混凝土的力学性能

混凝⼟的⼒学性能

混凝⼟的⼒学性能

⽆机071班

马迪

2007015019

1．影响混凝⼟强度的因素

影响混凝⼟强度的主要因素有：

（1）⽔泥强度与⽔灰⽐

⽔泥是混凝⼟中的活性组分，其强度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，所⽤的⽔泥标号越⾼，制成的混凝⼟强度也越⾼。当⽤同⼀品种同⼀标号的⽔泥时，混凝⼟的强度主要取决于⽔灰⽐。因为⽔泥⽔化时所需的结合⽔，⼀般只占⽔泥重量的２３％左右，但在拌制混凝⼟混合物时，为了获得必要的流动性，常需⽤较多的⽔（约占⽔泥重量的４０～７０％）。混凝⼟硬化后，多余的⽔分蒸发或残存在混凝⼟中，形成⽑细管、⽓孔或⽔泡，它们减少了混凝⼟的有效断⾯，并可能在受⼒时于⽓孔或⽔泡周围产⽣应⼒集中，使混凝⼟强度下降。

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，混凝⼟中将出现较多的蜂窝、孔洞，也将显著降低混凝⼟的强度和耐久性。

（2）集料的性质与数量

集料的性质包括集料的⼏何性质、集料的⼒学性质，以及集料与⽔泥⽔化产物的亲和性。只有具有⼀定数量的品质优良的且能与⽔泥较好粘结的集料，才能配制出具有较⾼强度的混凝⼟

（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°Ｃ以下时，硬化不但停⽌，且具有冰冻破坏的危险。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。

(3) 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７～１４ｄ内，强度增长较快，２８ｄ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fn——nd龄期混凝⼟的抗压程度, MPa；

ｆ28—— 28ｄ龄期混凝⼟的抗压强度, MPa；

lgｎ、lg 28——ｎ（ｎ不⼩于3）和28的常⽤对数。（4）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，搅拌均匀，振捣密实，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。

(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。

2.混凝⼟强度测定的⽅法

混凝⼟的强度测定主要分为2种⽅法

（1）实验室测定

⽴⽅块法

按照标准的制作⽅法制成边长为150ｍｍ的正⽴⽅体试件，在标准养护条件（温度２０⼠2°Ｃ，相对湿度95％以上）下，养护⾄28ｄ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”（以fcu表⽰, 以Ｎ／ｍｍ2即ＭＰa）

圆柱法

（2）施⼯现场测定

岩芯法回弹法拔出法

3．为什么限制集料最⼤粒径

（1）集料，⽔泥⽯收缩不⼀致，因为集料和⽔泥⽯收缩不⼀致⽽使混凝⼟内部产⽣了内应⼒，从⽽使集料的粒径增⼤，使之产⽣的内应⼒增⼤，混凝⼟内部结构会出现裂纹，裂纹使混凝⼟的强度下降。（2）界⾯过渡区的影响，如果集料粒径太⼤。界⾯过渡区会随之增

⼤，因为界⾯过渡区的性能是混凝⼟中⽐较差的部分，所以我们要消除界⾯过渡区，在其中会使受到的应⼒集中，不利于混凝⼟的⼒学性能，强度会下降。

（3）集料和⽔泥⽯的弹性形变性能不⼀致，因为产⽣的应⼒在混凝⼟内部分布不均，集料的粒径会增⼤，产⽣的应⼒差增⼤，不利于混凝⼟的强度性能。

因此我们⼀般对混凝⼟的粗⾻料控制在3．2cm左右，细⾻料品种对混凝⼟强度影响程度⽐粗⾻料⼩，但砂的质量对混凝⼟质量也有⼀定的影响。

因此，砂⽯质量必须符合混凝⼟各标号⽤砂⽯质量标准的要求。由于施⼯现场砂⽯质量变化相对较⼤，因此必须保证砂⽯的质量要求，并根据现场砂含⽔率及时调整⽔灰⽐，以保证混凝⼟配合⽐.

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５％，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。在混凝⼟中掺⼊矿物外加剂（如

磨细矿渣、粉煤灰、硅灰、沸⽯粉等），可以节约⽔泥，降低成本；减少环境污染，改善混凝⼟诸多性能。

（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16～20ｈ的蒸汽养护后，其强度即可达到标准养护条件下28ｄ强度的70％～ 80％。

蒸压养护混凝⼟在175℃温度和８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。

硅灰的主要化学成分为⾮晶态的⽆定型⼆氧化硅(SiO2)，⼀般占90%以上。⾼细度的⽆定型SiO2具有较⾼的⽕⼭灰活性，即在⽔泥⽔化产物氢氧化钙(Ca(OH)2)的碱性激发下，SiO2能迅速与Ca(OH)2反应，⽣成⽔化硅酸钙凝胶(C-S-H)，提⾼混凝⼟强度并改善混凝⼟性能。