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第4章+水泥混凝土1
第4章 普通水泥混凝土???? ?本章的学习目标是： ⑴ 掌握普通混凝土组成材料的品种、技术要求及 选用。熟练掌握各种组成材料各项性质的要求， 测定方法及对混凝土性能的影响。 ⑵ 熟练掌握混凝土拌和物的性质及其测定和调整 方法。 ⑶ 熟练掌握硬化混凝土的力学性质，变形性质和 耐久性及其影响因素。 ⑷ 熟练掌握普通混凝土的配合比设计方法。 ⑸ 了解混凝土技术的新进展及其发展趋势。?本章的难点是混凝土的耐久性和普通混凝土的配 合比设计。水泥混凝土?混凝土概述?定义：由胶凝材料、水和粗细骨料按适当比例配合、拌制成拌和物，经一定时间硬化而 成的人造石材。水泥混凝土的优缺点： 优点： ◆有较高的抗压强度:有一定的承载能力; ◆有较好的耐久性:用得越久,强度越高， 可抵抗大多数环境破坏作用. ◆有较好的可塑性: 可以浇筑成任意形状、不同强度、 不同性能的建筑物; ◆原材料来源广泛，价格低廉.缺点： ◆抗拉强度低，受拉时容易受温度变化 而开裂 ◆自重大 ◆ 体积不稳定分类：按胶结材料分类：水泥混凝土、沥青混凝土、聚合物 混凝土等按表观密度分类：轻混凝土、普通混凝土、重混凝土 按强度分类：低强度混凝土、中强度混凝土、高强度 混凝土按施工工艺分类：泵送混凝土、喷射混凝土、真空脱 水混凝土、碾压混凝土、压力灌浆混凝土 （预填骨料混凝土）等按用途分类：防水混凝土、防射线混凝土、耐酸混凝 土、装饰混凝土、耐火混凝土、补偿收缩 混凝土、水下浇筑混凝土等喷射混凝土喷射混凝土喷射混凝土参与第二次浇注的大象42米泵车4月16日拍摄的三峡工程三期碾压混凝土围堰俯瞰图。4月16日，葛洲坝 集团公司职工正在 三峡工程三期碾压 混凝土围堰浇筑最 后一方混凝土。白石水库碾压混凝土施工真空脱水混凝土?混凝土真空脱水施工就是用真空装置将混凝土拌合 物中多余的水吸出,达到降低水灰比,增加密实度,提高混 凝土强度(特别是早期强度)和改善混凝土其他物理力学 性能的目的.实践证明,这种施工方法可以节约水泥,又可 加速施工进度,是一项切实可行的混凝土施工新技术.??工艺原理?混凝土真空脱水施工技术的原理是,在振捣过的但未 初凝的混凝土表面铺设真空吸垫将其封闭,开动真空 泵使真空吸垫的直空腔内形成真空,把混凝土内多余 的水吸出,拌合物的内聚力把无水的孔隙压紧,使其体 积压缩,孔隙率下降,密实度增加,从而提高了混凝土的 强度,改善了混凝土的质量.4.1.普通混凝土的组成材料水泥+水+天然砂+石子+掺和料和外加剂 水泥+水――水泥浆（Paste） 水泥浆＋砂――水泥砂浆（Mortar） 水泥砂浆＋石子――混凝土（Concrete) 外加剂－Admixture 掺和料－4.1.1.混凝土组成材料的作用水和水泥成为水泥浆.在硬化前的混凝土拌和物中,水泥浆在砂, 石颗粒之间起润滑作用, 硬化后,水泥浆成为水泥石,将骨料牢固地 胶结成为整体. 混凝土中的骨料,一般不与水泥浆起化学反 应,其作用是构成混凝土的骨架.4.1.2 混凝土组成材料的技术要求一、水泥的品质要求水泥品种的选择―依据工程性质、工程环境、施工 条件等合理选择。 水泥标号的选择―与配制的混凝土强度等级相适应。 当混凝土强度： ≤C30：fce=(1.5~2.0) fcu ＞C30：fce=(0.9~1.5) fcu水泥强度等级若水泥强度等级过低时,为满足强度要求必然使 水泥用量过大,不够经济;若水泥强度等级过高时,较少的水泥用量就可以满足混凝土强度的要求.,但往往不能满足混凝 土拌和物和易性和混凝土耐久性的要求,为保 证这些性质,还必须再增加水泥,因而也不经济.二、细 骨 料（Fine Aggregate）?定义：粒径在150?m～4.75mm之间的岩石颗粒称为 细骨料。（GB/T ）? ?分类：天然砂――天然砂是由天然岩石经长期风化等自然 条件作用而形成的。?人工砂――人工砂可分为机制砂和混合砂。机制砂 是将天然岩石轧碎而成，其颗粒棱角多，较洁净， 但片状颗粒及细粉含量较多，且成本较高，一般只 在当地缺乏天然砂源时才采用人工砂。混凝土用砂的质量要求?（1）含泥量：泥块含量、石粉含量? ?Ⅰ类：各种混凝土，包括C60以上高强度混凝土 Ⅱ类：?60MPa以下混凝土及有抗冻抗渗或其他耐久性要求的混 凝土?Ⅲ类：强度低于30MPa以下的混凝土? ? ?（2）有害物质含量 各种可能降低混凝土性能与质量的物质。应限制云母、轻物质、硫化物与硫酸盐、 氯盐和有机物等有害物质的含量。且砂中 不得含有草根、树叶、塑料、煤块、煤渣 等杂物。??（3）碱集料反应（AAR，alkali-aggregate reaction ）碱骨料反应是混凝土原材料中的水泥、外加剂、混 合材和水中的碱(Na2O或K2O)与骨料中的活性成分 反应，在混凝土浇筑成型后若干年(数年至二、三十 年)逐渐反应，反应生成物吸水膨胀,使混凝土产生 内部应力，膨胀开裂、导致混凝土失去设计性能。 由于活性骨料经搅拌后大体上呈均匀分布。所以一 旦发生碱骨料反应、混凝土内各部分均产生膨胀应 力，将混凝土自身胀裂、发展严重的只能拆除，无 法补救，因而被称为混凝土的癌症。??1940年美国加利尼亚州公路局的斯坦敦， 首 先发现碱骨料 反应问题，引起全世界混凝土 工程 界的重视，这种反应就是碱硅 酸反应。碱硅酸反 应是水泥中的碱与骨料中的活性氧化硅成分反 应 产生 碱硅酸盐凝胶或称碱硅凝胶，碱硅凝胶固 体体积大于 反应前的体积，而且有强烈的吸水性， 吸水后膨胀引 起混凝土内部膨胀 应力，而且碱硅 凝胶吸水后进一步 促进碱骨料反应的发展、使 混 凝土内部膨胀应力增大， 导致混凝土开裂．发展 严重的会使混凝土结构崩溃。?能与碱发生反应的活性氧化硅矿物有 蛋白石、玉 髓、鳞石英、方英石、火山玻 璃及结晶有缺欠的石英 以及微晶、 隐晶石 英等，而这些活性矿物广泛存在于 多种岩 石中．因而迄今 为止世界各国发生的碱料 反应绝大多数为碱硅酸反应。(4)、砂的粗细程度和颗粒级配砂的粗细程度―是指不同粒径的砂粒，混合在一起后 的总体的粗细程度。砂子通常分为―粗砂、中砂、细砂和特细砂等几种。在相同用砂量条件下，细砂的总表面积较大， 粗砂的总表面积较小。在混凝土中砂子表面需用水 泥浆包裹，赋予流动性和粘结强度，砂子的总表面 积愈大，则需要包裹砂粒表面的水泥浆就愈多。一 般用粗砂配制混凝土比用细砂所用水泥为省。
砂的颗粒级配定义：是指不同大小颗粒和数量比例的砂 子的组合或搭配情况。 在混凝土中 砂粒之间的空隙是由水泥桨 所填充，为达到节约水泥和提高强度的 目的，就应尽量减小砂粒之间的空隙。颗粒级配和粗细程度的定量表示 砂的颗粒级配和粗细程度，常用 筛分析的方法进行测定。用级配区表 示砂的级配，用细度模数（fineness module）表示砂的粗细。筛分析的方法(GB/T)?是用一套孔径（净尺寸）为4.75 mm、2.36 mm、 1.18mm、600 μm、300 μm、150 μm 的6个标准 筛，将500g干砂试样由粗到细依次过筛，然后 称量余留在各筛上的砂重，并计算出个筛上的 分计筛余百分率a1、a2、 a3 、a4、 a5、 a6、 （各筛上的筛余量占砂样总重的百分率）及累 计筛余百分率A1、A2、A3、 A4 、A5、 A6 （各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之 和）。累计筛余百分率与分计筛余百分率的关 系见下表。分计筛余百分率ai ：某号筛上的筛余量占试 样总质量的百分率 累计筛余百分率Ai ：某号筛的分计筛余百分 率和大于某号筛的各筛的分计筛余百分率 之总和。砂总量500g筛底 （0.075mm )
砂的粗细－细度模数（?Mx ）“”不带入计 算砂的粗细程度用表示细度模数（ Mx），其计算公式为( A2 ? A3 ? A4 ? A5 ? A6 ) ? 5 A1 Mx ? 100? A1? ?细度模数（ Mx ）愈大，表示砂愈粗，普通混凝土用砂 的细度模数范围一般为3.7－0.7，其中 Mx在3.7－3.1为粗砂， Mx在3.0－2.3为中砂， Mx在2.2－1.6为细砂， Mx在1.5－0.7为特细砂（5） 砂的坚固性?定义：是指砂在气候、环境或其它物理因素作 用下抵抗破裂的能力。?按标准规定，用硫酸钠溶液检验，砂样经5次 循环后其质量损失应符合书中表4-6的规定.三、粗 骨 料?? ?定义：粒径＞4.75mm的岩石颗粒分类：卵石（砾石） 碎石 卵石――是由天然岩石经自然条件长期作用而形成 的粒径大于4.75mm的颗粒，按其产源可分为河卵 石、海卵石、山卵石等几种，其中河卵石应用较多。?碎石――由天然岩石经破碎、筛分而成，也可将大 卵石轧碎、筛分而得。标准：《建筑用碎石、卵石》（GB/T1）?骨料最大粒径(Dmax)1.定义:粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径.2.最大粒级径的大小表示骨料的粗细程度,粗骨料粒 径增大时,骨料的总表面积减小,因而可使水泥浆用 量减小,这不仅能节约水泥,而且有助于提高混凝土 的密实度,减少发热量及混凝土的收缩,因此在条件 允许的情况下,当配置中等强度等级以下的混凝土 时,应尽量采用最大粒径大粗骨料.最大粒径限值《混凝土结构工程施工及验收规范》规定:?混凝土用粗骨料的最大粒径不得大于结构 截面最小尺寸的1/4，同时不得大于钢筋最 小净距的3/4；对于混凝土实心板，可允许采用最大粒径 达1/2板厚的骨料，但最大粒径不得超过 50mm；?连续级配和间断级配?连续级配――是按颗粒尺寸大小由小到大连续分 级（4.75mm―Dmax）,每一级骨料都占有一定比例。 连续级配颗粒级差小（D/d≈2）,配制的混凝土拌 和物和易性好，不易发生离析；?间断级配――是人为剔除某些中间粒级颗粒，大 颗粒的空隙直接由比它小得多的颗粒去填充，颗 粒级差大（D/d≈6）,空隙率的降低比连续级配快 得多，可最大限度地发挥骨料的骨架，减小水泥 用量。但混凝土拌和物易产生离析现象.骨料强度?岩石立方体强度?① 岩石立方体抗压强度检验，是将碎石 的母岩制成直径余高均为50mm的圆柱体 或边长为50mm的立方体，在水饱和状态 下，测定其极限抗压强度值。一般要求 碎石母岩岩石的抗压强度不小于混凝土 抗压强度的1.5倍，还要考虑母岩的风化 程度。压碎指标 ②压碎指标(Aggregate crusing value)是指将一定 质量气干状态的9.0～9.5mm的石子，按一定的 方法装入压碎指标值测定仪，上面加压头后放 在试验机上，在3～5min内均匀加荷到200KN， 卸荷后称取试样质量（m0 ),再用孔径为2.36mm 的筛进行筛分，称取试样的筛余量（m1 ）,压碎 指标 ? 如下计算：am0 ? m1 压碎指标? a＝ ?100% m0四 骨料的含水状态和饱和面干吸水率? ?干燥：含水率接近零 饱和面干：表面干燥内部含水饱和饱和面干时的含水率为饱和面干吸水率??气干：含水率和大气湿度相平衡 湿润：内部充满水，外部附有表面水干燥状态气干状态饱和面干状态润湿状态五 混凝土拌合及养护用水? ? ?1.宜采用水：饮用水 2.不宜采用水：海水、生活污水 3.需检验方可使用水：地表水和地下水,须按 有关《规范》检验合格后才能使用。六 混凝土外加剂?定义：混凝土外加剂是在混凝土生产或施 工过程中，掺入不超过水泥质量5％，并能 明显改善混凝土性质的物质。 品种：??14大类数百个品种，其产量也日益增加已经成 为现代水泥混凝土技术进步的标志之一。成为 现代混凝土中不可缺少的组分.1.混凝土外加剂的分类?(1).按外加剂主要功能划分。按照1980年9月国际 标准化组织技术委员会在挪威举行的国际会议 （ISOTC71SC3）上，24个国家共同拟定的国际标 准，混凝土外加剂按主要功能大致分为以下五类：改变新拌混凝土、砂浆或净浆流动性能的外 加剂，如塑化剂、超塑化剂，统称减水剂； ? 改变砂浆、混凝土气体含量的外加剂，如引 气剂、消泡剂、发泡剂等； ? 调节混凝土、砂浆或净浆凝结硬化速度的外 加剂，如缓凝剂、调凝剂等； ? 改善混凝土或砂浆耐久性的外加剂；? ?为混凝土提供特殊性能的外加剂，如着色剂、 膨胀剂、防冻剂、阻锈剂等。(2).按外加剂化学成分划分?a）无机物类 。有些电解质盐类可在混凝土中 与水泥产生某些化学或物理反应，并改善混凝土 的某些性能。常用的无机类外加剂有某些钠盐、钾盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氯盐、铝酸盐以及某些金属单质（如 常用加气剂铝粉）等。??b ）有机物类。作为混凝土外加剂的有机物质以 表面活性剂居多，如常用的减水剂、引气剂等。 c ）复合型类。将两种或多种外加剂复合使用， 使其具有多种功能，从而可获得良好的技术经济 效果，这类外加剂称为复合类外加剂。(2)? ?常用混凝土外加剂1).减水剂在新拌混凝土坍落度基本相同的条件下，能显 著减少其用水量的外加剂，称为减水剂。减水剂一般多为表面活性剂，按其减水效果可 分为普通减水剂和高效减水剂两类。 有些减水剂往往还具其他功能，根据这些功能 的不同，减水剂又可分为早强型、缓凝型和引 气型等。??A 减水剂的作用机理减水剂的技术经济效果?①提高混凝土流动性 。在混凝土原配比保持 不变的情况下，掺加减水剂后可改变其新拌混 凝土的稠度（增大坍落度或减小维勃稠度）， 从而提高其流动性，且不影响混凝土的强度。?②提高混凝土强度 。在保持新拌混凝土流动 性和水泥用量不变的条件下，掺加减水剂后可 减少部分拌合用水量，降低混凝土的实际水灰 比，从而提高其强度和耐久性。?③节约水泥 。在保持新拌混凝土流动性及硬 化混凝土强度不变的条件下，可以在减少拌合 用水量的同时，相应减少水泥用量（维持水灰 比不变），从而节省水泥并改善某些性能。?④改善硬化混凝土的孔隙结构，增大密实度， 从而提高其耐久性；有些减水剂还可以延缓新 拌混凝土的凝结时间，降低其水化放热速度， 满足大体积混凝土的要求。B 减水剂的掺入方法?①先掺法。将减水剂与水泥先混合后再与集料和 水一起搅拌。其优点是使用较为方便，缺点是当 减水剂中有较粗颗粒时，难以与水泥相互分散均 匀而影响其使用效果。不常用。②同掺法。先将减水剂溶解于水溶液中，再以此 溶液拌制混凝土。该方法的优点是计量准确且易 搅拌均匀，使用方便.常用。??③后掺法。混凝土初次拌和时不掺加减水剂， 待其运至浇筑现场后，再加入减水剂并进行二 次搅拌以使其均匀分散于新拌混凝土中。该方 法的优点是可避免混凝土在运输过程中的分层、 离析及坍落度损失，充分发挥减水剂的使用效 果；但其二次搅拌增加了施工操作上的麻烦， 该方法比较适合于远距离运输的商品混凝土中 应用。?④滞水法。在混凝土已经搅拌一段时间 (1～3min)后再掺加减水剂。其优点是可更 充分发挥减水剂的作用效果；但该方法需 要延长搅拌时间，影响生产效率。C 常用减水剂??1）普通减水剂木质素磺酸盐类减水剂是利用生产化学纤维浆 的下脚料，提取酒精后的废液，经喷雾干燥而 成。主要品种有M型、CH等。尤以M型应用最广。M型减水剂，简称M剂。其主要成分为木质素磺酸钙， 含量60％。 M剂适宜掺量为0.2％～0.3％。减水率10％左右。混凝 土28d强度提高10％～20％，若保持强度不变，则可节 约水泥10％。 M剂对混凝土有缓凝作用，一般缓凝1～3h。 M剂为引气型减水型，它使混凝土的含气量由不掺时的 2％增为3.6％。? ?? ??糖蜜系减水剂是以制糖厂生产过程中提炼食糖后 剩下的废液（糖渣、废蜜）为原料，用石灰中和 成盐的物质，为棕褐色粉状固体或糊状液体，其 中含还原糖和转化糖糖蜜系减水剂较多。 适宜掺量为0.2～0.3％，减水率6％～10％，混凝 土28d强度增强15％～20％，若保持原强度不变， 可节约水泥10％左右。掺糖蜜减水剂的混凝土， 初、终凝时间均要延长，一般延缓3 h以上。同时， 水化热显著降低，对混凝土弹性模量、抗渗、抗 冻等耐久性也均有提高，对钢筋无锈蚀作用。?2）.高效减水剂? ?主要有萘系和树脂系两大系列。 萘系减水剂是由煤焦油中分馏出的萘及萘的同 系物为原料，经磺化、缩合而成。其主要成分 为萘磺酸盐甲醛缩合物。 这类减水剂原料大都使用工业下脚料，生产工 艺多样，故品种较多。目前国内已有20多个品 种，主要有NF、NNO、FDN、UNF、MF、建1、JN、 HN等。这些减水剂性能略有差异。 萘系减水剂一般减水率在15％以上，早强显著， 混凝土28d增强20％以上。???树脂系减水剂我国产品主要有SM。主要成分为三 聚氰胺甲醛缩合物，简称密胺树脂，属阴离子表 面活性剂。SM掺量为0.5％～2％时，可减水20％～27％，最 高可达30％。各龄期强度均有显著提高，1d强度 提高1倍以上，7d即可达基准混凝土28d的强度， 28d则增强30％～60％。若保持要求强度不变，则 可节约水泥25％左右。另外，混凝土的弹性模量、 抗渗、抗冻等性能以及与钢筋的粘力等，也均有 改善和提高。?2).早强剂?早强剂是能显著加速混凝土早期强度发展且对后 期强度无显著影响的外加剂。常用品种早强剂的作用机理?（1）氯化钙。CaCl2与水泥浆中的水化C3A反应， 生成几乎不溶于水的水化氯铝酸钙 (3Ca0? Al203? 3CaC12? 32H20)，并与水泥水化产物 Ca(OH)2反应，生成溶解度极小的氧氯化钙 (CaCl2? 3Ca(OH)2? 12H2O)。Ca(OH)2浓度的降低，又 促进了C3S的进一步水化。由于这些反应的综合作 用，使混凝土硬化加快，早期强度显著提高。?（2）硫酸钠。它可迅速与水泥水化产物 Ca(OH)2反应，生成呈高度分散状态的 CaS04? 2H20,它又很快与C3A的水化物反应 迅速生成难溶于水的水化硫铝酸钙（钙 矾石）。加快C3S的反应。 （3）三乙醇胺。三乙醇胺是一种络合剂。 形成络离子，促进早期骨架形成。?3）.引气剂?引气剂是在混凝土搅拌过程中能引入大量 均匀分布且稳定而封闭小气泡的外加剂。掺入引气剂后，混凝土中产生的气泡大小 均匀，直径在20～1000μ m之间，大多在 200μ m以下.?引气剂对混凝土性能的影响?? ??（1）有效改善新拌混凝土的和易性。提高了新拌混凝 土的流动性。使新拌混凝土的泌水率显著降低，粘聚 性和保水性明显改善。 （2）显著提高混凝土的抗渗性和抗冻性。 （3）变形能力增大，但强度及耐磨性有所降低。掺入 引气剂后，混凝土中大量气泡的存在，可使其弹性模 量略有降低，弹性变形能力有所增大。 通常，混凝土中含气量每增加1％，其抗压强度可降低 4％～ 6％，抗折强度可降低 2 ％～3 ％。为防止混凝土 强度的显著下降，应严格控制引气剂的掺量，以保证 混凝土的含气量不致过大。?可通过复合以减水剂等增强性外加剂（引 气减水剂）来弥补或提高其强度。 抗冻融性要求高的混凝土，必须掺用引气 剂或引气减水剂，其掺量应根据混凝土的 含气量要求，通过试验确定。?4）.缓凝剂?加入混凝土中后能延长其凝结时间而不显 著降低其后期强度的外加剂称为缓凝剂。 目前土木工程中较常用的缓凝剂主要有糖 类、无机盐类、羟基羧酸及其盐类和木质 素磺酸盐类等，主要品种有糖蜜、木质素 磺酸盐及柠檬酸等。??有机类缓凝剂多为表面活性剂，掺入混凝 土中，能吸附在水泥颗粒表面，并使其表 面的亲水膜带有同性电荷，从而使水泥颗 粒相互排斥，阻碍了水泥水化产物的凝聚。 无机类缓凝剂往往是在水泥颗粒表面形成 一层难溶的薄膜，对水泥颗粒的正常水化 起阻碍作用，从而导致缓凝。5）.速凝剂?掺入混凝土中后能促使混凝土迅速凝结硬化的外 加剂称为速凝剂。速凝剂的主要成分为铝酸钠或碳酸钠等盐类。当 混凝土中加入速凝剂后，其中的铝酸钠、碳酸钠 等盐类在碱性溶液中迅速与水泥中的石膏反应生 成硫酸钠，并使石膏丧失原有的缓凝作用。?6）.防冻剂?防冻剂是掺入混凝土后，能使其在负温下正常 水化硬化，并在规定时间内硬化到一定程度， 且不会产生冻害的外加剂。?防冻剂的作用：①防冻剂中的防冻组分具有降低冰点的作用。 ? ②防冻剂中的减水组分可减小混凝土的水灰 比或拌合用水量。 ? ③防冻剂中的某些成分可使低温下孔隙水结 冰时形成的冰晶粒度变得细小且分散均匀。 ? ④防冻剂中的早强组分具有促进水泥在较低 温度下水化速度的作用。 ? ⑤防冻剂中的引气组分通过引入大量均匀分 布的微小封闭气泡，可以缓解充水孔隙的局 部冻胀，降低其冻胀应力。?7）.膨胀剂?掺入混凝土中后能使其产生补偿收缩或微膨胀的 外加剂称为膨胀剂。混凝土工程中，可采用下列膨胀剂：①硫铝酸钙 类，如明矾石膨胀剂、CSA膨胀剂等；②氧化钙 类，如石灰膨胀剂；③氧化钙-硫铝酸钙类，如复 合膨胀剂；④氧化镁类，如氧化镁膨胀剂；⑤金 属类，如铁屑膨胀剂。??硫铝酸钙类膨胀剂中的无水硫铝酸钙可产生水 化并能与水泥水化产物反应，生成三硫型水化 硫铝酸钙（钙矾石），使水泥石结构固相体积 明显增加而导致宏观体积膨胀。?氧化钙类膨胀剂的膨胀作用是利用CaO水化生 成Ca(OH)2晶体过程中体积增大的效果，而使混 凝土产生结构密实或宏观体积膨胀。8）.泵送剂?泵送剂是指在新拌混凝土泵送过程中能显著改 善其泵送性能的外加剂。 泵送剂所改进的主要是新拌混凝土在输送过程 中的均匀稳定性和流动性。??泵送剂可分为引气型（主要组分为高效减水剂、引气剂，或引气型减水剂等）和非引气型（主要组分为高效减水剂、缓凝型减水剂、保塑剂等） 两类。常用的泵送剂多为引气型，而且夏季时多 采用具有缓凝作用的泵送剂。?对于远距离输送的泵送混凝土，必须掺加抑制流动性损失的保塑剂（也称为坍落度损失抑制剂）。4.5.3混凝土外加剂的选择与应用?1.外加剂的品种选择。外加剂种类繁多， 性能各异，品种的选择应根据工程特点及 混凝土施工工艺，依据其使用目的、要求 的技术性能和技术经济效果来确定。常用混凝土外加剂的适用范围见表。?
7.混凝土掺合料???粉煤灰：等量、超量、外掺 （双掺） 硅粉：改善粘聚性、保水性；提高强度；改善孔结构?沸石粉：改善和易性；提高强度 其它掺合料：粒化高炉矿渣 ? 磨细自燃煤矸石粉 ? 超细粒化矿物质掺合料：表面能高；微观填充?作用；化学活性高4.2 混凝土拌合物的主要技术性质???4.2.1 混凝土拌合物的和易性 ??1 和易性的概念 ??和易性――混凝土拌合物的和易性又 称工作性，它是一项综合的技术性质，包 括流动性、粘聚性和保水性等三方面的含 义。 流动性――指混凝土拌合物在自重力 或机械振动力作用下易于产生流动、易于 输送和易于充满混凝土模板地性质。???粘聚性――混凝土拌合物在施工过程中保持 整体均匀一致的能力。粘聚性好可保证混凝土 拌合物在输送、浇灌、成型等过程中，不发生 分层、离析，即保证硬化后混凝土内部结构均 匀。 保水性――混凝土拌合物在施工过程中保 持水分的能力。保水性好可保证混凝土拌合物 在输送、成型及凝结过程中，不发生大的或严 重的泌水，既可避免由于泌水产生的大量的连 通毛细孔隙，又可避免由于泌水，使水在粗骨 料和钢筋下部聚积所造成的界面粘结缺陷。保 水性对混凝土的强度和耐久性有较大的影响。??2.和易性测定方法及指标目前，尚没有能够全面反映混凝土拌合物 和易性的测定方法。在工地和试验室，通常是 做坍落度试验测定拌合物的流动性，并辅以直 观经验评定粘聚性和保水性。 测定流动性的方法是：将混凝土拌合物按规 定方法装入标准圆锥坍落度筒(无底)内，装满 刮平后，垂直向上将筒提起，移到一旁，混凝 土拌合物由于自重将会产生坍落现象。然后量 出向下坍落的尺寸(mm)就叫做坍落度，作为流 动性指标。坍落度愈大表示流动性愈大。??点击图标观看坍落度试验视频播放???当混凝土拌和物的坍落度大于220mm时，用 钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和 最小直径，在这两个直径之差小于50mm的 条件下，用其算术平均值作为坍落扩展度 值；否则，此次试验无效。
水泥混凝土坍落度试验试验结果:混凝土拌和物坍落度和坍落扩展度值以mm为单位，测量精 确至1mm，结果表达修约至5mm。VBR-1型维勃稠度仪: 用于集料粒径不 大于40mm,维勃稠度 值在5~30s间的干硬 性混凝土的测定。? ?3.流动性（坍落度）的选择 选择混凝土拌合物的坍落度，要根据 构件截面大小、钢筋疏密和捣实方法来确 定。当构件截面尺寸较小或钢筋较密，或 采用人工插捣时，坍落度可选择大些。反 之，如构件截面尺寸较大，或钢筋较疏， 或采用振动器振捣时，坍落度可选择小些。4. 影响和易性的主要因素?和易性的影响因素有：水泥浆量、水泥浆 的稠度、水灰比、砂率、骨料的品种、规格和 质量、外加剂、温度和时间及其他影响因素。 ??（1）水泥浆量――水泥浆量是指混凝土 中水泥及水的总量。混凝土拌合物中的水泥浆， 赋予混凝土拌合物以一定的流动性。在水灰比 不变的情况下，如果水泥浆越多，则拌合物的 流动性越大。但若水泥浆过多，使拌合物的粘 聚性变差。??(2)水泥浆的稠度 水泥浆的稠度是由水灰比所决定的。 ? 在水泥用量不变的情况下，水灰比愈小水泥浆 就愈稠，混凝土拌合物的流动性便愈小。 ? 当水灰比过小时，水泥浆干稠，混凝土拌合物 的流动性过低，会使施工困难，不能保证混凝 土的密实性。增加水灰比会使流动性加大。 ? 如果水灰比过大，又会造成混凝土拌合物的粘 聚性和保水性不良，而产生流浆、离析现象， 并严重影响混凝土的强度。所以水灰比不能过 大或过小。一般应根据混凝土强度和耐久性要 求合理地选用。但应指出，在试拌混凝土时，却不能用单纯改 变用水量的办法来调整混凝土拌合物的流动性。 因单纯加大用水量会降低混凝土的强度和耐久性。 因此，应该在保持水灰比不变的条件下用调整水 泥浆量的办法来调整混凝土拌合物的流动性。“恒定用水量法则”：大量试验证明，当水灰比在一定范围（0.40～ 0.80）内而其他条件不变时,混凝土拌合物的流 动性只与单位用水量(每立方米砼拌合物的拌合 水量)有关，这一现象称为“恒定用水量法则”， 它为混凝土配合比设计中单位用水量的确定提 供了一种简单的方法，即单位用水量可主要由 流动性来确定。胶凝材料浆量与混凝土和易性?以下是混凝土胶凝材料浆量与和易性关系的 试验录像。请讨论是否水泥浆量增加，混凝土 拌和物的和易性越好。 点击图标观看水泥浆量多时视频演示 点击图标观看水泥浆量少时视频演示? ??（3）砂率――砂率是指砂用量与砂、石总用量的质量百分比，它表示混凝土中砂、石的组合或配合程度。砂影响混凝土拌合物流动性有两个方面：?1.是砂形成的砂浆可减少粗骨料之间的摩擦力， 在拌合物中起润滑作用，所以在一定的砂率范 围内随砂率增大，润滑作用愈加显著，流动性 可以提高；?2.在砂率增大的同时，骨料的总表面积随 之增大，包裹集料的水泥浆层变薄，拌 合物流动性降低。另外，砂率不宜过小， 否则还会使拌合物粘聚性和保水性变差， 产生离析、流浆等现象。砂率对混凝土 拌合物的和易性有重要影响。? ?（4）水泥品种和骨料的性质用矿渣水泥和某些火山灰水泥时，拌合物的 坍落度一般较用普通水泥时为小，而且矿渣水 泥将使拌合物的泌水性显著增加。 从前面对骨料的分析可知，一般卵石拌制的 混凝土拌合物比碎石拌制的流动性好。河砂拌 制的混凝土拌合物比山砂拌制的流动性好。骨?料级配好的混凝土拌合物的流动性也好。??(5)外加剂在拌制混凝土时，加入很少量的减水剂能使混凝土拌合物在不增加水泥用量的条件下，获得很好的和易性，增大流动性和改善粘聚性、降低 泌水性。并且由于改变了混凝土结构，尚能提高 混凝土的耐久性。因此这种方法也是常用的。通 常配制坍落度很大的流态混凝土，是依靠掺入流化剂（高效减水剂），这样单位用水量较少，可保证混凝土硬化后具有良好的性能。? ?（6）时间和温度拌合物拌制后，随时间的延长而逐渐变得干 稠，流动性减小，原因是有一部分水供水泥水化， 一部分水被骨料吸收，一部分水蒸发以及凝聚结 构的逐渐形成，致使混凝土拌合物的流动性变差。拌合物的和易性也受温度的影响，因为环境 温度的升高，水分蒸发及水泥水化反应加快，拌 合物它的流动性变差，而且坍落度损失也变快。??坍落度损失：?新拌会随着存放存放时间的延长而逐渐变 得干稠，坍落度将逐渐减小，这种现象称 为坍落度损失。原因：? ? ??水泥水化集料吸收蒸发? ?5.改善和易性的措施(1)尽可能降低砂率通过试验，采用合理砂率。 有利于提高混凝土的质量和节约水泥。(2)改善砂、石(特别是石子)的级配，好处同上， 但要增加备料工作。 (3)尽量采用较粗的砂、石。?? ?(4)当混凝土拌合物坍落度太小时，维持水灰比 不变，适当增加水泥和水的用量，或者加入外加 剂等，当拌合物坍落度太大，但粘结性良好时， 可保持砂率不变，适当增加砂、石。?6. 新拌混凝土的凝结时间??水泥的水化是混凝土产生凝结的主要原因，但是，混凝土的凝结时间与所用水泥的凝结时间并不一致。因为水灰比的大小会明显影响水泥的凝结时间，水灰比越大，凝结时间越长，一般混 凝土的水灰比与测定水泥凝结时间的水灰比是不 同的，凝结时间便有所不同。而且混凝土的凝结 时间还受温度、外加剂等其他各种因素的影响。?从混凝土拌合物中筛出砂浆用贯入 阻力法来测定坍落度值不为零的混凝土 拌合物凝结时间。贯入阻力达到3.5 MPa 和28.0 MPa的时间分别为混凝土拌合物的 初凝和终凝时间。HG-80 混凝土贯入阻力仪4.2.2 混凝土的强度? ???1.（2）混凝土受力裂缝扩展过程 混凝土的强度是指混凝土试件达到破坏极 限的应力最大值。混凝土所受应力超过其强度 时，混凝土将产生裂缝而破坏。混凝土的破坏 过程可分为四个阶段。 1）当荷载到达“比例极限”(约为极限荷 裁的30％)以前，界面裂缝无明显变化此时，荷 载与变形比较接近直线关系。?2）荷载超过“比例极限”以后，界 面裂缝的数量、长度和宽度都不断增大， 界面借摩阻力继续承担荷载，但尚无明 显的砂浆裂缝，此时，变形增大的速度 超过荷载增大的速度，荷载与变形之间 不再接近直线关系。?3） 荷载超过“临界荷载”(约为极限 荷载的70％一90％)以后，在界面裂缝继 续发展的同时，开始出现砂浆裂缝，并 将邻近的界面裂缝连接起来成为连续裂 缝。此时，变形增大的速度进一步加快， 荷载―变形曲线明显地弯向变形轴方向。?4）超过极限荷载以后，连续裂缝急速地扩 展。此时，混凝土的承载能力下降，荷载 减小而变形迅速增大，以至完全破坏，荷 载―变形曲线逐渐下降而最后结束。??(3)混凝土的强度理论 混凝土的强度理论分细观力学理论与 宏观力学理论。?细观力学理论，是根据混凝土细观非匀质性 的特征，研究组成材料对混凝土强度所起的 作用。 宏观力学理论，则是假定混凝土为宏观匀质 且各向同性的材料，研究混凝土在复杂应力 作用下的普适化破坏条件。 前者应为混凝土材料设计的主要理论依据之 一，而后者对混凝土结构设计则很重要。???通常细观力学强度理论的基本概念， 都把水泥石性能作为影响混凝土强度的 最主要因素，并建立了一系列的水泥石 孔隙率或密实度与混凝土强度之间的关 系式，像鲍罗米的水灰比(或灰水比)与混 凝土强度的关系式，正是出于这种基本 概念。长期以来，它在混凝土的配合比 设计中起着理论指导作用。?按照断裂力学的观点来看，决定断 裂强度的是某处存在的临界宽度的裂缝， 它和孔隙的形状和尺寸有关，而不是总 的孔隙率。因此，用断裂力学的基本观 念来研究混凝土的强度，是一个新的方 向。?2.混凝土立方体抗压强度 国家标准GB/T 5《普通混凝土 力学性能试验方法标准》规定，将混凝土拌合 物制作边长为150mm的立方体试件，在标准条 件（温度20℃±2℃，相对湿度95％以上）下， 养护到28d龄期，测得的抗压强度值为混凝土 立方体试件抗压强度（简称立方体抗压强度）， 以fcu表示。 点击小图播放抗压强度测试视频 点击小图播放混凝土强度无损检测视频?混凝土试件受压破坏后形状分析? ?下图是混凝土标准试件抗压强度试验破坏前 后的形状，请分析试件破坏后所得形状的原因。 ? ???图4-18 混凝土标准试件抗压强度试验破坏前后的形状???破坏后试件的形状是环箍效应所致。 ? 点击图标观看环箍效应机理动画演示 ⑵ 试件尺寸换算系数讨论 混凝土标准试件为边长150 mm的立 方体，以相同的混凝土制得边长分别为 200 mm和100 mm的两种非标准立方体试 块，非标准立方体试块的抗压强度为读 数值乘以尺寸换算系数。? ?? 点击图标观看试件尺寸换算系数动 画演示3.混凝土立方体抗压强度标准值与强度等级???按照国家标准GB 5《混凝土结 构设计规范》，混凝土强度等级应按立方体抗 压强度标准值确定。 立方体抗压强度标准值系指按标准方法制 作和养护的边长为150mm的立方体试件，在 28d龄期用标准试验方法测得的具有95％保证率 的抗压强度，以fcu,k表示。 普通混凝土划分为十四个强度等级：C15、 C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、 C60、C65、C70、C75和C80。?4. 混凝土的轴心抗压强度和轴心抗拉强度??混凝土的轴心抗压强度的测定采用 150mm×150mm×300mm棱柱体作为标 准试件。轴心抗压强度设计值以fc表示， 轴心抗压强度标准值以fck表示。 关于轴心抗压强度fc与立方抗压强度fcu 之间的关系，通过许多组棱柱体和立方 体试件的强度试验表明：在立方抗压强 度＝10～55MPa的范围内，轴心抗压强度 fc 与fcu之比约为0.70―0.80。??5．混凝土的抗拉强度?混凝土在直接受拉时，很小的变形就要 开裂，它在断裂前没有残余变形，是一种 脆性破坏。混凝土的抗拉强度只有抗压强度的 1/10~1/20，且随着混凝土强度等级的提高， 比值有所降低，也就是当混凝土强度等级 提高时，抗拉强度的增加不及抗压强度提 高得快。?在结构设计中抗拉强度是确定混 凝土抗裂度的重要指标。有时也用 它来间接衡量混凝土与钢筋的粘结 强度等。 ? 混凝土劈裂抗拉强度采用立方体 劈裂抗拉试验来测定，称为劈裂抗 拉强度fts。??6. 混凝土的抗折（弯拉）强度 ? ??混凝土的弯曲抗拉强度试验采 用150mm×150mm×550mm的梁形试 件，按三分点加荷方式加载。由于 混凝土是一种非线性材料，因此， 混凝土的弯曲抗拉强度大于轴心抗 拉强度。?7. 影响混凝土强度的因素(1)水灰比和水泥强度等级――决定混凝土 强度的主要因素?水泥是混凝土中的活性组分，其强度的大 小直接影响着混凝土强度的高低。在配合比相 同的条件下，所用的水泥强度等级越高，制成 的混凝土强度也越高。当用同一种水泥(品种及 强度等级相同)时，混凝土的强度主要决定于水 灰比。??水泥水化时所需的结合水，一般只 占水泥质量的23％左右，但在拌制混凝 土拌合物时，为了获得必要的流动性， 常需用较多的水(约占水泥质量的40％一 70％)，也即较大的水灰比。 当混凝土硬化后，多余的水分就残 留在混凝土中形成水泡或蒸发后形成气 孔，大大地减少了混凝土抵抗荷载的实 际有效断面，而且可能在孔隙周围产生 应力集中。?在水泥强度等级相同的情况下，水灰比愈 小，水泥石的强度愈高，与骨料粘结力也愈大， 混凝土的强度就愈高。但应说明：如果加水太少(水灰比太小)， 拌合物过于干硬，在一定的捣实成型条件下， 无法保证浇注质量，混凝土中将出现较多的蜂 窝、孔洞，强度也将下降。试验证明，混凝土 强度，随水灰比的增大而降低，呈曲线关系， 而混凝土强度和灰水比的关系，则呈直线关系 (图4―21)。?
?水泥石与骨料的粘结力还与骨料的表面 状况有关，碎石表面粗糙，粘结力比较 大．卵石表面光滑，粘结力比较小。因 而在水泥强度等级和水灰比相同的条件 下，碎石混凝土的强度往往高于卵石混 凝土的强度。?根据工程实践的经验，得出关于混凝土强 度与水灰比、水泥强度等因素之间保持近 似恒定的关系。一般采用下面直线型的经 验公式来表示：? （2）养护的温度和湿度?养护温度较低，早期强度较低；反之，温 度较高，早期强度较高，但对后期强度有 不利影响。另外潮湿的环境有利于水泥水 化，有利于强度，故混凝土需潮湿环境养 护。?养护条件对混凝土强度的影响 混凝土有四种养护方式： ??A.标准养护――是指将混凝土制品 在温度为20±2℃，相当湿度大于95％的 标准条件下进行的养护。评定强度等级 时需采用该养护条件。 ??B.自然养护――是指对在自然条件 （或气候条件）下的混凝土制品适当的 采取一定的保温、保湿措施，并定时定 量向混凝土浇水，保证混凝土材料强度 能正常发展的一种养护方式。????C.蒸汽养护――是将混凝土材料在小 于100℃的高温水蒸汽中进行的一种养护。 蒸汽养护可提高混凝土的早期强度，缩 短养护时间。 D.压蒸养护――是将混凝土材料在 8～16大气压下，175～203℃的水蒸汽中 进行的一种养护。压蒸养护可大大提高 混凝土材料的早期强度。但压蒸、养护 需要的蒸压釜设备比较庞大。仅在生产 硅酸盐混凝土制品时应用。?（3）龄期?龄期是指混凝土在正常养护条件下所经 历的时间。在正常养护条件下，混凝土 强度将随着龄期的增长而增长。最初7～ 14d内，强度增长较快，以后逐渐缓慢。 但在有水的情况下，龄期延续很久其强 度仍有所增长。 ???普通水泥制成的混凝土，在标准条件养护下， 龄期不小于3d的混凝土强度发展大致与其龄期 的对数成正比关系。因而在一定条件下养护的 混凝土，可按下式根据某一龄期的强度推算另 一龄期的强度。?式中?fn、fa―― 龄期分别为n天和a天的混凝 土抗压强度， ???n、a――养护龄期（d）,a&3，n&3。??(1) 混凝土强度低屋面倒塌某县东园乡美利小学1988年建砖混结 构校舍，11月中旬气温已达零下十几度， 因人工搅拌振荡，故把混凝土拌得很稀， 木模板缝隙又较大，漏浆严重，至12月9 日，施工者准备内粉刷，拆去支柱，在 屋面上用手推车推卸白灰炉渣以铺设保 温层，大梁突然断裂,屋面塌落，并砸死 屋内两名取暖的女小学生。?由于混凝土水灰比大，混凝土离析严重。 从大梁断裂截面可见，上部只剩下砂和少量水 泥，下部全为卵石，且相当多水泥浆已流走。 现场用回弹仪检测，混凝土强度仅达到设计强 度等级的一半。这是屋面倒塌的技术原因。 该工程为私人挂靠施工，包工者从未进行 过房屋建筑，无施工经验。在冬期施工而无采 取任何相应的措施，不具备施工员的素质，且 工程未办理任何基建手续。校方负责人自认甲 方代表，不具备现场管理资格，由包工者随心 所欲施工。这是施工与管理方面的原因。???(2) 混凝土质量差梁断倒塌彭泽县一住宅一层砖混结构，1989年元月 15日浇注，3月7日拆模时突然梁断倒塌。施工 队队长介绍，混凝土配合比是根据当地经验配 制的，体积比1.5:3.5:6，即重量比1:2.33:4，水灰 比为0.68。现场未粉碎混凝土用回弹仪测试， 读数极低（最高仅13.5 Mpa，最低为0）。请分 析混凝土质量低劣的原因。?其混凝土质量低劣有几方面的 原因： A.所用水泥质量差。 B.水灰比较大，即使所使用的 325水泥能保证按此水灰比配制的混 凝土亦难以达到C20的强度等级。??? ? ?湖南凤凰桥梁坍塌前四大迹象预兆会&出事& 日01:34 金羊网-新快报 工人反映事发前种种问题，一工友一语成谶 桥殇之声音 昨日，记者走访了多位参与倒塌的堤溪沱江大桥 建设的当地工人以及附近的一些村民。“有人早 就说过迟早会出事，甚至事发当时有个人在拆模 板、看见桥面的裂缝时，还在说‘不会塌了吧’， 不一会竟然真的塌桥了。”工人和村民直指该桥 是“豆腐渣”工程，并列举出断桥前出现的偷工 减料、脚手架下沉、养护不当等种种问题。有工 人指出，为给州庆显上这份大礼，施工方盲目赶 进度可能也是塌桥的原因之一。?迹象一??“工头没钱买水泥就灌沙子”昨日，记者采访到了几位曾在出事大桥工地上做事的工人， 说起大桥倒塌的事，他们满腹怨言。“我们这些农民在这 里辛辛苦苦赚几个钱，没想到现在钱没拿到，有些人反倒 送了命。”几名侥幸逃生的工人说：“这是个典型的“豆 腐渣”工程，大家死得太冤枉了。” “工头早就在偷工减 料了，听说没钱买水泥了，他（工头）就叫我们用沙子填 进去。”一名田姓工人说，他从今年春节开始便在工地上 干活，看着这座桥一天天长大的。“它身上有多少问题我 们最清楚了，承包公司还说他们做这个工程要亏几百万， 上面给这么多钱，怎么能亏？”工人说，当时包工头都在 哭穷，所以工资也没发。 记者反复向这些工人表示“这种 话不能乱说”。但他们称他们所说的话句句属实。?? ? ? ?迹象二“施工中脚手架曾下沉” 迹象三 “拆模时桥上到处是窟窿” “我们在拆除模板的时候，发现拱桥上有好多窟 窿，大的可以钻进一个脑袋，一只手伸进去深到 肘部。工头就叫我们用沙子填进去，然后弄点水 泥浆糊在表面了事。”一位自称亲身参与了大桥 模板拆除工作的田某告诉记者。 民工伍某等人说， 他们在桥下干活时，桥上每天都在“下雨”。 “雨天在下面躲雨雨更大，平常养护要浇水，一 浇水我们下面施工的就惨了，得四处躲‘雨’。” 工人们说，拱桥有1米多厚，但水仍能渗透下来。?有当地村民分析称，乱用石料可能也是导 致塌桥的原因之一。他称，一般石拱桥用 的石料都是统一规格或样式，这样可以减 少石材之间的空隙。但出事大桥的承包方 是直接炸山采石，不论大小、方圆全部用 到了大桥上，甚至在水泥和沙子还没搅和 均匀就朝里灌浆，沙子多的地方肯定就会 漏水。 “他们养护得也不专业，刚砌好桥 面的时候本来应该定时定量浇水，可他们 有时倒几桶水就了事。”有人说。 有工人 当场用手机拍下了一些裂缝，但当记者联 系到他时，该工人表示现在不方便透露。? ?4.3.2 混凝土的变形混凝土在硬化和使用过程中，由于受 物理、化学等因素的作用，会产生各种变 形，这些变形是导致混凝土产生裂纹的主 要原因之一，从而进一步影响混凝土的强 度和耐久性。? (1)化学变形混凝土在硬化过程中，由于水泥水化 产物的体积小于反应物（水泥与水）的体 积，导致混凝土在硬化时产生收缩，称为 化学收缩。?混凝土的化学收缩是不可恢复的，收 缩量随混凝土的硬化龄期的延长而增加， 一般在40 d内逐渐趋向稳定。?(2) 干湿变形混凝土在环境中会产生干缩湿胀变 形。水泥石内吸附水和毛细孔水蒸发时， 会引起凝胶体紧缩和毛细孔负压，从而 使混凝土产生收缩。当混凝土吸湿时， 由于毛细孔负压减小或消失而产生膨胀。 ????影响混凝土干湿变形有多种因素。（1）混凝土的干燥收缩不能完全恢复。 （2）干燥收缩和水泥品种、水泥用量、 用水量有关系。 （3）砂、石可以抵抗收缩。 （4）水中养护可以减少收缩。?? ??(3) 温度变形对大体积混凝土工程，在凝结硬化 初期，由于水泥水化放出的水化热不易 散发而聚集在内部，造成混凝土内外温 差很大，有时可达40～50℃以上，从而 导致混凝土表面开裂。?混凝土在正常使用条件下也会随温度 的变化而产生热胀冷缩变形。混凝土的热 膨胀系数与混凝土的组成材料及用量有关， 但影响不大。混凝土的热膨胀系数一般为 （0.6～1.3）×10－5/℃。(4) 荷载作用下的变形?①混凝土在短期荷载作用下的变形 混凝土是一种非均质材料属于弹塑 性体。在外力作用下，既产生弹性变形， 又产生塑性变形，即混凝土的应力与应 变的关系不是直线而是曲线。混凝土的 塑性变形是内部微裂纹产生、增多、扩 展与汇合等的结果。?②混凝土在长期荷载作用下的变形――徐 变 混凝土在长期不变荷载作用下，沿作 用力方向随时间而产生的塑性变形称为混 凝土的徐变。一般要延续2～3年才趋于稳定。?混凝土徐变，一般认为是由于水 泥石凝胶体在长期荷载作用下的粘性 流动，并向毛细孔中移动，同时吸附 在凝胶粒子上的吸附水因荷载应力而 向毛细孔迁移渗透的结果。4.3.3 混凝土的耐久性??(1) 混凝土耐久性的概念 混凝土的耐久性是混凝土在使用环境 下抵抗各种物理和化学作用破坏的能力。 混凝土的耐久性直接影响结构物的安全性 和使用性能。耐久性包括抗渗性、抗冻性、 化学侵蚀和碱集料反应等。腐蚀酸雨腐蚀氯离子腐蚀?①抗渗性抗渗性是指混凝土抵抗水、油等液 体在压力作用下渗透的性能。抗渗性对 混凝土的耐久性起重要作用，因为抗渗 性控制着水分渗入的速率，这些水可能 含有侵蚀性的化合物，同时控制混凝土 受热或受冻时水的移动。permeability??? ?混凝土的抗渗性我国一般采用抗渗等级表 示，也有采用相对渗透系数来表示的。 抗渗等级是按标准试验方法进行试验，用 每组6个试件中4个试件未出现渗水时的最大水 压力来表示的。如分为P4、P6、P8、P10、P12 等5个等级，即相应表示能抵抗0.4、0.6、0.8、 1.0MPa及1.2MPa的水压力而不渗水。 抗渗等级≥P6级的混凝土为抗渗混凝土。 影响混凝土抗渗性的因素有水灰比、水泥品种、 骨料的最大粒径、养护方法、外加剂及掺合料 等。混凝土抗渗仪150×175×185抗渗试模?②抗冻性 混凝土的抗冻性是指混凝土在饱水状 态下，经受多次冻融循环作用，能保持强 度和外观完整性的能力。在寒冷地区，尤 其是在接触水又受冻的环境下的混凝土， 要求具有较高的抗冻性能。混凝土抗冻性一般以抗冻等级表示。 ? 抗冻等级是采用慢冻法以龄期 28d的试块在吸水饱和后，承受反复 冻融循环，以抗压强度下降不超过25 ％，而且重量损失不超过5％时所能 承受的最大冻融循环次数来确定。???将混凝土划分为以下几级抗冻等级；F10、 F15、F25、F50、F100、F150、F200、 F250和F300等9个等级，分别表示混凝土 能够承受反复冻融循环次数为10、15、25、 50、l00、150、200、250和300。抗冻等级 ≥F50的混凝土为抗冻混凝土。 提高混凝土抗冻性的最有效方法是采用加 入引气剂(如松香热聚物等)、减水剂和防 冻剂的混凝土或密实混凝土。(抗冻性 frost resistance)?③化学侵蚀 混凝土暴露在有化学物的环境和介质 中，有可能遭受化学侵蚀而破坏。一般的 化学侵蚀有水泥浆体组分的浸出、硫酸盐 侵蚀、氯化物侵蚀、碳化等。??④碳化混凝土的碳化作用是二氧化碳与水泥石中 的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水。 碳化过程是二氧化碳由表及里向混凝土内 部逐渐扩散的过程。因此，气体扩散规律决定 了碳化速度的快慢。碳化引起水泥石化学组成 及组织结构的变化，从而对混凝土的化学性能 和物理力学性能有明显的影响，主要是对碱度、 强度和收缩的影响。????⑤碱集料反应 某些含活性组分的骨料与水泥水化析 出的KOH和NaOH相互作用，对混凝土有 破坏作用。碱集料反应有三种类型：碱-氧化硅反 应、碱-碳酸盐反应和碱-硅酸盐反应。?(2) 提高混凝土耐久性的措施?提高混凝土耐久性的措施，主要包括以 下几个方面： ①选用适当品种的水泥及掺合料； ②适当控制混凝土的水灰比及水泥用量； ③长期处于潮湿和严寒环境中的混凝土， 应掺用引气剂； ④选用较好的砂、石集料； ⑤掺用加气剂或减水剂； ⑥改善混凝土的施工操作方法。混凝土孔结构对耐久性的影响?A、B两混凝土采用相同的水泥、砂、石， A掺用了引气剂，并降低了水灰比，其抗渗性 优于B。请观察两混凝土断面的孔结构，如图 4-24。并讨论如何可提高混凝土抗渗性。?A B 图4-24 混凝土断面的孔结构?A混凝土虽有较多气泡，但这些气 泡是不连通的，截断了毛细管通道，从 而提高了抗渗性。且其减少了水灰比， 使其它部分更为致密。可见，改善混凝 土孔结构，提高混凝土密实度，可提高 混凝土抗渗性。?4.3.1 强度概率分布――正态分布
概率分布曲线窄而高，说明强度测定 值比较集中，波动较小，混凝土的均 匀性好，施工水平较高。如果曲线宽 面矮则说明强度值离散程度大，混凝 土的均匀性差，施工水平较低。强度保证率?强度保证率是指混凝土强度总体中大于 设计的强度等级值( f cu,k )的概率，以正 态分布曲线上的阴影部分来表示(图4― 29)。
混凝土强度保证率P(％)的计算方法如下。 先根据混凝土的设计强度等级值 fcu,k 、强 度平均值、变异系数Cv或标准差 σ计算出 概率度t，概率度又称保证率系数。?概率度t：由概率度t，再根据标准正态分布曲线方程即可 求得强度保证率P(％)，或利用表4―27即可查出， 表中t值即为概率度，P(t)即为强度保证率。
§4.4 普通混凝土的配合比 设计混凝土配合比的两种表示方法???混凝土配合比是指混凝土中各组成材料数量 之间的比例关系。常用的表示方法有两种： （1）质量表示法：是以每1m3混凝土中各项材 料的质量表示，如水泥300kg、水180kg、砂 720kg、石子1200kg，其每1m3混凝土总质量为 2400kg。 （2）质量比表示法：表示方法是以各项材料 相互间的质量比来表示(以水泥质量为1)，将上 例换算成质量比为：水:砂:石＝1:2.4:4，水灰比 ＝0.60。4.4.1 混凝土配合比设计的基本要求?设计混凝土配合比的任务，就是要根据 原材料的技术性能及施工条件，合理选 择原材料，并确定出能满足工程所要求 的技术经济指标的各项组成材料的用量。?? ???具体说混凝土配合比设计的基本要求是： 1.强度 满足混凝土结构设计的强度等级； 2.和易性 满足施工所要求的混凝土拌合物的 和易性； 3.耐久性 满足混凝土结构设计中耐久性要求 指标(如抗冻等级）； 4.经济性 节约水泥和降低混凝土成本。4.4.2 配合比设计中的三个参数? ? ? ?四项基本组成材料之间的比例关系 水与水泥之间的：水灰比 砂与石子之间： 砂率 水泥浆与骨料之间：单位用水量（1m3混 凝土用水量）4.4.3 混凝土配合比设计的步骤? ? ? ? ? ?混凝土配合比设计包括初步配合比计算、试配和 调整等步骤。 1.初步配合比的计算 按选用的原材料性能及对混凝土的技术要求进行 初步配合比的计算，以便得出供试配用的配合比。 (1)配制强度( )的确定 f cu, 0 为了使泥凝土强度具有要求的保证率，则必须 使其配制强度高于所设计的强度等级值。 因fcu ? fcu,k ? t?? ?令配制强度 则f cu,o ? ff cu,o ? f cu,k ? t?f cu,o ? f cu,k ? t?? ? ???tf cu,o f cu,k―― 混凝土的配制强度，MPa； ――设计的混凝土立方体抗压强度标准值 ――混凝土强度标准差，MPa； ――概率度。?当设计要求的混凝土强度等级已知，混凝土的 配制强度则可按下式确定：f cu,o ? f cu,k ? t??根据《混凝土结构工程施工及验收规范》 (GB50204―92)和《普通混凝土配合比设计规程》 (JGJ 55―2000)的规定：f cu,o ? f cu,k ? 1.645 ??即混凝土强度的保证率为95％，对应t＝-1.645。 ? 混凝土强度标准差 应根据施工单位统计资 料，按下列规定确定：????i ?1n2 2 f cu ? n f ,i cun ?1统计周期内同一品种混凝土f cu ,i ――第i组试件的强度值，MPa； f cu n――n组强度的平均值，MPa；――试件的总组数，M＞25。当施工单位不具有近期的同一品种混凝土 强度资料时，其混凝土强度标准差 ? 可按表 4-30选取。（P133） 当混凝土强度等级为C20、C25，其强度 标准差计算值低于2.5MPa时，计算配制强度用 的标准差应取不小于2.5MP。当强度等级等于 或大于C30级，其强度标准差计算值低于 3.0MPa时，计算配制强度用的标准差应不小于 3.0MPa。有些情况下要适当提高混凝土配制强 度。
(2)初步确定水灰比值（?W C）根据已测定的水泥实际强度 f ce (或选用的水 泥强度等级)、粗骨料种类及所要求的混凝土配 制强度( f cu,o )，按混凝土强度公式计算出所要 求的水灰比值(适用于混凝土强度等级小于C 60)：Afce W ? C f cu,o ? ABfce为了保证混凝土必要的耐久性，水灰 比还不得大于表4-25（P126）中规定的 最大水灰比值，如计算所得的水灰比 大于规定的最大水灰比值时，应取规 定的最大水灰比值。 ? （AB取值P115）?
( 3)选取每1m3混凝土的用水量（Wo）?用水量的多少，主要根据所要求的混凝土坍落 度值及所用骨料的种类、规格来选择。所以应先 考虑工程种类与施工条件，按表4-19(P102)确定适 宜的坍落度值，再参考表4-21 (P104)定出每lm3混 凝土的用水量。
(4)计算混凝土的单位水泥用量(Co)?根据已选定的每1m3混凝土用水量(Wo)和得 出的灰水比（ W ）值，可求出水泥用量(Co)：C???C Co ? ? Wo W为保证混凝土的耐久性，由上式计算得出的水 泥用量还要满足表4.28(P126)中规定的最小水泥 用量的要求。如算得的水泥用量少于规定的最 小水泥用量，则应取规定的最小水泥用量值。
(5)选取合理的砂率值(SP)??合理的砂率值主要应根据混凝土拌合物的坍 落度、粘聚性及保水性等特征来确定。一般应通 过试验找出合理砂率。如无使用经验，则可按骨 料种类、规格及混凝土的水灰比，参考表422(P105) 另外，砂率也可根据以砂填充石子空隙并稍 有富余，以拨开石子的原则来确定。
（6）计算粗、细骨料用量（Go)及（S0）?1）体积法： 假定混凝土拌合物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌合物中所含空气的体积之总和。因 此在计算1m3混凝土拌合物的各材料用量时，可列出下式：?c ?ag ?as 又根据砂率可列出下式：Co ? Go ? So ? Wo?w? 10? ? 1000L? ?So ?100% ? S p % So ? Go?2）质量法： C ? G ? S ? W ? ? o o o o ohSo ?100% ? S p % S o ? Go? ?? ?2.配合比的试配、调整与确定 （1）配合比的试配、调整 基准配合比 实验室配合比：水灰比改变0.05 （2）配合比的确定 （3）混凝土表观密度的校正?3.施工配合比C ? ? C (kg ) S ? ? S (1 ? Ws )(kg ) G? ? G (1 ? Wg )(kg ) W ? ? W ? S ? Ws ? G ? Wg (kg )§4.5水泥混凝土技术进展???自从1824年波特兰水泥获得专利之后，各 种水泥混凝土陆续问世。在短短180年间 共发生四次变革。 第一次变革――理论基础时代 1930年，[瑞士]鲍罗米（Belomey）根据 大量试验数据，应用数理统计方法，纳入 了水泥强度因素后，提出了混凝土强度与 水泥实际强度及W/C之间的关系。确认了 混凝土强度取决于水泥石性能，而水泥石 性能又取决于自身的孔隙率。混凝土技术的变革―第二次变革? ??第二次变革――预应力和干硬性混凝土时代 1934年，美国发明了振动器。从此高标号混 凝土飞速发展。前苏联根据W/C理论开发了 干硬性混凝土，并研制了许多高效重型设备。 1940年，[日]吉田德次郎配制了W/C&0.22 的混凝土，经加压与振动处理又施高温养护， 获得了28d抗压强度&100Mpa的成果。但后 来逐步认识到，配制&50Mpa干硬性混凝土 十分困难，并很不经济。混凝土技术的变革―第三次变革????第三次变革――干硬性混凝土向流动性混凝土转变 时代 1937年，[美]E.W斯克里彻取得了用亚硫酸盐纸浆废 液改善混凝土和易性，提高强度和耐久性的专利， 拉开了现代外加剂之幕。 1913年，[美]柯尼尔.开（Cornell kee）设计出曲轴 机构传动的立式缸混凝土泵，并取得专利。 1936年，保尔（Bell）提出了可泵性问题。通俗讲， 可泵性是拌合物在泵送过程，不离析，粘塑性好、 磨擦力小、不堵塞、能顺利沿管道输送的性能。混凝土技术的变革―第三次变革?1962年，[日]服部健一等将萘磺酸甲醛高缩合物 （聚合度n≈10核体）用于混凝土分散剂，1964年 花王石碱公司作为商品出售，名为“麦地”（MT-150） 高效减水剂。几乎与此同时（1963年）前联帮德国 研制成功三聚氰氨磺酸盐甲醛缩聚物，随后出现的 还有环氧树脂（NO89）。上述减水剂减水率高达 20%～30%，前联邦德国首先用三聚氰胺“美尔门脱 （Melment）”研制成功坍落度18M～22M的流 态混凝土。标示了流动性混凝土时代的开始。?我国前华北窑业公司于1948年引进美国文沙引气剂 样品，1949年研制成功松香热聚物为主要成份的引 气剂。产品名为长城牌引气剂，在天津新港应用效 果显著。我国20世纪50年代开始大量生产使用外加 剂，主要产品有松香热聚物和松香皂类的引气剂、 纸浆废液（木质素磺酸钙）、氯盐防冻剂等。1970 年，国家建材院、清华大学、江西水泥制品研究所 率先推出萘系和三聚氰胺系高效减水剂。70～80年 代是我国发展高潮时期，高效减水剂与日本的差距 只有10年，而前于苏联5年。1999年全国拥有外加 剂骨干企业482家，总产量达123.5万吨，已居世界 前列。混凝土技术的变革―第四次变革??第四次变革――高强混凝土应用，高 性能混凝土萌发时代高强混凝土（HSC）是混凝土技术的高科技，高 性能混凝土（HPC）是混凝土技术的前沿。 1918年，[美]建造的陶粒钢筋混凝土载重7000t海 船，半浸海水之中，至今（80余年）仍很完好。 1929年下水，1942年搁浅于挪威海岸，名为 Crete Joist的钢筋混凝土船，历经数十年海潮和 严寒考验，经取芯测定和电位测试，其混凝土强 度可达75MPa～120 Mpa，除有少数裂缝外，未 见明显腐蚀，钢筋绣蚀亦很缓慢。可见人们很早 就开始关注HSC和HPC。??? ???HSC在不同历史阶段涵义不同。 20世纪30年代前，全世界用体积配合比，强度 10 MPa～30 Mpa。二战后各国不断提高，强度达 到25 MPa～40 Mpa。 我国建国后以北京为先导改为重量配合比，强度 11 Mpa、14 Mpa、20 Mpa。50年代HSC强度为 35 Mpa，60年代为40 MPa～50 Mpa，70年代为 60 Mpa。 时下采用现代技术配制的HSC强度早已超过了结构 设计所采用的强度。? ? ?使用优质天然骨料能够生产230 Mpa的混凝土 使用优质陶瓷骨料可以得到460 Mpa的混凝土 甚至使用轻骨料亦可配制&100 Mpa的轻质混凝土。混凝土技术的变革―第四次变革?美国混凝土学会（ACI）和国际预应力混凝土 联合会（FIP）与欧洲混凝土委员会（CEB） 1990年、1992年公布报告都将HSC的强度界 定为≥41 Mpa，且不包括应用特种材料和技术 制备的混凝土。其理由是超过40 Mpa的混凝土 性能与生产工艺都会开始变化。一些国家的标 准和规范，均在抗压强度40 MPa～50 Mpa试 验基础上制定的，但不限制≥41 Mpa的混凝土。 HSC的强度低限，将随着研究工作的不断深化 而逐步提高。目前抗压强度≥50Mpa或60Mpa 通常被认为是HSC。?HSC的技术发展走过三个阶段。? 没有减水剂前，靠低W/C、振动加压和高温养护制备为第一阶段； ? 以高效减水剂为主开创了HSC发展的第 二阶段； ? 采用矿物质细粉料和高效减水剂双掺， 以普通工艺制备（亦是当前配制HSC技 术路线的主要特征）为第三阶段。?HSC的技术经济效果十分明显，国内外经验 表明：用60Mpa代替30Mpa～40Mpa，可 减少40%混凝土、39%钢材用量降低工程造 价20%～35%。若用于构件生产，每提高强 度10Mpa，养生能耗减少标准煤13K/m3。 当强度由40Mpa提高到80Mpa，其构筑物 体积、自重均缩减30%。混凝土技术的变革―第四次变革?世界许多国家HSC在工程上应用始于20世 纪六七十年代。1967年，[美]芝加哥建成最 早应用HSC的高层建筑Lake point塔楼，70 层总高197m，底桩使用C65混凝土。同时 期还有用C70混凝土修建核电站的报导。 1968年，[日]旭化成工业（株）通过离心法 成型生产抗压强度80Mpa高强钢筋砂浆桩。 1970年小野田水泥公司和日本混凝土工业 公司开发了90Mpa桩用混凝土，86m跨公 路桥用了C70混凝土。?1973年，[挪威]建成北海油田ф27m，深 70m，面积2英亩钻井平台。我国HSC现浇 最早的是1998年在沈阳建成的18层62m高 的辽宁省工业技术馆，12层以下柱子用了 C60混凝土。1990年，广州68层国际大厦， 在200m高的顶部直升机坪中用了掺粉煤灰 的C60混凝土；北京西客站、电教中心、联 合广场分别用了C60～C80混凝土。北京财 税大楼设计强度等级C110，实际达到 124Mpa～131Mpa。1999年统计，我国已 建成超过150m的超高层建筑已有100栋， 其中一批使用了C60泵送混凝土。混凝土技术的变革―第四次变革??众所周知，混凝土属脆性材料，强度越高脆 性越突出。其抗拉强度不与抗压强度同步成 比例增长。研究微观结构，强度达到一定值 的HSC为共价键，破坏时突然崩裂，并伴有 巨响。要通过掺入纤维或高分子材料等途径 改性解决。 高性能混凝土，英文译名是HPC，是 High Perfomance Concrete的缩写。1968 年以来日本、美国、加拿大、法国、德国等 国家投入了大量的财力、人力和物力致力于 开发和研究，并用于一些重要工程。?1990年，美国国家标准与技术研究院 （NIST）和ACI201委员会定名为 “HPC”。此举否定了过去太偏重强度 的发展道路，引导了正确的发展方向。 我国译为“高性能混凝土”。混凝土技术的变革―第四次变革??HPC原定义中强调混凝土的耐久性，是指能 抵抗气候的作用、化学侵蚀、腐蚀以及其他 方面的劣化作用。 美国学者认为：HPC是一种易于浇注、捣实、 不离析，能长期保持高强度、高韧性和体积 稳定性，在严酷条件下寿命很长的混凝土。??日本学者认为：HPC是一种高填充能力的 混凝土，新拌阶段不需振捣能完成浇注， 水化、硬化早期阶段水化热低、干缩少， 具有足够的强度和耐久性。 加拿大学者认为：HPC是一种具有高弹性 模量、高密度、抗侵蚀、低渗透的混凝土。 可见美加学者侧重于硬化后的性能，特别 是耐久性。日本学者则重视新拌混凝土的 流动性和自密实性。?我国学者吴中伟院士认为：高性能应体现 在工程设计（力学概念）和施工要求（非 力学概念）及使用寿命（经济学概念）综 合的优异技术、经济特性上。应该根据用 途和经济合理等条件对性能有所侧重，现 阶段HPC强度低限可向中等强(30MPa)适 当延伸，但以不损害混凝土内部结构(孔结 构、界面结构、水化物结构等)的发展与耐 久性为度，因此，高性能混凝土的定义一 般也包括高流动性和长期使用的力学性能 和耐久性能三方面。钢纤维
钢纤维混凝土检查井盖?钢纤维是当今世界各国普遍采用的 混凝土增强材料。它具有抗裂、抗冲击 性能强、耐磨强度高、与水泥亲合性好， 可增加构件强度，延长使用寿命等优点。 钢纤维因其不同的加工生产方法而 区分为熔抽型、拉丝切断型、剪切型和 切削型等。经纬牌钢纤维是剪切型钢纤 维。现可生产平直微扭形、波浪形、端 勾形、弓形和压痕形五种形状20多个规 格的产品。 钢纤维又因其不同的原材料而分为 普碳钢纤维和特种钢纤维。经纬牌钢纤 维的普碳钢纤维采用Q195、Q215、 Q235等冷轧钢带为原材料；特种钢纤维 则采用304#、446#等不锈钢原材料或客 户指定的特种钢材料为原料加工成形。钢纤维砼与普通砼力学性能对照表力学性能 抗压强度 （Mpa） 劈拉强度 （Mpa） SF-0 SF -1.0 43. 6 49. 8 100% 114.20% 3. 74 4. 89 100% 129.90% SF -1.5 SF -2.0 55. 3 51. 2 117.40% 126.80% 5. 7 6. 58 152.40% 175.90%初裂抗弯强度 5. 18 6. 98 7. 78 8. 94 （Mpa） 100% 134.70% 150.20% 172.60% 9. 4 极限抗变强度 5. 6 10. 7 13. 9 （Mpa ） 100% 167.80% 191.10% 248.20% 1161. 1 初裂韧度 185. 2 394. 1 832. 1 （Nmm） 100% 212.80% 449.30% 627.00%?以上数据取自南京东南大学建筑材料实验室试验报告。?节省施工时间和金钱 完全的除去钢筋，节省材料和劳工费。 减少楼板厚度，节省混凝土和浇筑费用。 更宽的接头间距,节省接头成形费用和接头保养费。 施工简单。简单的接头及不再有错误定位钢筋。 增加施工速度。节省时间和减少成本。 技术和使用者利益 大大的减少裂缝的产生； 减少接头侧边的剥落； 更坚固的接头； 高冲击阻力； 更大的疲劳耐久极限； 减少保养费。 更长的使用寿命。 典型应用范围包括： 工业地下楼板，仓库，工厂，飞机库，公路，桥面 板，停车场，飞机跑道，停机坪和滑行道，商住楼板， 打桩，喷浆，遂道，水坝和稳定作用等等。导电混凝土―― 深圳市安能达防雷接地技术开发有限公司??普通混凝土有一定的离子导电性能，但还 不能作为接地的导电材料。本公司在普通混凝 土中加入一定量的石墨和碳纤维，使普通混凝 土的导电性能大大改善，又不影响其物理力学 性能和浇注工艺，从而得到一种新的建筑材料 -DDT系列导电混凝土或电工混凝土。 DDT系列导电混凝土有两种型号。DDTM型强度较低，适用于一般接地工程作导电填 充材料和防腐以及消除接触电阻的导电材料。 DDT-C型强度较高，适用于导电建筑材料。仿生自愈合混凝土?2000年度国家教育部重点研究项目 自愈合仿生混凝土是模仿生物组织对受创伤 部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈 合的机能，在传统混凝土中复合特殊组分（如 含粘结剂的液芯纤维或胶囊）在混凝土内部形 成机敏型仿生自愈合的机敏元，当混凝土材料 出现裂纹时，部分液芯纤维或胶囊破裂，粘结 液流出深入裂缝，粘结液可使混凝土裂缝重新 愈合。自愈合仿生混凝土属于机敏型仿生材料 范畴。（同济大学张雄教授）抗菌防霉混凝土?抗菌环境材料在日本颇为盛行，它是由纳 米级抗菌防霉组分与环境材料复合制成的。最 初是为医院防止病毒感染而研制的，以地板材、 墙材、地毡、壁纸等产品为主。而近年来除卫 生陶瓷、内装饰地板材、涂料等产品之外、还 推广到人造大理石、厨房用品、涂抹地板材、 天花板等产品。此外还有抗菌防霉混凝土，它 是在传统混凝土中掺入纳米级抗菌防霉组分， 使混凝土具有抑制霉菌生长和灭菌效果，该混 凝土已被应用于畜牧场建筑物。高智能混凝土???何为高智能材料？1989年日本提出的新概念是 “对环境变化有智慧地反应，有发挥功能的能力的 新物质与新材料”。此材料的特征：不仅具有强度 和耐久性的物理性能，而且具有察觉异常变化和要 求的信息，并兼有相应的行动的功能。 要实现“高智能材料”的作用，材料自身必需内存 一系列功能，即检测外部的环境和内部的信息的 “传感器功能”。基于该信息判断下一步应采取的 行动并发出指令的“处理机功能”，以及接受该指 令，并采取实际行动的“执行机构功能”。 高智能混凝土就是驱使放进混凝土中的微细材料和 装置能发挥上述3项功能的混凝土。有关高智能混 凝土的研究刚刚开始，尚处于探索阶段。高智能混凝土―主要功能?裂缝自行修复功能 要能自动地检测裂缝的发生，判断补修 的必要性，并根据需要自动地进行补修。 要使混凝土具有这些功能，关键是要选 择对裂缝有检测功能的材料和能修复裂 缝的补修剂。封入补修剂的胶囊对裂缝 反应敏感，当裂缝发生时，胶囊破坏， 胶囊中的补修剂流出，填满裂缝，实行 修复。高智能混凝土对裂缝造成的漏水 也有止水修复功能。?水化热控制功能 要对水化热造成的温度裂缝采取措施。 为此，使用封入缓凝剂的微小石蜡胶 囊，当混凝土温度上升达到设定温度 时，胶囊溶化，缓缓剂流出，自动地 停止水泥的水化反应，从而控制温度 不上升。此法可以控制混凝土温度的 快速上升和下降以及最高温度。高智能混凝土―其他功能?使用CFGFRP的安全金库。开发使用用树脂加 固碳纤维（CE）和玻璃纤维（GF）的纤维束 复合材料（CFGFRP），查觉混凝土结构物产 生损伤的监控系统。如在一金库的混凝土的 墙、顶棚及地板上埋入CFGFRP，并测量该复 合材料的电阻值，当结构变形增大时，电阻 值增加，碳纤维完全断裂时，电阻值达到无 限大。此时，警备中心的警报鸣响。?防止高强度混凝土火灾时爆裂。达到防犯 功能可以通过混凝土微观结构致密化，实 现高强混凝土。但是火灾时混凝土内部所 含水分变成蒸气，产生很高的内部压力， 从而引起混凝土爆裂现象。为防止此种情 况，提出掺入1%左右（容积比）聚丙烯短 纤维的方法。掺加率极少，所以对强度和 刚度的影响可以忽视。火灾可聚丙烯全部 熔化，产生许多极细的空隙。混凝土内部 的水分，即使受热变成蒸气，也能顺利地 向外部排放，而防止爆裂现象发生。高智能混凝土―其他功能?加固薄板剥离的自行修复系统。近年来多 采用在现有的混凝土结构构件上粘贴碳纤 维板加固的方法。对这种粘贴碳纤维板加 固混凝土，可通过采用光纤维监控检测板 的剥离。另外，还提出将单一液体热固性 胶粘剂，封入热反应性胶囊中，并埋入胶 粘层中，当检测板剥离和预埋胶粘层的镍 铬丝升温后，胶囊熔化。这是修补剥离面 的高智能补修系统的方案。
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