混凝土的檢測與選擇-混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)（建筑材料）

任務(wù)4混凝土的和易性及影響因素混凝土在未凝結(jié)硬化以前，稱為混凝土拌合物（也叫新拌混凝土）。它必須具有良好的和易性，便于施工，以保證能獲得良好的澆灌質(zhì)量；混凝土拌合物凝結(jié)硬化以后，應(yīng)具有足夠的強度，以保證建筑物能安全地承受設(shè)計荷載；并應(yīng)具有必要的耐久性。

和易性的概念和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、運輸、澆灌、搗實）并能獲致質(zhì)量均勻、成型密實的性能。和易性是一項綜合的技術(shù)性質(zhì)，包括有流動性、粘聚性和保水性等三方面的含義。流動性流動性是指混凝土拌合物在本身自重或施工機械振搗的作用下，能產(chǎn)生流動，并均勻密實地填滿模板的性能。流動性的大小，反映混凝土拌合物的稀稠，直接影響著澆搗施工的難易和混凝土的質(zhì)量。泵送混凝土碾壓混凝土粘聚性粘聚性是指混凝土拌合物在施工過程中其組成材料之間有一定的粘聚力，不致產(chǎn)生分層和離析的現(xiàn)象，使混凝土保持整體均勻的性能。分層——指混凝土澆注后由于重力沉降產(chǎn)生的不均勻分布現(xiàn)象。離析——指混凝土拌合物各組分分離，造成不均勻和失去連續(xù)性的現(xiàn)象。保水性保水性是指混凝土拌合物在施工過程中具有一定的保持內(nèi)部水分的能力，不致產(chǎn)生嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象。泌水——從水泥漿中泌出部分拌合水的現(xiàn)象。保水性差的混凝土拌合物，由于水分泌出會形成容易透水的孔隙，使混凝土的密實性變差，降低其的強度和耐久性。凝土拌合物的流動性、粘聚性、保水性之間互相聯(lián)系又存在矛盾。如粘聚性好則保水性往往也好，但當(dāng)流動性增大時，粘聚性和保水性往往變差，反之亦然。所謂拌合物的和易性良好，就是要使這三方面的性能在某種具體條件下，達到均為良好，即使矛盾得到統(tǒng)一。泌水的危害（1）當(dāng)泌水層出現(xiàn)混凝土表面時，使表面水灰比過大，表面疏松出現(xiàn)裂縫；（2）泌水發(fā)生在鋼筋底部，形成泌水區(qū)域，水分蒸發(fā)后留下孔隙，使鋼筋與混凝土粘結(jié)強度下降，鋼筋也容易被銹蝕；（3）泌水發(fā)生在混凝土中集料下部，也引起混凝土強度與耐久性下降；（4）泌水過程中形成泌水通道，導(dǎo)致強度與耐久性降低；（5）在混凝土泵送施工中，容易泌水的混凝土也容易發(fā)生泵送管道堵塞的情況。和易性的測定方法目前，尚沒有能夠全面反映混凝土拌合物和易性的測定方法。根據(jù)我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土拌合物性能試驗方法》(GB/T50080-2002)，用坍落度和維勃稠度測定混凝土拌合物的流動性，并輔以直觀經(jīng)驗評定粘聚性和保水性。坍落度試驗方法將混凝土拌合物分三層裝入標(biāo)準(zhǔn)坍落度筒中，每層插搗25次并裝滿刮平。垂直向上將筒提起，混凝土拌合物由于自重將會向下坍落。量測筒高與坍落后混凝土試體最高點之間的高度差（以mm計），即為坍落度。混凝土試驗攪拌機坍落度筒坍落度示意圖坍落度坍落度越大，表示混凝土拌合物的流動性越大。在進行坍落度試驗的同時，應(yīng)觀察混凝土拌合物的粘聚性、保水性，以便全面地評定混凝土拌合物的和易性。

粘聚性的評定方法：用搗棒在已坍落的混凝土錐體側(cè)面輕輕敲打，若錐體逐漸下沉,則表示粘聚性良好；如果錐體倒塌，部分崩裂或出現(xiàn)離析現(xiàn)象,則表示粘聚性不好。保水性的評定方法：坍落度筒提起后，如有較多稀漿從底部析出，錐體部分混凝土拌合物也因失漿而骨料外露，則表明混凝土拌合物的保水性能不好；無稀漿或僅有少量稀漿自底部析出，則表示保水性良好。適用范圍坍落度試驗只適用于骨料最大粒徑不大于40㎜，坍落度值不小于10㎜的混凝土拌合物。對坍落度值小于10㎜的干硬性混凝土，采用維勃稠度試驗。維勃稠度試驗方法在維勃稠度儀上的坍落度筒中按規(guī)定方法裝滿拌合物，提起坍落度筒，在拌合物試體頂面放一透明圓盤，開啟振動臺，同時用秒表計時，當(dāng)水泥漿完全布滿透明圓盤底面的瞬間，記下秒表的秒數(shù)，稱為維勃稠度。維勃稠度儀適用范圍該法適用于粗骨料最大粒徑不超過31.5mm，維勃稠度在５～30ｓ之間的干硬性混凝土拌合物?；炷涟韬衔锏姆旨?/p>

根據(jù)坍落度的不同，可將混凝土拌合物分為4級，見下表。

混凝土按坍落度的分級級別名稱坍落度（mm）T1低塑性混凝土10～40T2塑性混凝土50～90T3流動性混凝土100～150T4大流動性混凝土≥160和易性的選擇實際施工時，混凝土拌和物的和易性要根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、構(gòu)件截面大小、鋼筋疏密和施工方法來確定。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2002）的規(guī)定，混凝土澆筑時的坍落度宜按下表選用。

混凝土澆筑時的坍落度結(jié)構(gòu)種類坍落度(mm)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)10～30板、梁和大型及中型截面的柱子等30～50配筋密列的結(jié)構(gòu)（薄壁、斗倉、筒倉、細柱等）50～70配筋特密的結(jié)構(gòu)70～90任務(wù)4混凝土的強度及影響因素混凝土在未凝結(jié)硬化以前，稱為混凝土拌合物（也叫新拌混凝土）。它必須具有良好的和易性，便于施工，以保證能獲得良好的澆灌質(zhì)量；混凝土拌合物凝結(jié)硬化以后，應(yīng)具有足夠的強度，以保證建筑物能安全地承受設(shè)計荷載；并應(yīng)具有必要的耐久性。（二）硬化混凝土的強度混凝土強度的意義強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。混凝土強度與混凝土的其它性能關(guān)系密切，一般來說，混凝土的強度愈高，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，通常用混凝土強度來評定和控制混凝土的質(zhì)量。混凝土的破壞受力前，在水泥石和界面處存在缺陷和裂縫：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、振動不均勻，不密實產(chǎn)生的裂縫（如拆模式時）；施工時不可能達到完全密實，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，實際是混凝土裂縫的發(fā)生及發(fā)展的過程。混凝土強度的分類抗壓強度軸心抗壓強度劈裂抗拉強度抗彎拉強度抗壓強度立方體抗壓強度

按照標(biāo)準(zhǔn)的制作方法制成邊長為150mm的正立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件（溫度20±2℃，相對濕度95%以上）下，（標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護室內(nèi)的試件應(yīng)放在支架中；彼此間隔10~20mm，試件表應(yīng)保持潮濕，并不得被水直接沖淋的條件下）養(yǎng)護28天齡期，按標(biāo)準(zhǔn)方法測定其抗壓強度值，稱為混凝土立方體抗壓強度，簡稱立方體抗壓強度可按下式計算：式中：fcu——立方體抗壓強度，Mpa；F——試件破壞荷載，N；A——試件承壓面積，mm2。

壓力試驗機數(shù)顯壓力試驗機微機控制電液伺服萬能試驗機立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值按照標(biāo)準(zhǔn)方法制作和養(yǎng)護的邊長為150mm的立方體試件，在28天齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測定的抗壓強度總體分布中的一個值，強度低于該值的百分率不超過5%（即具有95%保證率的抗壓強度）以N/mm2（即Mpa）計，以fcu，k表示?；炷翉姸鹊燃壔炷翉姸鹊燃壥歉鶕?jù)立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值來確定的。強度等級的表示方法，用符號“C”和“立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值”兩項內(nèi)容來表示，如C20即表示混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值為20Mpa。我國現(xiàn)行規(guī)范（GB50010—2002）規(guī)定，普通混凝土按立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值劃分C７.５C1０C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等1２等級。影響混凝土強度的因素水泥強度等級與水灰比水泥強度等級和水灰比是決定混凝土強度最主要的因素。水灰比不變時，水泥強度等級越高，則硬化水泥石強度越大，對骨料的膠結(jié)力也就越強，配制成的混凝土強度也就愈高。水泥強度等級相同的情況下，水灰比愈小，水泥石的強度愈高，與骨料粘結(jié)力愈大，混凝土強度愈高。但水灰比過小，拌和物過于干稠，在一定的施工振搗條件下，混凝土不能被振搗密實，出現(xiàn)較多的蜂窩、孔洞，反將導(dǎo)致混凝土強度嚴(yán)重下降。

混凝土強度與水灰比及灰水比的關(guān)系

（ａ）強度與水灰比的關(guān)系；（ｂ）強度與灰水比的關(guān)系混凝土強度經(jīng)驗公式：式中：fcu——混凝土28d抗壓強度，Mpa；C——每立方米混凝土中水泥用量，Kg；W——每立方米混凝土中水的用量，Kg；C/W——灰水比；

fce——水泥28d抗壓強度實測值，Mpa；在無法取得水泥實際強度時，可用下式計算：式中：fcu,.k——水泥強度等級標(biāo)準(zhǔn)值，Mpa；

γc——水泥強度等級的富余系數(shù)，一般為1.13。αa、αb——回歸系數(shù)，與骨料品種及水泥品種等因素有關(guān)，其數(shù)值通過試驗求得。若無試驗統(tǒng)計資料，則可按《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》（JGJ55－2000）提供的回歸系數(shù)取用：采用碎石αa＝0.46αb＝0.07采用卵石αa＝0.48αb＝0.33公式的適用范圍只適用于流動性混凝土及低流動性混凝土，對于干硬性混凝土則不適用?；炷翉姸裙降膽?yīng)用

（1）可根據(jù)所用的水泥強度等級和水灰比來估計所配制混凝土的強度；（2）可根據(jù)水泥強度等級和要求的混凝土強度等級來計算應(yīng)采用的水灰比；（3）可根據(jù)混凝土強度等級和采用的水灰比確定所用水泥的強度等級。集料的特征集料的強度集料的種類集料的級配集料的表面狀態(tài)集料的粒形集料的有害雜質(zhì)和弱顆粒含量

混凝土強度是一個漸進發(fā)展的過程，其發(fā)展的程度和速度取決于水泥的水化，而混凝土成型后的溫度和濕度是影響水泥水化速度和程度的重要因素。因此，混凝土澆搗成型后，必須在一定時間內(nèi)保持適當(dāng)?shù)臏囟群妥銐虻臐穸纫允顾喑浞炙?，保證混凝土強度不斷增長，以獲得質(zhì)量良好的混凝土。養(yǎng)護溫度養(yǎng)護溫度高，水泥水化速度加快，混凝土強度的發(fā)展也快；在低溫下混凝土強度發(fā)展遲緩。當(dāng)溫度降至冰點以下時，則由于混凝土中水分大部分結(jié)冰，不但水泥停止水化，混凝土強度停止發(fā)展，而且由于混凝土孔隙中的水結(jié)冰產(chǎn)生體積膨脹（約9％），而對孔壁產(chǎn)生相當(dāng)大的壓應(yīng)力（可達100MPa），從而使硬化中的混凝土結(jié)構(gòu)遭受破壞，導(dǎo)致混凝土已獲得的強度受到損失。混凝土早期強度低，更容易凍壞。冬季施工時，要特別注意保溫養(yǎng)護，以免混凝土早期受凍破壞。蒸汽養(yǎng)護的混凝土構(gòu)件濕度水泥水化必須在有水的條件下進行，濕度適當(dāng)，水泥水化反應(yīng)順利進行，使混凝土強度得到充分發(fā)展，因此，周圍環(huán)境的濕度對水泥的水化能否正常進行有顯著影響。如果濕度不夠，水泥水化反應(yīng)不能正常進行，甚至停止水化，嚴(yán)重降低砼強度，而且使砼結(jié)構(gòu)疏松，形成干縮裂縫，增大了滲水性，從而影響混凝土的耐久性。施工規(guī)范規(guī)定：在混凝土澆筑完畢后，應(yīng)在12h內(nèi)進行覆蓋，以防止水分蒸發(fā)過快。在夏季施工混凝土進行自然養(yǎng)護時，使用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥和礦渣水泥時，澆水保濕應(yīng)不少于7d；使用火山灰水泥和粉煤灰水泥或在施工中摻用緩凝型外加劑或有抗?jié)B要求時，應(yīng)不少于14d。砼強度與保濕時間的關(guān)系圖覆蓋養(yǎng)護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)護的條件下，混凝土的強度將隨齡期的增長而不斷發(fā)展，最初7～14天內(nèi)強度發(fā)展較快，以后逐漸變緩，28天達到設(shè)計強度。28天后強度仍在發(fā)展，其增長過程可延續(xù)數(shù)十年之久。普通水泥制成的混凝土，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件下，其強度的發(fā)展，大致與其齡期的對數(shù)成正比（齡期不小于3ｄ）：式中： fn——nd齡期混凝土的抗壓程度，MPa；

f28——28d齡期混凝土的抗壓強度，MPa；ｎ——養(yǎng)護齡期（ｎ≥3），d。齡期與強度經(jīng)驗公式的應(yīng)用（1）可以由所測混凝土早期強度，估算其28d齡期的強度；（2）可由混凝土的28d強度，推算28d前混凝土達到某一強度需要養(yǎng)護的天數(shù)，如確定混凝土拆模、構(gòu)件起吊、放松預(yù)應(yīng)力鋼筋、制品養(yǎng)護、出廠等日期。試驗條件對混凝土強度的影響試件尺寸

150200200100標(biāo)準(zhǔn)試件試件形狀示意圖100150相同配合比的混凝土，試件的尺寸越小，測得的強度越高，反之亦然。試件尺寸影響的主要原因是：試件尺寸大時，內(nèi)部孔隙、缺陷等出現(xiàn)的機率也越大，導(dǎo)致有效受力面積的減小及應(yīng)力集中，從而引起強度的降低。我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用150mm×150mm×150mm的立方體試件作為標(biāo)準(zhǔn)試件，當(dāng)采用非標(biāo)準(zhǔn)的其它尺寸試件時，所測得的抗壓強度應(yīng)乘以下表的換算系數(shù)。

混凝土試件不同尺寸的強度換算系數(shù)