第二節混混凝土土的強度度1混凝土的的強度與與強度等等級（１）抗壓強強度標準和強強度等級值①立方體抗壓壓強度（fcu）按照標準的制制作方法制成成邊長為150ｍｍ的正立方體試試件，在標準準養護條件（（溫度２０士士2°Ｃ，相對濕度度95％以上）下，，養護至28ｄ齡期，按照標標準的測定方方法測定其抗壓強度值，稱為為混凝土立方方體抗壓強度度”（以fcu表示,以Ｎ／ｍｍ2即ＭＰa）測定混凝土立立方體試件抗抗壓強度，也也可以按粗骨骨料最大粒徑徑的尺寸而選選用不同的試試件尺寸。但但在計算其抗抗壓強度時，，應乘以換算算系數，以得得到相當于標標準試件的試試驗結果。（對于邊長為為100ｍｍ的立方體體試件，換算算系數為0.95；邊長為200ｍｍ的立方體體試件，換算算系數為1.05）。②立方體試件件抗壓強度標標準值（fcu，k）立方體抗壓強強度（fcu）只是一組混混凝土試件抗抗壓強度的算算術平均值，，并未涉及數數理統計和保保證率的概念念。而立方體體抗壓強度標標準值（fcu,,k）是按數理統統計方法確定定，具有不低低于９５％保保證率的立方方體抗壓強度度。③強度等級混凝土的“強強度等級”是是根據“立方方體抗壓強度度標準值”來來確定的。我我國現行規范范（GB/T50081———2002）規定，普通通混凝土按立立方體抗壓強強度標準值劃劃分為：Ｃ10、Ｃ15、C20、C25、C30、C40、C45、C50、C55等強度等級。。(2)軸心抗壓強度度（fcp）

為了使測測得的混凝土土強度接近于于混凝土結構構的實際情況況，在鋼筋混混凝土結構計計算中，計算算軸心受壓構構件（例如柱柱子、衍架的的腹桿等）時時，都是采用用混凝土的軸軸心抗壓強度度作為依據。。

我國現行行標準（ＧＢＢ/T50081——2002）規定，測定定軸心抗壓強強度采用１１５０×１５０×３００ｍｍ棱棱柱體作為標標準試件。試試驗證明，棱棱柱體強度與與立方體強度度的比值為0.7～0.8。(3)劈裂抗拉強度度（fts）我我國國現行標準規規定，采用標標準試件１５５０ｍｍ立方方體，按規定定的劈裂抗拉拉試驗裝置測測得的強度為為劈裂抗拉強強度，簡稱劈劈拉強度fts混凝土劈裂抗抗拉強度應按按下式計算：：式中fts——混凝土劈裂抗抗拉強度，MPa；F——破壞荷載，ＮＮ；ＡＡ——試件劈裂面面面積，mm2。(4)混凝土抗彎強強度(fcf)道路路面或機機場跑道用混混凝土，是以以抗彎強度（（或稱抗折強強度）為主要要設計指標。。水泥混凝凝土的抗彎強強度試驗是以以標準方法制制備成150mm××150mm×550mm的梁形試件，，在標準條件件下養護２８８ｄ后，按三三分點加荷，，測定其抗彎彎強度（fcf），按下式計計算：式中fcf——混凝土抗彎強強度，ＭＰ；；F——破壞荷載，ＮＮ；ＬＬ——支座間距，mm；ｂｂ——試件截面寬度度，mm；ｈｈ——試件截面高度度，mm；如如為跨中單單點加荷得到到的抗折強度度，按斷裂力力學推導應乘乘以折算系數數0.85。2影響混凝土強強度的因素影響混凝土強強度的主要因因素有：（1）水泥強度與與水灰比水泥是混凝土土中的活性組組分，其強度度大小直接影影響著混凝土土強度的高低低。在配合比比相同的條件件下，所用的的水泥標號越高高，制成的混凝土強度也也越高。當用同一品品種同一標號號的水泥時，，混凝土的強強度主要取決決于水灰比。。因為水泥水水化時所需的的結合水，一一般只占水泥泥重量的２３３％左右，但但在拌制混凝凝土混合物時時，為了獲得得必要的流動動性，常需用用較多的水（（約占水泥重重量的４０～～７０％）。。混凝土硬化化后，多余的的水分蒸發或或殘存在混凝凝土中，形成成毛細管、氣氣孔或水泡，，它們減少了了混凝土的有有效斷面，并并可能在受力力時于氣孔或或水泡周圍產產生應力集中中，使混凝土土強度下降。。在保證施工質質量的條件下下，水灰比愈愈小，混凝土土的強度就愈愈高。但是，，如果水灰比比太小，拌合合物過于干澀澀，在一定的的施工條件下下，無法保證證澆灌質量，，混凝土中將將出現較多的的蜂窩、孔洞洞，也將顯著著降低混凝土土的強度和耐耐久性。試驗驗證明，混凝凝土強度，隨隨水灰比增大大而降低，呈呈曲線關系，，而混凝土強強度與灰水比比呈直線關系系（圖6－8）。圖6－8混凝土強度與與水灰比及灰灰水比的關系系

（ａａ）強度與水水灰比的關系系；（ｂ）強度與與灰水比的關關系水泥石與骨料料的粘結情況況與骨料種類類和骨料表面面性質有關，，表面粗糙的的碎石比表面面光滑的卵石石（礫石）的的粘結力大，，硅質集料與與鈣質集料也也有分別。在在其他條件相相同的情況下下，碎石混凝凝土的強度比比卵石混凝土土的強度高。。

根據大量量試驗建立的的混凝土強度公式：式中fcu,0———混凝土28天抗壓強度,ＭＰa；fce——水泥的實際強強度,ＭＰa；ＣＣ／／Ｗ——灰水比；ＣＣ——每立方米混凝凝土中水泥用用量,kg;ｗ——每立方米混凝凝土中用水量量,kg。αa,αb為回歸系數，，與骨料品種種、水泥品種種有關，其數數值可通過試試驗求得。《普通混凝土配配合比設計規規程》（JGJ55——2000）提供的αa、αb經驗值為：采采用碎石：αa=0.46αb＝0.07采用卵石：αa=0.48αb=0.33（2）養護的溫溫度和濕度度混凝土強度度的增長，，是水泥的的水化、凝凝結和硬化化的過程，，必須在一一定的溫度度和濕度條條件下進行行。在保證證足夠濕度度情況下，，不同養護護溫度，其其結果也不不相同。溫溫度高，水水泥凝結硬硬化速度快快，早期強強度高，所所以在混凝凝土制品廠廠常采用蒸汽養護的方法提高高構件的早早期強度，，以提高模模板和場地地周轉率。。低溫時水水泥混凝土土硬化比較較緩慢，當當溫度低至至0°Ｃ以下時，，硬化不但但停止，且且具有冰凍凍破壞的危危險。水泥泥的水化必必須在有水水的條件下下進行，因因此，混凝凝土澆筑完完畢后，必必須加強養養護，保持持適當的溫溫度和濕度度，以保證證混凝土不不斷地凝結結硬化。（3）齡期在正常養護護條件下，，混凝土強強度的增長長遵循水泥泥水化歷程程規律，即即隨著齡期期時間的延延長，強度度也隨之增增長。最初初７～１４４ｄ內，強強度增長較較快，２８８ｄ以后增增長較慢。。但只要溫溫濕度適宜宜，其強度度仍隨齡期期增長。普普通水泥泥制成的混混凝土，在在標準養護護條件下，，其強度的的發展，大大致與其齡齡期的對數數成正比（（齡期不小小于三天））式中fn——nd齡期混凝土土的抗壓程程度,MPa；ｆｆ28——28ｄ齡期混凝凝土的抗壓壓強度,MPa；lgｎ、lg28——ｎ（ｎ不小小于3）和28的常用對數數。實際工程中中利用混凝凝土的成熟度來估算混凝凝土強度也也是一種有有效的方法法。混凝土土的成熟度度是指混凝凝土所經歷歷的時間和和溫度的乘乘積的總和和，單位為為h·℃。當混凝土土的初始溫溫度在某一一范圍內，，并且在所所經歷的時時間內不發發生干燥失失水的情況況下，混凝凝土強度和和成熟度的的對數成線線性關系。。（4）施工質量量施工質量的的好壞對混混凝土強度度有非常重重要的影響響。施工質質量包括配配料準確，，攪拌均勻勻，振搗密密實，養護護適宜等。。任何一道道工序忽視視了規范管管理和操作作，都會導導致混凝土土強度的降降低。(5)試驗條件試驗條件對對混凝土強強度的測定定也有直接接影響。如如試件尺寸寸，表面的的平整度，，加荷速度度以及溫濕濕度等，測測定時，要要嚴格遵照照試驗規程程的要求進進行，保證證試驗的準準確性。3提高混凝土土強度的措措施（1）選用高強強度水泥和和低水灰比比水泥是混凝凝土中的活活性組分，，在相同的的配合比情情況下，所所用水泥的的強度等級級越高，混混凝土的強強度越高。。水灰比是是影響混凝凝土程度的的重要因素素，試驗證證明，水灰灰比增加１１％，則則混凝土強強度將下降降５％，在在滿足施工工和易性和和混凝土耐耐久性要求求條件下，，盡可能降降低水灰比比和提高水水泥強度，，這對提高高混凝土的的強度是十十分有效的的。（2）摻用混凝凝土外加劑劑在混凝土中中摻入減水水劑，可減減少用水量量，提高混混凝土強度度；摻入早早強劑，可可提高混凝凝土的早期期強度。在在混凝土中中摻入礦物物外加劑（（如磨細礦礦渣、粉煤煤灰、硅灰灰、沸石粉粉等），可可以節約水水泥，降低低成本；減減少環境污污染，改善善混凝土諸諸多性能。。（3）采用機械械攪拌和機機械振動成成型。采用機械攪攪拌、機械械振搗的混混合料，可可使混凝土土混合料的的顆粒產生生振動，降降低水泥漿漿的粘度和和骨料的摩摩擦力，使使混凝土拌拌合物轉入入液體狀態態，在滿足足施工和易易性要求條條件下，可可減少拌合合用水量，，降低水灰灰比。同時時，混凝土土混合物被被振搗后，，它的顆粒粒互相靠近近，并把空空氣排出，，使混凝土土內部孔隙隙大大減少少，從而使使混凝土的的密實度和和強度大大大提高。（4）采用濕熱熱處理濕熱處理可可分為蒸汽汽養護和蒸蒸壓養護兩兩類。蒸汽汽養護就是是將成型后后的混凝土土制品放在在100℃以下的常壓壓蒸汽中進進行養護。。以加快混混凝土強度度發展的速速度。混凝凝土經16～20ｈ的蒸汽養養護后，其其強度即可可達到標準準養護條件件下28ｄ強度的70％～80％。蒸壓養護混混凝土在175℃溫度和８個個大氣壓的的蒸壓釜中中進行養護護。主要適適用于硅酸酸鹽混凝土土拌合物及及其制品。。4.混凝土的變變形性能引起混凝土土變形的因因素很多，，歸納起來來有兩類：：非荷載作作用下的變變形和荷載載作用下的的變形1混凝土在非非荷載作用用下的變形形（1）化學收縮縮混混凝土土在硬化過過程中，由由于水泥水水化產物的的體積小于于反應物（（水和水泥泥）的體積積，引起混混凝土產生生收縮，稱稱為化學收收縮。其收收縮量是隨隨著混凝土土齡期的延延長而增加加，大致與與時間的對對數成正比比一般在混混凝土成型型后40ｄ內收縮量量增加較快快，以后逐逐漸趨向穩穩定。化學學收縮是不不可恢復的的，可使混混凝土內部部產生微細細裂縫。（2）塑性收縮縮混凝土成型型后尚未凝凝結硬化時時屬塑性階階段，在此此階段往往往由于表面面失水而產產生收縮稱稱為塑性收收縮。新拌拌混凝土若若表面失水水速率超過過內部水向向表面遷移移的速率時時，會造成成毛細管內內部產生負負壓，因而而使漿體中中固體粒子子間產生一一定引力，，便產生了了收縮，如如果引力不不均勻作用用于混凝土土表面，則則表面將產產生裂紋。。預預防塑塑性收縮開開裂的方法法是降低混混凝土表面面失水速率率，采取防防風、降溫溫等措施。。最有效的的方法是凝凝結硬化前前保持混凝凝土表面的的濕潤，如如在表面覆覆蓋塑料膜膜、噴灑養養護劑等。。（3）干濕變形形混凝土的干干濕變形主要取決于于周圍環境濕濕度的變化化，表現為為干縮濕脹脹。混凝土土在干燥空空氣中存放放時，混凝凝土內部吸吸附水分蒸蒸發而引起起凝膠體失失水產生緊緊縮，以及及毛細管內內游離水分分蒸發，毛毛細管內負負壓增大，，也使混凝凝土產生收收縮。如干干縮后的混混凝土再次次吸水變濕濕后，一部部分干縮變變形是可以以恢復的。。混混凝土在在水中硬化化時，體積積不變，甚甚至有輕微微膨脹。這這是由于凝凝膠體中膠膠體粒子的的吸附水膜膜增厚，膠膠體粒子間間距離增大大所致。混凝土的濕濕脹變形量量很小，一一般無破壞壞作用。但但干縮變形形對混凝土土危害較大大，干縮可可能使混凝凝土表面出出現拉應力力而導致開開裂，嚴重重影響混凝凝土的耐久久性。影影響混混凝土干縮縮的因素有有：水泥品品種和細度度、水泥用用量和用水水量等。火火山灰質硅硅酸鹽水泥泥比普通硅硅酸鹽水泥泥干縮大；；水泥越細細，收縮也也越大；水水泥用量多多，水灰比比大，收縮縮也大；混混凝土中砂砂石用量多多，收縮小小；砂石越越干凈，搗搗固越好，，收縮也越越小.（4）溫度變形形混凝土與其其他材料一一樣，也具具有熱脹冷冷縮的性質質，混凝土土的熱脹冷冷縮的變形形，稱為溫溫度變形。。混凝土溫溫度膨脹系系數約為1×10-5，即溫度升升高1℃，每m膨脹0.01ｍｍ。溫溫度變形對對大體積混混凝土極為為不利。混混凝土在硬硬化初期，，水泥水化化放出較多多的熱量，，而混凝土土是熱的不不良導體，，散熱很慢慢，使混凝凝土內部溫溫度升高，，但外部混混凝土溫度度則隨氣溫溫下降，致致使內外溫溫差達50～70℃，造成內部部膨脹及外外部收縮，，使外部混混凝土產生生很大的拉拉應力，嚴嚴重時使混混凝土產生生裂縫。因此，對大大體積混凝凝土工程，，應設法降降低混凝土土的發熱量量，如采用用低熱水泥泥，減少水水泥用量，，采用人工工降溫措施施以及對表表層混凝土土加強保溫溫保濕等，，以減小內內外溫差，，防止裂縫縫的產生和和發展。對對縱向長長度較大的的混凝土及及鋼筋混凝凝土結構，，應考慮混混凝土溫度度變形所產產生的危害害，每隔一一段長度應應設置溫度度伸縮縫，，以及在結結構內配置置溫度鋼筋筋。5混凝土在荷荷載作用下下的變形混凝土的受受壓變形與與破壞特征征硬化后的混混凝土在未未施加荷載載前，由于于水泥水化化造成的化化學收縮和和物理收縮縮引起的砂砂漿體積的的變化，在在粗骨料與與砂漿界面面上產生了了拉應力，，同時混凝凝土成型后后的泌水聚聚積于粗骨骨料的下緣緣，混凝土土硬化后形形成為界面面裂縫。混混凝土受外外力作用時時，其內部部產生了拉拉應力，這這種拉應力力很容易在在具有幾何何形狀為楔楔形的微裂裂縫頂部形形成應力集集中，隨著著拉應力的的逐漸增大大，導致微微裂縫的進進一步延伸伸、匯合、、擴大，形形成可見的的裂縫，致致使混凝土土結構喪失失連續性而而遭到完全全破壞。當用混凝土土立方體試試件進行單單軸靜力受受壓試驗時時，混凝土土的荷載變變形曲線如如圖1所示，通過過顯微觀察察所查明的的混凝土破破壞過程各各階段的裂裂縫狀態如如圖2所示。圖1混凝土的荷荷載變形曲曲線圖2混凝土不同同受力破壞壞階段的裂裂縫狀態示示意圖由此可見，，荷載與變變形的關系系，是內部部微裂縫發發展規律的的體現。混混凝土在外外力作用下下的變形和和破壞過程程，也就是是內部裂縫縫的發生和和發展過程程，它是一一個從量變變發展到質質變的過程程。第四節混混凝凝土的耐久久性混凝土抵抗抗環境介質質作用并長長期保持其其良好的使使用性能的的能力稱為為混凝土的的耐久性。提高混凝凝土耐久性性，對于延延長結構壽壽命，減少少修復工作作量，提高高經濟效益益具有重要要的意義1混凝土的抗抗滲性混凝土的抗抗滲性是指混凝土土抵抗壓力力水滲透的的能力。混凝土滲水水的原因，，是由于內部部孔隙形成成連通的滲滲水孔道。。這些孔道道主要來源源于水泥漿漿中多余水水分蒸發而而留下的氣氣孔、水泥泥漿泌水所所產生的毛毛細管孔道道、內部的的微裂縫以以及施工振振搗不密實實產生的蜂蜂窩、孔洞洞，這些都都會導致混混凝土滲漏漏水。混凝土的抗抗滲性以抗抗滲等級來來表示。抗滲等級是是以28ｄ齡期的標標準抗滲試試件，按規規定方法試試驗，以不不滲水時所所能承受的的最大水壓壓力來表示示，劃分為為P2、P4、P6、P8、P12等等級，它它們分別表表示能抵抗抗0.2、0.4、0.6、0.8、1.2MPa的水壓力而而不滲透。。混混凝土土的抗滲性性與水灰比比有密切關關系，還與與水泥品種種、骨料級級配、施工工質量、養養護條件以以及是否摻摻外加劑、、摻合料有有關。2混凝土的抗抗凍性混混凝土的抗抗凍性是指混凝土土在水飽和和狀態下，，能經受多多次凍融循循環作用而而不破壞，，同時也不不嚴重降低低強度的性性能。混混凝土抗凍凍性一般以以抗凍等級級表示。抗抗凍等級是是采用齡期期28ｄ的試塊在在吸水飽和和后，承受受反復凍融融循環，以以抗壓強度度下降不超超過25％，而且質質量損失不不超過５５％時所能能承受的最最大凍融循循環次數來來確定的。。ＧＢＪ50164—92將混凝土劃劃分為以下下抗凍等級級：Ｆ10、F15、F25、F50、F150、F200、F250、F300等九個等級級，分別表表示混凝土土能夠承受受反復凍融融循環次數數為10、25、25、50、100、150、200、250和300次。混凝土受凍凍融作用破破壞的原因因，是混凝凝土內部的的孔隙水在在負溫下結結冰后體積積膨脹造成成的靜水壓壓力，因冷冷凍水蒸汽汽壓的差別別推動未凍凍水向凍結結區的遷移移造成的滲滲透壓力，，當這兩種種壓力所產產生的內應應力超過混混凝土抗拉拉強度時，，混凝土就就會產生裂裂縫，多次次凍融使裂裂縫不斷擴擴展直至破破壞。影響混凝土土抗凍性的的因素有：：

（１））混凝土強強度愈高，，抵抗凍融融破壞的能能力越強，，抗凍性越越好。（（２）混凝凝土密實度度、混凝土土孔隙構造造及數量。。密實度越越小，開口口孔隙愈多多，水分愈愈易滲入，，靜水壓力力越大，抗抗凍性越差差。

（３３）混凝土土孔隙充水水程度。飽飽水程度愈愈高，凍結結后產生的的凍脹作用用就大，抗抗凍性越差差。

（４４）水灰比比。水灰比比與孔隙率率成正比，，水灰比越越大，且開開口孔隙率率大，抗凍凍性越差。。

（５））外加劑。。在混凝土土中摻入引引氣劑，可可在水泥石石中形成無無數細小、、均勻的氣氣泡，使之之成為壓力力水進出的的“水庫””，使靜水水壓力和滲滲透壓力得得以釋放，，對冰凍破破壞起到很很好的緩沖沖作用。適適宜的引氣氣量以４％％～６％為為宜。3抗侵侵蝕蝕性性抗侵侵蝕蝕性性是是指指混混凝凝土土在在含含有有侵侵蝕蝕性性介介質質環環境境中中遭遭受受到到化化學學侵侵蝕蝕、、物物理理作作用用不不破破壞壞的的能能力力。。混混凝凝土土的的抗抗侵侵蝕蝕性性主主要要取取決