水泥混凝土的主要性质

土木工程材料--水泥混凝土的主要性质，本图评价混凝土拌合物的性能、硬化混凝土的强度，希望这份脑图会对你有所帮助。

水泥混凝土的主要性质

• 评价 混凝土拌合物的性能
  • 一、和易性
    • 概念
      • 混凝土拌合物在一定施工条件下便于施工操作(拌合、运输、浇筑、振捣)， 并能获得质量均匀、成型密实的性能——称为“和易性”。
    • 流动性
      • 1. 易成型密实
    • 粘聚性
    • 保水性
    • 易达结构均匀
    • 保证混凝土硬化后的质量
      • 是指混凝土拌合物在自重或外力作用下能产生流动,并均匀密实填满模板仓面的性能。
      • 是指混凝土拌合物组成材料间有一定的粘聚力,在施工中不致出现分层和离析的性能。
      • 是指混凝土拌合物具有一定的保持水分不让其泌出的性能。
    • 评价方法和指标P79
      • 流动性
        • 坍落度：适用于塑性混凝土、流动性混凝土
          • 坍落度＞220mm的应测坍落度拓展度
          • 拌和物坍落度为零的混凝土,浇筑成型困难, 当浇筑密实度得不到保证时会导致混凝土强度降低。
        • 维勃稠度法：适用于干硬性混凝土
        • 影响流动性的因素不只水泥将用量一个，还有掺外加剂、掺合料这些也会影响。
      • 粘聚性
        • 看拌合物锥体的状态
          • 粘聚性不良→混凝土会出现分层、离析现象(水泥浆上浮、骨料下沉，混凝土不均匀) →拆模后，混凝土会出现蜂窝麻面现象，严重的会出现空洞现象。
      • 保水性
        • 看是否有稀浆、水分泌出
          • 保水性不良→混凝土会出现流浆、泌水现象→硬化混凝土的密实度变差。
    • 流动性（坍落度）指标选用
      • 混凝土拌和物的流动性（坍落度）应根据结构类型、构件截面大小、钢筋疏密、施工工艺和捣实方法等确定，其基本原则是：
      • （1）结构、构件的截面尺寸较大时,选用较小的坍落度。
      • （2）结构、构件的钢筋配置较疏时,选用较小的坍落度。
      • （3）机械振捣时,选用较小的坍落度;人工振捣时,选用较大的坍落度
      • （4）选择坍落度的原则应当是在满足施工要求的条件下，尽可能采用较小的坍落度，来节约水泥和获得较高质量混凝土
    • 影响混凝土拌合物和易性的因素P79
      • ①单位用水量W(水泥浆用量)
        • ②水胶比W/B或水灰比W/C(浆液稀稠程度)
      • ③含砂率(Bs或Sp)
        • ④组成材料性质
          • ⑤存放时间及环境温度
            • ⑥施工工艺等
    • 改善混凝土拌合物和易性的措施83
      • 调整材料组成
        • 掺外加剂及掺合料
          • 提高振捣设备效能
    • 当混凝土拌和物出现粘聚性尚好、无泌水，坍落度太小，可来取的措施是:在保持水灰比不变的情沉下，适当地增加水泥浆用量。
    • 普通混凝土的流动性增大，其保水性会有所变差。
    • 当混凝土拌和物有稀浆出现，同时坍落度试验混凝土锥体有崩塌松散现象时，应保持砂右用量不变，适当增加砂率。
    • 坍落度大，则混凝土流动性好，施工就越容易。但若坍落度过大，则会伴随混凝土流浆、泌水现象出现(即:粘聚性、保水性变差)，则使振捣后混凝土的密实度、均匀性变差。
  • 二、凝结时间P83
    • ·混凝土拌合物的凝结时间与所用水泥的凝结时间有关系，但并不一致。 ·混凝土拌合物的凝结时间:用“贯入阻力法”测定。
• 硬化混凝土的强度
  • 混凝土强度
    • 1.立方体抗压强度及强度等级
      • “C” 为混凝土强度符号,“ C”后面的数字为混凝土立方体抗压强度标准值。
      • 对于水工大体积混凝土而言，设计龄期一般不釆用28d,而普遍釆用90d或180d龄期。
      • 强度换算系数P85
        • 釆用边长为100 mm的立方体试件时，尺寸换算系数取0.95
    • 2混凝土的轴心抗压强度
    • 3劈裂抗拉强度
      • 劈裂抗拉强度较低，一般为抗压强度的1/10～1/20。
    • 4影响混凝土抗压强度的因素
      • 水泥强度和水灰比
        • A.随水胶比的增大而降低。 B.如水泥过多，导致水灰比过小，混凝士比较干稠，混凝土成型困难、不密实，从而强度会降低。
        • 普通混凝土的28d强度与其灰水比(即:水灰比的倒数)成线性关系。
      • ⑵骨料的质量及品种
        • 在水泥石强度及其它条件相同时→碎石混凝土的强度高于卵石混凝土的强度。
      • ⑶养护条件
        • 潮湿的环境条件下，混凝土的强度可持续增长。
        • 混凝土的养护温度不宜高于40℃、不宜低于4℃，适宜的养护温度是5～35℃。
      • (4)养护龄期
        • 混凝土的强度随龄期的增长而提高，早期显著，后期逐渐缓慢。
      • (5)试验条件
        • 试验加荷速度，试件形状、尺寸、表面状况。
      • (6)施工工艺
        • 机械拌合、机械振捣、SEC法、泵送施工等均有利于提高混凝土的强度。
    • 5提高混凝土强度的措施
      • ①采用高强度水泥和低水胶比
        • 若W/C过低，则混凝土比较干稠难以施工，当浇筑密实度得不到保证时会导致混凝土强度降低。
      • ②掺入混凝土外加剂和掺合料 ③采用湿热处理(蒸汽养护、蒸压养护) ④采用机械搅拌、振捣
  • 混凝土的变形性能
    • 化学收缩（自生体积变形）
      • 收缩值较小，不能恢复，对混凝土结构没有破坏作用，但在混凝土内部可能产生微细裂缝而影响承载性能和耐久性。
    • 干湿变形（物理收缩) 混凝土干缩裂缝由于物理收缩引起
      • 对混凝土有利的变形
        • 混凝土的湿胀变形量很小，一般无破坏作用。
      • 干缩变形对混凝土危害较大，干缩能使混凝土表面产生较大的拉应力而导致开裂，从而使混凝土的抗渗、抗冻、抗侵蚀等耐久性能降低。
    • 温度变形
      • 温度变形是指混凝土随着温度的变化而产生热胀冷缩变形。
      • 温度变化很大时，会对混凝土产生影响;另外，混凝土结构内部与外部的温度差较大，也会导致混凝土温度变形的产生，从而易使混凝土产生温度裂缝。
    • 在短期荷载作用下的变形（弹塑性变形）
      • 混凝土在短期荷载作用下产生变形并破坏，主要是混凝土因塑性变性的发生导致内部产生裂缝并逐步扩展的结果。
    • 在长期荷载作用下的变形（徐变)
      • 混凝土在持续荷载作用下，其变形随时间增长而增大的现象，称为徐变。
  • 混凝土的耐久性
    • 定义:混凝土抵抗环境因素的作用，并保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构安全、正常使用的能力，称为混凝土的耐久性。
    • 1.抗渗性
      • 概念:砼抗渗性——砼抵抗压力水渗透作用的能力。 (它不仅关系到砼的挡水和防水作用,还会直接影响砼的抗冻性和抗侵蚀性等。)
      • 水胶比（W/B)→直接影响砼的抗渗性。
      • 具体见第一章材料的耐久性
      • 抗渗等级为w8的C30混凝土，其水灰比值应不大于(0.55)。P94
    • 2.抗冻性
      • 概念:砼的抗冻性——是指混凝土在吸水饱和状态下，能抵抗冻融循环作用(试件中心温度[-18±2]℃～[5±2]℃)而不发生破坏,强度也不显著降低的性能。
      • 砼抗冻等级:在饱和水状态下，相对动弹性模量下降至初始值的60%或质量损失达5%时,所能承受的最大冻融循环次数来表示。如: F50、F100、F150、F200、F250、F300。
      • 水胶比（W/B)→是影响砼抗冻性的主要因素。
    • 提高混凝土抗渗性和抗冻性的主要措施有()
      • 提高施工技术，采用合理养护制度以提高混凝土密实度
      • 控制最大水灰比和最小水泥用量
      • 合理选用水泥及骨料
      • 加入引气剂改善孔隙特征，减少开口连通孔隙
    • 3.抗磨性和抗气蚀性
      • 溢洪道混凝土(受挟砂高速水流冲刷)、道路路面混凝土(受反复冲击荷载及循环磨损)等，要求具有较高的耐磨性。
      • 对于表面凸凹不平、断面突变或急速转弯的渠道、溢洪道等结构体，要求混凝土具有抗气蚀性能，以避免当高速水流流经时会出现气蚀现象，在结构体表面产生高频、局部、具冲击性的应力而剥蚀混凝土。
    • 4.抗侵蚀性
      • 混凝土受环境水的侵蚀，其实质主要是水泥石结构体受到侵蚀。
    • 5.混凝土的碳化
      • 空气中的CO2通过砼的毛细孔隙扩散到其内部，在有水分存在的条件下，会与Ca(OH)2反应生成CaCO3，使砼中的Ca(OH)2浓度下降，称为“碳化(或中性化)”。
      • 影响碳化的主要因素
        • CO2浓度
          • 浓度高→碳化速度快
        • 环境湿度
          • 相对湿度50％-75％的空气→碳化速度最快
        • 混凝土配合比
          • 采用惨混合材料的硅酸盐水泥→抗碳化能力变差
      • 碳化的有利影响
        • 碳化生成的CaCO3填充孔隙→混凝土的密实度提高。 碳化产生水→促进水泥进一步水化→使混凝土强度提高。
      • 碳化的不利影响
        • 降低混凝土的碱度→减弱了对钢筋的保护作用
          • 引起钢筋锈蚀
        • 使混凝土产生收缩→表面产生微细裂纹。
          • 使混凝土抗拉、抗折能力降低。
    • 碱——骨料反应
      • 混凝土原材料中过量的碱会与骨料中的活性成分反应，反应生成物吸水膨胀使混凝土产生内部应力，导致凝土膨胀开裂、失去设计性能，这种现象统称为“碱一活性骨料反应”。
        • 可溶性碱(Na2o，K2o)
        • 碱——碳酸盐反应
        • 碱——硅酸盐反应
      • ①含碱超量:砼中含碱量较高 (如水泥含碱当量>0.6%或砼含碱量>3kg/m3)。
      • ②活性骨料:骨料中含活性成分,并超过一定量。
      • ③水分:潮湿环境,有充足的水分或湿空气供应。
      • 混凝土膨胀开裂，甚至破坏
      • 防止措施
        • ①尽量选择非活性骨料。
          • ②选择低碱水泥，并控制砼中总的含碱量。
            • ③在砼中掺入活性掺合料。
        • ④改善混凝土孔隙结构。
          • ⑤改善使用条件，对砼表面进行防护处理。
      • 提高混凝土耐久性的措施
        • ①把好组成材料的质量关。
          • (合理选择水泥品种;选用级配良好的骨料，并严格控制有害杂质的含量。)
        • ②严格控制水灰比和保证水泥的用量。
        • ③适当掺用外加剂（如减水剂和引气剂）。
        • ④把好施工质量关。
  • 水灰比是影响混凝土（抗冻性、抗渗性、抗碳化性、强度）的最主要因素
    • 水灰比过大→混凝土强度、耐久性降低、拌合物保水性差