混凝土与砂浆基础知识教程

压逐渐增大，产生收缩力，导致混凝土收缩。同时，水泥凝胶体颗粒的吸附水也发生部分蒸发，凝胶体因失水而产生紧缩。当混凝土在水中硬化时，体积产生轻微膨胀，这是由于凝胶体中胶体粒子的吸附水膜增厚，胶体粒子间的距离增大所致。 2.危害性

混凝土的干湿变形量很小，一般无破坏作用。但干缩变形对混凝土危害较大，干缩能使砼表面产生较大的拉应力而导致开裂，降低混凝土的抗渗、抗冻、抗侵蚀等耐久性能。 3.影响因素

（1）水泥的用量、细度及品种

水灰比不变：水泥用量愈多，砼干缩率越大；水泥颗粒愈细，砼干缩率越大。 （2）水灰比的影响

水泥用量不变：水灰比越大，干缩率越大。 （3）施工质量的影响

延长养护时间能推迟干缩变形的发生和发展，但影响甚微 ；采用湿热法处理养护砼，可有效减小砼的干缩率 。 （4）骨料的影响

骨料含量多 的混凝土，干缩率较小。 （三）温度变形

温度变形是指混凝土随着温度的变化而产生热胀冷缩变形。混凝土的温度变形系数α 为（1～1.5）×10 / ℃ ，即温度每升高1℃，每1m胀缩0.01～0.015mm。温度变形对大体积混凝土、纵长的

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砼结构、大面积砼工程极为不利，易使这些混凝土造成温度裂缝。可采取的措施为：采用低热水泥，减少水泥用量，掺加缓凝剂，采用人工降温，设温度伸缩缝，以及在结构内配置温度钢筋等，以减少因温度变形而引起的混凝土质量问题。

二、荷载作用下的变形

（一）混凝土在短期作用下的变形

混凝土是一种由水泥石、砂、石、游离水、气泡等组成的不匀质的多组分三相复合材料，为弹塑性体。受力时既产生弹性变形，又产生塑性变形，其应力应变关系呈曲线，如图。卸荷后能恢复的应变ε

弹

是由混凝土的弹性应变引起的，称为弹性应变；剩余的不能恢复的应变ε

塑

，则是由混凝土的

塑性应变引起的，称为塑性应变。

混凝土的弹性模量：在应力－应变曲线上任一点的应力σ与其应变ε的比值，称为混凝土在该应力下的变形模量。影响混凝土弹性模量的主要因素有混凝土的强度、骨料的含量及其弹性模量以及养护条件等。

图5.1 混凝土在压力作用下的应力－应变曲线

（二）砼在长期荷载作用下的变形——徐变（Creep）

混凝土在持续荷载作用下，除产生瞬间的弹性变形和塑性变形外，还会产生随时间增长的变形，称为徐变。如图6.5.2。

图5.2 徐变变形与徐变恢复

1.徐变特点：

在加荷瞬间产生瞬时变形，随着时间的延长，又产生徐变变形。荷载初期，徐变变形增长较快，以后逐渐变慢并温度下来。卸荷后，一部分变形瞬时恢复，其值小于在加荷瞬间产生的瞬时变形。在卸荷后的一段时间内变形还会继续恢复，称为徐变恢复。最后残存的不能恢复的变形，称为残余变形。

2.徐变对结构物的影响

有利影响：可消除钢筋混凝土内的应力集中，使应力重新分配，从而使混凝土构件中局部应力得到缓和。 对大体积混凝土则能消除一部分由于温度变形所产生的破坏应力。 不利影响：使钢筋的预加应力受到损失（预应力减小），使构件强度减小。 3.影响徐变因素

混凝土的徐变是由于在长期荷载作用下，水泥石中的凝胶体产生粘性流动，向毛细孔内迁移所致。影响混凝土徐变的因素有水灰比、水泥用量、骨料种类、应力等。 砼内毛细孔数量越多，徐变越大 ；加荷龄期越长，徐变越小；水泥用量和水灰比越小，徐变越小；所用骨料弹性模量越大，徐变越小；所受应力越大，徐变越大。

第六节 混凝土的耐久性

耐久性（Durability）：混凝土抵抗介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持

混凝土结构的安全、正常使用的能力为混凝土的耐久性。

耐久性是一个综合性的指标，包括抗渗性、抗冻性、抗腐蚀、抗碳化性、抗磨性、抗碱—骨料反应及混凝土中的钢筋耐锈蚀等性能。

1、抗渗性：指砼在有压水、油等液体作用下，抵抗渗透的能力。用抗渗标号（S）表示，有S4、S6、

S8、S10、S12等五个等级。

砼产生渗透是由于其内部存在贯穿孔隙、毛细管和孔洞、蜂窝等。提高混凝土抗渗性的措施有降低水灰比、采用减水剂，选用致密、干净、级配良好骨料。

2、抗冻性（Frost resistance）

抗冻性用抗冻等级表示，抗冻等级是按规范规定的试验进行反复冻融循环，以同时满足强度损失率不超过25%，质量损失率不超过5%时的循环次数。它分为D10、D15、D25、D50、D100、D150、D200、D250、D300等九个抗冻等级。

提高混凝土抗冻性的关键是提高密实度。措施是减小水灰比，掺加引气剂等。

3.耐磨性（Wearing capacity）：指混凝土抵抗机械磨损的能力。

影响混凝土耐磨性的主要因素是砼的表面光滑程度、水泥品种、石子硬度等。

4.抗侵蚀性

混凝土的抗侵蚀性主要取决于其所用水泥的品种及混凝土的密实度。故提高混凝土抗侵蚀性的主要措施是合理选用水泥品种、降低水灰比、提高混凝土的密实度及尽量减少混凝土中的开口孔隙。

5.混凝土的碳化

混凝土的碳化是指混凝土内水泥石中Ca（OH）2与空气中的CO2时发生化学反应，生成CaCO3和H2O。

不利影响：减弱了对钢筋的保护作用。

增加混凝土的收缩，降低混凝土的抗拉、抗折强度及抗渗能力。 有利影响：提高混凝土的密实度，对提高抗压强度有利。 影响因素：二氧化碳的浓度、环境湿度、水泥品种、水灰比等。 二氧化碳的浓度高，碳化速度快 。

环境中湿度在50%～75%时，碳化速度最快；湿度小于25%或大于100%时，碳化作用将停止进行 采取措施：a.合理选用水泥品种；

b.使用减水剂，提高混凝土的密实度 ；

c.采用水灰比小，单位水泥用量较大的混凝土配合比 d.在混凝土表面涂刷保护层，防止二氧化碳侵入等 ； e.加强施工质量控制，加强养护，保证振捣质量。

6.混凝土的碱—骨料反应

碱—骨料反应是指水泥中的碱（Na2O、K2O）与骨料中的活性二氧化硅发生反应，在骨料表面生成复杂的碱—硅酸凝胶，吸水，体积膨胀（可增加3倍以上），从而导致混凝土产生膨胀开裂而破坏，这种现象称为碱—骨料反应。

碱—骨料反应必须具备的三个条件：

a.水泥中碱含量高，(Na2O+0.658K2O)%大于0.6%；

b.骨料中含有活性二氧化硅成分，此类岩石有流纹岩、玉髓等； c.有水的存在。

碱—骨料反应速度极慢，但造成的危害极大，而且无法弥补，其危害需几年或几十年才表现出来。通常用长度法，如六个月试块的膨胀率超过0.05%或一年中超过0.1%，这种骨料认为具有活性。

7.提高混凝土耐久性的措施

1、合理选择水泥品种 ；

2、适当控制砼的水灰比和水泥用量 ； 3、选用品种良好，级配合格的骨料； 4、掺外加剂；

5、保证砼的施工质量。

表6.1 混凝土的最大水灰比和最小水泥用量

环境条件 结构物类型 最大水灰比 最小水泥用量