第四章 水泥混凝土

第一節(jié).砼概述一、混凝土的定義：混凝土是由膠凝材料、水和粗、細(xì)骨料按適當(dāng)比例配合、拌制成拌合物，經(jīng)一定時(shí)間硬化而成的人造石材。

基本要求土木工程對(duì)混凝土質(zhì)量的基本要求是：具有符合設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度；具有與施工條件相適應(yīng)的和易性；具有與工程環(huán)境相適應(yīng)的耐久性。材料組成經(jīng)濟(jì)合理、生產(chǎn)制作節(jié)約能源。第四章水泥混凝土(concrete)二.砼分類

三.砼特點(diǎn)

1.優(yōu)點(diǎn)就地取材；造價(jià)低；可塑性好；耐久性高；與鋼筋有牢固的粘結(jié)；性能可調(diào)整。

2.缺點(diǎn)自重大；比強(qiáng)度小；抗拉強(qiáng)度低，性脆；導(dǎo)熱系數(shù)大；硬化慢；生產(chǎn)周期長。重砼(0≥2800kg/m3);普通砼(2000kg/m3≤0＜2800kg/m3);輕砼(0≤1950kg/m3)

按表觀密度按抗壓強(qiáng)度低強(qiáng)砼(fcu＜30MPa);中強(qiáng)砼(fcu=30-50MPa)高強(qiáng)砼(fcu≥50MPa);超高強(qiáng)砼(fcu≥100MPa)四.砼中各組成材料的作用砼組成材料膠凝材料、水、細(xì)骨料和粗骨料，以及適量外加劑膠凝材料（binder）包括水泥、摻合料摻合料又稱輔助膠凝材料（supplementarybinder）摻合料主要包括：粉煤灰、硅粉、磨細(xì)礦渣粉、天然火山灰質(zhì)材料、磨細(xì)煤矸石、偏高嶺土等。其中粉煤灰和（磨細(xì)）礦渣粉應(yīng)用最為普遍

膠凝材料

砼未硬化前(freshconcrete)起潤滑作用

水泥漿

水砼硬化后(concrete)起膠結(jié)作用砼細(xì)骨料起骨架作用、抗風(fēng)化

骨料粗骨料抑制水泥漿收縮、耐磨第二節(jié).砼組成材料品種水泥(cement)強(qiáng)度等級(jí)分類水(water)潔凈水泥、泥塊；有害物質(zhì)粗細(xì)程度細(xì)骨料(fine-aggregate)顆粒級(jí)配

砼堅(jiān)固性分類Concrete堿活性泥、泥塊；有害物質(zhì)粗骨料(coarse-aggregate)最大粒徑

定義、分類顆粒形狀外加劑(admixture)作用

顆粒級(jí)配減水劑、引氣劑強(qiáng)度摻合料(additive)定義、分類作用粉煤灰、磨細(xì)礦渣一.水泥(cement)

1.品種

依據(jù)工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用環(huán)境及水泥特性選擇2.強(qiáng)度等級(jí)

水泥強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)與砼強(qiáng)度等級(jí)相適應(yīng)（1）中、低強(qiáng)度等級(jí)砼（﹤C60），水泥強(qiáng)度等級(jí)=(1.5-2.5)砼強(qiáng)度等級(jí)（2）高強(qiáng)度等級(jí)砼（≥C60），水泥強(qiáng)度等級(jí)=(0.8-1.5)砼強(qiáng)度等級(jí)二.水(water)

1.基本要求

不影響砼的凝結(jié)和硬化；無損于砼強(qiáng)度發(fā)展和耐久性；

不加快鋼筋銹蝕;不引起預(yù)應(yīng)力鋼筋脆斷;不污染砼表面.2.滿足《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ63—2006。凡是能引用的水和潔凈的天然水，均可用于砼拌合和養(yǎng)護(hù)。三.細(xì)骨料(fine-aggregate)1.定義

粒徑在0.15mm-4.75mm的骨料稱為細(xì)骨料，常稱作砂。2.分類

按產(chǎn)源分天然砂河砂、湖砂、山砂、淡化海砂人工砂機(jī)制砂、混合砂

按細(xì)度模數(shù)分

—粗砂、中砂、細(xì)砂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(xì)）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(jī)物、硫化物及硫酸鹽、氯鹽等

(3)危害

(4)要求—符合《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ52—2006的要求泥,泥塊,云母,輕物質(zhì)——粘附在砂的表面,妨礙水泥與砂的粘結(jié),降低砼的強(qiáng)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(duì)水泥有(硫酸鹽)腐蝕作用有機(jī)物——會(huì)分解出有機(jī)酸對(duì)水泥有腐蝕作用氯鹽——對(duì)鋼筋有腐蝕作用。4.粗細(xì)程度(1)定義—不同粒徑的砂?；旌显谝黄鸷蟮钠骄傮w）粗細(xì)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(4)指標(biāo)—細(xì)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(xì)砂，f=0.7-1.5為特細(xì)砂配制砼時(shí)優(yōu)先選用中粗砂5.顆粒級(jí)配(1)定義—砂中不同粒徑顆粒的搭配情況海砂應(yīng)按《海砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（JGJ206-2010）進(jìn)行進(jìn)化處理后方可使用，砂中水溶性氯離子含量不得超過0.03%。預(yù)應(yīng)力混凝土不得用海砂。海砂中貝殼的最大尺寸不應(yīng)超過4.75mm，貝殼含量應(yīng)滿足書P83表4-4要求。人工砂石粉含量應(yīng)滿足書P83表4-4要求。(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(píng)定—按0.6mm篩孔累計(jì)篩余百分率分成三個(gè)級(jí)配區(qū)I、II、III區(qū)。

(5)級(jí)配合格的標(biāo)志各篩孔累計(jì)篩余百分率(Ai)落在任一級(jí)配區(qū),級(jí)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(jí)配合格

配制砼時(shí)優(yōu)先選用II區(qū)砂圖砂的1、2、3級(jí)配區(qū)曲線標(biāo)準(zhǔn)篩標(biāo)準(zhǔn)篩砂的篩分析試驗(yàn)

(1)標(biāo)準(zhǔn)篩孔(方孔)—4.75㎜,2.36㎜,1.18㎜,0.6㎜,0.3㎜,0.15㎜(2)標(biāo)準(zhǔn)試樣M=500g

篩孔尺寸

mm篩余量mi(g)分計(jì)篩余ai(%)

累計(jì)篩余Ai(%)4.755010102.369018281.1812024520.615030820.36513950.1520499計(jì)算公式miai=(mi/M)100Ai=∑ai4.75㎜2.36㎜1.18㎜0.6㎜0.3㎜0.15㎜篩底細(xì)度模數(shù)

f=[(28+52+82+95+99)-5×10]/(100-10)=3.4,屬粗砂∵A0.6=82,∴按Ⅰ區(qū)評(píng)定。經(jīng)檢查所有篩孔Ai均落在Ⅰ區(qū),則該砂為Ⅰ區(qū)砂，級(jí)配合格。例．某干砂500g的篩分結(jié)果如下表所列。試計(jì)算該砂的細(xì)度模數(shù)并評(píng)定其級(jí)配教材P157習(xí)題4.4⑴細(xì)砂的細(xì)度與級(jí)配篩孔尺寸(mm)4.752.30.15篩余量（g）0252575120245分計(jì)篩余（%）055152449累計(jì)篩余（%）0510254998細(xì)度模數(shù)μ

細(xì)=1.87對(duì)比教材P81表4-2知：∵0.6mm累計(jì)篩余落在Ⅲ區(qū)，∴按Ⅲ區(qū)評(píng)定。但0.3mm累計(jì)篩余未落在Ⅲ區(qū)，超分界線︱55－49︱%=6%＞5%，級(jí)配不合格，細(xì)砂不能單獨(dú)用于配制砼。⑵粗砂的細(xì)度與級(jí)配篩孔尺寸(mm)4.752.30.15篩余量（g）50150150755025分計(jì)篩余（%）10303015105累計(jì)篩余（%）1040708595100細(xì)度模數(shù)μ粗=

=3.78對(duì)比教材P81表4-2知：∵

0.6mm累計(jì)篩余落在Ⅰ區(qū)，∴按Ⅰ區(qū)評(píng)定，但2.36mm和1.18mm累計(jì)篩余均未落在Ⅰ區(qū)，超分界線︱40－35︱%+︱70－65︱%=10%＞5%，級(jí)配不合格，粗砂不能單獨(dú)用于配制砼。⑶混合砂中粗細(xì)砂的比例

設(shè)細(xì)砂在混合砂中比例為x，則粗砂的比例為1－

x。以P81表4-2中Ⅱ區(qū)為目標(biāo)：4.75mm：0≤0x+10(1－x)≤10→0≤x≤12.36mm：0≤5x+40(1－x)≤25→0.43≤x≤1.441.18mm：10≤10x+70(1－x)≤50→0.33≤x≤10.60mm：41≤25x+85(1－x)≤70→0.25≤x≤0.730.30mm：70≤49x+95(1－x)≤92→0.065≤x≤0.540.15mm：90≤98x+100(1－x)≤100→0≤x≤5上述六個(gè)不等式的共同區(qū)界為0.43≤x≤0.54故混合砂中細(xì)砂／粗砂=1／1的比例相配較為合適。

6.堅(jiān)固性(1)定義——砂在氣候、環(huán)境變化或其他物理因素作用下抵抗破裂的能力集料在長期受到各種自然因素的綜合作用下，其物理力力學(xué)性能會(huì)逐漸下降。這些自然因素包括溫度變化、干濕變化和凍融循環(huán)等，其中，凍融循環(huán)的破壞作用占主導(dǎo)地位。因此，常以抗凍性作為堅(jiān)固性的衡量指標(biāo)。一般采用直接凍融法和硫酸鹽浸泡法測定集料的堅(jiān)固性。由于硫酸鹽浸泡法簡易、快捷，通常采用硫酸鈉溶液法檢驗(yàn)集料的堅(jiān)固性。(2)檢測天然砂的堅(jiān)固性采用Na2SO4溶液法進(jìn)行檢驗(yàn)，砂樣經(jīng)5次循環(huán)后其質(zhì)量損失應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定。其中I類、II類砂質(zhì)量損失均小于8％，II類砂質(zhì)量損失均小于10％。使Na2SO4溶液滲入骨料中的孔隙中，然后取之試樣進(jìn)行烘烤，使孔隙中的溶液結(jié)晶而產(chǎn)生膨脹作用，如此反復(fù)循環(huán)5次。人工砂的堅(jiān)固性用壓碎指標(biāo)檢驗(yàn)。7.堿活性堿集料反應(yīng)是指水泥、外加劑等混凝土構(gòu)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(dǎo)致混凝土開裂破壞的膨脹反應(yīng)。堿集料反應(yīng)包括堿一硅酸反應(yīng)和堿一碳酸鹽反應(yīng)。骨料中若含有無定形二氣化硅等活性骨料，當(dāng)混凝土中有水分存在時(shí)，它能與水泥中的堿(Na2O+K2O)起作用，產(chǎn)生堿一骨料反應(yīng)，使混凝土發(fā)生破壞。對(duì)于重要工程混凝土使用的骨料，或者懷疑骨料中含有無定形二氧化硅可能引起堿一骨料反應(yīng)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行專門試驗(yàn)，以確定骨料是否可用。砂中不應(yīng)含有活性氧化硅，因?yàn)樯爸泻械幕钚匝趸?，能與水泥中的堿分（K2O及Na2O）起作用，產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)，使混凝土發(fā)生膨脹開裂。砂按技術(shù)要求分為三類：I類宜用于強(qiáng)度等級(jí)>C60的混凝土II類宜用于強(qiáng)度等級(jí)C30~C60的混凝土及有抗凍抗?jié)B或其他要求的混凝土；III類宜用于強(qiáng)度等級(jí)<C30的混凝土和建筑砂漿四.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(jí)配、單粒級(jí)（間斷級(jí)配）3.泥、泥塊、有害物質(zhì)

泥、泥塊—定義詳細(xì)骨料

有害物質(zhì)—包括有機(jī)物、硫化物及硫酸鹽等

危害—詳細(xì)骨料

要求—符合《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ52—2006的要求

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--顆粒長軸長度大于平均粒徑的２～４倍片狀--厚度小于平均粒徑的0.4倍危害—拌合物和易性差，砼強(qiáng)度降低，耐久性差（骨料空隙率大）。影響泵送混凝土的可泵性，對(duì)于泵送混凝土針片狀含量不宜大于10%。要求—符合《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》

JGJ52—2006的要求碎石:表面粗糙，棱角多，且較潔凈，與水泥石粘結(jié)牢固；卵石:表面光滑，有機(jī)雜質(zhì)含量較多，與水泥石粘結(jié)力較差；在相同條件下，卵石砼強(qiáng)度較碎石砼強(qiáng)度低；在單位用水量相同條件下，卵石砼流動(dòng)性較碎石砼大；5.最大粒徑(粒徑）(1)定義→粗骨料公稱粒級(jí)的上限(2)目的→表示粗骨料的粗細(xì)程度。→粗骨料總表面積較小→節(jié)約水泥

條件許可時(shí)，粗骨料的最大粒徑大應(yīng)盡量大。試驗(yàn)研究表明：最佳的最大粒徑取決于混凝土的水泥用量，在水泥用量少的混凝土中（每1m3混凝土的水泥用量不大于170kg)，采用大骨料是有利的。在普通混凝土配合比的結(jié)構(gòu)混凝土中，骨料粒徑大于40mm并沒有好處。

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規(guī)定：例題(3)《砼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50204)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。6.強(qiáng)度(1)強(qiáng)度巖石強(qiáng)度（僅用于碎石，且砼≥C60時(shí)才檢驗(yàn)）壓碎指標(biāo)（用于碎石、卵石）

a)巖石強(qiáng)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(qiáng)度，要求：巖石抗壓強(qiáng)度≥K砼強(qiáng)度等級(jí)（JGJ52—2006規(guī)定K≥1.2，對(duì)于路面混凝土K≥2.0

）

b)壓碎指標(biāo)δa——一定重量氣干狀態(tài)的9.5mm～19mm碎石裝入標(biāo)準(zhǔn)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(xì)粒，稱取篩余重M1。

壓碎指標(biāo)—是表示粗骨料強(qiáng)度的間接指標(biāo)。

壓碎指標(biāo)越小,粗骨料強(qiáng)度越高。反之。粗骨料強(qiáng)度越低。7.顆粒級(jí)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(jí)配和單粒級(jí)(間斷級(jí)配)連續(xù)級(jí)配—石子由小到大各粒級(jí)相連的級(jí)配.間斷級(jí)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(jí)的級(jí)配.

(5)標(biāo)準(zhǔn)篩孔—2.36，4.75，9.5，16，19，26.5，31.5，37.5，53，63，75，90㎜。8骨料的堅(jiān)固性—定義與要求同細(xì)骨料骨料的堅(jiān)固性是指在氣候、外力和其他物理力學(xué)因素作用（如凍融循環(huán)作用）下骨料抗碎裂的能力。堅(jiān)固性試驗(yàn)是用硫酸鈉溶液法檢驗(yàn)，試樣經(jīng)五次干濕循環(huán)后，其質(zhì)量損失應(yīng)不超過規(guī)范的規(guī)定。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(qiáng)劑和緩凝劑等4.減水劑

(1)定義—在砼拌合物坍落度基本相同的條件下,能減少拌合用水量的外加劑

(2)技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果(作用)①拌合物用水量不變時(shí),能明顯提高拌合物流動(dòng)性(增大坍落度)②拌合物坍落度和水泥用量不變時(shí),可減少用水量,且提高砼強(qiáng)度,尤其是早期強(qiáng)度③當(dāng)保持砼強(qiáng)度不變時(shí),節(jié)約水泥用量

(3)水泥槳的絮凝結(jié)構(gòu)水泥加水后,由于水泥顆粒之間的分子凝聚力作用形成的結(jié)構(gòu).詳下圖

(4)表面活性劑①定義—具有顯著改變(通常為降低)液體表面張力或兩相間界面張力的物質(zhì)②作用—濕潤、乳化、分散、潤滑、起泡和洗滌作用③構(gòu)造—分子由親水基團(tuán)和憎水基團(tuán)兩部分組成，詳下圖(5)減水劑的減水機(jī)理

★減水劑之所以能減水，是由于它是一種憎水基團(tuán)表面活性劑。其減水機(jī)理有三

①吸附－分散→減水劑的憎水基團(tuán)定向吸附在親水基團(tuán)水泥顆粒表面，使水泥顆粒表面帶有相同的電荷，在電性斥力作用下使水泥顆粒分開，將絮水水泥顆粒凝結(jié)構(gòu)內(nèi)包裹的水分釋放出來,從而增加了拌合物的流動(dòng)性。②潤滑作用→水泥顆粒表面吸附了足夠的減水劑后，使水泥顆粒表面形成了一層穩(wěn)定的溶劑化水膜，它阻止了水泥顆粒的直接接觸，并在顆粒之間起潤滑作用。

③濕潤作用→由于水泥顆粒被有效的分散，顆粒表面被水充分濕潤，促進(jìn)了水泥的水化程度，從而提高了強(qiáng)度。(6)減水劑的種類按效果分→普通、高效減水劑按化學(xué)成分分→木質(zhì)素系、奈系、樹脂系等(7)減水劑的摻加方式減水劑摻入砼的方法主要有：先摻法、同摻法、滯水法、后摻法等四種先摻法→將減水劑與水泥混合后再與骨料和水一起攪拌同摻法→將減水劑先溶于形成溶液后再加入攪拌物中一起攪拌滯水法→在攪拌過程中減水劑滯后1～3min加入后摻法→在拌合物運(yùn)送到澆筑地點(diǎn)后，才加入減水劑再次攪拌均勻進(jìn)行澆筑5.引氣劑

(1)定義—在砼攪拌過程中能引人大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡的外加劑

(2)目的(作用)①改善砼拌合物的和易性

—既提高拌合物流動(dòng)性，又能改善拌合物粘聚性和保水性②提高砼的抗?jié)B性和抗凍性③強(qiáng)度有所降低6.早強(qiáng)劑冬季7.緩凝劑夏季六.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(xì)礦渣粉磨細(xì)煤矸石等4.粉煤灰

按排放方式—分干排灰與濕排灰按收集方式—分靜電收塵灰與機(jī)械收塵灰①分類按加工方式—分原狀灰與磨細(xì)灰按質(zhì)量—分C類（CaO＞10%)與F類（CaO＜10%)②粉煤灰效應(yīng)—活性效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng)、微骨料效應(yīng)活性效應(yīng)：火山灰活性，增加了起膠凝作用的水化產(chǎn)物的數(shù)量。形態(tài)效應(yīng)：粉煤灰是空心玻璃微珠顆粒，具有增大混凝土（砂漿）流動(dòng)性，減少泌水、改善和易性的作用；若保持流動(dòng)性不變，則可起到減水作用；微骨效應(yīng)：粉煤灰微細(xì)顆粒均勻分布在水泥漿中，填充孔隙，改善混凝土孔結(jié)構(gòu)，提高混凝土的密實(shí)度，從而提高混凝土的耐久性。③等級(jí)—按細(xì)度、燒失量、需水量、三氧化硫、含水量等分為三個(gè)等級(jí)④摻加方式—等量取代法、超量取代法、外摻法等量取代法：可節(jié)約水泥，減少水化放熱量，改善和易性，提高抗?jié)B性。適用于I級(jí)粉煤灰、超高強(qiáng)混凝土及大體積混凝土。超量取代法：目的是保持混凝土28d強(qiáng)度及和易性不變。外摻法：目的只是為了改善混凝土拌合物的和易性。⑤作用—粉煤灰摻入砼中，可以改善拌合物的和易性、可泵性和可塑性；降低砼的水化熱；抑制堿—骨料反應(yīng)；使砼的彈性模量提高；提高砼的耐腐蝕、抗?jié)B性、抗凍性等。但使砼的早期強(qiáng)度有所降低。水泥礦渣粉煤灰硅灰偏高嶺土SiO2CaOAl2O3Fe2O3MgOSO3K2OOthers燒失量SYⅠ47.246.1434.05.8300.810.863.361.76HSⅠ53.187.1327.026.290.530.641.892.041.27HNⅡ51.657.9323.869.350.690.961.511.742.30HSⅡ49.486.8730.426.9600.741.161.942.43HSⅢ47.274.9335.195.0600.610.742.293.90煉石P.O42.519.9962.725.223.871.063.480.980.532.19煉石P.O32.520.0861.335.013.780.813.330.781.173.84礦渣34.5348.5510.411.0301.750.952.781.09硅灰95.220.290.290.1000.390.6803.04偏高嶺土56.19040.721.2200.100.960.81－第三節(jié).砼的性能

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

砼性能強(qiáng)度(Strength)

硬化砼的性能變形(Deformation)

耐久性(Durability)一.和易性(Workability)

1.定義

坍落度(mm)

—塑性或流動(dòng)性砼

流動(dòng)性—指標(biāo)坍落度大，流動(dòng)性好，反之，則差。

2.內(nèi)容

維勃綢度(s)

—干硬性砼粘聚性維勃綢度小，流動(dòng)性好，反之，則差。保水性無指標(biāo),靠經(jīng)驗(yàn)?zāi)繙y

3.坍落度選擇

—詳《砼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50204)

依據(jù)—構(gòu)件截面尺寸、鋼筋疏密和搗實(shí)方法來選擇一.混凝土拌合物的和易性和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、運(yùn)輸、澆灌、搗實(shí)）并能獲致質(zhì)量均勻、成型密實(shí)的性能。和易性是一項(xiàng)綜合的技術(shù)性質(zhì)，包括有流動(dòng)性、粘聚性和保水性等三方面的含義。流動(dòng)性是指混凝土拌合物在本身自重或施工機(jī)械振搗的作用下，能產(chǎn)生流動(dòng)，并均勻密實(shí)地填滿模板的性能。流動(dòng)性的大小取決于混凝土拌合物中用水量或水泥漿含量的多少。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)生分層和離析的性能。粘聚性的大小主要取決于細(xì)骨料的用量以及水泥漿的稠度等。保水性是指混凝土拌合物在施工過程中，具有一定的保水能力，不致產(chǎn)生嚴(yán)重泌水的性能。保水性差的混凝土拌合物，由于水分分泌出來會(huì)形成容易透水的孔隙，從而降低混凝土的密實(shí)性。坍落度為50～70mm的普通混凝土在做坍落度試驗(yàn)的同時(shí)，應(yīng)觀察混凝土拌合物的粘聚性、保水性及含砂等情況，以更全面地評(píng)定混凝土拌合物的和易性。坍落度法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。根據(jù)坍落度的不同，可將混凝土拌合物分為：大流動(dòng)性混凝土（坍落度大于160ｍｍ）；流動(dòng)性混凝土（坍落度為100～150ｍｍ）；塑性混凝土（坍落度為50～90ｍｍ）及低塑性混凝土（坍落度為10～40ｍｍ）。坍落度值小于10ｍｍ的拌合物為干硬性混凝土。維勃稠度法（ＶＢ法）

對(duì)干硬性的混凝土拌合物通常采用維勃稠度儀測定其稠度。維勃稠度測試方法是：在維勃稠度儀上的坍落度筒中按規(guī)定方法裝滿拌合物，垂直提起坍落度筒，在拌合物試體頂面放一透明圓盤，開啟振動(dòng)臺(tái)，同時(shí)用秒表計(jì)時(shí)，在透明圓盤的底面完全為水泥漿所布滿的瞬間，停止秒表，關(guān)閉振動(dòng)臺(tái)。此時(shí)可認(rèn)為混凝土混合物已密實(shí)。讀出秒表的秒數(shù)，稱為維勃稠度。該法適用于粗骨料最大粒徑不超過40ｍｍ，維勃稠度在５～30ｓ之間的混凝土拌合物的稠度測定?；炷恋纳a(chǎn)方式：

1、現(xiàn)場拌合

2、商品混凝土生產(chǎn)（攪拌站生產(chǎn)）混凝土攪拌站4.影響和易性的因素①水泥漿的數(shù)量和水泥漿的稠度—實(shí)際都是用水量的影響

恒定用水量法則—當(dāng)使用確定的材料拌制砼時(shí)，水泥用量在一定范圍內(nèi)變化，則達(dá)到一定流動(dòng)性，所需用水量為一常數(shù)。②砂率—砼中砂的質(zhì)量占砂、石總質(zhì)量的百分率

砂率的變動(dòng)—使骨料的總表面積和總空隙率有顯著改變，并對(duì)拌合物的和易性產(chǎn)生顯著影響。合理砂率時(shí)和易性最好。

合理砂率—在用水量和水泥用量一定的情況下，能使拌合物獲得最大的流動(dòng)性且能保持良好的粘聚性和保水性的砂率。③砼組成材料的影響水泥—水泥品種和細(xì)度骨料—骨料的級(jí)配、顆粒形狀、表面特征及粒徑外加劑—減水劑和引氣劑能提高拌合物流動(dòng)性；引氣劑還能改善拌合物粘聚性和保水性④時(shí)間和溫度時(shí)間—隨時(shí)間的延長，拌合物的流動(dòng)性降低，這種現(xiàn)象稱為坍落度損失溫度—隨溫度的升高，拌合物的流動(dòng)性降低，坍落度損失加快（１）水泥漿的數(shù)量

在混凝土拌合物中，水泥漿包裹骨料表面，填充骨料空隙，使骨料潤滑，提高混合料的流動(dòng)性；在水灰比不變的情況下，單位體積混合物內(nèi)，隨水泥漿的增多，混合物的流動(dòng)性增大。若水泥漿過多，超過骨料表面的包裹限度，就會(huì)出現(xiàn)流漿現(xiàn)象，這既浪費(fèi)水泥又降低混凝土的性能；如水泥漿過少，達(dá)不到包裹骨料表面和填充空隙的目的，使粘聚性變差，流動(dòng)性低，不僅產(chǎn)生崩塌現(xiàn)象，還會(huì)使混凝土的強(qiáng)度和耐久性降低?；旌衔镏兴酀{的數(shù)量以滿足流動(dòng)性要求為宜。（２）水泥漿的稠度水泥漿的稀稠，取決于水灰比的大小。水灰比小，水泥漿稠，拌合物流動(dòng)性就小，混凝土拌合物難以保證密實(shí)成型。若水灰比過大，又會(huì)造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良，而產(chǎn)生流漿、離析現(xiàn)象。水泥漿的數(shù)量和稠度取決于用水量和水灰比。實(shí)際上用水量是影響混凝土流動(dòng)性最大的因素。當(dāng)用水量一定時(shí)，水泥用量適當(dāng)變化（增減50～100㎏/ｍ3）時(shí)，基本上不影響混凝土拌合物的流動(dòng)性，即流動(dòng)性基本上保持不變。由此可知，在用水量相同的情況下，采用不同的水灰比可配制出流動(dòng)性相同而強(qiáng)度不同的混凝土。(3)砂率砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石總用量的百分率。ｍg0——每立方米混凝土的粗骨料用量（kg）；ｍs0——每立方米混凝土的細(xì)骨料用量（kg）；βs——砂率（％）；ρ0s,ρ0g_______砂、石堆積密度（kg/m3)在混合料中，砂是用來填充石子的空隙。在水泥漿一定的條件下，若砂率過大，則骨料的總表面積及空隙率增大，混凝土混合物就顯得干稠，流動(dòng)性小。如要保持一定的流動(dòng)性，則要多加水泥漿，耗費(fèi)水泥。若砂率過小，砂漿量不足，不能在粗骨料的周圍形成足夠的砂漿層起潤滑和填充作用，也會(huì)降低混合物的流動(dòng)性，同時(shí)會(huì)使粘聚性、保水性變差，使混凝土混合物顯得粗澀，粗骨料離析，水泥漿流失，甚至出現(xiàn)潰散現(xiàn)象。因此，砂率既不能過大，也不能過小，應(yīng)通過試驗(yàn)找出最佳（合理）砂率。也可參照規(guī)范表格進(jìn)行選用。（４）其他影響因素水泥品種，骨料種類，粒形和級(jí)配以及外加劑等，都對(duì)混凝土拌合物的和易性有一定影響。水泥的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)度用水量大，則拌合物的流動(dòng)性小。骨料的顆粒較大，形狀圓整，表面光滑及級(jí)配較好時(shí)，則拌合物的流動(dòng)性較大。此外，在混凝土拌合物中加入外加劑時(shí)（如減水劑），能顯著地改善和易性。混凝土拌合物的和易性還與時(shí)間，溫度有關(guān)。拌合物拌制后，隨時(shí)間延長，流動(dòng)性減小；溫度越高，水分丟失越快，坍落度損失越大。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(jí)配；③盡量采用較粗的砂、石；④當(dāng)拌合物的坍落度太小時(shí)，保持水灰比不變，增加水泥和水的用量；當(dāng)拌合物的坍落度太大，但粘聚性良好時(shí)，保持砂率不變，增加砂、石用量。當(dāng)粘聚性、保水性不良時(shí)，增大砂率。二.強(qiáng)度(Strength)

1.定義

標(biāo)準(zhǔn)試件：150×150×150mm，一組3塊；

①立方體抗壓強(qiáng)度fcu

標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)：t=20±2℃；RH≥95%；（砼強(qiáng)度的特征值）標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法：測得28d的抗壓強(qiáng)度

▲非標(biāo)準(zhǔn)試件100×100×100mm的強(qiáng)度換算系數(shù)為0.95200×200×200mm的強(qiáng)度換算系數(shù)為1.05

②立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(或稱：立方體抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度)fcu,k—具有95%保證率的立方體抗壓強(qiáng)度

砼的強(qiáng)度等級(jí)—依據(jù)立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值劃分為14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75,C80

③軸心(棱柱體)抗壓強(qiáng)度fcp—用150×150×300mm標(biāo)準(zhǔn)試件,養(yǎng)護(hù)條件和試驗(yàn)方法同立方體抗壓強(qiáng)度fcp=(0.7-0.8)fcu

④抗拉強(qiáng)度ftp—一般采用劈裂抗拉強(qiáng)度fts代表。ftp=(1/10-1/20)fcp

⑤抗彎拉強(qiáng)度ftf(又稱：抗折強(qiáng)度)—是路面水泥砼的主要強(qiáng)度指標(biāo)劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)抗折強(qiáng)度試驗(yàn)環(huán)箍效應(yīng)強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)混凝土試?；炷琳駝?dòng)臺(tái)插入式振動(dòng)棒2.影響砼強(qiáng)度的因素

(1)膠凝材料強(qiáng)度和水膠比

━影響砼強(qiáng)度的決定性因素膠凝材料（binder）強(qiáng)度fb與砼強(qiáng)度fcu呈直線關(guān)系；

水膠比W/B與砼強(qiáng)度fcu呈曲線關(guān)系，或：膠水比B/W與fcu呈直線關(guān)系

水膠比定則

[鮑羅米（Bolomy）公式]式中：fcu

—砼28d抗壓強(qiáng)度,MPa；

B/W—膠水比（binder

/water）

aa、ab

—回歸系數(shù)，碎石aa=0.53,ab=0.2；卵石aa=0.49,ab=0.13

fb—膠凝材料28d膠砂抗壓強(qiáng)度實(shí)測值，MPa。

注：當(dāng)無膠凝材料28d膠砂抗壓強(qiáng)度的實(shí)測值時(shí)，fb

=gfgs

fce

gf

、gs

—輔助膠凝材料（粉煤灰、礦渣粉）影響系數(shù)，詳表A

fce—水泥28d膠砂抗壓強(qiáng)度實(shí)測值，MPa。

注：當(dāng)無水泥28d膠砂抗壓強(qiáng)度的實(shí)測值時(shí)，fce=gc

fce,g

gc

—水泥強(qiáng)度等級(jí)值的富余系數(shù)，一般取1.10～1.16。

fce,g—水泥強(qiáng)度等級(jí)值。如32.5級(jí)水泥，

fce,g

=32.5MPa、表A輔助膠凝材料影響系數(shù)gf、gs摻量（%）粉煤灰gf

礦渣粉gs

01.001.00100.85～0.951.00200.75～0.850.95～1.00300.65～0.750.90～1.00400.55～0.650.80～0.9050－0.70～0.85鮑羅米公式的用途①已知：水泥強(qiáng)度fce，水灰比W/C，骨料種類(A、B),求:砼28d抗壓強(qiáng)度fcu②已知：水泥強(qiáng)度fce，砼強(qiáng)度等級(jí)fcu，骨料種類(A、B)；求：水灰比W/C混凝土強(qiáng)度與水灰比及灰水比的關(guān)系

（ａ）強(qiáng)度與水灰比的關(guān)系；（ｂ）強(qiáng)度與灰水比的關(guān)系(2)骨料的影響

▲骨料中有害雜質(zhì)含量高,級(jí)配差,均使砼強(qiáng)度降低▲水灰比小于0.4時(shí),碎石砼強(qiáng)度比卵石砼強(qiáng)度高38%；水灰比增大，差別減小▲相同水灰比和坍落度下,砼強(qiáng)度隨骨料與膠凝材料之比的增大而提高(3)養(yǎng)護(hù)溫度和濕度

溫度—養(yǎng)護(hù)溫度高，砼早期強(qiáng)度提高；但溫度高于40℃時(shí)，砼后期強(qiáng)度反而降低。養(yǎng)護(hù)溫度低，砼強(qiáng)度降低；但溫度低于0℃時(shí)，砼強(qiáng)度停止發(fā)展?jié)穸取獫穸仍礁?，砼?qiáng)度越高；反之，砼強(qiáng)度越低(4)齡期

正常養(yǎng)護(hù)條件下，砼強(qiáng)度隨齡期的增長而增長▲標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，砼強(qiáng)度與齡期的關(guān)系如下：

公式適用于：用普通水泥配制，標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護(hù)，中等強(qiáng)度等級(jí)的普通砼。規(guī)范規(guī)定：一般情況下，硅酸鹽水泥、普通水泥和礦渣水泥澆水養(yǎng)護(hù)時(shí)間不應(yīng)小于7d，火山灰水泥和粉煤灰水泥澆水養(yǎng)護(hù)時(shí)間不應(yīng)小于14d(5)施工質(zhì)量

施工質(zhì)量的好壞對(duì)混凝土強(qiáng)度有非常重要的影響。施工質(zhì)量包括配料準(zhǔn)確，攪拌均勻，振搗密實(shí)，養(yǎng)護(hù)適宜等。任何一道工序忽視了規(guī)范管理和操作，都會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的降低。(6)試驗(yàn)條件

試驗(yàn)條件對(duì)混凝土強(qiáng)度的測定也有直接影響。如試件尺寸，表面的平整度，加荷速度以及溫濕度等，測定時(shí)，要嚴(yán)格遵照試驗(yàn)規(guī)程的要求進(jìn)行，保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。3.提高砼強(qiáng)度的措施

①采用強(qiáng)度等級(jí)高水泥或快硬早強(qiáng)類水泥。②采用干硬性砼（即低水灰比砼）③采用濕熱處理（即蒸汽養(yǎng)護(hù)和蒸壓養(yǎng)護(hù)）④采用機(jī)械攪拌和振搗⑤摻入外加劑和摻合料。

標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)—水中養(yǎng)護(hù)—自然養(yǎng)護(hù)—砼在自然條件下（平均氣溫高于5℃且表面潮濕）的養(yǎng)護(hù)蒸汽養(yǎng)護(hù)—將砼放在溫度低于100℃的常壓蒸汽中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)蒸壓養(yǎng)護(hù)—將砼構(gòu)件放在溫度低于175℃及8個(gè)大氣壓的壓蒸鍋中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)同條件養(yǎng)護(hù)—與結(jié)構(gòu)實(shí)體具有相同養(yǎng)護(hù)條件，并由各（施工、監(jiān)理）方在砼澆筑入模處見證取樣的立方體試件。砼養(yǎng)護(hù)條件

用32.5P·O水泥配制卵石砼，制作100×100×100mm試件三塊，標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)7d，測得破壞荷載分別為140KN、135KN、144KN。①計(jì)算該砼28d的標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度；②計(jì)算該砼的水膠比。

(已知gf

=1.0,gs

=1.0,gc

=1.13,

αa=0.49,αb=0.13)解

(1)各試件抗壓強(qiáng)度f1=P1/A

=140×103/100×100

=14MPa；同理,f2

=13.5MPa；f3

=14.4MPa

(2)該組試件的強(qiáng)度代表值:∵(f3-f1)×100%/f1

=2.8%＜15%；(f1-f2)×100%/f1=3.6%＜15%

∴該組試件的強(qiáng)度代表值f代=(f1＋f2＋f3)/3

=13.97MPa≈14MPa(3)非標(biāo)準(zhǔn)試件的強(qiáng)度換算為標(biāo)準(zhǔn)試件的強(qiáng)度:f7

=

0.95f代

=

13.27MPa(4)7d強(qiáng)度換算為28d強(qiáng)度:∵f7/f28=lg7/lg28∴f28=f7lg28/lg7

=22.72MPa(5)水膠比W/B:

∵f28=αa

fb(B/W－αb

)；

又fb=γf

γs

γc

fce,g

=1×1×1.13×32.5=36.73MPa；

∴B/W=1.393，則W/B=0.72例題三.變形(Deformation)（一）非荷載作用下的變形①化學(xué)收縮：水泥水化產(chǎn)物的體積比反應(yīng)前物質(zhì)的總體積小,引起砼收縮化學(xué)收縮值很小，且不可恢復(fù)?；瘜W(xué)收縮對(duì)砼結(jié)構(gòu)沒有破壞作用，但在其內(nèi)部產(chǎn)生微裂縫②干濕變形：砼在干燥空氣中產(chǎn)生干縮，在潮濕環(huán)境中產(chǎn)生濕脹濕脹對(duì)砼無危害，一般忽略不計(jì)。(混凝土的極限拉應(yīng)變大約為100×10-6mm/mm)干縮會(huì)引起砼開裂，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須予以考慮，在一般工程設(shè)計(jì)中，通?；炷敛捎玫木€收縮值為150~200×10-6mm/mm，即每米收縮0.15~0.2mm?；炷恋母煽s是不能完全恢復(fù)的（30~60%）。影響干縮因素—水泥用量、細(xì)度及品種；水灰比；骨料及施工質(zhì)量收縮值：水泥凈漿：砂漿：混凝土=5:2:1③溫度變形—砼隨溫度的變化產(chǎn)生熱脹冷縮[10×10-6(mm/mm)/℃]冷縮對(duì)砼危害大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須予以考慮—設(shè)置溫度縫除溫度升降外,砼內(nèi)外溫差對(duì)體積穩(wěn)定產(chǎn)生影響—產(chǎn)生溫度裂縫建筑物變形縫構(gòu)造部位—外墻、內(nèi)墻、屋面、樓面等橋梁變形縫構(gòu)造（二）荷載作用下的變形1、短期荷載作用下變形：既產(chǎn)生彈性變形,又產(chǎn)生塑性變形，應(yīng)力(σ)應(yīng)變(ε)關(guān)系為一曲線砼是一種非勻質(zhì)材料,是一種彈塑性體砼的彈性模量是指σ—ε曲線上任一點(diǎn)的應(yīng)力與應(yīng)變之比在混凝土結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，常采用一種按標(biāo)準(zhǔn)方法測得的靜力受壓彈性模量Ec（1/3fcp)混凝土的荷載變形曲線

影響混凝土彈性模量的因素有：混凝土的強(qiáng)度等級(jí)越高，彈性模量越高。水泥用量少，水灰比小，粗細(xì)骨料用量較多，彈性模量大。骨料彈性模量大，混凝土彈性模量也大。早期養(yǎng)護(hù)溫度較低的混凝土具有較大的彈性模量。在相同強(qiáng)度情況下，蒸汽養(yǎng)護(hù)混凝土彈性模量較在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)的混凝土彈性模量小。引氣混凝土彈性模量較普通混凝土低20％～30％。2、長期荷載作用下變形—徐變徐變—砼在長期恒載作用下，沿作用力方向產(chǎn)生隨時(shí)間而發(fā)展的變形混凝土結(jié)構(gòu)一般要延續(xù)2-3年才逐漸趨于穩(wěn)定；混凝土的徐變一般可達(dá)300-1500×10-6。影響徐變的因素—水泥用量及水灰比徐變的作用—有利于削弱由溫度、干縮引起的約束變形所產(chǎn)生的破壞應(yīng)力，減小裂縫；在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中，引起預(yù)應(yīng)力損失。砼無論受壓、受拉或受彎，均產(chǎn)生徐變現(xiàn)象混凝土的徐變(應(yīng)變與時(shí)間的關(guān)系曲線)壓應(yīng)力與徐變的關(guān)系四.耐久性(Durability)1、定義：砼抵抗環(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的能力2、內(nèi)容—抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕、碳化、堿骨料反應(yīng)及鋼筋銹蝕等（1）抗?jié)B性：砼抵抗水、油等液體在壓力作用下滲透的性能，直接影響混凝土的抗凍性與抗侵蝕性?？?jié)B等級(jí)：P4、P6、P8、P10、P12五個(gè)(如P4表示砼抵抗0.4MPa的水壓而不滲水)抗?jié)B等級(jí)≥P6的混凝土為抗?jié)B混凝土。影響因素：水灰比、水泥品種、骨料最大粒徑、養(yǎng)護(hù)方法、外加劑及摻合料等（2）抗凍性：砼在水飽和狀態(tài)下,經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用,能保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力。一般混凝土抗壓強(qiáng)度未達(dá)5MPa或抗折強(qiáng)度未達(dá)1MPa，不得遭受冰凍。抗凍等級(jí)：F50、F100、F150、F200、F250、F300、F350、F400和>F400等九個(gè)改善措施：加入減水劑、引氣劑和防凍劑（3）抗侵蝕性—詳水泥石的腐蝕（4）抗氯離子滲透：環(huán)境水、土中的氯離子因濃度差會(huì)向混凝土中擴(kuò)散滲透，當(dāng)氯離子擴(kuò)散滲透至混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋表面并達(dá)到一定濃度后，導(dǎo)致鋼筋很快銹蝕，嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性?？焖俾入x子遷移系數(shù)法（RCM法）--氯離子遷移系數(shù)，RCM-Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ；電通量法—電通量，Q-Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ；氯離子主要是通過水泥石中的孔隙和水泥石與骨料的界面擴(kuò)散滲透提高混凝土抗氯離子滲透性的主要途徑：提高混凝土的密實(shí)度，降低孔隙率，減少孔隙和改善混凝土界面結(jié)構(gòu)——摻加硅灰、優(yōu)質(zhì)粉煤灰、降低水膠比。（5）碳化定義：空氣中的二氧化碳與水泥石中的氫氧化鈣作用，生成碳酸鈣和水對(duì)砼性能影響：使砼堿度降低→減弱了對(duì)鋼筋的保護(hù)→導(dǎo)致鋼筋銹蝕；產(chǎn)生碳化收縮；使砼抗壓強(qiáng)度增大，抗拉、抗折強(qiáng)度降低。C不變，W/C↓，抗碳化性能↑；W/C不變，C↑，抗碳化性能↑。（6）堿骨料反應(yīng)定義—水泥中的堿(Na2O+0.659K2O)與骨料中的活性SiO2反應(yīng),生成堿-硅酸凝膠(Na2SiO3),并從周圍介質(zhì)中吸收水分而膨脹,導(dǎo)致砼開裂而破壞的現(xiàn)象反應(yīng)具備的條件：①堿含量高；②集料中存在堿活性物，如活性SiO2；③環(huán)境潮濕，水分滲入混凝土。預(yù)防措施：①使用含堿量小于0.6%的水泥，以降低混凝土的總堿含量；②混凝土所使用的碎石或卵石應(yīng)進(jìn)行堿活性檢驗(yàn)；③使混凝土致密或包覆混凝土表面，防止水分進(jìn)入混凝土內(nèi)部；④采用能抑制堿—集料反應(yīng)的摻合料，如粉煤灰、硅灰等。中國美術(shù)館全景

美術(shù)館梁鋼筋銹蝕情況美術(shù)館地下室頂板鋼筋銹蝕情況南方某海港碼頭混凝土被銹蝕北京西直門立交橋橋墩柱落水口一側(cè)鋼筋銹蝕該廠房柱出現(xiàn)大量的混凝土保護(hù)層破壞、鋼筋銹蝕嚴(yán)重樓板底部鋼筋銹蝕嚴(yán)重(3)提高耐久性的措施①合理選用水泥品種②控制最大水灰比和最小水泥用量—(W/C)max與Cmin③選用質(zhì)量好的砂石骨料④摻用引氣劑或減水劑⑤加強(qiáng)生產(chǎn)控制

砼的四性能與三參數(shù)之間的相互關(guān)系和易性水灰比強(qiáng)度砼四性能砂率砼三參數(shù)變形(單位)用水量耐久性第四節(jié).砼的質(zhì)量控制

1.由于砼抗壓強(qiáng)度的變化能較好的反映砼質(zhì)量的變化，因此通常以抗壓強(qiáng)度作為評(píng)定砼質(zhì)量的主要技術(shù)指標(biāo)。2.砼質(zhì)量是隨機(jī)波動(dòng)的，因此砼抗壓強(qiáng)度也是隨機(jī)波動(dòng)的,其波動(dòng)規(guī)律符合正態(tài)分布

一.砼強(qiáng)度的波動(dòng)規(guī)律—正態(tài)分布

概率

1.曲線呈鐘形,兩邊對(duì)稱,對(duì)稱軸在強(qiáng)度平均值處.

2.曲線與水平之間的面積為概率

拐點(diǎn)總和,即100%.3.在對(duì)稱軸兩側(cè)的曲線上各有一個(gè)拐點(diǎn),拐點(diǎn)之間的曲線向下彎曲,拐點(diǎn)之外的曲線向上彎曲.

強(qiáng)度

4.曲線矮而寬,施工水平差,曲線高

平均強(qiáng)度

而窄,施工水平好。拐點(diǎn)二.砼強(qiáng)度(質(zhì)量)波動(dòng)的評(píng)定指標(biāo)

1.強(qiáng)度平均值f

2.(強(qiáng)度)標(biāo)準(zhǔn)差σ→均方差

3.(強(qiáng)度)變異系數(shù)Cv

三.強(qiáng)度保證率P(t)

1.定義—P(t)是指砼強(qiáng)度總體中大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)(fcu,k)的概率2.概率度t

3.強(qiáng)度保證率P(t)與概率度t之間是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系,即P(t)t當(dāng)P(t)=80%時(shí),t=-0.842；當(dāng)P(t)=90%時(shí),t=-1.28；當(dāng)P(t)=95%時(shí),t=-1.645對(duì)應(yīng)于→對(duì)稱軸→不能作為評(píng)定砼質(zhì)量的指標(biāo)對(duì)應(yīng)于→拐點(diǎn)至對(duì)稱軸的距離→可以作為評(píng)定砼質(zhì)量的指標(biāo)→s越小,砼質(zhì)量越穩(wěn)定→可以作為評(píng)定砼質(zhì)量的指標(biāo)→

Cv越小,砼質(zhì)量越穩(wěn)定混凝土的強(qiáng)度保證率P（％）是指混凝土強(qiáng)度總體中，大于等于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的概率，在混凝土強(qiáng)度正態(tài)分布曲線圖中以陰影面積表示，見圖所示。低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)（fcu,ｋ）的強(qiáng)度所出現(xiàn)的概率為不合格率。圖混凝土強(qiáng)度保證率四.砼配制強(qiáng)度(fcu,t)

1.砼配制強(qiáng)度(fcu,t)，砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度(fcu,k)或

σ—強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差→與施工水平有關(guān)；fcu,k≤C30,s≥3MPa；fcu,k＞C30,s≥4MPa。規(guī)范規(guī)定:當(dāng)fcu,k≤C20,s

=4MPa；C25≤fcu,k≤C45,s

=5MPaC50≤fcu,k≤C55,s=6MPa。

C60≤fcu,k，2.我國現(xiàn)行砼配合比設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定:砼強(qiáng)度保證率P(t)=95%,則概率度t=-1.645故:概率強(qiáng)度保證率P(t)f設(shè)f配強(qiáng)度平均強(qiáng)度

砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C20，強(qiáng)度保證率P(t)=95%,(1)當(dāng)σ=3MPa時(shí)，f配=?

(2)當(dāng)s=5.5MPa時(shí),f配=?(3)若采用42.5的P·O水泥,卵石,用水量W=180kg/m3則s從5.5MPa降到3MPa時(shí),每m3砼可節(jié)約水泥多少公斤?(已知，膠凝材料中無粉煤灰和礦渣粉gf=1.0，gs=1.0，gc=1.13，aa=0.49,ab=0.13)

解:(1)當(dāng)強(qiáng)度保證率P(t)=95%時(shí),概率度t=1.645

f配=f設(shè)+1.645s=20+1.645×3=24.94MPa

(2)f配=f設(shè)+1.645s=20+1.645×5.5=29.05MPa

(3)由鮑羅米公式

f配=f28=fcu=aa

fb(B/W－ab)=aa

gf

gs

gcfce,g

(B/W－ab)當(dāng)σ=3MPa時(shí),24.94=0.49×1×1×1.13×42.5(B1/W1－0.13)

得B1/W1=1.19

同理σ=5.5MPa時(shí),29.05=0.49×1×1×1.13×42.5(B2/W2－0.13)

得B2/W2=1.36

故B2-B1=(B2/W2－B1/W1)W=(1.36－1.19)×180=30.6kg

則每m3砼可節(jié)約水泥30.6kg例題第五節(jié).砼配合比設(shè)計(jì)(mixproportiondesign)

一.定義—砼中各組成材料之間的（質(zhì)量）比例關(guān)系二.表示方法—⑴單位體積（1M3）用量C:F:W:S:G=300:60:180:660:1260

⑵質(zhì)量比

C:F:S:G=1:0.2:2.2:4.2，W/C=0.6

三.配合比設(shè)計(jì)的四項(xiàng)要求—強(qiáng)度、和易性、耐久性及經(jīng)濟(jì)性

三參數(shù)—水膠比(W/B)、砂率(Sp)、單位用水量(W)

四.配合比設(shè)計(jì)的內(nèi)容

1.初步配合比設(shè)計(jì)—公式、定律理論設(shè)計(jì)→得初步配合比C:F:W:S:G:A2.實(shí)驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)—依據(jù)初步配合比在實(shí)驗(yàn)室試拌→檢驗(yàn)強(qiáng)度、和易性等性能→得實(shí)驗(yàn)室配合比C0:F0:W0:S0:G0:A03.施工配合比設(shè)計(jì)—考慮現(xiàn)場砂、石含水率，調(diào)整實(shí)驗(yàn)室配合比→得施工配合比C′:F′

:W′

:S′

:G′:A′

五.配合比設(shè)計(jì)的方法

1.體積法—絕對(duì)體積法

2.重量法—假定表觀密度法混凝土配合比設(shè)計(jì)基本參數(shù)確定的原則水膠比、單位用水量和砂率是混凝土配合比設(shè)計(jì)的三個(gè)基本參數(shù)。混凝土配合比設(shè)計(jì)中確定三個(gè)參數(shù)的原則是：在滿足混凝土強(qiáng)度和耐久性的基礎(chǔ)上，確定混凝土的水膠比；在滿足混凝土施工要求的和易性基礎(chǔ)上，根據(jù)粗骨料的種類和規(guī)格確定單位用水量；砂率應(yīng)以砂在骨料中的數(shù)量填充石子空隙后略有富余的原則來確定?；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)以計(jì)算1m3混凝土中各材料用量為基準(zhǔn)，計(jì)算時(shí)骨料以干燥狀態(tài)為準(zhǔn)。六.初步配合比設(shè)計(jì)1.配制強(qiáng)度fcu,t(或f配)確定

fcu,0=

fcu,k+1.645σ2.確定水膠比(W/B)可得W/B，且W/B≤[W/B]max式中a、b——回歸系數(shù)，碎石a=0.53、b=0.20，卵石a=0.49、

b=0.13；

fb—膠凝材料（水泥與礦物摻合料按使用比例混合）28d膠砂強(qiáng)度（MPa），試驗(yàn)方法應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》GB/T17671執(zhí)行；當(dāng)無實(shí)測值時(shí)，可按下列規(guī)定確定：

fb=

gfgsfcefce=gc

fce,ggc

—水泥強(qiáng)度等級(jí)值的富余系數(shù)，可按實(shí)際統(tǒng)計(jì)資料確定；當(dāng)缺乏實(shí)際統(tǒng)計(jì)資料時(shí)：水泥強(qiáng)度等級(jí)為32.5、42.5、52.5時(shí)分別取1.12、1.16、1.10。fce,g—水泥強(qiáng)度等級(jí)值（MPa）。3.確定1m3砼用水量(W)—查表表5.1.3粉煤灰影響系數(shù)f和?；郀t礦渣粉影響系數(shù)s摻量（%）粉煤灰影響系數(shù)f?；郀t礦渣粉影響系數(shù)s01.001.00100.90～0.951.00200.75～0.850.95～1.00300.65～0.750.90～1.00400.55～0.650.80～0.9050-0.70～0.85注：①采用Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)灰宜取上限值。②采用S75級(jí)?；郀t礦渣粉宜取下限值，采用S95級(jí)粒化高爐礦渣粉宜取上限值，采用S105級(jí)?；郀t礦渣粉可取上限值加0.05。

③當(dāng)超出表中的摻量時(shí)，粉煤灰和?；郀t礦渣粉影響系數(shù)應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。表3.0.4混凝土的最小膠凝材料用量最大水膠比最小膠凝材料用量(kg/m3)素混凝土鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土0.602502803000.552803003000.50320≤0.45330表3.0.5-1

鋼筋混凝土中礦物摻合料最大摻量礦物摻合料種類水膠比最大摻量（%）硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥粉煤灰≤0.40≤45≤35＞0.40≤40≤30粒化高爐礦渣粉≤0.40≤65≤55＞0.40≤55≤45鋼渣粉－≤30≤20磷渣粉－≤30≤20硅灰－≤10≤10復(fù)合摻合料≤0.40≤65≤55＞0.40≤55≤45對(duì)于基礎(chǔ)大體積混凝土，粉煤灰、粒化高爐礦渣粉和復(fù)合摻合料的最大摻量可增加5%；采用摻量大于30%的C類粉煤灰混凝土應(yīng)以實(shí)際使用的水泥和粉煤灰摻量進(jìn)行安定性檢驗(yàn)。采用其他通用硅酸鹽水泥時(shí)，宜將水泥混合材摻量20%以上的混合材量計(jì)入礦物摻合料；復(fù)合摻合料各組分的摻量不宜超過單摻時(shí)的最大摻量。表3.0.5-2預(yù)應(yīng)力混凝土中礦物摻合料最大摻量礦物摻合料種類水膠比最大摻量（%）硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥粉煤灰≤0.40≤35≤30＞0.40≤25≤20?；郀t礦渣粉≤0.40≤55≤45＞0.40≤45≤35鋼渣粉－≤20≤10磷渣粉－≤20≤10硅灰－≤10≤10復(fù)合摻合料≤0.40≤55≤45＞0.40≤45≤35采用其他通用硅酸鹽水泥時(shí)，宜將水泥混合材摻量20%以上的混合材量計(jì)入礦物摻合料；復(fù)合摻合料各組分的摻量不宜超過單摻時(shí)的最大摻量。適用于水膠比在0.4-0.8；水膠比大于0.4時(shí)，通過試驗(yàn)確定用水量。摻有減水劑時(shí)：W=W‘(1-b)W—計(jì)算配合比每立方米混凝土的用水量（kg/m3）；

W’—未摻加外加劑時(shí)推定的混凝土及時(shí)坍落度要求的每立方米混凝土用水量（kg/m3），以表5.2.1-2中90mm坍落度用水量為基礎(chǔ)，按每增大20mm坍落度相應(yīng)增加5kg/m3用水量來計(jì)算，當(dāng)坍落度增大到180mm以上時(shí)，隨坍落度相應(yīng)增加的用水量可減少。4.1m3混凝土外加劑摻量（A）：A=

B

baB—每立方米混凝土中膠凝材料用量（kg/m3）；ba—外加劑摻量（%），應(yīng)經(jīng)混凝土試驗(yàn)確定。5.1m3混凝土膠凝材料用量(B)

∵W/B、W均已知

∴B=W/(W/B)，且B≥Bmin

Bmin—最小膠凝材料用量，詳表m3混凝土摻合料用量(F)

F=B

bf

bf—摻合料摻量(%)，滿足表3.0.5-1，-2。7.

1m3混凝土水泥用量(C)

C=B-F8.確定砂率(Sp)

(1)查表

(2)利用砂率公式計(jì)算

b

—砂漿剩余系數(shù)，取1.1～1.4

9.確定砂、石用量(S、G)

（1）體積法

（2）重量法

則初步配合比為C:W:S:G（５）選擇合理的砂率值（βs）

合理砂率可通過試驗(yàn)、計(jì)算或查表求得。

試驗(yàn)是通過變化砂率檢測混合物坍落度，能獲得最大流動(dòng)度的砂率為最佳砂率。也可根據(jù)骨料種類、規(guī)格及混凝土的水灰比，參考表選用。七.實(shí)驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)1.試拌《普通砼配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ55—2011)規(guī)定：骨料Dmax≤31.5mm時(shí)，拌合物最小體積為20L；骨料Dmax≥37.5mm時(shí)，拌合物最小體積為25L。2.調(diào)整

①和易性—當(dāng)坍落度小于設(shè)計(jì)要求時(shí)，保持水灰比不變，增加水泥漿—當(dāng)坍落度大于設(shè)計(jì)要求時(shí)，保持砂率不變，增加骨料—當(dāng)粘聚性、保水性不良時(shí)，增大砂率②強(qiáng)度—至少用三個(gè)配合比，每個(gè)配合比制作一組(3塊)試塊，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d試壓