砼及砂浆--2n

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章,水泥混凝土及砂浆,普通混凝土组成材料,普通混凝土的主要技术性质,混凝土的质量控制,普通混凝土配合比设计,水泥混凝土技术进展,砂浆,4.2,普通混凝土的主要技术性质,4.2.1,混凝土拌合物的和易性,概念,测定,影响因素,改善措施,4.2.2,混凝土的强度,分类及概念,影响因素,改善措施,4.2.3,混凝土的变形性能,非荷载作用下的变形、,荷载作用下的变形,4.2.4,混凝土的耐久性,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,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,返回,二、和易性的测定方法及指标,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,.,坍落度法,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,的塑性、低塑性混凝土。,二、和易性的测定方法及指标,2.,维勃稠度法,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,5s,30s,之间的干硬性混凝土。,二、和易性的测定方法及指标,3.,泵送混凝土的稳定性测定：,用普通混凝土压力泌水仪来测混凝土的相对压力泌水率（,S,10,），,%,。（,3.5MPa,1000ml,量筒接水）,S,10,=V,10,/V,140,拌合物的可泵性一般用坍落度值和相对压力泌水率两个指标来评定。,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。见表,4-18,及下表。,名 称,代号,指标,混凝土拌合物,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,V,0,V,1,V,2,V,3,31s,30s,21,s,20,s,11,s,10,s,5,s,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。见表,4-19,及,4-20,。,返回,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、水泥浆稠度和单位用水量（表,4-21,）；,骨料的品种、级配和粗细程度；,砂率：合理砂率（表,4-22,）；,外加剂。,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。,返回,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。,七、新拌混凝土的凝结时间,混凝土凝结的主要原因：,水泥的水化,且还受水灰比、温度、外加剂等其他各种因素的影响,。,测定仪器：贯入阻力仪,测定方法：贯入阻力法,绘制贯入阻力与时间的曲线，以贯入阻力,3.5MPa,及,280MPa,时对应的时间为初凝及终凝。,返回,4.2.2,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，在标准条件（温度,203,，相对湿度,90,以上）下养护，经,28d,龄期，测得的抗压极限强度。用,f,cu,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/T50081,2002,），,详见实验部分。,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,150150150,40,1.00,非标准试件,100100100,30,0.95,200200200,60,1.05,立方体抗压强度标准值（,f,cu,k,），,是立方体抗压强度总体分布中的一个值，具有不低于,95%,的保证率,，,即强度低于该值的百分率不超过,5%,。,按混凝土,立方体抗压强度标准值,划分的级别。,以“,C”,和立方体抗压强度标准值（,f,cu,k,）,表示，主要有,C7.5,，,C60,，,C65,，,C75,，,C80,等十五个强度等级。,强度的范围：某混凝土，其,f,cu,30.0,34.9MPa,；,某混凝土，其,f,cu,30.0MPa,的保证率为,95%,。,C30,“,C”,代表“混凝土”。,“,30”,代表,f,cu,k,30.0MPa,；,2.,混凝土立方体抗压强度标准值与强度等级,3.,轴心抗压强度（,f,cp,）,采用,150mm150mm300mm,的棱柱体试件。在立方体抗压强度为,0,55MPa,范围内,f,cp,=,（,0.7,0.8,）,f,cu,。,在结构设计计算时，一般,取,f,cp,0.67,f,cu,。,非标准尺寸的棱柱体试件的截面尺寸为,100mm100mm,和,200mm200mm,，,测得的抗压强度值应分别乘以换算系数,0.95,和,1.05,。,F,F,4.,劈裂抗拉强度,式中：,f,ts,劈裂抗拉强度，,MPa,；,P,破坏荷载，,N,；,A,试件劈裂面积，,mm,2,。,劈裂抗拉强度较低，一般为抗压强度的,1/10,1/20,。,拉应力,压应力,P,P,5.,混凝土的抗折（即弯曲抗拉）强度,用尺寸为,150 mm,150 mm,550mm,的梁式试件，标养,28,天，采用三分点加荷方式试验，直至试件断裂。混凝土弯曲抗拉强度可按下式计算：,式中：,P,破坏荷载，,N,；,L,支座间距，,mm,；,b,试件截面宽度，,mm,；,h,试件截面高度，,mm,。,P,L/3 L/3 L/3,f,b,返回,6.,影响抗压强度的因素,原材料因素,水泥的强度,水灰比,集料的品种,外加剂,施工（搅拌、捣实）养护条件、,养护时间,生产工艺因素,实验因素,试件尺寸、形状、,表面状态,含水程度,实验加荷速度,（,1,）水泥的强度和水灰比,式中：,f,cu,混凝土,28d,龄期的抗压强度值，,MPa,；,f,ce,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,0.40,0.80,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。,（,2,）集料的品种,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,）,外加剂,（,4,）,施工条件,搅拌与振捣,（,5,）养护条件,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。,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；,（,6,）龄期,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：,f,n,、,f,28,分别为,n,、,28,天龄期的抗压强度，,MPa,。,n,3,（,7,）试件形状尺寸,试件尺寸越大，测得的强度值越低。这包括两方面的原因：一是,环箍效应,；二是由于大试件内存在的孔隙、裂缝和局部较差等缺陷的机率大，从而降低了材料的强度。,（,8,）表面状态,（,9,）加荷速度,加荷速度过快，材料裂纹扩展的速度慢于荷载增加速度，故测得的强度值偏高。,（,10,）含水程度,混凝土试件含水率越高，其强度越低。,返回,（,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。,7.,提高混凝土抗压强度的措施,返回,4.2.3,混凝土的变形性能,非荷载作用下的变形,干湿变形,、,自收缩,、,温度变形,荷载作用下的变形,短期荷载作用下的变形,长期荷载作用下的变形,返回,(1),干湿变形,-,干缩湿胀变形,机理：,水泥石内吸附水和毛细孔水蒸发时，会引起凝胶体紧缩和毛细孔负压，从而使混凝土产生收缩。当混凝土吸湿时，由于毛细孔负压减小或消失而产生膨胀。,影响因素主要有：,水泥用量、细度、品种,水泥用量，干燥收缩；,水泥的细度，干燥收缩越大。,水灰比,水灰比，混凝土的干燥收缩,骨料的规格与质量,粒径，级配，则水与水泥用量，混凝土的干燥收缩,;,针、片状骨料含量，混凝土的干燥收缩。,养护条件,采用湿热养护时可降低混凝土的干缩率。,返回,(2),自收缩,条件特征：,与外界环境无水分交换；,产生的原因：,水泥水化吸收毛细管中的水分，使毛细管失水，产生毛细管压力，引起收缩,自干燥收缩；,水泥水化物的体积小于反应前各物质的体积和，因而导致混凝土硬化后收缩,化学收缩；,水泥品种对自收缩的影响,水灰比对自收缩的影响,影响因素,水泥品种 主要是矿物组成与混合材种类；,水灰比 随水灰比减小，收缩增大；,骨料及其体积分数,水泥用量,外加剂,特点：,收缩值随龄期而增加，早期较快，后期缓慢。,内部相对湿度,(%),龄期,(,天,),水泥石内部相对湿度随龄期的变化,自收缩测量装置,返回,数值：,危害：,防裂措施：,大体积砼水化热内外温差开裂,低热中热硅酸盐水泥、掺混合材的水泥,减少水泥用量、用活性掺合料,外加剂,缓凝剂、减水剂,人工降温,原料、混凝土,混凝土表面保温。,0.01mm/m,(3),温度变形,返回,弹塑性变形,弹性模量,假塑性原因内部裂缝扩展,E,agg,、,E,cem,E,con,E,agg,E,con,E,cem,(1.75,3.60)10,4,MPa,(4),短期荷载作用下的变形,返回,徐变应变,弹性应变,弹性回复,徐变回复,残余变形,卸载,(5),混凝土徐变,规律,：,数值,：,原因：,利,：,弊,：,最初,数月,内增长较快,延续,数年,才趋于稳定,0.31.5mm/m,水泥凝胶内部结构的改变,水分的迁移,趋于消除应力集中,使钢筋预应力降低,返回,4.2.4,混凝土的耐久性,一、定义：,砼材料在长期使用过程中，抵抗因服役环境外部因素和材料内部原因造成的侵蚀和破坏，而保持其原有性能不变的能力。,二、造成砼劣化的原因：物理、化学因素,三、混凝土性能劣化的模式,组成改变,体积膨胀、裂缝,表面开裂,表面剥落,溶蚀,磨损,结构酥松,承载力下降,弹性模量降低,质量损失,体积增长,重要性：,抗渗等级：,抗渗砼定义：,决定因素：,影响因素：,改善措施：,抗冻性、抗侵蚀性、钢锈等,P4、P6、P8、P10、P12,(0.41.2MPa),P6,孔隙率、孔径分布、连通性,配合比、最大粒径、捣实程度,养护和龄期,优质骨料,含泥量、泥块含量小；石子粒径,40,外加剂,防水剂、膨胀剂、引气剂、减水剂,配比,水灰比、砂率,(35,45,),、水泥和掺合料总量。,1,、抗渗性,抗冻等级：,抗冻砼定义：,决定因素：,改善措施：,F50,孔隙率、孔结构、孔隙充水程度、,砼强度、温度下降程度,水泥品种,硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥,优质骨料,含泥量、泥块含量小,外加剂,减水剂、引气剂。,F10,、,F15,