建筑材料（第二版）課件：混凝土材料

混凝土材料

3.1普通混凝土原材料的性能指標(biāo)要求3.2混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)3.3混凝土的配合比設(shè)計(jì)3.4骨料的表觀密度檢測(cè)3.5骨料的堆積密度檢測(cè)3.6混凝土的配制和性能檢測(cè)3.7其他品種混凝土3.8混凝土見(jiàn)證取樣送檢本章小結(jié)3.1普通混凝土原材料的性能指標(biāo)要求

3.1.1水泥

水泥是混凝土中最主要的組成材料。合理選擇水泥，對(duì)于保證混凝土的質(zhì)量、降低成本是非常重要的。水泥品種的選擇，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)物所處的環(huán)境條件及水泥的特性等因素綜合考慮，可參照表2-13進(jìn)行選用。水泥的強(qiáng)度應(yīng)與要求配制的混凝土強(qiáng)度等級(jí)相適應(yīng)。若用低強(qiáng)度等級(jí)的水泥配制高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，不僅會(huì)使水泥用量過(guò)多而不經(jīng)濟(jì)，還會(huì)降低混凝土的某些技術(shù)品質(zhì)(如收縮率增大等)；反之，用高強(qiáng)度等級(jí)的水泥配制低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，若只考慮強(qiáng)度要求，會(huì)使水泥用量偏小，從而影響耐久性；若兼顧耐久性等要求，又會(huì)導(dǎo)致超強(qiáng)而不經(jīng)濟(jì)。通常，配制一般混凝土?xí)r，水泥強(qiáng)度為混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的1.5～2.0倍；配制高強(qiáng)度混凝土?xí)r，水泥強(qiáng)度為混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的0.9～1.5倍。

但是，隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)不斷提高，以及采用了新的工藝和外加劑，高強(qiáng)度和高性能混凝土不受此比例約束。表3-1是建筑工程中水泥強(qiáng)度等級(jí)對(duì)應(yīng)宜配制的混凝土強(qiáng)度等級(jí)的參考表。3.1.2骨料

1.普通砂

普通砂系指河砂、海砂和山砂，是在自然條件作用下形成的、粒徑在5mm以下的顆粒。河砂、海砂由于受水流的沖刷作用，顆粒多呈圓形，表面較光滑，拌制混凝土?xí)r需水量較少，但砂粒與水泥間的膠結(jié)力較弱，而且海砂中常含有貝殼碎片及可溶性鹽類等有害雜質(zhì)；山砂顆粒多具棱角、表面粗糙，需水量較大，和易性差，但砂粒與水泥間的膠結(jié)力強(qiáng)，有時(shí)含較多的黏土等有害雜質(zhì)。選用砂時(shí)，應(yīng)按就地取材的原則。當(dāng)無(wú)砂源時(shí)，也可考慮采用人工砂，即將巖石經(jīng)軋碎篩選而成的砂。

1)有害雜質(zhì)含量

砂中常含有黏土、淤泥、有機(jī)物、云母、硫化物及硫酸鹽等雜質(zhì)。黏土、淤泥黏附在砂粒表面，妨礙水泥與砂粒的黏結(jié)，降低混凝土強(qiáng)度、抗凍性和抗磨性，并增大混凝土的干縮。砂中含泥量和泥塊含量規(guī)定見(jiàn)表3-2。云母呈薄片狀，表面光滑，與水泥黏結(jié)不牢，會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度。有機(jī)物、硫化物和硫酸鹽等對(duì)水泥均有腐蝕作用。砂中有害物含量的一般規(guī)定見(jiàn)表3-3。注：Ⅰ類宜用于強(qiáng)度等級(jí)大于C60的混凝土；Ⅱ類宜用于強(qiáng)度等級(jí)C30～C60及抗凍、抗?jié)B或其他要求的混凝土；Ⅲ類宜用于強(qiáng)度等級(jí)小于C30的混凝土和建筑砂漿。

2)粗細(xì)程度及顆粒級(jí)配

砂的粗細(xì)程度是指不同粒徑的砂混合在一起時(shí)的平均粗細(xì)程度。在砂用量相同的情況下，若砂子過(guò)粗，則拌制的混凝土黏聚性較差，容易產(chǎn)生離析、泌水現(xiàn)象；若砂子過(guò)細(xì)，砂子的總表面積增大，雖然拌制的混凝土黏聚性較好，不易產(chǎn)生離析、泌水現(xiàn)象，但需要包裹砂子表面的水泥漿較多，水泥用量增大。所以，用于拌制混凝土的砂，不宜過(guò)粗，也不宜過(guò)細(xì)。

砂的顆粒級(jí)配是指砂中大小顆粒的搭配情況。砂中大小顆粒含量搭配適當(dāng)，則其空隙率和總表面積都較小，即具有良好的顆粒級(jí)配。用這種級(jí)配良好的砂配制混凝土，不僅所用水泥漿量少，節(jié)約水泥，而且還可提高混凝土的和易性、密實(shí)度和強(qiáng)度。

圖3-1中分別為單一粒徑、兩種粒徑、三種粒徑的砂搭配起來(lái)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3-1不同粒徑的砂搭配的結(jié)構(gòu)示意圖篩分析法是用一套孔徑為4.75?mm、2.36?mm、1.18?mm、0.60?mm、0.30?mm和0.15?mm的標(biāo)準(zhǔn)方孔篩，按照篩孔的大小順序，將用9.50?mm方孔篩篩出的500g干砂，由粗到細(xì)過(guò)篩，稱得各號(hào)篩上的篩余量，并計(jì)算出各篩上的分計(jì)篩余百分率a1、a2、a3、a4、a5和a6(各篩上的篩余量占砂樣總重的百分率)及累計(jì)篩余百分率A1、A2、A3、A4、A5和A6(各號(hào)篩的分計(jì)篩余百分率加上大于該篩的分計(jì)篩余百分率之和)。其關(guān)系見(jiàn)表3-4。砂的粗細(xì)程度用細(xì)度模數(shù)Mx表示。Mx的計(jì)算公式為(3-1)砂按細(xì)度模數(shù)Mx分為粗、中、細(xì)三種規(guī)格：

Mx?=?3.7～3.1時(shí)為粗砂；

Mx?=?3.0～2.3時(shí)為中砂；

Mx?=?2.2～1.6時(shí)為細(xì)砂。普通混凝土用砂以中砂較為適宜。砂的顆粒級(jí)配用級(jí)配區(qū)表示，根據(jù)《建筑用砂》(GB/T14684—2001)的規(guī)定，對(duì)細(xì)度模數(shù)為3.7～1.6的砂，按累計(jì)篩余百分率劃分為三個(gè)級(jí)配區(qū)，見(jiàn)表3-5?；炷劣蒙暗念w粒級(jí)配，應(yīng)處于表3-5中的任何一個(gè)級(jí)配區(qū)內(nèi)。表中所列的累計(jì)篩余百分率，除4.75?mm和0.60?mm篩號(hào)外，允許稍有超出分界線，但其總量不大于5%。

砂顆粒級(jí)配區(qū)中，1區(qū)砂顆粒較粗，宜用來(lái)配制水泥用量多(富混凝土)或低流動(dòng)性普通混凝土；2區(qū)為中砂，粗細(xì)適宜，配制混凝土宜優(yōu)先選用2區(qū)砂；3區(qū)顆粒偏細(xì)，所配混凝土拌和物黏聚性較大，保水性好，但硬化后干縮較大，表面易產(chǎn)生微裂縫，使用時(shí)宜適當(dāng)降低砂率。例3-1

某砂樣篩分結(jié)果列于表3-6中，試評(píng)定該砂的粗細(xì)程度和顆粒級(jí)配。

解：計(jì)算細(xì)度模數(shù)：該砂屬于中砂。查表3-5知，該批砂顆粒級(jí)配區(qū)為2區(qū)。結(jié)果評(píng)定：該砂樣為2區(qū)中砂。如果砂子自然級(jí)配不合適，如表3-7所列甲砂比第3級(jí)配區(qū)的要求偏粗，而比第2級(jí)配區(qū)的要求偏細(xì)，乙砂比第1級(jí)配區(qū)的要求偏粗，這時(shí)就要采用人工級(jí)配的方法來(lái)改善。最簡(jiǎn)單的措施是將粗、細(xì)砂按適當(dāng)比例摻和使用，進(jìn)行試配。甲、乙兩種不符合級(jí)配要求的砂，按甲砂20%?+?乙砂80%配合調(diào)整后的混合砂級(jí)配符合第1級(jí)配區(qū)要求；按甲砂50%?+乙砂50%配合調(diào)整后的混合砂，其級(jí)配符合第2級(jí)配區(qū)要求。

3)砂的物理性質(zhì)

(1)表觀密度：一般為2550kg/m3～2750kg/m3。

(2)堆積密度：干砂一般為1450kg/m3～1700kg/m3。

(3)空隙率：一般為35%～45%，配制混凝土用砂，要求空隙率小，一般不宜超過(guò)40%。

(4)含水率：砂中含水量的變化將引起砂的體積變化。

以干砂的體積為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)含水率為5%～7%時(shí)，體積增大25%～30%，這是由于砂在此種含水狀態(tài)時(shí)，顆粒表面包有一層水膜，使砂?；ハ囵じ?，流動(dòng)性消失進(jìn)而形成更疏松的結(jié)構(gòu)之故。若含水率再增大，包裹砂粒表面的水膜增厚至破裂，砂粒相互間就不能黏附，重又恢復(fù)流動(dòng)性，故體積反而縮小。所以在拌制混凝土?xí)r，砂子的用量以質(zhì)量控制較為準(zhǔn)確可靠。

砂中所含水分可分為四種狀態(tài)：

(1)完全干燥(烘干狀態(tài))：在不超過(guò)110℃的溫度下烘干，達(dá)到恒重的狀態(tài)。

(2)風(fēng)干(氣干)狀態(tài)：不但砂顆粒的表面是干燥的，而且內(nèi)部也有一部分呈干燥狀態(tài)。

(3)飽和面干(表干)狀態(tài)：顆粒表面是干燥的而砂內(nèi)部孔隙為含水飽和狀態(tài)。該狀態(tài)下砂的含水率稱為飽和面干吸水率。

(4)潮濕狀態(tài)：砂顆粒的內(nèi)部吸水飽和，而且表面也吸附水的狀態(tài)。

砂中含水量的不同，將會(huì)影響混凝土的拌和水量和砂的用量。在混凝土配合比設(shè)計(jì)中，為了有可比性，規(guī)定砂的用量應(yīng)按完全干燥狀態(tài)為準(zhǔn)計(jì)算，對(duì)于其他狀態(tài)含水率應(yīng)進(jìn)行換算。

2.普通石子

普通石子包括碎石和卵石。碎石是由天然巖石或卵石經(jīng)破碎、篩分而得到的粒徑大于4.75mm的巖石顆粒。卵石是天然巖石由自然條件作用而形成的粒徑大于4.75mm的顆粒。

碎石表面粗糙，顆粒多棱角，與水泥漿黏結(jié)力強(qiáng)，配制的混凝土強(qiáng)度高，但其總表面積和空隙率較大，拌和物水泥用量較多，和易性較差；卵石表面光滑，少棱角，空隙率及表面積小，拌制混凝土需用水泥漿量少，拌和物和易性好，便于施工，但所含雜質(zhì)常較碎石多，與水泥漿黏結(jié)力較差，故用其配制的混凝土強(qiáng)度較低。

1)有害雜質(zhì)含量

石子中含有黏土、淤泥、有機(jī)物、硫化物及硫酸鹽和其他活性氧化硅等雜質(zhì)。有的雜質(zhì)影響?zhàn)そY(jié)力，有的能和水泥產(chǎn)生化學(xué)作用而破壞混凝土結(jié)構(gòu)。此外，針片狀顆粒的含量也不宜過(guò)多。碎石和卵石中各種雜質(zhì)的控制含量見(jiàn)表3-8和表3-9。

2)最大粒徑與顆粒級(jí)配

(1)最大粒徑。石子中公稱粒級(jí)的上限稱為該粒級(jí)的最大粒徑，如5～20粒級(jí)的石子，其最大粒徑為20?mm。在石子用量一定的情況下，隨著粒徑的增大，總表面積減小。由于結(jié)構(gòu)尺寸和鋼筋疏密的限制，在便于施工和保證工程質(zhì)量的前提下，按有關(guān)規(guī)定，石子的最大粒徑不得超過(guò)結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的l/4，同時(shí)不得大于鋼筋間最小凈距的3/4。對(duì)于厚度為100?mm或小于100?mm的混凝土板，允許采用一部分最大粒徑達(dá)1/2板厚的骨料，但其數(shù)量不得超過(guò)25%。若采用泵送混凝土，還要根據(jù)泵管直徑加以選擇。

(2)顆粒級(jí)配。石子和砂子一樣，也應(yīng)具有良好的顆粒級(jí)配，以達(dá)到空隙率與總表面積最小的目的。顆粒級(jí)配良好的石子，既能節(jié)約水泥用量，又能改善混凝土的技術(shù)性能。石子級(jí)配的原理與砂基本相同，不同之處是，其級(jí)配分為連續(xù)級(jí)配與間斷級(jí)配兩種。

連續(xù)級(jí)配是指顆粒的尺寸由大到小連續(xù)分級(jí)，其中每一級(jí)骨料都占適當(dāng)?shù)谋壤?。如近似球形的骨料，?dāng)其粒徑均勻時(shí)，則顆粒之間空隙的體積大(見(jiàn)圖3-1(a))；當(dāng)粒徑分布在一定范圍時(shí)，大顆粒之間的空隙由小顆粒填充(見(jiàn)圖3-1(c))并占適當(dāng)比例，減少了空隙，相應(yīng)地水泥漿的需用量也減少。間斷級(jí)配是省去一級(jí)或幾級(jí)中間粒級(jí)的集料級(jí)配，大顆粒之間的空隙由比它很多的小顆粒來(lái)填充，能降低空隙率，節(jié)約水泥。但由于顆粒相差較大，混凝土拌和物易產(chǎn)生離析現(xiàn)象。因此間斷級(jí)配只適用于機(jī)械振搗流動(dòng)性低的干硬性拌和物。

測(cè)定石子的最大粒徑與顆粒級(jí)配的方法仍采用篩分法。所用標(biāo)準(zhǔn)篩的孔徑尺寸為2.36?mm、4.75?mm、9.50?mm、16.0?mm、19.0?mm、26.5?mm、31.5?mm、37.5?mm、53.0?mm、63.0?mm、75.0?mm、90?mm。將石子篩分后，計(jì)算出各篩分計(jì)篩余百分率和累計(jì)篩余百分率。以公稱粒級(jí)的上限為該粒級(jí)的最大粒徑。其顆粒級(jí)配應(yīng)符合表3-10的規(guī)定。

3)強(qiáng)度與堅(jiān)固性

(1)強(qiáng)度。配制混凝土的碎石或卵石，必須具有足夠的強(qiáng)度才能保證混凝土的強(qiáng)度和其他性能達(dá)到規(guī)定的要求。

粗骨料的強(qiáng)度用巖石立方體抗壓強(qiáng)度和壓碎指標(biāo)表示。在選擇采石場(chǎng)或?qū)Υ止橇蠌?qiáng)度有嚴(yán)格要求或?qū)|(zhì)量有爭(zhēng)議時(shí)，宜用巖石立方體檢驗(yàn)；對(duì)于經(jīng)常性的生產(chǎn)質(zhì)量控制，則用壓碎指標(biāo)值檢驗(yàn)較為方便。采用立方體強(qiáng)度檢驗(yàn)時(shí)，將碎石或卵石制成50?mm×50?mm×50?mm的立方體(或直徑與高均為50?mm的圓柱體)試件，在水飽和狀態(tài)下，測(cè)得其抗壓強(qiáng)度與所采用的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)之比應(yīng)不小于1.5。C30以上混凝土應(yīng)不小于2.0。一般情況下，火成巖試件的強(qiáng)度不宜低于80?MPa，變質(zhì)巖不宜低于60?MPa，水成巖不宜低于30?MPa。

用壓碎指標(biāo)表示粗骨料強(qiáng)度是通過(guò)測(cè)定集料抵抗壓碎的能力，來(lái)間接地推測(cè)其相應(yīng)強(qiáng)度的。將一定量9.5?mm～19.5?mm的顆粒，在氣干狀態(tài)下裝入一定規(guī)格的圓筒內(nèi)，在壓力機(jī)上施加一定的荷載，卸荷后稱得試樣重(G1)，用孔徑為2.36?mm的篩篩分試祥，稱取試樣的篩余量(G2)，則

壓碎指標(biāo)應(yīng)按表3-11的規(guī)定采用。

(2)堅(jiān)固性。骨料抵抗自然界各種物理及化學(xué)作用的性能稱為堅(jiān)固性。為保證混凝土的耐久性，混凝土用碎石或卵石除應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度外，還必須具有足夠的堅(jiān)固性。

堅(jiān)固性試驗(yàn)一般采用硫酸鈉溶液浸泡法，即將一定量的骨料浸泡在一定濃度的硫酸鈉溶液中，使溶液滲入骨料中，形成結(jié)晶膨脹力對(duì)骨料的破壞，按破壞程度間接判斷其堅(jiān)固性，其指標(biāo)應(yīng)符合表3-12中的規(guī)定。

4)物理性質(zhì)

(1)表觀密度：隨巖石的種類而異，一般為2550kg/m3～2850kg/m3。

(2)堆積密度：干石子一般為1400kg/m3～1700kg/m3。

(3)空隙率：一般應(yīng)小于45%。3.1.3拌和及養(yǎng)護(hù)用水

1.對(duì)水的基本要求

拌制和養(yǎng)護(hù)各種混凝土所用的水應(yīng)采用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的生活飲用水。地表水和地下水情況很復(fù)雜，若其總含鹽量及有害離子的含量超過(guò)規(guī)定值，必須進(jìn)行適用性檢驗(yàn)，合格后方能使用。當(dāng)水質(zhì)不能確定時(shí)，也可將該水與潔凈水同時(shí)分別制作混凝土試塊，進(jìn)行強(qiáng)度對(duì)比試驗(yàn)，當(dāng)該水制成的試塊強(qiáng)度不低于潔凈水制成的試塊強(qiáng)度時(shí)，方可使用。

允許用海水拌制素混凝土，但不得拌制鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土；有飾面要求的混凝土不能用海水拌制，因海水有引起表面潮濕和鹽霜的趨向；海水也不應(yīng)用于高鋁水泥拌制的混凝土中。

2.拌和水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

混凝土拌和水中各物質(zhì)含量應(yīng)滿足《混凝土拌和用水標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ63—2006)的要求，規(guī)定見(jiàn)表3-13。3.1.4外加劑

1.外加劑的作用

(1)改善混凝土拌和物的和易性，利于機(jī)械化施工，保證混凝土的澆筑質(zhì)量。

(2)減少養(yǎng)護(hù)時(shí)間，加快模板周轉(zhuǎn)，提早對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土放張，加快施工進(jìn)度。

(3)提高混凝土的強(qiáng)度，增加混凝土的密實(shí)度、耐久性、抗?jié)B性等，提高混凝土的質(zhì)量。

(4)節(jié)約水泥，降低混凝土的成本。

2.外加劑的分類

混凝土外加劑的種類繁多，功能多樣，通常分為以下幾種：

(1)改變混凝土拌和物流動(dòng)性的外加劑，包括各種減水劑、引氣劑和泵送劑等；

(2)調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時(shí)間、硬化性能的外加劑，包括緩凝劑、早強(qiáng)劑和速凝劑等；

(3)改善混凝土耐久性的外加劑，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，包括加氣劑、膨脹劑、防凍劑、防水劑和泵送劑等。

3.常用的混凝土外加劑

1)減水劑

減水劑是在保持混凝土坍落度基本不變的條件下，能減少拌和用水量的外加劑；或在保持混凝土拌和物用水量不變的情況下，能增大混凝土坍落度的外加劑。

(1)減水劑的分子結(jié)構(gòu)和特性。減水劑多屬于表面活性劑，其分子由親水(憎油)基團(tuán)和憎水(親油)基團(tuán)兩部分組成，如圖3-2所示。減水劑的分子能溶解于水中，并且其分子中的親水基團(tuán)指向溶液，憎水基團(tuán)指向空氣、固體或非極性液體并做定向排列，如圖3-3所示。圖3-2減水劑的分子結(jié)構(gòu)圖3-3減水劑分子在水溶液中的行為

(2)減水劑的減水機(jī)理。水泥加水拌和后，由于水泥顆粒間分子引力的作用，產(chǎn)生許多絮狀物，形成絮凝結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖3-4)，其中包裹了許多拌和水，從而降低了混凝土拌和物的流動(dòng)性。圖3-4水泥漿的絮凝結(jié)構(gòu)若向水泥漿體中加入減水劑，則減水劑的憎水基團(tuán)定向吸附于水泥顆粒表面，親水基團(tuán)指向水溶液。這樣一方面使水泥顆粒表面帶上了相同的電荷，加大了水泥顆粒間的靜電斥力，導(dǎo)致了水泥顆粒相互分散(見(jiàn)圖3-5(a))，絮凝狀結(jié)構(gòu)中包裹的游離水被釋放出來(lái)，從而有效地增加了混凝土拌和物的流動(dòng)性；另一方面，由于親水基對(duì)水的親和力較大，因此在水泥顆粒表面形成一層穩(wěn)定的溶劑化水膜，包裹在水泥顆粒周圍，增加了水泥顆粒間的滑動(dòng)能力，使拌和物流動(dòng)性增大，同時(shí)水膜又將水泥顆粒隔開(kāi)，使水泥顆粒的分散程度增大(見(jiàn)圖3-5(b))。綜合以上兩種作用，混凝土拌和物在不增加用水量的情況下增大了拌和物的流動(dòng)性。圖3-5減水劑作用示意圖

(3)減水劑的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

①在原配合比不變的條件下，即用水量和水灰比不變時(shí)，可以增大混凝土拌和物的坍落度(約100mm～200mm)，且不影響混凝土的強(qiáng)度。

②在保持流動(dòng)性和水泥用量不變時(shí)，可顯著減少拌和用水量(約10%～20%)，從而降低水灰比，使混凝土的強(qiáng)度得到提高(約提高15%～20%)，早期強(qiáng)度提高約30%～50%。

③保持混凝土強(qiáng)度和流動(dòng)性不變，可節(jié)約水泥用量10%～15%。④提高了混凝土的耐久性。減水劑的摻入顯著地改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，使混凝土的密實(shí)度提高，透水性可降低40%～80%，從而提高了混凝土的抗?jié)B、抗凍、抗化學(xué)腐蝕等能力。

⑤摻入減水劑后，還可以改善混凝土拌和物的泌水、離析現(xiàn)象，減慢水泥水化放熱速度，延緩混凝土拌和物的凝結(jié)時(shí)間。

2)引氣劑

引氣劑是指在攪拌過(guò)程中能引入大量分布均勻的、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡的外加劑。引氣劑在每1m3混凝土中可生成500～3000個(gè)直徑為(50～1250)μm(大多在200μm以下)的獨(dú)立氣泡。

(1)引氣劑的分子結(jié)構(gòu)特性。引氣劑為憎水性表面活性物質(zhì)，它能在水泥—水—空氣的界面定向排列，形成單分子吸附膜，提高泡膜的強(qiáng)度，并使氣泡排開(kāi)水分而吸附于固相粒子表面，因而能使攪拌過(guò)程混進(jìn)的空氣形成微小而穩(wěn)定的氣泡，均勻分布于混凝土中。

(2)引氣劑對(duì)混凝土的作用。

①改善混凝土拌和物的和易性。大量微小封閉的球狀氣泡在混凝土拌和物內(nèi)形成，如同滾珠一樣，減少了顆粒間的摩擦阻力，減少泌水和離析，改善了混凝土拌和物的保水性、黏聚性。

②顯著提高混凝土的抗?jié)B性、抗凍性。大量均勻分布的封閉氣泡切斷了混凝土中的毛細(xì)管滲水通道，改變了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，使混凝土的抗?jié)B性顯著提高。

③降低混凝土強(qiáng)度。大量氣泡的存在減少了混凝土的有效受力面積，使混凝土強(qiáng)度有所降低。一般混凝土的含氣量每增加1%，其抗壓強(qiáng)度將降低4%～5%，抗折強(qiáng)度降低2%～3%。引氣劑可用于抗?jié)B混凝土、抗凍混凝土、抗硫酸侵蝕混凝土和泌水嚴(yán)重的混凝土等，但引氣劑不宜用于蒸養(yǎng)混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土。

近年來(lái)，引氣劑逐漸被引氣型減水劑所代替，因?yàn)樗坏軠p水且有引氣作用，提高了混凝土的強(qiáng)度，節(jié)約水泥。

3)緩凝劑

緩凝劑是指能延緩混凝土凝結(jié)時(shí)間，并對(duì)混凝土后期強(qiáng)度發(fā)展無(wú)不利影響的外加劑。

緩凝劑的緩凝作用是由于在水泥顆粒表面形成了不溶性物質(zhì)，使水泥懸浮體的穩(wěn)定程度提高并抑制水泥顆粒凝聚，因而延緩水泥的水化和凝聚。

緩凝劑具有緩凝、減水、降低水化熱的作用，對(duì)鋼筋也無(wú)銹蝕作用，主要適用于大體積混凝土、炎熱氣候下施工的混凝土、需長(zhǎng)時(shí)間停放或長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)幕炷痢＞從齽┎灰擞糜谠谌兆畹蜌鉁?℃以下施工的混凝土，也不宜單獨(dú)用于有早強(qiáng)要求的混凝土及蒸養(yǎng)混凝土。常用的緩凝劑有酒石酸鈉、檸檬酸、糖蜜、含氧有機(jī)酸和多元醇等，其摻量一般為水泥質(zhì)量的0.01%～0.20%。摻量過(guò)大會(huì)使混凝土長(zhǎng)期不硬，強(qiáng)度嚴(yán)重下降。

4)早強(qiáng)劑

能提高混凝土早期強(qiáng)度，并對(duì)后期強(qiáng)度無(wú)顯著影響的外加劑，稱為早強(qiáng)劑。

早強(qiáng)劑能加速水泥的水化和硬化，縮短養(yǎng)護(hù)周期，使混凝土在短期內(nèi)即能達(dá)到拆模強(qiáng)度，從而提高模板和場(chǎng)地的周轉(zhuǎn)率，加快施工進(jìn)度，常用于混凝土的快速低溫施工，特別適用于冬季施工或緊急搶修工程。

常用的早強(qiáng)劑有氯化物系(如CaCl2、NaCl)、硫酸鹽系(如Na2SO4)等。但摻加了氯化鈣早強(qiáng)劑，會(huì)加速鋼筋的銹蝕，為此對(duì)氯化鈣的摻加量應(yīng)加以限制，通常對(duì)于配筋混凝土不得超過(guò)1%，無(wú)筋混凝土摻量亦不宜超過(guò)3%。為了防止氯化鈣對(duì)鋼筋的銹蝕，氯化鈣早強(qiáng)劑一般與阻銹劑(NaNO2)復(fù)合使用。

5)防凍劑

防凍劑是指在規(guī)定溫度下，能顯著降低混凝土冰點(diǎn)，使混凝土液相不凍結(jié)或僅部分凍結(jié)，以保證水泥的水化作用，并在一定時(shí)間內(nèi)獲得預(yù)期強(qiáng)度的外加劑。

常用的防凍劑有氯鹽類(氯化鈣、氯化鈉)、氯鹽阻銹類(以氯鹽與亞硝酸鈉阻銹劑復(fù)合而成)、無(wú)氯鹽類(以硝酸鹽、亞硝酸鹽、碳酸鹽、乙酸鈉或尿素復(fù)合而成)。

氯鹽類防凍劑適用于無(wú)筋混凝土；氯鹽阻銹類防凍劑適用于鋼筋混凝土；無(wú)氯鹽類防凍劑可用于鋼筋混凝土工程和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土工程。硝酸鹽、亞硝酸鹽、碳酸鹽易引起鋼筋的腐蝕，故不適用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土以及與鍍鋅鋼材或與鋁鐵相接觸部位的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。防凍劑用于負(fù)溫條件下施工的混凝土。目前國(guó)產(chǎn)防凍劑適于在(0～－15)℃的氣溫下使用。當(dāng)在更低氣溫下施工時(shí)，應(yīng)增加相應(yīng)的混凝土冬季施工措施，如暖棚法、原料(砂、石、水)預(yù)熱法等。

6)速凝劑

能使混凝土迅速凝結(jié)、硬化的外加劑稱為速凝劑。

目前采用的速凝劑以鋁酸鹽為主要成分，其作用能改變水泥石內(nèi)的微結(jié)構(gòu)。在混凝土摻入速凝劑后，水泥中含有的石膏在水化初期就與速凝劑反應(yīng)生成硫酸鈉，使水泥漿中的硫酸鈣濃度明顯降低，此時(shí)水泥中的C3A就迅速進(jìn)入溶液，析出六角板狀的水化產(chǎn)物C3AH16，石膏所起的緩凝作用喪失，導(dǎo)致水泥速凝。由于水化初期形成不太堅(jiān)固的鋁酸鹽結(jié)構(gòu)，C3A的水化受到阻礙，同時(shí)由于水泥石內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在缺陷等原因，水泥石的后期強(qiáng)度難以發(fā)展。速凝劑的用途一是用于噴射混凝土，二是用于早強(qiáng)要求高的混凝土，目前以用于噴射混凝土為主。速凝劑的主要品種有：

(1)紅星一型速凝劑。

(2)?711型速凝劑。

(3)?782型速凝劑。

7)泵送劑

能改善混凝土泵送性能的外加劑稱為泵送劑。

混凝土的可泵性主要體現(xiàn)為混凝土拌和物的流動(dòng)性和穩(wěn)定性，即有足夠的黏聚性，不離析、不泌水，以及混凝土拌和物與管壁及自身的摩擦力三個(gè)方面。

普通混凝土最容易泵送，泵送劑主要用于提高混凝土保水性及改善混凝土泵送性。

可作為泵送劑的材料有高效減水劑、普通減水劑、緩凝劑、引氣劑、增稠劑等，主要適用于商品混凝土攪拌站拌制泵送混凝土。高效減水劑有多環(huán)芳香族磺酸鹽類、水溶性樹脂磺酸鹽類；普通減水劑有木質(zhì)素磺酸鹽類。有機(jī)緩凝劑有糖鈣、蔗糖、葡萄糖酸鈣、酒石酸、檸檬酸等；無(wú)機(jī)緩凝劑有氧化鋅、硼砂等。引氣劑有松香皂、烷基苯磺酸鹽、脂肪醇磺酸鹽等。增稠劑有聚乙烯氧化物、纖維素衍生物、海藻酸鹽等。

在使用泵送劑時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

①根據(jù)不同水泥用量選用不同類型的泵送劑。貧、富混凝土泵送劑反用會(huì)使效果適得其反。

②注意外加劑與水泥是否適應(yīng)，使用前應(yīng)做適應(yīng)性試驗(yàn)。

③應(yīng)嚴(yán)格控制用水量，在施工中不得隨意加水。盡量減少新拌混凝土的運(yùn)輸距離和出料到澆注的時(shí)間，以減少坍落度損失。如損失過(guò)大，不得加水以增大坍落度，可采用二次摻減水劑。

④高強(qiáng)泵送混凝土水泥用量大，水灰比小，應(yīng)注意澆水養(yǎng)護(hù)、特別應(yīng)注意早期養(yǎng)護(hù)。

4.外加劑的選擇和使用

在混凝土中摻入外加劑，可明顯改善混凝土的技術(shù)性能，取得顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。但若選擇和使用不當(dāng)，會(huì)造成事故。因此，在選擇和使用外加劑時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)外加劑品種的選擇。外加劑品種、品牌很多，效果各異，特別是對(duì)于不同品種的水泥效果不同。在選擇外加劑時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程需要、現(xiàn)場(chǎng)的材料條件，并參考有關(guān)資料，通過(guò)試驗(yàn)確定。

(2)外加劑摻量的確定?；炷镣饧觿┚羞m宜摻量，摻量過(guò)小，往往達(dá)不到預(yù)期效果；摻量過(guò)大，則會(huì)影響混凝土質(zhì)量，甚至造成質(zhì)量事故。因此，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)試配確定最佳摻量。

(3)外加劑的摻加方法。外加劑的摻量很少，必須保證其均勻分散，一般不能直接加入混凝土攪拌機(jī)內(nèi)。對(duì)于可溶于水的外加劑，應(yīng)先配成一定濃度的溶液，隨水加入攪拌機(jī)。對(duì)不溶于水的外加劑，應(yīng)與適量水泥或砂混合均勻后再加入攪拌機(jī)內(nèi)。另外，外加劑的摻入時(shí)間對(duì)其效果的發(fā)揮也有很大影響，為保證減水劑的減水效果，施工中可視工程的具體要求，選擇同摻、后摻、分次摻入等摻加方法。

3.2混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)

3.2.1混凝土拌和物的和易性

1.和易性

和易性是指在一定施工條件下，便于施工操作并能獲得質(zhì)量均勻、密實(shí)的混凝土的性能。它包括流動(dòng)性、黏聚性及保水性三個(gè)方面。和易性的好壞不僅影響施工質(zhì)量，即澆灌、搗實(shí)、成型的難易程度，同時(shí)還影響混凝土硬化以后的性能，如密實(shí)度、強(qiáng)度和耐久性等。

(1)流動(dòng)性。流動(dòng)性是指混凝土拌和物在自重或施工振搗的作用下，產(chǎn)生流動(dòng)并均勻密實(shí)地填滿模板的性能，是拌和物和易性的最主要方面。流動(dòng)性的大小反映了拌和物的稀稠。流動(dòng)性好，操作方便，易于搗實(shí)、成型，但流動(dòng)性過(guò)大，容易使拌和物分層離析，影響均勻性。

(2)黏聚性。黏聚性是指混凝土拌和物具有一定的黏聚力，在運(yùn)輸及澆灌過(guò)程中不致出現(xiàn)分層離析，使混凝土保持整體均勻的性能。黏聚性不好的混凝土拌和物，砂漿與石子容易分離，硬化后會(huì)出現(xiàn)蜂窩、空洞等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響混凝土質(zhì)量。

(3)保水性。保水性是指混凝土拌和物具有一定的保水能力，在施工過(guò)程中不致產(chǎn)生較嚴(yán)重泌水現(xiàn)象的性質(zhì)。如果保水性差，混凝土經(jīng)振實(shí)后，一部分水分就會(huì)析出，形成毛細(xì)管孔道，成為以后混凝土內(nèi)部的透水通路，而且泌水還會(huì)在上下兩澆筑層之間形成薄弱夾層。在水分上升的同時(shí)，一部分水還會(huì)停留在石子及鋼筋的下面形成水隙，減弱水泥漿與石子及鋼筋的膠結(jié)力。這些都將影響混凝土的密實(shí)性，并降低混凝土的強(qiáng)度及耐久性。

2.和易性的測(cè)定

和易性是一項(xiàng)綜合性能，難以用一種簡(jiǎn)單的方法全面測(cè)定。通常采用測(cè)定混凝土拌和物的流動(dòng)性，并以坍落度和工作度(維勃稠度)表示。黏聚性與保水性常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)或施工現(xiàn)場(chǎng)的觀察來(lái)判斷。

(1)坍落度。將混凝土拌和物按規(guī)定方法裝入標(biāo)準(zhǔn)截頭圓錐筒內(nèi)，裝滿刮平后將筒垂直提起，截錐形拌和物便產(chǎn)生一定程度的坍落(見(jiàn)圖3-6)，坍落的毫米數(shù)稱為坍落度。坍落度越大，表明流動(dòng)性越大。坍落度大于10mm的混凝土為塑性混凝土，其中10mm～50mm的稱為低塑性混凝土，50mm～150mm的稱為塑性混凝土，150?mm～200?mm的稱為流動(dòng)性混凝土。坍落度?<10?mm的稱為干硬性或半干硬性混凝土。圖3-6混凝土拌和物坍落度試驗(yàn)進(jìn)行坍落度試驗(yàn)時(shí)，還須同時(shí)觀察下列現(xiàn)象：搗棒插搗是否困難；表面是否容易抹平；輕擊拌和物錐體側(cè)面時(shí)，錐體能否保持整體而漸漸下坍，抑或突然倒坍、部分崩裂或發(fā)生石子離析現(xiàn)象以及水分從混凝土拌和物中析出的情況等。從有無(wú)這些現(xiàn)象，可以綜合評(píng)定混凝土拌和物的黏聚性和保水性。

坍落度值小，說(shuō)明混凝土拌和物的流動(dòng)性小，流動(dòng)性過(guò)小會(huì)給施工帶來(lái)不便，影響工程質(zhì)量，甚至造成工程事故。坍落度過(guò)大又會(huì)使混凝土分層，造成上下不勻。所以，混凝土拌和物的坍落度值應(yīng)在一個(gè)適宜范圍內(nèi)。表3-14可供選用時(shí)參考。

(2)工作度(維勃稠度)。當(dāng)混凝土拌和物比較干硬，坍落度值小于10mm時(shí)，可用維勃稠度法測(cè)定混凝土和易性。

維勃稠度試驗(yàn)裝置如圖3-7所示。將混凝土拌和物按照測(cè)量坍落度量時(shí)的要求裝入振動(dòng)臺(tái)上的坍落度截頭圓錐筒內(nèi)，然后提去坍落度筒，再將透明圓盤蓋在混凝土頂面，同時(shí)開(kāi)啟振動(dòng)臺(tái)和秒表；振至透明圓盤底面被水泥漿布滿時(shí)關(guān)閉振動(dòng)臺(tái)，由秒表讀出此時(shí)所用的時(shí)間即為維勃稠度，以時(shí)間s表示。干硬性混凝土的維勃稠度為60s～200s，半干硬性混凝土的維勃稠度為30s～60s。圖3-7混凝土維勃稠度試驗(yàn)裝置

3.影響和易性的因素

影響混凝土拌和物和易性的因素很多，主要有材料的性質(zhì)、水泥漿量與水灰比、砂率和外加劑等。

(1)水泥品種和細(xì)度。在混凝土配合比相同的情況下，如采用不同品種的水泥，則拌和物的和易性也不相同。普通水泥比礦渣水泥和火山灰水泥的和易性好。

水泥細(xì)度較細(xì)，可以提高拌和物的黏聚性和保水性，減少分層離析現(xiàn)象。

(2)水泥漿量與水灰比。水泥漿量是指單位體積混凝土內(nèi)水泥漿的用量。在單位體積混凝土內(nèi)，如保持水灰比不變，水泥漿越多，流動(dòng)性就愈大。若水泥漿過(guò)多，骨料則相對(duì)減少，至一定限度時(shí)就會(huì)出現(xiàn)流漿泌水現(xiàn)象，以致影響混凝土強(qiáng)度及耐久性并浪費(fèi)水泥。

(3)砂率。砂率是指砂的質(zhì)量占砂石總質(zhì)量的百分率。當(dāng)水泥漿用量和集料總量一定時(shí)，砂率大，集料總表面積增大，包裹集料表面的水泥漿量不足，拌和物顯得干稠，坍落度降低。而砂率過(guò)小時(shí)，雖然集料總表面積小，但砂漿量不足以在石子周圍形成砂漿層起潤(rùn)滑作用，故也會(huì)降低拌和物的流動(dòng)性、黏聚性和保水性。因此，砂率有一個(gè)最佳值，即能使混凝土拌和物在一定坍落度的前提下，水泥用量最小；或者在水泥漿量一定的條件下，使坍落度達(dá)到最大。這個(gè)砂率叫最佳砂率，可通過(guò)試驗(yàn)確定，見(jiàn)圖3-8。圖3-8合理砂率

(4)骨料性質(zhì)、外加劑的摻加、環(huán)境的影響。砂石級(jí)配好，空隙率小，在水泥漿數(shù)量一定時(shí)，填充用水泥漿量減少，且潤(rùn)滑層較厚，和易性好；砂石顆粒表面光滑，相互間摩擦阻力較小時(shí)能增加流動(dòng)性。相反，砂、石多棱角，表面粗糙，則流動(dòng)性小。所以卵石混凝土拌和物比碎石的流動(dòng)性大；河砂混凝土拌和物比山砂的流動(dòng)性大。

在混凝土中摻外加劑，可使混凝土拌和物在不增加水泥漿量的情況下，獲得較好的流動(dòng)性，改善黏聚性及保水性。

環(huán)境溫度高，坍落度小。長(zhǎng)距離運(yùn)輸會(huì)使坍落度減小。3.2.2混凝土硬化后的性質(zhì)

1.混凝土強(qiáng)度

混凝土的強(qiáng)度有抗壓、抗拉、抗彎及抗剪等強(qiáng)度，其中以抗壓強(qiáng)度為最大，故混凝土主要用于承受壓力。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也常用到抗拉強(qiáng)度等。

1)混凝土的抗壓強(qiáng)度及強(qiáng)度等級(jí)

我國(guó)采用立方體抗壓強(qiáng)度作為混凝土的強(qiáng)度特征值。

我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010—2002)規(guī)定：普通混凝土按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值劃分為C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80共14個(gè)等級(jí)。

混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值系按標(biāo)準(zhǔn)方法制作和養(yǎng)護(hù)的邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件，在齡期為28d時(shí)，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的抗壓強(qiáng)度總體分布中的一個(gè)值，強(qiáng)度低于該值的百分率不超過(guò)5%。測(cè)定混凝土立方體試塊的抗壓強(qiáng)度，可根據(jù)粗骨料最大粒徑，按表3-15選取試塊尺寸。其中：邊長(zhǎng)為150mm的立方體試塊為標(biāo)準(zhǔn)試塊，邊長(zhǎng)為100mm、200mm的立方體試塊為非標(biāo)準(zhǔn)試塊。當(dāng)采用非標(biāo)準(zhǔn)尺寸試塊確定強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)將其抗壓強(qiáng)度乘以相應(yīng)的系數(shù)，折算成標(biāo)準(zhǔn)試塊強(qiáng)度值，以此確定其強(qiáng)度等級(jí)。折算系數(shù)見(jiàn)表3-15。影響混凝土抗壓強(qiáng)度的因素很多，除施工方法及施工質(zhì)量外，主要受下列因素的影響：

(1)水泥強(qiáng)度等級(jí)與水灰比。

(2)骨料的種類及級(jí)配。

(3)養(yǎng)護(hù)條件與齡期。

在正常養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土的強(qiáng)度在最初7d～14d內(nèi)發(fā)展較快，以后便逐漸減慢，28d以后更加緩慢。如果能長(zhǎng)期保持適當(dāng)?shù)臏囟扰c濕度，強(qiáng)度的增長(zhǎng)可延續(xù)數(shù)十年之久。不同齡期混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)情況見(jiàn)表3-16。

2)混凝土的抗拉強(qiáng)度

混凝土的抗拉強(qiáng)度很低，一般只有抗壓強(qiáng)度的l/10～l/20，且隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高，比值有所降低，即當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高時(shí)，抗拉強(qiáng)度不及抗壓強(qiáng)度提高得快。

混凝土在直接受拉時(shí)，變形很小就要開(kāi)裂，它在斷裂前沒(méi)有明顯變形。因此，混凝土在工作時(shí)一般不依靠其抗拉強(qiáng)度，但抗拉強(qiáng)度對(duì)于開(kāi)裂現(xiàn)象有重要意義。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，抗拉強(qiáng)度是確定混凝土抗裂度的重要指標(biāo)?？估瓘?qiáng)度還可用來(lái)間接衡量混凝土與鋼筋的黏結(jié)強(qiáng)度?；炷恋目估瓘?qiáng)度(fL)與其抗壓強(qiáng)度(f)之間的關(guān)系，可近似地用下列經(jīng)驗(yàn)公式表示：測(cè)定混凝土抗拉強(qiáng)度的方法，有軸心抗拉試驗(yàn)法及劈裂試驗(yàn)法兩種。由于軸心抗拉試驗(yàn)結(jié)果的離散性很大，故一般多采用劈裂法。

影響混凝土抗拉強(qiáng)度的因素，基本上與影響抗壓強(qiáng)度的因素相同。

3)提高混凝土強(qiáng)度和促進(jìn)強(qiáng)度發(fā)展的措施

(1)采用高強(qiáng)度等級(jí)水泥配制高強(qiáng)混凝土，這是常用措施之一。在配制C30或C30以上混凝土?xí)r，應(yīng)采用42.5或42.5以上的高強(qiáng)度等級(jí)硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。

(2)采用干硬性混凝土。干硬性混凝土水灰比小、砂率低，并配以強(qiáng)力振搗，混凝土密實(shí)度大、強(qiáng)度高。在水泥用量相同的情況下，干硬性混凝土較塑性混凝土可提高強(qiáng)度40%～80%。

(3)采用外加劑和外摻料。在混凝土拌和物中加入有機(jī)或無(wú)機(jī)化學(xué)物質(zhì)(外加劑)或摻入部分磨細(xì)外摻料，如減水劑、粉煤灰、礦渣等，可改善混凝土性質(zhì)，降低水灰比，促進(jìn)水泥水化和硬化。

(4)采用蒸汽養(yǎng)護(hù)和蒸壓養(yǎng)護(hù)。蒸汽養(yǎng)護(hù)是將混凝土構(gòu)件放在溫度低于100℃的常壓蒸汽中養(yǎng)護(hù)。經(jīng)16h～20h養(yǎng)護(hù)，出池強(qiáng)度可達(dá)正常養(yǎng)護(hù)28d強(qiáng)度的70%～80%，但對(duì)后期強(qiáng)度增長(zhǎng)有影響。一般養(yǎng)護(hù)溫度為60℃～80℃，恒溫養(yǎng)護(hù)5h～8h為宜。蒸壓養(yǎng)護(hù)是將澆筑完的混凝土構(gòu)件靜停8h～10h，放入溫度175℃以上、壓力0.8MPa以上的蒸壓釜內(nèi)，進(jìn)行高溫、高壓飽和蒸汽養(yǎng)護(hù)。蒸壓養(yǎng)護(hù)可提高混凝土的早期強(qiáng)度，經(jīng)蒸壓養(yǎng)護(hù)的混凝土的質(zhì)量比經(jīng)蒸汽養(yǎng)護(hù)的好。

2.混凝土的耐久性

1)抗凍性

混凝土在寒冷地區(qū)，特別是在接觸水又受凍的環(huán)境下，由于內(nèi)部的孔隙和毛細(xì)管充分結(jié)冰膨脹(水結(jié)冰體積可膨脹約9%)時(shí)產(chǎn)生相當(dāng)大的壓力，作用于孔隙、毛細(xì)管內(nèi)壁，使混凝土被破壞。當(dāng)氣溫升高時(shí)，冰又開(kāi)始融化。如此反復(fù)凍融，混凝土內(nèi)部的微細(xì)裂隙逐漸增加，混凝土強(qiáng)度逐漸降低，甚至遭到破壞。因此要求混凝土具有一定的抗凍性，以提高其耐久性，延長(zhǎng)建筑物的使用壽命?；炷恋目箖鲂允侵钙湓谒柡蜖顟B(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力。一般以齡期28d的試塊在吸水飽和后，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)或同條件養(yǎng)護(hù)后，所能承受的反復(fù)凍融循環(huán)次數(shù)表示，這時(shí)混凝土試塊抗壓強(qiáng)度下降不得超過(guò)25%，質(zhì)量損失不超過(guò)5%?；炷恋目箖龅燃?jí)分為F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250及F300共9個(gè)等級(jí)，分別表示混凝土所能承受凍融循環(huán)的最大次數(shù)不小于10、15、25、50、100、150、200、250、300次。JGJ55—2000《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》中規(guī)定，抗凍等級(jí)等于或大于F50級(jí)的混凝土稱為抗凍混凝土。影響混凝土抗凍性能的因素主要有孔隙的數(shù)量和構(gòu)造、孔隙的充水程度、環(huán)境溫度降低程度等。密實(shí)的混凝土和具有封閉孔隙的混凝土(如加氣混凝土)，其抗凍性都很高。選擇適宜的水灰比，也是保證混凝土抗凍性的重要因素?？箖龌炷恋淖畲笏冶纫?jiàn)表3-17。

2)抗?jié)B性

混凝土抵抗壓力水滲透的性能稱為抗?jié)B性。它直接影響混凝土的抗凍性和抗侵蝕性。

混凝土滲水的主要原因是開(kāi)口的孔隙與裂縫的存在，這些孔道除產(chǎn)生于施工振搗不密實(shí)及裂縫外，主要來(lái)源于水泥漿中多余水分蒸發(fā)而留下的氣孔、水泥漿泌水所形成的毛細(xì)管孔道及集料下界面的水隙。這些滲水孔道的多少主要與水灰比有關(guān)。因此，水灰比是影響抗?jié)B性的一個(gè)主要因素，水灰比小時(shí)抗?jié)B性高，反之則抗?jié)B性低?；炷恋目?jié)B性可用滲透系數(shù)或抗?jié)B等級(jí)來(lái)表示。我國(guó)目前多采用抗?jié)B等級(jí)來(lái)表示，即將28d齡期的標(biāo)準(zhǔn)試件在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法下，以每組六個(gè)試件中四個(gè)未出現(xiàn)滲水時(shí)的最大水壓表示，分為P4、P6、P8、P10、P12五個(gè)等級(jí)，分別表示最大滲水壓力為0.4、0.6、0.8、1.0、1.2MPa。

提高混凝土抗?jié)B性的根本措施是控制水灰比，增強(qiáng)其密實(shí)度。抗?jié)B混凝土的最大水灰比見(jiàn)表3-18。

3)抗侵蝕性

混凝土的抗侵蝕性是指混凝土抵抗外界侵蝕性介質(zhì)侵入硬化水泥漿內(nèi)部進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，引起混凝土腐蝕破壞的性能?；炷恋目骨治g性與水泥品種、混凝土的密實(shí)度和孔隙特征等有關(guān)。

4)混凝土的碳化

混凝土的碳化是CO2與水泥石中的Ca(OH)2作用生成CaCO3和H2O，使混凝土堿度降低的過(guò)程。混凝土的碳化又稱為中性化。

碳化對(duì)混凝土性能既有有利的影響，又有不利的影響。碳化放出的水分有助于水泥的水化作用，而且碳化后生成的CaCO3減少了水泥石內(nèi)部的孔隙，可使混凝土的抗壓強(qiáng)度增大；但是由于混凝土的碳化層產(chǎn)生碳化收縮，對(duì)其核心產(chǎn)生壓力，而表面碳化層產(chǎn)生拉應(yīng)力，可能產(chǎn)生微細(xì)裂縫，使混凝土抗拉、抗折強(qiáng)度降低。硬化后的混凝土由于水泥水化生成氫氧化鈣而呈堿性。堿性物質(zhì)使鋼筋表面生成難溶的Fe2O3和Fe3O4，稱為鈍化膜，對(duì)鋼筋有良好的保護(hù)作用。碳化使混凝土堿度降低，減弱了對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，可能導(dǎo)致鋼筋銹蝕。

5)堿—骨料反應(yīng)

堿活性骨料是指能與水泥中的堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起混凝土膨脹、開(kāi)裂、甚至破壞的骨料。這種化學(xué)反應(yīng)稱為堿—骨料反應(yīng)。堿—骨料反應(yīng)有三種類型：

(1)堿—氧化硅反應(yīng)。堿與骨料中活性SiO2發(fā)生反應(yīng)，生成硅酸鹽凝膠，吸水膨脹，引起混凝土膨脹、開(kāi)裂。活性骨料有蛋白石、玉髓、方石英、安山巖、凝灰?guī)r等。

(2)堿—硅酸鹽反應(yīng)。堿與某些層狀硅酸鹽骨料，如千枚巖、粉砂巖和含蛭石的黏土巖類等加工成的骨料反應(yīng)，產(chǎn)生膨脹性物質(zhì)。其作用比上述堿—氧化硅反應(yīng)緩慢，但是后果更為嚴(yán)重，造成混凝土膨脹、開(kāi)裂。

(3)堿—碳酸鹽反應(yīng)。水泥中的堿(Na2O、K2O)與白云巖或白云巖質(zhì)石灰?guī)r加工成的骨料作用，生成膨脹物質(zhì)而使混凝土開(kāi)裂破壞。

堿—骨料反應(yīng)首先決定于兩種反應(yīng)物的存在和含量：水泥中的堿含量高，骨料中含有一定的活性成分。當(dāng)水泥中堿含量大于0.6%時(shí)(折算成Na20含量)，就會(huì)與活性骨料發(fā)生堿—骨科反應(yīng)，這種反應(yīng)很緩慢，由此引起的膨脹破壞往往幾年后才會(huì)發(fā)現(xiàn)，所以應(yīng)給予足夠的重視。其預(yù)防措施如下：

①當(dāng)水泥含堿量大于0.6%時(shí)，需檢查骨料中活性物質(zhì)的有害作用。

②必須采用活性骨料時(shí)，應(yīng)采用堿含量小于0.6%的水泥。③當(dāng)無(wú)低堿水泥時(shí)，應(yīng)摻入足夠的活性混合材料，如粉煤灰不小于30%、礦渣不小于30%或硅灰不小于7%，以緩解破壞作用。

④在混凝土中摻加某些能產(chǎn)生氣體的外加劑，如鋁粉、引氣劑、塑化劑等，能降低膨脹。

⑤保證混凝土的密實(shí)性，重視建筑物排水，以避免混凝土表面積水和接縫存水，達(dá)到阻止或減弱堿—骨料反應(yīng)的目的。

6)提高混凝土耐久性的主要措施

(1)嚴(yán)格控制水灰比。

(2)控制混凝土中最小水泥用量(見(jiàn)表3-19)。

(3)摻外加劑，改善混凝土性能。

(4)合理選取骨料級(jí)配，加強(qiáng)澆搗及養(yǎng)護(hù)，提高混凝土的強(qiáng)度和密實(shí)度。

(5)用涂料和水泥砂漿等措施進(jìn)行表面處理，防止混凝土的碳化。

3.3混凝土的配合比設(shè)計(jì)

3.3.1配合比設(shè)計(jì)的要求

配合比設(shè)計(jì)的要求主要包括：

(1)滿足強(qiáng)度要求，即滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或施工進(jìn)度所要求的強(qiáng)度。

(2)滿足施工和易性要求。應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)物截面尺寸、形狀、配筋的疏密程度以及施工方法、設(shè)備等因素來(lái)確定和易性大小。

(3)滿足耐久性要求。查明構(gòu)件使用環(huán)境，確定技術(shù)要求以選定水泥品種、最大水灰比和最小水泥用量。

(4)滿足經(jīng)濟(jì)要求。水泥強(qiáng)度等級(jí)與混凝土強(qiáng)度等級(jí)要相適應(yīng)，在保證混凝土質(zhì)量的前提下，盡量節(jié)約水泥，合理利用地方材料和工業(yè)廢料。3.3.2配合比設(shè)計(jì)方法及步驟

1．配制強(qiáng)度計(jì)算

混凝土配制強(qiáng)度按下式計(jì)算：

fcu,o≥fcu,k?+?1.645σ

(3-3)

式中：fcu,o——混凝土配制強(qiáng)度，MPa；

fcu,k——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，MPa；

σ——混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，MPa。

混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差采用無(wú)偏估計(jì)值，確定該值的強(qiáng)度試件組數(shù)不應(yīng)少于30組。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不大于C30級(jí)，其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算值小于3.0MPa時(shí)，計(jì)算配制強(qiáng)度時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)取3.0MPa；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)大于C30且小于C60級(jí)，其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算值小于4.0MPa時(shí)，計(jì)算配制強(qiáng)度用的標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)取用4.0MPa。

當(dāng)施工單位不具有近期的同一品種混凝土強(qiáng)度資料時(shí)，其混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差可參考表3-20取用。

當(dāng)施工單位不具有近期的同一品種混凝土強(qiáng)度資料時(shí)，其混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差可參考表3-20取用。

2.計(jì)算水灰比(W/C)

(3-4)

fce——水泥的實(shí)際強(qiáng)度，MPa。無(wú)水泥實(shí)際強(qiáng)度數(shù)據(jù)時(shí)，fce值可按下式計(jì)算：

fce=γc×fce,k

(3-5)式中：fce,k——水泥強(qiáng)度等級(jí)值；

γc——水泥強(qiáng)度等級(jí)值的富余系數(shù)，該值可按實(shí)際統(tǒng)計(jì)資料確定。

3.確定每立方米混凝土用水量(mwo)

1)干硬性和塑性混凝土用水量的確定

(1)當(dāng)水灰比在0.4～0.8范圍時(shí)，根據(jù)粗骨料品種、粒徑及施工要求的混凝土拌和物稠度，可按表3-21、3-22選取。

(2)水灰比小于0.4的混凝土以及采用特殊成型工藝的混凝土用水量應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。

2)流動(dòng)性、大流動(dòng)性混凝土[1]用水量的確定

(1)以表3-22中坍落度90mm的用水量為基礎(chǔ)，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg，計(jì)算出未摻外加劑時(shí)的混凝土的用水量。

(2)摻外加劑時(shí)的混凝土用水量可按下式計(jì)算：

mwa=mwo(1－β)

(3-6)

式中：mwa——摻外加劑混凝土每立方米混凝土中的用水量，kg；

mwo——未摻外加劑混凝土每立方米混凝土中的用水量，kg；

β——外加劑的減水率，經(jīng)試驗(yàn)確定。

4.計(jì)算每立方米混凝土水泥用量(mco)

1m3混凝土水泥用量可用下式計(jì)算：(3-7)

5.確定砂率

(1)坍落度小于或等于60mm，且等于或大于10mm的混凝土砂率，可根據(jù)粗骨料品種、粒徑及水灰比按表3-23選取。

(2)坍落度大于60?mm的混凝土砂率，可經(jīng)試驗(yàn)確定，也可在表3-23的基礎(chǔ)上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1%的幅度予以調(diào)整。

(3)坍落度小于10mm的混凝土，其砂率應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。

6.確定粗細(xì)骨料用量

(1)當(dāng)采用質(zhì)量法時(shí)，應(yīng)按下式計(jì)算：

mco+mgo+mso+mwo=mcp

(3-8)(3-9)(2)當(dāng)采用體積法時(shí)，應(yīng)按下式計(jì)算：

(3-10)(3-11)

7.初步配合比

經(jīng)過(guò)上述計(jì)算，即可求出初步配合比。

常用的表示方法有：

(1)以lm3混凝土中各項(xiàng)材料的質(zhì)量來(lái)表示，即1m3混凝土中水泥、粗骨料、細(xì)骨料及水的質(zhì)量分別為mco、mgo、mso及mwo。

(2)以水泥用量為1的各材料比值來(lái)表示：

《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ55—2000)中還規(guī)定了其他一些混凝土配合比設(shè)計(jì)中基本參數(shù)的選取原則。外加劑和摻和料的摻量應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定，并應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GBJ119)和《粉煤灰在混凝土和砂漿中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JGJ28)的規(guī)定。長(zhǎng)期處于潮濕和嚴(yán)寒環(huán)境中的混凝土，應(yīng)摻用引氣劑或引氣減水劑。引氣劑的摻入量應(yīng)根據(jù)混凝土的含氣量并經(jīng)試驗(yàn)確定，最小含氣量應(yīng)符合表3-24的規(guī)定，但不宜超過(guò)7%?；炷林械拇?、細(xì)骨料應(yīng)作堅(jiān)固性試驗(yàn)，并且其表觀密度ρg及ρs應(yīng)按國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《建筑用卵石、碎石》(GB/T14685—2001)和《建筑用砂》(GB/T14684—2001)所規(guī)定的方法測(cè)定。

8.試配與調(diào)整

1)試配

借助經(jīng)驗(yàn)公式和數(shù)據(jù)計(jì)算出來(lái)的材料用量能否滿足設(shè)計(jì)要求，還需通過(guò)試驗(yàn)檢驗(yàn)與調(diào)整來(lái)完成?；炷猎嚺鋾r(shí)應(yīng)采用工程實(shí)際使用的原材料，應(yīng)按生產(chǎn)時(shí)使用的方法攪拌?；炷猎嚺鋾r(shí)，每盤混凝土的最小攪拌量應(yīng)符合表3-25的規(guī)定。

2)調(diào)整

(1)和易性調(diào)整。按計(jì)算量稱取各材料進(jìn)行試拌，攪拌均勻以檢查拌和物的性能。當(dāng)拌和物坍落度或維勃稠度不能滿足要求，或黏聚性和保水性能不好時(shí)，應(yīng)在保證水灰比不變的條件下相應(yīng)調(diào)整用水量或砂率，直到符合要求為止。然后提出供混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)用的基準(zhǔn)配合比。

(2)強(qiáng)度校核。校核混凝土強(qiáng)度時(shí)至少應(yīng)采用三個(gè)不同的配合比，其中一個(gè)應(yīng)是前面算出的基準(zhǔn)配合比，另外兩個(gè)配合比的水灰比宜較基準(zhǔn)配合比分別增加或減少0.05，其用水量與基準(zhǔn)配合比基本相同，砂率可分別增加或減少1%。

當(dāng)不同水灰比的混凝土拌和物坍落度與要求值相差超過(guò)允許偏差時(shí)，可以增減用水量進(jìn)行調(diào)整。

制作混凝土強(qiáng)度試件時(shí)，應(yīng)檢驗(yàn)混凝土的坍落度或維勃稠度、黏聚性、保水性及拌和物表觀密度，并以此結(jié)果作為代表相應(yīng)配合比的混凝土拌和物的性能。

混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，每種配合比應(yīng)至少制作一組(三塊)試件，并按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)到28d試壓。

9.配合比的確定

根據(jù)試驗(yàn)得出的各灰水比及其相對(duì)應(yīng)的混凝土強(qiáng)度關(guān)系，用作圖法或計(jì)算法求出與混凝土配制強(qiáng)度(fcu,o)相對(duì)應(yīng)的灰水比，并應(yīng)按下列原則確定每lm3混凝土的材料用量：

(1)用水量(mw)應(yīng)取基準(zhǔn)配合比中的用水量，并根據(jù)制作強(qiáng)度試件時(shí)測(cè)得的坍落度或維勃稠度進(jìn)行調(diào)整；

(2)水泥用量(mc)應(yīng)以用水量乘以選定的灰水比計(jì)算確定；

(3)粗骨料和細(xì)骨料用量(mg和ms)應(yīng)取基準(zhǔn)配合比中的粗、細(xì)骨料用量，并按選定的灰水比進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)配合比經(jīng)試配確定后，尚應(yīng)按下列步驟校正：

(1)根據(jù)以上確定的材料用量按下式計(jì)算混凝土的體積密度計(jì)算值：(3-12)(2)應(yīng)按下式計(jì)算混凝土配合比校正系數(shù)δ：(3-13)

(3)當(dāng)混凝土表觀密度實(shí)測(cè)值與計(jì)算值之差的絕對(duì)值不超過(guò)計(jì)算值的2%時(shí)，以上確定的配合比應(yīng)為確定的設(shè)計(jì)配合比；當(dāng)二者之差超過(guò)2%時(shí)，應(yīng)將配合比中每項(xiàng)材料用量乘以校正系數(shù)δ值，即為確定的混凝土設(shè)計(jì)配合比。

混凝土配合比的設(shè)計(jì)值為

10.施工配合比

試驗(yàn)室得出的配合比設(shè)計(jì)值中，骨料是以干燥狀態(tài)為準(zhǔn)計(jì)算出來(lái)的。而施工現(xiàn)場(chǎng)砂、石常含一定量水分，并且含水率經(jīng)常變化。為保證混凝土質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)砂、石含水率對(duì)配合比設(shè)計(jì)值進(jìn)行修正，修正后的配合比稱為施工配合比。

若現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)砂含水率為a%，石子含水率為b%，換算材料用量及確定施工配合比的公式如下：[設(shè)計(jì)要求]

(1)按題所給資料計(jì)算初步配合比；

(2)按初步配合比在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行材料調(diào)整，得出實(shí)驗(yàn)室配合比。

[設(shè)計(jì)步驟]

1.計(jì)算初步配合比

1)確定混凝土配制強(qiáng)度(fcu,o)

按題意：設(shè)計(jì)要求混凝土強(qiáng)度為fcu,o為30MPa，無(wú)歷史統(tǒng)計(jì)資料，按表3-20，取標(biāo)準(zhǔn)差σ=?5.0?MPa。

按下式計(jì)算混凝土配制強(qiáng)度：

2)計(jì)算水灰比(W/C)

(1)按強(qiáng)度要求計(jì)算水灰比。

①計(jì)算水泥實(shí)際強(qiáng)度。已知采用強(qiáng)度等級(jí)為42.5級(jí)的硅酸鹽水泥，=?42.5MPa，水泥強(qiáng)度富裕系數(shù)為1.1，則水泥實(shí)際強(qiáng)度為②計(jì)算水灰比。水泥的實(shí)際強(qiáng)度取46.8MPa。由于沒(méi)有混凝土強(qiáng)度回歸系數(shù)統(tǒng)計(jì)資料，取碎石αa=0.46，αb=0.07，按下式計(jì)算水灰比：

(2)按耐久性校核水灰比。

根據(jù)混凝土所處環(huán)境條件屬于寒冷地區(qū)，查表3-19，允許最大水灰比為0.55。按強(qiáng)度計(jì)算的水灰比小于要求的最大值，符合耐久性要求，故采用計(jì)算水灰比0.54繼續(xù)下面的計(jì)算。

3)確定單位用水量(mwo)

由題意已知，要求混凝土拌和物坍落度為35mm～

50mm，碎石最大粒徑為31.5mm。查表3-22，選用混凝土用水量mwo=185kg/m3。

4)計(jì)算單位水泥用量(mco)

(1)按強(qiáng)度計(jì)算單位用灰量。

已知混凝土單位用水量為185kg/m3，水灰比W/C=0.54，單位用灰量為kg/m3

(2)按耐久性校核單位用灰量。

根據(jù)混凝土所處環(huán)境條件屬寒冷地區(qū)配鋼筋混凝土，查表3-19，可知最小水泥用量不低于280kg/m3。按強(qiáng)度計(jì)算單位用灰量336kg/m3，符合耐久性要求，故采用單位用灰量為336kg/m3。

5)選定砂率()

按前已知骨料采用碎石、最大粒徑31.5mm，水灰比W/C?=?0.55，查表3-23，混凝土的砂率取35%。

6)計(jì)算砂石用量(、)

(1)采用質(zhì)量法。

已知：?jiǎn)挝挥没伊繛?36kg/m3，單位用水量為185kg/m3，混凝土拌和物假定密度為2400kg/m3，砂率為35%。將有關(guān)數(shù)據(jù)代入下列方程組中：

解得

按質(zhì)量法計(jì)算，得初步配合比(以質(zhì)量法表示)為按比例法表示為水泥∶砂∶石∶水=1∶1.96∶3.64∶0.55

(2)按體積法計(jì)算。計(jì)算公式為將已知數(shù)據(jù)代入上述方程組計(jì)算如下：

解得：以比例法表示為水泥∶砂∶石∶水?=?1∶1.95∶3.62∶0.55

2．調(diào)整工作性，提出基準(zhǔn)配合比

(1)計(jì)算試拌材料用量。

考慮粗骨料的最大粒徑為31.5mm，混凝土拌和物的最少攪拌量為15L。按體積法計(jì)算的初步配合比計(jì)算試拌15L拌和物時(shí)各種材料的用量：

水泥：336?×?0.020?=?6.72?kg；

水：185?×?0.020?=?3.70?kg；

砂：654?×?0.020?=?13.08?kg；

碎石：1216?×?0.020?=?24.32?kg。

(2)調(diào)整工作性。

按計(jì)算材料用量拌制混凝土拌和物，測(cè)定其坍落度為10?mm，未滿足題所給的施工和易性要求。為此，保持水灰比不變，增加5%的水泥漿。再經(jīng)拌和測(cè)定坍落度為40?mm，黏聚性和保水性均良好，滿足施工和易性要求。此時(shí)混凝土拌和物各組成材料實(shí)際用量為：

水泥：6.72(1?+?5%)?=?7.06?kg；

水：3.70(1?+?5%)?=?3.89?kg；

砂：13.08?kg；

碎石：24.32?kg。

(3)提出基準(zhǔn)配合比。

調(diào)整工作性后，混凝土拌和物的基準(zhǔn)配合比為W/C?=?0.5５

3.檢驗(yàn)強(qiáng)度，確定實(shí)驗(yàn)室配合比

(1)檢驗(yàn)強(qiáng)度。

采用水灰比分別為0.49、0.54、0.59的三組配合比，分別拌制三組混凝土拌和物。砂、碎石、水用量保持不變，則三組拌和物的水泥用量分別為A組7.94?kg，B組7.20?kg，C

組6.59?kg。除基準(zhǔn)配合比一組外，其他兩組所測(cè)定的坍落度、黏聚性和保水性均合格。

按三組配合比拌制混凝土并成型標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28?d后，按規(guī)定方法測(cè)定其立方體抗壓強(qiáng)度值，列于表3-26。

根據(jù)表3-26的試驗(yàn)結(jié)果，繪制混凝土28d立方體抗壓強(qiáng)度()與灰水比(C/W)關(guān)系圖，如圖3-9所示。圖3-9混凝土28天強(qiáng)度與灰水比的關(guān)系

(2)確定實(shí)驗(yàn)室配合比。

按強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果修正配合比，各材料用量為：

用水量：

水泥用量：

砂、石用量按體積法計(jì)算：

3.4骨料的表觀密度檢測(cè)

1.試驗(yàn)?zāi)康?/p>

表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下，單位表觀體積(包括材料的固體物質(zhì)體積與內(nèi)部封閉孔隙體積)的質(zhì)量。測(cè)定表觀密度可為近似計(jì)算絕對(duì)密實(shí)的散粒材料的空隙率提供依據(jù)。

常用的試驗(yàn)方法有容量瓶法和廣口瓶法，其中容量瓶法常用來(lái)測(cè)定砂的表觀密度，廣口瓶法常用來(lái)測(cè)定石子的表觀密度。下面以砂和石子為例分別介紹這兩種試驗(yàn)方法。

3.4骨料的表觀密度檢測(cè)

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

掌握骨料表觀密度的概念；

掌握骨料表觀密度檢測(cè)的步驟和方法；

掌握骨料表觀密度數(shù)據(jù)的計(jì)算方法。

【關(guān)鍵概念】

表觀密度；

試樣的體積和排出的水的質(zhì)量之間的關(guān)系。

1.試驗(yàn)?zāi)康?/p>

表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下，單位表觀體積(包括材料的固體物質(zhì)體積與內(nèi)部封閉孔隙體積)的質(zhì)量。測(cè)定表觀密度可為近似計(jì)算絕對(duì)密實(shí)的散粒材料的空隙率提供依據(jù)。

常用的試驗(yàn)方法有容量瓶法和廣口瓶法，其中容量瓶法常用來(lái)測(cè)定砂的表觀密度，廣口瓶法常用來(lái)測(cè)定石子的表觀密度。下面以砂和石子為例分別介紹這兩種試驗(yàn)方法。

2.主要儀器設(shè)備

容量瓶(500mL)、廣口瓶、天平(感量為0.1g)、臺(tái)秤(稱量為10kg，感量為10g)、干燥器、帶蓋容器、淺盤、鋁制料勺、溫度計(jì)、烘箱、燒杯、毛巾、刷子、玻璃片、滴管等。

3.試樣準(zhǔn)備

(1)將砂子試樣用取樣方法縮分成2.6?kg，篩去4.75?mm以上的顆粒，在溫度為105℃5℃的烘箱中烘干至恒重，并在干燥器內(nèi)冷卻至室溫備用。

(2)將石子試樣用取樣方法縮分至表3-27規(guī)定的數(shù)量，篩去4.75?mm以下的顆粒，洗刷干凈后，在溫度為1055℃的烘箱中烘干至恒重，并在干燥器內(nèi)冷卻至室溫，分成大致相等的兩份備用。

4.試驗(yàn)方法與步驟

1)砂的表觀密度試驗(yàn)(容量瓶法)

(1)稱取烘干的砂試樣300g(m0)，精確至1?g，將約200?mL冷開(kāi)水先注入容量瓶，再將砂試樣裝入容量瓶，注入冷開(kāi)水至接近500?mL的刻度處，搖轉(zhuǎn)容量瓶，使試樣在水中充分?jǐn)噭?dòng)，排除氣泡，塞緊瓶塞。靜置30?min(標(biāo)準(zhǔn)為24?h)。

(2)靜置后用滴管添水，使水面與瓶頸500?mL刻度線平齊，再塞緊瓶塞，擦干瓶外水分，稱取其質(zhì)量(m1)，精確至1?g。

(3)倒出瓶中的水和試樣，將瓶的內(nèi)外表面洗凈。再向瓶?jī)?nèi)注入與前面水溫相差不超過(guò)2℃，并在15℃～25℃范圍內(nèi)的冷開(kāi)水至瓶頸500?mL刻度線，塞緊瓶塞，擦干瓶外水分，稱取其質(zhì)量m2，精確至1?g。

2)石子表觀密度試驗(yàn)(廣口瓶法)

(1)將試樣浸水飽和后，裝入廣口瓶中，裝試樣時(shí)廣口瓶應(yīng)傾斜放置，然后注滿飲用水，用玻璃片覆蓋瓶口，以上下左右搖晃的方法排除氣泡。

(2)氣泡排盡后，向瓶?jī)?nèi)添加飲用水，直至水面凸出到瓶口邊緣，然后用玻璃片沿瓶口迅速滑行，使其緊貼瓶口水面。擦干瓶外水分后，稱取試樣、水、瓶和玻璃片的質(zhì)量m1，精確至1?g。

(3)將瓶中的試樣倒入淺盤中，置于(1055)℃的烘箱中烘干至恒重，取出放在帶蓋的容器中冷卻至室溫后稱出試樣的質(zhì)量m0，精確至1?g。

(4)將瓶洗凈，重新注入飲用水，用玻璃片緊貼瓶口水面，擦干瓶外水分后稱出質(zhì)量m2，精確至1?g。

5.結(jié)果計(jì)算與數(shù)據(jù)處理

1)砂的表觀密度結(jié)果計(jì)算

(1)按下式計(jì)算砂的表觀密度(精確至0.01g/cm3)：(3-14)

(2)表觀密度應(yīng)用兩份試樣分別測(cè)定，并以兩次結(jié)果的算術(shù)平均值作為測(cè)定結(jié)果，精確至10kg/m3。如兩次測(cè)定結(jié)果的差值大于20?kg/m3，應(yīng)重新取樣測(cè)定。

2)石子的表觀密度結(jié)果計(jì)算

(1)按下式計(jì)算石子的表觀密度(精確至0.01?g/cm3)：(3-15)

(2)表觀密度應(yīng)用兩份試樣分別測(cè)定，并以兩次結(jié)果的算術(shù)平均值作為測(cè)定結(jié)果。如兩次結(jié)果之差大于0.2?g/cm3，應(yīng)重新取樣試驗(yàn)；對(duì)顆粒材質(zhì)不均勻的試樣，如兩次試驗(yàn)結(jié)果之差超過(guò)0.2?g/cm3，可取四次測(cè)定結(jié)果的算術(shù)平均值作為測(cè)定值。

(3)將試驗(yàn)方法、檢測(cè)數(shù)據(jù)及試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果填入試驗(yàn)報(bào)告冊(cè)的相應(yīng)欄目中。

3.5骨料的堆積密度檢測(cè)

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

掌握骨料堆積密度的概念；

掌握骨料堆積密度檢測(cè)的步驟和方法；

掌握骨料堆積密度數(shù)據(jù)的計(jì)算方法。

【關(guān)鍵概念】

堆積密度；

試樣的堆積體積的組成。

1.試驗(yàn)?zāi)康?/p>

堆積密度是指散粒材料(如水泥、砂、卵石、碎石等)在堆積狀態(tài)下(包含顆粒內(nèi)部的孔隙及顆粒之間的空隙)單位體積的質(zhì)量。它可以用來(lái)估算散粒材料的堆積體積及質(zhì)量，考慮運(yùn)輸工具、估計(jì)材料級(jí)配情況等。

2.主要儀器設(shè)備

天平(稱量為10?kg，感量為1?g)、4.75?mm方孔篩、搪瓷淺盤、烘箱、干燥器、容積筒(容積為1?L)、標(biāo)準(zhǔn)漏斗(見(jiàn)圖3-10)、鋼尺、小鏟、10?mm墊棒等。圖3-10標(biāo)準(zhǔn)漏斗與容積筒

3.試樣準(zhǔn)備

同表觀密度試驗(yàn)，將約5?kg試樣(砂子)放入搪瓷淺盤中，再放入105℃～110℃的烘箱中，烘至恒重，再放入干燥器中冷卻至室溫，篩除大于4.75?mm的顆粒，分為大致相等的兩份備用。

4.試驗(yàn)方法與步驟

(1)松散堆積密度的測(cè)定。稱量容積筒的質(zhì)量m1(精確至1?g)，取試樣一份置于標(biāo)準(zhǔn)漏斗中，將漏斗下口置于容積筒中心上方50?mm處(見(jiàn)圖3-10)，讓試樣自由落下徐徐裝入容積筒，當(dāng)容積筒裝滿，上部試樣呈錐體，且容積筒四周溢滿時(shí)，即停止加料。然后用直尺沿筒口中心線向兩邊刮平(試驗(yàn)過(guò)程應(yīng)防止觸動(dòng)容積筒)，稱出試樣和容積筒總質(zhì)量m2，精確至1?g。將試驗(yàn)方法、測(cè)試數(shù)據(jù)填入試驗(yàn)報(bào)告冊(cè)相應(yīng)欄目中。

(2)緊密堆積密度。稱量容積筒的質(zhì)量m1(精確至1?g)，取另一份試樣，用小鏟將試樣分兩層裝入容積筒內(nèi)。第一層約裝1/2后，在容積筒底墊放φ10?mm墊棒一根，在墊有橡膠板的臺(tái)面上左右交替顛擊各25下，再裝第二層，把墊著的鋼筋轉(zhuǎn)90°同法顛擊。加料至試樣超出瓶口，用鋼尺沿瓶口中心線向兩邊刮平，稱出其總質(zhì)量m2(精確至1?g)。將試驗(yàn)方法、測(cè)試數(shù)據(jù)填入試驗(yàn)報(bào)告冊(cè)。

(3)稱量玻璃板與容器的總質(zhì)量，將的飲用水裝入容積筒，用玻璃板沿瓶口滑移，使其緊貼筒口。擦干容器外壁上的水分，稱其質(zhì)量，單位以g計(jì)。計(jì)算容積筒的容積：(3-16)

5.結(jié)果計(jì)算與數(shù)據(jù)處理

堆積密度按下式計(jì)算：(3-17)

分別以兩次試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值作為堆積密度測(cè)定的結(jié)果，將其填入試驗(yàn)報(bào)告冊(cè)相應(yīng)欄目中(精確至10kg/m3)。3.6混凝土的配制和性能檢測(cè)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】掌握水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)的具體實(shí)施；掌握混凝土拌和物的性能檢測(cè)方法；掌握硬化混凝土強(qiáng)度的測(cè)定方法。【關(guān)鍵概念】試驗(yàn)量；混凝土成型、養(yǎng)護(hù)；混凝土抗壓強(qiáng)度測(cè)定。3.6.1混凝土拌和物試驗(yàn)

要求：了解影響混凝土工作性的主要因素，并根據(jù)給定的配合比進(jìn)行各組成材料的稱量和試拌，測(cè)定其流動(dòng)性，評(píng)定黏聚性和保水性。若工作性不能滿足給定的要求，則能分析原因，提出改善措施。

本節(jié)試驗(yàn)采用的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范：

(1)?JGJ/T55—2000《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》。

(2)?GB50164—1992《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》。

(3)?GB/T50080—2002《普通混凝土拌和物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》。

1.用坍落度法檢驗(yàn)混凝土拌和物的和易性

坍落度法適用于粗骨料最大粒徑不大于40?mm、坍落度值不小于10?mm的混凝土拌和物的和易性測(cè)定。

1)試驗(yàn)?zāi)康?/p>

測(cè)定塑性混凝土拌和物的和易性，以評(píng)定混凝土拌和物的質(zhì)量，供調(diào)整混凝土試驗(yàn)室配合比用。

2)主要儀器設(shè)備

(1)混凝土攪拌機(jī)。

(2)坍落度筒(見(jiàn)圖3-11)，筒內(nèi)必須光滑，無(wú)凹凸部位。底面和頂面應(yīng)互相平行并與錐體的軸線垂直。在坍落筒外2/3高度處安兩個(gè)把手，下端應(yīng)焊腳踏板。筒的內(nèi)部尺寸為：底部直徑為(200±2)mm；頂部直徑為(100±02)mm；高度為(300±2)mm；筒壁厚度不小于1.5?mm。

(3)鐵制搗棒(見(jiàn)圖3-11)，直徑為16?mm、長(zhǎng)為650?mm，一端為彈頭形。

(4)鋼尺和直尺(500?mm，最小刻度為1?mm)。

(5)?40?mm方孔篩、小方鏟、抹刀、平頭鐵锨、2000?mm×1000?mm×3?mm鐵板(拌和板)等。圖3-11坍落度筒及搗棒(單位：mm)

3)試樣準(zhǔn)備

(1)根據(jù)本章中的有關(guān)知識(shí)和試驗(yàn)室現(xiàn)有水泥、砂、石的情況確定配合比。

(2)按拌和15L混凝土計(jì)算試配拌和物的各材料用量，并將所得結(jié)果記錄在試驗(yàn)報(bào)告中。

(3)按上述計(jì)算稱量各組成材料，另外還需備好兩份為坍落度調(diào)整用的水泥、水、砂和石子，其數(shù)量可各為原來(lái)用量的5%與10%，水泥與水的比例應(yīng)符合原定的水灰比及砂率。用試驗(yàn)室拌制的混凝土制作試件時(shí)，其材料用量以質(zhì)量計(jì)，稱量的精度為：水泥、水和外加劑均為±0.5%，骨料為±1%。拌和用的骨料應(yīng)提前送入室內(nèi)，拌和時(shí)試驗(yàn)室的溫度應(yīng)保持在(20±5)℃。

(4)拌和混凝土。

人工拌和：將拌和板和小方鏟用濕布潤(rùn)濕后，將稱好的砂子、水泥倒在鐵板上，用平頭鐵锨翻至顏色均勻，再放入稱好的石子與之拌和，至少翻拌三次，然后堆成錐形。將中間扒一凹坑，將稱量好的拌和用水的一半倒入凹坑中，小心拌和，勿使水溢出或流出，