【文章內(nèi)容簡介】 ?水泥強度越高，則混凝土強度越高。 一、混凝土的強度 （ 2）粗集料的品種 ? 碎石形狀不規(guī)則，表面粗糙、多棱角，與水泥石的粘結(jié)強度較高； ? 卵石呈圓形或卵圓形，表面光滑，與水泥石的粘結(jié)強度較低。 ? 在水泥石強度及其它條件相同時，碎石混凝土的強度高于卵石混凝土的強度。 （ 3）養(yǎng)護條件 ? 在保證足夠濕度情況下，溫度越高，水泥凝結(jié)硬化速度越快，早期強度越高； ? 低溫時水泥混凝土硬化比較緩慢，當溫度低至 0℃ 以下時，硬化不但停止，且具有冰凍破壞的危險。 ? 混凝土澆筑完畢后，必須加強養(yǎng)護，保持適當?shù)臏囟群蜐穸?，以保證混凝土不斷地凝結(jié)硬化。 一、混凝土的強度 （ 4）齡期 ? 齡期是指混凝土在正常養(yǎng)護條件下所經(jīng)歷的時間。 ? 在正常的養(yǎng)護條件下，混凝土的抗壓強度隨齡期的增加而不斷發(fā)展，在 7～ 14d內(nèi)強度發(fā)展較快，以后逐漸減慢， 28d后強度發(fā)展更慢。 ? 由于水泥水化的原因，混凝土的強度發(fā)展可持續(xù)數(shù)十年。 ? 當采用普通水泥拌制的、中等強度等級的混凝土，在標準養(yǎng)護條件下，混凝土的抗壓強度與其齡期的對數(shù)成正比。 式中： fn、 f28——分別為 n、 28天齡期的抗壓強度， MPa。 （ 5）外加劑 28lglg28n fnf ＝ n≥3 一、混凝土的強度 （ 1）采用高強度等級水泥； （ 2）采用單位用水量較小、水灰比較小的干硬性混凝土； （ 3）采用合理砂率，以及級配合格、強度較高、質(zhì)量良好的碎石； （ 4）改進施工工藝，加強攪拌和振搗； （ 5）采用加速硬化措施，提高混凝土的早期強度； （ 6）在混凝土拌合時摻入減水劑或早強劑。 二、混凝土在非荷載作用下的變形 ?干燥收縮 ?自收縮 ?溫度變形 (1) 濕脹干縮變形 ? 定義：濕度變化所引起的混凝土體積變形 —— 濕脹干縮，主要原因是水泥石中的凝膠水和毛細孔水的變化引起的。 ? 水泥石和混凝土的收縮行為 ? 水泥石在水中連續(xù)浸泡，產(chǎn)生相當小的連續(xù)膨脹； ? 第 1次干燥時，收縮最大，其收縮值有部分是不可逆的，即再次吸水不能恢復。 ? 試驗證明：相對濕度為 70%的空氣中的收縮值為水中膨脹值的 6倍，相對濕度為 50%，為 8倍。 ? 混凝土的濕脹干縮變形重要的是干縮變形，因在約束下的收縮將導致混凝土開裂。 連續(xù)浸泡下的濕脹 不可逆收縮 可逆收縮 應變 膨脹 收縮 第 1次干燥 時間 水泥石或混凝土在干濕循環(huán)下的變形行為 混凝土的干縮機理 ?干縮來自材料內(nèi)部水的損失，二者的關系如圖所示，收縮值隨著水的損失變化的斜率不一致。 ?環(huán)境濕度不同，有以下幾種不同的干縮機理： ? 毛細張力 毛細孔和較大的凝膠孔中的自由水因大氣水蒸氣壓降低而蒸發(fā)時，表面張力增加，產(chǎn)生拉伸應力，使得孔壁受壓而收縮； ? 分離壓 水泥石中的凝膠孔中的吸附水使得孔壁間存在分離壓力 (濕脹的原因 ),因干燥而吸附水損失時，將降低孔壁的分離壓，引起整體收縮； ? 層間可揮發(fā)水的遷移 0 5 10 15 20 25 水損失對水灰比為 變形百分率(%) 水損失量（質(zhì)量百分數(shù) %) 毛細水 吸附水 分離壓 干燥收縮的危害 ? 路面板、橋面板、機場道面、停車場等暴露面積大且厚度較小的結(jié)構(gòu)物干縮最為顯著； ? 當混凝土的干燥收縮受到約束時，將導致裂縫，影響混凝土的強度和耐久性。 混凝土干縮的影響因素 ? 混凝土組成與配合比 ? 混凝土的干縮小于水泥石，因此，骨料體積含量越大，干縮越?。??c＝ ?p (1Vg)n (n＝ ~) ? 水泥用量 水灰比一定時，水泥用量越多，干縮越大； ? 用水量 水泥用量一定時，用水量越多，干縮越大。 ? 水泥種類與細度 細度越細，干縮較大。 ? 良好養(yǎng)護可以減小收縮 ? 構(gòu)件幾何尺寸和形狀 ? 表面積與體積比值越大，收縮越大； ? 濕度擴散的路徑越長，收縮速率越低。 骨料的體積百分數(shù) (%) 干縮值比 骨料體積含量對混凝土干縮的影響 普通混凝土范圍 水泥石的孔隙率 干縮率(%) 孔隙率對水泥石干縮的影響 不可逆收縮 可逆收縮 第 1次 收縮 (2) 自收縮 ? 條件特征：與外界環(huán)境無水分交換； ? 產(chǎn)生的原因： ? 水泥水化吸收毛細管中的水分，使毛細管失水，產(chǎn)生毛細管壓力，引起收縮 —— 自干燥收縮； ? 水泥水化物的體積小于反應前各物質(zhì)的體積和，因而導致混凝土硬化后收縮 —— 化學收縮； ? 特點： 收縮值隨齡期而增加，早期較快，后期緩慢。 ? 影響因素 ? 水泥品種 主要是礦物組成與混合材種類； ? 水灰比 隨水灰比減小，收縮增大 ； ? 骨料及其體積分數(shù) ? 水泥用量 ? 外加劑 內(nèi)部相對濕度 (%) 齡期 (天 ) 水泥石內(nèi)部相對濕度隨齡期的變化 自收縮測量裝置 010020030040050060070080090010000 0 . 5 1 . 5 3 4 . 5 6時間（天）自收縮（微應變）普通硅酸鹽 中熱水泥 快硬鐵鋁酸鹽 硫鋁酸鹽水泥品種對自收縮的影響 水灰比對自收縮的影響 020040060080010000 0 . 5 1 . 5 3 4 . 5 6時間（天）自收縮（微應變）W/C= W/C= W/C= W/C=020040060080010000 0. 5 1. 5 3 4. 5 6時間（天）自收縮（微應變）( W / C ) e = 0 ( W / C ) e = 0 . 0 4 5 ( W / C ) e = 0 . 0 7外加劑對自收縮的影響 骨料與未水化水泥顆粒的含量 (%) 收縮值之比 骨料和未水化水泥顆粒含量對收縮值的影響 問題？ ?混凝土的干燥收縮與自干燥收縮有何異同？ 解答： ? 相同點：機理相似，水分損失、毛細張力等； ? 不同點： ? 水分損失的原因不同，前者是因環(huán)境濕度變化引起的，后者是由水泥水化引起的； ? 前者主要發(fā)生在表面層，而后者發(fā)生在整個體積，尤其在中心部位更大。 (3) 溫度變形 ?與其它材料一樣，混凝土也具有熱脹冷縮的性質(zhì)； ?混凝土的熱膨脹系數(shù)為 1 10－ 5/?C； ?溫度變形對大體積混凝土不利，因水泥水化放熱，造成內(nèi)外溫差較大，內(nèi)外膨脹不均，導致外部開裂； ?混凝土的熱膨脹系數(shù)取決于骨料的熱膨脹系數(shù)。 混凝土的徐變 ?什么是徐變？ 在持續(xù)（恒定）荷載作用下，混凝土產(chǎn)生隨時間而增加的變形稱為徐變。 ?徐變曲線特征？ ?徐變產(chǎn)生的機理？ ?徐變對混凝土結(jié)構(gòu)有何影響？ ?影響徐變的因素有那些？ 徐變曲線特征： ?加上恒定荷載時，混凝土立即產(chǎn)生瞬時彈性變形，隨后，徐變隨時間增加較快，然后逐漸減慢。 ?卸荷后， ? 一部分變形可恢復，稱為彈性恢復； ? 其后將有一個隨時間而減小的應變恢復稱為徐變恢復； ? 最后殘留下來的變形成為不可逆徐變。 ?徐變恢復 加荷后的時間 (天 ) 彈性恢復 不可恢復 彈性變形 徐變變形 卸荷 徐變產(chǎn)生的機理 ： ?水泥石中的水化物凝膠顆粒之間的粘性流動和剪切滑移； ?在荷載作用下，凝膠體內(nèi)的吸附水被擠出； ?骨料的延后彈性變形 ； ?過渡區(qū)裂縫的擴展或產(chǎn)生。 加荷后，水泥石首先變形，骨料上的應力增大，骨料產(chǎn)生彈性變形 —— 延后彈性變形 吸附水 吸附水排出 徐變 徐變機理 ? 不利： ? 徐變會引起混凝土構(gòu)件的預應力損失，據(jù)統(tǒng)計，我國幾十年來生產(chǎn)的構(gòu)件預應力損失達 30～ 50%； ? 混凝土構(gòu)件會產(chǎn)生隨時間變化的撓度或變形。 ? 有利 ? 徐變會使溫度或其他收縮變形受約束時產(chǎn)生的應力減??； ? 降低結(jié)構(gòu)應力集中區(qū)和因基礎不均勻沉陷引起局部應力的結(jié)構(gòu)中的應力峰值。 徐變的影響 ： 西太平洋 Caroline群島上的一座橋梁 (主跨為 241m)，由于徐變使跨中向下?lián)锨?，加鋪的橋面板進一步加劇徐變，使該橋在建成不到 20年后坍塌 (1996年 )。 影響徐變的因素： ? 濕含量：混凝土中的濕含量降低，徐變減?。? ? 環(huán)境濕度：濕度降低，徐變增大； ? 溫度：溫度升高，徐變增大， 70?C以上，使徐變降低； ? 骨料用量：體積含量增加，徐變減小； ? 骨料的特性：泊松比和彈性模量，彈模越大，徐變越??； ? 水灰比與齡期：水灰比增大，徐變增大； ? 水泥用量：水灰比一定，水泥用量增加，徐變減小 ? 荷載應力水平：荷載越大，徐變會越大 。 骨料的體積含量 (%) 骨料的體積含量對混凝土徐變 的影響 溫度對混凝土徐變的影響 荷載作用時間 (天 ) 加荷的應力水平對混凝土徐變的影響 加荷時間 (天 ) 環(huán)境濕度對混凝土徐變的影響 骨料的彈性模量對混凝土徐變的影響 加荷時間 (對數(shù) ) 三、混凝土的耐久性 （ 1）抗?jié)B性 ? 混凝土的抗?jié)B性是指混凝土抵抗壓力水滲透的能力。 ? 混凝土的抗?jié)B性用抗?jié)B等級表示。是以 28d齡期的標準試件，按規(guī)定方法進行試驗時所能承受的最大靜水壓力來確定?？煞譃?P P P P10和 P12等五個等級，分別表示混凝土能抵抗 、 、 、 。 （ 2）抗凍性 ? 混凝土的抗凍性是指混凝土在飽和水狀態(tài)下，能抵抗凍融循環(huán)作用而不發(fā)生破壞，強度也不顯著降低的性質(zhì)。 ? 用抗凍等級表示。抗凍等級是以 28d齡期的混凝土標準試件，在飽和水狀態(tài)下，強度損失不超過 25％，且質(zhì)量損失不超過 5％時，所能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)來表示，有 F F1F2 F50、 F100、 F200、 F250和 F300等九個等級。 三、混凝土的