎng)長(zhǎng)率率,,荷荷載載與與變變形形間間不不再再是是線線性性關(guān)關(guān)系系。。③③第第Ⅲ階段段::荷荷載載超超過過臨臨界界荷荷載載((極極限限荷荷載載的的70%~~80%))后后裂裂縫縫繼繼續(xù)續(xù)開開展展,,開開始始出出現(xiàn)現(xiàn)砂砂漿漿裂裂縫縫,,部部分分界界面面裂裂縫縫連連接接成成為為連連續(xù)續(xù)裂裂縫縫,,變變形形增增長(zhǎng)長(zhǎng)率率進(jìn)進(jìn)一一步步加加大大,,曲曲線線明明顯顯彎彎向向變變形形橫橫坐坐標(biāo)標(biāo)軸軸。。④④第第Ⅳ階段段::達(dá)達(dá)到到極極限限荷荷載載C點(diǎn)以以后后,,連連續(xù)續(xù)裂裂縫縫急急速速地地發(fā)發(fā)展展,,混混凝凝土土的的承承載載能能力力下下降降,,變變形形自自動(dòng)動(dòng)增增大大直直至至完完全全破破壞壞,,曲曲線線斜斜率率變變成成負(fù)負(fù)值值。。影響響混混凝凝土土強(qiáng)強(qiáng)度度的的因因素素很很多多。??煽蓮膹脑牟牧狭弦蛞蛩厮亍⑸a(chǎn)產(chǎn)工工藝藝因因素素及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)因因素素三方方面面討討論論。。(1)Rawmaterials(原材材料料因因素素)A.Strengthofcement(水泥泥強(qiáng)強(qiáng)度度)水泥泥強(qiáng)強(qiáng)度度的的大大小小直直接接影影響響混混凝凝土土強(qiáng)強(qiáng)度度的的高高低低。。在在配配合合比比相相同同的的條條件件下下,,所所用用的的水水泥泥強(qiáng)強(qiáng)度度等等級(jí)級(jí)越越高高,,制制成成的的混混凝凝土土強(qiáng)強(qiáng)度度也也越越高高。。試試驗(yàn)驗(yàn)證證明明,,混混凝凝土土的的強(qiáng)強(qiáng)度度與與水水泥泥的的強(qiáng)強(qiáng)度度成成正正比比關(guān)關(guān)系系。。B.Water/cementratio(水灰灰比比)當(dāng)用用同同一一種種水水泥泥((品品種種及及強(qiáng)強(qiáng)度度相相同同))時(shí)時(shí),,混混凝凝土土的的強(qiáng)強(qiáng)度度主主要要決決定定于于水水灰灰比比。。因因?yàn)闉樗嗄嗨瘯r(shí)時(shí)所所需需的的結(jié)結(jié)合合水水,,一一般般只只占占水水泥泥質(zhì)質(zhì)量量的的23%左左右右,,但但在在拌拌制制混混凝凝土土拌拌合合物物時(shí)時(shí),,為為了了獲獲得得必必要要的的流流動(dòng)動(dòng)性性,,實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)加加水水量量約約為為水水泥泥質(zhì)質(zhì)量量的的40%~70%,即即采用用較大大的水水灰比比。當(dāng)當(dāng)混凝凝土硬硬化后后,多多余的的水分分或殘殘留在在混凝凝土中中形成成水泡泡,或或蒸發(fā)發(fā)后形形成氣氣孔,,使得得混凝凝土內(nèi)內(nèi)部形形成各各種不不同尺尺寸的的孔隙隙,這這些孔孔隙削削弱了了混凝凝土抵抵抗外外力的的能力力。因因此,,滿足足和易易性要要求的的混凝凝土,,在水水泥強(qiáng)強(qiáng)度等等級(jí)相相同的的情況況下,,水灰灰比越越小,,水泥泥石的的強(qiáng)度度越高高,與與骨料料粘結(jié)結(jié)力也也越大大,混混凝土土的強(qiáng)強(qiáng)度就就越高高。如如果加加水太太少((水灰灰比太太?。璋韬衔镂镞^于于干硬硬,在在一定定的搗搗實(shí)成成型條條件下下,無無法保保證澆澆灌質(zhì)質(zhì)量,,混凝凝土中中將出出現(xiàn)較較多的的蜂窩窩、孔孔洞,,強(qiáng)度度也將將下降降。試驗(yàn)驗(yàn)證明明,混混凝土土強(qiáng)度度,隨隨水灰灰比的的增大大而降降低,,呈曲曲線關(guān)關(guān)系;;而混混凝土土強(qiáng)度度和灰灰水比比呈直直線關(guān)關(guān)系。。C.Category,quality,quantityofaggregate(骨料的種種類、質(zhì)質(zhì)量和數(shù)數(shù)量)
水泥石與與骨料的的粘結(jié)力力除了受受水泥石石強(qiáng)度的的影響外外,還與與骨料((尤其是是粗骨料料)的表表面狀況況有關(guān)。。碎石表表面粗糙糙,粘結(jié)結(jié)力比較較大,卵卵石表面面光滑,,粘結(jié)力力比較小小。因而而在水泥泥強(qiáng)度等等級(jí)和水水灰比相相同的條條件下,,碎石混混凝土的的強(qiáng)度往往往高于于卵石混混凝土。。
當(dāng)粗骨骨料級(jí)配配良好,,用量及及砂率適適當(dāng),能能組成密密集的骨骨架使水水泥漿數(shù)數(shù)量相對(duì)對(duì)減小,,骨料的的骨架作作用充分分,也會(huì)會(huì)使混凝凝土強(qiáng)度度有所提提高。大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)表明,,混凝土土強(qiáng)度與與水灰比比、水泥泥強(qiáng)度等等級(jí)等因因素之間間保持近近似恒定定的關(guān)系系。一般般采用下下面直線線型的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)公式式來表示示:式中C/W——灰水比((水泥與與水質(zhì)量量比);;
fcu——混凝土28d抗壓強(qiáng)度度,MPa;
fce——水泥的28d抗壓強(qiáng)度度實(shí)測(cè)值值,MPa.
αa、αb——回歸系數(shù)數(shù),與骨料料的品種種、水泥泥品種等等因素有有關(guān)。上面的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)公式式,一般只適適用于流流動(dòng)性混混凝土和和低流動(dòng)動(dòng)性混凝凝土,對(duì)于干硬的混凝凝土則不不適用.利用經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)公式,可進(jìn)行下下面兩個(gè)個(gè)問題的的估算:Ⅰ.根據(jù)所用用水泥強(qiáng)強(qiáng)度和水水灰比來來估算所所配制混混凝土的的強(qiáng)度;Ⅱ.根據(jù)水泥泥強(qiáng)度和和要求的的混凝土土強(qiáng)度等等級(jí)來計(jì)計(jì)算應(yīng)采采用的水水灰比.一般水泥泥廠為了了保證水水泥的出出廠強(qiáng)度度等級(jí),,其實(shí)際際抗壓強(qiáng)強(qiáng)度往往往比其強(qiáng)強(qiáng)度等級(jí)級(jí)高。當(dāng)當(dāng)無水泥泥28d抗壓強(qiáng)度度實(shí)測(cè)值值時(shí),用用水泥強(qiáng)強(qiáng)度等級(jí)級(jí)(fce,g)代入式式中,并并乘以水水泥強(qiáng)度度等級(jí)富富余系數(shù)數(shù)(γc),即fce=γc·fce,g,γc值應(yīng)按統(tǒng)統(tǒng)計(jì)資料料確定。?;貧w系數(shù)數(shù)應(yīng)根根據(jù)工程程所使用用的水泥泥、骨料料,通過過試驗(yàn)由由建立的的水灰比比與混凝凝土強(qiáng)度度關(guān)系式式確定;;當(dāng)不具具備上述述試驗(yàn)統(tǒng)統(tǒng)計(jì)資料料時(shí),其其回歸系系數(shù)可按按下表選選用:回歸系數(shù)數(shù)選用表表系數(shù)碎石卵石αa0.460.48αb0.070.33對(duì)于C60以上等級(jí)級(jí)的混凝凝土,灰灰水比((膠水比比)與抗抗壓強(qiáng)度度之間的的線性關(guān)關(guān)系不夠夠明顯,,不宜簡(jiǎn)簡(jiǎn)單套用用混凝土土強(qiáng)度計(jì)計(jì)算公式式.[例]已知某混混凝土所所用水泥泥強(qiáng)度為為36.4MPa,水灰比比0.45,碎石。。試估算算該混凝凝土28天強(qiáng)度值值。[解]因?yàn)椋篧/C=0.45所以C/W=1/0.45=2.22碎石:αa=0.46,αb=0.07代入混凝凝土強(qiáng)度度公式有有:fcu=0.46×36.4(2.22-0.07)=36.0(MPa)
答:估計(jì)計(jì)該混凝凝土28天強(qiáng)度值值為36.0MPa。D.Admixtureandadditive(外加劑和和摻合料料)
混凝土中中加入外外加劑可可按要求求改變混混凝土的的強(qiáng)度及及強(qiáng)度發(fā)發(fā)展規(guī)律律,如摻摻入減水水劑可減減少拌合合用水量量,提高高混凝土土強(qiáng)度;;如摻入入早強(qiáng)劑劑可提高高混凝土土早期強(qiáng)強(qiáng)度,但但對(duì)其后后期強(qiáng)度度發(fā)展無無明顯影影響。超超細(xì)的摻摻合料可可配制高高性能、、超高強(qiáng)強(qiáng)度的混混凝土。。(2)Manufacturaltechnicsfactor(生產(chǎn)工藝藝因素)這里所指指的生產(chǎn)產(chǎn)工藝因因素包括括混凝土土生產(chǎn)過過程中涉涉及到的的施工((攪拌、、搗實(shí)))、養(yǎng)護(hù)護(hù)條件、、養(yǎng)護(hù)時(shí)時(shí)間等因因素。如如果這些些因素控控制不當(dāng)當(dāng),會(huì)對(duì)對(duì)混凝土土強(qiáng)度產(chǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重重影響。。A.Constructionalcondition—stirorvibration(施工條件——攪拌與振搗)在施工過程中中,必須將混混凝土拌合物物攪拌均勻,,澆注后必須須搗固密實(shí),,才能使混凝凝土有達(dá)到預(yù)預(yù)期強(qiáng)度的可可能。機(jī)械攪攪拌和搗實(shí)的的力度比人力力要強(qiáng),因而而,采用機(jī)械械攪拌比人工工攪拌的拌合合物更均勻,,采用機(jī)械搗搗實(shí)比人工搗搗實(shí)的混凝土土更密實(shí)。強(qiáng)強(qiáng)力的機(jī)械搗搗實(shí)可適用于于更低水灰比比的混凝土拌拌合物,獲得得更高的強(qiáng)度度。下圖中虛虛線部分顯示示在低水灰比比時(shí)機(jī)械搗實(shí)實(shí)比人工搗實(shí)實(shí)有更高的強(qiáng)強(qiáng)度.改進(jìn)施工工藝藝可提高混凝凝土強(qiáng)度,如如采用分次投投料攪拌工藝藝;采用高速速攪拌工藝;;采用高頻或或多頻振搗器器;采用二次次振搗工藝等等都會(huì)有效地地提高混凝土土強(qiáng)度?;炷翉?qiáng)度與與水灰比及灰灰水比的關(guān)系系(a)強(qiáng)度與水灰灰比的關(guān)系((b)強(qiáng)度與灰水水比的關(guān)系B.Curingcondition(養(yǎng)護(hù)條件)
混凝土的養(yǎng)護(hù)護(hù)條件主要指指所處的環(huán)境境溫度和濕度度,它們是通通過影響水泥泥水化過程而而影響混凝土土強(qiáng)度。混凝凝土一般的養(yǎng)護(hù)方式有四種。養(yǎng)護(hù)環(huán)境境溫度高,水水泥水化速度度加快,混凝凝土早期強(qiáng)度度高;反之亦亦然。若溫度度在冰點(diǎn)以下下,不但水泥泥水化停止,,而且有可能能因冰凍導(dǎo)致致混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)疏松,強(qiáng)度度嚴(yán)重降低,,尤其是早期期混凝土應(yīng)特特別加強(qiáng)防凍凍措施。為加加快水泥的水水化速度,可可采用濕熱養(yǎng)養(yǎng)護(hù)的方法,,即蒸汽養(yǎng)護(hù)護(hù)或蒸壓養(yǎng)護(hù)護(hù)。
濕濕度通常指的的是空氣相對(duì)對(duì)濕度。相對(duì)對(duì)濕度低,混混凝土中的水水份揮發(fā)快,,混凝土因缺缺水而停止水水化,強(qiáng)度發(fā)發(fā)展受阻。另另一方面,混混凝土在強(qiáng)度度較低時(shí)失水水過快,極易易引起干縮,,影響混凝土土耐久性。一一般在混凝土土澆筑完畢后后12h內(nèi)應(yīng)開始對(duì)混混凝土加以覆覆蓋或澆水。。對(duì)硅酸鹽水水泥、普通水水泥和礦渣水水泥配制的混混凝土澆水養(yǎng)養(yǎng)護(hù)不得少于于7天;使用粉煤煤灰水泥和火火山灰水泥,,或摻有緩凝凝劑、膨脹劑劑、或有防水水抗?jié)B要求的的混凝土澆水水養(yǎng)護(hù)不得少少于14天。養(yǎng)護(hù)條件對(duì)混混凝土強(qiáng)度的的影響:養(yǎng)護(hù)溫度較低低,早期強(qiáng)度度較低;反之之,溫度較高高,早期強(qiáng)度度較高,但對(duì)對(duì)后期強(qiáng)度有有不利影響。。另外潮濕的的環(huán)境有利于于水泥水化,,有利于強(qiáng)度度,故混凝土土需潮濕環(huán)境境養(yǎng)護(hù)?;炷劣杏兴姆N養(yǎng)護(hù)方方式:
Ⅰ.標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)——是指將混凝土土制品在溫度度為20±3℃,相當(dāng)濕度大大于90%的標(biāo)準(zhǔn)條件件下進(jìn)行的養(yǎng)養(yǎng)護(hù)。評(píng)定強(qiáng)強(qiáng)度等級(jí)時(shí)需需采用該養(yǎng)護(hù)護(hù)條件。Ⅱ.自然養(yǎng)護(hù)——是指對(duì)在自然然條件(或氣氣候條件)下下的混凝土制制品適當(dāng)?shù)牟刹扇∫欢ǖ谋1亍⒈翊氪胧?,并定時(shí)時(shí)定量向混凝凝土澆水,保保證混凝土材材料強(qiáng)度能正正常發(fā)展的一一種養(yǎng)護(hù)方式式。
Ⅲ.蒸汽養(yǎng)護(hù)——是將混凝土材材料在小于100℃的高溫水蒸汽汽中進(jìn)行的一一種養(yǎng)護(hù)。蒸蒸汽養(yǎng)護(hù)可提提高混凝土的的早期強(qiáng)度,,縮短養(yǎng)護(hù)時(shí)時(shí)間。
Ⅳ.壓蒸養(yǎng)護(hù)——是將混凝土材材料在8~16大氣壓下,175~203℃的水蒸汽中進(jìn)進(jìn)行的一種養(yǎng)養(yǎng)護(hù)。壓蒸養(yǎng)養(yǎng)護(hù)可大大提提高混凝土材材料的早期強(qiáng)強(qiáng)度。但壓蒸蒸、養(yǎng)護(hù)需要要的蒸壓釜設(shè)設(shè)備比較龐大大。僅在生產(chǎn)產(chǎn)硅酸鹽混凝凝土制品時(shí)應(yīng)應(yīng)用。C.Age(齡期)
齡期是指混凝土在在正常養(yǎng)護(hù)條條件下所經(jīng)歷歷的時(shí)間。在在正常養(yǎng)護(hù)條條件下,混凝凝土強(qiáng)度將隨隨著齡期的增增長(zhǎng)而增長(zhǎng)。。最初7~14d內(nèi),強(qiáng)度增長(zhǎng)長(zhǎng)較快,以后后逐漸緩慢。。但在有水的的情況下,齡齡期延續(xù)很久久其強(qiáng)度仍有有所增長(zhǎng)。普通通水泥制成的的混凝土,在在標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)養(yǎng)護(hù)下,齡期期不小于3d的混凝土強(qiáng)度度發(fā)展大致與與其齡期的對(duì)對(duì)數(shù)成正比關(guān)關(guān)系。因而在在一定條件下下養(yǎng)護(hù)的混凝凝土,可按下下式根據(jù)某一一齡期的強(qiáng)度度推算另一齡齡期的強(qiáng)度。。式中fn、fa——齡期分別為n天和a天的混凝土抗抗壓強(qiáng)度,n、a——養(yǎng)護(hù)齡期(d),a>3,n>3。(3)Testingfactor(實(shí)驗(yàn)因素)在進(jìn)行混凝土土強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)時(shí),試件尺寸寸、形狀、表表面狀態(tài)、含含水率以及實(shí)實(shí)驗(yàn)加荷速度度等實(shí)驗(yàn)因素素都會(huì)影響到到混凝土強(qiáng)度度實(shí)驗(yàn)的測(cè)試試結(jié)果。A.shapeandsizeofsample(試件形狀尺寸寸)
測(cè)定混凝土立立方體試件抗抗壓強(qiáng)度,也也可以按粗骨骨料最大粒徑徑的尺寸而選選用不同試件件的尺寸。但但是試件尺寸寸不同、形狀狀不同,會(huì)影影響試件的抗抗壓強(qiáng)度測(cè)定定結(jié)果。因?yàn)闉榛炷猎嚰趬毫C(jī)上上受壓時(shí),在在沿加荷方向向發(fā)生縱向變變形的同時(shí),,也按泊松比比效應(yīng)產(chǎn)生橫橫向膨脹。而而鋼制壓板的的橫向膨脹較較混凝土小,,因而在壓板板與混凝土試試件受壓面形形成磨擦力,,對(duì)試件的橫橫向膨脹起著著約束作用,,這種約束作作用稱為“環(huán)箍效應(yīng)”?!碍h(huán)箍效應(yīng)”對(duì)混凝土抗壓壓強(qiáng)度有提高高作用。離壓壓板越遠(yuǎn),“環(huán)箍效應(yīng)”小,在距離試試件受壓面約約0.866α(α為試件邊長(zhǎng)))范圍外這種種效應(yīng)消失,,這種破壞后后的試件形狀狀如下圖所示示。在進(jìn)行強(qiáng)度試試驗(yàn)時(shí),試件件尺寸越大,,測(cè)得的強(qiáng)度度值越低。這這包括兩方面面的原因:一一是“環(huán)箍效應(yīng)”;二是由于大大試件內(nèi)存在在的孔隙、、裂縫和局部部較差等缺陷陷的機(jī)率大,,從而降低了了材料的強(qiáng)度度。
國國家標(biāo)準(zhǔn)GBJ107-87《《混凝土強(qiáng)度檢檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)》規(guī)定邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件件為標(biāo)準(zhǔn)試件件。當(dāng)采用非非標(biāo)準(zhǔn)尺寸試試件時(shí),應(yīng)將將其抗壓強(qiáng)度度折算為標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)試件抗壓強(qiáng)強(qiáng)度。折算系系數(shù)需按下表表的規(guī)定?;炷潦軌浩破茐幕炷量箟簭?qiáng)強(qiáng)度試塊允許許最小尺寸表表骨料最大顆粒直徑(mm)換算系數(shù)試塊尺寸(mm)31.50.95100×100×100(非標(biāo)準(zhǔn)試塊)401.00150×150×150(標(biāo)準(zhǔn)試塊)601.05200×200×200(非標(biāo)準(zhǔn)試塊)B.Surfacestate(表面狀態(tài))
當(dāng)混凝土受壓壓面非常光滑滑時(shí)(如有油油脂),由于于壓板與試件件表面的磨擦擦力減小,使使環(huán)箍效應(yīng)減減小,試件將將出現(xiàn)垂直裂裂紋而破壞,,測(cè)得的混凝凝土強(qiáng)度值較較低。
C.Watercontent(含水程度)
混凝土試件含含水率越高,,其強(qiáng)度越低低。
D.Forcingspeed(加荷速度)
在進(jìn)行混凝土土試件抗壓試試驗(yàn)時(shí),如果果加荷速度過過快,材料裂裂紋擴(kuò)展的速速度慢于荷載載增加速度,,造成測(cè)得的的強(qiáng)度值偏高高。因此在進(jìn)進(jìn)行混凝土立立方體抗壓強(qiáng)強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí),,應(yīng)按規(guī)定的的加荷速度進(jìn)進(jìn)行。
綜上所述,,通過對(duì)混凝凝土強(qiáng)度影響響因素的分析析,提高混凝凝土強(qiáng)度的措措施有:采用用強(qiáng)度等級(jí)高高的水泥;采采用低水灰比比;采用有害害雜質(zhì)少、級(jí)級(jí)配良好、顆顆粒適當(dāng)?shù)墓枪橇虾秃侠淼牡纳奥剩徊捎糜煤侠淼臋C(jī)械械攪拌、振搗搗工藝;保持持合理的養(yǎng)護(hù)護(hù)溫度和一定定的濕度,可可能的情況下下采用濕熱養(yǎng)養(yǎng)護(hù);摻入合合適的混凝土土外加劑和摻摻合料。提高混凝土強(qiáng)強(qiáng)度的措施主主要包括:(1)選用高強(qiáng)度度水泥和早強(qiáng)強(qiáng)型水泥;(2)采用低水灰灰比和漿集比比;(3)摻加混凝土土外加劑和摻摻合料;(4)采用濕熱處處理(如蒸汽汽養(yǎng)護(hù)和蒸壓壓養(yǎng)護(hù));(5)采用機(jī)械攪攪拌和振搗等等。二、混凝土的的變形性能混凝土拌合物硬化混凝土具有流動(dòng)性、可塑性具有一定的外形、強(qiáng)度,承受外力作用水泥的水化反應(yīng)、濕度、溫度變化體積變化混凝土的變形形對(duì)性能的影影響混凝土在凝結(jié)結(jié)硬化過程中中的變形,以以及變形的不不均勻性——是混凝土產(chǎn)生生裂縫、乃至至破壞的主要要原因?;炷磷冃蔚牡姆N類化學(xué)收縮干濕變形溫度變形受力變形自收縮1.化學(xué)收縮(水水化收縮)由水泥的水化化反應(yīng)而引起起的體積收縮縮稱為化學(xué)收縮。水化前(水泥+水))體系的體積水化后(水化產(chǎn)物))體系的體積>化學(xué)收縮的影影響化學(xué)收縮主要要發(fā)生在水泥泥漿體組分。?;瘜W(xué)收縮不可可恢復(fù),主要要發(fā)生在早期期,一般在40天內(nèi)漸趨穩(wěn)定定?;瘜W(xué)收縮值小小于1%,對(duì)混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)沒有破壞壞作用,但在在混凝土內(nèi)部部會(huì)由于收縮縮而產(chǎn)生微裂裂縫。2.干燥收縮由于外界環(huán)境境干燥,混凝凝土內(nèi)部水分分蒸發(fā)而引起起的體積收縮縮稱為干燥收縮。水泥石中的孔孔隙凝膠孔——孔徑范圍15~20μ,是水泥凝膠膠粒子之間的的過渡空間。。毛細(xì)孔——孔徑范圍20μ~50μm,是硬化水泥漿漿體內(nèi)沒有被被凝膠體填充充的空間。氣孔——孔徑>50μm,混凝土在攪拌拌時(shí)帶入的氣氣泡,或人為為引入的小氣氣泡。凝膠孔的特性性凝膠孔——占水泥水化生生成的凝膠體體體積的28%,與水灰比無無關(guān)。凝膠孔的孔徑徑很小,不影影響水泥硬化化體的強(qiáng)度和和滲透性,但但在干燥環(huán)境境中失去孔內(nèi)內(nèi)的水份時(shí),,會(huì)引起體積積變化。毛細(xì)孔的特性性毛細(xì)孔——孔徑大小及孔孔隙率取決于于水泥顆粒未未水化前的間間距大小,與與水灰比(W/C)以及水泥的水水化程度有關(guān)關(guān)。初始水灰比越越大,水泥水水化程度越小小形成的毛細(xì)細(xì)孔孔徑越大大,孔隙越多多。當(dāng)孔徑≥50nm:降低強(qiáng)度和抗抗?jié)B性;當(dāng)孔徑≤50nm:影響體積變化化。氣孔的特性氣孔——在攪拌混凝土土?xí)r帶入的氣氣泡,或?yàn)榱肆烁纳瓢韬衔镂锏暮鸵仔砸砸约盎炷恋牡目箖鲂裕瑩綋饺胍龤鈩┤巳藶榈匾氲牡囊欢康奈⑽⑿馀?。氣孔降低混凝凝土的?qiáng)度,,封閉的孔隙隙能提高抗凍凍性和保溫性性,而連通的的孔隙降低抗抗?jié)B性。氣孔孔徑較大大,對(duì)體積變變化影響很小小。存在于水泥石石中的水分自由水毛細(xì)孔水吸附水凝膠水(層間間水)水泥石中存在在的水分示意意圖水泥凝膠體不同水分對(duì)變變形性能的影影響自由水——存在于氣孔中中,或凝膠體體及晶體表面面,極易蒸發(fā)發(fā),但對(duì)體積積變化沒有影影響;毛細(xì)孔水——存在于毛細(xì)孔孔中,當(dāng)環(huán)境境的相對(duì)濕度度為40~50%時(shí)蒸發(fā),使凝凝膠體受到毛毛細(xì)管壓力的的作用而緊縮縮,產(chǎn)生體積積收縮。吸附水——在分子引力作作用下,吸附附于水泥凝膠膠粒子的表面面,當(dāng)相對(duì)濕濕度下降至30%時(shí)失水,是水水泥凝膠體產(chǎn)產(chǎn)生收縮的主主要原因;凝膠水——又叫做層間水水,在水泥凝凝膠體層間通通過氫鍵牢固固地與其鍵合合,在相對(duì)濕濕度<11%時(shí)才會(huì)失去,,使結(jié)構(gòu)明顯顯地產(chǎn)生收縮縮;水泥石中水分分的蒸發(fā)順序序混凝土處于水水中或潮濕環(huán)環(huán)境下,氣孔孔和毛細(xì)孔中中會(huì)充滿水。。當(dāng)外部環(huán)境境比較干燥時(shí)時(shí),內(nèi)部水分分按下列順序序開始蒸發(fā)::氣孔中的自由由水——對(duì)體積影響不不大;毛細(xì)孔水——毛細(xì)孔壓力引引起收縮;吸附水——膠粒之間緊密密,引起收縮縮;凝膠水——膠體變得緊密密,引起收縮縮。干縮變形及收收縮量由于內(nèi)部水分分的蒸發(fā)而導(dǎo)導(dǎo)致的收縮變變形叫做干縮縮變形。干縮縮后的混凝土土如果重新吸吸水,可恢復(fù)復(fù)一部分干縮縮變形,但30~50%是不可恢復(fù)的的。水泥漿的干縮縮值通常為((3~5)×10-4mm/mm,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中中一般取混凝凝土的干縮值值為(1.5~2.0)×10-4mm/mm(0.2mm/m)。干縮變形——混凝土產(chǎn)生微微裂縫的主要要原因自由收縮約束條件下的的收縮干縮變形、裂裂縫對(duì)混凝土土耐久性的影影響降低混凝土的的抗?jié)B性;降低混凝土的的抗凍性;降低混凝土的的抗侵蝕性;;降低混凝土的的抗碳化性能能。如何減少混凝凝土的干縮變變形盡量減少水泥泥漿量,增加加骨料用量;;采用質(zhì)地堅(jiān)硬硬、級(jí)配良好好的骨料,形形成堅(jiān)實(shí)的骨骨架;水泥顆粒不能能過細(xì);選用需水量小小的水泥品種種;加強(qiáng)保潮養(yǎng)護(hù)護(hù),防止早期期水分蒸發(fā)。。3.溫度變形水泥在凝結(jié)硬硬化過程中,,隨著溫度的的變化而產(chǎn)生生的體積變化化(熱脹冷縮縮)。混凝土的溫度度變形系數(shù)::α=10×10-6mm/mm·℃(0.01mm/m·℃)。引起混凝土溫溫度變形的原原因水化熱使混凝凝土內(nèi)部溫度度升高;混凝土是熱的的不良導(dǎo)體,,導(dǎo)熱系數(shù)λ=1.8(W/m··K),大體積混凝土土內(nèi)部的熱量量不能及時(shí)地地放出,內(nèi)部部溫度最高可可達(dá)到50~70℃;外部的熱量散散發(fā)較快,溫溫度比內(nèi)部低低,從而對(duì)內(nèi)內(nèi)部的膨脹構(gòu)構(gòu)成限制——叫做溫度應(yīng)應(yīng)力。溫度應(yīng)力引引起結(jié)構(gòu)開開裂大體積混凝凝土溫度變變形引起開開裂防止溫度裂裂縫的措施施采用低熱水水泥,減少少水泥用量量,或摻礦礦物摻合料料;對(duì)原材料實(shí)實(shí)行人工降降溫;大體積混凝凝土,分層層澆注;每隔一定距距離設(shè)置伸伸縮縫;在混凝土內(nèi)內(nèi)部設(shè)置鋼鋼筋,增加加抗拉能力力;4.荷載作用下下的變形短期荷載作作用下的變變形變形模量的的概念靜力彈性模模量長(zhǎng)期荷載作作用下的變變形——徐變混凝土的應(yīng)應(yīng)力~應(yīng)變變曲線與彈彈塑性變形形特點(diǎn)應(yīng)變應(yīng)力混凝土的變變形模量混凝土應(yīng)力力~應(yīng)變曲曲線上任一一點(diǎn)的應(yīng)力力與應(yīng)變之之比值,稱稱為該點(diǎn)的的變形模量量?;炷猎谌稳我恻c(diǎn)的變變形模量為為變值。混凝土的靜靜力彈性模模量Eh一種按標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)方法測(cè)得得的靜力受受壓條件下下的變形模模量——靜力彈性模模量Eh。靜力彈性模模量的測(cè)定方法采用棱柱體體試件:150×150×300mm首先測(cè)得其其軸心抗壓壓強(qiáng)度值。取σ=0.4作為試驗(yàn)應(yīng)應(yīng)力荷載值值,進(jìn)行三三次反復(fù)加加荷與卸荷荷,最后得得到的應(yīng)力力~應(yīng)變曲曲線近乎于于直線,大大致與初始始應(yīng)力~應(yīng)變曲線的的切線相平平行。以該線的斜斜率作為混混凝土的靜靜力彈性模模量。重復(fù)荷載作作用下的應(yīng)應(yīng)力~應(yīng)變曲線混凝土靜力力彈性模量量的大致范范圍混凝土的彈彈性模量隨隨混凝土強(qiáng)強(qiáng)度的提高高而增大。。普通強(qiáng)度的的混凝土((C10~C40)———Eh=(1.75~2.20)×104Mpa;高強(qiáng)度的混混凝土(C60以上)——Eh=(2.0~4.0)××104Mpa?;炷镣猎谠陂L(zhǎng)長(zhǎng)期期荷荷載載作作用用下下的的變變形形———徐變變混凝凝土土在在持持續(xù)續(xù)荷荷載載作作用用下下,,隨隨時(shí)時(shí)間間的的延延長(zhǎng)長(zhǎng)而而增增加加的的變變形形稱稱為為徐徐變變。?;炷镣恋牡幕颈拘煨熳冏兦€線加荷齡期齡期,d持荷卸荷徐變恢復(fù)瞬時(shí)恢復(fù)瞬時(shí)變形殘余變形徐變混凝凝土土徐徐變變變變形形的的特特點(diǎn)點(diǎn)變形形與與受受力力方方向向一一致致;;變形形量量隨隨時(shí)時(shí)間間延延長(zhǎng)長(zhǎng)逐逐漸漸增增加加;混凝凝土土的的徐徐變變通通常常要要持持續(xù)續(xù)2~3年才才趨趨于于穩(wěn)穩(wěn)定定;;混凝凝土土的的徐徐變變量量大大約約為為瞬瞬時(shí)時(shí)彈彈性性變變形形大大1~3倍。。影響響徐徐變變的的因因素素加載載前前混混凝凝土土的的含含水水量量越越低低,,徐徐變變?cè)皆叫⌒?;;加載載應(yīng)應(yīng)力力越越大大,,徐徐變變量量越越大大;;混凝凝土土的的強(qiáng)強(qiáng)度度越越高高,,徐徐變變?cè)皆叫⌒?;;環(huán)境境溫溫度度越越高高,,徐徐變變顯顯著著加加大大。徐變變對(duì)對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)物物的的影影響響增加加結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)物物的的變變形形量量;;對(duì)于于予予應(yīng)應(yīng)力力混混凝凝土土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu),,引引起起予予應(yīng)應(yīng)力力損損失失;;對(duì)于于大大體體積積混混凝凝土土,,能能降降低低溫溫度度應(yīng)應(yīng)力力,,減減少少微微裂裂縫縫;;能緩緩解解應(yīng)應(yīng)力力集集中中現(xiàn)現(xiàn)象象。。徐變變引引起起的的預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力損損失失預(yù)應(yīng)應(yīng)力力的的來來源源::鋼鋼筋筋被被拉拉伸伸產(chǎn)產(chǎn)生生一一定定量量的的彈彈性性變變形形,,彈彈性性變變形形的的恢恢復(fù)復(fù)力力對(duì)對(duì)混混凝凝土土施施加加預(yù)預(yù)加加的的壓壓應(yīng)應(yīng)力力;;預(yù)應(yīng)應(yīng)力力的的大大小?。海号c與鋼鋼筋筋的的拉拉伸伸變變形形量量成成正正比比((在在彈彈性性范范圍圍內(nèi)內(nèi)));;混凝凝土土徐徐變變使使得得與與混混凝凝土土粘粘結(jié)結(jié)為為整整體體的的鋼鋼筋筋的的拉拉伸伸變變形形得得以以部部分分恢恢復(fù)復(fù),,所所以以預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力減減小小———預(yù)應(yīng)應(yīng)力力損損失失。。預(yù)應(yīng)力力損損失失示示意意圖圖5.干縮縮與與徐徐變變的的共共同同作作用用混凝凝土土的的變變形形性性能能中中最最主主要要的的兩兩種種變變形形::干干縮縮與與徐徐變變。。且且兩兩者者往往往往同同時(shí)時(shí)存存在在。。干縮縮與與徐徐變變均均發(fā)發(fā)生生在在水水泥泥漿漿相相。。干縮縮與與徐徐變變的的變變形形范范圍圍大大致致相相同同::400~1000個(gè)微微應(yīng)應(yīng)變變((μm/m)混凝土齡期加載卸載瞬時(shí)變形干縮變形瞬時(shí)恢復(fù)徐變恢復(fù)線性收縮徐變6.混凝凝土土的的自自身身收收縮縮混凝凝土土在在與與外外界界沒沒有有水水分分、、質(zhì)質(zhì)量量交交換換的的條條件件下下所所發(fā)發(fā)生生的的體體積積收收縮縮叫叫做做自自收收縮縮。。自身身收收縮縮的的原原因因及及危危害害引起起自自收收縮縮的的原原因因是是,,混混凝凝土土的的水水灰灰比比過過小小,,凝凝膠膠孔孔、、毛毛細(xì)細(xì)孔孔均均處處于于未未飽飽和和狀狀態(tài)態(tài),,毛毛細(xì)細(xì)孔孔負(fù)負(fù)壓壓的的作作用用使使體體積積發(fā)發(fā)生生收收縮縮。。自收收縮縮主主要要發(fā)發(fā)生生在在水水灰灰比比小小于于0.3的高高強(qiáng)強(qiáng)度度、、高高性性能能混混凝凝土土中中。。三、、混混凝凝土土的的耐耐久久性性耐久久性性的的概概念念::混混凝凝土土在在長(zhǎng)長(zhǎng)期期環(huán)環(huán)境境因因素素作作用用下下,,抵抵抗抗各各種種不不利利因因素素的的影影響響,,保保證證正正常常使使用用功功能能的的能能力力。。不利利因因素素::水水壓壓力力、、溫溫度度變變化化、、侵侵蝕蝕性性介介質(zhì)質(zhì)((存存在在于于水水、、土土壤壤和和氣氣體體中中))。?;炷镣聊湍途镁眯孕缘牡闹刂匾庖饬x義長(zhǎng)期期工工作作條條件件下下的的安安全全性性;;能否否保保持持良良好好的的使使用用功功能能;;結(jié)構(gòu)構(gòu)物物的的使使用用壽壽命命;;使用用過過程程中中的的維維修修、、保保養(yǎng)養(yǎng)所所需需的的費(fèi)費(fèi)用用———經(jīng)濟(jì)濟(jì)性性。。混凝凝土土耐耐久久性性所所包包括括的的內(nèi)內(nèi)容容抗?jié)B滲性性抗凍凍性性抗蝕蝕性性碳化化((中中性性化化))堿骨骨料料反反應(yīng)應(yīng)1.抗?jié)B滲性性混凝凝土土抵抵抗抗水水、、油油等等液液體體在在壓壓力力作作用用下下滲滲透透的的能能力力。???jié)B性的的衡量指指標(biāo):滲滲透系數(shù)數(shù)實(shí)際混凝凝土的抗抗?jié)B性指指標(biāo):抗抗?jié)B等級(jí)級(jí)。抗?jié)B性試試驗(yàn)方法法——1厚度截面積滲透系數(shù)數(shù)的計(jì)算算:為體積流速(m3/s);:垂直于水流方向的截面積(m2);:水壓頭(m):流經(jīng)厚度(m)K:滲透系數(shù)(m/s);可見,滲滲透系數(shù)數(shù)越大,,水通過過混凝土土的流速速越快,,表明混混凝土的的抗?jié)B性性越差。。普通硬化化后的混混凝土,,滲透系系數(shù)大致致在10-8~10-10的范圍。?;炷量箍?jié)B等級(jí)級(jí)的涵義義與測(cè)定定抗?jié)B等級(jí)級(jí):在標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)方法下下所能承承受的最最大水壓壓力來確確定,以以符號(hào)“Pn”表示。n:試件所能能承受的的最大水水壓力的的1/10MPa數(shù)。例如P4、P6、P8:分別表示示混凝土土能承受受0.4、0.6、0.8MPa的水壓而而不滲水水。影響混凝凝土抗?jié)B滲性的因因素水化進(jìn)行行時(shí)間((齡期));混凝土的的孔隙率率;孔隙特征征與孔徑徑;水灰比;;混凝土的的齡期與與滲透系系數(shù)齡期(天)滲透系數(shù)(m/s)10-610-810-1210-100102030毛細(xì)孔隙隙率與混混凝土的的滲透系系數(shù)滲透系數(shù)(x10-13m/s)毛細(xì)孔隙率(%)水灰比與與滲透系系數(shù)滲透系數(shù)(x10-13m/s)水灰比抗?jié)B性試試驗(yàn)方法法——2氯離子滲滲透性試試驗(yàn)試件NaOH溶液(0.3N濃度)NaCl溶液(3%濃度)(60V)試驗(yàn)方法法:美國國的ASTMC(1202-94)混凝土試試件:φ100×50mm的圓柱體體在20±2℃的水中浸浸泡14天,使試試件達(dá)到到吸水飽飽和。直流電壓壓:60V試件兩測(cè)測(cè)溶液::NaCl(濃度為3%)、NaOH溶液(3N);測(cè)量值::6小時(shí)內(nèi)通通過試件件的電量量Q值(庫侖侖)用以衡量量混凝土土的密實(shí)實(shí)程度和和抵抗氯氯離子滲滲透的能能力。按照通過過電量值值評(píng)價(jià)混混凝土的的抗?jié)B性性不同配比比混凝土土的抗?jié)B滲性比較較抗?jié)B性與與混凝土土耐久性性的關(guān)系系侵蝕性介介質(zhì)的進(jìn)進(jìn)入是造造成混凝凝土破壞壞的主要要原因;;混凝土的的某些成成分溶解解于水,,造成混混凝土的的溶蝕;;許多擋水水結(jié)構(gòu)物物要求具具有抗?jié)B滲性,例例如地下下結(jié)構(gòu)、、壓力管管道、容容器等結(jié)結(jié)構(gòu);2.抗凍性混凝土在在水飽和和狀態(tài)下下,能經(jīng)經(jīng)受多次次凍融循循環(huán)作用用而不破破壞,也也不嚴(yán)重重降低強(qiáng)強(qiáng)度的性性質(zhì),稱稱為混凝凝土的抗抗凍性。。混凝土的的抗凍性性用抗凍凍標(biāo)號(hào)((抗凍等等級(jí))表表示,符號(hào)“Dn”。凍融循環(huán)環(huán)破壞的的機(jī)理混凝土內(nèi)內(nèi)部存在在著許多多連通孔孔隙;水分進(jìn)入入混凝土土內(nèi)部,,充滿孔孔隙;當(dāng)溫度降降低達(dá)到到冰點(diǎn)溫溫度以下下時(shí),孔孔隙中的的水結(jié)冰冰而產(chǎn)生生體積膨膨脹,膨膨脹量大大約為9%,對(duì)孔隙隙壁施加加膨脹壓壓力。當(dāng)膨脹壓壓力超過過孔隙壁壁的抗拉拉強(qiáng)度時(shí)時(shí),孔隙隙壁將產(chǎn)產(chǎn)生局部部開裂。。隨著凍凍融循環(huán)環(huán)次數(shù)的的增多,,裂縫擴(kuò)擴(kuò)展,直直至破壞壞??箖鰳?biāo)號(hào)號(hào)的確定定將混凝土土試件在在規(guī)定的的正、負(fù)負(fù)溫度下下進(jìn)行凍凍融循環(huán)環(huán);每隔一定定循環(huán)次次數(shù)后,,測(cè)定混混凝土的的性能((強(qiáng)度損損失、重重量損失失、相對(duì)對(duì)動(dòng)彈性性模量等等)指標(biāo)標(biāo)降低不不超過規(guī)規(guī)定值,,并無明明顯損壞壞和剝落落時(shí)所能能經(jīng)受的的凍融循循環(huán)次數(shù)數(shù),作為為抗凍標(biāo)標(biāo)號(hào)。凍融循環(huán)環(huán)試驗(yàn)的的一般條條件和控控制性性能指標(biāo)標(biāo)溫度:-15℃℃~+20℃時(shí)間:4小時(shí)~2小時(shí)混凝土的的性能指指標(biāo)強(qiáng)度損失失:例如如不小于于10%;重量損失失:不小小于5%;相對(duì)動(dòng)彈彈性模量量:不小小于60%。影響混凝凝土抗凍凍性的因因素材料本身身的孔隙隙率和孔孔隙特征征;孔徑大小??;孔隙中的的飽水程程度;材料本身身的變形形能力和和強(qiáng)度;;孔隙率和和孔隙特特征的影影響孔隙率越越大,抗抗凍性越越差;封閉孔隙隙,水分分不能進(jìn)進(jìn)入內(nèi)部部,同時(shí)時(shí)還可提提供材料料變形的的空間,,增加吸吸收膨脹脹的能力力,對(duì)抗抗凍性有有利;連通孔隙隙容易吸吸水,對(duì)對(duì)抗凍性性不利;;接近圓形的的孔隙受力力均勻;狹狹長(zhǎng)、有尖尖角形狀的的孔隙,容容易在尖角角處產(chǎn)生應(yīng)應(yīng)力集中,,抗凍性降降低;適量的封閉閉、圓形、、微小的孔孔隙對(duì)提高高抗凍性有有利。孔隙中的飽飽水程度的的影響當(dāng)孔隙中充充滿水時(shí),,沒有富裕??臻g,結(jié)結(jié)冰膨脹直直接對(duì)孔隙隙壁施加力力的作用,,對(duì)抗凍性性不利;孔隙中沒有有充滿水,,存在一定定的空間,,當(dāng)水分結(jié)結(jié)冰膨脹時(shí)時(shí),可緩解解對(duì)孔隙壁壁的壓力。?;炷翉?qiáng)度度的影響混凝土強(qiáng)度度高,抵抗抗壓力的能能力強(qiáng),對(duì)對(duì)抗凍性有有利;混凝土的強(qiáng)強(qiáng)度隨孔隙隙率的而降降低,所以以盡管微小小的、封閉閉的孔隙能能在一定程程度上提高高混凝土的的變形能力力,對(duì)抗凍凍性有利,,但如果孔孔隙含量過過大,則強(qiáng)強(qiáng)度降低較較多,使抗抗凍性降低低。所以要保持持適當(dāng)?shù)目卓紫逗?。。孔徑大小的的影響大孔中水不不容易保存存,所以?duì)對(duì)抗凍性影影響不大,,但大孔對(duì)對(duì)混凝土強(qiáng)強(qiáng)度極為不不利;孔徑極小的的孔隙內(nèi)的的水,冰點(diǎn)點(diǎn)降低很多多,所以對(duì)對(duì)抗凍性有有利;毛細(xì)孔中容容易充滿水水,且冰點(diǎn)點(diǎn)降低不多多,對(duì)抗凍凍性極為不不利。近海混凝土土結(jié)構(gòu)物不不同部位的的介質(zhì)傳輸輸機(jī)理3.碳化混凝土中水水泥的水化化產(chǎn)物Ca(OH)2與空氣中的的CO2在濕度合適適的條件下下發(fā)生化學(xué)學(xué)反應(yīng),生生成CaCO3的過程,叫叫做混凝土土的碳化。。碳化反應(yīng)式式:碳化反應(yīng)使使混凝土的的堿度降低低CaCO3PH=8.5~10接近中性未碳化的混凝土碳化后的混凝土水泥石中含有大約25%的Ca(OH)2,PH=12~13,混凝土呈強(qiáng)堿性。中性化X線衍射試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果碳化深度::由混凝土土表面向內(nèi)內(nèi)至碳化反反應(yīng)的前沿沿位置之間間的距離D(mm)。D碳化對(duì)混凝凝土性能的的影響使混凝土本本身密實(shí)度度提高;使混凝土強(qiáng)強(qiáng)度有所提提高;降低混凝土土的堿性,,破壞了保保護(hù)鋼筋的的堿性環(huán)境境。堿性環(huán)境對(duì)對(duì)鋼筋的保保護(hù)作用在堿性環(huán)境境下,鋼筋筋表面生成成一層鈍化化膜,其成成分為:γ-Fe2O3·nH2O、γ-Fe3O4·mH2O保護(hù)鋼筋不不被腐蝕。。碳化導(dǎo)致鋼鋼筋混凝土土結(jié)構(gòu)破壞壞在中性環(huán)境境下,鋼筋筋受電化
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