第4章混凝土3硬化混凝土.ppt

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1、4-2 4-2 二、硬化混凝土的性能二、硬化混凝土的性能 一、强度一、强度 1 1、混凝土受力变形及破坏过程、混凝土受力变形及破坏过程0255075100应变应变应力应力,%稳定稳定裂缝裂缝引发引发稳定裂稳定裂缝扩展缝扩展不稳裂不稳裂缝扩展缝扩展砂浆裂缝迅速增加界面裂缝增多砂浆裂缝缓慢增多界面裂缝缓慢增加已有的界面裂缝只有少许发展 2 2、砼标准立方体抗压强度与强度等级、砼标准立方体抗压强度与强度等级 标准立方体抗压强度标准立方体抗压强度 意义：质量检测和等级划分意义：质量检测和等级划分 强度等级强度等级 标准尺寸：标准尺寸：150150150150150mm150mm具有具有95%95%保证

2、率的立方体抗压强度保证率的立方体抗压强度按按28d28d标准立方体抗压强度划分标准立方体抗压强度划分:C7.5 C7.5、C10C10、C20C20C80C80等十六个等级等十六个等级标准养护标准养护混凝土混凝土混凝土混凝土受压面受压面边长边长10cm 实测强度实测强度0.95 15cm 1 20cm 1.05尺寸效应：尺寸效应：高宽比：高宽比：高宽比大，强度小。高宽比大，强度小。表面状态：表面状态：表面光滑，强度小。表面光滑，强度小。加荷速度：加荷速度：加荷速度快，强度大。加荷速度快，强度大。3 3、轴心抗压强度、轴心抗压强度(棱柱体抗压强度棱柱体抗压强度)特点：特点：换算：换算：cucpf

3、f8.07.0更好地反映砼的实际受压情况更好地反映砼的实际受压情况0 01 12 23 34 45 56 67 70 010102020303040405050抗压强度，抗压强度，MPa抗折强度、抗拉强度，抗折强度、抗拉强度，MPa劈裂抗拉强度劈裂抗拉强度三点加载三点加载抗折强度抗折强度4 4、抗拉和抗折强度、抗拉和抗折强度 拉压比拉压比 1/101/101/201/20；抗压强度越高，抗压强度越高，拉压比越小。拉压比越小。抗拉强度抗拉强度抗裂性抗裂性 抗折强度抗折强度f fcf道路水泥混凝土性能指标道路水泥混凝土性能指标抗拉强度测定方法：轴向抗拉、劈裂抗拉抗拉强度测定方法：轴向抗拉、劈裂抗拉

4、 抗折强度测定：三分点抗（弯）折实验抗折强度测定：三分点抗（弯）折实验拉应力拉应力压应力压应力 5 5、强度影响因素、强度影响因素 水泥标号、水灰比水泥标号、水灰比 水泥标号水泥标号混凝土强度混凝土强度 水灰比水灰比混凝土强度混凝土强度 保罗米公式：保罗米公式：-BwcfAfcecu 集料性质集料性质 施工施工 温湿度温湿度湿度：湿度：温度：温度：充分充分水泥水化顺利进行水泥水化顺利进行不足不足水泥水化迟缓水泥水化迟缓干燥干燥水泥水化反应停止水泥水化反应停止高高 砼早期强度高，砼早期强度高，但后期强度并不高。但后期强度并不高。0 020204040606080801001001201200 0

5、2 24 46 68 810101212龄期，月龄期，月相对强度相对强度水养护水养护空气养护空气养护9个月后水养个月后水养3个月后水养个月后水养1个月后个月后空气养护空气养护010203040500102030405060养护温度，养护温度，抗压强度，MPa抗压强度，MPa28d1d砼龄期0 020204040606080801001001201201401401601600 07 7141421212828龄期，d龄期，d砼相对强度砼相对强度212110139第一天都保持在第一天都保持在10051015202530110100养护时间(log)，d养护时间(log)，d抗压强度，抗压强度，M

6、Pa5528505080 龄期龄期 最初最初7 7天内，强度增长较快；天内，强度增长较快；2828天以后，强度增长较慢。天以后，强度增长较慢。荷载持续时间荷载持续时间0.50.50.60.60.70.70.80.80.90.91 11.11.10.10.11 11010应力持续时间，应力持续时间，d强度比强度比龄期龄期=90d=90d28d d7d d二、变形二、变形荷载变形荷载变形：由于荷载作用导致的变相变形。：由于荷载作用导致的变相变形。非荷载变形：非荷载变形：无荷载作用下产生的变形。无荷载作用下产生的变形。80%80%的建筑物裂缝与混凝土的非荷载变形的建筑物裂缝与混凝土的非荷载变形有关。

7、有关。非荷载变形非荷载变形1 1、化学收缩、化学收缩不可逆不可逆 原因：原因：水泥水泥+水水水化物水化物 体积减小体积减小 主要在早期主要在早期(40d(40d内内)，以后逐渐稳定。，以后逐渐稳定。危害：危害：产生微裂纹，一般无危害。产生微裂纹，一般无危害。影响因素：影响因素：水泥标号水泥标号 水泥细度水泥细度 水泥用量水泥用量0 02 20 00 04 40 00 06 60 00 08 80 00 01 10 00 00 00 01 10 02 20 03 30 04 40 05 50 06 60 07 70 08 80 0时时间间，d d负负应应变变1 10 0-6 6干燥干燥再潮湿再潮

8、湿可逆收缩可逆收缩不可逆收缩不可逆收缩总总收收缩缩2 2、湿胀干缩、湿胀干缩不能完全恢复不能完全恢复 收缩值：收缩值：原因：原因：危害：危害：影响因素：影响因素：水泥品种、细度、用量水泥品种、细度、用量单位用水量、水灰比单位用水量、水灰比集料弹性模量集料弹性模量养护养护0.150.150.2mm/m0.2mm/mCSHCSH凝胶体和毛细管失水、吸水凝胶体和毛细管失水、吸水湿胀无危害，干缩引起开裂湿胀无危害，干缩引起开裂干燥收缩是当前混凝土开裂的重要原因。干燥收缩是当前混凝土开裂的重要原因。3 3、温度变形、温度变形热胀冷缩热胀冷缩 膨胀值：膨胀值：危害：危害：防止措施：防止措施：大体积砼、水化

9、热、内外温差开裂大体积砼、水化热、内外温差开裂 低热水泥低热水泥减少水泥用量减少水泥用量人工降温人工降温设置温度钢筋设置温度钢筋0.01mm/m0.01mm/m大体积混凝土内部温度变化情况：大体积混凝土内部温度变化情况：4、碳化收缩、碳化收缩 概念：概念：Ca(OH)2+CO2CaCO3，导致收缩。，导致收缩。影响：影响：不利不利降低碱度、强度，产生裂缝，钢筋锈蚀。降低碱度、强度，产生裂缝，钢筋锈蚀。有利有利提高混凝土的密实度。提高混凝土的密实度。防止措施：防止措施：提高混凝土的密实度提高混凝土的密实度 加强养护加强养护 加保护层加保护层5、水泥体积安定性不良、水泥体积安定性不良6、碱骨料反应

10、、碱骨料反应 概念概念：危害：危害：隐蔽性强，导致混凝土开裂。隐蔽性强，导致混凝土开裂。防止措施：防止措施：低碱水泥、外加剂、矿物掺合料低碱水泥、外加剂、矿物掺合料7、不均匀沉降、不均匀沉降思考：思考：某道路未投入使用，混凝土即产生开裂，某道路未投入使用，混凝土即产生开裂，可可能有哪些原因导致，如何防止？能有哪些原因导致，如何防止？1 1、混凝土受力变形、混凝土受力变形荷载变形荷载变形2 2、弹塑性变形、弹塑性变形 短期荷载变形短期荷载变形 弹性模量弹性模量假塑性原因假塑性原因界面裂缝扩展界面裂缝扩展E Eaggagg、E EcemcemEEconcon E EaggaggE EconconE

11、 Ecemcem砼砼E E值：值：1.751.7510104 43.603.6010104 4 MPaMPa (C10 (C10 C60)C60)E E值对结构用砼意义重大。值对结构用砼意义重大。0 02 20 00 04 40 00 06 60 00 08 80 00 01 10 00 00 00 02 20 04 40 06 60 08 80 01 10 00 01 12 20 0加加载载后后的的时时间间，d应应变变1 10 0-6 6徐变应变徐变应变弹性应变弹性应变弹性回复弹性回复徐变回复徐变回复不不可可逆逆徐徐变变卸卸载载3 3、混凝土徐变、混凝土徐变长期荷载变形长期荷载变形 概念：概

12、念：规律规律：数值数值：原因：原因：利利：弊弊：最初最初数月数月内增长较快内增长较快延续延续数年数年才趋于稳定才趋于稳定 0.30.31.5mm/m1.5mm/m 水泥凝胶内部结构的改变水泥凝胶内部结构的改变 水分的迁移水分的迁移趋于消除应力集中趋于消除应力集中使钢筋预应力降低使钢筋预应力降低长期荷载作用下，不断增大的变形。长期荷载作用下，不断增大的变形。三、混凝土耐久性三、混凝土耐久性 造成砼劣化的原因：机械、物理、化学、生物造成砼劣化的原因：机械、物理、化学、生物 物理、机械物理、机械空蚀空蚀磨蚀磨蚀表面磨损表面磨损裂纹裂纹体积变化体积变化温度梯度温度梯度湿度梯度湿度梯度外力作用外力作用超

13、载撞击超载撞击周期荷载周期荷载温度变化温度变化冻融冻融火灾火灾 1 1、抗渗性、抗渗性 重要性重要性：抗渗等级抗渗等级：抗渗砼定义抗渗砼定义：决定因素决定因素：影响因素影响因素：抗冻性、抗侵蚀性、钢锈等抗冻性、抗侵蚀性、钢锈等P4P4、P6P6、P8P8、P10P10、P12P12(0.4(0.41.2MPa)1.2MPa)P6P6孔隙率、孔径分布、连通性孔隙率、孔径分布、连通性配合比、最大粒径、捣实程度配合比、最大粒径、捣实程度养护和龄期、外加剂养护和龄期、外加剂2 2、抗冻性、抗冻性 抗冻等级抗冻等级：抗冻砼定义抗冻砼定义：决定因素决定因素：改善措施：改善措施：F50F50孔隙率、孔结构、

14、孔隙充水程度、孔隙率、孔结构、孔隙充水程度、砼强度、温度下降程度砼强度、温度下降程度高密实度高密实度 少量引气少量引气 F10F10、F15F15、F25F25、F50F50、F100F100、F200F200、F300F300强度下降强度下降25%25%重量损失重量损失5%5%的最大冻融循环次数的最大冻融循环次数3 3、抗侵蚀性、抗侵蚀性影响因素影响因素：水泥品种、砼密实度、孔连通性水泥品种、砼密实度、孔连通性4 4、碳化、碳化碳化程度碳化程度：危害：危害：影响因素影响因素：由表及里的中性化深度由表及里的中性化深度,mm,mm碱度碱度钢筋锈蚀钢筋锈蚀收缩收缩开裂开裂水泥品种、水泥用量、混合材

15、掺量水泥品种、水泥用量、混合材掺量砼密实度、相对湿度、砼密实度、相对湿度、COCO2 2浓度浓度 5 5、碱集料反应、碱集料反应 作用机理作用机理 必要条件必要条件 抑制措施抑制措施a-SiOa-SiO2 22mNaONmNaOSiO2mNaONmNaOSiO2 2nHnH2 2O O (吸水膨胀吸水膨胀)水泥含碱过量水泥含碱过量集料一定数量含集料一定数量含a-SiOa-SiO2 2水分存在水分存在非活性集料非活性集料低碱水泥低碱水泥(Na(Na2 2O O当量当量0.6%)0.6%)掺掺a-SiOa-SiO2 2细粉细粉4-3 4-3 混凝土外加剂和矿物掺合料混凝土外加剂和矿物掺合料 改善砼

16、拌合物流变性改善砼拌合物流变性减水剂、泵送剂减水剂、泵送剂 调节砼凝结硬化性能调节砼凝结硬化性能缓凝剂、早强剂缓凝剂、早强剂 改善混凝土的耐久性改善混凝土的耐久性引气剂、阻锈剂引气剂、阻锈剂 提供混凝土特殊性能提供混凝土特殊性能膨胀剂、防水剂膨胀剂、防水剂 按成分：按成分：无机、有机、复合无机、有机、复合一、混凝土外加剂一、混凝土外加剂1 1 定义：定义：拌制混凝土时加入的掺量小于拌制混凝土时加入的掺量小于5%的材的材料。料。2 2 分类分类 按作用：按作用：3、常用外加剂、常用外加剂（1）减水剂）减水剂 Water reducer 定义定义：保持坍落度不变时，可减少混凝土保持坍落度不变时，可减少混凝土拌和用水量的外加剂。拌和用水量的外加剂。主要成份主要成份表面活性剂表面活性剂CH2CH2CH2CH2COOH(SO3Na)(OH)亲水基团亲水基团憎水基团憎水基团作用机理：作用机理：吸附分散作用、润湿润滑作用吸附分散作用、润湿润滑作用技术经济效果：技术经济效果：不减水、不减水泥，水灰比不变，不减水、不减水泥，水灰比不变，减水，不减水泥，减水，不减水泥，减水，减水泥减水，减水泥 强度不变，