水泥混凝土及砂漿.ppt

第4章 水泥混凝土及砂漿,河南理工大學(xué)土木工程學(xué)院道路與橋梁工程系,主講： 徐 平,本章的學(xué)習(xí)目標(biāo)是： 掌握普通混凝土組成材料的品種、技術(shù)要求及選用。熟練掌握各種組成材料各項性質(zhì)的要求，測定方法及對混凝土性能的影響。 熟練掌握混凝土拌和物的性質(zhì)及其測定和調(diào)整方法。 熟練掌握硬化混凝土的力學(xué)性質(zhì)，變形性質(zhì)和耐久性及其影響因素。 熟練掌握普通混凝土的配合比設(shè)計方法。 了解混凝土技術(shù)的新進(jìn)展及其發(fā)展趨勢。 本章的難點是混凝土的耐久性和普通混凝土的配合比設(shè)計。,本章知識點及重點難點,一、混凝土的概念definition,1、廣義定義 由膠凝材料及其他合理組分組成的混合料，經(jīng)一定時間硬化后形成的具有堆聚狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料（簡稱砼）。 2、狹義上 由膠凝材料（有機(jī)、無機(jī)或有機(jī)無機(jī)復(fù)合物）)（cementitious materials、顆粒狀骨料集料（aggregate) ，以及必要時加入的化學(xué)外加劑和礦物摻合料等組分形成的混合物，開始具有可塑性（plasticity),硬化后具有一定的強(qiáng)度（strength)的具有堆聚狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。,水泥混凝土的優(yōu)缺點： 優(yōu)點： 有較高的抗壓強(qiáng)度:有一定的承載能力; 有較好的耐久性:用得越久,強(qiáng)度越高， 可抵抗大多數(shù)環(huán)境破壞作用. 有較好的可塑性: 可以澆筑成任意形狀、不同強(qiáng)度、 不同性能的建筑物; 原材料來源廣泛，價格低廉.,缺點： 抗拉強(qiáng)度低，受拉時容易受溫度變化而開裂 自重大 體積不穩(wěn)定,分類：,按膠結(jié)材料分類：水泥混凝土、瀝青混凝土、聚合物混凝土等 按表觀密度分類：輕混凝土、普通混凝土、重混凝土 按強(qiáng)度分類：低強(qiáng)度混凝土、中強(qiáng)度混凝土、高強(qiáng)度混凝土 按施工工藝分類：泵送混凝土、噴射混凝土、真空脫水混凝土、碾壓混凝土、壓力灌漿混凝土（預(yù)填骨料混凝土）等 按用途分類：防水混凝土、防射線混凝土、耐酸混凝土、裝飾混凝土、耐火混凝土、補償收縮混凝土、水下澆筑混凝土等,1、混凝土的發(fā)展史,波特蘭水泥（Portland cement）發(fā)明前 東歐（B.C.5000y)、古埃及、古希臘的石灰混凝土； 中國（B.C.3000y）低溫煅燒礓石混凝土； 古羅馬（B.C.2000y）石灰和凝灰?guī)r、火山灰混凝土,水泥混凝土概述,1、混凝土的發(fā)展史,Portland cement發(fā)明后（ 1824年英國人發(fā)明）（第一次飛躍） （1）素混凝土 優(yōu)點：價低，制造簡單，造型方便，堅固耐久，維護(hù)費低，耐火耐震。 缺點：抗折強(qiáng)度低，性脆，易裂縫，自重大等。 （2） 鋼筋混凝土（1850年法國人Lambort)(第二次飛躍）： 優(yōu)點：與素混凝土相比，鋼筋混凝土抗彎、抗折強(qiáng)度高，促進(jìn)了混凝土廣泛應(yīng)用于各類工程結(jié)構(gòu)，特別是受彎、受拉構(gòu)件。 缺點：仍克服不了易裂縫問題，抗彎、抗拉強(qiáng)度仍滿足不了某些工程的要求。,水泥混凝土概述,（3）預(yù)應(yīng)力混凝土(第三次飛躍)： 通過張拉鋼筋對混凝土預(yù)先施以壓應(yīng)力，可以提高混凝土構(gòu)件的抗拉、抗彎性能，并克服裂縫。 有先張法和后張法兩種。 （4）自應(yīng)力混凝土（膨脹補償收縮混凝土） 使用膨脹水泥或普通水泥膨脹劑補償收縮并產(chǎn)生一定的自應(yīng)力張拉鋼筋。,1、混凝土的發(fā)展史,水泥混凝土概述,（5）現(xiàn)代混凝土(第四次飛躍) 高強(qiáng)高性能混凝土；輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土； 纖維混凝土； 聚合物混凝土等。 （6）普通水泥混凝土的組成材料： 4組分混凝土； 5組分混凝土； 6組分混凝土。,1、混凝土的發(fā)展史,水泥混凝土概述,2、水泥混凝土今后的發(fā)展方向,高強(qiáng)及超高強(qiáng)混凝土； 輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土； 高性能混凝土（高耐久性混凝土）； 纖維及聚合物混凝土。,水泥混凝土概述,噴射混凝土,噴射混凝土,噴射混凝土,參與第二次澆注的大象42米泵車,4月16日拍攝的三峽工程三期碾壓混凝土圍堰俯瞰圖。,4月16日，葛洲壩集團(tuán)公司職工正在三峽工程三期碾壓混凝土圍堰澆筑最后一方混凝土。,輸水管線,外徑,7.5m,內(nèi)徑,6.6m,混凝土輸水管,美國加州引水渠,挪威的海上石油鉆井平臺,加拿大Montreal體育館,水泥混凝土路面,巴西 Itaipu Dam,混凝土大壩,地 鐵,日本明石海峽大橋,4.1.普通混凝土的組成材料,水泥+水+天然砂+石子+摻和料和外加劑 水泥+水水泥漿（Paste） 水泥漿砂水泥砂漿（Mortar） 水泥砂漿石子混凝土（Concrete) 外加劑Admixture 摻和料,4.1.1.混凝土組成材料的作用 水和水泥成為水泥漿. 在硬化前的混凝土拌和物中,水泥漿在砂,石顆粒之間起潤滑作用, 硬化后,水泥漿成為水泥石,將骨料牢固地膠結(jié)成為整體. 混凝土中的骨料,一般不與水泥漿起化學(xué)反應(yīng),其作用是構(gòu)成混凝土的骨架.,4.1.2 混凝土組成材料的技術(shù)要求,一、水泥的品質(zhì)要求 水泥品種的選擇依據(jù)工程性質(zhì)、工程環(huán)境、施工條件等合理選擇。 水泥標(biāo)號的選擇與配制的混凝土強(qiáng)度等級相適應(yīng)。 當(dāng)混凝土強(qiáng)度： C30：fce=(1.52.0) fcu C30：fce=(0.91.5) fcu,水泥強(qiáng)度等級,若水泥強(qiáng)度等級過低時,為滿足強(qiáng)度要求必然使水泥用量過大,不夠經(jīng)濟(jì); 若水泥強(qiáng)度等級過高時,較少的水泥用量就可以滿足混凝土強(qiáng)度的要求.,但往往不能滿足混凝土拌和物和易性和混凝土耐久性的要求,為保證這些性質(zhì),還必須再增加水泥,因而也不經(jīng)濟(jì).,二、細(xì) 骨 料（Fine Aggregate）,定義：粒徑在150m4.75mm之間的巖石顆粒稱為細(xì)骨料。（GB/T 14684-2001） 分類： 天然砂天然砂是由天然巖石經(jīng)長期風(fēng)化等自然條件作用而形成的。 人工砂人工砂可分為機(jī)制砂和混合砂。機(jī)制砂是將天然巖石軋碎而成，其顆粒棱角多，較潔凈，但片狀顆粒及細(xì)粉含量較多，且成本較高，一般只在當(dāng)?shù)厝狈μ烊簧霸磿r才采用人工砂。,混凝土用砂的質(zhì)量要求,（1）含泥量：泥塊含量、石粉含量,類：各種混凝土，包括C60以上高強(qiáng)度混凝土 類： 60MPa以下混凝土及有抗凍抗?jié)B或其他耐久性要求的混凝土 類：強(qiáng)度低于30MPa以下的混凝土,（2）有害物質(zhì)含量 各種可能降低混凝土性能與質(zhì)量的物質(zhì)。 應(yīng)限制云母、輕物質(zhì)、硫化物與硫酸鹽、氯鹽和有機(jī)物等有害物質(zhì)的含量。且砂中不得含有草根、樹葉、塑料、煤塊、煤渣等雜物。,（3）堿集料反應(yīng)（AAR，alkali-aggregate reaction ） 堿骨料反應(yīng)是混凝土原材料中的水泥、外加劑、混合材和水中的堿(Na2O或K2O)與骨料中的活性成分反應(yīng)，在混凝土澆筑成型后若干年(數(shù)年至二、三十年)逐漸反應(yīng)，反應(yīng)生成物吸水膨脹,使混凝土產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，膨脹開裂、導(dǎo)致混凝土失去設(shè)計性能。 由于活性骨料經(jīng)攪拌后大體上呈均勻分布。所以一旦發(fā)生堿骨料反應(yīng)、混凝土內(nèi)各部分均產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，將混凝土自身脹裂、發(fā)展嚴(yán)重的只能拆除，無法補救，因而被稱為混凝土的癌癥。,1940年美國加利尼亞州公路局的斯坦敦， 首先發(fā)現(xiàn)堿骨料 反應(yīng)問題，引起全世界混凝土 工程界的重視，這種反應(yīng)就是堿硅 酸反應(yīng)。堿硅酸反應(yīng)是水泥中的堿與骨料中的活性氧化硅成分反應(yīng) 產(chǎn)生 堿硅酸鹽凝膠或稱堿硅凝膠，堿硅凝膠固體體積大于 反應(yīng)前的體積，而且有強(qiáng)烈的吸水性，吸水后膨脹引 起混凝土內(nèi)部膨脹 應(yīng)力，而且堿硅凝膠吸水后進(jìn)一步 促進(jìn)堿骨料反應(yīng)的發(fā)展、使 混凝土內(nèi)部膨脹應(yīng)力增大， 導(dǎo)致混凝土開裂發(fā)展嚴(yán)重的會使混凝土結(jié)構(gòu)崩潰。,能與堿發(fā)生反應(yīng)的活性氧化硅礦物有蛋白石、玉 髓、鱗石英、方英石、火山玻璃及結(jié)晶有缺欠的石英 以及微晶、 隱晶石英等，而這些活性礦物廣泛存在于 多種巖石中因而迄今 為止世界各國發(fā)生的堿料反應(yīng)絕大多數(shù)為堿硅酸反應(yīng)。,(4)、砂的粗細(xì)程度和顆粒級配,砂的粗細(xì)程度是指不同粒徑的砂粒，混合在一起后的總體的粗細(xì)程度。 砂子通常分為粗砂、中砂、細(xì)砂和特細(xì)砂等幾種。 在相同用砂量條件下，細(xì)砂的總表面積較大，粗砂的總表面積較小。在混凝土中砂子表面需用水泥漿包裹，賦予流動性和粘結(jié)強(qiáng)度，砂子的總表面積愈大，則需要包裹砂粒表面的水泥漿就愈多。一般用粗砂配制混凝土比用細(xì)砂所用水泥為省。,砂的顆粒級配,定義：是指不同大小顆粒和數(shù)量比例的砂子的組合或搭配情況。 在混凝土中 砂粒之間的空隙是由水泥槳所填充，為達(dá)到節(jié)約水泥和提高強(qiáng)度的目的，就應(yīng)盡量減小砂粒之間的空隙。,顆粒級配和粗細(xì)程度的定量表示,砂的顆粒級配和粗細(xì)程度，常用篩分析的方法進(jìn)行測定。用級配區(qū)表示砂的級配，用細(xì)度模數(shù)（fineness module）表示砂的粗細(xì)。,篩分析的方法(GB/T14684-2001),是用一套孔徑（凈尺寸）為4.75 mm、2.36 mm、1.18mm、600 m、300 m、150 m 的6個標(biāo)準(zhǔn)篩，將500g干砂試樣由粗到細(xì)依次過篩，然后稱量余留在各篩上的砂重，并計算出個篩上的分計篩余百分率a1、a2、 a3 、a4、 a5、 a6、（各篩上的篩余量占砂樣總重的百分率）及累計篩余百分率A1、A2、A3、 A4 、A5、 A6 （各篩和比該篩粗的所有分計篩余百分率之和）。累計篩余百分率與分計篩余百分率的關(guān)系見下表。,分計篩余百分率ai ：某號篩上的篩余量占試樣總質(zhì)量的百分率 累計篩余百分率Ai ：某號篩的分計篩余百分率和大于某號篩的各篩的分計篩余百分率之總和。,砂總量500g,篩底（0.075mm ),砂的粗細(xì)細(xì)度模數(shù)（ Mx ）,砂的粗細(xì)程度用表示細(xì)度模數(shù)（ Mx），其計算公式為 細(xì)度模數(shù)（ Mx ）愈大，表示砂愈粗，普通混凝土用砂的細(xì)度模數(shù)范圍一般為3.70.7，其中 Mx在3.73.1為粗砂， Mx在3.02.3為中砂， Mx在2.21.6為細(xì)砂， Mx在1.50.7為特細(xì)砂,“”不帶入計算,（5） 砂的堅固性,定義：是指砂在氣候、環(huán)境或其它物理因素作用下抵抗破裂的能力。 按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，用硫酸鈉溶液檢驗，砂樣經(jīng)5次循環(huán)后其質(zhì)量損失應(yīng)符合書中表4-3的規(guī)定.,三、粗 骨 料,定義：粒徑4.75mm的巖石顆粒 分類：卵石（礫石） 碎石 卵石是由天然巖石經(jīng)自然條件長期作用而形成的粒徑大于4.75mm的顆粒，按其產(chǎn)源可分為河卵石、海卵石、山卵石等幾種，其中河卵石應(yīng)用較多。 碎石由天然巖石經(jīng)破碎、篩分而成，也可將大卵石軋碎、篩分而得。 標(biāo)準(zhǔn)：建筑用碎石、卵石（GB/T146852001）,骨料最大粒徑(Dmax),1.定義: 粗骨料公稱粒級的上限稱為該粒級的最大粒徑. 2.最大粒級徑的大小表示骨料的粗細(xì)程度,粗骨料粒徑增大時,骨料的總表面積減小,因而可使水泥漿用量減小,這不僅能節(jié)約水泥,而且有助于提高混凝土的密實度,減少發(fā)熱量及混凝土的收縮,因此在條件允許的情況下,當(dāng)配置中等強(qiáng)度等級以下的混凝土?xí)r,應(yīng)盡量采用最大粒徑大粗骨料.,最大粒徑限值,混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范規(guī)定: 混凝土用粗骨料的最大粒徑不得大于結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的1/4，同時不得大于鋼筋最小凈距的3/4； 對于混凝土實心板，可允許采用最大粒徑達(dá)1/2板厚的骨料，但最大粒徑不得超過50mm；,連續(xù)級配和間斷級配,連續(xù)級配是按顆粒尺寸大小由小到大連續(xù)分級（4.75mmDmax）,每一級骨料都占有一定比例。連續(xù)級配顆粒級差?。―/d2）,配制的混凝土拌和物和易性好，不易發(fā)生離析； 間斷級配是人為剔除某些中間粒級顆粒，大顆粒的空隙直接由比它小得多的顆粒去填充，顆粒級差大（D/d6）,空隙率的降低比連續(xù)級配快得多，可最大限度地發(fā)揮骨料的骨架，減小水泥用量。但混凝土拌和物易產(chǎn)生離析現(xiàn)象.,骨料強(qiáng)度,巖石立方體強(qiáng)度 巖石立方體抗壓強(qiáng)度檢驗，是將碎石的母巖制成直徑余高均為50mm的圓柱體或邊長為50mm的立方體，在水飽和狀態(tài)下，測定其極限抗壓強(qiáng)度值。一般要求碎石母巖巖石的抗壓強(qiáng)度不小于混凝土抗壓強(qiáng)度的1.5倍，還要考慮母巖的風(fēng)化程度。,壓碎指標(biāo) 壓碎指標(biāo)(Aggregate crusing value)是指將一定質(zhì)量氣干狀態(tài)的9.09.5mm的石子，按一定的方法裝入壓碎指標(biāo)值測定儀，上面加壓頭后放在試驗機(jī)上，在35min內(nèi)均勻加荷到200KN，卸荷后稱取試樣質(zhì)量（m0 ),再用孔徑為2.36mm的篩進(jìn)行篩分，稱取試樣的篩余量（m1 ）,壓碎指標(biāo) 如下計算：,四 骨料的含水狀態(tài)和飽和面干吸水率,干燥：含水率接近零 飽和面干：表面干燥內(nèi)部含水飽和 飽和面干時的含水率為飽和面干吸水率 氣干：含水率和大氣濕度相平衡 濕潤：內(nèi)部充滿水，外部附有表面水,五 混凝土拌合及養(yǎng)護(hù)用水,1.宜采用水：飲用水 2.不宜采用水：海水、生活污水 3.需檢驗方可使用水：地表水和地下水,須按有關(guān)規(guī)范檢驗合格后才能使用。,六 混凝土外加劑,定義：混凝土外加劑是在混凝土生產(chǎn)或施工過程中，摻入不超過水泥質(zhì)量5，并能明顯改善混凝土性質(zhì)的物質(zhì)。 品種： 14大類數(shù)百個品種，其產(chǎn)量也日益增加已經(jīng)成為現(xiàn)代水泥混凝土技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)志之一。成為現(xiàn)代混凝土中不可缺少的組分.,1.混凝土外加劑的分類,(1).按外加劑主要功能劃分。按照1980年9月國際標(biāo)準(zhǔn)化組織技術(shù)委員會在挪威舉行的國際會議（ISOTC71SC3）上，24個國家共同擬定的國際標(biāo)準(zhǔn)，混凝土外加劑按主要功能大致分為以下五類：,改變新拌混凝土、砂漿或凈漿流動性能的外加劑，如塑化劑、超塑化劑，統(tǒng)稱減水劑； 改變砂漿、混凝土氣體含量的外加劑，如引氣劑、消泡劑、發(fā)泡劑等； 調(diào)節(jié)混凝土、砂漿或凈漿凝結(jié)硬化速度的外加劑，如緩凝劑、調(diào)凝劑等； 改善混凝土或砂漿耐久性的外加劑； 為混凝土提供特殊性能的外加劑，如著色劑、膨脹劑、防凍劑、阻銹劑等。,(2).按外加劑化學(xué)成分劃分,a）無機(jī)物類 。有些電解質(zhì)鹽類可在混凝土中與水泥產(chǎn)生某些化學(xué)或物理反應(yīng)，并改善混凝土的某些性能。常用的無機(jī)類外加劑有某些鈉鹽、鉀鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氯鹽、鋁酸鹽以及某些金屬單質(zhì)（如常用加氣劑鋁粉）等。 b）有機(jī)物類。作為混凝土外加劑的有機(jī)物質(zhì)以表面活性劑居多，如常用的減水劑、引氣劑等。 c）復(fù)合型類。將兩種或多種外加劑復(fù)合使用，使其具有多種功能，從而可獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，這類外加劑稱為復(fù)合類外加劑。,(2) 常用混凝土外加劑,1).減水劑 在新拌混凝土坍落度基本相同的條件下，能顯著減少其用水量的外加劑，稱為減水劑。 減水劑一般多為表面活性劑，按其減水效果可分為普通減水劑和高效減水劑兩類。 有些減水劑往往還具其他功能，根據(jù)這些功能的不同，減水劑又可分為早強(qiáng)型、緩凝型和引氣型等。,A 減水劑的作用機(jī)理,減水劑的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果,提高混凝土流動性 。在混凝土原配比保持不變的情況下，摻加減水劑后可改變其新拌混凝土的稠度（增大坍落度或減小維勃稠度），從而提高其流動性，且不影響混凝土的強(qiáng)度。 提高混凝土強(qiáng)度 。在保持新拌混凝土流動性和水泥用量不變的條件下，摻加減水劑后可減少部分拌合用水量，降低混凝土的實際水灰比，從而提高其強(qiáng)度和耐久性。,節(jié)約水泥 。在保持新拌混凝土流動性及硬化混凝土強(qiáng)度不變的條件下，可以在減少拌合用水量的同時，相應(yīng)減少水泥用量（維持水灰比不變），從而節(jié)省水泥并改善某些性能。 改善硬化混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)，增大密實度，從而提高其耐久性；有些減水劑還可以延緩新拌混凝土的凝結(jié)時間，降低其水化放熱速度，滿足大體積混凝土的要求。,B 減水劑的摻入方法,先摻法。將減水劑與水泥先混合后再與集料和水一起攪拌。其優(yōu)點是使用較為方便，缺點是當(dāng)減水劑中有較粗顆粒時，難以與水泥相互分散均勻而影響其使用效果。不常用。 同摻法。先將減水劑溶解于水溶液中，再以此溶液拌制混凝土。該方法的優(yōu)點是計量準(zhǔn)確且易攪拌均勻，使用方便.常用。,后摻法。混凝土初次拌和時不摻加減水劑，待其運至澆筑現(xiàn)場后，再加入減水劑并進(jìn)行二次攪拌以使其均勻分散于新拌混凝土中。該方法的優(yōu)點是可避免混凝土在運輸過程中的分層、離析及坍落度損失，充分發(fā)揮減水劑的使用效果；但其二次攪拌增加了施工操作上的麻煩，該方法比較適合于遠(yuǎn)距離運輸?shù)纳唐坊炷林袘?yīng)用。,滯水法。在混凝土已經(jīng)攪拌一段時間(13min)后再摻加減水劑。其優(yōu)點是可更充分發(fā)揮減水劑的作用效果；但該方法需要延長攪拌時間，影響生產(chǎn)效率。,C 常用減水劑,1）普通減水劑 木質(zhì)素磺酸鹽類減水劑是利用生產(chǎn)化學(xué)纖維漿的下腳料，提取酒精后的廢液，經(jīng)噴霧干燥而成。主要品種有M型、CH等。尤以M型應(yīng)用最廣。 M型減水劑，簡稱M劑。其主要成分為木質(zhì)素磺酸鈣，含量60。 M劑適宜摻量為0.20.3。減水率10左右。混凝土28d強(qiáng)度提高1020，若保持強(qiáng)度不變，則可節(jié)約水泥10。 M劑對混凝土有緩凝作用，一般緩凝13h。 M劑為引氣型減水型，它使混凝土的含氣量由不摻時的2增為3.6。,糖蜜系減水劑是以制糖廠生產(chǎn)過程中提煉食糖后剩下的廢液（糖渣、廢蜜）為原料，用石灰中和成鹽的物質(zhì)，為棕褐色粉狀固體或糊狀液體，其中含還原糖和轉(zhuǎn)化糖糖蜜系減水劑較多。 適宜摻量為0.20.3，減水率610，混凝土28d強(qiáng)度增強(qiáng)1520，若保持原強(qiáng)度不變，可節(jié)約水泥10左右。摻糖蜜減水劑的混凝土，初、終凝時間均要延長，一般延緩3 h以上。同時，水化熱顯著降低，對混凝土彈性模量、抗?jié)B、抗凍等耐久性也均有提高，對鋼筋無銹蝕作用。,2）.高效減水劑,主要有萘系和樹脂系兩大系列。 萘系減水劑是由煤焦油中分餾出的萘及萘的同系物為原料，經(jīng)磺化、縮合而成。其主要成分為萘磺酸鹽甲醛縮合物。 這類減水劑原料大都使用工業(yè)下腳料，生產(chǎn)工藝多樣，故品種較多。目前國內(nèi)已有20多個品種，主要有NF、NNO、FDN、UNF、MF、建1、JN、HN等。這些減水劑性能略有差異。 萘系減水劑一般減水率在15以上，早強(qiáng)顯著，混凝土28d增強(qiáng)20以上。,樹脂系減水劑我國產(chǎn)品主要有SM。主要成分為三聚氰胺甲醛縮合物，簡稱密胺樹脂，屬陰離子表面活性劑。 SM摻量為0.52時，可減水2027，最高可達(dá)30。各齡期強(qiáng)度均有顯著提高，1d強(qiáng)度提高1倍以上，7d即可達(dá)基準(zhǔn)混凝土28d的強(qiáng)度，28d則增強(qiáng)3060。若保持要求強(qiáng)度不變，則可節(jié)約水泥25左右。另外，混凝土的彈性模量、抗?jié)B、抗凍等性能以及與鋼筋的粘力等，也均有改善和提高。,2).早強(qiáng)劑,早強(qiáng)劑是能顯著加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展且對后期強(qiáng)度無顯著影響的外加劑。,常用品種早強(qiáng)劑的作用機(jī)理,（1）氯化鈣。CaCl2與水泥漿中的水化C3A反應(yīng)，生成幾乎不溶于水的水化氯鋁酸鈣(3Ca0Al2033CaC1232H20)，并與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2反應(yīng)，生成溶解度極小的氧氯化鈣(CaCl23Ca(OH)212H2O)。Ca(OH)2濃度的降低，又促進(jìn)了C3S的進(jìn)一步水化。由于這些反應(yīng)的綜合作用，使混凝土硬化加快，早期強(qiáng)度顯著提高。,（2）硫酸鈉。它可迅速與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2反應(yīng)，生成呈高度分散狀態(tài)的CaS042H20,它又很快與C3A的水化物反應(yīng)迅速生成難溶于水的水化硫鋁酸鈣（鈣礬石）。加快C3S的反應(yīng)。 （3）三乙醇胺。三乙醇胺是一種絡(luò)合劑。 形成絡(luò)離子，促進(jìn)早期骨架形成。,3）.引氣劑,引氣劑是在混凝土攪拌過程中能引入大量均勻分布且穩(wěn)定而封閉小氣泡的外加劑。 摻入引氣劑后，混凝土中產(chǎn)生的氣泡大小均勻，直徑在201000m之間，大多在200m以下.,引氣劑對混凝土性能的影響,（1）有效改善新拌混凝土的和易性。提高了新拌混凝土的流動性。使新拌混凝土的泌水率顯著降低，粘聚性和保水性明顯改善。 （2）顯著提高混凝土的抗?jié)B性和抗凍性。 （3）變形能力增大，但強(qiáng)度及耐磨性有所降低。摻入引氣劑后，混凝土中大量氣泡的存在，可使其彈性模量略有降低，彈性變形能力有所增大。 通常，混凝土中含氣量每增加1，其抗壓強(qiáng)度可降低46，抗折強(qiáng)度可降低23。為防止混凝土強(qiáng)度的顯著下降，應(yīng)嚴(yán)格控制引氣劑的摻量，以保證混凝土的含氣量不致過大。,可通過復(fù)合以減水劑等增強(qiáng)性外加劑（引氣減水劑）來彌補或提高其強(qiáng)度。 抗凍融性要求高的混凝土，必須摻用引氣劑或引氣減水劑，其摻量應(yīng)根據(jù)混凝土的含氣量要求，通過試驗確定。,4）.緩凝劑,加入混凝土中后能延長其凝結(jié)時間而不顯著降低其后期強(qiáng)度的外加劑稱為緩凝劑。目前土木工程中較常用的緩凝劑主要有糖類、無機(jī)鹽類、羥基羧酸及其鹽類和木質(zhì)素磺酸鹽類等，主要品種有糖蜜、木質(zhì)素磺酸鹽及檸檬酸等。,有機(jī)類緩凝劑多為表面活性劑，摻入混凝土中，能吸附在水泥顆粒表面，并使其表面的親水膜帶有同性電荷，從而使水泥顆粒相互排斥，阻礙了水泥水化產(chǎn)物的凝聚。 無機(jī)類緩凝劑往往是在水泥顆粒表面形成一層難溶的薄膜，對水泥顆粒的正常水化起阻礙作用，從而導(dǎo)致緩凝。,5）.速凝劑,摻入混凝土中后能促使混凝土迅速凝結(jié)硬化的外加劑稱為速凝劑。 速凝劑的主要成分為鋁酸鈉或碳酸鈉等鹽類。當(dāng)混凝土中加入速凝劑后，其中的鋁酸鈉、碳酸鈉等鹽類在堿性溶液中迅速與水泥中的石膏反應(yīng)生成硫酸鈉，并使石膏喪失原有的緩凝作用。,6）.防凍劑,防凍劑是摻入混凝土后，能使其在負(fù)溫下正常水化硬化，并在規(guī)定時間內(nèi)硬化到一定程度，且不會產(chǎn)生凍害的外加劑。,防凍劑的作用： 防凍劑中的防凍組分具有降低冰點的作用。 防凍劑中的減水組分可減小混凝土的水灰比或拌合用水量。 防凍劑中的某些成分可使低溫下孔隙水結(jié)冰時形成的冰晶粒度變得細(xì)小且分散均勻。 防凍劑中的早強(qiáng)組分具有促進(jìn)水泥在較低溫度下水化速度的作用。 防凍劑中的引氣組分通過引入大量均勻分布的微小封閉氣泡，可以緩解充水孔隙的局部凍脹，降低其凍脹應(yīng)力。,7）.膨脹劑,摻入混凝土中后能使其產(chǎn)生補償收縮或微膨脹的外加劑稱為膨脹劑。 混凝土工程中，可采用下列膨脹劑：硫鋁酸鈣類，如明礬石膨脹劑、CSA膨脹劑等；氧化鈣類，如石灰膨脹劑；氧化鈣-硫鋁酸鈣類，如復(fù)合膨脹劑；氧化鎂類，如氧化鎂膨脹劑；金屬類，如鐵屑膨脹劑。,硫鋁酸鈣類膨脹劑中的無水硫鋁酸鈣可產(chǎn)生水化并能與水泥水化產(chǎn)物反應(yīng)，生成三硫型水化硫鋁酸鈣（鈣礬石），使水泥石結(jié)構(gòu)固相體積明顯增加而導(dǎo)致宏觀體積膨脹。 氧化鈣類膨脹劑的膨脹作用是利用CaO水化生成Ca(OH)2晶體過程中體積增大的效果，而使混凝土產(chǎn)生結(jié)構(gòu)密實或宏觀體積膨脹。,8）.泵送劑,泵送劑是指在新拌混凝土泵送過程中能顯著改善其泵送性能的外加劑。 泵送劑所改進(jìn)的主要是新拌混凝土在輸送過程中的均勻穩(wěn)定性和流動性。,泵送劑可分為引氣型（主要組分為高效減水劑、引氣劑，或引氣型減水劑等）和非引氣型（主要組分為高效減水劑、緩凝型減水劑、保塑劑等）兩類。常用的泵送劑多為引氣型，而且夏季時多采用具有緩凝作用的泵送劑。 對于遠(yuǎn)距離輸送的泵送混凝土，必須摻加抑制流動性損失的保塑劑（也稱為坍落度損失抑制劑）。,4.5.3混凝土外加劑的選擇與應(yīng)用,1.外加劑的品種選擇。外加劑種類繁多，性能各異，品種的選擇應(yīng)根據(jù)工程特點及混凝土施工工藝，依據(jù)其使用目的、要求的技術(shù)性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果來確定。 常用混凝土外加劑的適用范圍見表。,7.混凝土摻合料,粉煤灰：等量、超量、外摻 （雙摻） 硅粉：改善粘聚性、保水性；提高強(qiáng)度； 改善孔結(jié)構(gòu) 沸石粉：改善和易性；提高強(qiáng)度 其它摻合料： 粒化高爐礦渣 磨細(xì)自燃煤矸石粉 超細(xì)?；V物質(zhì)摻合料：表面能高；微觀填充作用；化學(xué)活性高,4.2 混凝土拌合物的主要技術(shù)性質(zhì),4.2.1 混凝土拌合物的和易性 1 和易性的概念 和易性混凝土拌合物的和易性又稱工作性，它是一項綜合的技術(shù)性質(zhì)，包括流動性、粘聚性和保水性等三方面的含義。 流動性指混凝土拌合物在自重力或機(jī)械振動力作用下易于產(chǎn)生流動、易于輸送和易于充滿混凝土模板地性質(zhì)。,粘聚性混凝土拌合物在施工過程中保持整體均勻一致的能力。粘聚性好可保證混凝土拌合物在輸送、澆灌、成型等過程中，不發(fā)生分層、離析，即保證硬化后混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻。 保水性混凝土拌合物在施工過程中保持水分的能力。保水性好可保證混凝土拌合物在輸送、成型及凝結(jié)過程中，不發(fā)生大的或嚴(yán)重的泌水，既可避免由于泌水產(chǎn)生的大量的連通毛細(xì)孔隙，又可避免由于泌水，使水在粗骨料和鋼筋下部聚積所造成的界面粘結(jié)缺陷。保水性對混凝土的強(qiáng)度和耐久性有較大的影響。,2.和易性測定方法及指標(biāo) 目前，尚沒有能夠全面反映混凝土拌合物和易性的測定方法。在工地和試驗室，通常是做坍落度試驗測定拌合物的流動性，并輔以直觀經(jīng)驗評定粘聚性和保水性。 測定流動性的方法是：將混凝土拌合物按規(guī)定方法裝入標(biāo)準(zhǔn)圓錐坍落度筒(無底)內(nèi)，裝滿刮平后，垂直向上將筒提起，移到一旁，混凝土拌合物由于自重將會產(chǎn)生坍落現(xiàn)象。然后量出向下坍落的尺寸(mm)就叫做坍落度，作為流動性指標(biāo)。坍落度愈大表示流動性愈大。 點擊圖標(biāo)觀看坍落度試驗視頻播放,當(dāng)混凝土拌和物的坍落度大于220mm時，用鋼尺測量混凝土擴(kuò)展后最終的最大直徑和最小直徑，在這兩個直徑之差小于50mm的條件下，用其算術(shù)平均值作為坍落擴(kuò)展度值；否則，此次試驗無效。,水泥混凝土坍落度試驗,試驗結(jié)果: 混凝土拌和物坍落度和坍落擴(kuò)展度值以mm為單位，測量精確至1mm，結(jié)果表達(dá)修約至5mm。,VBR-1型維勃稠度儀: 用于集料粒徑不大于40mm,維勃稠度值在530s間的干硬性混凝土的測定。,3.流動性（坍落度）的選擇 選擇混凝土拌合物的坍落度，要根據(jù)構(gòu)件截面大小、鋼筋疏密和搗實方法來確定。當(dāng)構(gòu)件截面尺寸較小或鋼筋較密，或采用人工插搗時，坍落度可選擇大些。反之，如構(gòu)件截面尺寸較大，或鋼筋較疏，或采用振動器振搗時，坍落度可選擇小些。,和易性的影響因素有：水泥漿量、水泥漿的稠度、水灰比、砂率、骨料的品種、規(guī)格和質(zhì)量、外加劑、溫度和時間及其他影響因素。 （1）水泥漿量水泥漿量是指混凝土中水泥及水的總量?；炷涟韬衔镏械乃酀{，賦予混凝土拌合物以一定的流動性。在水灰比不變的情況下，如果水泥漿越多，則拌合物的流動性越大。但若水泥漿過多，使拌合物的粘聚性變差。,4. 影響和易性的主要因素,(2)水泥漿的稠度 水泥漿的稠度是由水灰比所決定的。 在水泥用量不變的情況下，水灰比愈小水泥漿就愈稠，混凝土拌合物的流動性便愈小。 當(dāng)水灰比過小時，水泥漿干稠，混凝土拌合物的流動性過低，會使施工困難，不能保證混凝土的密實性。增加水灰比會使流動性加大。 如果水灰比過大，又會造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良，而產(chǎn)生流漿、離析現(xiàn)象，并嚴(yán)重影響混凝土的強(qiáng)度。所以水灰比不能過大或過小。一般應(yīng)根據(jù)混凝土強(qiáng)度和耐久性要求合理地選用。,但應(yīng)指出，在試拌混凝土?xí)r，卻不能用單純改變用水量的辦法來調(diào)整混凝土拌合物的流動性。因單純加大用水量會降低混凝土的強(qiáng)度和耐久性。因此，應(yīng)該在保持水灰比不變的條件下用調(diào)整水泥漿量的辦法來調(diào)整混凝土拌合物的流動性。,膠凝材料漿量與混凝土和易性,以下是混凝土膠凝材料漿量與和易性關(guān)系的試驗錄像。請討論是否水泥漿量增加，混凝土拌和物的和易性越好。 點擊圖標(biāo)觀看水泥漿量多時視頻演示 點擊圖標(biāo)觀看水泥漿量少時視頻演示,（3）砂率砂率是指砂用量與砂、石總用量的質(zhì)量百分比，它表示混凝土中砂、石的組合或配合程度。砂影響混凝土拌合物流動性有兩個方面： 1.是砂形成的砂漿可減少粗骨料之間的摩擦力，在拌合物中起潤滑作用，所以在一定的砂率范圍內(nèi)隨砂率增大，潤滑作用愈加顯著，流動性可以提高；,2.在砂率增大的同時，骨料的總表面積隨之增大，包裹集料的水泥漿層變薄，拌合物流動性降低。另外，砂率不宜過小，否則還會使拌合物粘聚性和保水性變差，產(chǎn)生離析、流漿等現(xiàn)象。砂率對混凝土拌合物的和易性有重要影響。,（4）水泥品種和骨料的性質(zhì) 用礦渣水泥和某些火山灰水泥時，拌合物的坍落度一般較用普通水泥時為小，而且礦渣水泥將使拌合物的泌水性顯著增加。 從前面對骨料的分析可知，一般卵石拌制的混凝土拌合物比碎石拌制的流動性好。河砂拌制的混凝土拌合物比山砂拌制的流動性好。骨料級配好的混凝土拌合物的流動性也好。,(5)外加劑 在拌制混凝土?xí)r，加入很少量的減水劑能使混凝土拌合物在不增加水泥用量的條件下，獲得很好的和易性，增大流動性和改善粘聚性、降低泌水性。并且由于改變了混凝土結(jié)構(gòu)，尚能提高混凝土的耐久性。因此這種方法也是常用的。通常配制坍落度很大的流態(tài)混凝土，是依靠摻入流化劑（高效減水劑），這樣單位用水量較少，可保證混凝土硬化后具有良好的性能。,（6）時間和溫度 拌合物拌制后，隨時間的延長而逐漸變得干稠，流動性減小，原因是有一部分水供水泥水化，一部分水被骨料吸收，一部分水蒸發(fā)以及凝聚結(jié)構(gòu)的逐漸形成，致使混凝土拌合物的流動性變差。 拌合物的和易性也受溫度的影響，因為環(huán)境溫度的升高，水分蒸發(fā)及水泥水化反應(yīng)加快，拌合物它的流動性變差，而且坍落度損失也變快。,坍落度損失： 新拌會隨著存放存放時間的延長而逐漸變得干稠，坍落度將逐漸減小，這種現(xiàn)象稱為坍落度損失。 原因： 水泥水化 集料吸收 蒸發(fā),5.改善和易性的措施 (1)盡可能降低砂率，通過試驗，采用合理砂率。有利于提高混凝土的質(zhì)量和節(jié)約水泥。 (2)改善砂、石(特別是石子)的級配，好處同上，但要增加備料工作。 (3)盡量采用較粗的砂、石。 (4)當(dāng)混凝土拌合物坍落度太小時，維持水灰比不變，適當(dāng)增加水泥和水的用量，或者加入外加劑等，當(dāng)拌合物坍落度太大，但粘結(jié)性良好時，可保持砂率不變，適當(dāng)增加砂、石。,6. 新拌混凝土的凝結(jié)時間 水泥的水化是混凝土產(chǎn)生凝結(jié)的主要原因，但是，混凝土的凝結(jié)時間與所用水泥的凝結(jié)時間并不一致。因為水灰比的大小會明顯影響水泥的凝結(jié)時間，水灰比越大，凝結(jié)時間越長，一般混凝土的水灰比與測定水泥凝結(jié)時間的水灰比是不同的，凝結(jié)時間便有所不同。而且混凝土的凝結(jié)時間還受溫度、外加劑等其他各種因素的影響。,從混凝土拌合物中篩出砂漿用貫入阻力法來測定坍落度值不為零的混凝土拌合物凝結(jié)時間。貫入阻力達(dá)到3.5 MPa和28.0 MPa的時間分別為混凝土拌合物的初凝和終凝時間。,HG-80 混凝土貫入阻力儀,4.2.2 混凝土的強(qiáng)度,1. 混凝土受力裂縫擴(kuò)展過程 混凝土的強(qiáng)度是指混凝土試件達(dá)到破壞極限的應(yīng)力最大值?；炷了軕?yīng)力超過其強(qiáng)度時，混凝土將產(chǎn)生裂縫而破壞?；炷恋钠茐倪^程可分為四個階段。 1）當(dāng)荷載到達(dá)“比例極限”(約為極限荷裁的30)以前，界面裂縫無明顯變化此時，荷載與變形比較接近直線關(guān)系。,2）荷載超過“比例極限”以后，界面裂縫的數(shù)量、長度和寬度都不斷增大，界面借摩阻力繼續(xù)承擔(dān)荷載，但尚無明顯的砂漿裂縫，此時，變形增大的速度超過荷載增大的速度，荷載與變形之間不再接近直線關(guān)系。,3） 荷載超過“臨界荷載”(約為極限荷載的70一90)以后，在界面裂縫繼續(xù)發(fā)展的同時，開始出現(xiàn)砂漿裂縫，并將鄰近的界面裂縫連接起來成為連續(xù)裂縫。此時，變形增大的速度進(jìn)一步加快，荷載變形曲線明顯地彎向變形軸方向。,4）超過極限荷載以后，連續(xù)裂縫急速地擴(kuò)展。此時，混凝土的承載能力下降，荷載減小而變形迅速增大，以至完全破壞，荷載變形曲線逐漸下降而最后結(jié)束。,2.混凝土立方體抗壓強(qiáng)度 國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 500812002普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，將混凝土拌合物制作邊長為150mm的立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件（溫度202，相對濕度95以上）下，養(yǎng)護(hù)到28d齡期，測得的抗壓強(qiáng)度值為混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度（簡稱立方體抗壓強(qiáng)度），以fcu表示。 點擊小圖播放抗壓強(qiáng)度測試視頻 點擊小圖播放混凝土強(qiáng)度無損檢測視頻,混凝土試件受壓破壞后形狀分析,下圖是混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件抗壓強(qiáng)度試驗破壞前后的形狀，請分析試件破壞后所得形狀的原因。 圖4-18 混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件抗壓強(qiáng)度試驗破壞前后的形狀 ,破壞后試件的形狀是環(huán)箍效應(yīng)所致。 點擊圖標(biāo)觀看環(huán)箍效應(yīng)機(jī)理動畫演示 試件尺寸換算系數(shù)討論 混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件為邊長150 mm的立方體，以相同的混凝土制得邊長分別為200 mm和100 mm的兩種非標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊，非標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊的抗壓強(qiáng)度為讀數(shù)值乘以尺寸換算系數(shù)。 點擊圖標(biāo)觀看試件尺寸換算系數(shù)動畫演示,3.混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與強(qiáng)度等級,按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 500102002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定。 立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值系指按標(biāo)準(zhǔn)方法制作和養(yǎng)護(hù)的邊長為150mm的立方體試件，在28d齡期用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的具有95保證率的抗壓強(qiáng)度，以fcu,k表示。 普通混凝土劃分為十四個強(qiáng)度等級：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80。,4. 混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度,混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度的測定采用150mm150mm300mm棱柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試件。軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值以fc表示，軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值以fck表示。 關(guān)于軸心抗壓強(qiáng)度fc與立方抗壓強(qiáng)度fcu之間的關(guān)系，通過許多組棱柱體和立方體試件的強(qiáng)度試驗表明：在立方抗壓強(qiáng)度1055MPa的范圍內(nèi)，軸心抗壓強(qiáng)度fc 與fcu之比約為0.700.80。,5混凝土的抗拉強(qiáng)度 混凝土在直接受拉時，很小的變形就要開裂，它在斷裂前沒有殘余變形，是一種脆性破壞。 混凝土的抗拉強(qiáng)度只有抗壓強(qiáng)度的1/101/20，且隨著混凝土強(qiáng)度等級的提高，比值有所降低，也就是當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級提高時，抗拉強(qiáng)度的增加不及抗壓強(qiáng)度提高得快。,在結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗拉強(qiáng)度是確定混凝土抗裂度的重要指標(biāo)。有時也用它來間接衡量混凝土與鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度等。 混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度采用立方體劈裂抗拉試驗來測定，稱為劈裂抗拉強(qiáng)度fts。,6. 混凝土的抗折（彎拉）強(qiáng)度 混凝土的彎曲抗拉強(qiáng)度試驗采用150mm150mm550mm的梁形試件，按三分點加荷方式加載。由于混凝土是一種非線性材料，因此，混凝土的彎曲抗拉強(qiáng)度大于軸心抗拉強(qiáng)度。,7. 影響混凝土強(qiáng)度的因素 (1)水灰比和水泥強(qiáng)度等級決定混凝土強(qiáng)度的主要因素 水泥是混凝土中的活性組分，其強(qiáng)度的大小直接影響著混凝土強(qiáng)度的高低。在配合比相同的條件下，所用的水泥強(qiáng)度等級越高，制成的混凝土強(qiáng)度也越高。當(dāng)用同一種水泥(品種及強(qiáng)度等級相同)時，混凝土的強(qiáng)度主要決定于水灰比。,水泥水化時所需的結(jié)合水，一般只占水泥質(zhì)量的23左右，但在拌制混凝土拌合物時，為了獲得必要的流動性，常需用較多的水(約占水泥質(zhì)量的40一70)，也即較大的水灰比。 當(dāng)混凝土硬化后，多余的水分就殘留在混凝土中形成水泡或蒸發(fā)后形成氣孔，大大地減少了混凝土抵抗荷載的實際有效斷面，而且可能在孔隙周圍產(chǎn)生應(yīng)力集中。,在水泥強(qiáng)度等級相同的情況下，水灰比愈小，水泥石的強(qiáng)度愈高，與骨料粘結(jié)力也愈大，混凝土的強(qiáng)度就愈高。 但應(yīng)說明：如果加水太少(水灰比太小)，拌合物過于干硬，在一定的搗實成型條件下，無法保證澆注質(zhì)量，混凝土中將出現(xiàn)較多的蜂窩、孔洞，強(qiáng)度也將下降。試驗證明，混凝土強(qiáng)度，隨水灰比的增大而降低，呈曲線關(guān)系，而混凝土強(qiáng)度和灰水比的關(guān)系，則呈直線關(guān)系(圖421)。,水泥石與骨料的粘結(jié)力還與骨料的表面狀況有關(guān)，碎石表面粗糙，粘結(jié)力比較大卵石表面光滑，粘結(jié)力比較小。因而在水泥強(qiáng)度等級和水灰比相同的條件下，碎石混凝土的強(qiáng)度往往高于卵石混凝土的強(qiáng)度。,根據(jù)工程實踐的經(jīng)驗，得出關(guān)于混凝土強(qiáng)度與水灰比、水泥強(qiáng)度等因素之間保持近似恒定的關(guān)系。一般采用下面直線型的經(jīng)驗公式來表示：,（2）養(yǎng)護(hù)的溫度和濕度 養(yǎng)護(hù)溫度較低，早期強(qiáng)度較低；反之，溫度較高，早期強(qiáng)度較高，但對后期強(qiáng)度有不利影響。另外潮濕的環(huán)境有利于水泥水化，有利于強(qiáng)度，故混凝土需潮濕環(huán)境養(yǎng)護(hù)。,養(yǎng)護(hù)條件對混凝土強(qiáng)度的影響,混凝土有四種養(yǎng)護(hù)方式： A.標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)是指將混凝土制品在溫度為202，相當(dāng)濕度大于95的標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行的養(yǎng)護(hù)。評定強(qiáng)度等級時需采用該養(yǎng)護(hù)條件。 B.自然養(yǎng)護(hù)是指對在自然條件（或氣候條件）下的混凝土制品適當(dāng)?shù)牟扇∫欢ǖ谋?、保濕措施，并定時定量向混凝土澆水，保證混凝土材料強(qiáng)度能正常發(fā)展的一種養(yǎng)護(hù)方式。,C.蒸汽養(yǎng)護(hù)是將混凝土材料在小于100的高溫水蒸汽中進(jìn)行的一種養(yǎng)護(hù)。蒸汽養(yǎng)護(hù)可提高混凝土的早期強(qiáng)度，縮短養(yǎng)護(hù)時間。 D.壓蒸養(yǎng)護(hù)是將混凝土材料在816大氣壓下，175203的水蒸汽中進(jìn)行的一種養(yǎng)護(hù)。壓蒸養(yǎng)護(hù)可大大提高混凝土材料的早期強(qiáng)度。但壓蒸、養(yǎng)護(hù)需要的蒸壓釜設(shè)備比較龐大。僅在生產(chǎn)硅酸鹽混凝土制品時應(yīng)用。,齡期是指混凝土在正常養(yǎng)護(hù)條件下所經(jīng)歷的時間。在正常養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土強(qiáng)度將隨著齡期的增長而增長。最初714d內(nèi)，強(qiáng)度增長較快，以后逐漸緩慢。但在有水的情況下，齡期延續(xù)很久其強(qiáng)度仍有所增長。 ,（3）齡期,普通水泥制成的混凝土，在標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護(hù)下，齡期不小于3d的混凝土強(qiáng)度發(fā)展大致與其齡期的對數(shù)成正比關(guān)系。因而在一定條件下養(yǎng)護(hù)的混凝土，可按下式根據(jù)某一齡期的強(qiáng)度推算另一齡期的強(qiáng)度。 式中fn、fa 齡期分別為n天和a天的混凝土抗壓強(qiáng)度， n、a養(yǎng)護(hù)齡期（d）,a3，n3。,(1) 混凝土強(qiáng)度低屋面倒塌 某縣東園鄉(xiāng)美利小學(xué)1988年建磚混結(jié)構(gòu)校舍，11月中旬氣溫已達(dá)零下十幾度，因人工攪拌振蕩，故把混凝土拌得很稀，木模板縫隙又較大，漏漿嚴(yán)重，至12月9日，施工者準(zhǔn)備內(nèi)粉刷，拆去支柱，在屋面上用手推車推卸白灰爐渣以鋪設(shè)保溫層，大梁突然斷裂,屋面塌落，并砸死屋內(nèi)兩名取暖的女小學(xué)生。,由于混凝土水灰比大，混凝土離析嚴(yán)重。從大梁斷裂截面可見，上部只剩下砂和少量水泥，下部全為卵石，且相當(dāng)多水泥漿已流走?，F(xiàn)場用回彈儀檢測，混凝土強(qiáng)度僅達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度等級的一半。這是屋面倒塌的技術(shù)原因。 該工程為私人掛靠施工，包工者從未進(jìn)行過房屋建筑，無施工經(jīng)驗。在冬期施工而無采取任何相應(yīng)的措施，不具備施工員的素質(zhì)，且工程未辦理任何基建手續(xù)。校方負(fù)責(zé)人自認(rèn)甲方代表，不具備現(xiàn)場管理資格，由包工者隨心所欲施工。這是施工與管理方面的原因。,(2) 混凝土質(zhì)量差梁斷倒塌 彭澤縣一住宅一層磚混結(jié)構(gòu)，1989年元月15日澆注，3月7日拆模時突然梁斷倒塌。施工隊隊長介紹，混凝土配合比是根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗配制的，體積比1.5:3.5:6，即重量比1:2.33:4，水灰比為0.68。現(xiàn)場未粉碎混凝土用回彈儀測試，讀數(shù)極低（最高僅13.5 Mpa，最低為0）。請分析混凝土質(zhì)量低劣的原因。,其混凝土質(zhì)量低劣有幾方面的原因： A.所用水泥質(zhì)量差。 B.水灰比較大，即使所使用的325水泥能保證按此水灰比配制的混凝土亦難以達(dá)到C20的強(qiáng)度等級。,湖南鳳凰橋梁坍塌前四大跡象預(yù)兆會“出事“ 2007年08月16日01:34 金羊網(wǎng)-新快報 昨日，記者走訪了多位參與倒塌的堤溪沱江大橋建設(shè)的當(dāng)?shù)毓と艘约案浇囊恍┐迕瘛！坝腥嗽缇驼f過遲早會出事，甚至事發(fā)當(dāng)時有個人在拆模板、看見橋面的裂縫時，還在說不會塌了吧，不一會竟然真的塌橋了?！惫と撕痛迕裰敝冈摌蚴恰岸垢惫こ蹋⒘信e出斷橋前出現(xiàn)的偷工減料、腳手架下沉、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)确N種問題。有工人指出，為給州慶顯上這份大禮，施工方盲目趕進(jìn)度可能也是塌橋的原因之一。,跡象一 “工頭沒錢買水泥就灌沙子” 昨日，記者采訪到了幾位曾在出事大橋工地上做事的工人，說起大橋倒塌的事，他們滿腹怨言。“我們這些農(nóng)民在這里辛辛苦苦賺幾個錢，沒想到現(xiàn)在錢沒拿到，有些人反倒送了命?！睅酌麅e幸逃生的工人說：“這是個典型的“豆腐渣”工程，大家死得太冤枉了?！?“工頭早就在偷工減料了，聽說沒錢買水泥了，他（工頭）就叫我們用沙子填進(jìn)去。”一名田姓工人說，他從今年春節(jié)開始便在工地上干活，看著這座橋一天天長大的?！八砩嫌卸嗌賳栴}我們最清楚了，承包公司還說他們做這個工程要虧幾百萬，上面給這么多錢，怎么能虧？”工人說，當(dāng)時包工頭都在哭窮，所以工資也沒發(fā)。 記者反復(fù)向這些工人表示“這種話不能亂說”。但他們稱他們所說的話句句屬實。,跡象二 “施工中腳手架曾下沉” 跡象三 “拆模時橋上到處是窟窿” “我們在拆除模板的時候，發(fā)現(xiàn)拱橋上有好多窟窿，大的可以鉆進(jìn)一個腦袋，一只手伸進(jìn)去深到肘部。工頭就叫我們用沙子填進(jìn)去，然后弄點水泥漿糊在表面了事。”一位自稱親身參與了大橋模板拆除工作的田某告訴記者。 民工伍某等人說，他們在橋下干活時，橋上每天都在“下雨”?！坝晏煸谙旅娑阌暧旮螅匠ｐB(yǎng)護(hù)要澆水，一澆水我們下面施工的就慘了，得四處躲雨?！惫と藗冋f，拱橋有1米多厚，但水仍能滲透下來。,有當(dāng)?shù)卮迕穹治龇Q，亂用石料可能也是導(dǎo)致塌橋的原因之一。他稱，一般石拱橋用的石料都是統(tǒng)一規(guī)格或樣式，這樣可以減少石材之間的空隙。但出事大橋的承包方是直接炸山采石，不論大小、方圓全部用到了大橋上，甚至在水泥和沙子還沒攪和均勻就朝里灌漿，沙子多的地方肯定就會漏水。 “他們養(yǎng)護(hù)得也不專業(yè)，剛砌好橋面的時候本來應(yīng)該定時定量澆水，可他們有時倒幾桶水就了事?！庇腥苏f。 有工人當(dāng)場用手機(jī)拍下了一些裂縫，但當(dāng)記者聯(lián)系到他時，該工人表示現(xiàn)在不方便透露。,4.3.2 混凝土的變形 混凝土在硬化和使用過程中，由于受物理、化學(xué)等因素的作用，會產(chǎn)生各種變形，這些變形是導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂紋的主要原因之一，從而進(jìn)一步影響混凝土的強(qiáng)度和耐久性。,(1) 化學(xué)變形 混凝土在硬化過程中，由于水泥水化產(chǎn)物的體積小于反應(yīng)物（水泥與水）的體積，導(dǎo)致混凝土在硬化時產(chǎn)生收縮，稱為化學(xué)收縮。 混凝土的化學(xué)收縮是不可恢復(fù)的，收縮量隨混凝土的硬化齡期的延長而增加，一般在40 d內(nèi)逐漸趨向穩(wěn)定。,(2) 干濕變形 混凝土在環(huán)境中會產(chǎn)生干縮濕脹變形。水泥石內(nèi)吸附水和毛細(xì)孔水蒸發(fā)時，會引起凝膠體緊縮和毛細(xì)孔負(fù)壓，從而使混凝土產(chǎn)生收縮。當(dāng)混凝土吸濕時，由于毛細(xì)孔負(fù)壓減小或消失而產(chǎn)生膨脹。,影響混凝土干濕變形有多種因素。 （1）混凝土的干燥收縮不能完全恢復(fù)。 （2）干燥收縮和水泥品種、水泥用量、用水量有關(guān)系。 （3）砂、石可以抵抗收縮。 （4）水中養(yǎng)護(hù)可以減少收縮。,(3) 溫度變形 對大體積混凝土工程，在凝結(jié)硬化初期，由于水泥水化放出的水化熱不易散發(fā)而聚集在內(nèi)部，造成混凝土內(nèi)外溫差很大，有時可達(dá)4050以上，從而導(dǎo)致混凝土表面開裂。,混凝土在正常使用條件下也會隨溫度的變化而產(chǎn)生熱脹冷縮變形。混凝土的熱膨脹系數(shù)與混凝土的組成材料及用量有關(guān)，但影響不大?；炷恋臒崤蛎浵禂?shù)一般為（0.61.3）105/。,(4) 荷載作用下的變形,混凝土在短期荷載作用下的變形 混凝土是一種非均質(zhì)材料屬于彈塑性體。在外力作用下，既產(chǎn)生彈性變形，又產(chǎn)生塑性變形，即混凝土的應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系不是直線而是曲線?；炷恋乃苄宰冃问莾?nèi)部微裂紋產(chǎn)生、增多、擴(kuò)展與匯合等的結(jié)果。,混凝土在長期荷載作用下的變形徐變 混凝土在長期不變荷載作用下，沿作用力方向隨時間而產(chǎn)生的塑性變形稱為混凝土的徐變。一般要延續(xù)23年才趨于穩(wěn)定。,混凝土徐變，一般認(rèn)為是由于水泥石凝膠體在長期荷載作用下的粘性流動，并向毛細(xì)孔中移動，同時吸附在凝膠粒子上的吸附水因荷載應(yīng)力而向毛細(xì)孔遷移滲透的結(jié)果。,4.3.3 混凝土的耐久性,(1) 混凝土耐久性的概念 混凝土的耐久性是混凝土在使用環(huán)境下抵抗各種物理和化學(xué)作用破壞的能力?；炷恋哪途眯灾苯佑绊懡Y(jié)構(gòu)物的安全性和使用性能。耐久性包括抗?jié)B性、抗凍性、化學(xué)侵蝕和堿集料反應(yīng)等。,腐蝕,抗?jié)B性 抗?jié)B性是指混凝土抵抗水、油等液體在壓力作用下滲透的性能?？?jié)B性對混凝土的耐久性起