《土木工程材料》课件第四章.水泥混凝土(concrete).ppt

第四章第四章. .水泥混凝土水泥混凝土( (concrete) ) 三.特点特点 1.优点 就地取材；造价低；可塑性好；耐久性 高；与钢筋有牢固的粘结；性能可调整 2.缺点 自重大；比强度小；抗拉强度低，性脆； 导热系数大；硬化慢；生产周期长重砼(0≥2800kg/m3)普通砼(2000kg/m3＜0＜2800kg/m3)－天然砂石做骨料轻砼(0≤1950kg/m3 )按表观密度分按抗压强度分低强砼(fcu＜30MPa)中强砼(fcu＝30-60MPa) 高强砼(fcu≥60MPa)超高强砼(fcu≥100MPa)一. 定义定义－ P76 二.分类分类 第一节第一节. .概述概述 胶凝材料 砼未硬化前(fresh concrete)  起润滑作用 — 浆体 水 砼硬化后(concrete)  起胶结作用砼 细骨料 起骨架作用、抗风化 — 骨料 粗骨料 抑制水泥浆收缩、耐磨 四四. 砼中各组成材料的作用砼中各组成材料的作用 砼组成材料  胶凝材料 、水、细骨料和粗骨料，以及适量外加剂 胶凝材料（ binder ）  包括水泥、掺合料 掺合料 又称辅助胶凝材料（ supplementary binder ）。

主要包括：粉煤灰、硅粉、磨细矿渣粉、天然火山灰质材料、磨细煤矸石等其中粉煤粉煤灰灰和（磨细）矿渣粉（磨细）矿渣粉应用最为普遍第二节第二节. .砼组成材料砼组成材料水泥( (cement) ) 水( (water) ) — 洁净水细骨料( (fine-aggregate) ) 粗骨料 ( (coarse -aggregate ) )化学外加剂( (chemical dmixture ) )矿物掺合料( (mineral admixture ) )分类泥、泥块；有害物质细度、级配坚固性、碱活性定义、分类、减水剂、引气剂分类泥、泥块；有害物质粒形、粒径级配、强度定义、分类粉煤灰、磨细矿渣粉 砼concrete一一. .水泥水泥( (cement) ) 1.品种  依据工程结构特点、使用环境及水泥特性选择 2.强度等级  水泥强度等级应与砼强度等级相适应 原则 —高强度等级砼用高强度等级水泥；低强度等级砼用低强度等级水泥二二. .水水( (water) ) 1.基本要求  不影响砼的凝结和硬化；无损于砼强度发展和耐久性； 不加快钢筋锈蚀；不引起预应力钢筋脆断；不污染砼表面 2.满足 《混凝土用水标准》JGJ 63-2006的规定：凡是能引用的水 和洁净的天然水，均可用于混凝土拌合和养护。

三三. .细骨料( (fine-aggregate) ) 《建筑用砂》GB/T 14684 — 2011；  《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52 — 2006 1.定义 粒径在0.15mm-4.75mm的骨料称为细骨料，常称作砂(sand) 天然砂  河砂、湖砂、山砂、淡化海砂 按产源分 2.分类 人工砂  机制砂 按细度模数分 — 粗砂、中砂、细砂 3.泥、泥块、有害物质 ⑴ 含泥量----粗（细）骨料中粒径小于0.075mm的颗粒； 石粉含量----机制砂中粒径小于0.075mm的颗粒； 泥块含量----粗（细）骨料中粒径大于4.75（1.18）mm ， 水洗后小于2.23（0.6）mm的颗粒 (2)有害物质—包括云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐等 (3)危害 (4)要求—符合<普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准>JGJ 52—2006泥,泥块,云母,轻物质 ——粘附在砂的表面,妨碍水泥与砂的 ,降低 砼的 ,增加砼的 ,加大砼 的 ,降低砼的抗渗性和抗冻性。

硫化物及硫酸盐——对水泥有(硫酸盐)腐蚀作用有机物——会分解出有机酸对水泥有腐蚀作用氯盐——对钢筋有腐蚀作用  4.粗细程度( fineness ) A.定义—不同粒径的砂粒混合在一起后的平均（总体）粗细程度 B.目的—使砂总表面积总表面积较小，包裹砂粒表面的水泥浆较少，节约水泥 E.分类 —f = 3.1-3.7为粗砂，f =  2.3-3.0为中砂， f = 1.6-2.2为细砂，f = 0.7-1.5为特细砂 配制砼时优先选用中粗砂 5.颗粒级配( gradation ) A.定义—砂中不同粒径颗粒的搭配情况 B.目的—使砂总空隙率较小，填充砂粒空隙的水泥浆较少，节约水泥 细砂细砂，总表面积大大；粗砂粗砂，总表面积小小砂粒表面由水泥浆包裹        因此，粗砂粗砂较细砂细砂水泥用量省省C. 测定—用筛分析方法（简称筛分法筛分法）测定D. 指标—细度模数( fineness modulus) E. 级配合格的标志  各筛孔累计筛余百分 率(Ai)落在任一级配区， 级配合格  除4.75、0.6mm外， 允许有少量超出， 但超出总量不大5%， 级配合格。

配制砼时优先选用II区砂 6. 坚固性7. 碱活性级配→骨料中粗粗、中中、细细粒径颗粒的合理搭配 较多的（ ）粒径颗粒，骨料的合理级配 适当的（ ）粒径颗粒， 少量的（ ）粒径颗粒 骨料总表面积总表面积（ ） 骨料总孔隙率总孔隙率（ ） 合理级配具有 水泥用量用量（ ） 混凝土强度强度（ ） 混凝土密实性密实性（ ）C. 测定—用筛分析方法（简称 筛分法筛分法）测定D. 评定— 按 A0.6 分三个级配 区→I、 II、 III 区标准筛标准筛细骨料筛分实验细骨料筛分实验 标准筛孔(方孔)— 4.75、2.36、1.18、0.6、0.3 、0.15㎜ 试样总重 M = = 500g 筛孔尺寸 mm筛余量 mi (g)分计筛余ai (%) 累计筛余  Ai (%)  4.75    50     10      10  2.36    90     18      28  1.18   120     24      52  0.6   150     30      82  0.3    65     13      95  0.15    20      4      99计算公式  miai =(mi/M)100Ai =∑ai4.75㎜2.36㎜1.18㎜0.6㎜0.3㎜0.15㎜筛底细度模数细度模数f = [(28+52+82+95+99) － 5×10] / (100-10) = 3.4,属粗砂 ∵A0.6= 82%落在级配Ⅰ区，∴按Ⅰ区评定 经检查所有筛孔Ai i均落在Ⅰ区，则该砂为Ⅰ区砂，级配合格⑴ ⑴ 细细砂的砂的细细度与度与级级配配筛孔尺寸(mm)4.752.361.180.60.30.15筛 余 量（g）0252575120245分计筛余（%）055152449累计筛余（%）0510254998细度模数μ 细= 1.87对比教材P81表4-2知：∵0.6 mm累计筛余落在Ⅲ区，∴按Ⅲ区评定。

但0.3 mm累计筛余未落在Ⅲ区，超分界线︱55－49︱%= 6%＞＞5%，级配不合格，细细砂砂不能单独用于配制砼⑵ ⑵ 粗砂的粗砂的细细度与度与级级配配筛孔尺寸(mm)4.752.361.180.60.30.15筛 余 量（g）50150150755025分计筛余（%）10303015105累计筛余（%）1040708595100细度模数μ粗 = = = 3.78对比教材P81表4-2知：∵ 0.6 mm累计筛余落在Ⅰ区，∴按Ⅰ区评定，但2.36 mm和1.18 mm累计筛余均未落在Ⅰ区，超分界线︱40－35︱%+︱70－65︱%  = 10%＞＞5% ，级配不合格，粗砂粗砂不能单独用于配制砼⑶ ⑶ 混合砂中粗混合砂中粗细细砂的比例砂的比例 设细砂在混合砂中比例为x，则粗砂为1－－ x以P81表4-2中Ⅱ区为目标：4.75mm ：0 ≤ 0x + 10(1－x) ≤ 10           → 0 ≤  x ≤ 12.36mm ：0 ≤ 5x + 40(1－x) ≤ 25           → 0.43 ≤ x ≤ 1.441.18mm ：10 ≤ 10x + 70(1 －x) ≤ 50      → 0.33 ≤ x ≤ 10.60mm ：41 ≤ 25x + 85(1－x) ≤ 70       → 0.25 ≤ x ≤ 0.730.30mm ：70 ≤ 49x + 95(1－x) ≤ 92       → 0.065 ≤ x ≤ 0.540.15mm ：90 ≤ 98x + 100(1 －x) ≤ 100  → 0 ≤ x ≤ 5 上述六个不等式的共同区界为 0.43 ≤ x ≤ 0.54 故混合砂中细细砂／粗砂砂／粗砂 = 1／／1的比例相配较为合适。

四四. .粗骨料( (coarse-aggregate) ) 《建筑用卵石、碎石》GB/T 14685 — 2011；  《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52 — 2006 1.定义粒径在4.75mm～90mm的骨料称为粗骨料，常称作石子（gravel） 2.分类 —— 按产源分 — 碎石、卵石 — 按粒径尺寸分 — 连续级配、单粒级（间断级配） 3.泥、泥块、有害物质 A. 泥、泥块—定义详细骨料 B. 有害物质—包括有机物、硫化物及硫酸盐等 危害—详细骨料 要求—符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52—20064.颗粒形状( (粒形）粒形） A. 最佳形状—球形、正方体形 B. 最差形状—针状颗粒、片状颗粒—定义详教材 危害—拌合物和易性差，砼强度低，耐久性差、骨料密实性差 要求—符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52—20065.最大粒径( (粒径）粒径） A.定义→粗骨料公称粒级的上限 B.目的→表示粗骨料的粗细程度是粗骨料细度的量化指标 →粗骨料总表面积较小→节约水泥 条件许可时，粗骨料的最大粒径大应尽量大。

C.《砼结构工程施工质量验收规范》(GB50204—2002)规定 ①砼梁、柱、墙用粗骨料Dmax：≤1/4截面最小尺寸，且≤3/4钢筋净距 ②砼板的粗骨料的最大粒径≤1/3板厚，且≤40mm 某砼柱截面为300400mm，柱中受力钢筋直径为22mm，受力筋间距为66mm则该柱砼所用石子最大粒径为多少mm？ 解：解：依据GB50204—2002规定：6.强度   A.强度              岩石强度（仅用于碎石，且砼≥C60时才检验）                              压碎指标（用于碎石、卵石）    a. 岩石强度——用母岩制作50mm立方体（或d d = h h= 50mm圆柱体）               浸水48h后测定抗压强度，要求：岩石抗压强度≥ K 砼强度等级            （ JGJ 52—2006规定 K=1.2， JTJ 054—94规定 K=2.0 ）     b. 压碎指标δa——一定重量气干状态的9.5mm～19mm碎石装人标准                                        筒 内，按规定速度加荷至200KN，卸荷后称取试样                                         重M0, 用2.36mm筛筛去细粒，称取筛余重M1。

                                            压碎指标—是表示粗骨料强度的间接指标 压碎指标越小,粗骨料强度越高粗骨料强度越低7.颗粒级配 A. 定义— 石子中不同粒径颗粒的搭配情况 B. 目的— 使石子的总空隙率较小→节约水泥用量 C. 测定— 用筛分析方法（简称筛析法）测定 D. 类型— 连续级配 和单粒级（间断级配） 连续级配连续级配 — 石子由小到大各粒级相连的级配 间断级配间断级配 — 小颗粒粒径石子直接与大颗粒粒径石子相配,中间缺了一段 粒级的级配 E. 标准筛孔— 2.36，4.75，9.5，16，19，26.5，31.5， 37.5， 53，                                     63，75，90 mm 8.坚固性— 同细骨料 碎石— 表面粗糙，棱角多，且较洁净，与水泥石粘结牢固； 卵石— 表面光滑，有机杂质含量较多，与水泥石粘结力较差； 在相同条件下，卵石砼强度较碎石砼强度低； 在单位用水量相同条件下，卵石砼流动性较碎石砼大五五. . 化学外加剂( (chemical admixture) 1.定义 GB/T 8075-2005GB/T 8075-2005：：在拌制砼过程中掺入的用以改善砼性能的物质 2.分类 按主要功能分为四类。

3.常用种类 减水剂、引气剂、早强剂和缓凝剂等 （一）减水剂减水剂( (water reducer) (1)定义—在砼拌合物坍落度基本相同的条件下,能减少拌合用水量的外加剂 (2)技术经济效果(作用) ①用水量不变时, 提高拌合物流动性(增大坍落度)； ②流动性和水泥用量不变时,减水,且提高砼强度,尤其是早期强度； ③保持砼强度不变时,节约水泥； ④改善孔结构、提高密实性、提高耐久性 (3)水泥桨的絮凝结构 水泥加水后,由于水泥颗粒之间的分子凝聚力作用形成的结构，详下图 (4)表面活性剂 ①定义—具有显著改变(通常为降低)液体表面张力或两相间界面张力的物质 ②作用—湿润、乳化、分散、润滑、起泡和洗涤作用 ③构造—分子由亲水基团和憎水基团两部分组成，详下图(5)减水剂的减水机理 减水剂是一种表面活性剂，减水机理包括 ① 吸附－分散吸附－分散→憎水基团定向吸附在水泥 颗粒表面，使水泥颗粒表面带有相同的 电荷，在电性斥力作用下使水泥颗粒分 开，将絮凝结构内包裹的水分释放出来， 从而增加了拌合物的流动性 ② 润滑润滑→水泥颗粒表面吸附了足够的减 水剂后，使水泥颗粒表面形成了一 层稳定的溶剂化水膜，它阻止 了水泥颗粒的直接接触， 并在颗粒之间起润滑作用。

③ 湿润湿润→由于水泥颗粒被有效的 分散，颗粒表面被水充分湿润， 促进了水泥的水化程度，从而 提高了强度水泥颗粒水憎水基团亲水基团 (6) 减水剂的种类 按效果→普通、高效、高性能减水剂； 按化学成分→木质素系、奈系、树脂系、聚羧酸系等 (7)减水剂的掺加方式 减水剂掺入砼的方法主要有：先掺法、同掺法、滞水法、后掺法等四种 先掺法→将减水剂与水泥混合后再与骨料和水一起搅拌 同掺法→将减水剂先溶于形成溶液后再加入搅拌物中一起搅拌 滞水法→在搅拌过程中减水剂滞后1～3min加入 后掺法→在拌合物运送到浇筑地点后，才加入减水剂再次搅拌均匀（二）引气剂引气剂( air entraining agent ) (1)定义—在砼搅拌过程中能引人大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂 (2)效果(作用) — ①改善拌合物和易性→既提高拌合物流动性，又改善拌合物                                 粘聚性和保水性；②提高砼的抗渗性和抗冻性；③砼强度有所降低（三）早强剂早强剂(early strength agent )（四）缓凝剂缓凝剂(retarder  )六六. .矿物掺合料( mineral admixture ) 1.定义与砼其他组分一起，直接加入的人造或天然的矿物材料以及工业 废料，掺量一般大于水泥重量5%。

2.作用 改善砼性能，节约水泥，降低成本，保护环境 3.常用种类  粉煤灰、硅灰、磨细矿渣粉、磨细煤矸石等 4.粉煤灰( fly ash ) －GB/T 1596–2005 ①分类 ②粉煤灰效应— 活性效应、形态效应、微骨料效应 ③等级— 按细度、烧失量、需水量等分Ⅰ、Ⅱ 、 Ⅲ三个质量等级 ④掺加方式— 等量取代法、超量取代法、外掺法 ⑤作用—改善拌合物和易性、可泵性和可塑性；降低砼水化热；提高耐 腐蚀、抗渗性、抗冻性等砼的早期强度有所降低 4.（磨细）矿渣粉(slag powder ) －GB/T 18046–2008 等级— 按7d、28d活性指数等分S105、S95 、 S75三个级别按排放方式—干排灰、湿排灰按收集方式—静电收尘灰、机械收尘灰按加工方式—原状灰、磨细灰按质量—C类灰（CaO＞10%)、F类灰（CaO＜10%)第三节第三节. .砼的性能砼的性能 拌合物( fresh concrete )性能—和易性(Workability)   强度(Strength) 变形(Deformation)                                                                      耐久性(Durability)一一. .和易性(Workability)                                                                                    流动性—指标                     粘聚性                     保水性            无指标，靠经验目测   3.坍落度选择 —详《砼结构工程施工质量验收规范 》 (GB50204—2002)                  依据— 构件截面尺寸、钢筋疏密和捣实方法来选择砼性能砼性能硬化砼( concrete )性能2.内容1. 定义坍落度(mm) —塑性或流动性砼 坍落度大，流动性好，反之，则差维勃绸度(s) —干硬性砼 维勃绸度小，流动性好，反之，则差坍落度： 筒高与坍落后试体最高点之间的高差。

单位：mm(精确至5mm) 观察：粘聚性、保水性根据坍落度不同根据坍落度不同, ,可将混凝土分为可将混凝土分为4 4个级别个级别：：大流动性砼:坍落度≥160mm；流动性砼:坍落度为100～150mm；塑性砼:坍落度为50～90mm；低塑性砼:坍落度10 ～40mm 维勃稠度仪维勃稠度仪1—容器 ； 2-坍落度筒；3-漏斗；4-测杆；5-透明圆盘；6-振动台混凝土的生产方式：混凝土的生产方式： 1、现场拌合   2、商品混凝土生产（搅拌站生产）混凝土搅拌站混凝土搅拌站4.4.影响影响和易性的因素和易性的因素①水泥浆的数量和水泥浆的稠度—实际都是用水量的影响 恒定用水量法则—当使用确定的材料拌制砼时，水泥用量在一定范围内变                                      化， 则达到一定流动性，所需用水量为一常数②砂率—砼中砂的质量占砂、石总质量的百分率 砂率的变化使骨料的总表面积总表面积和总空隙率总空隙率有显著改变，并对拌合物的和 易性产生显著影响合理砂率时和易性最好 合理砂率—在用水量和水泥用量一定的情况下，能使拌合物获得最大的流                          动性且能保持良好的粘聚性和保水性的砂率。

③砼组成材料的影响 水泥—水泥品种和细度 骨料—骨料的级配、颗粒形状、表面特征及粒径 外加剂—减水剂和引气剂能提高拌合物流动性；                        引气剂还能改善拌合物粘聚性和保水性④时间和温度 时间—随时间的延长，拌合物的流动性降低，这种现象称为坍落度损失 温度—随温度的升高，拌合物的流动性降低，坍落度损失加快5.5.改善改善和易性的措施和易性的措施① 尽可能降低砂率，或采用合理砂率；② 改善砂、石的级配；     ③ 尽量采用较粗的砂、石；④ 当拌合物坍落度太小太小时，保持水胶比不变，增加水泥和水的用量； 当拌合物坍落度太大太大，但粘聚性良好时，保持砂率不变，增加骨料 用量当粘聚性、保水性不良不良时，增大砂率二二. .强强 度度( (Strength) ) 1.1.定义定义  ①立方体抗压强度fcu （砼强度的特征值） ▲ 非标准试件100×100×100mm的强度换算系数为0.95    200×200×200mm的强度换算系数为1.05 ②立方体抗压强度标准值(或称：立方体抗压标准强度)fcu,k — 具有95%保证率的立方体抗压强度 砼的强度等级—依据立方体抗压强度标准值划分为14个强度等级 C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75,C80 ③轴心抗压强度fcp— 用150×150×300mm标准试件，养护条件和 试验方法同立方体抗压强度。

fcpcp= =(0.7-0.8)fcucu ④轴心抗拉强度ftp (ftptp= = (1/10-1/20)fcp )常用劈裂抗拉强度fts ts代表 ⑤抗弯拉强度ftf（又称：抗折强度）—路面水泥砼的主要强度指标标准试件：150×150×150mm，一组3块；标准养护：t =20±2℃；RH＞95%；标准试验方法：测得28d的抗压强度劈裂抗拉强度试验抗折强度试验环箍效应强制式混凝土搅拌机强制式混凝土搅拌机混凝土试模混凝土试模混凝土振动台混凝土振动台插入式振动棒插入式振动棒2.2.影响砼强度的因素影响砼强度的因素 (1)胶凝材料强度和水胶比 ━ 影响砼强度的决定性因素            胶凝材料（binder）强度fb b与砼强度 fcucu 呈直线关系； 水胶比 W/B 与砼强度 fcucu 呈曲线关系， 或：胶水比 B/W 与fcucu 呈直线关系           水胶比定则水胶比定则  [鲍罗米鲍罗米（Bolomy）公式公式]式中：fcu — 砼28d抗压强度, MPa ； B/W— 胶水比（binder /water） αa、αb — 回归系数，碎石αa=0.53,αb=0.2；卵石αa =0.49,αb =0.13 fb — 胶凝材料28d胶砂抗压强度实测值， MPa。

注注：：当无胶凝材料28d胶砂抗压强度的实测值时， fb = γf γs  fce γf 、 γs —辅助胶凝材料（粉煤灰、矿渣粉）影响系数，详表A fce — 水泥28d胶砂抗压强度实测值， MPa 注注：：当无水泥28d胶砂抗压强度的实测值时， fcece= γc fce,g γc — 水泥强度等级值的富余系数，一般取1.10 ～ 1.16 fce,g— 水泥强度等级值如 32.5级水泥， fce,g = 32.5 MPa、表A 辅助胶凝材料影响系数 γf、γs掺量（%）粉煤灰 γf 矿渣粉 γs 01.001.00100.85 ～ 0.951.00200.75 ～ 0.850.95 ～ 1.00300.65 ～ 0.750.90 ～ 1.00400.55 ～ 0.650.80 ～ 0.9050－0.70 ～ 0.85(2)骨料的影响 骨料中有害杂质含量高、级配差，均使砼强度降低 水胶比＜0.4时,碎石砼强度比卵石砼高38%；水胶比增大，差别减小 相同水胶比和坍落度下,砼强度随骨料与胶凝材料之比的增大而提高 (3)养护温度、相对湿度 温度— 养护温度t高砼早强( f3、、 f7 )提高；但 t＞40℃，砼后强( f28 )                    反而降低。

   t 降低砼强度降低； t＜0℃，砼强度无增长 湿度—湿度RH越高，砼强度越高；反之，砼强度越低 (4)龄期 正常养护条件下，砼强度随龄期的增长而增长 标准养护条件下，砼强度与龄期的关系如下： 公式适用于：用普通水泥配制，标准条件养护，中等强度等级的普通砼 规范规定规范规定：一般情况下，硅酸盐水泥、普通水泥和矿渣水泥浇水养护时间                  不应小于7d，火山灰水泥和粉煤灰水泥浇水养护时间不应小于14d3.3.提高砼强度的措施提高砼强度的措施 ①采用强度等级高水泥或快硬早强类水泥 ②采用干硬性砼（低水胶比） ③采用湿热处理（蒸汽养护、蒸压养护） ④采用机械搅拌和振捣 ⑤掺入外加剂和掺合料 标准养护—水中养护—自然养护— 砼在自然条件下（平均气温高于5℃且表面潮 湿）的养护蒸汽养护— 将砼放在温度低于100℃的常压蒸汽进行养护 蒸压养护— 将砼构件放在温度低于175℃及8个大气压 的压蒸锅中进行养护同条件养护同条件养护— 与结构实体具有相同养护条件，并由各 （施工、监理）方在砼浇筑入模处见证 取样的立方体试件。

砼养护条件解(1)各试件抗压强度f1= P1/A =340×103/100×100 = 34MPa； 同理, f2 = 29.5MPa； f3 = 37.4MPa (2)该组试件的强度代表值: ∵(f3- -f1) )/f1 = 10%＜15%； (f1- -f2) )/f1 1 = 13.2%＜15% ∴该组试件的强度代表值f代代=(=(f1＋＋f2 ＋＋f3)/)/3 = 33.63 MPa (3)非标准试件强度换算为标准试件强度: f7 = 0.95f代 = 31.95 MPa (4)7d强度换算为28d强度: ∵f7 /f28=lg7/lg28                                                               ∴f28=f7 lg28/lg7 = 54.71MPa (5)水胶比W/B:  ∵f28 =αa fb (B/W－αb ) = =αa γf γs γc fce,g (B/W－αb )                               54.71 = 0.49×0.9×0.95×1.13×42.5 (B/W－0.13 )  ∴ B/W = 2.85，则 W/B = 0.35用42.5P·F水泥配制卵石砼，制作100×100×100mm试件三块，标 准条件下养护7d，测得破坏荷载分别为340KN、295KN、374KN。

①计算该砼28d的标准立方体标准立方体抗压强度； ②计算该砼的水胶比(W/B) (已知 γf = 0.9, γs = 0.95, γc = 1.13 , αa = 0.49, αb = 0.13 )三三. .变形变形(Deformation)         ①化学收缩化学收缩—水泥水化物体积比反应前物质的总体积小,引起砼收缩          化学收缩值很小，且不可恢复          化学收缩对砼结构没有破坏作用，但在其内部产生微裂缝 ②干湿变形干湿变形—砼在干燥空气中产生干缩，在潮湿环境中产生湿胀 湿胀湿胀对砼无危害，一般忽略不计 干缩干缩会引起砼开裂，结构设计时必须予以考虑 ▲影响干缩因素—水泥用量、细度及品种、水胶比、骨料及施工质量 ③温度变形温度变形—砼随温度的变化产生热胀热胀、冷缩冷缩 冷缩冷缩对砼危害大(剧烈降温时)，结构设计时考虑设置温度缝 热胀热胀,使大体积砼内外温差超过25℃时砼表面产生温度裂缝      既有弹性变形弹性变形，又有塑性变形塑性变形，应力应变(σ－ε)为曲线关系       砼是一种非匀质材料，是一种弹塑性体 砼的弹性模量是指σ—ε曲线上任一点的应力与应变之比       徐变徐变— 砼在长期恒载作用下，沿受力方向产生随时间而发展的变形 ▲影响徐变的因素—水泥用量及水灰比       作用—有利于削弱由温度、干缩引起的约束变形，减小裂缝；但                    在预应力结构中，产生应力松弛，引起预应力损失。

        砼无论受压、受拉或受弯，均产生徐变现象变形非荷载作用变形短期荷载下变形长期荷载下变形建筑物变形缝构造部位—外墙、内墙、屋面、楼面等桥梁变形缝构造四四. .耐久性耐久性( (Durability) )(1)定义定义—砼抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性的能力(2)内容内容—抗渗、抗冻、抗侵蚀、碳化、碱骨料反应及钢筋锈蚀等                      定义—砼抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能①抗渗性    抗渗等级—P4、P6、、P8、、P10、、P12五个(如P4表示砼抵抗0.4MPa水压而不渗水)                      影响因素—水胶比、水泥品种、骨料最大粒径、养护方法、外加剂及掺合料等                      定义—砼在水饱和状态下,经受多次冻融循环作用,能保持强度和外观完整性的能力②抗冻性     抗冻等级—F10、、F15、、F25、、F50、、F100、、F150、、F200、、F250、、F300九个                      改善措施—加入减水剂、引气剂和防冻剂③抗侵蚀性—详水泥石的腐蚀                     定义—空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用,生成碳酸钙和水④碳化                                      使砼碱度降低→减弱了对钢筋的保护→导致钢筋锈蚀(中性化中性化)     对砼性能影响       产生碳化收缩                                                            使砼抗压强度增大,抗拉、抗折强度降低                       定义—水泥中的碱(Na2O+0.659K2O)与骨料中的活性SiO2反应,生成碱-硅酸凝胶⑤碱骨料                      (Na2SiO3),并从周围介质中吸收水分而膨胀,导致砼开裂而破坏的现象     反应         反应具备的条件—详教材(三条)                           预防措施—详教材(四条) 北京西直门立北京西直门立交桥桥柱脚处交桥桥柱脚处钢筋锈蚀钢筋锈蚀某跨海大桥桥某跨海大桥桥墩因潮汛造成墩因潮汛造成钢筋锈蚀钢筋锈蚀(3)提高耐久性的措施①合理选用水泥品种；②控制最大水胶比(W/B)max、最小胶凝材料用量Bmin③选用质量好的砂石骨料； ④掺用引气剂或减水剂；⑤加强生产控制 和易性 水胶比水胶比 强度四性能 砂率砂率 三参数 变形 ( (单位单位) )用水量用水量 耐久性胶凝材料 （水胶比W/B)— 浆体 水 (单位用水量W) → 砼 细骨料 （砂率Sp）— 骨料 粗骨料四四性能性能与三三参数参数组成组成材料材料与三三参数参数问题问题:A. 试述水胶比水胶比W/B对混凝土性能（和易性和易性、强度、变形、耐久性强度、变形、耐久性）的影响。

B. 试述砂率砂率Sp对混凝土性能（和易性、强度、变形、耐久性和易性、强度、变形、耐久性）的影响C. 试述单位用水量单位用水量W对混凝土性能（和易性、强度、变形、耐久性和易性、强度、变形、耐久性）的影响A. 试述水胶比水胶比W/B对混凝土性能（和易性和易性、强度、变形、耐久性强度、变形、耐久性）的影响    答：① 和易性： W/B增大，流动性提高，但粘聚性、保水性下降； W/B减 少，则相反 ② 强度： W/B增大，强度下降； W/B减少，则相反 ③ 变形： W/B增大，孔隙率增大，干缩变形、徐变增大； W/B减少， 则相反 ④ 耐久性： W/B增大，耐久性下降； W/B减少，则相反 B. 试述砂率砂率Sp对混凝土性能（和易性、强度、变形、耐久性和易性、强度、变形、耐久性）的影响 答：① 和易性: 砂率过大、过小，流动性均低；砂率过小，粘聚性、保水性 均差。

合理砂率时，和易性好 ② 变形: 砂率过大、干缩变形增大 ③ 强度、耐久性: 砂率过大、过小均使二者降低C.试述单位用水量单位用水量W对混凝土性能（和易性、强度、变形、耐久性和易性、强度、变形、耐久性）的影响 答： ①和易性：用水量增加，流动性提高，但粘聚性、保水性下降；用水量下 降，则相反 ②强度、变形、耐久性：用水量增加，强度降低，变形增大，耐久性变差 用水量减少，则相反第四节第四节. .砼的质量控制砼的质量控制  1.由于砼抗压强度的变化能较好的反映砼质量的变化，因此通常以抗压强度作为评定砼质量的主要技术指标  2.砼质量是随机波动的，因此砼抗压强度也是随机波动的,其波动规律符合正态分布 一一. .砼强度的波动规律砼强度的波动规律—正态分布正态分布       1.曲线呈钟形,两边对称,对称轴在强度         平均值处.     2.曲线与水平之间的面积为概率           总和，即100%     3.在对称轴两侧的曲线上各有一个        拐点，拐点之间的曲线向下弯曲，       拐点之外的曲线向上弯曲 4.曲线矮而宽，施工水平差，曲线高 而窄，施工水平好概率拐点拐点强度平均强度二.砼强度(质量)波动的评定指标  1.强度平均值 f   2.(强度)标准差σ →均方差 3.(强度)变异系数 Cv 三.强度保证率P(tP(t) )  1. 定义—  P(t)是指砼强度总体中大于设计强度等级(fcu,kcu,k)的概率  2.  概率度 t 3.强度保证率P(t)与概率度 t 之间是一一对应的关系,  即P(t) t     当P(t)=80%时,t=0.842；当P(t)=90%时,t=1.28；当P(t)=95%时,t=1.645对应于→对称轴→ f不能作为评定砼质量的指标对应于→拐点至对称轴的距离→可以作为评定砼质量的指标→σ越小,砼质量越稳定→可以作为评定砼质量的指标→ Cv越小,砼质量越稳定四四. .砼配制强度砼配制强度( (fcu,tfcu,t) )概率强度保证率P(t)f设设f配配强度平均强度 砼配制强度fcu,0，，砼设计强度fcu,k或或式中：式中：σ—强度标准差→与施工水平有关 《普通混凝土配合比设计规程 》JGJ 55—2011规定：f设 ≤C20，σ = 4MPa；  f设  = C25～ C45， σ = 5MPa ； f设 = C50～ C55，σ = 6MPa。

t —概率度→与砼强度保证率有关 当P(t) = 95%时，t = 1.645故故: :解解: : (1)当强度保证率 P(t) = 95%时，概率度 t = 1.645 f配 = f设+1.645σ= 30+1.645×3 = 34.94 MPa (2) f配 = f设+1.645σ= 30+1.645×5 = 38.23 MPa (3) 由鲍罗米公式    f配=f28=fcu=αa fb(B/W－αb )=αa γf γs γc fce,g (B/W －αb ) 当σ=3.0MPa时, 34.94 =0.49×1×1×1.13×42.5(B1/W1 － 0.13) 得B1/W1 =1.61 同理σ= 5.0MPa时, 38.23 = 0.49×1×1×1.13×42.5(B2/W2－ 0.13) 得B2/W2 =1.75 故 B2- B1 = (B2/W2－B1/W1 )W = (1.75－1.61)×170 = 23.8 kg 则每m3砼可节约水泥 23.8 kg 砼设计强度C30，强度保证率P(t) =95% (1) 当σ=3.0MPa时，f配 = ? (2)当σ=5.0MPa时，f配 = ?                    (3) 若采用42.5P·S水泥，卵石,用水量W=170 kg/m3 ，则σ从5.0MPa 降到3.0MPa时，每 m3 砼可节约水泥多少公斤?（已知胶凝材料中无粉煤灰和矿渣粉，即γf =γs =1.0，γc =1.13，αa =0.49 ，αb =0.13 ）第五节第五节. .砼配合比设计砼配合比设计(mix proportion design) 一.定义—砼中各组成材料之间的（质量）比例关系 二.表示方法—⑴单位体积（1M3）用量   C:W:S:G=300:180:660:1260 ⑵质量比   C:S:G=1:2.2:4.2，W/C =0.6 三.配合比四要求—强度、和易性、耐久性及经济性                        三参数—水胶比(W/B)、砂率(Sp)、单位用水量(W) 四.配合比设计内容   1.初步配合比设计—公式、定律理论设计→得初步配合比 C : F : W : S : G : A    2.实验室配合比设计—依据初步配合比在实验室试拌→检验强度、和易性等性能                                           →得实验室配合比 C0 : F0 : W0 :  S0  : G0 : A0    3.施工配合比设计—考虑现场砂、石含水率，调整实验室配合比                                            →得施工配合比 C´ : F´ : W´ :  S´ : G´ : A´  五.配合比设计方法   1.体积法—绝对体积法   2.重量法—假定表观密度法六六. .初步配合比设计初步配合比设计  1. 配制强度fcu,ocu,o( (或f配配) )确定             fcu,o = fcu,k +  tσ (或 f配= f设 + tσ)  2. 水胶比(W/B) ∵ f配 =f28=fcu=αa fb(B/W-αb ) ∴可得 W/B，且W/B≤(W/B)max  3. 1m3砼用水量(W)           (1)塑性砼—查P104表4-20 — W′          (2)流动性砼— W = W′(1－β)                 β — 外加剂的减水率(% )  4. 1m3砼胶凝材料用量(B) ∵ ∵ W/B、W均已知 ∴ ∴B=W/(W/B)，且B≥Bmin               Bmin —最小胶凝材料用量，详表B  5.  1m3砼掺合料用量(F) F = Bβf          β f — 掺合料掺量(% ) ，详表C表B 最小胶凝材料用量Bmin最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m3）素砼钢筋砼预应力砼0.62502803000.552803003000.5320≤0.45330表C 矿物掺合料最大掺量掺合料种类水胶比最大掺量（%）硅酸盐水泥普通水泥粉煤灰≤0.44535＞0.44030矿渣粉≤0.46555＞0.45545 6. 1m3砼水泥用量(C)           C = B－F  7.  1m3砼外加剂用量(A) A = Bβa             β f — 外加剂掺量(% )  8.   砂率(Sp) (1)查表—查P106表4-21 (2)利用砂率公式计算            β — 砂浆剩余系数，取1.1～1.4   9.  1m3砂、石用量(S、G) （1）体积法 （2）重量法 得初步配合比为 C : F : W : S : G : A七七. .实验室配合比设计实验室配合比设计     1.试拌 《普通砼配合比设计规程》(JGJ 55 — 2011)规定： 骨料Dmax≤31.5mm时，拌合物最小体积为15L； 骨料Dmax≥37.5mm时，拌合物最小体积为25L。

     2.调整           ①和易性—当坍落度小于设计要求时,保持水胶比不变,增加水泥浆                             —当坍落度大于设计要求时,保持砂率不变,增加骨料                             —当粘聚性、保水性不良时,增大砂率             ②强度—至少用三个配合比，每个配合比制作一组(3块)试块,标准养护                             28d试压     3.表观密度校正—校正系数δ（＞2%才校正）     4.实验室配合比            满足和易性、强度等性能的配合比即为                                                    实验室配合比    C0 : F0 : W0 :  S0  : G0 : A0八八. .施工配合比设计施工配合比设计        在实验室配合比中，砂、石均按干燥状态计量，而施工现场的砂石含有一定的水分，因此必须扣除砂石中含有的水分，才是施工配合比        设工地：砂含水率为a%，石子含水率为b%，则                                                                                                                ▲公式用途 ①已知：实验室配合比 C0 : F0 :  S0 : G0: W0 : A0 ；砂、石含水率a% 、b% 求：施工配合比  C´ : F´ :  S´ : G´: W´ : A´      ②已知：施工配合比 C´ : F´ :  S´ : G´: W´ : A´ ；砂、石含水率a% 、b% 求：实验室配合比 C0 : F0 :  S0 : G0: W0 : A0施工配合比解解: : (1)实验室配合比 C0= C´=294 kg； Fa0= Fa´=98 kg；  Sp0= Sp´=98 kg ； A0= A´=4.5 kg；            S0 = S´/(1 + a%) = 689/(1+2.7%)= 671 kg            G0 = G´/(1 + b%) = 1089/(1+1.2%)= 1076 kg            W0= W´+ S0 a%+G0 b%= 132 +671×2.7%+1076×1.2% = 163 kg        （2） 配制C45时必须达到的配制强度 f配 = f设 + tσ = = 45 +1.645 ×5 = 53.2 MPa                    胶水比胶水比  B/W = (C0+ Fa0 + Sp0) / W0= (294+98+98)/163 = 3.0              实际强度f28 =αa fb(B/W－αb )=αa γf γs γc fce.g (B/W－αb ) = 0.53×0.75×0.95×1.18×42.5(3.0－0.20)= 53.0MPa ∵ f28 ＜ f配 ∴该砼不能满足C45要求例题 采用42.5P·P水泥、粉煤灰、矿渣粉、河砂、碎石、减水剂等配制砼， 施工配合比：C´:Fa´:Sp´:S´:G´:W´:A´= 294:98:98:689:1089:132:4.5 （kg/m3），施工现场砂、石含水率分别为2.7％、1.2％。

(1) 求该砼实验室配合比 C0 :  Fa0 : Sp0 : S0 : G0: W0: A0 (1m3砼用量) (2) 该砼是否满足C45强度要求? (已知γf = 0.75, γs= 0.95, γc= 1.18, αa= 0.53, αb= 0.2, t =1.645, σ= 5.0MPa)第六节第六节. .轻轻 砼砼一.定义—凡表观密度小于1950kg/m3的砼二.分类—分轻骨(集)料砼、多孔砼和无砂大孔砼等三类   1.轻骨(集)料砼—用轻粗骨料、轻细骨料(或普通砂)和水泥配制而成的砼       (1)轻骨料按来源分 —工业废料轻骨料、天然轻骨料和人造轻骨料等三类                        按粒型分 —圆球型轻骨料、普通型轻骨料和碎石型轻骨料等三类       (2)轻骨料强度 —按《轻骨料砼技术规程》(JGJ51 —90)用筒压法测定—即筒压强度       (3)轻骨料的吸水率 一般比普通砂石大,则轻骨料砼强度低、收缩大，和易性差       (4)轻骨料砼保温隔热性能好、自重小、抗渗抗冻性能好       (5)轻骨料砼主要用于保温、结构保温和结构三方面   2.多孔砼 —不含骨料且内部分布着大量细小封闭孔隙的砼       (1)分类 —加气砼加气砼和泡沫砼       (2)多孔砼可制成砌块、屋面板、内外墙板等制品，用于墙体材料及屋面保温材料   3.无砂大孔砼 —由水泥、粗骨料和水拌制而成的一种不含砂的砼       (1)大孔砼导热系数小、保温性能好、吸湿性小、收缩小、抗冻性能好       (2)大孔砼可制作墙体用小型空心砌块和各种板材、或现浇墙体，以及滤水管（板）                          1.  取干砂500g，筛分结果如下表                     (1)  该砂的粗细程度如何？    (2)  该砂的级配是否合格？ 2. 某砼施工配合比为：C´:Fa´:Sp´:S´:G´:W´ =250 : 36 :72 : 700 :1210 :128    （kg)，施工现场河砂 、碎石含水率分别为4.2%、1.6% 。

   （1）求该砼实验室配合比（1 m3砼用量） （250:36:72:672:1191:175）   （2）若使用42.5P•C水泥(实测28d强度47MPa)，该砼能否达到C30要求?        （已知γf =0.9, γs =0.95, αa = 0.53, αb = 0.2 , t =1.645, σ=5.0MPa） [提示：提示：∵f28 = 0.53×0.9×0.95×47 (( 250+36+72)/175－0.2 ) = 39.31MPa                               ＞f配 = 38.23MPa     ∴ 该砼能达到C30要求 ] 3. 某砼经试配达到和易性和强度均合格时材料用量：水泥3.2 kg，水1.85 kg，砂6.3 kg，石12.56 kg，实测拌合物的表观密度为2450kg/m3    （1）计算该砼实验室配合比（1m3砼用量） （327:190:646:1287）    （2）若现场砂、石含水率分别为5.0%、2.5%，计算该砼施工配合比        （1 m3砼用量） （327:125:678:1319）筛孔尺寸（mm)4.752.361.180.60.30.15<0.15筛余量（g)  15 60 105120100 85   15。