第四章水泥混凝土及砂漿

1、第4章水泥混凝土及砂漿了解水泥混凝土的地位、基本組成材料及作用、了解水泥混凝土的地位、基本組成材料及作用、混凝土的分類；混凝土的分類；掌握普通混凝土的組成材料：水泥的合理選用；掌握普通混凝土的組成材料：水泥的合理選用；對骨料的一般質(zhì)量要求；砂、石顆粒特征及級配；對骨料的一般質(zhì)量要求；砂、石顆粒特征及級配；混凝土用水要求；混凝土用水要求；掌握混凝土拌和物和易性的概念及測定方法；掌握混凝土拌和物和易性的概念及測定方法；掌握混凝土強度等級的評定及影響因素；掌握混凝土強度等級的評定及影響因素；了解混凝土變形性能及耐久性能；了解混凝土變形性能及耐久性能；了解外加劑的種類、作用；了解外加劑的種類、作用；

2、熟練掌握混凝土配合比的設(shè)計；熟練掌握混凝土配合比的設(shè)計；了解其他品種的混凝土性能及應(yīng)用；了解其他品種的混凝土性能及應(yīng)用；掌握建筑砂漿的主要技術(shù)性質(zhì)；掌握建筑砂漿的主要技術(shù)性質(zhì)；掌握建筑砂漿配合比的設(shè)計；掌握建筑砂漿配合比的設(shè)計；普通混凝土配合比的設(shè)計；普通混凝土配合比的設(shè)計；砌筑砂漿配合比的設(shè)計！砌筑砂漿配合比的設(shè)計！6課時；課時； 砂砂 漿漿2課時；課時；：3課時課時概述 混凝土的定義：混凝土的定義：* 在土木工程中，應(yīng)用最廣泛的是在土木工程中，應(yīng)用最廣泛的是水泥混凝水泥混凝土土：以：以水泥水泥為膠凝材料，以為膠凝材料，以砂、石砂、石為骨料，為骨料，加加水水拌制成的混合物，經(jīng)過一定時間硬化拌

3、制成的混合物，經(jīng)過一定時間硬化而成的水泥混凝土。而成的水泥混凝土。原材料豐富，成本低原材料豐富，成本低；混凝土中；混凝土中80%以以上的是砂、石子，資源十分豐富。上的是砂、石子，資源十分豐富。良好的可塑性良好的可塑性；利用模板可以制成任何利用模板可以制成任何形狀、尺寸的構(gòu)件；形狀、尺寸的構(gòu)件；高強度高強度；混凝土的抗壓強度為；混凝土的抗壓強度為C60以上以上.良好的耐久性良好的耐久性；有抗凍、抗?jié)B、抗風(fēng)化、；有抗凍、抗?jié)B、抗風(fēng)化、抗腐蝕等性能，比鋼材、木材更耐久?？垢g等性能，比鋼材、木材更耐久?？捎娩摻钤鰪娍捎娩摻钤鰪姡换炷粱炷涟茨z凝材料分類按膠凝材料分類水泥混凝土水泥混凝土:在土木工程

4、中應(yīng)用最廣泛；在土木工程中應(yīng)用最廣泛；石膏混凝土石膏混凝土瀝青混凝土瀝青混凝土：在公路工程中應(yīng)用較多；：在公路工程中應(yīng)用較多；聚合物混凝土聚合物混凝土等；等；混凝土混凝土按表觀密度分類按表觀密度分類特重混凝土特重混凝土（ 2500kg/m3)普通混凝土普通混凝土（1900 2500kg/m3)輕混凝土輕混凝土（600 1900kg/m3)特輕混凝土特輕混凝土( 150mm時，時， 節(jié)約水泥的效節(jié)約水泥的效果不明顯。所以果不明顯。所以最大粒徑不宜超過最大粒徑不宜超過150mm。（3）強度A、立方體（圓柱體）強度 5cm 5cm5cm （5cm 5cm）B、壓碎指標(biāo)（a） 10mm、20mm、2.

5、5mm篩 加載至200kN%100010mmma巖石品種混凝土強度等級壓碎指標(biāo)值（%）水成巖C55C40C351016變質(zhì)巖或深成的火山巖C55C40C351220火成巖C55C40C351330混凝土強度等級C55C40C35壓碎指標(biāo)值（%）1216碎石的壓碎指標(biāo)值卵石的壓碎指標(biāo)值（4）堅固性 有抗凍要求的混凝土用骨料，要求測定其堅固性，用硫酸鈉溶液法檢驗，經(jīng)5次循環(huán)后符合下表規(guī)定。碎石或卵石的堅固性指標(biāo)混凝土所處的環(huán)境條件循環(huán)后的質(zhì)量損失（%）在嚴(yán)寒就寒冷地區(qū)室外使用，并經(jīng)常處于潮濕或干濕交替狀態(tài)下的混凝土10在其他條件下使用的混凝土123、混凝土用水、混凝土用水混凝土用水的基本質(zhì)量要求是

6、：混凝土用水的基本質(zhì)量要求是：不能含影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)；不能含影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)；不得影響混凝土強度的發(fā)展和耐久性。不得影響混凝土強度的發(fā)展和耐久性。不得加快混凝土用鋼筋的銹蝕和脆斷；不得加快混凝土用鋼筋的銹蝕和脆斷；保證混凝土的表面不受污染保證混凝土的表面不受污染?，F(xiàn)實生活中，凡是現(xiàn)實生活中，凡是可以飲用的自來水可以飲用的自來水和和清潔的天清潔的天然水然水，都可以用來拌制和養(yǎng)護混凝土。，都可以用來拌制和養(yǎng)護混凝土。 ？思考題：海水能否用來拌制鋼筋混凝土？為？思考題：海水能否用來拌制鋼筋混凝土？為什么？什么？4、骨料的含水狀態(tài)及飽和面干吸水率、骨料的含水狀態(tài)及飽和面

7、干吸水率6、 混凝土外加劑混凝土外加劑 摻入外加劑的目的：摻入外加劑的目的： 在拌制混凝土的過程中，為改善混凝土的某些在拌制混凝土的過程中，為改善混凝土的某些性能而特意摻入的物質(zhì)，其摻量一般不大于水泥性能而特意摻入的物質(zhì)，其摻量一般不大于水泥質(zhì)量的質(zhì)量的5%。 國外外加劑的發(fā)展?fàn)顩r國外外加劑的發(fā)展?fàn)顩r： 面前國外面前國外60%90%的混凝土和砂漿中使用了的混凝土和砂漿中使用了外加劑，因此，外加劑在當(dāng)前已經(jīng)成為混凝土中外加劑，因此，外加劑在當(dāng)前已經(jīng)成為混凝土中除四種基本組成材料（膠凝材料、粗骨料、細(xì)骨除四種基本組成材料（膠凝材料、粗骨料、細(xì)骨料和水）以外的料和水）以外的第五種重要組成材料第五種重

8、要組成材料。外加劑按使用功能分四大類：外加劑按使用功能分四大類：第一類外加劑：第一類外加劑：改善混凝土拌合物流變改善混凝土拌合物流變性能的外加劑性能的外加劑：減水劑減水劑：在混凝土拌合物坍落度基本相同的條件下，在混凝土拌合物坍落度基本相同的條件下，加入減水劑可以減少用水量，并提高混凝加入減水劑可以減少用水量，并提高混凝土強度。土強度。我國常用的減水劑：我國常用的減水劑：M型減水劑型減水劑（木質(zhì)磺（木質(zhì)磺酸鹽類減水劑）酸鹽類減水劑）減水劑在混凝土中使用最普遍。減水劑在混凝土中使用最普遍。減水劑作用機理q引氣劑：引氣劑：定義定義： 指在混凝土攪拌過程中，能引入大量分布均勻、指在混凝土攪拌過程中，能

9、引入大量分布均勻、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡的外加劑。穩(wěn)定而封閉的微小氣泡的外加劑。n歷史背景歷史背景：引氣劑于本世紀(jì)引氣劑于本世紀(jì)30年代出現(xiàn)于美國，年代出現(xiàn)于美國，被認(rèn)為是混凝土材料發(fā)展進程中的重大發(fā)現(xiàn)，被認(rèn)為是混凝土材料發(fā)展進程中的重大發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于工程中現(xiàn)廣泛應(yīng)用于工程中n我國常用的引氣劑：我國常用的引氣劑：松香樹脂類。松香樹脂類。n引氣劑的作用：引氣劑的作用：（1）改善混凝土拌和物的和易性；）改善混凝土拌和物的和易性；（2）能提高混凝土的抗?jié)B性和抗凍性；）能提高混凝土的抗?jié)B性和抗凍性；（3）但降低混凝土的強度）但降低混凝土的強度；第二類外加劑：第二類外加劑：調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間和調(diào)節(jié)混凝

10、土凝結(jié)時間和硬化性能的外加劑硬化性能的外加劑：緩凝劑緩凝劑： 我國應(yīng)用較多的有我國應(yīng)用較多的有木質(zhì)素木質(zhì)素磺酸鈣磺酸鈣和和糖蜜糖蜜；速凝劑：速凝劑： 我國應(yīng)用較多的有紅星一型、國產(chǎn)我國應(yīng)用較多的有紅星一型、國產(chǎn)711；早強劑：早強劑： 我國應(yīng)用較多的有我國應(yīng)用較多的有Nacl等等第三類外加劑：第三類外加劑：改善混凝土耐久性能的外加劑：改善混凝土耐久性能的外加劑：引氣劑引氣劑：如；如；防水劑防水劑；阻銹劑：阻銹劑：指能減少混凝土中鋼筋的銹蝕。指能減少混凝土中鋼筋的銹蝕。第四類外加劑：第四類外加劑： 改善混凝土其他性能的外加劑改善混凝土其他性能的外加劑：膨脹劑：膨脹劑：能使混凝土產(chǎn)生補償收縮或微膨

11、脹能使混凝土產(chǎn)生補償收縮或微膨脹。防凍劑：防凍劑：能使混凝土在低溫下免受凍害。能使混凝土在低溫下免受凍害。著色劑：著色劑：7、混凝土摻合料、混凝土摻合料（1）粉煤灰：常用摻合料（2）礦渣（3）硅粉：用于高強混凝土（大于100MPa）4.2 普通混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)普通混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)普通混凝土的主要技術(shù)要求是：普通混凝土的主要技術(shù)要求是：（1）與施工條件相適應(yīng)的）與施工條件相適應(yīng)的和易性和易性（工作性）；（工作性）；（2）符合設(shè)計要求的）符合設(shè)計要求的強度強度；（3）與使用環(huán)境相適應(yīng)的）與使用環(huán)境相適應(yīng)的耐久性。耐久性。4.2.1 新拌混凝土的和易性新拌混凝土的和易性1 和易性的概念和易性

12、的概念： 是指由水泥漿和骨料拌和而成的混凝土拌是指由水泥漿和骨料拌和而成的混凝土拌和物和物,在一定的施工條件下，便于各種施工工序在一定的施工條件下，便于各種施工工序（拌合、運輸、澆灌和振搗）的操作，以保證獲（拌合、運輸、澆灌和振搗）的操作，以保證獲得均勻密實的混凝土的性能；得均勻密實的混凝土的性能； 和易性的內(nèi)容：和易性的內(nèi)容： 和易性包含和易性包含流動性、粘聚性和保水性流動性、粘聚性和保水性三方三方面的內(nèi)容。面的內(nèi)容。流動性、粘聚性和保水性的定義：流動性、粘聚性和保水性的定義： 流動性：流動性：是指新拌混凝土在自重或機械振是指新拌混凝土在自重或機械振搗作用下，能產(chǎn)生流動，并均勻密實地填搗作用

13、下，能產(chǎn)生流動，并均勻密實地填充到模板的各個角落的性能；充到模板的各個角落的性能； 粘聚性：粘聚性：是新拌混凝土在施工過程中其組是新拌混凝土在施工過程中其組成材料之間有一定的粘聚力，使得混凝土成材料之間有一定的粘聚力，使得混凝土不致發(fā)生分層和離析的性能；不致發(fā)生分層和離析的性能； 保水性：保水性：新拌混凝土在施工過程中，保持新拌混凝土在施工過程中，保持水分不易析出的能力。水分不易析出的能力。外分層外分層內(nèi)分層內(nèi)分層 2 和易性測定方法：和易性測定方法： 和易性的測定：和易性的測定： 一般以測定混凝土拌和物的一般以測定混凝土拌和物的流動性為主流動性為主，輔以對粘聚性和保水性的觀察輔以對粘聚性和保

14、水性的觀察，以判斷新，以判斷新拌混凝土的和易性是否滿足工程的需要。拌混凝土的和易性是否滿足工程的需要。 流動性的測定方法：流動性的測定方法： 主要有主要有坍落度法和維勃稠度法兩種坍落度法和維勃稠度法兩種。（1）測定流動性的第一種方法：坍落度法）測定流動性的第一種方法：坍落度法 坍落度法坍落度法： 將混凝土拌和物按規(guī)定的實驗方法裝入將混凝土拌和物按規(guī)定的實驗方法裝入標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的圓錐形筒（坍落筒）準(zhǔn)的圓錐形筒（坍落筒）內(nèi)，均勻搗平后，內(nèi)，均勻搗平后，再將筒垂直向上快速（再將筒垂直向上快速（510s）提起，）提起，測量測量筒高與坍落后的混凝土試件最高點之間的筒高與坍落后的混凝土試件最高點之間的高度差高度

15、差，即為該混凝土拌和物的坍落度值，即為該混凝土拌和物的坍落度值（以（以mm為單位，精確到為單位，精確到5mm),通常用通常用T表表示。示。 粘聚性的觀察方法粘聚性的觀察方法： 將搗棒在已坍落的混凝土錐體側(cè)面輕輕敲打，如將搗棒在已坍落的混凝土錐體側(cè)面輕輕敲打，如果混凝土錐體逐漸下降，表示粘聚性良好，如果果混凝土錐體逐漸下降，表示粘聚性良好，如果錐體倒塌或崩裂，說明粘聚性不好；錐體倒塌或崩裂，說明粘聚性不好； 保水性觀察辦法：保水性觀察辦法： 若提起坍落筒后發(fā)現(xiàn)較多漿體從筒底流出，或混若提起坍落筒后發(fā)現(xiàn)較多漿體從筒底流出，或混凝土試體因失漿而骨料外露，說明保水性不好。凝土試體因失漿而骨料外露，說明

16、保水性不好。 干硬性砼干硬性砼：坍落度：坍落度10mm，須用維勃稠度，須用維勃稠度 （秒）表示其稠度（秒）表示其稠度 塑性砼塑性砼：坍落度：坍落度1090mm 流動性砼流動性砼：坍落度：坍落度100150mm 大流動性砼大流動性砼：坍落度：坍落度160mm 當(dāng)混凝土坍落度220mm時，用坍落擴展度坍落擴展度表示表示混凝土拌合物的稠度（和易性）?；炷涟韬衔锏某矶龋ê鸵仔裕?。 坍落擴展度的測定：用鋼尺測量混凝土擴展后最坍落擴展度的測定：用鋼尺測量混凝土擴展后最終的最大直徑和最小直徑，兩者之差小于終的最大直徑和最小直徑，兩者之差小于50mm時，用其算術(shù)平均值作為坍落擴展度值；兩者之坍落擴展度值；兩

17、者之差大于差大于50mm時，試驗無效。 若粗骨料在中央聚集或邊緣有水泥漿析出，表示混凝土抗離析性能不好，應(yīng)記錄備查。 混凝土拌合物坍落度與坍落擴展度值以混凝土拌合物坍落度與坍落擴展度值以mm為單位，測量精確至1mm，結(jié)果表達(dá)修約至5mm。3.混凝土坍落度的選擇混凝土坍落度的選擇 混凝土灌筑時的坍落度混凝土灌筑時的坍落度項次 結(jié) 構(gòu) 種 類 坍落度（mm） 1234 基礎(chǔ)或地面等的墊層無配筋的大體積結(jié)構(gòu)（擋土墻、基礎(chǔ)等）或配筋稀疏的結(jié)構(gòu)板、梁和大型及中型截面的柱子等配筋密列的結(jié)構(gòu)（薄壁、斗倉、筒倉、細(xì)柱等）配筋特密的結(jié)構(gòu) 1030305050707090 泵送砼：坍落度100mm，并用泵送施工

18、不同泵送高度入泵時混凝土坍落度選用值不同泵送高度入泵時混凝土坍落度選用值泵送高度（m） 30以下306060100100以上坍落度（mm） 1001401401601601801802002.維勃稠度維勃稠度法:（1）目的及適用范圍： 本方法適用于維勃稠度在維勃稠度在530s、骨料最大粒徑40mm的混凝土拌合物稠度測定。（2）儀器設(shè)備 維勃稠度儀（見圖）維勃稠度儀（見圖） 秒表秒表 4. 影響和易性的主要因素影響和易性的主要因素 在水灰比（在水灰比（W/C）一定的情況下，對同一體積）一定的情況下，對同一體積的混凝土拌合物而言，水泥漿越多，流動性越好，的混凝土拌合物而言，水泥漿越多，流動性越好，

19、但水泥漿數(shù)量過多時，會出現(xiàn)流漿現(xiàn)象，過少時，但水泥漿數(shù)量過多時，會出現(xiàn)流漿現(xiàn)象，過少時，會導(dǎo)致粘性不良。會導(dǎo)致粘性不良。在水泥漿數(shù)量一定的情況下，水灰比（在水泥漿數(shù)量一定的情況下，水灰比（W/C）越）越大，拌合物的流動性越好，但大，拌合物的流動性越好，但W/C過大時，混凝過大時，混凝土的粘聚性與保水性降低。土的粘聚性與保水性降低?；炷劣盟窟x用表（kg/m3）：%100石砂砂mmms混凝土的砂率選用表 注：1、本表數(shù)值系中砂的選用砂率，對細(xì)砂或粗砂， 可相應(yīng)地減少或增大砂率。 2、只用一個單粒級粗骨配制混凝土?xí)r，砂率應(yīng)適 當(dāng)增大。 3、對薄壁構(gòu)件砂率取偏大值。 4、本表中的砂率系指砂與骨料總

20、量的重量比。影響合理砂率大小的因素很多，可概括為： 石子最大粒徑較大、級配較好、表面較光滑時，由于粗骨料的空隙較小，可采用較小的砂率； 砂的細(xì)度模數(shù)較小時，由于砂中細(xì)顆粒多，混凝土的粘聚性容易得到保證，而且砂在粗骨料中的撥開作用較小，故可采用較小的砂率； 水灰比較小、水泥漿較稠時，由于混凝土的粘聚性較易得到保證，故可采用較小的砂率； 施工要求的流動性較大時，粗骨料常易出現(xiàn)離析，所以為了保證混凝土的粘聚性，需采用較大的砂率； 當(dāng)摻用引氣劑或減水劑等外加劑時，可適當(dāng)減小砂率。(3)組成材料的性質(zhì)對和易性的影響組成材料的性質(zhì)對和易性的影響水泥對混凝土拌合物和易性的影響：水泥對混凝土拌合物和易性的影響

21、： 主要是水泥品種和水泥水泥細(xì)度的影響：主要是水泥品種和水泥水泥細(xì)度的影響： 使用硅酸鹽水泥以及普通水泥，流動性大，保使用硅酸鹽水泥以及普通水泥，流動性大，保水性好！水性好！ 水泥越細(xì)，流動性越小，但保水性和粘聚性越水泥越細(xì)，流動性越小，但保水性和粘聚性越好；好；骨料的影響：骨料的影響：級配越好的骨料，流動性越大；顆級配越好的骨料，流動性越大；顆粒粒徑越大，流動性越大；碎石型骨料流動性大，粒粒徑越大，流動性越大；碎石型骨料流動性大，卵石型骨料流動性小。卵石型骨料流動性小。（4）外加劑的影響：）外加劑的影響： 混凝土拌合物摻入減水劑或引氣劑，流動性明顯提高，引氣劑還可有效地改善混凝土拌合物的粘聚

22、性和保水性，二者還分別對硬化混凝土的強度與耐久性起著十分有利的作用。（5）拌合物存放時間及環(huán)境溫度的影響：）拌合物存放時間及環(huán)境溫度的影響： 攪拌制備的混凝土拌合物，隨著時間的延長會變得越來越干稠，坍落度將逐漸減小，這是由于拌合物中的一些水分逐漸被骨料吸收，一部分水被蒸發(fā)、以及水泥的水化與凝聚結(jié)構(gòu)的逐漸形成等作用所致?；炷涟韬衔锏暮鸵仔赃€受溫度的影響。 工作性影響因素工作性影響因素組成材料組成材料環(huán)境因素環(huán)境因素時間時間水泥水泥水水外加劑外加劑骨料骨料溫度溫度濕度濕度風(fēng)速風(fēng)速最大粒徑最大粒徑砂率砂率吸水性吸水性形狀形狀級配級配表面紋理表面紋理總結(jié)：總結(jié)： 影響和易性的主要因影響和易性的主要因

23、素素5.改善新拌混凝土和易性的措施改善新拌混凝土和易性的措施1）選用合適的水泥品種和水泥的強度等級；2）通過試驗，采用最佳砂率，以提高混凝土的質(zhì) 量及節(jié)約水泥；3）改善砂、石級配；在可能條件下盡量采用較粗的砂、石； 4）當(dāng)混凝土拌合物坍落度太小時，保持水灰比不變，增加適量的水泥漿；當(dāng)坍落度太大時，保持砂率不變，增加適量的砂、石；5）有條件時盡量摻用外加劑減水劑、引氣劑。采用機械振搗。 6.新拌混凝土的凝結(jié)時間試驗方法新拌混凝土的凝結(jié)時間試驗方法 凝結(jié)時間是混凝土拌合物的一項重要指標(biāo)，對混凝土工程中混凝土的攪拌、運輸及施工有重要的參考作用。1）目的及適用范圍 本方法適用于從混凝土拌合物中篩出的砂

24、漿用貫入阻力法來確定坍落度值不為零的混凝土拌合物坍落度值不為零的混凝土拌合物凝結(jié)時間的測定。2.儀器設(shè)備儀器設(shè)備 貫入阻力儀：由加荷裝置、測針、砂漿試樣筒和 標(biāo)準(zhǔn)篩組成，有手動和電動兩種。 應(yīng)符合以下要求：加荷裝置：最大測量值應(yīng)不小于1000N，精度為 10N；測 針：長為100mm、承壓面積有 100mm2、50mm2、20mm2三種， 在距貫入端25mm處刻有標(biāo)記；標(biāo) 準(zhǔn) 篩：篩孔為5mm圓孔篩；砂漿試樣筒 凝結(jié)時間可用凝結(jié)時間可用繪圖繪圖法法確定：以貫入阻確定：以貫入阻力為縱坐標(biāo)，經(jīng)過力為縱坐標(biāo)，經(jīng)過的時間為橫坐標(biāo)，的時間為橫坐標(biāo)，繪制貫入阻力與時繪制貫入阻力與時間的關(guān)系曲線，以間的關(guān)系

25、曲線，以3.5 MPa和和28 MPa作兩條平行于作兩條平行于橫坐橫坐標(biāo)的直線，與曲線標(biāo)的直線，與曲線分別相交，交點的分別相交，交點的橫坐標(biāo)即為橫坐標(biāo)即為初凝時初凝時間和間和終凝時間。終凝時間。4.2.2混凝土的強度（自學(xué)）（自學(xué)）1. 1.混凝土的脆性斷裂混凝土的脆性斷裂 （1 1）混凝土的強度理論與實際強度）混凝土的強度理論與實際強度 （2 2）混凝土受力裂縫擴展過程）混凝土受力裂縫擴展過程混凝土的混凝土的 受力變形與破壞過程受力變形與破壞過程 （3 3）混凝土的理論強度）混凝土的理論強度 2.混凝土立方體抗壓強度 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

26、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)護到28d齡期，測得的抗壓強度值為混凝土立方體試件抗壓強度（簡稱立方體抗壓強度），以fcu表示。 在實際施工中，根據(jù)混凝土所用粗骨料的最大粒徑，允許采用非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的試體，但應(yīng)將其抗壓強度折算成標(biāo)準(zhǔn)尺寸試件的抗壓強度值，其換算系數(shù)對邊長為100mm和200mm的分別為0.95和1.05，混凝土試件尺寸愈小，測得的抗壓強度值愈大，這包括兩方面的原因：一是“環(huán)箍環(huán)箍效應(yīng)效應(yīng)”；二是由于大試件內(nèi)存在的孔隙 、裂縫和局部較差等缺陷的機率大，從而降低了材料的強度。 環(huán)箍效應(yīng)環(huán)箍效應(yīng)：因為混凝土試件在壓力機上受壓時

27、，在沿加荷方向發(fā)生縱向變形的同時，也按泊松比效應(yīng)產(chǎn)生橫向膨脹。而鋼制壓板的橫向膨脹較混凝土小，因而在壓板與混凝土試件受壓面形成磨擦力，對試件的橫向膨脹起著約束作用，這種約束作用稱為“環(huán)箍效應(yīng)”。“環(huán)箍效應(yīng)”對混凝土抗壓強度有提高作用。離壓板越遠(yuǎn)，“環(huán)箍效應(yīng)”小，在距離試件受壓面約0.866（為試件邊長）范圍外這種效應(yīng)消失。3.混凝土立方體抗壓標(biāo)準(zhǔn)強度與強度等級 按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 500102002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，混凝土強度等級應(yīng)按立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值確定。 立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值系指按標(biāo)準(zhǔn)方法制作和養(yǎng)護的邊長為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保證率的抗壓強度，

28、以fcu，k表示。 普通混凝土劃分為十四個強度等級：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80?；炷翉姸鹊燃壥腔炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計、施工質(zhì)量控制和工程驗收的重要依據(jù)。不同的建筑工程及建筑部位需采用不同強度等級的混凝土，一般有一定的選用范圍。 不同的建筑工程，不同的部位常采用不同強度等級的混凝土，在我國混凝土工程目前水平情況下，一般選用范圍如下：C10C15用于墊層、基礎(chǔ)、地坪及受力不大的結(jié)構(gòu)。C20C25用于梁、板、柱、樓梯、屋架等普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；C25C30用于大跨度結(jié)構(gòu)、要求耐久性高的結(jié)構(gòu)、預(yù)制構(gòu)件等；C40C45用于預(yù)應(yīng)

29、力鋼筋混凝土構(gòu)件、吊車梁及特種結(jié)構(gòu)等，用于2530層；C50C60用于30層至60層以上高層建筑；C60C80用于高層建筑，采用高性能混凝土； C80C120采用超高強混凝土于高層建筑。將來可能推廣使用高達(dá)C130以上的混凝土。4.混凝土的軸心抗壓強度fcp混凝土的立方體抗壓強度只是評定強度等級的一個標(biāo)志，它不能直接用來作為結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)。為了符合工程實際，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中混凝土受壓構(gòu)件的計算采用混凝土的軸心抗壓強度。軸心抗壓強度設(shè)計值以fcp表示。軸心抗壓強度的測定采用150mm150mm300mm棱柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試件。試驗表明，軸心抗壓強度fcp比同截面的立方體強度值fcu小，棱柱體試件高寬比越

30、大，軸心抗壓強度越小，但當(dāng)h/a達(dá)到一定值后，強度就不再降低。但是過高的試件在破壞前由于失穩(wěn)產(chǎn)生較大的附加偏心，又會降低其抗壓的試驗強度值。試驗表明：在立方抗壓強度fcu =1055(MPa)的范圍內(nèi)，軸心抗壓強度fcp與fcu之比約為0.700.80。5.混凝土的抗拉強度混凝土的抗拉強度只有抗壓強度的1/101/20，且隨著混凝土強度等級的提高，比值降低?；炷猎诠ぷ鲿r一般不依靠其抗拉強度。但抗拉強度對于抗開裂性有重要意義，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗拉強度是確定混凝土抗裂能力的重要指標(biāo)。有時也用它來間接衡量混凝土與鋼筋的粘結(jié)強度等?；炷量估瓘姸炔捎昧⒎襟w劈裂抗拉試驗來測定，稱為劈裂抗拉強度fts。AP

31、APfst637. 026.混凝土的抗彎強度混凝土的抗彎強度 混凝土抗彎（抗折）強度試驗試件為150mm150mm550mm直角棱柱體小梁，采用三分點處雙點加荷。由于混凝土是一種非線性材料，因此，混凝土的彎曲抗拉強度大于軸心抗拉強度。2bhPLfcf路面水泥混凝土計算抗折強度道路水泥混凝土抗折強度與抗壓強度的關(guān)系交通量分級特重重中等輕砼計算抗折強度 fcf(MPa)5.04.54.54.0抗折強度fcf(MPa)4.04.55.05.5抗壓強度fcu(MPa)25.030.035.540.07.影響混凝土強度的因素（1）水泥強度等級和水灰比-主要因素A. 水泥強度：水泥強度的大小直接影響混凝土

32、強度的高低。在配合比相同的條件下，所用的水泥強度等級越高，制成的混凝土強度也越高。試驗證明，混凝土的強度與水泥的強度成正比關(guān)系。B. 水灰比：當(dāng)用同一種水泥（品種及強度相同）時，混凝土的強度主要決定于水灰比。因為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，實驗加水量約為水泥質(zhì)量的4070，即采用較大的水灰比。當(dāng)混凝土硬化后，多余的水分或殘留在混凝土中形成水泡，或蒸發(fā)后形成氣孔，使得混凝土內(nèi)部形成各種不同尺寸的孔隙，這些孔隙削弱了混凝土抵抗外力的能力。因此，滿足和易性要求的混凝土，在水泥強度等級相同的情況下，水灰比越小，水泥石的強度越高，與骨

33、料粘結(jié)力也越大，混凝土的強度就越高。如果加水太少（水灰比太?。?，拌合物過于干硬，在一定的搗實成型條件下，無法保證澆灌質(zhì)量，混凝土中將出現(xiàn)較多的蜂窩、孔洞，強度也將下降。試驗證明： 混凝土強度，隨水灰比的增大而降低，呈曲線關(guān)系； 而混凝土強度和灰水比呈直線關(guān)系。C. 骨料的種類、質(zhì)量和數(shù)量水泥石與骨料的粘結(jié)力除了受水泥石強度的影響外，還與骨料（尤其是粗骨料）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。因而在水泥強度等級和水灰比相同的條件下，碎石混凝土的強度往往高于卵石混凝土。當(dāng)粗骨料級配良好，用量及砂率適當(dāng)，能組成密集的骨架使水泥漿數(shù)量相對減小，骨料的骨架作用充分，也

34、會使混凝土強度有所提高。 大量實驗表明，混凝土強度與水灰比、水泥強度等級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： 式中C/W灰水比（水泥與水質(zhì)量比）；fcu混凝土28d抗壓強度，MPa；fce水泥的28d抗壓強度實測值，MPa.A、B回歸系數(shù)，與骨料的品種、水泥品種等因素有關(guān)。碎石：A=0.53、B=0.20卵石：A=0.49、B=0.13)(BWCAffcecu 一般水泥廠為了保證水泥的出廠強度等級，其實際抗壓強度往往比其強度等級高。當(dāng)無水泥28d抗壓強度實測值時，用水泥強度等級（fce,k）代入式中，并乘以水泥強度等級富余系數(shù)（c）。 即fce= c fce,k

35、c值應(yīng)按統(tǒng)計資料確定。最大取最大取c=1.13D. 外加劑和摻合料混凝土中加入外加劑可按要求改變混凝土的強度及強度發(fā)展規(guī)律，如摻入減水劑可減少拌合用水量，提高混凝土強度；如摻入早強劑可提高混凝土早期強度，但對其后期強度發(fā)展無明顯影響。超細(xì)的摻合料可配制高性能、超高強度的混凝土。E.施工條件攪拌與振搗在施工過程中，必須將混凝土拌合物攪拌均勻，澆注后必須搗固密實，才能使混凝土有達(dá)到預(yù)期強度的可能。機械攪拌和搗實的力度比人力要強，因而，采用機械攪拌比人工攪拌的拌合物更均勻，采用機械搗實比人工搗實的混凝土更密實。強力的機械搗實可適用于更低水灰比的混凝土拌合物，獲得更高的強度。改進施工工藝可提高混凝土強

36、度，如采用分次投料攪拌工藝；采用高速攪拌工藝；采用高頻或多頻振搗器；采用二次振搗工藝等都會有效地提高混凝土強度。F. 養(yǎng)護條件養(yǎng)護環(huán)境溫度高，水泥水化速度加快，混凝土早期強度高；反之亦然。若溫度在冰點以下，不但水泥水化停止，而且有可能因冰凍導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)疏松，強度嚴(yán)重降低，尤其是早期混凝土應(yīng)特別加強防凍措施。為加快水泥的水化速度，可采用濕熱養(yǎng)護的方法，即蒸氣養(yǎng)護或蒸壓養(yǎng)護。濕度通常指的是空氣相對濕度。相對濕度低，混凝土中的水份揮發(fā)快，混凝土因缺水而停止水化，強度發(fā)展受阻。另一方面，混凝土在強度較低時失水過快，極易引起干縮，影響混凝土耐久性。一般在混凝土澆筑完畢后12h內(nèi)應(yīng)開始對混凝土加以覆蓋或

37、澆水。對硅酸鹽水泥、普通水泥和礦渣水泥配制的混凝土澆水養(yǎng)護不得少于7天；使用粉煤灰水泥和火山灰水泥，或摻有緩凝劑、膨脹劑、或有防水抗?jié)B要求的混凝土澆水養(yǎng)護不得少于14天。養(yǎng)護溫度較低，早期強度較低；反之，溫度較高，早期強度較高，但對后期強度有不利影響。另外潮濕的環(huán)境有利于水泥水化，有利于強度，故混凝土需潮濕環(huán)境養(yǎng)護?；炷劣兴姆N養(yǎng)護方式：A）標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護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)條件下進行的養(yǎng)護。評定強度等級時需采用該養(yǎng)護條件。B）自然養(yǎng)護自然養(yǎng)護是指對在自然條件（或氣候條件）下的混凝土制品適當(dāng)?shù)牟扇∫欢ǖ谋亍⒈翊胧?，并定時定量向混凝土澆水，保證混凝土材料強

38、度能正常發(fā)展的一種養(yǎng)護方式。 現(xiàn)稱同條件養(yǎng)護（含義也不同） C）蒸汽養(yǎng)護）蒸汽養(yǎng)護是將混凝土材料在小于100的高溫水蒸汽中進行的一種養(yǎng)護。蒸汽養(yǎng)護可提高混凝土的早期強度，縮短養(yǎng)護時間。 D）壓蒸養(yǎng)護）壓蒸養(yǎng)護是將混凝土材料在816大氣壓下，175203的水蒸汽中進行的一種養(yǎng)護。壓蒸養(yǎng)護可大大提高混凝土材料的早期強度。但壓蒸、養(yǎng)護需要的蒸壓釜設(shè)備比較龐大。僅在生產(chǎn)硅酸鹽混凝土制品時應(yīng)用。 G. 齡期 齡期是指混凝土在正常養(yǎng)護條件下所經(jīng)歷的時間。在正常養(yǎng)護條件下，混凝土強度將隨著齡期的增長而增長。最初714d內(nèi)，強度增長較快，以后逐漸緩慢。但在有水的情況下，齡期延續(xù)很久其強度仍有所增長。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條

39、件下，大致符合下列關(guān)系n3（d）混凝土的成熟度（混凝土的成熟度（N N）：）：混凝土所經(jīng)歷的時間和溫度的積混凝土所經(jīng)歷的時間和溫度的積28lglg28nffn4.2.3混凝土的變形性能 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，從而進一步影響混凝土的強度和耐久性。 (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)收縮化學(xué)收縮?；炷恋幕瘜W(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：

40、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。干濕變形部分可恢復(fù)。 (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?；炷猎谡Ｊ褂脳l件下也會隨溫度的變化而產(chǎn)生熱脹冷縮變形?；炷恋臒崤蛎浵禂?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

41、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，如圖426所示。混凝土的塑性變形是內(nèi)部微裂紋產(chǎn)生、增多、擴展與匯合等的結(jié)果。 混凝土的彈性模量圖4-27。C10C60，Ec=1.753.60104MPa 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圖4-28。4.2.4硬化混凝土的耐久性硬化混凝土的耐久性 混凝土的耐久性是混凝土在使用環(huán)境下抵抗各種物理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)物和化學(xué)作用破壞的能力

42、。混凝土的耐久性直接影響結(jié)構(gòu)物的安全性和使用性能。耐久性包括的安全性和使用性能。耐久性包括抗?jié)B性、抗凍性、化學(xué)抗?jié)B性、抗凍性、化學(xué)侵蝕、抗碳化和堿集料反應(yīng)侵蝕、抗碳化和堿集料反應(yīng)等。等。 提高混凝土耐久性的措施，主要包括以下幾個方面提高混凝土耐久性的措施，主要包括以下幾個方面：選用適當(dāng)品種的水泥及摻合料；選用適當(dāng)品種的水泥及摻合料；適當(dāng)控制混凝土的水灰比及水泥用量，表適當(dāng)控制混凝土的水灰比及水泥用量，表4-25；長期處于潮濕和嚴(yán)寒環(huán)境中的混凝土，應(yīng)摻用引氣長期處于潮濕和嚴(yán)寒環(huán)境中的混凝土，應(yīng)摻用引氣劑；劑；選用較好的砂、石集料；選用較好的砂、石集料；摻用引氣劑或減水劑；摻用引氣劑或減水劑；改善混凝土的施工操作方法。改善混凝土的施工操作方法。摻60高鈣粉煤灰砂漿人工碳化14d摻60高鈣粉煤灰砂漿人工碳化28d摻