1、第4章 水泥混凝土及砂漿南華大學楊建明教授2022/7/23水泥混凝土是以水泥和水組成的水泥漿體為粘結介質、將分散其間的不同粒徑的粗、細集料膠結起來，在一定條件下，硬化成為具有一定力學性能的一種人工石材。1824年約瑟夫.阿斯帕丁發明波特蘭水泥1830年前后水泥混凝土問世1850年產生鋼筋混凝土1928年制成預應力混凝土1965年混凝土外加劑應用輕質、超高強、高耐久性、多功能和智能化方向發展第4章 水泥混凝土及砂漿2022/7/23按表觀密度分：普通混凝土干表觀密度20002500 kg/m3，2400kg/m3輕混凝土1950 kg/m3重混凝土2600 kg/m3屏蔽各種射線的輻射采用各種

2、高密度集料配制。按強度分級分為：低強度混凝土抗壓強度小于30MPa中強度混凝土抗壓強度介于3060MPa高強度混凝土抗壓強度大于60MPa超高強混凝土抗壓強度大于100 MPa第4章 水泥混凝土及砂漿2022/7/23第4章 水泥混凝土及砂漿按用途可分為結構混凝土、防水混凝土、防輻射混凝土、耐酸混凝土、裝飾混凝土、耐熱混凝土、大體積混凝土、膨脹混凝土、道路混凝土。2022/7/23混凝土優缺點：優點：原材料豐富，造價低廉，可以就地取材；可塑性好；與鋼筋有較高握裹力，混凝土與鋼筋的線膨脹系數基本相同。第4章 水泥混凝土及砂漿2022/7/23第4章 水泥混凝土及砂漿缺點：抗拉強度低；易產生裂縫，

3、受拉時易產生脆性破壞自重大，比強度小耐久性不夠2022/7/234.1 普通水泥混凝土的組成材料普通混凝土是水泥、水、砂子和石子組成，另外還常摻量的外加劑和摻和料。砂子和石子在混凝土中起骨架作用，故稱為骨料（或集料）細骨料（或細集料）、粗骨料（或粗集料），分界在4.75mm2022/7/23一、水泥1、水泥品種的選擇表4.12、水泥強度等級的選擇表4.2。水泥強度等級宜為混凝土強度等級1.31.7倍。4.1 普通水泥混凝土的組成材料2022/7/23表4.1 硅酸鹽系水泥的選用工程特點及所處環境條件優先選用可以選用不宜選用普通混凝土1一般氣候環境普通水泥礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復合水

4、泥2干燥環境普通水泥礦渣水泥火山灰水泥、粉煤灰水泥3高溫或長期處于水中礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復合水泥4厚大體積硅酸鹽水泥、普通水泥有特殊要求的混凝土1要求快硬、高強（C40）預應力硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復合水泥2嚴寒地區凍融條件硅酸鹽水泥3嚴寒地區水位升降范圍普通水泥，強度等級42.54蒸汽養護礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復合水泥硅酸鹽水泥、普通水泥5有耐熱要求礦渣水泥6有抗滲要求火山灰水泥、普通水泥礦渣水泥7受腐蝕作用礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復合水泥硅酸鹽水泥、普通水泥2022/7/23表4.2 水泥強度等級可配制的混凝土強度等級水泥

5、強度等級宜配制的混凝土強度等級水泥強度等級宜配制的混凝土強度等級32.5C10、C15、C20、C2552.5C40、C45、C50、C60、C6042.5C30、C35、C40、C4562.5C602022/7/23二、細骨料建筑用砂（GB/T14684-2001）粒徑在150m4.75mm稱細骨料1、細骨料的種類及其特性河砂、湖砂天然砂海砂山砂人工砂機制砂混合砂根據砂的技術要求，將砂分為類（C60混凝土）、類（C30C60及抗凍、抗滲或其他要求混凝土）、類（用于配制強度等級小于C30混凝土和建筑砂漿）4.1 普通水泥混凝土的組成材料2022/7/232、細骨料的技術要求1）含泥量、石粉含量

6、和泥塊含量含泥量是指天然砂中粒徑小于75m的顆粒含量。石粉含量是指人工砂中粒徑小于75m的顆粒含量。泥塊含量是指砂中原粒徑大于1.18mm，經水浸洗、手捏后小于600m的顆粒含量。如表4.3、4.42）有害物質云母、輕物質、硫酸鹽和硫化物、氯鹽、有機質表4.53）堿骨料反應4.1 普通水泥混凝土的組成材料2022/7/23表4.3 天然砂的含泥量和泥塊含量項目類類類含泥量（按質量計，%）1.03.05.0泥塊含量（按質量計，%）01.02.02022/7/23表4.4 人工砂的石粉含量和泥塊含量項目類類類1亞甲藍試驗MB值1.40或合格石粉含量（按質量計，%）3.05.07.02泥塊含量（按質

7、量計，%）01.02.03MB值1.40或不合格石粉含量（按質量計，%）1.03.05.04泥塊含量（按質量計，%）01.02.02022/7/23表4.5 砂有害物質含量限值項目指標類類類云母（按質量計，%，）輕物質（按質量計，%，）1.02.02.01.01.01.0有機物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸鹽（按SO3質量計，%，）0.50.50.5氯化物（以氯離子質量計，%，）0.010.020.062022/7/234）粗細程度和顆粒級配砂的粗細程度是指不同粒徑的砂粒混合在一起后的平均粗細程度。砂的顆粒級配是指粒徑大小不同的砂粒的搭配情況。GB146842001篩分析采用4.75mm、

8、2.36mm、1.18mm、600m、300m和150m方孔篩。計算篩余量、分計篩余百分率ai和累計篩余百分率Ai（表4.6）。4.1 普通水泥混凝土的組成材料2022/7/234.1 普通水泥混凝土的組成材料砂的粗細程度根據累計篩余百分率計算細度模數（Mx）表示。 粗砂Mx=4.13.7中砂Mx=3.02.3細砂Mx=2.21.62022/7/23表4.6 分計篩余和累計篩余的關系篩孔尺寸分計篩余（%）累計篩余（%）4.75mma1A1=a12.36mma2A2=a1+a21.18mma3A3=a1+a2+a3600ma4A4=a1+a2+a3+a4300ma5A5=a1+a2+a3+a4+

9、a5150ma6A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6底盤-2022/7/23根據600m篩孔的累計篩余，把Mx在3.71.6之間的常用砂的顆粒級配分為三個級配區，如表4.7所示。也常采用篩分曲線來表示。所謂篩分曲線是指以累計篩余百分率為縱坐標，以篩孔尺寸為橫坐標的曲線如圖4.1判定砂級配合格方法如下：4.75mmm、600m不允許超出。配制混凝土宜優選用2區砂，當采用1區砂，應提高砂率，采用3區砂時，應降低砂率。4.1 普通水泥混凝土的組成材料2022/7/234.1 普通水泥混凝土的組成材料5）堅固性砂的堅固性是指在氣候、環境或其他物理因素作用下抵抗碎裂的能力。天然砂采用砂在硫酸鈉溶液中

10、經五次浸泡循環后質量損失的大小來判定。人工砂采用壓碎指標進行檢查。2022/7/23表4.7 建筑用砂顆粒級配 級配區累計篩余（%）方孔篩1239.50mm0004.75mm1001001002.36mm3552501501.18mm65355010250600m857170414016300m958092708555150m1009010090100902022/7/23圖4.1 砂的級配區曲線2022/7/236）表觀密度、堆積密度、空隙率GB/T146842001規定，砂表觀密度大于2500kg/m3，松散堆積密度大于1350 kg/m3，空隙率小于47%。3、細骨料的含水率和濕脹（圖4

11、.2） 按飽和面干時體積為標準建筑工程以干燥狀態為基礎，水利、道路工程以飽和面干狀態為準。4.1 普通水泥混凝土的組成材料2022/7/23圖4.2 細骨料含水狀態2022/7/23三、粗骨料建筑用卵石、碎石（GB/T146852001）規定，粒徑在4.75mm90mm間的骨料稱為粗骨料。1、粗骨料的種類及其特性同上所述2、粗骨料的技術要求1）含泥量和泥塊含量表4.84.1 普通水泥混凝土的組成材料2022/7/234.1 普通水泥混凝土的組成材料2）有害物質含量表4.93）堿骨料反應4）最大粒徑和顆粒級配粗骨料最大粒徑是指粗骨料公稱粒級的上限?；炷两Y構施工質量驗收規范（GB50204200

12、2）規定，混凝土最大粒徑不得超過截面最小尺寸的1/4，且不得大于鋼筋最小凈距的3/4；對于混凝土實心板，骨料最大粒徑不宜超過板厚1/3，且不得超過40mm。2022/7/23表4.8 粗骨料含泥量及泥塊含量項目類類類含泥量（按質量計，%）0.51.01.5泥塊含量（按質量計，%）00.50.72022/7/23項目類類類有機物合格合格合格硫化物及硫酸鹽（按SO3質量計，%，444不溶物mg/L200020005000可溶物mg/L2000500010000氯化物（以Cl計）mg/L50012003500硫酸鹽（以SO2-4計）mg/L60027002700硫化物（以S2-計）mg/L100-2

13、022/7/23五、混凝土外加劑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。稱為混凝土第五組份。（一）外加劑的分類改善混凝土拌和物流變性能的外加劑，如各種減水劑、引氣劑、泵送劑、保水劑。調節混凝土凝結時間和硬化性能的外加劑，如緩凝劑、早強劑、速凝劑。4.1 普通水泥混凝土的組成材料2022/7/23改善混凝土耐久性的外加劑，如引氣劑、阻誘劑、防水劑。改善混凝土其它性能的外加劑，如加氣劑、防凍劑、堿集料反應抑制劑。（二）常用混凝土外加劑1、減水劑1）減水劑的作用機理（圖4.3）吸附分散作用潤滑作用濕潤作用4.1 普通水泥混凝土的組成材料2022/7/23圖4.3 減水劑減水

14、機理示意圖2022/7/232）減水劑的技術經濟效益減少用水量提高混凝土強度增大混凝土的流變性節約水泥用量4.1 普通水泥混凝土的組成材料2022/7/234.1 普通水泥混凝土的組成材料3）減水劑分類：木質素磺酸鹽類；木質素磺酸鈉、鈣、鎂，又稱木鈉、木鈣、木鎂。0.20.3%減水率515%28d強度1015%節約水泥510%萘系；0.21.0、1525%樹脂系；0.52.0、20%30%糖蜜系；0.20.3、510%腐植酸系；2022/7/232、引氣劑引氣劑是指在攪拌過程中能引入大量均勻分布、穩定而封閉的微小氣孔（直徑10m100m）的外加劑。松香熱聚物、烷基磺酸鈉、脂肪磺酸鹽類、蛋白質鹽

15、及石油磺酸鹽系松香熱聚物和松香皂4.1 普通水泥混凝土的組成材料2022/7/234.1 普通水泥混凝土的組成材料提高混凝土拌和物和易性；抗滲性和抗凍性；強度有所降低。適宜的參加量為水泥用量的0.005%0.01%，混凝土中含氣量為3%6%2022/7/233、早強劑氯鹽類、硫酸鹽類、有機胺類氯化鈣早強劑；摻量0.51.0%，3d強度提高50%100%，7d20%40%，一般同阻誘劑復合使用，如亞硝酸鈉（NaNO2）三乙醇胺復合早強劑4.1 普通水泥混凝土的組成材料2022/7/234.1 普通水泥混凝土的組成材料4、緩凝劑有機：木質素磺酸鹽、羥基羧酸鹽、多羥基碳水化合物羥基羧酸鹽如酒石酸、檸

16、檬酸多羥基碳水化合物如糖蜜無機：硼砂、氧化鋅、硝酸鋅、硫酸鐵無機化合物如Na3PO42022/7/235、速凝劑鋁酸鈉、碳酸鈉、鋁酸鈣、氟硅酸鋅等紅星1型、711型、782型產生原因：同石膏反應4.1 普通水泥混凝土的組成材料2022/7/234.1 普通水泥混凝土的組成材料6、防凍劑混凝土在負溫下硬化，并在規定時間內達到足夠防凍強度的外加劑。（1）防凍組分：氯化鈣、氯化鈉、亞硝酸鈉（2）引氣：松香熱聚物（3）早強：NaCl、CaCl（4）減水，木鈣2022/7/237、膨脹劑硫鋁酸鈣、氧化鈣如明礬膨脹劑8、防水劑能降低混凝土在靜水壓力下透水性的外加劑。（1）無機：FeCl2、硅灰粉末（2）有

17、機：脂肪酸（3）混合物9、泵送劑4.1 普通水泥混凝土的組成材料2022/7/23六、摻合料混凝土摻合料是指在混凝土攪拌前或攪拌過程中，現混凝土其他組分一起，直接加入的人造或天然的礦物材料以及工業廢料。其目的是為了改善混凝土性能、調節混凝土強度等級和節約水泥用量。粉煤灰、硅灰、磨細礦渣粉、磨細自燃煤矸石以及其他工業廢渣。4.1 普通水泥混凝土的組成材料2022/7/234.1 普通水泥混凝土的組成材料1、粉煤灰按收集方式，分靜電收塵和機械收塵按排放方式，分濕排灰和干排灰按CaO的含量高低分為高鈣灰（CaO含量大于10%）和低鈣灰（CaO含量小于10%）2022/7/231）粉煤灰的顆粒形貌和化

18、學成分形貌主要是玻璃微珠有空心和實心珠空心微珠是因礦物雜質轉變過程中產生的CO2、CO、SO2、SO3等氣體，被截留于熔融的灰滴中形成的。空心微珠和薄壁和厚壁之分，前者能漂浮在水面上，又叫“漂珠”，其活性高；后者置于水中能下沉，又叫“空心沉珠”。還的部分未燃盡的碳粒，未成珠的多孔玻璃體。化學成分有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3等4.1 普通水泥混凝土的組成材料2022/7/234.1 普通水泥混凝土的組成材料2）粉煤灰的效應粉煤灰由于其本身的化學成分、結構和顆粒形狀等特征，摻入混凝土中可產生三種效應，總稱為粉煤灰效應。（1）活性效應SiO2、Al2O3水泥水化Ca(O

19、H)2，水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣（2）形態效應玻璃微珠（3）微骨料效應改善混凝土孔結構和增大混凝土密實度2022/7/233）粉煤灰活性的激發（1）物理活化（2）化學活化常用激發劑有堿性激發劑（Ca(OH)2、NaOH、KOH、Na2SiO3）硫酸鹽激發劑（CaSO4.2H2O、CaSO4、CaSO4.1/2H2O、Na2SO4）和氯鹽激發劑（CaCl2、NaCl）（3）水熱活化（4）復合活化4.1 普通水泥混凝土的組成材料2022/7/234）粉煤灰的環境特性5）粉煤灰的利用混凝土和砂漿的摻和料水泥的混合料或生產原料燒制普通磚和粉煤灰陶粒生產硅酸鹽制品用地筑路和回填農田改造制作功能材料4.1

20、普通水泥混凝土的組成材料2022/7/232、硅灰硅灰是在生產硅鐵、硅鋼或其他硅金屬時，高鈍度石英和煤在電弧爐中還原所得到的以無定形SiO2為主要成分的球狀玻璃體顆粒粉塵。一般化學成分SiO2：85%90%；Fe2O3：2%3%；MgO：1%2%；Al2O3：0.5%1.0%；CaO：0.2%0.5%4.1 普通水泥混凝土的組成材料2022/7/234.1 普通水泥混凝土的組成材料硅灰顆粒極細，平均粒徑為0.1m0.2m，比表面積20000m2/kg25000 m2/kg。密度2.2g/cm3，堆積密度250kg/m3300kg/m3。硅灰活性極高，火山灰活性指標高達110%。硅灰取代水泥后，

21、其作用與粉煤灰類似，取代量5%15%。2022/7/233、磨細礦渣粉磨細礦渣粉是將?；郀t礦渣經磨細而成的粉狀摻合料。其主要成分為CaO、SiO2、Al2O3少量Fe2O3、MgO和SO3其活性較粉煤灰高，摻量也可比粉煤灰大。可等量取代水泥，使混凝土多項性能提高。大幅度提高混凝土強度、耐久性和降低水泥水化熱。4.1 普通水泥混凝土的組成材料2022/7/234.1 普通水泥混凝土的組成材料4、沸石粉沸石粉是由沸石巖經粉磨加工制成的含水化硅酸鹽為主的礦物火山灰質活性摻合材料。主要有斜發沸石或滌光沸石主要化學成分為SiO2占60%70%，Al2O3占10%30%,可溶硅占5%12%，可溶鋁占6%

22、9%。沸石粉密度2.2 g/cm3；堆積密度700kg/m3800kg/m3。沸石粉本身沒有水化能力，在水泥中堿性物質激發下其活性才能表現出來。取代水泥10%20%2022/7/235、其他摻合料1）磨細自燃煤矸石粉2）浮石粉、火山渣粉4.1 普通水泥混凝土的組成材料2022/7/234.2 混凝土拌和物的和易性新拌混凝土的工作性硬化后混凝土的力學性質（強度、變形性能、耐久性）一、和易性的概念由混凝土組成材料拌和而成、尚未硬化的混合料，稱為混凝土拌和物，又稱新拌混凝土。和易性指混凝土拌和物易于施工操作（拌和、運輸、澆筑和振搗），不發生分層、離析、泌水等現象，以獲得質量均勻、密實的混凝土的性能。

23、2022/7/234.2 混凝土拌和物的和易性流動性和易性粘聚性保水性即滿足輸送和澆搗要求的流動性，不為外力作用產生脆斷的可塑性，不產生分層、泌水的穩定性和易于澆搗密致的密實性。2022/7/23二、和易性的測定方法坍落度試驗維勃稠度試驗1、坍落度試驗美國查普曼坍落度園錐筒H300mm，上口直徑100mm，下底直徑200mm還應觀察混凝土拌合物的粘聚性、保水性和含砂情況2、維勃稠度試驗皮納坍落度小于10mm的新拌混凝土，可采用維勃稠度儀，以時間s表示。4.2 混凝土拌和物的和易性2022/7/234.2 混凝土拌和物的和易性三、影響新拌混凝土的和易性的因素1、組成材料的影響1）單位用水量單位用

24、水量實際上決定混凝土拌和物中水泥漿的數量。試驗表明，當集料不變時，如果單位用水量一定，若水泥增減量不超過50100kg/m2，混凝土拌和物的坍落度可大致保持不變，這一規律稱為“固定用水量定則”。2022/7/232）水灰比3）砂率的影響 砂率是指細集料（或砂）質量占全部（砂、石）總質量的百分率。4.2 混凝土拌和物的和易性2022/7/234.2 混凝土拌和物的和易性4）水泥品種和細度5）集料特性集料級配、顆粒形狀、表面特性及粒級6）外加劑2、外界因素的影響1）環境因素2）時間2022/7/23四、改善新拌混凝土工作性的措施1）調節混凝土材料組成2）摻加各種外加劑3）提高振搗機械的效能4.2

25、混凝土拌和物的和易性2022/7/23五、混凝土拌合物的和易性選擇結構面斷面尺寸，鋼筋配置的疏密以及搗實的機械類型和施工方法表4.13六、混凝土拌和物的凝結時間貫入阻力儀以貫入阻力4.5MPa和28Mpa劃兩條平行線，初凝時間和終凝時間4.2 混凝土拌和物的和易性2022/7/23表4.13 混凝土澆筑時的坍落度結構種類坍落度（mm）基礎或在地面等的墊層、無配筋的大體積結構（擋土墻、基礎等）或配筋稀疏的結構1030板、梁或大型及中型截面的柱子等3550配筋密列的結構（薄壁、斗倉、筒倉、細柱等）5570配筋特密的結構75902022/7/234.3 混凝土的力學性質包括強度和變形一、混凝土強度（

26、一）混凝土的結構和受壓破壞過程1、混凝土的結構復合材料，即粗骨料、細骨料、未水化水泥顆粒、水泥凝膠、凝膠孔、毛細管孔和引進的氣孔通常認為混凝土是由粗骨料與砂漿或粗細骨料與水泥石兩相組成的、不十分密實的、非勻質的分散體。2022/7/234.3 混凝土的力學性質宏觀堆聚結構混凝土結構的另一個特征是粗骨料的表面到水泥石之間存在10m50m界面過渡區。過渡區水泥石的結構比較疏松，缺陷多，強度低。圖4.4普通混凝土骨料與水泥之間的結合主要粘著和機械嚙合，骨料界面是最薄弱的環節，特別是粗骨料下方因泌水留下的孔隙，尤為薄弱。2022/7/23圖4.4 混凝土界面過渡區示意圖2022/7/232、混凝土受壓

27、破壞過程典型靜力受壓時的荷載變形曲線（圖4.5）（1）階段當荷載到達“比例極限”以前（2）階段當荷載超過“比例極限”后（3）階段荷載超過臨界荷載（4）階段4.3 混凝土的力學性質2022/7/23圖4.5 混凝土受壓變形曲線2022/7/23（二）混凝土強度常用的強度有立方體強度、軸心抗壓強度、抗拉強度和抗折強度1、混凝土立方體抗壓強度（fcu）普通混凝土力學性能試驗方法標準（GB/T500812002）150mm150mm150mm立方體，標準養護條件，溫度202，相對濕度95%以上或202的不流動的Ca(OH)2飽和溶液中），養護28d齡期，以標準試驗方法測得的抗壓強度值。4.3 混凝土的

28、力學性質2022/7/234.3 混凝土的力學性質環箍效應GB/T500812002C60用非標準試件乘以尺寸換算系數2002002001.051001001000.9560使用非標準試件，尺寸換算系數應由試驗確定。2022/7/232、強度等級混凝土強度檢驗評定標準（GB/T501072010）用“C”和“立方體抗壓強度標準值”，如C30C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60混凝土立方體抗壓強度標準值系指按照標準方法養護的邊長為150mm的立方體試件，在28d齡期用標準試驗方法測得的具有95%保證率的抗壓強度。4.3 混凝土的力學性質

29、2022/7/233、混凝土軸心抗壓強度（fcp）150mm150mm300mm棱柱體試件4、劈裂抗拉強度（fts） 150150300mm5、抗彎拉強度（或抗折強度）150150600mm（或550mm）采用100100400非標準試件0.854.3 混凝土的力學性質2022/7/23（三）影響硬化后水泥混凝土強度的因素1、水泥強度等級與水灰比的影響大量試驗1930年鮑羅米 A、B回歸系數，按普通混凝土配合比設計規程（JGJ552000）碎石A0.46,B0.07卵石A0.48，B0.33。fce水泥實際強度4.3 混凝土的力學性質2022/7/232、骨料的影響3、養護溫度及濕度的影響（1

30、）溫度；（2）濕度常見的混凝土養護有如下：（1）自然養護灑水養護、噴涂薄膜養護（2）標準養護（3）蒸汽養護100（4）蒸壓養護175，8大氣壓（5）同條件養護4.3 混凝土的力學性質2022/7/234、齡期與強度的關系 適用標準養護條件，中等強度（C20C30）的混凝土。此外我國還有“一小時推定混凝土強度”。4.3 混凝土的力學性質2022/7/23（四）提高混凝土強度的措施1、選用高強度水泥和早強型水泥如重交通路面，抗折強度應大于5.0MPa，水灰比不大于0.46，水泥用量不大于360kg/m3。2、采用低水灰比和漿集比不超過0.45，用水量不超過150kg/m3。4.3 混凝土的力學性質

31、2022/7/234.3 混凝土的力學性質3、摻加混凝土外加劑和摻合料橋梁工程用預應力混凝土，C50以上，水灰比0.350.404、采用濕熱處理蒸汽養護和蒸壓養護蒸汽養護60以上溫度，90%以上濕度蒸壓養護8大氣壓，溫度175以上。5、采用機械攪拌和振搗2022/7/23二、混凝土的變形性能由物理、化學因素引起變形稱非荷載變形，包括化學收縮、干濕變形、碳化收縮及溫度變形。由荷載作用引起的變形稱為荷載變形，包括短期荷載變形及長期荷載變形。4.3 混凝土的力學性質2022/7/234.3 混凝土的力學性質（一）在非荷載作用下的變形1、化學收縮2、干濕變形混凝土極限收縮值可達510-4910-4mm

32、/mm。結構設計中混凝土干縮率取值1.510-42.010-4mm/mm3、碳化收縮2022/7/234、溫度變形混凝土溫度膨脹系數0.710-51.410-5/,一般取1.010-5/，即溫度每改變1，1m混凝土將產生0.01mm膨脹或收縮變形。大體積混凝土采用以下方法：（1）低熱水泥（2）外加劑4.3 混凝土的力學性質2022/7/234.3 混凝土的力學性質（3）預先冷原材料（4）預埋冷卻管（5）大體積化整為零施工（6）表面絕熱，調節混凝土表面溫度下降速率。5、影響混凝土非荷載作用下變形的因素集料含量、集料質量、單位用水量、相對濕度、養護方法、外加劑2022/7/236、減少非荷載作用下

33、變形的措施正確設計密級配集料，提高漿集比；較低單位用水量和水灰比；水泥品種，C3AF高；正確選用外加劑采用蒸養或壓蒸養護4.3 混凝土的力學性質2022/7/23（二）在荷載作用下的變形1、在短期荷載作用下的變形1）混凝土的彈塑性變形（圖4.6） 2）混凝土彈性模量（圖4.7） GB/T500812002規定，采用標準尺寸為150mm150mm300mm棱柱體試件，試驗荷載為軸心抗壓強度1/3，經三次反復加荷和卸荷后，得到彈性模量。C10C60彈性模量約為1.75104MPa4.9104MPa4.3 混凝土的力學性質2022/7/23圖4.6加荷和卸荷時混凝土應力應變曲線2022/7/23圖4

34、.7 水泥混凝土彈性模量分類2022/7/233）影響混凝土彈性模量的因素粗骨料、水泥漿體2、混凝土在長期荷載作用下的變形混凝土在長期荷載作用會發生徐變。當混凝土卸荷后，一部分變形瞬間恢復，一部分要經過一段時間才能恢復（稱徐變恢復），剩余的變形不可恢復，稱為殘余變形。4.3 混凝土的力學性質2022/7/234.3 混凝土的力學性質產生徐變的原因，一般認為是由于在長期荷載作用下，水泥石中的凝膠體產生粘性流動，向毛細孔中遷移，或者凝膠體中的吸附水或結晶水向內部毛細孔遷移滲透所致。主要因素是水泥用量和水灰比。徐變有利一面，削弱溫度、干縮等引起的約束變形。不利面，預應力結構中，徐變產生應力松馳，引起

35、預應力損失。2022/7/234.4 混凝土的耐久性鋼筋混凝土結構耐久性包括材料耐久性和結構耐久性混凝土耐久性是指混凝土能抵抗環境介質長期作用，保持正常使用性能和處理完整性的能力。2022/7/234.4混凝土的耐久性一、抗凍性混凝土在純水中的抗凍性、道路工程存在鹽凍破壞混凝土的抗凍性用抗凍等級Fn來表示，分為F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250和F300慢凍法以標準養護28d齡期的立方體試件，15+20凍融，抗壓強度下降率不超過25%，質量損失率不超過5%2022/7/234.4混凝土的耐久性快凍法GBJ8285100mm100mm400mm棱柱體試件當凍融

36、300次以上，動彈模量下降至60%以下，質量損失達到5%，即可停止試驗。2022/7/23二、抗滲性混凝土的抗滲性是指混凝土抵抗壓力液體（水、油和溶液）滲透作用的能力。工程上抗滲等級表示，分為P4、P6、P8、P10、P12 GBJ821985采用頂面直徑175mm，底面直徑185mm，高度150mm，6個試件中4個試件未出現滲水時最大壓力表示混凝土抗滲等級。 H6個試件中3個試件表面滲水時水壓力（MPa）4.4 混凝土的耐久性2022/7/23三、混凝土的碳化 鋼筋失去堿性保護而銹蝕；水泥石密實，強度得高。影響混凝土碳化的因素有：1、環境濕度，相對濕度在50%70%時，混凝土碳化速度最快。2

37、、水灰比4.4混凝土的耐久性2022/7/234.4混凝土的耐久性3、環境二氧化碳的濃度4、水泥品種5、外加劑碳化深度兩種檢測方法：一種是X射線法；二種化學試劑法。2022/7/23四、混凝土的抗侵蝕性五、混凝土的堿骨料反應堿骨料反應有三種：堿硅酸反應、堿碳酸鹽反應、堿硅酸鹽反應 堿骨料反應必須同時具備三條件：1、混凝土中含有過量的堿（Na2O+K2O）。2、堿活性骨料總量的比例大于1%。3）潮濕環境?？諝庀鄬穸却笥?0%，或直接接觸水的環境。4.4 混凝土的耐久性2022/7/23可采取以下措施防范：1、盡量采用非活性骨料2、嚴格控制混凝土堿含量，如采用堿含量小于0.6%的水泥。3、摻入火

38、山灰質混合材料4、摻入引氣劑或引氣減水劑骨料堿活性檢驗方法有巖相法、化學法、砂漿長度法、巖石柱法、混凝土棱柱法和壓蒸法。4.4 混凝土的耐久性2022/7/234.4 混凝土的耐久性砂漿長度法：JGJ521992采用堿含量1.2%水泥1:2.75160mm40mm40mm砂漿試件，濕度95%，溫度（402），砂漿半年膨脹率小于0.1%或3個月小于0.05%，無危害。砂漿長度法，將粗骨料破碎。巖石柱法針對碳酸鹽巖石，直徑91mm，長（355）mm園柱體試件，放入（202），NaOH。2022/7/23六、混凝土的表面磨損混凝土表面磨損有三種情況：1、機械磨耗，如路面、機場跑道、廠房地坪2、沖磨，

39、如橋墩、水工泄水結構物、溝渠3、空蝕，如水工泄水結構物4.4 混凝土的耐久性2022/7/234.4 混凝土的耐久性影響混凝土耐磨性的因素如下：1、混凝土的強度2、粗骨料的品種和性能輝綠巖、鐵礦粉最好，花崗巖、閃長巖次之，石灰巖、白云巖較差3、細骨料與砂率4、水泥和摻合料5、養護和施工方法2022/7/234.5普通水泥混凝土的組成設計普通混凝土配合比設計是確定混凝土中各組成材料質量比?；炷僚浜媳缺硎痉椒ㄓ卸N：單位用量以每1m3混凝土中各種材料的用量表示。相對用量以水泥的質量為1，按水泥：細集料：粗集料：水灰比如1：2.14：3.82w/c=0.452022/7/234.5普通水泥混凝土的

40、組成設計一、混凝土配合比設計的基本要求1）滿足結構設計強度的要求2）滿足施工和易性的要求3）滿足環境耐久性的要求4）滿足經濟要求2022/7/23二、混凝土配合比設計的三參數（圖4.8）1）水灰比（W/C ）；2）砂率Sp；3）單位用水量(W) 常用符號的含義C表示水泥，S表示砂，G表示石子，W表示水。4.5 普通水泥混凝土的組成設計2022/7/23圖4.8混凝土四組分三參數的關系圖2022/7/23三、混凝土配合比設計的步驟（1）計算初步配合比水泥：水：細骨料：粗骨料Co:Wo:So:Go（2）提出基準配合比C基:W基:S基:G基（3）確定試驗室配合比C實:W實:S實:G實（4）換算工地配

41、合比C施:W施:S施:G施4.5 普通水泥混凝土的組成設計2022/7/23四、普通混凝土配合比設計方法1、初步配合比的計算1）確定混凝土的配制強度fcu,o fcu,k混凝土設計立方體抗壓強度標準值，MPa；t概率度；標準差。MPa。概率度t與強度保證率P（%）見表4.14。4.5 普通水泥混凝土的組成設計2022/7/23表4.14 不同t值的保證率P（%）t0.000.500.841.001.201.281.401.60P(%)50.069.280.084.188,590.091.994.5t1.6451.701.811.882.002.052.333.00P(%)95.095.596.

42、597.097.799.099.499.872022/7/234.5普通水泥混凝土的組成設計根據普通混凝土配合比設計規程（JGJ552000）的規定：95%，與此對應t=-1.645 即混凝土強度的保證率為95%，t-1.645還可以根據強度離散系數Cv來確定。2022/7/232）計算水灰比（W/C）（1） fce,k水泥標號標準值；rc富余系數（2）按耐久性校核水灰比JGJ5520004.5普通水泥混凝土的組成設計2022/7/233）選定單位用水量表3-13確定適宜坍落度值，再參考規范定出1m3混凝土的用水量。4）計算單位水泥用量（1）按強度要求計算 （2）按耐久性校核用灰量5）選定砂率

43、（SP）也可以計算4.5 普通水泥混凝土的組成設計2022/7/236）計算粗、細集料單位用量（S0、G0）（1）絕對體積法基本原理是假定剛澆搗完畢的混凝土拌和物的體積，等于其各組成材料的絕對體積及其所含少量空氣體積之和。 不摻引氣劑時，可取1；摻引氣劑時，244.5 普通水泥混凝土的組成設計2022/7/232、假定表觀密度法假定表觀密度法又稱為質量法，基本原理是假定普通混凝土拌和物表觀密度（oc）接近一個恒值。 oc表觀密度（kg/m3）；Sp砂率C7.5C15，oc2360kg/m3；C20C30，oc2400kg/m3；C35C45，oc2450kg/m3；4.5 普通水泥混凝土的組成

44、設計2022/7/232、混凝土配合比調整1）和易性調整確定基準配合比（1）按初步配合比試件一定體積的混凝土，測定混凝土拌和物的和易性。（2）測定和易性滿足設計要求的混凝土拌和物的表觀密度 。（3）計算混凝土基準配合比。4.5 普通水泥混凝土的組成設計2022/7/232）強度調整確定實驗室配合比（1）調整水灰比用三個不同配合比，其中一個是基準配合比，另外增加和減少0.05，用水量與基準配合比相同，砂率可分別增加或減少1%。（2）確定達到配制強度時各材料的用量3個灰水比值 ，取fcu.i對應C/W；用水量Wq取基準配合比用水量；水泥用量Cq；Gq、Sp取基準配合比中粗細骨料含量，并按選定灰水比

45、作適當調整。4.5 普通水泥混凝土的組成設計2022/7/23（3）確定實驗室配合比 計算實驗室配合比： 3、確定混凝土施工配合比五、混凝土配合比設計實例4.5 普通水泥混凝土的組成設計2022/7/234.6 普通水泥混凝土的質量控制一、混凝土質量波動1、混凝土生產前的因素2、混凝土生產過程中的因素3、混凝土生產后的因素二、混凝土強度波動規律正態分布2022/7/23圖4.9 混凝土強度的正態分布曲線2022/7/234.6 普通水泥混凝土的質量控制三、衡量混凝土施工質量水平的指標混凝土強度的平均值、標準差、變形系數和強度保證率1、混凝土強度平均值（ ）2022/7/23圖4.10 混凝土強

46、度離散性不同的正態分布曲線2022/7/234.6普通水泥混凝土的質量控制2、混凝土強度標準差（）3、變異系數（Cv）2022/7/234.6普通水泥混凝土的質量控制4、強度保證率（P）混凝土強度保證率是指混凝土強度總體中，大于等于設計強度等級（ ）的概率。混凝土強度檢驗評定標準（GB/T50107-2010）2022/7/234.6 普通水泥混凝土的質量控制四、混凝土的質量控制1、混凝土質量控制內容（1）原材料的質量控制（2）施工過程質量控制機械法；振動臺、振動棒人工法2、混凝土質量控制圖2022/7/234.6普通水泥混凝土的質量控制五、混凝土強度的合格評定1、統計方法（已知標準差方法）邊

47、續三次試件組成一驗收批2022/7/234.6普通水泥混凝土的質量控制當混凝土強度等級不高于C20當混凝土強度等級高于C202022/7/234.6普通水泥混凝土的質量控制2、統計方法（未知標準差）10組試件組成驗收批1、2混凝土強度判定系數2022/7/234.6普通水泥混凝土的質量控制3、非統計方法4、混凝土強度的合格性判定2022/7/234.6 普通水泥混凝土的質量控制六、結構實體混凝土的強度和內部缺陷的檢測鉆取試樣非破損檢測：回彈法、超聲回彈法、拔出法2022/7/234.7其他混凝土一、粉煤灰混凝土粉煤灰混凝土是指將粉煤灰在混凝土攪拌前或攪拌過程中與混凝土其他組分一起摻入所制得的混

48、凝土。（一）粉煤灰的技術要求用于水泥和混凝土中的粉煤灰（GB/T1596-2005）規定如表4.152022/7/234.7其他混凝土級粉煤灰的品位最高，都是經靜電收塵器收集的，細度較細，并富集大量表面光滑的球狀玻璃體。級粉煤灰系我國大多數火力發電廠的排出物。其細度較粗，對混凝土強度的貢獻較級小。級粉煤灰是指火電廠排出的原狀干灰或濕灰。2022/7/23表4.15 用于混凝土中的粉煤灰技術要求項目技術要求細度（0.045mm方孔篩篩余）（%）F類粉煤灰C類粉煤灰12.025.045.0需水量比（%）95105115燒失量（%）5.08.015.0含水量（%）1.0三氧化硫含量（%）3.0游離氧

49、化鈣（%）F類粉煤灰1.0；C類粉煤灰4.0安定性 雷氏夾沸煮后增加距離（mm）C類煤灰5.02022/7/23（二）粉煤灰混凝土的性能和易性，用水量相同的情況下，混凝土拌和物流動性、粘聚性提高；可泵性，可泵性明顯提高；凝結時間，緩凝；水化熱，降低；引氣量，增加；4.7 其他混凝土2022/7/234.7 其他混凝土強度，早期低，60天后強度大于基準混凝土強度；彈性模量，相等，可能更高；收縮徐變，影響不大；抗滲性，增強；抗凍性，早期較差，后期與基準相近；,抗碳化，較基準混凝土差。2022/7/23（三）粉煤灰最大摻量和取代水泥率粉煤灰混凝土應用技術規范GBJ1461990規定見表4.164.7

50、其他混凝土2022/7/234.7其他混凝土（四）粉煤灰混凝土配合比設計粉煤灰混凝土應用技術規范GBJ14619901、粉煤灰的摻法粉煤灰混凝土配合比設計以不摻粉煤灰的混凝土配合比為基準（基準混凝土配合比），按絕對體積法計算。等量取代法超量取代法超量系數表4.17外加法2022/7/23表4.16 粉煤灰取代水泥的最大限量混凝土種類粉煤灰取代水泥的最大限量（%）硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥火山灰水泥預應力混凝土251510-鋼筋混凝土、高強混凝土、高抗凍融混凝土、蒸養混凝土30252015中、低強度混凝土、泵送混凝土、大體積混凝土、水下混凝土、地下混凝土、壓漿混凝土50403020碾壓混凝土65

51、5545352022/7/23表4.17 粉煤灰的超量系數粉煤灰等級超量系數GBJ146-90,KJGJ28-86,C1.11.41.01.41.31.71.21.71.52.01.52.02022/7/232、粉煤灰混凝土應用技術規范GBJ1461990規定的粉煤灰混凝土配合比設計步驟1）計算基準混凝土配合比首先按照設計要求的混凝土強度等級，設計普通混凝土的配合比，作為基準混凝土（即未摻粉煤灰的水泥混凝土）配合比。4.7其他混凝土2022/7/234.7其他混凝土2）等量取代法（1）根據基準混凝土中各種材料的用量Co、Wo、So、Go選定與基準混凝土相同或稍低的水灰比；（2）根據確定的粉煤灰

52、等量取代水泥量（f%）計算粉煤灰用量（F）和水泥用量（C）2022/7/23（3）粉煤灰混凝土的用水量（4）水泥和粉煤灰的漿體體積4.7 其他混凝土2022/7/23 （5）砂和石子的總體積 （6）選用與基準混凝土相同或稍低的砂率（Sp），砂和石子用量 （7）1m3粉煤灰混凝土中各種材料用量為： C、F、W、S、G4.7 其他混凝土2022/7/233）超量取代法所謂“超量取代法”是粉煤灰總摻入量中，一部分取代等體積的水泥，超量部分粉煤灰取代等體積的砂。超量取代法是以基準混凝土等和易性、等強度原則進行配合比計算調整。（1）計算基準混凝土配合比Co、Wo、So、Go（2）選定粉煤灰取代水泥的摻量

53、百分率（f%）和粉煤灰超量系數(K)，GBJ14690。 4.7 其他混凝土2022/7/23（3）計算粉煤灰取代水泥量，超量部分質量和總摻量粉煤灰取代水泥量（F）、超量部分質量（Fe）和總摻量（Ft）4.7 其他混凝土2022/7/23（4）水泥的質量 （5）調整后砂的質量 （6）1m3粉煤灰混凝土中各種材料用量為C、Ft、W0、Se、G04.7 其他混凝土2022/7/234）外加法（1）根據基準混凝土計算的各種材料用量（Co、Wo、So、Go），選定外加粉煤灰摻入率（fm%）（2）外加煤灰的質量 （3）調整后砂的質量 4.7其他混凝土2022/7/234.7其他混凝土（4）1m3粉煤灰混

54、凝土中各種材料用量為：C0、Fm、Sm、W0、G05）計算實例2022/7/23（五）粉煤灰混凝土的應用1、粉煤灰的適用范圍（1）級粉煤灰適用于鋼筋混凝土和跨度小于6m的預應力混凝土。（2）級粉煤灰適用于鋼筋混凝土和無筋混凝土。（3）級粉煤灰主要用于無筋混凝土。4.7 其他混凝土2022/7/234.7 其他混凝土2、粉煤灰混凝土特別適用于下列情況：（1）節約水泥和改善混凝土拌和物和易性的現澆混凝土，尤其泵送混凝土（2）壩體、房屋及道路在基等低水泥用量、高粉煤灰摻量的碾壓混凝土（用級灰）（3）C80級以下大流動度高強混凝土（用級灰）（4）受海水等硫酸鹽作用的海工、水工混凝土工程（用級灰）（5）

55、須要降低水化熱的大體積混凝土（6）須抑制堿骨料反應的混凝土工程（用級灰）2022/7/234.7 其他混凝土一、輕骨料混凝土輕骨料混凝土是指輕粗骨、輕細骨料（或普通砂）、水泥和水（有時還包括適量外加劑和摻合料）配制而成。干表觀密度不大于1950kg/m3的混凝土2022/7/234.7其他混凝土（一）輕骨料1、輕骨料的種類輕骨料是指堆積密度小于1200 kg/m3的骨料。通常采用天然多孔巖石破碎加工而成，或用人造材料、工業廢料等原材料燒制而成。（1）按輕骨料粒徑分：粒徑大于5mm，堆積密度小于1000kg/m3，稱為輕粗骨料。粒徑不大于5mm，堆積密度小于1200kg/m3，稱為輕細骨料。20

56、22/7/234.7其他混凝土（2）按骨料性能分：超輕骨料（堆積密度不大于500kg/m3）、普通輕骨料（大于500 kg/m3）、高強輕骨料（3）按輕骨料產源分：天然輕骨料、工業廢渣輕骨料和人造輕骨料2022/7/232、輕骨料的技術性質及要求1）最大粒徑：輕粗骨料最大粒徑是指累計篩余不超過10%該號篩孔尺寸。保溫及結構保溫，不宜大于40mm，結構20mm。2）級配：表4.183）堆積密度：表4.194）輕粗骨料的強度：輕骨料混凝土技術規程（JGJ512002）筒壓法4.7其他混凝土2022/7/234.7其他混凝土5）吸水率與軟化系數：超輕骨料吸水率不大于15%30%。普通輕骨料10%22

57、%。高強輕骨料吸水率不大于8%15%6）有害物質含量：輕骨料中嚴禁混入煅燒石灰石、白云石和硫化鐵，表4.202022/7/23表4.18 輕骨料的顆粒級配輕骨料種類級配情況公稱粒級mm累計篩余（按質量計）（%）篩孔尺寸（mm）40.031.520.016.010.05.002.501.250.630.3150.18細骨料-05001003520603080659075100粗骨料連續粒級540010-4060-50859010095100531.505010-4075-9010095100520-05010-40809010095100516-0501020608510095100510-00

58、158010095100單粒級1016-001585100901002022/7/23表4.19 輕骨料的密度等級密度等級堆積密度范圍（kg/m3）輕粗骨料輕細骨料20030040050060070080090010001100-500600700800900100011001200110200210300310400410500510600610700710800810900910100010101100111012002022/7/23表4.20 輕骨料有害物質含量項目名稱指標項目名稱煮沸質量損失（%，）5燒失量（%，）5天然輕骨料不作規定；用于無筋混凝土的煤渣允許達20硫化物和硫酸鹽含量

59、（按SO3計，%，）1.0用于無筋混凝土的自燃煤矸石允許含量1.5含泥量（%，）3結構用輕骨料2；不允許含有粘土塊有機質含量不深于標準色放射性比活度符合GB9196煤渣、自燃煤矸石應符合GB6763的規定2022/7/23（二）輕骨料混凝土的技術性質150mm150mm150mmLC5.0、LC7.5、LC10、LC15、LC20、LC5、LC30、LC35、LC40、LC45、LC50、LC60按其干表觀密度分為14個密度等級，如表4.211、輕骨料混凝土的種類1）按細骨料品種分，全輕混凝土和砂輕混凝土2）按粗骨料品種分，工業廢渣輕骨料混凝土、天然輕骨料混凝土和人造輕骨料混凝土3）按用途分，

60、保溫輕骨料混凝土、結構保溫輕骨料混凝土、結構輕骨料混凝土4.7 其他混凝土2022/7/23表4.21 輕骨料混凝土的密度等級密度等級干表觀密度的變化范圍（kg/m3）密度等級干表觀密度的變化范圍（kg/m3）600700800900100011001200560650660750760850860950960105010601150116012501300140015001600170018001900126013501360145014601550156016501660175017601850186019502022/7/232、輕骨料混凝土的技術性能1）干表觀密度760kg/m3195