第四章混凝土详解
《建筑材料(第4版)》教学课件-第4章 混凝土
§4.4 混凝土的配合比
2. 设计 施工的换算方法
∵由含水率公式可得：
mc′= mc
ms′= ms(1+a%)
mg′= mg(1+b%) mw′= mw - msa% - mgb%
设砂、石的含水率 分别为: a%、b%
∴
mc：ms：mg：mw
实验室配合比= 1：X ：Y ：W
mc′：ms′ ：mg′ ：mw′ 施工配合比= 1：X(1+a%) ：Y(1+b%) ：(W-Xa%-Y b%)
1、定义
三、耐久性
耐久性—— 砼在使用过程中抵抗各种破坏因素的作用，
能长期保持强度和外观完整的性能。
包括：
抗冻性——抵抗冻融循环破坏作用的能力。 用抗冻等级表示。(F50、F100、…… F400)
抗渗性——抵抗压力水渗透的能力。 用抗渗等级表示。(P4、P6、P8、P10、P12)
抗侵蚀性——抵抗水、酸、碱、盐腐蚀的能力。 抗碳化性——抵抗碳化的能力。 抗碱集料反应
一、和易性 3、坍落度的选用：
拌合物流动性的大小应根据构件类型、气候条件来等选用。 构件配筋较密或气候高温干燥，流动性要大，反之则要小。
GB50204-2015规范规定：
一、和易性 4、影响因素：
① 用水量(或水灰比)：(水灰比=水/水泥=W/C) 不能太大 ② 水泥浆用量： 不能过多 ③ 砂率：要合理
95%以上保值率的那个值。
二、强 度
3、影响因素
① 水泥强度: 与砼强度成正比关系
水灰比(W/C): 与砼强度成反比关系
② 集料质量:
经验关系式： f28=Afce (C/W-B)
③ 养护条件（温度与湿度）：
《建筑材料》教案-第四章-混凝土
第四章混凝土本章提要: 本章主要介绍普通混凝土的组成材料、性能和影响性能的因素，以及配合比的基本设计方法。
另外，还简单介绍了其他种类的混凝土。
第一节混凝土概述一、混凝土的分类混凝土：指胶凝材料、水、天然或人工的粗细骨料，必要时加入化学外加剂和矿物质混合材料，按适当比例配合，经过均匀拌制、密实成型及养护硬化而成的人工石材。
混凝土的种类很多，分类方法也很多。
（一）、按表观密度分（主要是骨料不同）：1、重混凝土：干表观密度大于2600kg/m3的混凝土。
常由高密度骨料重晶石和铁矿石等配制而成。
主要用于辐射屏蔽方面。
2、普通混凝土：干表观密度为2000～2500kg/m3的水泥混凝土。
主要以天然砂、石子和水泥配制而成，是土木工程中最常用的混凝土品种。
3.、轻混凝土：干表观密度小于1950kg/m3的混凝土。
包括轻骨料混凝土、多孔混凝土和无砂大孔混凝土等。
主要用于保温和轻质材料。
（二）、按所用胶凝材料分类：通常根据主要胶凝材料的品种，并以其名称命名，如水泥混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土等等。
有时也以加入的特种改性材料命名，如水泥混凝土中掺入钢纤维时，称为钢纤维混凝土；水泥混凝土中掺大量粉煤灰时则称为粉煤灰混凝土等等。
（三）、按使用功能和特性分类：按使用部位、功能和特性通常可分为：结构混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、防辐射混凝土、补偿收缩混凝土、防水混凝土、泵送混凝土、自密实混凝土、纤维混凝土、聚合物混凝土、高强混凝土、高性能混凝土等等。
（四）、按施工工艺分：泵送混凝土、喷射混凝土、真空脱水混凝土、造壳混凝土（裹砂混凝土）、碾压混凝土、压力灌浆混凝土（预填骨料混凝土）、热拌混凝土、太阳能养护混凝土等多种。
（五）、按掺和料分：粉煤灰混凝土、硅灰混凝土、磨细高炉矿渣混凝土、纤维混凝土等多种。
（六）、按抗压强度分：低强混凝土（抗压强度小于30Mpa）、中强混凝土（抗压强度30Mpa）和高强混凝土（抗压强度大于等于60Mpa）；按每立方米水泥用量又可分为：贫混凝土（水泥用量不亏过170kg）和富混凝土（水泥用量不小于230kg）等。
土木工程施工 第四章 钢筋混凝土工程
结构、特种结构、水工结构等
木模板
竹胶板
定型组合钢模板
砖胎模
钢模板 平面模板 阳角模板 阴角模板 连接角模
钢模板面板厚度一般为2.3或2.5mm；加 劲板的厚度一般为2.8mm。钢模板采用模数制 设计，宽度以100mm为基础，以50mm为模数 进级；长度以450 mm为基础，以150mm为模 数进级；肋高55mm。
第四章 钢筋混凝土工程
本章讲解主要内容： 1、模板分类、作用、各基本构件模板支 设； 2、模板设计的基本原理、方法和步骤； 3、钢筋分类、检验、验收、加工与连接； 4、钢筋下料、钢筋代换的计算； 5、砼的制备、砼的施工缝；
6、砼的运输、浇筑与养护；
7、砼的质量评定方法； 8、现行砼工程施工质量验收规范的主要 内容。
四、现浇混凝土常见基本构件模 板支设形式及施工工艺
（一） 基 础 模 板
（二） 梁 模 板
（三） 柱 模 板
（四） 板 模 板 （五） 墙 体 模 板
（六） 楼 梯 模 板
（一）基 础 模 板
侧模
轿杠 支撑
台阶形独立柱基模板支设
台阶形独立柱基混凝土浇筑
支设方法： 1、阶形独立基础模板：根据图纸尺寸制作每一阶梯形独立基础 模板，支模顺序由上至下逐层向上安装，底层第一阶由四块边模拼 成 ，其一队侧板与基础边尺寸相同，另一侧比基础尺寸长 150~200mm，两端加钉木档，用以拼装另一队模板，并用斜撑撑劳， 固定尺寸较大时，四角加钉歇拉杆。在模板上口顶轿杠木，将第二 阶模板臵于较杠上，安装时应找准基础轴线及标高，上下中心线互 相对准 ，在安装第二阶模板前应绑好钢筋。 2、条形基础模板：矩形截面条形基础模板，由两侧的木柱或组 合钢模板组成，支设时应拉通线，将侧板校正后。用斜撑支劳， 间距600~800mm，上口加钉搭头木拉住。对长度很长、截面一致 上阶较高的条形基础，底部矩形截面可先支模浇筑完成，上阶可 采用拉模方法。 3、杯形独立基础模板：杯形基础模板基本上与阶形基础模板相 似,在模板的顶部中间装杯口芯模，杯口芯模有整体式和装配式两种 ,可用木模，也可用组合钢模与异形角模拼成。杯口芯模借轿杠支撑 在杯颈模板上口中心并固定，混凝土灌注后,在初凝后终凝前取出， 杯口较小时一般采用整体式，杯口较大时可采用装配式。
混凝土
f ts 1 ft 0.85
f cu Af ce ( c
w
B)
4、外加剂 5、养护条件 6、龄期 7、施工条件 8、试验条件
三、变形性质
化学收缩 非荷载下变形干湿变形 温度变形 弹性变形 瞬时变形 塑性变形 荷载下变形 徐变变形徐变 应力松弛
注意：
（1）连续粒级（又称连续级配）：颗粒大小连续分 级，每一级都占有适当比例。 （2）单粒级： d>5mm 按粗细划分的粗骨料，一般不单独使用。 （3）间断级配：人为地剔除某些中间粒径颗粒。
五、拌和物用水及养护用水
凡符合国家标准生活用水，均可使用；海水可拌制素砼， 但不宜拌制有饰面要求素砼。 地表水、地下水以及处理过的工业废水，试验合格者均 可使用。
90 % ,龄期
20 1 C
28d。
f cu,k
2、抗压强度标准值
是抗压强度总体分布中的一个值，总
体强度中低于此值的百分率不超过 5%，即具有95%的保证率。
3、强度等级根据抗压强度标准值
级 为高强混凝土。
f cu,k
划分强度等级，分十二
,C60以上称
C 7.5, C10, C15, C 20, C 25, C30, C35, C 40, C 45, C50, C55, C 60
4 掺量：普通减水剂0.2%-0.3%,高效减水剂0.25%-1.5%。
四、引气剂 1、定义：在砼搅拌过程中能引入大量均匀分布的、稳定而封 闭的微小气泡的外加剂。 2、分类：松香类与糖蜜类。 3、技术效果：显著提高砼的耐久性。
4、掺量：0.006%-0.012% 。
五、早强剂
第四章_钢筋混凝土工程(1)
注：表中σ值，反映我国施工单位的混凝土施工技术和管理 的平均水平，采用时可根据本单位情况作适当调整。
例：
某建筑公司具有近期混凝土强度的统计资料30组如下：31.4、30.63、 43.03、37.23、37.7、36.17、34.17、35.17、35.9、24.3、35.43、25.63、 36.37、44.73、35.37、27.67、32.13、31.57、33.03、41.43、38.53、 31、 39.6、 33.5、38.7、32.03、32.67、30.8、34.67、27.1。现要求配置C30 级混凝土，求应将配置混凝土强度提高多少？
进料与出料
出料容量
搅拌机每次从搅拌筒内可卸出的最大混凝土体积
进料容量
搅拌前搅拌筒可容纳的各种原材料的累计体积 我国规定以搅拌机的出料容量来标定其规格
出料系数
出料容量与进料容量间的比值称为出料系数，其值一般为 0.60～0.70，通常取0.67。
投料顺序
一次投料法：
将砂、石、水泥和水一起同时加入搅拌筒中进行搅拌。
工作原理
活塞泵工作时，搅拌机卸出的或由 混凝土搅拌运输车卸出的混凝土倒入料 斗4，分配阀5开启、分配阀6关闭 ，在 液压作用下通过活塞杆带动活塞2后移， 混凝土搅拌运输车 料斗内的混凝土在重力和吸力作用下进 1—水箱； 2—外加剂箱； 3—搅拌筒； 4—进料斗； 入混凝土缸1。然后，液压系统中压力油 5—固定卸料溜槽；6—活动卸料溜槽 的进出反向，活塞2向前推压，同时分配 阀5关闭，而分配阀6开启，混凝土缸中 的混凝土拌合物就通过“Y”形输送管压入输送管。由于有两个缸体交替进料和出 料，因而能连续稳定的排料。
第四章3 混凝土的体积稳定性与耐久性
1、化学收缩 在砼硬化过程中，由于水泥水化产物的体积比反应前物 质的总体积小，从而引起砼的收缩，称为化学收缩。
水 水泥
水泥浆
收缩
水泥水化后，固相体积增加，但水泥—水体系的绝对体积则减小
特点 a、化学收缩是不可恢复的。 b、其收缩量是随砼硬化龄期的延长而增加， 一般在砼成型后40天内增长较快，以后逐渐 趋于稳定。 c、化学收缩值很小，对砼结构没有破坏作用， 但在砼内部可能产生微细裂缝。。
3、抗冻性
1）定义 抗冻性是指砼在水饱和状态下，经受多次冻融循环作用， 能保持强度和外观完整性的能力。 砼受冻融破坏的原因：由于砼内部孔隙中的水在负温下 结冰后体积膨胀形成的静水压力；当这种压力产生的内 应力超过砼的抗拉强度，砼就会产生裂缝；多次冻融循 环使裂缝不断扩展直至破坏。。
土木工程材料 Civil Engineering Materials
孙家瑛
三、砼的变形性能
砼在荷载作用下产生弹性与非弹性变形，在硬化过 程和干燥或冷却作用下也要产生变形，当变形受约 束时常会引起开裂。 80%以上的开裂都是由于砼变形所引起，只有很小 一部分是由于承载力不足导致。 ——裂缝治理专家 王铁梦
影响砼徐变的因素： a、水灰比：砼的水灰较小或在水中养护时，徐变较小； b、水泥用量：水灰比相同的砼，水泥用量愈多，徐变愈大； c、骨料性质：砼所用骨料的弹性模量较大时，徐变较小； d、荷载：所受应力越大，徐变越大。 砼徐变对钢筋砼构件产生的影响： a、能消除钢筋砼内的应力集中，使应力产生重分布，从而 使结构物中局部集中的应力得到缓和；（有利） b、对于大体积砼而言，能消除一部分由于温度变形产生的 破坏应力； （有利） c、预应力钢筋砼中，徐变将使预应力受到损失。（有害） 徐变引起的工程事故：：
混凝土基本原理—第四章
③对纵筋截断的要求：梁的正截面弯矩图形的范围比较大，受拉区几乎覆盖整个跨度，故梁底纵筋不宜截断;梁支座截面负弯矩区段的纵向受拉钢筋截断时应满足：I当 时，伸出长度不小 ，延伸长度不小于 ；II当 时，伸出长度不小 ,延伸长度不小于 ，且不小于 ；IIＩ当 时，且按情况2截断后,截断点仍位于负弯矩受拉区内，此时伸出长度不小 ,延伸长度不小于 ,且不小于 ;
③确定箍筋数量(箍筋采用HPB3０0级钢筋）
支座截面到第一个集中荷载区段:
斜拉破坏：当竖向裂缝一出现,就迅速向受压区斜向延伸，斜截面承载力随之丧失，破坏荷载与出现斜裂缝时的荷载很接近,破坏过程急骤，破坏前变形很小,具有明显的脆性。
4．5试述简支梁斜截面受剪机理的力学模型。
答:简支梁斜截面受剪机理的力学模型有带拉杆的梳形拱模型、拱形桁架模型以及桁架模型;
带拉杆的梳形拱模型适用于无腹筋梁,该模型把梁的下部看成是被斜裂缝和竖向裂缝分割成一个个具有自由端的梳形状齿，梁的上部与纵向受拉钢筋则形成带有拉杆的变截面两铰拱；
解:(１）①求剪力设计值V=1４4kN
②验算截面尺寸: ,取 , ，则 ，属于厚腹梁
满足要求
③验算是否需要按计算配置箍筋
故需要按计算配置箍筋
④确定箍筋数量(箍筋均采用HPB300级钢筋）
采用双肢箍 ６@150,则有：
可以
验算箍筋配筋率:
满足要求
且满足箍筋的最小直径和最大间距要求。
(2)由上面的验算可知，需要配置抗剪腹筋,先利用纵筋弯起,则先弯起中间的一根纵向钢筋：
第四章 大体积混凝土结构
高层建筑基础施工整体性要求高，不允许留设施工缝， 要求一次连续浇筑完毕。同时，由于结构体积大，混凝土 浇筑后水泥的水化热量大，且聚集在大体积混凝土内部不 易散发，其内部温度显著升高，更促进水泥水化速度加快， 水化热更集中释放，而在混凝土表面散热快，这样就形成 了大体积混凝土内外较大的温差，且产生较大的温度应力， 当达到一定数值时，混凝土便产生裂缝。 因此，如何控制混凝土内外温差和温度变形，防止裂 缝产生，提高混凝土结构的抗渗、抗裂和抗侵蚀性能是大 体积混凝土施工中的关键问题。
（4）加强基坑内通风散热
浇筑混凝土时，在基础内设置多台通风 机，加速散热（即内散热，外保温）。但浇筑 完毕后，降温阶段应停止通风，防止温度回降 过速。
3、改善混凝土浇筑方法
采用分层分段浇筑混凝土的方法，尽量扩大混
凝土浇筑面；控制浇筑速度或减小浇筑厚度，以保
（2）合理配料和优选配合比
在选择粗骨料时，可根据施工条件，尽量选用粒径较大、
质量优良、级配良好的石子。合理选择混凝土的配合比，在满 足设计强度和施工要求条件下，尽量选用5~40mm石子，增大骨 料粒径，尽量减少水泥用量，以减少水泥的水化放热量。既可 以减少用水量，也可以相应减少水泥用量，还可以减小混凝土 的收缩和泌水现象。
（1）选择较低温度季节和时间浇筑混凝土
入模温度的高低，与出机温度密切相关，另外还 与运输工具、运距、转运次数、施工气候等有关。一 般混凝土入模温度应控制在25℃以内。如避开7~9月高
温季节浇筑大体积混凝土。对浇筑量不大的块体，夏 季安排在下午三时以后或夜间浇筑，降低温升峰值， 避免较大的温降和温差。
一、裂缝的种类
• 微观裂缝： • 宏观裂缝：
• 表面裂缝 • 贯穿裂缝 • 深层裂缝
混凝土结构第四章
二、斜截面受剪破坏的三种主要形态
斜拉破坏
剪压破坏
斜压破坏
4.2 斜截面受剪承载力计算
一、斜截面的受剪机理
梁的弯剪区段发生剪压破坏时，无腹筋梁斜截面上的抗 力有： ①剪压区混凝土承担的剪力Vc和压力C； ②骨料咬合力Va； ③纵向钢筋的销栓力Vd； ④纵向钢筋的拉力T。
一、斜截面的受剪机理
梁的弯剪区段发生剪压破坏时，有腹筋梁斜截面上除存 在上述抗力外，还有腹筋的抗剪承载力。 梁中配置腹筋，可有效地提高斜截面的受剪承载力。 (1) 腹筋的作用 斜裂缝出现以前，腹筋作用很小； 斜裂缝出现以后，腹筋作用增大。 斜截面上的剪力主要有： ① 腹筋直接受剪Vsv和Vsb； ② 腹筋限止斜裂缝的开展， Va Vsv 提高Vc； Tsb ③ 腹筋减小裂缝宽度，提高Va； T
第四章 受弯构件斜截面承载力计算
2.斜裂缝分类： (1)弯剪斜裂缝：在M和V的共同作用下，首先在梁的下部产 生垂直裂缝，然后斜向上延伸，是一种较为常见的裂缝。 特点：裂缝下宽上窄。 (2)腹剪斜裂缝：当梁承受的剪力较 大，或者梁腹部较薄时，首先在截面 中部出现斜裂缝，然后向上、向下 延伸。 特点：裂缝中间宽两头窄。
c
0
M u TZ Tsb Zsb Vsvi Z vi
i 1 n
Vc
C
Vsv
n——与临界斜裂缝相交的箍 筋根数。
T Vu
Vsb
Tsb
三、斜截面受剪承载力的计算公式
(2) 腹筋的作用 梁发生剪压破坏时，与临界斜裂缝相交的箍筋能达到屈服强 度。对弯起钢筋不一定屈服。 (3) 剪跨比的考虑 仅对承受集中荷载或以集中荷载为主的矩形截面独立梁考虑 剪跨比(＝a/h0)的影响。其余情况不考虑。
《混凝土结构设计原理》第四章_课堂笔记资料讲解
《混凝⼟结构设计原理》第四章_课堂笔记资料讲解《混凝⼟结构设计原理》第四章受弯构件正截⾯承载⼒计算课堂笔记◆知识点掌握：受弯构件是⼟⽊⼯程中⽤得最普遍的构件。
与构件计算轴线垂直的截⾯称为正截⾯，受弯构件正截⾯承载⼒计算就是满⾜要求：M≤Mu。
这⾥M为受弯构件正截⾯的设计弯矩,Mu为受弯构件正截⾯受弯承载⼒，是由正截⾯上的材料所产⽣的抗⼒，其计算及应⽤是本章的中⼼问题。
◆主要内容受弯构件的⼀般构造要求受弯构件正截⾯承载⼒的试验研究受弯构件正截⾯承载⼒的计算理论单筋矩形戴⾯受弯承载⼒计算双筋矩形截⾯受弯承载⼒计算T形截⾯受弯承载⼒计算◆学习要求1.深⼊理解适筋梁的三个受⼒阶段，配筋率对梁正截⾯破坏形态的影响及正截⾯抗弯承载⼒的截⾯应⼒计算图形。
2.熟练掌握单筋矩形、双筋矩形和T形截⾯受弯构件正截⾯设计和复核的握法，包括适⽤条件的验算。
重点难点◆本章的重点:1.适筋梁的受⼒阶段，配筋率对正截⾯破坏形态的影响及正截⾯抗弯承载⼒的截⾯应⼒计算图形。
2.单筋矩形、双筋矩形和T形截⾯受弯构件正截⾯抗弯承载⼒的计算。
本章的难点：重点1也是本章的难点。
⼀、受弯构件的⼀般构造（⼀）受弯构件常见截⾯形式结构中常⽤的梁、板是典型的受弯构件:受弯构件的常见截⾯形式的有矩形、T形、⼯字形、箱形、预制板常见的有空⼼板、槽型板等；为施⼯⽅便和结构整体性，也可采⽤预制和现浇结合，形成叠合梁和叠合板。
（⼆）受弯构件的截⾯尺⼨为统⼀模板尺⼨，⽅便施⼯，宜按下述采⽤:截⾯宽度b=120, 150 , 180、200、220、250、300以上级差为50mm。
截⾯⾼度h=250, 300,…、750、800mm，每次级差为50mm，800mm以上级差为100mm。
板的厚度与使⽤要求有关，板厚以10mm为模数。
但板的厚度不应过⼩。
（三）受弯构件材料选择与⼀般构造1.受弯构件的混凝⼟等级提⾼砼等级对增⼤正截⾯承载⼒的作⽤不显著。
受弯构件常⽤的混凝⼟等级是C20~C40。
第四章第一节 钢筋与混凝土的力学性能
区别：
f ck f cm (1 1.645 ) f c f ck / c f 0.88 f 1 2 cu,k ck
式中：γc——混凝土的材料分项系数，建筑工程取1.4，公 路桥涵取1.45。钢筋取1.1（1.2）；砌体取1.6（1.8）。
e ×10-3
0
2
4
6
8
2.1 单轴受压应力-应变关系
由上述混凝土的破坏机理可知，微裂缝的发展导致横向变
形的 增大。对横向变形加以约束，就可以限制微裂缝的发展， 从而 可提高混凝土的抗压强度。 局部受压强度fcl 比轴心抗
压强度 fc 大很多，也是因为局
部受压面积以 外的混凝土对局 部受压区 域内部混凝土微裂缝 产生 了较强的约束。
e ×10-3
0
2 4 6 8
2.1 单轴受压应力-应变关系 (MPa) 达到C点fc，内部微裂
30
C
B
20
D
A
10
E
缝连通形成破坏面，应变 增长速度明显加快，C点 的纵向应变值称为峰值应 变 e 0，约为0.002。纵向应 变发展达到D点，内部裂 缝在试件表面出现第一条 可见平行于受力方向的纵 向裂缝。
第四章第一节 钢筋与混凝土的力学性能
一．钢筋混凝土的一般概念 二．混凝土 三．钢筋
四．钢筋与混凝土的粘结
一.钢筋混凝土的一般概念
◆混凝土(Concrete)：
◎抗压强度高，而抗拉强度却很低
High compressive strength, but lower tensile strength
◎一般抗拉强度只有抗压强度的1/8~1/20 ◎破坏时具有明显的脆性性质( Brittle)
《混凝土结构设计原理》PPT详解
第四章 受弯构件正截面承载力
2、第Ⅱ阶段--带裂缝工作阶段 （从Ⅰa到受拉钢筋达到屈服强度）
M/ M u
（1）开裂瞬间，开裂截 面受拉区混凝土退出工 作，钢筋应力突然增加， 出现应力重分布。
1.0 M u 0.8 M y
Ⅱa Ⅲ
0.6 Ⅱ
0.4
M cr Ⅰ a
Ⅰ
0
ey
4.2 试验研究
Ⅲa
es
第四章 受弯构件正截面承载力
开展。
M/Mu
（2）受压区高度xc的减少导致 受压区混凝土应力和应变迅速
1.0 Mu 0.8 My
0.6
0.4
增大。
Mcr
xn=xn/h0
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
第四章 受弯构件正截面承载力
C
（3）截面弯矩略有增加的
原因：受压区高度xc的减少
内 力
使得钢筋拉力 T 与混凝土
臂
压力C之间的力臂有所增大。
3、梁的纵向构造钢筋
架 d8mm(L<4m) 立 d10mm(L=4~6m) 筋d12mm(L>6m)
面积 0.001bhw
（1）架立钢筋 ▲作用：架立筋与箍筋以及
梁底部纵筋形成钢筋骨架。 ▲配置量：见左图。 （2）梁侧纵向构造钢筋 ▲设置条件：hw 450mm。 ▲作用：减小梁腹部的裂缝
宽度。 ▲配置量：间距及面积要求
Wz
1 6
bh2
h
y b
第四章 受弯构件正截面承载力
P<Pcr
h
b
ec
f xc
h0
As
as
es
第四章 受弯构件正截面承载力
P=Pcr
混凝土建筑结构第四章作业答案解析
第四章思考题4.1 何谓单向板？何谓双向板？如何判别？P85.86答：在板面均布荷载作用下，从板中沿支座正交方向取出的矩形板单元，只有一个方向受弯，成为单向板；而在板面均布荷载作用下，荷载沿两个方向传递到周边的支座，故称为双向板。
对四变支撑213l l ≥的板按单向板计算，对212l l ≤的板按双向板计算；当213l l <时，宜按双向板计算。
4.2 结构平面布置的原则是什么？板、次梁、主梁的常用跨度是多少？P86答：单向板肋梁楼盖由板、次梁和主梁组成。
其中，次梁的间距决定了板的跨度；主梁的间距决定了次梁的跨度；柱或墙的间距决定了主梁的跨度。
单向板、次梁、主梁的常用跨度如下：单向板：4m ≤，荷载较大时取小值。
次梁：4~6m 。
主梁：5~8m 。
4.3 单向板中有哪些受力钢筋何构造钢筋？各起什么作用？如何设置？P94.95答：板中受力钢筋分为承受负弯矩板面负筋和承受正弯矩板底正筋，对于绑扎钢筋，当板厚150mm ≤时，间距不宜大于200mm ；板厚150h mm >，不宜大于1.5h ，且不宜大于250mm 。
钢筋间距也不宜小于70mm 。
在支梁支座处或连续板端支座及中间支座处，下部正钢筋伸入支座的长度不应小于5d 。
板中构造钢筋及其作用和设置：1.分布钢筋：分布钢筋布置在受力钢筋的内侧，其作用时与受力钢筋组成钢筋网，便于施工中固定受力钢筋的位置；承受由于温度变化和混凝土收缩所产生的内力；承受并分布板上局部荷载产生的内力；对四边支撑板，可承受在计算中未计及但实际存在的长跨方向的弯矩。
2.沿墙边和墙角处设置板面附加钢筋，承受板上部拉应力，钢筋直径不小于8mm ，间距不大于200mm ，伸出墙边长度大于等于07l 。
3.垂直于主梁的板面附加钢筋：承受主梁边缘处板面产生的支座负弯矩，在主梁上部的板面配置，数量不小于，且主梁单位长度内的总截面面积不小于板中单位宽度内受力钢筋截面积的13；4.板角附加短钢筋：两边嵌入砌体墙内的板内的板角部分，应在板面双面配置附加的短负钢筋。
第四章：混凝土的结构
孔、缝对混凝土结构及性能的积极作用
（1）孔、缝既能为水泥的继续水化提供水源及供水通道，又可成为水化产物生长 的场所，从而为混凝土结构及其性能的发展创造条件
（2）由于混凝土中形成了各种中心质的网络骨架，所以荷载、干湿、温度等外界 因素的作用，并非完全反应为外形体积的变化，而可能更多的反应在孔、缝的 变化
混凝土是一种复合材料，具有高度的不均匀性，是多相（气相、液相、固相三者 兼而有之）、多孔的材料
粗集料
泌水形成 的孔隙
细集料 水泥浆 孔隙
4.2 三组分学说（美国P.K.Metha)
从宏观来看，混凝土可看作是由集料颗粒分散在水泥浆 体基体中所组成的两相材料
硬化混凝土的结构组成：水化水泥浆体、骨料、水泥
过渡区对混凝土性能的影响
对强度的影响：由于过渡区结构的强度低于水化水泥浆体和骨料相，
使混凝土在承受比水化水泥浆体和骨料强度低很多的荷载作用下而破坏； 在拉伸荷载作用下，微裂缝的扩展比压荷载作用更为迅速，因此，混凝土 的抗拉强度十分显著地低于抗压强度，呈脆性破坏
对刚性和弹性的影响：过渡区在混凝土中起着水泥砂浆基体和粗骨
混凝土中水泥浆本体和过渡区的示意图
相同点：
➢ 与水泥浆体本体一样，硫酸钙和铝酸钙化合物溶解而产生钙、硫酸根、 氢氧根和铝酸盐离子，他们相互结合，形成钙矾石和和氢氧化钙
异点：
➢ 由于在贴近粗骨料表面的水灰比值高，此处所形成的结晶产物的晶体 也大
➢ 在此界面处所形成的骨架结构中的孔隙比水泥浆本体或砂浆基体多 ➢ 板状氢氧化钙晶体往往导致取向层的形成，以其C轴垂直于粗骨料的
4.3 中心质假说（吴忠伟教授）
将混凝土作为一种复合材料，混凝土是由各级 分散相分散在各级连续相中而组成的多相聚集 体
第四章 混凝土(土木11)
劈裂抗拉强度fts
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，比值降低。在结构设计中抗拉强度是确定混凝土抗裂能力的重要 指标，有时也用它间接衡量混凝土与钢筋的粘结强度等。 混凝土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。
混凝土的弯拉强度
项目 pH值 不溶物（mg/L） 可溶物（mg/L） 氯化物（以Cl—计） 硫酸盐（SO42—计） 碱含量（mg/L）
预应力混凝土 ≥5.0 ≤2000 ≤ 2000 ≤ 500 ≤ 600 ≤ 1500
钢筋混凝土 ≥ 4.5 ≤ 2000 ≤ 5000 ≤ 1000 ≤ 2000 ≤ 1500
素混凝土 ≥ 4.5 ≤ 5000 ≤ 10000 ≤ 3500 ≤ 2700 ≤ 1500
砂率与坍落度的关系 （水泥浆用量一定时）
砂率与水泥用量的关系 （坍落度一定时）
（4）水泥品种、骨料性质 （5）外加剂 （6）拌合物存放时间及环境温度
改善混凝土和易性的措施
1）选用合适的水泥品种和水泥的强度等级； 2）采用最佳砂率，以提高混凝土的质量及节约水泥； 3）改善骨料级配，在可能条件下尽量采用较粗的砂、石；
3、有害杂质：
对砂中的云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐作 出限制（表4—4），还对氯化物作出限制。 氯离子对钢筋有腐蚀作用，对钢筋混凝土用砂，砂中 氯离子含量不应大于0.06％（以干砂的质量计）；对预应 力混凝土，砂中氯离子含量不应大于0.02％。 另砂中含泥量和泥块含量限制（表4—4）
混凝土弯拉（抗折）强度试验试件为150mm×150mm×550mm，采用 三分点处双点加荷。
在道路和机场工程中，抗折强度是结构设计和质量控制的重要指标， 而抗压强度作为参考指标。 交通等级 抗折强度 特重 5.0 重 5.0 中等 4.5 轻 4.0
《混凝土结构设计原理》第四章_课堂笔记资料讲解
《混凝土结构设计原理》第四章受弯构件正截面承载力计算课堂笔记◆知识点掌握：受弯构件是土木工程中用得最普遍的构件。
与构件计算轴线垂直的截面称为正截面，受弯构件正截面承载力计算就是满足要求：M≤Mu。
这里M为受弯构件正截面的设计弯矩,Mu为受弯构件正截面受弯承载力，是由正截面上的材料所产生的抗力，其计算及应用是本章的中心问题。
◆主要内容受弯构件的一般构造要求受弯构件正截面承载力的试验研究受弯构件正截面承载力的计算理论单筋矩形戴面受弯承载力计算双筋矩形截面受弯承载力计算T形截面受弯承载力计算◆学习要求1.深入理解适筋梁的三个受力阶段，配筋率对梁正截面破坏形态的影响及正截面抗弯承载力的截面应力计算图形。
2.熟练掌握单筋矩形、双筋矩形和T形截面受弯构件正截面设计和复核的握法，包括适用条件的验算。
重点难点◆本章的重点:1.适筋梁的受力阶段，配筋率对正截面破坏形态的影响及正截面抗弯承载力的截面应力计算图形。
2.单筋矩形、双筋矩形和T形截面受弯构件正截面抗弯承载力的计算。
本章的难点：重点1也是本章的难点。
一、受弯构件的一般构造（一）受弯构件常见截面形式结构中常用的梁、板是典型的受弯构件:受弯构件的常见截面形式的有矩形、T形、工字形、箱形、预制板常见的有空心板、槽型板等；为施工方便和结构整体性，也可采用预制和现浇结合，形成叠合梁和叠合板。
（二）受弯构件的截面尺寸为统一模板尺寸，方便施工，宜按下述采用:截面宽度b=120, 150 , 180、200、220、250、300以上级差为50mm。
截面高度h=250, 300,…、750、800mm，每次级差为50mm，800mm以上级差为100mm。
板的厚度与使用要求有关，板厚以10mm为模数。
但板的厚度不应过小。
（三）受弯构件材料选择与一般构造1.受弯构件的混凝土等级提高砼等级对增大正截面承载力的作用不显著。
受弯构件常用的混凝土等级是C20~C40。
2.受弯构件的混凝土保护层厚度纵向受力钢筋的外表面到截面边缘的最小垂直距离，称为混凝土保护层厚度，用c表示。
第四章-混凝土结构材料的性能课后习题详解
第4章混凝土结构材料的性能4.1 思考题4-1 混凝土立方体抗压强度能不能代表实际构件中混凝土的强度？既然用立方体抗压强度f c u作为混凝土的强度等级，为什么还要有轴心抗压强度f c ?答：不能代表实际构件中混凝土的强度，因为立方体抗压强度采用立方体受压试件，有箍的作用，而混凝土构件的实际长度一般远大于截面尺寸，没有“箍”的作用，因此采用棱柱体试件的轴心抗压强度能更好的反映实际状态。
所以除立方体抗压强度外，还有轴心抗压强度。
4-2 混凝土的基本强度指标有哪些？各用什么符号表示，它们之间有什么关系?答：混凝土的基本强度指标有立方体抗压强度标准值f cu,k；轴心抗压强度f c、轴心抗拉强度f t s及混凝土劈裂抗拉强度f t；其分别用f cu,k，f c，f t s表示；它们的关系为f cu,k>f c>f t s>f t，其中f t=0.9f ts。
4-3 混凝土应力等于f c时的应变ξ0和极限压应变ξcu有什么区别？它们各在什么受力情况下考虑，其应变值大致为多少？答：A、混凝土应力等于f c时，ξ0为峰值应变，试件处于不稳定阶段，而ξcu为极限压应变，试件已近宏观破坏，峰值应变的应力大于极限压应变。
B、峰值应变是以在峰值应力（以棱柱体式样的抗压强度f c）作用下得到应变，其值大约为0.0015~0.0025；极限压应变是极限应力作用下的应变，其值大约为0.003~0.005.4-4 混凝土的受压变形模量有几种表达方式？混凝土的受压弹性模量如何测定、如何根据立方抗压强度标准值进行计算？答：混凝土的受压变形模量有两种表达方式，分别为弹性模量和变形模量。
弹性模量E c测定：我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》规定E c用以下方法测定：棱柱体式样，应力上限0.5f c，下限位0，反复加载-卸载5~10次，应力-应变曲线接近于直线，取该直线的斜率为弹性模量E c。
（补1：将混凝土受压时的应力应变曲线的切线斜率定义为混凝土的切线模量，并将原点时的切线斜率定义为混凝土的初始模量，简称弹性模量。
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混凝土的分类
按生产和施工工艺分类
预拌混凝土（商品混凝土） 、泵送混凝土、喷射混凝土、碾 压混凝土等。
按强度分类
普通混凝土 ＜C60。 高强混凝土 ≥C60。 超高强混凝土 ≥C100MPa。
按配筋情况分类
素混凝土、钢筋混凝土、预 应力混凝土、钢纤维混凝土等。
混凝土的特点
优点
– 抗压强度高、耐久性好、耐火、维修费用低 ； – 原材料丰富、成本低； – 混凝土拌合物具有良好的可塑性，施工方便； – 混凝土与钢筋粘结良好，一般不会锈蚀钢筋； – 性能可根据需要设计调整 。
二、细骨料（砂）
定义
砂是指粒径在0.15~5mm之间的然砂 人工砂
– 按技术要求分
河砂、湖砂、 山砂、和淡化
海砂等
机制砂
混合砂
✓Ⅰ类 宜用于强度等级大于C60的混凝土； ✓Ⅱ类 用于强度等级为C30～C60及抗冻、抗渗或其他要
求的混凝土； ✓Ⅲ类 宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。
砂的技术质量要求
1.有害物质含量
砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料等杂物，有 害物质主要是黏土、云母、轻物质、有机物、硫化物及
硫酸盐、氯化物等。见下表。
项
目
云母（%)（质量计） 轻物质（%)（质量计） 有机物（比色法） 硫化物及硫酸盐（SO3质量计） 氯化物（氯离子质量计）
Ⅰ类 ＜1.0 ＜1.0 合格 ＜0.5 ＜0.01
如果砂的粒径相同，则空隙率很大，在混凝土中填充砂子空隙的水 泥浆用量就多。 （2）砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合体平均粒径大小。通常用细 度模数（Mx）表示，其值并不等于平均粒径，但能较准确反映砂的粗细 程度。细度模数越大，表示砂越粗，单位重量总表面积越小，包裹砂表 面所需的水量和水泥浆用量越少，可减少拌合用水量，节约水泥，降低 水化热，减少混凝土的干缩。过粗时，空隙率会增大，并且粗砂对石子 粘聚力低，混凝土易离析。
混凝土的分类
按表观密度分类
重混凝土 ρ0＞2600kg/m3。 普通混凝土 ρ0＝ 1950～2500kg/m3。 轻混凝土 ρ0＜1950kg/m3。
按胶凝材料的品种分类
水泥混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝 土、聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混 凝土等。
按使用功能和特性分类
结构混凝土、防水混凝土、道路混凝土 、耐酸混凝土、大体积混凝土、防辐射 混凝土等 。
指
标
Ⅱ类
＜2.0
＜1.0
合格
＜0.5
＜0.02
Ⅲ类 ＜2.0 ＜1.0 合格 ＜0.5 ＜0.06
2.砂的颗粒级配与粗细程度
（1）颗粒级配是指不同粒径颗粒搭配的比例情况。 级配良好的砂，不同粒径颗粒搭配比例适当，其空隙率小，且总表
面积小，可以节约水泥或改善混凝土拌合物的和易性。 良好的级配指粗 颗粒的空隙恰好由中颗粒填充，中颗粒的空隙恰好由细颗粒填充，如此 逐级填充使砂形成最密致的堆积状态。
第四章 混 凝 土
一.普通混凝土的组成材料 二.普通混凝土的技术性质 三.混凝土的质量检验和评定 四.混凝土的配合比设计
五.高强混凝土 六.轻混凝土 七.泵送混凝土 八.特种混凝土
教学目的和要求
1、了解混凝土的组成及各组成在混凝土拌制和硬化后的作用；
2、掌握混凝土的技术性质、质量评定、混凝土配合比的设计、混凝土的 试验内容和方法。
教学难点：混凝土拌合物和易性，混凝土配合比设计。
目前混凝土的用量约为120亿吨， 是世界上用量最大的人工建筑材料 ，随着混凝土性能的不断提高，其 用量及应用范围还会增加。
混凝土广泛应用于工业与民用建筑 、公路、铁路、桥梁、给水排水工 程、水利与水电工程、地下工程、 国防工程。
第一节 普通混凝土的组成材料
三峡工程钢筋混凝土重力坝
概述
混凝土
由胶凝材料、细骨料、粗骨料、水 以及必要时掺入的化学外加剂组成，经 过胶凝材料凝结硬化后，形成具有一定 强度和耐久性的人造石材。
普通混凝土
由水泥、砂、石子、水以及必要时 掺入的化学外加剂组成，经过水泥凝结 硬化后形成的，具有一定强度和耐久性 的人造石材。又称为水泥混凝土，简称 为“混凝土”。 是目前工程上最大量使 用的混凝土品种。“混凝土”一词通常 可简作“砼”。
缺点
– 抗拉强度低（约为抗压强度的1/10～1/20）、变形性能差； – 导热系数大（约为1.8W/（m·K））； – 自重大（密度约为2400kg/m3左右）； – 硬化较缓慢。
第二节 普通混凝土的组成材料
泌水形成 的孔隙
粗集料
混凝土的结构
细集料
水泥+水→水泥浆+砂→
水泥砂浆+石子→混凝土拌
（3）砂的颗粒级配级配、粗细程度技术性质
砂的颗粒级配、粗细程度常用筛分法测定，用细度模数表示砂的粗 细，用级配区表示砂的级配。
根据《建设用砂》（GB/T 14684-2011），筛分法用一套4.75、2.36、 1.18、0.600、0.300、0.150mm的标准筛，将抽样所得的500g干砂，由粗 到细依次过筛，然 后称留在各筛上的砂质量（筛余量） m1、m2、m3、m4、 m5、m6 ，并计算各筛上的分计筛余率a1、a2、a3、a4、a5、a6，及累计筛 余百分率A1、A2、A3、A4、A5、A6。
教学内容 1、混凝土的概述； 3、混凝土拌合物的技术性质； 5、混凝土质量的评定； 7、混凝土外加剂和掺合料；
2、混凝土的组成材料； 4、硬化混凝土的技术性质； 6、普通混凝土配合比设计； 8、其他品种的混凝土。
教学重点和难点
教学重点：工程对混凝土的要求，既混凝土拌合物的和易性、混凝土的 强度、耐久性及经济性；混凝土的实验方法。
强度等级的选择
原则上，混凝土设计强度等级越高，则水泥强度等级也宜越高。 例如：混凝土强度等级C20~C30，宜选用水泥强度等级32.5级；混凝 土强度等级C35~C50，宜选用42.5级；大于C50的高强混凝土，一般 宜选用52.5级或更高强度等级的水泥；对于C15以下的混凝土，宜选 择强度等级为32.5级的水泥，并外掺粉煤灰等掺和料。
水泥浆
合物→硬化混凝土
孔 隙 组成材料的作用
混凝土体积构成
水泥石——25％左右； 砂和石子——70％以上； 孔隙和自由水——1％～5%。
组成材料 水泥+水 砂+石子
硬化前 润滑作用 填充作用
硬化后 胶结作用 骨架作用
一、胶凝材料（水泥、矿物掺和料）
水泥的选择
品种的选择
配制普通混凝土的水泥品种，应根据工程结构特点、工程所处环 境及施工条件确定，并结合水泥性能，且考虑当地生产的水泥品种情 况等，进行合理地选择。