4 普通普通(pǔtōng)混凝土混凝土 主要介绍了普通混凝土的组成(zǔ chénɡ)材料，混凝土拌合物的和易性，硬化混凝土的强度、耐久性，混凝土外加剂的作用原理和应用，普通混凝土配合比设计方法等，简要介绍了其他品种混凝土，如体现混凝土发展动态的高强混凝土、高性能混凝土等 本章本章(běn zhānɡ)提提要要第一页，共132页 混凝土( Concrete, 砼）是由胶凝材料、骨料和水，必要时掺入化学外加剂和矿物质混合材料，按适当比例配合，拌制成拌合物，经硬化而成的人造石材 按胶凝材料不同，分为水泥混凝土、沥青混凝土、石膏混凝土及聚合物混凝土等； ★按表观密度(mìdù)不同，分为重混凝土(ρ0＞2600kg/m3)、普通混凝土(ρ0=1950~2500kg/m3)、轻混凝土(ρ0＜1950kg/m3)； 第二页，共132页 按使用功能不同，分为结构用混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土及防辐射混凝土等； 按施工工艺不同，又分为喷射混凝土、泵送混凝土、振动灌浆混凝土等 ★混凝土的特点： 可塑性好、性能(xìngnéng)可调、可用钢筋增强、耐久性好、原材料来源丰富； 但自重大、呈脆性、施工过程影响因素多。
第三页，共132页 本本 章章 内内 容容4.1 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料4.2 混凝土的主要技术性质混凝土的主要技术性质4.3 混凝土外加剂混凝土外加剂4.4 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计4.5 其他其他(qítā)品种混凝土品种混凝土第四页，共132页 4.1 普通普通(pǔtōng)混凝土的组成材料混凝土的组成材料 普通混凝土是由水泥、粗骨料(ɡǔ liào)(碎石或卵石)、细骨料(ɡǔ liào)(砂)和水拌和，经硬化而成的一种人造石材 ★砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收缩；水泥和水形成水泥浆，包裹在粗细骨料(ɡǔ liào)表面并填充骨料(ɡǔ liào)间的空隙 水泥浆体在硬化前起润滑作用，使混凝土拌合物具有良好的工作性能，硬化后将骨料(ɡǔ liào)胶结在一起，形成坚固的整体其结构如图4.1 第五页，共132页 图4.1 普通(pǔtōng)混凝土结构示意图 1—石子(shí zǐ)；2—砂子；3—水泥浆；4—气孔 第六页，共132页 1）） 水泥品种水泥品种(pǐnzhǒng)的选择的选择 配制混凝土时，一般可采用六大品种水泥，必要(bìyào)时也可采用快硬水泥、铝酸盐水泥等。
详见第3章内容 1 水泥水泥(shuǐní)第七页，共132页 水泥强度等级应与混凝土强度等级相适应一般以水泥强度(以MPa为单位)为混凝土强度等级的1.5~2.0倍较适宜，水泥强度等级过高或过低，会导致水泥用量过少或过多，对混凝土的技术性能及经济效果(xiàoguǒ)都不利 2）水泥强度）水泥强度(qiángdù)等级的选择等级的选择第八页，共132页 普通混凝土的细骨料主要采用天然砂和人工砂 天然砂是由自然风化、水流(shuǐliú)搬运和分选、堆积形成的粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒按产源不同，天然砂分为山砂、河砂和海砂 人工砂是经除土处理的机制砂、混合砂的统称 2 细骨料细骨料(ɡǔ liào)－砂子－砂子第九页，共132页 常用常用(chánɡ yònɡ)砂砂第十页，共132页 《建筑用砂》 GB/T 14684-2001 砂按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类 Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土； Ⅱ类宜用于强度等级C30~C60及抗冻、抗渗或其他(qítā)要求的混凝土； Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。
第十一页，共132页 为了节约水泥，并使混凝土结构达到较高密实度，选择骨料(ɡǔ liào)时，应尽可能选用总表面积较小、空隙率较小的骨料(ɡǔ liào)，而砂子的总表面积与粗细程度有关，空隙率则与颗粒级配有关 (1)粗细程度 砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合在一起的总体粗细程度 1）） 砂的粗细程度砂的粗细程度(chéngdù)及颗粒级配及颗粒级配第十二页，共132页 (2)颗粒级配 砂的颗粒级配是指粒径不同(bù tónɡ)的砂粒互相搭配的情况 同样粒径的砂空隙率最大，若大颗粒间空隙由中颗粒填充，空隙率会减小，若再填充以小颗粒，空隙率更小，如图4.2所示 第十三页，共132页 图4.2 骨料(ɡǔ liào)颗粒级配示意图 (a)单一(dānyī)粒径；(b)两种粒径；(c)多种粒径 第十四页，共132页 ★(3)★(3)砂的粗细程度与颗粒级配的评定砂的粗细程度与颗粒级配的评定 砂的粗细程度和颗粒级配，常用筛分 砂的粗细程度和颗粒级配，常用筛分(shāi (shāi fēn)fēn)析方法进行评定析方法进行评定 称取试样 称取试样500g500g，将试样倒入按孔径大小从上，将试样倒入按孔径大小从上到下组合的套筛到下组合的套筛( (附筛底附筛底) )上进行筛分上进行筛分(shāi fēn)(shāi fēn)，然后称取各筛上的筛余量，计算各筛的分计筛，然后称取各筛上的筛余量，计算各筛的分计筛余百分率余百分率a1a1、、a2a2、、a3a3、、a4a4、、a5a5、、a6a6及累计筛余百及累计筛余百分率分率A1A1、、A2A2、、A3A3、、A4A4、、A5A5、、A6A6，其计算关系如表，其计算关系如表4.14.1。
第十五页，共132页 砂子的筛分析砂子的筛分析(fēnxī)试验试验第十六页，共132页 总称总称(zǒnɡ chēnɡ)量量500g第十七页，共132页 表表4.1 累计累计(lèi jì)筛余率与分计筛余率计算关系筛余率与分计筛余率计算关系 筛孔尺寸筛余量(g)分计筛余百分率(%)累计筛余百分率(%)4.75mmm1a1=(m1/500)×100% A1=a12.36mmm2a2=(m2/500)×100%A2=a1+a21.18mmm3a3=(m3/500)×100%A3=a1+a2+a3600μm m4a4=(m4/500)×100%A4=a1+a2+a3+a4300μmm5a5=(m5/500)×100%A5=a1+a2+a3+a4+a5150μmm6a6=(m6/500)×100%A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6筛底m7a7=(m7/500)×100%A7=a1+a2+a3+a4+a5+a6+a7第十八页，共132页 砂的粗细程度用细度模数Mx表示，其计算式如下： 建筑用砂按细度模数分为粗、中、细三种规格(guīgé)，其细度模数分别为： 粗砂：3.7~3.1； 中砂：3.0~2.3； 细砂：2.2~1.6。
第十九页，共132页 砂的颗粒级配用级配区表示，以级配区或级配曲线(qūxiàn)判定砂级配的合格性对细度模数为3.7~ 1.6的建筑用砂，根据600μm筛的累计筛余百分率分成3个级配区，见表4.2 为了更直观地反映砂的颗粒级配，以累计筛余百分率为纵坐标，筛孔尺寸为横坐标，根据表4.2的数值可以画出砂子3个级配区的级配曲线(qūxiàn)，如图4.3所示 第二十页，共132页 表表4.2 建筑用砂的颗粒建筑用砂的颗粒(kēlì)级配级配(GB/T 14684—2001) 筛孔尺寸1区2区3区累计筛余百分率(%) 9.50mm0004.75mm10~0 10~0 10~0 2.36mm35~525~015~01.18mm65~3550~1025~0600μm 85~7170~4140~16300μm95~8092~7085~55150μm100~90100~90100~90第二十一页，共132页 图4.3 砂的级配曲线(qūxiàn) 第二十二页，共132页 【例题】用500g烘干砂进行筛分试验，其结果如表4.3所求试分析该砂的粗细程度与颗粒级配解】计算(jì suàn)细度模数Mx 评定结果：将累计筛余百分率与表4.2作对照，或绘出级配曲线，此砂处于2区，级配良好；细度模数为2.66，属中砂。
第二十三页，共132页 筛孔尺寸筛余量(g)分计筛余百分率(%)累计筛余百分率(%)4.75mm27.55.55.52.36mm428.413.91.18mm479.423.3600μm 191.538.361.6300μm102.520.582.1150μm8216.498.5< 150μm7.51.5100表表4.3 砂样筛分砂样筛分(shāi fēn)结果结果 第二十四页，共132页 含泥量是指天然(tiānrán)砂中粒径小于75μm的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒径小于75μm的颗粒含量；泥块含量是指砂中原粒径大于1.18mm，经水浸洗、手捏后小于600μm的颗粒含量 天然(tiānrán)砂的含泥量应符合表4.4的规定 人工砂的石粉含量应符合表4.5的规定 砂中泥块含量应符合表4.4和表4.5的规定 2）） 含泥量、石粉含量含泥量、石粉含量(hánliàng)和泥块含量和泥块含量(hánliàng)第二十五页，共132页 表表4.4 天然天然(tiānrán)砂的含泥量和泥块含量砂的含泥量和泥块含量(GB/T 14684—2001) 项目 指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类 含泥量（按质量计）（%） <1.0<3.0<5.0泥块含量（按质量计）（%） 0<1.0<2.0第二十六页，共132页。
表表4.5 人工人工(réngōng)砂的石粉含量和泥块含量砂的石粉含量和泥块含量(GB/T 14684—2001) 项目 指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类 1亚甲蓝试验 MB值＜1.40或合格 石粉含量(按质量计)(%) <3.0<5.0<7.02泥块含量(按质量计)(%) 0<1.0<2.03MB值≥1.40或不合格 石粉含量(按质量计)(%) <1.0<3.0<5.04泥块含量(按质量计)(%)0<1.0<2.0第二十七页，共132页 国家标准规定砂中不应混有草根、树叶、塑料、煤块、炉渣等杂物，砂中如含有云母、轻物质(wùzhì)、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐等，其含量应符合表4.6的规定 3）） 有害物质含量有害物质含量(hánliàng)第二十八页，共132页 项目 指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类 云母(按质量计)(%，小于） 1.02.02.0轻物质(按质量计)(%，小于） 1.01.01.0有机物（比色法） 合格合格合格硫化物及硫酸盐(SO3质量计)（%）0.50.50.5氯化物(以氯离子质量计)(%，小于) 0.010.020.06表表4.6 砂中有害物质含量砂中有害物质含量(hánliàng)（（GB/T 14684—2001）） 第二十九页，共132页。
砂的坚固性是指砂在自然风化和其他外界物理、化学因素作用下，抵抗破裂的能力 天然砂采用硫酸钠溶液法进行试验，砂样经5次循环后其质量损失应符合表4.7的规定人工(réngōng)砂采用压碎指标法进行试验，压碎指标值应符合表4.8的规定 4）） 坚固坚固(jiāngù)性性第三十页，共132页 表表4.7 坚固坚固(jiāngù)性指标性指标(GB/T 14684—2001) 项目 指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类 质量损失（%，小于） 8810表表4.8 压碎指标压碎指标(zhǐbiāo)(GB/T 14684—2001) 项目 指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类 单级最大压碎指标(%，小于) 202530第三十一页，共132页 砂的表观密度、堆积密度、空隙率应符合如下规定(guīdìng)：表观密度大于2500kg/m3，松散堆积密度大于1350kg/m3，空隙率小于47% 5）） 表观表观(biǎo ɡuān)密度、堆积密度、空隙率密度、堆积密度、空隙率第三十二页，共132页 普通混凝土常用的粗骨料分卵石和碎石两类 卵石是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的，粒径大于4.75mm的岩石颗粒按其产源不同可分为河卵石、海卵石、山卵石等。
碎石是天然岩石或卵石经机械(jīxiè)破碎、筛分制成的，粒径大于4.75mm的岩石颗粒 3 粗骨料粗骨料(ɡǔ liào)－石子－石子第三十三页，共132页 《建筑用卵石、碎石》 GB/T 14685-2001 卵石、碎石按技术要求分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类 Ⅰ类宜用于强度等级(děngjí)大于C60的混凝土； Ⅱ类宜用于强度等级(děngjí)C30~C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土； Ⅲ类宜用于强度等级(děngjí)小于C30混凝土 第三十四页，共132页 (1)最大粒径Dmax 粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径 粗骨料的最大粒径增大，则其总表面积相应减小，包裹粗骨料所需的水泥(shuǐní)浆量就减少，可节约水泥(shuǐní)；或者在一定和易性和水泥(shuǐní)用量条件下，能减少用水量而提高混凝土强度 1）） 最大粒径和颗粒最大粒径和颗粒(kēlì)级配级配第三十五页，共132页 (2)颗粒级配 良好(liánghǎo)的粗骨料，对提高混凝土强度、耐久性，节约水泥是极为有利的 粗骨料的颗粒级配分连续粒级和单粒粒级 粗骨料颗粒级配好坏的判定也是通过筛分析法进行的。
据国家标准，建筑用卵石、碎石的颗粒级配应符合表4.9的规定 第三十六页，共132页 第三十七页，共132页 表表4.9 建筑用卵石、碎石 建筑用卵石、碎石(suì shí)的颗粒级配的颗粒级配(GB/T 14685—2001) 第三十八页，共132页 粗骨料(ɡǔ liào)中含泥量是指粒径小于75μm的颗粒含量；泥块含量是指原粒径大于4.75mm，经水浸洗、手捏后小于2.36mm的颗粒含量 粗骨料(ɡǔ liào)中含泥量和泥块含量应符合表4.10的规定 2）） 含泥量和泥块含量含泥量和泥块含量(hánliàng)第三十九页，共132页 表表4.10 含泥量和泥块含量含泥量和泥块含量(hánliàng)(GB/T 14685—2001) 项目 指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类 含泥量（按质量计）（%） <0.5<1.0<1.5泥块含量（按质量计）（%） 0<0.5<0.7第四十页，共132页 卵石和碎石颗粒的长度大于该颗粒所属相应粒级的平均粒径2.4倍者为针状颗粒；厚度小于平均粒径0.4倍者为片状颗粒(平均粒径指该粒级上、下限粒径的平均值) 针片状颗粒易折断，且会增大(zēnɡ dà)骨料的空隙率和总表面积，使混凝土拌合物的和易性、强度、耐久性降低。
其含量应符合表4.11的规定 3）） 针片状颗粒针片状颗粒(kēlì)含量含量第四十一页，共132页 表表4.11 针片状颗粒针片状颗粒(kēlì)含量含量(GB/T 14685—2001) 项目 指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类 针、片状颗粒(按质量计)(%，小于) 51525第四十二页，共132页 卵石和碎石中不应混有草根、树叶(shù yè)、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物 卵石和碎石中如含有有机物、硫化物及硫酸盐，其含量应符合表4.12的规定 4）） 有害物质有害物质第四十三页，共132页 项目 指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类 有机物（比色法） 合格合格合格硫化物及硫酸盐(SO3质量计)（%）0.51.01.0表表4.12 有害物质含量有害物质含量(hánliàng)(GB/T 14685—2001) 第四十四页，共132页 坚固性是指卵石、碎石在自然风化和其他(qítā)外界物理化学因素作用下抵抗破裂的能力 采用硫酸钠溶液法进行试验，卵石和碎石经5次循环后，其质量损失应符合表4.13的规定 5）） 坚固坚固(jiāngù)性性第四十五页，共132页 表表4.13 坚固坚固(jiāngù)性指标性指标(GB/T 14685—2001) 项目 指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类 质量损失(%，小于) 5812第四十六页，共132页。
(1)岩石抗压强度 岩石抗压强度是将母岩制成50mm×50mm× 50mm的立方体试件或50mm×50mm的圆柱体试件，测得的其在饱和(bǎohé)水状态下的抗压强度值 国家标准规定，岩石抗压强度：火成岩应不小于80MPa，变质岩应不小于60MPa，水成岩应不小于30MPa ★6★6）） 强度强度(qiángdù)(qiángdù)第四十七页，共132页 (2)压碎指标 压碎指标表示石子抵抗压碎的能力，将直径为10-20mm的碎石分三层装入标准圆筒内，按一定(yīdìng)方法加压至200kN，再过2.36mm的筛其值越小，说明强度越高压碎指标＝ 碎石、卵石的压碎指标应符合表4.14的规定第四十八页，共132页 项目 指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类 碎石压碎指标（%，小于） 102030卵石压碎指标（%，小于） 121616表表4.14 压碎指标压碎指标(zhǐbiāo)(GB/T 14685—2001) 第四十九页，共132页 碎石和卵石的表观密度、堆积(duījī)密度、空隙率应符合如下规定：表观密度大于2500kg/m3，松散堆积(duījī)密度大于1350kg/m3，空隙率小于47%。
7）） 表观密度、堆积表观密度、堆积(duījī)密度、空隙率密度、空隙率 经碱集料反应试验后，由卵石(luǎnshí)、碎石制备的试件无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定的试验龄期的膨胀率应小于0.10% 8）） 碱集料反应碱集料反应第五十页，共132页 ★★骨料骨料(ɡǔ liào)(ɡǔ liào)的四种含水状态的四种含水状态干燥干燥(gānzào)状态状态第五十一页，共132页 对混凝土用水的质量要求：不得影响混凝土的和易性及凝结；不得有损于混凝土强度的发展；不得降低混凝土的耐久性，加快钢筋锈蚀及导致(dǎozhì)预应力钢筋脆断；不得污染混凝土表面 《混凝土拌和用水标准》(JGJ 63—2006)对混凝土用水提出了具体的质量要求 4 混凝土用水混凝土用水第五十二页，共132页 4.2 混凝土的主要技术混凝土的主要技术(jìshù)性质性质 混凝土的性质包括混凝土拌合物的和易性，混凝土强度、变形及耐久性等 混凝土各组成(zǔ chénɡ)材料按一定比例搅拌后尚未凝结硬化的材料称为混凝土拌合物第五十三页，共132页 1）） 和易性概念和易性概念(gàiniàn) 和易性又称工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工条件下，便于(biànyú)各种施工工序的操作，以保证获得均匀密实的混凝土的性能。
和易性是一项综合技术指标，包括流动性(稠度)、粘聚性和保水性三个主要方面 ★★1 混凝土拌合物的和易性混凝土拌合物的和易性第五十四页，共132页 第五十五页，共132页 (1)流动性 是指拌合物在自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并均匀密实地填充整个模型的性能流动性好的混凝土拌合物操作方便、易于捣实和成型2)粘聚性 是指拌合物在施工过程中，各组成材料互相之间有一定(yīdìng)的粘聚力，不出现分层离析，保持整体均匀的性能 第五十六页，共132页 (3)保水性 是指拌合物保持水分，不致产生严重(yánzhòng)泌水的性质 混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性三者既互相联系，又互相矛盾施工时应兼顾三者，使拌合物既满足要求的流动性，又保证良好的粘聚性和保水性第五十七页，共132页 《普通混凝土拌合物性能试验方法》(GB/T 50080—2002)规定采用坍落度试验和维勃稠度试验进行评定 (1)坍落度 将混凝土拌合物分3次按规定方法装入坍落度筒内，刮平表面后，垂直(chuízhí)向上提起坍落度筒拌合物因自重而坍落，测量坍落的值(mm)，即为该拌合物的坍落度(如图4.4)。
2）） 和易性测定和易性测定(cèdìng)第五十八页，共132页 根据坍落度大小，可将混凝土拌合物分成4级，见表4.15 混凝土拌合物的坍落度应在一个适宜的范围内其值可根据工程结构种类、钢筋疏密程度及振捣方法按表4.16选用 对于干硬性混凝土，和易性测定常采用维勃稠度(chóu dù)试验 第五十九页，共132页 (2)维勃稠度试验 维勃稠度试验需用维勃稠度测定仪(见图4.5) 所用的时间(shíjiān)(以秒计)称为该混凝土拌合物的维勃稠度 维勃稠度值越大，说明混凝土拌合物越干硬混凝土拌合物根据维勃稠度大小分为4级，见表4.17 第六十页，共132页 图4.4 坍落度测定(cèdìng) 第六十一页，共132页 表表4.15 混凝土拌合物按坍落度分级混凝土拌合物按坍落度分级(fēn jí) 级别名称坍落度(mm)允许偏差(mm)T1T2T3T4 低塑性混凝土塑性混凝土流动性混凝土大流动性混凝土 10~4050~90100~150＞160 ±10±20±30±30第六十二页，共132页 表表4.16 混凝土浇筑混凝土浇筑(jiāozhù)时的坍落度时的坍落度 项次结构种类坍落度(mm)1基础或地面等的垫层、无筋的厚大结构(挡土墙、基础或厚大的块体等)或配筋稀疏的结构 10~302板、梁和大型及中型截面的柱子等30~503配筋密列的结构(薄壁、斗仓、筒仓、细柱等)50~704配筋特密的结构70~90第六十三页，共132页。
图4.5 维勃稠度(chóu dù)仪 第六十四页，共132页 级别名称维勃稠度（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 ≥3130~2120~1110~5 表表4.17 混凝土按维勃稠度混凝土按维勃稠度(chóu dù)的分级的分级 第六十五页，共132页 (1)水泥浆的数量 在水灰比不变的条件下，增加混凝土单位体积中的水泥浆数量，能使骨料周围有足够的水泥浆包裹，改善骨料之间的润滑性能，从而使混凝土拌合物的流动性提高但水泥浆数量不宜(bùyí)过多，否则会出现流浆现象，粘聚性变差，浪费水泥，同时影响混凝土强度3 影响混凝土和易性的主要影响混凝土和易性的主要(zhǔyào)因素因素第六十六页，共132页 (2)水泥浆的稠度(chóu dù) 水泥浆的稠度(chóu dù)主要取决于水灰比(1m3混凝土中水与水泥用量的比值)大小水灰比过大，水泥浆太稀，产生严重离析及泌水现象；过小，因流动性差而难于施工，通常水灰比在0.40~0.75之间，并尽量选用小的水灰比 第六十七页，共132页 (3)砂率(βS或SP) 砂率是指混凝土内砂的质量占砂、石总量的百分比。
选择砂率应该是在用水量及水泥用量一定的条件下，使混凝土拌合物获得最大的流动性，并保持良好的粘聚性和保水性；或在保证良好和易性的同时，水泥用量最少此时的砂率值称为合理砂率(如图4.6、图4.7) 合理砂率一般通过试验确定，在不具备试验的条件下，可参考(cānkǎo)表4.18选取 第六十八页，共132页 图4.6 砂率与坍落度关系(guān xì) (水及水泥(shuǐní)用量不变) 第六十九页，共132页 图5.7 砂率与水泥(shuǐní)用量关系 (坍落度不变) 第七十页，共132页 表表4.18 混凝土砂率混凝土砂率(%) 水灰比(W/C) 卵石最大粒径(mm) 碎石最大粒径(mm) 1020401020400.400.500.600.70 26~3230~3533~3836~41 25~3129~3432~3735~40 24~3028~3331~3634~39 30~3533~3836~4139~44 29~3432~3735~4038~43 27~3230~3533~3836~41第七十一页，共132页 (4)原材料的性质 ①水泥品种 在其他条件相同时，硅酸盐水泥和普通水泥较矿渣水泥拌制的混凝土拌合物的和易性好。
②骨料(ɡǔ liào) 如其他条件相同，卵石混凝土比碎石混凝土流动性大，级配好的比级配差的流动性大 第七十二页，共132页 (5)其他因素 ①外加剂 拌制混凝土时，掺入少量外加剂，有利于改善和易性 ②温度 混凝土拌合物的流动性随温度的升高(shēnɡ ɡāo)而降低 ③时间 随着时间的延长，拌和后的混凝土坍落度逐渐减小 第七十三页，共132页 ★1★1）） 混凝土立方体抗压强度混凝土立方体抗压强度(kànɡ yā qiánɡ dù)(kànɡ yā qiánɡ dù) 《普通混凝土力学性能试验方法》(GB/T 50081—2002)规定，制作150mm×150mm×150 mm的标准立方体试件(在特殊情况下，可采用150mm×300mm的圆柱体标准试件)，在标准条件(温度(wēndù)20±2℃，相对湿度95%以上)下养护到28d，所测得的抗压强度值为混凝土立方体抗压强度，以fcu表示 2 混凝土强度混凝土强度(qiángdù)第七十四页，共132页 当采用(cǎiyòng)非标准尺寸的试件时，应换算成标准试件的强度换算方法是将所测得的强度乘以相应的换算系数(见表4.19)。
混凝土立方体抗压强度标准值fcu,k是指具有95%强度保证率的立方体抗压强度 fcuP=95%fcu,k第七十五页，共132页 表表4.19 强度强度(qiángdù)换算系数换算系数(GB/T 50081—2002) 试件尺寸(mm )骨料最大粒径(mm)强度换算系数 100×100×100150×150×150200×200×200 31.54063 0.9511.05第七十六页，共132页 混凝土强度等级采用符号C与立方体抗压强度标准值表示普通混凝土通常划分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等12个强度等级(C60以上(yǐshàng)的混凝土称为高强混凝土)第七十七页，共132页 混凝土的轴心抗压强度fcp与立方体抗压强度fcu之间具有一定的关系(guān xì)，通过大量试验表明：在立方体抗压强度fcu为10~55MPa的范围内，fcp=(0.7~0.8)fcu 2）） 混凝土其他混凝土其他(qítā)强度强度 （（1 1）轴心抗压强度）轴心抗压强度(kànɡ yā qiánɡ dù) f (kànɡ yā qiánɡ dù) f cpcp 以 以150×150×300mm150×150×300mm的棱柱体为标准试件，的棱柱体为标准试件，其他条件与立方体抗压强度其他条件与立方体抗压强度(kànɡ yā qiánɡ (kànɡ yā qiánɡ dù)dù)相同。
相同第七十八页，共132页 （2）抗拉强度(kànɡ lā qiánɡ dù) 抗拉强度通过劈裂抗拉强度进行测试原理：在试件的两个相对的表面素线上作用(zuòyòng)着均匀分布的压应力，这样就能够在外力作用(zuòyòng)的竖向平面内产生均布拉伸应力公式P—破坏荷载, NA—试件的劈裂面面积, mm²第七十九页，共132页 (3) 抗折强度(qiángdù) 抗折强度(qiángdù)通过三分点加荷试验测试 试件： 150×150×550mm 梁型试件第八十页，共132页 混凝土强度主要取决于水泥(shuǐní)石强度及其与骨料表面的粘结强度，而水泥(shuǐní)石强度及其与骨料的粘结强度又与水泥(shuǐní)强度等级、水灰比及骨料的性质有密切关系同时，龄期及养护条件等因素对混凝土强度也有较大影响 ★3★3）） 影响混凝土强度影响混凝土强度(qiángdù)(qiángdù)的主要因素的主要因素第八十一页，共132页 (1)水泥强度等级(děngjí)和水灰比 配合比相同时，水泥强度等级(děngjí)越高，混凝土强度也越大；在一定范围内，水灰比越小，混凝土强度也越高。
试验证明，混凝土强度与水灰比呈曲线关系，而与灰水比呈直线关系(见图4.8)其强度计算公式是： A B 碎石(suì shí) 0.46 0.07 卵石 0.48 0.33第八十二页，共132页 图4.8 混凝土强度(qiángdù)与水灰比及灰水比关系 (a)强度(qiángdù)与水灰比关系；(b)强度(qiángdù)与灰水比关系 第八十三页，共132页 (2)粗骨料的颗粒形状和表面特征 粗骨料对混凝土强度的影响主要表现在颗粒形状和表面特征上 当粗骨料中含有大量(dàliàng)针片状颗粒及风化的岩石时，会降低混凝土强度碎石表面粗糙、多棱角，与水泥石粘结力较强，而卵石表面光滑，与水泥石粘结力较弱 因此，水泥强度等级和水灰比相同时，碎石混凝土强度比卵石混凝土的高些 第八十四页，共132页 卵石碎石第八十五页，共132页 (3)养护条件 试验表明，保持足够湿度时，温度升高，水泥水化速度加快，强度增长也快 《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204—2002)规定，在混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以(jiāyǐ)覆盖并保湿养护。
混凝土强度与保持潮湿日期的关系见图4.9，温度对混凝土强度的影响见图4.10 第八十六页，共132页 图4.9 混凝土强度与保持(bǎochí)潮湿时间的关系 1—长期保持潮湿(cháoshī)；2—保持潮湿(cháoshī)14d；3—保持潮湿(cháoshī)7d；4—保持潮湿(cháoshī)3d；5—保持潮湿(cháoshī)1d 第八十七页，共132页 图4.10 温度、龄期对混凝土强度影响(yǐngxiǎng)参考曲线 第八十八页，共132页 第八十九页，共132页 (4)龄期 混凝土在正常养护条件下，其强度随龄期增长而提高在最初7~14d内，强度增长较快，28d后强度增长缓慢(见图4.10) 混凝土强度的发展(fāzhǎn)大致与龄期的对数成正比关系： 第九十页，共132页 (5) 试验条件 ① 试件尺寸 相同的混凝土，试件尺寸越小测得的强度越高 ② 试件的形状当试件受压面积(a×a)相同，而高度(h)不同时，高宽比(h/a)越大，抗压强度越小见图4.11 ③ 表面状态(zhuàngtài) ④ 加荷速度 第九十一页，共132页 图4.11 混凝土试件的破坏(pòhuài)状态 (a)立方体试件；(b)棱柱体试件；(c)试件破坏(pòhuài)后的棱锥体；(d)不受承压板约束时试件的破坏(pòhuài)情况 第九十二页，共132页。
(1) 采用高强度等级水泥 (2) 采用干硬性(yìngxìng)混凝土 (3) 采用有害杂质少、级配良好的集料和合理的砂率 (4)采用机械搅拌和振捣 图4.12 (5)采用蒸汽或蒸压养护 (6) 掺入合适的外加剂和掺合料 ★4★4）） 提高混凝土强度提高混凝土强度(qiángdù)(qiángdù)的措施的措施第九十三页，共132页 图4.12 捣实方法(fāngfǎ)对混凝土强度的影响 第九十四页，共132页 1）） 非荷载作用非荷载作用(zuòyòng)下的变下的变形形 非荷载作用下的变形有化学收缩、干湿变形及温度变形等 (1)化学收缩是指由于水泥水化生成物的体积比反应(fǎnyìng)前物质的总体积小，致使混凝土产生收缩水泥用量过多，在混凝土的内部易产生化学收缩而引起微细裂缝3 混凝土变形混凝土变形(biàn xíng)第九十五页，共132页 (2)干湿变形即混凝土干燥、潮湿引起的尺寸变化(biànhuà)其中湿胀变形量很小，一般无破坏性，但干缩对混凝土危害较大，应尽量减小 (3)温度变形即混凝土热胀冷缩的性能由于水泥水化放出热量，因此，温度变形对大体积混凝土工程极为不利，容易引起内外膨胀不均而导致混凝土开裂。
第九十六页，共132页 荷载作用下的变形主要(zhǔyào)是徐变，所谓徐变是指在长期不变的荷载作用下，随时间而增长的变形图4.13表示混凝土徐变的曲线 混凝土徐变大小与许多因素有关如水灰比、养护条件、水泥用量等均对徐变有影响 徐变的产生，有利也有弊 2）） 载荷载荷(zài hè)作用下的变形作用下的变形第九十七页，共132页 图4.13 混凝土徐变曲线(qūxiàn) 第九十八页，共132页 工程工程工程工程(gōngchéng)(gōngchéng)中混凝土的劣化中混凝土的劣化中混凝土的劣化中混凝土的劣化第九十九页，共132页 1）） 混凝土耐久性概念混凝土耐久性概念(gàiniàn) ★混凝土耐久性是指混凝土在实际使用(shǐyòng)条件下抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观完整性的能力 包括混凝土的抗冻性、抗渗性、抗侵蚀性及抗碳化性、碱集料反应等等 4 混凝土耐久性混凝土耐久性第一百页，共132页 (1)抗冻性 是指混凝土在饱和水状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，也不严重降低(jiàngdī)强度的性能，是评定混凝土耐久性的主要指标 抗冻等级根据混凝土所能承受的反复冻融循环的次数，划分为F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300等9个等级。
混凝土的密实度、孔隙的构造特征是影响抗冻性的重要因素 第一百零一页，共132页 (2)抗渗性 是指混凝土抵抗水、油等液体渗透的能力抗渗性好坏用抗渗等级来表示抗渗等级分为P4、P6、P8、P10、P12等5个等级 混凝土水灰比对抗渗性起决定性作用 提高(tí gāo)混凝土抗渗性的根本措施在于增强混凝土的密实度 第一百零二页，共132页 (3)抗侵蚀性 腐蚀的类型通常有软水腐蚀、硫酸盐腐蚀、强碱腐蚀等，其腐蚀机理(jī lǐ)详见第3章 混凝土的抗侵蚀性与密实度有关，同时，水泥品种、混凝土内部孔隙特征对抗腐蚀性也有较大影响 第一百零三页，共132页 (4)抗碳化性 碳化是指混凝土中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应 碳化引起混凝土的中性化，减弱对钢筋(gāngjīn)的保护增大混凝土的收缩，产生细微裂纹使抗压强度略增加CaCO3堵孔，碳化放出水分，有利水泥水化第一百零四页，共132页 ★(5)碱集料反应(fǎnyìng) 是指水泥中的碱性物质 是指水泥中的碱性物质(氧化钠或氧化钾氧化钠或氧化钾)过多，且过多，且集料中含有活性二氧化硅时，二者反应集料中含有活性二氧化硅时，二者反应(fǎnyìng)生成碱生成碱—硅酸凝胶硅酸凝胶,不断吸水引起体积膨胀不断吸水引起体积膨胀,使混凝土开裂、最使混凝土开裂、最终破坏的现象。
终破坏的现象第一百零五页，共132页 (1) 根据工程所处环境及要求，合理选择水泥品种 (2) 控制(kòngzhì)水灰比及保证足够的水泥用量(表4.20) (3) 改善粗细骨料的颗粒级配 (4) 掺加外加剂，以改善抗冻、抗渗性能 (5) 加强浇捣和养护，以提高混凝土强度及密实度，避免出现裂缝、蜂窝等现象 (6) 采用浸渍处理或用有机材料作防护涂层 2）） 提高提高(tí gāo)混凝土耐久性措施混凝土耐久性措施第一百零六页，共132页 表表4.20 混凝土的最大水灰比和最小水泥混凝土的最大水灰比和最小水泥(shuǐní)用量用量(JGJ 55—2000) 第一百零七页，共132页 4.3 混凝土外加剂混凝土外加剂 国家标准GB 8076—1997《混凝土外加剂》按外加剂的主要功能将混凝土外加剂分为(fēn wéi)4类： (1)改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，其中包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等 (2)调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，其中包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等1 外加剂的分类外加剂的分类(fēn lèi)第一百零八页，共132页 (3)改善混凝土耐久性的外加剂，其中包括引气(yǐn qì)剂、防水剂和阻锈剂等。
(4)改善混凝土其他性能的外加剂，其中包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等 第一百零九页，共132页 1）） 减水剂减水剂 减水剂是指能保持混凝土的和易性不变，而显著减少其拌和用水量的外加剂 (1)减水剂的减水作用 水泥(shuǐní)加水拌和后，水泥(shuǐní)颗粒间会相互吸引，形成许多絮状物［图4.14(a)］当加入减水剂后，减水剂能拆散这些絮状结构，把包裹的游离水释放出来［图4.14(b)］2 常用常用(chánɡ yònɡ)的外加剂的外加剂第一百一十页，共132页 图4.14 水泥浆结构(jiégòu) 1—水泥颗粒(kēlì)；2—游离水 (a)未掺减水剂时的水泥浆体中絮状结构(jiégòu)；(b)掺减水剂的水泥浆结构(jiégòu) 第一百一十一页，共132页 ★(2)使用减水剂的技术经济效果(xiàoguǒ) ①在保持和易性不变，也不减少水泥用量时，可减少拌和水量5%~25%或更多 ②在保持原配合比不变的情况下，可使拌合物的坍落度大幅度提高(可增大100~200mm) ③若保持强度及和易性不变，可节省水泥10%~20% ④提高混凝土的抗冻性、抗渗性，使混凝土的耐久性得到提高。
第一百一十二页，共132页 (3)常用的减水剂 目前，减水剂主要有木质素系、萘系、树脂系、糖蜜(tángmì)系和腐殖酸等几类，各类可按主要功能分为普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂等几种 详细介绍见教材P77 第一百一十三页，共132页 加速混凝土早期强度发展的外加剂称为早强剂 这类外加剂能加速水泥的水化过程，提高混凝土的早期强度并对后期(hòuqī)强度无显著影响 目前常用的早强剂有氯盐、硫酸盐、三乙醇胺三大类及以它们为基础的复合早强剂 2）） 早强剂早强剂第一百一十四页，共132页 在搅拌混凝土的过程中，能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小(wēixiǎo)气泡的外加剂称为引气剂 引气剂可在混凝土拌合物中引入直径为0.05~1.25mm的气泡，能改善混凝土的和易性，提高混凝土的抗冻性、抗渗性等耐久性，适用于港口、土工、地下防水混凝土等工程 常用的产品有松香热聚物、松香皂等，此外还有烷基磺酸钠及烷基苯磺酸钠等 3）） 引气引气(yǐn qì)剂剂第一百一十五页，共132页 延长混凝土凝结时间的外加剂称为缓凝剂 常用(chánɡ yònɡ)的缓凝剂有无机盐类，如硼砂(Na2B4O7·10H2O)，其掺量为水泥质量0.1%~ 0.2%；磷酸三钠(Na3PO4·12H2O)，其掺量为水泥质量0.1%~1.0%等。
还有有机物羟基羟酸盐类，如酒石酸，掺量为0.2%~0.3%；柠檬酸，其掺量为0.05%~0.1%；以及使用较多的糖蜜类缓凝剂，其掺量为0.1%~0.5% 4）） 缓凝剂缓凝剂第一百一十六页，共132页 能使混凝土在负温下硬化，并在规定时间内达到足够防冻强度的外加剂称为防冻剂 在负温度条件下施工的混凝土工程须掺入防冻剂一般，防冻剂除能降低(jiàngdī)冰点外，还有促凝、早强、减水等作用，所以多为复合防冻剂 常用的复合防冻剂有NON-F型、NC-3型、MN-F型、FW2、FW3、AN-4等 5）） 防冻剂防冻剂第一百一十七页，共132页 (1)外加剂品种的选择 选择外加剂时，应根据工程需要、现场条件及产品说明书进行全面(quánmiàn)考虑2)外加剂掺量的选择 外加剂品种选定后，还要认真确定外加剂的掺量3)外加剂的掺入方法 先掺法、后掺法、同掺法等 3 外加剂施工外加剂施工(shī gōng)和保管注意和保管注意事项事项第一百一十八页，共132页 ★4.4 ★4.4 普通普通(pǔtōng)(pǔtōng)混凝土配合比设混凝土配合比设计计第一百一十九页，共132页。
第一百二十页，共132页 【例题】某工程钢筋混凝土大梁，混凝土设计(shèjì)强度等级为C20，施工要求坍落度为35~50mm，采用机械振捣该施工单位无历史统计资料 采用材料：普通水泥，32.5级，实测强度为34.8 MPa，密度为3100kg/m3；中砂，表观密度为2650kg/m3，堆积密度为1450kg/m3；卵石，最大粒径20mm，表观密度为2.73g/cm3，堆积密度为1500kg/m3；自来水试设计(shèjì)混凝土的配合比(按干燥材料计算)若施工现场中砂含水率为3%，卵石含水率为1%，求施工配合比 第一百二十一页，共132页 【解】 (1) 确定配制(pèizhì)强度 (2) 确定水灰比(W/C) (3) 确定用水量(mW0) (4) 计算水泥用量(mC0） (5) 确定砂率 (6) 计算砂、石用量mS0、mG0 (7) 计算初步配合比 (8) 配合比调整 (9) 试验室配合比 (10) 施工配合比第一百二十二页，共132页。
4.5 其他其他(qítā)品种混凝土品种混凝土(了解）了解） 在混凝土中掺加一定量粉煤灰，可以改善混凝土性能、节约水泥、提高产品质量及降低产品成本 粉煤灰按其质量分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个等级 掺粉煤灰的混凝土早期强度会降低(但后期(hòuqī)强度较普通混凝土高些) ，因此，使用掺粉煤灰的混凝土时，最好同时掺加减水剂或早强剂 1 掺粉煤灰混凝土掺粉煤灰混凝土第一百二十三页，共132页 防水混凝土分为普通防水混凝土、膨胀水泥防水混凝土和外加剂防水混凝土 普通防水混凝土是以调整配合比的方法来提高自身密实度和抗渗性的一种混凝土 膨胀水泥防水混凝土主要是利用膨胀水泥在水化过程中，形成大量体积增大的水化硫铝酸钙，在有约束的条件下，能改善混凝土的孔结构，使总孔隙率减少，孔径(kǒngjìng)减小，从而提高混凝土抗渗性 2 防水防水(fánɡ shuǐ)混凝土混凝土第一百二十四页，共132页 外加剂防水混凝土种类(zhǒnglèi)较多，常见的有引气剂防水混凝土、密实剂防水混凝土及三乙醇胺防水混凝土等第一百二十五页，共132页 目前许多国家工程技术人员的习惯是把C10~C50强度等级的混凝土称为普通强度混凝土，C60~C90的混凝土称为高强混凝土，C100以上的混凝土称为超高强混凝土。
高强、超高强混凝土的特点是强度高、耐久性好、变形小，能适应(shìyìng)现代工程结构向大跨度、重载、高耸发展和承受恶劣环境条件的需要 3 高强高强(gāoqiáng)、超高强、超高强(gāoqiáng)混凝土混凝土第一百二十六页，共132页 目前，国际上配制高强、超高强混凝土实用的技术路线是高品质通用水泥+高性能外加剂+特殊掺合料配制高强、超高强混凝土时，应选用质量稳定、强度(qiángdù)等级不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥应掺用活性较好的矿物掺合料，且宜复合使用矿物掺合料应掺用高效减水剂 高强、超高强混凝土配合比的计算方法和步骤与普通混凝土基本相同第一百二十七页，共132页 流态混凝土就是在预拌的坍落度为8~15cm的塑性混凝土拌合物中加入流化剂，经过搅拌得到的易于流动(liúdòng)、不易离析、坍落度为18~22cm的混凝土，其自身能像水一样地流动(liúdòng) 流态混凝土的配制关键之一是选择合适的流化剂流化剂以高减水性、低引气性、无缓凝性的高效减水剂为适用常用的流化剂主要有：萘磺酸盐甲醛缩合物系；改性木质素磺酸盐甲醛缩合物系；三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物系。
4 流态混凝土流态混凝土第一百二十八页，共132页 1）） 水玻璃耐酸水玻璃耐酸(nai suān)混凝土混凝土 水玻璃耐酸混凝土由水玻璃、耐酸粉料、耐酸粗细骨料和氟硅酸钠组成，是一种能抵抗绝大部分酸类(除氢氟酸、氟硅酸和热磷酸外)侵蚀作用(qīn shí zuò yònɡ)的混凝土，特别是对具有强氧化性的浓硫酸、硝酸等有足够的耐酸稳定性 在技术规范中规定水玻璃的模数以2.6~2.8为佳，水玻璃密度应在1.36~1.42g/cm3范围内 5 耐腐蚀混凝土耐腐蚀混凝土第一百二十九页，共132页 碱性(jiǎn xìnɡ)介质混凝土的腐蚀有3种情况：以物理腐蚀为主；以化学腐蚀为主；物理和化学两种腐蚀同时存在 耐碱混凝土最好采用硅酸盐水泥耐碱骨料常用的有石灰岩、白云岩和大理石，对于碱性(jiǎn xìnɡ)不强的腐蚀介质，亦可采用密实的花岗岩、辉绿岩和石英岩磨细粉料主要是用来填充混凝土的空隙，提高耐碱混凝土密实性的，磨细粉料也必须是耐碱的，一般采用磨细的石灰石粉 2）） 耐碱混凝土耐碱混凝土第一百三十页，共132页 纤维混凝土是在混凝土中掺入纤维而形成的复合材料它具有普通钢筋混凝土所没有的许多优良品质，在抗拉强度、抗弯强度、抗裂强度和冲击韧性等方面较普通混凝土有明显的改善。
常用的纤维材料有钢纤维、玻璃纤维(bō lixiānwéi)、石棉纤维、碳纤维和合成纤维等 纤维混凝土目前主要用于非承重结构、对抗冲击性要求高的工程，如机场跑道、高速公路、桥面面层、管道等6 纤维纤维(xiānwéi)混凝土混凝土第一百三十一页，共132页 其定义的内涵主要包括以下几个方面： (1)高强度 (2)高耐久性 (3)高尺寸稳定性 (4)高抗裂性 (6)经济合理性 要获得高性能混凝土就必须(bìxū)从原材料品质、配合比优化、施工工艺与质量控制等综合考虑 7 高性能混凝土 高性能混凝土第一百三十二页，共132页。