第七章混凝土检测技术.

建筑工程施工试验与检测第二篇常用建筑材料质量检验与评定建筑工程施工试验与检测第七章混凝土第一节概述正在施工的秦山核电站建筑工程施工试验与检测•混凝土由胶凝材料、细骨料、粗骨料、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过胶凝材料凝结硬化后，形成具有一定强度和耐久性的人造石材——砼。•普通混凝土由水泥、砂、石子、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过水泥凝结硬化后形成的、干体积密度为1950~2800kg/m3，具有一定强度和耐久性的人造石材。又称为水泥混凝土，简称为“混凝土”。建筑工程施工试验与检测一、混凝土的分类•按胶凝材料分–水泥混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土等。•按体积密度分–重混凝土ρ0＞2800kg/m3。–普通混凝土ρ0＝1950～2800kg/m3。–轻混凝土ρ0＜1950kg/m3。•按用途分–结构混凝土、防水混凝土、道路混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、防辐射混凝土等。建筑工程施工试验与检测•按生产和施工工艺分–预拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、离心混凝土、等。•按强度分–普通混凝土＜C60。–高强混凝土≥C60。–超高强混凝土≥100MPa。•按坍落度分–干硬性混凝土坍落度小于10mm–塑性混凝土坍落度10~90mm–流动性混凝土坍落度100~150mm–大流动性混凝土坍落度大于160mm•按配筋情况分–素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土等。建筑工程施工试验与检测混凝土的特点•优点–1）地方材料占80%以上，原材料易得且成本低。–2）易于加工成型：凝结前具有良好的可塑性，可以按工程结构的要求浇筑成各种形状和任意尺寸的结构或预制构件。–3）匹配性好：与钢筋有牢固的粘结力，复合成钢筋混凝土能大大扩展了混凝土的应用范围。–4）可调整性强：可根据不同要求，通过调整配比配制出不同性质的混凝土。–5）硬化后有高的力学强度（抗压强度可达120MPa)和良好的耐久性。维修费少。–6）可充分利于工业废料作骨料或掺和料，有利于环境保护。建筑工程施工试验与检测•缺点–抗拉强度低（约为抗压强度的1/10～1/20）、变形性能差；–导热系数大〔约为1.8W/（m·K）〕；–体积密度大（约为2400kg/m3左右）；–硬化较缓慢。•改性：–采用轻质骨料可显著降低混凝土的自重，提高比强度；–掺入纤维或聚合物，可提高抗拉强度，大大降低混凝土的脆性；–掺入减水剂、早强剂等外加剂，可显著缩短硬化周期，改善力学性能。建筑工程施工试验与检测混凝土的结构•混凝土的结构水泥+水→水泥浆+砂→水泥砂浆+石子→混凝土拌合物→硬化混凝土•组成材料的作用粗集料细集料水泥浆孔隙泌水形成的孔隙混凝土体积构成水泥石——25％左右；砂和石子——70％以上；孔隙和自由水——1％～5%。组成材料硬化前硬化后水泥+水润滑作用胶结作用砂+石子填充作用骨架作用建筑工程施工试验与检测二、混凝土技术的发展普通混凝土钢筋混凝土预应力混凝土•高强混凝土（HSC):强度等级C60以上的混凝土，C100以上称为超高强混凝土。意义：采用HSC可减少结构断面尺寸、减轻自重、降低材料用量、提高抗震能力。C60代替C30可减少40%左右混凝土，39%钢材，降低工程造价25%~35%组成：水泥、砂、石、化学外加剂、矿物掺合料和水应用：高层、超高层建筑、大型桥梁建筑工程施工试验与检测轻混凝土：体积密度＜1900kg/m3,有轻骨料混凝土、大孔混凝土、多孔混凝土特点：质轻、热工性能好、力学性能好、耐火、抗渗、抗冻、易于加工。轻骨料混凝土：•骨料：粉煤灰、陶粒、煤矸石、膨胀矿渣等•用途：高层、多层建筑、抗震、耐火等级要求高、节能建筑、旧建筑加层等大孔混凝土：无砂混凝土，水泥浆不填满粗骨料空隙。特点：热导率小，吸湿性小、收缩小、成本低应用：墙体用小型空心砌块各种板材、市政工程多孔混凝土：不用粗骨料孔隙率85%用于公民建筑的保温工程中建筑工程施工试验与检测高性能混凝土（HPC）以耐久性和混凝土材料的可持续发展的基本要求发展的新一代混凝土高强度混凝土的缺点：①脆、易开裂和突然破坏②流动性差、可泵性、均匀性差③水泥用量大④耐久性差HPC比HSC不一定强调高强度而是优良的综合性能，尤其是耐久性安全使用寿命＞500年HPC技术：①掺矿物掺合料，减少水泥用量②采用高效外加剂③优选骨料④加强养护用于高层、大跨度、大荷载等特殊条件和严酷环境中建筑工程施工试验与检测1、和易性混凝土拌合物便于施工操作，能够达到结构均匀、成型密实的性能。和易性主要包括流动性、粘聚性和保水性：和易性粘聚性保水性流动性易达结构均匀易成型密实好好在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并且均匀密实地填满模板的性能。各组成材料之间具有一定的内聚力，在运输和浇注过程中不致产生离析和分层现象的性质。具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致发生泌水现象的性质。保证混凝土硬化后的质量三、混凝土拌合物的性能建筑工程施工试验与检测•离析和泌水–离析是指新拌混凝土成分的析出，导致形成不均匀的拌合物。–泌水是指在混凝土浇注后，但尚未凝结前，拌合物中的水向上层迁移而富集的现象。建筑工程施工试验与检测•定量测定拌合物的流动性、辅以直观经验评定粘聚性和保水性。1.坍落度法–测定混凝土拌合物在自重作用下产生的变形值——坍落度（单位mm）。–适用范围：•集料最大粒径不大于40mm；•坍落度值不小于10mm的低塑性混凝土、塑性混凝土。和易性的评定建筑工程施工试验与检测2.维勃稠度法–测定使拌合物密实所需要的时间，s。–适用范围•粗骨料最大粒径不大于40mm；•坍落度小于10mm，维勃稠度在5s～30s之间的干硬性混凝土。建筑工程施工试验与检测建筑工程施工试验与检测现场坍落度试验建筑工程施工试验与检测混凝土拌合物按流动性的分类按《混凝土质量控制标准》（GB50164）的规定，塑性混凝土、干硬性混凝土分别按坍落度、维勃稠度分为四级。见下表。名称代号指标混凝土拌合物塑性混凝土（坍落度≥10mm）低塑性混凝土塑性混凝土流动性混凝土大流动性混凝土T1T2T3T410mm～40mm50mm～90mm100mm～150mm≥160mm干硬性混凝土（坍落度＜10mm）超干硬性混凝土特干硬性混凝土干硬性混凝土半干硬性混凝土V0V1V2V3＞31s30s～21s20s～11s10s～5s建筑工程施工试验与检测混凝土施工时坍落度的选择混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施工条件、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法等来确定。见下表。结构种类坍落度，mm基础或地面等的垫层，无配筋的大体积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构10～30板、梁和大型及中型截面的柱子等30～50配筋密列的结构（如薄壁、斗仓、筒仓、细柱等）50～70配筋特密的结构70～90建筑工程施工试验与检测2、影响和易性的因素1、水泥浆用量；2、水泥浆的稠度；3、砂率；4、组成材料的品种及性质（骨料的品种、级配和粗细程度）；5、外加剂6、时间及温度。水泥水①砂石子外加剂④水泥浆①骨料②混凝土拌合物cwmm水灰比100%gsssmmm＋＝③砂率建筑工程施工试验与检测–合理砂率的确定•合理砂率是指在水泥浆数量一定的条件下，能使拌合物的流动性（坍落度T）达到最大，且粘聚性和保水性良好时的砂率；或者是在流动性（坍落度T）、强度一定，粘聚性良好时，水泥用量最小的砂率。T，mmβs合理砂率水泥浆数量一定坍落度、强度一定合理砂率mc，kgβs建筑工程施工试验与检测改善和易性的措施•采用合理砂率；•改善砂石的级配；•掺外加剂或掺合料；•根据环境条件，注意坍落度的现场控制；•在水灰比不变的条件下，适当增加水泥浆的用量，可增大拌合物的流动性；•在砂率不变的条件下，适当增加砂石的用量，可减小拌合物的流动性。掺外加剂的混凝土建筑工程施工试验与检测和易性良好的混凝土建筑工程施工试验与检测四、混凝土拌合物的性能建筑工程施工试验与检测建筑工程施工试验与检测建筑工程施工试验与检测建筑工程施工试验与检测（一）混凝土的强度•混凝土强度的种类混凝土强度抗拉强度抗剪强度抗压强度握裹强度轴心抗压强度立方体抗压强度钢筋与混凝土的粘结强度建筑工程施工试验与检测（1）测定以边长为150mm的标准立方体试件，在温度为20±2℃，相对湿度为95％以上的潮湿条件下或者在Ca（OH）2饱和溶液中养护，经28d龄期，采用标准试验方法测得的抗压极限强度。用fcu表示。•当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表：试件种类试件尺寸，mm粗骨料最大粒径，mm换算系数标准试件150×150×150401.00非标准试件100×100×100300.95200×200×200601.051.立方体抗压强度建筑工程施工试验与检测（2）混凝土强度等级•按混凝土立方体抗压强度标准值划分的级别。以“C”和混凝土立方体抗压强度标准值（fcu,k）表示，主要有C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80等十四个强度等级。•立方体抗压强度标准值（fcu,k），是立方体抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%。•强度等级表示的含义：–强度的范围：某混凝土，其fcu＝30.0～34.9MPa；–某混凝土，其fcu≥30.0MPa的保证率为95%。C30“C”代表“混凝土”。“30”代表fcu,k＝30.0MPa；建筑工程施工试验与检测2.轴心抗压强度–采用150mm×150mm×300mm的棱柱体试件。在立方体抗压强度为0～55MPa范围内fcp=（0.7～0.8）fcu。在结构设计计算时，一般取fcp＝0.67fcu。–非标准尺寸的棱柱体试件的截面尺寸为100mm×100mm和200mm×200mm，测得的抗压强度值应分别乘以换算系数0.95和1.05。FF建筑工程施工试验与检测建筑工程施工试验与检测3.抗拉强度式中：fts——劈裂抗拉强度，MPa；P——破坏荷载，N；A——试件劈裂面积，mm2。劈裂抗拉强度较低，一般为抗压强度的1/10～1/20。APf＝tsPP建筑工程施工试验与检测（二）影响抗压强度的因素1、水泥的强度和水灰比式中：fcu——混凝土28d龄期的抗压强度值，MPa；fce——水泥28d抗压强度的实测值，MPa；——混凝土灰水比，即水灰比的倒数；αa、αb——回归系数。振动手工捣实充分密实的混凝土不完全密实的混凝土fcumw/mcfcumc/mw）（＝bwcceacummffwc/mm当混凝土水灰比值在0.40～0.80之间时越大，则混凝土的强度越低；水泥强度越高，则混凝土强度越高。建筑工程施工试验与检测2、骨料的影响•碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强度较高；•卵石呈圆形或卵圆形，表面光滑，与水泥石的粘结强度较低。•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。3、养护条件（温度及湿度）•在保证足够湿度情况下，温度越高，水泥凝结硬化速度越快，早期强度越高；•低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0℃以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。•混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度，以保证混凝土不断地凝结硬化。建筑工程施工试验与检测养护对水泥强度发展的影响建筑工程施工试验与检测覆盖养护喷养护液养护野外公路的遮阳保湿养护建筑工程施工试验与检测4、龄期•龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。•在正常的养护条件下，混凝土的抗压强度随龄期的增加而不断发展，在7～14d内强度发展较快，以后逐渐减慢，28d后强度发展更慢。•由于水泥水化的原因，混凝土的强度发展可持续数十年。•当采用普通水泥拌制的、中等强度等级的混凝土，在标准养护条件下，混凝土的抗压强度与其龄期的对数成正比。式中：fn、f28——分别为n、28天龄期的抗压强度，MPa。28lglg28nfnf＝n≥3建筑工程施工试验与检测5、试验条件试验条件对混凝土强度的测定也有直接影响。如试件尺寸，表面的