混凝土.docx

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混凝土

普通混凝土normalconcrete一般指以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子，必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。

混凝土主要划分为两个阶段与状态：

凝结硬化前的塑性状态，即新拌混凝土或混凝土拌合物；硬化之后的坚硬状态，即硬化混凝土或混凝土。

混凝土强度等级是以立方体抗压强度标准值划分，目前中国普通混凝土强度等级划分为14级：

C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75及C80。

水泥的强度等级是水泥强度大小的标志，测定指标为水泥的抗压强度，检测标准主要为水泥砂浆硬结28d后的强度。

例如检测得到28d后的抗压强度为42.5MPa，则水泥的强度等级定为42.5级或42.5R级。

水泥有：

32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六种强度等级。

强度等级带R表示该水泥为早强水泥

定义

广义混凝土是由胶凝材料，粗细骨料，水及其他外加剂按照适量的比例配制而成的人工石材.

在土木工程中，应用最广泛的是普通混凝土：

以水泥为胶凝材料，以砂，石为骨料，加水拌制成的水泥混凝土.

优点缺点

优点：

原材料丰富，成本低；良好的可塑性；高强度；耐久性好；可用钢筋增强；

缺点：

自重大；脆性材料；

分类

按胶凝材料分：

水泥混凝土（在土木工程中应用最广泛）；石膏混凝土；

沥青混凝土（在公路工程中应用较多）；聚合物混凝土等.

按表观密度分：

特重混凝土（>2500kg/m3）；

普通混凝土（1900<<2500kg/m3）；

轻混凝土（600<<1900kg/m3）.

按用途分：

结构用混凝土；道路混凝土；特种混凝土；耐热混凝土；耐酸混凝土等.

组成材料

普通混凝土（简称为混凝土）是由水泥、砂、石和水所组成。

为改善混凝土的某些性能还常加入适量的外加剂和掺合料。

作用

在混凝土中，砂、石起骨架作用，称为骨料；水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。

在硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定和易性，便于施工。

水泥浆硬化后，则将骨料胶结成一个坚实的整体。

和易性是指新拌水泥混凝土易于各工序施工操作（搅拌、运输、浇灌、捣实等）并能获得质量均匀、成型密实的性能。

也称混凝土的工作性。

和易性是一项综合的技术性质，它与施工工艺密切相关。

通常包括有流动性、保水性和粘聚性等三个方面。

1、流动性是指新拌混凝土在自重或机械振捣的作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。

流动性反映出拌合物的稀稠程度。

若混凝土拌合物太干稠，则流动性差，难以振捣密实；若拌合物过稀，则流动性好，但容易出现分层离析现象。

主要影响因素是混凝土用水量。

2、粘聚性是指新拌混凝土的组成材料之间有一定的粘聚力，在施工过程中，不致发生分层和离析现象的性能。

粘聚性反映混凝土拌合物的均匀性。

若混凝土拌合物粘聚性不好，则混凝土中集料与水泥浆容易分离，造成混凝土不均匀，振捣后会出现蜂窝和空洞等现象。

主要影响因素是胶砂比。

3、保水性是指在新拌混凝土具有一定的保水能力，在施工过程中，不致产生严重泌水现象的性能。

保水性反映混凝土拌合物的稳定性。

保水性差的混凝土内部易形成透水通道，影响混凝土的密实性，并降低混凝土的强度和耐久性。

主要影响因素是水泥品种、用量和细度。

坍落度实验测定混凝土拌合物的流动性，再辅以直观经验评定黏聚性和保水性来综合评定。

坍落度主要是指混凝土的塑化性能和可泵性能，

坍落度的测试方法：

用一个上口100mm、下口200mm、高300mm喇叭状的塌落度桶，灌入混凝土后捣实，然后竖直向上拔起桶，拔起过程中不得碰到混凝土以免影响测量数据，混凝土因自重产生塌落现象，用桶高（300mm）减去塌落后混凝土最高点的高度，称为塌落度.如果差值为10mm，则塌落度为10。

坍落度适用于流动性较大的混凝土拌和物（坍落度值不小于10mm），干硬性混凝土拌和物的坍落度小于10mm时须用维勃稠度（s）表示其稠度。

4.影响混凝土和易性的主要因素：

（1）组成材料：

包括水泥特性，用水量，水灰比，骨料的性质等；

（2）环境条件：

包括温度，湿度，风速等；

（3）时间：

随着时间的推移，部分水分蒸发或被骨料吸收，拌合物变得干稠，流动性减小.

集料定义

凝土中集料的成分包括许多种，建筑中的钢筋混凝土结构使用的是砂、石，而且这种混凝土是常用的，叫普通混凝土。

不过人们习惯于称普通混凝土为混凝土了。

综合所有的混凝土种类，集料包括：

重晶石、钢屑、砂子、石子（碎石、卵石）、浮石、火山渣、陶粒、膨胀珍珠岩、膨胀矿渣、煤渣、重矿渣、碎砖等等（到底什么是集料呢？

集料也称骨料，是混凝土中起到填充作用的物质，例如砂子、石子、矿渣啊，具有颗粒形态）。

水泥国标

凝结时间

硅酸盐水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于6.5h，普通水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h。

按照GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的规定，采用GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》规定的方法，将水泥、标准砂和水按1∶3.0∶0.5的比例，制成40mm×40mm×160mm的标准试件，在标准养护条件下（1d内为20±1摄氏度、相对湿度为90%以上的空气中，1d后为20±1摄氏度的水中）养护至规定的龄期，分别按规定的方法测定其3d和28d的抗折强度和抗压强度。

根据测定的结果划分水泥强度等级。

如硅酸盐水泥（P.Ⅰ/P.Ⅱ）分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5和62.5R六个强度等级（分别代表试件28d的抗压强度标准值的最小值为32.5MPa、42.5MPa、52.5MPa、62.5MPa，带R的为早强型等级）我国水泥的强度等级，硅酸盐水泥分为三个等级6个类型，42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R，其他五大水泥也分3个等级6个类型即32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R。

砂的颗粒级配及粗细程度

在拌制混凝土时，这两个因素（砂的颗粒级配和粗细程度）应同时考虑。

当砂中含有较多的粗粒径砂，并以适当的中粒径砂及少量细粒径砂填充其空隙，则可达到空隙率及总表面积均较小，这样的砂比较理想，不仅水泥浆用量较少，而且还可提高混凝土的密实性与强度。

可见控制砂的颗粒级配和粗细程度有很大的技术经济意义，因而它们是评定砂质量的重要指标。

仅用粗细程度这一指标是不能作为判据的。

在相同质量条件下，细砂的总表面积较大，而粗砂的总表面积较小。

在混凝土中，砂子的表面需要由水泥浆包裹，砂子的总表面积愈大，则需要包裹砂粒表面的水泥浆就愈多。

因此，一般说用粗砂拌制混凝土比用细砂所需的水泥浆为省。

总结：

1、在颗粒级配方面：

砂子要粗中细搭配，减少空隙率；

2、在粗细程度方面：

尽量选择粗砂，减少水泥浆的用量。

5.混凝土的强度

混凝土立方体抗压强度：

按照国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》规定，将混凝土拌合物制作边长为150mm的立方体试件，在标准条件（温度20℃±3℃，相对湿度90%以上）下，养护到28d龄期，测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度（简称立方体抗压强度），以cu表示.

混凝土强度等级是按混凝土立方体抗压标准强度来划分的：

普通混凝土划分为十四个强度等级：

C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80（单位MPa）

C30即表示混凝土立方体抗压强度标准值30MPa≤∮cu.k<35MPa。

5.1抗折强度。

道路路面或机场道面用水泥混凝土通常以抗折强度为主要强度指标，抗压强度仅作为参考指标。

根据我国《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTJ012—94）规定，不同交通量分级的水泥混凝土计算抗折强度如表1。

道路水泥混凝土抗折强度与抗压强度的换算关系如表2。

表1路面水泥混凝土计算抗折强度

交通量分级

特重

重

中等

轻

混凝土计算抗折强度（MPa）

5.0

5.0

4.5

4.0

表2道路水泥混凝土抗折强度与抗压强度的关系

抗折强度（MPa）

4.0

4.5

5.0

5.5

抗压强度（MPa）

25.0

30.0

35.5

40.0

道路水泥混凝土的抗折强度标准试件尺寸为150mm×150mm×550mm的小梁，在标准条件下养护28天，按三分点加荷方式测定抗折破坏荷载，根据下式计算抗折强度：

式中：

——抗折强度（MPa）；

P——破坏荷载（N）；

L——支座间距（mm）；

b、h——试件的宽度和高度（mm）。

如采用跨中单点加荷得到的抗折强度，应乘以折算系数0.85。

3．抗拉强度。

混凝土的抗拉强度很小，只有抗压强度的1/10～1/20，混凝土强度等级越高，其比值越小。

为此，在钢筋混凝土结构设计中，一般不考虑承受拉力，而是通过配置钢筋，由钢筋来承担结构的拉力。

但抗拉强度对混凝土的抗裂性具有重要作用，它是结构设计中裂逢宽度和裂缝间距计算控制的主要指标，也是抵抗由于收缩和温度变形而导致开裂的主要指标。

用轴向拉伸试验测定混凝土的抗拉强度，由于荷载不易对准轴线而产生偏拉，且夹具处由于应力集中常发生局部破坏，因此试验测试非常困难，测试值的准确度也较低，故国内外普遍采用劈裂法间接测定混凝土的抗拉强度，即劈裂抗拉强度。

劈拉试验的标准试件尺寸为边长150mm的立方体，在上下两相对面的中心线上施加均布线荷载，使试件内竖向平面上产生均布拉应力。

此拉应力可通过弹性理论计算得出，计算式如下：

式中：

——混凝土劈裂抗拉强度（MPa）；

P——破坏荷载（N）；

A——试件劈裂面积（mm2）。

劈拉法不但大大简化了试验过程，而且能较准确地反应混凝土的抗拉强度。

试验研究表明，轴拉强度低于劈拉强度，两者的比值约为0.8～0.9。

在无试验资料时，劈拉强度也可通过立方体抗压强度由下式估算：

（4-9）

5.1影响混凝土强度的因素：

A.水泥强度和水灰比：

水泥强度越高，水灰比越小，配制的混凝土强度越高；反之，混凝土的强度越低.

B.骨料的影响：

混凝土的强度还与骨料（尤其是粗骨料）的表面状况有关.碎石表

面粗糙，粘结力比较大，卵石表面光滑，粘结力比较小.因而在水泥强度等级和水灰比相同的条件下，碎石混凝土的强度往往高于卵石混凝土.

C.龄期：

龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间.在正常养护条件下，混凝土强度将随着龄期的增长而增长.最初7～14d内，强度增长较快，以后逐渐缓慢.普通水泥制成的混凝土，在标准条件养护下，龄期不小于3d的混凝土强度发展大致与其龄期的对数成正比关系.

D.养护条件：

混凝土的养护条件主要指所处的环境温度和湿度.

养护环境温度高，水泥水化速度加快，混凝土早期强度高；反之亦然.为加快水泥的水化速度，可采用湿热养护的方法，即蒸气养护或蒸压养护.

湿度通常指的是空气相对湿度.相对湿度低，混凝土中的水份挥发快，混凝土因缺水而停止水化，强度发展受阻，一般在混凝土浇筑完毕后12h内应开始对混凝土加以覆盖或浇水.

耐久性能

⑴抗渗性

抗渗性是指混凝土抵抗压力水（或油）渗透的能力.

⑵抗冻性

混凝土的抗冻性是指混凝土在使用环境中，经受多次冻融循环作用，能保持强度和外观完整性的能力.

⑶抗侵蚀性

环境介质对混凝土的侵蚀主要是对水泥石的侵蚀，通常有软水侵蚀，酸，碱，盐侵蚀.

1.混凝土设计的技术要求：

（1）满足混凝土结构设计要求的强度；

（2）满足施工所要求的混凝土拌合物的和易性；

（3）满足耐久性要求；

（4）节约水泥，降低成本.

2.混凝土配合比设计的三个重要参数：

水灰比，单位用水量，砂率

4.混凝土配合比设计前的准备工作：

1）混凝土的设计强度；

2）混凝土的耐久性设计要求；

3）原材料的品种以及物理性质：

5.混凝土配合比的设计步骤：

（A）混凝土初步配合比的设计：

（1）由强度条件和耐久性条件，求出相应的水灰比；

a）根据强度设计混凝土的水灰比：

（公式1）

（公式2）

b）根据耐久性确定混凝土的最大水灰比W/C：

c）取上述两个水灰比的最小值，作为初步设计的水灰比值；

（2）确定每立方米混凝土的用水量；

（3）计算每立方米混凝土的水泥用量；

（4）选择砂率：

（5）计算粗骨料和细骨料的用量：

（a）质量法：

（又称假定表观密度法，工程上比较常用）：

（b）体积法：

（B）实验室配合比：

（1）和易性调整

按初步配合比称取材料进行试拌.混凝土拌合物搅拌均匀后应测定坍落度，并检查其粘聚性和保水性的好坏.

每次调整后再试拌，直到符合要求为止.试拌调整工作完成后，应测出混凝土拌合的表观密度，然后提出供混凝土强度试验用的基准配合比.

在测定混凝土拌和物的和易性时，可能存在以下四种情况：

a）流动性比要求的小：

调整办法：

保持W/C不变，增大水，水泥用量；

b）流动性比要求的大：

调整办法：

保持砂率不变，增大砂，石用量；

c）砂浆不足引起粘聚性和保水性不良时：

调整办法：

单独增加砂的用量，适当增大砂率；

d）砂浆过多引起粘聚性和保水性不良时：

调整办法：

单独减少砂的用量，适当降低砂率；

（2）强度复核

分别用三个水灰比，拌制三个混凝土试样，测量其28d的抗压强度值，看是否满足强度的要求.

（C）施工配合比

现场材料的实际称量应按工地砂，石的含水情况进行修正，修正后的配合比，叫做施工配合比.施工配合比按下列公式计算：

混凝土的凝结时间

水泥的初终凝时间，不能代表混凝土的初终凝时间。

混凝土的初终凝时间需要根据施工条件来进行控制，混凝土外加剂（缓凝、早强组分）、矿物掺合料（粉煤灰、矿粉等）、环境温度均会影响初终凝时间。

所以，混凝土的初终凝时间，实际上是在较大范围变化，初凝在1~6小时，终凝在3~24小时，都属于正常范围。

追问如何控制初终凝时间差？

回答一般来说，使用化学缓凝剂或粉煤灰、矿粉，会同时延缓初凝和终凝时间，并且增大初终凝的时间差。

反之，使用化学速凝、早强剂或硅灰，会同时缩短初凝和终凝时间，并减少初终凝的时间差。

混凝土失去塑性但不具备机械强度的时间称为混凝土的初凝时间；

混凝土失去塑性且具备机械强度的时间成为终凝时间。

砂率：

SP=砂的用量S/（砂的用量S+石子用量G）×100%

砂率的变动，会使骨料的总表面积有显著改变，从而对混凝土拌合物的和易性有较大影响。

干硬性混凝土拌合物,坍落度小于10mm时即可称之为干硬性混凝土了,干硬性混凝土几乎没有什么流动性,通过调整水灰比W/C及加减水剂等来实现。

1、干硬性砼要求维勃度20S--40S，以抗折强度为设计特征值，保证道面砼设计强度在28天龄期抗折强度达到5.0MPa。

粉煤灰使用的优点

在混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料；减少了用水量；改善了混凝土拌和物的和易性；增强混凝土的可泵性；减少了混凝土的徐变；减少水化热、热能膨胀性；提高混凝土抗渗能力；增加混凝土地修饰性。

混凝土徐变（creepofconcrete）：

混凝土在某一不变荷载的长期持续作用下（即，应力维持不变时）,变形也会随着时间的增长而增长，这种现象称为混凝土的徐变。