第四章普通混凝土

第五章普通混凝土§5－1概述正在施工的秦山核電站一、混凝土的定義混凝土由膠凝材料、細骨料、粗骨料、水以及必要時摻入的化學(xué)外加劑組成，經(jīng)過膠凝材料凝結(jié)硬化后，形成具有一定強度和耐久性的人造石材。普通混凝土由水泥、砂、石子、水以及必要時摻入的化學(xué)外加劑組成，經(jīng)過水泥凝結(jié)硬化后形成的、干體積密度為2000～2800kg/m3，具有一定強度和耐久性的人造石材。又稱為水泥混凝土，簡稱為“混凝土”。三峽工程鋼筋混凝土重力壩二、混凝土的分類按體積密度分重混凝土ρ0＞2800kg/m3。普通混凝土ρ0＝2000～2800kg/m3。輕混凝土ρ0＜2000kg/m3。按膠凝材料分水泥混凝土、硅酸鹽混凝土、瀝青混凝土、聚合物水泥混凝土、聚合物浸漬混凝土等。按用途分結(jié)構(gòu)混凝土、防水混凝土、道路混凝土、耐酸混凝土、大體積混凝土、防輻射混凝土等。二、混凝土的分類按生產(chǎn)和施工工藝分預(yù)拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、噴射混凝土、碾壓混凝土、離心混凝土、等。按強度分普通混凝土＜C60。高強混凝土≥C60。超高強混凝土≥100MPa。按配筋情況分素混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼纖維混凝土等。噴射混凝土施工三、混凝土的特點優(yōu)點抗壓強度高、耐久、耐火、維修費用低；原材料豐富、成本低；混凝土拌合物具有良好的可塑性；混凝土與鋼筋粘結(jié)良好，一般不會銹蝕鋼筋。缺點抗拉強度低（約為抗壓強度的1/10～1/20）、變形性能差；導(dǎo)熱系數(shù)大〔約為1.8W/（m·K）〕；體積密度大（約為2400kg/m3左右）；硬化較緩慢?！?－2普通混凝土組成材料（一）普通混凝土的組成水泥水水泥漿石子砂子骨料新拌混凝土100%體積60~75%7~15%25~40%14~21%21~28%39~42%凝結(jié)硬化硬化混凝土混凝土外加劑為了改善或提高混凝土的性能混凝土的結(jié)構(gòu)混凝土的結(jié)構(gòu)水泥+水→水泥漿+砂→水泥砂漿+石子→混凝土拌合物→硬化混凝土組成材料的作用混凝土體積構(gòu)成水泥石——25％左右；砂和石子——70％以上；孔隙和自由水——1％～5%。

組成材料硬化前硬化后水泥+水潤滑作用膠結(jié)作用砂+石子填充作用骨架作用一、水泥的選擇品種的選擇配制普通混凝土的水泥品種，應(yīng)根據(jù)混凝土的工程特點或所處的環(huán)境條件，結(jié)合水泥性能，且考慮當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的水泥品種情況等，進行合理地選擇。強度等級的選擇原則上，配制高強度等級的混凝土，選擇高強度等級的水泥；一般情況下，水泥強度等級為混凝土強度等級的1.5～2.0倍；配制高強混凝土?xí)r，可選擇水泥強度等級為混凝土強度等級的1倍左右。二、砂的技術(shù)質(zhì)量要求定義砂是指粒徑在4.75mm以下的顆粒。分類按產(chǎn)源分按技術(shù)要求分Ⅰ類宜用于強度等級大于C60的混凝土；Ⅱ類用于強度等級為C30～C60及抗凍、抗?jié)B或其他要求的混凝土；Ⅲ類宜用于強度等級小于C30的混凝土和建筑砂漿。砂天然砂人工砂機制砂混合砂河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂等二、砂的技術(shù)質(zhì)量要求1.表觀密度、堆積密度及空隙率表觀密度ρ0＞2500kg/m3；松散堆積密度ρo＞1350kg/m3；空隙率P′＜47%。2.含泥量、泥塊含量及石粉含量含泥量是指粒徑小于0.075mm的顆粒含量；泥塊含量是指粒徑大于1.18mm，經(jīng)水洗、手捏后小于600μm的顆粒含量；石粉含量是指人工砂中粒徑小于0.075mm的顆粒含量。具體指標(biāo)見表。二、砂的技術(shù)質(zhì)量要求項目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類含泥量（質(zhì)量計，%）＜1.0＜3.0＜5.0泥塊含量（質(zhì)量計，%）0＜1.0＜2.0天然砂含泥量和泥塊含量項目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類亞甲藍試驗MB值＜1.40或合格石粉含量（%）＜3.0＜5.0＜7.0泥塊含量（%）0＜1.0＜2.0MB值≥1.40或不合格石粉含量（%）＜1.0＜3.0＜5.0泥塊含量（%）0＜1.0＜2.0人工砂石粉含量和泥塊含量二、砂的技術(shù)質(zhì)量要求3.有害物質(zhì)含量砂中不應(yīng)混有草根、樹葉、樹枝、塑料等雜物，有害物質(zhì)主要是云母、輕物質(zhì)、有機物、硫化物及硫酸鹽、氯化物等。見下表。項目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類云母（%)（質(zhì)量計）＜1.0＜2.0＜2.0輕物質(zhì)（%)（質(zhì)量計）＜1.0＜1.0＜1.0有機物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸鹽（SO3質(zhì)量計）＜0.5＜0.5＜0.5氯化物（氯離子質(zhì)量計）＜0.01＜0.02＜0.06二、砂的技術(shù)質(zhì)量要求4.顆粒級配（1）顆粒級配是指不同粒徑顆粒搭配的比例情況。（2）級配良好的砂，不同粒徑顆粒搭配比例適當(dāng)，其空隙率小，且總表面積小，可以節(jié)約水泥或改善混凝土拌合物的和易性。（3）顆粒級配采用篩分法確定，詳見實驗部分。（4）顆粒級配的指標(biāo)級配區(qū)按600μm篩的累計篩余率的大小，可分為1區(qū)、2區(qū)、3區(qū)共三個級配區(qū)。詳見下頁表。級配合格判定砂的實際級配全部在任一級配區(qū)規(guī)定范圍內(nèi)；除4.75mm和600μm篩檔外，可以略有超出，但超出總量應(yīng)小于5％。二、砂的技術(shù)質(zhì)量要求方篩孔累計篩余率，％1區(qū)2區(qū)3區(qū)9.50mm4.75mm2.36mm1.18mm600μm300μm150μm010～035～565～3585～7195～80100～90010～025～050～1070～4192～70100～90010～015～025～040～1685～55100～901）砂的實際顆粒級配與表中所列數(shù)字相比，除4.75mm和600μm篩檔外，可以略有超出，但超出總量應(yīng)小于5％。2）1區(qū)人工砂中150μm篩孔的累計篩余可以放寬到100～85，2區(qū)人工砂中150μm篩孔的累計篩余可以放寬到100～80，3區(qū)人工砂中150μm篩孔的累計篩余可以放寬到100～75。砂的顆粒級配區(qū)二、砂的技術(shù)質(zhì)量要求（5）級配的選擇宜優(yōu)先選擇級配在2區(qū)的砂；當(dāng)采用1區(qū)砂時，應(yīng)適當(dāng)提高砂率；當(dāng)采用3區(qū)砂時，應(yīng)適當(dāng)減小砂率。5.規(guī)格砂按細度模數(shù)大小分為粗砂、中砂、細砂：粗砂Mx=3.7～3.1；中砂Mx=3.0～2.3；細砂Mx=2.2～1.6。細度模數(shù)按下式計算：式中：Mx——細度模數(shù)；A1、A2、A3、A4、A5、A6——分別為4.75mm、2.36mm、1.18mm、600μm、300μm、150μm篩的累計篩余百分率，％。問題？砂的顆粒級配區(qū)與細度模數(shù)的意義相同嗎？為什么？答：不相同。顆粒級配區(qū)不能區(qū)別砂子的粗細程度的差別。細度模數(shù)相同，級配相同嗎？級配相同，細度模數(shù)相同嗎？

答：細度模數(shù)相同，級配不一定相同；但級配相同，細度模數(shù)一定相同。三、石子的技術(shù)質(zhì)量要求定義

粒徑大于4.75mm的骨料稱為粗骨料。分類按產(chǎn)源分：卵石和碎石按技術(shù)要求分：Ⅰ類宜用于強度等級大于C60的混凝土；Ⅱ類用于強度等級為C30～C60及抗凍、抗?jié)B或其他要求的混凝土；Ⅲ類宜用于強度等級小于C30的混凝土和建筑砂漿。三、石子的技術(shù)質(zhì)量要求1.表觀密度、堆積密度及空隙率表觀密度ρ0＞2500kg/m3；松散堆積密度ρ0＞1350kg/m3；空隙率P′＜47%。2.含泥量、泥塊含量及石粉含量含泥量是指粒徑小于0.075mm的顆粒含量；泥塊含量是指卵石、碎石中粒徑大于4.75mm經(jīng)水洗手捏后小于2.36mm的顆粒含量。具體指標(biāo)見表。三、石子的技術(shù)質(zhì)量要求3.針片狀顆粒含量針狀顆粒是指顆粒長度大于該顆粒所屬粒級的平均粒徑2.4倍者；片狀顆粒是指顆粒厚度小于平均粒徑0.4倍者。針片狀顆粒不僅本身容易折斷，而且會增加骨料的空隙率，使拌合物和易性變差，強度降低。見表。項目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類含泥量（質(zhì)量計，%）＜0.5＜1.0＜1.5泥塊含量（質(zhì)量計，%）0＜0.5＜0.7碎石、卵石含泥量和泥塊含量三、石子的技術(shù)質(zhì)量要求項目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類針、片狀顆粒（%）（質(zhì)量計）＜5＜15＜25碎石、卵石針片狀顆粒含量4.有害物質(zhì)含量卵石、碎石中不應(yīng)混有草根、樹葉、樹枝、塑料、煤塊和爐渣等雜物。見下表。項目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類有機物合格合格合格硫化物及硫酸鹽（%）（SO3質(zhì)量計）＜0.5＜1.0＜1.0三、石子的技術(shù)質(zhì)量要求5.強度采用巖石抗壓強度和壓碎指標(biāo)兩種檢驗：巖石抗壓強度是將母巖制成50mm×50mm×50mm立方體試件，在水飽和狀態(tài)下測定其極限抗壓強度值。壓碎指標(biāo)是將一定質(zhì)量風(fēng)干狀態(tài)下9.50～19.0mm的顆粒裝入標(biāo)準(zhǔn)圓模內(nèi)，在壓力機上按1kN/s速度均勻加荷至200kN并穩(wěn)定，卸荷后用2.36mm的篩篩除被壓碎的細粉，稱出篩余量。按下式計算：式中：Qc——壓碎指標(biāo)值；

G1——試樣的質(zhì)量，g；

G2——壓碎后的篩余量，g。6.顆粒級配為減少空隙率，改善混凝土拌合物和易性及提高混凝土的強度，粗骨料也要求有良好的顆粒級配。粗骨料的顆粒級配有連續(xù)級配與間斷級配兩種。連續(xù)級配是石子由小到大連續(xù)分級；間斷級配是指用小顆粒的粒級直接和大顆粒的粒級相配，中間為不連續(xù)的級配，由于易產(chǎn)生離析，應(yīng)用較少。三、石子的技術(shù)質(zhì)量要求項目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類碎石壓碎指標(biāo)（%）＜10＜20＜30卵石壓碎指標(biāo)（%）＜12＜16＜16碎石、卵石的壓碎指標(biāo)三、石子的技術(shù)質(zhì)量要求7.最大粒徑粗骨料公稱粒級的上限稱為該粒級的最大粒級的最大粒徑。從結(jié)構(gòu)上考慮根據(jù)規(guī)定，混凝土用粗骨料的最大粒徑不得超過結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的1/4，且不得超過鋼筋最小凈間距的3/4；對混凝土實心板，不宜超過板厚的1/3，且不得超過40mm。從施工上考慮對泵送混凝土，粗骨料最大粒徑與輸送管內(nèi)徑之比碎石不宜大于1：3，卵石不宜大于1：2.5，高層建筑宜在1：3～1：4，超高層建筑宜在1：4～1：5。從經(jīng)濟上考慮當(dāng)最大粒徑小于80mm時，水泥用量隨最大粒徑減小而增加，當(dāng)大于150mm后，節(jié)約水泥的效果卻不明顯。表面特征與形狀對混凝土性能的有何影響？表面粗糙和針片狀顆粒需要更多的水泥漿，影響混凝土的成本。影響新拌混凝土的和易性，表面光滑且等徑顆粒易于流動，而粗糙且針片狀顆粒不易流動。影響混凝土中界面區(qū)的結(jié)合力，粗糙表面骨料與水泥漿的界面結(jié)合力較大。影響混凝土的強度骨料表面越粗糙，與水泥漿接觸面越大，混凝土強度越高；針片狀骨料使混凝土強度低于圓形骨料；大粒徑骨料使混凝土強度低于小粒徑骨料四、拌合用水的技術(shù)質(zhì)量要求混凝土拌合和養(yǎng)護用水按水源不同分為飲用水、地表水、地下水和經(jīng)適當(dāng)處理的工業(yè)用水。拌制和養(yǎng)護混凝土宜采用飲用水，當(dāng)采用其它來源水時，應(yīng)符合《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ63—1989）的規(guī)定?！?－3混凝土拌合物的技術(shù)性質(zhì)一、和易性（工作性）的概念混凝土拌合物便于施工操作，能夠達到結(jié)構(gòu)均勻、成型密實的性能。和易性主要包括流動性、粘聚性和保水性：和易性粘聚性保水性流動性易達結(jié)構(gòu)均勻易成型密實好好在本身自重或施工機械振搗作用下，能產(chǎn)生流動并且均勻密實地填滿模板的性能。各組成材料之間具有一定的內(nèi)聚力，在運輸和澆注過程中不致產(chǎn)生離析和分層現(xiàn)象的性質(zhì)。具有一定的保持內(nèi)部水分的能力，在施工過程中不致發(fā)生泌水現(xiàn)象的性質(zhì)。保證混凝土硬化后的質(zhì)量二、和易性的評定定量測定拌合物的流動性、輔以直觀經(jīng)驗評定粘聚性和保水性。1.坍落度法測定混凝土拌合物在自重作用下產(chǎn)生的變形值——坍落度（單位mm）。適用范圍：集料最大粒徑不大于40mm；坍落度值不小于10mm的低塑性混凝土、塑性混凝土。二、和易性的評定2.維勃稠度法測定使拌合物密實所需要的時間，s。適用范圍粗骨料最大粒徑不大于40mm；坍落度小于10mm，維勃稠度在5s～30s之間的干硬性混凝土。三、混凝土拌合物按流動性的分類按《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB50164）的規(guī)定，塑性混凝土、干硬性混凝土分別按坍落度、維勃稠度分為四級。見下表。名稱代號指標(biāo)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動性混凝土大流動性混凝土T1T2T3T410mm～40mm50mm～90mm100mm～150mm≥160mm干硬性混凝土（坍落度＜10mm）超干硬性混凝土特干硬性混凝土干硬性混凝土半干硬性混凝土V0V1V2V3＞31s30s～21s20s～11s10s～5s四、混凝土施工時坍落度的選擇混凝土拌合物坍落度的選擇，應(yīng)根據(jù)施工條件、構(gòu)件截面尺寸、配筋情況、施工方法等來確定。見下表。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)（如薄壁、斗倉、筒倉、細柱等）50～70配筋特密的結(jié)構(gòu)70～90五、影響和易性的因素1.組成材料及其用量之間的關(guān)系①水泥漿數(shù)量和單位用水量；②骨料的品種、級配和粗細程度；③砂率；④外加劑。見下圖。2.施工環(huán)境的溫度、攪拌制度等。水泥水①砂石子外加劑④水泥漿①骨料②混凝土拌合物五、影響和易性的因素合理砂率的確定合理砂率是指在水泥漿數(shù)量一定的條件下，能使拌合物的流動性（坍落度T）達到最大，且粘聚性和保水性良好時的砂率；或者是在流動性（坍落度T）、強度一定，粘聚性良好時，水泥用量最小的砂率。六、改善和易性的措施采用合理砂率；改善砂石的級配；摻外加劑或摻合料；根據(jù)環(huán)境條件，注意坍落度的現(xiàn)場控制；在水灰比不變的條件下，適當(dāng)增加水泥漿的用量，可增大拌合物的流動性；在砂率不變的條件下，適當(dāng)增加砂石的用量，可減小拌合物的流動性。摻外加劑的混凝土§5－4硬化混凝土的技術(shù)性質(zhì)一、混凝土的強度混凝土強度的種類混凝土強度抗拉強度抗剪強度抗壓強度握裹強度軸心抗壓強度立方體抗壓強度鋼筋與混凝土的粘結(jié)強度一、混凝土的強度1.立方體抗壓強度

以邊長為150mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試件，在溫度為20±2℃，相對濕度為95％以上的潮濕條件下或者在Ca（OH）2飽和溶液中養(yǎng)護，經(jīng)28d齡期，采用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的抗壓極限強度。用fcu表示。當(dāng)采用非標(biāo)準(zhǔn)試件時，須乘以換算系數(shù)，見下表：標(biāo)準(zhǔn)試驗方法是指《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》（GB/T50081－2002），詳見實驗部分。試件種類試件尺寸，mm粗骨料最大粒徑，mm換算系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)試件150×150×150401.00非標(biāo)準(zhǔn)試件100×100×100300.95200×200×200601.05一、混凝土的強度2.混凝土強度等級按混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值劃分的級別。以“C”和混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值（fcu,k）表示，主要有C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80等十五個強度等級。立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值（fcu,k），是立方體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%。強度等級表示的含義：強度的范圍：某混凝土，其fcu＝30.0～34.9MPa；某混凝土，其fcu≥30.0MPa的保證率為95%。C30“C”代表“混凝土”?！?0”代表fcu,k＝30.0MPa；一、混凝土的強度3.軸心抗壓強度采用150mm×150mm×300mm的棱柱體試件。在立方體抗壓強度為0～55MPa范圍內(nèi)fcp=（0.7～0.8）fcu。在結(jié)構(gòu)設(shè)計計算時，一般取fcp＝0.67fcu。非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的棱柱體試件的截面尺寸為100mm×100mm和200mm×200mm，測得的抗壓強度值應(yīng)分別乘以換算系數(shù)0.95和1.05。FF一、混凝土的強度4.劈裂抗拉強度式中：fts——劈裂抗拉強度，MPa；

P——破壞荷載，N；

A——試件劈裂面積，mm2。

劈裂抗拉強度較低，一般為抗壓強度的1/10～1/20。拉應(yīng)力壓應(yīng)力PP一、混凝土的強度5.影響抗壓強度的因素（1）水泥的強度和水灰比式中：fcu——混凝土28d齡期的抗壓強度值，MPa；fce——水泥28d抗壓強度的實測值，MPa；——混凝土灰水比，即灰水比的倒數(shù)；αa、αb——回歸系數(shù)。當(dāng)混凝土水灰比值在0.40～0.80之間時越大，則混凝土的強度越低；水泥強度越高，則混凝土強度越高。一、混凝土的強度（2）粗集料的品種碎石形狀不規(guī)則，表面粗糙、多棱角，與水泥石的粘結(jié)強度較高；卵石呈圓形或卵圓形，表面光滑，與水泥石的粘結(jié)強度較低。在水泥石強度及其它條件相同時，碎石混凝土的強度高于卵石混凝土的強度。（3）養(yǎng)護條件在保證足夠濕度情況下，溫度越高，水泥凝結(jié)硬化速度越快，早期強度越高；低溫時水泥混凝土硬化比較緩慢，當(dāng)溫度低至0℃以下時，硬化不但停止，且具有冰凍破壞的危險?；炷翝仓戤吅?，必須加強養(yǎng)護，保持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸?，以保證混凝土不斷地凝結(jié)硬化。一、混凝土的強度（4）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。在正常的養(yǎng)護條件下，混凝土的抗壓強度隨齡期的增加而不斷發(fā)展，在7～14d內(nèi)強度發(fā)展較快，以后逐漸減慢，28d后強度發(fā)展更慢。由于水泥水化的原因，混凝土的強度發(fā)展可持續(xù)數(shù)十年。當(dāng)采用普通水泥拌制的、中等強度等級的混凝土，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件下，混凝土的抗壓強度與其齡期的對數(shù)成正比。

式中：fn、f28——分別為n、28天齡期的抗壓強度，MPa。（5）外加劑n≥3一、混凝土的強度6.提高混凝土抗壓強度的措施（1）采用高強度等級水泥；（2）采用單位用水量較小、水灰比較小的干硬性混凝土；（3）采用合理砂率，以及級配合格、強度較高、質(zhì)量良好的碎石；（4）改進施工工藝，加強攪拌和振搗；（5）采用加速硬化措施，提高混凝土的早期強度；（6）在混凝土拌合時摻入減水劑或早強劑。二、混凝土在非荷載作用下的變形干燥收縮自收縮溫度變形(1)濕脹干縮變形定義：濕度變化所引起的混凝土體積變形——濕脹干縮，主要原因是水泥石中的凝膠水和毛細孔水的變化引起的。水泥石和混凝土的收縮行為水泥石在水中連續(xù)浸泡，產(chǎn)生相當(dāng)小的連續(xù)膨脹；第1次干燥時，收縮最大，其收縮值有部分是不可逆的，即再次吸水不能恢復(fù)。試驗證明：相對濕度為70%的空氣中的收縮值為水中膨脹值的6倍，相對濕度為50%，為8倍?；炷恋臐衩浉煽s變形重要的是干縮變形，因在約束下的收縮將導(dǎo)致混凝土開裂。連續(xù)浸泡下的濕脹不可逆收縮可逆收縮應(yīng)變膨脹收縮第1次干燥時間水泥石或混凝土在干濕循環(huán)下的變形行為混凝土的干縮機理干縮來自材料內(nèi)部水的損失，二者的關(guān)系如圖所示，收縮值隨著水的損失變化的斜率不一致。環(huán)境濕度不同，有以下幾種不同的干縮機理：毛細張力毛細孔和較大的凝膠孔中的自由水因大氣水蒸氣壓降低而蒸發(fā)時，表面張力增加，產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，使得孔壁受壓而收縮；分離壓水泥石中的凝膠孔中的吸附水使得孔壁間存在分離壓力(濕脹的原因),因干燥而吸附水損失時，將降低孔壁的分離壓，引起整體收縮；層間可揮發(fā)水的遷移0510152025-1.4-1.2-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20.0水損失對水灰比為0.5的水泥石干縮的影響變形百分率(%)水損失量（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)%)毛細水吸附水分離壓干燥收縮的危害路面板、橋面板、機場道面、停車場等暴露面積大且厚度較小的結(jié)構(gòu)物干縮最為顯著；當(dāng)混凝土的干燥收縮受到約束時，將導(dǎo)致裂縫，影響混凝土的強度和耐久性?；炷粮煽s的影響因素混凝土組成與配合比混凝土的干縮小于水泥石，因此，骨料體積含量越大，干縮越小：c＝p

(1-Vg)n(n＝1.2~1.7)水泥用量水灰比一定時，水泥用量越多，干縮越大；用水量水泥用量一定時，用水量越多，干縮越大。水泥種類與細度細度越細，干縮較大。良好養(yǎng)護可以減小收縮構(gòu)件幾何尺寸和形狀表面積與體積比值越大，收縮越大；濕度擴散的路徑越長，收縮速率越低。骨料的體積百分?jǐn)?shù)(%)干縮值比骨料體積含量對混凝土干縮的影響普通混凝土范圍水泥石的孔隙率干縮率(%)孔隙率對水泥石干縮的影響不可逆收縮可逆收縮第1次收縮(2)自收縮條件特征：與外界環(huán)境無水分交換；產(chǎn)生的原因：水泥水化吸收毛細管中的水分，使毛細管失水，產(chǎn)生毛細管壓力，引起收縮——自干燥收縮；水泥水化物的體積小于反應(yīng)前各物質(zhì)的體積和，因而導(dǎo)致混凝土硬化后收縮——化學(xué)收縮；特點：收縮值隨齡期而增加，早期較快，后期緩慢。影響因素水泥品種主要是礦物組成與混合材種類；水灰比隨水灰比減小，收縮增大；骨料及其體積分?jǐn)?shù)水泥用量外加劑內(nèi)部相對濕度(%)齡期(天)水泥石內(nèi)部相對濕度隨齡期的變化自收縮測量裝置水泥品種對自收縮的影響水灰比對自收縮的影響外加劑對自收縮的影響骨料與未水化水泥顆粒的含量(%)收縮值之比骨料和未水化水泥顆粒含量對收縮值的影響問題？混凝土的干燥收縮與自干燥收縮有何異同？解答：相同點：機理相似，水分損失、毛細張力等；不同點：水分損失的原因不同，前者是因環(huán)境濕度變化引起的，后者是由水泥水化引起的；前者主要發(fā)生在表面層，而后者發(fā)生在整個體積，尤其在中心部位更大。(3)溫度變形與其它材料一樣，混凝土也具有熱脹冷縮的性質(zhì)；混凝土的熱膨脹系數(shù)為1×10－5/C；溫度變形對大體積混凝土不利，因水泥水化放熱，造成內(nèi)外溫差較大，內(nèi)外膨脹不均，導(dǎo)致外部開裂；混凝土的熱膨脹系數(shù)取決于骨料的熱膨脹系數(shù)。3、混凝土的徐變什么是徐變？在持續(xù)（恒定）荷載作用下，混凝土產(chǎn)生隨時間而增加的變形稱為徐變。徐變曲線特征？徐變產(chǎn)生的機理？徐變對混凝土結(jié)構(gòu)有何影響？影響徐變的因素有那些？徐變曲線特征：加上恒定荷載時，混凝土立即產(chǎn)生瞬時彈性變形，隨后，徐變隨時間增加較快，然后逐漸減慢。卸荷后，一部分變形可恢復(fù)，稱為彈性恢復(fù)；其后將有一個隨時間而減小的應(yīng)變恢復(fù)稱為徐變恢復(fù)；最后殘留下來的變形成為不可逆徐變。徐變恢復(fù)加荷后的時間(天)彈性恢復(fù)不可恢復(fù)彈性變形徐變變形卸荷徐變產(chǎn)生的機理：水泥石中的水化物凝膠顆粒之間的粘性流動和剪切滑移；在荷載作用下，凝膠體內(nèi)的吸附水被擠出；骨料的延后彈性變形；過渡區(qū)裂縫的擴展或產(chǎn)生。加荷后，水泥石首先變形，骨料上的應(yīng)力增大，骨料產(chǎn)生彈性變形——延后彈性變形吸附水吸附水排出徐變徐變機理不利：徐變會引起混凝土構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力損失，據(jù)統(tǒng)計，我國幾十年來生產(chǎn)的構(gòu)件預(yù)應(yīng)力損失達30～50%；混凝土構(gòu)件會產(chǎn)生隨時間變化的撓度或變形。有利徐變會使溫度或其他收縮變形受約束時產(chǎn)生的應(yīng)力減?。唤档徒Y(jié)構(gòu)應(yīng)力集中區(qū)和因基礎(chǔ)不均勻沉陷引起局部應(yīng)力的結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力峰值。徐變的影響：

西太平洋Caroline群島上的一座橋梁(主跨為241m)，由于徐變使跨中向下?lián)锨?，加鋪的橋面板進一步加劇徐變，使該橋在建成不到20年后坍塌(1996年)。影響徐變的因素：

濕含量：混凝土中的濕含量降低，徐變減??；環(huán)境濕度：濕度降低，徐變增大；溫度：溫度升高，徐變增大，70C以上，使徐變降低；骨料用量：體積含量增加，徐變減??；骨料的特性：泊松比和彈性模量，彈模越大，徐變越??；水灰比與齡期：水灰比增大，徐變增大；水泥用量：水灰比一定，水泥用量增加，徐變減小荷載應(yīng)力水平：荷載越大，徐變會越大。骨料的體積含量(%)骨料的體積含量對混凝土徐變的影響溫度對混凝土徐變的影響荷載作用時間(天)加荷的應(yīng)力水平對混凝土徐變的影響加荷時間(天)環(huán)境濕度對混凝土徐變的影響骨料的彈性模量對混凝土徐變的影響加荷時間(對數(shù))三、混凝土的耐久性1.耐久性的主要內(nèi)容（1）抗?jié)B性混凝土的抗?jié)B性是指混凝土抵抗壓力水滲透的能力?；炷恋目?jié)B性用抗?jié)B等級表示。是以28d齡期的標(biāo)準(zhǔn)試件，按規(guī)定方法進行試驗時所能承受的最大靜水壓力來確定?？煞譃镻4、P6、P8、P10和P12等五個等級，分別表示混凝土能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0和1.2MPa的靜水壓力而不發(fā)生滲透。（2）抗凍性混凝土的抗凍性是指混凝土在飽和水狀態(tài)下，能抵抗凍融循環(huán)作用而不發(fā)生破壞，強度也不顯著降低的性質(zhì)。用抗凍等級表示?？箖龅燃壥且?8d齡期的混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件，在飽和水狀態(tài)下，強度損失不超過25％，且質(zhì)量損失不超過5％時，所能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)來表示，有F10、F15、F25、F50、F100、F200、F250和F300等九個等級。三、混凝土的耐久性（3）抗侵蝕性混凝土的抗侵蝕性主要取決于水泥石的抗侵蝕性。合理選擇水泥品種、提高混凝土制品的密實度均可以提高抗侵蝕性。（4）抗碳化性混凝土的碳化主要指水泥石的碳化?；炷撂蓟?，使其堿度降低，從而使混凝土對鋼筋的保護作用降低，鋼筋易銹蝕；引起混凝土表面產(chǎn)生收縮而開裂。（5）堿集料反應(yīng)堿集料反應(yīng)是指水泥、外加劑等混凝土組成物及環(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)。應(yīng)嚴(yán)格控制水泥中堿的含量和集料中堿活性物質(zhì)的含量。三、混凝土的耐久性2.提高混凝土耐久性的措施（1）合理選擇混凝土的組成材料根據(jù)混凝土工程特點或所處環(huán)境條件，選擇水泥品種；選擇質(zhì)量良好、技術(shù)要求合格的骨料。（2）提高混凝土制品的密實度嚴(yán)格控制混凝土的水灰比和水泥用量。見下頁表。選擇級配良好的骨料及合理砂率，保證混凝土的密實度。摻入適量減水劑，提高混凝土的密實度。嚴(yán)格按操作規(guī)程進行施工操作。（3）改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)在混凝土中摻入適量引氣劑，可改善混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)，封閉孔隙的存在，可以提高混凝土的抗?jié)B性、抗凍性及抗侵蝕性。三、混凝土的耐久性環(huán)境條件結(jié)構(gòu)物類別最大水灰比最小水泥用量素混凝土鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土素混凝土鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土1.干燥環(huán)境正常的居住或辦公用房屋內(nèi)不作規(guī)定0.650.602002603002.潮濕環(huán)境無凍害高濕度的室內(nèi)部件室外部件在非侵蝕性土和（或）水中的部件0.700.600.60225280300有凍害經(jīng)受凍害的室外部件在非侵蝕性土和（或）水中且經(jīng)受凍害的部件高濕度且經(jīng)受凍害的室內(nèi)部件0.550.550.552502803003.有凍害和除冰劑的潮濕環(huán)境經(jīng)受凍害和除冰劑作用的室內(nèi)和室外部件0.500.500.50300300300混凝土最大水灰比和最小水泥用量的規(guī)定（JGJ55－2000）§5－5混凝土外加劑外加劑及其分類定義混凝土外加劑是指在拌制混凝土過程中摻入的，用以改善混凝土性能的物質(zhì)。一般情況摻量不超過水泥質(zhì)量的5%。按主要功能的分類（1）改善混凝土拌合物流變性能的外加劑，包括各種減水劑、引氣劑和泵送劑等。（2）調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間、硬化性能的外加劑，包括緩凝劑、早強劑和速凝劑等。（3）改善混凝土耐久性的外加劑，包括引氣劑、防水劑和阻銹劑等。（4）改善混凝土其它性能的外加劑，包括加氣劑、膨脹劑、防凍劑、著色劑、防水劑和泵送劑等。一、減水劑混凝土減水劑是指在保持混凝土拌合物和易性一定的條件下，具有減水和增強作用的外加劑，又稱為“塑化劑”，高效減水劑又稱為“超塑化劑”。1.減水劑的作用機理減水劑多屬于表面活性劑，它的分子結(jié)構(gòu)是由親水基團和憎水基團組成；摻入減水劑前：當(dāng)水泥加水拌合形成水泥漿的過程中，水泥顆粒把一部分水包裹在顆粒之間而形成絮凝狀結(jié)構(gòu)，水的作用不能充分發(fā)揮；一、減水劑摻入減水劑后：表面活性劑在水泥顆粒表面作定向排列使水泥顆粒表面帶有同種電荷，這種排斥力遠遠大于水泥顆粒之間的分子引力，使水泥顆粒分散，絮凝狀結(jié)構(gòu)中的水分釋放出來，混凝土拌合用水的作用得到充分的發(fā)揮，拌合物的流動性明顯提高；表面活性劑的極性基與水分子產(chǎn)生締合作用，使水泥顆粒表面形成一層溶劑化水膜，阻止了水泥顆粒之間直接接觸，起到潤滑作用，改善了拌合物的流動性。絮凝狀結(jié)構(gòu)一、減水劑2.減水劑的作用效果（1）減少混凝土拌合物的用水量，提高混凝土的強度。在混凝土拌合物坍落度基本一定的情況下，減少混凝土的單位用水量5％～25％（普通型5％～15％，高效型10％～30％）。（2）提高混凝土拌合物的流動性。在用水量和強度一定的條件下，坍落度可提高100～200mm。（3）節(jié)約水泥。在混凝土拌合物坍落度、強度一定的情況下，可節(jié)約水泥5％～20％。（4）改善混凝土拌合物的性能。摻入減水劑可以減少混凝土拌合物的泌水、離析現(xiàn)象；延緩拌合物的凝結(jié)時間；減緩水泥水化放熱速度；顯著提高混凝土硬化后的抗?jié)B性和抗凍性。一、減水劑3.常用的減水劑（1）木質(zhì)素系減水劑（M型）木質(zhì)素系減水劑主要使用木質(zhì)素磺酸鈣（木鈣），屬于陰離子表面活性劑，為普通減水劑，其適宜摻量為0.2～0.3％，減水率10％左右。對混凝土有緩凝作用，一般緩凝１～３ｈ。（2）萘系減水劑高效減水劑，其主要成分為β一萘磺酸鹽甲醛縮合物，屬陰離子表面活性劑。這類減水劑品種很多，目前我國生產(chǎn)的主要有NNO、NF、FDN、UNF、MF、建Ⅰ型等。萘系減水劑適宜摻量為0.5％～1.0％，其減水率較大，為10％～25%增強效果顯著，緩凝性很小，大多為非引氣型。適用于日最低氣溫０℃以上的所有混凝土工程，尤其適用于配制高強、早強、流態(tài)等混凝土。一、減水劑（3）樹脂類減水劑為水溶性樹脂，主要為磺化三聚氰胺甲醛樹脂減水劑，簡稱密胺樹脂減水劑，為陰離子表面活性劑。我國產(chǎn)品有SM樹脂減水劑，為非引氣型早強高效減水劑，其各項功能與效果均比萘系減水劑還好。SM適宜摻量為0.5％～2.0％，減水率達20％～27％。（4）糖蜜類減水劑普通減水劑。它是以制糖工業(yè)的糖渣、廢蜜為原料，采用石灰中和而成，為棕色粉狀物或糊狀物，其中含糖較多，屬非離子表面活性劑。國內(nèi)產(chǎn)品粉狀有TF、ST、3FG等。適宜摻量0.2％～0.3％，減水率10％左右，屬緩凝減水劑。二、早強劑早強劑是指摻入混凝土中能夠提高混凝土早期強度，對后期強度無明顯影響的外加劑。種類無機鹽類早強劑有機物類早強劑復(fù)合早強劑主要品種氯化鈣、硫酸鈉三乙醇胺、三異丙醇胺、尿素等二水石膏+亞硝酸鈉+三乙醇胺適宜摻量氯化鈣1％～2％；硫酸鈉0.5％～2％0.02％～0.05％2％二水石膏+1％亞硝酸鈉+0.05％三乙醇胺作用效果氯化鈣：可使2d～3d強度提高40％～100％，7d強度提高25％能使3d強度提高50％注意事項氯鹽會銹蝕鋼筋，摻量必須符合有關(guān)規(guī)定對鋼筋無銹蝕作用早強效果顯著，適用于嚴(yán)格禁止使用氯鹽的鋼筋混凝土常用早強劑的品種、摻量及作用效果§5－6普通混凝土配合比設(shè)計一、配合比及其表示方法混凝土的配合比是指混凝土各組成材料用量之比。主要有“質(zhì)量比”和“體積比”兩種表示方法。工程中常用“質(zhì)量比”表示。質(zhì)量配合比的表示方法（1）以1m3混凝土中各組成材料的實際用量表示。例如水泥mc＝295kg，砂ms＝648kg，石子mg＝1330kg，水mw＝165kg。（2）以各組成材料用量之比表示。例如上例也可表示為：mc：ms：mg＝1：2.20：4.51，mw/mc＝0.56。二、配合比設(shè)計的要求滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的強度等級要求；滿足混凝土施工所要求的和易性；滿足工程所處環(huán)境對混凝土耐久性的要求；符合經(jīng)濟原則，即節(jié)約水泥以降低混凝土成本。三、配合比設(shè)計基本參數(shù)水灰比（mw/mc）、單位用水量（mw）和砂率（βs）是混凝土配合比設(shè)計的三個基本參數(shù)。水泥水砂石子水泥漿骨料混凝土單位用水量mw砂率βw水灰比mw/mc與強度、耐久性有關(guān)與流動性有關(guān)與粘聚性、保水性有關(guān)四、配合比設(shè)計的步驟與方法（一）確定混凝土基準(zhǔn)配合比（二）試配、調(diào)整，確定設(shè)計配合比（三）計算施工配合比（一）確定混凝土基準(zhǔn)配合比1.計算施工配制強度fcu,0式中:fcu,0——混凝土配制強度，MPa；fcu,k——混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值，即混凝土強度等級值，MPa；σ——混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差，MPa?；炷翉姸葮?biāo)準(zhǔn)差宜根據(jù)同類混凝土統(tǒng)計資料確定，并應(yīng)符合以下規(guī)定：計算時，強度試件組數(shù)不應(yīng)少于25組；當(dāng)混凝土強度等級為C20和C25級，其強度標(biāo)準(zhǔn)差計算值σ＜2.5MPa時，取σ＝2.5MPa；當(dāng)混凝土強度等級等于或大于C30級，其強度標(biāo)準(zhǔn)差計算值σ＜3.0MPa時，取σ＝3.0MPa；當(dāng)無統(tǒng)計資料計算混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差時，其值按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》（GB50204）的規(guī)定取用。（一）確定混凝土基準(zhǔn)配合比2.確定水灰比mw/mc（1）按混凝土強度要求計算水灰比式中：αa、αb——回歸系數(shù)；應(yīng)根據(jù)工程所用的水泥、集料，通過試驗由建立的水灰比與混凝土強度關(guān)系式確定；當(dāng)不具備上述試驗統(tǒng)計資料時，可取碎石混凝土αa＝0.46，αb＝0.07；卵石混凝土αa＝0.48，αb＝0.33。fce——水泥28d抗壓強度實測值，MPa。強度等級＜C20C20～C35≥C35標(biāo)準(zhǔn)差σ，MPa4.05.06.0混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差（一）確定混凝土基準(zhǔn)配合比（2）復(fù)核耐久性為了使混凝土耐久性符合要求，按強度要求計算的水灰比值不得超過規(guī)定的最大水灰比值，否則混凝土耐久性不合格，此時取規(guī)定的最大水灰比值作為混凝土的水灰比值。3.確定單位用水量mw（1）水灰比在0.40～0.80范圍內(nèi)時，根據(jù)粗集料的品種、粒徑及施工要求的坍落度，按下表選取。拌合物稠度卵石最大粒徑，mm碎石最大粒徑，mm項目指標(biāo)102031.540162031.540坍落度，mm10～3019017016015020018517516535～5020018017016021019518517555～7021019018017022020519518575～90215195185175230215205195塑性混凝土的單位用水量，kg（一）確定混凝土基準(zhǔn)配合比（2）水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工藝的混凝土單位用水量應(yīng)通過試驗確定。（3）摻外加劑時混凝土的單位用水量可按下式計算：mwa＝mw0（1－β）式中：mwa——摻外加劑時混凝土的單位用水量，kg；mw0——未摻外加劑時混凝土的單位用水量，kg；β——外加劑的減水率，應(yīng)經(jīng)試驗確定。拌合物稠度卵石最大粒徑，mm碎石最大粒徑，mm項目指標(biāo)102040162040維勃稠度，s16～2017516014518017015511～151801651501851751605～10185170155190180165干硬性混凝土的單位用水量，kg（一）確定混凝土基準(zhǔn)配合比4.計算水泥用量mc（1）計算（2）復(fù)核耐久性將計算出的水泥用量與規(guī)定的最小水泥用量比較：如計算水泥用量不低于規(guī)定的最小水泥用量，則耐久性合格；否則耐久性不合格，此時應(yīng)取規(guī)定的最小水泥用量。5.確定砂率βs

（1）坍落度為10～60mm的混凝土砂率，可根據(jù)粗骨料品種、粒徑及水灰比按下表選取。（2）坍落度大于60mm的混凝土砂率，可經(jīng)試驗確定；也可在下表基礎(chǔ)上，坍落度每增大20mm，砂率增大1％確定。（3）坍落度小于10mm的混凝土，其砂率應(yīng)經(jīng)試驗確定。（一）確定混凝土基準(zhǔn)配合比6.計算砂、石子用量ms0、mg0

（1）體積法又稱絕對體積法。1m3混凝土中的組成材料——水泥、砂、石子、水經(jīng)過拌合均勻、成型密實后，混凝土的體積為1m3，即：Vc+Vs+Vg+Vw+Va＝1混凝土砂率，％水灰比mw/mc卵石最大粒徑，mm碎石最大粒徑，mm1020401620400.4026～3225～3124～3030～3529～3427～320.5030～3529～3428～3333～3832～3730～350.6033～3832～3731～3636～4135～4033～380.7036～4135～4034～3939～4438～4336～41（一）確定混凝土基準(zhǔn)配合比解方程組，可得ms0、mg0。式中：ρc、ρs、ρg、ρw——分別為水泥的密度、砂的表觀密度、石子的表觀密度、水的密度，kg/m3。水泥的密度可取2900～3100kg/m3；α——混凝土的含氣量百分?jǐn)?shù)，在不使用引氣型外加劑時，可取α＝1。（2）質(zhì)量法質(zhì)量法又稱為假定體積密度法。假定混凝土拌合物的質(zhì)量為mcp，kg。（一）確定混凝土基準(zhǔn)配合比解方程組可得ms0、mg0。式中：mc0、ms0、mg0、mw0——分別為1m3混凝土中水泥、砂、石子、水的用量，kg；mcp——1m3混凝土拌合物的假定質(zhì)量，kg?？扇?350～2450kg/m3。βs——混凝土砂率。7.計算基準(zhǔn)配合比（1）以1m3混凝土中各組成材料的實際用量表示。（2）以組成材料用量之比表示：mc0：ms0：mg0＝1：x：y，mw/mc＝？。（二）試配調(diào)整，確定設(shè)計配合比1.試配按基準(zhǔn)配合比稱取一定質(zhì)量的組成材料，拌制15L或25L混凝土，分別測定其和易性、強度。2.調(diào)整（１）調(diào)整和易性，確定基準(zhǔn)配合比

測拌合物坍落度，并檢查其粘聚性和保水性能：如實測坍落度小于或大于設(shè)計要求，可保持水灰比不變，增加或減少適量水泥漿；如出現(xiàn)粘聚性和保水性不良，可適當(dāng)提高砂率；每次調(diào)整后再試拌，直到符合要求為止。記錄好各種材料調(diào)整后用量，并測定混凝土拌合物的實際體積密度（ρc,t）。（二）試配調(diào)整，確定設(shè)計配合比（2）強度調(diào)整一般采用三個不同的配合比，其中一個為基準(zhǔn)配合比，另外兩個配合比的水灰比值，應(yīng)較基準(zhǔn)配合比分別增加及減少0.05，其用水量應(yīng)該與基準(zhǔn)配合比相同，但砂率值可做適當(dāng)調(diào)整并測定體積密度。各種配比制作兩組強度試塊，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護28d進行強度測定。3.設(shè)計配合比的確定（1）根據(jù)試驗得出的混凝土強度與其相應(yīng)的灰水比（mc/mw）關(guān)系，用作圖法或計算法求出與