混凝土主要力学性能和氯离子扩散系数实验实验报告学号： 2010010131班号：结 02实验日期： 2011.12.14实验者：陈伟同组人：吴一然建筑材料第六次实验一、实验目的1.掌握混凝土主要力学性的测试方法。

2.学习用混凝土中氯离子扩散系数的方法3.评定混凝土的渗透性。

二、实验原理1.混凝土抗压强度实验原理1)混凝土强度等级的概念：混凝土的强度等级应按立方体抗压强度标准值划分。

混凝土强度等级采用符号C与立方体抗压强度标准值（以N/ mm2 计）表示。

混凝土立方体抗压强度标准值系指对按标准方法制作和养护的边长为150 mm的立方体试件,在28d龄期,用标准试验方法测得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% 。

2).试验依据标准: GB/T50081-20023).试验要求混凝土强度等级≥C60，试件周围应设防崩裂罩。

4.6.1钢垫板的平面尺寸应不小于试件的承压面积，厚度应不小于25mm.4.6.2钢垫板应机械加工，承压面的平面度公差为0.04 mm;表面硬度不小于55HRC;硬化层厚度约为5 mm.当压力试验机上、下压板不符合4.6.2条规定时,压力试验机上、下压板与试件之间应各垫以符合4.6.2条规定的钢垫板。

4）．加荷速度:＜C30 0.30---0.50MPa/S≥C30 0.50—0.80 MPa/S≥C60 0.80—1.0 MPa/S5）．换算系数：100×100×100 (mm) 0.95150×150×150(mm) 1.00200×200×200(mm) 1.05当混凝土强度等级≥C60时,宜采用标准试件; 使用非标准试件时,尺寸换算系数应由实验确定。

单位:MPa N/ mm26）实验设备：(1) 压力实验机精度（示值的相对误差）应为±1%，试件的破坏荷载应大于压力机全量程的20%，且小于全量程的80%左右。

实验机上、下压板应有足够的刚度，其中的一块压板应带有球形支座，使压板与试件接触均衡。

(2) 钢尺量程300mm，最小刻度1mm。

7）强度检验：强度值得确定应符合下列规定：如两个测值与中间值相差均不超过15%，则以三个试件的算术平均值作为该组试件的抗压强度值。

三个测值中的最大值和最小值中如有一个与中间值得差值超过中间值的15%。

则把最大及最小一并舍除，取中间值作为改组试件的抗压强度值。

如两个测值与中间值相差均超过15%，则该组实验结果无效。

2.混凝土劈裂抗拉强度实验原理.1.试件尺寸:100×100×100(mm)2.龄期:14天3.加载方式:见下图一混凝土劈裂抗拉强度采用直径为150mm的钢制弧型垫条,其长度不短于试件边长.进行劈裂抗拉试验时在垫条与混凝土之间垫一厚3-4mm,宽度为10-20mm的三合板垫层.加荷速度:0.2-0.8Mpa/S(强度等级低的取0.2-0.5,高的取0.5-0.8Mpa/S)图一4.计算：混凝土劈裂抗拉强度应按下式计算：式中，f ts为混凝土劈裂抗拉强度(Mpa)；F为破坏荷载(N)；A为试件劈裂面面积(mm2)。

劈裂抗拉强度计算精确到0.01。

取立方体试件的劈裂抗拉强度为标准值。

用非标准试件测得的强度值均应乘以尺寸换算系数，对100×100的试件取值为0.85。

数据处理与混凝土抗压强度相同5.实验设备:(1) 压力实验机劈裂抗拉实验用的实验机应符合“混凝土抗压强度”中对设备的要求。

(2) 垫块、垫条和支架混凝土劈裂抗拉强度实验采用半径为75mm的钢制弧形垫条，垫块的长度应与试件相同。

进行劈裂抗拉实验时在垫块与试件之间垫以木质三合板垫层，宽度为20mm，厚度为3~4mm，长度不应短于试件边长。

垫层不得重复使用。

支架为钢制支架。

3.混凝土与钢筋握裹强度原理握裹力是钢筋和混凝土得以共同工作的基础，主要由化学胶结力、摩阻力和机械咬合力三部分组成。

影响混凝土中握裹力的因素很多，例如混凝土的抗压强度，抗拉强度，钢筋的直径、锚固长度和肋部形状，混凝土保护层厚度，混凝土掺合料，外加剂等。

影响混凝土中钢筋握裹力的因素在普通混凝土中和在玎Pc(高性能混凝土)中的行为是不同的。

目前人们对HPC钢筋握裹力的了解远少于对普通混凝土钢筋握裹力的了解。

试件尺寸:100×100×200mm龄期:14d试件六个为一组(实际为两个)加荷速度400N/S加载时到下面任何一种状况时停止加载(1)钢筋达到屈服(2)混凝土发生破裂(3)钢筋滑动超过0.1mm试验时采用υ16mm的光圆钢筋,拔至最大荷载时停止实验.混凝土钢筋握裹力强度计算公式:其中τ:钢筋握裹强度P1:滑动变形为0.01mm时的荷载(N).P2:滑动变形为0.05mm时的荷载(N).P3:滑动变形为0.1mm时的荷载(N).4.混凝土中氯离子扩散系数试验原理：1）混凝土抗渗透性过程中使用氯离子的原因：氯离子对混凝土的亲和力较大，可在其表面附近扩散。

另外，混凝土中钢筋锈蚀等耐久性问题与氯离子的浓度及扩散有很大的关系，尤其是在沿海和使用除冰盐的地区，氯离子的扩散性受到特别的重视，因此常用氯离子在混凝土中的扩散系数来评价混凝土的抗渗透性。

2）研究背景由于现有检验混凝土渗透性的国标已不能满足现代混凝土的要求，无法正确评价高性能混凝土的渗透性，清华大学参照国内外最新研究成果，建立了混凝土的氯离子扩散系数测试方法（简称NEL 法），此法适用于C20—C100混凝土渗透性评价。

3)氯离子危害氯离子引起的钢筋腐蚀是造成海洋环境下混凝土结构性能劣化的主要原因。

在总结国内外经验教训的基础上，对钢筋腐蚀危害及对耐久性的影响要高度重视，是十分必要和意义深远的。

在混凝土设计、施工过程中必须对这一破坏过程足够的重视。

在实际混凝土建设工程中应尽量控制骨料带入的氯离子含量，加强监理和检测力度。

也应考虑外界环境可能提供的氯离子对混凝土的侵害。

混凝土发生氯离子侵蚀破坏的必要破坏条件是:具有一定浓度的自由氯离子;需要水分和氧气的存在。

充分了解由氯离子侵蚀引起破坏的机理，并有针对性的采取不同的方法加以防范，尽量降低损失。

尽可能降低混凝土中氯盐含量。

对现有结构物加强检查、评估、监控、管理维护和及时修复等工作。

4)实验原理:基于Nernst-Einstein 方程发展起来的混凝土中氯离子扩散系数测定方法，其实质是通过测定混凝土的饱盐电导率来计算混凝土中的氯离子扩散系数。

若把饱盐混凝土看成是固体电解质，氯离子在混凝土中的扩散系数与混凝土饱盐电导率关系为：222clcl cl cl C F Z RTt D σ=此即著名的Nernst-Einstein 方程。

其中D c1 –氯离子扩散系数； R ：气体常数，为8。

314（J/mol.K ）T: 绝对温度（K ）t c1氯离子迁移数，饱盐混凝土通常取1.0σ饱盐混凝土电导率(S/CM)Z C1氯离子化合价,即-1;F 常数Faraday(96 500Coul/ mol);C C1氯离子浓度(mol/m3)5）不同强度等级的混凝土其氯离子扩散系数如下:混凝土强度等级氯离子扩散系数C15 1×10－7 cm2/sC30—C40 5×10－8 cm2/sC40以上1×10－8 cm2/sC60以上0.9×10-8-2×10-8 cm2/s当掺入掺和料也会使结果偏小，根据以上结果是初步评定混凝土的耐久性的一项指标。

三、实验步骤混凝土抗压强度:a) 至试件龄期时，从养护室取出试件，应尽快完成实验，避免试件因湿度变化而引起强度的变化，从而影响实验的结果；b) 取出试件，检查其尺寸和形状，相对两面应平行，量出棱边长度，精确至1mm，试件受力截面积按其与上下压面的面积平均值计算，在破型前，保持试件原有湿度，实验前擦干试件；c) 以试件成型侧面为受压面，试件中心与压力机几何对中；d) 按照混凝土规定加荷速度加荷，当试件接近破坏而迅速变形时，应停止调整实验机油门，直至试件破坏，记下试件破坏极限载荷F(N)。

混凝土劈裂抗拉强度：a）试件从养护地点取出，擦拭干净，测量尺寸，检查外观，在试件中不划出劈裂面位置线，劈裂面与试件成型时顶面垂直，尺寸测量精确至1mm；b）试件放在球座上，几何对中，放妥垫层垫条，其方向与试件成型时顶面垂直；c）按照规定加荷速度加载，当上压板与试件接近接触时，调整球座使接触均衡；当试件接近破坏时，应停止调整油门，直至试件破坏，记录极限载荷。

氯离子扩散系数：a）将养护到一定龄期的混凝土切割成厚度为50mm的试件；b）将试件放入到抽真空（-0.08MPa）的装置内抽真空（把混凝土内部的空气抽出），四小时后，注入4M的NaCl溶液，继续抽2小时后取出；C）将试件装入到测试装置的电极内，进入自动测试系统，取两次测试的平均值为最后结果。

四、实验数据及分析抗压强度实验：表一由于使用的为100×100×100的试件，以上数据均乘以了0.95的系数，其中7天的第三个数据无效，因此取第二个数据为其抗压强度值，在这里可以看出26.41MPa比较符合7天抗压强度达到70%以上的要求。

28d的抗压强度值应该已经与混凝土的实际强度值相当接近了。

我们的28d龄期试件为43.89MPa，超出了38.225MPa的设计强度比较多，由于我们在配比过程中进行了的调整，又使用了聚羧酸高效减水剂，配制出的混凝土的含水量就比较小，而且加入的粉煤灰的量较多，后期强度发展比较快，在养护湿度不足的情况下可能就会影响早期的水泥水化。

但是，随着养护的进行，环境中的水分逐渐进入混凝土试件内部，对水泥的水化起到了一定的促进作用，所以后期的强度有了很大的提高。

因此，我们在配制高强混凝土的时候，一定要注意到其早期的水泥水化，以防止混凝土出现原生的缺陷，从而进一步提高混凝土的质量和性能。

这次强度较高也是在可控制的范围之内，总得来说我们的混凝土配合比设计在抗压强度上来说还是成功的。

混凝土劈裂抗拉强度实验：实验数据如表二：表二其中，在标准化时，已经将平均值乘以0.85，即0.85×f ts ≈3.18MPa一般来讲，混凝土劈裂抗拉强度应该只有抗压强度的101~201，而且随着混凝土强度等级的提高，该比值降低。

在我们组的实验数据中，劈裂抗拉强度大约为抗压强度的101。

影响混凝土劈裂抗拉强度的因素有很多。

一方面，与混凝土本身的强度很有关系，因为混凝土的强度在很大的程度上是决定于混凝土本身的配合比的，这是最为本质的因素，所以要从根本上解决劈裂抗拉强度低的问题，需要改进混凝土的配合比，同时也应该采用一些特殊的措施来提高混凝土的密实度等，减少原生的缺陷。