《建筑材料》第四章混凝土

1、4 普通混凝土普通混凝土主要介紹了普通混凝土的組成材料，混凝土主要介紹了普通混凝土的組成材料，混凝土拌合物的和易性，硬化混凝土的強度、耐久性，拌合物的和易性，硬化混凝土的強度、耐久性，混凝土外加劑的作用原理和應用，普通混凝土配混凝土外加劑的作用原理和應用，普通混凝土配合比設計方法等，簡要介紹了其他品種混凝土，合比設計方法等，簡要介紹了其他品種混凝土，如體現(xiàn)混凝土發(fā)展動態(tài)的高強混凝土、高性能混如體現(xiàn)混凝土發(fā)展動態(tài)的高強混凝土、高性能混凝土等。凝土等。 本章提要本章提要混凝土( Concrete, 砼）砼）是由膠凝材料、骨料和水，必要時摻入化學外加劑和礦物質混合材料，按適當比例配合，拌制成拌合物，

2、經硬化而成的人造石材。按膠凝材料不同，分為水泥混凝土、瀝青混凝土、石膏混凝土及聚合物混凝土等；按表觀密度不同，分為重混凝土(02600kg/m3)、普通混凝土(0=19502500kg/m3)、輕混凝土(01950kg/m3)； 按使用功能不同，分為結構用混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐熱混凝土、耐酸混凝土及防輻射混凝土等；按施工工藝不同，又分為噴射混凝土、泵送混凝土、振動灌漿混凝土等?；炷恋奶攸c：混凝土的特點：可塑性好、性能可調、可用鋼筋增強、耐久性好、原材料來源豐富；但自重大、呈脆性、施工過程影響因素多。 本本 章章 內內 容容4.1 普通混凝土的組成材料普通混凝土的組成材料4.2 混

3、凝土的主要技術性質混凝土的主要技術性質4.3 混凝土外加劑混凝土外加劑4.4 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計4.5 其他品種混凝土其他品種混凝土4.1 普通混凝土的組成材料普通混凝土的組成材料普通混凝土是由水泥、粗骨料(碎石或卵石)、細骨料(砂)和水拌和，經硬化而成的一種人造石材。 砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收縮；水泥和水形成水泥漿，包裹在粗細骨料表面并填充骨料間的空隙。水泥漿體在硬化前起潤滑作用，使混凝土拌合物具有良好的工作性能，硬化后將骨料膠結在一起，形成堅固的整體。其結構如圖4.1。 圖4.1 普通混凝土結構示意圖 1石子；2砂子；3水泥漿；4氣孔 1） 水泥品種

4、的選擇水泥品種的選擇配制混凝土時，一般可采用六大品種水泥，必要時也可采用快硬水泥、鋁酸鹽水泥等。詳見第3章內容。 1 水泥水泥水泥強度等級應與混凝土強度等級相適應。一般以水泥強度(以MPa為單位)為混凝土強度等級的1.52.0倍較適宜，水泥強度等級過高或過低，會導致水泥用量過少或過多，對混凝土的技術性能及經濟效果都不利。 2）水泥強度等級的選擇）水泥強度等級的選擇普通混凝土的細骨料主要采用天然砂和人工砂。 天然砂是由自然風化、水流搬運和分選、堆積形成的粒徑小于4.75mm的巖石顆粒，但不包括軟質巖、風化巖石的顆粒。按產源不同，天然砂分為山砂、河砂和海砂。 人工砂是經除土處理的機制砂、混合砂的統(tǒng)

5、稱。 2 細骨料砂子細骨料砂子常用砂常用砂建筑用砂 GB/T 14684-2001砂按技術要求分為類、類、類。類宜用于強度等級大于C60的混凝土；類宜用于強度等級C30C60及抗凍、抗?jié)B或其他要求的混凝土；類宜用于強度等級小于C30的混凝土和建筑砂漿。 為了節(jié)約水泥，并使混凝土結構達到較高密實度，選擇骨料時，應盡可能選用總表面積較小、空隙率較小的骨料，而砂子的總表面積與粗細程度有關，空隙率則與顆粒級配有關。 (1)粗細程度砂的粗細程度是指不同粒徑的砂?；旌显谝黄鸬目傮w粗細程度。 1） 砂的粗細程度及顆粒級配砂的粗細程度及顆粒級配(2)顆粒級配砂的顆粒級配是指粒徑不同的砂?；ハ啻钆涞那闆r。同樣粒

6、徑的砂空隙率最大，若大顆粒間空隙由中顆粒填充，空隙率會減小，若再填充以小顆粒，空隙率更小，如圖4.2所示。 圖4.2 骨料顆粒級配示意圖 (a)單一粒徑；(b)兩種粒徑；(c)多種粒徑 (3)砂的粗細程度與顆粒級配的評定砂的粗細程度和顆粒級配，常用篩分析方法進行評定。稱取試樣500g，將試樣倒入按孔徑大小從上到下組合的套篩(附篩底)上進行篩分，然后稱取各篩上的篩余量，計算各篩的分計篩余百分率a1、a2、a3、a4、a5、a6及累計篩余百分率A1、A2、A3、A4、A5、A6，其計算關系如表4.1。 砂子的篩分析試驗砂子的篩分析試驗總稱量總稱量500g表表4.1 累計篩余率與分計篩余率計算關系累

7、計篩余率與分計篩余率計算關系 篩孔尺寸篩余量(g)分計篩余百分率(%)累計篩余百分率(%)4.75mmm1a1=(m1/500)100% A1=a12.36mmm2a2=(m2/500)100%A2=a1+a21.18mmm3a3=(m3/500)100%A3=a1+a2+a3600m m4a4=(m4/500)100%A4=a1+a2+a3+a4300mm5a5=(m5/500)100%A5=a1+a2+a3+a4+a5150mm6a6=(m6/500)100%A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6篩底m7a7=(m7/500)100%A7=a1+a2+a3+a4+a5+a6+a7砂的粗細

8、程度用細度模數Mx表示，其計算式如下：建筑用砂按細度模數分為粗、中、細三種規(guī)格，其細度模數分別為：粗砂：3.73.1；中砂：3.02.3；細砂：2.21.6。 2345611()5100 xAAAAAAMA砂的顆粒級配用級配區(qū)表示，以級配區(qū)或級配曲線判定砂級配的合格性。對細度模數為3.7 1.6的建筑用砂，根據600m篩的累計篩余百分率分成3個級配區(qū)，見表4.2。為了更直觀地反映砂的顆粒級配，以累計篩余百分率為縱坐標，篩孔尺寸為橫坐標，根據表4.2的數值可以畫出砂子3個級配區(qū)的級配曲線，如圖4.3所示。 表表4.2 建筑用砂的顆粒級配建筑用砂的顆粒級配(GB/T 146842001) 篩孔尺寸

9、1區(qū)2區(qū)3區(qū)累計篩余百分率(%) 9.50mm0004.75mm100 100 100 2.36mm3552501501.18mm65355010250600m 857170414016300m958092708555150m100901009010090圖4.3 砂的級配曲線 【例題】用500g烘干砂進行篩分試驗，其結果如表4.3所求。試分析該砂的粗細程度與顆粒級配。【解】計算細度模數Mx 評定結果：將累計篩余百分率與表4.2作對照，或繪出級配曲線，此砂處于2區(qū)，級配良好；細度模數為2.66，屬中砂。 2345611()5100(13.923.361.682.198.5)5 5.52.661

10、005.5xAAAAAAMA 篩孔尺寸篩余量(g)分計篩余百分率(%)累計篩余百分率(%)4.75mm27.55.55.52.36mm428.413.91.18mm479.423.3600m 191.538.361.6300m102.520.582.1150m8216.498.5 150m7.51.5100表表4.3 砂樣篩分結果砂樣篩分結果 含泥量是指天然砂中粒徑小于75m的顆粒含量；石粉含量是指人工砂中粒徑小于75m的顆粒含量；泥塊含量是指砂中原粒徑大于1.18mm，經水浸洗、手捏后小于600m的顆粒含量。 天然砂的含泥量應符合表4.4的規(guī)定。 人工砂的石粉含量應符合表4.5的規(guī)定。 砂中

11、泥塊含量應符合表4.4和表4.5的規(guī)定。 2） 含泥量、石粉含量和泥塊含量含泥量、石粉含量和泥塊含量表表4.4 天然砂的含泥量和泥塊含量天然砂的含泥量和泥塊含量(GB/T 146842001) 項目 指標類類類 含泥量（按質量計）（%） 1.03.05.0泥塊含量（按質量計）（%） 01.02.0表表4.5 人工砂的石粉含量和泥塊含量人工砂的石粉含量和泥塊含量(GB/T 146842001) 項目 指標類類類 1亞甲藍試驗 MB值1.40或合格 石粉含量(按質量計)(%) 3.05.07.02泥塊含量(按質量計)(%) 01.02.03MB值1.40或不合格 石粉含量(按質量計)(%) 1.0

12、3.05.04泥塊含量(按質量計)(%)01.02.0國家標準規(guī)定砂中不應混有草根、樹葉、塑料、煤塊、爐渣等雜物，砂中如含有云母、輕物質、有機物、硫化物及硫酸鹽、氯鹽等，其含量應符合表4.6的規(guī)定。 3） 有害物質含量有害物質含量項目 指標類類類 云母(按質量計)(%，小于） 1.02.02.0輕物質(按質量計)(%，小于） 1.01.01.0有機物（比色法） 合格合格合格硫化物及硫酸鹽(SO3質量計)（%）0.50.50.5氯化物(以氯離子質量計)(%，小于) 0.010.020.06表表4.6 砂中有害物質含量（砂中有害物質含量（GB/T 146842001） 砂的堅固性是指砂在自然風化和

13、其他外界物理、化學因素作用下，抵抗破裂的能力。天然砂采用硫酸鈉溶液法進行試驗，砂樣經5次循環(huán)后其質量損失應符合表4.7的規(guī)定。人工砂采用壓碎指標法進行試驗，壓碎指標值應符合表4.8的規(guī)定。 4） 堅固性堅固性表表4.7 堅固性指標堅固性指標(GB/T 146842001) 項目 指標類類類 質量損失（%，小于） 8810表表4.8 壓碎指標壓碎指標(GB/T 146842001) 項目 指標類類類 單級最大壓碎指標(%，小于) 202530砂的表觀密度、堆積密度、空隙率應符合如下規(guī)定：表觀密度大于2500kg/m3，松散堆積密度大于1350kg/m3，空隙率小于47%。 5） 表觀密度、堆積密

14、度、空隙率表觀密度、堆積密度、空隙率普通混凝土常用的粗骨料分卵石和碎石兩類。卵石是由自然風化、水流搬運和分選、堆積形成的，粒徑大于4.75mm的巖石顆粒。按其產源不同可分為河卵石、海卵石、山卵石等。碎石是天然巖石或卵石經機械破碎、篩分制成的，粒徑大于4.75mm的巖石顆粒。 3 粗骨料石子粗骨料石子建筑用卵石、碎石 GB/T 14685-2001卵石、碎石按技術要求分為、類。類宜用于強度等級大于C60的混凝土；類宜用于強度等級C30C60及抗凍、抗?jié)B或其他要求的混凝土；類宜用于強度等級小于C30混凝土。 (1)最大粒徑Dmax粗骨料公稱粒級的上限稱為該粒級的最大粒徑。粗骨料的最大粒徑增大，則其

15、總表面積相應減小，包裹粗骨料所需的水泥漿量就減少，可節(jié)約水泥；或者在一定和易性和水泥用量條件下，能減少用水量而提高混凝土強度。 1） 最大粒徑和顆粒級配最大粒徑和顆粒級配(2)顆粒級配良好的粗骨料，對提高混凝土強度、耐久性，節(jié)約水泥是極為有利的。粗骨料的顆粒級配分連續(xù)粒級和單粒粒級。粗骨料顆粒級配好壞的判定也是通過篩分析法進行的。據國家標準，建筑用卵石、碎石的顆粒級配應符合表4.9的規(guī)定。 表表4.9建筑用卵石、碎石的顆粒級配建筑用卵石、碎石的顆粒級配(GB/T 146852001) 粗骨料中含泥量是指粒徑小于75m的顆粒含量；泥塊含量是指原粒徑大于4.75mm，經水浸洗、手捏后小于2.36m

16、m的顆粒含量。粗骨料中含泥量和泥塊含量應符合表4.10的規(guī)定。 2） 含泥量和泥塊含量含泥量和泥塊含量表表4.10 含泥量和泥塊含量含泥量和泥塊含量(GB/T 146852001) 項目 指標類類類 含泥量（按質量計）（%） 0.51.01.5泥塊含量（按質量計）（%） 00.50.7卵石和碎石顆粒的長度大于該顆粒所屬相應粒級的平均粒徑2.4倍者為針狀顆粒；厚度小于平均粒徑0.4倍者為片狀顆粒(平均粒徑指該粒級上、下限粒徑的平均值)。針片狀顆粒易折斷，且會增大骨料的空隙率和總表面積，使混凝土拌合物的和易性、強度、耐久性降低。其含量應符合表4.11的規(guī)定。 3） 針片狀顆粒含量針片狀顆粒含量表表

17、4.11 針片狀顆粒含量針片狀顆粒含量(GB/T 146852001) 項目 指標類類類 針、片狀顆粒(按質量計)(%，小于) 51525卵石和碎石中不應混有草根、樹葉、樹枝、塑料、煤塊和爐渣等雜物。卵石和碎石中如含有有機物、硫化物及硫酸鹽，其含量應符合表4.12的規(guī)定。 4） 有害物質有害物質項目 指標類類類 有機物（比色法） 合格合格合格硫化物及硫酸鹽(SO3質量計)（%）0.51.01.0表表4.12 有害物質含量有害物質含量(GB/T 146852001) 堅固性是指卵石、碎石在自然風化和其他外界物理化學因素作用下抵抗破裂的能力。采用硫酸鈉溶液法進行試驗，卵石和碎石經5次循環(huán)后，其質量

18、損失應符合表4.13的規(guī)定。 5） 堅固性堅固性表表4.13 堅固性指標堅固性指標(GB/T 146852001) 項目 指標類類類 質量損失(%，小于) 5812(1)巖石抗壓強度巖石抗壓強度是將母巖制成50mm50mm50mm的立方體試件或50mm50mm的圓柱體試件，測得的其在飽和水狀態(tài)下的抗壓強度值。國家標準規(guī)定，巖石抗壓強度：火成巖應不小于80MPa，變質巖應不小于60MPa，水成巖應不小于30MPa。 6） 強度強度(2)壓碎指標 壓碎指標表示石子抵抗壓碎的能力，將直徑為10-20mm的碎石分三層裝入標準圓筒內，按一定方法加壓至200kN，再過2.36mm的篩。其值越小，說明強度越

19、高。壓碎指標碎石、卵石的壓碎指標應符合表4.14的規(guī)定。010mmm 項目 指標類類類 碎石壓碎指標（%，小于） 102030卵石壓碎指標（%，小于） 121616表表4.14 壓碎指標壓碎指標(GB/T 146852001) 碎石和卵石的表觀密度、堆積密度、空隙率應符合如下規(guī)定：表觀密度大于2500kg/m3，松散堆積密度大于1350kg/m3，空隙率小于47%。 7） 表觀密度、堆積密度、空隙率表觀密度、堆積密度、空隙率經堿集料反應試驗后，由卵石、碎石制備的試件無裂縫、酥裂、膠體外溢等現(xiàn)象，在規(guī)定的試驗齡期的膨脹率應小于0.10%。 8） 堿集料反應堿集料反應骨料的四種含水狀態(tài)骨料的四種含

20、水狀態(tài)干燥狀態(tài)干燥狀態(tài)對混凝土用水的質量要求：不得影響混凝土的和易性及凝結；不得有損于混凝土強度的發(fā)展；不得降低混凝土的耐久性，加快鋼筋銹蝕及導致預應力鋼筋脆斷；不得污染混凝土表面?；炷涟韬陀盟畼藴?JGJ 632006)對混凝土用水提出了具體的質量要求。 4 混凝土用水混凝土用水4.2 混凝土的主要技術性質混凝土的主要技術性質混凝土的性質包括混凝土拌合物的和易性，混凝土強度、變形及耐久性等。混凝土各組成材料按一定比例攪拌后尚未凝結硬化的材料稱為混凝土拌合物。1） 和易性概念和易性概念和易性又稱工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工條件下，便于各種施工工序的操作，以保證獲得均勻密實的混凝土的性

21、能。和易性是一項綜合技術指標，包括流動性(稠度)、粘聚性和保水性三個主要方面。 1 混凝土拌合物的和易性混凝土拌合物的和易性(1)流動性是指拌合物在自重或施工機械振搗作用下，能產生流動并均勻密實地填充整個模型的性能。流動性好的混凝土拌合物操作方便、易于搗實和成型。(2)粘聚性是指拌合物在施工過程中，各組成材料互相之間有一定的粘聚力，不出現(xiàn)分層離析，保持整體均勻的性能。 (3)保水性是指拌合物保持水分，不致產生嚴重泌水的性質。混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性三者既互相聯(lián)系，又互相矛盾。施工時應兼顧三者，使拌合物既滿足要求的流動性，又保證良好的粘聚性和保水性。普通混凝土拌合物性能試驗方法(GB

22、/T 500802002)規(guī)定采用坍落度試驗和維勃稠度試驗進行評定。(1)坍落度將混凝土拌合物分3次按規(guī)定方法裝入坍落度筒內，刮平表面后，垂直向上提起坍落度筒。拌合物因自重而坍落，測量坍落的值(mm)，即為該拌合物的坍落度(如圖4.4)。 2） 和易性測定和易性測定根據坍落度大小，可將混凝土拌合物分成4級，見表4.15。 混凝土拌合物的坍落度應在一個適宜的范圍內。其值可根據工程結構種類、鋼筋疏密程度及振搗方法按表4.16選用。 對于干硬性混凝土，和易性測定常采用維勃稠度試驗。 (2)維勃稠度試驗維勃稠度試驗需用維勃稠度測定儀(見圖4.5)。 所用的時間(以秒計)稱為該混凝土拌合物的維勃稠度。維

23、勃稠度值越大，說明混凝土拌合物越干硬。混凝土拌合物根據維勃稠度大小分為4級，見表4.17。 圖4.4 坍落度測定 表表4.15 混凝土拌合物按坍落度分級混凝土拌合物按坍落度分級 級別名稱坍落度(mm)允許偏差(mm)T1T2T3T4 低塑性混凝土塑性混凝土流動性混凝土大流動性混凝土 10405090100150160 10203030表表4.16 混凝土澆筑時的坍落度混凝土澆筑時的坍落度 項次結構種類坍落度(mm)1基礎或地面等的墊層、無筋的厚大結構(擋土墻、基礎或厚大的塊體等)或配筋稀疏的結構 10302板、梁和大型及中型截面的柱子等30503配筋密列的結構(薄壁、斗倉、筒倉、細柱等)507

24、04配筋特密的結構7090圖4.5 維勃稠度儀 級別名稱維勃稠度（s）V0V1V2V3 超干硬性混凝土特干硬性混凝土干硬性混凝土半干硬性混凝土 3130212011105 表表4.17 混凝土按維勃稠度的分級混凝土按維勃稠度的分級 (1)水泥漿的數量在水灰比不變的條件下，增加混凝土單位體積中的水泥漿數量，能使骨料周圍有足夠的水泥漿包裹，改善骨料之間的潤滑性能，從而使混凝土拌合物的流動性提高。但水泥漿數量不宜過多，否則會出現(xiàn)流漿現(xiàn)象，粘聚性變差，浪費水泥，同時影響混凝土強度。3 影響混凝土和易性的主要因素影響混凝土和易性的主要因素(2)水泥漿的稠度水泥漿的稠度主要取決于水灰比(1m3混凝土中水與

25、水泥用量的比值)大小。水灰比過大，水泥漿太稀，產生嚴重離析及泌水現(xiàn)象；過小，因流動性差而難于施工，通常水灰比在0.400.75之間，并盡量選用小的水灰比。 (3)砂率(S或SP)砂率是指混凝土內砂的質量占砂、石總量的百分比。 選擇砂率應該是在用水量及水泥用量一定的條件下，使混凝土拌合物獲得最大的流動性，并保持良好的粘聚性和保水性；或在保證良好和易性的同時，水泥用量最少。此時的砂率值稱為合理砂率(如圖4.6、圖4.7)。合理砂率一般通過試驗確定，在不具備試驗的條件下，可參考表4.18選取。 圖4.6 砂率與坍落度關系 (水及水泥用量不變) 圖5.7 砂率與水泥用量關系 (坍落度不變) 表表4.1

26、8 混凝土砂率混凝土砂率(%) 水灰比(W/C) 卵石最大粒徑(mm) 碎石最大粒徑(mm) 1020401020400.400.500.600.70 2632303533383641 2531293432373540 2430283331363439 3035333836413944 2934323735403843 2732303533383641(4)原材料的性質水泥品種 在其他條件相同時，硅酸鹽水泥和普通水泥較礦渣水泥拌制的混凝土拌合物的和易性好。 骨料 如其他條件相同，卵石混凝土比碎石混凝土流動性大，級配好的比級配差的流動性大。 (5)其他因素外加劑拌制混凝土時，摻入少量外加劑，有利

27、于改善和易性 溫度混凝土拌合物的流動性隨溫度的升高而降低。 時間隨著時間的延長，拌和后的混凝土坍落度逐漸減小。 1） 混凝土立方體抗壓強度混凝土立方體抗壓強度普通混凝土力學性能試驗方法(GB/T 500812002)規(guī)定，制作150mm150mm150 mm的標準立方體試件(在特殊情況下，可采用150mm300mm的圓柱體標準試件)，在標準條件(溫度202，相對濕度95%以上)下養(yǎng)護到28d，所測得的抗壓強度值為混凝土立方體抗壓強度，以fcu表示。 2 混凝土強度混凝土強度當采用非標準尺寸的試件時，應換算成標準試件的強度。換算方法是將所測得的強度乘以相應的換算系數(見表4.19)?；炷亮⒎襟w

28、抗壓強度標準值fcu,k是指具有95%強度保證率的立方體抗壓強度。 表表4.19 強度換算系數強度換算系數(GB/T 500812002) 試件尺寸(mm )骨料最大粒徑(mm)強度換算系數 100100100150150150200200200 31.54063 0.9511.05混凝土強度等級采用符號C與立方體抗壓強度標準值表示。普通混凝土通常劃分為C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等12個強度等級(C60以上的混凝土稱為高強混凝土)?；炷恋妮S心抗壓強度fcp與立方體抗壓強度fcu之間具有一定的關系，通過大量試驗表明：在立方體

29、抗壓強度fcu為1055MPa的范圍內，fcp=(0.70.8)fcu。 2） 混凝土其他強度混凝土其他強度 （1）軸心抗壓強度 f cp以150150300mm的棱柱體為標準試件，其他條件與立方體抗壓強度相同。（2）抗拉強度抗拉強度通過劈裂抗拉強度進行測試。原理：在試件的兩個相對的表面素線上作用著均勻分布的壓應力，這樣就能夠在外力作用的豎向平面內產生均布拉伸應力。公式P破壞荷載, NA試件的劈裂面面積, mmAPApfts637.02 (3)抗折強度抗折強度通過三分點加荷試驗測試。試件： 150150550mm 梁型試件2tfPLfbh混凝土強度主要取決于水泥石強度及其與骨料表面的粘結強度，

30、而水泥石強度及其與骨料的粘結強度又與水泥強度等級、水灰比及骨料的性質有密切關系。同時，齡期及養(yǎng)護條件等因素對混凝土強度也有較大影響。 3） 影響混凝土強度的主要因素影響混凝土強度的主要因素(1)水泥強度等級和水灰比 配合比相同時，水泥強度等級越高，混凝土強度也越大；在一定范圍內，水灰比越小，混凝土強度也越高。試驗證明，混凝土強度與水灰比呈曲線關系，而與灰水比呈直線關系(見圖4.8)。其強度計算公式是：()cuacebCffW A B 碎石 0.46 0.07 卵石 0.48 0.33圖4.8 混凝土強度與水灰比及灰水比關系 (a)強度與水灰比關系；(b)強度與灰水比關系 (2)粗骨料的顆粒形狀

31、和表面特征粗骨料對混凝土強度的影響主要表現(xiàn)在顆粒形狀和表面特征上。當粗骨料中含有大量針片狀顆粒及風化的巖石時，會降低混凝土強度。碎石表面粗糙、多棱角，與水泥石粘結力較強，而卵石表面光滑，與水泥石粘結力較弱。因此，水泥強度等級和水灰比相同時，碎石混凝土強度比卵石混凝土的高些。 卵石碎石(3)養(yǎng)護條件 試驗表明，保持足夠濕度時，溫度升高，水泥水化速度加快，強度增長也快。混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范(GB 502042002)規(guī)定，在混凝土澆筑完畢后，應在12h內加以覆蓋并保濕養(yǎng)護?；炷翉姸扰c保持潮濕日期的關系見圖4.9，溫度對混凝土強度的影響見圖4.10。 圖4.9 混凝土強度與保持潮濕時間的

32、關系 1長期保持潮濕；2保持潮濕14d；3保持潮濕7d；4保持潮濕3d；5保持潮濕1d 圖4.10 溫度、齡期對混凝土強度影響參考曲線 (4)齡期 混凝土在正常養(yǎng)護條件下，其強度隨齡期增長而提高。在最初714d內，強度增長較快，28d后強度增長緩慢(見圖4.10)?；炷翉姸鹊陌l(fā)展大致與齡期的對數成正比關系： 28lglg28nfnf(5) 試驗條件 試件尺寸 相同的混凝土，試件尺寸越小測得的強度越高。 試件的形狀當試件受壓面積(aa)相同，而高度(h)不同時，高寬比(h/a)越大，抗壓強度越小。見圖4.11 表面狀態(tài) 加荷速度 圖4.11 混凝土試件的破壞狀態(tài) (a)立方體試件；(b)棱柱體

33、試件；(c)試件破壞后的棱錐體；(d)不受承壓板約束時試件的破壞情況 (1) 采用高強度等級水泥(2) 采用干硬性混凝土(3) 采用有害雜質少、級配良好的集料和合理的砂率(4)采用機械攪拌和振搗 圖4.12(5)采用蒸汽或蒸壓養(yǎng)護 (6) 摻入合適的外加劑和摻合料 4） 提高混凝土強度的措施提高混凝土強度的措施圖4.12 搗實方法對混凝土強度的影響 1） 非荷載作用下的變形非荷載作用下的變形非荷載作用下的變形有化學收縮、干濕變形及溫度變形等。 (1)化學收縮是指由于水泥水化生成物的體積比反應前物質的總體積小，致使混凝土產生收縮。水泥用量過多，在混凝土的內部易產生化學收縮而引起微細裂縫。3 混凝

34、土變形混凝土變形(2)干濕變形即混凝土干燥、潮濕引起的尺寸變化。其中濕脹變形量很小，一般無破壞性，但干縮對混凝土危害較大，應盡量減小。 (3)溫度變形即混凝土熱脹冷縮的性能。由于水泥水化放出熱量，因此，溫度變形對大體積混凝土工程極為不利，容易引起內外膨脹不均而導致混凝土開裂。 荷載作用下的變形主要是徐變，所謂徐變是指在長期不變的荷載作用下，隨時間而增長的變形。圖4.13表示混凝土徐變的曲線?；炷列熳兇笮∨c許多因素有關。如水灰比、養(yǎng)護條件、水泥用量等均對徐變有影響。 徐變的產生，有利也有弊。 2） 載荷作用下的變形載荷作用下的變形圖4.13 混凝土徐變曲線 1） 混凝土耐久性概念混凝土耐久性概

35、念 混凝土耐久性是指混凝土在實際使用條件下抵抗各種破壞因素作用，長期保持強度和外觀完整性的能力。包括混凝土的抗凍性、抗?jié)B性、抗侵蝕性及抗碳化性、堿集料反應等等。 4 混凝土耐久性混凝土耐久性(1)抗凍性是指混凝土在飽和水狀態(tài)下，能經受多次凍融循環(huán)而不破壞，也不嚴重降低強度的性能，是評定混凝土耐久性的主要指標?？箖龅燃壐鶕炷了艹惺艿姆磸蛢鋈谘h(huán)的次數，劃分為F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300等9個等級?；炷恋拿軐嵍取⒖紫兜臉嬙焯卣魇怯绊懣箖鲂缘闹匾蛩?(2)抗?jié)B性是指混凝土抵抗水、油等液體滲透的能力。抗?jié)B性好壞用抗?jié)B等級來表示。抗?jié)B等級分為

36、P4、P6、P8、P10、P12等5個等級?；炷了冶葘?jié)B性起決定性作用。 提高混凝土抗?jié)B性的根本措施在于增強混凝土的密實度。 (3)抗侵蝕性 腐蝕的類型通常有軟水腐蝕、硫酸鹽腐蝕、強堿腐蝕等，其腐蝕機理詳見第3章?；炷恋目骨治g性與密實度有關，同時，水泥品種、混凝土內部孔隙特征對抗腐蝕性也有較大影響。 (4)抗碳化性碳化是指混凝土中的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳反應。 碳化引起混凝土的中性化，減弱對鋼筋的保護增大混凝土的收縮，產生細微裂紋使抗壓強度略增加CaCO3堵孔，碳化放出水分，有利水泥水化OHCaCOOHCOOHCa232222)( (5)堿集料反應是指水泥中的堿性物質(氧化鈉或氧化

37、鉀)過多，且集料中含有活性二氧化硅時，二者反應生成堿硅酸凝膠,不斷吸水引起體積膨脹,使混凝土開裂、最終破壞的現(xiàn)象。(1) 根據工程所處環(huán)境及要求，合理選擇水泥品種。(2) 控制水灰比及保證足夠的水泥用量(表4.20)(3) 改善粗細骨料的顆粒級配。(4) 摻加外加劑，以改善抗凍、抗?jié)B性能。(5) 加強澆搗和養(yǎng)護，以提高混凝土強度及密實度，避免出現(xiàn)裂縫、蜂窩等現(xiàn)象。(6) 采用浸漬處理或用有機材料作防護涂層。 2） 提高混凝土耐久性措施提高混凝土耐久性措施表表4.20 混凝土的最大水灰比和最小水泥用量混凝土的最大水灰比和最小水泥用量(JGJ 552000) 4.3 混凝土外加劑混凝土外加劑國家標

38、準GB 80761997混凝土外加劑按外加劑的主要功能將混凝土外加劑分為4類： (1)改善混凝土拌合物流變性能的外加劑，其中包括各種減水劑、引氣劑和泵送劑等。(2)調節(jié)混凝土凝結時間、硬化性能的外加劑，其中包括緩凝劑、早強劑和速凝劑等。1 外加劑的分類外加劑的分類(3)改善混凝土耐久性的外加劑，其中包括引氣劑、防水劑和阻銹劑等。(4)改善混凝土其他性能的外加劑，其中包括加氣劑、膨脹劑、防凍劑、著色劑、防水劑和泵送劑等。 1） 減水劑減水劑減水劑是指能保持混凝土的和易性不變，而顯著減少其拌和用水量的外加劑。 (1)減水劑的減水作用水泥加水拌和后，水泥顆粒間會相互吸引，形成許多絮狀物圖4.14(a

39、)。當加入減水劑后，減水劑能拆散這些絮狀結構，把包裹的游離水釋放出來圖4.14(b)。2 常用的外加劑常用的外加劑圖4.14 水泥漿結構 1水泥顆粒；2游離水 (a)未摻減水劑時的水泥漿體中絮狀結構；(b)摻減水劑的水泥漿結構 (2)使用減水劑的技術經濟效果在保持和易性不變，也不減少水泥用量時，可減少拌和水量5%25%或更多。 在保持原配合比不變的情況下，可使拌合物的坍落度大幅度提高(可增大100200mm) 。若保持強度及和易性不變，可節(jié)省水泥10%20%。 提高混凝土的抗凍性、抗?jié)B性，使混凝土的耐久性得到提高。 (3)常用的減水劑 目前，減水劑主要有木質素系、萘系、樹脂系、糖蜜系和腐殖酸等

40、幾類，各類可按主要功能分為普通減水劑、高效減水劑、早強減水劑、緩凝減水劑、引氣減水劑等幾種。詳細介紹見教材P77。 加速混凝土早期強度發(fā)展的外加劑稱為早強劑。這類外加劑能加速水泥的水化過程，提高混凝土的早期強度并對后期強度無顯著影響。目前常用的早強劑有氯鹽、硫酸鹽、三乙醇胺三大類及以它們?yōu)榛A的復合早強劑。 2） 早強劑早強劑在攪拌混凝土的過程中，能引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡的外加劑稱為引氣劑。引氣劑可在混凝土拌合物中引入直徑為0.051.25mm的氣泡，能改善混凝土的和易性，提高混凝土的抗凍性、抗?jié)B性等耐久性，適用于港口、土工、地下防水混凝土等工程。常用的產品有松香熱聚物、松香皂

41、等，此外還有烷基磺酸鈉及烷基苯磺酸鈉等。 3） 引氣劑引氣劑延長混凝土凝結時間的外加劑稱為緩凝劑。 常用的緩凝劑有無機鹽類，如硼砂(Na2B4O710H2O)，其摻量為水泥質量0.1%0.2%；磷酸三鈉(Na3PO412H2O)，其摻量為水泥質量0.1%1.0%等。還有有機物羥基羥酸鹽類，如酒石酸，摻量為0.2%0.3%；檸檬酸，其摻量為0.05%0.1%；以及使用較多的糖蜜類緩凝劑，其摻量為0.1%0.5%。 4） 緩凝劑緩凝劑能使混凝土在負溫下硬化，并在規(guī)定時間內達到足夠防凍強度的外加劑稱為防凍劑。在負溫度條件下施工的混凝土工程須摻入防凍劑。一般，防凍劑除能降低冰點外，還有促凝、早強、減水

42、等作用，所以多為復合防凍劑。常用的復合防凍劑有NON-F型、NC-3型、MN-F型、FW2、FW3、AN-4等。 5） 防凍劑防凍劑(1)外加劑品種的選擇選擇外加劑時，應根據工程需要、現(xiàn)場條件及產品說明書進行全面考慮。(2)外加劑摻量的選擇外加劑品種選定后，還要認真確定外加劑的摻量。(3)外加劑的摻入方法先摻法、后摻法、同摻法等。 3 外加劑施工和保管注意事項外加劑施工和保管注意事項4.4 普通混凝土配合比設計普通混凝土配合比設計【例題】某工程鋼筋混凝土大梁，混凝土設計強度等級為C20，施工要求坍落度為3550mm，采用機械振搗。該施工單位無歷史統(tǒng)計資料。采用材料：普通水泥，32.5級，實測強

43、度為34.8MPa，密度為3100kg/m3；中砂，表觀密度為2650kg/m3，堆積密度為1450kg/m3；卵石，最大粒徑20mm，表觀密度為2.73g/cm3，堆積密度為1500kg/m3；自來水。試設計混凝土的配合比(按干燥材料計算)。若施工現(xiàn)場中砂含水率為3%，卵石含水率為1%，求施工配合比。 【解】 (1) 確定配制強度。 (2) 確定水灰比(W/C) (3) 確定用水量(mW0) (4) 計算水泥用量(mC0） (5) 確定砂率 (6) 計算砂、石用量mS0、mG0 (7) 計算初步配合比 (8) 配合比調整 (9) 試驗室配合比 (10) 施工配合比4.5 其他品種混凝土其他品種混凝土(了解）了解）在混凝土中摻加一定量粉煤灰，可以改善混凝土性能、節(jié)約水泥、提高產品質量及降低產品成本。 粉煤灰按其質量分為、三個等級。 摻粉煤灰的混凝土早期強度會降低(但后期