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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第一节 混凝土物理力学性能,概述,混凝土是由胶凝材料、骨料、加水以及必要时加入化学外加剂和矿物掺合料进行拌合，经硬化而成的人造石材。,混凝土的物理力学性能主要有强度、变形及耐久性三个方面的性能。,混凝土强度是混凝土的主要物理力学性能，又分为抗压强度、抗拉强度及抗折强度等，其中抗压强度是表示混凝土强度等级的主要指标。,混凝土在使用过程中，受外界干湿变化、温度变化和荷载作用会产生各种变形。反映混凝土变形主要有收缩、弹性模量及徐变三个指标。,反映混凝土耐久性的指标主要有：抗渗性、抗冻性、抗碳化性、混凝土中的钢筋锈蚀、抗压疲劳强度等。,概述,广义的混凝土,是由胶凝材料、骨料和水，必要时掺入化学外加剂和矿物质混合材料，按适当比例配合，拌制成拌合物，经硬化而成的人造石材。,普通混凝土,是由水泥作为胶凝材料、石子和砂为粗细骨料和水，必要时掺入化学外加剂和矿物质混合材料，按适当比例配合，拌制成拌合物，经硬化而成的人造石材。也是工程中应用最为广泛的。,普通混凝土的组成材料,普通混凝土结构示意图,1,石子,2,砂子,3,水泥浆,4,气孔,各组成材料的作用：,粗骨料,（碎石或卵石）在混凝土中起总体的,骨架,作用，并抑制水泥的收缩；,砂、水泥和水,形成水泥砂浆，,包裹在粗骨料表面并填充骨料间的空隙,，使混凝土具有流动性和可塑性。,在水泥砂浆中：,砂,起,骨架,作用，并抑制水泥的收缩。,水泥和水组成的,水泥浆体,在硬化前起,润滑,作用，使混凝土拌合物具有良好的工作性能，硬化后将骨料,胶结,在一起，形成坚固的整体。,有关混凝土强度的几个概念,1.,混凝土立方体抗压强度,普通混凝土力学性能试验方法,(GB/T 50081,2002),规定，制作,150mm150mm150 mm,的标准立方体试件,(,在特殊情况下，可采用,150mm300mm,的圆柱体标准试件,),，在标准条件,(,温度,202,，相对湿度,95%,以上,),下或在温度为,202,的不流动的,Ca(OH),2,饱和溶液中养护到,28d,，所测得的抗压强度值为混凝土立方体抗压强度，以,f,c u,表示。,当采用非标准尺寸,(,边长为,100mm,、,200mm),试件时，应换算成标准试件的强度。换算方法是将所测得的强度乘以相应的换算系数。,强度换算系数,(GB/T 500812002),可见：相同的混凝土，试件尺寸小，测出的强度值高。,有关混凝土强度的几个概念,2.,混凝土轴心抗压强度,普通混凝土力学性能试验方法,(GB/T 50081-2002),规定，采用,150mm150mm300mm,的棱柱体作为标准试件，测得的抗压强度为轴心抗压强度,f,cp,。,混凝土的轴心抗压强度,f,cp,与立方体抗压强度,f,cu,之间具有一定关系，通过大量试验表明：在立方体抗压强度,f,cu,为,1055MPa,的范围内，,f,cp,=(0.70.8)f,cu,。,3.,混凝土立方体抗压强度标准值,具有,95%,保证率的立方体抗压强度。,4.,混凝土强度等级,根据立方体抗压强度标准值。普通混凝土通常划分为,C7.5,、,C10,、,C15,、,C20,、,C25,、,C30,、,C35,、,C40,、,C45,、,C50,、,C55,、,C60,等,12,个强度等级,(C60,以上的混凝土称为高强混凝土,),。,有关,混凝土变形,的几个概念,（一）非载荷作用下的变形,非荷载作用下的变形有,化学收缩,、,干湿变形,及,温度变形,等。,化学收缩,是指由于水泥水化生成物的体积比反应前物质的总体积小（约,1%,），致使混凝土产生收缩。此收缩值，对混凝土的影响不大，但水泥用量过多，在混凝土的内部易产生化学收缩而引起微细裂缝。,干湿变形,即混凝土干燥、潮湿引起的尺寸变化。其中湿胀变形量很小，一般无破坏性，但干缩对混凝土危害较大，应尽量减小。即混凝土在成型早期，一定要加强养护。,温度变形,即混凝土热胀冷缩的性能。由于水泥水化放出热量，因此，温度变形对大体积混凝土工程极为不利，容易引起内外膨胀不均而导致混凝土开裂。,（二）载荷作用下的变形,荷载作用下的变形主要是瞬时变形和徐变。瞬时变形是任何材料都有的性质。,徐变,是指在长期不变的荷载作用下，随时间而增长的变形。,混凝土徐变曲线,徐变是混凝土所特有的性质，产生的主要原因是混凝土中的水泥石含有凝胶体（凝胶孔）。徐变大小与许多因素有关。如水灰比、养护条件、水泥用量、荷载的大小及加荷龄期等。,徐变的产生，有利也有弊。,混凝土耐久性,的几个概念,混凝土耐久性,是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观完整性的能力。包括,抗冻性,、,抗渗性,、,抗蚀性,及,抗碳化能力,，也包,括碱骨料反应,等。,1.,抗冻性,抗冻性,是混凝土在饱和水状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，也不严重降低强度的性能，是评定混凝土耐久性的主要指标。,抗冻等级是,根据混凝土所能承受的反复冻融循环的次数，划分为,F10,、,F15,、,F25,、,F50,、,F100,、,F150,、,F200,、,F250,、,F300,等,9,个等级。,2.,抗渗性,抗渗性,是指混凝土抵抗水、油等液体渗透的能力。抗渗性好坏用抗渗等级来表示。,抗渗等级,分为,P4,、,P6,、,P8,、,P10,、,P12,等,5,个等级。,混凝土水灰比对抗渗性起决定性作用。,提高混凝土抗渗性的根本措施在于增强混凝土的密实度。,3.,抗蚀性,腐蚀的类型通常有,淡水腐蚀,、,硫酸盐腐蚀,、,溶解性化学腐蚀,、,强碱腐蚀,等。,混凝土的,抗侵蚀性,与密实度有关，同时，水泥品种、混凝土内部孔隙特征对抗腐蚀性也有较大影响。,4.,抗碳化能力,碳化是指混凝土中水泥发生的下述的水化产物：,形成的碳酸钙较氢氧化钙强度高、硬度大且耐腐蚀，填充在毛细孔中，对混凝土是有利的。但由于碳化（中性化）降低了混凝土中的碱度，对钢筋混凝土是不利的。,影响,抗碳化能力,的因素有：水泥的品种（混凝土中氢氧化钙的含量）、混凝土的密实程度等。,5.,碱骨料反应,碱骨料反应,是指水泥中的碱,Na,2,O,、,K,2,O,与骨料中的活性成分（最常见的是活性二氧化硅）发生化学反应，在骨料表面生成复杂的碱,-,硅酸凝胶，该凝胶吸水后体积可膨胀,3,倍以上，从而导致混凝土的开裂。,产生碱骨料反应并造成破坏作用应具备的条件：,（,1,）水泥中碱含量大；,（,2,）骨料中含有一定的活性成分；,（,3,）有水分存在，且混凝土中的碱骨料反应产物能吸到水。,2,、检测依据,普通混凝土力学性能试验方法标准,GB/T50081,2002,普通混凝土长期性和耐久性能试验方法标准,GB/T50082,2009,3,、检测设备及环境条件,压力试验机：其精度为,1%,试件破坏荷载应大于压力机全程的,20%,，且小于压力机全程的,80%,。,应具有加荷指示装置或加荷速度控制装置，并应能均匀连续的加荷。,抗折强度试验装置,h,h,h,l=3h,L=3h+150(,或,100),F,h,压力试验机应符合本节抗压强度试验中试验机的要求；试验机应能施加均匀、连续、速度可控的荷载，并带有能使二个相等荷载同时作用在试件跨度,3,分点处的抗折试验装置，见图,4.13.1,所示。,试件的支座和加荷头应采用直径为,20,40mm,、长度不小于,b+10mm,的硬钢圆柱，支座立脚点为固定铰支座，其他应为滚动支座。,抗折强度试验装置,4,、取样及制备要求,4.1,取样数量,同一级混凝土拌合物的取样应从同一盘混凝土或同一车混凝土中取样。取样量应多于试验所需量的,1.5,倍,，且不宜小于,20 L,。,混凝土拌合物的取样应在浇筑地点随机抽取。,从取样完毕到开始做各项拌和物性能试验不宜超过,5 min,。,混凝土试块的大小应根据混凝土石子粒径确定，试件尺寸大于,倍,的骨料最大粒径。,混凝土试件的制作应符合下列规定：,成型前，应检查试模尺寸并符合标准中有关规定；试模内表面应涂一层薄层矿物油或其他不与混凝土发生反应的脱模剂。,在试验室拌制混凝土时，其材料用量应以质量计，称量精度应控制在：水泥、掺合料、水和外加剂,0.5%,，骨料,1%,。,现场取样或试验室拌制后的混凝土应在尽可能短的时间内成型，一般不宜超过,15min,。,根据混凝土拌合物的稠度确定混凝土成型方法，,坍落度不大于,70mm,的混凝土宜用振动振实,;,大于,70mm,的宜用捣棒人工捣实,；检验现浇混凝土或预制构件的混凝土，试件成型方法宜与实际采用方法相同。,试样制备步骤,：略。（,p37,38),4.2,试样制备及要求,4.3,试件的养护,（,1,）试件成型后应立即用不透水的薄膜覆盖表面。,（,2,）采用标准养护的试件，应在温度为,205,的环境中静置一昼夜至两昼夜，然后编号、拆模。拆模后应立即放入温度为,202,，相对湿度为,95%,以上的标准养护室中养护，或在温度为,202,的不流动的,Ca(OH),2,饱和溶液中养护。标准养护室内的试件应放在支架上，彼此间隔,1020mm,，试件表面应保持潮湿，并不得被水直接冲淋。,（,3,）同条件养护时间的拆模时间可与实际构件的拆模时间相同。拆模后，试件仍需同条件养护。,（,4,）标准养护龄期为,28d,（从搅拌加水开始时计）。,5,、试验方法,5.1,抗压强度试验,5.1.1,试验步骤：略,.(p38),5.1.2,数据处理与结果判定,（,1,）混凝土立方体抗压强度应按下式计算,：,式中,f,cc,混凝土立方体试件抗压强度（,MPa,）；,F,试件破坏荷载（,N,）；,A,试件承压面积（,mm,2,）。,混凝土立方体抗压强度计算应精确至,0.1MPa,。,（,2,）强度值的确定应符合下列规定：,三个试件测值的算术平均值作为该组试件的强度值（精确至,0.1MPa,）；,三个测值中的最大值或最小值中如有一个与中间值的差值超过中间的,15%,时,，则把最大及最小值一并去除，取中间值作为该组试件的抗压强度值；,如最大值和最小值与中间值的差均超过中间值的,15%,，则该组试件的试验结果无效；,混凝土强度等级,C60,时，用非标准试件测得强度值均应乘以尺寸换算系数：,200mm200mm200mm,试件为,1.05,100mm100mm100mm,试件为,0.95,当混凝土强度等级,C60,时，宜采用标准试件；如使用非标准试件时，尺寸换算系数应由试验确定,.,5.2,抗折强度试验,5.2.1,试验步骤：略,5.2.2,数据处理与结果判定,（,1,）若试件下边缘断裂位置处于二个集中荷载作用线之间，,则试件的抗折强度按下式计算：,式中,f,f,混凝土抗折强度（,MPa,）,;,F,试件破坏荷载（,N,）；,l,支座件的跨度（,mm,）,;,h,试件截面高度（,mm,）,;,b,试件截面宽度（,mm,）,;,抗折强度应精确至,0.1MPa,。,（,2,）,抗折强度值的确定应符合本节中立方体抗压强度试验第,3,条第,2,款的规定。,（,3,）三个试件中若有一个折断面位于两个集中荷载之处，则混凝土抗折强度值按另两个试件的实验结果计算。若这两个测值的差值不大于这两个测值的较小值的,15%,时，则该组试件的抗折强度值按这两个测值的平均值计算，否则该组试件的实验结果无效。若有两个试件的下边缘断裂位置位于两个集中荷载作用线之外，则该组试件试验结果无效。,（,4,）当试件尺寸为,100mm100mm400mm,非标准试件时，应乘以尺寸换算系数,0.85,；当混凝土强度等级,C60,时，宜采用标准试件；使用非标准试件时，尺寸换算系数应由试验确定,.,第二节 砂浆,1,概述,（,1,）建筑砂浆,buiding mortar,由无机胶凝材料、细集料、掺合料、水以及根据性能确定的各种组分按适当比例配合、拌制并经硬化而成的工程材料。分为施工现场拌制的砂浆或由专业生产厂生产的商品砂浆。,（,2,）商品砂浆,factory-manufactured mortar,由专业生产厂生产的湿拌砂浆或干混砂浆。,（,3,）湿拌砂浆,wet-mixed mortar,水泥、细集料、保水增稠材料、外加剂和水以及根据需要掺入的矿物掺合料等组分按一定比例，在搅拌站经计量、拌制后，采用搅拌运输车运送至使用地点，放入专用容器储存，并在规定时间内使用完毕的砂浆拌合物。,（,4,）干混砂浆,dry-mixed mortar,经干燥筛分处理的细集料与水泥、保水增稠材料以及根据需要掺入的外加剂、矿物掺合料等组分按一定比例在专业生产厂混合而成的固态混合物，在使用地点按规定比例加水或配套液体拌合使用。,2,检测依据及标准要求,建筑砂浆基本性能试验方法标准,JGJ/T 70,2009,3,检测设备及环境条件,试模：,尺寸为,70.7mmX70.7mmX70.7mm,的带底试模，材质规定参照,JG3019,第,4.1.3,及,4.2.1,条，应具有足够的刚度并拆装方便。试模的内表面应机械加工，其不平度应为每,100mm,不超过,0.05mm,，组装后各相邻的不垂直度不应超过正负,0.5,度；,钢制捣棒：,直径为,10mm,，长为,350mm,，端部应磨圆；,压力试验机,：精度为,1%,，试件破坏荷载应不小于压机量程的,20%,，且不大于全量程的,80%;,垫板：,试验机上、下压板及试件之前可垫以钢垫板，垫板的尺寸应大于试件的承压面，其不平度应为每,100mm,不超过,0.02mm,振动台：,空载中台面的垂直振幅应为（,0.5,加减,0.05,）,mm,，空载频率应为（,50,加减,3,）,HZ,，空载台面振幅均匀度不大于,10%,，一次试验至少能固定（或用磁力吸盘）三个试模。,4,取样及制备要求,4.1,取样数量及要求,（,1,）建筑砂浆试验用料应从同一盘砂浆或同一车砂浆中取样。取样量不应少于试验所需量的,4,倍。,（,2,）当施工过程中进行砂浆试验时，砂浆取样方法应按相应的施工验收规范执行，并宜在现场搅拌点或预拌砂浆卸料点的至少,3,个不同部位及时取样。对于现场取得的试样，试验前应人工搅拌均匀。,（,3,）从取样完毕到开始进行各项性能试验，不宜超过,15min,。,4.2,试样制备的要求,（,1,）在试验室制备砂浆试样时，所用材料应提前,24h,运入室内。拌合时，试验室的温度应保持在,205,。当需要模拟施工条件下所用的砂浆时，所用原材料的温度宜与施工现场保持一致。,（,2,）试验所用原材料应与现场使用材料一致。砂应通过,4.75mm,筛。,（,3,）试验室掺拌制砂浆时，材料用量应以质量计。水泥、外加剂、掺合料等的称量精度应为,0.5%,，细骨料的称量精度应为,1%,。,（,4,）在试验室搅拌砂浆时应采用机械搅拌，搅拌机应符合现行行业标准,试验用砂浆搅拌机,JG/T3033,的规定，搅拌的用量宜为搅拌机容量的,30%70%,，搅拌时间不应少于,120s.,掺有掺合料和外加剂的砂浆，其搅拌时间不应少于,180s.,5,、试验步骤,5.1,立方体抗压强度,试件的制作,及养护,应按下列步骤进行。,（,1,）,（,2,）,（,3,）,（,4,）,（,5,）,（,6,）,5.2,砂浆立方体试件抗压强度试验步骤：略,6,、处理与结果判定,砂浆立方体抗压强度应按下式计算：,砂浆立方体试件抗压强度（,MPa,）。,N,u,试件破坏荷载（,N,）,A,试件承压面积,K,换算系数，取,1.35,砂浆立方体试件抗压强度就精确至,0.1 MPa,。,以三个试件测值的算术平均值为该组试件的砂浆立方体试件抗压强度平均值,(f,2,),（精确至,0.1 MPa,）。,当三个测值的最大值或最小值如有一个与中间值的差值超过中间值的,15%,时，则把最大值及最小值一并舍除，取中间值作为该组试件的抗压强度值；如有两个测值与中间值的差值均超过中间值的,15%,时，则该组试件的试验结果无效。,
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