混凝土3硬化混凝土.ppt

§4-2 §4-2 二、硬化混凝土的性能二、硬化混凝土的性能 一、强度一、强度 1 1、混凝土受力变形及破坏过程、混凝土受力变形及破坏过程 2 2、砼标准立方体抗压强度与强度等级、砼标准立方体抗压强度与强度等级 标准立方体抗压强度标准立方体抗压强度 意义：质量检测和等级划分意义：质量检测和等级划分 强度等级强度等级 ────标准尺寸：标准尺寸：150×150×150mm150×150×150mm────具有具有95%95%保证率的立方体抗压强度保证率的立方体抗压强度────按按28d28d标准立方体抗压强度划分标准立方体抗压强度划分: :、、C10C10、、C20…C80C20…C80等十六个等级等十六个等级────标准养护标准养护混凝土混凝土受压面受压面边长边长10cm 实测强度实测强度 15cm × 1尺寸效应：尺寸效应：高宽比：高宽比：高宽比大，强度小高宽比大，强度小表面状态：表面状态：表面光滑，强度小表面光滑，强度小加荷速度：加荷速度：加荷速度快，强度大。

加荷速度快，强度大 3 3、轴心抗压强度、轴心抗压强度( (棱柱体抗压强度棱柱体抗压强度) ) 特点：特点： 换算：换算：更好地反映砼的实际受压情况更好地反映砼的实际受压情况4 4、抗拉和抗折强度、抗拉和抗折强度 ① ①拉压比＝拉压比＝ 1/10 1/10～～1/201/20；； 抗压强度越高，抗压强度越高， 拉压比越小拉压比越小②②抗拉强度抗拉强度↑→↑→抗裂性抗裂性↑↑ 抗折强度抗折强度f fcf→→道路水泥混凝土性能指标道路水泥混凝土性能指标③③抗拉强度测定方法：轴向抗拉、劈裂抗拉抗拉强度测定方法：轴向抗拉、劈裂抗拉 抗折强度测定：三分点抗（弯）折实验抗折强度测定：三分点抗（弯）折实验拉应力拉应力压应力压应力 5 5、强度影响因素、强度影响因素 ⑴ ⑴水泥标号、水灰比水泥标号、水灰比 水泥标号水泥标号↑→↑→混凝土强度混凝土强度↑↑ 水灰比水灰比↓→↓→混凝土强度混凝土强度↑↑ 保罗米公式：保罗米公式：øöçèæ-×=BwcfAfcecu ⑵ ⑵集料性质集料性质 ⑶ ⑶施工施工 ⑷ ⑷温湿度温湿度◆◆湿度：湿度：◆◆温度：温度：充分充分→→水泥水化顺利进行水泥水化顺利进行不足不足→→水泥水化迟缓水泥水化迟缓干燥干燥→→水泥水化反应停止水泥水化反应停止高高 → → 砼早期强度高，砼早期强度高， 但后期强度并不高。

但后期强度并不高 ⑸ ⑸龄期龄期 最初最初7 7天内，强度增长较快；天内，强度增长较快； 28 28天以后，强度增长较慢天以后，强度增长较慢 ⑹ ⑹荷载持续时间荷载持续时间二、变形二、变形荷载变形荷载变形：由于荷载作用导致的变相变形由于荷载作用导致的变相变形非荷载变形：非荷载变形：无荷载作用下产生的变形无荷载作用下产生的变形——80%——80%的的建建筑筑物物裂裂缝缝与与混混凝凝土土的的非非荷荷载载变变形形有关非荷载变形非荷载变形1 1、化学收缩、化学收缩────不可逆不可逆 原因：原因：水泥水泥+ +水水→→水化物水化物 体积减小体积减小 主要在早期主要在早期(40d(40d内内) )，以后逐渐稳定以后逐渐稳定 危害：危害：产生微裂纹，一般无危害产生微裂纹，一般无危害 影响因素：影响因素：水泥标号水泥标号 水泥细度水泥细度 水泥用量水泥用量干燥干燥再潮湿再潮湿可逆收缩可逆收缩不可逆收缩不可逆收缩总总收收缩缩2 2、湿胀干缩、湿胀干缩────不能完全恢复不能完全恢复 收缩值：收缩值： 原因：原因： 危害：危害：影响因素：影响因素： ①①水泥品种、细度、用量水泥品种、细度、用量②②单位用水量、水灰比单位用水量、水灰比③③集料弹性模量集料弹性模量④④养护养护CSHCSH凝胶体和毛细管失水、吸水凝胶体和毛细管失水、吸水湿胀无危害，干缩引起开裂湿胀无危害，干缩引起开裂——干燥收缩是当前混凝土开裂的重要原因。

干燥收缩是当前混凝土开裂的重要原因 3 3、温度变形、温度变形────热胀冷缩热胀冷缩 膨胀值：膨胀值： 危害：危害： 防止措施：防止措施：大体积砼、水化热、内外温差开裂大体积砼、水化热、内外温差开裂 ①①低热水泥低热水泥②②减少水泥用量减少水泥用量③③人工降温人工降温④④设置温度钢筋设置温度钢筋0.01mm/m℃0.01mm/m℃大体积混凝土内部温度变化情况：大体积混凝土内部温度变化情况：4、碳化收缩、碳化收缩 概念：概念：Ca(OH)2+CO2→CaCO3，导致收缩导致收缩 影响：影响：不利不利——降低碱度、强度，产生裂缝，钢筋锈蚀降低碱度、强度，产生裂缝，钢筋锈蚀 有利有利——提高混凝土的密实度提高混凝土的密实度 防止措施：防止措施： ①①提高混凝土的密实度提高混凝土的密实度 ②②加强养护加强养护 ③③加保护层加保护层5、水泥体积安定性不良、水泥体积安定性不良6、碱骨料反应、碱骨料反应 概念概念 ：： 危害：危害：隐蔽性强，导致混凝土开裂。

隐蔽性强，导致混凝土开裂 防止措施：防止措施：低碱水泥、外加剂、矿物掺合料低碱水泥、外加剂、矿物掺合料7、不均匀沉降、不均匀沉降思考：思考：某道路未投入使用，混凝土即产生开裂，某道路未投入使用，混凝土即产生开裂， 可可能有哪些原因导致，如何防止？能有哪些原因导致，如何防止？1 1、混凝土受力变形、混凝土受力变形荷载变形荷载变形2 2、弹塑性变形、弹塑性变形 —— ——短期荷载变形短期荷载变形 弹性模量弹性模量假塑性原因假塑性原因────界面裂缝扩展界面裂缝扩展E Eaggagg、、E Ecemcem→E→Econcon E Eaggagg＞＞E Econcon＞＞E Ecemcem砼砼E E值：值：1.75×101.75×104 4～～3.60×103.60×104 4 MPaMPa (C10 (C10 ～～ C60) C60) E E值对结构用砼意义重大值对结构用砼意义重大徐变应变徐变应变弹性应变弹性应变弹性回复弹性回复徐变回复徐变回复不不可可逆逆徐徐变变卸卸载载3 3、混凝土徐变、混凝土徐变————长期荷载变形长期荷载变形 概念：概念： 规律规律：： 数值数值：： 原因：原因： 利利：： 弊弊：：①①最初最初数月数月内增长较快内增长较快②②延续延续数年数年才趋于稳定才趋于稳定 ① ①水泥凝胶内部结构的改变水泥凝胶内部结构的改变 ② ②水分的迁移水分的迁移趋于消除应力集中趋于消除应力集中使钢筋预应力降低使钢筋预应力降低长期荷载作用下，不断增大的变形。

长期荷载作用下，不断增大的变形 三、混凝土耐久性三、混凝土耐久性 造成砼劣化的原因：机械、物理、化学、生物造成砼劣化的原因：机械、物理、化学、生物 物理、机械物理、机械空蚀空蚀磨蚀磨蚀表面磨损表面磨损裂纹裂纹体积变化体积变化温度梯度温度梯度湿度梯度湿度梯度外力作用外力作用超载撞击超载撞击周期荷载周期荷载温度变化温度变化冻融冻融火灾火灾 1 1、抗渗性、抗渗性 重要性重要性：： 抗渗等级抗渗等级：：抗渗砼定义抗渗砼定义：： 决定因素决定因素：： 影响因素影响因素：：抗冻性、抗侵蚀性、钢锈等抗冻性、抗侵蚀性、钢锈等P4P4、、P6P6、、P8P8、、P10P10、、P12P12(0.4(0.4～～1.2MPa)1.2MPa)≥P6≥P6孔隙率、孔径分布、连通性孔隙率、孔径分布、连通性配合比、最大粒径、捣实程度配合比、最大粒径、捣实程度养护和龄期、外加剂养护和龄期、外加剂2 2、抗冻性、抗冻性 抗冻等级抗冻等级：： 抗冻砼定义抗冻砼定义：： 决定因素决定因素：： 改善措施：改善措施：≥F50≥F50孔隙率、孔结构、孔隙充水程度、孔隙率、孔结构、孔隙充水程度、砼强度、温度下降程度砼强度、温度下降程度①①高密实度高密实度 ② ②少量引气少量引气─ F10─ F10、、F15F15、、F25F25、、F50F50、、F100F100、、F200F200、、F300F300强度下降强度下降≤25%≤25%重量损失重量损失≤5%≤5%的最大冻融循环次数的最大冻融循环次数3 3、抗侵蚀性、抗侵蚀性影响因素影响因素：：水泥品种、砼密实度、孔连通性水泥品种、砼密实度、孔连通性4 4、碳化、碳化碳化程度碳化程度：： 危害：危害：影响因素影响因素：： 由表及里的中性化深度由表及里的中性化深度,mm,mm①①碱度碱度↓→↓→钢筋锈蚀钢筋锈蚀②②收缩收缩↑→↑→开裂开裂水泥品种、水泥用量、混合材掺量水泥品种、水泥用量、混合材掺量砼密实度、相对湿度、砼密实度、相对湿度、COCO2 2浓度浓度 5 5、碱集料反应、碱集料反应 ⑴⑴作用机理作用机理 ⑵⑵必要条件必要条件 ⑶⑶抑制措施抑制措施a-SiOa-SiO2 2＋＋2mNaON→mNaOSiO2mNaON→mNaOSiO2 2nHnH2 2O O ( (吸水膨胀吸水膨胀) )①①水泥含碱过量水泥含碱过量②②集料一定数量含集料一定数量含a-SiOa-SiO2 2③③水分存在水分存在①①非活性集料非活性集料②②低碱水泥低碱水泥(Na(Na2 2O O当量当量0.6%)0.6%)③③掺掺a-SiOa-SiO2 2细粉细粉§4-3 §4-3 混凝土外加剂和矿物掺合料混凝土外加剂和矿物掺合料① ① 改善砼拌合物流变性改善砼拌合物流变性────减水剂、泵送剂减水剂、泵送剂② ② 调节砼凝结硬化性能调节砼凝结硬化性能────缓凝剂、早强剂缓凝剂、早强剂③ ③ 改善混凝土的耐久性改善混凝土的耐久性────引气剂、阻锈剂引气剂、阻锈剂④ ④ 提供混凝土特殊性能提供混凝土特殊性能────膨胀剂、防水剂膨胀剂、防水剂 按成分：按成分：无机、有机、复合无机、有机、复合一、混凝土外加剂一、混凝土外加剂1 1 定义：定义：拌制混凝土时加入的掺量小于拌制混凝土时加入的掺量小于5%的材的材料。

料2 2 分类分类 按作用：按作用：3、常用外加剂、常用外加剂（（1）减水剂）减水剂 Water reducer 定义定义：：保持坍落度不变时，可减少混凝土保持坍落度不变时，可减少混凝土拌和用水量的外加剂拌和用水量的外加剂 主要成份主要成份——表面活性剂表面活性剂CH2CH2…CH2CH2—COOH(—SO3Na)(—OH)亲水基团亲水基团憎水基团憎水基团作用机理：作用机理：吸附分散作用、润湿润滑作用吸附分散作用、润湿润滑作用技术经济效果：技术经济效果： ① ①不减水、不减水泥，水灰比不变，不减水、不减水泥，水灰比不变， ② ②减水，不减水泥，减水，不减水泥， ③ ③减水，减水泥减水，减水泥 →→强度不变，坍落度强度不变，坍落度↑↑→→坍落度不变，坍落度不变，w/c↓w/c↓，强度，强度↑↑→→坍落度不变，坍落度不变，w/cw/c不变，强度不变不变，强度不变 节约水泥节约水泥常用减水剂常用减水剂 注意事项注意事项①①减水率：普通减水剂、高效减水剂减水率：普通减水剂、高效减水剂②②是否伴有缓凝、引气、早强等作用是否伴有缓凝、引气、早强等作用③③与水泥的适应性与水泥的适应性④④对钢筋的锈蚀作用对钢筋的锈蚀作用 ————适宜掺量适宜掺量①①木质素系（木质素系（M M剂）剂） 成分：成分：木质素磺酸盐木质素磺酸盐 品种：品种：木钙、木钠、木镁木钙、木钠、木镁 性能：性能：减水率减水率10%，普通减水剂，普通减水剂 28d 28d强度增长强度增长 10 10~15%;15%; 节约水泥节约水泥 8 8~10%;10%; 提高坍落度提高坍落度 约约100mm100mm 引气、缓凝引气、缓凝 掺量：掺量：0.2~0.3%( (水泥质量水泥质量) ) 应用：应用：各种混凝土，适合大体积混凝土、夏各种混凝土，适合大体积混凝土、夏季施工季施工 不宜冬季施工，蒸汽养护（不宜冬季施工，蒸汽养护（思考原因思考原因））②②萘系减水剂萘系减水剂 成分：成分：萘磺酸盐甲醛缩合物萘磺酸盐甲醛缩合物 品种：品种：NNONNO，，NFNF，，FDNFDN，，UNFUNF，，SN-2SN-2，，JNJN 性能：性能：减水率减水率 15 15~20%20%，高效减水剂，高效减水剂 节约水泥节约水泥 20%; ; 强度增加强度增加(28d) (28d) 20% 不引气、不缓凝不引气、不缓凝 掺量：掺量：0.2~1.0% 应应用用: 各各种种混混凝凝土土工工程程，，早早强强和和高高强强混混凝凝土土、、蒸养混凝土、泵送的高流态自密混凝土蒸养混凝土、泵送的高流态自密混凝土。

③③水溶性树脂系水溶性树脂系成分：成分：磺化三聚氰胺甲醛树脂磺化三聚氰胺甲醛树脂品种：品种：SMSM性能性能: : 减水减水20~27%，高效减水剂，高效减水剂 强度增加强度增加(28d) (28d) 30~60% 节约水泥节约水泥 25% 坍落度提高坍落度提高 约约150mm 不引气、不缓凝不引气、不缓凝掺量：掺量：0.5~1%应应用用：：适适用用于于蒸蒸养养混混凝凝土土、、高高强强混混凝凝土土、、早早强强混凝土及流态混凝土混凝土及流态混凝土（（2 2）引气剂）引气剂air entraining agentair entraining agent定定义义：：能能在在砼砼拌拌合合物物中中产产生生一一定定量量均均匀匀分分布布、、稳稳定定、、微细、独立气泡的外加剂微细、独立气泡的外加剂品种：品种：松香热聚物松香热聚物性能：性能：在混凝土引入封闭气泡，改善混凝土抗冻、抗在混凝土引入封闭气泡，改善混凝土抗冻、抗渗、抗蚀性渗、抗蚀性孔隙特征的影响孔隙特征的影响）） 可能导致混凝土强度下降。

可能导致混凝土强度下降孔隙率的影响孔隙率的影响）） 改善混凝土和易性改善混凝土和易性气泡滚珠润滑作用气泡滚珠润滑作用））掺量：掺量：0.05~0.15%应用：应用：抗冻、抗渗、耐腐蚀混凝土抗冻、抗渗、耐腐蚀混凝土趋势：趋势：引气型减水剂代替，因为其具有减水、引气、引气型减水剂代替，因为其具有减水、引气、强度提高、节约水泥的特点强度提高、节约水泥的特点（（3）早强剂）早强剂定义：定义：加速混凝土早期强度发展的外加剂加速混凝土早期强度发展的外加剂品品种种：：氯氯盐盐类类（（CaCl2））、、硫硫酸酸盐盐类类（（Na2SO4））、、醇胺类（三乙醇胺）醇胺类（三乙醇胺） 局限：局限：氯盐类可能导致钢筋锈蚀氯盐类可能导致钢筋锈蚀 硫酸钠可能导致碱骨料反应硫酸钠可能导致碱骨料反应 三乙醇胺可能导致缓凝三乙醇胺可能导致缓凝 掺量：掺量：氯盐类（氯盐类（CaCl2））1~2% 硫酸盐类（硫酸盐类（Na2SO4））0.5~2% 醇胺类（三乙醇胺）醇胺类（三乙醇胺）0.2~0.3% 应用：应用：早强混凝土工程，冬季施工、蒸早强混凝土工程，冬季施工、蒸 养混凝土养混凝土（（4 4）缓凝剂）缓凝剂 Set retarder Set retarder 定义：定义：　　　　 应用：应用： 不适用：不适用： 品种：品种：①①大体积砼、泵送砼大体积砼、泵送砼②②夏季施工、滑模施工夏季施工、滑模施工③③远距离运输远距离运输低温施工、早强砼、蒸养砼低温施工、早强砼、蒸养砼 能延缓混凝土凝结时间，并对能延缓混凝土凝结时间，并对砼后期强度无不利影响的外加剂砼后期强度无不利影响的外加剂M M剂、糖蜜、有机酸、醇胺剂、糖蜜、有机酸、醇胺4、外加剂的掺加方法、外加剂的掺加方法先掺法：先掺法： 外加剂在磨制水泥时加入外加剂在磨制水泥时加入同掺法：同掺法： 外加剂与混凝土拌和水同时加入外加剂与混凝土拌和水同时加入 ————最常用的方法最常用的方法 后后掺掺法法：：外外加加剂剂在在混混凝凝土土拌拌和和后后加加入入，，包包括括滞水法和分批加入法滞水法和分批加入法二、矿物掺合料二、矿物掺合料定义：定义：拌制混凝土时加入的掺量大于拌制混凝土时加入的掺量大于5%的材料。

的材料基本要求：基本要求： ① ① 具有火山灰活性或潜在水硬性具有火山灰活性或潜在水硬性 ② ② 细度小于水泥细度小于水泥 ③ ③ 不明显增加混凝土的拌合水量不明显增加混凝土的拌合水量品种：品种： 矿渣微粉、粉煤灰、硅粉矿渣微粉、粉煤灰、硅粉矿物掺合料的作用矿物掺合料的作用①①活性效应活性效应————火山灰反应，提高混凝土的后期火山灰反应，提高混凝土的后期强度②②微集料效应微集料效应————填充混凝土中的微小空隙填充混凝土中的微小空隙③③界界面面效效应应————改改善善水水泥泥石石与与骨骨料料的的粘粘结结，，消消除除界面过渡区界面过渡区④④形态效应形态效应————玻璃球状态起滚珠润滑作用玻璃球状态起滚珠润滑作用矿物掺合料的应用矿物掺合料的应用 高性能混凝土、高强混凝土、耐腐蚀混凝土、高性能混凝土、高强混凝土、耐腐蚀混凝土、改善混凝土和易性改善混凝土和易性。