2019年第4章混凝土3硬化混凝土.ppt

§4-2二、硬化混凝土的性能一、强度1、混凝土受力变形及破坏过程0255075100应变应力,%稳定裂缝引发稳定裂缝扩展不稳裂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、砼标准立方体抗压强度与强度等级标准立方体抗压强度意义：质量检测和等级划分强度等级──标准尺寸：150×150×150mm──具有95%保证率的立方体抗压强度──按28d标准立方体抗压强度划分:C7.5、C10、C20…C80等十六个等级──标准养护混凝土混凝土受压面边长10cm实测强度×0.9515cm×120cm×1.05尺寸效应：高宽比：高宽比大，强度小。表面状态：表面光滑，强度小。加荷速度：加荷速度快，强度大。3、轴心抗压强度(棱柱体抗压强度)特点：换算：cucpff8.0~7.0更好地反映砼的实际受压情况0123456701020304050抗压强度，MPa抗折强度、抗拉强度，MPa劈裂抗拉强度三点加载抗折强度4、抗拉和抗折强度①拉压比＝1/10～1/20；抗压强度越高，拉压比越小。②抗拉强度↑→抗裂性↑抗折强度fcf→道路水泥混凝土性能指标③抗拉强度测定方法：轴向抗拉、劈裂抗拉抗折强度测定：三分点抗（弯）折实验拉应力压应力5、强度影响因素⑴水泥标号、水灰比水泥标号↑→混凝土强度↑水灰比↓→混凝土强度↑保罗米公式：-×BwcfAfcecu⑵集料性质⑶施工⑷温湿度◆湿度：◆温度：充分→水泥水化顺利进行不足→水泥水化迟缓干燥→水泥水化反应停止高→砼早期强度高，但后期强度并不高。020406080100120024681012龄期，月相对强度水养护空气养护9个月后水养3个月后水养1个月后空气养护010203040500102030405060养护温度，℃抗压强度，MPa28d1d砼龄期02040608010012014016007142128龄期，d砼相对强度21℃10℃1℃39℃第一天都保持在10℃051015202530110100养护时间(log)，d抗压强度，MPa5℃28℃50℃80℃⑸龄期最初7天内，强度增长较快；28天以后，强度增长较慢。⑹荷载持续时间0.50.60.70.80.911.10.1110应力持续时间，d强度比龄期=90d28d7d二、变形荷载变形：由于荷载作用导致的变相变形。非荷载变形：无荷载作用下产生的变形。——80%的建筑物裂缝与混凝土的非荷载变形有关。非荷载变形1、化学收缩──不可逆原因：水泥+水→水化物体积减小主要在早期(40d内)，以后逐渐稳定。危害：产生微裂纹，一般无危害。影响因素：水泥标号水泥细度水泥用量0200400600800100001020304050607080时间，d负应变×10-6干燥再潮湿可逆收缩不可逆收缩总收缩2、湿胀干缩──不能完全恢复收缩值：原因：危害：影响因素：①水泥品种、细度、用量②单位用水量、水灰比③集料弹性模量④养护0.15～0.2mm/mCSH凝胶体和毛细管失水、吸水湿胀无危害，干缩引起开裂——干燥收缩是当前混凝土开裂的重要原因。3、温度变形──热胀冷缩膨胀值：危害：防止措施：大体积砼、水化热、内外温差开裂①低热水泥②减少水泥用量③人工降温④设置温度钢筋0.01mm/m℃大体积混凝土内部温度变化情况：4、碳化收缩概念：Ca(OH)2+CO2→CaCO3，导致收缩。影响：不利——降低碱度、强度，产生裂缝，钢筋锈蚀。有利——提高混凝土的密实度。防止措施：①提高混凝土的密实度②加强养护③加保护层5、水泥体积安定性不良6、碱骨料反应概念：危害：隐蔽性强，导致混凝土开裂。防止措施：低碱水泥、外加剂、矿物掺合料7、不均匀沉降思考：某道路未投入使用，混凝土即产生开裂，可能有哪些原因导致，如何防止？1、混凝土受力变形荷载变形2、弹塑性变形——短期荷载变形弹性模量假塑性原因──界面裂缝扩展Eagg、Ecem→EconEagg＞Econ＞Ecem砼E值：1.75×104～3.60×104MPa(C10～C60)E值对结构用砼意义重大。02004006008001000020406080100120加载后的时间，d应变×10-6徐变应变弹性应变弹性回复徐变回复不可逆徐变卸载3、混凝土徐变——长期荷载变形概念：规律：数值：原因：利：弊：①最初数月内增长较快②延续数年才趋于稳定0.3～1.5mm/m①水泥凝胶内部结构的改变②水分的迁移趋于消除应力集中使钢筋预应力降低长期荷载作用下，不断增大的变形。三、混凝土耐久性造成砼劣化的原因：机械、物理、化学、生物物理、机械空蚀磨蚀表面磨损裂纹体积变化温度梯度湿度梯度外力作用超载撞击周期荷载温度变化冻融火灾1、抗渗性重要性：抗渗等级：抗渗砼定义：决定因素：影响因素：抗冻性、抗侵蚀性、钢锈等P4、P6、P8、P10、P12(0.4～1.2MPa)≥P6孔隙率、孔径分布、连通性配合比、最大粒径、捣实程度养护和龄期、外加剂2、抗冻性抗冻等级：抗冻砼定义：决定因素：改善措施：≥F50孔隙率、孔结构、孔隙充水程度、砼强度、温度下降程度①高密实度②少量引气─F10、F15、F25、F50、F100、F200、F300强度下降≤25%重量损失≤5%的最大冻融循环次数3、抗侵蚀性影响因素：水泥品种、砼密实度、孔连通性4、碳化碳化程度：危害：影响因素：由表及里的中性化深度,mm①碱度↓→钢筋锈蚀②收缩↑→开裂水泥品种、水泥用量、混合材掺量砼密实度、相对湿度、CO2浓度5、碱集料反应⑴作用机理⑵必要条件⑶抑制措施a-SiO2＋2mNaON→mNaOSiO2nH2O(吸水膨胀)①水泥含碱过量②集料一定数量含a-SiO2③水分存在①非活性集料②低碱水泥(Na2O当量0.6%)③掺a-SiO2细粉§4-3混凝土外加剂和矿物掺合料①改善砼拌合物流变性──减水剂、泵送剂②调节砼凝结硬化性能──缓凝剂、早强剂③改善混凝土的耐久性──引气剂、阻锈剂④提供混凝土特殊性能──膨胀剂、防水剂按成分：无机、有机、复合一、混凝土外加剂1定义：拌制混凝土时加入的掺量小于5%的材料。2分类按作用：3、常用外加剂（1）减水剂Waterreducer定义：保持坍落度不变时，可减少混凝土拌和用水量的外加剂。主要成份——表面活性剂CH2CH2…CH2CH2—COOH(—SO3Na)(—OH)亲水基团憎水基团作用机理：吸附分散作用、润湿润滑作用技术经济效果：①不减水、不减水泥，水灰比不变，②减水，不减水泥，③减水，减水泥→强度不变，坍落度↑→坍落度不变，w/c↓，强度↑→坍落度不变，w/c不变，强度不变节约水泥常用减水剂注意事项①减水率：普通减水剂、高效减水剂②是否伴有缓凝、引气、早强等作用③与水泥的适应性④对钢筋的锈蚀作用——适宜掺量①木质素系（M剂）成分：木质素磺酸盐品种：木钙、木钠、木镁性能：减水率10%，普通减水剂28d强度增长10~15%;节约水泥8~10%;提高坍落度约100mm引气、缓凝掺量：0.2~0.3%(水泥质量)应用：各种混凝土，适合大体积混凝土、夏季施工不宜冬季施工，蒸汽养护（思考原因）②萘系减水剂成分：萘磺酸盐甲醛缩合物品种：NNO，NF，FDN，UNF，SN-2，JN性能：减水率15~20%，高效减水剂节约水泥20%;强度增加(28d)20%不引气、不缓凝掺量：0.2~1.0%应用:各种混凝土工程，早强和高强混凝土、蒸养混凝土、泵送的高流态自密混凝土。③水溶性树脂系成分：磺化三聚氰胺甲醛树脂品种：SM性能:减水20~27%，高效减水剂强度增加(28d)30~60%节约水泥25%坍落度提高约150mm不引气、不缓凝掺量：0.5~1%应用：适用于蒸养混凝土、高强混凝土、早强混凝土及流态混凝土。（2）引气剂airentrainingagent定义：能在砼拌合物中产生一定量均匀分布、稳定、微细、独立气泡的外加剂品种：松香热聚物性能：在混凝土引入封闭气泡，改善混凝土抗冻、抗渗、抗蚀性。（孔隙特征的影响）可能导致混凝土强度下降。（孔隙率的影响）改善混凝土和易性。（气泡滚珠润滑作用）掺量：0.05~0.15%应用：抗冻、抗渗、耐腐蚀混凝土趋势：引气型减水剂代替，因为其具有减水、引气、强度提高、节约水泥的特点。（3）早强剂定义：加速混凝土早期强度发展的外加剂品种：氯盐类（CaCl2）、硫酸盐类（Na2SO4）、醇胺类（三乙醇胺）局限：氯盐类可能导致钢筋锈蚀硫酸钠可能导致碱骨料反应三乙醇胺可能导致缓凝掺量：氯盐类（CaCl2）1~2%硫酸盐类（Na2SO4）0.5~2%醇胺类（三乙醇胺）0.2~0.3%应用：早强混凝土工程，冬季施工、蒸养混凝土（4）缓凝剂Setretarder定义：应用：不适用：品种：①大体积砼、泵送砼②夏季施工、滑模施工③远距离运输低温施工、早强砼、蒸养砼能延缓混凝土凝结时间，并对砼后期强度无不利影响的外加剂M剂、糖蜜、有机酸、醇胺4、外加剂的掺加方法先掺法：外加剂在磨制水泥时加入同掺法：外加剂与混凝土拌和水同时加入——最常用的方法后掺法：外加剂在混凝土拌和后加入，包括滞水法和分批加入法二、矿物掺合料定义：拌制混凝土时加入的掺量大于5%的材料。基本要求：①具有火山灰活性或潜在水硬性。②细度小于水泥。③不明显增加混凝土的拌合水量。品种：矿渣微粉、粉煤灰、硅粉矿物掺合料的作用①活性效应——火山灰反应，提高混凝土的后期强度。②微集料效应——填充混凝土中的微小空隙。③界面效应——改善水泥石与骨料的粘结，消除界面过渡区。④形态效应——玻璃球状态起滚珠润滑作用。矿物掺合料的应用高性能混凝土、高强混凝土、耐腐蚀混凝土、改善混凝土和易性