第四章-水泥混凝土2

第四章.水泥混凝土(concrete)

第一節(jié).概述

一.砼定義水泥、水和骨料按適當比例配合拌制成混合料經(jīng)硬化而成的人造石材。目前混凝土的用量約為120億噸，是世界上用量最大的人工建筑材料，隨著混凝土性能的不斷提高，其用量及應用范圍還會增加。混凝土廣泛應用于建筑、橋梁、道路等土木工程領域?；炷恋陌l(fā)展

自1824年發(fā)明了波特蘭水泥之后，1830年前后就有了混凝土問世，1867年又出現(xiàn)了鋼筋混凝上?；炷梁弯摻罨炷恋某霈F(xiàn)，特別是鋼筋混凝土的誕生，被譽為是對混凝土的第一次革命。上世紀30年代預應力鋼筋混凝土的出現(xiàn)，被稱為是混凝土的第二次革命。70年代出現(xiàn)的混凝土外加劑，認為是混凝土的第三次革命。二.砼分類

重砼(0≥2600kg/m3);普通砼(1950kg/m3＜0＜2600kg/m3);輕砼(0≤1950kg/m3)

按表觀密度分按抗壓強度分低強砼(fcu＜30MPa);中強砼(fcu=30-60MPa)高強砼(fcu≥60MPa);超高強砼(fcu≥100MPa)按膠凝材料分水泥砼(水泥);石膏砼(石膏);瀝青砼(瀝青)但混凝土自重大、比強度小、抗拉強度低、變形能力差和易開裂等缺點，也有待研究改進。由于混凝土有上述重要優(yōu)點，所以廣泛應用于工業(yè)與民用建筑工程、水利工程、地下工程、公路、鐵路、橋涵及國防軍事各類工程中，

（1）央視大樓（2）三峽大壩（3）杭州灣跨海大橋圖4.1混凝土工程實例圖片三.砼特點混凝土在土建工程中能夠得到廣泛的應用，是由于它具有優(yōu)越的技術性能及良好的經(jīng)濟效益。1.優(yōu)點就地取材；造價低；可塑性好；耐久性高；與鋼筋有牢固的粘結；性能可調(diào)整。2.缺點自重大；比強度小；抗拉強度低，性脆；導熱系數(shù)大；硬化慢；生產(chǎn)周期長。砼的特點（1）砼用料中80%以上的砂石可就地取材，成本低；（2）凝結前具有良好的可塑性，可以按工程結構的要求，澆筑成各種形狀的任意尺寸的整體結構或預制構件；（3）硬化后有較高抗壓強度和良好的耐久性；（4）砼與鋼筋有牢固的粘結力，復合成鋼筋混凝土，加大了砼的應用范圍；（4）砼與鋼筋有牢固的粘結力，復合成鋼筋混凝土，加大了砼的應用范圍；（5）可利用工業(yè)廢料調(diào)制成不同性能的砼，有利于環(huán)境保護；（6）自重大、比強度??；（7）抗拉強度低；（8）硬化速度慢，生產(chǎn)周期長；（9）強度波動因素多。隨著現(xiàn)代混凝土科學技術的發(fā)展，混凝土的不足之處已經(jīng)得到或正在被克服。例如采用輕骨料，可使混凝土的自重和導熱系數(shù)顯著降低；在混凝土內(nèi)摻入纖維或聚合物，可大大降低混凝土的脆性；混凝十采用快硬水泥或摻入早強劑、減水劑等，可明顯縮短其硬化周期。對砼的基本要求（1）具有符合設計要求的強度；（2）具有與施工條件相適應的施工和易性；（3）具有與工程環(huán)境相適應的耐久性；（4）材料配比的經(jīng)濟合理性。四.砼中各組成材料的作用

砼組成材料

水泥、水、細骨料和粗骨料，以及適量外加劑和摻合料水泥砼未硬化前(freshconcrete)起潤滑作用

水泥漿

水砼硬化后(concrete)起膠結作用砼細骨料起骨架作用、抗風化

骨料粗骨料抑制水泥漿收縮、耐磨普通水泥混凝土的組成材料

普通混凝土的基本組成材料是天然砂、石子、水泥和水，為改善混凝土的某些性能還常加入適量的外加劑或外摻料。在混凝土中，砂、石起骨架作用，因此也稱為骨料。水泥和水形成水泥漿，包裹在砂粒表面并填充砂粒間的空隙而形成水泥砂漿，水泥砂漿又包裹在石子表面并填充石子間的空隙。在混凝土硬化前，水泥漿起潤滑作用，賦予混凝土拌合物一定的流動性，便于施工。硬化后，則將骨料膠結成一個堅實的整體，并產(chǎn)生一定的力學強度。

（1）示意圖（2）實物圖圖4.2混凝土結構5.002.501.250.6300.3150.16010080.063.050.040.031.525.020.016.010.05.0骨料（aggregate）的定義與分類碎石卵石天然砂人工砂混合砂粗骨料細骨料mmmm

骨料的作用

⑴骨架作用，傳遞應力⑵抑制收縮，防止開裂為什么把砂石稱為骨料？在傳統(tǒng)觀念中把砂石叫做骨料的原因是認為骨料起強度作用而作為混凝土的骨架，這是一種誤解。骨料的骨架作用主要是穩(wěn)定混凝土的體積而不是強度。純的水泥漿體硬化后收縮過大，無法用于結構，必須有骨料對水泥漿體的收縮起約束作用，而且骨料在混凝土中必須占據(jù)大部分體積。決定混凝土強度的不是骨料對混凝土的強度其決定作用的是混凝土的水灰比（水膠比），所以目前用強度很低的輕骨料（陶粒）已能配制出C50的泵送混凝土。如果不能用足夠包裹骨料的最少量的漿體和最大量的骨料組成具有工程所需要的良好施工性能的拌和物，是不可能得到耐久的混凝土的。我國混凝土質(zhì)量比西方國家的差，主要原因在于骨料的質(zhì)量；骨料質(zhì)量首先不是強度，重要的是使用級配和粒形良好的骨料可以得到最小用水量的拌和物。一.水泥(cement)

1.品種依據(jù)工程結構特點、使用環(huán)境及水泥特性選擇2.強度等級水泥強度等級應與砼強度等級相適應（1）中、低強度等級砼（﹤C60），水泥強度等級=(1.5-2.5)砼強度等級（2）高強度等級砼（≥C60），水泥強度等級=(0.8-1.5)砼強度等級二.水(water)

基本要求不影響砼的凝結和硬化；無損于砼強度發(fā)展和耐久性；不加快鋼筋銹蝕;不引起預應力鋼筋脆斷;不污染砼表面。三.細骨料(fine-aggregate)

1.定義粒徑在0.15mm-4.75mm的骨料稱為細骨料，常稱作砂(sand)。

按產(chǎn)源分天然砂河砂、湖砂、山砂、淡化海砂2.分類人工砂機制砂、混合砂按細度模數(shù)分—粗砂、中砂、細砂種類顆粒形狀表面特征和易性強度河砂

圓、橢圓

光滑

好

低

海砂山砂多棱角

粗糙

差

高

盲目無度的非法采砂導致河床下陷，使位于晉江上游西溪上的漳（平）泉（州）線跨河鐵路橋的橋墩基礎嚴重裸露，直接威脅著鐵路橋列車運行的安全海砂含鹽要警惕！3.泥、泥塊、有害物質(zhì)⑴含泥量----粒徑小于0.075mm的顆粒；石粉含量----人工砂中粒徑小于0.075mm的顆粒；泥塊含量----粗（細）集料中粒徑大于4.75（1.18），水洗后小于2.23（0.6）mm的顆粒(2)有害物質(zhì)—包括云母、輕物質(zhì)、有機物、硫化物及硫酸鹽、氯鹽等(3)危害泥,泥塊,云母,輕物質(zhì)——粘附在砂的表面,妨礙水泥與砂的粘結,降低砼的強度,增加砼的用水量,加大砼的收縮,降低砼的抗?jié)B性和抗凍性。硫化物及硫酸鹽——對水泥有(硫酸鹽)腐蝕作用有機物——會分解出有機酸對水泥有腐蝕作用氯鹽——對鋼筋有腐蝕作用。4.粗細程度(1)定義—不同粒徑的砂?；旌显谝黄鸷蟮钠骄傮w）粗細程度(2)目的—使砂的總表面積較小,包裹砂粒表面的水泥漿較少,從而節(jié)約水泥用量(3)測定—用篩分析方法(簡稱篩析法)測定篩孔尺寸mm篩余量（g）

分計篩余百分率（%）累計篩余百分率（%）5m1a1A1=a12.50m2a2A2=a1+a21.25m3a3A3=a1+a2+a30.63m4a4A4=a1+a2+a3+a40.315m5a5A5=a1+a2+a3+a4+a50.16m6a6A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6(4)指標—細度模數(shù)

(5)分類—f=3.1-3.7為粗砂，f=2.3-3.0為中砂，f=1.6-2.2為細砂，f=0.7-1.5為特細砂

配制砼時優(yōu)先選用中粗砂5.顆粒級配(1)定義—砂中不同粒徑顆粒的搭配情況(2)目的—使砂的總空隙率較小，填充砂?？障兜乃酀{較少，從而節(jié)約水泥用量。(3)測定—用篩分析方法(簡稱篩析法)測定(4)評定—按0.6mm篩孔累計篩余百分率分成三個級配區(qū)I、II、III區(qū)。

區(qū)累計篩余百分率%篩孔尺寸ⅠⅡⅢ10mm0005mm10～010～010～02.5mm35~525~015~01.25mm65~3550~1025~00.63mm85~7170~4140~160.315mm95~8092~7085~550.16mm100～90100～90100～90級配區(qū)砂的級配曲線/%1區(qū)2區(qū)3區(qū)/mm圖4.2砂的級配曲線/mm/%

篩分曲線超過3區(qū)往左上偏時，表示砂過細，拌制混凝土時需要的水泥漿量多，易使混凝土強度降低，收縮增大；超過1區(qū)往右下偏時，表示砂過粗，配制的混凝土，其拌合物的和易性不易控制，而且內(nèi)摩擦大，不易振倒成型。一般認為，處于2區(qū)級配的砂，其粗細適中，級配較好，是配制混凝土的最理想的級配區(qū)。

砂的顆粒級配砂的顆粒級配指砂不同大小顆粒的搭配情況。單一粒徑兩種粒徑多種粒徑顆粒級配示意圖砂的級配常用各篩上累計篩余量百分率來表示，共分為I、II、III區(qū)級，級配較好的砂應處于同一區(qū)間。拌制砼應優(yōu)先選擇Ⅱ區(qū)的砂。(5)級配合格的標志各篩孔累計篩余百分率(Ai)落在任一級配區(qū),級配合格

除4.75mm、0.6mm外，允許有少量超出，但超出總量不大于

5%，級配合格

配制砼時優(yōu)先選用II區(qū)砂合理級配的砂：粗細顆粒含量適當空隙率小總表面積小水泥漿的用量少混凝土的和易性好密實度高強度及耐久性高砂的篩分析試驗

(1)標準篩孔(方孔)—4.75㎜,2.36㎜,1.18㎜,0.6㎜,0.3㎜,0.15㎜(2)標準試樣M=500g

篩孔尺寸

mm篩余量mi(g)分計篩余ai(%)

累計篩余Ai(%)4.75152.36751.18700.61000.31200.15100〈0.1520計算公式miai=(mi/M)100Ai=∑ai4.75㎜2.36㎜1.18㎜0.6㎜0.3㎜0.15㎜篩底（1）該砂的細度模數(shù)；（2）判斷該砂的級配合格否？四.粗骨料(coarse-aggregate)1.定義粒徑在4.75mm-90mm的骨料稱為粗骨料，常稱作石子(gravel)。2.分類

——

按產(chǎn)源分—碎石、卵石—按粒徑尺寸分—連續(xù)級配、單粒級（間斷級配）四.粗骨料(coarse-aggregate)1.定義粒徑在4.75mm-90mm的骨料稱為粗骨料，常稱作石子(gravel)。2.分類

——

按產(chǎn)源分—碎石、卵石—按粒徑尺寸分—連續(xù)級配、單粒級（間斷級配）3.泥、泥塊、有害物質(zhì)有害物質(zhì)—包括有機物、硫化物及硫酸鹽等4.顆粒形狀(粒形）（1）最佳形狀—球形、正方體形（2）最差形狀—針狀顆粒、片狀顆粒

針狀、片狀顆?！x詳教材

危害—拌合物和易性差，砼強度降低，耐久性差（骨料空隙率大）骨料形狀棱角狀渾圓狀針狀片狀≥C30，含量≤15%；＜C30，含量≤25%5.最大粒徑(粒徑）(1)定義→粗骨料公稱粒級的上限(2)目的→表示粗骨料的粗細程度?！止橇峡偙砻娣e較小→節(jié)約水泥

條件許可時，粗骨料的最大粒徑大應盡量大。(3)《砼結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50204—2002)規(guī)定：①砼梁、柱、墻的粗骨料的最大粒徑：≤1/4截面最小尺寸，且≤3/4鋼筋凈距。②砼板的粗骨料的最大粒徑≤1/2板厚，且≤40mm。

某砼柱截面為300400mm，柱中受力鋼筋直徑為22mm，受力筋間距為66mm。則該柱砼所用石子最大粒徑為多少mm？

解：依據(jù)GB50204—2002規(guī)定：

例題骨料粒徑大于保護層厚度造成的缺陷6.強度(1)強度巖石強度（僅用于碎石，且砼≥C60時才檢驗）壓碎指標（用于碎石、卵石）a)巖石強度——用母巖制作50mm立方體（或直徑和高均為50mm圓柱體）浸水48h，測定抗壓強度，要求：巖石抗壓強度≥1.5砼強度等級。b)壓碎指標——一定重量氣干狀態(tài)的9.5mm～19mm碎石裝入標準筒內(nèi)，按規(guī)定速度加荷至200KN，卸荷后稱取試樣重M0,用2.36mm篩篩去細粒，稱取篩余重M1。

壓碎指標—是表示粗骨料強度的間接指標。

壓碎指標越小,粗骨料強度越高。反之。粗骨料強度越低。7.顆粒級配

(1)定義—石子中不同粒徑顆粒的搭配情況

(2)目的—使石子的總空隙率較小→節(jié)約水泥用量

(3)測定—用篩分析方法(簡稱篩析法)測定

(4)類型—連續(xù)級配和單粒級(間斷級配)連續(xù)級配—石子由小到大各粒級相連的級配.間斷級配—小顆粒粒徑石子直接與大顆粒粒徑石子相配,中間缺了一段粒級的級配。8.堅固性—定義與要求同細骨料

碎石—表面粗糙，棱角多，且較潔凈，與水泥石粘結牢固；

卵石—表面光滑，有機雜質(zhì)含量較多，與水泥石粘結力較差；在相同條件下，卵石砼強度較碎石砼強度低；在單位用水量相同條件下，卵石砼流動性較碎石砼大；五.外加劑(admixture)1.定義在拌制砼過程中摻入的用以改善砼性能的物質(zhì)，摻量一般不大于水泥重量5%（特殊情況除外)。2.分類按主要功能分為四類。3.常用種類減水劑、引氣劑、早強劑和緩凝劑等普通減水劑——在保持混凝土稠度不變的條件下，具有一般減水增強作用的外加劑。高效減水劑——在保持混凝土稠度不變的條件下，具有大幅度減水增強作用的外加劑

引氣劑——在混凝土攪拌過程中，能引入大量分布均勻的微小氣泡，以減少混凝土拌合物泌水離析、改善和易性，并能顯著提高硬化混凝土抗凍融耐久性的外加劑。引氣減水劑——兼有引氣和減水作用的外加劑。緩凝劑——能延緩混凝土凝結時間，并對其后期強度發(fā)展無不利影響的外加劑。早強劑——能提高混凝土早期強度，并對其后期強度無顯著影響的外加劑。早強減水劑——兼有早強和減水作用的外加劑。防凍劑——在規(guī)定溫度下，能顯著降低混凝土的冰點，使混凝土液相不凍結或僅部分凍結，以保證水泥的水化作用，并在一定的時間內(nèi)獲得預期強度的外加劑。膨脹劑——能使混凝土（砂漿）在水化過程中產(chǎn)生一定的體積膨脹，并在有約束條件下產(chǎn)生適宜自應力的外加劑。鋼筋阻銹劑——加入混凝土中能阻止或減緩鋼筋腐蝕的外加劑。緩凝減水劑——兼有緩凝和減水作用的外加劑。早強劑——能提高混凝土早期強度，并對其后期強度無顯著影響的外加劑。六.摻合料(additive)1.定義與砼其他組分一起，直接加入的人造或天然的礦物材料以及工業(yè)廢料，摻量一般大于水泥重量5%。2.作用改善砼性能，節(jié)約水泥3.常用種類粉煤灰、硅灰、磨細礦渣粉磨細煤矸石等采用外加劑和摻合料是提高混凝土強度、改善性能、節(jié)約水泥和能源的最有效的方法之一。近幾十年來混凝土外加劑和摻合料的發(fā)展很快，國外許多國家外加劑和摻合料的使用率達到60-80%，有的甚至高達100%，當前外加劑和摻合料已成為混凝土的第五大組分。

思考請觀察此使用一年多的水泥混凝土道路表面，該水泥混凝土選用普通硅酸鹽水泥，其熟料礦物組成分別為C3S53％，C2S25％，C3A15％，C4AF7％。請從水泥的角度分析其選用有否不當之處。

第三節(jié).砼的技術性能

拌合物(freshconcrete)的性能—和易性(Workability)

砼性能強度(Strength)

硬化砼的性能變形(Deformation)耐久性(Durability)QualityStrengthDurabilityWorkabilityDeformation一、和易性和易性的綜合含義流動性+粘聚性+保水性=和易性流動性指砼拌和物在自重或施工機械振搗的作用下，能夠流動并均勻密實地填滿摸板的性能。粘聚性保持整體均勻的能力。保水性保持一定水分不使泌出的能力。和易性測試坍落度試驗和易性分析和判斷流動性坍落度大→流動性大粘聚性－用搗棒在的拌和物的側(cè)面輕輕敲打，出現(xiàn)三種情況真實坍落→粘聚性好沿斜面下滑或骨料外露→粘聚性差崩裂保水性－觀察稀漿析出

較多的稀漿析出→保水性差無稀漿析出→保水性好由坍落度的不同可將砼拌和物分為：

大流動性砼T160mm

流動性砼100~150mm

塑性砼50~90mm

低塑性砼10~40mm和易性測試維勃稠度試驗干硬性或低塑性混凝土ThinCompositeLowVebeConsistometerGreatMobilityHighVebeConsistometerThickCompositeSmallMobility分析和判斷維勃稠度值小→拌和物稀→流動性大維勃稠度值大→拌和物稠→流動性小在不影響施工操作和保證密實成型的前提下,應盡量選擇較小的流動性?？傇瓌t選擇根據(jù)構件截面的大小、搗實方法和鋼筋疏密等條件確定流動性的選擇與應用坍落度(mm)拌合物類型應用范圍>160大流動性泵送、不易澆注的窄面及鋼筋密布的結構100-150流動性泵送、不易澆注的窄面及鋼筋密布的結構50-90塑性普通結構,最常用10-40低塑性(低流動性)強力振搗、預制構件及基礎、無配筋的厚大結構等4.影響和易性的因素組成材料的影響水灰比水泥漿數(shù)量Sp骨料環(huán)境因素的影響時間溫度水灰比(水泥漿稠度)－當水泥用量一定時水灰比小→混凝土干→坍落度小→不易密實成型；水灰比過小→崩潰→粘聚性差→硬化后混凝土的強度及耐久性降低水灰比大→混凝土稀→坍落度大→易離析、分層、泌水→硬化后強度及耐久性降低水灰比合適→拌合物能均勻且密實成型←必須根據(jù)混凝土的強度和耐久性的要求來選擇W/C組成材料的影響W/C的影響水泥漿數(shù)量(用水量或漿/集比)－W/C一定水泥漿多→流動性大;過多→流漿→粘聚性差→影響硬化后的性質(zhì)水泥漿數(shù)量少→流動性小→不密實；過少崩潰→粘聚性差→影響硬化后的性質(zhì)水泥漿數(shù)量適量→滿足流動性的要求且有較好的粘聚性和保水性←根據(jù)施工要求的坍落度選擇水泥漿數(shù)量的影響砂率Sp指混凝土中砂的質(zhì)量占砂石總量的比例Sp=S/(S+G)當W和C一定時，Sp決定了骨料的空隙率和總表面積砂率過小→砂漿數(shù)量不足→對骨料的潤滑作用差→流動性差且易離析砂率過大→總表面積大→水泥漿多用于包裹砂子及填空→潤滑作用小→流動性小砂率Sp的影響顆粒形狀與表面特征碎石或山砂的表面粗糙、多棱角→流動性差卵石或河砂的表面光滑、圓潤→流動性好級配級配好→W一定時，空隙小→流動性好級配差→W一定時，空隙大→流動性差Dmax大→水泥漿一定時，表面積小→流動性好最大粒徑Dmax骨料的影響時間的影響時間延長→水化作用+水分蒸發(fā)+骨料吸水→流動性↓施工中,測坍落度在混凝土拌合物拌好15分鐘內(nèi)進行環(huán)境因素的影響SlumpTime溫度升高→流動性↓施工中為了保證一定的工作性,必須注意環(huán)境溫度的影響,夏季混凝土拌合物用水量>冬季用水量.SlumpTemperature溫度的影響5.改善和易性的措施①盡可能降低砂率，或采用合理砂率；②改善砂、石的級配；③盡量采用較粗的砂、石；④當拌合物的坍落度太小時，保持水灰比不變，增加水泥和水的用量；當拌合物的坍落度太大，但粘聚性良好時，保持砂率不變，增加砂、石用量。當粘聚性、保水性不良時，增大砂率。⑤采用添加劑二.強度(Strength)

1.定義

標準試件：150×150×150mm，一組3塊；

①立方體抗壓強度fcu

標準養(yǎng)護：t=20±2℃；RH≥95%；（砼強度的特征值）標準試驗方法：測得28d的抗壓強度▲非標準試件100×100×100mm的強度換算系數(shù)為0.95200×200×200mm的強度換算系數(shù)為1.05

②立方體抗壓強度標準值(或稱：立方體抗壓標準強度)fcu,k—具有95%保證率的立方體抗壓強度

P（t）＝95%t0tψ(l)概率強度保證率P(t)f設f配強度平均強度普通混凝土的十二個等級如下圖所示：GradesC60C7.5C10C55C50C35C15C20C25C30C45C40C25concretefcu,k其它強度①軸心(棱柱體)抗壓強度fcp—用150×150×300mm標準試件,養(yǎng)護條件和試驗方法同立方體抗壓強度。fcp=(0.7-0.8)fcu②抗拉強度ftp—一般采用劈裂抗拉強度fts代表。ftp=(1/10-1/20)fcp③抗彎拉強度ftf(又稱：抗折強度)—是路面水泥砼的主要強度指標2.影響砼強度的因素

(1)水泥強度等級和水灰比

━影響砼強度的決定性因素▲在相同條件下，水泥強度等級越高，配制的砼強度越高，二者呈直線關系

▲試驗證明：砼強度隨水灰比增大而降低，二者呈曲線關系

砼強度隨灰水比的增大而增大，二者呈直線關系

水泥等級提高水泥石強度提高混凝土強度提高

與骨料的粘結強度提高▲水灰比定則（鮑羅米公式）式中：fcu

—砼28d抗壓強度,MPaC/W—灰水比（水泥/水）A、B—回歸系數(shù)，碎石：A=0.46,B=0.07；卵石：A=0.48,B=0.33

fce

—水泥28d抗壓強度的實測值，MPa。

▲當無水泥28d抗壓強度的實測值時，fce=kcfce,k

kc—水泥強度等級值的富余系數(shù)，一般取1.06-1.18。

fce，k—水泥強度等級標準值。32.5級水泥，fce，k=32.5MPa，以此類推?！U羅米公式的用途①已知：水泥強度fce，水灰比W/C，骨料種類(A、B),求:砼28d抗壓強度fcu②已知：水泥強度fce，砼強度等級fcu，骨料種類(A、B)；求：水灰比W/C用32.5P·O水泥配制卵石砼，制作100×100×100mm的試件三塊，在標準條件下養(yǎng)護7d，測得破壞荷載分別為140KN、135KN、144KN。①試計算該砼28d的標準立方體抗壓強度，②試計算該砼的水灰比（kc=1.13）例題(2)骨料的影響粗骨料的強度、粒徑及級配等是影響混凝土強度的重要因素。裂紋擴展至骨料時繞界面而過骨料強度高混凝土強度高Dmax強度無影響W/C＞0.65fcu

碎石=1.38fcu卵石W/C＜0.4(3)養(yǎng)護溫度和濕度溫度越高，水泥的水化速度越快，混凝土強度越高。濕度越大，水泥水化程度越高。溫度水泥水化速度混凝土強度溫度水泥水化速度混凝土強度(4)齡期正常養(yǎng)護條件下，砼強度隨齡期的增長而增長▲標準養(yǎng)護條件下，砼強度與齡期的關系如下：

公式適用于：用普通水泥配制，標準條件養(yǎng)護，中等強度等級的普通砼。自然養(yǎng)護—砼在自然條件下（平均氣溫高于5℃且表面潮濕）的養(yǎng)護蒸汽養(yǎng)護—將砼放在溫度低于100℃的常壓蒸汽中進行養(yǎng)護蒸壓養(yǎng)護—將砼構件放在溫度低于175℃及8個大氣壓的壓蒸鍋中進行養(yǎng)護砼養(yǎng)護條件耐久性定義

混凝土抵抗環(huán)境介質(zhì)作用并長期保持其良好的使用性能和外觀完整性，從而維持混凝土結構的安全、正常使用的能力稱為耐久性。內(nèi)容

混凝土耐久性是一項綜合性能，主要包括抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、抗碳化性及堿骨料抑制性。

三、耐久性1、混凝土的碳化（中性化）(1).混凝土碳化的定義

混凝土內(nèi)水泥石中的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳，在濕度相宜時發(fā)生化學反應，生成碳酸鈣和水，使混凝土堿度降低的過程，叫碳化，也稱中性化。

(2)混凝土碳化的危害降低pH值，當pH從12－13降至10.8時，鋼筋開始銹蝕。消耗Ca(OH)2,使混凝土中水化物分解，產(chǎn)生大量硅膠和鋁膠。碳化收縮，導致混凝土表面裂縫。（3）碳化的優(yōu)點增大了表面硬度。促使水泥進一步水化，混凝土密實度提高，適當碳化可使混凝土抗壓強度提高。2、堿—骨料反應是指水泥、外加劑等混凝土組成物及環(huán)境中的堿與集料中堿活性礦物在潮濕環(huán)境下緩慢發(fā)生并導致混凝土開裂破壞的膨脹反應。

堿－骨料反應必須具備以下三個條件：可溶性堿（NaOH、KOH）

（Na2O＋0.658K2O）。骨料中具有堿活性成分。存在水分。干燥狀態(tài)下不會發(fā)生堿－骨料反應。砼的抗裂性

砼的裂縫成因砼的開裂主要是由于拉應力超過了抗拉極限強度。1混凝土自身組成及內(nèi)部結構2內(nèi)外約束條件3外界氣溫變化4混凝土內(nèi)外溫差5混凝土收縮變形6混凝土抗拉能力低7混凝土的原材料質(zhì)量8混凝土施工方法大體積混凝土溫度裂縫大體積混凝土溫度特點大體積混凝土溫度應力特點表面應力特性分析內(nèi)部應力特性分析大體積混凝土裂縫控制措施

1降低骨料溫度，控制混凝土入模溫度和澆筑溫度

2選擇合適的結構形式和合理的分縫分塊

3合理選擇原材料，優(yōu)化混凝土配合比

4加強混凝土的溫度監(jiān)測工作

5加強混凝土的保溫和養(yǎng)護實例:藤子溝水電站混凝土雙曲拱壩施工過程中溫度裂縫控制措施控制出機溫度⑴降低骨料溫度盡量采用大的骨料粒徑，粒徑越大，骨料的空隙率和表面積越小，混凝土的水泥漿及水泥用量就越小，從而水泥水化時放出的熱量就越低，另外在溫度較高的季節(jié)施工時，為了防止太陽直接照射使骨料溫度急劇升高，在砂石骨料成品堆放場地上搭設了遮陽篷，必要時在使用前對骨料進行沖洗，這樣就有效地降低了骨料的溫升，使骨料在一個比較低的溫度下進行拌和，從而就降低了混凝土的拌和溫度。⑵拌和過程溫度控制措施在混凝土拌和過程中，加冷水拌和，拌和時間由計算機程序控制，并同時采取了相應的措施來降低混凝土的拌和溫度，主要有加冰片（液氨制冰）和風冷的方法?？刂茲仓囟娶挪捎煤侠淼倪\輸方式混凝土拌和之后，不宜采用泵送的方式運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，這是因為可泵性限制了骨料最大粒徑，且要求較高的流動性，結果增加了水泥漿用量，水泥用量增加的同時也增加了水化溫升，這對于防止混凝土開裂非常不利本工程采用了火車軌道運輸?shù)姆绞剑壍榔巾樓疫\距較短，約650m左右。這樣就可盡量避免離析和泌水現(xiàn)象的出現(xiàn)，對于保持混凝土的整體穩(wěn)定性也起到了較好的效果。采用軌道運輸有助于降低水泥的用量，對于減于水化熱和內(nèi)外溫差，避免出現(xiàn)混凝土裂縫非常有利。⑵澆筑時間每年11月到次年3月的低溫時段內(nèi)，進行多澆和快澆混凝土，在高溫季節(jié)5～9月澆筑混凝土時，由于氣溫較高，在混凝土拌和物運輸過程中，易產(chǎn)生較高的溫升，從而導致大幅度提高混凝土的澆筑溫度，因此選擇在早晚、夜間及陰天多澆、快澆混凝土，以確保澆筑質(zhì)量。⑶澆筑溫度與澆筑方法基礎約束區(qū)在12～2月澆筑時自然入倉，在其余季節(jié)澆筑時，澆筑溫度不大于18℃，采用薄層、短間歇、連續(xù)澆筑法，澆筑層厚1.5m；其余部位混凝土在11～3月澆筑時自然入倉，其余季節(jié)澆筑時不大于21℃，澆筑時采用的方法為短間歇、均勻上升，澆筑層厚2～3m，避免薄層長間歇，當間歇期超過28天視為老混凝土處理。布置冷卻水管

.砼配合比設計普通混凝土是由水泥、砂、石和水組成，它們之間的數(shù)量關系直接影響著混凝土的拌合物的和易性、強度及耐久性。如何確定各材料間數(shù)量關系？1.定義：是指混凝土各組成材料之間的數(shù)量關系。2.表示方法：1)單位體積混凝土內(nèi)各項材料的用量，如：mc=270.0㎏；ms=706.1kg；mg=1255.3㎏；mw=180㎏。2)單位體積內(nèi)各項材料用量的比值。如：水泥：砂子：石子=1：2.3：4.0，W/C=0.63一、普通混凝土配合比設計的表示方法二、混凝土配合比設計的基本要求

混凝土配合比設計必須達到以下三項基本要求：1.混凝土硬化之前的性能要求：和易性。2.混凝土硬化之后的性能要求：強度和耐久性。3.經(jīng)濟性要求：節(jié)約水泥，降低成本。三、混凝土配合比設計的資料準備1.設計要求的強度等級；2.了解工程所處環(huán)境對混凝土耐久性的要求；3.掌握原材料的性能指標。四、混凝土配合比設計的三參數(shù)

水泥、水、砂子、石子

（1）水和水泥的關系（水灰比）

（2）砂和石子的關系（砂率）（3）水泥漿與骨料的關系（單位用水量）四個基本變量：三個關系:確定三參數(shù)的原則水灰比——滿足確定和耐久性要求單位用水量——滿足和易性要求砂率——砂填充石子空隙后略有富余混凝土配合比設計的步驟

初步計算原材料性能，砼技術要求

初步配合比和易性調(diào)整

基準配合比強度調(diào)整

設計配合比現(xiàn)場砂、石含水率調(diào)整

施工配合比1.確定配制強度(fcu,o)混凝土強度等級≤C20C20～C35≥C35б值(N/㎜2)4.05.06.0確定初步配合比混凝土配合比的試配，調(diào)整與確定1.和易性調(diào)整——確定基準配合比2.強度調(diào)整——確定實驗室配合比4.4砼外加劑外加劑是指在砼拌和過程中摻入，用以改善砼性能的物質(zhì)，摻入量一般不超過水泥質(zhì)量的5%。外加劑對砼性能的良好改善，它在工程中應用的比例越來越大，外加劑已逐漸成為混凝土中必不可少的第五種成分。砼外加劑按其主要功能分為四類：1、改善拌合物流動性能（減水劑）2、調(diào)節(jié)凝結硬化性能（緩凝劑、早強劑、速凝劑）3、改善耐久性（防水劑）4、改善其他性能（膨脹劑）減水劑-表面活性劑表面活性劑是指將其配成溶液后，能吸附在液一氣，液—固界面上，并顯著降低其界面張力的物質(zhì)。砼摻入表面活性劑后，水泥的水化反應沒有改變，沒有生成新的水化產(chǎn)物。減水劑減水劑指在砼坍落度基本相同的條件下，能減少拌和用水量的外加劑。按功能分有普通減水劑、高效減水劑、早強減水劑、引氣減水劑等。（一）減水劑的作用機理及使用效果減水劑能夠破壞水泥顆粒的絮凝結構，起到分散水泥顆粒的作用，從而釋放絮凝結構中的自由水，增大混凝土拌合物的流動性。雖然，減水劑的種類不同，其對水泥顆粒的分散作用機理也不盡相同，但是，概括起來，減水劑分散減水機理基本上包括以下3個方面。①水化膜潤滑作用

②靜電斥力作用

（3）起泡作用摻減水劑時在機械攪拌作用下使?jié){體內(nèi)引入部分氣泡，這些微細氣泡象滾珠一樣，也有利于水泥漿的流動，增加了新拌混凝土的流動性。使用效果：1、配合比不變，可增加流動性，而不降低砼強度；2、流動性和水灰比不變，可減少用水量和水泥用量，節(jié)約水泥；3、流動性和水泥用量不變，可減少用水量，降低水灰比，提高砼強度和耐久性。評定減水劑減水效果的指標是采用減水率。減水率是在砂石骨料不變的條件下，保持砼流動性及水泥用量不變，摻外加劑的砼用水量較不摻外加劑的基準砼用水量減少的百分率。常用的減水劑(1)木質(zhì)素磺酸鹽系減水劑根據(jù)其所帶陽離子的不同,有木質(zhì)素磺酸鈣(木鈣)、木質(zhì)素磺酸鈉（木鈉）、木質(zhì)素磺酸鎂（木鎂）等。其中木鈣減水劑使用較多。木鈣減水劑是由生產(chǎn)紙漿或纖維漿的廢液，經(jīng)生物發(fā)酵提取酒精后的殘渣，再用石灰乳中和、過濾、噴霧干燥而制得的棕黃色粉末。木鈣減水劑的摻量，一般為水泥質(zhì)量的0.2%~0.3%。當保持水泥用量和混凝土坍落度不變時，其減水率為10%~15%，混凝土28d抗壓強度提高10%~20%；若保持混凝土的抗壓強度和坍落度不變，則可節(jié)省水泥用量10%左右；若保持混凝土的配合比不變，則可提高混凝土坍落度80~100mm。（2）多環(huán)芳香族磺酸鹽系減水劑主要成分為萘或萘的同系物的磺酸鹽與甲醛的縮和物，又稱萘系減水劑。萘系減水劑的減水、增強效果顯著，屬高效減水劑。（3）水溶性樹脂系減水劑以水溶性樹脂為主要原料，如三聚氰胺樹脂等。屬于高效減水劑，適用于早強、高強、及流態(tài)混凝土等。（三）減水劑的使用方法

1、先摻法2、同摻法

3、滯水法4、后摻法

(1)先摻法

先摻法主要指將減水劑干粉與水泥混合，然后加入骨料與水一起拌合。該方法省去了減水劑的溶解和儲存、冬季施工時的防凍等工序和設施，使用方便，而且減水劑可在水泥生產(chǎn)中混入，有利于減水劑的推廣和使用。(2)同摻法減水劑預先溶解配制成一定濃度的溶液，然后在混凝土攪拌時同水一起摻入。當減水劑濃溶液與水分別同時加入拌合物中使用時，應適當延長攪拌時間。緩凝劑、緩凝減水劑及緩凝高效減水劑一般摻量較小，為膠凝材料質(zhì)量的千分之幾，摻入此類減水劑時以配成溶液為好，以易于控制摻量的準確性，同時溶液中所含的水分須從拌合水中扣除。(3)滯水法滯水法，即在攪拌過程中減水劑滯后于水2～3分鐘加入。當以溶液加入時稱為溶液滯水法，當以干粉加入時稱為干粉滯水法。滯水法能顯著地提高減水劑的塑化作用效果，提高減水劑對水泥的適應性，但與先摻法及同摻法相比，攪拌時間較長。(4)后摻法即減水劑是在混凝土攪拌好后經(jīng)過一定的時間，才將減水劑一次或分多次加入到具有一定含水量的混凝土拌合物中，再經(jīng)二次或多次攪拌。后摻法不僅可克服拌合物在運輸途中的分層離析和坍落度損失，且減水劑的塑化作用效果及對水泥的適應性也較高。摻減水劑砼的配合比設計1、以提高砼拌和物的流動性為主要目的時，適當調(diào)整砂率，使粘聚性、保水性合格，保持砂石總量不變，其余材料與基準配合比相同。經(jīng)試拌和調(diào)整，確定出設計配合比。2、以節(jié)約水泥為主要目的時，保持流動性和水灰比不變。3、以提高砼強度及耐久性為主要目的時，流動性和水泥用量不變，降低水灰比和砂率。緩凝劑緩凝劑能延長砼凝結時間，又不顯著影響砼后期強度。適用：高溫季節(jié)混凝土、大體積混凝土、泵送混凝土施工以及遠距離運輸?shù)纳唐坊炷?。不適用：日最低氣溫5℃以下施工的混凝土，以及有早強要求的混凝土。作用機理：1、有機類緩凝劑：對水泥顆粒以及水化產(chǎn)物新相表面具有較強的活性作用，吸附于固體顆粒表面，延緩了水泥的水化和漿體結構的形成。2、無機類緩凝劑在水泥顆粒表面形成一層難溶的薄膜，對水泥顆粒的水化起屏障作用，阻礙了水泥的正常水化。（1）糖蜜緩凝劑由制糖下腳料經(jīng)石灰處理而成，其主要成分為已糖鈣、蔗糖鈣等。一般摻量為水泥質(zhì)量的0.1%~0.3%（粉劑），0.2%~0.5%（水劑），混凝土的凝結時間可延長2~4小時。

常用緩凝劑（2）羥基羧酸及其鹽類緩凝劑一般摻量為水泥質(zhì)量的0.03%~0.1%，混凝土的凝結時間可延長4~10小時。增加混凝土的泌水率，通常與引氣劑一起使用。（3）木質(zhì)素磺酸鹽類緩凝劑一般摻量為水泥質(zhì)量的0.2%~0.3%，混凝土凝結時間可延長2~3小時。引氣劑在攪拌混凝土過程中能引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡。引氣劑對混凝土性能的影響（1）改善混凝土拌合物的和易性新拌混凝在摻入引氣劑后，產(chǎn)生大量穩(wěn)定的微小封密氣泡，增加了水泥漿的體積，使新拌混凝土的流動性提高。一般含氣量每增加1%，混凝土坍落度約提高10mm，若保持流動性不變，則可減水約6%~10%。封密微小氣泡阻滯骨料的沉降和水分的上升，使混凝土的泌水性顯著降低。

（2）提高混凝土的抗?jié)B性、抗凍性由于氣泡能隔斷混凝土中毛細管通道、對水泥石內(nèi)水分結冰時所產(chǎn)生的水壓力起緩沖作用，故能顯著提高混凝土抗凍性和抗?jié)B性。一般摻入適量優(yōu)質(zhì)引氣劑的混凝土抗凍等級可達未摻引氣劑的3倍以上，抗?jié)B性提高50%。因此，抗凍性要求高的混凝土，必須摻引氣劑或引氣減水劑。（3）降低混凝土強度混凝土摻入引氣劑的主要缺點是使混凝土強度及耐磨性有所降低。當保持水灰比不變，摻入引氣劑時，含氣量每增加1%，混凝土強度約下降3%～5%。因此，混凝土中含氣量的多少，對混凝土的和易性、強度及耐久性等有很大影響。若含氣量太少，不能獲得引氣劑的積極效果；若含氣量過多，又會過多地降低混凝土強度，故應使混凝土具有適宜的含氣量值。