【正文】 土結構開裂 。 使用含堿量小于 ％ 的水泥 ， 或摻加能抑制堿 — 骨料反應的摻合料 。 （ 1）骨料中的泥、有害雜質(zhì) GB/T146842022《 建筑用砂 》 規(guī)定了砂中有害物質(zhì)含量的限制： 砂中有害物質(zhì)含量 砂中含泥量和泥塊含量 ?粗骨料有害物質(zhì)：卵石和碎石中不應混有草根 、 樹葉 、樹枝 、 塑料 、 煤塊和爐渣等雜物 。 包括飲用水、地表水、地下水、海水以及經(jīng)過處理后的工業(yè)廢水等，JGJ632022《 混凝土拌合用水標準 》 100 碎 石 卵 石 山 砂 河 砂 海 砂 粗骨料 細骨料 mm mm 《 普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標準及檢驗方法 》 JGJ5392 《 普通混凝土用砂質(zhì)量標準及檢驗方法 》JGJ5292 骨料的作用：⑴骨架作用，傳遞應力 ⑵抑制收縮，防止開裂 骨料（ aggregate） ? 骨料中的泥及其中的硫化物 、 硫酸鹽 、 有機物 ， 云母 、輕物質(zhì)等 ， 會粘附在骨料表面 ， 影響水泥石與骨料之間的膠結能力；或形成薄弱部分 ， 或增大收縮 ， 對混凝土的質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響 。 所選用的水泥熟料礦物組成中 C3A含量較高 ， 當水泥中 C3A含量較高 ，其干縮較大 ， 選用水泥不當 。 ? 該路面已出現(xiàn)較多裂紋 ， 可見表面水泥砂漿層干縮較大 。 中等及輕交通的路面 ， 也可以采用礦渣硅酸鹽水泥 。使用兩年后 ， 表面耐磨性差 ， 已出現(xiàn)露石 ， 且表面有微裂縫 。 混凝土強度等級為 C30以下時 ， 可采用強度等級為 ；混凝土強度等級大于 C30時 ， 可采用強度等級為 。如采用強度等級高的水泥配制低強度等級混凝土時 ， 會使水泥用量偏少 ， 影響和易性和耐久性 ， 必須摻入一定數(shù)量的礦物摻合料 。 ? 以上兩種技術路線 ， 可以殊途同歸 ， 達到使混凝土中膠凝材料體系適應使用環(huán)境之目的 。 ? 所用水泥的性能必須符合現(xiàn)行國家有關標準規(guī)定 。 ? 水泥品種應根據(jù)混凝土工程特點 、 所處的環(huán)境條件和施工條件等進行選擇 。 混凝土的組成材料 混凝土原材料的選擇 ?原則：在保證原材料質(zhì)量的前提下 ， 盡可能減少水泥 ，保證混凝土的強度和提高耐久性 。 在混凝土硬化前 ， 水泥漿起潤滑作用 ， 賦于混凝土拌合物流動性 ， 便于施工； 在混凝土硬化后起膠結作用 ， 把砂 、 石骨料膠結成為整體 ， 使混凝土產(chǎn)生強度 ， 成為堅硬的人造石材砂 、石是骨料 ， 對混凝土起骨架作用 ， 其中小顆粒的骨料填充大顆粒的空隙 。 界面劣化機理 骨 料 Ca(OH)2 Aft CSH 過渡層 0100?m 混凝土界面過渡層模型 ① W/C高 （ 從骨料 → 水泥石 ， W/C↓ ） ； ② 孔隙率大； ③ Ca(OH)2和鈣礬石多 ， CSH的 CaO/SiO2比大； ④ Ca(OH)2和鈣礬石結晶顆粒大； ⑤ Ca(OH)2取向生長 。 在混凝土承受荷載作用以前 ， 界面處就充滿微裂縫；受到荷載作用以后 ， 隨著應力的增長 ， 這些微裂縫的開展 ， 最終將導致水泥石的斷裂 。 各相之間的界面是混凝土內(nèi)部結構重要的組成部分 。 高性能混凝土已在國內(nèi)的許多重要建筑得到應用 ，如上海南浦大橋 、 楊浦大橋 、 北京西客站 、 首都國際機場 、 國家大劇院 、 中央電視臺等 。 至今仍存在的古羅馬大型建筑 水泥混凝土的發(fā)展過程 ? 石灰 火山灰混凝土 ? 硅酸鹽水泥混凝土 ? 摻和料水泥混凝土 ? 高強度、早強混凝土 ? 高性能混凝土（ High Performance Concrete) 建設速度要求 地下、水下、大體積（斷面 80cm）工程要求 強度要求 耐久性、可持續(xù)發(fā)展要求 優(yōu)點：耐久，缺點：凝結緩慢 凝結快、強度高，但水化熱大 耐蝕性好、水化熱低，但凝結較慢、早強低 凝結較快、強度高，但耐蝕性差 以耐久性為首要的目標，滿足強度要求、施工性能要求 高性能混凝土 (HPC) ? 目前有關建筑法規(guī)中 ， 一級建筑的安全使用期只定為50年；高性能混凝土由于其耐久性大幅度提高 ， 安全使用期應更長： ? 在不利的使用條件下和嚴峻環(huán)境中 ， 凍融 、 海水 、 嚴寒 、酷熱等地區(qū) ， 經(jīng)妥善設計和優(yōu)質(zhì)施工的 HPC結構的安全使用期應不低于 100年； ? 在正常環(huán)境中使用的結構 ， 其安全使用期應達 200年； ? 特殊重要工程在采取必要措施后 ， 其安全使用期應達 300年 。 ? 如羅馬大圓劇場和著名的萬神廟 （ 被稱為帝國建筑結構的真正杰作 ） ； ? 建于公元 1214年的那不勒斯海港 ， 現(xiàn)場觀察 ， 至今雖然被海浪磨光了表面 ， 長滿青苔 ， 但混凝土卻完好無損， 數(shù)百米長的墻幾乎無一裂縫 。土木工程材料 Building and Construction Material 土木與交通工程學院 材料工程系 北京建筑工程學院 5 混凝土 混凝土的概述 混凝土的組成材料 新拌混凝土的性能 混凝土的力學性能 5 混凝土 混凝土的變形 混凝土的耐久性 混凝土配合比設計 混凝土的概述 適當比例配合、拌制、成型、硬化 混 凝 土 水 泥 水 粗 骨 料 細 骨 料 外 加 劑 摻 和 料 人造石材（砼） ? 公元 2世紀古羅馬在大型建筑中不同的結構采用了不同的骨料 ， 基礎中用凝灰?guī)r ， 穹頂中用浮石， 說明古羅馬人已使用了輕混凝土 。 ? 古埃及人用石膏作為膠結材料建造金字塔 ， 中國修建長城曾在石灰中添加糯米汁 （ 最早形式的化學外加劑 ） 。 這說明這種混凝土具有極好的耐久性 。 高性能混凝土的特點 ① 低水膠比 ， 低水泥用量； ② 選用優(yōu)質(zhì)原材料； ③ 摻加足夠數(shù)量的礦物細摻料； ④ 高效外加劑 。 混凝土的分類 石灰 氣硬性 石膏 無機 水玻璃 硅酸鹽水泥 水硬性 鋁酸鹽水泥 膠凝材料 …… 瀝青 有機 樹脂 橡膠 按膠凝材料分類 類別 干表觀密度 kg/m3 特點 重混凝土 ﹥2600 重晶石、鋼屑為重骨料 普通混凝土 19502500 普通砂、石為骨料 輕 混 凝 土 輕集料混凝土 8001950 浮石、陶粒等輕骨料 多孔混凝土 3001000 泡沫砼、加氣砼 普通大孔 15001900 無砂或少砂 輕骨料大孔 5001500 輕骨料，無砂或少砂 混凝土按表觀密度分類 防水混凝土 耐熱混凝土 耐堿混凝土 耐酸混凝土 保溫混凝土 結構混凝土 混凝土按使用功能分類 離心成型 混凝土 泵送 混凝土 普通澆注 混凝土 噴射 混凝土 …… …… 混凝土按施工工藝分類 鋼筋混凝土 纖維混凝土 素混凝土 預應力 混凝土 …… 混凝土按配筋情況分類 超高強混凝土 高強混凝土 低強混凝土 中強混凝土 ＜ C30 C30C60 C60C100 ≥C100 混凝土按強度分類 混凝土的組織結構 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 粗骨料 細骨料 水泥水化產(chǎn)物 氣孔 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 〝 粗骨料 細骨料 水泥水化產(chǎn)物 水泥水化產(chǎn)物 Ca(OH)2 Aft CSH 混凝土的結構 ? 從粗觀尺度上看 ， 混凝土是由水泥石和骨料兩相組成的復合材料；從細觀尺度上看 ， 水泥石又是各種水化物和未水化顆粒 、 水 、 氣等的多相復合體 。 ? 在宏觀現(xiàn)象上 ， 普通混凝土的劣化或破壞往往出現(xiàn)在界面處 。 混凝土的界面問題 ? 水泥石和骨料的彈性模量不同 ， 當溫度 、 濕度發(fā)生變化時 ， 水泥石和骨料變形不一致 ， 致使在界面處形成細微的裂縫； ? 在混凝土硬化前 ， 水泥漿體中的水分向親水的骨料表面遷移 ， 在骨料表面形成一層水膜 ， 從而在硬化的混凝土中留下細小的縫隙； ? 漿體泌水也會在骨料下表面形成水囊 。 界面過渡層特點 混凝土組成材料的作用 在混凝土組成材料中 ， 水泥和水組成水泥漿 ， 它包裹在所有骨料的表面并填充在骨料空隙中 。 粗 、 細骨料的總體積要占混凝土體積的 70％ ~80％ ， 因此骨料質(zhì)量的優(yōu)劣 ， 對混凝土各項性質(zhì)的影響很大 。 ?方法：減小骨料間空隙 ， 則填充骨料空隙的膠凝材料量減少；減小骨料的總表面積 ， 則包裹骨料表面的膠凝材料漿量減少 。 一般可選用硅酸鹽水泥或摻混合材的硅酸鹽水泥 ， 必要時也可采用膨脹水泥 、 自應力水泥或快硬硅酸鹽水泥等其他水泥 。 例如：在大體積混凝土工程中 ， 為了避免水泥水化熱過大 ， 通常選用礦渣硅酸鹽水泥 、 火山灰硅酸鹽水泥 、 粉煤灰硅酸鹽水泥；但也可使用硅酸鹽水泥 、 普通硅酸鹽水泥 ， 這時應摻入摻合料和必要的外加劑 。 混凝土組成材料之一： 水泥 ? 原則上配制高強度等級的混凝土應選用強度等級高的水泥；配制低強度等級的混凝土 ， 選用強度等級低的水泥 。 ? 目前 ， 采用強度等級低的水泥配制高強度等級混凝土已經(jīng)很普遍 。 ? 某施工隊使用以煤渣摻量為 30％ 的火山灰水泥鋪筑路面如圖 。 ?按 JTJ 012－ 94《 公路混凝土路面設計規(guī)范 》 ， 對于水泥混凝土路面 ， “ 水泥可采用硅酸鹽水泥 、 普通硅酸鹽水泥和道路硅酸鹽水泥 。 ” 所以說火山灰水泥鋪筑路面是選用水泥不當 。從資料可見 ， 水泥混凝土選用普通硅酸鹽水泥 ， 其熟料礦物組成分別為 C3S 53％ ， C2S 25％ ， C3A 15％ ， C4AF 7％ 。 混凝土組成材料之二： 骨料 水泥 骨 料 砂 石 水 10vol.% 70vol.% 15vol.% 水泥的品種、強度等級 ① 含泥量及