建筑材料的強(qiáng)度、耐久性、外加劑

普通混凝土的強(qiáng)度

硬化混凝土的強(qiáng)度混凝土強(qiáng)度的意義強(qiáng)度是混凝土最重要的力學(xué)性質(zhì)，混凝土主要用于承受荷載或抵抗各種作用力?；炷翉?qiáng)度與混凝土的其它性能關(guān)系密切，一般來說，混凝土的強(qiáng)度愈高，其剛性、不透水性、抵抗風(fēng)化和某些侵蝕介質(zhì)的能力也愈高，通常用混凝土強(qiáng)度來評(píng)定和控制混凝土的質(zhì)量?；炷恋钠茐氖芰η埃谒嗍徒缑嫣幋嬖谌毕莺土芽p：由于水泥的收縮，引起砂漿與粗骨料間產(chǎn)生拉應(yīng)力，產(chǎn)生裂縫；水泥的泌水使與集料間形成界面裂縫；水泥水化熱引起的裂縫；多余水的蒸發(fā)留下的孔隙；外力碰撞、振動(dòng)不均勻，不密實(shí)產(chǎn)生的裂縫（如拆模式時(shí)）；施工時(shí)不可能達(dá)到完全密實(shí)，留有孔隙。受力后，以上裂縫、孔隙不斷發(fā)展，混凝土破壞?；炷潦芰ζ茐牡倪^程，實(shí)際是混凝土裂縫的發(fā)生及發(fā)展的過程。一、混凝土的強(qiáng)度(一)混凝土強(qiáng)度的種類混凝土強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度握裹強(qiáng)度軸心抗壓強(qiáng)度立方體抗壓強(qiáng)度鋼筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度（二）、混凝土的抗壓強(qiáng)度1.立方體抗壓強(qiáng)度以邊長為150mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試件，在溫度為20±2℃，相對(duì)濕度為95％以上的潮濕條件下或者在Ca（OH）2飽和溶液中養(yǎng)護(hù)，經(jīng)28d齡期，采用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的抗壓極限強(qiáng)度。用fcu表示。當(dāng)采用非標(biāo)準(zhǔn)試件時(shí)，須乘以換算系數(shù)，見下表：試件種類試件尺寸，mm粗骨料最大粒徑，mm換算系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)試件150×150×150401.00非標(biāo)準(zhǔn)試件100×100×100300.95200×200×200601.05試驗(yàn)條件對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響試件尺寸

150200200100標(biāo)準(zhǔn)試件試件形狀示意圖1001502.混凝土強(qiáng)度等級(jí)按混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值劃分的級(jí)別。以“C”和混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（fcu,k）表示，主要有C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80等十四個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（fcu,k），是立方體抗壓強(qiáng)度總體分布中的一個(gè)值，強(qiáng)度低于該值的百分率不超過5%。強(qiáng)度等級(jí)表示的含義：強(qiáng)度的范圍：某混凝土，其fcu＝30.0～34.9MPa；某混凝土，其fcu≥30.0MPa的保證率為95%。C30“C”代表“混凝土”“30”代表fcu,k＝30.0MPa；3.軸心抗壓強(qiáng)度采用150mm×150mm×300mm的棱柱體試件。在立方體抗壓強(qiáng)度為0～55MPa范圍內(nèi)fcp=（0.7～0.8）fcu。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，一般取fcp＝0.67fcu。非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的棱柱體試件的截面尺寸為100mm×100mm和200mm×200mm，測(cè)得的抗壓強(qiáng)度值應(yīng)分別乘以換算系數(shù)0.95和1.05。FF（三）混凝土的抗拉強(qiáng)度4.劈裂抗拉強(qiáng)度式中：fts——劈裂抗拉強(qiáng)度，MPa；

P——破壞荷載，N；

A——試件劈裂面積，mm2。

劈裂抗拉強(qiáng)度較低，一般為抗壓強(qiáng)度的1/10～1/20。拉應(yīng)力壓應(yīng)力PP（四）影響響抗壓強(qiáng)度度的因素（1）水泥泥的強(qiáng)度和和水灰比式中：fcu——混凝土土28d齡齡期的抗壓壓強(qiáng)度值，，MPa；；fce——水泥28d抗壓壓強(qiáng)度的實(shí)實(shí)測(cè)值，MPa；當(dāng)水泥無法法獲得28天實(shí)測(cè)強(qiáng)強(qiáng)度時(shí):fce=γc.fce,g其中:fce,g----水水泥的強(qiáng)度度等級(jí)，MPa；γc----水水泥的富余余系數(shù)，一一般取1.13;-—混凝土土灰水比，，即水灰比比的倒數(shù)；；αa、αb——粗骨料料的回歸系系數(shù)。碎石：αa=0.46，αb=0.07卵石：ααa=0.48，αb=0.33水泥的強(qiáng)度度等級(jí)和水水灰比的關(guān)關(guān)系從圖中看出出：1、混凝土土的強(qiáng)度和和水灰比成成反比關(guān)系系，當(dāng)混凝凝土水灰比比值在0.40～0.80之之間時(shí)強(qiáng)度度最高，反反則混凝土土的強(qiáng)度越越低；2、水泥強(qiáng)強(qiáng)度越高，，則混凝土土強(qiáng)度越高高。（2）粗集集料的品種種碎石形狀不不規(guī)則，表表面粗糙、、多棱角，，與水泥石石的粘結(jié)強(qiáng)強(qiáng)度較高；；卵石呈圓形形或卵圓形形，表面光光滑，與水水泥石的粘粘結(jié)強(qiáng)度較較低。在水泥石強(qiáng)強(qiáng)度及其它它條件相同同時(shí)，碎石石混凝土的的強(qiáng)度高于于卵石混凝凝土的強(qiáng)度度。（3））養(yǎng)養(yǎng)護(hù)護(hù)條條件件在保保證證足足夠夠濕濕度度情情況況下下，，溫溫度度越越高高，，水水泥泥凝凝結(jié)結(jié)硬硬化化速速度度越越快快，，早早期期強(qiáng)強(qiáng)度度越越高高；；低溫溫時(shí)時(shí)水水泥泥混混凝凝土土硬硬化化比比較較緩緩慢慢，，當(dāng)當(dāng)溫溫度度低低至至0℃℃以以下下時(shí)時(shí)，，硬硬化化不不但但停停止止，，且且具具有有冰冰凍凍破破壞壞的的危危險(xiǎn)險(xiǎn)。?；炷镣翝矟仓晖戤叜吅蠛?，，必必須須加加強(qiáng)強(qiáng)養(yǎng)養(yǎng)護(hù)護(hù)，，保保持持適適當(dāng)當(dāng)?shù)牡臏販囟榷群秃蜐駶穸榷?，，以以保保證證混混凝凝土土不不斷斷地地凝凝結(jié)結(jié)硬硬化化。。（4））齡齡期期齡期期是是指指混混凝凝土土在在正正常常養(yǎng)養(yǎng)護(hù)護(hù)條條件件下下所所經(jīng)經(jīng)歷歷的的時(shí)時(shí)間間。。在正正常常的的養(yǎng)養(yǎng)護(hù)護(hù)條條件件下下，，混混凝凝土土的的抗抗壓壓強(qiáng)強(qiáng)度度隨隨齡齡期期的的增增加加而而不不斷斷發(fā)發(fā)展展，，在在7～～14d內(nèi)內(nèi)強(qiáng)強(qiáng)度度發(fā)發(fā)展展較較快快，，以以后后逐逐漸漸減減慢慢，，28d后后強(qiáng)強(qiáng)度度發(fā)發(fā)展展更更慢慢。。由于水泥水水化的原因因，混凝土土的強(qiáng)度發(fā)發(fā)展可持續(xù)續(xù)數(shù)十年。。當(dāng)采用普通通水泥拌制制的、中等等強(qiáng)度等級(jí)級(jí)的混凝土土，在標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件件下，混凝凝土的抗壓壓強(qiáng)度與其其齡期的對(duì)對(duì)數(shù)成正比比。式中：fn、f28——分別為為n、28天齡齡期的抗壓壓強(qiáng)度，MPa。（5）外加加劑n≥3（五）提高高混凝土抗抗壓強(qiáng)度的的措施（1）采用用高強(qiáng)度等等級(jí)水泥；；（2）采用用單位用水水量較小、、水灰比較較小的干硬硬性混凝土土；（3）采用用合理砂率率，以及級(jí)級(jí)配合格、、強(qiáng)度較高高、質(zhì)量良良好的碎石石；（4）改進(jìn)進(jìn)施工工藝藝，加強(qiáng)攪攪拌和振搗搗；（5）采用用加速硬化化措施，提提高混凝土土的早期強(qiáng)強(qiáng)度；（6）在混混凝土拌合合時(shí)摻入減減水劑或早早強(qiáng)劑。二、混凝土土的耐久性性1.耐久性性的主要內(nèi)內(nèi)容（1）抗?jié)B滲性混凝土的抗抗?jié)B性是指指混凝土抵抵抗壓力水水滲透的能能力?；炷恋目箍?jié)B性用抗抗?jié)B等級(jí)表表示。是以以28d齡齡期的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)試件，按按規(guī)定方法法進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)時(shí)所能承承受的最大大靜水壓力力來確定。?？煞譃镻4、P6、P8、、P10和和P12等等五個(gè)等級(jí)級(jí)，分別表表示混凝土土能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0和1.2MPa的靜水水壓力而不不發(fā)生滲透透。（2）抗凍凍性混凝土的抗抗凍性是指指混凝土在在飽和水狀狀態(tài)下，能能抵抗凍融融循環(huán)作用用而不發(fā)生生破壞，強(qiáng)強(qiáng)度也不顯顯著降低的的性質(zhì)。用抗凍等級(jí)級(jí)表示。抗抗凍等級(jí)是是以28d齡期的混混凝土標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)試件，在在飽和水狀狀態(tài)下，強(qiáng)強(qiáng)度損失不不超過25％，且質(zhì)質(zhì)量損失不不超過5％％時(shí)，所能能承受的最最大凍融循循環(huán)次數(shù)來來表示，有有F10、、F15、、F25、、F50、、F100、F200、F250和F300等等九個(gè)等級(jí)級(jí)。二、混凝土土的耐久性性（3）抗侵侵蝕性混凝土的抗抗侵蝕性主主要取決于于水泥石的的抗侵蝕性性。合理選擇水水泥品種、、提高混凝凝土制品的的密實(shí)度均均可以提高高抗侵蝕性性。（4）抗碳碳化性混凝土的碳碳化主要指指水泥石的的碳化。混凝土碳化化，使其堿堿度降低，，從而使混混凝土對(duì)鋼鋼筋的保護(hù)護(hù)作用降低低，鋼筋易易銹蝕；引引起混凝土土表面產(chǎn)生生收縮而開開裂。（5）堿集集料反應(yīng)堿集料反應(yīng)應(yīng)是指水泥泥、外加劑劑等混凝土土組成物及及環(huán)境中的的堿與集料料中堿活性性礦物在潮潮濕環(huán)境下下緩慢發(fā)生生并導(dǎo)致混混凝土開裂裂破壞的膨膨脹反應(yīng)。。應(yīng)嚴(yán)格控制制水泥中堿堿的含量和和集料中堿堿活性物質(zhì)質(zhì)的含量。。二、混凝土土的耐久性性2.提高混混凝土耐久久性的措施施（1）合理理選擇混凝凝土的組成成材料根據(jù)混凝土土工程特點(diǎn)點(diǎn)或所處環(huán)環(huán)境條件，，選擇水泥泥品種；選擇質(zhì)量良良好、技術(shù)術(shù)要求合格格的骨料。。（2）提高高混凝土制制品的密實(shí)實(shí)度嚴(yán)格控制混混凝土的水水灰比和水水泥用量。。見下頁表表。選擇級(jí)配良良好的骨料料及合理砂砂率，保證證混凝土的的密實(shí)度。。摻入適量減減水劑，提提高混凝土土的密實(shí)度度。嚴(yán)格按操作作規(guī)程進(jìn)行行施工操作作。（3）改善善混凝土的的孔隙結(jié)構(gòu)構(gòu)在混凝土中中摻入適量量引氣劑，，可改善混混凝土內(nèi)部部的孔結(jié)構(gòu)構(gòu)，封閉孔孔隙的存在在，可以提提高混凝土土的抗?jié)B性性、抗凍性性及抗侵蝕蝕性。二、混凝土土的耐久性性環(huán)境條件結(jié)構(gòu)物類別最大水灰比最小水泥用量素混凝土鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土素混凝土鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土1.干燥環(huán)境正常的居住或辦公用房屋內(nèi)不作規(guī)定0.650.602002603002.潮濕環(huán)境無凍害高濕度的室內(nèi)部件室外部件在非侵蝕性土和（或）水中的部件0.700.600.60225280300有凍害經(jīng)受凍害的室外部件在非侵蝕性土和（或）水中且經(jīng)受凍害的部件高濕度且經(jīng)受凍害的室內(nèi)部件0.550.550.552502803003.有凍害和除冰劑的潮濕環(huán)境經(jīng)受凍害和除冰劑作用的室內(nèi)和室外部件0.500.500.50300300300混凝土最大大水灰比和和最小水泥泥用量的規(guī)規(guī)定（JGJ55－－2000）§4－5混混凝凝土外加劑劑外加劑及其其分類定義混凝土外加加劑是指在在拌制混凝凝土過程中中摻入的，，用以改善善混凝土性性能的物質(zhì)質(zhì)。一般情情況摻量不不超過水泥泥質(zhì)量的5%。按主要功能能的分類（1）改善善混凝土拌拌合物流變變性能的外外加劑，包包括各種減減水劑、引引氣劑和泵泵送劑等。。（2）調(diào)節(jié)節(jié)混凝土凝凝結(jié)時(shí)間、、硬化性能能的外加劑劑，包括緩緩凝劑、早早強(qiáng)劑和速速凝劑等。。（3）改善善混凝土耐耐久性的外外加劑，包包括引氣劑劑、防水劑劑和阻銹劑劑等。（4）改善善混凝土其其它性能的的外加劑，，包括加氣氣劑、膨脹脹劑、防凍凍劑、著色色劑、防水水劑和泵送送劑等。一、減水劑劑混凝土減水水劑是指在在保持混凝凝土拌合物物和易性一一定的條件件下，具有有減水和增增強(qiáng)作用的的外加劑，，又稱為““塑化劑””，高效減減水劑又稱稱為“超塑塑化劑”。。1.減水劑劑的作用機(jī)機(jī)理減水劑多屬屬于表面活活性劑，它它的分子結(jié)結(jié)構(gòu)是由親親水基團(tuán)和和憎水基團(tuán)團(tuán)組成；摻入減水劑劑前：當(dāng)水泥加水水拌合形成成水泥漿的的過程中，，水泥顆粒粒把一部分分水包裹在在顆粒之間間而形成絮絮凝狀結(jié)構(gòu)構(gòu)，水的作作用不能充充分發(fā)揮；；一、減水劑劑摻入減水劑劑后：表面活活性劑劑在水水泥顆顆粒表表面作作定向向排列列使水水泥顆顆粒表表面帶帶有同同種電電荷，，這種種排斥斥力遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大大于水水泥顆顆粒之之間的的分子子引力力，使使水泥泥顆粒粒分散散，絮絮凝狀狀結(jié)構(gòu)構(gòu)中的的水分分釋放放出來來，混混凝土土拌合合用水水的作作用得得到充充分的的發(fā)揮揮，拌拌合物物的流流動(dòng)性性明顯顯提高高；表面活性性劑的極極性基與與水分子子產(chǎn)生締締合作用用，使水水泥顆粒粒表面形形成一層層溶劑化化水膜，，阻止了了水泥顆顆粒之間間直接接接觸，起起到潤滑滑作用，，改善了了拌合物物的流動(dòng)動(dòng)性。絮凝狀結(jié)結(jié)構(gòu)一、減水水劑2.減水水劑的作作用效果果（1）減減少混凝凝土拌合合物的用用水量，，提高混混凝土的的強(qiáng)度。。在混凝凝土拌合合物坍落落度基本本一定的的情況下下，減少少混凝土土的單位位用水量量5％～～25％％（普通通型5％％～15％，高高效型10％～～30％％）。（2）提高混混凝土拌拌合物的的流動(dòng)性性。在用用水量和和強(qiáng)度一一定的條條件下，，坍落度度可提高高100～200mm。（3）節(jié)節(jié)約水泥泥。在混混凝土拌拌合物坍坍落度、、強(qiáng)度一一定的情情況下，，可節(jié)約約水泥5％～20％。。（4）改改善混凝凝土拌合合物的性性能。摻摻入減水水劑可以以減少混混凝土拌拌合物的的泌水、、離析現(xiàn)現(xiàn)象；延延緩拌合合物的凝凝結(jié)時(shí)間間；減緩緩水泥水水化放熱熱速度；；顯著提提高混凝凝土硬化化后的抗抗?jié)B性和和抗凍性性。一、減水水劑3.常用用的減水水劑（1）木木質(zhì)素素系減水水劑（M型）木質(zhì)素系系減水劑劑主要使使用木質(zhì)質(zhì)素磺酸酸鈣（木木鈣），，屬于陰陰離子表表面活性性劑，為為普通減減水劑，，其適宜宜摻量為為0.2～0.3％，，減水率率10％％左右。。對(duì)混混凝土有有緩凝作作用，一一般緩凝凝１～３３ｈ。（2）萘萘系減水水劑高效減水水劑，其其主要成成分為β一萘磺酸酸鹽甲醛醛縮合物物，屬陰陰離子表表面活性性劑。這這類減水水劑品種種很多，，目前我我國生產(chǎn)產(chǎn)的主要要有NNO、NF、FDN、、UNF、MF、建ⅠⅠ型等。。萘系減水水劑適宜宜摻量為為0.5％～1.0％％，其減減水率較較大，為為10％％～25%增強(qiáng)強(qiáng)效果顯顯著，緩緩凝性很很小，大大多為非非引氣型型。適用用于日最最低氣溫溫０℃以以上的所所有混凝凝土工程程，尤其其適用于于配制高高強(qiáng)、早早強(qiáng)、流流態(tài)等混混凝土。。一、減水水劑（3）樹樹脂類減減水劑為水溶性性樹脂，，主要為為磺化三三聚氰胺胺甲醛樹樹脂減水水劑，簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱密胺胺樹脂減減水劑，，為陰離離子表面面活性劑劑。我國國產(chǎn)品有有SM樹樹脂減水水劑，為為非引氣氣型早強(qiáng)強(qiáng)高效減減水劑，，其各項(xiàng)項(xiàng)功能與與效果均均比萘系系減水劑劑還好。。SM適宜摻摻量為0.5％～2.0％，，減水率達(dá)達(dá)20％～～27％。。（4）糖蜜蜜類減水劑劑普通減水劑劑。它是以以制糖工業(yè)業(yè)的糖渣、、廢蜜為原原料，采用用石灰中和和而成，為為棕色粉狀狀物或糊狀狀物，其中中含糖較多多，屬非離離子表面活活性劑。國國內(nèi)產(chǎn)品粉粉狀有TF、ST、、3FG等等。適宜摻量0.2％～～0.3％％，減水率率10％左左右，屬緩緩凝減水劑劑。二、早強(qiáng)劑劑早強(qiáng)劑是指指摻入混凝凝土中能夠夠提高混凝凝土早期強(qiáng)強(qiáng)度，對(duì)后后期強(qiáng)度無無明顯影響響的外加劑劑。種類無機(jī)鹽類早強(qiáng)劑有機(jī)物類早強(qiáng)劑復(fù)合早強(qiáng)劑主要品種氯化鈣、硫酸鈉三乙醇胺、三異丙醇胺、尿素等二水石膏+亞硝酸鈉+三乙醇胺適宜摻量氯化鈣1％～2％；硫酸鈉0.5％～2％0.02％～0.05％2％二水石膏+1％亞硝酸鈉+0.05％三乙醇胺作用效果氯化鈣：可使2d～3d強(qiáng)度提高40％～100％，7d強(qiáng)度提高25％能使3d強(qiáng)度提高50％注意事項(xiàng)氯鹽會(huì)銹蝕鋼筋，摻量必須符合有關(guān)規(guī)定對(duì)鋼筋無銹蝕作用早強(qiáng)效果顯著，適用于嚴(yán)格禁止使用氯鹽的鋼筋混凝土常用早強(qiáng)劑劑的品種、、摻量及作作用效果引氣劑定義——引引氣劑是指指在混凝土土攪拌過程程中，能引引入大量分分布均勻的的微小氣泡泡，以減少少混凝土拌拌和物泌水水離析，改改善和易性性，并能顯顯著提高硬硬化混凝土土抗凍融耐耐久性的外外加劑。目前應(yīng)用較較多的引氣氣劑為松香香熱聚物、、松香皂、、烷基苯磺磺酸鹽等。。作用機(jī)理引氣劑屬憎憎水性表面面活性劑，，能顯著降降低水的表表面張