【正文】 學習目標 通過本任務(wù)的學習使學生能夠根據(jù)相關(guān)檢測標準寫出試驗用儀器和試驗步驟；熟練操作儀器的能力；對混凝土拌和物的和易性、表觀密度測定的能力；對混凝土立方體抗壓強度測定的能力；填寫試驗原始記錄，對檢測數(shù)據(jù)進行處理的能力。 混凝土配合比設(shè)計基本要求及設(shè)計參數(shù)； 混凝土配合比設(shè)計的基本步驟。 定 義 （一）混凝土拌和物的和易性 一 )和易性的定義 和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、運輸、澆筑、搗實）并能獲得質(zhì)量均勻、成型密實的性能。 和易性包括流動性 、 粘聚性和保水性三方面的涵義 。 ? 粘聚性是指混凝土拌合物內(nèi)部組分間具有一定的粘聚力 ， 在運輸和澆筑過程中不致發(fā)生離析分層現(xiàn)象 ， 而使混凝土能保持整體均勻的性能 。 ? [評注 ] 混凝土拌合物的流動性、粘聚性及保水性，三者是互相關(guān)聯(lián)又互相矛盾的，當流動性很大時，則往往粘聚性和保水性差，反之亦然。 二）和易性的測定及指標選擇 測定方法 維勃稠度（ ）儀 適用于落度小于 10mm，維勃稠度在 5~30s的混凝土拌合物。 坍落度適用于流動性較大的混凝土拌合物 ， 維勃稠度適用于干硬的混凝土拌合物 。當截面尺寸較小或鋼筋較密，或采用人工插搗時，坍落度可選擇大些。 ?[評注 ] 正確選擇混凝土拌合物的坍落度，對于保證混凝土的施工質(zhì)量及節(jié)約水泥，有重要意義。 水泥漿 的含量 水灰比 砂率 施工方面 原材料品 質(zhì) 及性 質(zhì) 主要 因素 三）影響和易性的主要因素 ? 問題： 影響混凝土拌合料和易性的因素有哪些 ？ ? 解 ? 影響混凝土拌合料和易性的因素主要有以下幾個方面： ? （ １ ） 水泥漿的數(shù)量 。 水泥漿太少則流動性和粘聚性均較差 。 稠度大則流動性差 ，但粘聚性和保水性則一般較好 。 ? （ 3） 砂率 。 砂率小則流動性提高 ， 但粘聚性和保水性降低 。 合理砂率 （ 最佳砂率 ） ， 有最大的流動性 。 ? [評注 ] 在工程實踐中要改善混凝土和易性 ， 一般可采取如下四條措施： ? （ １ ） 盡可能降低砂率 ， 采用合理砂率 ，有利于提高混凝土質(zhì)量和節(jié)約水泥 。 ? （ ３ ） 盡可能采用粒徑較大的砂 、 石為好 。 ? 問題： 何謂砂率 ？ 何謂合理砂率 ？ 影響合理砂率的主要因素是什么 ？ ? 解 ? 砂率是混凝土中砂的質(zhì)量與砂和石總質(zhì)量之比 。 或是在坍落度一定時 ，使拌合料具有最小水泥用量的砂率 。 石子越大 ， 砂子越細 、 級配越好 、 水灰比越小 ，則合理砂率越小 。 ? [評注 ] 砂率表示混凝土中砂子與石子二者的組合關(guān)系，砂率的變動，會使骨料的總表面積和空隙率發(fā)生很大的變化，因此對混凝土拌合物的和易性有顯著的影響。反之，若砂率過小，則拌合物中顯得石子過多而砂子過少，形成砂漿量不足以包裹石子表面，并不能填滿石子間空隙。 ? 問題： 現(xiàn)場澆灌混凝土時 ， 嚴禁施工人員隨意向混凝土拌合物中加水 ， 試從理論上分析加水對混凝土質(zhì)量的危害 。 特別是因水灰比Ｗ／Ｃ的增大 ， 增加了混凝土內(nèi)部的毛細孔隙的含量 ， 因而會降低混凝土的強度和耐久性 ， 并增大混凝土的變形 ， 造成質(zhì)量事故 。 ?[評注 ] 不能采用僅增加用水量的方式來提高混凝土的流動性 。 抗拉強度 抗壓強度 抗彎強度 抗剪強度 二、混凝土的強度 （一）混凝土的抗壓強度 １ .混凝土立方體抗壓強度及強度等級 按 (GB500102023) 《普通混凝土力學性能試驗方法標準》，制作邊長為１５０㎜的立方體試件，在標準養(yǎng)護（溫度（２０177。 混凝土強度等級按混凝土立方體抗壓強度標準值劃分如下 : C10 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C75 C80 C85 邊長為100mm的立方體試件 邊長為 200mm的 立方體試件 邊長為150mm的立方體件 換算系數(shù)為 換算系數(shù)為 換算系數(shù)為 尺寸 選擇 fck≈ ,k。 試確定該組混凝土的標準立方體抗壓強度 、 立方體抗壓強度標準值 ， 并確定其強度等級 （ 假定抗壓強度的標準差為 a） 。 [評注 ]邊長為 100mm混凝土立方體試件的強度換算系數(shù)為 ；混凝土立方體抗壓強度標準值為具有 95%強度保證率的混凝土抗壓強度值。 ? 問題： 試述混凝土的受壓變形破壞特征及其破壞機理 。 ? 混凝土的受壓變形破壞特征如下： ? Ｉ階段：荷載到達 “ 比例極限 ” （ 約為極限荷載的３０ ％ ） 以前 、 界面裂縫無明顯變化 ，荷載與變形比較接近直線關(guān)系 。 此時 ， 變形增大的速度超過荷載增大的速度 ， 荷載與變形之間不再為線性關(guān)系 。 此時 ， 變形增大的速度進一步加快 ， 荷載一變形曲線明顯地彎向變形軸方向 。 ? [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。 （ 1）水泥強度等級和水灰比 影響混凝土強度的因素 混凝土強度經(jīng)驗公式 k,cecce ff ?? ?碎石 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， 混凝土強度高。 (4)養(yǎng)護溫度 4℃ 38℃ 21℃ 13℃ 抗壓強度 齡 期 0 3 14 21 28 7 養(yǎng)護溫度對混凝土強度的影響 ?問題： 什么是混凝土材料的標準養(yǎng)護 、 自然養(yǎng)護 、 蒸汽養(yǎng)護 、 壓蒸養(yǎng)護 ？ ?解 ?標準養(yǎng)護是指將混凝土制品在溫度為 20士 2℃ ， 相對濕度大于９ 5％ 的標準條件下進行的養(yǎng)護 。 ? 自然養(yǎng)護是指對在自然條件 （ 或氣候條件 ）下的混凝土制品適當?shù)夭扇∫欢ǖ谋?、保濕措施 ， 并定時定量向混凝土澆水 ， 保證混凝土材料強度能正常發(fā)展的一種養(yǎng)護方式 。 蒸汽養(yǎng)護可提高混凝土的早期強度 ， 縮短養(yǎng)護時間 。 壓蒸養(yǎng)護可大大提高混凝土材料的早期強度 。 升高溫度 ， 水泥的水化加速 ， 強度發(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度的發(fā)展有不利影響 。 濕度同樣是混凝土強度正常發(fā)展的必要條件 。 自然養(yǎng)護和蒸汽養(yǎng)護屬于非標準養(yǎng)護條件 ， 強度值有一定的隨意性 。 僅在生產(chǎn)硅酸鹽混凝土制品時應用 。 14 28 抗壓強度 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 ， 在標準條件下養(yǎng)護 7d后 ， 測得破壞荷載分別為 140kN、 135kN、 140kN, 試估算該混凝土 28d的標準立方體抗壓強度 。 ? [評注 ] 實踐證明，由中等強度等級的普通水泥配制的混凝土，在標準養(yǎng)護條件下，其強度發(fā)展大致與其齡期的常用對數(shù)成正比關(guān)系，其經(jīng)驗估算公式如下： 28lglg28nffn? 式中 f n —— 混凝土ｎｄ齡期的抗壓強度（ MPa ） f 28 —— 混凝土 28d 齡期的抗壓強度（ MPa ）； ｎ —— 養(yǎng)護齡期（ｄ）， ｎ ≧ ３ｄ ?施工條件，如攪拌、振搗方式。 ?外加劑和摻合料的摻入。 ② 試件的形狀 (a a)相同，而高度 (h)不同時，高寬比 (h/a)越大，抗壓強度越小。 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，所測強度值偏高。 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，所測強度值偏高。 ? 問題： 提高混凝土強度的主要措施有哪些 ？ ? 解 ? 提高混凝土強度主要有以下措施： ? （ １ ） 采用高強度等級水泥； ? （ 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 。 ? （ 4） 摻加高效減水劑和摻合料 。 ? （ 5） 加強養(yǎng)護 ， 保證有適宜的溫度和較高的濕度 。 ? （ 6） 加強攪拌和振搗成型 。硅灰又稱凝聚硅灰或硅粉。硅灰中的 SiO2在早期即可與 Ca(OH)2發(fā)生反應，生成水化硅酸鈣，大大提高混凝土強度。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?；鹕交屹|(zhì)硅酸鹽水泥比普通硅酸鹽水泥干縮大；水泥越細 ， 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 。 故影響干縮的主要因素為水灰比和水泥用量 。 ? 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 。 水灰比的大小是決定混凝土密實性的主要因素 。 問 題： ? （ 3） 選用質(zhì)量良好的砂石骨料 。 減小骨料的空隙率和比表面積 。 ? （ 5） 加強混凝土的施工質(zhì)量控制 。 （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 準試件，按標準試驗 方法進行試驗時所能 承受的最大水壓力 （ MPa）來確定。 抗凍等級 根據(jù)混凝土所能承受的反復凍融循環(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 試驗前 試驗后 （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，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。 水泥品種、混凝土密實度 ? 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 。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值可達到 ～ 13。碳化作用降低了混凝土的堿度，當ＰＨ值低于１０時，鋼筋表面鈍化膜破壞，導致鋼筋銹蝕。 ? 碳化作用還會引起混凝土的收縮 ， 使混凝土表面碳化層產(chǎn)生拉應力 ， 可能產(chǎn)生微細裂縫 ， 從而降低了混凝土的抗折強度 。 空氣中或蒸汽中養(yǎng)護的混凝土 ， 比在潮濕環(huán)境或水中養(yǎng)護的混凝土碳化快 。 （四）混凝土的堿 骨料反應 ?混凝土的堿骨料反應： 是指水泥中的堿 (Na2O和 K2O)含量較高時與骨料中的活性 SiO2發(fā)生反應，在骨料表面生成堿 — 硅酸凝膠，這種凝膠具有吸水膨脹特性，會使包裹骨料的水泥石脹裂，這種現(xiàn)象稱為堿 — 骨料反應。 (2)調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間、硬化性能的外加劑，其中包括緩凝劑、早強劑和速凝劑等。 ? 試述減水劑的作用機理 ？ ? 解 ? 減水劑屬于表面活性物質(zhì) 。 ? 水泥加水拌和后，由于水泥顆粒間分子引力的作用，產(chǎn)生許多絮狀物而形成絮凝結(jié)構(gòu)，使部分拌合水（游離水）被包裹在其中，從而降低了混凝土拌合物的流動性。 如木鈣減水劑可明顯降低表面張力 ， 而萘系減水劑則幾乎不降低表面張力 ， 但靜電斥力提高較大 。