砼新规程.pptx

5.1概述第五章混凝土5.1.1混凝土的定义混凝土由胶凝材料、细骨料、粗骨料、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过胶凝材料凝结硬化后，形成具有一定强度和耐久性的人造石材。普通混凝土由水泥、砂、石子、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过水泥凝结硬化后形成的、表观密度为21002500kg/m3，具有一定强度和耐久性的人造石材。又称为水泥混凝土，简称为“混凝土”。三峡工程钢筋混凝土重力坝三峡工程钢筋混凝土重力坝（2）混凝土的分类按表观密度分重混凝土02800kg/m3。普通混凝土020002800kg/m3。轻混凝土01950kg/m3。按胶凝材料分水泥混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土等。按用途分结构混凝土、防水混凝土、道路混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、防辐射混凝土等。二、混凝土的分类按生产和施工工艺分预拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、离心混凝土等。按强度分普通混凝土C60。高强混凝土C60。超高强混凝土100MPa。按配筋情况分素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土等。喷射混凝土施工喷射混凝土施工5.1.2混凝土的优点与不足优点抗压强度高、耐久、耐火、维修费用低；原材料丰富、分布广泛、成本低；混凝土拌合物具有良好的可塑性，可浇筑成不同形状和大小的制品或构件；可浇筑成整体建筑物以提高抗震性，也可预制成各种构件再行装配；混凝土热膨胀系数与钢筋相似，且与钢筋具有牢固的粘结力，一般不会锈蚀钢筋。缺点抗拉强度低（约为抗压强度的1/101/20）、变形性能差，易开裂；导热系数大约为1.8W/（mK）；表观密度大（约为2400kg/m3左右）自重大，比强度小；硬化较缓慢，生产周期长，施工过程质量难以控制。混凝土的搅拌与运输http:/ 5.2.2 拌合及养护用水拌合及养护用水按水源可分为：饮用水：可用地表水：须检验可用地下水：须检验可用海水：一般不用生活污水：不能用工业废水：不能用对混凝土用水的质量要求：对混凝土用水的质量要求：影响混凝土的凝结硬化；影响混凝土的凝结硬化；无损于混凝土强度发展和耐久性；无损于混凝土强度发展和耐久性；不加快钢筋锈蚀；不加快钢筋锈蚀；不引起预应力钢筋脆断；不引起预应力钢筋脆断；不污染混凝土表面。不污染混凝土表面。水质的要求必须符合水质的要求必须符合混凝土拌和用水标准混凝土拌和用水标准（JCJ63-2006)的规定。的规定。5.2.3细骨料砂定义砂是指粒径在0.154.75mm的颗粒。分类按产源分砂天然砂人工砂机制砂混合砂河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂等根据产源不同，天然砂可分为：根据产源不同，天然砂可分为：河砂、湖砂：其颗粒圆滑，比较洁净，河砂、湖砂：其颗粒圆滑，比较洁净，产源广；产源广；山砂：与河砂相比有棱角，表面粗糙，山砂：与河砂相比有棱角，表面粗糙，但含砂量和含有机杂质较多；但含砂量和含有机杂质较多；淡化海砂：淡化海砂：虽然有河砂的优点，但常混虽然有河砂的优点，但常混有贝壳碎片和含较多盐分。有贝壳碎片和含较多盐分。一般工程上多使用河砂，如使用山砂和海一般工程上多使用河砂，如使用山砂和海砂应按技术要求进行检验。砂应按技术要求进行检验。（1）颗粒形状及表面特征影响其与水泥石的黏结及新拌混凝土的流动性。砂的颗粒形状以球形颗粒为最佳，其空隙率较小。山砂和人工砂：颗粒多具有棱角，表面粗糙，与水泥石的黏结较好，用它拌制的混凝土强度较高，但流动性较差；河砂和海砂：颗粒缺少棱角，表面较光滑，与水泥石的黏结较差，用它拌制的混凝土强度较低，但流动性较好。砂子技术性能含泥量、石粉含量和泥块含量有害物质含量表观密度、堆积密度、空隙率坚固性粗细程度和颗粒级配碱的含量砂子技术性能砂子技术性能GB/T14684-2001建筑用砂建筑用砂（2）有害杂质含泥量是指粒径小于含泥量是指粒径小于0.075mm的粘土、淤泥、石屑的的粘土、淤泥、石屑的颗粒总量；颗粒总量；泥块含量是指经水洗、手捏后变成泥块含量是指经水洗、手捏后变成600m的块状粘土；的块状粘土；石粉含量是指人工砂中粒径小于石粉含量是指人工砂中粒径小于0.15mm的颗粒含量。的颗粒含量。规定：规定：6%12%。石粉少，粘聚性差；石粉少，粘聚性差；石粉过多，增大用水量，石粉过多，增大用水量，W/C变大，强度降低。变大，强度降低。项目指标类类类含泥量（质量计，%）1.03.05.0泥块含量（质量计，%）01.02.0天然砂含泥量和泥块含量砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料等杂物，有害物质主要是云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯化物等。见下表。项目指标类类类云母（%)（质量计）1.02.02.0轻物质（%)（质量计）1.01.01.0有机物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸盐（SO3质量计）0.50.50.5氯化物（氯离子质量计）0.010.020.06（3）砂的粗细程度及颗粒级配粗细程度粗细程度指不同粒径的砂粒混合在一起的平均指不同粒径的砂粒混合在一起的平均粗细程度。粗细程度。颗粒级配颗粒级配是指砂中不同粒径颗粒的组配情况。是指砂中不同粒径颗粒的组配情况。测定方法：筛析法测定方法：筛析法用级配区表示砂的颗用级配区表示砂的颗粒级配，用细度模数粒级配，用细度模数表示砂的粗细。表示砂的粗细。标标准准筛筛：孔孔径径（净净尺尺寸寸）为为9.509.50、4.754.75、2.362.36、1.181.18、0.600.60、0.300.30、0.150.15150m300m600m1.18mm2.36mm4.75mm9.50mm细度模数的计算公式为：细度模数的计算公式为：细度模数愈大，表示砂愈粗；细度模数愈大，表示砂愈粗；砂的细度模数范围一般为砂的细度模数范围一般为3.73.70.70.7，其中，其中粗砂：粗砂：3.7 3.7 3.3.，中砂：中砂：.0.02.32.3，细砂：细砂：2.22.21.61.6，特细砂：特细砂：1.51.50.70.7。普通混凝土用砂的细度模数一般在普通混凝土用砂的细度模数一般在1.6 1.6 3.73.7之间。之间。水水工工混混凝凝土土宜宜使使用用中中砂砂，人人工工砂砂细细度度模模数数为为2.42.8，天然砂的细度模数为天然砂的细度模数为2.23.0。砂的颗粒级配区砂的颗粒级配区方筛孔方筛孔累计筛余率，累计筛余率，1区区2区区3区区4.75mm2.36mm1.18mm600m300m150m100355653585719580100901002505010704192701009010015025040168555100901）砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除）砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除4.75mm和和600m筛档外，可以略有筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于超出，但超出总量应小于5。2）对人工砂中）对人工砂中150m筛孔的累计筛余筛孔的累计筛余1、2、3区可分别放宽到区可分别放宽到10085、10080、10075。对于细度模数为对于细度模数为3.71.6的砂，按的砂，按0.60mm筛孔的累计筛余百分筛孔的累计筛余百分数分为三个区间：数分为三个区间：砂的筛分曲线砂的筛分曲线 当砂中含有较多的粗颗粒、适量的中粗颗粒及当砂中含有较多的粗颗粒、适量的中粗颗粒及少量的细颗粒时，砂的空隙率、总表面积均较少量的细颗粒时，砂的空隙率、总表面积均较小，级配较好。小，级配较好。使用级配良好的砂子，不仅节约水泥，而且使用级配良好的砂子，不仅节约水泥，而且还可以提高混凝土的强度和密实性。还可以提高混凝土的强度和密实性。经济、和易性、密实性、强度均较好经济、和易性、密实性、强度均较好2区砂优先选用。区砂优先选用。1区砂较粗，应提高砂率、区砂较粗，应提高砂率、水泥用量，保证和易性，水泥用量，保证和易性，3区砂较细，应降低区砂较细，应降低砂率，保证强度。砂率，保证强度。如果砂的天然级配不符合级配区的要求，就如果砂的天然级配不符合级配区的要求，就要采用人工级配的方法来改善，就是将粗、要采用人工级配的方法来改善，就是将粗、细砂按适当比例进行试配，掺和使用。细砂按适当比例进行试配，掺和使用。例某干砂例某干砂500g500g的筛分结果如下表所列。试的筛分结果如下表所列。试计算该砂的细度模数并评定其级配计算该砂的细度模数并评定其级配(4)含水状态及饱和面干吸水率含水状态及饱和面干吸水率骨料的几种含水状态如图所示。骨料的几种含水状态如图所示。|图图 骨料的含水状态骨料的含水状态 （）全干状态；（）全干状态；（）气干状态；）气干状态；（c c）饱和面干状态；（）湿润状态）饱和面干状态；（）湿润状态骨料的含水状况：骨料的含水状况：绝干状态绝干状态气干状态气干状态饱和面干状态饱和面干状态润湿状态润湿状态骨料在饱和面干状态时的含水率，称为饱和骨料在饱和面干状态时的含水率，称为饱和面干吸水率。面干吸水率。当拌制混凝土时，由于骨料含水量的不同，当拌制混凝土时，由于骨料含水量的不同，将影响混凝土的用水量和骨料用量。将影响混凝土的用水量和骨料用量。计算混凝土中各项材料的配合比时，一般以计算混凝土中各项材料的配合比时，一般以干燥骨料为基准，而一些大型水利工程常以干燥骨料为基准，而一些大型水利工程常以饱和面干的骨料为准。饱和面干的骨料为准。(5)坚固性具有一定的坚固性，以抵抗各种风化及冻融破坏作用，以保证混凝土的耐久性。A.天然砂采用硫酸钠溶液法进行试验，砂样经5次循环后其质量损失应符合规定。B.人工砂采用压碎指标法进行试验，压碎指标应小于5-5规定。（6）等级评定根据砂中有害杂质的含量及砂的坚固性，将根据砂中有害杂质的含量及砂的坚固性，将砂分为砂分为:类类 宜用于强度等级大于宜用于强度等级大于C60的混凝土；的混凝土；类类 用于强度等级为用于强度等级为C30C60及抗冻、及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；抗渗或其他要求的混凝土；类类 宜用于强度等级小于宜用于强度等级小于C30的混凝土和的混凝土和建筑砂浆。建筑砂浆。（7）物理性质1、表观密度、堆积密度和空隙率应符合如下规定：表观密度大于2500kg/m3；松散堆积密度大于1400kg/m3；空隙率小于44。5.2.4粗骨料定义粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料。GB/T14685-2001建筑用卵石、碎石分类按产源分：卵石和碎石卵石（砾石）：河卵石、海卵石、山卵石碎石：天然岩石或大卵石破碎、筛分而成。按技术要求分：类宜用于强度等级大于C60的混凝土；类用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；类宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。（1）颗粒形状与表面特征以接近立方体或球状为好，比表面积较小，空隙率较低。针片状颗粒含量要少。表面粗糙的骨料：和易性较差，但与胶结料的粘结力较强；表面光滑的骨料：和易性较好，一般与胶结料的粘结力较差；水灰比相同的情况下，碎石比卵石拌制的混凝土强度高。（2）有害杂质针片状颗粒含量针状颗粒是指颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者；片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径0.4倍者。针片状颗粒不仅本身容易折断，而且会增加骨料的空隙率，使拌合物和易性变差，强度降低。见表。项目指标类类类含泥量（质量计，%）0.51.01.5泥块含量（质量计，%）00.50.7碎石、卵石含泥量和泥块含量项目指标类类类针、片状颗粒（%）（质量计）51525碎石、卵石针片状颗粒含量有害物质含量卵石、碎石中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物。见下表。项目指标类类类有机物合格合格合格硫化物及硫酸盐（%）（SO3质量计）0.51.01.0（2）有害杂质碱骨料反应碱骨料反应指水泥、外加剂及环境中的碱与骨料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应。（3）最大粒径及颗粒级配1）石子最大粒径（DM）集料最大粒径集料最大粒径：指集料的：指集料的100%都要求通过的最小的标准都要求通过的最小的标准筛筛孔尺寸。筛筛孔尺寸。集料的公称最大粒径：指集料可能全部通过或允许有少量集料的公称最大粒径：指集料可能全部通过或允许有少量不通过不通过(一般容许筛余不超过一般容许筛余不超过10%)的最小标准筛筛孔尺寸。的最小标准筛筛孔尺寸。通常比集料最大粒径小一个粒级。通常比集料最大粒径小一个粒级。比表面积与粒径成反比，对不同公称粒级的石子，一般情况下，最大粒径越大，总表面积越小，混凝土中包裹石子所需水泥浆体积减少，在一定的范围内，石子最大粒径增大，可因用水量的减少提高了混凝土的强度，但粗骨料最大粒径超过150mm后，节约水泥的效果就不明显了。（3）最大粒径及颗粒级配从结构上考虑根据规定，混凝土用粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小净间距的3/4；对混凝土实心板，不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm；对于高强混凝土，不宜大于25mm；对于大体积混凝土，不宜小于31.5mm。从施工上考虑对泵送混凝土，粗骨料最大粒径与输送管内径之比碎石不宜大于1：3，卵石不宜大于1：2.5，高层建筑宜在1：31：4，超高层建筑宜在1：41：5。从经济上考虑当最大粒径小于80mm时，水泥用量随最大粒径减小而增加，当大于150mm后，节约水泥的效果却不明显。*建筑工程中混凝土用石子的最大粒径建筑工程中混凝土用石子的最大粒径Dmax大致选择范围大致选择范围：一般水利、海港等大型工程中一般水利、海港等大型工程中：混凝土用石子最大粒径混凝土用石子最大粒径Dmax采用采用120mm或或150mm;粗骨粗骨料宜按料宜按520（小石）、（小石）、2040（中石）、（中石）、4080（大石）、（大石）、80150（120）（特大石）粒径分级，（特大石）粒径分级，各粒径分级的代号分别为各粒径分级的代号分别为D20、D40、D80、D150（120）。）。一般房屋建筑工程中一般房屋建筑工程中:混凝土用石子的最大粒径混凝土用石子的最大粒径Dmax一般采用一般采用20mm、31.5 mm、40mm和和60mm。2）颗粒级配为减少空隙率，改善混凝土拌合物和易性及提高混凝土的强度，粗骨料也要求有良好的颗粒级配。粗骨料的颗粒级配有连续级配与间断级配两种。连续级配是石子粒级呈连续性，即颗粒由小到大，每级石子占一定比例。用连续级配的骨料配制的混凝土和易性较好，不易发生离析现象。间断级配空隙率小。由间断级配制成的混凝土，可以节约水泥。但容易产生离析现象，导致施工困难。连续级配是工程上最常用的级配。（4）强度和坚固性1 1）强度）强度母岩的立方体抗压强度母岩的立方体抗压强度碎石碎石用母岩制成555 立方体，或直径与高度均为5的圆柱体试样，浸泡水中，待吸水饱和后进行抗压试验。石子抗压强度与设计要求的混凝土强度等级之比，不应低于1.5。火成岩火成岩80MPa变质岩变质岩60MPa水成岩水成岩45MPa压碎指标气干状态下9.519的3000g石子装入一定规格的金属圆桶内，加荷到200，卸荷后称取试样质量（0），再用孔径为2.36的筛子筛除被压碎的细粒，称取试样的筛余量（m1），用下式计算压碎指标：式中a-压碎指标值，%；0-试样质量，g；m1-压碎试验后试样的筛余量，g。压碎指标值越小，骨料的强度越高。表压碎指标2）坚固性骨料的坚固性是指在气候、外力和其他物理力骨料的坚固性是指在气候、外力和其他物理力学因素作用（如冻融循环作用）下骨料抗碎裂学因素作用（如冻融循环作用）下骨料抗碎裂的能力。通常用硫酸钠溶液法检验，试样经的能力。通常用硫酸钠溶液法检验，试样经5 5次循环后，质量损失不超过以下规定。次循环后，质量损失不超过以下规定。53混凝土拌合物的和易性5.3.1和易性（工作性）的概念混凝土拌合物便于施工操作，能够达到结构均匀、成型密实的性能。和易性主要包括流动性、粘聚性和保水性：和易性粘聚性保水性流动性易达结构均匀易成型密实好好在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并且均匀密实地填满模板的性能。各组成材料之间具有一定的内聚力，在运输和浇注过程中不致产生离析和分层现象的性质。具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致发生泌水现象的性质。保证混凝土硬化后的质量流动性流动性关系到施工的难易和浇筑的质量。关系到施工的难易和浇筑的质量。黏聚性也称为抗离析性：离析黏聚性也称为抗离析性：离析砂浆与石子砂浆与石子分离分离产生蜂窝、空洞产生蜂窝、空洞影响工程质量影响工程质量保水性不好，泌水的后果：保水性不好，泌水的后果：（1）形成毛细管孔，渗水。）形成毛细管孔，渗水。（2）上下浇筑面薄弱粘结。）上下浇筑面薄弱粘结。（3）形成水隙，在粗骨料、钢筋下形成弱粘）形成水隙，在粗骨料、钢筋下形成弱粘结。结。5.3.2和易性的检测方法及指标定量测定拌合物的流动性、辅以直观经验评定粘聚性和保水性。（1）坍落度法测定混凝土拌合物在自重作用下产生的变形值坍落度（单位mm）。适用范围：坍落度值不小于10mm的低塑性混凝土、塑性混凝土。当坍落度大于220mm时，坍落度不能准确反映混凝土的流动性，用混凝土扩展后的平均直径即坍落扩展度，作为流动性指标。混凝土施工时坍落度的选择按普通混凝土拌合物性能试验方法（GB/T50080-2002）规定，混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施工条件、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法等来确定。见下表。结构种类坍落度，mm基础或地面等的垫层，无配筋的大体积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构1030板、梁和大型及中型截面的柱子等3050配筋密列的结构（如薄壁、斗仓、筒仓、细柱等）5070配筋特密的结构7090（2）维勃稠度法测定使拌合物密实所需要的时间，s。适用范围粗骨料最大粒径不大于40mm；坍落度小于10mm，维勃稠度在5s30s之间的干硬性混凝土。混凝土拌合物按流动性的分类按混凝土质量控制标准（GB50164-2011）的规定，塑性混凝土、干硬性混凝土分别按坍落度、维勃稠度分为四级。见下表。名称代号指标混凝土拌合物塑性混凝土（坍落度10mm）低塑性混凝土塑性混凝土流动性混凝土大流动性混凝土S1S2S3S4S510mm40mm50mm90mm100mm150mm160mm210mm220mm干硬性混凝土（坍落度10mm）V0V1V2V3V431s30s21s20s11s10s6s5s3s混凝土拌合物的扩展度等级划分等级扩展度（mm）等级扩展度（mm）F1340F4490550F2350410F5560620F3420480F66305.3.3影响和易性的因素（1）材料品种与用量的影响水泥浆数量：在水灰比不变的情况下，如果水泥浆越多，则拌合物的流动性越大；但若水泥浆过多，使拌合物的流动性、粘聚性变差。水泥水砂石子外加剂水泥浆骨料混凝土拌合物5.3.3影响和易性的因素1）水泥品种与细度当水灰比相同时，硅酸盐水泥比普通水泥拌制的混凝土流动性比火山灰水泥好，矿渣水泥的保水性差，粉煤灰水泥流动性最好，同时保水性和黏聚性也较好。水泥颗粒越细，拌合物黏聚性与保水性越好。5.3.3影响和易性的因素2）单位用水量试验表明，对于常用的水灰比（0.40.75），当单位用水量不变时，在一定范围内其他材料用量的波动对混凝土拌合物流动性影响并不十分显著，因此可以在单位用水量和拌合物流动性之间建立一个数量关系，即恒定用水量法则。见表5.15。3）水灰比水泥浆的稠度是由水灰比决定的。水灰比是指单位混凝土用水量和水泥用量的之比，用W/C表示。在水泥用量不变的情况下，水灰比越小，水泥浆就越稠，混凝土拌合物的流动性就越小。水灰比过大，会造成混凝土拌合物的黏聚性和保水性不良，产生流浆和离析现象。需根据混凝土设计强度等级和耐久性要求而定。5.3.3影响和易性的因素4 4）砂率砂率砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石总用量的百分率。砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石总用量的百分率。g0g0每立方米混凝土的粗骨料用量（每立方米混凝土的粗骨料用量（kgkg）；）；s0s0每立方米混凝土的细骨料用量（每立方米混凝土的细骨料用量（kgkg）；）；S Sp p砂率（）；砂率（）；P P_粗骨料的空隙率（）粗骨料的空隙率（）0s0s,0g 0g _砂、石堆积密度（砂、石堆积密度（kg/mkg/m3 3)K K砂子的富余系数，一般取砂子的富余系数，一般取1.1-1.41.1-1.4。5.3.3影响和易性的因素决定砂浆量决定砂浆量作用：填充石子空隙，润滑石子。作用：填充石子空隙，润滑石子。在水泥浆数量一定的情况下：在水泥浆数量一定的情况下：过小：砂浆不足，不足以在粗骨料外形成润过小：砂浆不足，不足以在粗骨料外形成润滑层，流动性滑层，流动性，粘聚性，粘聚性，保水性，保水性。过大：水泥浆数量相对显得不足，干稠，流过大：水泥浆数量相对显得不足，干稠，流动性动性，为增大流动性，必须同时增加，为增大流动性，必须同时增加WW和和C C，不经济。，不经济。合理砂率合理砂率因此，砂率既不能过大，也不能过小。因此，砂率既不能过大，也不能过小。在在W/CW/C，C C一定的条件下，能使混凝土拌和物一定的条件下，能使混凝土拌和物保持粘聚性和保水性良好的前提下，获得最保持粘聚性和保水性良好的前提下，获得最大流动性的砂率。大流动性的砂率。W/CW/C一定的条件下，当混凝土拌和物达到要一定的条件下，当混凝土拌和物达到要求的流动性，而且具有良好的粘聚性和保水求的流动性，而且具有良好的粘聚性和保水性时，水泥用量最省的砂率。性时，水泥用量最省的砂率。5.3.3影响和易性的因素合理砂率的确定应通过试验找出最佳（合理）砂率。也可参照应通过试验找出最佳（合理）砂率。也可参照课本表课本表5.165.16选用。选用。5.3.3影响和易性的因素5.3.3影响和易性的因素5）骨料的性质骨料的级配、粗细程度、颗粒形状及表面特征等对和易性也有很大影响。6）外加剂和掺合料加入少量外加剂和适量掺合料，能使混凝土拌合物在不增加水泥用量的条件下，获得很好的和易性。5.3.3影响和易性的因素（2）施工环境的温度、湿度和时间的影响随温度的增加，湿度的降低，混凝土拌合物流动性下降；也随搅拌完到浇注时，停留时间的延长而降低，称和易性损失，原因多是水分的蒸发所致。（3）施工工艺的影响机械拌和比人工拌和的坍落度大；采用同一种拌和方式，坍落度也随有效拌和时间的延长而增加。改善和易性的措施采用合理砂率；改善砂石的级配；掺外加剂或掺合料；根据环境条件，注意坍落度的现场控制；在水灰比不变的条件下，适当增加水泥浆的用量，可增大拌合物的流动性；在砂率不变的条件下，适当增加砂石的用量，可减小拌合物的流动性。5.4混凝土的强度5.4.15.4.1混凝土的破混凝土的破坏机理坏机理 混凝土受力破坏的过程，实际是混凝土裂缝的发生及发展的过程，也是混凝土内部结构从连续到不连续的演变过程。5.4.2混凝土的强度（1）立方体抗压强度以边长为150mm的标准立方体试件，在温度为202，相对湿度为95以上的潮湿条件下或者在Ca（OH）2饱和溶液中养护，经28d龄期，采用标准试验方法测得的抗压极限强度。用fcu表示。当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表：标准试验方法是指普通混凝土力学性能试验方法（GB/T500812002），详见实验部分。试件种类试件尺寸，mm粗骨料最大粒径，mm换算系数标准试件150150150401.00非标准试件100100100300.95200200200601.05一、混凝土的强度混凝土强度等级按混凝土立方体抗压强度标准值划分的级别。以“C”和混凝土立方体抗压强度标准值（fcu,k）表示，主要有C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80等十五个强度等级。立方体抗压强度标准值（fcu,k），是立方体抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%。强度等级表示的含义：强度的范围：某混凝土，其fcu30.034.9MPa；某混凝土，其fcu30.0MPa的保证率为95%。C30“C”代表“混凝土”。“30”代表fcu,k30.0MPa；水工大体积混凝土普遍采用90d或180d龄期，故在C符号后加龄期下角标，如C9015系指90d龄期的强度标准值为15MPa的水工混凝土强度等级。采用的试件尺寸为：骨料最大粒径为80mm的取边长为300mm立方体抗压；骨料最大粒径为150mm的取边长为450mm立方体抗压。5.4.2混凝土的强度（2）轴心抗压强度采用150mm150mm300mm的棱柱体试件。在立方体抗压强度为055MPa范围内fcp=（0.70.8）fcu。在结构设计计算时，一般取fcp0.67fcu。非标准尺寸的棱柱体试件的截面尺寸为100mm100mm和200mm200mm，测得的抗压强度值应分别乘以换算系数0.95和1.05。FF5.4.2混凝土的强度（3）劈裂抗拉强度式中：fts劈裂抗拉强度，MPa；P破坏荷载，N；A试件劈裂面积，mm2。劈裂抗拉强度较低，一般为抗压强度的1/101/20。但抗压强度对减少裂缝有重要意义，在结构设计中抗拉强度是确定混凝土抗裂度的主要指标。拉应力压应力PP5.4.2混凝土的强度（4）抗折（抗弯）强度道路路面或机场跑道用水泥混凝土，以抗折强度（也称抗弯拉强度）为主要强度指标，抗压强度作为参考指标。根据我国公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D402002）规定道路路面用水泥混凝土的抗折强度是以标准方法制备成150mm150mm550mm的梁形试件，在标准条件下，经养护28天后，按三分点加荷方式测定其抗折强度（ftf），可按下式计算：比轴心抗拉强度高50%100%。5.4.2混凝土的强度（5）抗剪强度抗剪强度为抗压强度的1/61/4，约为抗拉强度的2.5倍。（6）黏结强度新旧混凝土之间的黏结强度及混凝土与钢筋之间的握裹强度。5.4.3影响抗压强度的因素（1）水泥的强度和水灰比式中：fcu混凝土28d龄期的抗压强度值，MPa；fce水泥28d抗压强度的实测值，MPa；混凝土灰水比，即水灰比的倒数；a、b回归系数。当混凝土水灰比值在0.400.80之间时越大，则混凝土的强度越低；水泥强度越高，则混凝土强度越高。5.4.3影响抗压强度的因素（2）粗集料的品种碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强度较高；卵石呈圆形或卵圆形，表面光滑，与水泥石的粘结强度较低。在水泥石强度及其它条件相同时，碎石混凝土的强度高于卵石混凝土的强度。（3）养护条件在保证足够湿度情况下，温度越高，水泥凝结硬化速度越快，早期强度越高；低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度，以保证混凝土不断地凝结硬化。5.4.3影响抗压强度的因素（4）龄期龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。在正常的养护条件下，混凝土的抗压强度随龄期的增加而不断发展，在714d内强度发展较快，以后逐渐减慢，28d后强度发展更慢。由于水泥水化的原因，混凝土的强度发展可持续数十年。当采用普通水泥拌制的、中等强度等级的混凝土，在标准养护条件下，混凝土的抗压强度与其龄期的对数成正比。式中：fn、f28分别为n、28天龄期的抗压强度，MPa。（5）外加剂n35.4.3影响抗压强度的因素（5）试验条件的影响1）试件尺寸：试件形状相同时，试件尺寸愈小，试件内存在的缺陷几率也较小，测得的抗压强度值愈大；2）试件形状：当试件受压时，试件受压面与承压板之间存在摩擦力，对试件的横向膨胀起约束作用，越接近受压面，约束作用越大。这就是所谓的“环箍效应”。“环箍效应”的影响高度为试件边长的 ，因此，立方体试件测得的强度偏高；如在压板和试件表面间加润滑剂，则环箍效应大大减小，试件将出现直裂破坏，测出的强度也较低。3）试件干湿状态：干燥混凝土比潮湿混凝土测得的强度高；4）加荷速度：加荷速度越慢，测得的强度越低。5.4.4提高混凝土抗压强度的措施（1）采用高强度等级水泥；（2）采用单位用水量较小、水灰比较小的干硬性混凝土；（3）采用合理砂率，以及级配合格、强度较高、质量良好的碎石；（4）改进施工工艺，加强搅拌和振捣；（5）采用加速硬化措施，提高混凝土的早期强度；（6）在混凝土拌合时掺入减水剂或早强剂。5.5 混凝土的变形混凝土的变形(一)非荷载作用下的变形化学收缩混凝土的干缩湿胀温度变形(二)荷载作用下的变形短期荷载作用下的变形长期荷载作用下的变形徐变5.5.1化学收缩化学收缩定义：在混凝土硬化过程中，由于水泥水化生成物的体积比反应前物质的总体积小，从而引起混凝土的收缩，称为化学收缩。发展规律：其收缩量是随混凝土硬化龄期的延长而增加，一般在混凝土成型后40天左右增长较快，以后逐渐趋于稳定。影响：化学收缩值很小（小于1），但是不可恢复，对混凝土结构没有破坏作用，但在混凝土内部可能产生微细裂缝。5.5.2干湿变形干湿变形定义：由于混凝土周围环境湿度的变化，会引起混凝土的干湿变形，表现为干缩湿胀。原因：混凝土在水中硬化，由于凝胶体中胶体粒子吸附水膜增厚，产生微小膨胀，在干燥空气中，吸附水和毛细孔水蒸发，产生收缩，当再次吸水湿胀时，可抵消部分收缩，但有一部分是不可恢复的。混凝土干缩变形主要是由混凝土中水泥石的干缩引起的。因此水泥浆含量越多、水泥细度越大、骨料弹性模量越小、吸水性越大、骨料中含泥量越多时，都会增大混凝土的干缩。在工程中，采用混凝土的干缩率在每米0.150.2mm。龄期应变水中养护空气中养护膨胀收缩混凝土的干湿变形示意图5.5.3温度变形温度变形定义：混凝土随着温度的变化产生热胀冷缩的变形。指标：混凝土的温度线膨胀系数为（11.5）10-5/，即温度每升降1，每米胀缩0.01mm。危害：温度变形对大体积混凝土及大面积混凝土工程极为不利，易使这些混凝土造成温度裂缝。温度变形温度变形因此，对大体积混凝土工程，应设法降低混凝因此，对大体积混凝土工程，应设法降低混凝土的发热量，如采用低热水泥，减少水泥用量，土的发热量，如采用低热水泥，减少水泥用量，采用人工降温措施以及对表层混凝土加强保温采用人工降温措施以及对表层混凝土加强保温保湿等，以减小内外温差，防止裂缝的产生和保湿等，以减小内外温差，防止裂缝的产生和发展。发展。对纵向长度较大的混凝土及钢筋混凝土结构，对纵向长度较大的混凝土及钢筋混凝土结构，应考虑混凝土温度变形所产生的危害，每隔一应考虑混凝土温度变形所产生的危害，每隔一段长度应设置温度伸缩缝，以及在结构内配置段长度应设置温度伸缩缝，以及在结构内配置温度钢筋。温度钢筋。5.5.4短期荷载作用下的变形短期荷载作用下的变形5.5.4 短期荷载作用下的变形短期荷载作用下的变形混凝土的应力与应变之间的关系不是直线，而是曲线，受力后既产生弹性变形，又产生塑性变形。我国混凝土弹性模量采用150*150*300的棱柱体试件，取测定点的应力等于试件轴心抗压强度的40%，经3次以上反复加荷和卸荷后，测得的应力与应变的比值。混凝土强度越高，弹性模量越大。饱和吸水的弹性模量比干燥时高。5.5.5长期荷载作用下的变形长期荷载作用下的变形徐变徐变5.5.5长期荷载作用下的变形长期荷载作用下的变形徐变徐变徐变时可恢复徐变和不可恢复徐变组成。加载初期或硬化初期较快，然后逐渐减慢，一般要延续2、3年菜逐渐趋于稳定。水泥用量较多、水灰比较大时徐变较大；骨料含量较多、骨料弹性模量越大、级配较好及最大粒径较大时，徐变较小。无论受压、受拉、受弯，均有徐变。对钢筋混凝土来说，能消除应力集中，对大体积混凝土，能消除一部分温度变形引起的破坏应力。但对预应力混凝土，徐变使预加应力受损，降低承载能力。5.6混凝土的耐久性5.6.1抗渗性混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的能力。混凝土的抗渗性用抗渗等级表示。是以28d龄期的标准试件，按规定方法进行试验时所能承受的最大静水压力来确定。可分为P4、P6、P8、P10和P12等五个等级，分别表示混凝土能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0和1.2MPa的静水压力而不发生渗透。5.6.2抗冻性混凝土的抗冻性是指混凝土在饱和水状态下，能抵抗冻融循环作用而不发生破坏，强度也不显著降低的性质。用抗冻等级表示。抗冻等级是以28d龄期的混凝土标准试件，在饱和水状态下，强度损失不超过25，且质量损失不超过5时，所能承受的最大冻融循环次数来表示，有F10、F15、F25、F50、F100、F200、F250和F300等九个等级。5.6混凝土的耐久性5.6.3抗侵蚀性混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥石的抗侵蚀性。合理选择水泥品种、提高混凝土制品的密实度均可以提高抗侵蚀性。5.6.4抗碳化性混凝土的碳化主要指水泥石的碳化。混凝土碳化，使其碱度降低，从而使混凝土对钢筋的保护作用降低，钢筋易锈蚀；引起混凝土表面产生收缩而开裂。5.6.5碱集料反应(简称ARR)碱集料反应是指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与集料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应。应严格控制水泥中碱的含量和集料中碱活性物质的含量。5.6混凝土的耐久性5.6.6提高混凝土耐久性的措施（1）合理选择混凝土的组成材料根据混凝土工程特点或所处环境条件，选择水泥品种；选择质量良好、技术要求合格的骨料。（2）提高混凝土制品的密实度严格控制混凝土的水灰比和水泥用量。见下页表。选择级配良好的骨料及合理砂率，保证混凝土的密实度。掺入适量减水剂，提高混凝土的密实度。严格按操作规程进行施工操作。（3）改善混凝土的孔隙结构在混凝土中掺入适量引气剂，可改善混凝土内部的孔结构，封闭孔隙的存在，可以提高混凝土的抗渗性、抗冻性及抗侵蚀性。混凝土结构的环境类别混凝土结构的环境类别一：室内干燥环境；无侵蚀性静水浸没环境二a：室内潮湿环境；非严寒和非寒冷地区的露天环境；非严寒和非寒冷地区与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境；严寒和寒冷地区的冰冻线以下与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境二b：干湿交替环境；水位频繁变动环境；严寒和寒冷地区的露天环境；严寒和寒冷地区冰冻线以上与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境三a：严寒和寒冷地区冬季水位变动区环境；受除冰盐影响环境；海风环境三b：盐渍土环境；受除冰盐作用环境；海岸环境四：海水环境五：受人为或自然的侵蚀性物质影响的环境设计使用年限为50年的混凝土结构，其混凝土材料宜符合下表的规定。结构混凝土材料的耐久性基本要求结构混凝土材料的耐久性基本要求注：注：1 氯离子含量系指其占胶凝材料总量的百分比；氯离子含量系指其占胶凝材料总量的百分比；2 预应力构件混凝土中的最大氯离子含量为预应力构件混凝土中的最大氯离子含量为0.05；最低混凝土强度等级应；最低混凝土强度等级应按表中的规定提高两个等级；按表中的规定提高两个等级；一类环境中，设计使用年限为一类环境中，设计使用年限为100 年的混凝土结构应符合下列规定：年的混凝土结构应符合下列规定：1 钢筋混凝土结构的最低强度等级为钢筋混凝土结构的最低强度等级为C30；预应力混凝土结构的最低强度；预应力混凝土结构的最低强度等级为等级为C40；2 混凝土中的最大氯离子含量为混凝土中的最大氯离子含量为0.05；最小胶凝材料用量规定除配制C15及其以下强度等级的混凝土外，混凝土的最小胶凝材料用量应符合下表：5.6混凝土的耐久性环境条件结构物类别最大水灰比最小水泥用量素混凝土钢筋混凝土 预应力混凝土素混凝土钢筋混凝土 预应力混凝土1.干燥环境正常的居住或办公用房屋内不作规定0.650.602002603002.潮湿环境无冻害高湿度的室内部件室外部件在非侵蚀性土和（或）水中的部件0.700.600.60225280300有冻害经受冻害的室外部件在非侵蚀性土和（或）水中且经受冻害的部件高湿度且经受冻害的室内部件0.550.550.552502803003.有冻害和除冰剂的潮湿环境经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部件0.500.500.50300300300混凝土最小胶凝材料用量（JGJ552011）5.7混凝土的外加材料混凝土的外加材料按掺量的多少，分为外掺料和外加剂。5.7.1混凝土外掺料是指在混凝土拌合物中掺入量超过水泥质量的5，在配合比设计时，需要考虑体积或质量变化的、具有一定活性的矿物细粉料。如粉煤灰