第九章

現(xiàn)代混凝土新型工程材料2026/1/242第九章現(xiàn)代混凝土1234概述新拌混凝土性能混凝土的力學(xué)性能混凝土的變形混凝土的耐久性混凝土的質(zhì)量控制與強(qiáng)度評(píng)定混凝土的配合比設(shè)計(jì)高性能混凝土的技術(shù)要點(diǎn)及工程實(shí)例CONTENTS78652026/1/243第九章現(xiàn)代混凝土1234概述新拌混凝土性能混凝土的力學(xué)性能混凝土的變形混凝土的耐久性混凝土的質(zhì)量控制與強(qiáng)度評(píng)定混凝土的配合比設(shè)計(jì)高性能混凝土的技術(shù)要點(diǎn)及工程實(shí)例CONTENTS78652026/1/2449.1.1混凝土的發(fā)展史化學(xué)外加劑，尤其是聚羧酸減水劑的廣泛應(yīng)用成為混凝土發(fā)展過程中第三個(gè)里程碑式的節(jié)點(diǎn)一種以耐久性為首要設(shè)計(jì)目標(biāo)的全新混凝土概念—高性能混凝土---在一些發(fā)達(dá)國(guó)家首次被提出為了使混凝土構(gòu)件更加牢固，曾經(jīng)試驗(yàn)在其中加入木材、編織物、鐵件等發(fā)明了鋼筋混凝土，鋼筋混凝土通過鋼筋和混凝土的協(xié)同作用克服了傳統(tǒng)素混凝土抗拉強(qiáng)度低的弱點(diǎn)發(fā)明波特蘭水泥用火山灰、石灰、砂、石制備的“天然混凝土”具有凝結(jié)力強(qiáng)、堅(jiān)固耐久、不透水等特點(diǎn)20世紀(jì)60年代20世紀(jì)80年代末至90年代初1850年1875年公元前500年1824年123456混凝土的發(fā)展史：2026/1/2459.1.1混凝土的發(fā)展史1.美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)（ACI）最初關(guān)于高性能混凝土的定義明確表示高性能混凝土的獲得不僅靠更新組分材料，還靠貫穿混凝土生產(chǎn)和施工的全過程。在不同的工程應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)于高性能混凝土所要求的性能是不同的。高性能混凝土所要求的性能包括：易澆筑、壓實(shí)而不離析；高長(zhǎng)期力學(xué)性能；高早期強(qiáng)度；高韌性；高體積穩(wěn)定性；在嚴(yán)酷環(huán)境下使用壽命長(zhǎng)。強(qiáng)調(diào)了對(duì)高性能混凝土均勻性的要求，越重要、質(zhì)量要求越高的工程，對(duì)HPC勻質(zhì)性的要求也就應(yīng)該越高。12342026/1/2469.1.1混凝土的發(fā)展史2.我國(guó)學(xué)術(shù)界早期關(guān)于高性能混凝土的觀點(diǎn)吳中偉院士、廉慧珍教授提出：高性能混凝土是一種新型高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土1它以耐久性作為設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)2針對(duì)不同用途要求，高性能混凝土對(duì)下列性能重點(diǎn)地予以保證：耐久性、工作性、適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性3為此高性能混凝土在配制上的特點(diǎn)是低水膠比，選用優(yōu)質(zhì)原材料，必須摻加足夠數(shù)量的礦物細(xì)粉和高效減水劑4強(qiáng)調(diào)高性能混凝土不一定是高強(qiáng)混凝土。52026/1/249.1.1混凝土的發(fā)展史2.我國(guó)學(xué)術(shù)界早期關(guān)于高性能混凝土的觀點(diǎn)312如果現(xiàn)在將高性能混凝規(guī)定在50~60MPa以上，則用途很受限制，大大妨礙高性能混凝土推廣應(yīng)用；更重要的是制約了高性能混凝向綠色高性能混凝的發(fā)展最初的高性能混凝土被理解為“三高”混凝土，即“高工作度、高強(qiáng)度、高耐久性”。建議將高性能混凝土強(qiáng)度下降到C30左右，以不損及混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)（孔結(jié)構(gòu)、水化物結(jié)構(gòu)、界面區(qū)結(jié)構(gòu)）為度，以保證其耐久性及體積穩(wěn)定性1997年19982026/1/249.1.1混凝土的發(fā)展史3.我國(guó)工程建筑標(biāo)準(zhǔn)《高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》的定義高性能混凝土應(yīng)滿足下列技術(shù)要求：（1）水膠比0.38；（2）在56天齡期時(shí)，混凝土的6小時(shí)總導(dǎo)電量不得超過1000庫(kù)侖；（3）經(jīng)過300次凍融循環(huán)后，混凝土的相對(duì)動(dòng)彈性模量應(yīng)保持在80%以上；（4）膠凝材料抗硫酸鹽腐蝕試驗(yàn)試件15周膨脹率<0.4％，混凝土最大水膠比0.45；（5）混凝土中可溶性堿的總含量<3.0kg/m3。2026/1/249.1.2混凝土的分類1.按表觀密度（ApparentDensity）分類（1）重混凝土（2）普通混凝土（3）輕混凝土2.按所用膠凝材料（BindingMaterial）分類水泥混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、瀝青混凝土、聚合物混凝土、樹脂混凝土等。3.按流動(dòng)性（Fluidity）分類按照新拌混凝土流動(dòng)性大小，可分為干硬性混凝土（坍落度小于10mm且需用維勃稠度表示）、塑性混凝土（坍落度為10~90mm）、流動(dòng)性混凝土（坍落度為100~150mm）及大流動(dòng)性混凝土（坍落度大于等于160mm）。2026/1/249.1.2混凝土的分類4.按用途分類可分為結(jié)構(gòu)混凝土、大體積混凝土、防水混凝土、耐熱混凝土、膨脹混凝土、防輻射混凝土、道路混凝土等。5.按生產(chǎn)和施工方法分類按照生產(chǎn)方式，混凝土可分為預(yù)拌混凝土和現(xiàn)場(chǎng)攪拌混凝土；按照施工方法可分為泵送混凝土、噴射混凝土、碾壓混凝土、擠壓混凝土、離心混凝土、壓力灌漿混凝土等。2026/1/249.1.2混凝土的分類1.水泥及輔助性膠凝材料現(xiàn)代混凝土的膠凝材料體系普遍以硅酸鹽水泥和各種礦物摻合料組成，但硅酸鹽水泥作為主要膠凝材料的地位并未改變。高性能混凝土對(duì)水泥及輔助膠凝材料的主要要求如下：在滿足混凝土強(qiáng)度和耐久性的前提下，盡可能地減少硅酸鹽水泥的用量1復(fù)合使用多種礦物摻合料，充分發(fā)揮不同礦物摻合料之間的協(xié)同作用，提高混凝土的耐久性2發(fā)掘和利用更多類型的工業(yè)廢渣、建筑垃圾作為礦物摻合料使用，提升混凝土的固廢能力32026/1/249.1.3混凝土的組成2.水飲用水、地下水、地表水及經(jīng)過處理達(dá)到要求的工業(yè)廢水均可用作混凝土拌和用水?；炷涟韬图梆B(yǎng)護(hù)用水的質(zhì)量要求具體有：不得影響混凝土的和易性及凝結(jié)；不得有損于混凝土強(qiáng)度發(fā)展；不得降低混凝土的耐久性；不得加快鋼筋腐蝕及導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼筋脆斷；不得污染混凝土表面；各物質(zhì)限量應(yīng)符合下表的要求：2026/1/249.1.3混凝土的組成3.骨料混凝土常用的砂石骨料主要有天然骨料（河砂、卵石）、機(jī)制砂石以及再生骨料等幾種。4.化學(xué)外加劑化學(xué)外加劑的品種很多，例如常用的減水劑、引氣劑、早強(qiáng)劑、膨脹劑等，在提高混凝土耐久性和施工質(zhì)量，滿足混凝土各項(xiàng)性能方面起到了非常重要的作用。2026/1/249.1.4混凝土的性能特點(diǎn)與基本要求混凝土作為土木工程材料中使用最為廣泛的一種，必然有其獨(dú)特之處。普通混凝土的優(yōu)點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：現(xiàn)代混凝土可以具備很好的工作性，幾乎可以隨心所欲地通過設(shè)計(jì)和模板形成形態(tài)各異的建筑物及構(gòu)件，可塑性強(qiáng)。易塑性01同其他建筑材料相比，混凝土價(jià)格較低，容易就地取材，結(jié)構(gòu)建成后的維護(hù)費(fèi)用也較低。02經(jīng)濟(jì)性硬化混凝土具有較高的力學(xué)強(qiáng)度，目前工程構(gòu)件最高強(qiáng)度可達(dá)130MPa，與鋼筋有牢固的粘結(jié)力，使結(jié)構(gòu)安全性得到充分保證。03安全性混凝土一般而言可有1~2h的防火時(shí)效，比起鋼鐵來說，安全多了，不會(huì)像鋼結(jié)構(gòu)建筑物那樣在高溫下很快軟化而造成坍塌。耐火性04混凝土在土木工程中適用于多種結(jié)構(gòu)形式，滿足多種施工要求?？梢愿鶕?jù)不同要求配制不同的混凝土加以滿足，所以我們稱之為“萬用之石”。多用性05混凝土本來就是一種耐久性很好的材料，古羅馬建筑經(jīng)過幾千年的風(fēng)雨仍然屹立不倒，這本身就昭示著混凝土應(yīng)該“歷久彌堅(jiān)”。耐久性062026/1/249.1.4混凝土的性能特點(diǎn)與基本要求普通混凝土具有許多優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)然相應(yīng)的缺點(diǎn)也不容忽視，主要表現(xiàn)為：（1）抗拉強(qiáng)度低（2）延展性不高（3）自重大，比強(qiáng)度低（4）體積不穩(wěn)定性相比于普通混凝土所具有的抗拉強(qiáng)度低、自重大、體積不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，高性能混凝土應(yīng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）高耐久性（2）高工作性（3）高體積穩(wěn)定性（4）高強(qiáng)度2026/1/249.1.4混凝土的性能特點(diǎn)與基本要求混凝土在建筑工程中使用，必須滿足以下五項(xiàng)基本要求或準(zhǔn)則：01滿足與使用環(huán)境相適應(yīng)的耐久性要求。02滿足設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求。03滿足施工規(guī)定所需的工作性要求。04滿足業(yè)主或施工單位渴望的經(jīng)濟(jì)性要求。05滿足可持續(xù)發(fā)展所必需的生態(tài)性要求。2026/1/249.1.5現(xiàn)代混凝土的發(fā)展方向混凝土實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化的主要技術(shù)途徑在于：依靠減水劑實(shí)現(xiàn)混凝土的低水膠比。0305010402降低水泥用量，由水泥、粉煤灰或磨細(xì)礦粉等共同組成合理的膠凝材料體系使用引氣劑減少混凝土內(nèi)部的應(yīng)力集中現(xiàn)象。減少單方混凝土用水量和膠凝材料漿量。通過改變加工工藝，改善骨料的粒形和級(jí)配。2026/1/249.1.5現(xiàn)代混凝土的發(fā)展方向混凝土產(chǎn)業(yè)必須走可持續(xù)發(fā)展之路，積極推動(dòng)綠色混凝土技術(shù)的發(fā)展，出路在于：（1）發(fā)展并運(yùn)用具有高強(qiáng)度、高工作性、高耐久性等優(yōu)異性能的高性能混凝土。（2）大量使用工業(yè)廢棄資源，例如用尾礦資源做混凝土骨料；大量使用粉煤灰、磨細(xì)礦粉、硅灰等輔助膠凝材料替代水泥。（3）扶植再生混凝土產(chǎn)業(yè)，使越來越多的建筑垃圾作為骨料循環(huán)使用。（4）不要一味追求高等級(jí)混凝土，應(yīng)重視發(fā)展中、低等級(jí)耐久性好的混凝土。（5）發(fā)展新型功能混凝土，提高建筑物的質(zhì)量和使用壽命，例如在混凝土特殊構(gòu)件中使用智能混凝土、防輻射混凝土等。（6）發(fā)展和運(yùn)用新型混凝土技術(shù)，例如采用裝配式混凝土建筑技術(shù)、3D打印混凝土技術(shù)等，不僅可以提高生產(chǎn)效率、降低成本，還能實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)。2026/1/2419第九章現(xiàn)代混凝土1234概述新拌混凝土性能混凝土的力學(xué)性能混凝土的變形混凝土的耐久性混凝土的質(zhì)量控制與強(qiáng)度評(píng)定混凝土的配合比設(shè)計(jì)高性能混凝土的技術(shù)要點(diǎn)及工程實(shí)例CONTENTS78652026/1/249.2.1和易性的概念和易性（又稱工作性）是混凝土在凝結(jié)硬化前必須具備的性能，是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、運(yùn)輸、澆灌、搗實(shí)）并獲得質(zhì)量均勻、成型密實(shí)的混凝土性能。和易性是一項(xiàng)綜合的技術(shù)性質(zhì)，包括流動(dòng)性、粘聚性和保水性等三方面的含義。流動(dòng)性（Fluidity）是指混凝土拌合物在本身自重或施工機(jī)械振搗的作用下，克服內(nèi)部阻力和與模板、鋼筋之間的阻力，產(chǎn)生流動(dòng)，并均勻密實(shí)地填滿模板的能力。粘聚性（Coherence）是指混凝土拌合物具有一定的粘聚力，在施工、運(yùn)輸及澆注過程中，不致出現(xiàn)分層離析，使混凝土保持整體均勻性的能力。保水性（WaterRetentivity）是指混凝土拌合物具有一定的保水能力，在施工中不致產(chǎn)生嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象。2026/1/249.2.2和易性測(cè)定方法及指標(biāo)1.坍落度（Slump）測(cè)定測(cè)定的具體方法為：將標(biāo)準(zhǔn)圓錐坍落度筒（無底）放在水平的、不吸水的剛性底板上并固定，混凝土拌合物按規(guī)定方法裝入其中，裝滿刮平后，垂直向上將筒提起，移到一旁，筒內(nèi)拌合物失去水平方向約束后，由于自重將會(huì)產(chǎn)生坍落現(xiàn)象。然后量出向下坍落的尺寸（mm）就叫做坍落度，作為流動(dòng)性指標(biāo)，如圖所示。坍落度越大表示混凝土拌合物的流動(dòng)性越大。2026/1/249.2.2和易性測(cè)定方法及指標(biāo)1.坍落度（Slump）測(cè)定

混凝土拌合物坍落度的測(cè)定根據(jù)坍落度的不同，可將混凝土拌合物分為4級(jí)：低塑性混凝土（坍落度值為10~40mm）、塑性混凝土（坍落度值為50~90mm）、流動(dòng)性混凝土（坍落度值為100~150mm）及大流動(dòng)性混凝土（坍落度值≥160mm）。2026/1/249.2.2和易性測(cè)定方法及指標(biāo)2.維勃稠度（VebeConsistence）測(cè)定坍落度值小于10mm的混凝土叫做干硬性混凝土，通常采用維勃稠度儀，測(cè)定其稠度（維勃稠度）。測(cè)定的具體方法為：在筒內(nèi)按坍落度試驗(yàn)方法裝料，提起坍落度筒，在拌合物試體頂面放一透明盤，開啟振動(dòng)臺(tái)，測(cè)量從開始振動(dòng)至混凝土拌合物與壓板全面接觸時(shí)的時(shí)間即為維勃稠度值（單位：S）。該方法適用于骨料最大粒徑不超過40mm，維勃稠度在5~30S之間的混凝土拌合物的稠度測(cè)定。2026/1/249.2.2和易性測(cè)定方法及指標(biāo)2.維勃稠度（VebeConsistence）測(cè)定維勃稠度儀2026/1/249.2.3影響和易性的主要因素1.膠凝材料漿體膠凝材料漿體（CementitiousMaterialsPaste）是由水泥、混凝土礦物摻合料和水拌合而成的漿體，具有流動(dòng)性和可塑性，它是普通混凝土拌合物工作度最敏感的影響因素。原材料一定時(shí)，坍落度主要取決于膠凝材料漿量的多少和粘度大小。只增大用水量時(shí)，坍落度加大，而穩(wěn)定性降低（即易于離析和泌水），也影響拌合物硬化后的性能，所以過去通常是維持水膠比不變，調(diào)整膠凝材料漿量來滿足工作度要求。2026/1/249.2.3影響和易性的主要因素2.骨料品種與品質(zhì)的影響碎石比河卵石粗糙、棱角多，內(nèi)摩擦阻力大，因而在水泥漿量和水灰比相同條件下，流動(dòng)性與壓實(shí)性要差些；石子最大粒徑較大時(shí)，需要包裹的水泥漿少，流動(dòng)性要好些，但穩(wěn)定性較差，即容易離析；細(xì)砂的表面積大，拌制同樣流動(dòng)性的混凝土拌合物需要較多水泥漿或砂漿。所以采用最大粒徑稍小、粒形好（片針狀、非常不規(guī)則的顆粒少）、級(jí)配好的粗骨料；細(xì)度模數(shù)偏大的中粗砂、砂率稍高、水泥漿體量較多的拌合物，其工作度的綜合指標(biāo)較好。2026/1/249.2.3影響和易性的主要因素3.砂率砂率（SandRatio）是指混凝土拌合物砂用量與砂石總量比值的百分率。在混凝土拌合物中，是砂子填充石子（粗骨料）的空隙，而水泥漿則填充砂子的空隙，同時(shí)有一定富余量去包裹骨料的表面，潤(rùn)滑骨料，使拌合物具有流動(dòng)性和易密實(shí)的性能。

含砂率與坍落度的關(guān)系

含砂率與水泥用量的關(guān)系2026/1/249.2.3影響和易性的主要因素4.水泥與外加劑的影響與普通硅酸鹽水泥相比，采用礦渣水泥、火山灰水泥的混凝土拌合物流動(dòng)性較小。但是礦渣水泥的保水性差，尤其氣溫低時(shí)泌水較大。在拌制混凝土拌合物時(shí)加入適量外加劑，如減水劑、引氣劑等，使混凝土在較低水灰比、較小用水量的條件下仍能獲得很高的流動(dòng)性。例如拌制混凝土拌合物時(shí)加入引氣劑，一方面，氣泡包含于水泥漿中，相當(dāng)于漿體的一部分，使?jié){體量增大；另一方面，小的氣泡在混凝土中還可以起滾珠潤(rùn)滑作用，同時(shí)，封閉的氣泡提高混凝土拌合物的穩(wěn)定性，工作性會(huì)因此得到改善。2026/1/249.2.3影響和易性的主要因素5.礦物摻合料礦物摻合料不僅自身水化緩慢，優(yōu)質(zhì)礦物摻合料還有一定的減水效果，同時(shí)還減緩了水泥的水化速度，使混凝土的工作性更加流暢，并防止泌水及離析的發(fā)生。6.攪拌作用的影響不同攪拌機(jī)械拌合出的混凝土拌合物，即使原材料條件相同，工作度仍可能出現(xiàn)明顯的差別。2026/1/249.2.3影響和易性的主要因素7.時(shí)間和溫度攪拌后的混凝土拌合物，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸變得干稠，坍落度降低，流動(dòng)性下降，這種現(xiàn)象稱為坍落度損失，從而使和易性變差。其原因是一部分水已與水泥硬化，一部分被水泥骨料吸收，一部分水蒸發(fā)，以及混凝土凝聚結(jié)構(gòu)的逐漸形成，致使混凝土拌合物的流動(dòng)性變差。混凝土拌合物的和易性也受溫度的影響，因?yàn)榄h(huán)境溫度升高，水分蒸發(fā)及水化反應(yīng)加快，相應(yīng)使流動(dòng)性降低。因此，施工中為保證一定的和易性，必須注意環(huán)境溫度的變化，采取相應(yīng)的措施。2026/1/249.2.4改善混凝土和易性的措施針對(duì)如上影響混凝土和易性的因素，在實(shí)際施工中，可采取如下措施來改善混凝土的和易性：采用合理砂率，可改善和易性，同時(shí)可控制膠凝材料漿量，提高混凝土的耐久性。1摻加化學(xué)外加劑與優(yōu)質(zhì)礦物摻合料，改善、調(diào)整拌合物的工作性，以滿足施工要求。3控制各材料投料順序、適度的攪拌時(shí)間以及環(huán)境溫度，以保證混凝土良好的和易性。5改善骨料粒形與級(jí)配，盡可能采用良好級(jí)配與粒形的骨料，并盡量采用中粗砂。2當(dāng)混凝土拌合物坍落度太小時(shí)，保持水膠比不變，適當(dāng)增加水與膠凝材料用量；當(dāng)坍落度太大時(shí)，保持砂率不變，適當(dāng)增加砂、石骨料用量。4混凝土拌合物運(yùn)輸應(yīng)采用攪拌運(yùn)輸車運(yùn)送，在運(yùn)輸中應(yīng)以最少的運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)、最短的時(shí)間從攪拌地點(diǎn)運(yùn)至澆筑地點(diǎn)，并保證在運(yùn)輸過程中混凝土拌合物不發(fā)生離析、分層現(xiàn)象。62026/1/249.2.5拌合物澆筑后的性能澆筑后至初凝期間約幾個(gè)小時(shí)，拌合物呈塑性和半流體狀態(tài)，各組分間由于密度不同，在重力作用下相對(duì)運(yùn)動(dòng)，骨料與水泥下沉、水上浮。于是出現(xiàn)下面所列的現(xiàn)象：1.離析（Segregation）離析是在運(yùn)輸澆筑過程中，水泥漿上浮，骨料下沉的現(xiàn)象。離析導(dǎo)致混凝土不均勻，蜂窩麻面，如圖所示。離析有兩種形式：（1）粗骨料有從拌合物中分離出來的傾向，多發(fā)生于水泥用量少的混凝土中。（2）水泥漿有從拌合物中分離出來的傾向，多發(fā)生于水灰比比較大的混凝土中。2026/1/249.2.5拌合物澆筑后的性能離析造成的混凝土質(zhì)量缺陷2.泌水（Bleeding）出現(xiàn)兩個(gè)問題：首先頂部或靠近頂部的混凝土因水分大，形成疏松的水化物結(jié)構(gòu)，常稱浮漿，這對(duì)路面的耐磨性，對(duì)分層連續(xù)澆筑的樁、柱等產(chǎn)生不利影響；其次，上升的水積存在骨料和水平鋼筋的下方形成水囊，加劇水泥漿與骨料間過渡區(qū)的薄弱程度，明顯影響硬化混凝土的強(qiáng)度和鋼筋握裹力；同時(shí)泌水過程中在混凝土中形成的泌水通道使硬化后的混凝土抗?jié)B性、抗凍性下降。2026/1/249.2.5拌合物澆筑后的性能3.塑性沉降（PlasticSedimentation）拌合物由于泌水產(chǎn)生整體沉降，澆筑深度大時(shí)靠近頂部的拌合物運(yùn)動(dòng)距離長(zhǎng)，如果沉降時(shí)受到阻礙，例如遇到鋼筋，則沿與鋼筋垂直的方向，從表面向下至鋼筋處產(chǎn)生塑性沉降裂縫。4.塑性收縮（PlasticShrinkage）到達(dá)頂部的泌出水會(huì)蒸發(fā)掉，如果泌水速度低于蒸發(fā)速度，表面混凝土含水減少，由于干縮引起塑性狀態(tài)下的裂縫。2026/1/249.2.5拌合物澆筑后的性能澆筑后必須盡快開始（初凝前）并在最初幾天內(nèi)注意養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)方法有：（1）在混凝土表面噴灑水或蓄水養(yǎng)護(hù)。（2）用風(fēng)障或遮陽(yáng)棚保護(hù)混凝土表面。（3）用塑料膜覆蓋或噴養(yǎng)護(hù)劑避免水分散失。5.減小泌水及其影響的辦法引起泌水多的主要原因是骨料的級(jí)配不良及缺少30mm以下的顆粒。增加砂子用量可以彌補(bǔ)，但如果砂太粗或無法增大砂率時(shí)，使用引氣劑是個(gè)有效的辦法；用硅灰、增大粉煤灰用量都是解決措施。用二次振搗也是減小泌水影響，避免塑性沉降裂縫和塑性收縮裂縫的有效措施。應(yīng)該注意減水劑添加過多時(shí)，也易引發(fā)泌水。2026/1/249.2.6混凝土拌合物的流變學(xué)常識(shí)流變學(xué)是研究物體流動(dòng)和變形的科學(xué)，主要研究力、形態(tài)及時(shí)間的關(guān)系。新拌混凝土有兩個(gè)重要的流變學(xué)參數(shù)，即屈服剪切應(yīng)力和塑性黏度。屈服剪切應(yīng)力是使材料發(fā)生變形所需的最小應(yīng)力，是表征新拌混凝土流動(dòng)能力的參數(shù)?；炷撂涠戎翟叫。砻骰炷涟韬衔锏那翟酱螅谳^小的應(yīng)力作用下越不易變形。影響新拌混凝土屈服值的主要因素有用水量、水膠比和化學(xué)外加劑。塑性黏度是反映作用應(yīng)力與流動(dòng)速度之間關(guān)系，是表征新拌混凝土流動(dòng)速度的參數(shù)。坍落度大致相同，塑性黏度大，混凝土拌合物流動(dòng)和變形速度慢。隨著水膠比降低、膠凝材料用量增多，混凝土拌和物塑性黏度有增大的趨向。特別是使用塑化劑減少單位體積用水量時(shí)，黏性較不摻塑化劑且坍落度相同的混凝土拌合物明顯增大，造成泵壓增大，可泵性變差。在混凝土中添加化學(xué)外加劑可以有效減小屈服剪切應(yīng)力，但不能有效降低塑性黏度。引氣技術(shù)可以降低塑性黏度，但影響混凝土強(qiáng)度。近年的研究發(fā)現(xiàn)石灰石超細(xì)粉對(duì)降低低水膠比混凝土拌和物塑性黏度效果明顯。2026/1/2437第九章現(xiàn)代混凝土1234概述新拌混凝土性能混凝土的力學(xué)性能混凝土的變形混凝土的耐久性混凝土的質(zhì)量控制與強(qiáng)度評(píng)定混凝土的配合比設(shè)計(jì)高性能混凝土的技術(shù)要點(diǎn)及工程實(shí)例CONTENTS78652026/1/249.3.1混凝土的受壓破壞機(jī)理硬化后的混凝土在未受外力作用之前，由于水泥水化造成的物理收縮和化學(xué)收縮引起砂漿體積的變化，或者因泌水在骨料下部形成水囊，而導(dǎo)致骨料界面可能出現(xiàn)界面裂縫，在施加外力時(shí)，微裂縫處出現(xiàn)應(yīng)力集中，隨著外力的增大，裂縫就會(huì)延伸和擴(kuò)展，最后導(dǎo)致混凝土破壞?；炷恋氖軌浩茐膶?shí)際上是裂縫的失穩(wěn)擴(kuò)展到貫通的過程?；炷亮芽p的擴(kuò)展可分為如圖所示的四個(gè)階段。每個(gè)階段的裂縫狀態(tài)示意圖如圖所示。2026/1/249.3.1混凝土的受壓破壞機(jī)理混凝土受壓變形曲線Ⅰ—界面裂縫無明顯變化

Ⅱ—界面裂縫增長(zhǎng)

Ⅲ—出現(xiàn)砂漿裂縫和連續(xù)裂縫Ⅳ—連續(xù)裂縫迅速發(fā)展

Ⅴ—裂縫緩慢發(fā)展

Ⅵ—裂縫迅速增長(zhǎng)不同受力階段裂縫示意圖2026/1/249.3.2混凝土的力學(xué)性能

1.混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度2026/1/249.3.2混凝土的力學(xué)性能

1.混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度2026/1/249.3.2混凝土的力學(xué)性能混凝土立方體抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度是指按標(biāo)準(zhǔn)方法制作和養(yǎng)護(hù)的邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件，在28d齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的強(qiáng)度總體分布中具有不低于95％保證率的抗壓強(qiáng)度值，用表示?；炷翉?qiáng)度等級(jí)是按照立方體抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度來劃分的。混凝土強(qiáng)度等級(jí)用符號(hào)C與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（以MPa計(jì)）表示，按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50010-2010）規(guī)定，普通混凝土劃分為14個(gè)等級(jí)，即：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。2.混凝土立方體抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度與強(qiáng)度等級(jí)2026/1/249.3.2混凝土的力學(xué)性能不同工程或用于不同部位的混凝土，其強(qiáng)度等級(jí)要求也不相同，一般是：（1）C15—用于墊層、基礎(chǔ)、地坪及受力不大的結(jié)構(gòu)。（2）C20~C25—用于梁、板、柱、樓梯、屋架等普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。（3）C25~C30—用于大跨度結(jié)構(gòu)、要求耐久性高的結(jié)構(gòu)、預(yù)制構(gòu)件等。（4）C40~C45—用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件、吊車梁及特種結(jié)構(gòu)等，用于25~30層高層建筑。（5）C50~C60—用于30~60層以上高層建筑。（6）C60~C80—用于高層建筑，采用高強(qiáng)混凝土。（7）C80~C120—用于超高層建筑和摩天大樓，采用超高強(qiáng)混凝土。2.混凝土立方體抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度與強(qiáng)度等級(jí)2026/1/249.3.2混凝土的力學(xué)性能混凝土強(qiáng)度等級(jí)是采用立方體試件確定的。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，考慮到受壓構(gòu)件是棱柱體（或是圓柱體），而不是立方體，所以采用棱柱體試件比用立方體試件更能反映混凝土的實(shí)際受壓情況。由棱柱體試件測(cè)得的抗壓強(qiáng)度稱為軸心抗壓強(qiáng)度。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用150mm×150mm×300mm的標(biāo)準(zhǔn)棱柱體試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，也可采用非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的棱柱體試件。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)小于C60時(shí)，用非標(biāo)準(zhǔn)試件測(cè)得的強(qiáng)度值均應(yīng)乘以尺寸換算系數(shù)，其值為對(duì)200mm×200mm×400mm的試件為1.05；對(duì)100mm×100mm×300mm試件為0.95。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)大于C60時(shí)宜采用標(biāo)準(zhǔn)試件；使用非標(biāo)準(zhǔn)試件時(shí)，尺寸換算系數(shù)應(yīng)由試驗(yàn)確定。通過多組棱柱體和立方體試件的強(qiáng)度試驗(yàn)表明：在立方體抗壓強(qiáng)度10~55MPa的范圍內(nèi)，軸心抗壓強(qiáng)度和立方體抗壓強(qiáng)度之比為0.70~0.80。3.混凝土軸心抗壓強(qiáng)度2026/1/249.3.2混凝土的力學(xué)性能在混凝土試件上施加垂直于其軸向的拉力，在試件中心產(chǎn)生應(yīng)力集中，隨著載荷不斷增加，試件中心出現(xiàn)裂紋，并逐漸向兩側(cè)擴(kuò)展，最終導(dǎo)致試件破壞。這種破壞模式稱為“劈裂破壞”。采用軸心受拉檢測(cè)混凝土的抗拉強(qiáng)度，由于受偏心和應(yīng)力分布的影響較大，所以采用劈裂抗拉試驗(yàn)可以更加穩(wěn)定的檢測(cè)結(jié)果。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，劈裂抗拉強(qiáng)度（SplittingTensileStrength）采用標(biāo)準(zhǔn)試件邊長(zhǎng)為150mm的立方體，按規(guī)定的劈裂抗拉裝置檢測(cè)劈拉強(qiáng)度。計(jì)算公式為：4.劈裂抗拉強(qiáng)度2026/1/249.3.2混凝土的力學(xué)性能

4.劈裂抗拉強(qiáng)度混凝土劈裂抗拉試驗(yàn)裝置圖1，4—壓力機(jī)上、下壓板；2—墊條；3—墊層；5—試件2026/1/249.3.2混凝土的力學(xué)性能

5.混凝土抗折強(qiáng)度混凝土抗折試驗(yàn)示意圖2026/1/249.3.2混凝土的力學(xué)性能

5.混凝土抗折強(qiáng)度2026/1/249.3.2混凝土的力學(xué)性能（1）水膠比（2）水泥品種（3）外加劑與礦物摻合料（4）溫度和濕度（5）骨料（6）齡期的影響6.影響混凝土強(qiáng)度的因素7.提高混凝土強(qiáng)度的措施（1）降低水膠比（2）級(jí)配好，泥、泥塊等有害雜質(zhì)少以及針、片狀顆粒含量較少的粗、細(xì)骨料，有利于降低水膠比，可提高混凝土的強(qiáng)度。（3）摻用混凝土外加劑、摻合料。（4）加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。（5）齡期。（6）攪拌、振搗等施工方法2026/1/2450第九章現(xiàn)代混凝土1234概述新拌混凝土性能混凝土的力學(xué)性能混凝土的變形混凝土的耐久性混凝土的質(zhì)量控制與強(qiáng)度評(píng)定混凝土的配合比設(shè)計(jì)高性能混凝土的技術(shù)要點(diǎn)及工程實(shí)例CONTENTS78659.4.1化學(xué)收縮1.學(xué)收縮是由于水泥水化產(chǎn)物總體積小于水化前反應(yīng)物總體積產(chǎn)生的，不可恢復(fù)，收縮量隨齡期延長(zhǎng)而增加，大致與時(shí)間對(duì)數(shù)成正比，40d內(nèi)收縮量增加較快，收縮值約為（40~100）×10??mm/mm，會(huì)使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生細(xì)微裂縫，影響其承載和耐久性能。2.高性能混凝土（HPC）水膠比較低，水化反應(yīng)程度受限，化學(xué)收縮相對(duì)較小。3.配制HPC時(shí)加入礦物細(xì)摻料如粉煤灰，其在水化初期不參與反應(yīng)，可填充空隙減少收縮；后期粉煤灰中的SiO?和Al?O?與Ca（OH）?發(fā)生二次水化反應(yīng)生成C-S-H凝膠，彌補(bǔ)收縮，因二次水化反應(yīng)速率慢，粉煤灰在控制HPC早期和后期化學(xué)收縮方面作用顯著。9.4.2溫度變形混凝土存在溫度變形，溫度線膨脹系數(shù)為（1~1.5）×10^-5mm/（mm·℃），且內(nèi)部與外部溫差會(huì)影響其變形，硬化期間水化放熱溫升膨脹，降溫時(shí)收縮變形，受約束易產(chǎn)生拉應(yīng)力導(dǎo)致開裂。1混凝土熱膨脹系數(shù)約為（6~12）×10^-6/℃，溫度下降15℃，冷收縮率量達(dá)150×10^-6，彈性模量21GPa時(shí)，完全約束下彈性拉應(yīng)力3.1MPa，易超極限抗拉強(qiáng)度引發(fā)冷縮開裂。2大體積混凝土內(nèi)部溫度高，內(nèi)外溫差大，內(nèi)部膨脹外部收縮相互制約，外層混凝土產(chǎn)生大拉應(yīng)力，易裂縫，需減少發(fā)熱量，常用方法有減少用水量和水泥用量、摻加粉煤灰等低活性摻合料、用低熱水泥、預(yù)冷原材料、選熱膨脹系數(shù)低骨料、埋冷卻水管、合理分縫分塊等。3高性能混凝土水灰比低，水泥用量大，水化放熱多，溫度上升快，內(nèi)外溫差大易表面收縮裂縫，其溫度升高通常35~40℃，摻粉煤灰尤其是大摻量粉煤灰可減少水化水泥量，降低水化熱量，改善溫度收縮49.4.3干燥收縮混凝土干燥過程先蒸發(fā)氣孔水和毛細(xì)水，氣孔水蒸發(fā)不引起收縮，毛細(xì)孔水蒸發(fā)形成負(fù)壓產(chǎn)生收縮力導(dǎo)致干燥收縮，毛細(xì)管彎液面負(fù)壓是重要推動(dòng)力，同時(shí)水泥凝膠體顆粒吸附水部分蒸發(fā)，粒子間距離變小使凝膠體緊縮。混凝土體積收縮大部分可重新吸水恢復(fù)，但有殘余變形，殘余收縮約為收縮量的30%~60%，在水中硬化時(shí)體積不變或輕微膨脹，因膠凝體中膠體粒子間距離增大?；炷翝衩涀冃瘟啃o損壞作用，但干縮變形危害大，極限收縮值達(dá)（50~90）×10^-5mm/mm，易使表面開裂影響耐久性，工程設(shè)計(jì)中線收縮采用（1520）×10^-5mm/mm，干縮主要是水泥石產(chǎn)生，降低水泥用量、減小水灰比是減小干縮的關(guān)鍵。高性能混凝土水泥用量大、水灰比低，水化后孔隙率低且有較多未水化水泥顆粒，這些顆粒抑制干燥收縮，使其干燥收縮小于普通混凝土。摻入優(yōu)質(zhì)粉煤灰或與水泥細(xì)度相仿的磨細(xì)礦渣，可隨礦物摻合料含量增加而降低干燥收縮，提高耐久性。9.4.4塑性收縮塑性收縮是新拌混凝土在硬化前或終凝前，在塑性狀態(tài)下由于表面水分蒸發(fā)引起的變形，一般發(fā)生在拌合后3-12小時(shí)內(nèi)，在終凝前比較明顯。定義及發(fā)生時(shí)間01通常發(fā)生在混凝土路面或板狀結(jié)構(gòu)。02常見發(fā)生部位暴露面積大的混凝土工程，若表面失水速率超泌水上升速率，產(chǎn)生毛細(xì)管負(fù)壓，新拌混凝土表面迅速干燥而塑性收縮。此時(shí)表面較稠硬無流動(dòng)性，強(qiáng)度不足則易開裂，常在澆搗后幾小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)。新拌混凝土被基底或模板吸水，接觸面會(huì)塑性收縮開裂，還加劇表面失水引起的開裂。高混凝土溫度（水泥水化熱產(chǎn)生）、高氣溫、低相對(duì)濕度、高風(fēng)速等因素，單獨(dú)或共同作用，都會(huì)加速新拌混凝土表面水分蒸發(fā)，使塑性收縮和開裂可能性增大。03產(chǎn)生原因典型的塑性收縮裂縫是相互平行的，間距約為2.5-7.5厘米，深度約為2.5-5厘米。裂縫特征04HPC在配合比設(shè)計(jì)上與普通混凝土有區(qū)別，雖采取了降低水泥用量、控制砂率、降低水膠比等措施減少收縮，但因高效減水劑添加使單位用水量顯著減少，緩凝劑加入延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間，若表面因環(huán)境干燥自由水分迅速蒸發(fā)，塑性收縮裂縫難以避免。高性能混凝土（HPC）相關(guān)情況059.4.5自身收縮1.定義與條件：自收縮是混凝土初凝后，在恒溫恒重條件下，隨水化進(jìn)行產(chǎn)生的體積減縮，不包括干燥、沉降、溫度變化、外力等因素引起的體積變化。2.產(chǎn)生原因：水泥水化形成微細(xì)孔，孔中自由水量降低，產(chǎn)生毛細(xì)孔應(yīng)力，使硬化水泥石受負(fù)壓作用而收縮。3.與干縮區(qū)別：自收縮機(jī)理與干縮類似，但相對(duì)濕度降低機(jī)理不同。干縮是水分?jǐn)U散到外部環(huán)境，自收縮是內(nèi)部水分被水化反應(yīng)消耗。阻止水分?jǐn)U散到外部環(huán)境對(duì)降低自收縮效果不佳。4.水膠比影響：水膠比降低，干燥收縮減小，自身收縮加大。礦物摻合料影響：粉煤灰可有效減少自身收縮，常規(guī)摻量下比表面積在4000cm2/g以上的礦渣粉會(huì)增大自身收縮，因其活性高。5.預(yù)防措施：配合比設(shè)計(jì)時(shí)，可選更高標(biāo)號(hào)水泥減水泥用量，或選合適砂率。摻入活性超細(xì)粉如硅灰和超細(xì)渣粉復(fù)合作摻合料，能有效降低HPC自收縮率，降幅達(dá)30%。9.4.6荷載作用下的變形變形特性：混凝土是彈塑性體，受力時(shí)既有彈性變形又有塑性變形，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系為曲線。加荷至A點(diǎn)卸載后，彈性應(yīng)變可恢復(fù)，塑性應(yīng)變不可恢復(fù)。反復(fù)荷載影響：低應(yīng)力重復(fù)荷載下，初期每次卸載有塑性變形殘留，但隨重復(fù)次數(shù)增加，塑性增量減小，曲線最終穩(wěn)定于與初始切線大致平行的A'C'線。高應(yīng)力重復(fù)荷載時(shí)，塑性應(yīng)變隨重復(fù)次數(shù)增加而增加，導(dǎo)致混凝土疲勞破壞?；炷恋淖冃文Ａ慷x與作用：應(yīng)力應(yīng)變曲線上任一點(diǎn)的應(yīng)力與應(yīng)變比值即變形模量，反映應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系，在計(jì)算鋼筋混凝土變形、裂縫開展及大體積混凝土溫度應(yīng)力等時(shí)需用到。彈性模量特點(diǎn)：靜力受壓彈性模量試驗(yàn)中，應(yīng)力在0.40水平多次反復(fù)加荷卸荷后，所得曲線與初始切線大致平行，此時(shí)變形模量即彈性模量，與tanα相近。9.4.6荷載作用下的變形徐變現(xiàn)象：恒定荷載長(zhǎng)期作用下，變形隨時(shí)間增長(zhǎng)，23年趨于穩(wěn)定。受荷載后先產(chǎn)生瞬時(shí)變形，以彈性變形為主，隨后徐變?cè)鲩L(zhǎng)，初期快后期慢，一般為瞬時(shí)變形的24倍。卸載后部分變形瞬時(shí)恢復(fù)、部分逐漸恢復(fù)，但大部分為殘余變形徐變機(jī)理：水泥石中凝膠體在長(zhǎng)期荷載下黏性流動(dòng)，凝膠孔水向毛細(xì)孔遷移導(dǎo)致。早齡期水泥水化不充分，凝膠體多、毛細(xì)孔多，徐變發(fā)展快；晚齡期水泥硬化，凝膠體、毛細(xì)孔減少，徐變發(fā)展慢。徐變影響：可消除鋼筋混凝土內(nèi)部應(yīng)力集中，使應(yīng)力均勻分布，對(duì)大體積混凝土能消除部分溫度變形破壞應(yīng)力，但預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中會(huì)使鋼筋預(yù)加應(yīng)力損失，影響承載能力。影響因素：荷載大小、持續(xù)時(shí)間、混凝土組成特性、環(huán)境溫濕度等，根本因素是水灰比與水泥用量，水泥用量大、水灰比大，徐變大，徐變通常與強(qiáng)度相反。高性能混凝土徐變小，因其水膠比低、硬化漿體剛性大，且初期荷載后徐變?cè)鲩L(zhǎng)平緩。2026/1/2458第九章現(xiàn)代混凝土1234概述新拌混凝土性能混凝土的力學(xué)性能混凝土的變形混凝土的耐久性混凝土的質(zhì)量控制與強(qiáng)度評(píng)定混凝土的配合比設(shè)計(jì)高性能混凝土的技術(shù)要點(diǎn)及工程實(shí)例CONTENTS78659.5.1混凝土的抗?jié)B性定義：混凝土材料抵抗壓力水滲透的能力稱為抗?jié)B性。意義：抗?jié)B性是決定混凝土耐久性的最基本因素。水滲透到混凝土內(nèi)部是導(dǎo)致鋼筋銹蝕、凍融循環(huán)、硫酸鹽侵蝕和堿骨料反應(yīng)等混凝土品質(zhì)劣化原因的破壞前提，水會(huì)直接導(dǎo)致膨脹和開裂，或者作為侵蝕性介質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)入混凝土內(nèi)部的載體。抗?jié)B性的衡量指標(biāo)：混凝土的抗?jié)B性用抗?jié)B等級(jí)表示，共有P4、P6、P8、P10、P12五個(gè)等級(jí)。提高抗?jié)B性的途徑：影響混凝土抗?jié)B性的根本因素是孔隙率和孔隙特征，混凝土孔隙率越低，連通孔越少，抗?jié)B性越好。具體提高措施：增大混凝土的密實(shí)度、改變混凝土中的孔隙結(jié)構(gòu)、減少連通孔隙、降低水灰比（水膠比）、選擇好的骨料級(jí)配、充分振搗和養(yǎng)護(hù)、摻用引氣劑和優(yōu)質(zhì)粉煤灰摻合料、保證混凝土施工質(zhì)量等均為提高混凝土的抗?jié)B性的有效措施。9.5.2混凝土的抗凍性定義：混凝土的抗凍性是指混凝土在水飽和狀態(tài)下經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用，能保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力。凍融破壞機(jī)理：混凝土是多孔材料，內(nèi)部含水。水在負(fù)溫下結(jié)冰，體積膨脹約9%，而水泥漿體及骨料低溫下收縮。凍融循環(huán)下，混凝土結(jié)構(gòu)受結(jié)冰體積膨脹造成的靜水壓力和因冰水蒸氣壓差別推動(dòng)未凍結(jié)水向凍結(jié)區(qū)遷移所造成的滲透壓力。當(dāng)這兩種壓力產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，混凝土就會(huì)產(chǎn)生裂縫，多次凍融循環(huán)使裂縫不斷擴(kuò)展直至破壞?；炷恋拿軐?shí)度、孔隙構(gòu)造和數(shù)量，以及孔隙的充水程度是決定抗凍性的重要因素，密實(shí)的混凝土和具有封閉孔隙的混凝土抗凍性較高。抗凍等級(jí)表示方法：抗凍性用抗凍等級(jí)表示，抗凍試驗(yàn)有慢凍法和快凍法兩種。9.5.2混凝土的抗凍性破壞機(jī)理：滲透壓增大導(dǎo)致混凝土孔隙飽和吸水度提高，結(jié)冰壓增大。不斷積累的鹽結(jié)晶壓力。梯度使受凍時(shí)因分層結(jié)冰產(chǎn)生應(yīng)力差。破壞特征：破壞從表面開始，逐漸向內(nèi)部發(fā)展，表面砂漿剝落，骨料暴露。剝落層內(nèi)部的混凝土保持堅(jiān)硬完好。這種破壞非常快，少則一冬，多則數(shù)冬，可產(chǎn)生嚴(yán)重剝蝕破壞。剝蝕表面及裂紋內(nèi)可見白色粉末（NaCl晶體）。主要預(yù)防措施：混凝土必須引氣，含氣量應(yīng)在5%。要使用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。摻粉煤灰、礦渣時(shí)注意降低水膠比，但不提倡摻硅灰。適當(dāng)增加保護(hù)層厚度。9.5.3碳化與鋼筋銹蝕01碳化定義碳化是二氧化碳與水泥石水化產(chǎn)物在有水條件下反應(yīng)生成碳酸鈣和水的過程，是二氧化碳向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散的漸進(jìn)過程。碳化會(huì)使混凝土pH值從12-13降至8.5-10，接近中性，碳化程度以碳化深度衡量。02混凝土保護(hù)鋼筋不生銹的原因混凝土孔隙孔溶液含大量Na+、K+、OH-及少量Ca2+等離子，OH-濃度高，pH值大。在強(qiáng)堿環(huán)境下，鋼筋表面生成厚2-6nm的致密鈍化膜，阻礙電化學(xué)反應(yīng)，使鋼筋難以銹蝕。鈍化膜一旦被破壞，且周圍有水分和氧時(shí)，鋼筋就會(huì)銹蝕。03混凝土碳化的影響降低堿度：減弱對(duì)鋼筋的保護(hù)作用。引起收縮：易使混凝土表面產(chǎn)生微細(xì)裂紋，抗拉和抗折強(qiáng)度下降。分解水化產(chǎn)物：水泥石中的水化產(chǎn)物會(huì)分解。提高抗壓強(qiáng)度：混凝土抗壓強(qiáng)度有所提高。造成收縮：使混凝土產(chǎn)生收縮。04影響碳化的因素外部環(huán)境二氧化碳濃度：濃度越高，碳化越快。工業(yè)排放二氧化碳量上升導(dǎo)致城市建筑混凝土碳化速度加快。環(huán)境濕度：相對(duì)濕度50%-75%時(shí)，碳化速度最快，水分是碳化反應(yīng)的必需條件?；炷羶?nèi)部因素水泥品種與摻合料用量：硅酸鹽水泥熟料成分減少、摻合料用量增加，碳化加快?；炷撩軐?shí)度：水膠比降低、孔隙率減少，二氧化碳?xì)怏w和水不易擴(kuò)散，碳化速度減慢。9.5.4抗侵蝕性當(dāng)混凝土所處使用環(huán)境中有侵蝕性介質(zhì)時(shí)，混凝土很可能遭受侵蝕，通常有軟水侵蝕、硫酸鹽侵蝕、鎂鹽侵蝕、碳酸侵蝕、一般酸侵蝕與強(qiáng)堿腐蝕等，其機(jī)理在水泥部分章節(jié)中已作講解。隨著混凝土在海洋、鹽漬、高寒等環(huán)境中的大量使用，對(duì)混凝土的抗侵蝕性（CorrosionResistance）提出了更嚴(yán)格的要求?；炷恋目骨治g性受膠凝材料的組成、混凝土的密實(shí)度、孔隙特征與強(qiáng)度等因素影響。9.5.5堿-骨料反應(yīng)堿-骨料反應(yīng)是指混凝土中的堿性氧化物（如Na2O、K2O）與骨料中的活性SiO2或活性碳酸鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成堿-硅酸鹽凝膠或堿-碳酸鹽凝膠。這些凝膠在吸水后體積膨脹超過3倍，導(dǎo)致混凝土開裂和破壞。近年來，尤其在潮濕環(huán)境中，堿-骨料反應(yīng)已對(duì)許多結(jié)構(gòu)物（如橋梁、大壩、堤岸等）造成嚴(yán)重?fù)p害。堿-骨料破壞的特征

開裂時(shí)間：一般在混凝土澆筑后兩三年或更長(zhǎng)時(shí)間發(fā)生。

裂縫特征：常見順筋開裂和網(wǎng)狀龜裂。

裂縫邊緣：出現(xiàn)凹凸不平現(xiàn)象。

濕度影響：越潮濕的部位反應(yīng)越強(qiáng)烈，膨脹和開裂破壞越明顯。

凝膠析出：裂縫處常有透明、淡黃色或褐色凝膠析出。堿-骨料病害的預(yù)防措施（1）不使用堿活性骨料。（2）限制堿含量（3）摻用礦物細(xì)粉（4）使用引氣劑（5）保持干燥9.5.6提高混凝土耐久性的主要措施與要求1.減少拌和水及膠凝材料漿體用量具體措施：選用良好級(jí)配和粒形的粗骨料。添加高效減水劑。添加低需水量比的礦物摻合料。降低水固比和漿骨比。2.選擇合理的膠凝材料體系3.降低水膠比4.合理使用水泥5.摻用引氣劑6.控制混凝土總堿含量和氯離子含量7.加強(qiáng)混凝土質(zhì)量的生產(chǎn)控制8.其他注意事項(xiàng)：不宜追求高強(qiáng)度尤其是高早強(qiáng)。注意控制混凝土拌合物的澆注溫度。2026/1/2466第九章現(xiàn)代混凝土1234概述新拌混凝土性能混凝土的力學(xué)性能混凝土的變形混凝土的耐久性混凝土的質(zhì)量控制與強(qiáng)度評(píng)定混凝土的配合比設(shè)計(jì)高性能混凝土的技術(shù)要點(diǎn)及工程實(shí)例CONTENTS78659.6.1混凝土強(qiáng)度的質(zhì)量控制混凝土強(qiáng)度波動(dòng)規(guī)律：一般接近正態(tài)分布曲線，曲線高峰為混凝土平均強(qiáng)度的概率，以平均強(qiáng)度為對(duì)稱軸左右兩邊曲線對(duì)稱。曲線窄而高表示強(qiáng)度測(cè)定值集中、波動(dòng)小、均勻性好、施工水平高；曲線寬而矮則強(qiáng)度值離散程度大、均勻性差、施工水平低。評(píng)定混凝土質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)參數(shù)：強(qiáng)度平均值：代表混凝土強(qiáng)度總體的平均水平，但不反映強(qiáng)度波動(dòng)情況。標(biāo)準(zhǔn)差σ：又稱均方差，表明分布曲線拐點(diǎn)距強(qiáng)度平均值的距離，σ越大，強(qiáng)度離散程度越大，混凝土質(zhì)量越不穩(wěn)定。變異系數(shù)：又稱離散系數(shù)，是混凝土質(zhì)量均勻性的指標(biāo)。9.6.1混凝土強(qiáng)度的質(zhì)量控制混凝土強(qiáng)度保證率：指在混凝土總體中，強(qiáng)度不小于設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值的概率P（%）。生產(chǎn)管理水平劃分：我國(guó)《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，根據(jù)統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差σ值和保證率P（%），可將混凝土生產(chǎn)單位的生產(chǎn)管理水平劃分為優(yōu)良、一般及差三個(gè)等級(jí)。混凝土配制強(qiáng)度：按設(shè)計(jì)的強(qiáng)度等級(jí)配制混凝土，其強(qiáng)度保證率只有50％。為滿足規(guī)定的強(qiáng)度保證率要求，在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)，配制強(qiáng)度需高于混凝土設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ55-2011）規(guī)定，工業(yè)與民用建筑及一般構(gòu)筑物所采用的普通混凝土的強(qiáng)度保證率為95％，此時(shí)t=-1.645，代入公式可得具體配制強(qiáng)度計(jì)算公式。9.6.2混凝土強(qiáng)度的評(píng)定混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定需分批進(jìn)行，一個(gè)驗(yàn)收批由強(qiáng)度等級(jí)、齡期、生產(chǎn)工藝條件和配合比基本相同的混凝土組成。當(dāng)生產(chǎn)條件穩(wěn)定且標(biāo)準(zhǔn)差已知時(shí)，由連續(xù)三組試件組成驗(yàn)收批，強(qiáng)度需滿足特定公式要求。若生產(chǎn)條件不穩(wěn)定或無足夠數(shù)據(jù)確定標(biāo)準(zhǔn)差，需不少于10組試件組成驗(yàn)收批，強(qiáng)度也需滿足相應(yīng)公式。標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算有特定公式，當(dāng)樣本容量小于10組時(shí)，采用非統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定。對(duì)不合格批混凝土要按標(biāo)準(zhǔn)處理，對(duì)試件強(qiáng)度代表性有懷疑時(shí)，可采用鉆取試樣或非破損檢驗(yàn)方法推定強(qiáng)度?；貜椃ㄊ俏覈?guó)常用非破損檢測(cè)方法，但因現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)表面與內(nèi)部差異，其準(zhǔn)確性受影響，還可使用回彈超聲綜合法、鉆芯法等測(cè)定強(qiáng)度。2026/1/2470第九章現(xiàn)代混凝土1234概述新拌混凝土性能混凝土的力學(xué)性能混凝土的變形混凝土的耐久性混凝土的質(zhì)量控制與強(qiáng)度評(píng)定混凝土的配合比設(shè)計(jì)高性能混凝土的技術(shù)要點(diǎn)及工程實(shí)例CONTENTS78659.7.1普通混凝土配合比的設(shè)計(jì)原則混凝土配合比的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循強(qiáng)度適宜、良好工作性、固定低用水量和良好保水性等原則，以確?；炷恋男阅芎徒?jīng)濟(jì)性。1.強(qiáng)度適宜原則2.良好工作性原則3.固定低用水量原則4.良好保水性原則5.經(jīng)濟(jì)性原則通過遵循以上原則，混凝土配合比的設(shè)計(jì)可以有效地滿足工程的技術(shù)要求和經(jīng)濟(jì)效益，為混凝土工程的成功實(shí)施提供保障。9.7.2普通混凝土配合比設(shè)計(jì)的三個(gè)參數(shù)011.水灰比（WaterCementratio）混凝土中水與水泥的比例稱為水灰比。如前所述，水灰比對(duì)混凝土的和易性、強(qiáng)度和耐久性都具有重要的影響，022.砂率（SandRatio）砂子占砂石總質(zhì)量的百分率稱為砂率。砂率對(duì)混合料的和易性影響較大，若選擇不恰當(dāng)，還會(huì)對(duì)混凝土的強(qiáng)度和耐久性產(chǎn)生影響033.用水量（WaterContent）用水量是指1m3混凝土拌合物中水的用量（kg/m3）。在水灰比確定后，混凝土中單位體積用水量也表示水泥漿與骨料之間的比例關(guān)系。9.7.3相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于水膠比、摻合料和含氣量的規(guī)定011.水灰比（WaterCementratio）混凝土中水與水泥的比例稱為水灰比。如前所述，水灰比對(duì)混凝土的和易性、強(qiáng)度和耐久性都具有重要的影響，022.砂率（SandRatio）砂子占砂石總質(zhì)量的百分率稱為砂率。砂率對(duì)混合料的和易性影響較大，若選擇不恰當(dāng)，還會(huì)對(duì)混凝土的強(qiáng)度和耐久性產(chǎn)生影響033.用水量（WaterContent）用水量是指1m3混凝土拌合物中水的用量（kg/m3）。在水灰比確定后，混凝土中單位體積用水量也表示水泥漿與骨料之間的比例關(guān)系。9.7.4混凝土配合比設(shè)計(jì)步驟4321混凝土初步配合比計(jì)算應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：①計(jì)算配制強(qiáng)度，并求出相應(yīng)的水膠比；②選取每立方米混凝土的用水量，并計(jì)算出每立方米混凝土的水泥和摻合料用量；③選取砂率，計(jì)算粗骨料和細(xì)骨料的用量，并提出供試配用的初步配合比。1.初步配合比計(jì)算4.配合比的確定2.混凝土的試配在計(jì)算配合比的基礎(chǔ)上應(yīng)進(jìn)行試拌。計(jì)算水膠比宜保持不變，并應(yīng)通過調(diào)整配合比或減水劑用量使混凝土拌合物性能符合設(shè)計(jì)和施工要求，然后修正計(jì)算配合比，提出試拌配合比。3.配合比的調(diào)整9.7.5塑性混凝土配合比設(shè)計(jì)的實(shí)例1.初步配合比的確定（1）配制強(qiáng)度的確定（2）確定水膠比（W/B）（3）確定單位用水量（4）計(jì)算膠凝材料用量（5）確定砂率（6）計(jì)算砂石用量2.配合比的調(diào)整（1）和易性的調(diào)整（2）強(qiáng)度校核（3）表觀密度的矯正（4）施工配合比9.7.6泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)的實(shí)例根據(jù)泵送混凝土的工藝特點(diǎn)，確定泵