1、第五章 水泥混凝土,1 概述 2 混凝土的主要技术性质 3 水泥混凝土的骨料及拌和、养护用水 4 混凝土外加剂 5 混凝土的掺合料 6 混凝土的配合比设计 7 混凝土的质量控制 8 轻混凝土 9 碾压混凝土 10 其他品种水泥混凝土,主要内容,1 概 述, 混凝土拌和物 水泥混凝土水泥混凝土是以水泥（或水泥加适量活性掺合料）为胶凝材料、与水和骨料等材料按适当比例配合拌制成拌合物，再经浇筑成型硬化后得到的人造石材。新拌制、未硬化的混凝土称为混凝土拌合物。硬化后有一定强度的混凝土称为硬化混凝土。,水泥,砂,石子,水,一、按表观密度的大小分重混凝土 干2600 kg/m3 ，常由重晶石和铁矿石配制。
2、普通混凝土 干=19502600 kg/m3，用天然或人工砂、石作骨料配制的，是土木工程中最常用的混凝土，轻混凝土 干1950 kg/m3，多用于建筑工程的保温或结构材料。多孔混凝土：加入气泡，如泡沫混凝土、加气混凝土。大孔混凝土：不加细骨料。轻骨料混凝土：轻骨料配制。,一、混凝土的分类,二、按用途、性能或施工方法分普通混凝土、水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防水混凝土、防辐射混凝土、耐酸混凝土、耐热混凝土、高强混凝土、高性能混凝土、自流平混凝土、碾压混凝土、喷射混凝土、泵送混凝土、水下浇筑混凝土等。,一、优点 1) 组成材料经济、成本低。 2) 可以调整配合比，使其具有不同的物理力学特性
3、，以满足各种工程的不同要求。 3) 拌和物具有可塑性，便于浇筑成各种形状的构件或整体结构。 4) 能与钢筋牢固地结合成坚固、耐久、抗震的钢筋混凝土结构。 5) 强度高可增长，耐久性较好。 二）缺点 1) 抗拉强度较低：=1/10抗压强度，一般不用于承受拉力的结构。 2) 变形能力小，易开裂，呈现脆性。 3) 在温度、湿度的影响下易发生裂缝。 4) 混凝土质量受原材料品质及混凝土配合成分的波动，以及混凝土运输、浇筑、养护等施工工艺的影响较大。,二、混凝土的特点,三、混凝土的组成及各组成材料的作用,掺入外加剂和掺合料，以节约水泥或改善混凝土的某些性能。,混凝土拌和物应具有与施工条件相适应的和易性，
4、便于施工时浇筑振捣密实，并能保证混凝土的均匀性。 混凝土经养护至规定龄期，应达到设计所要求的强度。 硬化后混凝土应具有与工程环境相适应的耐久性（抗冻性、抗渗性、抗侵蚀性等）。 混凝土各种材料的配合应经济合理，尽量降低成本。 大体积混凝土（最小尺寸不小于1m的混凝土），考虑低水化热。,四、对混凝土的基本要求,混凝土技术的现状：配制技术从经验发展到理论；施工技术从手工发展到机械化；强度提高、性能改善、品种增多；研究从宏观深入到细观、微观。 应用广泛：工业及民用建筑、给水与排水工程、水利工程、交通工程、地下工程、国防建设 发展方向：高强（60100MPa）、超高强（100MPa以上）混凝土；高性能、
5、高耐久性、具有特殊性能的混凝土；绿色环保混凝土。,五、混凝土的应用及发展,混凝土在未凝结硬化以前，称为混凝土拌合物。它必须具有良好的和易性，便于施工，以保证能获得良好的浇灌质量；混凝土拌合物凝结硬化以后，应具有足够的强度，以保证建筑物能安全地承受设计荷载；并应具有必要的耐久性。,2 混凝土的主要技术性质,W C S G,一、和易性的概念指混凝土拌合物在一定的施工条件下，便于施工操作并获得质量均匀、密实混凝土的性能。和易性是一项综合的技术性质，包括有流动性、粘聚性和保水性三方面的含义。,一、混凝土拌和物的和易性,1）流动性：指混凝土拌和物在自身质量或施工振捣的作用下产生流动，并均匀、密实地填满模
6、型的性能。反映了拌和物的稀稠，关系到施工振捣的难易和浇筑的质量。 2）粘聚性（抗离析性）：指混凝土拌合物有一定的黏聚力，在运输和浇筑过程中不致出现分层离析，使混凝土拌和物保持整体均匀的性能。 离析砂浆与石子分离产生蜂窝、空洞影响工程质量 3）保水性：指混凝土拌合物具有一定的保持水分不让泌出的能力。泌水的后果： 形成毛细管孔隙，渗水通道。 上下浇筑面薄弱粘结。 在粗骨料、钢筋下形成水隙，减弱水泥石与粗骨料、钢筋的粘结力。 流动性粘聚性保水性的关系：流动性大，粘聚性和保水性差。,二、和易性的指标及测定方法 用坍落度定量表示混凝土拌和物流动性的大小，根据经验、试验或现场的观察，定性评定其粘聚性和保水
7、性的优劣。1）坍落度测定法将混凝土拌合物按规定方法装入标准圆锥筒中，逐层插捣并装满刮平后，垂直提起圆锥筒，混凝土拌合物由于自重将会向下坍落。量测坍落的高度（以mm计），即为坍落度。坍落度越大，则混凝土拌合物的流动性越大。,根据坍落度大小，混凝土可分为：干硬性混凝土（sl10 mm ）、塑性混凝土（sl10mm）。塑性混凝土又分：低流动性混凝土（sl：1030mm）、流动性混凝土（sl：30 80mm）、流态混凝土（sl80mm）。 粘聚性检查方法：用捣棒在已坍落的拌和物锥体的一侧轻轻敲打，若渐渐下沉，粘聚性良好；若锥体突然倒塌、崩裂、石子离析，粘聚性不好。 保水性检查方法：椎体底部是否有较多稀
8、浆流出。,2）维勃稠度法（法） 适用于干硬性混凝土。 设备：维勃稠度测定仪。 振动至摊平、振实、透明圆盘的 底面完全被水泥浆所布满所经历 的时间(s)VB值，也叫工作度。 该法适用于粗骨料最大粒径 不超过40，维勃稠度在 30之间的混凝土拌合物的稠度 测定。 它能较好的反映混凝土拌和物在振动作用下便于施工的性能，VB值越小，表明拌和物越易被振实。水电工程的碾压混凝土采用类似的VC值。,三、影响和易性的因素1）水泥浆含量 水泥浆的作用：包裹砂石，填充砂石的空隙，起润滑作用。 W/C不变，水泥浆流动性。但浆过多流浆、泌水，粘聚性、保水性，不经济，且对强度、耐久性不利。 原则：以达到要求的流动性为准
9、，不可任意加大。 * 注意：实际工程中，为增大流动性而增大加水量，必须保持W/C不变，同时增加水泥用量。,塑性混凝土用水量可根据骨料的品种与规格及要求的流动性，参考右表选取（水灰比：0.40 0.80）。 注：用水量系采用中砂时的平均取值，采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加510，采用粗砂则可减少510。掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。,2）砂率砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石总用量的百分率(质量比)。砂率决定砂浆量。其作用：包裹、填充石子空隙，润滑石子。 砂率过小：砂浆不足，不足以在粗骨料外形成润滑层，流动性，粘聚性，保水性。砂率过大：石子相对少，空隙率、总表面积 ，干稠，流
10、动性，为增大流动性，水泥浆用量，不经济。,合理砂率：在W/C，C一定的条件下，能使混凝土拌和物保持良好的粘聚性和保水性，并获得最大流动性的砂率。W/C一定的条件下，当混凝土拌和物达到要求的流动性，而且具有良好的粘聚性和保水性时，水泥用量最省的砂率。,应通过试验找出合理砂率。也可参照下表选用。本表数值是中砂的选用砂率，对细砂或粗砂，可相应地减少或增大砂率； 只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大； 对薄壁构件，砂率取偏大值。,3）水泥浆稀稠（水灰比） 水泥品种一定，水泥浆的稀稠取决于W/C。 W/C,粘聚性、保水性，流动性。 W/C,流动性，粘聚性、保水性。 W/C过小，混凝土在一般施
11、工方法下不能被浇筑密实；W/C过大，产生严重的离析、泌水现象。普通混凝土常用W/C范围是0.4 0.75 。 需水量（恒定用水量）定则：在常用水灰比范围内，当用水量一定时，水灰比在小范围内变动（水泥用量增减50100/m3）时，基本上不影响混凝土拌合物的流动性。在用水量相同的情况下，采用不同的水灰比可配制出流动性相同而强度不同的混凝土。 原因：当W/C稍减小时，水泥浆较稠，但粘聚性较好，可采用较小的砂率值。当W/C稍增大时，水泥浆较稀，需要采用较大的砂率值来保证粘聚性。,4）其他影响因素 水泥品种；掺合料品种及掺量；骨料种类、粒形和级配；外加剂品种及掺量；混凝土搅拌工艺和环境温度。 四、 混凝
12、土拌和物流动性指标的选择 原则：在便于施工操作、保证振捣密实的条件下，尽可能取较小的坍落度。 方法：根据结构物的条件（构件截面大小、钢筋疏密）、施工方法选择。（附录1-3）,混凝土拌和物的凝结时间与配置该混凝土所用水泥的凝结时间并不相等。 影响混凝土凝结时间的因素：水泥凝结时间；水灰比；掺合料；外加剂；温度、湿度等。 测定方法：贯入阻力法用5mm筛孔的筛筛取砂浆，装入容器，用贯入阻力仪的试杆每隔一定时间插入砂浆25mm，测贯入阻力。 初凝时间：贯入阻力3.5MPa施工时间的极限 终凝时间: 贯入阻力28Mpa混凝土力学性质开始快速发展,二、混凝土拌和物的凝结时间,主要依赖于水泥浆体的强度和水泥
13、浆与骨料界面的粘结情况。 与混凝土的其它性能密切相关，通常用强度来评定和控制混凝土的质量。 包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度及抗弯强度等。 一、混凝土抗压强度1）混凝土立方体抗压强度与强度等级通常以立方体抗压强度作为抗压强度标准和强度等级值。 立方体抗压强度（fcu） 按照标准的制作方法制成边长为150的立方体试件，在标准养护条件（温度202，相对湿度95以上）下，养护至28龄期，按照标准的测定方法测定其抗压强度值，称为“混凝土立方体抗压强度” 。 （N/mm2即 MPa）,三、混凝土的强度,测定混凝土立方体试件抗压强度，也可以按粗骨料最大粒径的尺寸而选用不同的试件尺寸。但在计算其抗压强度时，
14、应乘以换算系数，以得到相当于标准试件的试验结果。（对于边长为 100的立方体试件，换算系数为0.95；边长为200的立方体试件，换算系数为1.05）。 立方体试件抗压强度标准值（fcu.k）立方体抗压强度（fcu）只是一组混凝土试件抗压强度的算术平均值，并未涉及数理统计和保证率的概念。而立方体抗压强度标准值（fcu,k）是按数理统计方法确定，具有不低于95保证率的立方体抗压强度。 强度等级混凝土的“强度等级”是根据“立方体抗压强度标准值”来确定的。我国现行规范（GB/T50081-2002）规定，普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：10、15、C20、C25、C30、C40、C45、C50
15、、C55等强度等级。,水工结构大体积混凝土强度标准值采用90d龄期和80%保证率；体积较大的钢筋混凝土工程的混凝土强度标准值采用90d龄期和8590%保证率；大坝碾压混凝土的强度标准值采用180d龄期和80%保证率；薄壁结构的混凝土以及由应力控制结构尺寸的结构混凝土和对混凝土强度要求较高的抗冲磨混凝土（包括大坝溢流面）等，其混凝土强度标准值采用28d龄期和95%保证率。,2）轴心抗压强度（fcp） 为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情况，在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心受压构件（例如柱子、衍架的腹杆等）时，都是采用混凝土的轴心抗压强度作为依据。 我国现行标准（/T500812002）
16、规定，测定轴心抗压强度采用 150150300mm棱柱体作为标准试件（非标准试件高宽比23）。试验证明，棱柱体强度与立方体强度的比值为0.70.8。,3)影响混凝土抗压强度的因素 (1)水泥强度与水灰比 混凝土的破坏：主要发生在水泥石与骨料的界面上及水泥石中。混凝土的强度取决于水泥石的强度及其与骨料间的粘结力。 水泥等级越高，混凝土强度越高； 在保证施工质量的条件下，水灰比越小，混凝土强度越高。,特别注意:水泥强度与水灰比是影响混凝土强度的主要因素,在保证施工质量的条件下，水灰比愈小，混凝土的强度就愈高。但是，如果水灰比太小，拌合物过于干涩，在一定的施工条件下，无法保证浇灌质量，混凝土中将出现
17、较多的蜂窝、孔洞，也将显著降低混凝土的强度和耐久性。试验证明，混凝土强度，随水灰比增大而降低，呈曲线关系，而混凝土强度与灰水比呈直线关系。,经验公式式中fcu混凝土28天抗压强度, a； fce水泥的实际强度,a； 灰水比； 每m3混凝土中水泥用量, kg; 每m3混凝土中用水量, kg。 A,B为经验系数，与骨料品种、水泥品种有关，其数值可通过试验求得。 普通混凝土配合比设计规程（JGJ552000）提供的A、B 经验值为： 采用碎石：A=0.46 B0.07 采用卵石：A=0.48 B =0.33,(2)骨料的种类和级配 水泥石与骨料的粘结情况与骨料种类和骨料表面性质有关，表面粗糙的碎石比
18、表面光滑的卵石（砾石）的粘结力大。在其他条件相同的情况下，碎石混凝土的强度比卵石混凝土的强度高。硅质集料与钙质集料也有分别。骨料中有害杂质的影响。误区:碎石与卵石 骨料级配良好,砂率适当时,砂石骨料填充密实,能使混凝土获得较高强度。,(3)养护的温度和湿度混凝土强度的增长，是水泥的水化、凝结和硬化的过程，必须在一定的温度和湿度条件下进行。在保证足够湿度情况下，不同养护温度，其结果也不相同。温度高，水泥凝结硬化速度快，早期强度高，所以在混凝土制品厂常采用蒸汽养护的方法提高构件的早期强度，以提高模板和场地周转率。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。
19、水泥的水化必须在有水的条件下进行，因此，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。 同条件养护概念,(4) 龄期在正常养护条件下，混凝土强度的增长遵循水泥水化历程规律，即随着龄期时间的延长，强度也随之增长。最初内，强度增长较快，以后增长较慢。但只要温湿度适宜，其强度仍随龄期增长。普通水泥制成的混凝土，在标准养护条件下，其强度的发展，大致与其龄期的对数成正比（龄期不小于三天）式中：fnnd龄期混凝土的抗压程度, MPa； 28 28龄期混凝土的抗压强度, MPa； lg、lg 28（不小于3）和28的常用对数。 注意：非28龄期混凝土和设计龄期的混凝土强度
20、。,(5)施工质量 施工质量的好坏对混凝土强度有非常重要的影响。施工质量包括配料准确，搅拌(机械或人工)均匀，振捣(机械或人工)密实，养护适宜等。任何一道工序忽视了规范管理和操作，都会导致混凝土强度的降低。 减水剂或引气剂混凝土使用机械搅拌效果更好，还可采用多次投料搅拌工艺提高强度。,(6) 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，表面的平整度，加荷速度以及温湿度等，测定时，要严格遵照试验规程的要求进行，保证试验的准确性。,4)提高混凝土强度的措施 (1)选用高强度水泥和低水灰比 水泥是混凝土中的活性组分，在相同的配合比情况下，所用水泥的强度等级越高，混凝土的强度越高。水灰
21、比是影响混凝土程度的重要因素，试验证明，水灰比增加1，则混凝土强度将下降，在满足施工和易性和混凝土耐久性要求条件下，尽可能降低水灰比和提高水泥强度，这对提高混凝土的强度是十分有效的。,(2)掺用混凝土外加剂在混凝土中掺入减水剂，可减少用水量，提高混凝土强度；掺入早强剂，可提高混凝土的早期强度。,(3)采用机械搅拌和机械振动成型采用机械搅拌、机械振捣的混合料，可使混凝土混合料的颗粒产生振动，降低水泥浆的粘度和骨料的摩擦力，使混凝土拌合物转入液体状态，在满足施工和易性要求条件下，可减少拌合用水量，降低水灰比。同时，混凝土混合物被振捣后，它的颗粒互相靠近，并把空气排出，使混凝土内部孔隙大大减少，从而
22、使混凝土的密实度和强度大大提高。,(4)采用湿热处理湿热处理可分为蒸汽养护和蒸压养护两类。蒸汽养护就是将成型后的混凝土制品放在100以下的常压蒸汽中进行养护。以加快混凝土强度发展的速度。混凝土经1620的蒸汽养护后，其强度即可达到标准养护条件下28强度的70 80。蒸压养护混凝土在175温度和个大气压的蒸压釜中进行养护。主要适用于硅酸盐混凝土拌合物及其制品。,二、混凝土抗拉强度混凝土的抗拉强度很低，一般为抗压强度的7%14%，且强度越高比值越低。其关系可由经验公式表示：影响混凝土抗拉强度的因素基本上与影响抗压强度的因素相同（水泥强度等级、水灰比、骨料表面情况、振捣密实、养护）。,测定混凝土的抗
23、拉强度的方法有轴心拉伸法和劈裂法。轴心拉伸试验麻烦且因试件缺陷和偏心使试验结果离散性大，故多采用劈裂法。,我国现行标准规定，采用标准试件立方体，按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为劈裂抗拉强度，简称劈拉强度fts 混凝土劈裂抗拉强度应按下式计算： 式中fts混凝土劈裂抗拉强度，MPa； F破坏荷载，； 试件劈裂面面积，mm2。,轴心抗拉强度,如图所示，试件为100mm100mm500mm的柱体，破坏时试件中部产生横向裂缝，破坏截面上的平均拉应力即为轴心抗拉强度 轴心抗拉强度与立方体抗压强度不成线性关系，由试验回归得,一、混凝土的物理及化学变形（1）湿胀干缩是由于混凝土内部的水分变化引起的。干缩
24、变形大小用干缩率t来表示。采用100100515mm试件，20 3 、RH5565%干燥至规定龄期，测得干燥前后试件的长度，计算干缩率。式中 L0试件基准长度；Lt试件干燥至规定龄期td后长度；金属测头的长度。干缩率受单位用水量、水灰比、骨料粒径级配、水泥品种细度、外加剂（促凝剂）等因素影响。干缩变形对混凝土有较大危害。,四、混凝土的变形与抗裂性,（2）温度变形混凝土具有热胀冷缩的性质，温度变形的大小可用温度变形系数表示式中 L试件长度；T温度变化；L温度变化T时，试件长度的变化。混凝土的温度变形系数随骨料种类（石英岩、石英砂岩或花岗岩，较大；石灰岩、白云岩或玄武岩，较小）和配合比变化（最大粒
25、径越大，越小）而变化，对混凝土结构温度应力和温度变形影响很大。 （3）自生体积变形混凝土在硬化过程中，由于水泥水化而引起的体积变化。混凝土自生体积变形多为收缩型，是不可恢复的。当混凝土中掺入膨胀剂，可产生膨胀型的自生体积变形。,二、混凝土在荷载作用下的变形 （1）应力-应变关系 在短期压应力作用下，混凝土应力-应变关系分三阶段(图5-6)： 阶段：(0.30.5)fcu，曲线为直线，弹性变形。混凝土内部原生裂隙被压闭合，出现极少的新生微裂隙。II阶段：(0.30.5)fcu(0.70.9)fcu，曲线曲率增大，体积压缩率逐渐减少，直到体积压缩停止。裂缝稳定扩展，变形中有较多的塑性变形。III阶
26、段： (0.70.9)fcu ，体积转为膨胀，不稳定裂缝扩展，表面出现可见裂缝，直到应力达到fcu，变形继续增加至破坏。,在承受拉应力时，混凝土应力-应变曲线在应力较低时，接近于直线；应力超过70%ft左右时，曲线弯曲，随即破坏（图5-7）。 在重复荷载作用下，应力-应变曲线随应力大小不同而不同。 重复应力(0.30.5)fcu，每次卸荷残留少量塑性变形，随重复次数增加，塑性变形量逐渐减小，最后稳定与初始曲线平行（图5-8）。 重复应力(0.30.5)fcu，随重复次数增加，塑性变形量逐渐增加，最后导致疲劳破坏。,）变形模量 变形模量是应力-应变曲线上任一点的应力与应变的比值。应力大小不同时变
27、形模量不同。在计算钢筋混凝土的变形、裂缝开展、大体积混凝土的温度应力、结构物应力观测等，需了解混凝土的变形模量。在结构设计中常采用按标准方法测得得变形模量叫弹性模量(试验)。 混凝土的弹性模量与强度关系密切，当缺乏试验资料时，28d龄期Eh(MPa)按以下经验公式：影响混凝土弹性模量的因素混凝土的强度等级；水泥浆含量；骨料弹性模量；外加剂（引气剂）；养护温度和龄期。 当 (0.70.9)fcu ，变形模量减小为弹塑性模量Eh =0.85Eh。,混凝土抗拉弹性模量Et采用断面100100的试件进行轴心拉伸，通常Et=Eh 。 通过测定试件自振频率，来测得混凝土的动弹模量Ed。,3）徐变与松弛 混
28、凝土在恒定荷载长期作用下，随时间增长而沿受力方向增加的非弹性变形，称为混凝土的徐变。 (0.30.5)fcu，持荷时间内变形随时间增长；卸荷后，部分变形恢复（瞬时恢复、徐变恢复），保留部分永久变形。 (0.30.5)fcu，徐变增长快于应力增长。 (0.70.8)fcu，变形不断增长致使混凝土破坏。 持荷时间越长，混凝土破坏应力越低；持荷时间趋于无限大的破坏应力称为持久强度。,徐变是由于水泥石中凝胶体在外力作用下，粘滞流变和凝胶粒子间的滑移而产生的变形，还与水泥石内部吸附水的迁移等有关。砂、石骨料和未水化水泥内核及结晶体不产生甚至阻碍水泥徐变；孔隙增加混凝土徐变。 影响混凝土徐变因素：混凝土所
29、受初应力越大，在混凝土制成后龄期较短时加荷，水灰比越大，水泥用量越多，掺有混合材，加入引气剂等都会使混凝土的徐变增大；另外混凝土弹性模量大，会减小徐变，混凝土养护条件越好，水泥水化越充分，徐变也越小。 混凝土的徐变会使构件的变形增加，在钢筋混凝土截面中引起应力的重新分布。对预应力钢筋混凝土结构，混凝土的徐变将使钢筋的预应力受到损失。 但有时徐变也对工程有利，如徐变可消除或减小钢筋混凝土内的应力集中，使应力均匀地重新分布。对大体积混凝土，徐变能消除一部分由温度变形所产生的破坏应力。,应力松弛是指混凝土受荷载作用后产生变形，若维持变形不变，随着时间的延长，混凝土内的应力将逐渐降低，其原因与徐变相同
30、。 应力松弛系数K,t=t/，加荷龄期越早，持续时间越长，其值越小，应力松弛越显著。大体积混凝土温度应力计算中，K,t取0.50.8。,三、混凝土的抗裂性 （1）混凝土裂缝混凝土开裂主要是由于拉应力超过了抗拉强度而引起的。大体积混凝土裂缝主要是温度应力和干缩应力，结构混凝土开裂的原因主要是荷载过大、施工不合理和基础不均匀沉降。 （2）混凝土的抗裂指标混凝土极限拉伸p：混凝土轴心拉伸时，断裂前最大伸长应变。抗裂度D=p/温度变形系数热强比H/R：单位体积混凝土发热量与抗拉强度之比。抗裂性系数CR=p/ T,（3）提高混凝土的抗裂性的主要措施 选择适当的水泥品种：选用C3S、C3A含量较低，C2S
31、、C4AF含量较高的硅酸盐水泥；粉煤灰水泥水化热低，干缩率小；火山灰水泥干缩率大；弹模低、极限拉伸大的混凝土抗裂性高。 选择适当的水灰比：水灰比过大，强度等级低，极限拉伸值小，抗裂性差；水灰比过小，水泥用量多，发热量大，干缩率大，抗裂性差。 采用多棱角的石灰岩碎石及人工砂作骨料：提高极限拉伸值，减小温度变形系数。 掺适量的优质粉煤灰或硅粉：粉煤灰超量取代，减小水灰比，提高抗裂性；等量取代，水化热减小。掺入硅粉，提高抗拉强度和极限拉伸值，放热量基本不变。 掺减水剂及引气剂：减小用水量，改善混凝土结构，提高极限拉伸值， 加强质量控制，提高混凝土均匀性。 加强养护：保温保湿减缓干缩；掺有混合材混凝土
32、加强早期养护；大体积混凝土表面保温保护，防止表面裂缝出现。,混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能的能力称为混凝土的耐久性。包括抗渗性、抗冻性、抗冲磨性、抗侵蚀性及抗风化性等。 提高混凝土耐久性，对于延长结构寿命，减少修复工作量，提高经济效益具有重要的意义。,五、混凝土的耐久性,一)混凝土的抗渗性 混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的能力。直接影响抗冻性、抗侵蚀性等。 混凝土渗水的原因，是由于内部孔隙形成连通的渗水孔道。 渗水孔道主要来源：水泥浆中多余水分蒸发而留下的气孔、水泥浆泌水所产生的毛细管孔道、内部的微裂缝以及施工振捣不密实产生的蜂窝、孔洞，这些都会导致混凝土渗漏水。,由
33、图可见当W/C0.6时渗透系数剧增，抗渗性显著下降,混凝土的抗渗性以渗透系数和抗渗等级来表示。抗渗等级是以28龄期的标准抗渗试件，按规定方法试验，以不渗水时所能承受的最大水压力来表示，划分为W2、W4、W6、W8、W10、W12 等等级，它们分别表示能抵抗0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 MPa的水压力而不渗透。 混凝土的抗渗等级应根据结构物所承受水压情况，按有关规范(参考附录二、附录三)进行选择。 混凝土的抗渗性除与水灰比有密切关系，还与水泥品种（矿渣水泥）、骨料级配、施工质量、养护条件以及是否掺外加剂、掺合料、龄期有关。,二、混凝土的抗冻性 混凝土的抗冻性是指混凝土在水饱和状
34、态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。 混凝土抗冻性一般以抗冻等级表示。抗冻等级是采用龄期28的试块在吸水饱和后，承受反复冻融循环，以相对动弹模下降至60，或质量损失达时所能承受的最大冻融循环次数来确定的。 GBJ50164-92将混凝土划分为以下抗冻等级：F50、 F100、F150、F200、F250、F300、F350等九个等级，分别表示混凝土能够承受反复冻融循环次数为50、100、150、200、250、300次和350次。,混凝土的抗冻等级应根据工程所处的环境，按有关规范(参考附录二、附录三)进行选择。 混凝土受冻融作用破坏的原因，是混凝土内部的孔隙水在负
35、温下结冰后体积膨胀造成的静水压力，因冷冻水气压的差别推动未冻水向冻结区的迁移造成的渗透压力，当这两种压力所产生的内应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝，多次冻融使裂缝不断扩展直至破坏。 影响混凝土抗冻性的因素：混凝土强度；混凝土密实度、混凝土孔隙率及孔隙特征；混凝土孔隙充水程度；水灰比；外加剂。,由图可见当含气量增加，抗冻性显著提高，故掺入引气剂可显著提高抗冻性。,三、混凝土的抗磨性及抗气蚀性 受磨损磨耗作用的表层混凝土要求有较高的抗磨性。选用坚硬耐磨的骨料、高强度等级的硅酸盐水泥，配制成水泥浆含量较少的高强度混凝土，振捣密实，表面平整光滑的混凝土具有较高的抗磨性。有抗磨要求的混凝土，
36、强度等级应不低于C35,或采用真空作业。 高速水流经过凹凸不平、断面突变或水道急转弯的混凝土表面时，会使混凝土发生气蚀破坏。提高混凝土的抗气蚀能力的主要途径：采用C50以上的混凝土、骨料最大粒径不大于20mm，掺硅粉和减水剂、控制施工质量，保证混凝土密实均匀表面平整。,四、抗侵蚀性 抗侵蚀性是指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学侵蚀、物理作用不破坏的能力。 混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥的抗侵蚀性。,五、混凝土的碱骨料反应 骨料中活性的氧化硅(某些硅酸盐/碳酸盐)与水泥中的碱发生化学反应，使混凝土发生不均匀膨胀，威胁工程安全。鉴定方法有砂浆长度法（碱-硅酸(盐)反应）和小岩石柱长度法（碱-
37、碳酸盐反应）。 碱骨料反应的必要条件：骨料中活性成分超过一定数量；混凝土中碱含量高（水泥含碱量超过0.6%，混凝土含碱量超过3kg/m3）；有水分。 防止措施：选择非活性骨料；选用低碱水泥；掺活性掺和料；掺入引气剂；防水措施。,六、混凝土的碳化 混凝土的碳化作用是指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水。碳化又叫中性化。 碳化对混凝土性能的影响：减弱对钢筋的保护作用；碳化作用还会引起混凝土的收缩产生微细裂缝。 影响混凝土碳化速度的主要因素：水泥品种；水灰比；水泥用量；外加剂；砂石级配；施工质量。,七、提高混凝土耐久性的主要措施1)严格控制水灰比（附录1-3）2)材料的品质应符合规范要求：合理选择水泥品种和强度，控制砂石的有害杂质含量。3)合理选择骨料级配：减小水泥用量，提高混凝土密实度。4)掺用减水剂及引气剂：减小用水量和水泥用量，改善混凝土孔结构。5)保证混凝土施工质量：搅拌透彻、浇筑均匀、振捣密实、加强养护。,
