普通混凝土的主要技术性质

第 六 章 混 凝 土内 容 ： 6.1 普 通 混 凝 土 的 组 成 材 料 6.2 普 通 混 凝 土 的 主 要 技 术 性 质 6.3 普 通 混 凝 土 的 配 合 比 设 计 和 质 量 控 制 6.4 其 他 品 种 混 凝 土 6.2 普 通 混 凝 土 的 主 要 技 术 性 质 6.2.1 混 凝 土 拌 合 物 （ 新 拌 混 凝 土 ） 的 性 能一 .新 拌 混 凝 土 的 和 易 性1、 和 易 性 的 概 念 和 易 性 是 指 混 凝 土 拌 合 物 易 于 各 工 序 (搅 拌 、 运 输 、浇 注 、 捣 实 )施 工 操 作 ， 并 获 得 质 量 均 匀 、 成 型 密 实的 混 凝 土 性 能 。 和 易 性 是 一 项 综 合 的 技 术 指 标 ， 包 括 流 动 性 、 粘 聚 性和 保 水 性 等 三 方 面 的 含 义 。 混 凝 土 的 主 要 技 术 性 质 包 括 混 凝 土 拌 合 物 的 和 易 性 、 硬 化混 凝 土 的 强 度 及 耐 久 性 。 混 凝 土 在 未 凝 结 硬 化 以 前 ， 称 为 混 凝土 拌 合 物 或 称 新 拌 混 凝 土 ， 相 对 “ 硬 化 混 凝 土 ” 而 言 。 流 动 性 ： 混 凝 土 拌 合 物 在 自 重 或 机 械 振 捣 作 用 下 能 产生 流 动 ， 并 均 匀 密 实 地 填 满 模 板 的 性 能 。 粘 聚 性 ： 混 凝 土 各 组 成 材 料 间 具 有 一 定 粘 聚 力 ， 在 运输 和 浇 注 过 程 中 不 致 产 生 分 层 和 离 析 现 象 ， 使 混 凝 土 保持 整 体 均 匀 的 性 能 。 保 水 性 ： 混 凝 土 拌 和 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 泌 水 现 象 。混 凝 土 拌 合 物 的 流 动 性 、 粘 聚 性 、 保 水 性 之 间 互 相 联系 又 存 在 矛 盾 。 所 谓 拌 合 物 的 和 易 性 良 好 ， 就 是 要 使 这 三 方 面 的 性 能在 某 种 具 体 条 件 下 ， 达 到 均 为 良 好 ， 即 使 矛 盾 得 到 统 一 。 2、 和 易 性 的 测 定 方 法 目 前 ， 尚 没 有 能 够 全 面 反 映 混 凝 土 拌 合 物 和 易 性的 测 定 方 法 。 根 据 我 国 现 行 标 准 普 通 混 凝 土 拌 合物 性 能 试 验 方 法 (GB/T50080-2002)， 用 坍 落 度 和维 勃 稠 度 测 定 混 凝 土 拌 合 物 的 流 动 性 ， 并 辅 以 直 观经 验 评 定 粘 聚 性 和 保 水 性 。评 定 和 易 性 好 坏 ， 主 要 以 测 定 流 动 性 指 标 为 主 ， 辅 以 观 察 其 粘 聚 性 、 保 水 性 。 （ 1） 坍 落 度 试 验将 混 凝 土 拌 合 物 分 三 层 装 入 标 准 坍 落 度 筒 中 ， 每 层 插 捣25次 并 装 满 刮 平 。 垂 直 向 上 将 筒 提 起 ， 混 凝 土 拌 合 物 由于 自 重 将 会 向 下 坍 落 。 量 测 筒 高 与 坍 落 后 混 凝 土 试 体 最高 点 之 间 的 高 度 差 （ 以 mm计 ） ， 即 为 坍 落 度 。坍 落 度 越 大 ， 表 示 混 凝 土 拌 合 物 的 流 动 性 越 大 。在 进 行 坍 落 度 试 验 的 同 时 ，应 观 察 混 凝 土 拌 合 物 的 粘 聚 性 、保 水 性 ， 以 便 全 面 地 评 定 混 凝土 拌 合 物 的 和 易 性 。 实 验 步 骤1、 按 比 例 配 出 拌 和 材 料 ， 将 它 们 倒 在 拌 板 上 并 用 铁 锹 拌 匀 ， 再 将 中 间 扒一 凹 洼 ， 边 加 水 边 进 行 拌 和 ， 直 至 拌 和 均 匀 。2、 用 湿 布 将 拌 板 及 坍 落 度 筒 内 外 擦 净 、 润 滑 ， 并 将 筒 顶 部 加 上 漏 斗 ， 放在 拌 板 上 。 用 双 脚 踩 紧 踏 板 ， 使 其 位 置 固 定 。3、 用 小 铲 将 拌 好 的 拌 和 物 分 三 层 均 匀 的 装 入 筒 内 ， 每 层 装 入 高 度 在 插 捣后 大 致 为 筒 高 的 三 分 之 一 。 顶 层 装 料 时 ， 应 使 拌 和 物 高 出 筒 顶 。 插 捣 过 程 中 ，如 试 样 沉 落 到 低 于 筒 口 ， 则 应 随 时 添 加 ， 以 便 自 始 至 终 保 持 高 于 筒 顶 。 每 装一 层 分 别 用 捣 棒 插 捣 25次 ， 插 捣 应 在 全 部 面 积 上 进 行 ， 沿 螺 旋 线 由 边 缘 渐 向中 心 。 在 筒 边 插 捣 时 ， 捣 棒 应 稍 有 倾 斜 ， 然 后 垂 直 插 捣 中 心 部 分 。 每 层 插 捣时 应 捣 至 下 层 表 面 为 止 。4、 插 捣 完 毕 后 卸 下 漏 斗 ， 将 多 余 的 拌 和 物 用 镘 刀 刮 去 ， 使 之 与 筒 顶 面 齐平 ， 筒 周 围 拌 板 上 的 杂 物 必 须 刮 净 、 清 除 。5、 将 坍 落 度 筒 小 心 平 稳 地 垂 直 向 上 提 起 ， 不 得 歪 斜 ， 提 离 过 程 约 5 10s内 完 成 ， 将 筒 放 在 拌 和 物 试 体 一 旁 ， 量 出 坍 落 后 拌 和 物 试 体 最 高 点 与 筒 的 高度 差 （ 以 mm为 单 位 ， 读 数 精 确 至 5mm） ， 即 为 该 拌 和 物 的 坍 落 度 。 从 开 始 装 料 到 提 起 坍 落 度 筒 的 整 个 过 程 在 150s内 完 成 。6、 当 坍 落 度 筒 提 离 后 ， 如 试 件 发 生 崩 坍 或 一 边 剪 坏 现 象 ， 则 应 重 新 取 样 进行 试 验 。 如 第 二 次 仍 然 出 现 这 种 现 象 ， 则 表 示 该 拌 和 物 和 易 性 不 好 ， 应 予 记录 备 案 。7、 测 定 坍 落 度 后 ， 观 察 拌 和 物 的 下 述 性 质 ， 并 记 录 。 粘 聚 性 的 评 定 方 法 ： 用 捣 棒 在 已 坍 落 的 混 凝 土 锥 体 侧 面 轻 轻 敲 打 ， 若 锥 体 逐 渐 下沉 ,则 表 示 粘 聚 性 良 好 ； 如 果 锥 体 倒 塌 ， 部 分 崩 裂 或 出 现 离析 现 象 ,则 表 示 粘 聚 性 不 好 。 保 水 性 的 评 定 方 法 ： 坍 落 度 筒 提 起 后 ， 如 有 较 多 稀 浆 从 底 部 析 出 （ 淌 浆 ） ， 锥 体部 分 混 凝 土 拌 合 物 也 因 失 浆 而 骨 料 外 露 ， 则 表 明 混 凝 土 拌 合物 保 水 性 能 不 好 ； 无 稀 浆 或 仅 有 少 量 稀 浆 自 底 部 析 出 ， 则 表示 保 水 性 良 好 。 坍 落 度 越 大 ， 一 般 表 示 其 流 动 性 越 大 ， 但 也 许 因 其粘 聚 性 差 。 （ 2） 维 勃 稠 度 试 验 对 坍 落 度 值 小 于 10 的 干 硬 性 混 凝 土 ， 采 用 维 勃 稠 度 试 验 。 在 维 勃 稠 度 仪 上 的 坍 落 度 筒 中 按 规 定 方 法 装 满 拌 合 物 ， 提 起 坍落 度 筒 ， 在 拌 合 物 试 体 顶 面 放 一 透 明 圆 盘 ， 开 启 振 动 台 ， 同 时用 秒 表 计 时 ， 当 水 泥 浆 完 全 布 满 透 明 圆 盘 底 面 的 瞬 间 ， 记 下 秒表 的 秒 数 ， 称 为 维 勃 稠 度 。混 凝 土 拌 合 物 流 动 性 按 维 勃 稠 度 大 小 ， 可 分 为 四 级 ：超 干 硬 性 ： 31 s特 干 硬 性 ： 30 21 s干 硬 性 ： 20 11 s半 干 硬 性 ： 10 5 s 3. 流 动 性 (坍 落 度 )的 选 择 根 据 坍 落 度 的 不 同 ， 可 将 混 凝 土 拌 合 物 分 为 ： 低 塑 性 混 凝 土 (坍 落 度 值 为 10 40 mm) 塑 性 混 凝 土 (坍 落 度 值 为 40 90mm) 流 动 性 混 凝 土 (坍 落 度 值 为 90 150mm) 大 流 动 性 混 凝 土 (坍 落 度 值 150mm)。 坍 落 度 试 验 适 用 于 骨 料 最 大 粒 径 不 大 于 37.5mm， 坍 落 度 值 不 小于 10mm的 塑 性 混 凝 土 拌 和 物 ； 坍 落 度 值 小 于 10mm的 干 硬 性 混 凝土 拌 和 物 应 采 用 维 勃 稠 度 法 测 定 。 当 构 件 截 面 较 小 或 钢 筋 较 密 ， 或 采 用 人 工 插 捣 时 ， 坍 落 度 可 选大 些 ； 反 之 ， 如 构 件 截 面 尺 寸 较 大 ， 或 钢 筋 较 疏 ， 或 采 用 机 械振 捣 时 ， 坍 落 度 可 选 择 小 些 。 根 据 混 凝 土 结 构 工 程 施 工 质 量 验 收 规 范 （ GB50204-2002）的 规 定 ， 混 凝 土 浇 筑 时 的 坍 落 度 宜 按 下 表 选 用 。 混 凝 土 浇 筑 时 的 坍 落 度结 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 （ 薄 壁 、 斗 仓 、 筒 仓 、 细 柱等 ） 50 70 配 筋 特 密 的 结 构 70 90 流 动 性 (坍 落 度 )的 选 择 该 表 是 采 用 机 械 振 捣 的 坍 落 度 ， 采 用 人 工 捣 实 时 可 适 当 增 大 。当 施 工 工 艺 采 用 混 凝 土 泵 送 混 凝 土 拌 合 物 时 ， 则 要 求 混 凝 土 拌 合 物 具 有 高 流 动 性 ， 其 坍 落 度 通 常 在 80-180mm。 4、 影 响 和 易 性 的 主 要 因 素（ 1） 水 泥 浆 的 用 量（ 2） 水 泥 浆 的 稠 度（ 3） 砂 率（ 4） 组 成 材 料 的 品 种 及 性 质（ 5） 外 加 剂（ 6） 时 间 及 温 度 4、 影 响 和 易 性 的 主 要 因 素（ 1） 水 泥 浆 的 数 量 在 混 凝 土 拌 合 物 中 ， 水 泥 浆 包 裹 骨 料 表 面 ， 填 充 骨料 空 隙 ， 使 骨 料 润 滑 ， 提 高 混 合 料 的 流 动 性 ； 在 水灰 比 不 变 的 情 况 下 ， 单 位 体 积 混 合 物 内 ， 随 水 泥 浆的 增 多 ， 混 合 物 的 流 动 性 增 大 。 若 水 泥 浆 过 多 ， 超 过 骨 料 表 面 的 包 裹 限 度 ， 就 会 出现 流 浆 现 象 ， 这 既 浪 费 水 泥 又 降 低 混 凝 土 的 性 能 ； 如 水 泥 浆 过 少 ， 达 不 到 包 裹 骨 料 表 面 和 填 充 空 隙 的目 的 ， 使 粘 聚 性 变 差 ， 流 动 性 低 ， 不 仅 产 生 崩 塌 现象 ， 还 会 使 混 凝 土 的 强 度 和 耐 久 性 降 低 。 混 合 物 中 水 泥 浆 的 数 量 以 满 足 流 动 性 要 求 为 宜 。 （ 2） 水 泥 浆 的 稠 度（ 有 时 写 作 ： 水 灰 比 W/C或 灰 水 比 C/W）水 灰 比 ， 是 指 单 位 砼 用 水 量 与 水 泥 用 量 的 质 量 比 ， 以 W/C表 示 。 水 泥 浆 的 稀 稠 ， 取 决 于 水 灰 比 的 大 小 。 水 灰 比 小 ， 水 泥 浆 稠 ， 拌 合 物 流 动 性 就 小 ， 会 使 施 工 困难 ， 混 凝 土 拌 合 物 难 以 保 证 密 实 成 型 。 若 水 灰 比 过 大 ，又 会 造 成 混 凝 土 拌 合 物 的 粘 聚 性 和 保 水 性 不 良 ， 而 产 生流 浆 、 离 析 现 象 ， 并 严 重 影 响 混 凝 土 的 强 度 。 水 灰 比 不 能 过 大 或 过 小 ， 依 据 混 凝 土 强 度 和 耐 久 性 要 求合 理 地 选 用 。 无 论 是 水 泥 浆 的 多 少 或 是 水 泥 浆 的 稀 稠 ， 实 际 上 都反 映 了 是 对 混 凝 土 拌 合 物 流 动 性 起 决 定 性 作用 的 因 素 。 因 为 在 一 定 条 件 下 ， 要 使 混 凝 土 拌 合 物获 得 一 定 的 流 动 性 ， 所 需 的 单 位 用 水 量 基 本 上 是 一个 定 值 。 单 纯 加 大 用 水 量 会 降 低 混 凝 土 的 强 度 和 耐 久 性 ， 因此 ， 对 混 凝 土 拌 合 物 流 动 性 的 调 整 ， 应 在 保 持 水 灰比 不 变 的 条 件 下 ， 以 改 变 水 泥 浆 量 的 方 法 来 调 整 ，使 其 满 足 施 工 要 求 。 （ 3） 砂 率 定 义 混 凝 土 中 砂 的 质 量 占 砂 、 石 总 质 量 的 百 分 率 。 砂 率 的 变 动 会 使 骨 料 的 总 表 面 积 及 空 隙 率 都 会 发 生 变 化 。 水 泥 砂 浆 在 砼 拌 和 物 中 起 润 滑 作 用 ， 可 以 减 少 粗 集 料 颗 粒 之间 的 摩 阻 力 ， 所 以 在 一 定 砂 率 范 围 内 ， 随 着 砂 率 的 增 加 ， 润滑 作 用 也 明 显 增 加 ， 提 高 了 混 凝 土 拌 和 物 的 流 动 性 。 但 砂 率 过 大 ， 即 石 子 用 量 过 少 ， 砂 子 用 量 过 多 ， 此 时 集 料 的总 表 面 积 过 大 ， 在 水 泥 浆 量 不 变 的 情 况 下 ， 水 泥 浆 量 相 对 少了 ， 减 弱 了 水 泥 浆 的 润 滑 作 用 ， 导 致 混 凝 土 拌 和 物 的 流 动 性降 低 。 如 果 砂 率 过 小 ， 即 石 子 用 量 过 大 ， 砂 子 用 量 过 少 时 ， 水 泥 砂浆 的 数 量 不 足 以 包 裹 石 子 表 面 ， 在 石 子 之 间 没 有 足 够 的 砂 浆层 ， 减 弱 了 水 泥 砂 浆 的 润 滑 作 用 ， 不 但 会 降 低 混 凝 土 拌 和 物的 流 动 性 ， 而 且 会 严 重 影 响 其 粘 聚 性 和 保 水 性 ， 容 易 产 生 离 析 现 象 。 因 此 ， 砂 率 既 不 能 过 大 ， 也 不 能 过 小 ， 应 有 一 个合 理 砂 率 值 。 当 砂 率 适 宜 时 ， 砂 不 但 填 满 石 子 间 的 空 隙 ， 而 且还 能 保 证 粗 骨 料 间 有 一 定 厚 度 的 砂 浆 层 以 减 小 粗骨 料 间 的 摩 擦 阻 力 ， 使 混 凝 土 拌 和 物 有 较 好 的 流动 性 且 能 保 持 粘 聚 性 和 保 水 性 良 好 ， 这 个 适 宜 的砂 率 称 为 合 理 砂 率 。 合 理 砂 率 可 通 过 试 验 、 计 算 、 查 表 等 方 法 确 定 。 图 4-7 砂 率 与 坍 落 度 的 关 系 图 ： 砂 率 与 水 泥 用 量 的 关 系 （ 水 与 水 泥 用 量 一 定 ） （ 达 到 相 同 的 坍 落 度 ） （ 4） 组 成 材 料 的 品 种 及 性 质 水 泥 品 种 ， 集 料 种 类 、 形 状 和 级 配 等 ， 都 对 混 凝土 拌 合 物 的 和 易 性 有 一 定 影 响 。 需 水 量 大 的 水 泥 拌 合 物 ， 其 物 流 动 性 小 。 如 普 通水 泥 的 混 凝 土 拌 合 物 比 矿 渣 和 火 山 灰 的 和 易 性 好 。 在 相 同 用 水 量 条 件 下 ， 集 料 表 面 光 滑 、 少 棱 角 、形 状 较 圆 的 卵 石 所 拌 制 的 拌 合 物 流 动 性 较 碎 石 的大 。 （ 5） 外 加 剂 在 拌 制 混 凝 土 时 ， 加 入 少 量 的 外 加 剂 能 使 混 凝土 拌 和 物 在 不 增 加 水 泥 用 量 的 条 件 下 ， 获 得 良 好的 和 易 性 ， 不 仅 流 动 性 显 著 增 加 ， 而 且 有 效 地 改善 混 凝 土 拌 和 物 的 粘 聚 性 和 保 水 性 。 （ 6） 时 间 及 温 度 拌 合 后 的 混 凝 土 拌 合 物 ， 随 时 间 延 长 而 逐 渐 变 得干 稠 ， 流 动 性 减 小 ， 原 因 是 一 部 分 水 供 水 泥 水 化 ，一 部 分 水 被 骨 料 吸 收 ， 一 部 分 水 蒸 发 以 及 混 凝 土 凝聚 结 构 的 逐 渐 形 成 ， 致 使 混 凝 土 拌 合 物 的 流 动 性 变差 。 拌 合 物 的 和 易 性 也 受 温 度 的 影 响 。 因 为 环 境 温 度的 升 高 ， 水 分 蒸 发 及 水 化 反 应 加 快 ， 坍 落 度 损 失 也变 快 。 因 此 施 工 中 为 保 证 一 定 的 和 易 性 ， 必 须 注 意环 境 温 度 的 变 化 ， 并 采 取 相 应 的 措 施 。 （ 1） 改 善 砂 、 石 的 级 配 （ 特 别 是 石 子 的 级 配 ） ， 也 有 利 于 砼 质量 的 提 高 ， 但 要 增 加 备 料 工 作 ；（ 2） 尽 量 采 用 较 粗 大 的 砂 、 石 ；（ 3） 尽 可 能 降 低 砂 率 ， 通 过 试 验 采 用 合 理 砂 率 ； 有 利 于 提 高 砼质 量 和 节 约 水 泥 ；（ 4） 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 。（ 5） 混 凝 土 拌 合 物 坍 落 度 太 小 时 ， 保 持 水 灰 比 不 变 ， 适 当 增 加水 泥 浆 用 量 ， 当 坍 落 度 太 大 ， 但 粘 聚 性 良 好 时 ， 可 保 持 砂 率不 变 ， 适 当 增 加 砂 、 石 用 量 ；（ 6） 掺 外 加 剂 或 掺 合 料 ； 二 、 新 拌 砼 的 凝 结 时 间 （ 了 解 ）新 拌 混 凝 土 的 凝 结 时 间 通 常 是 用 贯 入 阻 力 法 进 行 测 定 的 。仪 器 ： 贯 入 阻 力 仪方 法 ： 先 用 5mm筛 孔 的 筛 从 拌 合 物 中 筛 取 砂 浆 ， 按 一 定 方法 装 入 规 定 的 容 器 中 ， 然 后 每 隔 一 定 时 间 测 定 砂 浆 贯 入 到一 定 深 度 时 的 贯 入 阻 力 。 贯 入 阻 力 达 到 3.5MPa和 28.0MPa的 时 间 ， 分 别 是 新 拌 混凝 土 的 初 凝 和 终 凝 时 间 。 这 是 从 实 用 角 度 人 为 划 分 的 ， 实 际 上 ， 贯 入 阻 力 达 到 3.5MPa时 ， 混 凝 土 还 没 有 抗 压 强度 ， 初 凝 时 间 表 示 的 是 新 拌 混 凝 土 正 常 地 搅 拌 、 浇 注 和 捣实 的 极 限 ； 贯 入 阻 力 达 到 8.0MPa时 ， 抗 压 强 度 约 为0.7MPa， 终 凝 时 间 表 示 混 凝 土 力 学 强 度 开 始 快 速 发 展 。 三 、 塑 性 收 缩 （ 裂 缝 ） 和 塑 性 沉 降 （ 裂 缝 ）1、 塑 性 收 缩 新 拌 混 凝 土 在 浇 注 完 成 后 ， 如 果 所 处 环 境 较 干 燥 ， 混 凝 土 的表 面 会 较 快 地 蒸 发 失 水 ， 当 新 拌 混 凝 土 的 泌 水 速 度 低 于 水 分的 蒸 发 速 度 时 ， 混 凝 土 的 表 面 会 由 于 干 燥 产 生 塑 性 收 缩 ， 这时 ， 混 凝 土 的 抗 拉 强 度 几 乎 为 0， 极 易 形 成 塑 性 收 缩 裂 缝 。因 此 ， 混 凝 土 在 浇 注 完 成 后 ， 应 特 别 注 意 表 面 的 保 湿 养 护 ，防 止 塑 性 收 缩 开 裂 。 收 缩 裂 缝 的 特 点 ： 不 规 则 地 出 现 于 表 层 ， 通 常 不 连 贯 ， 中 间宽 ， 两 边 渐 细 ， 且 很 少 发 展 至 边 缘 ， 严 重 时 裂 缝 也 能 互 相 连通 。 如 有 钢 筋 ， 裂 缝 形 式 会 有 所 变 化 。 防 治 这 种 裂 缝 关 键 是搞 好 混 凝 土 的 早 期 养 护 。 调 整 混 凝 土 的 配 合 比 ， 特 别 是 掺 引气 剂 有 助 于 减 少 收 缩 裂 缝 。 处 理 ： 对 这 种 裂 缝 的 修 补 处 理 通 常 为 涂 刷 水 泥 浆 或 低 粘 度 聚 合 物 ， 封 堵 裂 缝 防 止 水 分 侵 入 。 2、 塑 性 沉 降 新 拌 混 凝 土 由 于 泌 水 会 产 生 沉 降 ， 当 混 凝 土 的 浇 注 深 度较 大 时 ， 顶 部 的 混 凝 土 会 产 生 较 大 的 沉 降 ， 这 种 沉 降 称为 塑 性 沉 降 。 塑 性 沉 降 受 到 阻 碍 时 ， 例 如 钢 筋 ， 则 会 产生 塑 性 沉 降 裂 缝 。 塑 性 沉 降 裂 缝 ： 此 类 裂 缝 发 生 于 施 工 后 不 久 ， 混 凝 土 浇 筑 后 会 产 生 沉 降 ，当 混 凝 土 开 始 凝 结 时 ， 如 遇 到 钢 筋 或 横 向 板 连 接 螺 栓 等物 阻 止 这 种 沉 降 ， 会 产 生 裂 缝 ， 这 种 裂 缝 称 为 塑 性 沉 陷裂 缝 。 这 种 现 象 常 发 生 在 混 凝 土 柱 或 其 他 窄 长 构 件 的 边角 部 位 。 预 防 措 施 ： 可 调 整 混 凝 土 的 配 合 比 或 掺 用 外 加 剂 改 善 混 凝 土 和 易 性 ，以 避 免 产 生 这 种 裂 缝 。 当 裂 缝 刚 出 现 ， 可 立 即 重 新 振 捣上 部 混 凝 土 以 消 除 。 若 混 凝 土 已 硬 化 ， 应 采 用 封 堵 裂 缝修 补 措 施 ， 保 护 钢 筋 。 事 实 上 ， 当 混 凝 土 刚 出 现 裂 缝 ，而 尚 未 硬 化 时 立 即 重 新 振 捣 效 果 更 好 。 6.2.2 混 凝 土 的 强 度混 凝 土 的 力 学 性 质 是 判 断 硬 化 后 混 凝 土 质 量 的 重 要 标准 ， 包 括 强 度 和 变 形 。 强 度 是 混 凝 土 最 重 要 的 力 学性 质 。 混 凝 土 强 度 与 混 凝 土 的 其 他 性 能 关 系 密 切 ， 通 常 混凝 土 的 强 度 越 大 ， 其 刚 度 、 不 透 水 性 、 抗 风 化 及 耐蚀 性 也 越 高 ， 通 常 用 混 凝 土 强 度 来 评 定 和 控 制 混 凝土 的 质 量 。 混 凝 土 的 强 度 包 括 ： 抗 压 强 度 、 抗 拉 强 度 、 抗 弯 强 度 、抗 剪 强 度 及 与 钢 筋 的 粘 结 强 度 等 。 但 主 要 是 抗 压 强 度 、抗 拉 强 度 。 一 .混 凝 土 立 方 体 抗 压 强 度 按 照 普 通 混 凝 土 力 学 性 能 试 验 方 法 标 准 (GB/T50081-2002)， 制 作 150mm l50mm l50mm的 标 准 立 方 体 试 件 ， 在 标准 条 件 （ 温 度 20 2 ， 相 对 湿 度 95%以 上 ） 下 ， 养 护 到 28d龄 期 ， 所 测 得 抗 压 强 度 值 为 混 凝 土 立 方 体 抗 压 强 度 ， 以 fcu表示 ， 可 按 下 式 计 算 ： 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 0.95200 200 200 60 1.05AFf cu 二 、 混 凝 土 立 方 体 抗 压 强 度 标 准 值 及 强 度 等 级按 照 标 准 方 法 制 作 和 养 护 的 边 长 为 150mm的 立 方 体 试 件 ，在 28天 龄 期 ， 用 标 准 试 验 方 法 测 定 的 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%保 证 率 的 抗 压 强 度 ） 以 N/mm2（ 即 Mpa） 计 ， 以 fcu， k表示 。立 方 体 抗 压 强 度 标 准 值 是 划 分 混 凝 土 强 度 等 级 的 依 据 。采 用 符 号 C（ 英 文 concrete） 表 示 。 分 为 ： C15， C20， C25，C30， C35， C40， C45， C50， C55， C60， C65， C70， C75和 C80等 14个 强 度 等 级 。 方 法 ： 随 机 取 样 （ 具 代 表 性 ）1、 以 3个 试 件 为 一 组 ； 连 续 抽 n组 (n 25组 ， 每 组 3块 ） ； 作 成 标准 试 件 ， 在 标 准 条 件 下 养 护 。2、 测 每 组 （ 3块 ） 的 抗 压 强 度 fcu， 取 其 代 表 值 ：比 如 3块 强 度 ： 18、 16、 15， 若 最 大 、 最 小 值 与 中 间 值 之 差 不 大 于 中间 值 的 0.15倍 ， 则 取 三 值 平 均 值 ； 若 有 一 值 超 出 ， 则 取 中 间 值 ； 若二 值 均 超 出 ， 视 为 无 效 。3、 得 到 n个 代 表 值 ， 按 从 大 到 小 排 序 。若 100个 强 度 代 表 值 ， 当 n=95， 代 表 值 为 20.1Mpa,则fcu,k= 20.1Mpa ,其 强 度 等 级 C20。 三 、 混 凝 土 轴 心 抗 压 强 度 混 凝 土 的 立 方 体 抗 压 强 度 fcu用 来 评 定 强 度 等 级 ， 但 它不 能 直 接 用 来 作 为 设 计 的 依 据 。 因 为 实 际 工 程 中 钢 筋混 凝 土 构 件 形 式 大 部 分 是 棱 柱 形 或 圆 柱 形 。 在 钢 筋 混 凝 土 结 构 计 算 中 ， 采 用 混 凝 土 轴 心 抗 压 强 度fck作 为 设 计 的 依 据 。 轴 心 抗 压 强 度 fck 立 方 体 抗 压 强 度 fcu。 试 验 表 明 ： 在 立 方 体 抗 压 强 度 fcu=10-55Mpa的 范 围 内 ，fck0.7-0.8fcu。n 现 行 国 家 标 准 （ GB/T50081 2002） 规 定 ， 采 用150mm 150mm 300mm的 棱 柱 体 作 为 标 准 试 件 ， 测 定 其 轴 心抗 压 强 度 。 混 凝 土 的 轴 心 抗 压 强 度 可 按 下 式 计 算 ： AFf ck 四 、 混 凝 土 的 抗 拉 强 度 混 凝 土 抗 拉 强 度 较 低 ， 一 般 为 抗 压 强 度 的 1/10 1/20， 且 随着 混 凝 土 强 度 等 级 的 提 高 ， 这 个 比 值 有 所 降 低 。 因 此 ， 混 凝 土 在 工 作 时 一 般 不 依 靠 其 抗 拉 强 度 。 但 抗 拉 强 度 对 开 裂 现 象 有 重 要 意 义 ， 在 结 构 设 计 中 抗 拉 强 度是 确 定 混 凝 土 抗 裂 强 度 的 重 要 指 标 。 有 时 也 用 它 来 间 接 衡 量 混凝 土 与 钢 筋 的 粘 结 强 度 等 。n 现 行 国 家 标 准 （ GB/T50081 2002） 规 定 ， 采 用 边 长 150mm的 立方 体 作 为 标 准 试 件 ， 在 立 方 体 试 件 （ 或 圆 柱 体 ） 中 心 平 面 内 用圆 弧 为 垫 条 施 加 两 个 方 向 相 反 、 均 匀 分 布 的 压 应 力 ， 当 压 力 增大 至 一 定 程 度 时 试 件 就 沿 此 平 面 劈 裂 破 坏 ， 这 样 测 得 的 强 度 称为 劈 裂 抗 拉 强 度 。 混 凝 土 的 劈 裂 抗 拉 强 度 （ f ts） 可 按 下 式 计 算 ：AFAFfts 637.02 五 、 影 响 混 凝 土 抗 压 强 度 的 主 要 因 素普 通 混 凝 土 受 力 破 坏 一 般 出 现 在 骨 料 和 水 泥 石 的 界 面上 ， 即 常 见 的 粘 结 面 破 坏 的 形 式 。 另 外 ， 当 水 泥 石 强度 较 低 时 ， 水 泥 石 本 身 破 坏 也 是 常 见 的 破 坏 形 式 。所 以 ， 混 凝 土 强 度 主 要 取 决 于 水 泥 石 强 度 和 骨 料 与 水泥 石 间 的 粘 结 强 度 。 而 水 泥 石 强 度 和 粘 结 面 强 度 又 取决 于 水 泥 的 实 际 强 度 、 水 灰 比 及 骨 料 性 质 ， 也 受 施 工质 量 、 养 护 条 件 及 龄 期 的 影 响 。 1、 组 成 材 料 和 配 合 比2、 养 护 条 件3、 试 验 条 件 （ 1） 水 泥 实 际 强 度 与 水 灰 比 水 泥 实 际 强 度 和 水 灰 比 是 决 定 混 凝 土 强 度 最 主 要 的 因 素 。 水 灰 比 不 变 时 ， 水 泥 实 际 强 度 越 高 ， 则 硬 化 水 泥 石 强 度越 大 ， 对 骨 料 的 胶 结 力 也 就 越 强 ， 配 制 成 的 混 凝 土 强 度也 就 愈 高 。 水 泥 实 际 强 度 相 同 的 情 况 下 ， 水 灰 比 愈 小 ， 水 泥 石 的 强度 愈 高 ， 与 骨 料 粘 结 力 愈 大 ， 混 凝 土 强 度 愈 高 。 但 水 灰 比 过 小 ， 拌 和 物 过 于 干 稠 ， 在 一 定 的 施 工 振 捣 条件 下 ， 混 凝 土 不 能 被 振 捣 密 实 ， 出 现 较 多 的 蜂 窝 、 孔 洞 ，反 将 导 致 混 凝 土 强 度 严 重 下 降 。1、 组 成 材 料 和 配 合 比 图 4.11 混 凝 土 强 度 与 水 灰 比 及 灰 水 比 的 关 系 （ ） 强 度 与 水 灰 比 的 关 系 ； （ ） 强 度 与 灰 水 比 的 关 系 u混 凝 土 强 度 经 验 公 式 ： 根 据 工 程 实 践 经 验 ， 可 建 立 混 凝 土 强 度 与 水 泥 实 际 强 度 及灰 水 比 等 因 素 之 间 的 线 性 经 验 公 式 （ 又 称 鲍 罗 米 公 式 ） ： 式 中 ： fcu 混 凝 土 立 方 体 抗 压 强 度 ， Mpa； a、 b 粗 骨 料 回 归 系 数 (根 据 工 程 所 使 用 的 水 泥 和 粗 、 细骨 料 通 过 试 验 建 立 的 灰 水 比 与 混 凝 土 强 度 关 系 式 来 确 定 。 若 无上 述 试 验 统 计 资 料 ， 可 按 普 通 混 凝 土 配 合 比 计 规 程 JGJ55-2000， 提 供 的 a， b系 统 取 用 ， 对 于 碎 石 混 凝 土 a 0.46， b 0.07； 对 于 卵 石 混 凝 土 a 0.48， b 0.33)； C/W 灰 水 比 ； )( bceacu WCff 注 意 ： 鲍 罗 米 公 式 仅 适 用 于 C60以 下 的 混 凝 土 。 fce 水 泥 28d抗 压 强 度 实 测 值 ， Mpa。 在 无 法 取 得 水 泥 实 测 强 度 时 ， 可 用 下 式 计 算 ：式 中 ： fce,g 水 泥 强 度 等 级 值 ， Mpa； c 水 泥 强 度 等 级 值 的 富 余 系 数 ， 该 值 各 地 可按 水 泥 品 种 、 产 地 、 等 级 统 计 得 出 。 fce值 也 可 根 据 3d强 度 或 快 测 强 度 推 定 28d强 度 g,cecce ff （ 2） 骨 料 的 影 响 骨 料 的 表 面 状 况 影 响 水 泥 石 与 骨 料 的 粘 结 ， 从 而 影 响 混凝 土 的 强 度 。 碎 石 表 面 粗 糙 ， 粘 结 力 较 大 ； 卵 石 表 面 光 滑 ， 粘 结 力 较 小 。 因 此 ， 在 配 合 比 相 同 的 条 件 下 ， 碎 石 混 凝 土 的 强 度 比 卵石 混 凝 土 的 强 度 高 。 特 别 是 在 水 灰 比 较 低 （ 0.4)时 ，差 异 较 明 显 。 骨 料 的 最 大 粒 径 对 混 凝 土 的 强 度 也 有 影 响 ， 骨 料 的 最 大粒 径 愈 大 ， 混 凝 土 的 强 度 愈 小 ， 特 别 是 对 水 灰 比 较 低 的中 强 和 高 强 混 凝 土 ， 骨 料 最 大 粒 径 的 影 响 十 分 明 显 。 如图 4-12所 示 。 （ 3） 外 加 剂 和 掺 合 料 在 混 凝 土 中 掺 入 外 加 剂 ， 可 使 混 凝 土 获 得 早 强 和 高 强 性能 ， 混 凝 土 中 掺 入 早 强 剂 ， 可 显 著 提 高 早 期 强 度 ； 掺 入减 水 剂 可 大 幅 度 减 少 拌 合 用 水 量 ， 在 较 低 的 水 灰 比 下 ，混 凝 土 仍 能 较 好 地 成 型 密 实 ， 获 得 很 高 的 28d强 度 。 在 混 凝 土 中 加 入 掺 合 料 ， 可 提 高 水 泥 石 的 密 实 度 ， 改 善水 泥 石 与 骨 料 的 界 面 粘 结 强 度 ， 提 高 混 凝 土 的 长 期 强 度 。因 此 ， 在 混 凝 土 中 掺 入 高 效 减 水 剂 和 掺 合 料 是 制 备 高 强和 高 性 能 混 凝 土 必 需 的 技 术 措 施 。 2、 养 护 条 件 养 护 的 温 度 和 湿 度 龄 期 （ 养 护 时 间 ） 龄 期 是 指 混 凝 土 在 正 常 养 护 条 件 下 所 经 历 的 时 间 。 在 正 常 养 护 的 条 件 下 ， 混 凝 土 的 强 度 将 随 龄 期 的 增 长 而 不 断发 展 ， 最 初 7 14天 内 强 度 发 展 较 快 ， 以 后 逐 渐 变 缓 ， 28天达 到 设 计 强 度 。 28天 后 强 度 仍 在 发 展 ， 其 增 长 过 程 可 延 续 数十 年 之 久 。 3、 试 验 条 件 对 混 凝 土 强 度 的 影 响 试 件 尺 寸 相 同 配 合 比 的 混 凝 土 ， 试 件 的 尺 寸 越 小 ， 测 得 的 强 度 越 高 ，反 之 亦 然 。 试 件 尺 寸 影 响 的 主 要 原 因 是 ： 试 件 尺 寸 大 时 ， 内 部 孔 隙 、 缺陷 等 出 现 的 机 率 也 越 大 ， 导 致 有 效 受 力 面 积 的 减 小 及 应 力 集中 ， 从 而 引 起 强 度 的 降 低 。 我 国 标 准 规 定 采 用 150mm 150mm 150mm的 立 方 体 试 件 作 为标 准 试 件 ， 当 采 用 非 标 准 的 其 它 尺 寸 试 件 时 ， 所 测 得 的 抗 压强 度 应 乘 以 下 表 的 换 算 系 数 。 混 凝 土 试 件 不 同 尺 寸 的 强 度 换 算 系 数 表骨 料 最 大 粒 径 （ mm） 试 件 尺 寸 （ mm） 换 算 系 数30 100 100 100 0.9540 150 150 150 1.060 200 200 200 1.05 试 件 的 形 状 当 试 件 受 压 面 积 (a a)相 同 ， 高 度 (h)不 同 时 ， 高 宽比 (h/a)越 大 ， 抗 压 强 度 越 小 。 原 因 ： 环 箍 效 应 这 是 由 于 试 件 受 压 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 愈 大 ， 在 距 端 面 大约 的 范 围 以 外 ， 约 束 作 才 消 失 。 试 件 破 坏 后 ，其 上 下 部 分 各 呈 现 一 个 较 完 整 的 棱 柱 体 ， 这 就 是 这 种约 束 作 用 的 结 果 。 通 常 称 这 种 作 用 为 环 箍 效 应 。a23 图 ： 混 凝 土 受 压 试 验 图 ： 混 凝 土 试 件 受 压 的 环 箍 效 应 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 。 当 试 件 受 压 面 上 有 油 脂 类 润 滑 剂 时 ， 试 件 受 压时 的 环 箍 效 应 大 大 减 小 ， 试 件 将 出 现 直 裂 破 坏 ，测 出 的 强 度 值 也 较 低 。 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 。 当 加 荷 速 度 超 过1.0Mpa/s时 ， 这 种 趋 势 更 加 显 著 。 我 国 标 准 规 定 混 凝 土 抗 压 强 度 的 加 荷 速 度 为0.3 0.8MPa/s， 且 应 连 续 均 匀 地 加 荷 。 提 高 混 凝 土 强 度 的 主 要 措 施 ：1.在 混 凝 土 配 合 比 相 同 的 情 况 下 ， 采 用 高 强 度 等 级 水 泥 ， 混凝 土 强 度 越 高 。 采 用 早 强 型 水 泥 可 提 高 混 凝 土 的 早 期 强 度 ，有 利 于 加 快 施 工 进 度 。2.减 小 水 灰 比 ， 或 采 用 用 水 量 较 少 的 干 硬 性 砼 。3.改 进 施 工 工 艺 ， 采 用 机 械 搅 拌 和 机 械 振 捣 。4.采 用 合 理 砂 率 ， 以 及 级 配 合 格 、 强 度 较 高 、 质 量 良 好 的 碎石 ；5.采 用 湿 热 处 理 养 护 混 凝 土 。 (1)、 蒸 汽 养 护 ： 将 混 凝 土 放 在 温 度 低 于 1000C的 常 压 蒸 汽中 进 行 养 护 。 一 般 混 凝 土 经 过 16 20h蒸 汽 养 护 ， 其 强 度 可达 正 常 条 件 下 养 护 28d强 度 的 70 80 。 (2)、 蒸 压 养 护 ： 将 静 停 8 10h的 混 凝 土 构 件 放 在 温 度1750C、 0.8MPa的 蒸 压 锅 中 进 行 养 护 。6.掺 入 外 加 剂 、 掺 合 料 。