混凝土與砂漿

混凝土與砂漿第4章混凝土與砂漿本章學(xué)習(xí)指導(dǎo)

歷史回顧4.1普通混凝土組成材料

4.2混凝土拌合物的性能4.3硬化后混凝土的性能4.4混凝土的質(zhì)量控制及配合比設(shè)計(jì)4.5其他種類混凝土及其新進(jìn)展4.6砂漿

創(chuàng)新能力培養(yǎng)

常見問(wèn)題及解答練習(xí)題參與式試驗(yàn)

本章學(xué)習(xí)指導(dǎo)

本章是本課程的重點(diǎn)，共6個(gè)知識(shí)點(diǎn)。本章的學(xué)習(xí)目標(biāo)是：

⑴掌握普通混凝土組成材料的品種、技術(shù)要求及選用。熟練掌握各種組成材料各項(xiàng)性質(zhì)的要求，測(cè)定方法及對(duì)混凝土性能的影響。⑵熟練掌握混凝土拌和物的性質(zhì)及其測(cè)定和調(diào)整方法。⑶熟練掌握硬化混凝土的力學(xué)性質(zhì)，變形性質(zhì)和耐久性及其影響因素。⑷熟練掌握普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法。⑸了解混凝土技術(shù)的新進(jìn)展及其發(fā)展趨勢(shì)。⑹掌握砌筑砂漿的性質(zhì)、組成、檢測(cè)方法及其配比設(shè)計(jì)方法。⑺熟悉抹面砂漿的主要品種性能要求及其配制方法。本章的難點(diǎn)是混凝土的耐久性和普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)。歷史回顧水泥的抗拉強(qiáng)度較低，只有抗壓強(qiáng)度的十分之一。1867年法國(guó)園藝師蒙尼亞突發(fā)奇想，在花盆外箍上幾道鐵絲作保護(hù)，然后在鐵絲外抹上一層水泥砂漿，其花盆結(jié)實(shí)耐用。19世紀(jì)末，俄國(guó)建筑師別列柳布斯基對(duì)蒙尼亞的發(fā)明作出改進(jìn)，一是在水泥漿料中加入相當(dāng)數(shù)量石塊；二是用鋼筋代替鐵絲。這樣，鋼筋混凝土正式誕生了。鋼筋混凝土誕生漫談

4.1普通混凝土組成材料

普通混凝土一般是由水泥、集料（砂、石）和水所組成。為改善混凝土的某些性能，經(jīng)常還加入適量的外加劑和摻合料。本節(jié)分5部分進(jìn)行討論?；A(chǔ)知識(shí)4.1.1水泥1.

水泥品種的選擇

配制混凝土?xí)r，應(yīng)根據(jù)混凝土工程的性質(zhì)、部位、施工條件、環(huán)境狀況等，按各品種水泥的特性作出合理的選擇。如大壩工程,宜用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥。

2.

水泥強(qiáng)度等級(jí)的選擇

2.

水泥強(qiáng)度等級(jí)的選擇

水泥強(qiáng)度等級(jí)的選擇，應(yīng)與混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)相適應(yīng)。若用低強(qiáng)度等級(jí)的水泥配制高強(qiáng)度等級(jí)混凝土，不僅會(huì)使水泥用量過(guò)多，還會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生不利影響。反之，用高強(qiáng)度等級(jí)的水泥配制低強(qiáng)度等級(jí)混凝土，若只考慮強(qiáng)度要求，會(huì)使水泥用量偏少，從而影響耐久性；若水泥用量兼顧了耐久性等要求，又會(huì)導(dǎo)致超強(qiáng)而不經(jīng)濟(jì)。因此，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般選擇以水泥強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值為混凝土強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值的1.5～2.0倍為宜。

4.1.1水泥觀察與討論道路水泥混凝土質(zhì)量與水泥選用

請(qǐng)觀察此使用一年多的水泥混凝土道路表面(如下圖)，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(qǐng)從水泥的角度分析其選用有否不當(dāng)之處。水泥混凝土道路表面

討論討論道路水泥混凝土質(zhì)量與水泥選用

該路面磨損較嚴(yán)重，已出現(xiàn)較多裂紋?？梢姳砻嫠嗌皾{層干縮較大、耐磨性較差。從資料可見，所選用的水泥熟料礦物組成中C3A含量較高，當(dāng)水泥中C3A含量較高，其耐磨性較差、干縮較大，可見選用水泥不當(dāng)。4.1.1水泥工程實(shí)例分析現(xiàn)象原因分析使用受潮水泥

廣西百色某車間單層磚房屋蓋采用預(yù)制空心板12m跨現(xiàn)澆鋼筋混凝土大梁，1983年10月開工，使用進(jìn)場(chǎng)已3個(gè)多月并存放在潮濕地方的水泥。拆完大梁底模板和支撐后，1984年1月4日下午房屋全部倒塌。原因分析使用受潮水泥

事故的主因是使用受潮水泥，且采用人工攪拌，無(wú)嚴(yán)格配合比。致使大梁混凝土在倒塌后，用回彈儀測(cè)量，其平均抗壓強(qiáng)度僅5MPa左右，有些地方竟測(cè)不出回彈值。此外還存在著振搗不實(shí)，配筋不足等問(wèn)題?；A(chǔ)知識(shí)4.1.2集料

集料（也稱骨料）總體積占混凝土體積的60％～80％，按粒徑大小分為粗骨料和細(xì)骨料。1.集料的技術(shù)性質(zhì)2.

細(xì)集料

3.

粗集料1.集料的技術(shù)性質(zhì)

集料的各項(xiàng)性能指標(biāo)將直接影響混凝土的施工性能和使用性能。集料的主要技術(shù)性質(zhì)包括：顆粒級(jí)配及粗細(xì)程度、顆粒形態(tài)和表面特征、強(qiáng)度、堅(jiān)固性、含泥量、有害物質(zhì)及堿集料反應(yīng)等。

2.

細(xì)集料

粒徑4.75mm以下的集料稱為細(xì)集料，俗稱砂。砂按產(chǎn)源分為天然砂、人工砂兩類。天然砂是由于自然風(fēng)化、水流搬運(yùn)和分選、堆積形成的粒徑小于4.75mm的巖石顆粒，但不包括軟質(zhì)巖、風(fēng)化巖石的顆粒。天然砂包括河砂、湖砂、山砂和淡化海砂。人工砂是經(jīng)除土處理的機(jī)制砂、混合砂的統(tǒng)稱。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14684-2001《建筑用砂》規(guī)定了建筑用砂的技術(shù)要求。

顆粒級(jí)配是指粒徑大小不同的集料相互搭配的情況。良好的級(jí)配應(yīng)當(dāng)能使骨料的空隙率和總表面積均較小，從而不僅使所需水泥漿量較少，而且還可以提高混凝土的密實(shí)度、強(qiáng)渡及其它性能。砂、卵石和碎石的顆粒級(jí)配應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14684－2001《建筑用砂》及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14685－2001《建筑用卵石、碎石》的技術(shù)要求。

細(xì)度模數(shù)是衡量砂粗細(xì)程度的指標(biāo)。細(xì)度模數(shù)愈大，表示砂愈粗。其表示式為：

式中

Mx——細(xì)度模數(shù)；

A1、A2、A3、A4、A5、A6——分別為4.75mm、2.36mm、1.18mm、600μm、300μm、150μm篩的累積篩余。

3.

粗集料

粒徑大于4.75mm的集料稱為粗骨料，俗稱石。常用的有碎石及卵石兩種。碎石是天然巖石或巖石經(jīng)機(jī)械破碎、篩分制成的粒徑大于4.75mm的巖石顆粒。卵石是由于自然風(fēng)化、水流搬運(yùn)和分選、堆積而成的粒徑大于4.75mm的巖石顆粒。卵石和碎石顆粒的長(zhǎng)度大于該顆粒所屬相應(yīng)粒級(jí)的平均粒徑2.4倍者為針狀顆粒；厚度小于平均粒徑0.4倍者為片狀顆粒（平均粒徑指該粒級(jí)上、下限粒徑的平均值）。建筑用卵石、碎石應(yīng)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14685-2001《建筑用卵石、碎石》的技術(shù)要求。卵石

碎石集料顆粒有渾圓狀、多棱角狀、針狀和片狀四種類型的形狀。在集料中應(yīng)限制針、片狀顆粒的含量。在水泥混凝土中，針狀顆粒是集料中顆粒長(zhǎng)度大于所屬粒級(jí)平均粒徑的2.4倍的顆粒。片狀顆粒是指集料顆粒厚度小于所屬粒級(jí)平均粒徑的0.4倍的顆粒。

集料的表面特征又稱表面結(jié)構(gòu)，是指集料表面的粗糙程度及孔隙特征等。集料按表面特征分為光滑的、平整的和粗糙的顆粒表面。集料的表面特征主要影響混凝土的和易性和與膠結(jié)料的粘結(jié)力，表面粗糙的集料制作的混凝土的和易性較差，但與膠結(jié)料的粘結(jié)力較強(qiáng)；反之，表面光滑的集料制作的混凝土的和易性較好，一般與膠結(jié)料的粘結(jié)力較差。集料的顆粒形狀和表面特征觀察與討論討論4.1.2集料石子形狀對(duì)混凝土性能的影響

請(qǐng)觀察下圖中A、B、C三種石子的形狀有何差別，分析其對(duì)拌制混凝土性能會(huì)有哪些影響。

A、碎石1

B、碎石2C、卵石討論石子形狀對(duì)混凝土性能的影響

A為碎石1，針片狀顆粒含量較多。此針片狀的碎石過(guò)多，比表面積大，不僅會(huì)影響混凝土和易性，還會(huì)影響強(qiáng)度。

B為碎石2，表面較粗糙，多棱角，比表面積較碎石1小，拌制混凝土?xí)r的性能優(yōu)于碎石1。

C為卵石，表面光滑、少棱角，比表面積較小。故拌制混凝土?xí)r所需水泥量較小?；炷涟韬衔锏暮鸵仔暂^好。但卵石與水泥石粘結(jié)力會(huì)較差。在相同條件下，混凝土強(qiáng)度較低。

工程實(shí)例分析現(xiàn)象原因分析4.1.2集料

某中學(xué)一棟磚混結(jié)構(gòu)教學(xué)樓，在結(jié)構(gòu)完工后進(jìn)行屋面施工時(shí)，屋面局部倒塌。經(jīng)審查設(shè)計(jì)方面，未發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題。對(duì)施工方面審查發(fā)現(xiàn)：

所設(shè)計(jì)為C20的混凝土，施工時(shí)未留試塊，事后鑒定其強(qiáng)度僅C7.5左右，在斷口處可清楚看出砂石未洗凈，集料中混有鴿蛋大小的粘土塊粒和樹葉等雜質(zhì)。此外，梁主筋偏于一側(cè)，梁的受拉區(qū)1/3寬度內(nèi)幾乎無(wú)鋼筋。集料雜質(zhì)多危害混凝土強(qiáng)度

原因分析

集料的雜質(zhì)對(duì)混凝土強(qiáng)度有重大的影響，必須嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量。樹葉等雜質(zhì)固然會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度，而泥粘附在集料的表面，防礙水泥石與集料的粘結(jié)，不僅會(huì)降低混凝土強(qiáng)度，還會(huì)增加拌和用水量，加大混凝土的干縮，降低抗?jié)B性和抗凍性。泥塊對(duì)混凝土性質(zhì)的影響嚴(yán)重。集料雜質(zhì)多危害混凝土強(qiáng)度

基礎(chǔ)知識(shí)4.1.3混凝土拌和及養(yǎng)護(hù)用水

混凝土拌和用水及養(yǎng)護(hù)用水應(yīng)符合JGJ63－2006《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定?；炷劣盟嬘盟?、地表水、地下水、再生水、混凝土企業(yè)設(shè)備洗刷水和海水等。其中，再生水是指污水經(jīng)適當(dāng)再生工藝處理后具有使用功能的水。1.混凝土拌和用水2.混凝土養(yǎng)護(hù)用水1.混凝土拌合用水

混凝土拌合用水水質(zhì)應(yīng)符合下表的規(guī)定。對(duì)于設(shè)計(jì)使用年限為100年的結(jié)構(gòu)混凝土，氯離子含量不得超過(guò)500mg/L；對(duì)使用鋼絲或經(jīng)熱處理鋼筋的預(yù)應(yīng)力混凝土，氯離子含量不得超過(guò)350mg/L。項(xiàng)目預(yù)應(yīng)力混凝土鋼筋混凝土素混凝土pH值≥5.0≥4.5≥4.5不溶物（mg/L）≤2000≤2000≤5000可溶物（mg/L）≤2000≤5000≤10000氯離子（mg/L）≤500≤1000≤3500硫酸根離子（mg/L）≤600≤2000≤2700堿含量（mg/L）≤1500≤1500≤1500注：堿含量按Na2O+0.658K2O計(jì)算值來(lái)表示。采用非堿活性骨料時(shí)，可不檢驗(yàn)堿含量。混凝土拌合用水水質(zhì)要求2.混凝土養(yǎng)護(hù)用水

（1）混凝土養(yǎng)護(hù)用水可不檢驗(yàn)不溶物和可溶物，其他檢驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)符合混凝土拌合用水的水質(zhì)技術(shù)要求和放射性技術(shù)要求的規(guī)定。（2）混凝土養(yǎng)護(hù)用水可不檢驗(yàn)水泥凝結(jié)時(shí)間和水泥膠砂強(qiáng)度。工程實(shí)例分析現(xiàn)象原因分析4.1.3混凝土拌和及養(yǎng)護(hù)用水含糖份水使混凝土兩天仍未凝結(jié)

某糖廠建宿舍，以自來(lái)水拌制混凝土，澆筑后用曾裝食糖的麻袋覆蓋于混凝土表面，再淋水養(yǎng)護(hù)。后發(fā)現(xiàn)該水泥混凝土兩天仍未凝結(jié)，而水泥經(jīng)檢驗(yàn)無(wú)質(zhì)量問(wèn)題。原因分析含糖份水使混凝土兩天仍未凝結(jié)

由于養(yǎng)護(hù)水淋于曾裝食糖的麻袋，養(yǎng)護(hù)水已成糖水，而含糖的水對(duì)水泥的凝結(jié)有抑制作用，故使混凝土凝結(jié)異常。基礎(chǔ)知識(shí)4.1.4外加劑

外加劑在混凝土拌合物中摻入量一般大于水泥質(zhì)量5％、能改善混凝土拌合物或硬化后混凝土性質(zhì)的材料，稱為外加劑。功能:

（1）改善流變性能（減水劑、引氣劑、泵送劑、保水劑、灌漿劑等）（2）調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間、硬化性能（緩凝劑、早強(qiáng)劑、速凝劑等）（3）改善耐久性（引氣劑、阻銹劑、防水劑等）（4）改善其他性能（加氣劑、膨脹劑、防凍劑、著色劑、堿-集料反應(yīng)抑制劑等）

摻加方法：先摻法、后摻法、同摻法。外加劑

(1）減水劑減水劑是應(yīng)用最廣的混凝土外加劑。它屬于表面活性劑，是由親水基團(tuán)和憎水基團(tuán)二個(gè)部分組成。加入水后，其親水基團(tuán)會(huì)電離出離子，使表面活性劑分子帶有電荷。親水基團(tuán)指向溶劑，憎水基團(tuán)指向水泥顆粒，并作定向排列，形成定向吸附膜而降低水的表面張力。這種表面活性作用是減水劑起減水增強(qiáng)作用的主要原因。

(2）緩凝劑緩凝劑是指延長(zhǎng)混凝土凝結(jié)時(shí)間的外加劑。

(3）早強(qiáng)劑早強(qiáng)劑可加速混凝土硬化，提高早期強(qiáng)度。

(4）引氣劑引氣劑與減水劑相似，都是表面活性劑。使水溶液在攪拌過(guò)程中極易產(chǎn)生許多微小的封閉氣泡。

(5）膨脹劑混凝土膨脹劑是指與水泥、水拌和后經(jīng)水化反應(yīng)生成鈣礬石、鈣礬石和氫氧化鈣或氫氧化鈣，使混凝土產(chǎn)生膨脹的外加劑。

(6）防凍劑能使混凝土在負(fù)溫下硬化，并在規(guī)定養(yǎng)護(hù)條件下達(dá)到預(yù)期性能的外加劑為混凝土防凍劑。

(7）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。

觀察與討論討論4.1.4外加劑

有兩種水泥，一種以二水石膏為緩凝劑，另一種以硬石膏為緩凝劑，現(xiàn)以加入木質(zhì)素磺酸鈣減水劑的溶液配制水泥漿，請(qǐng)觀察5min后兩者凝結(jié)情況，討論產(chǎn)生差別的原因。木質(zhì)素減水劑與水泥所用石膏

使用無(wú)水石膏作緩凝劑的水泥，加入木質(zhì)素作為減水劑或稠密減水劑時(shí)會(huì)產(chǎn)生速凝現(xiàn)象。因無(wú)水石膏在木鈣或糖鈣溶液中硫酸鈣溶解量下降，無(wú)法抑制C3A的水化，使C3A迅速水化，從而導(dǎo)致水泥漿速凝。故以硬石膏為緩凝劑的水泥不宜使用含木質(zhì)素磺酸鹽的減水劑。木質(zhì)素減水劑與水泥所用石膏

討論工程實(shí)例分析現(xiàn)象原因分析4.1.4外加劑斜拉索內(nèi)水泥漿不凝結(jié)現(xiàn)象分析

廣州某斜拉橋使用６年后其中一根拉索突然墜落，經(jīng)檢查拉索內(nèi)鋼絲嚴(yán)重腐蝕，這是由于拉索內(nèi)上部水泥漿體長(zhǎng)時(shí)間不凝結(jié)而產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕所致。該水泥漿的FDN減水劑使用量為水泥質(zhì)量的0.8%。請(qǐng)分析上段漿體長(zhǎng)時(shí)間不凝結(jié)的原因。斜拉索內(nèi)水泥漿不凝結(jié)現(xiàn)象分析

基礎(chǔ)知識(shí)4.1.5摻合料1.

粉煤灰2.

硅粉3.

沸石粉4.

?；郀t礦渣粉1.

粉煤灰

從煤粉爐煙道氣體中收集的粉末稱為粉煤灰。在混凝土中摻入一定量粉煤灰后，除了粉煤灰本身的火山灰活性作用，生成硅酸鈣凝膠，作為膠凝材料一部分起增強(qiáng)作用外，在混凝土的用水量不變的情況下，不僅可以起到顯著改善混凝土拌合物和易性的效應(yīng)，增加流動(dòng)性和粘聚性，還可降低水化熱。若保持混凝土拌合物原有的和易性不變，則可減少用水量，起到減水的效果，從而提高混凝土的密實(shí)度和強(qiáng)度，增強(qiáng)耐久性。粉煤灰SEM照片

2.

硅粉

硅粉也稱硅灰。在冶煉鐵合金或工業(yè)硅時(shí)，由煙道排出的硅蒸氣經(jīng)收塵裝置收集而得的粉塵稱為硅粉。它是由非常細(xì)的玻璃質(zhì)顆粒組成，其中SiO2含量高，其比表面積約為2000m2/kg。摻入少量硅粉，可使混凝土致密、耐磨，增強(qiáng)其耐久性。3.

沸石粉

沸石粉是天然的沸石巖經(jīng)磨細(xì)而成的一種火山灰質(zhì)鋁硅酸礦物摻合料。含有一定量活性二氧化硅和三氧化鋁，能與水泥生成的氫氧化鈣反應(yīng)，生成膠凝物質(zhì)。沸石粉用作混凝土摻合料可改善混凝土和易性，提高混凝土強(qiáng)度、抗?jié)B性和抗凍性，抑制堿骨料反應(yīng)。主要用于配制高強(qiáng)混凝土、流態(tài)混凝土及泵送混凝土。

沸石粉具有很大的內(nèi)表面積和開放性孔結(jié)構(gòu)，還可用于配制濕混凝土等功能混凝土。

4.

?；郀t礦渣粉

粒化高爐礦渣粉（簡(jiǎn)稱礦渣粉）是指符合GB/T203標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的?；郀t礦渣經(jīng)干燥、粉磨（或添加少量石膏一起粉磨）達(dá)到相當(dāng)細(xì)度且符合相應(yīng)活性指數(shù)的粉體。礦渣粉磨時(shí)允許加入助磨劑，加入量不得大于礦渣粉質(zhì)量的1％。觀察與討論討論摻合料種類對(duì)流動(dòng)性的影響

4.1.5摻合料

用等量取代法分別摻入細(xì)度相同的20％粉煤灰和礦渣摻合料制備硅酸鹽水泥砂漿拌合物，經(jīng)跳桌法流動(dòng)性試驗(yàn)后得到下圖所示的結(jié)果。請(qǐng)觀察兩者的差異，并對(duì)其現(xiàn)象進(jìn)行討論。摻粉煤灰水泥砂漿

摻礦渣水泥砂漿

兩者的不同在于粉煤灰和礦渣的形狀及表面特征的不同，從粉煤灰的電鏡照片中可以發(fā)現(xiàn)：粉煤灰顆粒多為表面光滑的圓球狀顆粒，相對(duì)于不規(guī)則形狀外形的礦渣顆粒而言，需要較少的水分潤(rùn)濕其表面，因而實(shí)際水與硅酸鹽水泥質(zhì)量比（水灰比）相對(duì)較大。同時(shí)光滑的圓球狀顆粒也有利于減少集料之間的流動(dòng)摩擦力。兩者共同作用結(jié)果使得摻粉煤灰摻合料的砂漿拌合物具有更大的流動(dòng)性。摻合料種類對(duì)流動(dòng)性的影響

粉煤灰電鏡照片

討論工程實(shí)例分析現(xiàn)象原因分析摻合料攪拌不均致使混凝土強(qiáng)度低

4.1.5摻合料

某工程使用等量的42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥粉煤灰配制C25混凝土，工地現(xiàn)場(chǎng)攪拌，為趕進(jìn)度攪拌時(shí)間較短。拆模后檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)所澆筑的混凝土強(qiáng)度波動(dòng)大，部分低于所要求的混凝土強(qiáng)度指標(biāo)。原因分析

該混凝土強(qiáng)度等級(jí)較低，而選用的水泥強(qiáng)度等級(jí)較高，故使用了較多的粉煤灰作摻合劑。由于攪拌時(shí)間較短，粉煤灰與水泥攪拌不夠均勻，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度波動(dòng)大，以致部分混凝土強(qiáng)度未達(dá)要求。摻合料攪拌不均致使混凝土強(qiáng)度低

4.2.2混凝土拌合物性能的影響因素

4.2.1混凝土拌合物性能的涵義與測(cè)定4.2混凝土拌合物的性能基礎(chǔ)知識(shí)4.2.1混凝土拌合物性能的涵義與測(cè)定

1.

和易性的涵義與測(cè)定

2.

混凝土凝結(jié)時(shí)間測(cè)定

從混凝土拌合物中篩出砂漿用貫入阻力法來(lái)測(cè)定坍落度值不為零的混凝土拌合物凝結(jié)時(shí)間。貫入阻力達(dá)到3.5MPa和28.0MPa的時(shí)間分別為混凝土拌合物的初凝和終凝時(shí)間。

和易性——混凝土拌合物的和易性又稱工作性，它是一項(xiàng)綜合的技術(shù)性質(zhì)，包括流動(dòng)性、粘聚性和保水性等三方面的含義。1.

和易性的涵義與測(cè)定

流動(dòng)性——指混凝土拌合物在自重力或機(jī)械振動(dòng)力作用下易于產(chǎn)生流動(dòng)、易于輸送和易于充滿混凝土模板的性質(zhì)。

粘聚性——混凝土拌合物在施工過(guò)程中保持整體均勻一致的能力。

保水性——混凝土拌合物在施工過(guò)程中保持水分的能力。

觀察與討論討論4.2.1混凝土拌合物性能的涵義與測(cè)定混凝土中的蜂窩

請(qǐng)觀察下圖中混凝土樓面，其中有空洞（俗稱蜂窩）。該混凝土是采用人工振搗，其混凝土坍落度為30mm。請(qǐng)分析混凝土不密實(shí)的原因?？斩次恢?/p>

局部放大

該混凝土未采用振動(dòng)器振搗，僅人工振搗，而混凝土的坍落度偏低，流動(dòng)性較差，故易產(chǎn)生蜂窩，應(yīng)增大混凝土的坍落度，具體按GB50204-2001《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定進(jìn)行。實(shí)際施工時(shí)，混凝土拌和物的坍落度要根據(jù)構(gòu)件截面尺寸大小、鋼筋疏密和搗實(shí)方法來(lái)確定。當(dāng)構(gòu)件截面尺筋較密，或采用人工搗實(shí)時(shí)，坍落度可選擇大一些。反之，若構(gòu)件截面尺寸較大，或鋼筋較疏，或采用機(jī)械振搗，則坍落度可選擇小一些?；炷林械姆涓C

討論工程實(shí)例分析現(xiàn)象原因分析4.2.1混凝土拌合物性能涵義與測(cè)定集料含水量波動(dòng)對(duì)混凝土和易性的影響

某混凝土攪拌站用的集料含水量波動(dòng)較大，其混凝土強(qiáng)度不僅離散程度較大，而且有時(shí)會(huì)出現(xiàn)卸料及泵送困難，有時(shí)又易出現(xiàn)離析現(xiàn)象。原因分析集料含水量波動(dòng)對(duì)混凝土和易性的影響

由于集料，特別是砂的含水量波動(dòng)較大，使實(shí)際配比中的加水量隨之波動(dòng)，以致加水量不足時(shí)混凝土坍落度不足，水量過(guò)多時(shí)則坍落度過(guò)大，混凝土強(qiáng)度的離散程度也就較大。當(dāng)坍落度過(guò)大時(shí)，易出現(xiàn)離析。若振搗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)坍落度過(guò)大，還會(huì)造成“過(guò)振”?；A(chǔ)知識(shí)4.2.2混凝土拌合物性能的影響因素1.

混凝土和易性的影響因素

2.

混凝土凝結(jié)時(shí)間影響因素1.

混凝土和易性的影響因素

和易性的影響因素有：水泥漿量、水灰比、砂率、集料的品種、規(guī)格和質(zhì)量、外加劑、溫度和時(shí)間及其他影響因素。本小節(jié)著重討論水泥漿量、水灰比和砂率對(duì)混凝土和易性的影響。

水泥漿量——水泥漿量是指混凝土中水泥及水的總量。

水灰比——拌制水泥漿、砂漿和混凝土混合料時(shí)，水與水泥的質(zhì)量比稱為水灰比（W/C）。

砂率——砂率是指砂用量與砂、石總用量的質(zhì)量百分比，它表示混凝土中砂、石的組合或配合程度。2.

混凝土凝結(jié)時(shí)間影響因素

水泥的水化是混凝土產(chǎn)生凝結(jié)的主要原因，但是，混凝土的凝結(jié)時(shí)間與所用水泥的凝結(jié)時(shí)間并不一致。因?yàn)樗冶鹊拇笮?huì)明顯影響水泥的凝結(jié)時(shí)間，水灰比越大，凝結(jié)時(shí)間越長(zhǎng)，一般混凝土的水灰比與測(cè)定水泥凝結(jié)時(shí)間的水灰比是不同的，凝結(jié)時(shí)間便有所不同。而且混凝土的凝結(jié)時(shí)間還受溫度、外加劑等其他各種因素的影響。觀察與討論討論4.2.2混凝土拌合物性能的影響因素

請(qǐng)分析在一般情況下水泥漿量與流動(dòng)性的關(guān)系。并討論是否水泥漿量越多，混凝土拌合物的和易性越好。膠凝材料漿量與混凝土流動(dòng)性

在一定范圍內(nèi)，膠凝材料漿量增多，混凝土拌合物流動(dòng)性越大，這是因包裹集料的水泥漿層由薄變厚，有利于流動(dòng)性。

但如果漿量過(guò)多，不僅流動(dòng)性無(wú)明顯增大，而且粘聚性降低，保水性變差。因包裹集料的漿層厚度達(dá)一定值后，再增加厚度已無(wú)助于改善流動(dòng)性，反而影響了粘聚性和保水性。

膠凝材料漿量與混凝土流動(dòng)性

討論工程實(shí)例分析現(xiàn)象原因分析碎石形狀對(duì)混凝土和易性的影響

4.2.2混凝土拌合物性能的影響因素

某混凝土攪拌站原混凝土配方均可生產(chǎn)出性能良好的泵送混凝土。后因供應(yīng)的問(wèn)題進(jìn)了一批針片狀多的碎石。當(dāng)班技術(shù)人員未引起重視，仍按原配方配制混凝土，后發(fā)覺混凝土坍落度明顯下降，難以泵送，臨時(shí)現(xiàn)場(chǎng)加水泵送。原因分析

①混凝土坍落度下降的原因。因碎石針片狀顆粒增多，比表面積增大，在其他材料及配方不變的條件下，其坍落度必然下降。

②當(dāng)坍落度下降難以泵送時(shí)，簡(jiǎn)單地現(xiàn)場(chǎng)加水雖可解決泵送問(wèn)題，但對(duì)混凝土的強(qiáng)度及耐久性都有不利影響，且還會(huì)引起泌水等問(wèn)題。碎石形狀對(duì)混凝土和易性的影響

基礎(chǔ)知識(shí)4.3硬化后混凝土的性能4.3.3混凝土的耐久性4.3.1混凝土的強(qiáng)度4.3.2混凝土的變形基礎(chǔ)知識(shí)4.3.1混凝土的強(qiáng)度1.

立方體抗壓強(qiáng)度2.

混凝土強(qiáng)度等級(jí)3.

混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度4.

混凝土的彎拉強(qiáng)度

5.

影響混凝土強(qiáng)度的因素1.

立方體抗壓強(qiáng)度

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T50081－2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，將混凝土拌合物制作邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件（溫度20℃±2℃，相對(duì)濕度95％以上）下，養(yǎng)護(hù)到28d齡期，測(cè)得的抗壓強(qiáng)度值為混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度（簡(jiǎn)稱立方體抗壓強(qiáng)度），以fcu表示。2.

混凝土強(qiáng)度等級(jí)

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50010－2002《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定。立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值系指按標(biāo)準(zhǔn)方法制作和養(yǎng)護(hù)的邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件，在28d齡期用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的具有95％保證率的抗壓強(qiáng)度，以fcu，k表示。普通混凝土劃分為十四個(gè)強(qiáng)度等級(jí)：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80。混凝土強(qiáng)度等級(jí)是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量控制和工程驗(yàn)收的重要依據(jù)。不同的建筑工程及建筑部位需采用不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，一般有一定的選用范圍。3.

混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度

混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度的測(cè)定采用150mm×150mm×300mm棱柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試件。軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值以fc表示，軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值以fck表示。

混凝土軸心抗拉強(qiáng)度f(wàn)t可按劈裂抗拉強(qiáng)度f(wàn)ts換算得到，換算系數(shù)可由試驗(yàn)確定。混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度采用立方體劈裂抗拉試驗(yàn)來(lái)測(cè)定，稱為劈裂抗拉強(qiáng)度f(wàn)ts。4.

混凝土的彎拉強(qiáng)度

混凝土的彎曲抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)采用150mm×150mm×550mm的梁形試件，按三分點(diǎn)加載方式加載。由于混凝土是一種非線性材料，因此，混凝土的彎曲抗拉強(qiáng)度大于軸心抗拉強(qiáng)度。5.

影響混凝土強(qiáng)度的因素

影響混凝土強(qiáng)度的因素很多，包括三方面：(2)生產(chǎn)工藝因素(3)實(shí)驗(yàn)因素(1)原材料因素

(1）原材料因素

A.水泥強(qiáng)度水泥強(qiáng)度的大小直接影響混凝土強(qiáng)度。在配合比相同的條件下，所用的水泥強(qiáng)度等級(jí)越高，制成的混凝土強(qiáng)度也越高。試驗(yàn)證明，混凝土強(qiáng)度與水泥強(qiáng)度成正比關(guān)系。

B.水灰比當(dāng)用同一種水泥時(shí)，混凝土的強(qiáng)度主要決定于水灰比。滿足和易性要求時(shí)，水灰比越小，水泥石的強(qiáng)度越高。

C.集料與集料尤其是粗集料的表面狀況有關(guān)。碎石表面粗糙，粘結(jié)力比較大，卵石表面光滑，粘結(jié)力比較小。在其它相同的條件下，碎石混凝土的強(qiáng)度較高。

D.外加劑和摻合料加入外加劑可按要求改變混凝土的強(qiáng)度及強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律，如摻入減水劑可減少拌合用水量，提高混凝土的強(qiáng)度。超細(xì)的摻合料可配制高強(qiáng)度的混凝土。

(2)生產(chǎn)工藝因素這里所指的生產(chǎn)工藝因素包括混凝土生產(chǎn)過(guò)程中涉及到的施工（攪拌、搗實(shí)）、養(yǎng)護(hù)條件、養(yǎng)護(hù)時(shí)間等因素。

A.施工條件在施工中須將混凝土拌合物攪拌均勻，澆注后必須搗固密實(shí)，才能使混凝土達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度。采用機(jī)械攪拌比人工攪拌的拌合物更均勻，采用機(jī)械搗實(shí)比人工搗實(shí)的混凝土更密實(shí)。

B.養(yǎng)護(hù)條件混凝土的養(yǎng)護(hù)條件主要指所處的環(huán)境溫度和濕度，它們是通過(guò)影響水泥水化過(guò)程而影響混凝土強(qiáng)度。養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度高，水泥水化速度加快，混凝土早期強(qiáng)度較高。

C.齡期齡期是指混凝土在正常養(yǎng)護(hù)條件下所經(jīng)歷的時(shí)間。在正常養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土強(qiáng)度將隨著齡期增長(zhǎng)而增長(zhǎng)。

(3)實(shí)驗(yàn)因素

A.試件形狀尺寸試件尺寸會(huì)影響到混凝土強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果。試件尺寸越大，測(cè)得的強(qiáng)度值越低。當(dāng)采用非標(biāo)準(zhǔn)尺寸試件時(shí)，應(yīng)將其抗壓強(qiáng)度折算為標(biāo)準(zhǔn)試件抗壓強(qiáng)度。

B.表面狀態(tài)當(dāng)混凝土受壓面非常光滑時(shí)（如有油脂），由于壓板與試件表面的磨擦力減小，使環(huán)箍效應(yīng)減小，試件將出現(xiàn)垂直裂紋而破壞，測(cè)得的混凝土強(qiáng)度值較低。

C.含水程度混凝土試件含水率越高，其強(qiáng)度越低。

D.加荷速度在進(jìn)行混凝土試件抗壓試驗(yàn)時(shí)，若加荷速度過(guò)快，材料裂紋擴(kuò)展的速度慢于荷載增加速度，會(huì)造成測(cè)得的強(qiáng)度值偏高。故在進(jìn)行混凝土立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)按規(guī)定的加荷速度進(jìn)行。觀察與討論討論4.3.1混凝土的強(qiáng)度混凝土試件受壓破壞后形狀分析

下圖是混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)破壞前后的形狀，請(qǐng)分析試件破壞后所得形狀的原因?；炷翗?biāo)準(zhǔn)試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)破壞前后的形狀

破壞后試件的形狀是環(huán)箍效應(yīng)所致。

混凝土試件受壓破壞后形狀分析

討論工程實(shí)例分析現(xiàn)象原因分析混凝土強(qiáng)度低屋面倒塌

4.3.1混凝土的強(qiáng)度

某縣東園鄉(xiāng)美利小學(xué)1988年建磚混結(jié)構(gòu)校舍，11月中旬氣溫已達(dá)零下十幾度，因人工攪拌振搗，故把混凝土拌得很稀，木模板縫隙又較大，漏漿嚴(yán)重。至12月9日，施工者準(zhǔn)備內(nèi)粉刷，拆去支柱，在屋面上用手推車推卸白灰爐渣以鋪設(shè)保溫層，大梁突然斷裂,屋面塌落，并砸死屋內(nèi)兩名取暖的女小學(xué)生。

大梁斷裂

原因分析混凝土強(qiáng)度低屋面倒塌

由于混凝土水灰比大，混凝土離析嚴(yán)重。從大梁斷裂截面可見，上部只剩下砂和少量水泥，下部全為卵石，且相當(dāng)多水泥漿已流走?，F(xiàn)場(chǎng)用回彈儀檢測(cè)，混凝土強(qiáng)度僅達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的一半。這是屋面倒塌的技術(shù)原因。

該工程為私人掛靠施工，包工者從未進(jìn)行過(guò)房屋建筑，無(wú)施工經(jīng)驗(yàn)。在冬期施工而無(wú)采取任何相應(yīng)的措施，不具備施工員的素質(zhì)，且工程未辦理任何基建手續(xù)。校方負(fù)責(zé)人自認(rèn)甲方代表，不具備現(xiàn)場(chǎng)管理資格，由包工者隨心所欲施工。這是施工與管理方面的原因?；A(chǔ)知識(shí)4.3.2混凝土的變形1.

化學(xué)變形

2.

干濕變形3.

溫度變形4.

荷載作用下的變形

混凝土在硬化和使用過(guò)程中，由于受物理、化學(xué)等因素的作用，會(huì)產(chǎn)生各種變形，這些變形是導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂紋的主要原因之一，從而進(jìn)一步影響混凝土的強(qiáng)度和耐久性。1.

化學(xué)變形

混凝土在硬化過(guò)程中，由于水泥水化產(chǎn)物的體積小于反應(yīng)物（水泥與水）的體積，導(dǎo)致混凝土在硬化時(shí)產(chǎn)生收縮，稱為化學(xué)收縮。混凝土的化學(xué)收縮是不可恢復(fù)的，收縮量隨混凝土的硬化齡期的延長(zhǎng)而增加，一般在40d內(nèi)逐漸趨向穩(wěn)定。2.

干濕變形

混凝土在環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生干縮濕脹變形。水泥石內(nèi)吸附水和毛細(xì)孔水蒸發(fā)時(shí)，會(huì)引起凝膠體緊縮和毛細(xì)孔負(fù)壓，從而使混凝土產(chǎn)生收縮。當(dāng)混凝土吸濕時(shí)，由于毛細(xì)孔負(fù)壓減小或消失而產(chǎn)生膨脹。影響混凝土干濕變形的因素有多種。3.

溫度變形

對(duì)大體積混凝土工程，在凝結(jié)硬化初期，由于水泥水化放出的水化熱不易散發(fā)而聚集在內(nèi)部，造成混凝土內(nèi)外溫差很大，有時(shí)可達(dá)50-70℃以上，從而導(dǎo)致混凝土表面開裂。

混凝土在正常使用條件下也會(huì)隨溫度的變化而產(chǎn)生熱脹冷縮變形。混凝土的熱膨脹系數(shù)與混凝土的組成材料及用量有關(guān)，但影響不大。混凝土的熱膨脹系數(shù)一般為（0.6～

1.3）×10－5/℃。4.

荷載作用下的變形

(1)混凝土在短期荷載作用下的變形

混凝土是一種非均質(zhì)彈塑性體。在外力作用下，既產(chǎn)生彈性變形，又產(chǎn)生塑性變形，即混凝土的應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系不是直線而是曲線。混凝土的塑性變形是內(nèi)部微裂紋產(chǎn)生、增多、擴(kuò)展與匯合等的結(jié)果。

(2)混凝土在長(zhǎng)期荷載作用下的變形——徐變

混凝土在長(zhǎng)期不變荷載作用下，沿作用力方向隨時(shí)間而產(chǎn)生的塑性變形稱為混凝土的徐變。觀察與討論討論4.3.2混凝土的變形水化熱與混凝土開裂

某工程在微風(fēng)化軟質(zhì)巖石地基上澆筑2m厚大體積基礎(chǔ)板。采用C20混凝土，配合比為水泥:水:砂:石=1:0.51:2.47:5.05，水泥用量280kg/m3，另?yè)缴倭考託鈩?4d拆模后1d即發(fā)現(xiàn)裂縫，此后裂縫擴(kuò)展，其溫度-時(shí)間曲線見下圖。

從溫度-時(shí)間曲線來(lái)看，在較快的升溫階段，混凝土的彈性模量很小，因而壓應(yīng)力不大，但降溫時(shí)混凝土的彈性模量較高，在板內(nèi)除了升溫時(shí)的壓應(yīng)力外，還建立了較高的拉應(yīng)力，而導(dǎo)致混凝土開裂。水化熱與混凝土開裂

討論工程實(shí)例分析現(xiàn)象原因分析混凝土塑性沉降縫

4.3.2混凝土的變形某樓在梁對(duì)應(yīng)的樓板處形成表面裂縫。樓板的表面裂縫

原因分析混凝土塑性沉降裂縫

由于厚混凝土層的沉降量較薄混凝土層的大，這兩者之間就易形成塑性沉降裂縫?；A(chǔ)知識(shí)4.3.3混凝土的耐久性1.混凝土耐久性的概念

混凝土的耐久性是混凝土在使用環(huán)境下抵抗各種物理和化學(xué)作用破壞的能力?；炷恋哪途眯灾苯佑绊懡Y(jié)構(gòu)物的安全性和使用性能。耐久性包括抗?jié)B性、抗凍性、化學(xué)侵蝕和堿集料反應(yīng)等。下圖是被腐蝕的混凝土。2.

提高混凝土耐久性的措施氯離子腐蝕

酸雨腐蝕

2.

提高混凝土耐久性的措施

提高混凝土耐久性的措施，主要包括以下幾個(gè)方面：

(1)選用適當(dāng)品種的水泥及摻合料；

(2)適當(dāng)控制混凝土的水灰比及水泥用量；

(3)長(zhǎng)期處于潮濕和嚴(yán)寒環(huán)境中的混凝土，應(yīng)摻用引氣劑；

(4)選用較好的砂、石集料；

(5)摻用減水劑等外加劑；

(6)改善混凝土的施工操作方法；

(7)進(jìn)行表面處理。觀察與討論討論4.3.3混凝土的耐久性某海港碼頭梁裂縫銹蝕

南方某海港碼頭建成后發(fā)現(xiàn)部分縱梁底部混凝土脫落，鋼筋全部外露，見下圖?？v梁底部嚴(yán)重銹裂，而π型板面基本完好。請(qǐng)討論該碼頭鋼筋混凝土腐蝕破壞的原因?？v梁底部嚴(yán)重銹裂π型板面基本完好

該碼頭縱梁鋼筋銹蝕，是因其處于浪濺區(qū)，海水氯鹽入侵混凝土，使鋼筋周圍氯離子含量超過(guò)鋼筋致銹的臨界值，引起鋼筋銹蝕。而銹蝕使混凝土膨脹開裂，以致脫落，又進(jìn)一步加劇了鋼筋的銹蝕。

a.從混凝土其他方面來(lái)看，碼頭梁混凝土的水灰比為0.50和0.55。較大的水灰比使混凝土孔徑和孔隙率增大，利于氯離子滲透，擴(kuò)散至鋼筋表面。

b.混凝土單位體積膠凝材料用量偏低。該工程混凝土未摻外加劑，水泥用量分別為350kg/m3。

c.混凝土保護(hù)層厚度不足。該混凝土保護(hù)層設(shè)計(jì)厚度較低，且由于施工偏差，部分構(gòu)件實(shí)際保護(hù)層還低于設(shè)計(jì)值。某海港碼頭梁裂縫銹蝕討論工程實(shí)例分析現(xiàn)象原因分析水池壁崩塌4.3.3混凝土的耐久性

某市自來(lái)水公司一號(hào)水池建于山上，1980年1月交付使用，1989年6月20日池壁突然崩塌，造成39人死亡，6人受傷的特大事故。該水池使用的是冷卻水，輸入池內(nèi)水溫達(dá)41℃。該水池為預(yù)應(yīng)力裝配式鋼筋混凝土圓形結(jié)構(gòu)，池壁由132塊預(yù)制鋼筋混凝土板拼裝，接口處部分有泥土。板塊間接縫處用C30細(xì)石混凝土二次澆筑，有蜂窩麻面板壁外灌澆266根高強(qiáng)鋼絲，再噴射3cm磚保溫墻，池內(nèi)壁設(shè)計(jì)未作防滲層，只要求在接縫處向兩側(cè)各延伸5cm范圍內(nèi)刷兩道素水泥漿。原因分析水池壁崩塌

A.池內(nèi)水溫高，增強(qiáng)了對(duì)池壁的腐蝕能力，導(dǎo)致池壁結(jié)構(gòu)過(guò)早破損。

B.預(yù)制板接縫面未打毛，清洗不徹底，故部分留有泥土；且接縫混凝土振搗不實(shí)，部分有蜂窩麻面，其抗?jié)B能力大大降低，使水分浸入池壁，并對(duì)鋼絲產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)。事實(shí)上所有鋼絲已嚴(yán)重銹蝕，有效截面減少，抗拉強(qiáng)度下降，以致斷裂，使池壁倒塌。

C.設(shè)計(jì)方面亦存在考慮不周，且對(duì)鋼絲嚴(yán)重銹蝕未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)等問(wèn)題。4.4混凝土的質(zhì)量控制及配合比設(shè)計(jì)4.4.2普通混凝土配合比設(shè)計(jì)4.4.1混凝土的基本要求與質(zhì)量控制基礎(chǔ)知識(shí)4.4.1混凝土的基本要求與質(zhì)量控制1.

混凝土的基本要求

2.

混凝土的質(zhì)量控制3.

混凝土生產(chǎn)質(zhì)量水平評(píng)定

1.

混凝土的基本要求

建筑工程中所使用的混凝土須滿足以下四項(xiàng)基本要求：

(1)混凝土拌合物須具有與施工條件相適應(yīng)的和易性。

(2)滿足混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度等級(jí)。

(3)具有適應(yīng)所處環(huán)境條件的耐久性。

(4)在保證上述三項(xiàng)基本要求前提下的經(jīng)濟(jì)性。2.

混凝土的質(zhì)量控制

混凝土質(zhì)量控制的目標(biāo)是使所生產(chǎn)的混凝土能按規(guī)定的保證率滿足設(shè)計(jì)要求。質(zhì)量控制過(guò)程包括以下三個(gè)過(guò)程：

(1)混凝土生產(chǎn)前的初步控制，主要包括人員配備、設(shè)備調(diào)試、組成材料的檢驗(yàn)及配合比的確定與調(diào)整等項(xiàng)內(nèi)容。

(2)混凝土生產(chǎn)過(guò)程中的控制，包括控制稱量、攪拌、運(yùn)輸、澆筑、振搗及養(yǎng)護(hù)等項(xiàng)內(nèi)容。

(3)混凝土生產(chǎn)后的合格性控制,包括批量劃分，確定批取樣數(shù)，確定檢測(cè)方法和驗(yàn)收界限等項(xiàng)內(nèi)容。3.

混凝土生產(chǎn)質(zhì)量水平評(píng)定

用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法可求出幾個(gè)特征統(tǒng)計(jì)量:強(qiáng)度平均值（）、強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差(σ)以及變異系數(shù)(Cv)。強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差越大，說(shuō)明強(qiáng)度的離散程度越大，混凝土質(zhì)量越不均勻。也可用變異系數(shù)來(lái)評(píng)定，值越小，混凝土質(zhì)量越均勻。我國(guó)《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》根據(jù)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差的大小，將混凝土生產(chǎn)單位的質(zhì)量管理水平劃分為“優(yōu)良”、“一般”及“差”三等。觀察與討論討論4.4.1混凝土的基本要求與質(zhì)量控制混凝土強(qiáng)度的波動(dòng)規(guī)律

請(qǐng)觀察下圖中A、B兩種混凝土的離散程度不同的強(qiáng)度分布曲線，討論其生產(chǎn)管理水平及強(qiáng)度保證率。

離散程度不同的兩條強(qiáng)度分布曲線

對(duì)同一種混凝土進(jìn)行系統(tǒng)的隨機(jī)抽樣，測(cè)試結(jié)果表明其強(qiáng)度的波動(dòng)規(guī)律符合正態(tài)分布。該分布如上圖所示，可用兩個(gè)特征統(tǒng)計(jì)量——強(qiáng)度平均值()和強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差(σ)作出描述?；炷翉?qiáng)度的波動(dòng)規(guī)律

討論工程實(shí)例分析現(xiàn)象原因分析藤縣金雞鎮(zhèn)綜合樓倒塌

4.4.1混凝土的基本要求與質(zhì)量控制

藤縣金雞鎮(zhèn)綜合樓為7層框架綜合樓。1993年8月開工至1994年5月下旬完成主體結(jié)構(gòu)。6月28日上午，現(xiàn)場(chǎng)施工人員發(fā)現(xiàn)底層柱出現(xiàn)裂縫（上午10時(shí)提出加固方案。用杉圓木支頂該柱交叉的主次梁。下午柱鋼筋已外露，向柱邊彎曲。此后再以槽鋼為基礎(chǔ)支頂?shù)?層梁底。柱四周用角鋼封焊加固。至晚上9時(shí)，混凝土柱被壓破壞）。除設(shè)計(jì)方面存在嚴(yán)重問(wèn)題外，由現(xiàn)場(chǎng)可見，所用鋼筋的鋼種混亂，在同一梁柱斷面中有竹節(jié)鋼、螺紋鋼、圓鋼三種混合使用，取樣的鋼筋試件大部分不合格?；炷劣觅|(zhì)地較差的紅色碎石作集料，砂細(xì)且含泥多，砂多，碎石與水泥砂漿無(wú)粘結(jié)痕跡，混凝土與鋼筋無(wú)粘結(jié)力。原因分析

由破壞現(xiàn)象可見，其施工質(zhì)量差。鋼筋混亂使用，且大部分不合格；而混凝土的級(jí)配不當(dāng)，混凝土強(qiáng)度太低。用鉆芯法現(xiàn)場(chǎng)取混凝土芯樣，抗壓強(qiáng)度平均只有10.2MPa，最低僅為6.1MPa，可見，其強(qiáng)度不僅遠(yuǎn)低于C20混凝土強(qiáng)度的要求，而且波動(dòng)大，質(zhì)量差。

藤縣金雞鎮(zhèn)綜合樓倒塌

4.4.2普通混凝土配合比設(shè)計(jì)

[例4-1]某工程采用現(xiàn)澆混凝土梁柱結(jié)構(gòu)，最小截面尺寸為300mm，鋼筋最小凈距為60mm?；炷猎O(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為fcu,k=30MPa，采用機(jī)械攪拌，插入式振動(dòng)棒澆搗，施工時(shí)要求混凝土坍落度為30～50mm。施工單位的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差為2.5MPa。所用材料：

42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，實(shí)測(cè)28d強(qiáng)度為49.4MPa，密度ρc=3150kg/m3；

中砂：符合Ⅱ區(qū)級(jí)配，ρs=2600kg/m3；

卵石：粒級(jí)5～40,ρ0g=2650kg/m3；

現(xiàn)場(chǎng)砂含水率3％，碎石含水率2％。

求普通混凝土配合比。

普通混凝土配合比設(shè)計(jì)計(jì)算思路：

混凝土的配合比應(yīng)按下列步驟進(jìn)行計(jì)算：

(1)計(jì)算配制強(qiáng)度f(wàn)cu，并求出相應(yīng)的水灰比；

(2)選取每立方米混凝土的用水量，并計(jì)算出每立方米混凝土的水泥用量；

(3)選取砂率，計(jì)算粗集料和細(xì)集料的用量，并提出供試配用的計(jì)算配合比。基礎(chǔ)知識(shí)4.5其他種類混凝土及其新進(jìn)展4.5.1高性能混凝土

4.5.2高強(qiáng)混凝土4.5.3其他混凝土

4.5.1高性能混凝土

高性能混凝土是在1990年，美國(guó)NIST和ACI召開的一次國(guó)際會(huì)議上首先提出來(lái)的，并立即得到各國(guó)學(xué)者和工程技術(shù)人員的積極響應(yīng)。但對(duì)高性能混凝土國(guó)內(nèi)外尚無(wú)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)和定義。根據(jù)一般的理解，對(duì)高性能混凝土有以下幾點(diǎn)共識(shí)：

（1）混凝土的使用壽命要長(zhǎng)；

（2）混凝土應(yīng)具有較高的體積穩(wěn)定性；

（3）高性能混凝土應(yīng)具有良好的施工性能；

（4）具有一定的強(qiáng)度和密實(shí)度，但不一定是高強(qiáng)，亦可以是中、低強(qiáng)度高性能。

混凝土達(dá)到高性能最重要的技術(shù)手段是使用新型外加劑和超細(xì)礦物質(zhì)摻合料（超細(xì)粉），降低水灰比、增大坍落度和控制坍落度損失，給予混凝土高的密實(shí)度和優(yōu)異的施工性能填充膠凝材料的空隙，保證膠凝材料的水化體積安定性，改善混凝土的界面結(jié)構(gòu)，提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。4.5.2高強(qiáng)混凝土

強(qiáng)度等級(jí)為C60及其以上的混凝土稱為高強(qiáng)混凝土。

1.配制高強(qiáng)度混凝土的原材料要求：①應(yīng)選用質(zhì)量穩(wěn)定、強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5級(jí)的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。②強(qiáng)度等級(jí)為C60級(jí)的混凝土，其粗集料的最大粒徑不應(yīng)大于31.5mm。強(qiáng)度等級(jí)高于C60級(jí)的混凝土，其粗集料的最大粒徑不應(yīng)大于25mm，并嚴(yán)格控制其針片狀顆粒含量、含泥量和泥塊含量。③細(xì)集料的細(xì)度模數(shù)宜大于2.6，并嚴(yán)格控制其含泥量和泥塊含量。④配制高強(qiáng)混凝土?xí)r應(yīng)摻用高效減水劑或緩凝高效減水劑。⑤配制高強(qiáng)混凝土?xí)r應(yīng)該摻用活性較好的礦物摻合料，且宜復(fù)合使用礦物摻合料。

2.高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)的計(jì)算方法和步驟與普通混凝土基本相同。對(duì)C60級(jí)混凝土仍可用混凝土強(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)公式確定水灰比，但對(duì)C60以上等級(jí)的混凝土是按經(jīng)驗(yàn)選取基準(zhǔn)配合比中的水灰比。4.5.3其他混凝土

1.

纖維混凝土

纖維混凝土以混凝土為基體，外摻各種纖維材料而成。

2.

聚合物混凝土

聚合物混凝土是由有機(jī)聚合物、無(wú)機(jī)膠凝材料和集料結(jié)合而成的一種新型混凝土。3.

泵送混凝土

泵送混凝土是指混凝土拌合物的坍落度不低于100mm并用泵送施工的混凝土。

還有其他種類的混凝土，如輕集料混凝土和防水混凝土等。觀察與討論討論

4.5其他種類混凝土及其新進(jìn)展陶粒取代碎石配制輕集料混凝土

請(qǐng)觀察等量的水倒入等體積陶粒與普通碎石中有何區(qū)別。若以陶粒取代碎石配制輕集料混凝土需注意什么問(wèn)題？

放碎石杯

放陶粒杯等量的水倒入等體積陶粒與普通碎石

凡是用輕集料、輕細(xì)集料（或普通砂）、水泥和水配制成的混凝土,其干表觀密度不大于1950kg/m3者，稱為輕集料混凝土。

倒入水后，加碎石的杯底可見水，而加陶粒的杯底無(wú)水，可見陶粒的吸水率明顯大于普通碎石。為此配制輕集料混凝土應(yīng)先測(cè)定輕集料的吸水率，在普通混凝土用水量的基礎(chǔ)上加上輕集料吸水率作為總吸水量。陶粒取代碎石配制輕集料混凝土

討論工程實(shí)例分析現(xiàn)象原因分析樹脂混凝土應(yīng)用分析

4.5其它種類混凝土及其新進(jìn)展

某有色冶金廠的銅電解槽，使用溫度為65℃～70℃。槽內(nèi)使用的主要介質(zhì)為硫酸、銅離子、氯離子和其他金屬陽(yáng)離子。原使用傳統(tǒng)的鉛板作防腐襯里，易損壞，使用壽命較短。后采用整體呋喃樹脂混凝土作電解槽，耐腐蝕，不導(dǎo)電，不僅保證了電解銅的生產(chǎn)質(zhì)量，還大大提高了金銀的回收率，且使用壽命延長(zhǎng)兩年以上。原因分析樹脂混凝土應(yīng)用分析

樹脂混凝土除強(qiáng)度高、抗凍融性能好外，還具有一系列優(yōu)良的性能。由于其致密，抗?jié)B性好，耐化學(xué)腐蝕性能亦遠(yuǎn)優(yōu)于普通混凝土。呋喃樹脂混凝土耐酸、耐腐蝕；絕緣電阻亦相當(dāng)高，對(duì)試塊作測(cè)試可達(dá)7×107Ω。為此用作銅電解槽可有優(yōu)異的性能。還需說(shuō)明的是，樹脂混凝土的耐化學(xué)腐蝕性能又因樹脂品種不同而異，若采用不飽和聚酯樹脂的混凝土，除耐一般酸腐蝕外，還可耐低濃度強(qiáng)化性酸的腐蝕。4.6砂漿4.6.3抹面砂漿

4.6.1砂漿的分類組成材料及技術(shù)性質(zhì)4.6.2砂漿的配合比設(shè)計(jì)4.6.1砂漿的分類組成材料及技術(shù)性質(zhì)1.

砂漿的分類組成材料2.

砂漿的技術(shù)性質(zhì)

基礎(chǔ)知識(shí)1.

砂漿的分類組成材料

建筑砂漿按用途不同，可分為砌筑砂漿、抹面砂漿。按所用膠結(jié)材料不同，可分為水泥砂漿、石灰砂漿、水泥石灰混合砂漿等。

建筑砂漿的組成材料主要有：膠結(jié)材料、砂、摻加料、水和外加劑等。2.

砂漿的技術(shù)性質(zhì)

(1)砂漿的和易性

砂漿的和易性包括流動(dòng)性和保水性。

(2)砂漿強(qiáng)度等級(jí)

砂漿強(qiáng)度等級(jí)是以邊長(zhǎng)為7.07cm的立方體試塊，按標(biāo)準(zhǔn)條件[在（20±3）℃溫度和相對(duì)濕度為60％～80％的條件下或相對(duì)濕度為90％以上的條件下］養(yǎng)護(hù)至28d的抗壓強(qiáng)度值確定。(3)收縮性能

收縮性能是指砂漿因物理化學(xué)作用而產(chǎn)生的體積縮小現(xiàn)象。

(4)粘結(jié)力砂漿的粘結(jié)力主要是指砂漿與基體的粘結(jié)強(qiáng)度的大小。觀察與討論討論

不同基層的砂漿強(qiáng)度

4.6.1砂漿的分類組成材料及技術(shù)性質(zhì)

把相同配比的砂漿分別抹在加氣混凝土砌塊及陶瓷?；u表面，從圖A和圖B中可見，經(jīng)半分鐘后，于加氣混凝土砌塊表面的砂漿已變得相當(dāng)干硬；而于陶瓷?；u表面的砂漿則仍相當(dāng)潤(rùn)濕。請(qǐng)討論砂漿的水灰比對(duì)其強(qiáng)度的影響。

圖A陶瓷?；u表面的砂漿

圖B加氣混凝土砌塊表面的砂漿

不同基層的砂漿強(qiáng)度

⑴不吸水基層砂漿強(qiáng)度

砂漿置于致密材料表面上，因基材基本不吸水，砂漿水灰比亦基本不變，故其強(qiáng)度主要取決于膠凝材料的強(qiáng)度及水灰比。⑵吸水基層砂漿強(qiáng)度

當(dāng)基層吸水后，砂漿中保留水分的多少就取決于其本身的保水性，因而具有良好保水性的砂漿，不論拌和時(shí)間用多少水，經(jīng)底層吸水后，保留在砂漿中的水大致相同，而與初始水灰比關(guān)系不大。討論工程實(shí)例分析現(xiàn)象原因分析砂漿質(zhì)量問(wèn)題

4.6.1砂漿的分類組成材料及技術(shù)性質(zhì)

某工地現(xiàn)配制M10砂漿砌筑磚墻，把水泥直接倒在砂堆上，再人工攪拌。該砌體灰縫飽滿度及粘結(jié)性均差。原因分析

（1）砂漿的均勻性可能有問(wèn)題。把水泥直接倒入砂堆上，采用人工攪拌的方式往往導(dǎo)致混合不夠均勻，使強(qiáng)度波動(dòng)大，宜加入攪拌機(jī)中攪拌。

（2）僅以水泥與砂配制砂漿，使用少量水泥雖可滿足強(qiáng)度要求，但往往流動(dòng)性及保水性較差，而使砌體飽滿度及粘結(jié)性較差，影響砌體強(qiáng)度，可摻入少量石灰膏、石灰粉或微沫劑等以改善砂漿和易性。砂漿質(zhì)量問(wèn)題

4.6.2砂漿的配合比設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)1.

砌筑砂漿的技術(shù)條件2.

砌筑砂漿配合比設(shè)計(jì)步驟1.

砌筑砂漿的技術(shù)條件

將磚、石及砌塊粘結(jié)成為砌體的砂漿稱為砌筑砂漿。它起著粘結(jié)磚、石及砌塊構(gòu)成砌體，傳遞荷載，并使應(yīng)力的分布較為均勻，協(xié)調(diào)變形的作用。按國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ98-2000《砌筑砂漿配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》規(guī)定，砌筑砂漿需符合以下技術(shù)條件：

①砌筑砂漿的強(qiáng)度等級(jí)宜采用M20，M15，M10，M7.5，M5，M2.5。

②水泥砂漿拌合物的密度不宜小于1900kg/m3；水泥混合砂漿拌合物的密度不宜小于1800kg/m3。

③砌筑砂漿稠度、分層度、試配抗壓強(qiáng)度必須同時(shí)符合要求。砌筑砂漿的稠度應(yīng)按有關(guān)規(guī)定選用。砌筑砂漿的分層度不得大于30mm。

④水泥砂漿中水泥用量不應(yīng)小于200kg/m3；水泥混合砂漿中水泥和摻加料總量宜為300～350kg/m3。

⑤具有凍融循環(huán)次數(shù)要求的砌筑砂漿，經(jīng)凍融試驗(yàn)后，質(zhì)量損失率不得大于5％，抗壓強(qiáng)度損失率不得大于25％。2.

砌筑砂漿配合比設(shè)計(jì)步驟

①計(jì)算砂漿試配強(qiáng)度f(wàn)m,0，MPa；

②計(jì)算出每立方米砂漿中的水泥用量Qc，kg；

③按水泥用量Qc計(jì)