混凝土性能及特点有哪些？

混凝土性能及特点

一、混凝土的工作性能

混凝土的性能分为新拌混凝土的性能和硬化混凝土的性能。新拌混凝土是一种将水泥、砂及粗骨料用水拌和而成的尚未凝固的混合物。硬化混凝土的性能主要包括混凝土的抗压强度、变形性能耐久性等。

（一）和易性

和易性是指新拌水泥混凝土易于各工序施工操作（搅拌、运输、浇灌、捣实等）并能获得质量均匀、成型密实的性能，其包含流动性、黏聚性及保水性。和易性也称混凝土的工作性，它是一项综合的技术性质，与施工工艺密切相关。

1.流动性

流动性是指新拌混凝土在自重或机械振捣的作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。流动性反映出拌和物的稀稠程度。若混凝土拌和物较干稠，则流动性差，难以振捣密实；若拌和物过稀，则流动性好，但容易出现分层离析现象。流动性的主要影响因素是混凝土用水量。

2.黏聚性

黏聚性是指新拌混凝土的组成材料之间有一定的黏聚力，在施工过程中，不致发生分层和离析现象的性能。黏聚性反映混凝土拌和物的均匀性。若混凝土拌和物黏聚性不好，则混凝土中集料与水泥浆容易分离，造成混凝土不均匀，振捣后会出现蜂窝和空洞等现象。黏聚性的主要影响因素是胶砂比。

3.保水性

保水性是指新拌混凝土具有一定的保水能力，在施工过程中，不致产生严重泌水现象的性能。保水性反映混凝土拌和物的稳定性。保水性差的混凝土内部易形成透水通道，影响混凝土的密实性，并降低混凝土的强度和耐久性。保水性的主要影响因素是水泥品种、用量和细度。

新拌混凝土的和易性是流动性、黏聚性和保水性的综合体现，三者之间既互相联系，又存在矛盾。因此，在一定施工工艺条件下，新拌混凝土的和易性是以上三方面性质的矛盾统一。

（二）和易性的级别分类

混凝土的坍落度级别与维勃稠度级别见表1-4。

表1-4混凝土的坍落度级别与维勃稠度级别

（三）和易性的测定指标

混凝土拌和物的和易性是一个综合概念，难以用一种简单的评定方法来全面恰当地表达，通常采用坍落度实验测定混凝土拌和物的流动性，再辅以直观经验评定黏聚性和保水性。混凝土的流动性用稠度表示，其测定方法有坍落度与坍落扩展法和维勃稠度法两种。

混凝土坍落度是通过坍落度简现场测设的。

1.混凝土浇筑时的坍落度要求

混凝土拌和物的流动性的选择原则，是在满足施工操作及混凝土成型密实的条件下，尽可能选用较小的坍落度，以节约水泥并获得较高质量的混凝土。工程中具体选用时，流动性的大小主要取决于构件截面尺寸、钢筋疏密程度及捣实方法。若构件截面尺寸小、钢筋密布或采用人工捣实时，应选择流动性大一些的；反之，选择流动性小一些的。

混凝土浇筑时坍落度见表1-5。

表1-5混凝土浇筑时坍落度

2.影响混凝土坍落度的因素

（1）水泥浆的数量与稠度。单位体积用水量决定水泥浆的数量和稠度，它是影响混凝土和易性的最主要因素。

（2）砂率，指混凝土中砂的质量占砂，石总质量的百分率。

（3）水泥品种和骨料性质，包括水泥的需水量和泌水性及骨料的性质。

（4）外加剂，可以改善混凝土或砂浆拌和物施工时的和易性。

（5）环境条件，包括时间、温度、湿度和风速。

3.坍落度的改善措施

（1）当混凝土拌和物坍落度太小时，可保持水灰比不变，适当增加水泥浆的用量；当坍落度太大时，可以保持砂率不变，调整砂石用量。

（2）通过试验，采用合理砂率。

（3）改善砂石的级配，一般情况下尽可能采用连续级配。

（4）掺加外加剂。采用减水剂、引气剂、缓凝剂都可以有效地改善混凝土拌和物地和易性。

（5）根据具体环境条件，尽可能缩短新拌混凝土的运输时间，若不允许，可掺加缓凝剂，减少坍落度损失。

（四）混凝土的强度

1.混凝土强度等级

按照《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010），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是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f表示。普通混凝土划分为14个强度等级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60，C65、C70、C75和C80。混凝土强度等级是混凝土结构设计、施工质量控制和工程验收的重要依据。不同的建筑工程及建筑部位需采用不同强度等级的混凝土，一般有一定的选用范围。

2.立方体抗压强度

《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2002）规定，将混凝土拌和物制作成边长为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f表示。

3.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fa表示，轴心抗压强度标准值以fa表示。

混凝土轴心抗拉强度f可按劈裂抗拉强度f换算得到，换算系数可由试验确定。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f。

4.混凝土的弯曲强度

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。

（五）混凝土的变形性能

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40d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。

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℃，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。

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

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。水灰比较大时，徐变较大；水灰比相同，用水量较大时，徐变较大；骨料级配好，最大粒径较大，弹性模量较大时，徐变较小。

（六）混凝土的耐久性

1.混凝土耐久性的概念

混凝土的耐久性是指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、化学侵蚀和碱骨料反应等。

（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有重要作用，因为抗渗性控制着水分渗入的速率，这些水中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。

（2）抗冻性

混凝土的抗冻性是指混凝土在饱水状态下，经过多次冻融循环作用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，要求其具有较高的抗冻性能。

（3）化学侵蚀

混凝土暴露在有化学物质的环境和介质中，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）碱骨料反应

某些含活性组分的骨料与水泥水化析出的KOH及NaOH相互作用，对混凝土有破坏作用。碱骨料反应有三种类型：碱氧化硅反应、碱碳酸盐反应和碱硅酸盐反应。

2.混凝土孔结构对耐久性的影响

A、B两种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。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，使其他部分更为致密。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。

3.提高混凝土耐久性的措施

（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、骨料。

（5）掺用加气剂或减水剂。

（6）改善混凝土的施工操作方法。