【文章內(nèi)容簡介】 破壞，荷載一變形曲線逐漸下降而最后結(jié)束。 ? [評注 ] 硬化后的混凝土在未施加荷載前，由于水泥水化造成的化學(xué)收縮和物理收縮引起的砂漿體積的變化，在粗骨料與砂漿界面上產(chǎn)生了拉應(yīng)力，同時混凝土成型后的泌水聚積于粗骨料的下緣，混凝土硬化后形成為界面裂縫?；炷潦芡饬ψ饔脮r，其內(nèi)部產(chǎn)生了拉應(yīng)力且在微裂縫頂部形成應(yīng)力集中，隨著拉應(yīng)力的逐漸增大，導(dǎo)致微裂縫的進(jìn)一步延伸、匯合、擴(kuò)大，形成可見的裂縫，致使混凝土結(jié)構(gòu)喪失連續(xù)性而遭到完全破壞。 （ 1）水泥強(qiáng)度等級和水灰比 影響混凝土強(qiáng)度的因素 混凝土強(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)公式 k,cecce ff ?? ?碎石 α a=。 α b= 卵石 α a=。 α b= （ 2）集料的種類與級配 （ 3）混凝土外加劑與摻和料 骨料表面粗糙，則與水泥石粘結(jié)力較大， 混凝土強(qiáng)度高。骨料級配良好、砂率適當(dāng) , 能組成密實(shí)的骨架，混凝土強(qiáng)度也較高。 (4)養(yǎng)護(hù)溫度 4℃ 38℃ 21℃ 13℃ 抗壓強(qiáng)度 齡 期 0 3 14 21 28 7 養(yǎng)護(hù)溫度對混凝土強(qiáng)度的影響 ?問題： 什么是混凝土材料的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù) 、 自然養(yǎng)護(hù) 、 蒸汽養(yǎng)護(hù) 、 壓蒸養(yǎng)護(hù) ？ ?解 ?標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)是指將混凝土制品在溫度為 20士 2℃ ， 相對濕度大于９ 5％ 的標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行的養(yǎng)護(hù) 。 評定強(qiáng)度等級時需采用該養(yǎng)護(hù)條件 。 ? 自然養(yǎng)護(hù)是指對在自然條件 （ 或氣候條件 ）下的混凝土制品適當(dāng)?shù)夭扇∫欢ǖ谋?、保濕措施 ， 并定時定量向混凝土澆水 ， 保證混凝土材料強(qiáng)度能正常發(fā)展的一種養(yǎng)護(hù)方式 。 ? 蒸汽養(yǎng)護(hù)是將混凝土材料在小于 100℃ 的高溫水蒸汽中進(jìn)行的一種養(yǎng)護(hù) 。 蒸汽養(yǎng)護(hù)可提高混凝土的早期強(qiáng)度 ， 縮短養(yǎng)護(hù)時間 。 ? 壓蒸養(yǎng)護(hù)是將混凝土材料在８～１６大氣壓下 ， 175～ 203℃ 的水蒸汽中進(jìn)行的一種養(yǎng)護(hù) 。 壓蒸養(yǎng)護(hù)可大大提高混凝土材料的早期強(qiáng)度 。 ? [評注 ] 養(yǎng)護(hù)對混凝土強(qiáng)度發(fā)展有很大的影響 。 升高溫度 ， 水泥的水化加速 ， 強(qiáng)度發(fā)展加快 ， 但溫度過高對用硅酸鹽水泥和普通水泥拌制的混凝土的后期強(qiáng)度的發(fā)展有不利影響 。 溫度降低 ， 則水泥水化減慢 ， 早期強(qiáng)度將明顯降低 。 濕度同樣是混凝土強(qiáng)度正常發(fā)展的必要條件 。混凝土的抗壓強(qiáng)度是在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)后測得的值 。 自然養(yǎng)護(hù)和蒸汽養(yǎng)護(hù)屬于非標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件 ， 強(qiáng)度值有一定的隨意性 。 壓蒸養(yǎng)護(hù)需要的蒸壓釜設(shè)備比較龐大 。 僅在生產(chǎn)硅酸鹽混凝土制品時應(yīng)用 。 （ 5）濕度的影響 《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》 (GB 50204— 2023)規(guī)定，在混凝土澆筑完畢后，應(yīng)在12h內(nèi)加以覆蓋并保濕養(yǎng)護(hù)。 14 28 抗壓強(qiáng)度 齡期 /d （ 6）硬化齡期 28lglg28nffn ?返回 ? 問 題 ： 配 制 混 凝 土 時 ， 制作10cm 10cm 10cm立方體試件 ３塊 ， 在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù) 7d后 ， 測得破壞荷載分別為 140kN、 135kN、 140kN, 試估算該混凝土 28d的標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度 。 ? 解 ? 7ｄ齡期時： ? １０ｃｍ混凝土立方體的平均強(qiáng)度為： MPaf 3100100140135140?????? 換算為標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度： MPaf 7??? ２８ｄ齡期時： MPaff 7lg28lg728???? 該混凝土２８ｄ的標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓 強(qiáng)度為 Ｍ Pa 。 ? [評注 ] 實(shí)踐證明，由中等強(qiáng)度等級的普通水泥配制的混凝土，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，其強(qiáng)度發(fā)展大致與其齡期的常用對數(shù)成正比關(guān)系，其經(jīng)驗(yàn)估算公式如下： 28lglg28nffn? 式中 f n —— 混凝土ｎｄ齡期的抗壓強(qiáng)度（ MPa ） f 28 —— 混凝土 28d 齡期的抗壓強(qiáng)度（ MPa ）； ｎ —— 養(yǎng)護(hù)齡期（ｄ）， ｎ ≧ ３ｄ ?施工條件，如攪拌、振搗方式。 ?試驗(yàn)條件，如試件的形狀、尺寸、表面狀態(tài)、含水程度及加荷速度 等。 ?外加劑和摻合料的摻入。 試驗(yàn)條件對混凝土強(qiáng)度的影響 1. ① 試件尺寸 相同的混凝土，試件尺寸越小測得的強(qiáng)度越高。 ② 試件的形狀 (a a)相同，而高度 (h)不同時，高寬比 (h/a)越大，抗壓強(qiáng)度越小。 ③ 表面狀態(tài) ： 試件表面有、無潤滑劑，其對應(yīng)的破壞形式不一，所測強(qiáng)度值大小不同。 ④ 加荷速度 ： 加荷速度較快時，材料變形的增長落后于荷載的增加，所測強(qiáng)度值偏高。 表面狀態(tài) ： 試件表面無潤滑劑時，試件受環(huán)箍效應(yīng)的影響，破壞后呈棱錐體，所測強(qiáng)度值偏大。 加荷速度 ： 加荷速度較快時，材料變形的增長落后于荷載的增加，所測強(qiáng)度值偏高。 試塊破壞后呈棱錐體 提高混凝土強(qiáng)度的措施 采用高等級水泥或早強(qiáng)型水泥； 采用低水灰比的干硬性混凝土； 采用濕熱處理養(yǎng)護(hù)混凝土； 采用機(jī)械攪拌、機(jī)械振搗； 摻入混凝土外加劑、摻合料等。 ? 問題： 提高混凝土強(qiáng)度的主要措施有哪些 ？ ? 解 ? 提高混凝土強(qiáng)度主要有以下措施： ? （ １ ） 采用高強(qiáng)度等級水泥； ? （ ２ ） 盡量降低水灰比 （ Ｗ／Ｃ ） ； ? （ ３ ） 采用級配良好且干凈的砂和碎石 。高強(qiáng)混凝土宜采用最大粒徑較小的石子 。 ? （ 4） 摻加高效減水劑和摻合料 。 若要提高早期強(qiáng)度也可以摻加早強(qiáng)劑 。 ? （ 5） 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù) ， 保證有適宜的溫度和較高的濕度 。 也可采用濕熱處理 （ 蒸汽養(yǎng)護(hù) ） 來提高早期強(qiáng)度 （ 對摻活性混合材料多的水泥還可提高后期強(qiáng)度 ） 。 ? （ 6） 加強(qiáng)攪拌和振搗成型 。 ? [評注 ] 以 ５％～１０％硅灰等量取代混凝土中的水泥，并同時摻入高效減水劑，可配制出 100MPa的高強(qiáng)度混凝土。硅灰又稱凝聚硅灰或硅粉。硅灰成分中， SiO2含量高達(dá)８０％以上，主要是非晶態(tài)的無定形 SiO2, 火山灰活性極高。硅灰中的 SiO2在早期即可與 Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)，生成水化硅酸鈣，大大提高混凝土強(qiáng)度。 ? 問題： 混凝土產(chǎn)生干縮濕脹的原因是什么 ？ 影響混凝土干縮變形的因素有哪些 ？ ? 解 ? 混凝土在干燥空氣中存放時，混凝土內(nèi)部吸附水分蒸發(fā)而引起凝膠體失水產(chǎn)生緊縮，以及毛細(xì)管內(nèi)游離水分蒸發(fā)，毛細(xì)管內(nèi)負(fù)壓增大，也使混凝土產(chǎn)生收縮，稱為干縮；混凝土在水中硬化時，體積不變，甚至有輕微膨脹，稱為濕脹。這是由于凝膠體中膠體粒子的吸附水膜增厚，膠體粒子間距離增大所致。 ? 影響混凝土干縮的因素有：水泥品種和細(xì)度 、 水灰比 、 水泥用量和用水量等 ?；鹕交屹|(zhì)硅酸鹽水泥比普通硅酸鹽水泥干縮大；水泥越細(xì) ， 收縮也越大；水泥用量多 ， 水灰比大 ， 收縮也大；混凝土中砂石用量多 ， 收縮??；砂石越干凈 ，搗固越好 ， 收縮也越小 。 ? [評注 ] 毛細(xì)孔隙和凝膠的存在造成混凝土在干燥時產(chǎn)生收縮 ， 而毛細(xì)孔隙和凝膠的多少都直接與水灰比和水泥用量有關(guān) 。 故影響干縮的主要因素為水灰比和水泥用量 。 （二）混凝土的抗凍性 （三）混凝土的抗侵蝕性 （四）混凝土的抗磨性及抗氣蝕性 （五）混凝土的碳化 （六）混凝土的堿 —集料反應(yīng) （七）提高混凝土耐久性的措施 （一）混凝土的抗?jié)B性 四 混 凝 土 的 耐 久 性 ? 何謂混凝土的耐久性 ？ 提高混凝土耐久性的措施有哪些 ？ ? 解 ? 混凝土抵抗環(huán)境介質(zhì)作用并長期保持其良好的使用性能的能力稱為混凝土的耐久性 。 ? 提高混凝土耐久性的主要措施有： ? （ １ ） 根據(jù)工程所處環(huán)境和工程性質(zhì)合理選擇水泥品種 。 ? （ ２ ） 適當(dāng)控制混凝土的水灰比及水泥用量 。 水灰比的大小是決定混凝土密實(shí)性的主要因素 。 必須嚴(yán)格限制最大水灰比 ， 保證足夠的水泥用量 。 問 題： ? （ 3） 選用質(zhì)量良好的砂石骨料 。 改善粗細(xì)骨料級配 ， 在允許的最大粒徑范圍內(nèi)盡量選用較大粒徑的粗骨料 。 減小骨料的空隙率和比表面積 。 ? （ ４ ） 摻入引氣劑或減水劑 ， 提高抗?jié)B 、 抗凍能力 。 ? （ 5） 加強(qiáng)混凝土的施工質(zhì)量控制 。 ? [評注 ] 提高混凝土耐久性 ， 對于延長結(jié)構(gòu)壽命 ， 減少修復(fù)工作量 ， 提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義 。 （一）混凝土的抗?jié)B性 P2 P4 P6 P8 P10 P12 劃分等級 定義 混凝土的抗?jié)B性用抗 滲等級 （ P） 表示， 即以 28d齡期的標(biāo) 準(zhǔn)試件，按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn) 方法進(jìn)行試驗(yàn)時所能 承受的最大水壓力 （ MPa）來確定。 結(jié) 構(gòu) 類 型 及 運(yùn) 用 條 件 抗 滲 等 級 大體積混凝土結(jié)構(gòu)的下游面外部或建筑物內(nèi)部 P2 大體積混凝土結(jié)構(gòu)的擋水面外部 H30m H=30~70m H=70~150m H150m P4 P6 P8 P10 混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件（其背面能自由滲水者） i10 i=10~30 i=30~50 i50 P4 P6 P8 P10 混凝土抗?jié)B等級最小允許值 返回 環(huán) 境 條 件 最大水灰比 最 小 水 泥 用 量（ kg/m3） 素混凝土 鋼筋混凝 土 預(yù)應(yīng)力 混凝土 室內(nèi)正常環(huán)境 200 220 280 露天環(huán)境，長期處于地下或水下的環(huán)境 230 260 300 水位變動區(qū)，或有侵蝕性地下水的地下環(huán)境 270 300 340 海水浪濺區(qū)及鹽霧作用區(qū)，潮濕并有嚴(yán)重侵蝕性介質(zhì)作用的環(huán)境 300 360 380 混凝土最大水灰比 抗凍性 是指混凝土在飽和水狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)而不破壞，也不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的性能，是評定混凝土耐久性的主要指標(biāo)。 抗凍等級 根據(jù)混凝土所能承受的反復(fù)凍融循環(huán)的次數(shù)，劃分為 F F1F2 F50、 F100、 F150、 F200、 F250、F300等 9 混凝土的密實(shí)度、孔隙的構(gòu)造特征是影響抗凍性的重要因素 （二）抗凍性 試驗(yàn)前 試驗(yàn)后 （三）混凝土的碳化 ? 混凝土的碳化： 指空氣中的 CO2在濕度適宜的條件下與水泥水化產(chǎn)物 Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈣和水，使混凝土堿度降低的過程，碳化也稱中性化。 抗侵蝕性 影響因素： 碳化 碳化程度 ： 危害： 影響因素： 由表及里的中性化深度 ,mm ①堿度 ↓→ 鋼筋銹蝕 ②收縮 ↑→ 開裂 ①環(huán)境的相對濕度、 CO2濃度 ②水泥品種、水泥用量、混合材摻量 ③混凝土的密實(shí)度。 水泥品種、混凝土密實(shí)度 ? 何謂混凝土的碳化 ？ 碳化對混凝土的性質(zhì)有哪些影響 ？ ? 解 ? 混凝土的碳化是指空氣中的二氧化碳與水泥石中的氫氧化鈣作用 ， 生成碳酸鈣和水的反應(yīng) 。 ? 碳化作用降低了混凝土的堿度，減弱了對鋼筋的保護(hù)作用。由于水泥水化過程中生成大量氫氧化鈣，使混凝土孔隙中充滿飽和的氫氧化鈣溶液，其ＰＨ值可達(dá)到 ～ 13。這種強(qiáng)堿性環(huán)境能使混凝土中的鋼筋表面生成一層鈍化薄膜，從而保護(hù)鋼筋免于銹蝕。碳化作用降低了混凝土的堿度，當(dāng)ＰＨ值低于１０時，鋼筋表面鈍化膜破壞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕。 問題： ? 其次 ， 當(dāng)碳化深度超過鋼筋的保護(hù)層時 ， 鋼筋不但易發(fā)生銹蝕 ， 還會因此引起體積膨脹 ， 使混凝土保護(hù)層開裂或剝落 ， 進(jìn)而又加速混凝土進(jìn)一步碳化 。 ?