專業(yè)建筑材料第四章混凝土

建筑材料學2023/10/5ScienceofBuildingMaterials2第四節(jié)混凝土的技術性質混凝土的密度新拌混凝土的工作性硬化混凝土的技術性質2023/10/5ScienceofBuildingMaterials3混凝土的密度拌和物的密度——混凝土拌和物成型搗實后的單位體積的質量（kg/m3）。硬化混凝土密度——硬化后的混凝土的單位體積的質量（kg/m3）。普通水泥混凝土——2400kg/m3

左右普通鋼筋混凝土——2500kg/m3

左右砼未凝結硬化前各組分拌和后的混合物稱為混凝土拌合物——必須具有良好的和易性（工作性），便于施工，以保證能獲得良好的澆灌質量。砼拌合物凝結硬化以后，應具有足夠的強度，以保證建筑物能安全地承受設計荷載；并應具有必要的抗變形能力和耐久性。Quality強度Strength耐久性Durability工作性Workability變形性能Deformation砼的技術性質——2023/10/5ScienceofBuildingMaterials6新拌混凝土的工作性定義評價方法影響因素改善措施2023/10/5ScienceofBuildingMaterials71.工作性定義砼拌和物在一定的施工條件和環(huán)境下，是否易于各種施工工序的操作（攪拌、運輸、澆注、搗實），以獲得質量均勻、成型密實的砼的性能。它是混凝土的一項綜合性技術指標。三方面含義——3句話流動性粘聚性保水性2023/10/5ScienceofBuildingMaterials8流動性定義——砼拌和物在自重或施工機械振搗的作用下能產(chǎn)生流動，并均勻、密實地填滿模板的性能。意義——反映砼拌和物的稀稠，直接影響著澆搗施工的難易和砼質量。2023/10/5ScienceofBuildingMaterials9定義——砼拌和物中各種組成材料間有較好的粘聚能力，在運輸和澆筑過程中，不致產(chǎn)生分層和離析現(xiàn)象，使砼保持整體均勻的性能。意義——反映砼整體均勻性：粘聚性差，則水泥漿或砂漿與粗骨料易分離，砼硬化后會出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞等不密實現(xiàn)象，嚴重影響混凝土質量。

粘聚性分層和離析2023/10/5ScienceofBuildingMaterials10分層是指混凝土澆注后，由于各種組成材料的比重不一樣，在重力作用下沉降不一致而產(chǎn)生的不均勻分布現(xiàn)象。分層通常有兩種表現(xiàn)形式：分層

外分層內(nèi)分層2023/10/5ScienceofBuildingMaterials11外分層外分層使同一部位的砼沿著澆灌方向，強度產(chǎn)生差異——下層為強度最高部位上層為強度最低部位中間強度居中強度增大2023/10/5內(nèi)分層正常區(qū)域密實區(qū)/沉積區(qū)，混凝土中最密實和強度最大的部位含水量最大，蒸發(fā)后形成孔隙，是混凝土中最薄弱的部分，也是混凝土滲水的主要通道和裂縫發(fā)源地。強度高強度低內(nèi)分層使砼具有各向異性的特征，表現(xiàn)為其沿著澆灌方向的抗拉強度較垂直該方向的低。2023/10/5ScienceofBuildingMaterials13離析是指砼拌和物中粗骨料與砂漿分離，造成不均勻和失去連續(xù)性的現(xiàn)象。離析離析將導致砼硬化后出現(xiàn)不均勻，產(chǎn)生內(nèi)部空隙或表面的蜂窩現(xiàn)象。2023/10/5ScienceofBuildingMaterials14粗骨料從混合料中分離——混凝土過于干硬或粗細集料級配不合理造成的。由于粗集料比細集料更容易沿斜坡運動，因此更容易產(chǎn)生沉降。稀水泥漿從混合料中淌出——粗細集料級配不合理使集料空隙過大或水灰過大所造成的?；炷裂b卸運輸或澆搗方法不合理也會造成離析。離析兩種形式2023/10/5ScienceofBuildingMaterials15保水性——是指混凝土拌和物在施工中具有一定的保水能力，不產(chǎn)生嚴重的泌水現(xiàn)象。保水性2023/10/5ScienceofBuildingMaterials16泌水：混凝土澆筑搗實以后凝結之前，從外觀看砼表面出現(xiàn)水分或浮漿的現(xiàn)象。泌水是由于混凝土中較重的固體組分沉降時，組成材料的保水能力不足以使全部拌和水處于分散狀態(tài)所引起的。泌水是水從拌和物中分離出來，實際也是一種離析。泌水骨料可見泌水內(nèi)泌水形成疏松結構削弱水泥漿與骨料間過渡區(qū)2023/10/5ScienceofBuildingMaterials18泌水：砼繼續(xù)水化被吸收向外蒸發(fā)泌水的后果砼體積縮小砼整體沉降塑性沉降裂縫CementConcrete當混凝土沉降受到阻擋時（如鋼筋、模板的阻擋），將在阻擋部位上部混凝土中產(chǎn)生拉應力，當拉應力大于混凝土的抗拉極限時，混凝土表面即產(chǎn)生塑性沉降裂縫。水囊砼表面沉降裂縫鋼筋塑性沉降裂縫2023/10/5ScienceofBuildingMaterials20泌水：砼繼續(xù)水化被吸收向外蒸發(fā)泌水的后果砼體積縮小砼整體沉降風、太陽輻射溫度、濕度蒸發(fā)速度

>泌水速度塑性沉降裂縫新拌砼處于塑性階段強度低塑性收縮裂縫砼內(nèi)部砂漿收縮力>水泥漿膠結力2023/10/5ScienceofBuildingMaterials21意義——它反映混凝土拌和物的穩(wěn)定性。保水性差的混凝土拌和物，在施工過程中，由于泌水，在混凝土內(nèi)部形成泌水通道，使混凝土的密實性變差，降低混凝土的強度和耐久性。保水性具有一定的保持內(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。工作性粘聚性保水性流動性好好易達結構均勻易成型密實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。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。保證砼硬化后的質量2023/10/5ScienceofBuildingMaterials23三者的聯(lián)系：矛盾的統(tǒng)一混凝土拌和物的流動性、粘聚性、保水性，三者之間互相關聯(lián)又互相矛盾。如粘聚性好則保水性往往也好，但當流動性增大時，粘聚性和保水性往往變差，反之亦然。所謂拌和物和易性良好，就是要使這三方面的性能在某種具體條件下，均為良好。2023/10/5ScienceofBuildingMaterials242.工作性的測試指標與方法

——混凝土工作性內(nèi)涵較復雜，目前沒有能夠全面反映混凝土拌和物工作性的測定方法和指標。流動性粘聚性保水性坍落度試驗（塑性）維勃稠度試驗（干硬性）稠度經(jīng)驗評定2023/10/5ScienceofBuildingMaterials25坍落度與坍落擴展度試驗主要儀器：坍落度筒

上口直徑100mm

下口直徑200mm

高度300mm2023/10/5ScienceofBuildingMaterials26坍落度T（mm）混凝土拌合物由于自重將產(chǎn)生坍落現(xiàn)象。量出向下坍落尺寸(mm)——坍落度（T）。2023/10/5ScienceofBuildingMaterials28坍落擴展度D(mm)——混凝土擴展后的平均直徑2023/10/5ScienceofBuildingMaterials29坍落度與坍落擴展度法的適用范圍

Dmax≤40mm，T≥10mm的塑性混凝土當坍落度T≤220mm時，僅用T反映混凝土流動性。當坍落度T＞220mm時，T不能準確反映混凝土的流動性，用坍落擴展度D，作為流動性指標。2023/10/5ScienceofBuildingMaterials30塑性混凝土拌和物的分級T1級：低塑性混凝土（T=10～40mm）T2級：塑性混凝土（T=50～90mm）T3級：流動性混凝土（T=100～150mm）T4級：大流動性混凝土（T≥160mm）2023/10/5ScienceofBuildingMaterials31維勃稠度試驗主要儀器設備：維勃稠度儀

振動臺透明圓盤坍落度筒容器2023/10/5ScienceofBuildingMaterials32維勃稠度V(s)實驗方法2023/10/5ScienceofBuildingMaterials33維勃稠度法適用范圍Dmax≤40mm，維勃稠度在5～30s之間的混凝土拌和物干硬性混凝土（T≤10mm）2023/10/5ScienceofBuildingMaterials34干硬性混凝土拌和物的分級V0級：超干硬性混凝土（Vt≥31秒）V1級：特干硬性混凝土（Vt=30～21秒）V2級：干硬性混凝土（Vt=20～11秒）V3級：半干硬性混凝土（Vt=10～5秒）2023/10/5ScienceofBuildingMaterials35粘聚性的評定方法用搗棒在已坍落的混凝土拌和物錐體一側輕輕敲打。如果錐體逐漸下沉，則表示粘聚性良好如果錐體突然倒塌、部分崩裂或出現(xiàn)離析現(xiàn)象——表示粘聚性不好2023/10/5ScienceofBuildingMaterials36

——觀察混凝土拌和物中稀漿的析出程度如有較多的稀漿從錐體底部流出，錐體部分也因失漿而骨料外露，則表明混凝土拌和物的保水性不好；如坍落筒提起后無稀漿或僅有少量稀漿自底部析出，則表示混凝土拌和物保水性良好。保水性的評定方法2023/10/5ScienceofBuildingMaterials373.流動性（坍落度）的選擇需考慮的因素——結構種類構件截面大小配筋疏密攪拌方式——機械、人工輸送方式、澆注方法——是否泵送

搗實方法混凝土澆筑時的坍落度選擇（現(xiàn)場攪拌）《混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范》GB50204-922023/10/5ScienceofBuildingMaterials39選擇原則在不妨礙施工操作并能保證振搗密實的條件下，盡可能采用較小的坍落度，以節(jié)約水泥并獲得質量高的混凝土。3.流動性（坍落度）的選擇2023/10/5ScienceofBuildingMaterials404.影響工作性的主要因素

用水量及水灰比砂率骨料性質水泥品種和細度外加劑與摻合料時間與溫度2023/10/5ScienceofBuildingMaterials41因素1——用水量W和水灰比W/C

水泥漿賦予混凝土拌合物以一定的流動性W/C不變，W↑，水泥漿↑，則拌合物流動性↑；但當漿量過多，粘聚性降低，保水性變差，出現(xiàn)流漿現(xiàn)象。水泥漿的數(shù)量應以滿足流動性要求為度2023/10/5ScienceofBuildingMaterials42在C不變的情況下，W/C越小，水泥漿就越稠，拌合物流動性↓；W/C過大，則會造成拌合物粘聚性和保水性不良，產(chǎn)生流漿、離析現(xiàn)象，并嚴重影響混凝土的強度。

水灰比不能過大或過小，依據(jù)混凝土強度和耐久性要求合理地選用。因素1——用水量W和水灰比W/C2023/10/5ScienceofBuildingMaterials43重要法則1：恒定用水量法則在配制混凝土時，當所用粗細集料的種類及比例一定時，為獲得要求的流動性，所需拌合用水量W基本是一定的，即使水泥用量C有所變動（1m3混凝土C增減50～100kg）時，也無甚影響。

——為混凝土配合比設計時確定拌合用水量帶來很大方便；是單位用水量的選用依據(jù)。JGJ55-2011

普通混凝土配合比設計規(guī)程水灰比=0.4～0.82023/10/5ScienceofBuildingMaterials45因素2——砂率Sp砂率是指混凝土中砂的重量占砂、石總重量的百分率:Sp=S/(S+G)。砂的作用是填充石子間空隙，并以砂漿包裹在石子外表面減少粗骨料顆粒間的摩擦阻力，賦予混凝土拌和物一定的流動性。砂率的變動使骨料空隙率和總表面積有顯著改變——顯著影響砼拌和物的和易性。2023/10/5ScienceofBuildingMaterials46SP對混凝土拌合物流動性的影響SP過大時，骨料的總表面積及空隙率↑，在水泥漿含量不變的情況下，相對地水泥漿顯得少了，減弱了水泥漿的潤滑作用，導致混凝土拌和物流動性降低。SP過小，不能保證粗骨料之間有足夠的砂漿層，也會降低混凝土拌和物的流動性，而且會嚴重影響其粘聚性和保水性，容易造成離析、流漿。2023/10/5ScienceofBuildingMaterials48當C、W一定時SP與T的關系曲線TSP采用[SP]，在W及C一定情況下，能使砼拌合物獲得最大的流動性且能保持良好的粘聚性、保水性。重要法則2：合理砂率（最佳砂率）

2023/10/5ScienceofBuildingMaterials49重要法則2：合理砂率（最佳砂率）

采用[SP]，能使拌合物獲得所要求的流動性及良好的粘聚性與保水性，而水泥用量(或用水量)為最少。CSP

達到相同T，SP與C的關系

T=10～60mmT大于60mm的砼，砂率可經(jīng)試驗確定，也可在上表基礎上，按T每增大20mm砂率增大1％的幅度，予以調(diào)整。T小于10mm的砼，其砂率應經(jīng)試驗確定。JGJ55-2011

普通混凝土配合比設計規(guī)程2023/10/5ScienceofBuildingMaterials51石子粒徑較大，級配較好——空隙率較小，小SP砂子較細，級配較好——粘聚性易得到保證，小SPW/C小——粘聚性易得到保證，小SP用減水劑、引氣劑時——粘聚性容易得到保證，減小SP

要求較大的T——粗骨料容易離析，較大的SP碎石比卵石空隙率大——采用大SP砂率選擇SP過大：骨料的總表面積及空隙率增大，減弱水泥漿的潤滑作用，降低流動性SP過?。簢乐赜绊懻尘坌院捅Ｋ?023/10/5ScienceofBuildingMaterials52因素3——骨料性質集料顆粒形狀和表面粗糙度：直接影響混凝土拌合物流動性。形狀圓整、表面光滑，其流動性就大；反之由于使拌合物內(nèi)摩擦力增加，使其流動性降低。故卵石混凝土比碎石混凝土的流動性好。級配：良好的集料空隙率小。在水泥漿相同時，其包裹集料表面的潤滑層增加，使拌合物工作性得到改善。2023/10/