土木工程材料

土木工程材料第1頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六圖4-1混凝土清水構(gòu)件第2頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六第3頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六第4頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六圖4-2混凝土內(nèi)部構(gòu)成（水磨石）第5頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.1混凝土概述1定義：指將一種具有膠結(jié)性質(zhì)的材料和石、砂（統(tǒng)稱骨料或集料）以及粉細顆粒（填料）混合并成型后，經(jīng)凝固硬化而粘結(jié)成為整體的一系列建筑材料。2分類（1）按膠結(jié)材料分水泥混凝土、瀝青混凝土、聚合物混凝土、水玻璃混凝土、石膏混凝土等（2）按表觀密度分重混凝土：ρ0>2600kg/m3普通混凝土：2000~2500kg/m3輕混凝土：ρ0<1900kg/m3第6頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.1混凝土概述（3）按施工工藝分泵送混凝土、噴射混凝土、真空脫水混凝土、碾壓混凝土、壓力灌漿混凝土、熱拌混凝土等（4）按用途分防水混凝土、防輻射混凝土、耐酸混凝土、耐火混凝土等（5）按摻合料分粉煤灰混凝土、硅灰混凝土、高爐礦渣混凝土、纖維混凝土（6）按抗壓強度分低強混凝土、中強混凝土、高強混凝土（7）按水泥用量分貧水泥混凝土、富水泥混凝土第7頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.1混凝土概述3普通水泥混凝土：水泥、粗骨料（粒徑大于5mm，即石子）、細骨料（粒徑小于5mm，即砂子）、水、摻合料、外加劑干表觀密度1900~2500kg/m34生產(chǎn)工藝：稱量、攪拌、運輸、澆筑、振搗、養(yǎng)護第8頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.1混凝土概述5普通混凝土的優(yōu)點：（1）有較高的抗壓強度，可配制不同標(biāo)號的混凝土；（2）生產(chǎn)主要組成材料——骨料和膠結(jié)材水泥的原料來源豐富，可就地取材，經(jīng)濟；（3）良好的可塑性，易成型為任何形狀與尺寸的構(gòu)件；（4）生產(chǎn)耗能比鋼材低，可大量利用工業(yè)廢料；（5）可以與鋼材復(fù)合，作為鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土使用。第9頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.1混凝土概述6普通混凝土的缺點：(1)自重大，干表觀密度1900~2500kg/m3；(2)抗拉強度低，只有抗壓強度的1/8~1/15；(3)強度不均勻，混凝土為多種材料組成，不易均勻，需控制一定的攪拌時間；(4)硬化前需較長的養(yǎng)護時間。第10頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.2普通混凝土的組成材料1水泥品種選擇表3.3強度等級的選擇水泥強度等級標(biāo)準(zhǔn)值為混凝土強度等級標(biāo)準(zhǔn)值的1.5~2.0倍2骨料細骨料：粒徑<5mm河砂、海砂和山砂；人工砂；I類、II類、III類；粗骨料：粒徑>5mm碎石、卵石第11頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六圖4-3碎石圖4-4卵石第12頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六圖4-5海砂圖4-6河砂第13頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六圖4-7山砂第14頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.2.2骨料1.顆粒級配及粗細程度骨料的顆粒級配：不同粒徑顆粒的分布情況。級配良好：不同顆?；ハ啻钆涮畛?，使骨料空隙率達最小。組成混凝土的骨架較密實，填充骨料空隙的水泥漿減少骨料的粗細程度：不同粒徑的骨料顆粒混合在一起的總體粗細程度。測定方法：篩分法砂：標(biāo)準(zhǔn)篩4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15干砂500g第15頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六第16頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六表4.1分計篩余和累計篩余的關(guān)系篩孔尺寸，mm分計篩余量/g分計篩余，%累計篩余，%4.75M1a1A1=a12.36M2a2A2=a1+a21.18M3a3A3=a1+a2+a30.6M4a4A4=a1+a2+a3+a40.3M5a5A5=a1+a2+a3+a4+a50.15M6a6A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6篩底－－－第17頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六砂的粗細程度：細度模數(shù)（MX）范圍：3.7~1.6粗砂3.7~3.1中砂3.0~2.3細砂2.2~1.6特細砂1.5~0.7第18頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六II區(qū)為中砂，粗細適宜，級配最好，配制混凝土宜選用I區(qū)砂偏粗，保水性差，為滿足混凝土的和易性，，應(yīng)提高砂率，并保持足夠的水泥用量，宜配制水泥用量較多或大流動性混凝土III區(qū)砂偏細，混凝土拌合物粘聚性稍差，保水性好，但干硬后干縮較大，表面易產(chǎn)生裂縫，宜適當(dāng)降低砂率，以保證混凝土強度累計篩余/%篩孔尺寸級配區(qū)1區(qū)2區(qū)3區(qū)9.50004.750~100~100~102.365~350~250~151.1835~6510~500~200.671~8541~7016~400.380~9570~9255~850.1590~10090~10090~100表4.2砂的顆粒級配區(qū)第19頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六第20頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六細骨料2、含泥量、泥塊含量和石粉含量（1）含泥量：粒徑<75μm（2）泥塊含量：砂中粒徑>1.18mm，經(jīng)水洗粒徑<600μm

（3）危害:泥顆粒粘附于骨料表面,影響粘結(jié)力泥塊在混凝土中形成薄弱部分；增加混凝土干縮，產(chǎn)生開裂，影響耐久性。（4）含量限值：表4.1第21頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六混凝土強度等級I類II類III類含泥量（按質(zhì)量計），%＜1.0＜3.0＜5.0泥塊含量（按質(zhì)量計），%0＜1.0＜2.0表4.3天然砂的石粉和泥塊含量項目I類II類III類1亞甲藍試驗MB值＜1.40或合格石粉含量（按質(zhì)量計）/%＜3.0＜5.0＜7.02泥塊含量（按質(zhì)量計）/%0＜1.0＜2.03MB值≥1.40或不合格石粉含量（按質(zhì)量計）/%＜1.0＜3.0＜5.04泥塊含量（按質(zhì)量計）/%0＜1.0＜3.0根據(jù)使用地區(qū)和用途，在試驗驗證的基礎(chǔ)上，可由供需雙方協(xié)商確定表4.4人工砂的石粉含量和泥塊含量第22頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六細骨料3、有害物質(zhì)含量：云母、有機物、硫化物及硫酸鹽、氯鹽、黏土、淤泥等雜質(zhì)；表4.24、堅固性:天然砂以用硫酸鈉溶液檢驗，試樣經(jīng)5次循環(huán)后重量損失滿足表4.3人工砂采用壓碎指標(biāo)法進行試驗第23頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六項目指標(biāo)I類II類III類單級最大壓碎指標(biāo)/%＜20＜25＜30表4.6砂的壓碎指標(biāo)項目指標(biāo)I類II類III類質(zhì)量損失/%＜8＜8＜10表4.5砂的堅固性指標(biāo)第24頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六粗骨料分類：I類II類III類1、石子的顆粒級配和最大粒徑標(biāo)準(zhǔn)篩：2.36、4.75、9.50、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.0、90mm等12種連續(xù)粒級、單粒級連續(xù)級配：顆粒的尺寸由大到小連續(xù)分級間斷級配：省去一級或幾級中間粒級最大粒徑：公稱粒級的上限。大可節(jié)省水泥，但過大不利于施工。第25頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六級配情況公稱粒級mm累計篩余/％方孔篩孔徑/mm2.364.759.5016.019.026.531.537.553.063.075.090連續(xù)粒級5~1095~10080~1000~150－－－－－－－－5~1695~10085~10030~600~100－－－－－－－5~2095~10090~10040~80－0~100－－－－－－5~2595~10090~100－30~70－0~50－－－－－5~31.595~10090~10070~90－15~45－0~50－－－－5~40－95~10075~90－30~65－－0~50－－－單粒級10~20－95~10085~100－0~150－－－－－－16~31.5－95~100－85~100－－0~100－－－－20~40－－95~100－80~100－－0~100－－－31.5~63－－－95~100－－75~10045~75－0~100－40~80－－－－95~100－－70~100－30~600~100表4.6碎石或卵石的顆粒級配第26頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六粗骨料2.有害雜質(zhì)含量黏土、淤泥及細屑、硫酸鹽及硫化物、有機物質(zhì)、蛋白石及其他含有活性氧化硅的巖石顆粒等。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(按SO3質(zhì)量計)%＜0.5＜1.0＜1.0含泥量(按質(zhì)量計)/%＜0.5＜1.0＜1.5泥塊含量(按質(zhì)量計)/%0＜0.5＜0.7第27頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六粗骨料3.針片狀顆粒含量針狀顆粒：長度大于平均粒徑2.4倍片狀顆粒：厚度小于平均粒徑0.4倍項目指標(biāo)I類II類III類針片狀顆粒（按質(zhì)量計），％＜5＜15＜15表4.7碎石或卵石的針、片狀顆粒含量限值第28頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六粗骨料4堅固性和強度碎石：抗壓強度、壓碎指標(biāo)卵石：壓碎指標(biāo)抗壓強度測定方法：50mm立方體母巖在飽水狀態(tài)下（水中浸泡48h）的極限抗壓強度值≥C60才檢驗壓碎指標(biāo)測定方法：氣干狀態(tài)的10~20mm石子裝入標(biāo)準(zhǔn)筒中，加荷至200kN(3~5min)，用2.36mm篩篩除第29頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六項目指標(biāo)I類II類III類質(zhì)量損失/%＜5＜8＜12碎石壓碎指標(biāo)/%＜10＜20＜30卵石壓碎指標(biāo)/%＜12＜16＜16表4.8堅固性指標(biāo)和壓碎指標(biāo)第30頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六粗骨料5骨料的形狀和表面特征碎石：顆粒有棱角，表面粗糙，與水泥粘接較好但混凝土拌合物和易性較差。卵石：顆粒表面光滑，拌制的混凝土和易性較好，但混凝土強度較低。6堿活性堿骨料反應(yīng)第31頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.2.3混凝土用水不得含有影響水泥正常凝結(jié)和硬化的有害物質(zhì)pH值小于4、硫酸鹽含量大于1%、含有油脂或糖的水海水不得用于拌制鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土，可拌制素混凝土，但不得用于拌制有飾面要求的混凝土飲用水和清潔的天然水可用工業(yè)廢水處理后可用第32頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六項目預(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氯化物（以Cl-計），mg/L<500<1500<3500硫酸鹽（以SO42-計），mg/L<600<2000<2000堿含量/mg/L<1500<1500<1500表4.10混凝土拌合用水水質(zhì)要求第33頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.2.4外加劑定義：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)(≤水泥用量的5%)分類：（1）改善新拌混凝土的和易性：減水劑、加氣劑、泵送劑（2）調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)硬化速度：促凝劑、早強劑、緩凝劑（3）調(diào)節(jié)混凝土中空氣含量：加氣劑、發(fā)氣劑、泡沫劑、消泡劑（4）改善混凝土耐久性：防水劑、阻銹劑、抗凍劑第34頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六1減水劑：定義：在混凝土塌落度基本相同的條件下，能減少拌合用水量。機理：表面活性劑分類：木質(zhì)素系、萘系、樹脂系普通減水劑、高效減水劑標(biāo)準(zhǔn)型、早強型、緩凝型引氣型、非引氣型作用：1提高流動性；2提高強度；3節(jié)約水泥第35頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六第36頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六圖4-8常用減水劑產(chǎn)品第37頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六2引氣劑定義：在攪拌混凝土過程中能引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡影響：（1）改善混凝土拌合物和易性（2）提高抗?jié)B性和抗凍性（3）強度降低種類松香樹脂類、烷基磺酸鹽類、脂肪醇磺酸鹽類、蛋白鹽及石油磺酸鹽類第38頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六第39頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六3早強劑定義：能加速混凝土早期強度發(fā)展的外加劑。作用：促進水泥的水化硬化；提高早期強度；縮短養(yǎng)護周期；加快施工進度。分類：無機的（如氯化物系、硫酸鹽系等）；有機的（如三乙醇胺、三異丙醇胺）和無機－有機復(fù)合。應(yīng)用：冬季施工（－5℃以上）；緊急搶修工程等。第40頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4緩凝劑定義：延緩混凝土凝結(jié)時間，而不顯著影響混凝土后期強度分類木質(zhì)素磺酸鹽類、糖類、無機鹽類和有機酸類。最常用：木質(zhì)素磺酸鈣、糖蜜應(yīng)用：夏季商品混凝土；大體積混凝土；分層澆筑混凝土第41頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六第42頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.2.5摻和料(mineraladmixture)成分：SiO2、Al2O3，在堿性或兼有硫酸鹽成分存在的液相條件下，可發(fā)生水化反應(yīng)，生成具有固化特性的凝膠物質(zhì)。作用：取代水泥，節(jié)約成本；改善混凝土拌和物和硬化混凝土的各項性能；環(huán)保節(jié)能。常用種類：粉煤灰；礦渣微粉；硅灰第43頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六粉煤灰（flyash）來源：媒燃燒排放的一種粘土類火山灰質(zhì)材料?；瘜W(xué)成分（ASTMC618）煙煤和無煙煤→低鈣粉煤灰、褐煤和次煙煤→高鈣粉煤灰低鈣粉煤灰（F級粉煤灰）CaO＜10%高鈣粉煤灰（C級粉煤灰）CaO＞10%本身即具有一定的水硬性成分的基本規(guī)定：有益成分(SiO2+Al2O3+Fe2O3)≮70%

無益成分MgO＜5%、SO3＜5%、Na2O、K2O＜1.5%第44頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六粉煤灰礦物組成火山灰活性的高低取決于玻璃體和結(jié)晶體組分的比例，玻璃體越多，化學(xué)活性越高。低鈣粉煤灰中鋁硅酸鹽玻璃體含量一般為60~85%。劃分等級：I、II、III作用：改善混凝土拌和物的和易性、可泵性和抹面性；降低混凝土凝結(jié)硬化過程的水花熱；提高硬化混凝土的抗?jié)B性、抗化學(xué)侵蝕性，抑制堿骨料反應(yīng)等耐久性能。第45頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六技術(shù)要求級別IIIIII細度（45μm方孔篩篩余），％≤122045需水量比，％≤95105115燒失量，％≤5815三氧化硫，％≤333含水率，％≤11（不要求）表4.11粉煤灰的技術(shù)指標(biāo)和分級第46頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六礦渣微粉（slag）來源：水淬粒化高爐礦渣經(jīng)磨細加工后形成的微粉材料?；瘜W(xué)成分：CaO+SiO2+Al2O3＞90%Al2O3，7%~20%；CaO，30%~50%；SiO2，30%~40%劃分等級：S115、S105、S95作用：取代水泥；改善和易性，降低水化熱，提高抗腐蝕能力，提高后期強度第47頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六技術(shù)要求級別S115S105S95活性指標(biāo)，％≥95807011510595流動度比，％＞909595比表面積，m2/kg＞580480380密度，g/cm3＞2.82.82.8表4.12礦渣微粉的技術(shù)指標(biāo)和分級第48頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六硅灰（silicafume）來源：電弧爐冶煉硅金屬或硅鐵合金時的副產(chǎn)品。成分：主要化學(xué)成分為SiO2,幾乎都呈非晶態(tài)。硅粉具有很高的活性,摻入混凝土中,可顯著地改善混凝土的性能。技術(shù)要求：圖4-12硅灰第49頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六硅灰作用：取代水泥；改善混凝土拌和物的粘聚性個飽水性，降低水化熱，提高混凝土抗?jié)B、抗凍和抗侵蝕能力。施工較為困難需要高效減水劑。技術(shù)要求燒失量%SiO2%細度(45μm方孔篩篩余),%比表面積m2/kg含水率%活性指數(shù),%(28d)指標(biāo)≤6≥85≤10≥1500003≥85表4.13硅灰的技術(shù)指標(biāo)第50頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.3新拌混凝土的和易性1定義：混凝土拌合物在經(jīng)過施工工藝中的拌合、運輸、澆注、振搗等過程保持不發(fā)生分層、離析、泌水等現(xiàn)象，并能使振搗后的混凝土質(zhì)量均勻、成型密實的性質(zhì)。流動性粘聚性保水性第51頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六和易性保水性粘聚性流動性流動性：混凝土拌合物在自重或機械振搗作用下能產(chǎn)生流動，并均勻密實的填滿模板的性能。粘聚性：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，不致發(fā)生分層和離析的現(xiàn)象保水性：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)重的泌水現(xiàn)象。第52頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.3新拌混凝土的和易性2和易性的測定方法（1）坍落度試驗大流動性的（坍落度≥160mm）流動性的（坍落度100~150mm）塑性的（坍落度50~90mm）低塑性的（坍落度10~40mm）適用范圍：骨料最大粒徑不大于40mm，坍落度不小于10mm坍落度的確定：表4.14第53頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六結(jié)構(gòu)種類坍落度基礎(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)（薄壁、斗倉、筒倉、細柱等）50～70配筋特密的結(jié)構(gòu)70～90表4.14混凝土澆筑時的坍落度（mm）第54頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六第55頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六圖4-14坍落度量測裝置第56頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六圖4-15混凝土坍落度量測第57頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.3新拌混凝土的和易性(2)維勃稠度試驗適用：塌落度小于10mm的干硬性混凝土拌合物試驗方法：劃分：超干硬性（≥31s）特干硬性（30~21s）干硬性（20~11s）半干硬性（10~5s）第58頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六第59頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.3新拌混凝土的和易性3影響和易性的主要因素（1）水泥漿的數(shù)量和水灰比（W/C）W/C不變，水泥漿越多，流動性越大C、S+G不變，W/C增大，流動性增大固定用水量定則（2）砂率砂漿可減少粗骨料之間的摩擦力，在拌合物中起潤滑作用砂率增大，骨料的總表面積增大，需要濕潤的水分增多砂率不宜過小，否則拌合物粘聚性和保水性變差第60頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六第61頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六

4.3新拌混凝土的和易性（3）組成材料性質(zhì)的影響a.水泥品種和水泥細度b.骨料顆粒級配、顆粒形狀、表面特征及粒徑c.外加劑（4）溫度和時間的影響流動性隨溫度的升高而降低流動性隨存放時間的延長而降低第62頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六第63頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.4硬化混凝土的強度4.4.1混凝土的抗壓強度與強度等級混凝土最適于承受壓荷載，通常用抗壓強度來表征它的承載力，我國以立方體抗壓強度作為混凝土強度的特征值混凝土抗壓強度：按標(biāo)準(zhǔn)方法制作的邊長為150mm的立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件下，養(yǎng)護至28天齡期，以標(biāo)準(zhǔn)方法測試，計算得到的抗壓強度值。非標(biāo)準(zhǔn)尺寸可進行折算：100mm的立方體試件：0.95200mm的立方體試件：1.05第64頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六混凝土抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值：按標(biāo)準(zhǔn)方法制作養(yǎng)護的邊長為150×150×150mm3的立方體試件，在28天齡期，以標(biāo)準(zhǔn)方法測得的具有95%保證率的立方體抗壓強度。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護：溫度20±3度，相對濕度90%以上或置于水中強度等級：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。第65頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六棱柱體抗壓強度（軸心抗壓強度）：標(biāo)準(zhǔn)尺寸：150×150×300mm3非標(biāo)準(zhǔn)尺寸：h/a=2~3第66頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.4.2影響抗壓強度的主要因素1水泥強度等級和水灰比（W／C）決定性因素關(guān)系：在水泥強度等級相同的條件下，水灰比越小，水泥石的強度越高，膠結(jié)力越強，從而使混凝土強度越高。經(jīng)驗公式：碎石：aa=0.53，ab=0.20卵石：aa=0.49，ab=0.13第67頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六第68頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.4.2影響抗壓強度的主要因素2骨料的性能骨料強度影響不大。骨料最大粒徑：水灰比較大時，骨料最大粒徑對混凝土抗壓強度的影響不明顯；而水灰比降低（混凝土強度提高），影響逐漸增大。在配制高強度的混凝土?xí)r，應(yīng)該使用最大粒徑較小的骨料。采用最大粒徑較小的骨料配制的混凝土，抗沖擊與抗疲勞強度也較高，適于澆筑路面板、橋面板等承受動荷載情況的結(jié)構(gòu)。第69頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.4.2影響抗壓強度的主要因素骨料表面的粗糙度用針片狀顆粒少、質(zhì)量好的碎石為骨料配制混凝土，可以比卵石混凝土提高強度15％。骨料的級配顆粒分布較好，意味著填充骨料間隙所需要的水泥漿量較少，因此配制的混凝土或者水灰比可以較低，從而獲得較高的強度；或者配制相同強度的混凝土?xí)r，可以節(jié)約水泥用量第70頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.4.2影響抗壓強度的主要因素3齡期水化反應(yīng)是隨時間延續(xù)不斷發(fā)展的，因為只要有水分存在，未水化水泥顆粒就會繼續(xù)水化，混凝土強度在很長時間，甚至許多年后還將繼續(xù)增長；而當(dāng)水泥生產(chǎn)時粉磨得越細，后期強度增長幅度就越小。此式僅適用于正常條件下硬化的中等強度等級的普通混凝土第71頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六第72頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.4.2影響抗壓強度的主要因素4養(yǎng)護溫度及濕度在混凝土硬化過程中，人為地變化混凝土體周圍環(huán)境的溫度與濕度條件，使其微結(jié)構(gòu)和性能得以達到所需要的結(jié)果，稱為對混凝土的養(yǎng)護。潮濕養(yǎng)護對混凝土強度的關(guān)系養(yǎng)護溫度對混凝土強度的關(guān)系養(yǎng)護時間硅酸鹽水泥、普硅水泥、礦渣水泥自然養(yǎng)護一周火山灰水泥、粉煤灰水泥自然養(yǎng)護兩周第73頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六第74頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.5硬化混凝土的耐久性混凝土耐久性：混凝土在長期使用環(huán)境條件下能抵抗內(nèi)外不利影響，而保持其使用性能的性質(zhì)。種類：混凝土的抗?jié)B性；混凝土的抗凍性；混凝土的抗侵蝕性；混凝土的抗碳化能力；混凝土的堿骨料反應(yīng)第75頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六1混凝土的抗?jié)B性定義：抵抗水、油等壓力液體滲透作用的能力試驗方法：采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護28天的標(biāo)準(zhǔn)試件，按規(guī)定方法進行試驗，以其所能承受最大水壓力來計算其抗?jié)B等級。表示方法：抗?jié)B等級P4、P8、…

提高抗?jié)B性關(guān)鍵：提高密實度，改善混凝土的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)。具體措施：降低水灰比，采用減水劑，摻加引氣劑，選用致密、干凈、級配良好的骨料，加強養(yǎng)護等。第76頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六2混凝土的抗凍性定義：混凝土含水時抵抗凍融循環(huán)作用而不破壞的能力。實驗方法：慢凍法、快凍法抗凍等級：F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300提高抗凍性關(guān)鍵：提高密實度措施：減小水灰比，摻加引氣劑或減水型引氣劑。第77頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六3抗侵蝕性定義：環(huán)境介質(zhì)對混凝土的化學(xué)侵蝕主要是對水泥石的侵蝕。種類：淡水、酸、堿、硫酸鹽等對水泥石的侵蝕。試驗方法提高措施：選擇合適的水泥品種，以及提高混凝土的密實度。第78頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4混凝土的碳化碳化機理混凝土內(nèi)的Ca(OH)2與環(huán)境中的CO2反應(yīng)，生成碳酸鈣和水，從而使混凝土堿度降低的現(xiàn)象。影響因素：水泥品種；水灰比；環(huán)境條件提高抗碳化能力的措施：降低水灰比，提高密實度。圖4-16利用酚酞對混凝土碳化深度的量測第79頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六5混凝土的堿-骨料反應(yīng)機理：含有活性二氧化硅的骨料與水泥中的堿（Na2O和K2O）在有水的條件下發(fā)生反應(yīng)，形成堿硅酸凝膠，吸水膨脹。預(yù)防措施：低堿水泥，對骨料進行活性檢驗，摻引氣劑，減小水灰比，摻加火山灰質(zhì)混合材第80頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.6硬化混凝土的變形性含義：混凝土的體積變化會由于約束的作用在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力分類：1化學(xué)減縮2溫度變形3混凝土的干縮濕脹4荷載作用下的變形第81頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.6硬化混凝土的變形性1化學(xué)減縮原因：水泥水化物的固體體積小于水化前反應(yīng)物（水和水泥）的總體積特點：（1）變形不可恢復(fù)（2）收縮量隨齡期增長，但收縮率小第82頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.6硬化混凝土的變形性2溫度變形環(huán)境溫度的變化熱膨脹系數(shù)：（6～12）×10－6/℃

大體積混凝土的溫度變形問題：混凝土內(nèi)部水化熱蓄積降低大體混凝土體積變形的措施第83頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.6硬化混凝土的變形性3混凝土的干縮濕脹原因：水分散失體積收縮，受潮體積膨脹現(xiàn)象。典型行為：分類：可逆收縮和不可逆收縮。措施：降低水泥用量，減小水灰比。第84頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六第85頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.6硬化混凝土的變形性4荷載作用下的變形短期荷載下的變形四個階段：（1）壓應(yīng)力小于30%的極限應(yīng)力（2）壓應(yīng)力30~50%的極限應(yīng)力（3）壓應(yīng)力50~70%的極限應(yīng)力（4）壓應(yīng)力大于70%的極限應(yīng)力混凝土彈性模量（1）初始切線模量（2）切線模量（3）割線模量第86頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六第87頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.6硬化混凝土的變形性長期荷載作用下的變形徐變：混凝土承受持續(xù)荷載時，隨時間的延長而增加的變形混凝土應(yīng)變與加荷時間的關(guān)系徐變對結(jié)構(gòu)的影響：有利、不利影響因素：水泥用量、水灰比第88頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六第89頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六§4.8普通混凝土配合比設(shè)計一、混凝土配合比設(shè)計基本要求二、混凝土配合比設(shè)計中的三個參數(shù)三、混凝土配合比設(shè)計步驟第90頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六§4.8普通混凝土配合比設(shè)計一、混凝土配合比設(shè)計基本要求（1）滿足設(shè)計的強度等級，并具有95%的保證率（2）滿足施工要求的和易性（3）滿足工程所處環(huán)境對混凝土耐久性的要求（4）經(jīng)濟合理，最大限度節(jié)約水泥，降低成本。第91頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六§4.8普通混凝土配合比設(shè)計

二、混凝土配合比設(shè)計中的基本參數(shù)1、水灰比：強度、耐久性確定原則：滿足強度、耐久性的要求基礎(chǔ)上，選用較大水灰比。2、砂率：拌合物的和易性，主要是粘聚性和保水性。確定原則：砂子的用量填滿石子的空隙略有富余。3、單位用水量：拌合物的流動性，根據(jù)坍落度和粗骨料的品種、最大粒徑確定。確定原則：在滿足施工和易性的基礎(chǔ)上盡量選用較小的單位用水量，節(jié)約水泥。第92頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六§4.8普通混凝土配合比設(shè)計

三、混凝土配合比設(shè)計步驟（一）初步配合比計算：根據(jù)原始技術(shù)資料計算的配合比（二）基準(zhǔn)配合比：經(jīng)試配調(diào)整滿足和易性要求的配合比（三）實驗室配合比：經(jīng)強度、耐久性檢驗滿足設(shè)計要求、施工要求，經(jīng)濟合理的配合比。（四）施工配合比：根據(jù)現(xiàn)場砂石含水率換算成施工現(xiàn)場配合比。第93頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六§4.8普通混凝土配合比設(shè)計

（一）初步計算配合比設(shè)計步驟1、確定配制強度：混凝土設(shè)計等級低于C60;

fcu,0：混凝土的配制強度混凝土設(shè)計等級不小于C60第94頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六§4.8普通混凝土配合比設(shè)計

（一）初步計算配合比設(shè)計步驟2、確定水膠比（W/B）水泥強度等級32.542.552.5富余系數(shù)1.121.161.10表5-20水泥強度等級值的富余系數(shù)gc第95頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六種類摻量/%粉煤灰影響系數(shù)gf?；郀t礦渣影響系數(shù)gs01.001.00100.90~0.951.00200.80~0.850.95~1.00300.70~0.750.90~1.00400.60~0.650.80~0.9050--0.70~0.85表5-19粉煤灰影響系數(shù)gf和?；郀t礦渣影響系數(shù)gs§4.8普通混凝土配合比設(shè)計

（一）初步計算配合比設(shè)計步驟第96頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六§4.8普通混凝土配合比設(shè)計環(huán)境類別最大水灰比最小水泥用量（kg/m3）最低混凝土強度等級最大氯離子含量（%）最大堿含量（kg/m3）一0.65225C201.0不限制二a0.60250C250.33.0b0.55275C300.23.0三0.50300C300.13.0表3.4.2結(jié)構(gòu)混凝土耐久性基本要求第97頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六§4.8普通混凝土配合比設(shè)計

（一）初步計算配合比設(shè)計步驟3、確定用水量（mw0）和外加劑用量不摻減水劑：根據(jù)施工坍落度、骨料種類、粒徑查表確定1m3混凝土的用水量；摻減水劑第98頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六§4.8普通混凝土配合比設(shè)計

（一）初步計算配合比設(shè)計步驟第99頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六§4.8普通混凝土配合比設(shè)計

（一）初步計算配合比設(shè)計步驟4、確定混凝土膠凝材料用量根據(jù)使用環(huán)境條件的耐久性要求，需滿足膠凝材料最小用量限制第100頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六§4.8普通混凝土配合比設(shè)計

（一）初步計算配合比設(shè)計步驟5、確定砂率根據(jù)骨料品種、粒徑及水膠比選取第101頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六W/B卵石最大粒徑，mm碎石最大粒徑，mm1020401020400.4026~3225~3124~3030~3529~3427~320.5030~3529~3428~3333~3832~3730~350.6033~3832~3731~3636~4135~4033~380.7036~4135~4034~3939~4438~4336~38

(1)本表系中砂選用，對細粗砂應(yīng)相應(yīng)減增砂率（2）本表適用于坍落度10~60mm的混凝土，大于此的混凝土，坍落度每增大20mm，砂率增大1%（3）粗骨料為單粒級，砂率應(yīng)增大（4）對薄壁構(gòu)件砂率取偏大值表5-24混凝土的砂率第102頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六§4.8普通混凝土配合比設(shè)計

（一）初步計算配合比設(shè)計步驟6、確定1m3混凝土的砂、石用量①質(zhì)量法第103頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六§4.8普通混凝土配合比設(shè)計

（一）初步計算配合比設(shè)計步驟②體積法如果知道混凝土中各材料的密度，則1立方米混凝土的體積等于：其中0.01α表示混凝土中空氣的體積,a為混凝土含氣量百分?jǐn)?shù)，在不使用引起型外加劑時，可取1。第104頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六§4.8普通混凝土配合比設(shè)計（二）基準(zhǔn)配合比的確定（檢驗和易性）試拌，檢驗拌合物的和易性流動性太大，s不變，適當(dāng)增加砂石流動性太小，W/B不變，適當(dāng)增加水和水泥粘聚性和保水性不良，適當(dāng)增大砂率滿足和易性要求后稱取實際混凝土重量，計算每立方米混凝土材料用量即為基準(zhǔn)配合比第105頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六§4.8普通混凝土配合比設(shè)計（三）實驗室配合比的確定（檢驗強度）三個不同的配合比：基準(zhǔn)配合比用水量不變，水灰比分別增減0.05，砂率分別增減1%拌制時，檢驗相應(yīng)混凝土的和易性和表觀密度標(biāo)準(zhǔn)制作養(yǎng)護，28天試壓，確定水灰比。混凝土實驗室配合比最后為Ｃ、Ｗ、Ｓ、Ｇ。第106頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六§4.8普通混凝土配合比設(shè)計經(jīng)試配確定配合比后，進行校正。校正系數(shù)為：表觀密度實測值／表觀密度計算值絕對值不超過２％，按實際絕對值超過２％，應(yīng)將配合比中每項材料用量均乘以校正系數(shù)。第107頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六§4.8普通混凝土配合比設(shè)計（四）施工配合比確定砂的含水率為a%,石的含水率為b%，則施工配合比按下式計算：mC'=mCmS'=mS(1+a%)mg'=mg(1+b%)mW'=mW-mS?a%-mg?b%第108頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六4.9其它種類的混凝土1輕混凝土種類：輕骨料混凝土：浮石、火山渣、頁巖陶粒、膨脹珍珠巖、陶粒等。多孔混凝土：加氣混凝土和泡沫混凝土無砂大孔混凝土：無砂大孔混凝土排水體一般沒有強度要求。參考書：《輕集料混凝土》，龔洛書，中國鐵道出版社第109頁，共122頁，2023年，2月20日，星期六浮石又稱輕石或浮巖，氣孔較多容重小（0.3-0.4）。浮石是一種多孔、輕質(zhì)的玻璃質(zhì)酸性火山噴出巖，其成分相當(dāng)于流紋巖。也可稱之為火山巖，火山巖確切的說是熔融的巖漿隨火山噴發(fā)冷凝而成的密集氣孔的玻璃質(zhì)熔巖，其氣孔體積占巖石體積的50%以上。浮石表面粗糙，顆粒容重為450kg/m3，松散容重為250kg/m3左右，天然浮石孔隙率為7l.8—81%，吸水率為50-60%。因孔隙多、質(zhì)量輕、容重小于1克/立方厘米，能浮于水面而得名?；鹕皆?dāng)含有很多空氣的巖漿被噴出后,因為巖漿遇到比較低壓的環(huán)境,被巖漿溶解的空氣要離開巖漿而產(chǎn)生氣泡,這些氣泡被冷卻成固態(tài)的巖漿困住,而成為有很多氣孔的火山渣。第110頁，共1