第三章水泥混凝土和砂浆

（1）静力弹性模量 应力-应变曲线上任一点应力与应变的比值称为混凝土在该应力 下的弹性模量。

（2）混凝土动弹性模量 用动力学方法，在很小的应力状态与周期性交变的动荷载下测定 的弹性模量称为动弹性模量。在工程上该指标用于检验混凝土抗 冻性，长期耐久性等。




2）徐变变形 当混凝土承受一种持续荷载时，首先经历一种瞬时变形（弹性变 形），其后继续随时间而变形（如图所示），随时间增加的变形 称为徐变变形。 在较大的初始徐变率后，徐变变形按连续递减率而继续发生。除 非持续荷载较高足以导致结构破坏，徐变可以延续若干年。卸除 荷载后，混凝土有一瞬间恢复的变形，其后一段时间变形还将继 续恢复，称为徐变恢复。在徐变恢复完成后残留下来的变形称为 永久变形（也称残余变形）。 混凝土的徐变主要由水泥石的徐变所引起的，集料所产生的徐变 可以忽略不计。 混凝土中集料的体积率越大，混凝土的徐变越小。
f ts 0.637 F A

式中： fts—混凝土的劈裂抗拉强度（MPa）； F—试件破坏荷载 （N）；B —试件承压面积（mm2）





3)．影响水泥混凝土强度的因素 1）材料组成 （1）水泥强度与水灰比 （2）集料特性与水泥浆用量 2）养护温度与湿度 3）龄期 4)．提高混凝土强度的技术措施 (1）采用高强度水泥和特种水泥 ( 2）采用低水灰比和浆集比 (3）掺加外加剂 (4）采用湿热处理方法 a、蒸汽养护 b、2）蒸压养护 （5）采用机械搅拌和振捣
f cu A

式中：fcu—立方体抗压强度（MPa） F—试件破坏荷载（N）； A—试件承压面积（mm2）。

立方体抗压强度标准值（ fcu，k ），按我国现行国家标准《混 凝土强度检验评定标准》（GBJ107—87）的定义是：按照 标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28天 龄期，用标准试验方法测定的抗压强度总体分布中的一个值， 强度低于该值的百分率不超过5%（即具有95%保证率的抗压 强度）以N/mm2（即MPa）计，以fcu，k表示。


混凝土强度等级是根据立方体抗压强度标准值来确定的。强度 等级的表示方法，用符号“C”和“立方体抗压强度标准值”两 项内容来表示，如C20即表示混凝土立方体抗压强度标准值为 20Mpa。 我国现行规范（GB50010—2002）规定，普通混凝土按立方 体抗压强度标准值划分C15、C20、C25、C30、C35、C40、 C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等14个等级。




5）混凝土强度的质量评定 （1）评定方法 统计方法和非统计方法 统计方法 若混凝土的生产条件在较长时间内能保持一致，且同 一品种混凝土的强度变异性能保持稳定时，应由连续的三组试件 组成一个验收批，其强度应同时满足表3-7中统计方法1的要求。 使用统计方法1评定混凝土强度时，检验期不应超过三个月，且 在该期间强度数据的总批数不得少于15组。 当混凝土的生产条件在较长时间内不能保持一致，且混凝土强度 变异性不能保持稳定时，或在前一个检验期内的同一品种混凝土 没有足够的数据用以确定验收批混凝土立方体抗压强度的标准值 式，应由不少于10组的试件组成一个验收批，其强度应同时满足 表3-7中统计方法2中规定的要求。

1）和易性的测定方法 塌落度试验和维勃稠度试验 2）影响混凝土拌合物和易性的主要因素 （1）水泥质量和水灰比 （2）单位用水量 （3）集料和砂率 （4）外加剂 （5）环境因素 （6）时间 3）混凝土拌合物和易性的分级和选择

3.1.1.2 硬化后水泥混凝土的强度特征 1）水泥混凝土强度分布曲线—正态分布函数 （1）特征参数 工程中，一般采用正态分布函数的特征参数反映混凝土的有关强度特征，并检验混凝 土强度或其它技术指标是否达到质量要求。 常用特征参数：强度平均值 f、标准差σ、变异系数Cv。 （2）强度保证率 强度保证率是指混凝土强度总体值中大于设计强度等级fcu,k的强度P。
3.1 普通水泥混凝土



普通水泥混凝土是指表观密度1900~2500kg/m3、抗压强度为 7.5~60MPa的混凝土。 普通混凝土主要缺点：抗拉强度低、韧性低、抗冲击能力差。 可通过配制钢筋、填埋钢件及掺加纤维材料加以改善。 3.1.1 普通水泥混凝土的技术性质 3.1.2 普通水泥混凝土组成材料的质量要求 3.1.3 普通水泥混凝土外加剂 3.1.4 普通水泥混凝土的组成设计

我国现行国家标准（GB/T50081—2002）规定，采用 150mm×150mm×300mm的棱柱体作为标准试件，测定其轴心 抗压强度。混凝土的轴心抗压强度可按下式计算：
f cp F A


式中： fcp—混凝土的轴心抗压强度（MPa）； F—试件破坏荷载（N）； A —试件承压面积（mm2）。 通过许多棱柱体和立方体试件的强度试验表明：在立方体抗压强 度为10~50 MPa的范围内，轴心抗压强度与立方体抗压强度之比 约为0.7~0.8。



2）抗冻性 混凝土的抗冻性是指混凝土抵抗冻融循环作用的能力。 混凝土的抗冻性一般以抗冻标号来表示。抗冻标号是以龄期28d 的标准试块在吸水饱和后承受（-15~-20）℃至（15~20）℃反 复冻融循环，以同时满足抗压强度下降不超过25%，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。 混凝土抗冻标号有：D10，D15，D25，D50，D100，D150， D200，D250，D300等九个等级。 提高混凝土抗冻性的方法主要是严格控制水灰比、掺加引气剂、 尽量减少施工缺陷、提高混凝土密实度和延长冻结前的养护时间 等。 3）抗化学侵蚀性 环境介质对混凝土的化学侵蚀有淡水侵蚀、海水侵蚀、酸碱侵蚀 等，其侵蚀机理与水泥石化学侵蚀相同。 措施：提高混凝土的强度，改善混凝土的孔隙结构等。
① ② ③
④
水泥混凝土的种类很多，性能各异。但具有以下共同优点： 混凝土拌和物具有可塑性； 混凝土与钢筋有着良好的握裹力，与钢材有着基本相同的线膨 胀系数； 组成材料中砂、石等地方材料占80%以上，符合就地取材和经 济的原则，价廉量广； 改变组成材料品种和比例可以制得具有不同物理力学性质的混 凝土，以满足不同的工程的要求。

我国现行国家标准（GB/T50081—2002）规定，采用 150mm×150mm×150mm的立方体作为标准试件，在立方体试 件（或圆柱体）中心平面内用圆弧为垫条施加两个方向相反、均 匀分布的压应力，当压力增大至一定程度时试件就沿此平面劈裂 破坏，这样测得的强度称为劈裂抗拉强度。混凝土的劈裂抗拉强 度（ fts ）可按下式计算：



按强度分级，水泥混凝土按抗压强度可分为3大类： (1）低强度混凝土 抗压强度小于30MPa; (2) 中强度混凝土 抗压强度30~60MPa； (3) 高强度混凝土 抗压强度大于60MPa。 此外，可根据工程的特殊要求，配制各种特种混凝土，如：加 气混凝土、泵送混凝土、防水混凝土、道路混凝土、水工混凝 土、纤维加筋混凝土、补偿收缩混凝土等。


（2）混凝土质量水平的评定 混凝土的生产质量水平，可根据统计周期内混凝土强度标准差和 试件强度不低于要求强度等级的百分率p，按表3-8的规定进行评 定。

3.1.1.3 混凝土变形特性 混凝土在荷载作用下会产生变形，通常把与时间无关而随着荷载 增长的变形称为弹性变形； 在荷载作用下会随时间而连续增长的变形称为徐变形性。 混凝土结构设计中另外应考虑的变形是由温度变化引起的温度变 形。 1）弹性变形 混凝土承受荷载时，应力-应变关系是非线性的，在较高的荷载 下，这种非线性关系更加明显。
第三章 水泥混凝土和砂浆

பைடு நூலகம்

水泥混凝土是以水泥为胶结料，与水、粗、细集料按适当比例 配合，必要时掺加适量外加剂、掺合料或其它改性材料，经搅 拌、捣实成型后，经过一定时间硬化而成的人造石材。 按表观密度，水泥混凝土可分为： （1）普通混凝土（干表观密度约为2400kg/m3），是道路路面 和桥梁结构中最常用的混凝土； （2）轻混凝土 （干表观密度可以轻达1900 kg/m3。）现代大 跨度钢筋混凝土桥梁为减轻结构自重，往往采用各种轻集料配 制成轻集料结构混凝土，达到轻质高强，以增大桥梁的跨度。 （3）重混凝土（干表密度可达3200 kg/m3 ）为了屏蔽各种射 线的辐射采用各种高密度集料配制的混凝土。


3）温度变形 混凝土具有热胀冷缩的性质，其温度膨胀系数为（10~14）*1016/℃。混凝土的温度变形对大体积混凝土工程或在温差较大的 季节施工的混凝土结构极为不利。 4）干燥收缩变形 混凝土由于内部水分蒸发而引起的体积变化，称为干缩，主要是 由水泥石引起的。混凝土的干湿变形特征如图所示。 混凝土的干缩强度与水泥品种及用量、单位用水量和集料用量有 关。此外，混凝土的收缩还与施工、养护条件有关。 降低混凝土干缩强度的主要措施有：限制水泥用量并保证一定的 集料用量，减小水灰比，充分捣实混凝土，加强混凝土的早期养 护。

2）强度



1）立方体抗压强度（ fcu ） 2）立方体抗压强度标准值（fcu，k） 3）强度等级（C） 4)．混凝土的轴心抗压强度（fcp） 5)．混凝土的劈裂抗拉强度（fts） 6)．混凝土的抗折强度（ftf）

按照标准的制作方法制成边长为150mm的正立方体试件，在标 准养护室中（温度20±2℃，相对湿度为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；（标准养护室 内的试件应放在支架中；彼此间隔10~20mm，试件表应保持潮 湿，并不得被水直接冲淋的条件下）养护28天龄期，按标准方 法测定其抗压强度值，称为“混凝土立方体抗压强度”，可按 下式计算： F