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1、1 一、抗渗混凝土 抗渗混凝土系指抗渗等级不低于 P6 级的混凝土。即它能抵抗 0.6MPa 静水压力作用而不发生透水现象。为了提高 混凝土的抗渗性， 通常采用合理选择原材料、 提高混凝土的密实程度以及改善混凝土内部孔隙结构等方法来实现。 目前， 常用的防水混凝土的配制方法有以下几种。 （一）富水泥浆法 这种方法是依靠采用较小的水灰比，较高的水泥用量和砂率，提高水泥浆的质量和数量，使混凝土更密实。 防水混凝土所用原材料应符合下列要求： （1）水泥强度等级不宜低于 32.5，其品种应按设计要求选用，当有抗冻要求时，应优先选用硅酸盐水泥； （2）粗骨料的最大粒径不宜大于 40mm，其含泥量不得大于
2、 1%，泥块含量不得超过 0.5%； （3）细骨料的含泥量不得大于 3%，泥块含量不得大于 1%； （4）外加剂宜采用防水剂、膨胀剂、引气剂或减水剂。 防水混凝土配合比计算应遵守以下几项规定： （1）每立方米混凝土中的水泥用量（含掺合料）不宜少于 320kg； （2）砂率宜为 35%40%；灰砂比宜为 1:22.5； （3）防水混凝土的最大水灰比应符合表 4-29 规定。 表 4-29 防水混凝土的最大水灰比限值：抗渗等级 P6 P8P12 P12 以上；C20C30 0.60 0.55 0.50 C30 以上 0.55 0.50 0.45 （二）骨料级配法 ： 骨料级配法是通过改善骨料级配，
3、使骨料本身达到最大密实程度的堆积状态。为了降低空隙率， 还应加入约占骨料量 5%8%的粒径小于 0.16mm 的细粉料。同时严格控制水灰比、用水量及拌合物的和易性，使混 凝土结构致密，提高抗渗性。 （三）外加剂法 这种方法与前面两种方法比较，施工简单，造价低廉，质量可靠，被广泛采用。它是在混凝土中掺入适当品种的 外加剂，改善混凝土内孔结构，隔断或堵塞混凝土中各种孔隙、裂缝、渗水通道等，以达到改善混凝土抗渗的目的。 常采用引气剂（如松香热聚物）、密实剂（如采用 FeCl3 防水剂）、高效减水剂（降低水灰比）、膨胀剂（防止混凝 土收缩开裂）等。 （四）采用特种水泥：采用无收缩不透水水泥、膨胀水泥等
4、来拌制混凝土，能够改善混凝土内的孔结构，有效提 高混凝土的致密度和抗渗能力。 二、普通混凝土 普通混凝土是指以水泥为胶凝材料，砂子和石子为骨料，经加水搅拌、浇筑成型、凝结固化成具有一定强度的“人 工石材”，即水泥混凝土，是目前工程上最大量使用的混凝土品种。“混凝土”一词通常可简作“砼”。 （一）普通混凝土的主要优点 1. 原材料来源丰富。混凝土中约 70%以上的材料是砂石料，属地方性材料，可就地取材，避免远距离运输，因而 价格低廉。 2. 施工方便。混凝土拌合物具有良好的流动性和可塑性，可根据工程需要浇筑成各种形状尺寸的构件及构筑物。 既可现场浇筑成型，也可预制。 3. 性能可根据需要设计调整
5、。通过调整各组成材料的品种和数量，特别是掺入不同外加剂和掺合料，可获得不同 施工和易性、强度、耐久性或具有特殊性能的混凝土，满足工程上的不同要求。 4. 抗压强度高。混凝土的抗压强度一般在 7.560MPa 之间。当掺入高效减水剂和掺合料时，强度可达 100MPa 以 上。而且，混凝土与钢筋具有良好的匹配性，浇筑成钢筋混凝土后，可以有效地改善抗拉强度低的缺陷，使混凝土能 够应用于各种结构部位。 5. 耐久性好。原材料选择正确、配比合理、施工养护良好的混凝土具有优异的抗渗性、抗冻性和耐腐蚀性能，且 对钢筋有保护作用，可保持混凝土结构长期使用性能稳定。 （二）普通混凝土存在的主要缺点 1. 自重大
6、。1m3 混凝土重约 2400kg，故结构物自重较大，导致地基处理费用增加。 2. 抗拉强度低，抗裂性差。混凝土的抗拉强度一般只有抗压强度的 1/101/20，易开裂。 3. 收缩变形大。水泥水化凝结硬化引起的自身收缩和干燥收缩达 500106m/m 以上，易产生混凝土收缩裂缝。 （三）普通混凝土的基本要求 1. 满足便于搅拌、运输和浇捣密实的施工和易性。 2 2. 满足设计要求的强度等级。 3. 满足工程所处环境条件所必需的耐久性。 4. 满足上述三项要求的前提下，最大限度地降低水泥用量，节约成本，即经济合理性。 为了满足上述四项基本要求，就必须研究原材料性能，研究影响混凝土和易性、强度、耐
7、久性、变形性能的主要 因素 ； 研究配合比设计原理、 混凝土质量波动规律以及相关的检验评定标准等等。 这也是本章的重点和紧紧围绕的中心。 第二节 普通混凝土的组成材料 混凝土的性能在很大程度上取决于组成材料的性能。因此必须根据工程性质、设计要求和施工现场条件合理选择 原料的品种、质量和用量。要做到合理选择原材料，则首先必须了解组成材料的性质、作用原理和质量要求。 一、水泥 （一）水泥品种的选择 水泥品种的选择主要根据工程结构特点、工程所处环境及施工条件确定。如高温车间结构混凝土有耐热要求，一 般宜选用耐热性好的矿渣水泥等等。详见第三章水泥。 （二）水泥强度等级的选择 水泥强度等级的选择原则为：
8、混凝土设计强度等级越高，则水泥强度等级也宜越高；设计强度等级低，则水泥强 度等级也相应低。例如：C40 以下混凝土，一般选用强度等级 32.5 级；C45C60 混凝土一般选用 42.5 级，在采用高 效减水剂等条件下也可选用 32.5 级；大于 C60 的高强混凝土，一般宜选用 42.5 级或更高强度等级的水泥；对于 C15 以下的混凝土，则宜选择强度等级为 32.5 级的水泥，并外掺粉煤灰等混合材料。目标是保证混凝土中有足够的水泥， 既不过多，也不过少。因为水泥用量过多（低强水泥配制高强度混凝土），一方面成本增加。另一方面，混凝土收缩 增大，对耐久性不利。水泥用量过少（高强水泥配制低强度混
9、凝土），混凝土的粘聚性变差，不易获得均匀密实的混 凝土，严重影响混凝土的耐久性。 二、细骨料 公称粒径在 0.155.0mm 之间的骨料称为细骨料，亦即砂。常用的细骨料有河砂、海砂、山砂和机制砂（有时也 称为人工砂、加工砂）等。通常根据技术要求分为类、类和类。类用于强度等级大于 C60 的混凝土；类用 于 C30C60 的混凝土；类用于小于 C30 的混凝土。 海砂可用于配制素混凝土， 但不能直接用于配制钢筋混凝土， 主要是氯离子含量高， 容易导致钢筋锈蚀， 如要使用， 必须经过淡水冲洗，使有害成份含量减少到要求以下。山砂可以直接用于一般工程混凝土结构，当用于重要结构物时， 必须通过坚固性试验
10、和碱活性试验。机制砂是指将卵石或岩石用机械破碎的方法，通过冲洗、过筛制成。通常是在加 工碎卵石或碎石时，将小于 10mm 的部分进一步加工而成。 细骨料的主要质量指标有： 1. 有害杂质含量。细骨料中的有害杂质主要包括两方面：粘土和云母。它们粘附于砂表面或夹杂其中，严重降 低水泥与砂的粘结强度，从而降低混凝土的强度、抗渗性和抗冻性，增大混凝土的收缩。有机质、硫化物及硫酸盐。 它们对水泥有腐蚀作用， 从而影响混凝土的性能。 因此对有害杂质含量必须加以限制。 建筑用砂 （GB/T14684-2001） 对有害物质含量的限值见表 4-1。普通混凝土用砂质量标准及检验方法（JGJ52-1992）中对有
11、害杂质含量也作了相 应规定。 其中云母含量不得大于 2%， 轻物质含量和硫化物及硫酸盐含量分别不得大于 1%， 含泥量及泥块含量的限值为 ： 当小于 C30 时分别不大于 5%和 1%，当大于等于 C30 时，分别不大于 3%和 1%。 表 4-1 砂中有害物质含量限值 项 目 类 类 类 云母含量（按质量计，%） 1.0 2.0 2.0 硫化物与硫酸盐含量（按 SO3 质量计，%） 0.5 0.5 0.5 有机物含量（用比色法试验） 合格 合格 合格 轻物质 1.0 1.0 1.0 氯化物含量（以 NaCl 质量计，%） 0.01 0.02 0.06 含泥量（按质量计，%） 1.0 3.0
12、5.0 粘土块含量（按质重量计，%） 0 1.0 2. 此外，由于氯离子对钢筋有严重的腐蚀作用，当采用海砂配制钢筋混凝土时，海砂中氯离子含量要求小于 0.06%（以 干砂重计）；对预应力混凝土不宜采用海砂，若必须使用海砂时，需经淡水冲洗至氯离子含量小于 0.02%。用海砂配 制素混凝土，氯离子含量不予限制。 3 2. 颗粒形状及表面特征。河砂和海砂经水流冲刷，颗粒多为近似球状，且表面少棱角、较光滑，配制的混凝土流 动性往往比山砂或机制砂好，但与水泥的粘结性能相对较差；山砂和机制砂表面较粗糙，多棱角，故混凝土拌合物流 动性相对较差，但与水泥的粘结性能较好。水灰比相同时，山砂或机制砂配制的混凝土强
13、度略高；而流动性相同时， 因山砂和机制砂用水量较大，故混凝土强度相近。 3. 坚固性。砂是由天然岩石经自然风化作用而成，机制砂也会含大量风化岩体，在冻融或干湿循环作用下有可能 继续风化，因此对某些重要工程或特殊环境下工作的混凝土用砂，应做坚固性检验。如严寒地区室外工程，并处于湿 潮或干湿交替状态下的混凝土，有腐蚀介质存在或处于水位升降区的混凝土等等。坚固性根据 GB/T14684 规定，采用 硫酸钠溶液浸泡烘干浸泡循环试验法检验。测定 5 个循环后的重量损失率。指标应符合表 4-2 的要求。 表 4-2 砂的坚固性指标 项 目 类 类 类 循环后质量损失（%） 8 8 10 4. 粗细程度与颗
14、粒级配。砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合体平均粒径大小。通常用细度模数（Mx）表示，其值 并不等于平均粒径， 但能较准确反映砂的粗细程度。 细度模数 Mx 越大， 表示砂越粗， 单位重量总表面积 （或比表面积） 越小；Mx 越小，则砂比表面积越大。 砂的颗粒级配是指不同粒径的砂粒搭配比例。良好的级配指粗颗粒的空隙恰好由中颗粒填充，中颗粒的空隙恰好 由细颗粒填充，如此逐级填充（如图 4-1 所示）使砂形成最密致的堆积状态，空隙率达到最小值，堆积密度达最大值。 这样可达到节约水泥，提高混凝土综合性能的目标。因此，砂颗粒级配反映空隙率大小。 图 4-1 砂颗粒级配示意图 （1）细度模数和颗粒级配的
15、测定。砂的粗细程度和颗粒级配用筛分析方法测定，用细度模数表示粗细，用级配区表示 砂的级配。根据建筑用砂（GB/T146842001），筛分析是用一套孔径为 4.75，2.36，1.18，0.600，0.300，0.150mm 的标准筛， 将 500 克干砂由粗到细依次过筛 （详见试验）， 称量各筛上的筛余量 （g）， 计算各筛上的分计筛余率 （%）， 再计算累计筛余率 （%）。 和 的计算关系见表 4-3。（JGJ52 采用的筛孔尺寸为 5.00、2.50、1.25、0.630、0.315 及 0.160mm。其测试和计算方法均相同，目前混凝土行业普遍采用该标准。） 表 4-3 累计筛余与分计
16、筛余计算关系 筛孔尺寸（mm） 筛余量（g） 分计筛余（%） 累计筛余（%） 4.75 m1 2.36 m2 1.18 m3 0.600 m4 0.300 m5 0.150 m6 底盘 m 低 细度模数根据下式计算（精确至 0.01）： （4-1） 根据细度模数 Mx 大小将砂按下列分类： Mx3.7 特粗砂；Mx=3.13.7 粗砂；Mx=3.02.3 中砂；Mx=2.21.6 细砂；Mx=1.50.7 特细砂。 砂的颗粒级配根据 0.600mm 筛孔对应的累计筛余百分率 A4，分成区、区和区三个级配区，见表 4-4。级配 良好的粗砂应落在区；级配良好的中砂应落在区；细砂则在区。实际使用的砂颗粒级配可能不完全符合要求， 除了 4.75mm 和 0.600mm 对应的累计筛余率外，其余各档允许有 5%的超界，当某一筛档累计筛余率超界 5%以上时， 说明砂级配很差，视作不合格。 以累计筛余百分率为纵坐标， 筛孔尺寸为横坐标， 根据表 4-4 的级区可绘制、 、 级配区的筛分曲线， 如图 4-2 所示。在筛分曲
