建筑材料之混凝土和砂浆.ppt

第六章 混凝土和砂浆 6.1 概述 学习要点 : 掌握混凝土的定义及分类； 掌握普通混凝土的优缺点。 1 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、表观密度为 1950 2800kg/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 按表观密度分 重混凝土 0 2800kg/m3。 普通混凝土 0 1950 2800kg/m3。 轻混凝土 0 1950kg/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）、现浇混凝土、 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 C100 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 1、抗压强度高、耐久、维修费用低 ； 2、原材料丰富、成本低； 3、混凝土拌合物具有良好的可塑性； 4、混凝土与钢筋粘结良好，一般不会锈蚀钢筋 ； 5、节约资源。 三、混凝土的特点 缺点 1、抗拉强度低（约为抗压强度的 1/10 1/20）、 变形性能差； 2、导热系数大 约为 1.8W/（ mK） ； 3、体积密度大（约为 2400kg/m3左右）； 4、硬化较缓慢。 四、混凝土的发展方向 随着现代科学的发展 ， 砼的不足之处正在被克服 ， 如采 用轻质砼可显著降低砼的自重 ， 提高比强度 ， 掺入纤维 或聚合物 ， 可提高抗拉强度 ， 降低砼的脆性 ， 掺入减水 剂 、 早强剂等外加剂 ， 可显著缩短硬化周期 。 由于砼具有以上优点 ， 广泛用于工民建 、 铁路 、 公路等 工程 。 发展方向：快硬 、 高强 、 轻质 、 高耐久性 、 多功能 、 节 能等 。 五、混凝土应用的基本要求 满足工程所需的强度要求； 满足施工所需的和易性要求； 满足工程环境所需的耐久性要求； 满足节约水泥、降低成本的经济要求。 6.2 普通混凝土组成材料 学习要点： 掌握的混凝土的组成材料的主要技术性质、质 量标准及检验方法； 掌握组成材料的选用原则。 6.2 普通混凝土组成材料 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 组成材料及作用 粗集料 细集料 水泥浆 孔 隙 泌水形成 的孔隙 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 1 5%。 组成材料 硬化前 硬化后 水泥 +水 润滑作用 胶结作用 砂 +石子 填充作用 骨架作用 一、水泥的选择 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 1、原则上，配制高强度等级的混凝土，选择高强度等级 的水泥； 2、一般情况下，水泥强度等级为混凝土强度等级的 1.5 2.0倍； 3、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倍左右一般为 0.9-1.5倍。 二、砂的技术质量要求 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 C30 C60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、砂的技术质量要求 项 目 指 标 类 类 类 含泥量（质量计， %） 1.0 3.0 5.0 泥块含量（质量计， %） 0 1.0 2.0 天然砂含泥量和泥块含量 项 目 指 标 类 类 类 亚 甲 蓝 试 验 MB值 1.40 或合格 石粉含量（ %） 3.0 5.0 7.0 泥块含量（ %） 0 1.0 2.0 MB值 1.40 或不合格 石粉含量（ %） 1.0 3.0 5.0 泥块含量（ %） 0 1.0 2.0 人工砂石粉含量和泥块含量 二、砂的技术质量要求 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。 项 目 指 标 类 类 类 云母（ %)（质量计） 1.0 2.0 2.0 轻物质（ %)（质量计） 1.0 1.0 1.0 有机物（比色法） 合格 合格 合格 硫化物及硫酸盐（ SO3质量计） 0.5 0.5 0.5 氯化物（氯离子质量计） 0.01 0.02 0.06 二、砂的技术质量要求 4、砂的粗细程度 （ 1）定义： 不同粒级的砂粒混合在一起的总体砂的粗细程度。 颗 粒大，比表面积小，水泥浆用量少 ，但空隙率大，密实度差 颗粒小，比表面积大，水泥浆用量多 ，但空隙率小，密实度高 二、砂的技术质量要求 （ 2）衡量砂的粗细程度的指标 细度模数 MX 用 六个标准方孔筛测定砂的各号筛的累计筛余百分率 之和即为细度模数 MX 由 于砂是指粒径小于 4.75 mm的岩石颗粒，故细度模数 MX的公式可表示为： 1 165432 x 1 00 5) A AAAAAAM （ 二、砂的技术质量要求 （ 3）细度模数 MX的测定方法 筛分法 筛孔尺寸 分计筛余 累计筛余 百分率（ %） 分计筛余量 (g) 分计筛余百分率 (%) 4.75mm m1 a1= m1 /m A1= a1 2.36mm m2 a2 = m2/m A2 = a1 + a2 1.18mm m3 a3 = m3 /m A3 = a1 + a2 + a3 600m m4 a4 = m4/m A4= a1 + a2 + a3 + a4 300m m5 a5 = m5 /m A5 = a1 + a2 + a3 + a4 + a5 150m m6 a6 = m6 /m A6= a1 + a2 + a3 + a4 + a5+ a6 二、砂的技术质量要求 （ 4）砂按细度模数的分类： 根 据细度模数的计算公式可知，细度模数值 越大，表 示砂越粗； 普 通砼用砂细度模数的范围一般为 3.71.6； 根 据 建筑用砂 （ GB/T146842001）的技术规 范要求，砂的粗细程度分为： 粗砂： MX =3.73.1 中砂： MX =3.02.3 细砂： MX =2.21.6 二、砂的技术质量要求 5、颗粒级配 （ 1）定义： 颗 粒级配是指不同粒径颗粒搭配的比例情况 （ 2）意义： 级 配良好的砂，不同粒径颗粒搭配比例适当， 其空隙 率小，可使颗粒达到理想堆积状态，密实度高 且总表面积小，综合考虑砂的粗细程度及颗粒级配，应 选择空隙率小（级配好）且尽可能粗的砂。可以节约水 泥或改善混凝土拌合物的和易性。 二、砂的技术质量要求 （ 3）颗粒级配采用筛分法确定。 （ 4）颗粒级配的指标 级 配区： 国 家标准 GB/T14684 2001规定：对细度模数为 3.7-1.6的普 通砼用砂 ,根据 600 m方孔筛的累计筛余百分率 A4,划分为 1区、 2区、 3区 三个级配区。 详 见 P61表 6-4。 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 600 m筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于 5。 （ 5）级配的选择 宜 优先选择级配在 2区的砂；当采用 1区砂时，应适当提高砂 率；当采用 3区砂时，应适当减小砂率。 二、砂的技术质量要求 方筛孔 累计筛余率， 1区 2区 3区 9.50mm 4.75mm 2.36mm 1.18mm 600m 300m 150m 0 10 0 35 5 65 35 85 71 95 80 100 90 0 10 0 25 0 50 10 70 41 92 70 100 90 0 10 0 15 0 25 0 40 16 85 55 100 90 1）砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除 4.75mm和 600m筛档外，可以略有 超出，但超出总量应小于 5。 2） 1区人工砂中 150m筛孔的累计筛余可以放宽到 100 85， 2区人工砂中 150m筛 孔的累计筛余可以放宽到 100 80， 3区人工砂中 150m筛孔的累计筛余可以放 宽到 100 75。 砂的颗粒级配区 三、石子的技术质量要求 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 C30 C60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。 三、石子的技术质量要求 技术要求 1.表观密度、堆积密度及空隙率 表观密度 g 2500kg/m3； 松散堆积密度 go 1350kg/m3； 空隙率 P 47%。 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。 三、石子的技术质量要求 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。 项 目 指 标 类 类 类 含泥量（质量计， %） 0.5 1.0 1.5 泥块含量（质量计， %） 0 0.5 0.7 碎石、卵石含泥量和泥块含量 三、石子的技术质量要求 项 目 指 标 类 类 类 针、片状颗粒（ %）（质量计） 5 15 25 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 项 目 指 标 类 类 类 有机物 合格 合格 合格 硫化物及硫酸盐（ %） （ SO3质量计） 0.5 1.0 1.0 三、石子的技术质量要求 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 50mm 50mm 50mm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 9.50 19.0mm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。 压碎指标值越大，石子强度越差。 %10 0 1 21c G GGQ 6.颗粒级配 为减少空隙率，改善混凝土拌合物和易性及提高混 凝土的强度，粗骨料也要求有良好的颗粒级配。 筛分分级： 12个标准筛： 2.36mm 4.75mm 9.5mm 16mm 19mm 26.5mm 31.5mm 37.5mm 53.0mm 63.0mm及 90mm共十二个筛 粗骨料的颗粒级配有连续级配与间断级配两种。 三、石子的技术质量要求 项 目 指 标 类 类 类 碎石压碎指标（ %） 10 20 30 卵石压碎指标（ %） 12 16 16 碎石、卵石的压碎指标 三、石子的技术质量要求 （ 1）连续级配： 石子的粒径从大到小连续分级，每一级都占适当比例 A、六个连续粒级： 5-10 mm、 5-16 mm、 5-20 mm、 5-25 mm、 5-31.5 mm、 5-40 mm，适合于现浇塑性混凝土； B、优点：拌和物工作性好，不易发生离析； C、缺点：粒径较大时在运输、存放时易发生离析，影响级 配。 （ 2）间断级配： 石子粒级不连续，人为剔去某些中间粒级 A、五个间断级配： 10-20 mm、 16-31.5 mm、 20-40 mm、 31.5- 63 mm、 40-80 mm，适合于采用机械拌合和振捣的干硬性混凝 土； B、优点：能有效降低颗粒间空隙，节约水泥； C、缺点：易发生离析。 三、石子的技术质量要求 7.最大粒径 最大粒径： （ 1）粗骨料公称粒径的上限，反映平均粗细程度。 （ 2）如： 5-20 mm Dmax=20 mm 5-40 mm Dmax=40 mm 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，卵石不宜大于 1： 2.5，高层建筑宜在 1： 3 1： 4，超高层建筑宜在 1： 4 1： 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。 小结 学习要求： 拌合混凝土用骨料是混凝土中使用量最大的材 料，能正确判断它们的质量状况是本次课程需 掌握的重点内容。 1、轻混凝土通常干表观密度轻达 【 】 kg/m3以下。 A.900 B.1900 C.2500 D.2900 【 正确答案是： B】 练习题 2、普通混凝土是由 【 】 、砂、石、水以及必要时加入 的外加剂或掺合料组成的。 A.水泥 B.石灰 C.水玻璃 D.沥青 【 正确答案是： A】 练习题 3、普通混凝土的细集料是指粒径在 【 】 mm以下的岩石 颗粒。 A.2.36 B.4.75 C.9.5 D.1.18 【 正确答案是： B】 练习题 4、水泥混凝土用砂的细度模数最好是 【 】 。 A.1.6 3.7 B.1.6 2.2 C.2.3 3.0 D.3.0 3.7 【 正确答案是： C】 练习题 5、水泥混凝土用砂根据 【 】 可分为粗砂、中砂和细砂。 A.分计筛余率 B.累计筛余率 C.通过百分率 D.细度模数 【 正确答案是： D】 练习题 6、普通混凝土用砂的细度模数范围为 【 】 。 A.3.7 3.1 B.3.7 2.3 C.3.7 1.6 D.3.7 0.7 【 正确答案是： B】 练习题 7、普通混凝土用砂应选择 【 】 较好。 A.空隙率小 B.尽可能粗 C.越粗越好 D.在空隙率小的条件下尽可能粗 【 正确答案是： D】 练习题 8、普通混凝土的细集料是指粒径在 【 】 mm以下的岩石颗 粒。 A.2.36 B.4.75 C.9.5 D.1.18 【 正确答案是： B】 练习题 6.3 新拌混凝土的性质 6.3 新拌混凝土的性质 混凝土拌合物是指由水泥、砂、石及水拌制的 混合料（水泥砼在尚未凝结硬化以前）称为砼 拌合物，又称新拌砼（ Fresh concrete）。 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。 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、和易性的评定 评定原则： 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。 评定方法： 坍落度法、维勃稠度法 1.坍落度法 测定混凝土拌合物在自重作用下产生的变形值 坍落 度（ T）（单位： mm）。 适用范围： （ 1）集料最大粒径不大于 37.5mm； （ 2）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 测定方法： （ 1）配料 确定混凝土的配合比，计算材料用量并准确称量； （ 2）拌和 人 工拌合：先拌匀砂、水泥，再放入石子，混合均匀后加入拌 和用水，在 10分钟内拌和均匀； 机 械拌和：先清理干净搅拌机，并预拌一次同配合比混凝土， 再加入石子、砂、水泥等干拌均匀，最后加入水，将混凝土拌 和均匀 。 （ 3）装料 将 拌好的混凝土装入润湿的坍落度筒内，分三层均 匀装入，每 层用捣棒沿螺旋方向由外向中心均匀插 捣 25次，插捣时底层应穿透，上层应插到下层表面 以下约 10-20 mm，三层装完后抹平表面 二、和易性的评定 测量坍落度值 混 凝土拌和物装料完毕，沿垂直方向缓慢提起坍落度 筒， 5-10S内完成，装料到提起过程应连续并在 150S内完成。 测量试样顶部中心与坍落度筒的高度之差 二、和易性的评定 试验结果确定： （ 1）定量： 坍落度值：所测筒高与混凝土试样最高点之差，精确至 5 mm； 若出现拌和物崩塌或剪切破坏，应重做，若依然如此， 则为和易性不好； （ 2）定性： 粘聚性： 用 捣棒轻敲已坍落的混凝土试样，若试样逐渐下沉，表 示粘聚性良好，若崩裂或离析，则不好； 保 水性： 若 试样底部有较多的稀浆析出，则保水性差，无稀浆或 少量稀浆析出，则保水性良好。 （ 3）坍落度值大，流动性好 二、和易性的评定 2、维勃稠度法 定义： 测 定砼拌合物密实所需要的时间（ S） 维勃稠度 （ V）。 适用范围： 适 用于骨料粒径不超过 37.5 mm； 维勃稠度值在 5-30 S内的干硬性混凝土。 二、和易性的评定 测定方法： 混 凝土配料 拌和 装料入坍落度 筒 提起坍落度筒 启动震动台振动 测定维勃稠度 维勃稠度值大，流动性差 三、混凝土拌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。 名 称 代号 指标 混 凝 土 拌 合 物 塑性混凝土 （坍落度 10mm） 低塑性混凝土 塑性混凝土 流动性混凝土 大流动性混凝土 T1 T2 T3 T4 10mm 40mm 50mm 90mm 100mm 150mm 150mm 干硬性混凝土 （坍落度 10mm） 超干硬性混凝土 特干硬性混凝土 干硬性混凝土 半干硬性混凝土 V0 V1 V2 V3 31s 30s 21s 20s 11s 10s 5s 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 。 结 构 种 类 坍落度， mm 基础或地面等的垫层，无配筋的大体积结构 （挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构 10 30 板、梁和大型及中型截面的柱子等 30 50 配筋密列的结构（如薄壁、斗仓、筒仓、细 柱等） 50 70 配筋特密的结构 70 90 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 c wmm 水灰比 100%gs ss mm m 砂率 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 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。 T ， mm s合理砂率 水泥浆数量一定 坍落度、强度一定 合理砂率 m c ， kg s 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； 粘聚性、保水性差时，可 以在合理砂率范围内适当 提高砂率； 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 小结 学习要求 熟练掌握混凝土拌和物和易性性质； 能熟练进行混凝土拌和物和易性实验； 能采取正确措施提高混凝土拌和物和易性。 6.3 普通混凝土和易性试验 普通砼拌合物和易性试验 混凝土拌合物和易性的评定，通常采用测定混 凝土拌合物的流动性，辅以直观经验评定粘聚 性和保水性。 流 动 性 坍落度 维勃稠度 主要试验设备： 100 200 100 300 坍落度筒 捣棒 (16圆筋 ) 650 试验步骤： 1、用水润湿坍落度筒及其用具，把坍落度筒放 在 35 的刚性铁板上。 2、将砼试样用小铲分三层均匀地装入坍落度筒内，捣 实后使每层的高度为筒高的三分之一左右。每层用捣棒 沿螺旋形方向从外向中心插捣 25次；捣棒应插透本层。 插捣顶层时，若砼沉落到低于筒口，则应随时添加，捣 完后刮去多余的砼并用抹刀抹平。 3、清除筒边砼，垂直平稳地在 5 10s内提起坍落度筒 （从开始装料到到提坍落度筒的整个过程应不间断地进 行，并应在 150s内完成。）。测量筒高与坍落后砼试体 最高点之间的高度差，即为拌合物的坍落度值（ ）。 坍落度 （） 崩溃型 剪切型 正常情况 粘聚性和保 水性均不好 粘聚性较差 4、观察坍落后的砼拌合物试体的粘聚性与 保水性： 粘聚性：用捣棒在已坍落的砼拌合物试体侧面轻轻敲 打，此时若试体逐渐下沉，则表示粘聚性良好；若倒 塌、部分崩裂则表示粘聚性不好。 保水性：以砼拌合物中水泥浆析出的程度来评定，若 有较多水泥浆从底部析出，试体部分的砼拌合物也因 失浆而集料外露，则表明保水性不好；若无水泥浆或 仅有少量水泥浆自底部析出，则表明保水性能良好。 练习题： 1、混凝土的和易性不包括 【 】 。 A.强度 B.流动性 C.粘聚性 D.保水性 【 正确答案是： A】 练习题： 2、塑性混凝土的流动性采用 【 】 法来测定。 A.坍落度 B.维勃稠度 C.沉入度 D.分层度 【 正确答案是： A】 练习题： 3、混凝土的粘聚性和保水性采用 【 】 来评定。 A.坍落度 B.维勃稠度 C.沉入度 D.经验判断 【 正确答案是： D】 练习题： 4、混凝土的强度等级用符号 【 】 来表示。 A.C B.M C.MU D.Q 【 正确答案是： A】 练习题： 5、某砂的细度模数为 2.5，则该砂应为 【 】 。 A.粗砂 B.中砂 C.细砂 D.特细砂 【 正确答案是： B】 练习题： 6、大流动性混凝土是指坍落度不小于 【 】 mm的混凝土。 A.90 B.120 C.140 D.150 【 正确答案是： D】 练习题： 7、下列不是混凝土特点的是 【 】 。 A.原材料丰富 B.抗压强度高 C.施工周期短 D.自重大 【 正确答案是： C】 练习题： 8、提高混凝土拌合物的流动性，可采取的措施是 【 】 。 A.增加单位用水量 B.提高砂率 C.增大水灰比 D.在保持水灰比一定的条件下，同时增加水泥用量和水量 【 正确答案是： D】 练习题： 9、混凝土的水灰比值在一定范围内越大，则 其强度 【 】 。 A.越低 B.越高 C.不变 D.无影响 【 正确答案是： A】 练习题： 10、坍落度小于 【 】 mm的新拌混凝土，采用 维勃稠度仪测定其工作性。 A.20 B.15 C.10 D.5 【 正确答案是： C】 作业： 1.什么是混凝土拌合物的和易性？它有哪些含义？ 2.影响混凝土和易性的因素有哪些？如何影响？ 6.4 混凝土的力学性质 学习要点： 掌握硬化混凝土的主要技术性质 强度 主要指标； 测定方法； 影响混凝土强度因素； 提高强度措施。 会制作混凝土立方体试件，会采用力学试验方法检测混 凝土的强度。 能根据实测立方体抗压强度判断混凝土是否达到设计强 度等级要求，能在实际工程中采取正确的方法（措施） 对混凝土的强度进行提高。 一、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 一、混凝土的强度 （一）立方体抗压强度 1、概念： 以边长为 150mm的标准立方体试件，在温度为 20 3 ，相对湿度为 90以上的潮湿条件下或者在 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。 2、作用： 确 定混凝土强度等级；判断混凝土质量。 一、混凝土的强度 3、当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表： 试件种类 试件尺寸， mm 粗骨料最大粒径， mm 换算系数 标准试件 150 150 150 40 1.00 非标准试件 100 100 100 30 0.95 200 200 200 60 1.05 一、混凝土的强度 4、标准试验方法 （ 1）标准试件： 150mm 150mm 150mm 非标准件： 100mm 100mm 100mm ； 200mm 200mm 200mm （ 2）标准养护 温度： 20 3 ；相对湿度： 90% 或 Ca（ OH） 2饱和溶液中 （ 3）标准龄期： 28d （ 4）标准试验方法： 取样：采用 “ 随机取样 ” 方法，在同一盘混凝土中取样，制作一组 试件（三个）； 取样频率：每 100盘但不超过 100 m3至少取样一次，每一个工作班 不足 100盘时至少取样一次； 一、混凝土的强度 强度代表值确定 测定试件破坏荷载： F1、 F2、 F3 计算强度值： fCU1= F1/A fCU2= F2/A fCU3= F3/A 数据处理 ： 取三个试件抗压强度值 fCU1 、 fCU2 、 fCU3的算术平均值， 精确到 0.1Mpa，即 fCU=（ fCU1 + fCU2 + fCU3 ） /3； 若三个测试值 fCU1 、 fCU2 、 fCU3中的最大值或最小值中有 一个与中间值之差超过中间值的 15%，则取中间值为抗压强度 值； 若最大值、最小值均与中间值之差超过中间值的 15%，则无代 表值。 若试件为非标准件，则按换算系数进行处理。 一、混凝土的强度 5、混凝土立方体抗压强度标准值及强度等级 （ 1）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， 共有 C10， C15， C20， C25， C30， C35， C40， C45， C50， C55， C60， C65， C70， C75， C80等十二个强度等级。 （ 2）立方体抗压强度标准值（ fcu,k ） ： 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%。（即具有 95%的强度保证率） （ 3）强度等级表示的含义： 强度的范围：某混凝土 C30 ，其 fcu 30.0 34.9MPa； 某混凝土 C30 ，其 fcu30.0MPa的保证率为 95%。 C30 “C”代表“混凝土”。 “30”代表 fcu,k 30.0MPa； 6、砼强度等级的实用意义 C7.5 C15：用于垫层、基础、地坪及 受力不大的结构； C15 C25：用于普通砼结构的梁、板、 柱、楼梯及屋架； C25 C30：用于大跨度结构、耐久性要 求较高的结构、预制构件等； C30以上：用于预应力钢筋混凝土结构、 吊车梁及特种构件等 。 一、混凝土的强度 （二）轴心抗压强度 1、采用 150mm 150mm 300mm的棱 柱体试件。在立方体抗压强度为 10 55MPa范围内 fcp=（ 0.7 0.8） fcu 。 在结构设计计算时，一般取 fcp 0.67fcu。 2、非标准尺寸的棱柱体试件的截面尺 寸为 100mm 100mm， 200mm 200mm，测得的抗压强度 值应分别乘以换算系数 0.95和 1.05。 3、混凝土结构设计时的强度取值依据 F F 一、混凝土的强度 A试件劈裂面积， mm2。 劈 裂抗拉强度较低， 一般为 抗压强度的 1/10 1/20。 A P A Pf 637.02 ts 拉应力 压应力 P P （四）、砼与钢筋的粘结强度 强度主要来源：混凝土与钢筋间的摩擦 力、钢筋与水泥石间的粘结力、变形钢 筋的表面机械咬合力。 影响因素：混凝土质量（强度）、钢筋 尺寸及种类、钢筋在混凝土中的位臵、 加载类型、干湿变化和温度变化等。 一、混凝土的强度 （五）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。 振动 手工捣实 充分密实的混凝土 不完全密实的混凝土 f cu m w / m c f cu m c / m w ）（ b w cceacu mmff wc /mm 当混凝土水灰比值在 0.40 0.80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。 一、混凝土的强度 2、粗集料的品种 （ 1）碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强度较高； （ 2）卵石呈圆形或卵圆形，表面光滑，与水泥石的粘结强度较低。 （ 3）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 （ 1）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； （ 2）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。 （ 3）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。 为了使混凝土正常硬化，必须保证混凝土 成型后的一定时间内保持一定的温度和湿度。 在自然环境中，利用自然气温进行的养护称为 自然养护。 混凝土结构工程施工及验收规范 （ GB50204 2002）规定，对已浇注完毕的混 凝土，应在 12h内加以覆盖和浇水。覆盖可采 用 锯末、塑料薄膜、麻袋片等；浇水养护时 间，对于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣 硅酸 盐水泥拌制的混凝土，浇水养护时间不 得少于 7 昼夜，对掺缓凝型外加剂或有抗渗 要求的混 凝土不得少于 14昼夜，浇水次数应 能保持混凝土表面长期处于潮湿状态。当环境 温度低于 4 时，不得浇水养护。 养护的温度和湿度 图 5.8 养护温度与抗压强度关系 一、混凝土的强度 4、龄期 （ 1）龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。 （ 2）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 7 14d内强度发展较快，以后逐渐减慢， 28d后强度发展 更慢。 （ 3）由于水泥水化的原因，混凝土的强度发展可持续数十年。 （ 4）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 28lglg 28n f n f n3 龄期 混凝土强度与冻结日期的关系 混凝土强度与保持潮湿日期的关系 1长期保持潮湿 2保持潮湿 14 d 3保持潮湿 7 d 4 保持潮湿 3 d 5 保持潮湿 1 d 5、试验条件对混凝土强度的影响 试验条件 包括试件形状与尺寸、试件湿度、 温度、表面状态、加载方式等。 试件尺寸：相同混凝土试件的尺寸越小，测 得的混凝土的强度就越高。我国标准规定，采 用边长为 150mm的立方体试件作为标准试件， 当采用非标准试件时，所测得的抗压强度应乘 以表 6-16（ P76）所列的换算系数。 5、试验条件对混凝土强度的影响 试件的形状：当试件受压面积相同，而高度不同时， 高宽比越大，抗压强度越小。这是由于环箍效应所致。 当试件受压时 时，试件受压面与试件承压板之间的摩 擦力，对试件相对于承压板的横向膨胀起着约束作用， 该约束有利于强度的提高。愈接近试件的端面，这种 约束作用就越大，在距端面大约 a的范围以外，约束作 用才消失。试件破坏后，其上下部分各呈现一个较完 整的棱锥体，这就是这种约束作用的结果，称为环箍 效应 。 表面状态 混凝土试件承压面的状态，也是影响混凝土强度的重 要因素。当试件受压面有润滑剂时，试件受压时的环 箍效应大大减小，测出的强度值较低。 5、试验条件对混凝土强度的影响 加荷速度 加荷速度越大，测得的强度值也越大。 6、施工方法的影响 : 尽量采用机械搅拌 和振捣。 一、混凝土的强度 （六）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。 小结 学习要求： 混凝土的质量状况如何主要是从硬化混凝土的 强度指标上来反映，因此应掌握混凝土强度指 标的测定方法， 能理解影响因素对混凝土强度的作用，能够采 取正确的方法来提高混凝土的强度。 练习题： 1、混凝土立方体试件的标准养护条件是温度 【 】 ；相对湿度 【 】 以上。 A.20 1； 90 B.20 2； 95 C.20 2； 90 D.20 3； 95 【 正确答案是： D】 练习题： 2、混凝土的强度等级是按其 【 】 来划分的。 A.立方体抗压强度 B.抗折强度 C.压碎值 D.立方体抗压强度标准值 【 正确答案是： D】 练习题： 3、测定混凝土立方体抗压强度时采用的标准 试件尺寸为 【 】 。 A.100mm 100mm 100mm B.150mm 150mm 150mm C.200mm 200mm 200mm D.70.7mm 70.7mm 70.7mm 【 正确答案是： B】 练习题： 4、 提高混凝土强度的措施有哪些 ？ （ 1）采用高强度等级水泥或早强型水泥； （ 2）降低砼的水灰比； （ 3）采用湿热处理养护砼； （ 4）改进施工工艺； （ 5）掺入外加剂。 练习题： 5：影响混凝土抗压强度的主要因素有？ （ 1）水泥的强度等级与水灰比。 （ 2）养护条件。 （ 3）龄期。 （ 4）施工质量。 6.5 普通混凝土的耐久性 学习要点： 掌握硬化混凝土主要技术性能 耐久性 抗渗性 抗冻性 抗侵蚀性 抗碳化性 碱集料反应 掌握提高混凝土耐久性的措施 了解外加剂及其分类 6.5 普通混凝土的耐久性 （一）耐久性的主要内容 混凝土的耐久性是指混凝土在长期使 用过程中，能抵抗各种外界因素的作用， 而保持其强度和外观完整性的能力。混 凝土的耐久性主要包括 抗冻性、抗渗性、 抗侵蚀性、碳化及碱 集料反 应等。 二、混凝土的耐久性 1、抗渗性 （ 1）混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的能 力。 （ 2）混凝土的抗渗性用抗渗等级表示。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。 提高砼抗渗性的主要措施是选用较低的水灰比，选择 好的骨料级配，充分振捣和养护，掺入引气体剂等。 二、混凝土的耐久性 2、抗冻性 （ 1）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。 （ 2）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。 二、混凝土的耐久性 3、抗侵蚀性 （ 1）混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥石的抗侵蚀性。 （ 2）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 （中化性） （ 1）混凝土的碳化主要指水泥石的碳化。 （ 2）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 （ 1）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。 （ 2）应严格控制水泥中碱的含量和集料中碱活性物质的 含量。 （二）提高混凝土耐久性的措施 1、合理选择混凝土的组成材料 （ 1）根据混凝土工程特点或所处环境条件，选择水泥品 种； （ 2）选择质量良好、技术要求合格的骨料。 2、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。 （二）提高混凝土耐久性的措施 3、提高混凝土制品的密实度 （ 1）严格控制混凝土的水灰比和水泥用量。见下 页表。 （ 2）选择级配良好的骨料及合理砂率，保证混凝 土的密实度。 （ 3）掺入适量减水剂，提高混凝土的密实度。 （ 4）严格按操作规程进行施工操作。 二、混凝土的耐久性 环境条件 结构物类别 最大水灰比 最小水泥用量 素混凝 土 钢筋混 凝土 预应力 混凝土 素混 凝土 钢筋 混凝 土 预应 力混 凝土 1.干燥环境 正常的居住或办公用房屋内 不作规 定 0.65 0.60 200 260 300 潮 湿 环 境 无 冻 害 高湿度的室内部件 室外部件 在非侵蚀性土和（或） 水中的部件 0.70 0.60 0.60 225 280 300 有 冻 害 经受冻害的室外部件 在非侵蚀性土和（或） 水中且经受冻害的部件 高湿度且经受冻害的室 内部件 0.55 0.55 0.55 250 280 300 3.有冻害和除冰剂 的潮湿环境 经受冻害和除冰剂作用 的室内和室外部件 0.50 0.50 0.50 300 300 300 混凝土最大水灰比和最小水泥用量的规定（ JGJ55 2000） 5 混凝土外加剂 外加剂及其分类 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、防水剂等。 一、减水剂 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，具有减水和增强强度作用的外加剂，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； 一、减水剂 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。 游离水 水泥颗粒 电性斥力 减水剂 水泥颗粒 游离水 溶剂化水膜 水泥颗粒 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 10 15（普通型 5 15，高效型 10 15 ）。 （ 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 100 200mm。 （ 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 10 20。 （ 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。（改善混凝土的耐久性） 一、减水剂 3.常用的减水剂 （ 1） 木质素系减水剂（ M型） 木质素系减水剂主要使用木质素磺酸钙（木钙），属于阴 离子表面活性剂，为普通减水剂，其适宜掺量为 0.2 0.3 ，减水率 10左右。 （ 2）萘系减水剂 高效减水剂，其主要成分为 一萘磺酸盐甲醛缩合物，属 阴离子表面活性剂。这类减水剂品种很多，目前我国生产 的主要有 NNO、 NF、 FDN、 UNF、 MF、建 型等。 萘系减水剂适宜掺量为 0.5 1.0，其减水率较大，为 10 25%增强效果显著，缓凝性很小，大多为非引气型。 适用于日最低气温 以上的所有混凝土工程，尤其适用 于配制高强、早强、流态等混凝土。 一、减水剂 （ 3）树脂类减水剂 为水溶性树脂，主要为磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂，简 称密胺树脂减水剂，为阴离子表面活性剂。我国产品有 SM 树脂减水剂，为非引气型早强高效减水剂，其各项功能与 效果均比萘系减水剂还好。 SM适宜掺量为 0.5 2.0，减水率达 20 27。 （ 4）糖蜜类减水剂 普通减水剂。它是以制糖工业的糖渣、废蜜为原料，采用 石灰中和而成，为棕色粉状物或糊状物，其中含糖较多， 属非离子表面活性剂。国内产品粉状有 TF、 ST、 3FG 等。 适宜掺量 0.2 0.3，减水率 10左右，属缓凝 减水剂 。 一、减水剂 减水剂的掺法 减水剂的掺法主要有先掺法、同掺法、后掺法等， 其中以 “ 后掺法 ” 为最佳。后掺法是 指减水剂加入混 凝土中时，不是在搅拌时加入，而是在运输途中或在 施工现场分一次加入或 几次加入，再经二次或多次搅 拌，成为混凝土拌合物。后掺法可减少、抑制混凝土 拌合物在 长距离运输过程中的分层离析和坍落度损失； 可提高混凝土拌合物的流动性、减水率、强度 和降低 减水剂掺量、节约水泥等，并可提高减水剂对水泥的 适应性等。特别适合于采用泵送法施工的商品混凝土。 二、早强剂 早强剂是指掺入混凝土中能够提高混凝土早期 强度，对后期强度无明显影响的外加剂。 早强剂可在不同温度下加速混凝土强度发展， 多用于要求早拆模、抢修工程及冬季施工的工 程。 工程中常用早强剂的品种主要有无机盐类、有 机物类和复合早强剂 二、早强剂 种 类 无机盐类早强剂 有机物类早强 剂 复合早强剂 主要品种 氯化钙、硫酸钠 三乙醇胺、三 异丙醇胺、尿 素等 二水石膏 +亚硝酸钠 + 三乙醇胺 适宜掺量 氯化钙 1 2； 硫酸钠 0.5 2 0.02 0.05 2二水石膏 +1亚硝酸钠 +0.05三乙醇胺 作用效果 氯化钙：可使 2d 3d强度提高 40 100， 7d强度提高 25 能使 3d强度提高 50 注意事项 氯盐会锈蚀钢筋， 掺量必须符合有关 规定 对钢筋无锈蚀 作用 早强效果显著，适用 于严格禁止使用氯盐 的钢筋混凝土 常用早强剂的品种、掺量及作用效果 三、引气剂 引气剂是指加入混凝土中能引入微小气泡的外加剂。 引气剂具有降低固液气三相表面张力、提高气泡 强度，并使气泡排开水分而吸附于固相表面的能力。 在搅拌过程中使混凝 土内部的空气形成大量孔径约为 0.05 2mm 的微小气泡，均匀分布于混凝土拌合物中， 可改善混凝土拌合物的流动性。同时也改善了混凝土 内部孔的特征，显著提高混凝土的抗冻性和抗渗性 。 但混凝土含气量的增加，会降低混凝土的强度。一般 引入体积百分数为 1的气体，可使混凝土的强度下降 4 6。工程中常用的引气剂为松香热聚物，其掺 量为水泥用量的 0.01 0.02。 四、缓凝剂 延缓混凝土凝结时间而对后期强度无明显 影响的外加剂 。主要成分为多羟基化合物、羟 基羧酸盐及其衍生物、高糖木质素磺酸盐，因 其