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1、第 五 章水 泥 混 凝 土水泥混凝土5.1概述由胶凝材料、骨料（粗骨料和细骨料）按适当比例配合，拌和制成的混合物，经过一定时间硬化而形成的人造石材，统称之为混凝土。工程上使用最多的是水泥混凝土。水泥混凝土5.1.1混凝土的分类（一）按抗压强度分类普通混凝土（C10C60 ）、高强混凝土（C60C100）、超高强混凝土（C100）。水泥混凝土（二）按表观密度大小分类（1）重混凝土：02600kg/m3，采用重晶石、铁矿石、钢屑等重骨料和钡水泥、锶水泥等重水泥配制而成。适用于国防核能工程的屏蔽结构，防射线、防辐射。水泥混凝土（2）普通混凝土：0=21002500kg/m3，用普通天然砂石为骨料配
2、制而成的，建筑工程中常用的混凝土，适用建筑物的各种承重构件。（3）轻混凝土：01950kg/m3，采用陶粒等轻质多孔的骨料，或用发泡剂、加气剂形成多孔结构的混凝土。水泥混凝土（三）按胶凝材料分类水泥混凝土、沥青混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、聚合物混凝土。（四）按用途分类结构混凝土、防水混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、膨胀混凝土。水泥混凝土5.1.2混凝土的特点（1）混凝土用料中80%以上的砂石可就地取材，成本低；（2）凝结前具有良好的可塑性，可以按工程结构的要求，浇筑成各种形状的任意尺寸的整体结构或预制构件；水泥混凝土（3）硬化后有较高抗压强度和良好
3、的耐久性；（4）混凝土与钢筋有牢固的粘结力，复合成钢筋混凝土，加大了混凝土的应用范围；（5）可利用工业废料调制成不同性能的混凝土，有利于环境保护；水泥混凝土（6）抗拉强度低；（7）硬化速度慢，生产周期长；（8）强度波动因素多。在混凝土内掺入纤维或聚合物，可大大降低混凝土的脆性；混凝十采用快硬水泥或掺入早强剂、减水剂等，可明显缩短其硬化周期。严格质量控制水泥混凝土5.1.3混凝土的组成及各组成的作用混凝土由水泥、水、砂及石子四种基本材料组成。为节约水泥或改善混凝土的某些性能，常掺入外加剂和掺合料。外加剂和掺合料逐渐成为混凝土中必不可少的第五种成分。水泥混凝土水泥和水构成水泥浆，砂和石子为混凝土的
4、骨料，砂为细骨料，石子为粗骨料，水泥浆和砂构成砂浆。水泥浆的作用：（1）填充砂的孔隙，并包裹砂粒；（2）拌制时在砂、石子之间起润滑作用，便于施工；（3）填充石子的空隙并包裹石子；（4）水泥浆硬化后形成水泥石，将砂、石胶结成一个整体。水泥混凝土骨料的作用：（1）形成混凝土的骨架；（2）对水泥石的体积变形起一定的抑制作用。水泥混凝土5.1.5对混凝土的基本要求（1）具有与施工条件相适应的施工和易性；（2）具有符合设计要求的强度；（3）具有与工程环境相适应的耐久性；（4）材料配比的经济合理性。水泥混凝土5.2普通混凝土的基本组成材料混凝土是一个宏观匀质，微观非匀质的堆聚结构。水泥浆包裹砂粒，填充砂粒
5、间的空隙形成水泥砂浆，水泥砂浆包裹石子并填充石子间的空隙而形成混凝土。水泥混凝土5.2.1水泥（一）水泥品种的选择一般采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥。水泥混凝土（二）水泥标号的选择根据混凝土设计强度等级选择，混凝土强度等级高，水泥标号也高。水泥标号=（1.52）混凝土强度等级高强混凝土：水泥标号=（0.91.5）混凝土强度等级。水泥混凝土5.2.2细骨料（砂）细骨料是粒径为0.154.75mm的骨料。细骨料有天然砂（河砂、海砂、山谷砂等）和人工砂，其中以河砂的质量最好。水泥混凝土（一）颗粒形状及表面特征1、山谷砂和人工砂的颗粒多棱角，表面粗糙，与水泥粘结较
6、好，混凝土强度较高，但拌和物的流动性较差。2、河砂和海砂的颗粒少棱角，表面光滑，与水泥粘结较差，混凝土强度较低，但拌和物的流动性较好水泥混凝土（二）细骨料的有害杂质有害杂质：云母、粘土、淤泥、有机物、化合物、轻物质等。民用建筑用砂符合普通混凝土用砂质量标准及检验方法；水工混凝土用砂符合水工混凝土施工规范；水运工程混凝土用砂符合水运工程混凝土施工规范。水泥混凝土（三）砂的粗细程度与颗粒级配1、砂的粗细程度砂的粗细程度是反映不同粒径的砂粒，混合后的总体粗细程度。细度模数Mx是指不同粒径的砂粒混在一起后的平均粗细程度，用来表示砂的粗细程度。水泥混凝土水泥混凝土A1、A2、A3、A4、A5、A6分别为
7、用4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.600mm、0.300mm、0.150mm各筛上累计筛余百分率水泥混凝土粗砂Mx=3.73.1中砂Mx=3.02.3细砂Mx=2.21.6特细砂Mx=1.50.7拌制混凝土以中砂为宜水泥混凝土2、砂的颗粒级配砂的颗粒级配指砂不同大小颗粒的搭配情况。 单一粒径两种粒径多种粒径颗粒级配示意图水泥混凝土方孔筛孔（mm）累计筛余（%）I区II区III区9.5000004.7501001001002.3603552501501.180653550102500.6008571704140160.3009580927085550.150100901009010
8、090水泥混凝土（四）砂的物理性质1、砂的堆积密度及空隙率（2）砂的堆积密度：自然状态：=14001600kg/m3密实堆积：=16001700kg/m3（3）空隙率天然河砂的空隙率为40%45%级配良好河砂的空隙率40%水泥混凝土2、砂的含水状态（1）含水状态干燥状态：在不超过110的温度下烘干至恒重，砂含水率为零。气干状态：砂含水率与大气湿度相互平衡时的状态。水泥混凝土饱和面干状态：砂子表面干燥而内部孔隙含水达到饱和时的状态。饱和面干砂既不从混凝土拌合物中吸取水分，也不放出水分，配制混凝土较好。湿润状态：砂子不仅内部孔隙含水饱和，而且表面也吸附一层自由水。水泥混凝土干燥状态气干状态饱和面干
9、状态湿润状态砂的含水状态水泥混凝土3、砂的坚固性砂的坚固性是指砂在气候、环境变化或其它物理因素作用下抵抗破裂的能力。水泥混凝土5.2.3粗骨料粗骨料是粒径4.75mm的骨料。常用的粗骨料有卵石和碎石。（一）颗粒形状及表面特征较理想的颗粒形状：三维长度相等，相近的球形或立方体颗粒。较差的颗粒形状：三维长度相差较大的针、片状颗粒。水泥混凝土1、碎石表面粗糙，与水泥石的粘结能力强，混凝土强度高，但和易性差。2、卵石表面光滑，棱角少，与水泥石的粘结能力差，但和易性好。3、针状、片状的颗粒使空隙率增大，易被折断，应限量。水泥混凝土（二）有害杂质有害杂质：粘土、淤泥、细屑、有机物、硫化物、硫酸盐等。民用建
10、筑应符合普通混凝土用碎石或卵石质量标准为检验办法；水工混凝土应符合水工混凝土施工规范；水运工程混凝土用砂符合水运工程混凝土施工规范水泥混凝土（三）最大粒径及颗粒级配1、最大粒径（DM）（1）定义DM是粗骨料公称粒径级的上限值。DM愈大，骨料的空隙及表面积愈小，水泥用量愈小，混凝土愈密实，水化热愈小，收缩愈小。水泥混凝土（2）混凝土最大粒径选择的影响因素强度当DM40，DM，低强度的混凝土强度上升，高强度的混凝土强度反而降低。大体积的混凝土结构：DM=80150mm，普通混凝土：DM=2040mm。水泥混凝土2、颗粒级配（1）混凝土级配确定方法连续级配：由最大粒径开始，由大到小各粒径相连，每一粒
11、径级占适当比例。间断级配：抽去中间一、二级石子，粒径不相连，易产生离析，增加施工难度。水泥混凝土（2）超、逊径石子的允许含量超径：某一级石子中混杂有超过这一级粒径的石子。超径石子含量不大于5%逊径：某一级石子中混杂有小于这一级粒径的石子。逊径石子含量不大于10%。水泥混凝土（三）物理力学性质1、堆积密度及空隙率球形或立方体形状的颗粒且级配良好的粗骨料堆积密度较大，空隙较小。2、吸水率粗骨料的吸水率2.5%水泥混凝土3、强度粗骨料的强度可用岩石立方体强度或压碎指标两种方法进行检验。（1）极限抗压强度/混凝土强度不小于1.5，且极限抗压强度：岩浆岩不小于80MPa，变质岩不小于60MPa，沉积岩不
12、小于30MPa。水泥混凝土（2）压碎指标将一定质量气干状态下粒径1020mm的石子装入标准圆筒内，放在压力机上，在35min内均匀加载达200KN，其压碎的细粒（小于2.5mm）占试样重量的百分率为压碎指标。水泥混凝土4、坚固性有抗冻、耐磨、抗冲击性能要求的混凝土所用粗骨料，要求测定其坚固性。对严寒及寒冷地区室外且处于干湿变换的混凝土，粗骨料经五次循环的质量损失应不大于8%。其它条件下的混凝土骨料经五次循环后的质量损失应不大于12%。水泥混凝土5.2.4混凝土拌和及养护用水凡可饮用的水均可拌制和养护混凝土，不可用海水、未经处理的工废水、污水及沼泽水。缺乏淡水时，可用海水拌制素混凝土，钢筋混凝土
13、和预应力钢筋混凝土不能用海水拌制对钢筋混凝土。水泥混凝土5.3新拌混凝土的和易性混凝土的各组成材料按一定比例配合、拌制成的尚未凝结硬化的混合物，称为新拌混凝土或混凝土拌合物水泥混凝土和易性是混凝土拌合物的施工操作（拌合、运输、浇灌、捣实）的难易程度和抵抗离析作用程度并能获得质量均匀，密实混凝土的性能。和易性包含流动性、粘聚性、保水性。水泥混凝土2、和易性的含义（1）流动性流动性是混凝土拌和物在自重或施工振捣的作用下，产生流动，并均匀、密实地填满模型的性能。流动性反映拌和物的稀稠，关系着施工振捣的难易和浇筑的质量。水泥混凝土（2）粘聚性（抗离析性）粘聚性是混凝土拌合物在施工过程中互相之间有一定粘
14、聚力，不发生分层、离析、泌水，保持整体均匀的性能。水泥混凝土（3）保水性保水性是混凝土拌合物保持水分不易析出的能力。混凝土拌合物中的水，一部分是保证水泥水化所需水量，另一部分是为使混凝土拌合物具有足够流动性，便于浇捣所需的水量。水泥混凝土3、和易性的测定（1）坍落度一般常用坍落度来表示常态混凝土流动性的大小。粘聚性及保水性常根据经验，通过试验或施工现场的观察定性地评定其优劣。水泥混凝土2）和易性的评定：流动性：坍落度水泥混凝土坍落度10mm40mm的常称为低塑性混凝土；50mm90mm称为塑性混凝土；100mm150mm称为流动性混凝土；大于160mm称为大流动性混凝土；坍落度小于10mm的称
15、为干硬性混凝土。水泥混凝土粘聚性：在坍落的拌合物锥体一侧轻打，若逐渐下沉，表示粘聚性好，如果锥体突然倒塌，部分崩裂，或石子离析则表示粘聚性不好。水泥混凝土保水性：若提起坍落筒后，有较多稀浆从底部析出，拌合物锥体因失浆而骨料外露，表示保水性不好。若提起坍落筒后，无稀浆析出或仅有少量稀浆自底部析出，混凝土锥体含浆饱满，表示混凝土拌合物保水性良好。水泥混凝土（5）维勃稠度（VB）干硬性混凝土拌合物，采用维勃稠度作为和易性指标。维勃稠度：混凝土拌和物装入坍落筒内，提出坍落筒后，将透明圆盘置于顶面，启动振动台，圆盘底面完全为水泥浆布满所经历的时间。水泥混凝土维勃稠度（VB）为10s5s，属半干硬性混凝土
16、；20s11s，属干硬性混凝土；30s21s，属特干硬性混凝土；31s，属超干硬性混凝土。水泥混凝土三、坍落度指标的选择坍落度（GB50204-92）（mm）坍落度（DL/T5144-2001）（mm）结构种类指 标混凝土类别指标基础、地面、挡土墙等及其垫层，或配筋稀疏的结构1030素混凝土或少筋混凝土1040板、梁和大中型截面的柱子3050配筋率不超过1%的钢筋混凝土3060配筋密列的结构（薄壁、斗仓、筒仓、细柱）5070配筋率超过1%的钢筋混凝土5090配筋特密的结构7090水泥混凝土4、影响混凝土拌合物和易性的因素（1）水灰比的影响水灰比是水与水泥的比值W/C过小，水泥浆干稠，流动性过低
17、，施工困难；W/C过大，使混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良，产生流浆、离析，影响强度。水泥混凝土（2）单位用水量的影响水泥浆与骨料间的比例关系，常用单位用水量衡量，即单位体积混凝土的用水量。水灰比不变时，用水量越多，水泥浆愈多，流动性愈大。但水泥浆过多，将出现流浆现象，使粘聚性变差，影响强度和耐久性；过少，则不能填满骨料空隙或不能很好包裹骨料表面，产生崩坍现象，粘聚性变差。水泥混凝土混凝土的用水量（混凝土的用水量（kg/m3）拌合物稠度卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径（mm）项目指标102031.540162031.540坍落度（mm）10301901701601502001851751653
18、55020018017016021019518517555702101901801702202051951857590215195185175230215205195水泥混凝土（3）含砂率的影响砂率是指砂的质量占砂、石总质量的百分数。砂率反映新拌混凝土中砂子与石子的相对含量。由于砂子的粒径远小于石子，砂率的变动会使骨料的空隙率和总表面积有显著改变，因而对和易性产生较大影响。水泥混凝土砂率过小，不能形成砂浆润滑层，流动性差，影响粘聚性、保水性。砂率过大，骨料孔隙率及总表面积大，当水灰比及水泥用量一定时，使拌合物干稠，流动性低；当流动性一定时，使水泥用量显著增大。水泥混凝土合理砂率是指在水灰比及水
19、泥用量一定的条件下，使新拌混凝土保持良好的粘聚性和保水性并获得最大流动性的砂率值。水泥混凝土也可以是指新拌混凝土获得要求的流动性，具有良好的粘聚性及保水性时，而水泥用量最省时的砂率。水泥混凝土砂率参考表砂率参考表水灰比0.400.450.500.550.600.650.70卵石最大粒径mm1026322834303531363338343936412025312733293431363237333835404024302632283330353136323734398021292431253226342735283629381502026212822302332243325342636碎石最大
20、粒径mm1630353237333835403641384339442029343136323734393540373238434027322934303532373338354036418023292532263427362837293930401502127222923322434253526362738水泥混凝土（4）水泥品种和骨料的性质使用矿渣水泥时，保水性较差，使用火山灰水泥时，粘聚性较好，但流动性较小。卵石拌制的拌合物比碎石拌制的流动性好，河砂拌制的拌合物比山砂拌制的流动性好。骨料级配好的混凝土拌合物的流动性也好。水泥混凝土（5）时间和温度拌合物拌制后，随时间的延长而逐渐变得干稠，
21、流动性减小。环境温度的升高，水分蒸发及水泥水化反应加快，拌合物的流动性变差，坍落损失也变快。水泥混凝土5、改善和易性的措施（1）水灰比一定时，适当增加水泥浆量（2）适宜的水泥品种及掺合料（3）级配良好的骨料，尽量采用较粗的砂、石（4）采用合理砂率水泥混凝土5.3.2混凝土拌合物的凝结时间混凝土拌合物的凝结时间与所采用的水泥的凝结时间并不相等。水泥品种，环境温度、湿度、掺和料、外加剂、水泥的水化反应是影响混凝土凝结时间的主要因素。水泥混凝土（1）在环境的温度、湿度条件相同且掺合料、外加剂也相同的条件，混凝土所用水泥的凝结时间长，则混凝土拌合物凝结时间也相应较长水泥混凝土（2）混凝土的水灰比越大，
22、拌和物的凝结时间越长。（3）掺粉煤灰、缓凝剂，凝结时间增长。（4）混凝土所处环境温度高，拌和物凝结时间缩短。水泥混凝土新拌混凝土的凝结时间分为初凝和终凝时间。初凝时间表示施工时间的极限，终凝时间表示混凝土力学强度开始快速发展。因此，混凝土的初凝时间直接限制了新拌混凝土从机口出料到浇筑完毕的时间。新拌混凝土必须在初凝前浇筑完毕。水泥混凝土5.4混凝土的强度强度是新拌混凝土硬化后的重要力学性质，也是混凝土质量控制的主要指标。混凝土的强度包括抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度等，其中抗压强度最大，混凝土也主要用于承受压力。水泥混凝土（一）混凝土受压破坏过程水泥混凝土（二）荷载作用下的变形1、受压
23、应力应变关系阶段：0.3破坏荷载，荷载与变形曲线近于直线，混凝土的变形主要是弹性变形，混凝土内的微裂缝和界面裂缝无明显变化。水泥混凝土阶段：荷 载 继 续 增 加 至（0.70.9）破坏荷载。此阶段水泥石内微裂缝和界面裂缝的数量、长度及宽度不断增大，变形速度大于荷载的增加速度，荷载与变形之间不再是线性关系。水泥混凝土阶段：荷载继续增加达到破坏荷载，混凝土内出现不稳定裂缝扩展，混凝土表面出现可见裂缝，变形速度进一步加快。阶段：应力达到破坏荷载后，裂缝发展为贯通裂缝，承载力下降，变形继续增加，直到破坏。水泥混凝土（二）抗压强度与强度等级抗压强度用试件破坏时单位面积(m2)上所能承受的压力（N）表示
24、，单位为Pa、KPa、MPa。根据试件形状的不同，混凝土抗压强度分为立方体抗压强度和轴心抗压强度（长方体）。水泥混凝土（1）立方体抗压强度（fcc）标准立方体（边长150mm）试件在标准养护条件（202，相对湿度95%以上）下，养护到28d龄期，测得每组三个试件的极限抗压强度平均值为混凝土标准立方体抗压强度。水泥混凝土当采用非标准尺寸的试件，应将测定结果乘以换算系数，换算成标准值。采用100mm、200mm、300mm、450mm的立方体试件时，换算系数分别为0.95，1.05、1.15、1.36。水泥混凝土（2）混凝土的强度等级根据混凝土立方体抗压强度标准值(95%的强度保证率)，将混凝土划
25、为12个强度等级：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60。C25表 示 立 方 体 抗 压 强 度 标 准 值 为25MPa。水泥混凝土三、混凝土的轴心抗压强度（fc）混凝土结构形式大部分是棱柱体型或圆柱体型，为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情况，在混凝土结构计算中都是采用混凝土的轴心抗压强度作为依据。水泥混凝土我国国家规范规定，采用150mm150mm300mm的棱柱体标准试件，用标准试验方法测得的抗压强度称为混凝土轴心抗压强度，又称为混凝土棱柱体抗压强度，以表示。水泥混凝土用棱柱体标准试件测定的轴心抗压强比同截面的立方体
26、抗压强度小。当立方体抗压强度在1050MPa时，轴心抗压强约为立方体抗压强度的0.700.80倍。我国规范规定混凝土轴心抗压强度标准值常取其等于0.67倍的立方体抗压强度标准值。水泥混凝土（四）混凝土的抗拉强度（ft）混凝土的抗拉强度很低，一般约为抗压强度的7%14%，且随着混凝土强度的提高，拉、压强度比值逐渐减小。水泥混凝土抗拉强度与抗压强度的关系：水泥混凝土（五）影响混凝土强度的因素混凝土的破坏型式：骨料和水泥石分界面上的破坏；水泥石强度低，水泥石本身破坏；骨料的破坏（可能性很小）混凝土强度取决于：水泥石强度、水泥石与骨料表面的粘结强度水泥混凝土影响混凝土强度的因素：水泥强度与水灰比骨料种
27、类及级配养护条件与龄期施工因素水泥混凝土1、水泥强度与水灰比水泥标号：水灰比一定时，水泥标号愈高，水泥石强度愈高，混凝土强度也愈高水灰比：水泥标号相同时，水灰比越小，水泥石强度愈高，与骨料粘结力愈大，混凝土强度就愈高水泥混凝土混凝土强度fcu的经验计算公式fcu=Afce（C/WB）fce=cfce,kA、B与材料品种和施工条件有关的经验系数c强度等级富裕系数：1.01.13水泥混凝土混凝土抗压强度经验公式的运用：1、已知水泥强度，估算某一强度混凝土的水灰比2、已知水泥强度和水灰比，估算配制出的混凝土可达到的强度。水泥混凝土2、骨料的种类及级配碎石表面愈粗糙，骨料与水泥砂浆之间粘结力愈大，混凝
28、土的强度愈高。骨料粒形以三维长度相等或相近的球形或立方体形为好。骨料级配愈好，填充愈密实，混凝土强度愈高。水泥混凝土3、施工因素的影响搅拌愈均匀，振捣愈密实，混凝土强度愈高；机械振捣比人工振捣更充分、均匀，混凝土强度更高。水泥混凝土4、养护条件的影响混凝土的养护是混凝土浇筑完毕后，使混凝土在保持足够湿度和适当温度的环境中进行硬化，并增长强度的过程。混凝土强度取决于水泥的水化状况，受养护条件影响。养护条件是混凝土成型后的养护温度与湿度。水泥混凝土养护温度高时，硬化速度较快，养护温度低时，硬化比较缓慢，当温度低至0以下时，混凝土停止硬化，且有冰冻破坏的危险。水泥混凝土混凝土浇筑后，应在12小时内进
29、行覆盖草袋，塑料薄膜等；使用硅酸盐、普通水泥拌制的混凝土，浇水养护时间应不小于7d；使用火山灰水泥、粉煤灰硅酸盐水泥或掺缓凝剂的混凝土，浇水养护应不小于14天。水泥混凝土干燥条件下，浇水养护不得少于21d；平均温度低于5时，不得浇水养护，可涂刷保护膜，防止水分蒸发。水泥混凝土龄期7d28d3m6m1y2y45y20y强度0.60.7511.251.51.7522.253各龄期混凝土强度的增长值5、龄期的影响水泥混凝土根据经验，混凝土强度与龄期的对数成正比：fn/f28=lgn/lg28fn混凝土nd龄期的抗压强度，MPaf28混凝土28d龄期的抗压强度，Mpan养护龄期，n3d水泥混凝土混凝土
30、各龄期相对强度值混凝土各龄期相对强度值水泥品种龄 期7d28d60d90d180d普通硅酸盐水泥5565100110115120矿渣硅酸盐水泥4555100120130140火山灰质硅酸盐水泥4555100115125130水泥混凝土6、试验条件对混凝土强度值测定的影响试件尺寸的影响：试件尺寸越小，试验的强度值越大。加荷速度的影响：加荷速度越快，测得的强度值偏高。水泥混凝土5.5混凝土的耐久性耐久性：抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持结构的安全，正常使用的能力。混凝土的耐久性包括：抗渗性、抗冻性、抗冲磨性、抗侵蚀、抗碳化等。水泥混凝土（一）混凝土的抗渗性1、定义混
31、凝土的抗渗性是混凝土抵抗有压介质（水、油、溶液等）渗透作用的能力，它是决定混凝土耐久性的重要因素。对地下建筑、水利工程和海港工程等，均要求混凝土有足够的抗渗性。水泥混凝土2、抗渗性的表示方法抗渗等级：以28d龄期的标准混凝土试件，在标准试验方法下，以每组六个试件四个未出现渗水时所能承受的最大水压力值来确定。W2、W4、W6、W8、W10、W12能抵抗0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2MPa的水压力而不渗透。渗透系数：越小，抗渗性越强。水泥混凝土3、混凝土渗水原因内部存在渗水通道来源：振捣不密实；水泥浆多余水分蒸发；泌水形成的孔隙和微裂缝。主要影响因素：水灰比水泥混凝土水灰比与混凝土
32、抗渗等级的大致关系水灰比与混凝土抗渗等级的大致关系水灰比0.450.50.50.550.550.600.600.650.650.75抗渗等级W12W8W6W4W2水泥混凝土4、提高混凝土抗渗性的主要措施（1）选择合理的水泥品种（2）采用较小的水灰比（3）选择适宜的骨料粒径，级配良好且干净的骨料（4）掺入适量的减水剂、引气剂、防水剂和粉煤灰等混合材料（5）适当增加砂率（6）加强养护水泥混凝土（二）混凝土的抗冻性1、定义抗冻性是混凝土在吸水饱和状态下能经受多次冻融作用而不破坏，同时不严重降低强度的性能。水泥混凝土2、表示方法抗冻等级是以28天龄期混凝土标准试件，在吸水饱和状态下所能承受的冻融循环次
33、数N来确定。要求其强度降低不超过25%，质量损失不超过5%。F50、F100、F150、F200、F300、F400水泥混凝土3、混凝土抗冻等级的选用根据工程所处环境，年冻融循环次数按有关规范选用。严寒气候条件、冬季冻融交替次数多、处于水位变化区的外部混凝土，以及钢筋混凝土结构或薄壁结构、受动荷载的结构，均应选用较高抗冻等级的混凝土；水泥混凝土抗冻性好的混凝土，抗温度变化，抗干湿变化、抗风化等性能也好，因此温和地区的水工建筑、民用建筑也应提出抗渗要求。水泥混凝土4、影响抗冻性的因素：（1）水泥品种、标号（2）水灰比（3）外加剂、掺合料（4）骨料品质水泥混凝土（四）混凝土的碱骨料反应水泥中的碱类
34、与骨料发生化学反应，使混凝土发生不均匀膨胀，造成裂缝，强度模量下降等不良现象，这类碱与骨料发生的反应统称碱骨料反应。水泥混凝土发生碱骨料反应的必要条件：骨料中含有一定量的活性成分（活性氧化硅） 混 凝 土 中 含 碱 量 （ K2O及Na2O）较高混凝土中有水分水泥混凝土防止碱骨料反应措施：选择非活性骨料；选用低碱水泥，控制混凝土总含碱量；在混凝土中掺入活性掺合料，抑制碱骨料反应；在混凝土中掺入引气剂防止外界水分渗入混凝土内部水泥混凝土（五）混凝土的碳化（中性化）1、定义水泥石中的Ca(OH)2与空气中的CO2，在有水分存在的条件下，发生反应生成CaCO3，并使混凝土中Ca(OH)2浓度下降，
35、称为混凝土的碳化。水泥混凝土2、碳化对混凝土的不利影响（1）碳化引起混凝土收缩，使混凝土表层产生微细裂缝，严重影响混凝土结构的使用寿命。（2）碳化发展到钢筋层时，使钢筋表层的钝化膜遭到破坏，发生生锈，最终导致钢筋混凝土结构的破坏。水泥混凝土4、影响碳化速度的主要因素：（1）环境中的CO2浓度：浓度越高，碳化速度越快。（2）环境湿度：环境的相对湿度在5075时，混凝土的碳化速度最快。水泥混凝土5、减少碳化作用不利影响的措施（1）采用适当的保护层（2）合理选择水泥品种（3）采用水灰比小，单位水泥用量较大的混凝土配合比（4）使用减水剂，改善混凝土的和易性，提高混凝土的密实度（5）加强施工质量控制水泥
36、混凝土（七）提高混凝土耐久性的主要措施1、严格控制水灰比和水泥用量2、组成材料3、适当掺用减水剂和引气剂4、施工水泥混凝土5.6混凝土的质量控制混凝土质量是影响混凝土结构可靠性的一个重要因素，为保证结构的可靠性，必须在施工过程的各个工序对原材料，混凝土拌合物及硬化后的混凝土进行必要的质量控制。混凝土的质量用抗压强度作为评定指标。水泥混凝土一、混凝土质量波动的原因：1、原材料质量材料中水泥是影响混凝土强度最重要的因素，如水泥品种、标号的改变、水泥的实际强度，储存水泥条件及存放时间的长短等均会引起混凝土质量的波动。水泥混凝土骨料的产地、骨料级配、骨料质量与颗粒形状均会对混凝土强度产生影响，因此重要
37、的是尽量应用同一产地，同一品种、规格和级配的骨料，同时注意骨料的堆放应减少级配的变化。外加剂的品种、性能、掺量、掺加方式以及外加剂质量的波动均会对混凝土质量产生影响。水泥混凝土2、配料误差3、施工工艺(拌和、运输、浇筑、捣实、温度与养护)4、试验误差水泥混凝土二、混凝土强度的数理统计参数（1）平均值（可代表总体平均值）水泥混凝土（2）标准差（可代表总体标准差）（3）离差系数CV水泥混凝土和Cv是确定强度分布特性的重要参数：（1），Cv愈大，强度分布曲线愈矮而宽，质量愈不均匀。（2），Cv愈小，强度分布曲线峰值越高越集中，质量愈均匀。水泥混凝土（4）混凝土强度保证率混凝土强度总体中，等于及大于设
38、计强度值出现的概率，称为强度保证率。水泥混凝土在混凝土施工中，检验混凝土强度保证率P是否满足要求时，其P可由试验数据求得：水泥混凝土三、概率度混凝土设计强度等级与平均强度的差值与标准差之比用统计方法计算出混凝土强度总体（或样本）的平均值和标准差，即可得出混凝土的概率度t。水泥混凝土混凝土的概率度t与混凝土的强度保证率P有一一对应的关系水泥混凝土在混凝土强度正态曲线方程中，令随机变量，即可变为标准正态分布水泥混凝土概率度t自t1出现的概率P（t1）=1一（t1）。它相当于图中阴影面积水泥混凝土t+3.00+2.00+1.000-0.50-0.84-1.00-1.28-1.645-2.00-3.0
39、0P（t）0.0010.0230.1590.5000.6900.8000.8410.9000.9500.9770.999不同不同t值的值的P（t）值表）值表水泥混凝土5.6.5混凝土施工质量控制图为了便于及时掌握并分析混凝土质量的波动情况，常将质量检验得到的各项指标：水泥标号、混凝土坍落度、水灰比和强度与样本序号的关系等，绘成质量控制图。水泥混凝土（1）以实验测量的强度值为纵坐标，实验组次为横坐标。（2）以立方体抗压强度的平均值为中心线（3）以为上下警戒线（4）以为上下控制线水泥混凝土水泥混凝土5.7普通混凝土的配合比设计混凝土配合比是指混凝土中水泥、砂、石子和水四种主要材料数量之间的比例关系
40、。配合比设计就是合理确定单位体积混凝土中各组成材料的用量水泥混凝土表示方法1、每m3混凝土中各材料的质量：如1m3混凝土：水泥300kg、水180kg、砂720kg、石子1200kg；2、以水泥质量为1，各材料的质量比：如：水泥：砂：石：1：2.4：4.0，水灰比=0.60水泥混凝土（一）混凝土配合比设计的基本要求（1）满足混凝土施工所要求的和易性;（2）达到混凝土结构设计的强度等级；（3）满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；（4）符合经济原则，节约水泥，降低成本。水泥混凝土（二）混凝土配合比设计的基本资料1、了解工程设计要求的混凝土强度等级，强度保证率，施工水平，以便确定混凝土配制强度；2
41、、了解工程所处环境对混凝土耐久性的要求，主要是抗渗、抗冻性要求，以便确定所配制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量；水泥混凝土3、了解结构构件断面尺寸及钢筋配置情况，以便确定混凝土骨料的最大粒径，拌合物的坍落度；4、了解混凝土施工方法及管理水平，选择混凝土质量控制的标准差，计算配制强度；5、掌握原材料的性能。水泥混凝土（三）混凝土配合比设计的步骤1、初步配合比的计算（经验公式或图表）2、试拌调整，确定基准配合比（满足和易性）3、实验室配合比确定（强度及耐久性）4、施工配合比换算水泥混凝土1、初步配合比的计算（1）配制强度的确定普通混凝土配制强度：水泥混凝土普通混凝土强度标准差普通混凝土强度标准差0
42、取值取值混凝土强度等级C350（Mpa）4.05.06.0水工大体积混凝土标准差水工大体积混凝土标准差0值值混凝土强度等级C9015C9020C9025C9030C9035C9040C9045C9050（90d）MPa3.54.04.55.05.5水泥混凝土（2）确定水灰比A、B选用表选用表骨料以干燥状态为基准骨料以饱和面干状态为基准卵 石混凝土碎 石混凝土卵石混凝土碎石混凝土普通水泥矿渣水泥普通水泥矿渣水泥A0.480.460.5390.6080.6370.610B0.330.070.4590.6660.5690.581水泥混凝土水灰比与混凝土抗渗等级的大致关系水灰比与混凝土抗渗等级的大致关
43、系水灰比0.450.50.50.550.550.600.600.650.650.75抗渗等级W12W8W6W4W2水泥混凝土抗冻混凝土水灰比要求抗冻混凝土水灰比要求抗冻等级F50F100F150F200F300水灰比0.580.550.520.50.45水泥混凝土（3）确定单位用水量根据混凝土拌合物坍落度、粗骨料的种类和最大粒径来选取，参照表初步确定单位用水量。拌合物稠度卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径（mm）项目指标102031.540162031.540坍落度（mm）10301901701601502001851751653550200180170160210195185175557021
44、01901801702202051951857590215195185175230215205195水泥混凝土（4）计算混凝土的单位水泥用量根据已选定的单位用水量、水灰比，计算单位水泥用量水泥用量还应大于规范规定的最小水泥用量。水泥混凝土（5）选取合理砂率参照表或近似公式初步确定含砂率。水灰比0.400.450.500.550.600.650.70卵石最大粒径mm102632283430353136333834393641202531273329343136323733383540402430263228333035313632373439802129243125322634273528362
45、9381502026212822302332243325342636碎石最大粒径mm1630353237333835403641384339442029343136323734393540373238434027322934303532373338354036418023292532263427362837293930401502127222923322434253526362738水泥混凝土（6）计算砂、石用量绝对体积法假定混凝土拌合物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌合物中所含空气的体积总和。=水泥混凝土（2）假定表观密度法=水泥混凝土1初步配合比的试拌、调整初步配合比的试拌、调整 按
46、初步配合比，称取拌制0.0150.030m3混凝土所需的各项材料，按试验规程拌制混凝土，测其坍落度，观察粘聚性及保水性。若和易性不符合要求，则调整砂率或用水量（保持水灰比不变），再进行拌和试验，直至符合要求。2、基准配合比水泥混凝土和易性调整好后，需测出该新拌混凝土的实际表观密度和本次拌和时各材料的实际用量。水泥混凝土根据拌和时各材料的实际用量（C、W、S、G）和实测的该拌合物的表观密度，按下式计算该混凝土的基准配合比：令水泥混凝土3检验强度及耐久性，确定实验室混凝土配合比按基准配合比，制作强度、抗渗、抗冻等试件，标准养护至规定龄期，进行试验。如果混凝土的强度、耐久性满足要求，基准配合比即为实
47、验室配合比。否则，应将水灰比进行修正，并重新反复做试验，直至符合要求为止。水泥混凝土可以基准配合比为基础，同时拌制35种配合比，进行强度及抗渗性、抗冻性等性能试验。可作出强度水灰比曲线，抗渗等级及抗冻等级水灰比曲线，从中选出满足各项技术要求的配合比。水泥混凝土对于大型混凝土工程，在确定初步水灰比时，就同时选取35个值，对每一水灰比，又选取35种含砂率及35种单位用水量，组成多种配合比，平行进行试验并相互校核。通过试验，绘制水灰比与单位用水量，水灰比与合理砂率，水灰比与强度、抗渗等级、抗冻等级等的关系曲线，并综合这些关系曲线最终确定实验室配合比。水泥混凝土4、施工配合比的换算骨料含水率变化时施工
48、料单计算实测工地砂及石子的含水率分别为a%及b%，则混凝土施工配料为：水泥混凝土【例5-1】某房屋为钢筋混凝土框架工程，混凝土不受风雪等作用，设计混凝土强度等级C30，施工要求坍落度为3050mm，施工单位无强度历史统计资料，试设计该混凝土配合比。水泥混凝土1. 基本资料基本资料（1）设计要求：混凝土强度等级为C30，强度保证率为95%，施工单位无强度历史统计资料，根据表取=5.0MPa；混凝土拌和物坍落度为3050mm。（2）所用原材料：1）水泥。根据该工程情况，选用强度等级42.5MPa的普通水泥。水泥实测强度49.3MPa，实测密度c3150kg/m3。水泥混凝土2）粗骨料。石灰岩碎石，
49、DM40mm，取540mm连续级配，实测表观密度2700kg/m3，松散堆积密度1550kg/m3。3）细骨料。河砂，细度模数为2.70，属中砂，级配合格，实测表观密度2650kg/m3，松散堆积密度1520kg/m3。粗细骨料的品质均符合规范的要求，含水状态以干燥状态为基准。水泥混凝土2初步配合比计算初步配合比计算 （1）混凝土施工配制强度计算由配制强度公式有：30.01.6455.038.2MPa水泥混凝土（2）初步确定水灰比（W/C）：由强度公式有0.57水泥混凝土（3）初步估计单位用水量（W）：根据已知的坍落度值3050mm，碎石最大粒径为40mm，查表可得：W=175（kg/m3）水
50、泥混凝土（3）初步估计砂率S/（S+G）：根据碎石最大粒径DM=40mm，水灰比0.57，查表5-13有=35%水泥混凝土（5）计算粗、细骨料用量：由于本例题中已知各材料的密度值，所以按绝对体积法计算为方便。本题未使用引气剂，可取1.0，则有解上式得：S=683kg/m3；G=1267kg/m3。水泥混凝土初步配合比为：C=307kg/m3、W=175kg/m3、S=683kg/m3、G=1267kg/m3水泥混凝土3试拌调整，确定基准配合比试拌调整，确定基准配合比按初步配合比，称取拌制0.02m3混凝土所需的各项材料：C=6.14kg、S=13.66kg、G=25.34kg、W=3.50kg
51、。拌制混凝土，测得的坍落度为20mm，需增加水泥浆4%（即水泥0.24kg、水0.14kg）。重新拌和混凝土，测得坍落度为45mm，粘聚性及保水性良好，和易性满足要求。初步配合比：C=307kg/m3、W=175kg/m3、S=683kg/m3、G=1267kg/m3水泥混凝土该混凝土各种材料实际用量为：6.38kg、=13.66kg、25.34kg、3.64kg。实测混凝土拌和物表观密度2430kg/m3，计算得K=49.5716，可算得基准配合比为：C316kg/m3、S677kg/m3、G=1256kg/m3、W=180kg/m3。即C：S：G：W1：2.14：3.97：0.57。水泥混
52、凝土4检验强度确定实验室配合比检验强度确定实验室配合比以基准配合比为基础，分别拌制不同水灰比的三种混凝土，测定其表观密度及28d强度，按作图法求得W/C=0.53。实测混凝土表观密度=2431kg/m3，可算得，该混凝土的各项材料用量为：C=337kg/m3、S=671kg/m3、G=1244kg/m3、W=179kg/m3。水泥混凝土5.8混凝土外加剂外加剂是指在混凝土拌和过程中掺入，用以改善混凝土性能的物质，掺入量一般不超过水泥质量的5%。外加剂对混凝土性能的良好改善，它在工程中应用的比例越来越大，外加剂已逐渐成为混凝土中必不可少的第五种成分。水泥混凝土混凝土外加剂按其主要功能分为四类：1
53、、改善拌合物流动性能（减水剂）2、调节凝结硬化性能（缓凝剂、早强剂、速凝剂）3、改善耐久性（防水剂）4、改善其他性能（膨胀剂）水泥混凝土一减水剂减水剂指在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌和用水量的外加剂。按功能分有普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、引气减水剂等。水泥混凝土（一）常用的减水剂(1)木质素磺酸盐系减水剂根据其所带阳离子的不同,有木质素磺酸钙(木钙)、木质素磺酸钠（木钠）、木质素磺酸镁（木镁）等。其中木钙减水剂使用较多。水泥混凝土木钙减水剂是由生产纸浆或纤维浆的废液，经生物发酵提取酒精后的残渣，再用石灰乳中和、过滤、喷雾干燥而制得的棕黄色粉末。水泥混凝土木钙减水剂的掺量，一般
54、为水泥质量的0.2%0.3%。当保持水泥用量和混凝土坍落度不变时，其减水率为10%15%，混凝土28d抗压强度提高10%20%；若保持混凝土的抗压强度和坍落度不变，则可节省水泥用量10%左右；若保持混凝土的配合比不变，则可提高混凝土坍落度80100mm。水泥混凝土（2）多环芳香族磺酸盐系减水剂主要成分为萘或萘的同系物的磺酸盐与甲醛的缩和物，又称萘系减水剂。萘系减水剂的减水、增强效果显著，属高效减水剂。水泥混凝土（3）水溶性树脂系减水剂以水溶性树脂为主要原料，如三聚氰胺树脂等。属于高效减水剂，适用于早强、高强、及流态混凝土等。水泥混凝土1表面活性剂表面活性剂是指在掺入量很少时，即能大大降低溶剂表
55、面张力（界面张力）的物质。表面活性剂的分子其一端为易溶于水的亲水基团，；另一端为亲油基团（憎水基团）。（二）减水剂的作用机理水泥混凝土当水中溶有表面活性剂时，活性剂分子常吸附在水-气界面上，并作定向排列，形成单分子吸附膜，从而显著降低溶液的表面张力，这种现象称为表面活性。水泥混凝土减水剂能够破坏水泥颗粒的絮凝结构，起到分散水泥颗粒的作用，从而释放絮凝结构中的自由水，增大混凝土拌合物的流动性。虽然，减水剂的种类不同，其对水泥颗粒的分散作用机理也不尽相同，但是，概括起来，减水剂分散减水机理基本上包括以下3个方面。水泥混凝土吸附分散作用水泥混凝土润滑和润湿作用水泥混凝土（3）起泡作用掺减水剂时在机械
56、搅拌作用下使浆体内引入部分气泡，这些微细气泡象滚珠一样，也有利于水泥浆的流动，增加了新拌混凝土的流动性。水泥混凝土使用效果：1、配合比不变，可增加流动性，而不降低混凝土强度；2、流动性和水灰比不变，可减少用水量和水泥用量，节约水泥；3、流动性和水泥用量不变，可减少用水量，降低水灰比，提高混凝土强度和耐久性。水泥混凝土评定减水剂减水效果的指标是采用减水率。减水率是在砂石骨料不变的条件下，保持混凝土流动性及水泥用量不变，掺外加剂的混凝土用水量较不掺外加剂的基准混凝土用水量减少的百分率。水泥混凝土（三）减水剂的使用方法1、先掺法2、同掺法3、滞水法4、后掺法水泥混凝土(1)先掺法先掺法主要指将减水剂
57、干粉与水泥混合，然后加入骨料与水一起拌合。该方法省去了减水剂的溶解和储存、冬季施工时的防冻等工序和设施，使用方便，而且减水剂可在水泥生产中混入，有利于减水剂的推广和使用。水泥混凝土(2)同掺法减水剂预先溶解配制成一定浓度的溶液，然后在混凝土搅拌时同水一起掺入。当减水剂浓溶液与水分别同时加入拌合物中使用时，应适当延长搅拌时间。缓凝剂、缓凝减水剂及缓凝高效减水剂一般掺量较小，为胶凝材料质量的千分之几，掺入此类减水剂时以配成溶液为好，以易于控制掺量的准确性，同时溶液中所含的水分须从拌合水中扣除。水泥混凝土(3)滞水法滞水法，即在搅拌过程中减水剂滞后于水23分钟加入。当以溶液加入时称为溶液滞水法，当以
58、干粉加入时称为干粉滞水法。滞水法能显著地提高减水剂的塑化作用效果，提高减水剂对水泥的适应性，但与先掺法及同掺法相比，搅拌时间较长。水泥混凝土(4)后掺法即减水剂是在混凝土搅拌好后经过一定的时间，才将减水剂一次或分多次加入到具有一定含水量的混凝土拌合物中，再经二次或多次搅拌。后掺法不仅可克服拌合物在运输途中的分层离析和坍落度损失，且减水剂的塑化作用效果及对水泥的适应性也较高。水泥混凝土掺减水剂混凝土的配合比设计1、以提高混凝土拌和物的流动性为主要目的时，适当调整砂率，使粘聚性、保水性合格，保持砂石总量不变，其余材料与基准配合比相同。经试拌和调整，确定出设计配合比。水泥混凝土2、以节约水泥为主要目
59、的时，保持流动性和水灰比不变。水泥混凝土3、以提高混凝土强度及耐久性为主要目的时，流动性和水泥用量不变，降低水灰比和砂率。水泥混凝土二早强剂能提高混凝土早期强度，并对后期强度无显著影响的外加剂称为早强剂。早强剂可加速水化和硬化，缩短养护周期，提前拆模，加快施工进度。适用于冬季施工或紧急抢修工程，以及要求加快混凝土强度发展的情况。水泥混凝土常用早强剂（1）氯盐类早强剂主要有氯化钙、氯化钠、氯化钾、氯化铁等。其中氯化钙早强效果好而成本低，应用最广。掺量为水泥质量的0.5%1%，能使混凝土3d强度提高50%100%，7d强度提高20%40%。水泥混凝土（2）硫酸盐类早强剂主要有硫酸钠，硫代硫酸钠、硫
60、酸钙、硫酸铝等。其中硫酸钠应用较多。一般掺量为水泥质量的0.5%2%，可使混凝土强度达到设计标准70%的时间缩短一半左右。水泥混凝土（3）有机胺类早强剂主要有三乙醇胺，三异丙醇胺、二乙醇胺等。其中早强效果以三乙醇胺为最佳。掺量为水泥质量的0.02%0.05%，能使混凝土早期强度提高50%左右。水泥混凝土早强剂的作用机理（1）氯盐类氯盐的掺入能增加水泥矿物的溶解度，加速水泥矿物的水化速度。但氯盐易钢筋锈蚀，在钢筋混凝土结构中，不宜掺用。水泥混凝土（2）硫酸盐类以硫酸钠为例，硫酸钠掺入后能发生发下反应：Na2SO4+Ca(OH)2+2H2OCaSO4.2H2O+2NaOH所生成的硫酸钙具有高度分散
61、性，且分布均匀，极易与C3A反应，迅速形成水化硫铝酸钙晶体。同时上述反应的发生也能加快C3S的水化。这就大大加快了混凝土的硬化速度。水泥混凝土三缓凝剂缓凝剂能延长混凝土凝结时间，又不显著影响混凝土后期强度。适用：高温季节混凝土、大体积混凝土、泵送混凝土施工以及远距离运输的商品混凝土。不适用：日最低气温5以下施工的混凝土，以及有早强要求的混凝土。水泥混凝土作用机理：1、有机类缓凝剂：对水泥颗粒以及水化产物新相表面具有较强的活性作用，吸附于固体颗粒表面，延缓了水泥的水化和浆体结构的形成。2、无机类缓凝剂在水泥颗粒表面形成一层难溶的薄膜，对水泥颗粒的水化起屏障作用，阻碍了水泥的正常水化。水泥混凝土（
62、1）糖蜜缓凝剂由制糖下脚料经石灰处理而成，其主要成分为已糖钙、蔗糖钙等。一般掺量为水泥质量的0.1%0.3%（粉剂），0.2%0.5%（水剂），混凝土的凝结时间可延长24小时。常用缓凝剂水泥混凝土（2）羟基羧酸及其盐类缓凝剂一般掺量为水泥质量的0.03%0.1%，混凝土的凝结时间可延长410小时。增加混凝土的泌水率，通常与引气剂一起使用。水泥混凝土（3）木质素磺酸盐类缓凝剂一般掺量为水泥质量的0.2%0.3%，混凝土凝结时间可延长23小时。水泥混凝土四引气剂在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡。水泥混凝土引气剂对混凝土性能的影响（1）改善混凝土拌合物的和易性新拌混凝在掺入
63、引气剂后，产生大量稳定的微小封密气泡，增加了水泥浆的体积，使新拌混凝土的流动性提高。一般含气量每增加1%，混凝土坍落度约提高10mm，若保持流动性不变，则可减水约6%10%。封密微小气泡阻滞骨料的沉降和水分的上升，使混凝土的泌水性显著降低。水泥混凝土（2）提高混凝土的抗渗性、抗冻性由于气泡能隔断混凝土中毛细管通道、对水泥石内水分结冰时所产生的水压力起缓冲作用，故能显著提高混凝土抗冻性和抗渗性。一般掺入适量优质引气剂的混凝土抗冻等级可达未掺引气剂的3倍以上，抗渗性提高50%。因此，抗冻性要求高的混凝土，必须掺引气剂或引气减水剂。水泥混凝土（3）降低混凝土强度混凝土掺入引气剂的主要缺点是使混凝土强
64、度及耐磨性有所降低。当保持水灰比不变，掺入引气剂时，含气量每增加1%，混凝土强度约下降3%5%。因此，混凝土中含气量的多少，对混凝土的和易性、强度及耐久性等有很大影响。水泥混凝土若含气量太少，不能获得引气剂的积极效果；若含气量过多，又会过多地降低混凝土强度，故应使混凝土具有适宜的含气量值。当引气剂与减水剂复合掺用时，常可同时获得增加强度和提高耐久性的双重效果。因此引气剂、引气减水剂特别适用于抗渗、抗冻、抗腐蚀要求较高的混凝土。水泥混凝土五其它外加剂防冻剂防冻剂能使混凝土在一定负温下正常水化硬化，并在规定时间内达到足够防冻强度。防冻剂一般由减水剂、引气剂、早强剂复合而成，分三类：氯盐类、氯盐阻锈
65、类、无氯盐类。水泥混凝土膨胀剂膨胀剂能使混凝土产生一定体积膨胀，适用于配制补偿收缩混凝土、和自应力混凝土。常用膨胀剂有五类：硫铝酸类、氧化钙类、氧化钙硫铝酸类、氧化镁类、金属类。水泥混凝土5.9混凝土的掺合料在混凝土拌合物制备时，为了节约水泥，改善混凝土性能，调节混凝土强度等级，而加入的天然或者人造的矿物材料，统称为混凝土掺合料。活性矿物掺合料和非活性矿物掺合料两类。水泥混凝土5.9.1粉煤灰粉煤灰是从煤粉炉排出的烟气中收集到的细颗粒粉末，其颗粒多呈球形，表面光滑。收集：静电收尘灰、机械收尘灰再加工：磨细灰、风选灰、原状灰粉煤灰的质量分、级。水泥混凝土粉煤灰中实心微珠含量较多，未燃尽碳及不规则
66、的粗粒含量较少时，粉煤灰较细，品质较好。粉煤灰的细度越小，能够参与二次水化反应的界面越多，二次水化反应越充分，强度越高。粉煤灰物理性质水泥混凝土需水量比值越小，则混凝土拌制时需水量越少，水灰比降低，使混凝土强度也相应越高。多孔玻璃体等非球形颗粒，表面粗糙，粒径较大，会增大需水量，当其含量较多时，使粉煤灰品质下降，因此要降低粉煤灰中的多孔玻璃体含量。水泥混凝土在粉煤灰中还含有未燃尽的碳粒，未燃尽的碳粒颗粒较粗，会降低粉煤灰的活性，增大需水性，是有害成分。粉煤灰中含碳量可用烧失量评定，I级粉煤灰的烧失量要求不大于5%。水泥混凝土粉煤灰使用效果粉煤灰具有形态效应、火山灰效应和微集料效应。形态效应可以
67、减少混凝土的单位用水量，在保证混凝土强度的前提下，减少水泥用量，降低混凝土的绝对温升和混凝土中温度裂缝发生的概率水泥混凝土火山灰效应可提高混凝土的后期强度；粉煤灰的微集料效应能有效提高混凝土的密实性；粉煤灰的化学作用产生的水化产物则起到骨架作用，提高粘结强度，因而提高混凝土的抗裂性能。水泥混凝土粉煤灰的掺用方法：1、等量取代法：粉煤灰代替等质量的水泥。可减小水泥用量，降低水化热，改善和易性，提高抗渗性，早期强度较低，后期强度可与基准混凝土相当。该方法适用于大体积混凝土。水泥混凝土2、粉煤灰代砂法：保持水泥用量不变，粉煤灰代替砂，可提高和易性，抗渗性和强度。3、超量取代法：粉煤灰的掺量大于所代替
68、的水泥量，其余粉煤灰取代同体积的砂，可节约水泥和砂的用量，保持石子及用水量，保持混凝土28天强度及和易性。水泥混凝土5.9.2硅粉硅粉是从生产硅铁合金或硅钢等所排放的烟气中收集到的颗粒极细的烟尘，是微细的玻璃球体，有很高的活性。水泥混凝土效果：（1）改善混凝土拌合物的和易性（2）提高混凝土强度，配制高强、超高强混凝土（3）改善混凝土的孔结构，提高混凝土抗渗性，抗冻性、耐磨性及抗蚀性（4）抑制碱骨料反应，防止锈蚀水泥混凝土5.9.3超细矿渣超细矿渣是将粒化高炉矿渣磨成超细微粒，代替硅粉来配制高强、超高强混凝土。超细矿渣的比表面积大于450m2/kg，可等量代替15%50%的水泥。水泥混凝土使用效
69、果（1）可配制高强混凝土及C100以上的超高强混凝土（2）混凝土干缩率减小，抗冻、抗渗性能提高，提高混凝土耐久性（3）改善混凝土拌合物的和易性，可配制大流动性且不离析的泵送混凝土。水泥混凝土沸石粉天然的沸石岩磨细而成的。沸石岩是一种经天然煅烧后的火山灰质铝硅酸盐矿物。有一定量活性二氧化硅和三氧化铝，能与水泥水化析出的氢氧化钙作用，生成凝胶物质。水泥混凝土沸石粉使用效果（1）提高混凝土强度，配制高强混凝土用525号普通硅酸盐水泥，以等量取代法掺入10%15%的沸石粉，再加入适量的高效减水剂，可以配制出抗压强度为70MPa的高强混凝土。（2）改善混凝土和易性，配制流态混凝土及泵送混凝土水泥混凝土5
70、.10混凝土的变形与抗裂性（一）非荷载作用下的变形1、化学收缩（体积变形）在混凝土硬化过程中，由于水泥水化生成物的体积比反应前物质的总体积小，从而引起混凝土的收缩，称为自生体积变形。自生体积变形是不可恢复的，收缩量随硬化龄期的延长而增加。水泥混凝土2、干湿变形混凝土长期在水中硬化，体积微膨胀；在空气中硬化，水泥石胶体逐渐干燥收缩，产生干缩；干缩混凝土再次吸水，大部分干缩变形会消失。水泥混凝土（1）干缩率干缩率是按规定试验方法，干缩至规定龄期，测量试件干缩长度占原长度的百分比。水泥混凝土（2）影响混凝土干缩率的主要因素单位用水量越大，水灰比越大，水泥颗粒越细，掺入促凝剂，干缩率越大；最大粒径MD
71、越大，级配良好，干缩率越小。水泥混凝土（3）湿胀干缩对结构的影响湿胀系数比干缩系数小得多，而湿胀常产生有利的影响，所以在设计中一般不考虑湿胀的影响。对于干缩，如果构件是能够自由收缩的，则混凝土的干缩只是引起构件的缩短而不会导致干缩裂缝。水泥混凝土但不少结构构件都程度不同地受到边界的约束作用，例如板受到梁的约束，梁受到支座的约束等，对于这些受到约束不能自由伸缩的构件，混凝土的干缩就会使构件表面产生有害的干缩应力（拉应力），导致表面裂缝的产生。结果使混凝土抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性能降低。水泥混凝土3、温度变形温度变形是混凝土随着温度的变化，产生热胀冷缩的变形。（1）温度变形系数水泥混凝土（3）防止
72、温度变形的措施：大体积混凝土施工时常采用低热水泥，减少水泥用量，掺加缓凝剂及采用人工降温，预冷骨料，以及预埋冷却水管通水冷却等措施。一般纵向较长的钢筋混凝土结构物，每隔一定长度设置伸缩缝。水泥混凝土二、混凝土在荷载作用下的变形（一）混凝土在一次短期加载时的变形水泥混凝土2、重复荷载应力应变关系当重复应力小于（0.30.5）fcu时，每次卸载有少量残余变形，且随重复次数的增加，塑性变形增量逐渐减小，最后稳定下来；当重复应力大于（0.50.7）fcu时，塑性变形逐渐增加，最后破坏。水泥混凝土3、混凝土在长期荷载作用下的变形（1）徐变随着荷载作用时间的延长，即使应力不变，混凝土变形将逐渐增大，这种随
73、时间增长的变形称为徐变。混凝土 的徐变曲线水泥混凝土徐变产生的原因a、由水泥石的徐变所引起，而水泥石的徐变则是凝胶体中水份的迁移，及粘性流动所产生的。b、混凝土内部的微裂缝在荷载的长期作用下不断增加（应力较小时）和扩展（应力较大时）所致。水泥混凝土a、（0.30.5）fcu时，变形随时间延长而增长，可达到瞬时变形的23倍。卸荷后，部分变形可恢复，保留部分永久变形。b、（0.30.5）fcu时，徐变变形增长比应力增加的快。c、（0.70.8）fcu时，混凝土的徐变不收敛，混凝土由于变形不断增长而导致破坏，持荷时间越长破坏应力越低。水泥混凝土影响徐变的因素：初始应力的大小加荷龄期越早，徐变越大W/
74、C大，混凝土强度低，徐变大W/C一定，C较多，徐变大水泥质量好，骨料级配好，徐变小；掺入矿渣，火山灰质混合料，徐变大养护质量好，可降低徐变水泥混凝土（三）混凝土的抗裂性混凝土的裂缝成因混凝土的开裂主要是由于拉应力超过了抗拉极限强度。1混凝土自身组成及内部结构2内外约束条件3外界气温变化4混凝土内外温差5混凝土收缩变形6混凝土抗拉能力低7混凝土的原材料质量8混凝土施工方法水泥混凝土大体积混凝土温度裂缝大体积混凝土温度特点水泥混凝土大体积混凝土温度应力特点表面应力特性分析水泥混凝土内部应力特性分析水泥混凝土大体积混凝土裂缝控制措施1降低骨料温度，控制混凝土入模温度和浇筑温度2选择合适的结构形式和合
75、理的分缝分块3合理选择原材料，优化混凝土配合比 4加强混凝土的温度监测工作5加强混凝土的保温和养护水泥混凝土实例:藤子沟水电站混凝土双曲拱坝施工过程中温度裂缝控制措施控制出机温度降低骨料温度尽量采用大的骨料粒径，粒径越大，骨料的空隙率和表面积越小，混凝土的水泥浆及水泥用量就越小，从而水泥水化时放出的热量就越低，另外在温度较高的季节施工时，为了防止太阳直接照射使骨料温度急剧升高，在砂石骨料成品堆放场地上搭设了遮阳篷，必要时在使用前对骨料进行冲洗，这样就有效地降低了骨料的温升，使骨料在一个比较低的温度下进行拌和，从而就降低了混凝土的拌和温度。水泥混凝土拌和过程温度控制措施在混凝土拌和过程中，加冷水
76、拌和，拌和时间由计算机程序控制，并同时采取了相应的措施来降低混凝土的拌和温度，主要有加冰片（液氨制冰）和风冷的方法。水泥混凝土控制浇筑温度采用合理的运输方式混凝土拌和之后，不宜采用泵送的方式运输到施工现场，这是因为可泵性限制了骨料最大粒径，且要求较高的流动性，结果增加了水泥浆用量，水泥用量增加的同时也增加了水化温升，这对于防止混凝土开裂非常不利。本工程采用了火车轨道运输的方式，轨道平顺且运距较短，约650m左右。这样就可尽量避免离析和泌水现象的出现，对于保持混凝土的整体稳定性也起到了较好的效果。采用轨道运输有助于降低水泥的用量，对于减于水化热和内外温差，避免出现混凝土裂缝非常有利。水泥混凝土浇
77、筑时间每年11月到次年3月的低温时段内，进行多浇和快浇混凝土，在高温季节59月浇筑混凝土时，由于气温较高，在混凝土拌和物运输过程中，易产生较高的温升，从而导致大幅度提高混凝土的浇筑温度，因此选择在早晚、夜间及阴天多浇、快浇混凝土，以确保浇筑质量。水泥混凝土浇筑温度与浇筑方法基础约束区在122月浇筑时自然入仓，在其余季节浇筑时，浇筑温度不大于18，采用薄层、短间歇、连续浇筑法，浇筑层厚1.5m；其余部位混凝土在113月浇筑时自然入仓，其余季节浇筑时不大于21，浇筑时采用的方法为短间歇、均匀上升，浇筑层厚23m，避免薄层长间歇，当间歇期超过28天视为老混凝土处理。水泥混凝土布置冷却水管布置冷却水管
78、水泥混凝土5.11高性能混凝土一、高性能混凝土的定义高性能混凝土是在20世纪80年代末90年代初发展起来的一种新型混凝土。高性能混凝土把结构的耐久性作为首要的技术指标，目的在于通过对混凝土材料硬化前后各种性能的改善，提高混凝土结构的耐久性和可靠性。水泥混凝土高性能混凝土是以强度和耐久性作为设计依据，采用低水胶比、高效减水剂、掺用活性矿物材料，在提高普通混凝土性能的基础上，针对不同的用途要求，高性能混凝土能保证施工要求的工作性；保证承受荷载要求的强度；保证所处环境要求的耐久性；保证使用要求的适应性和经济性。水泥混凝土二、高性能混凝土的组成材料特点（一）水泥配制高强混凝土，应选用普通硅酸盐42.5
79、MPa及以上的水泥。配制C70C100的泵送混凝土用52.5MPa的硅酸盐水泥配制。水泥用量一般不超过550kg/m3，水泥和矿物掺和料的总量不应大于600kg/m3。水泥混凝土（二）骨料选用质地坚硬、粒形大多成等径状、级配合理的优质骨料；严格控制针、片状颗粒含量和有害杂质含量；配制C50C100的高强高性能混凝土，致密石灰岩骨料可满足要求；配制C100以上的超高强混凝土，应要求骨料质地更好的玄武岩等；高强混凝土不宜用卵石。水泥混凝土（四）活性矿物掺和料配制高强或超高强混凝土一般均需两种或两种以上的I、II级矿物掺和料复掺，总掺和料的最佳掺量在30%左右；掺用矿物掺和料可降低混凝土的绝热温升，
80、改善新拌混凝土的工作性，以及硬化后混凝土的性能，如能提高混凝土的后期强度、增强抗渗、抗冻性，抑制碱-骨料反应等。掺用粉煤灰对抗渗性提高效果显著；掺用火山灰对抑制碱-骨料反应效果最好；掺用沸石粉对抗硫酸盐侵蚀性作用最佳。水泥混凝土（五）高效减水剂又称超塑化剂，常用的高效减水剂主要有三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物和萘磺酸盐甲醛缩合物及改性木质素磺酸盐等。最普遍采用的是萘磺酸盐甲醛缩合物。水泥混凝土在高性能混凝土中掺入适当膨胀剂，可补偿水泥的干缩和由于低水胶比造成的自身收缩，防止裂缝的产生。对抗冻性要求较高的高性能混凝土还需掺入引气剂。水泥混凝土三、高性能混凝土的结构（1）结构紧密，孔隙率很低，基本不存在
81、0.1m的大孔。（2）水化物中较普通混凝土Ca(OH)2减少，C-S-H（水化硅酸钙）和AFt（水化硫铝酸钙）增多，有利于提高界面强度；（3）未水化的水泥颗粒和矿物掺和料颗粒增多，填充于水泥石内。（4）骨料与水泥石的界面过渡层厚度非常小，水化物结晶颗粒尺寸变小。水泥混凝土四、高性能混凝土的工作性高性能混凝土的工作性是流动性、粘聚性、可泵性、稳定性的综合描述，是混凝土拌和、运输、浇捣等施工操作能够顺利进行的保证。高性能混凝土由于水胶比低、胶凝材料用量大、用高效减水剂的分散作用获得较大的流动性，因而其流动特性上与普通混凝土有较大的差别，主要表现在坍落度值大，粘聚性大、变形速度较慢，仅用传统的坍落度
82、值，将不能全面描述其工作性。水泥混凝土五、高性能混凝土配合比设计原则（一）高性能混凝土的配制强度高强混凝土的配制强度可按下式计算：标准差根据施工质量控制水平选取，目前我国对高强高性能混凝土一般取=（67）MPa.水泥混凝土（二）水胶比高性能混凝土的水胶比一般都不大于0.40，以保证混凝土的密实性；对于强度较高的高性能混凝土，水胶比和强度的关系大致如下：配制强度为7090MPa，水胶比小于0.30；配制强度为100150MPa，水胶比小于0.20。水泥混凝土（三）单位用水量混凝土强度（MPa） 5060657590105120用水量（kg/m3）165170 160 150140130120水泥
83、混凝土（四）胶凝材料总用量（水泥+矿物掺和料）胶凝材料的总用量一般不超过550kg，对高强高性能混凝土，其中矿物掺量一般为（50100）kg。水泥混凝土（五）砂率高性能混凝土由于用水量很小，砂浆量要由增加砂率来补充，砂率相对较大，砂率常取38%50%，大多工程采用40%左右的砂率；要求砂子为质地坚硬，颗粒级配良好、细度模数大于2.6的中砂。水泥混凝土（六）骨料（六）骨料粗骨料的最大粒径一般不得大于25mm。用砂石混装时最大表观密度（一般三次可确定）所对应的砂率为最佳砂率，一般在40%左右。在最大表观密度下的空隙率为最小空隙率。水泥混凝土（七）高效减水剂常用的高效减水剂有萘系、三聚氰胺（蜜胺）和
84、聚羧酸系三大类。掺量一般控制在胶凝材料总量的0.8%2.0%。水泥混凝土5.12碾压混凝土1、定义以适宜干稠混凝土拌和物，薄层铺筑，用振动碾碾压密实的混凝土称为碾压混凝土。特点：水泥用量少、施工速度快、工程造价低、温度控制简单。适用于大体积混凝土、尤其是坝工混凝土和道路混凝土。水泥混凝土2、类型（1）超贫碾压混凝土：胶凝材料用量小于110kg/m3，掺合料用量小于胶凝材料总量的30%，水胶比0.901.50。孔隙率大，强度低，多用于大体积混凝土的内部。水泥混凝土（2）干贫碾压混凝土胶凝材料用量120130kg/m3，掺合料用量占胶凝材料的2530%，水胶比0.700.90。水泥混凝土（3）高掺
85、合料碾压混凝土胶凝材料用量140250kg/m3，掺合料用量占胶凝材料的5075%，水胶比0.450.70。具有较好的密实性，较高的抗压强度和抗渗性。水泥混凝土二、碾压混凝土的原材料（一）水泥重要的大体积建筑物的内部混凝土，应该使用强度等级32.5MPa及以上的低热（或中热）硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。一般建筑物及临时工程的内部混凝土，可选用掺混合材料的32.5MPa的水泥。碾压混凝土总胶凝材料用量宜不低于130kg/m3。水泥混凝土（二）掺和料（二）掺和料掺和料一般选用活性掺和料，如粉煤灰、粒化高炉矿渣以及火山灰等。掺和料的技术要求应符合国家标准，我国已建碾压混凝土坝工程中一般采用I、II粉
86、煤灰。胶凝材料中掺和料所占质量比例，在外部碾压混凝土中不宜超过总胶凝材料的55%，在内部碾压混凝土中不宜超过总胶凝材料的65%。水泥混凝土（三）骨料采用天然骨料时，拌和物用水量较少，易压实，但也易分离；采用人工骨料则拌和用水量多3%5%，但不宜分离，若两者经济指标相差不大，宜优先使用人工骨料。由于干硬的碾压混凝土拌和物易发生粗骨料分离，为提高拌和物的抗分离性，粗骨料最大粒径一般不超过80mm，并应适当降低最大粒径级在粗骨料中所占的比例，且应采用连续的三级配或二级配。水泥混凝土（四）拌和及养护用水（四）拌和及养护用水生活饮用水，均可用于拌制和养护碾压混凝土。水泥混凝土（五）外加剂为了达到减少碾压
87、混凝土中的用水量、延缓凝结时间、增加流变性、改善碾压混凝土性能，采用的外加剂常为缓凝减水剂，品种主要为木钙类、糖蜜类及复合外加剂。水泥混凝土4、碾压混凝土的技术性能（一）新拌碾压混凝土的工作性（一）新拌碾压混凝土的工作性 1工作性的含义工作性的含义新拌碾压混凝土的工作性包括流变特性和工作度。水泥混凝土（1）流变特性）流变特性碾压混凝土的流变特性可以用稳定性、振实性和流动性来表示。稳定性是指新拌碾压混凝土不易发生粗骨料分离和泌水的性质。振实性是指在振动碾等压实机械作用下，新拌碾压混凝土中的空气易于排出，使混凝土充分密实的性质。流动性是指新拌碾压混凝土在外力作用下能够发生塑性流动，并充满模型的性质
88、。水泥混凝土（2）工作度混凝土拌和物的干硬程度，用VC值表示。VC值是拌和物在规定振动频率、振幅和压强条件下，从开始振动到表面泛浆所需时间的秒数。水泥混凝土我国水利行业标准SL48-94水工碾压混凝土试验规程规定，测定新拌碾压混凝土工作度选用HGC-1型维勃仪，该设备振动频率为503Hz，空载振幅0.50.1mm，名义加速度5g。选用该设备并把表面压重增加至17.75kg，测出的VC值能较好的反应碾压混凝土的工作度。水泥混凝土VC值的大小还与稳定性、振实性和流动性密切相关。VC值愈大，流动性愈差；反之则愈好。VC值过大，表明过于干硬，空气含量很多，且不易排出，新拌碾压混凝土不易振实，施工过程中
89、粗骨料易发生分离；VC值过小，表明透气性较差，在碾压过程中气泡不易通过碾压层排出，不易振压密实，且碾压完毕后混凝土易发生泌水。因此，VC值过大或过小均不利于新拌碾压混凝土的振实性和稳定性。水泥混凝土根据已有经验，施工现场新拌碾压混凝土的VC值一般选为10s5s较合适。从拌合机口到现场摊铺完毕，VC值约增大2s5s。因此，碾压混凝土施工规范规定新拌碾压混凝土的设计工作度（VC值）可选用5s12s。水泥混凝土影响拌合物工作度（VC）的主要因素1、水胶比：VC值随水胶比的增大而降低；2、单位用水量：在水胶比不变的情况下，随单位用水量的增大，VC值减小；3、粗细骨料的特性及用量：适当增加砂的石粉含量，
90、VC值减小；用碎石代替卵石将使VC值增大；水泥混凝土4、砂率：随着砂率的增大，VC值增大，但若砂率过小，VC值反而增大；5、外加剂：掺入减水剂或引气剂，可使VC值降低；6、拌合物的停置时间：随着拌和物停置时间的延长，VC值增大。水泥混凝土2、硬化碾压混凝土的特性（1）强度特性超贫及干贫碾压混凝土的强度受胶凝材料用量的影响较大。高掺和料碾压混凝土的强度明显受掺和料的品质及掺量的影响。碾压混凝土的早期强度较低，28d以后强度发展较快，90d以后其强度仍显著增长。因此工程中碾压混凝土强度设计龄期宜采用180d（或90d）。水泥混凝土（2）受力变形特性碾压混凝土早期的早期强度增长较慢，弹性模量较低。同
91、等强度等级下，碾压混凝土的徐变变形、干缩变形、自体积变形比普通混凝土小。水泥混凝土4碾压混凝土的耐久性碾压混凝土的耐久性 碾压混凝土的耐久性仍主要用抗渗性、抗冻性、抗冲磨性及抗化学侵蚀性等方面来衡量。 设计合理的碾压混凝土，其90d龄期的抗渗等级可达W8以上。加大引气剂的掺量可使新拌碾压混凝土的含气量达4%5%，此时其抗冻等级可达到F200F300。水泥混凝土5碾压混凝土的配合比设计碾压混凝土配合比设计可采用填充包裹理论法、绝对体积法或最大密度近似法。水利行业标准推荐绝对体积法，工程中一般均采用该方法计算1m3碾压混凝土中各材料的用量。碾压混凝土配合比设计的主要参数是掺和料掺量、水胶比、砂率及
92、单位用水量。水泥混凝土（一）配合比设计的基本要求（一）配合比设计的基本要求1新拌碾压混凝土质量均匀，施工中骨料不易发生分离；2工作度适当，拌合物较易碾压密实，混凝土表观密度大；3拌合物初凝时间长，易于保证碾压混凝土施工层面的良好粘结，层面物理力学性能好；4混凝土的力学强度、抗渗性、抗冻性满足设计要求，具有较高的拉伸应变能力。5对于建筑物外部的碾压混凝土，要求具有适应环境的耐久性。水泥混凝土（三）配合比设计参数的选择1水胶比选择在水泥、掺和料一定的条件下，通过试验建立水胶比与90d（或180d）龄期抗压强度的关系，根据配制强度确定水胶比。下式可供初选时参考：骨料类别卵石0.7330.789碎石0
93、.8110.581水泥混凝土2掺和料掺量。根据水泥品种、强度等级、掺和料品质、设计对碾压混凝土提出的技术要求、使用部位的具体情况选择适当的掺量。目前国内外筑坝工程中的掺和料均在6065%，现运行良好。因此碾压混凝土施工规范规定对于碾压混凝土坝掺和料最高掺量为65%。外部碾压混凝土中不宜超过总胶凝材料的55%。水泥混凝土3单位用水量可根据碾压混凝土施工工作度（VC值）、骨料的种类及最大粒径、砂率以及外加剂等，测定用水量-表观密度和用水量-强度关系，由试验选定最优用水量。水泥混凝土初选时可参考下表。用水量参考值用水量参考值粗骨料最大粒径（mm）204080天然砂石料1001209011580110
94、人工砂石料11012510012090115水泥混凝土4砂率在满足碾压混凝土施工工艺要求的前提下，选择最佳砂率。最佳砂率的标准为：骨料分离少；在固定水胶比和用水量的条件下，拌合物VC值小，混凝土表观密度大，强度高。当使用天然石料时，三级配时砂率为28%32%，二级配时为32%37%，使用人工砂石料时，砂率相应增加3%6%。水泥混凝土（四）配合比设计方法（四）配合比设计方法 配合比设计中的4个参数单位用水量、水胶比、掺和料掺量和砂率，再加上单位材料绝对体积为1，五个条件，可建立5个方程，联解5个方程可得每立方米碾压混凝土中各组成材料用量水泥混凝土水泥混凝土五、碾压混凝土的质量控制与评定（一）碾压
95、混凝土的质量控制（一）碾压混凝土的质量控制用于质量检测的碾压混凝土应在搅拌机口取样成型，其质量控制以边长15cm标准立方体试件、标准养护28d的抗压强度为准，且混凝土抗冻、抗渗检验的合格率不应低于80%。水泥混凝土（二）碾压混凝土的质量评定（二）碾压混凝土的质量评定1碾压混凝土的抗压强度评定碾压混凝土的质量评定，应以设计龄期的抗压强度为准，并按抽样次数分大样本和小样本两种方法评定。水泥混凝土水工碾压混凝土施工规范中规定，碾压混凝土的质量评定，应以设计龄期的抗压强度为准，并按抽样次数分大样本和小样本两种方法评定。（1）大样本。当混凝土连续取样大于30组时，用大样本评定，评定函数按下式计算：水泥混
96、凝土（2）小样本。当混凝土取样试验组数小于6组时，评定标准见表5-46。水泥混凝土2碾压混凝土质量的综合评定碾压混凝土质量的综合评定钻孔取样是评定碾压混凝土质量的综合方法。钻孔的部位和数量应根据工程需要确定。钻孔取样评定的内容如下：（1）芯样获得率：评价碾压混凝土的均匀性；（2）压水试验：评价碾压混凝土的抗渗性；（3）芯样的物理力学性能试验：评价碾压混凝土的均匀性和力学性能；（4）芯样外观描述：评价碾压混凝土的均匀性和密实性。水泥混凝土5.13其他混凝土一、轻骨料混凝土干表观密度小于1950kg/m3的水泥混凝土称为轻混凝土。轻混凝土包括轻骨料混凝土、多孔混凝土、大孔混凝土。用轻骨料、水泥和水
97、配制的，干表观密度不大于1950kg/m3的混凝土为轻骨料混凝土。水泥混凝土粗、细骨料均为轻骨料者，称为全轻混凝土；细骨料全部或部分采用普通砂者，称为砂轻混凝土；轻骨料混凝土常用骨料的名称命名，如粉煤灰陶粒混凝土、粘土陶粒混凝土、膨胀珍珠岩混凝土等。水泥混凝土二轻骨料混凝土的技术要求1、表观密度等级轻骨料混凝土的表观密度主要取决于粗细骨料的堆积密度及配合比。轻骨料混凝土的表观密度分为12等级表观密度等级表观密度的变化范围表观密度等级表观密度的变化范围表观密度等级表观密度的变化范围6005606501100106011501600156016507006607501200116012501700
98、1660175080076085013001260135018001760185090086095014001360145019001860195010009601050150014601550水泥混凝土2、强度轻骨料混凝土的抗拉强度很低，抗拉强度约为0.070.14倍抗压强度。按边长150mm立方体试件，在标准试验方法条件下测得28d龄期的具有95%保证率的抗压强度值（MPa）确定。分为CL5.0、CL7.5、CLl0、CLl5、CL20、CL25、CL30、CL35、CL40、CL45及CL50等11个强度等级。强度等级为CL5.0的称为保温轻骨料混凝土；强度等级CLl5的称为结构保温轻骨
99、料混凝土；强度等级CL15的称为结构轻骨料混凝土。水泥混凝土影响轻集料混凝土强度的因素表观密度越大，强度相对越大；轻粗骨料颗粒坚固者，所配出的混凝土强度较高；反之，则强度较低。全轻混凝土的抗压强度低于砂轻混凝土。中、低强度等级的轻骨料混凝土的抗拉强度与抗压强度的比值约为1/51/7（约高于普通混凝土）。强度等级较高的混凝土，其拉压比值略有下降。水泥混凝土3、变形性质与普通混凝土相比较，轻骨料混凝土受力后变形较大，弹性模量较小。轻骨料混凝土的干缩性及徐变性均较普通混凝土大。水泥混凝土4、导热性能保温隔热性能是轻骨料混凝土的重要性质之一，导热系数主要受表观密度和含水率的影响。导热系数表观密度等级6
100、00800900100012001300150016001700180019000.180.230.260.280.360.420.570.660.670.871.01水泥混凝土二、防水混凝土二、防水混凝土防水混凝土又称抗渗性混凝土，是指具有较高抗渗性的混凝土，其抗渗性等级不小于W6。水泥混凝土（一）普通防水混凝土（一）普通防水混凝土普通防水混凝土主要通过较多的水泥浆和砂浆来降低混凝土中的孔隙率，并减少粗骨料表面的水隙，增大粗骨料间距等，来实现防水目的。应优先采用普通硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥；混凝土的水灰比不得大于0.60，砂率不宜小于35%；粗骨料的最大粒径不宜大于40mm，要求采用I
101、I类及以上的砂、石子配制，并应采用级配良好。普通防水混凝土的抗渗等级可达W6W12，其施工简便，但对施工控制与施工质量要求严格。适用于一般工业、民用建筑及公共建筑的地下防水工程。水泥混凝土（二）外加剂防水混凝土（二）外加剂防水混凝土外加剂防水混凝土是利用外加剂来显著降低混凝土的孔隙率或改变混凝土的孔结构，或使孔隙表面具有憎水性。水泥混凝土防水剂防水混凝土常用的有氯化铁、氯化铝防水剂，掺量为3，它能与水泥的水化产物氢氧化钙反应，生成的氢氧化铝凝胶能堵塞毛细孔隙，具有很高的抗渗性。适用于水中结构的无筋、少筋厚大防水混凝土工程及一般地下防水工程。水泥混凝土引气剂防水混凝土引气剂可在混凝土内部形成大量
102、的微小封闭气泡，这些气泡可切断连通的毛细孔隙。这些气泡的存在大大改善了混凝土拌和物的粘聚性和保水性，减少了混凝土内的连通孔隙和由于泌水在粗骨料表面所造成的水隙。引气剂防水混凝土具有较高的抗渗性。水泥混凝土减水剂防水混凝土减水剂可降低混凝土的拌合用水量和水灰比，既可降低混凝土的毛细孔隙含量，又可减少毛细孔的孔径。常用的各种减水剂均可使用，也可使用引气减水剂。减水剂防水混凝土的抗渗性较高。适用于钢筋密集或捣固困难的薄壁型防水结构物，也适用于对混凝土凝结时间和流动性有特殊要求的防水工程。水泥混凝土（三）膨胀水泥抗渗混凝土（三）膨胀水泥抗渗混凝土以膨胀水泥为胶结材料配制的防水混凝土，称为膨胀水泥防水混
103、凝土。它是依靠水泥本身在水化硬化过程中形成的大量结晶体（如钙矾石、氢氧化钙），使体积产生一定的膨胀，以减少或消除混凝土的体积收缩，提高混凝土的抗裂性，从而提高混凝土的防水性。水泥混凝土三、纤维混凝土（一）钢纤维混凝土（一）钢纤维混凝土 目前常用的钢纤维有低碳钢钢纤维和不锈钢钢纤维，前者主要用于普通钢纤维混凝土，后者主要用于耐热钢纤维混凝土。水泥混凝土（二）合成纤维混凝土（二）合成纤维混凝土目前常用的合成纤维主要有聚丙烯纤维和碳纤维等。聚丙烯纤维（也称丙纶纤维），可单丝或以捻丝形状掺于水泥混凝土中，直径为（20100）m，纤维长度为（425）mm的细纤维较好，通常掺入量为0.05%0.15%。聚
104、丙烯纤维的价格便宜，但其弹性模量仅为普通混凝土的1/10，对混凝土增强效果并不显著，但可显著提高混凝土的韧性和抗冲击性，增强阻裂能力。水泥混凝土碳纤维是由石油沥青或合成高分子材料经氧化、碳化等工艺生产出的。碳纤维属高强度、高弹性模量的纤维，作为一种新材料广泛应用于国防、航天、造船、机械工业等尖端工程。碳纤维增强水泥混凝土具有高强、高抗裂、高抗冲击韧性、高耐磨等多种优越性能。水泥混凝土四、防辐射混凝土四、防辐射混凝土防辐射混凝土也称为防护混凝土、屏蔽混凝土或重混凝土。它能屏蔽、射线和中子流的辐射。水泥混凝土五、耐火混凝土与耐热混凝土五、耐火混凝土与耐热混凝土能在长期高温（高于1300）下保持所要求的物理力学性能的混凝土称为耐火混凝土，通常将在900以下使用的混凝土称为耐热混凝土。水泥混凝土六、耐酸混凝土常用的耐酸混凝土是由水玻璃作胶凝材料，氟硅酸钠为固化剂，与耐酸骨料及掺料按一定比例配制而成的。常用的水玻璃有钾水玻璃和钠水玻璃。耐酸骨料和掺料有石英砂粉、瓷粉、辉绿岩铸石骨料及铸石粉、安山岩骨料及石粉等，耐酸混凝土也可用沥青、硫磺、合成树脂等来配制。水泥混凝土
