第3章 混凝土和砂漿1 組成材料

第3章水泥混凝土和砂漿土木工程材料本節(jié)內(nèi)容概述

1普通混凝土的組成材料

2新拌混凝土的性能

3混凝土的力學性能

4混凝土的變形性能

5混凝土耐久性

6▲▲▲▲混凝土質(zhì)量控制與強度評定7普通混凝土配合比設計

8水泥混凝土技術(shù)進展

9砂漿

10▲【本章內(nèi)容導讀】講述內(nèi)容本章主要講述水泥混凝土和砂漿的組成材料、技術(shù)性質(zhì)、配合比設計及其他品種混凝土和砂漿；重點講述新拌混凝土和砂漿的和易性，硬化混凝土和砂漿的力學性能，硬化混凝土的變形性能、耐久性能及混凝土和砂漿的配合比設計。學習重點和要求要求學生重點掌握水泥混凝土和砂漿的組成及其質(zhì)量要求；掌握水泥混凝土的和易性、強度、耐久性以及砌筑砂漿和抹面砂漿的性能和應用；掌握水泥混凝土和砂漿的配合比設計方法；了解常用混凝土外加劑的作用和應用；了解其他品種混凝土和砂漿。

混凝土（Concrete）是指以膠凝材料（膠結(jié)料）、骨料（也稱骨料）、水及其他材料為原料，按適當比例配制而成的混合物再經(jīng)硬化而形成的復合材料

其中應用最廣的是以水泥為膠凝材料，以砂石為骨料，加水拌和而成的拌合物，經(jīng)一定時間硬化而成的水泥混凝土－普通混凝土。3.1概述3.1.1混凝土的發(fā)展歷程最早使用水硬性膠凝材料制備混凝土的是古羅馬人，用火山灰、石灰、砂、石制備的“天然混凝土”，萬神殿和羅馬圓形劇場就是其中杰出的代表。

到1875年，威廉﹒拉塞爾斯采用改良后的鋼筋強化的混凝土技術(shù)獲得專利，混凝土才逐漸成為主要的現(xiàn)代土木工程材料混凝土的起源

古羅馬圓形劇場萬神殿隨著混凝土技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)今混凝土已經(jīng)在各種土木工程中得到廣泛應用，是目前用量最大、而且也是非常重要的土木工程材料。應用領(lǐng)域包括：工業(yè)與民用建筑、橋梁、隧道、鐵路、公路、水利、海洋、礦山和地下工程等應用領(lǐng)域

3.1.2混凝土的分類1．按所用膠結(jié)材料分類

膠凝材料混凝土水泥混凝土樹脂混凝土瀝青混凝土聚合物水泥混凝土水玻璃混凝土石膏混凝土2．按表觀密度分類

表觀密度混凝土普通混凝土重混凝土輕混凝土（ρ0＜1950），用于保溫材料和輕質(zhì)結(jié)構(gòu)或高層、大跨度建筑的結(jié)構(gòu)材料。包括輕骨料混凝土、無砂大孔混凝土和多孔混凝土（ρ0=2000~2500）：最常用的承重結(jié)構(gòu)材料（ρ0＞2600）：防輻射混凝土，核工程的屏蔽材料3．按施工工藝分類

施工工藝混凝土泵送混凝土離心混凝土噴射混凝土碾壓混凝土壓力灌漿混凝土擠壓混凝土現(xiàn)澆混凝土預制混凝土噴射混凝土泵送混凝土泵送混凝土4．按用途分類

用途混凝土防水混凝土防輻射混凝土結(jié)構(gòu)混凝土耐酸混凝土裝飾混凝土補償收縮混凝土水下澆筑混凝土道路混凝土5．按摻合料分類

摻合料

混凝土粉煤灰混凝土磨細高爐礦渣混凝土硅灰混凝土纖維混凝土6．按強度等級分類

強度等級

混凝土低強混凝土高強混凝土中強混凝土超高強混凝土28d抗壓強度小于30MPa28d抗壓強度30～60MPa28d抗壓強度大于60MPa28d抗壓強度大于100MPa7．按每立方米水泥用量分類每立方米水泥用量混凝土貧混凝土富混凝土每立方米水泥用量不小于230kg每立方米水泥用量不超過170kg優(yōu)點：

原材料來源廣泛。砂、石等地方材料就地取材，成本低。用途最為廣泛的人造材料可調(diào)整性強?？梢园垂こ绦枰渲瞥霾煌再|(zhì)的混凝土，適用于多種結(jié)構(gòu)形式新拌混凝土有良好的可塑性。具有較高的抗壓強度，且與鋼筋具有良好的共同工作性。具有良好的耐久性，可抵抗大多數(shù)環(huán)境破壞作用。與其他結(jié)構(gòu)材料相比，其維修費用很低。具有較好的耐火性。3.1.3混凝土的特點缺點：自重大，比強度小。不利于提高有效承載能力，也給施工安裝帶來一定困難?？估瓘姸刃?。一般只有其抗壓強度的1/10～1/15，屬于脆性材料。剛度大，變形能力差。易開裂。硬化較慢、施工周期長、質(zhì)量波動大。結(jié)硬前需要較長時間的養(yǎng)護，從而延長了施工期。3.1.4現(xiàn)代混凝土的發(fā)展方向高強度良好的使用操作性、體積穩(wěn)定性以及與環(huán)境相適應的高耐久性。高性能混凝土以耐久性作為設計的主要指標，是未來混凝土的主要發(fā)展方向之一注重環(huán)保。綠色高性能混凝土是混凝土未來的發(fā)展方向。其它新技術(shù)混凝土：如環(huán)境調(diào)節(jié)、智能混凝土等混凝土的結(jié)構(gòu)水泥+水→水泥漿+砂→水泥砂漿+石子→混凝土拌合物→硬化混凝土組成材料的作用圖3-1混凝土的組織結(jié)構(gòu)水泥石——20％~30%；砂和石子——70％~80%；孔隙和自由水——1％～5%。

組成材料硬化前硬化后水泥+水潤滑作用膠結(jié)作用砂+石子填充作用骨架作用3.2普通混凝土的組成材料

3.2.1水泥品種的選擇配制混凝土時，應根據(jù)工程性質(zhì)與特點、工程部位、工程所處環(huán)境狀況以及施工條件等，按各品種水泥的特性進行合理地選擇。強度等級的選擇水泥強度等級的選擇，應與混凝土的設計強度等級相適應；當混凝土強度等級為C30及C30以下時，水泥強度等級為混凝土設計強度等級的1.5~2.5倍為宜；當混凝土強度等級為C30~C50時，水泥強度等級為混凝土設計強度等級的1.1~1.5倍為宜；當混凝土強度等級為C60及以上時，水泥強度等級與混凝土設計強度等級的比值應小于1，但一般不宜低于0.70

。

常用水泥混凝土的選用參考表水泥品種使用部位及環(huán)境硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥工程特點1.厚大體積混凝土×△☆☆☆2.快硬混凝土☆△×××3.高強（高于C40）混凝土☆△△××4.有抗?jié)B要求的混凝土☆☆×☆☆5.耐磨混凝土☆☆△×環(huán)境條件1.在普通氣候環(huán)境中混凝土△☆△△2.在干躁環(huán)境中混凝土△☆△××3.在高濕度環(huán)境中或永遠在水下混凝土△△☆4.在嚴寒地區(qū)的露天混凝土，寒冷地區(qū)處在水位升降范圍內(nèi)的混凝土☆☆△××5.嚴寒地區(qū)在水位升降范圍內(nèi)的混凝土☆☆×××注：☆號表示優(yōu)先選用；△表示可以使用；×表示不得使用。骨料在混合料中起骨架作用（碎石、礫石等）

在混合料中起填充作用（天然砂、人工砂和石屑）粒徑粗骨料細骨料3.2.2細骨料4.75~90mm0.15~4.75mm

砂的分類按產(chǎn)源分砂天然砂人工砂機制砂混合砂河砂、湖砂、山砂種類顆粒形狀表面特征和易性強度河砂圓、橢圓光滑好低海砂山砂多棱角粗糙差高Ⅰ類：宜用于強度等級大于C60的混凝土Ⅱ類：宜用于強度等級為C30～C60及有抗凍、抗?jié)B或其他要求的混凝土Ⅲ類宜用于強度等級小于C30的混凝土和建筑砂漿?！督ㄖ蒙啊罚℅B/T14684—2001）：按技術(shù)要求1.

含泥量、石粉含量和泥塊（Claylump）含量

含泥量：粒徑小于0.075mm的顆粒含量；石粉含量：人工砂中粒徑小于0.075mm的顆粒含量；泥塊含量：粒徑大于1.18mm，經(jīng)水洗、手捏后小于600μm的顆粒含量；砂中的泥顆粒極細，會粘附在骨料顆粒表面，影響水泥凝膠體與砂粒之間的粘結(jié)，降低界面強度，并增加混凝土的干縮，易產(chǎn)生開裂，影響混凝土耐久性。石粉是在生產(chǎn)人工砂的過程中，在加工前經(jīng)除土處理、加工后形成的粒徑小于75μm，其礦物組成和化學成分與母巖相同的物質(zhì)。石粉的摻入對完善混凝土細骨料級配、提高混凝土密實度有很大的益處，進而會起到提高混凝土綜合性能的作用。砂中的泥塊會在混凝土中形成薄弱部分，對混凝土的質(zhì)量影響更大。項目指標Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類含泥量（質(zhì)量計，%）＜1.0＜3.0＜5.0泥塊含量（質(zhì)量計，%）0＜1.0＜2.0表3-1天然砂含泥量和泥塊含量項目指標Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類亞甲藍試驗MB值＜1.40或合格石粉含量（%）＜3.0＜5.0＜7.0泥塊含量（%）0＜1.0＜2.0MB值≥1.40或不合格石粉含量（%）＜1.0＜3.0＜5.0泥塊含量（%）0＜1.0＜2.0表3-2人工砂的石粉含量和泥塊含量砂中不應混有草根、樹葉、樹枝、塑料、爐渣、煤塊等雜物。砂中常含有云母、有機物、硫化物及硫酸鹽、氯鹽等雜質(zhì)。

云母呈薄片狀，表面光滑，容易開裂，與水泥粘結(jié)不牢，會降低混凝土的強度；硫化物及硫酸鹽將對硬化后的水泥凝膠體產(chǎn)生腐蝕；有機物通常是植物的腐爛產(chǎn)物，妨礙、延緩水泥的正常水化，降低混凝土的強度；氯鹽引起混凝土中鋼筋銹蝕，破壞鋼筋與混凝土的粘結(jié)，使保護層混凝土開裂。

2．有害物質(zhì)（Deleterioussubstance）含量表3-3砂中有害物質(zhì)含量項 目指標I類Ⅱ類Ⅲ類云母（按質(zhì)量計）/%＜1.0＜2.0＜2.0輕物質(zhì)（按質(zhì)量計）/%＜1.0＜1.0＜1.0有機物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸鹽（按SO3質(zhì)量計）/%＜0.5＜0.5＜0.5氯化物（以氯離子質(zhì)量計）/%＜0.01＜0.02＜0.063．堅固性（Soundness）堅固性是指骨料在自然風化和其它外界物理化學因素作用下抵抗破裂的能力。骨料在長期受到各種自然因素的綜合作用下，其物理力學性能會逐漸下降。這些自然因素包括溫度變化干濕變化凍融循環(huán)等。通常采用硫酸鈉溶液法檢驗骨料的堅固性：將砂試樣在飽和硫酸鈉溶液中經(jīng)5次循環(huán)浸漬后；依據(jù)其質(zhì)量損失來評定其類別。人工砂則采用壓碎指標試驗法進行檢測。表3-4砂的堅固性指標和壓碎指標項 目指標I類Ⅱ類Ⅲ類質(zhì)量損失/%＜8810單級最大壓碎指標/%＜2025304．表觀密度、堆積密度、空隙率表觀密度大于2500kg/m3松散堆積密度大于1350kg/m3空隙率小于47%

5．堿集料反應（Alkali-aggregatereaction）定義：水泥、外加劑等混凝土組成物及環(huán)境中的堿與集料中堿活性礦物在潮濕環(huán)境下緩慢發(fā)生并導致混凝土開裂破壞的膨脹反應。當用于重要工程或?qū)嫌袘岩蓵r，須按標準規(guī)定，經(jīng)堿集料反應試驗后，由砂制備的試件無裂紋、酥裂、膠體外溢等現(xiàn)象，在規(guī)定的試驗齡期膨脹率應小于0.10%。6.砂的顆粒形狀和表面特征（Particleshapeandsurfacetexture）山砂:顆粒具有棱角，表面粗糙，與水泥的粘結(jié)較好，拌制的混凝土強度較高，但流動性較差河砂、海砂:顆粒多呈圓形，表面光滑，與水泥的粘結(jié)較差，拌制的混凝土強度較低，但流動性較好。7.砂的粗細程度和顆粒級配（FinenessandParticlegrading）砂的粗細程度：不同粒徑的砂?；旌显谝黄鸬目傮w平均粗細程度。按粗細程度不同：分為粗砂、中砂、細砂。砂的粗細程度可反映砂的比表面積（單位質(zhì)量的總表面積）的大小。對于相同質(zhì)量的砂，粒徑小，總表面積大；粒徑大，總表面積小，因而包裹大粒徑砂所需的水泥漿量就少。即相同的水泥漿數(shù)量，包裹在較粗砂粒表面的水泥漿層就厚，便能減小骨料間的摩擦，提高混凝土拌合物的和易性。但若砂子過粗，則顆粒間難以相互嵌固，使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)難以形成穩(wěn)定的相互嵌固堆聚結(jié)構(gòu)，從而造成許多不良現(xiàn)象。因此，配制混凝土用砂不宜過細，也不宜過粗。

砂的顆粒級配，是指不同粒徑砂的相互搭配情況。要獲得穩(wěn)定的顆粒堆聚結(jié)構(gòu)，并需要較少的水泥漿時，砂的顆粒級配應該為多種粒徑的顆粒相互合理搭配（下圖）。

良好的級配應當能使骨料的空隙率和總表面積均較小，從而不僅使所需水泥漿量較少，而且還可以提高混凝土的密實度、強度及其它性能砂的顆粒級配和粗細程度是用篩分析方法測定的。

篩分試驗：將500g試樣，置于一套標準篩進行篩分，分別稱出試樣存留在各篩上質(zhì)量，并計算級配參數(shù)。

細骨料標準篩：9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm。級配參數(shù)：①分計篩余百分率②累計篩余百分率

①分計篩余百分率（ai）——各號篩的篩余量占砂樣總質(zhì)量的百分率

。②累計篩余百分率（Ai）大于的概念——即該號篩的篩余百分率與比該號篩粗的所有篩的分計篩余百分率之和。標準篩搖篩機表3-5分計篩余和累計篩余的關(guān)系篩孔尺寸/mm分計篩余量/g分計篩余/%累計篩余/%4.75m1a1A1=a12.36m2a2A2=a1+a21.18m3a3A3=a1+a2+a30.60m4a4A4=a1+a2+a3+a40.30m5a5A5=a1+a2+a3+a4+a50.15m6a6A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6＜0.15m7——計算砂的細度模數(shù)，判斷砂的粗細砂的細度模數(shù)（Mx）越大，表示砂越粗。Mx=3.7~3.1粗砂Mx=3.0~2.3中砂Mx=2.2~1.6細砂表3-6砂的顆粒級配累計篩余/%方孔篩/mm級配區(qū)1239.50004.7510~010~010~02.3635~525~015~01.1865~3550~1020~00.6085~7170~4140~160.3095~8092~7085~550.15100~90100~90100~90按600μm篩的累計篩余率的大小，可分為1區(qū)、2區(qū)、3區(qū)共三個級配區(qū)。砂的顆粒級配用級配區(qū)和級配曲線來表示級配區(qū)判斷砂的級配是否合格——根據(jù)0.6mm篩孔的累計篩余百分率評定宜優(yōu)先選擇級配在2區(qū)的砂；采用1區(qū)砂時，應適當提高砂率當采用3區(qū)砂時，應適當減小砂率。砂的實際級配全部在任一級配區(qū)規(guī)定范圍內(nèi)為合格，否則不合格（除4.75mm和600μm篩檔外，可以略有超出，但超出總量應小于5％

）級配曲線分析砂的細度模數(shù)不能反映砂的級配優(yōu)劣，細度模數(shù)相同的砂，其級配可能差別很大。因此，在配制混凝土時，砂的顆粒級配和細度模數(shù)應同時考慮。當砂子的級配較好，且其中含有較多的粗顆粒，并以適量的中顆粒及少量的細顆粒填充其空隙時，這種砂的級配和粗細最適宜，其空隙率及總表面積均較小。粒徑為4.75~90mm的骨料稱為粗骨料。常用的有碎石及卵石兩種。

3.2.3粗骨料碎石卵石Ⅰ類：宜用于強度等級大于C60的高強混凝土Ⅱ類：宜用于強度等級為C30～C60及有抗凍、抗?jié)B或其他耐久性要求的混凝土Ⅲ類宜用于強度等級小于C30的混凝土?！督ㄖ寐咽?、碎石》（GB/T14685—2001）

：按技術(shù)要求1．含泥量和泥塊含量含泥量是指卵石、碎石中粒徑小于75μm的顆粒含量。泥塊含量是指卵石、碎石中原粒徑大于4.75mm，經(jīng)水浸洗、手捏后變成小于2.36mm的顆粒含量。它們在混凝土中均影響其強度與耐久性，要對其含量進行限制表3-7卵石、碎石的含泥量和泥塊含量項目指標I類Ⅱ類Ⅲ類含泥量（按質(zhì)量計）/%＜0.5＜1.0＜1.5泥塊含量（按質(zhì)量計）/%0＜0.5＜0.72．有害物質(zhì)含量混凝土用粗骨料中的有害物質(zhì)主要包括有機物、硫化物及硫酸鹽，并不得混有草根、樹葉、樹枝、塑料、爐渣和煤塊等雜物表3-8卵石、碎石的有害物質(zhì)含量項 目指標I類Ⅱ類Ⅲ類有機物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸鹽（按SO3質(zhì)量計），%＜0.51.01.03．粗骨料的顆粒形狀和表面特征理想的顆粒形狀應是三維長度相等或近似的球狀或立方體形，而三維長度相差較大的針、片狀顆粒粒形較差針、片狀顆粒受力時容易折斷，影響混凝土的強度，而且會增加骨料間的空隙，使混凝土拌合物的和易性變差。所以，須限制粗骨料中針、片狀顆粒的含量。針狀顆粒是指卵石和碎石顆粒的長度大于該顆粒所屬粒級平均粒徑的2.4倍者片狀顆粒是指其厚度小于平均粒徑0.4倍表3-8卵石、碎石的針片狀顆粒含量項 目指標I類Ⅱ類Ⅲ類針片狀含量（按質(zhì)量計），%＜51525骨料的表面特征主要是指骨料表面的粗糙程度及孔隙特征等。卵石表面光滑且少棱角，空隙率較小，故配制混凝土時混凝土拌合物的和易性較好，水泥用量較少。但與水泥石粘結(jié)能力較差，混凝土強度較低。碎石表面粗糙而且具有吸收水泥漿的孔隙特征，與水泥石的粘結(jié)能力強，在相同情況下，配制的混凝土強度較高，但混凝土拌合物的和易性較差。4．堅固性（Soundness）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(jīng)5次循環(huán)后其質(zhì)量損失應符合規(guī)定。表3-9卵石和碎石的堅固性指標項 目指標I類Ⅱ類Ⅲ類質(zhì)量損失，%＜58125．堿-集料反應堿-集料反應是指水泥、外加劑等混凝土組成物及環(huán)境中的堿與集料中堿活性礦物在潮濕環(huán)境下緩慢發(fā)生并導致混凝土開裂破壞的膨脹反應。

。集料中的堿活性礦物主要有活性氧化硅或活性碳酸鹽，相對應的堿-集料反應即為堿-硅酸反應或堿-碳酸反應。經(jīng)堿-骨料反應試驗后，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％經(jīng)檢驗后，若粗集料被判定為具有潛在堿-碳酸反應危害時，則不宜用作混凝土粗集料當被判定為有潛在堿-硅酸反應危害時，則應采取以下措施后方可使用：①使用含堿量小于0.6％的水泥，或滲加能抑制堿-集料反應的混合材料；②當使用含鉀、鈉離子的混凝土外加劑時，必須進行專門的試驗。6．表觀密度、堆積密度、空隙率表觀密度大于2500kg/m3松散堆積密度大于1350kg/m3空隙率小于47%?！痘炷两Y(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》規(guī)定粗骨料最大粒徑：

Dmax

≯1/4結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸

≯3/4鋼筋間最小凈距混凝土實心板：≯1/2板厚且≯50mm泵送混凝土：應符合表3-10的要求

7．粗骨料的最大粒徑（Maximumsize）和顆粒級配粗骨料中公稱粒級的上限稱為該骨料的最大粒徑（1）最大粒徑在條件許可的情況下，粗骨料最大粒徑應盡量用得大些表3-10粗骨料的最大粒徑與輸送管的管徑之比石子品種泵送高度/m粗骨料的最大粒徑與輸送管的管徑之比碎石50≤1：350~100≤1：4100≤1：5卵石50≤1：2.550~100≤1：3100≤1：4粗骨料的顆粒級配也可通過篩分試驗來確定

。標準方孔篩的孔邊長分別為2.36mm,4.75mm,9.50mm，16.0mm，19.0mm,26.5mm，31.5mm，37.5mm，53.0mm,63.0mm，75.0mm及90.0mm共12個篩孔級別。根據(jù)不同的顆粒粒徑分布，可將粗骨料劃分為相應的顆粒級配系列。粗骨料的級配有連續(xù)級配和間斷級配兩種。（2）顆粒級配連續(xù)粒級是石子顆粒由小到大連續(xù)分級，每一粒級均占有適當?shù)谋壤?。用連續(xù)粒級配制的混凝土拌合物和易性較好，不易發(fā)生離析現(xiàn)象，易于保證混凝土的質(zhì)量，便于大型混凝土攪拌站使用，適合泵送混凝土。單粒粒級是缺少粗骨料中的某些粒級顆粒，使粗骨料級配不連續(xù)。單粒粒級中大顆粒的空隙直接由比它小許多的小粒徑顆粒填充，降低了石子的空隙率，減少水泥用量，但混凝土拌合物易產(chǎn)生離析現(xiàn)象，施工困難，一般在工程中較少使用。單粒粒級宜用于組合成具有要求級配的連續(xù)粒級，也可與連續(xù)粒級配合使用，以改善骨料級配

表3-11卵石和碎石的顆粒級配公稱粒徑/mm累計篩余/%方孔篩/mm2.364.759.5016.019.026.531.537.553.063.075.090.0連續(xù)粒級5~1095~10080~1000~150————————5~1695~10085~10030~600~100———————5~2095~10090~10040~80—0~100——————5~2595~10090~100—30~70—0~50—————5~31.595～10090~10070~90—15~45—0~50————5~40—95~10070~90—30~65——0~50———單粒粒級10~20—95~10085~100—0~150——————16~31.5—95~100—85～100——0~100————20~40——95~100—80~100——0~100———31.5~63———95~100——75~10045~75—0~100—40~80————95~100——70~100—30~600~100路面混凝土對粗骨料的級配要求高于其他混凝土表3-12卵石和碎石的顆粒級配（JTGF30—2003）公稱粒徑/mm累計篩余/%方孔篩/mm2.364.759.5016.019.026.531.537.5連續(xù)粒級5~1695~10085~10040~600~100———5~1995~10085~9560~7530~450~50——5~26.595~10090~10070~9050~7025~400~50—5~31.595~10090~10075~9060~7540~6020~350~50單粒粒級5~1095~10080~1000~150————10~16—95~10080~1000~150———10~19—95~10085~10040~600~150——16~26.5——95~10055~7025~400~100—16~31.5——95~10085~10055~7025~400~100粗骨料的強度可用其母巖巖石的立方體抗壓強度或壓碎指標值來表示

巖石立方體抗壓強度檢驗是將碎石的母巖制成邊長為50mm的立方體（或直徑與高均為50mm的圓柱體）試件，在吸水飽和狀態(tài)下測定其極限抗壓強度值?；炷劣么止橇弦笃鋷r石立方體抗壓強度應不小于混凝土強度等級的1.5倍。通常：對于火成巖，其抗壓強度應不小于80MPa；對于變質(zhì)巖，其抗壓強度應不小于60MPa；對于水成巖，其抗壓強度應不小于30MPa。50mm×50mm×50mm8．強度（Strength）粗骨料的壓碎指標檢驗是將一定質(zhì)量風干后篩除大于19.0mm及小于9.50mm的顆粒，并去除針片狀顆粒的石子裝入一定規(guī)格的圓筒內(nèi)，在壓力機上經(jīng)3~5min均勻加荷載到200kN，并穩(wěn)定5s，卸荷后稱取試樣質(zhì)量（G1），再用孔徑為2.36mm的篩篩除被壓碎的細粒，稱取留在篩上的試樣質(zhì)量（G2）

粗骨料的壓碎指標值越小，表示其抵抗受壓破壞的能力越強。表3-13碎石和卵石的壓碎指標項 目指標I類Ⅱ類Ⅲ類碎石壓碎指標，＜102030卵石壓碎指標，＜1216163.2.4水混凝土用水的基本質(zhì)量要求:

不影響混凝土的和易性和凝結(jié)硬化，無損于混凝土強度的發(fā)展及耐久性，不加快鋼筋的腐蝕，不引起預應力鋼筋的脆斷，不污染混凝土的表面?；炷劣盟此捶譃椋猴嬘盟?、地表水、地下水、海水及經(jīng)過適當處理或處置后的工業(yè)廢水。凡符合國家標準的生活飲用水，都可用于拌制混凝土在無法獲得水源的情況下，海水可用于拌制素混凝土，但不宜用于鋼筋混凝土當對水質(zhì)有懷疑時，應將該水水樣與飲用水樣進行水泥凝結(jié)時間、水泥膠砂強度對比試驗3.2.5外加劑（Admixture）1．外加劑的定義和分類混凝土外加劑是指在混凝土攪拌前或拌制過程中摻入的、能顯著改善混凝土某項或多項性能的物質(zhì)，其摻量一般不大于水泥質(zhì)量的5%

（特殊情況除外）?；炷镣饧觿┌雌渲饕δ芊譃樗念悾海?）改善混凝土拌合物流變性能的外加劑，如減水劑、引氣劑、泵送劑等。（2）調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間和硬化性能的外加劑，如緩凝劑、促凝劑、早強劑等。（3）改善混凝土耐久性的外加劑，如引氣劑、防水劑、阻銹劑、防凍劑等。（4）改善混凝土其他性能的外加劑，如加氣劑、膨脹劑、著色劑等。2．常用的混凝土外加劑（1）減水劑（Water-reducingadmixture）減水劑是指在混凝土拌合物坍落度基本相同的條件下，能顯著減少拌和用水量的外加劑。按化學成分可分為木質(zhì)素系、萘系、樹脂系等幾類；按效果可分為普通減水劑和高效減水劑兩類；按凝結(jié)時間可分成標準型、早強型和緩凝型三種；按是否引氣可分為引氣型和非引氣型兩種。1）減水劑的作用機理圖3-6減水劑的作用機理a）絮凝結(jié)構(gòu)b）減水劑吸附狀態(tài)c）水泥顆粒分散狀態(tài)作用機理：一種表面活性劑：一種陰離子型的有機化合物，長分子鏈的一端易溶于水——親水基，另一端難溶于水——憎水基。分散作用：減水劑分子定向吸附于水泥顆粒表面，使水泥顆粒表面帶有同一種電荷（負電荷），形成靜電排斥作用，水泥顆粒相互分散。

潤滑作用：水泥顆粒表面的減水劑吸附膜能與水分子形成一層穩(wěn)定的溶劑化水膜，這層水膜具有很好的潤滑作用，改善混凝土流動性。

2）減水劑的技術(shù)經(jīng)濟效果增加流動性——

保持單位用水量和水灰比不變提高混凝土強度——

保持坍落度和水泥用量不變節(jié)約水泥——

保持強度不變改善耐久性3）常用減水劑①木質(zhì)素系減水劑木質(zhì)素系減水劑：木質(zhì)素磺酸鈣(簡稱木鈣)，木質(zhì)素磺酸鈉(木鈉)和木質(zhì)素磺酸鎂(木鎂)三大類。外觀：是由生產(chǎn)紙漿的木質(zhì)廢液，經(jīng)中和發(fā)酵、脫糖、濃縮、噴霧干燥而制成的棕黃色粉末。性能：緩凝引氣型減水劑，摻量范圍0.2%～0.3%，減水率約為10%；保持流動性不變，可提高混凝土強度8%～10%；不減水則可增大混凝土坍落度約80～100mm；保持和易性與強度不變時，可節(jié)約水泥5%～10%。應用范圍：主要用于夏季混凝土施工、滑模施工、大體積混凝土和泵送混凝土施工、不宜用于蒸汽養(yǎng)護混凝土制品和工程。②多環(huán)芳香族磺酸鹽系減水劑（荼系）萘磺酸鹽系減水劑：以工業(yè)萘或由煤焦油中分餾出含萘的同系物經(jīng)分餾為原料，經(jīng)磺化、縮合等一系列復雜的工藝而成，主要成分為β—萘磺酸鹽甲醛縮合物。如FDN、NF、UNF、XP、SN－Ⅱ等。外觀：棕黃色粉末或液體。性能：多為非引氣型高效減水劑，適宜摻量為0.5%～1.2%，減水率可達15%～30%，相應地可提高28天強度10%以上，或節(jié)約水泥10%～20%。應用范圍：適用于配制高強、早強、流態(tài)和蒸養(yǎng)混凝土制品和工程，單獨使用時混凝土的坍落度損失較大，通常與緩凝劑或引氣劑復合使用。③水溶性樹脂系減水劑外觀：棕色液體。樹脂系減水劑：磺化三聚氰胺甲醛樹脂減水劑，通常稱為密胺樹脂系減水劑。主要以三聚氰胺、甲醛和亞硫酸鈉為原料，經(jīng)磺化、縮聚等工藝生產(chǎn)而成，最常用的有SM樹脂減水劑。性能：非引氣型早強高效減水劑，性能優(yōu)于萘系減水劑，但價格較高，適宜摻量0.5%～2.0%，減水率可達20%以上，1天強度提高一倍以上，7天強度可達基準28天強度。應用范圍：主要用于配制高強混凝土、早強混凝土、流態(tài)混凝土、蒸汽養(yǎng)護混凝土和鋁酸鹽水泥耐火混凝土等。摻SM減水劑的混凝土粘聚性較大，可泵性較差，且坍落度經(jīng)時損失也較大。④聚羧酸類減水劑外觀：橙色透明液體。聚羧酸類減水劑

：分子結(jié)構(gòu)為含羧基接枝共聚物的表面活性劑，主要通過不飽和單體在引發(fā)劑作用下共聚而獲得，主鏈系由含羧基的活性單體聚合而成，側(cè)鏈系由含功能性官能團的活性單體與主鏈接枝共聚而成。性能：摻量0.15~0.25%，為萘系的1/4左右，減水率可達25~30%；摻量為0.5%的極限摻量時，減水率達45%以上；相應地可提高28天強度30%以上，或節(jié)約水泥20%～30%；混凝土坍落度經(jīng)時損失小，與水泥適應性好等特點。

應用范圍：主要用于配制超高強混凝土及高耐久性混凝土。

（2）引氣劑（Airentrainingadmixture）引氣劑是一種能使混凝土在攪拌過程中引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡，從而改善混凝土和易性和耐久性的一類化學外加劑。常用種類：松香樹脂類、烷基苯磺酸鹽類、脂肪醇磺酸鹽類、蛋白質(zhì)鹽類及石油磺酸鹽類等作用機理：表面活性劑，一端為親水基(羧酸或磺酸基團)，另一端為憎水基團(脂肪烴或芳香烴)。降低表面張力、穩(wěn)定氣泡。親水基憎水基氣泡引氣劑對混凝土性能的影響：（1）改善混凝土拌合物的和易性；（2）提高混凝土的抗?jié)B性、抗凍性；（3）降低混凝土強度。（3）早強劑（Hardeningacceleratingadmixture）早強劑：能促進混凝土凝結(jié)硬化，加速混凝土早期強度發(fā)展并對后期強度無明顯影響的外加劑早強劑的種類主要有無機鹽類（氯鹽類、硫酸鹽類、碳酸鹽類等）、有機物類（有機胺類、羧酸鹽類等）、礦物類（明礬石、氟鋁酸鈣、無水硫鋁酸鈣等）。常用的早強劑有氯鹽類早強劑、硫酸鹽類早強劑、有機胺類早強劑及復合早強劑等早強劑能促進水泥的水化與硬化，縮短混凝土施工養(yǎng)護期，加快施工速度，提高模板和場地周轉(zhuǎn)率，主要適用于蒸養(yǎng)混凝土、有早強要求的混凝土、有防凍要求的混凝土及低溫、負溫施工（最低氣溫不低于-5℃）的混凝土等。1）氯化鈣早強劑：主要有CaCl2、NaCl、KCl和FeCl3等。性能：白色粉末，適宜摻量0.5%～3%，鋼筋混凝土中摻量應控制在1%以內(nèi)。

能使混凝土3天強度提高50%～100%，7天強度提高20%～40%，但后期強度不一定提高，甚至可能低于基準混凝土。應用范圍：氯鹽對混凝土耐久性有一定影響，不能用于以下工程：（1）水位升降區(qū)、露天結(jié)構(gòu)或經(jīng)常受水淋的結(jié)構(gòu)。（2）鍍鋅鋼材或鋁鐵相接觸部位及有外露鋼筋埋件而無防護措施的結(jié)構(gòu)。（3）含有酸堿或硫酸鹽侵蝕介質(zhì)中使用的結(jié)構(gòu)。（4）給排水構(gòu)筑物、薄壁構(gòu)件、中重級吊車、屋架、落錘或鍛錘基礎。（5）預應力混凝土結(jié)構(gòu)。2）硫酸鹽類早強劑:主要有硫酸鈉（Na2SO4，也稱元明粉，俗稱無水芒硝）、硫酸鈣、硫酸鋁及硫酸鋁鉀（即明礬）等。性能：白色粉末，使用最廣泛的早強劑，適宜摻量為1%～3%；早強效果不及CaCl2。對礦渣水泥混凝土早強效果較顯著，但后期強度略有下降。注意事項：硫酸鈉早強劑在預應力混凝土結(jié)構(gòu)中的摻量不得大于1%；潮濕環(huán)境中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中摻量不得大于1.5%；嚴格控制最大摻量，超摻可導致混凝土后期膨脹開裂，強度下降；混凝土表面起“白霜”，影響外觀和表面裝飾。

3）有機胺類早強劑：主要有三乙醇胺、三異醇胺等。性能：三乙醇胺為無色或淡黃色油狀液體，呈堿性，易溶于水。三乙醇胺的摻量極微，一般為水泥重的0.02%～0.05%；早強效果不及CaCl2，但對早期和后期強度都有增強效果，不影響混凝土耐久性；摻量不宜超過0.1%，否則導致混凝土后期強度下降。注意事項：摻用時可將三乙醇胺先用水按一定比例稀釋，以便于準確計量。此外，為改善三乙醇胺的早強效果，通常與其他早強劑復合使用。4）復合早強劑：克服單一早強劑的不足，發(fā)揮各自特點，產(chǎn)生超疊加作用。

常用配方：1）三乙醇胺0.02%～0.05%+NaCl0.5%。2）三乙醇胺0.02%～0.05%+NaCl0.3～0.5%+亞硝酸鈉1%～2%。3）三乙醇胺0.02%～0.05%+生石膏2%+亞硝酸鈉1%。4）CaCl2+亞硝酸鈉＝（0.5%～3.5%）+1%。常用配方：5）硫酸鈉+NaCl=（0.5%～1.5%）+（0.3%～0.5%）。6）硫酸鈉+亞硝酸鈉＝（0.5%～1.5%）+1.0%。7）硫酸鈉+三乙醇胺＝（0.5%～1.5%）+0.05%。8）硫酸鈉+三乙醇胺+石膏＝（1%～1.5%）+（0.03%～0.05%）+2%。9）硫酸鈉+亞硝酸鈉+氯化鈣+氯化鈉＝（1%～1.5%）+（1%～3%）+（0.3%～0.5%）+（0.3%～0.5%）。（4）緩凝劑（Setretardingadmixture）緩凝劑是指能延緩混凝土凝結(jié)時間，但不顯著影響混凝土后期強度發(fā)展的外加劑緩凝劑種類：多羧基碳水化合物類，如木質(zhì)素磺酸鹽類、糖類、糖鈣等；羥基羧酸及其鹽類，如酒石酸、檸檬酸、酒石酸鉀（鈉）等；無機鹽類，如磷酸鈉、硼砂；多元有機磷酸及鹽類和丙烯酸類共聚物等緩凝劑適用于夏季施工、泵送及滑模施工、遠距離運輸?shù)纫缶從幕炷凉こ?，可防止混凝土拌合物發(fā)生過早坍落度損失。緩凝劑亦適用于大體積混凝土等要求降低水化熱的工程。緩凝劑不宜單獨用于蒸養(yǎng)混凝土，亦不宜用于5℃以下施工的混凝土工程。（5）膨脹劑（Expandingadmixture）膨脹劑是能使混凝土產(chǎn)生一定體積膨脹的外加劑，它的主要作用機理是與水反應生成膨脹性水化物，與水泥混凝土凝結(jié)硬化過程中產(chǎn)生的收縮相抵消。按化學成分可分為硫鋁酸鹽系膨脹劑、石灰系膨脹劑、鐵粉系膨脹劑、氧化鎂型膨脹劑和復合型膨脹劑等。主要功能：補償收縮混凝土：膨脹率相當于或稍大于混凝土收縮率；用于防裂、防水接縫、補強堵塞。自應力混凝土：膨脹率遠大于混凝土收縮，達到預應力或化學自應力混凝土的目的。用于自應力鋼筋混凝土輸水、輸氣、輸油壓力管，反應罐、水池、水塔及其它自應力鋼筋混凝土構(gòu)件。1）硫鋁酸鹽系膨脹劑:以生成鈣礬石為主要膨脹性產(chǎn)物的一類膨脹劑，有CSA、UEA、CEA、AEA等。最常用的是UEA膨脹劑。

UEA制備方法：由硫鋁酸鹽水泥熟料、明礬石、石膏共同磨細制成。水化早期：3CaO·3Al2O3·CaSO4+6Ca(OH)2+8CaSO4+90H2O無水硫鋁酸鹽鈣石膏大量水≥3{3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O}

鈣礬石膨脹機理：水化中期：2KAl3(SO4)2(OH)6+13Ca(OH)2+5CaSO4+78H2O

明礬石石膏大量水

＝≥3{3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O}+2KOH鈣礬石2）石灰系膨脹劑:以生成CaO為主要膨脹源的膨脹劑，也稱氧化鈣膨脹劑。

制備方法：由普通生石灰和硬脂酸按一定比例共同磨細而成，也稱石灰脂膜膨脹劑。硬脂酸的作用：助磨、成膜控制膨脹速率。膨脹機理：CaO+H2O＝＝≥Ca(OH)2

應用方面：

1)制作灌漿料，用于大型設備的基礎灌漿和地腳螺栓的灌漿。

2)無聲爆破時用的靜態(tài)破碎劑。20℃下在4~24小時內(nèi)體積膨脹1.5~2倍，可產(chǎn)生高達30MPa的膨脹壓力。

3)膨脹速率受環(huán)境影響敏感、保質(zhì)期短等原因，很少用于一般混凝土的補償收縮，但可與UEA系膨脹劑復合使用。3）氧化鎂型膨脹劑:以生成MgO為膨脹源。

制備方法:天然菱鎂礦(MgCO3)在900~950℃下鍛燒后，MgO顆粒細度控制在300~1180μm范圍。膨脹機理：MgO+H2O＝＝≥Mg(OH)2

應用方面:

膨脹作用主要發(fā)生在中后期，用于大體積大壩混凝土補償收縮。摻量5%左右。（6）防凍劑（Antifreezeagent）防凍劑是指在規(guī)定溫度下，能顯著降低混凝土的冰點，使混凝土在負溫下硬化并在規(guī)定養(yǎng)護條件下達到預期性能的外加劑。防凍劑常由多組分復合而成，其主要組分有防凍組分、減水組分、引氣組分和早強組分等。防凍劑用于負溫條件下施工的混凝土。目前，國產(chǎn)防凍劑品種適用于0℃~-15℃的氣溫。（7）速凝劑（Flashsettingadmixture）速凝劑是指能使混凝土迅速凝結(jié)硬化的外加劑。速凝劑主要有無機鹽類（硅酸鈉、鋁酸鈉、磺酸鹽）和有機物類（聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、羥基胺）兩類。速凝劑主要用于礦山井巷、鐵路隧道、引水涵洞、地下工程以及噴錨支護時的噴射混凝土或噴射砂漿工程中。3．外加劑與水泥的適應性及改善措施將經(jīng)檢驗符合有關(guān)標準要求的某種外加劑，摻入到按規(guī)定可以使用該外加劑且符合有關(guān)標準的水泥中，外加劑在所配制的混凝土中若能產(chǎn)生應有的作用效果，則稱該外加劑與該水泥相適應若外加劑作用效果明顯低于使用基準水泥的檢驗結(jié)果，或者摻入水泥中出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，則稱外加劑與該水泥適應性不良或不適應影響外加劑與水泥適應性的因素：水泥方面：如水泥的礦物組成、含堿量、混合材種類、細度等；化學外加劑方面：如減水劑分子結(jié)構(gòu)、極性基團種類、非極性基團種類、平均相對分子質(zhì)量及相對分子質(zhì)量分布、聚合度、雜質(zhì)含量等；環(huán)境條件方面：如溫度、距離等。改善外加劑與水泥適應性的措施：新型高性能減水劑的開發(fā)應用。外加劑的復合使用。減水劑的不同摻入方法（先摻法、同摻法、后摻法）。適當增硫法：即適當增加外加劑中硫酸鹽含量，提高減水劑與水泥的適應性，從而控制混凝土坍落度損失。適當調(diào)整混凝土配合比3.2.6摻合料摻合料（Mineraladmixture）是指在配制混凝土拌合物過程中，直接加入的人造或天然的礦物細粉材料，也稱礦物外加劑，是混凝土的第六種基本組成材料。通常摻量一般應超過水泥質(zhì)量的5%。取代部分水泥，節(jié)約成本顯著改善混凝土早期工作性和硬化混凝土的性