土木工程材料：06混凝土-4性能

1、Department of Civil Engineering一一. .混凝土的受力破壞特點混凝土的受力破壞特點6.66.6混凝土的強度混凝土的強度3030比例極限比例極限70907090臨界荷載臨界荷載100100極限荷載極限荷載Department of Civil Engineering1.1.立方體抗壓強度（立方體抗壓強度（fcu）要素：要素：1.1.按照標(biāo)準(zhǔn)的制作方法制作；按照標(biāo)準(zhǔn)的制作方法制作；2.2.邊長為邊長為150150的正立方體；的正立方體；3.3.在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件（溫度在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件（溫度22，相對，相對濕度濕度9595以上）下，養(yǎng)護至以上）下，養(yǎng)護至2828齡期；齡期；4

2、.4.按照標(biāo)準(zhǔn)的測定方法測定。按照標(biāo)準(zhǔn)的測定方法測定。以以fcu表示表示, , 單位：單位：a a）非標(biāo)準(zhǔn)試件：邊長非標(biāo)準(zhǔn)試件：邊長200mm200mm，或，或100mm100mm時，要進行時，要進行換算，換算系數(shù)：換算，換算系數(shù)：1.051.05、0.950.95二二. .混凝土的強度和強度等級混凝土的強度和強度等級PPDepartment of Civil Engineering2.2.混凝土強度等級（混凝土強度等級（fcu,k）立方體試件抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值：是按數(shù)理統(tǒng)計方法確定，具有立方體試件抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值：是按數(shù)理統(tǒng)計方法確定，具有不低于保證率的立方體抗壓強度。不低于保證率的立方體抗壓強度

3、。按照強度標(biāo)準(zhǔn)值，把混凝土強度分為按照強度標(biāo)準(zhǔn)值，把混凝土強度分為C7.5C7.5、C10C10、C15C15、C20C20、C25C25、C60 C60 3.3.混凝土軸心抗壓強度混凝土軸心抗壓強度試件：試件：150150150150300300特點：更能反應(yīng)材料的真特點：更能反應(yīng)材料的真實抗壓強度實抗壓強度與立方體抗壓強度的關(guān)系：與立方體抗壓強度的關(guān)系：0.70.80.70.8PPDepartment of Civil Engineering4.4.混凝土的抗拉強度混凝土的抗拉強度包括：軸拉強度、劈拉強度包括：軸拉強度、劈拉強度劈拉強度：劈拉強度：APfst2軸拉強度軸拉強度0.90.9劈

4、拉強度劈拉強度Department of Civil Engineering5.5.影響混凝土強度的因素影響混凝土強度的因素1 1）水泥強度與水灰比）水泥強度與水灰比BWCAffcecu-Bolomy-Bolomy 公式公式Department of Civil Engineering其中：其中：A,BA,B回歸系數(shù)回歸系數(shù)碎石：碎石： A A0.46,0.46,B=0.07B=0.07 卵石：卵石： A A0.48,0.48,B=0.33B=0.33 注：注：1.1.公式中公式中: :fce水泥的實際強度；無法取得實際強度時：水泥的實際強度；無法取得實際強度時：取富余系數(shù)取富余系數(shù)1.131

5、.13 2.2.適用范圍：適用范圍：W/C=0.30.8W/C=0.30.8對于道路混凝土：對于道路混凝土：WCffcef5684. 13595. 00097. 1碎石：碎石：卵石：卵石：WCffcef2618. 14709. 05492. 1實測彎拉強度Department of Civil Engineering2 2）集料品種、規(guī)格、質(zhì)量）集料品種、規(guī)格、質(zhì)量W/CW/C較大時，品種對強度影響不大；較大時，品種對強度影響不大；0.40.4時影響大時影響大雜質(zhì)、針片狀含量等對強度影響較大；雜質(zhì)、針片狀含量等對強度影響較大；3 3）溫度、濕度）溫度、濕度P P型水泥，或型水泥，或P.OP.O

6、型水泥：高溫強度低于常溫強度型水泥：高溫強度低于常溫強度10151015；P.SP.S、P.FP.F、P.PP.P型水泥混凝土，高溫養(yǎng)護后強度可提高型水泥混凝土，高溫養(yǎng)護后強度可提高10401040；濕度越高，越有利于強度的發(fā)展?jié)穸仍礁?，越有利于強度的發(fā)展 4 4）齡期）齡期在正常條件下，強度隨齡期持續(xù)增長。在正常條件下，強度隨齡期持續(xù)增長。Department of Civil Engineeringnffnculg28lg成熟度的概念：成熟度的概念：研究表明：混凝土的抗壓強度與養(yǎng)護溫度與時間的乘積存研究表明：混凝土的抗壓強度與養(yǎng)護溫度與時間的乘積存在很好的線性關(guān)系。在很好的線性關(guān)系?；炷?/p>

7、的養(yǎng)護溫度與養(yǎng)護齡期混凝土的養(yǎng)護溫度與養(yǎng)護齡期(h)(h)的乘積的乘積成熟度。成熟度。tTTtM0)(應(yīng)用：應(yīng)用：由短期強度推測后期強度。已知齡期強度推由短期強度推測后期強度。已知齡期強度推測未知齡期強度。測未知齡期強度。Department of Civil Engineering5 5）施工因素原材料計量、攪拌方式、振動密實方式、施工）施工因素原材料計量、攪拌方式、振動密實方式、施工管理、養(yǎng)護管理、養(yǎng)護 6.6.提高混凝土強度的措施提高混凝土強度的措施 1 1）采用高強度等級水泥）采用高強度等級水泥2 2）采用較小的水灰比）采用較小的水灰比 試驗證明，水灰比增加試驗證明，水灰比增加 ，則混

8、凝土強度將下，則混凝土強度將下降，降，3 3）采用強度高、級配良好、粒徑適宜、針片狀顆粒少、）采用強度高、級配良好、粒徑適宜、針片狀顆粒少、雜質(zhì)含量小的骨料雜質(zhì)含量小的骨料Department of Civil Engineering4 4）機械振動和機械成型；）機械振動和機械成型；5 5）摻加外加劑，尤其是減水率；）摻加外加劑，尤其是減水率；6 6）摻加礦物摻合料；）摻加礦物摻合料；7 7）加強養(yǎng)護）加強養(yǎng)護Department of Civil Engineering6.76.7 混凝土的變形性能混凝土的變形性能一一. .化學(xué)變形（化學(xué)收縮）化學(xué)變形（化學(xué)收縮）由于水泥水化產(chǎn)物的體積小于水

9、泥與水體積之和導(dǎo)由于水泥水化產(chǎn)物的體積小于水泥與水體積之和導(dǎo)致的收縮。致的收縮。例：例：水泥水泥100g100g（31.8cm31.8cm3 3）水水42.0g,42.0g,73.8cm73.8cm3 3水化物體積水化物體積 67.9cm67.9cm3 3體積收縮：體積收縮：8 8Department of Civil Engineering二二. . 塑性收縮塑性收縮引起塑性收縮的原因：引起塑性收縮的原因：1.1. 混凝土內(nèi)部水分上浮混凝土內(nèi)部水分上浮泌水；泌水；2.2. 表面水分蒸發(fā)。表面水分蒸發(fā)。預(yù)防塑性收縮的措施：預(yù)防塑性收縮的措施：1.1. 改善混凝土的保水性，減少混凝土泌水；改善混

10、凝土的保水性，減少混凝土泌水；2.2. 在混凝土表面覆蓋，以防止水分大量蒸發(fā)；在混凝土表面覆蓋，以防止水分大量蒸發(fā)；Department of Civil Engineering三三. . 干濕變形（干縮、濕脹）干濕變形（干縮、濕脹）混凝土的干縮是部分可恢復(fù)變形?；炷恋母煽s是部分可恢復(fù)變形。收縮值：收縮值：3005003005001010-6-6設(shè)計取值：設(shè)計取值： 1502001502001010-6-6影響干縮的因素：影響干縮的因素：1.1.水泥：品種、用量、細(xì)度水泥：品種、用量、細(xì)度2.2.用水量與水灰比用水量與水灰比3.3.集料：對收縮的約束作用集料：對收縮的約束作用4.4.養(yǎng)護養(yǎng)護

11、 5.5.環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速Department of Civil Engineering四、自收縮四、自收縮 在混凝土試件與外界無物質(zhì)交換時，由于水泥的水化使混在混凝土試件與外界無物質(zhì)交換時，由于水泥的水化使混凝土內(nèi)部相對濕度降低，產(chǎn)生的宏觀體積的收縮。凝土內(nèi)部相對濕度降低，產(chǎn)生的宏觀體積的收縮。 自收縮主要與水灰比有關(guān)。自收縮主要與水灰比有關(guān)。五五. . 溫度變形（熱脹冷縮）溫度變形（熱脹冷縮）硬化混凝土的膨脹系數(shù)約：硬化混凝土的膨脹系數(shù)約：10101010-6-6/（早期的膨脹系數(shù)更大）（早期的膨脹系數(shù)更大）工程設(shè)計中注意：工程設(shè)計中注意：1.1.大體積混凝土降低內(nèi)

12、外溫差；大體積混凝土降低內(nèi)外溫差；2.2.縱長的連續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)置伸縮縫；縱長的連續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)置伸縮縫；Department of Civil Engineering六六. . 荷載作用下的變形荷載作用下的變形1.1.混凝土的變形特征混凝土的變形特征混凝土在外力作用下既發(fā)生彈性變形，又發(fā)生塑性變形?；炷猎谕饬ψ饔孟录劝l(fā)生彈性變形，又發(fā)生塑性變形。 2. 2.彈性模量彈性模量三次加荷，卸載后的應(yīng)力與三次加荷，卸載后的應(yīng)力與應(yīng)變之比。應(yīng)變之比。單位：單位：MPaMPa 設(shè)計取值：設(shè)計取值：1.753.601.753.60104104彈性模量主要與強度有關(guān)。彈性模量主要與強度有關(guān)。Department of

13、 Civil Engineering3.3.混凝土在長期荷載作用下的變形混凝土在長期荷載作用下的變形徐變徐變 混凝土在長期穩(wěn)定荷載作用下，沿作用力方向隨時間混凝土在長期穩(wěn)定荷載作用下，沿作用力方向隨時間而產(chǎn)生的塑性變形。而產(chǎn)生的塑性變形。Department of Civil Engineering徐變對結(jié)構(gòu)的影響：徐變對結(jié)構(gòu)的影響：1.1.緩和應(yīng)力集中，使應(yīng)力再分配；緩和應(yīng)力集中，使應(yīng)力再分配；2.2.引起鋼筋的應(yīng)力松弛；引起鋼筋的應(yīng)力松弛；影響徐變的因素：影響徐變的因素：1. 1. 環(huán)境濕度：濕度降低，徐變增大環(huán)境濕度：濕度降低，徐變增大；2.2.骨料用量：體積含量增加，徐變減??；骨料用量

14、：體積含量增加，徐變減??；3. 3. 骨料的特性：彈模越大，徐變越小骨料的特性：彈模越大，徐變越??；4. 4. 水灰比：水灰比增大，徐變增大水灰比：水灰比增大，徐變增大；5. 5. 水泥用量：水灰比一定，水泥用量增加，徐變水泥用量：水灰比一定，水泥用量增加，徐變增大增大6. 6. 荷載應(yīng)力水平：荷載越大，徐變會越大荷載應(yīng)力水平：荷載越大，徐變會越大；。；。7. 7. 加載齡期：加載越早，徐變越大。加載齡期：加載越早，徐變越大。環(huán)境濕度對混凝土徐變的影響骨料的體積含量骨料的體積含量(%)骨料的體積含量對混凝土徐變 的影響Department of Civil Engineering6.86.8混

15、凝土的耐久性混凝土的耐久性一一. .抗?jié)B性抗?jié)B性指標(biāo)：抗?jié)B等級（水壓法）指標(biāo)：抗?jié)B等級（水壓法）含義：含義：6 6個抗?jié)B試件，四個試件不出現(xiàn)滲水時的最大水壓力。個抗?jié)B試件，四個試件不出現(xiàn)滲水時的最大水壓力。配制抗?jié)B混凝土?xí)r：配制抗?jié)B混凝土?xí)r：1.1.較小的水灰比；較小的水灰比； 2.2.水泥用量不能過少水泥用量不能過少3.3.外加劑外加劑4.4.摻合料摻合料表示為：表示為：P6, P8 P6, P8 抗?jié)B性能較高時，用氯離子擴散法?？?jié)B性能較高時，用氯離子擴散法。Department of Civil Engineering二二. .抗凍性抗凍性混凝土抵御凍融循環(huán)的能力?；炷恋钟鶅鋈谘h(huán)的能

16、力。指標(biāo)：抗凍標(biāo)號指標(biāo)：抗凍標(biāo)號含義：飽水狀態(tài)下，經(jīng)多次凍融，強度損失含義：飽水狀態(tài)下，經(jīng)多次凍融，強度損失2525，且重量，且重量損失損失 5 5時的最多循環(huán)次數(shù)（慢凍法）時的最多循環(huán)次數(shù)（慢凍法） 快凍法：凍、融均在水中進行，以相對動彈性模量快凍法：凍、融均在水中進行，以相對動彈性模量6060，質(zhì)量損失質(zhì)量損失 5 5時的最多循環(huán)次數(shù)。時的最多循環(huán)次數(shù)。表示為：表示為：F10,F15,F25,F50,F100,F150,F200,F300F10,F15,F25,F50,F100,F150,F200,F300提高混凝土抗?jié)B性的措施：提高混凝土抗?jié)B性的措施：1.1.提高抗?jié)B能力；提高抗?jié)B能力；

17、2.2.加入引氣劑；加入引氣劑；Department of Civil Engineering混凝土路面受鹽凍剝落混凝土路面受鹽凍剝落鐵路橋梁的凍害剝落破壞鐵路橋梁的凍害剝落破壞鐵路橋梁的凍害剝落破壞Department of Civil Engineering摻引氣劑前摻引氣劑后Department of Civil Engineering三三. .抗侵蝕性抗侵蝕性混凝土抵御外界環(huán)境侵蝕的能力?；炷恋钟饨绛h(huán)境侵蝕的能力。分為：淡水侵蝕、酸堿侵蝕、分為：淡水侵蝕、酸堿侵蝕、ClCl- -侵蝕、硫酸鹽侵蝕侵蝕、硫酸鹽侵蝕等。等。 硫酸鹽侵蝕較為常見：硫酸鹽侵蝕較為常見：配制抗侵蝕混凝土?xí)r：配

18、制抗侵蝕混凝土?xí)r：1.1.提高密實度和抗?jié)B能力；提高密實度和抗?jié)B能力； 2. 2. 適當(dāng)引氣；適當(dāng)引氣；3.3.合理選擇水泥品種；合理選擇水泥品種； 4. 4. 在水泥中加入礦物摻合料；在水泥中加入礦物摻合料；Department of Civil Engineering混凝土硫酸鹽侵蝕機理混凝土硫酸鹽侵蝕機理Department of Civil Engineering鋼筋混凝土橋梁的侵蝕損毀Department of Civil Engineering四四. .碳化碳化水泥石中的水泥石中的Ca(OH)Ca(OH)2 2與空氣中的與空氣中的COCO2 2反應(yīng)生成碳酸鈣反應(yīng)生成碳酸鈣和水的過程稱為碳化。和水的過程稱為碳化。 Ca(OH)Ca(OH)2 2+CO+CO2 2CaCOCaCO3 3+H+H2 2O O碳化對結(jié)構(gòu)的影響：碳化對結(jié)構(gòu)的影響：1.1.表面體積收縮；表面體積收縮；2.2.內(nèi)部堿度降低，導(dǎo)致鋼筋銹蝕；內(nèi)部堿度降低，導(dǎo)致鋼筋銹蝕；碳化的影響因素：碳化的影響因素：1.1. CO2CO2的濃度；的濃度；2.2.濕度，濕度，505070 70 碳化速度最快；碳化速度最快； 3