混凝土基礎(chǔ)知識(shí)及配合比設(shè)計(jì)講義

1、混凝土基礎(chǔ)知識(shí)及配合比設(shè)計(jì)一、砼的基本知識(shí)1 混凝土定義及原材料組份a 混凝土基本定義：廣義上說(shuō)，由膠凝材料、粗、細(xì)骨料、水及某 些摻合料和外加劑按適當(dāng)比例配合，經(jīng)拌合、成型、硬化而成的人 造石材，叫做混凝土。b普通混凝土原材料組份：現(xiàn)代普通混凝土的原材料組份，包括如下 六種，即膠凝材料（水泥等） 、粗骨料（碎石、卵石等）、細(xì)骨料（河 砂等）、水、摻合料（粉煤灰、礦粉等） 、外加劑。2 砼的基本特性a抗壓強(qiáng)度高，但抗拉強(qiáng)度小。 b可與鋼筋做成鋼筋砼，用于建筑工程等方面的承重構(gòu)件，如房屋梁、 板、基礎(chǔ)、橋梁骨架等。c強(qiáng)度隨齡期不斷增長(zhǎng)，一般 28 天可達(dá)到總強(qiáng)度 90%以上，故建筑工 程中，國(guó)家

2、規(guī)定以 28 天齡期抗壓強(qiáng)度作為劃分砼等級(jí)的指標(biāo)。但實(shí) 際上砼在三年以后，甚至更長(zhǎng)時(shí)間其強(qiáng)度仍在增長(zhǎng)。不過(guò)，在工程 設(shè)計(jì)上不能以砼的后期強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)依據(jù)，但水工建筑如大壩等， 允許以 60天或 90天的抗壓強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)依據(jù)。d砼硬化前，可塑造成任何形狀，但一旦硬化之后，就定形了。因此， 砼拌合物必須在硬化之前就澆筑入模。初凝： > 2 3 小時(shí) 砼硬化分兩個(gè)階段終凝： > 1012 小時(shí) 手工拌制：拌至均勻?yàn)樵瓌t 3砼制作方法機(jī)械攪拌：一般不少于 2 分鐘，但視機(jī)型而異。 （商品砼亦屬于機(jī)械攪拌， 但因系采用雙臥軸強(qiáng)制攪拌， 其攪拌時(shí)間僅 30 秒左右。）人工扦搗鐵桿或木、竹桿4砼

3、澆筑方式插入式震動(dòng)成型平臺(tái)式5砼的分級(jí)及代號(hào)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分 12 個(gè)等級(jí)， 代號(hào)為 C（concrete），即從 C7.5C60, 高于 C60叫高強(qiáng)砼 ,不在分級(jí)之列。二、砼分類及發(fā)展歷史1、砼發(fā)展歷史 砼生產(chǎn)與應(yīng)用已有一百多年歷史， 1824 年世界上首先出現(xiàn)水泥波 特蘭水泥， 水泥的出現(xiàn)，有力的促進(jìn)了砼的發(fā)展。 1850 年法國(guó)朗波特首先 發(fā)明鋼筋混凝土，并首先做成鋼筋砼船。 （加鋼筋網(wǎng)增強(qiáng)，彌補(bǔ)抗拉、抗 折強(qiáng)度低不足） 1887 年科倫，首先發(fā)表鋼筋砼的計(jì)算方法， 為鋼筋砼發(fā)展 起了較大的促進(jìn)作用。隨著水泥工業(yè)的不斷發(fā)展，近百年來(lái)特別是五、六十年砼的生產(chǎn)、應(yīng) 用非常迅猛。在解放初期砼標(biāo)號(hào)

4、達(dá)到 200 號(hào)就算高標(biāo)號(hào)， 300 號(hào)砼（相當(dāng) 于 C30）還極少見(jiàn)，而到了 80 年代末及 90 年代，已可制作 C50、C60 的砼， 而常用的則為 C20C40，現(xiàn)在在試驗(yàn)室已可配制 C100 特高強(qiáng)砼。2.砼分類（1）按膠結(jié)材料分類a水泥砼b石羔砼c石灰砼d瀝青砼 e水玻璃砼 f堿礦碴砼 g聚合物水泥砼 h樹(shù)脂砼I硫磺砼（2）按集料分類a重集料砼：集料為鋼球、鐵礦石、重晶石等。 （可防輻射） b普通集料砼：天然砂、石 c輕集料砼：天然或人造輕集料 d細(xì)集料的大孔砼e無(wú)粗集料的細(xì)顆料砼，如鋼絲網(wǎng)水泥結(jié)構(gòu)（3）按用途分類a普通砼（又稱結(jié)構(gòu)砼） 。要求具有足夠的強(qiáng)度和耐久性要求； b水工砼

5、。要求具有密實(shí)性、抗?jié)B性、抗凍性和抗地?zé)嵝缘纫螅?c海工砼。要求具有足夠的密實(shí)性、抗?jié)B性、抗蝕性及干縮性小等 要求；d道路砼要求具有高抗磨性、高抗折強(qiáng)度、以及抗沖擊性、抗凍性 和干縮性小等要求；e有特殊使用要求的砼，又可分為： 抗?jié)B砼：抗?jié)B等級(jí) P6級(jí)的砼 （抗?jié)B等級(jí)分 P2、P4、P6、P8、P10、 P12 共六個(gè)等級(jí) ）?？箖鲰牛嚎箖龅燃?jí) F50 級(jí)的砼（以 28 天試塊做凍融循環(huán)試驗(yàn) , 以強(qiáng)度降低 25%、質(zhì)量損失 5%的最大凍融循環(huán)次數(shù)來(lái)確定耐 凍性標(biāo)號(hào)。）。耐熱砼：要求耐熱溫度 350 1700 耐酸砼：要求能耐酸堿腐蝕 防輻射砼：要求能抗 X 射線或鈷輻射等 自應(yīng)力砼及補(bǔ)償收

6、縮砼 大體積砼：砼結(jié)構(gòu)實(shí)體最小尺寸等于或大于 1m，或預(yù)計(jì)會(huì)因水 泥水化熱引起砼內(nèi)外溫差過(guò)大而導(dǎo)致裂縫的砼。在實(shí)際工程建設(shè) 中，還有其它他有特殊施工要求的砼，不再細(xì)列。 4）按施工工藝分類a普通現(xiàn)澆砼b噴射砼c泵送砼d灌漿砼現(xiàn)澆類e真空吸水砼f自密實(shí)砼g碾壓砼h擠壓砼預(yù)制類I離心砼5）按配筋方式分類a、無(wú)筋 （素）砼 b、鋼筋砼c、絲網(wǎng)砼d、纖維砼e、預(yù)應(yīng)力砼（包括纖維砼、碳纖維砼、玻璃絲砼）（包括先張法預(yù)應(yīng)力砼、后張法預(yù)應(yīng)力砼）6）按拌合物流動(dòng)度分類a、塑性砼 b、半干硬砼 c、干硬砼 d、流動(dòng)性砼 e、大流動(dòng)性砼L 30-70mmL0-20mmL0L100-150mmL160mm三、砼組成

7、原材料的基本常識(shí)1、水泥（1）水泥發(fā)明史水泥的出現(xiàn)，只有 100 多年的歷史，最早是英國(guó)人佛羅斯特 （Frost）于 1822年發(fā)明的，1824年英國(guó)人阿斯普?。↗oseph Aspdin） 以粘土和石灰配料燒結(jié)后細(xì)磨成水泥，現(xiàn)世界上以 1824 年作為水 泥發(fā)明年，因其顏色像英國(guó)波特蘭島上的巖石，故命名為波特蘭水 泥。 1930 年，波特蘭水泥更名為現(xiàn)在的硅酸鹽水泥。我國(guó)于 1952 年正式把波特蘭水泥更名為硅酸鹽水泥。（2）水泥的分類到目前為止，水泥的種類和規(guī)格已達(dá)到幾十種之多，但常用和 大量用的主要有：P?硅酸鹽水泥P?不摻摻5%?；郀t礦渣普通硅酸鹽水泥 P?O 摻5%,且 20%混合

8、材料純熟料 石羔 摻 5%的礦渣P或摻 5%的石灰石42.5 、 42.5R52.5 、 52.5R62.5 、 62.5R42.5 P ?O、42.5R共四個(gè)等級(jí)、52.5R( GB-175-2007 )礦渣硅酸鹽水泥 P?S ?A 摻 20%,且 50%粒化高爐礦渣；礦渣硅酸鹽水泥 P?S ?B摻 50%,且 70%?；郀t礦渣；火山灰硅酸鹽水泥 P?P摻 20%,且 40%火山灰質(zhì)混合材；粉煤灰硅酸鹽水泥 P?F摻 20%,且 40%粉煤灰；復(fù)合硅酸鹽水泥 P?C摻兩種以上的活性混合材料總量 20%,且50%3)水泥標(biāo)號(hào)按國(guó)家最新標(biāo)準(zhǔn) , 從 32.5 62.5R 共八個(gè)等級(jí)，詳見(jiàn)如下：

9、共六個(gè)等級(jí)GB-175-2007 )活性混合材最大摻量不超過(guò) 20%32.5 礦渣摻合量 20，且 50%P ?S?A 42.552.532.5 礦渣摻合量 50，且 70%P?S?B 42.552.5、 32.5R、42.5R、 52.5R、 32.5R、42.5R、 52.5R共六個(gè)等級(jí)GB-175-2007 )共六個(gè)等級(jí)GB-175-2007 )32.5 火山灰摻合量 20%,且40%P?P 42.552.532.5 混合材料總摻量 20%,且 50%P ?C 42.552.5、 32.5R、 42.5R、 52.5R、 32.5R、42.5R、52.5R共六個(gè)等級(jí)GB-175-2007

10、 )共六個(gè)等級(jí)GB-175-2007 )52.532.5、 32.5R粉煤灰總摻量P ?F 42.5、42.5R共六個(gè)等級(jí)>20%,且 40%52.5、 52.5R( GB-175-2007 )4）常用水泥的基本性能及用途P ?、 P?及 P?O：早期強(qiáng)度高，硬化快， 28 天基本成型，常用于建筑工程地下及地 面上結(jié)構(gòu)物，但不適用于高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)。抗凍、耐磨、抗水性差， P? 、 P?水化熱高，不宜用于大體積工程。P?S、P?P、P?F、P?C： 早期強(qiáng)度低、強(qiáng)度漸長(zhǎng)慢，但后期強(qiáng)度高， 90 天及一年以后強(qiáng)度 仍在增長(zhǎng)，適合地下、水利及大體積砼工程?？箖鲂圆睢⒈Ｋ圆?。 其中 P?C 水泥

11、較其他有較高的早期強(qiáng)度。5）除六大品種常用水泥外，還有專用及特種水泥，主要有： 高鋁水泥（也叫硫鋁酸鹽水泥或是礬土水泥） 道路水泥 膨脹水泥 白色硅酸鹽水泥 彩色硅酸鹽水泥 砌筑水泥 自應(yīng)力水泥 噴射水泥 水玻璃耐酸水泥 堿礦渣水泥（標(biāo)號(hào)可達(dá)到 270MPa） 低熱礦渣硅酸鹽水泥 超細(xì)水泥（6）水泥生產(chǎn)方式及生產(chǎn)概況干法回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯（旋窯） 預(yù)分解窯濕法回轉(zhuǎn)窯 主要有兩大類機(jī)立窯立窯 已逐漸淘汰并限制發(fā)展 土立窯 立窯與旋窯生產(chǎn)的最大的差別，主要體現(xiàn)生產(chǎn)能耗及產(chǎn)品質(zhì)量上， 立窯水泥由于生產(chǎn)工藝落后， 產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)能耗高（每 Kg 水泥 熟料的生產(chǎn)能耗一般在 0.15 0.17 Kg 標(biāo)

12、煤左右）；旋窯水泥，由于生 產(chǎn)工藝先進(jìn)，產(chǎn)品質(zhì)量比較穩(wěn)定，每 Kg熟料生產(chǎn)能耗一般在 0.1 0.12Kg 標(biāo)煤左右，甚至更低。預(yù)拌混凝土企業(yè)，應(yīng)選用旋窯水泥，主要是基于 旋窯水泥質(zhì)量比較穩(wěn)定，有利于預(yù)拌混凝土企業(yè)的質(zhì)量管理。2、砂（1）砂的分類 砂的細(xì)度模數(shù)劃分，一般可分為粗砂、中砂、細(xì)砂三大類，即 粗砂細(xì)度模量3.13.7中砂細(xì)度模量2.33.0細(xì)砂細(xì)度模量1.62.2細(xì)度模量小于 1.6 的叫特細(xì)砂，砼中很少采用特細(xì)砂（2）砂的顆粒級(jí)配 按普通混凝土用砂的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB14684-2001，砂的顆粒級(jí)配應(yīng) 符合下表要求天然砂的顆粒級(jí)配區(qū)表累計(jì)篩余 % 級(jí)配區(qū)公稱粒徑區(qū)區(qū)區(qū)5.00mm10

13、0100100250mm3552501501.25mm65355010250630 m857170414016315 m958092708555160 m100901009010090 注 . 配制砼宜選用區(qū)砂； . 泵送砼宜選用中砂。3、石子（碎石、卵石）用于砼的石子（碎石、卵石），國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB14685-2001都有詳細(xì)的 要求，主要包括顆粒級(jí)配、含泥量、針片狀含量、有害物質(zhì)、堅(jiān)固性、抗 壓強(qiáng)度（包括巖石的抗壓強(qiáng)度或壓碎指標(biāo)）、表觀密度、空隙率等，這里 不作細(xì)述。但有一點(diǎn)必須特別強(qiáng)調(diào)的就是關(guān)于砼的堿集料反應(yīng)問(wèn)題。（ 1）所謂堿集料反應(yīng)，就是指碎石中含有活性 SiO2，它會(huì)與水泥水化后 產(chǎn)

14、生的 NaOH反應(yīng)，生成硅酸鈉凝膠，其反應(yīng)式如下：H2O2NaOH +SiO2 H2O NaSiO 2 + nH2O（2）砼發(fā)生堿集料反應(yīng)的三個(gè)基本條件a 、水泥中的含堿量（ Na2O+0.658K2O）超過(guò) 0.6%；b 、集料為活性集料，且活性硅含量超過(guò) 1%；C 、砼處理潮濕環(huán)境（濕度 80 85%）； 只有符合以上三個(gè)基本條件 （缺一不可） 才能導(dǎo)致堿集料反 應(yīng)。（3）堿集料反應(yīng)的危害： 砼中堿集料反應(yīng)是一個(gè)緩慢的過(guò)程， 有的兩年， 有的甚至五年或 更長(zhǎng)時(shí)間， 但是這種反應(yīng)一旦發(fā)生，將造成嚴(yán)重危害，并且是無(wú)法彌 補(bǔ)的。這是因?yàn)榉磻?yīng)生成的硅酸鈉凝膠吸水后體積膨脹約三倍， 從而 導(dǎo)致砼開(kāi)裂

15、，使砼結(jié)構(gòu)失去承載能力而坍塌。4、活性摻合料（1）活性摻合料的主要品種及質(zhì)量要求 混凝土常用的活性摻合料主要有粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉兩種，現(xiàn) 分述如下：a 、粉煤灰粉煤灰國(guó)外叫做飛灰（ fly ash ）它是火力發(fā)電廠粉煤爐高 溫燃燒后，經(jīng)收塵器收集的微粉，粒徑一般在 10300 m 之間， 按收集方式不同， 它又分濕排灰和干排灰兩種， 現(xiàn)代混凝土工程 中用的摻合料主要為干排灰。目前國(guó)家已經(jīng)制定了專用于建筑工程的粉煤灰質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)， 叫 做用于水泥和混凝土中的粉煤灰 GB/T 1596-2005，按該標(biāo)準(zhǔn)， 粉煤灰共、三個(gè)等級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)粉煤灰的燒失量、活性 指標(biāo)、吸水量比等都作出了明確規(guī)定。 當(dāng)前在混

16、凝土工程上用得 較多的是級(jí)粉煤灰。b 磨細(xì)礦渣粉 磨細(xì)礦渣粉是煉鐵爐渣經(jīng)水溶后冷卻磨細(xì)得到的細(xì)粉， 它比粉 煤灰且有更高的活性，目前國(guó)家對(duì)磨細(xì)礦渣粉亦頒布了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)， 叫做用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉 GB/T18046-2008（修 訂版）。其分類按比表面積的大小劃分，可分為 S75、S95、S105 三個(gè)等 級(jí)，其相對(duì)應(yīng)的比表面積分別為 S7（5 300 m2/kg ）、S9（5 400 22m2/kg ）、 S105（ 500 m2/kg ）。 磨細(xì)礦渣粉按磨細(xì)工藝之不同， 可分為立磨磨細(xì)礦渣粉和球磨 磨細(xì)礦渣粉兩種， 不過(guò)這只是磨細(xì)工藝的兩種方式， 對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)， 人們往往不去追

17、究其磨細(xì)工藝，但從理論講，立磨磨細(xì)礦渣粉，由 于礦粉的外形具有棱角，不像球磨磨細(xì)礦渣粉那樣圓滑，故一般認(rèn) 為立磨磨細(xì)礦渣粉在混凝土中有更好的結(jié)合力。磨細(xì)礦渣粉，當(dāng)前在預(yù)拌混凝土中已用得比較普遍，它的最大 優(yōu)點(diǎn)是，像 S95礦粉大致可 1：1取代水泥，因而預(yù)拌混凝土生產(chǎn)企 業(yè)來(lái)說(shuō)，意味著可以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。（2）活性摻合料應(yīng)用中的若干問(wèn)題：a 、粉煤灰粉煤灰雖然是屬于活性摻合料， 但它的活性較低， 它之所以 具有活性， 主要是靠其中的活性 SiO2 與水泥水化后的 Ca（OH）2 化 合生成水化硅酸鹽鈣凝膠而產(chǎn)生強(qiáng)度， 但是這種化學(xué)反應(yīng)在混凝 土澆筑后早期進(jìn)行得非常緩慢， 它只有到了混凝土的

18、 28 天齡期， 或是更長(zhǎng)的時(shí)間， 才能充分顯示出來(lái)，因此，摻合料粉煤灰的混 凝土早期抗壓強(qiáng)度比較低，特別是當(dāng)環(huán)境溫度較低（低于 5以 下），其早期抗壓強(qiáng)度將更低。 對(duì)此，我們必須要有充分的認(rèn)識(shí)， 當(dāng)然另一方面， 粉煤灰的摻入，對(duì)砼亦有其有利的一面，這就是 它可以增加混凝土拌合物的流動(dòng)度， 故場(chǎng)施工帶來(lái)好處， 此外有 研究表明，摻粉煤灰砼比不摻粉煤灰砼具有較低的回彈性模量， 這就意味著可提高砼的抗裂性， 因此，應(yīng)辨證的認(rèn)識(shí)粉煤灰用作 砼摻合料的利與弊，做到合理利用，才能確保工程質(zhì)量。b 、磨細(xì)礦渣粉 磨細(xì)礦渣粉比粉煤灰有更高的活性，它在砼中產(chǎn)生強(qiáng)度的化 學(xué)機(jī)理與粉煤灰基本相同，因?yàn)閾饺氲V渣粉的

19、砼比之不摻礦渣粉 的砼其早期抗壓強(qiáng)度相對(duì)來(lái)說(shuō)較低， 但到了砼的 28 天齡期，其抗 壓強(qiáng)度一般來(lái)說(shuō)大致可以趕上不摻礦渣粉的砼。但是，這里有一個(gè)問(wèn)題要特別注意，這就是一般認(rèn)為 S95 級(jí)礦 粉可以取代 P?O 42.5 級(jí)水泥，但本人近幾年的研究證明，這是 一個(gè)誤區(qū)，本人的研究結(jié)論是，礦粉（ S95 級(jí)）的摻入，對(duì)砼的三 天抗壓強(qiáng)度將降低 0.325X% ， R7將降低 0.125-X%，R28仍可降 低 0.095X%，式中的 X為摻合 %，由此可見(jiàn)，即算到了砼的 28天 齡期，砼的抗壓強(qiáng)度仍然比不摻礦粉的要低一點(diǎn)，為此我要提醒 大家，千萬(wàn)不要步入誤區(qū)。 此外，還有一個(gè)問(wèn)題，就是有研究證明，磨

20、細(xì)礦渣粉的摻入 將降低砼的抗裂性，就是說(shuō)摻合磨細(xì)礦渣粉的砼，比之不摻磨細(xì) 礦渣粉的砼更容易產(chǎn)生裂紋，磨細(xì)礦渣粉摻量比率越大，產(chǎn)生裂 紋的機(jī)率更高，裂紋亦更多，因此，必須提醒大家充分認(rèn)識(shí)這個(gè) 問(wèn)題的重要性，千萬(wàn)不要盲目追求磨細(xì)礦渣粉的高摻量，否則將 會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生砼質(zhì)量事故。5、外加劑（略）四、砼拌合物的基本性質(zhì)及砼的結(jié)構(gòu)特性1 、砼拌合物的基本性質(zhì)（ 1）和易性 一般的流動(dòng)性、粘聚性和保水性的衡量。a 、流動(dòng)性 流動(dòng)性是指拌合物在自重或外力的作用下的流動(dòng)性能。流動(dòng)性與 混合料中的水泥用量、用水量及水泥砂漿的相對(duì)含量有關(guān)。 保持水泥用量不變，增大水灰比，將增加拌合物的流動(dòng)性。 保持 W/C不變，相應(yīng)

21、增加水泥和水用量，將提高拌合物的流動(dòng)性。保持 W/C不變，相應(yīng)增加或減少砂用量，將改變拌合物的流動(dòng) 性。b、粘聚性 新拌砼混合料抗離析的能力叫粘聚性， 粘聚性與粗細(xì)骨料的級(jí) 配及水泥漿的稠度有關(guān)。 級(jí)配合理的混合料，粘聚性大，反之則小。 水泥漿稠度越小，粘聚性越大。 粘聚性不良，易出現(xiàn)離析現(xiàn)象。c 、保水性 是指砼拌合料在施工中具備一定的保水能力的性質(zhì)即不易 出現(xiàn)泌水現(xiàn)象。一般來(lái)講，保水性與水泥的品種有關(guān)，同時(shí)也與砼配合比設(shè)計(jì) 是否合理有關(guān)，礦渣水泥常有泌水現(xiàn)象。（2） 和易性檢測(cè)方法（ Slump test ）坍落度法（ ISO 稱為稠度）。坍落度 O 干硬性砼坍落度0-20mm低流動(dòng)性砼坍

22、落度30-90mm塑性砼坍落度100-150mm流動(dòng)性砼坍落度 160大流動(dòng)性砼 維勃稠度計(jì)法（ VB法 V?Bahmer 瑞典）（3）影響和易性的主要因素 拌合用水量。a 、拌和水在砼混合料中是分布于水泥漿和吸附于粗細(xì)骨料的表面 上，因而粗細(xì)骨料的總表面積越大， 需要的水越多 ; 水泥的標(biāo)準(zhǔn) 稠度用水量越大，需要的水越大。b 、當(dāng)粗細(xì)骨料的種類及比例一定時(shí)，即使水泥用量變動(dòng)（ 200-400 kg/m3）, 但要獲得相同的坍落度，其所需要的用水量基本上是 一定的，這就是恒定用水量法則。水泥漿體積 a、在最佳砂率下，獲得規(guī)定流動(dòng)性所需的水泥漿最小。b 、在水泥漿體積一定時(shí)，最佳砂率下可獲得最大

23、流動(dòng)度 水泥砂漿的體積流動(dòng)性砼水泥砂漿體積，約為粗細(xì)骨料空隙率的 1.2 1.5 倍。 其他影響和易性因素a 、水泥的品種b 、骨料的性質(zhì)c 、時(shí)間與溫度2、砼的結(jié)構(gòu)性質(zhì)（1）干表觀密度2200 2400 kg/m 3V（絕對(duì)體積）2）密實(shí)度 D V（0 外形體積）D VC + V S + VG + V W mc ms mg mwc s g 1000 結(jié)合水分?jǐn)?shù)，為一定齡期的砼中結(jié)合水為水泥重量的 % 數(shù) 普通水泥的 在砼 28 天時(shí)約為 1520%。（3）抗壓強(qiáng)度 我國(guó)新標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)度等級(jí)分 C7.5C60 共十二個(gè)等級(jí)（如前述），這 里補(bǔ)充如下：影響強(qiáng)度的因素 a 、水灰比（ W/C）RF（W

24、/C）·A或 RF（fc · w/c）fCU,O R28 A· fce （C/W - B）保羅米公式b、骨料的品種與質(zhì)量當(dāng) W/C< 0.4 時(shí) 碎石砼比卵石砼強(qiáng)度高 38%，隨著 W/C 增加，兩者差距逐漸 減少。C、養(yǎng)護(hù)制度與濕度 提高砼強(qiáng)度的措施 采用高標(biāo)號(hào)水泥，實(shí)行機(jī)械攪拌和震搗，摻外加劑等都是行之有 效的措施。（4）抗?jié)B性 以抗?jié)B標(biāo)號(hào)衡量和劃分， P2、P4、P6、P8、P10、P12 六個(gè)等級(jí)。 解析宏觀意義（5）其他力學(xué)性能 如抗抗拉強(qiáng)、棱柱強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度為抗壓的 1/10 1/13 。（6）耐久性能主要指抗凍、抗碳化性能。五、商品砼1、商品砼

25、的含義 工程上叫“預(yù)拌砼”，這是外來(lái)語(yǔ)，英文叫 Ready-mixed concrete, 意為預(yù)先拌合好的砼， GB/T 14902-2003 是這樣定義的由攪拌站 將原材料按一定比例經(jīng)計(jì)量、 拌制出售，并由運(yùn)輸車(chē)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)運(yùn)送 到使用地點(diǎn)的砼拌合物。2、商品砼的主要特性（基本特性）商品砼必須滿足如下要主要特性： 強(qiáng)度，滿足普通砼的要求（即與普通砼一樣） 流動(dòng)度（塌落度），滿足泵送作業(yè)要求 坍落度的經(jīng)時(shí)損失，越小越好，至少應(yīng)滿足兩小時(shí)仍可泵送。 第、兩點(diǎn)是商品砼的主要特性，而第點(diǎn)為基本特性，沒(méi)有第 點(diǎn)就不叫做砼，沒(méi)有第、點(diǎn)不叫商品砼，即不可能實(shí)現(xiàn)預(yù)銷售。3、商品砼的等級(jí)劃分：按 GB/T

26、 14902-2003 標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)拌砼分兩大類：通用品（ normal concrete ）， 強(qiáng)度 C50，坍落度 180mm, 粗集料粒 徑 31.5 40mm 特制品， special concrete, 任何一項(xiàng)指標(biāo)超出通用品的規(guī)定范圍或有 特殊要求的砼，其強(qiáng)度在 C55C80 個(gè)人認(rèn)為，上述的劃分方法不見(jiàn)得科學(xué)，如坍落度指標(biāo)。不過(guò)它提供 了一個(gè)劃分的準(zhǔn)則，仍有其實(shí)用價(jià)值。4、商品砼的應(yīng)用與發(fā)展前景（1）商品砼在我國(guó)起步比較晚，大概在上世紀(jì)八十年代才起步，我國(guó)第一 家商品砼企業(yè)誕生于 1978 年常州建筑工程材料公司創(chuàng)建，隨后，則 逐年加速發(fā)展，到 20XX年全國(guó)已有 1039個(gè)企業(yè)，有

27、 14473臺(tái)輸送車(chē)， 設(shè)計(jì)能力達(dá)到 26405 萬(wàn)噸 m3（實(shí)際生產(chǎn)量為 13914 萬(wàn)噸 m3），總的來(lái) 說(shuō)，我國(guó)商品砼企業(yè)的發(fā)展與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家（美、英、法、德還有意 大利、日本等）比較，大約遲后了半個(gè)世紀(jì)。而發(fā)展也極不平衡，大 都集中在國(guó)內(nèi)的幾個(gè)大、中城市北京、上海、廣州、沈陽(yáng)等，像 北京、上海等估計(jì)已超過(guò) 100 家，湖南省在 2000 年初僅有商品砼企 業(yè)三家，到 20XX年為止，大約已發(fā)展到 37 家（不包括還在建造未注 冊(cè)的），發(fā)展勢(shì)頭良好。（2）商品砼迅速發(fā)展的基本原因（或者說(shuō)優(yōu)點(diǎn)） 保證并提高了砼質(zhì)量配料準(zhǔn)確、攪拌質(zhì)量好 可實(shí)現(xiàn)泵送作業(yè)，大大提高了施工進(jìn)度 可實(shí)現(xiàn)文明施工，較

28、大降低傳統(tǒng)施工的臟亂現(xiàn)象 大大降低輔助用工， 減少原材料的浪費(fèi)， 從而降低施工管理中的各 項(xiàng)費(fèi)用解決高層建筑施工中砼垂直、水平運(yùn)輸中的許多矛盾，V 220m（100 270m）及 H> 5001500mm的工程，可用一根泵管就解決， 可取消塔吊，每小時(shí)輸送量可達(dá) 60m3, 再有一種車(chē)泵，既可水平又可 垂直泵送砼，起吊高度達(dá) 40m，水平懸臂長(zhǎng)度 32m以上 能解決道路、橋梁工程施工中長(zhǎng)距離的砼輸送問(wèn)題。例 1 、上海浦東大橋砼支架高 210m，就是用商品砼澆筑的 再例、北京西客站工程底板，總方量達(dá) 30萬(wàn) m3 再例、三峽水利工程（溢流槽 70 萬(wàn) m3） 商品砼供應(yīng)半徑大， 可達(dá) 5

29、0km,運(yùn)輸車(chē)時(shí)速可達(dá) 60 80km，最高達(dá) 100km 正是由于商品砼的上述的諸多優(yōu)點(diǎn)，所以國(guó)家已出臺(tái)多項(xiàng)法令、 法規(guī)，要求大、中城市要大力推廣應(yīng)用商品砼，對(duì)大城市則要求強(qiáng)制 推行。六、混凝土配合比設(shè)計(jì)一）砼配合比定義及設(shè)計(jì)的基本參數(shù)1、 砼配合比的定義 為了保證強(qiáng)度和工作性能，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算所確定的砼單位體積中 的各種原材料用量之間的比例關(guān)系，稱之為混凝土配合比。2、砼配合比設(shè)計(jì)的基本參數(shù)（1）試配強(qiáng)度 砼配制抗壓強(qiáng)度應(yīng)按所要求的砼強(qiáng)度等級(jí)取值，如下式 : fCU ,O 1.645 fcu.k式中fCU,O 砼配制強(qiáng)度（ MPa）砼抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（ MPa） 砼強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)離差（ MPa）的取

30、值，根據(jù)強(qiáng)度等級(jí)的不同而異，一般規(guī)定是：C15取 4MPaC20 C35取 5MPaC40取 6MPa2）砂率：每立方米砼中，砂子用量（ kg）與砂、石總用量（ kg）之比 叫砂率，以百分比表示。如下式：smso 100%mgo mso式中mso 每立方米砼的細(xì)骨料用量（ kg）；mgo 每立方米砼的粗骨米用量（ kg）；s 砂率（ % ）；砂率是砼配合比的重要參數(shù)之一， 不同等級(jí)砼應(yīng)選擇不同的砂率， 其目的在于保證砼能得到最密實(shí)的效果。因此就有 最佳砂率的問(wèn) 題。如何能找到最佳砂率，應(yīng)通過(guò)試配來(lái)解決。方法是： 在選定水灰比的前提下：保持水灰比不變，在其他條件相同的條 件下，拌制數(shù)種砂率不同的

31、砼拌合物，并測(cè)定其坍落度，其中坍落度最大的一種拌合物所用的砂率，即為最佳砂率。（3）用水量：（1）塑性砼的用水量與粗骨料的品種和規(guī)格有關(guān)， JGJ55-2000普通砼的配合比設(shè)計(jì)和規(guī)程對(duì)此有專門(mén)規(guī)定，見(jiàn)下表：塑性砼用水量表（ kg/m3）拌合物稠度卵石最大粒徑（ mm）碎石最大粒徑（ mm）項(xiàng)目指標(biāo)102031.540162031.540坍落 度 （mm）1030190170160150200185175165355020018017016021019518517555702101901801702202051951857590215195185175230215205195注：上表中的適用范

32、圍是水灰比在 0.40.80 ；表中的用水量是采用中砂的平均取值， 采用細(xì)砂時(shí)， 每立方米 用水量可增加 510kg；采用粗砂時(shí)，可減少 510kg.（2）流動(dòng)性及大流動(dòng)性砼的用水量宜按下列步驟計(jì)算用水量： a、以上表中坍落度 90mm 用水量為基礎(chǔ)， 按坍落度每增大 20mm 用水量增加 5kg,計(jì)算未摻外加劑時(shí)的混凝土用水量； b、摻外加劑時(shí)的砼用水量按下式計(jì)算：mwa mwo（1 ）式中 mwa 摻外加劑砼每立方米砼的用水量（ kg）mwo 未摻外加劑每立方米砼的用水量（ kg）外加劑的減水率（ %）4）和易性：普通塑性砼包括三項(xiàng)內(nèi)容， 即流動(dòng)度也叫稠度 （以坍落度及擴(kuò)散 度表示）、粘聚

33、性及保水性，只有同時(shí)滿足這三項(xiàng)指標(biāo)要求的砼拌合 物，才叫和易性好，分述如下：流動(dòng)度也叫稠度，包含兩層含義，一是坍落度，以砼坍落度儀 測(cè)定， 用 mm 表示其大小， 塑性砼的坍落度一般在 1090mm之間，超 過(guò) 90mm的，一般叫流動(dòng)性砼， 泵送砼的坍落度最小起泵坍落度規(guī)范規(guī) 定不得小于 100mm，適宜的泵送砼坍落度為 160220mm，稠度的第二 層含義是擴(kuò)展度，這是指坍落度儀測(cè)定坍落度時(shí)，當(dāng)坍落度儀垂直抬 起時(shí)，砼拌合物緩慢下沉后的擴(kuò)散直徑，以 mm 表示。一般來(lái)講，塑 性砼的擴(kuò)展較小，甚至沒(méi)有擴(kuò)展度，因此也沒(méi)有擴(kuò)展度的要求，而泵 送砼由于坍落度較大，相應(yīng)也有擴(kuò)展度要求，普通泵送砼的擴(kuò)展

34、度應(yīng) 大于 500mm。粘聚性， 粘聚性的判斷方法是在測(cè)定坍落度之后， 用搗棒輕輕打 擊已坍落的砼錐體的一邊，如錐體突然倒塌、部分崩裂或石子離析， 則表示粘聚性不良。 保水性是指砼拌合物保持水份不易析出的能力， 以稀漿析出的程 度來(lái)評(píng)定， 當(dāng)坍落度筒提起后，如有較多的稀漿從砼錐體底部析出， 且 因失漿過(guò)多使砂石外露， 就表示保水性不好， 如坍落度筒提起后無(wú)稀漿 或僅有少量稱漿從底部析出，且砼錐體含漿飽滿，則表示保水性良好。5）水灰比水灰比的定義 水灰比是指單位體積內(nèi)混凝土拌合料中用水量與膠凝材料總 用量之比，以 W/C 表示。對(duì)于摻有砼摻合料（如礦粉、粉煤灰） 的混凝土，膠凝材料總用量則應(yīng)包括

35、摻合料， 這時(shí)通常叫做水膠比。 水灰比與砼強(qiáng)度的關(guān)系 水灰比與砼強(qiáng)度的關(guān)系可用下面方框圖表示：高 強(qiáng)度 低W/C 小大W/C 與砼強(qiáng)度關(guān)系圖 最大水灰比及最小水泥用量JGJ55-2000普通砼的配合比設(shè)計(jì)規(guī)程 對(duì)塑性砼有最大 W/C 及最小水泥用量的嚴(yán)格規(guī)定，如下表：混凝土的最大水灰比及最小水泥用量表環(huán)境條 件結(jié)構(gòu)物類別最大水灰比最小水泥用量（ kg ）素砼鋼筋 砼預(yù)應(yīng)力砼素 砼鋼筋 砼預(yù)應(yīng)力砼1、干燥 環(huán)境正常的居住或辦公 用房室內(nèi)部件不作規(guī)定0.650.62002603002、潮濕 環(huán)境無(wú)凍害高濕度的室內(nèi)部件室外部件 在外侵蝕性和（或）水中部 件0.70.60.6225280300有凍害經(jīng)

36、受凍害的室外部件 在外侵蝕性土和（或）水中 且受凍害的部件 高濕度且受凍害的室內(nèi)部件0.550.550.552502803003、有凍害和除冰劑的潮濕環(huán)境經(jīng)受凍害和除冰劑作用的室 內(nèi)和室外部件0.50.50.5300300300注 a、當(dāng)用活性摻合料取代部分水泥時(shí)， 表中最大水灰比及最小水泥用量即 為代替前的水灰比和水泥用量。b、配制 C15 及其以下等級(jí)的砼，可不受本表限制。6）外加劑和摻合料外加劑 常用的外加劑都有一定的減水劑效果， 其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合 GB119 混 凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范 的相關(guān)規(guī)定，其應(yīng)用方法， 一是利用其減水 效應(yīng)降低用水量； 二是保持每立方米用水量不變， 利用其提高

37、砼流動(dòng)性 （坍落度）。兩者可任先其一。摻合料 塑性砼的摻合料，當(dāng)前用得較多的是粉煤灰及磨細(xì)礦粉， 其品質(zhì)應(yīng) 符合 JGJ28粉煤灰在砼和砂漿中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程及 GB148粉煤灰砼 應(yīng)用技術(shù)規(guī)程 和 GB/T1804用于水泥與砼中?；郀t礦渣粉 的相關(guān) 規(guī)定。二）設(shè)計(jì)依據(jù)及基本方法1、設(shè)計(jì)依據(jù)JGJ55-2000 行標(biāo)普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程公式 W/Ca fcefcu,oa b fce式中 a b 回歸系數(shù)fce水泥 28 天抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值（ MPa）當(dāng)無(wú)水泥 28 天抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值時(shí)，可按下 式推算：f ce c. f ce.g水泥強(qiáng)度等級(jí)富余系數(shù)，可按實(shí)際設(shè)計(jì)資料確定（注：按水泥質(zhì)量有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

38、，此值般可取 1.13 ）ce.g水泥強(qiáng)度等級(jí)值（ MPa）、公式的基本性質(zhì)上述公式，經(jīng)換算后，又可化成：fcu.o a. fce ( c/w - b)上式就是著名的保羅米強(qiáng)度公式保羅米公式又可變換為：f cu.o a f ce (c / w b ) a fce c/w - a b fce現(xiàn)令 X c/w , b a f ce , a - a b f ce 及 y f cu.o ，則變換后的保羅米公式便成為下式，即：Y bx + a這就是數(shù)學(xué)上典型的線性函數(shù)表達(dá)式，由這線性公式，可以 得出結(jié)論如下：砼的強(qiáng)度與 c/w 成正比適用范圍： 0.4 <w/c <0.8根據(jù)這一公式的基本性

39、質(zhì)， 使我們應(yīng)清醒的認(rèn)識(shí)到一個(gè)重要 的原則，這就是嚴(yán)格控制 w/c 比，是砼配合比設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。3 、砼配合比設(shè)計(jì)方法及種類(1) 性能設(shè)計(jì) 主要是為了保證砼的某種性能達(dá)到工程設(shè)計(jì)的特殊要求，例如 防水砼、抗?jié)B砼，主要要求砼能防止?jié)B漏，抗裂砼主要要求應(yīng)達(dá)到 工程設(shè)計(jì)中特定抗裂要求， 它與防水砼有相似之處， 又有特定的抗 裂含義。 耐熱砼主要要求砼能抵抗某種特定的高溫侵害等， 類似這 類砼的配合比設(shè)計(jì) , 其強(qiáng)度往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)的需要，因而配合比 設(shè)計(jì)的主要目的是為了達(dá)到性能上的特殊要求。(2) 強(qiáng)度設(shè)計(jì) 主要是為了保證砼達(dá)到足夠的抗壓強(qiáng)度，要求砼在荷載的作用 下，具有設(shè)計(jì)所需要的安全度。4 、混

40、凝土配合比設(shè)計(jì)的基本原則：(1) 滿足砼的強(qiáng)度要求以及達(dá)到此強(qiáng)度的時(shí)間(2)滿足和易性的要求；(3) 耐久性能的要滿足設(shè)計(jì)要求；(4) 經(jīng)濟(jì)上合理。 一個(gè)好的砼設(shè)計(jì)配合比，應(yīng)同時(shí)達(dá)到上述四項(xiàng)要求，不能偏廢，這就是說(shuō)在滿足前面三項(xiàng)要求的基礎(chǔ)上， 最大限度的節(jié)約水泥， 以達(dá)到降低工程造價(jià)的目的。5、普通砼配合比設(shè)計(jì)的基本方法（1）絕對(duì)體積法 此法是按照砼混合料單位體積等于各組成材料的絕對(duì)體積之 和的原則來(lái)設(shè)計(jì)，即mc mg ms mw 0.01a 1 cgswA）mcmgmsmw1000 10acgswc g s wA ')式中： mc、mg、ms、mw 為各原材料組份的用量（ kg）；

41、為砼含氣量，（一般取 =2）； （c c）、 （g g ）、 （s s）、 w（ w）為相應(yīng)各種原材料的表觀密度（或比重）此外還有sms100%s mg msB）【 s 為砂率】有了（ A）及（ B）式，就可進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)了。2）假定容重法先假定砼拌合物的容重 （濕重）來(lái)計(jì)算各種原材料的用量，再通 過(guò)試拌調(diào)整材料用量，并以實(shí)測(cè)砼混合物的容重， 反算材料的配合比 在有一定試驗(yàn)資料的基礎(chǔ)上，此法比絕對(duì)體積法來(lái)得簡(jiǎn)單。但當(dāng)無(wú)試 驗(yàn)資料時(shí)，假定容重法往往誤差很大。砼的容重可假定：3河砂砼： 2400kg/m 3山砂砼： 2450 kg/m 3（3）兩種設(shè)計(jì)方法的比較：A 、絕對(duì)體積法可靠性較好，但它是

42、建立在必須測(cè)出原材料的性能指 標(biāo)的基礎(chǔ)上，如須知道砂、石子容重、比重、空隙率等指標(biāo)，因而 它是一種比較科學(xué)的設(shè)計(jì)方法， 如果沒(méi)有原材料的檢測(cè)指標(biāo)， 采用 假定指標(biāo)來(lái)設(shè)計(jì)，則失去了意義。B 、假定容重法方法簡(jiǎn)單，可靠性亦能滿足要求，但當(dāng)沒(méi)有試驗(yàn)資料 時(shí)，假定容重則往往不易掌握好，誤差在所難免。三）、砼配合比設(shè)計(jì)實(shí)例（絕對(duì)體積法）1 試設(shè)計(jì) C35 砼配合比（1）已知條件： 原材料：水泥： P?O 42.5 級(jí)（ c =3.15） 河砂：中粗砂（比重 2.65 ）卵石： 1030mm（比重 2.67 ）2） 施工要求：機(jī)械震搗，坍落度 3050mm2.設(shè)計(jì)步驟如下 ：（1）確定試配砼強(qiáng)度，按 JGT55-2000規(guī)定，試配砼