试验员培训第二讲

第二讲混凝土的主要技术性质2.1混凝土拌合物的和易性2.2混凝土强度2.3混凝土变形2.4混凝土耐久性混凝土的主要技术性质混凝土的性质包括混凝土拌合物的和易性，混凝土强度、变形及耐久性等。混凝土各组成材料按一定比例搅拌后尚未凝结硬化的材料称为混凝土拌合物。2.1.1和易性概念和易性又称工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工条件下，便于各种施工工序的操作，以保证获得均匀密实的混凝土的性能。和易性是一项综合技术指标，包括流动性(稠度)、粘聚性和保水性三个主要方面。2.1混凝土拌合物的和易性(1)流动性是指拌合物在自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并均匀密实地填充整个模型的性能。流动性好的混凝土拌合物操作方便、易于捣实和成型。(2)粘聚性是指拌合物在施工过程中，各组成材料互相之间有一定的粘聚力，不出现分层离析，保持整体均匀的性能。(3)保水性是指拌合物保持水分，不致产生严重泌水的性质。混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性三者既互相联系，又互相矛盾。施工时应兼顾三者，使拌合物既满足要求的流动性，又保证良好的粘聚性和保水性。《普通混凝土拌合物性能试验方法》(GB/T50080—2002)规定采用坍落度及坍落扩展度试验和维勃稠度试验进行评定。(1)坍落度及坍落扩展度试验将混凝土拌合物分3次按规定方法装入坍落度筒内，刮平表面后，垂直向上提起坍落度筒。拌合物因自重而坍落，测量坍落的值(mm)，即为该拌合物的坍落度(如图2.1)。2.1.2和易性测定根据坍落度大小，可将混凝土拌合物分成4级，见表2.1。混凝土拌合物的坍落度应在一个适宜的范围内。其值可根据工程结构种类、钢筋疏密程度及振捣方法按表2.2选用。对于干硬性混凝土，和易性测定常采用维勃稠度试验。(2)维勃稠度试验维勃稠度试验需用维勃稠度测定仪(见图2.2)。透明圆盘的底面被水泥浆布满所需要的震动时间(以秒计)，称为该混凝土拌合物的维勃稠度。维勃稠度值越大，说明混凝土拌合物越干硬。混凝土拌合物根据维勃稠度大小分为4级，见表2.3。图2.1坍落度测定表2.1混凝土拌合物按坍落度分级级别名称坍落度(mm)允许偏差(mm)T1T2T3T4低塑性混凝土塑性混凝土流动性混凝土大流动性混凝土10~4050~90100~150＞160±10±20±30±30表2.2混凝土浇筑时的坍落度项次结构种类坍落度(mm)1基础或地面等的垫层、无筋的厚大结构(挡土墙、基础或厚大的块体等)或配筋稀疏的结构10~302板、梁和大型及中型截面的柱子等30~503配筋密列的结构(薄壁、斗仓、筒仓、细柱等)50~704配筋特密的结构70~90图2.2维勃稠度仪级别名称维勃值(s)允许偏差(s)V0V1V2V3超干硬性特干硬性干硬性半干硬性＞3131~2120~1110~5±6±6±4±3表2.3混凝土按维勃稠度的分级(1)水泥浆的数量在水灰比不变的条件下，增加混凝土单位体积中的水泥浆数量，能使骨料周围有足够的水泥浆包裹，改善骨料之间的润滑性能，从而使混凝土拌合物的流动性提高。但水泥浆数量不宜过多，否则会出现流浆现象，粘聚性变差，浪费水泥，同时影响混凝土强度。2.1.3影响混凝土和易性的主要因素(2)水泥浆的稠度水泥浆的稠度主要取决于水灰比(1m3混凝土中水与水泥用量的比值)大小。水灰比过大，水泥浆太稀，产生严重离析及泌水现象；过小，因流动性差而难于施工，通常水灰比在0.40~0.75之间，并尽量选用小的水灰比。(3)砂率(βS)砂率是指混凝土内砂的质量占砂、石总量的百分比。选择砂率应该是在用水量及水泥用量一定的条件下，使混凝土拌合物获得最大的流动性，并保持良好的粘聚性和保水性；或在保证良好和易性的同时，水泥用量最少。此时的砂率值称为合理砂率(如图2.3、图2.4)。合理砂率一般通过试验确定，在不具备试验的条件下，可参考表2.4选取。(4)原材料的性质①水泥品种在其他条件相同时，硅酸盐水泥和普通水泥较矿渣水泥拌制的混凝土拌合物的和易性好。②骨料如其他条件相同，卵石混凝土比碎石混凝土流动性大，级配好的比级配差的流动性大。(5)其他因素①外加剂拌制混凝土时，掺入少量外加剂，有利于改善和易性②温度混凝土拌合物的流动性随温度的升高而降低。③时间随着时间的延长，拌和后的混凝土坍落度逐渐减小。图2.3砂率与坍落度关系(水及水泥用量不变)图2.4砂率与水泥用量关系(坍落度不变)表2.4混凝土砂率(%)水灰比(W/C)卵石最大粒径(mm)碎石最大粒径(mm)1020401020400.400.500.600.7026~3230~3533~3836~4125~3129~3432~3735~4024~3028~3331~3634~3930~3533~3836~4139~4429~3432~3735~4038~4327~3230~3533~3836~41小例题2.1坍落度小于20mm的新拌混凝土，采用维勃稠度仪测定其工作性。W2.2影响混凝土流动性的因素有胶凝材料的用量W2.3（）是指混凝土拌合物在自重或机械力作用下，能产生流动，并均匀地填满模板的性能。A.泌水性B.粘聚性C.保水性D.流动性2.4关于水灰比对混凝土拌合物特性的影响，说法不正确的是（）。A.水灰比越大，粘聚性越差B.水灰比越小，保水性越好C.水灰比过大会产生离析现象D.水灰比越大，坍落度越小2.5关于合理砂率对混凝土拌合物特性的影响，说法不正确的是（）。A.流动性最小B.粘聚性良好C.保水性良好D.水泥用量最小2.6、下列关于混凝土用骨料（砂、石）叙述正确的是（）。A.要求骨料空隙率小、总表面积小。B.配制低于C30的混凝土用砂，其含泥量应不大于3.0%C.压碎指标可用来表示细骨料的强度D.当粗骨料中夹杂着活性氧化硅时，有可能使混凝土发生碱骨料破坏2.2.1混凝土立方体抗压强度《普通混凝土力学性能试验方法》(GB/T50081—2002)规定，制作150mm×150mm×150mm的标准立方体试件(在特殊情况下，可采用150mm×300mm的圆柱体标准试件)，在标准条件(温度20±2℃，相对湿度95%以上或在温度为20±2℃的不流动的Ca(OH)2饱和溶液中）养护到28d，所测得的抗压强度值为混凝土立方体抗压强度，以fcu表示。2.2混凝土强度试验条件对试验结果的影响（加载速度、试件表面吐不涂油、尺寸、龄期、养护环境）当采用非标准尺寸的试件时，应换算成标准试件的强度。换算方法是将所测得的强度乘以相应的换算系数(见表2.5)。混凝土强度等级采用符号C与立方体抗压强度标准值表示。普通混凝土通常划分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等12个强度等级(C60以上的混凝土称为高强混凝土)。表2.5强度换算系数(GB/T50081—2002)试件尺寸(mm)骨料最大粒径(mm)强度换算系数100×100×100150×150×150200×200×20031.540630.9511.05小例题P2192.7某混凝土，取立方体试件一组，试件尺寸为150mm×150mm×150mm，标准养护28d所测得的抗压破坏荷载分别为801kN、641kN、684kN。计算该组试件标准立方体抗压强度值为（）MPa。A.29.5B.28.4C.29.8D.30.42.8、某工地实验室做混凝土抗压强度的所有试块尺寸均为100mm×100mm×100mm，经标准养护28d测其抗压强度值，问如何确定其强度等级（）。A.必须用标准立方体尺寸150mm×150mm×150mm重做B.取其所有小试块中的最大强度值C.可乘以尺寸换算系数0.95D.可乘以尺寸换算系数1.05小例题2.9、采用强度等级32.5的普通硅酸盐水泥、碎石和天然砂配制混凝土，制作尺寸为100mm×100mm×100mm试件3块，标准养护7d，测得破坏荷载分别为140kN、135kN、142kN。该该尺寸混凝土7d立方体抗压强度为（）MPa。A.13.6B.13.9C.12.1D.14.4小例题2.10、用统计法评定现浇混凝土强度时，试件组数不得少于10组。《普通混凝土力学性能试验方法》(GB/T50081—2002)规定，采用150mm×150mm×300mm的棱柱体作为标准试件，测得的抗压强度为轴心抗压强度fcp。混凝土的轴心抗压强度fcp与立方体抗压强度fcu之间具有一定的关系，通过大量试验表明：在立方体抗压强度fcu为10~55MPa的范围内，fcp=(0.7~0.8)fcu。2.2.2混凝土轴心抗压强度混凝土的抗拉强ftk比抗压强度低得多。一般只有抗压强度的1/20～1/10，fcu,k越大ftk/fcu,k值越小，混凝土的抗拉强度取决于水泥石的强度和水泥石与骨料的粘结强度。采用表面粗糙的骨料及较好的养护条件可提高ftk值。轴心抗拉强度是混凝土的基本力学性能，也可间接地衡量混凝土的其他力学性能，如混凝土的抗冲切强度。2.2.3混凝土的抗拉强度ftk50015015010016轴心受拉试验劈拉试验FaFlaFst2,混凝土强度主要取决于水泥石强度及其与骨料表面的粘结强度，而水泥石强度及其与骨料的粘结强度又与水泥强度等级、水灰比及骨料的性质有密切关系。同时，龄期及养护条件等因素对混凝土强度也有较大影响。2.2.4影响混凝土强度的主要因素(1)水泥强度等级和水灰比配合比相同时，水泥强度等级越高，混凝土强度也越大；在一定范围内，水灰比越小，混凝土强度也越高。试验证明，混凝土强度与水灰比呈曲线关系，而与灰水比呈直线关系(见图2.5)。其强度计算公式是：()cuacebCffW(2)粗骨料的颗粒形状和表面特征粗骨料对混凝土强度的影响主要表现在颗粒形状和表面特征上。当粗骨料中含有大量针片状颗粒及风化的岩石时，会降低混凝土强度。碎石表面粗糙、多棱角，与水泥石粘结力较强，而卵石表面光滑，与水泥石粘结力较弱。因此，水泥强度等级和水灰比相同时，碎石混凝土强度比卵石混凝土的高些。(3)养护条件试验表明，保持足够湿度时，温度升高，水泥水化速度加快，强度增长也快。《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204—2002)规定，在混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以覆盖并保湿养护。混凝土强度与保持潮湿日期的关系见图2.6，温度对混凝土强度的影响见图2.7。(4)龄期混凝土在正常养护条件下，其强度随龄期增长而提高。在最初3~7d内，强度增长较快，28d后强度增长缓慢(见图2.7)。混凝土强度的发展大致与龄期的对数成正比关系：28lglg28ccuffn(5)试验条件①试件尺寸相同的混凝土，试件尺寸越小测得的强度越高。②试件的形状当试件受压面积(a×a)相同，而高度(h)不同时，高宽比(h/a)越大，抗压强度越小。见图2.8③表面状态④加荷速度图2.5混凝土强度与水灰比及灰水比关系(a)强度与水灰比关系；(b)强度与灰水比关系图2.6混凝土强度与保持潮湿时间的关系1—长期保持潮湿；2—保持潮湿14d；3—保持潮湿7d；4—保持潮湿3d；5—保持潮湿1d图2.7温度、龄期对混凝土强度影响参考曲线图2.8混凝土试件的破坏状态(a)立方体试件；(b)棱柱体试件；(c)试件破坏后的棱锥体；(d)不受承压板约束时试件的破坏情况混凝土力学性能的检测（《普通混凝土力学性能试验方法和标准》GB/T50081-2002P219混凝土立方体抗压强度的检测试件的制作：三组试件为一组，且来自同一盘或同一车。压力机的精度和量程：1％，20％～80％结果评定：AFfcc/规范6.0.5P224混凝土轴心抗压强度和受压弹性模量的检测标准试件：边长为150mm×150mm×300mm的棱柱体试件是测试混凝土静力受压弹性模量（轴心抗压强度）的标准试件。试件数量：6个，3个用来测强度，3个用来测弹模P2262.2.5混凝土强度的检验评定（《混凝土强度检验评定标准》GBJ107-87）P2751.一般规定混凝土构件预制厂、商品混凝土搅拌站应定期对混凝土强度进行统计分析，控制混凝土质量，具体要求体现在检验的标准差和保