混凝土2教學(xué)課件

2023/3/241土木工程材料

2023/3/2424.1混凝土概述4.2普通混凝土的組成材料4.3混凝土拌和物的性能4.4硬化混凝土的性能4.5混凝土質(zhì)量控制與強(qiáng)度評定4.6普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)4.7其它種類混凝土4混凝土Concrete2023/3/243一、和易性含義

和易性又稱工作性，是指砼拌合物在一定的施工條件下，便于各種施工工序的操作，以保證獲得均勻密實(shí)的砼的性能。包括流動(dòng)性(稠度)、粘聚性和保水性三個(gè)主要方面。

4.3混凝土拌合物的性能2023/3/245二、和易性的測定方法：測定流動(dòng)性，觀察粘聚性和保水性的好壞，綜合評價(jià)和易性。

GB規(guī)定：

塑性砼的流動(dòng)性用坍落度或坍落擴(kuò)展度表示；

干硬性砼用為維勃稠度表示。

4.3混凝土拌合物的性能2023/3/2461.坍落度試驗(yàn)

SlumpTest（1）流動(dòng)性的測定將拌和物分三層填入坍落度筒中；每層插搗25下；將表面抹平；垂直提起圓錐筒；量出筒高與試體最高點(diǎn)之間的高度差—坍落度。200mm100mm300mm◆坍落度（mm）越大，流動(dòng)性越高

4.3混凝土拌合物的性能2023/3/247（2）粘聚性和保水性的評定用搗棒輕輕敲擊砼錐體的側(cè)面，看是否保持整體向下坍落或發(fā)生局部的突然崩落，由此判斷其粘聚性是否合格；觀察砼錐體下方是否有水分析出，由此判斷其保水性是否合格。

4.3混凝土拌合物的性能2023/3/249裝第1層并插搗25次裝第2層并插搗25次裝第3層并插搗25次抹平表面提起圓錐筒測量坍落高度坍落度試驗(yàn)步驟坍落度測量擴(kuò)展度測量2023/3/2410（4）坍落度的評定級別

坍落度值(mm)名稱

S110～40塑性混凝土S250～90塑性混凝土S3

100～150流動(dòng)性混凝土S4≥160大流動(dòng)性混凝土S5≥220大流動(dòng)性混凝土

◆適用：Dmax不大于40mm，坍落度值不小于10mm

4.3混凝土拌合物的性能2023/3/2411（5）坍落擴(kuò)展度的分級等級擴(kuò)展度值(mm)

F1≤340F2350～410F3

420～480F4

490～550F5560～620F6≥6300

4.3混凝土拌合物的性能2023/3/24132.維勃稠度的分級等級維勃稠度(s)V0≥31V1

30～21V2

20～11V3

10～6V4

5～3

適用于Dmax不大于40mm，VB值在5～30s之間的砼拌和物稠度測定。

4.3混凝土拌合物的性能2023/3/2414◆依據(jù)構(gòu)件截面尺寸小

鋼筋較密

人工振搗→坍落度選大些。

運(yùn)輸距離遠(yuǎn)

氣溫高◆

原則上應(yīng)在不妨礙施工操作及保證振搗密實(shí)的條件下，盡可能采用較小的坍落度。三、坍落度的選擇依據(jù)和原則

4.3混凝土拌合物的性能2023/3/24151.膠凝材料漿體的數(shù)量W+BW+B越多:流動(dòng)性越大。W+B過多:粘聚性和保水性降低。W+B過少:粘聚性變差。2.水膠比W/BW/B增大:流動(dòng)性增大。（膠凝材料、骨料用量一定的情況下）W/B過大:粘聚性和保水性不良。◆固定用水量法則——說明單位用水量是和易性的決定性因素。四、和易性的影響因素

4.3混凝土拌合物的性能2023/3/2417（4）合理砂率的選用原則

Dmax較大:Sp較??；Mx較小:Sp較??；W/B較小:Sp較小;流動(dòng)性要求較大時(shí):Sp較大；摻用引氣劑或減水劑時(shí):Sp較?。?/p>

4.3混凝土拌合物的性能2023/3/24184.膠凝材料品種：需水量大的膠凝材料，拌合物流動(dòng)性小，粘聚性和保水性好。細(xì)度：較細(xì)，則拌合物粘聚性和保水性較好。5.骨料骨料級配好、粒徑大、表面光滑，拌合物流動(dòng)性大。

4.3混凝土拌合物的性能2023/3/24196.外加劑減水劑和引氣劑可提高流動(dòng)性；引氣劑還改善粘聚性和保水性7.溫度和時(shí)間流動(dòng)性隨溫度升高而降低。流動(dòng)性隨時(shí)間延長而降低。

4.3混凝土拌合物的性能2023/3/2421一、混凝土的強(qiáng)度◆砼強(qiáng)度指標(biāo)的重要性強(qiáng)度是土木工程結(jié)構(gòu)對材料的基本要求；由強(qiáng)度數(shù)據(jù)推斷出其它性能的好壞；強(qiáng)度試驗(yàn)簡單直觀。

4.４硬化混凝土的性能2023/3/2422（一）砼受力破壞過程

4.４硬化混凝土的性能混凝土受壓變形曲線①Ⅰ階段（OA）：σ＜0.3σ極限，界面裂縫無顯著變化，σ與ε呈直線關(guān)系。②Ⅱ階段（AB）：σ＞σ比例，界面裂縫的數(shù)量、寬度、長度不斷增加，變形的增長率大于荷載的增長率，σ與ε不再是線性關(guān)系。③Ⅲ階段（BC）：σ＞σ臨界,裂縫繼續(xù)開展，出現(xiàn)砂漿裂縫，部分界面裂縫成為連續(xù)裂縫，變形增長率繼續(xù)加大。④Ⅳ階段（CD）：達(dá)到σ極限，連續(xù)裂縫急速地發(fā)展，砼承載能力下降，變形增大至完全破壞，曲線斜率變成負(fù)值。2023/3/2423（二）砼強(qiáng)度的幾個(gè)基本概念砼立方體抗壓強(qiáng)度砼立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值砼強(qiáng)度等級砼實(shí)際強(qiáng)度邊長為150mm的立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件(202C，相對濕度＞95%)下，養(yǎng)護(hù)到28天齡期，測得的抗壓強(qiáng)度值，以“fcu”表示。

用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測得的一組若干個(gè)立方體抗壓強(qiáng)度值的總體分布中的一個(gè)值，低于該值的百分率不超過5%,以“fcu,k”表示

根據(jù)砼立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)劃分的等級，C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80、C85、C90、C95、C100。。

將試件在實(shí)際工程的溫濕度條件下養(yǎng)護(hù)28天，測得的立方體試件強(qiáng)度，作為砼施工質(zhì)量控制和驗(yàn)收依據(jù)。砼(棱柱體）軸心抗壓強(qiáng)度尺寸為150mm150mm300mm的棱柱體試件，標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28天，測得的抗壓強(qiáng)度，以fcp表示；fcp=(0.7~0.8)fcu

4.４硬化混凝土的強(qiáng)度2023/3/2425砼立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值一組試件的立方體抗壓強(qiáng)度值分別為：32.1,37.5,35.1,38.2,40.2,29.5,43.1,42.3,40.6,30.2,32.5,37.4,38.1,37.4,36.4,33.8,35.8,36.2,37.9,39.2(MPa)

，共有20個(gè)數(shù)據(jù)。

用比較法可得：其抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是30.2MPa

因?yàn)?0個(gè)數(shù)據(jù)中，小于30.2MPa的只有一個(gè)29.5MPa，百分率為5％。

4.4硬化混凝土的性能2023/3/2426膠凝材料強(qiáng)度水膠比骨料的性質(zhì)膠凝材料漿體與骨料相對含量拌合水外加劑(化學(xué)外加劑、礦物外加劑)

4.４硬化混凝土的性能（三）影響砼抗壓強(qiáng)度的因素2023/3/24293.骨料的性質(zhì)骨料經(jīng)風(fēng)化或雜質(zhì)多，降低砼強(qiáng)度。骨料級配良好、砂率適當(dāng)，砼強(qiáng)度高。骨料粗糙，與水泥粘結(jié)好，砼強(qiáng)度高。

W/B﹤0.4，碎石砼強(qiáng)度比卵石砼強(qiáng)度約高38%，

W/B﹥0.65，二者強(qiáng)度差異不顯著了。

4.４硬化混凝土的性能2023/3/2430砼強(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)公式（鮑羅米公式）：

fcu，0

=αa?fb(B/W–αb

)

fcu,0——混凝土28d抗壓強(qiáng)度（MPa）

fb——膠凝材料的實(shí)測強(qiáng)度（MPa）

fb=γsγffce

fce=γcfce,g

αa

、αb——回歸系數(shù)：碎石：αa

＝0.53;αb

＝0.20;

卵石：αa

＝0.49;αb

＝0.13。

4.4硬化混凝土的性能2023/3/24314.外加劑化學(xué)外加劑

(ChemicalAdmixture)

減水劑提高砼強(qiáng)度；

早強(qiáng)劑提高砼早期強(qiáng)度，對后期強(qiáng)度不一定有利。礦物外加劑（摻合料）

(MineralAdmixture)

摻合料降低早期強(qiáng)度，提高后期強(qiáng)度。

4.４硬化混凝土的性能2023/3/24325.施工方法用機(jī)械攪拌比人工拌和更均勻，強(qiáng)度約提高10%。用機(jī)械振動(dòng)比人工搗實(shí)更密實(shí)。

4.4硬化混凝土的性能※改進(jìn)施工工藝—提高砼強(qiáng)度：◆

采用分次投料攪拌；◆

采用高速攪拌；◆

采用高頻或多頻振搗器；◆

采用二次振搗。2023/3/24336.養(yǎng)護(hù)（Curing）條件砼硬化過程中，人為變化周圍環(huán)境溫度與濕度，使其微結(jié)構(gòu)和性能達(dá)到所需要的結(jié)果，稱為養(yǎng)護(hù)。溫度濕度

4.４硬化混凝土的性能2023/3/2434（1）澆灌與養(yǎng)護(hù)溫度I.澆灌和養(yǎng)護(hù)溫度相同

溫度越高，強(qiáng)度增長越快。II.不同溫度下澆灌，常溫下養(yǎng)護(hù)澆灌溫度越高，砼后期強(qiáng)度(180天)越低。III.常溫下澆灌，不同溫度下養(yǎng)護(hù)養(yǎng)護(hù)溫度越低，強(qiáng)度越低。

4.４硬化混凝土的性能2023/3/2435（2）濕度連續(xù)濕養(yǎng)護(hù)有利于砼強(qiáng)度發(fā)展。濕養(yǎng)護(hù)的措施：噴灑水浴用砂、木屑或薄膜覆蓋

4.4硬化混凝土的性能2023/3/2436◆

常見的養(yǎng)護(hù)方式：a.自然養(yǎng)護(hù)自然條件下于一定時(shí)間內(nèi)使砼保持濕潤狀態(tài)的養(yǎng)護(hù)。灑水養(yǎng)護(hù)Ｐ·Ⅰ(Ⅱ)、Ｐ·Ｏ和Ｐ·S：≮7dＰ·P、Ｐ·F或摻緩凝型外加劑或有抗?jié)B要求：≮14d道路砼：（14～21）dC·A：≮3d

薄膜養(yǎng)護(hù)適用于高聳構(gòu)筑物和大面積砼結(jié)構(gòu)。夏季薄膜成型后要防曬，否則易產(chǎn)生裂紋。涂刷瀝青乳液：地下建筑或基礎(chǔ)

4.4硬化混凝土的性能2023/3/2437b.標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)在（20±2）℃、相對濕度95%以上或（20±2）℃的不流動(dòng)的Ca(OH)2飽和溶液中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。測定砼強(qiáng)度時(shí)，一般采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。c.蒸汽養(yǎng)護(hù)

近100℃的常壓蒸汽中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。目的：加快水泥的水化，提高砼的f早期。適用：生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件、預(yù)應(yīng)力砼梁及墻板等;

Ｐ·Ｓ、Ｐ·P、Ｐ·F、Ｐ·C。不適合:Ｐ·Ⅰ(Ｐ·Ⅱ)和Ｐ·Ｏ。

4.4硬化混凝土的性能2023/3/2438d.蒸壓養(yǎng)護(hù)在175℃及8個(gè)大氣壓的壓蒸釜中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。目的及適用的水泥品種與蒸汽養(yǎng)護(hù)相同。e.同條件養(yǎng)護(hù)

試件與砼實(shí)體在同一溫度和濕度條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)

。

4.4硬化混凝土的性能2023/3/24397.齡期

砼強(qiáng)度在最初3~7d增長較快，然后逐漸緩慢。隨齡期增長大致符合對數(shù)函數(shù)關(guān)系：

fcu,n/fcu,a=lgn/lga

式中：

fcu,n—n天齡期砼抗壓強(qiáng)度；

fcu,a—a天齡期砼抗壓強(qiáng)度。養(yǎng)護(hù)齡期對混凝土強(qiáng)度的影響

4.4硬化混凝土的性能8.試驗(yàn)因素影響因素影響因素變化情況強(qiáng)度變化試件尺寸增加降低表面狀態(tài)光滑或不平低含水率增加降低溫度升高降低加荷速度偏快偏高

1.2材料的力學(xué)性質(zhì)2023/3/2441如何提高砼強(qiáng)度三條技術(shù)途徑：原材料的選擇配合比設(shè)計(jì)澆灌和養(yǎng)護(hù)

膠凝材料品種與強(qiáng)度等級骨料品種、粒徑、級配外加劑

水膠比砂率用水量或膠凝材料用量

溫度濕度時(shí)間

4.3硬化混凝土的性能2023/3/2442徹底排氣減少拌和用水量密實(shí)度強(qiáng)度﹢減少拌合用水并徹底排氣，使砼密實(shí)度提高，強(qiáng)度提高。

4.４硬化混凝土的性能2023/3/2443二、混凝土的變形（一）化學(xué)變形

水化物體積＜反應(yīng)物體積→收縮：40d內(nèi)逐漸趨向穩(wěn)定

4.4硬化混凝土的性能(二）干濕變形1.原因：水泥石內(nèi)吸附水和毛細(xì)孔水蒸發(fā)→收縮；砼吸濕→膨脹。2.對砼的影響

濕脹變形量很小→無損壞作用；

干縮變形→開裂→影響砼耐久性。2023/3/2444

4.4硬化混凝土的性能3.影響干縮的因素：（1)水泥品種、細(xì)度和用量

①品種

Ｐ·Ｓ和Ｐ·P：干縮較大

Ｐ·F、Ｐ·Ⅰ(Ⅱ)和Ｐ·Ｏ：干縮較?、谒嗉?xì)度越大：干縮越大；

③水泥用量越多：干縮越大。（2）水膠比越大：干縮越大。（3）骨料的規(guī)格與質(zhì)量

骨料粒徑越大，級配越好，泥及泥塊含量越少，針、片狀骨料越少：干縮越小。（4）養(yǎng)護(hù)條件

養(yǎng)護(hù)濕度高，養(yǎng)護(hù)時(shí)間長：推遲干縮產(chǎn)生與發(fā)展采用濕熱養(yǎng)護(hù)：降低干縮率。

2023/3/2445

4.4硬化混凝土的性能（三）溫度變形1.原因砼是熱的不良導(dǎo)體，大體積砼在硬化初期，由于水化熱積聚，造成內(nèi)外層溫差很大，使內(nèi)部產(chǎn)生膨脹，而外部產(chǎn)生收縮，嚴(yán)重時(shí)使混凝土產(chǎn)生裂縫。2.防止溫度裂縫的措施

采用低熱水泥；盡量減少水泥用量;摻入緩凝劑、減水劑和摻合料；選用熱膨脹系數(shù)低的骨料；預(yù)冷原材料；合理分縫、分塊、減輕約束；埋冷卻水管；表面絕熱。46

4.4硬化混凝土的性能（四）荷載作用下的變形1.短期荷載作用下的變形

砼是非均質(zhì)材料，屬于彈塑性體。砼塑性變形是內(nèi)部微裂紋產(chǎn)生、增多、擴(kuò)展與匯合等的結(jié)果。砼在壓力作用下的應(yīng)力—應(yīng)變曲線47

4.4硬化混凝土的性能2.長期荷載作用下的變形—徐變（1）概念：砼在長期恒載作用下，隨著時(shí)間的延長，沿作用力的方向發(fā)生的變形，即隨時(shí)間而發(fā)展的變形。（2）砼徐變與持荷時(shí)間的關(guān)系48

4.4硬化混凝土的性能（3）原因：長期荷載作用下，凝膠體產(chǎn)生粘性流動(dòng)，或吸附水或結(jié)晶水向內(nèi)部毛細(xì)孔遷移滲透所致。（4）影響因素①水泥用量越多，徐變越大；②水灰比越大，徐變越大；③砼彈性模量大者，徐變小。⑤徐變的影響①有利于削弱由溫度、干縮等引起的變形，從而防止裂縫的產(chǎn)生。②預(yù)應(yīng)力砼中，徐變將產(chǎn)生應(yīng)力松弛，引起預(yù)應(yīng)力損失。2023/3/2449三、混凝土的耐久性（一）耐久性的概念

砼在長期使用過程中，抵抗內(nèi)、外不利影響，而保持其原有性能不變的能力。包括抗凍性、抗?jié)B性、抗蝕性及抗碳化能力、防止堿骨料反應(yīng)、耐磨性等。

4.4硬化混凝土的性能（二）耐久性的重要性保證構(gòu)筑物運(yùn)行的安全性延長構(gòu)筑物的使用壽命節(jié)約維護(hù)費(fèi)用節(jié)約自然資源，減少消耗2023/3/2450冰島一港口混凝土路面受鹽凍剝落2023/3/2451堿—骨料反應(yīng)引起混凝土的自由變形產(chǎn)生網(wǎng)狀裂縫MapCracking堿—骨料反應(yīng)引起混凝土的自由變形產(chǎn)生網(wǎng)狀裂縫堿—骨料反應(yīng)引起的錯(cuò)位硫酸鹽侵蝕引起的大壩破壞2023/3/2452（三）混凝土性能劣化的模式組成改變體積膨脹、裂縫表面開裂表面剝落溶蝕結(jié)構(gòu)酥松承載力下降彈性模量降低質(zhì)量損失磨損

4.4硬化混凝土的性能2023/3/2453（一）抗?jié)B性概念、評定、影響因素、提高措施（二）抗凍性

概念、評定、影響因素、提高措施（三）抗侵蝕性水泥石的腐蝕類型、機(jī)理、原因與防止（四）碳化概念、后果、影響因素、檢測(五)堿骨料反應(yīng)類型、發(fā)生條件、預(yù)防措施（六）耐磨性影響因素、檢驗(yàn)方法

4.4硬化混凝土的性能（四）耐久性的內(nèi)容2023/3/2454（五）提高混凝土耐久性措施

(1)

根據(jù)工程所處環(huán)境及要求，合理選擇水泥品種；(2)控制水膠比及保證足夠的水泥用量；(3)選用品質(zhì)良好的砂石集料；(4)摻加外加劑，以改善抗凍、抗?jié)B性能；(5)改善混凝土的施工操作方法，加強(qiáng)澆搗和養(yǎng)護(hù)；(6)采用浸漬處理或用有機(jī)材料作防護(hù)涂層；

4.５硬化混凝土的耐久性2023/3/24551.抗?jié)B性是指混凝土抵抗水、油等液體滲透的能力?？?jié)B性好壞用抗?jié)B等級來表示?？?jié)B等級分為P4、P6、P8、P10、P12等5個(gè)等級?；炷了冶葘?jié)B性起決定性作用。

提高混凝土抗?jié)B性的根本措施在于增強(qiáng)混凝土的密實(shí)度。

4.4硬化混凝土的性能四、耐久性的內(nèi)容2023/3/2456(2)抗凍性是指混凝土在飽和水狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)而不破壞，也不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的性能，是評定混凝土耐久性的主要指標(biāo)。抗凍等級根據(jù)混凝土所能承受的反復(fù)凍融循環(huán)的次數(shù)，劃分為F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300等9個(gè)等級。

4.4硬化混凝土的性能2023/3/2457凍害什么引起凍害?混凝土內(nèi)部孔中的水結(jié)冰水結(jié)冰使體積膨脹9%。凍害破壞影響到水泥石和骨料凍害破壞的外觀模式剝落龜裂、分層構(gòu)筑物的什么位置最易受損?北方氣候混凝土路面、橋面板、擋土墻

4.4硬化混凝土的性能2023/3/2458混凝土的凍融破壞原因與模式原因：混凝土中大毛細(xì)孔里的水結(jié)冰時(shí)，體積大約要膨脹9%如果體內(nèi)沒有足夠的空間容納，就會(huì)產(chǎn)生可能引起開裂的壓力作用于孔縫的壁上，導(dǎo)致孔