建筑材料混凝土解析

建筑材料混凝土解析第1頁(yè)/共133頁(yè)

混凝土(Concrete,砼）是由膠凝材料、骨料和水，必要時(shí)摻入化學(xué)外加劑和礦物質(zhì)混合材料，按適當(dāng)比例配合，拌制成拌合物，經(jīng)硬化而成的人造石材。

按膠凝材料不同，分為水泥混凝土、瀝青混凝土、石膏混凝土及聚合物混凝土等；

★按表觀密度不同，分為重混凝土(ρ0＞2600kg/m3)、普通混凝土(ρ0=1950~2500kg/m3)、輕混凝土(ρ0＜1950kg/m3)；第2頁(yè)/共133頁(yè)

按使用功能不同，分為結(jié)構(gòu)用混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐熱混凝土、耐酸混凝土及防輻射混凝土等；

按施工工藝不同，又分為噴射混凝土、泵送混凝土、振動(dòng)灌漿混凝土等。

★混凝土的特點(diǎn)：

可塑性好、性能可調(diào)、可用鋼筋增強(qiáng)、耐久性好、原材料來源豐富；但自重大、呈脆性、施工過程影響因素多。第3頁(yè)/共133頁(yè)本章內(nèi)容4.1

普通混凝土的組成材料4.2

混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)4.3

混凝土外加劑4.4

普通混凝土配合比設(shè)計(jì)4.5

其他品種混凝土第4頁(yè)/共133頁(yè)4.1普通混凝土的組成材料

普通混凝土是由水泥、粗骨料(碎石或卵石)、細(xì)骨料(砂)和水拌和，經(jīng)硬化而成的一種人造石材。

★砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收縮；水泥和水形成水泥漿，包裹在粗細(xì)骨料表面并填充骨料間的空隙。

水泥漿體在硬化前起潤(rùn)滑作用，使混凝土拌合物具有良好的工作性能，硬化后將骨料膠結(jié)在一起，形成堅(jiān)固的整體。其結(jié)構(gòu)如圖4.1。第5頁(yè)/共133頁(yè)圖4.1普通混凝土結(jié)構(gòu)示意圖1—石子；2—砂子；3—水泥漿；4—?dú)饪椎?頁(yè)/共133頁(yè)1）水泥品種的選擇配制混凝土?xí)r，一般可采用六大品種水泥，必要時(shí)也可采用快硬水泥、鋁酸鹽水泥等。

詳見第3章內(nèi)容。1水泥第7頁(yè)/共133頁(yè)水泥強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)與混凝土強(qiáng)度等級(jí)相適應(yīng)。一般以水泥強(qiáng)度(以MPa為單位)為混凝土強(qiáng)度等級(jí)的1.5~2.0倍較適宜，水泥強(qiáng)度等級(jí)過高或過低，會(huì)導(dǎo)致水泥用量過少或過多，對(duì)混凝土的技術(shù)性能及經(jīng)濟(jì)效果都不利。2）水泥強(qiáng)度等級(jí)的選擇第8頁(yè)/共133頁(yè)普通混凝土的細(xì)骨料主要采用天然砂和人工砂。

天然砂是由自然風(fēng)化、水流搬運(yùn)和分選、堆積形成的粒徑小于4.75mm的巖石顆粒，但不包括軟質(zhì)巖、風(fēng)化巖石的顆粒。按產(chǎn)源不同，天然砂分為山砂、河砂和海砂。

人工砂是經(jīng)除土處理的機(jī)制砂、混合砂的統(tǒng)稱。2細(xì)骨料－砂子第9頁(yè)/共133頁(yè)常用砂第10頁(yè)/共133頁(yè)

《建筑用砂》GB/T14684-2001砂按技術(shù)要求分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類。

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。第11頁(yè)/共133頁(yè)為了節(jié)約水泥，并使混凝土結(jié)構(gòu)達(dá)到較高密實(shí)度，選擇骨料時(shí)，應(yīng)盡可能選用總表面積較小、空隙率較小的骨料，而砂子的總表面積與粗細(xì)程度有關(guān)，空隙率則與顆粒級(jí)配有關(guān)。

(1)粗細(xì)程度

砂的粗細(xì)程度是指不同粒徑的砂?；旌显谝黄鸬目傮w粗細(xì)程度。1）砂的粗細(xì)程度及顆粒級(jí)配第12頁(yè)/共133頁(yè)(2)顆粒級(jí)配

砂的顆粒級(jí)配是指粒徑不同的砂?；ハ啻钆涞那闆r。同樣粒徑的砂空隙率最大，若大顆粒間空隙由中顆粒填充，空隙率會(huì)減小，若再填充以小顆粒，空隙率更小，如圖4.2所示。第13頁(yè)/共133頁(yè)圖4.2骨料顆粒級(jí)配示意圖(a)單一粒徑；(b)兩種粒徑；(c)多種粒徑第14頁(yè)/共133頁(yè)★(3)砂的粗細(xì)程度與顆粒級(jí)配的評(píng)定砂的粗細(xì)程度和顆粒級(jí)配，常用篩分析方法進(jìn)行評(píng)定。稱取試樣500g，將試樣倒入按孔徑大小從上到下組合的套篩(附篩底)上進(jìn)行篩分，然后稱取各篩上的篩余量，計(jì)算各篩的分計(jì)篩余百分率a1、a2、a3、a4、a5、a6及累計(jì)篩余百分率A1、A2、A3、A4、A5、A6，其計(jì)算關(guān)系如表4.1。第15頁(yè)/共133頁(yè)砂子的篩分析試驗(yàn)第16頁(yè)/共133頁(yè)總稱量500g第17頁(yè)/共133頁(yè)表4.1累計(jì)篩余率與分計(jì)篩余率計(jì)算關(guān)系篩孔尺寸篩余量(g)分計(jì)篩余百分率(%)累計(jì)篩余百分率(%)4.75mmm1a1=(m1/500)×100%A1=a12.36mmm2a2=(m2/500)×100%A2=a1+a21.18mmm3a3=(m3/500)×100%A3=a1+a2+a3600μmm4a4=(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篩底m7a7=(m7/500)×100%A7=a1+a2+a3+a4+a5+a6+a7第18頁(yè)/共133頁(yè)砂的粗細(xì)程度用細(xì)度模數(shù)Mx表示，其計(jì)算式如下：建筑用砂按細(xì)度模數(shù)分為粗、中、細(xì)三種規(guī)格，其細(xì)度模數(shù)分別為：粗砂：3.7~3.1；中砂：3.0~2.3；細(xì)砂：2.2~1.6。第19頁(yè)/共133頁(yè)砂的顆粒級(jí)配用級(jí)配區(qū)表示，以級(jí)配區(qū)或級(jí)配曲線判定砂級(jí)配的合格性。對(duì)細(xì)度模數(shù)為3.7~1.6的建筑用砂，根據(jù)600μm篩的累計(jì)篩余百分率分成3個(gè)級(jí)配區(qū)，見表4.2。為了更直觀地反映砂的顆粒級(jí)配，以累計(jì)篩余百分率為縱坐標(biāo)，篩孔尺寸為橫坐標(biāo)，根據(jù)表4.2的數(shù)值可以畫出砂子3個(gè)級(jí)配區(qū)的級(jí)配曲線，如圖4.3所示。第20頁(yè)/共133頁(yè)表4.2建筑用砂的顆粒級(jí)配(GB/T14684—2001)篩孔尺寸1區(qū)2區(qū)3區(qū)累計(jì)篩余百分率(%)9.50mm0004.75mm10~010~010~02.36mm35~525~015~01.18mm65~3550~1025~0600μm85~7170~4140~16300μm95~8092~7085~55150μm100~90100~90100~90第21頁(yè)/共133頁(yè)圖4.3砂的級(jí)配曲線第22頁(yè)/共133頁(yè)【例題】用500g烘干砂進(jìn)行篩分試驗(yàn)，其結(jié)果如表4.3所求。試分析該砂的粗細(xì)程度與顆粒級(jí)配?！窘狻坑?jì)算細(xì)度模數(shù)Mx

評(píng)定結(jié)果：將累計(jì)篩余百分率與表4.2作對(duì)照，或繪出級(jí)配曲線，此砂處于2區(qū)，級(jí)配良好；細(xì)度模數(shù)為2.66，屬中砂。第23頁(yè)/共133頁(yè)篩孔尺寸篩余量(g)分計(jì)篩余百分率(%)累計(jì)篩余百分率(%)4.75mm27.55.55.52.36mm428.413.91.18mm479.423.3600μm191.538.361.6300μm102.520.582.1150μm8216.498.5<150μm7.51.5100表4.3砂樣篩分結(jié)果第24頁(yè)/共133頁(yè)

含泥量是指天然砂中粒徑小于75μm的顆粒含量；石粉含量是指人工砂中粒徑小于75μm的顆粒含量；泥塊含量是指砂中原粒徑大于1.18mm，經(jīng)水浸洗、手捏后小于600μm的顆粒含量。天然砂的含泥量應(yīng)符合表4.4的規(guī)定。人工砂的石粉含量應(yīng)符合表4.5的規(guī)定。砂中泥塊含量應(yīng)符合表4.4和表4.5的規(guī)定。2）含泥量、石粉含量和泥塊含量第25頁(yè)/共133頁(yè)表4.4天然砂的含泥量和泥塊含量(GB/T14684—2001)項(xiàng)目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類含泥量（按質(zhì)量計(jì)）（%）<1.0<3.0<5.0泥塊含量（按質(zhì)量計(jì)）（%）0<1.0<2.0第26頁(yè)/共133頁(yè)表4.5人工砂的石粉含量和泥塊含量(GB/T14684—2001)項(xiàng)目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類1亞甲藍(lán)試驗(yàn)MB值＜1.40或合格石粉含量(按質(zhì)量計(jì))(%)<3.0<5.0<7.02泥塊含量(按質(zhì)量計(jì))(%)0<1.0<2.03MB值≥1.40或不合格石粉含量(按質(zhì)量計(jì))(%)<1.0<3.0<5.04泥塊含量(按質(zhì)量計(jì))(%)0<1.0<2.0第27頁(yè)/共133頁(yè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定砂中不應(yīng)混有草根、樹葉、塑料、煤塊、爐渣等雜物，砂中如含有云母、輕物質(zhì)、有機(jī)物、硫化物及硫酸鹽、氯鹽等，其含量應(yīng)符合表4.6的規(guī)定。3）有害物質(zhì)含量第28頁(yè)/共133頁(yè)項(xiàng)目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類云母(按質(zhì)量計(jì))(%，小于）1.02.02.0輕物質(zhì)(按質(zhì)量計(jì))(%，小于）1.01.01.0有機(jī)物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸鹽(SO3質(zhì)量計(jì))（%）0.50.50.5氯化物(以氯離子質(zhì)量計(jì))(%，小于)0.010.020.06表4.6砂中有害物質(zhì)含量（GB/T14684—2001）第29頁(yè)/共133頁(yè)

砂的堅(jiān)固性是指砂在自然風(fēng)化和其他外界物理、化學(xué)因素作用下，抵抗破裂的能力。天然砂采用硫酸鈉溶液法進(jìn)行試驗(yàn)，砂樣經(jīng)5次循環(huán)后其質(zhì)量損失應(yīng)符合表4.7的規(guī)定。人工砂采用壓碎指標(biāo)法進(jìn)行試驗(yàn)，壓碎指標(biāo)值應(yīng)符合表4.8的規(guī)定。4）堅(jiān)固性第30頁(yè)/共133頁(yè)表4.7堅(jiān)固性指標(biāo)(GB/T14684—2001)項(xiàng)目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類質(zhì)量損失（%，小于）8810表4.8壓碎指標(biāo)(GB/T14684—2001)項(xiàng)目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類單級(jí)最大壓碎指標(biāo)(%，小于)

202530第31頁(yè)/共133頁(yè)砂的表觀密度、堆積密度、空隙率應(yīng)符合如下規(guī)定：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）表觀密度、堆積密度、空隙率第32頁(yè)/共133頁(yè)普通混凝土常用的粗骨料分卵石和碎石兩類。

卵石是由自然風(fēng)化、水流搬運(yùn)和分選、堆積形成的，粒徑大于4.75mm的巖石顆粒。按其產(chǎn)源不同可分為河卵石、海卵石、山卵石等。

碎石是天然巖石或卵石經(jīng)機(jī)械破碎、篩分制成的，粒徑大于4.75mm的巖石顆粒。3粗骨料－石子第33頁(yè)/共133頁(yè)

《建筑用卵石、碎石》GB/T14685-2001卵石、碎石按技術(shù)要求分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類。

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混凝土。第34頁(yè)/共133頁(yè)(1)最大粒徑Dmax粗骨料公稱粒級(jí)的上限稱為該粒級(jí)的最大粒徑。粗骨料的最大粒徑增大，則其總表面積相應(yīng)減小，包裹粗骨料所需的水泥漿量就減少，可節(jié)約水泥；或者在一定和易性和水泥用量條件下，能減少用水量而提高混凝土強(qiáng)度。1）最大粒徑和顆粒級(jí)配第35頁(yè)/共133頁(yè)(2)顆粒級(jí)配良好的粗骨料，對(duì)提高混凝土強(qiáng)度、耐久性，節(jié)約水泥是極為有利的。粗骨料的顆粒級(jí)配分連續(xù)粒級(jí)和單粒粒級(jí)。粗骨料顆粒級(jí)配好壞的判定也是通過篩分析法進(jìn)行的。據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，建筑用卵石、碎石的顆粒級(jí)配應(yīng)符合表4.9的規(guī)定。第36頁(yè)/共133頁(yè)第37頁(yè)/共133頁(yè)表4.9建筑用卵石、碎石的顆粒級(jí)配(GB/T14685—2001)第38頁(yè)/共133頁(yè)

粗骨料中含泥量是指粒徑小于75μm的顆粒含量；泥塊含量是指原粒徑大于4.75mm，經(jīng)水浸洗、手捏后小于2.36mm的顆粒含量。粗骨料中含泥量和泥塊含量應(yīng)符合表4.10的規(guī)定。2）含泥量和泥塊含量第39頁(yè)/共133頁(yè)表4.10含泥量和泥塊含量(GB/T14685—2001)項(xiàng)目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類含泥量（按質(zhì)量計(jì)）（%）<0.5<1.0<1.5泥塊含量（按質(zhì)量計(jì)）（%）0<0.5<0.7第40頁(yè)/共133頁(yè)

卵石和碎石顆粒的長(zhǎng)度大于該顆粒所屬相應(yīng)粒級(jí)的平均粒徑2.4倍者為針狀顆粒；厚度小于平均粒徑0.4倍者為片狀顆粒(平均粒徑指該粒級(jí)上、下限粒徑的平均值)。針片狀顆粒易折斷，且會(huì)增大骨料的空隙率和總表面積，使混凝土拌合物的和易性、強(qiáng)度、耐久性降低。其含量應(yīng)符合表4.11的規(guī)定。3）針片狀顆粒含量第41頁(yè)/共133頁(yè)表4.11針片狀顆粒含量(GB/T14685—2001)項(xiàng)目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類針、片狀顆粒(按質(zhì)量計(jì))(%，小于)

51525第42頁(yè)/共133頁(yè)

卵石和碎石中不應(yīng)混有草根、樹葉、樹枝、塑料、煤塊和爐渣等雜物。卵石和碎石中如含有有機(jī)物、硫化物及硫酸鹽，其含量應(yīng)符合表4.12的規(guī)定。4）有害物質(zhì)第43頁(yè)/共133頁(yè)項(xiàng)目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類有機(jī)物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸鹽(SO3質(zhì)量計(jì))（%）0.51.01.0表4.12有害物質(zhì)含量(GB/T14685—2001)第44頁(yè)/共133頁(yè)堅(jiān)固性是指卵石、碎石在自然風(fēng)化和其他外界物理化學(xué)因素作用下抵抗破裂的能力。采用硫酸鈉溶液法進(jìn)行試驗(yàn)，卵石和碎石經(jīng)5次循環(huán)后，其質(zhì)量損失應(yīng)符合表4.13的規(guī)定。5）堅(jiān)固性第45頁(yè)/共133頁(yè)表4.13堅(jiān)固性指標(biāo)(GB/T14685—2001)項(xiàng)目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類質(zhì)量損失(%，小于)

5812第46頁(yè)/共133頁(yè)(1)巖石抗壓強(qiáng)度

巖石抗壓強(qiáng)度是將母巖制成50mm×50mm×

50mm的立方體試件或50mm×50mm的圓柱體試件，測(cè)得的其在飽和水狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度值。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，巖石抗壓強(qiáng)度：火成巖應(yīng)不小于80MPa，變質(zhì)巖應(yīng)不小于60MPa，水成巖應(yīng)不小于30MPa。★6）強(qiáng)度第47頁(yè)/共133頁(yè)(2)壓碎指標(biāo)

壓碎指標(biāo)表示石子抵抗壓碎的能力，將直徑為10-20mm的碎石分三層裝入標(biāo)準(zhǔn)圓筒內(nèi)，按一定方法加壓至200kN，再過2.36mm的篩。其值越小，說明強(qiáng)度越高。壓碎指標(biāo)＝碎石、卵石的壓碎指標(biāo)應(yīng)符合表4.14的規(guī)定。第48頁(yè)/共133頁(yè)項(xiàng)目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類碎石壓碎指標(biāo)（%，小于）102030卵石壓碎指標(biāo)（%，小于）121616表4.14壓碎指標(biāo)(GB/T14685—2001)第49頁(yè)/共133頁(yè)

碎石和卵石的表觀密度、堆積密度、空隙率應(yīng)符合如下規(guī)定：表觀密度大于2500kg/m3，松散堆積密度大于1350kg/m3，空隙率小于47%。7）表觀密度、堆積密度、空隙率

經(jīng)堿集料反應(yīng)試驗(yàn)后，由卵石、碎石制備的試件無(wú)裂縫、酥裂、膠體外溢等現(xiàn)象，在規(guī)定的試驗(yàn)齡期的膨脹率應(yīng)小于0.10%。8）堿集料反應(yīng)第50頁(yè)/共133頁(yè)★骨料的四種含水狀態(tài)干燥狀態(tài)第51頁(yè)/共133頁(yè)

對(duì)混凝土用水的質(zhì)量要求：不得影響混凝土的和易性及凝結(jié)；不得有損于混凝土強(qiáng)度的發(fā)展；不得降低混凝土的耐久性，加快鋼筋銹蝕及導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼筋脆斷；不得污染混凝土表面。

《混凝土拌和用水標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ63—2006)對(duì)混凝土用水提出了具體的質(zhì)量要求。4混凝土用水第52頁(yè)/共133頁(yè)4.2混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)混凝土的性質(zhì)包括混凝土拌合物的和易性，混凝土強(qiáng)度、變形及耐久性等。混凝土各組成材料按一定比例攪拌后尚未凝結(jié)硬化的材料稱為混凝土拌合物。第53頁(yè)/共133頁(yè)1）和易性概念

和易性又稱工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工條件下，便于各種施工工序的操作，以保證獲得均勻密實(shí)的混凝土的性能。和易性是一項(xiàng)綜合技術(shù)指標(biāo)，包括流動(dòng)性(稠度)、粘聚性和保水性三個(gè)主要方面。★1混凝土拌合物的和易性第54頁(yè)/共133頁(yè)第55頁(yè)/共133頁(yè)(1)流動(dòng)性是指拌合物在自重或施工機(jī)械振搗作用下，能產(chǎn)生流動(dòng)并均勻密實(shí)地填充整個(gè)模型的性能。流動(dòng)性好的混凝土拌合物操作方便、易于搗實(shí)和成型。(2)粘聚性是指拌合物在施工過程中，各組成材料互相之間有一定的粘聚力，不出現(xiàn)分層離析，保持整體均勻的性能。第56頁(yè)/共133頁(yè)(3)保水性是指拌合物保持水分，不致產(chǎn)生嚴(yán)重泌水的性質(zhì)?；炷涟韬衔锏牧鲃?dòng)性、粘聚性和保水性三者既互相聯(lián)系，又互相矛盾。施工時(shí)應(yīng)兼顧三者，使拌合物既滿足要求的流動(dòng)性，又保證良好的粘聚性和保水性。第57頁(yè)/共133頁(yè)

《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法》(GB/T50080—2002)規(guī)定采用坍落度試驗(yàn)和維勃稠度試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)定。

(1)坍落度將混凝土拌合物分3次按規(guī)定方法裝入坍落度筒內(nèi)，刮平表面后，垂直向上提起坍落度筒。拌合物因自重而坍落，測(cè)量坍落的值(mm)，即為該拌合物的坍落度(如圖4.4)。2）和易性測(cè)定第58頁(yè)/共133頁(yè)根據(jù)坍落度大小，可將混凝土拌合物分成4級(jí)，見表4.15?；炷涟韬衔锏奶涠葢?yīng)在一個(gè)適宜的范圍內(nèi)。其值可根據(jù)工程結(jié)構(gòu)種類、鋼筋疏密程度及振搗方法按表4.16選用。對(duì)于干硬性混凝土，和易性測(cè)定常采用維勃稠度試驗(yàn)。第59頁(yè)/共133頁(yè)(2)維勃稠度試驗(yàn)維勃稠度試驗(yàn)需用維勃稠度測(cè)定儀(見圖4.5)。所用的時(shí)間(以秒計(jì))稱為該混凝土拌合物的維勃稠度。維勃稠度值越大，說明混凝土拌合物越干硬?；炷涟韬衔锔鶕?jù)維勃稠度大小分為4級(jí)，見表4.17。第60頁(yè)/共133頁(yè)圖4.4坍落度測(cè)定第61頁(yè)/共133頁(yè)表4.15混凝土拌合物按坍落度分級(jí)級(jí)別名稱坍落度(mm)允許偏差(mm)T1T2T3T4

低塑性混凝土塑性混凝土流動(dòng)性混凝土大流動(dòng)性混凝土10~4050~90100~150＞160±10±20±30±30第62頁(yè)/共133頁(yè)表4.16混凝土澆筑時(shí)的坍落度項(xiàng)次結(jié)構(gòu)種類坍落度(mm)1基礎(chǔ)或地面等的墊層、無(wú)筋的厚大結(jié)構(gòu)(擋土墻、基礎(chǔ)或厚大的塊體等)或配筋稀疏的結(jié)構(gòu)10~302板、梁和大型及中型截面的柱子等30~503配筋密列的結(jié)構(gòu)(薄壁、斗倉(cāng)、筒倉(cāng)、細(xì)柱等)50~704配筋特密的結(jié)構(gòu)70~90第63頁(yè)/共133頁(yè)圖4.5維勃稠度儀第64頁(yè)/共133頁(yè)級(jí)別名稱維勃稠度（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4.17混凝土按維勃稠度的分級(jí)第65頁(yè)/共133頁(yè)(1)水泥漿的數(shù)量在水灰比不變的條件下，增加混凝土單位體積中的水泥漿數(shù)量，能使骨料周圍有足夠的水泥漿包裹，改善骨料之間的潤(rùn)滑性能，從而使混凝土拌合物的流動(dòng)性提高。但水泥漿數(shù)量不宜過多，否則會(huì)出現(xiàn)流漿現(xiàn)象，粘聚性變差，浪費(fèi)水泥，同時(shí)影響混凝土強(qiáng)度。3影響混凝土和易性的主要因素第66頁(yè)/共133頁(yè)(2)水泥漿的稠度水泥漿的稠度主要取決于水灰比(1m3混凝土中水與水泥用量的比值)大小。水灰比過大，水泥漿太稀，產(chǎn)生嚴(yán)重離析及泌水現(xiàn)象；過小，因流動(dòng)性差而難于施工，通常水灰比在0.40~0.75之間，并盡量選用小的水灰比。第67頁(yè)/共133頁(yè)(3)砂率(βS或SP)

砂率是指混凝土內(nèi)砂的質(zhì)量占砂、石總量的百分比。選擇砂率應(yīng)該是在用水量及水泥用量一定的條件下，使混凝土拌合物獲得最大的流動(dòng)性，并保持良好的粘聚性和保水性；或在保證良好和易性的同時(shí)，水泥用量最少。此時(shí)的砂率值稱為合理砂率(如圖4.6、圖4.7)。合理砂率一般通過試驗(yàn)確定，在不具備試驗(yàn)的條件下，可參考表4.18選取。第68頁(yè)/共133頁(yè)圖4.6砂率與坍落度關(guān)系(水及水泥用量不變)第69頁(yè)/共133頁(yè)圖5.7砂率與水泥用量關(guān)系(坍落度不變)第70頁(yè)/共133頁(yè)表4.18混凝土砂率(%)水灰比(W/C)卵石最大粒徑(mm)碎石最大粒徑(mm)1020401020400.400.500.600.7026~3230~3533~3836~4125~3129~3432~3735~4024~3028~3331~3634~3930~3533~3836~4139~4429~3432~3735~4038~4327~3230~3533~3836~41第71頁(yè)/共133頁(yè)(4)原材料的性質(zhì)

①水泥品種在其他條件相同時(shí)，硅酸鹽水泥和普通水泥較礦渣水泥拌制的混凝土拌合物的和易性好。

②骨料如其他條件相同，卵石混凝土比碎石混凝土流動(dòng)性大，級(jí)配好的比級(jí)配差的流動(dòng)性大。第72頁(yè)/共133頁(yè)(5)其他因素

①外加劑拌制混凝土?xí)r，摻入少量外加劑，有利于改善和易性

②溫度混凝土拌合物的流動(dòng)性隨溫度的升高而降低。

③時(shí)間隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，拌和后的混凝土坍落度逐漸減小。第73頁(yè)/共133頁(yè)★1）混凝土立方體抗壓強(qiáng)度

《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》(GB/T50081—2002)規(guī)定，制作150mm×150mm×150mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試件(在特殊情況下，可采用150mm×300mm的圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件)，在標(biāo)準(zhǔn)條件(溫度20±2℃，相對(duì)濕度95%以上)下養(yǎng)護(hù)到28d，所測(cè)得的抗壓強(qiáng)度值為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度，以fcu表示。2混凝土強(qiáng)度第74頁(yè)/共133頁(yè)當(dāng)采用非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的試件時(shí)，應(yīng)換算成標(biāo)準(zhǔn)試件的強(qiáng)度。換算方法是將所測(cè)得的強(qiáng)度乘以相應(yīng)的換算系數(shù)(見表4.19)。

混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k是指具有95%強(qiáng)度保證率的立方體抗壓強(qiáng)度。

fcuP=95%+fcu,k第75頁(yè)/共133頁(yè)表4.19強(qiáng)度換算系數(shù)(GB/T50081—2002)試件尺寸(mm)骨料最大粒徑(mm)強(qiáng)度換算系數(shù)100×100×100150×150×150200×200×20031.540630.9511.05第76頁(yè)/共133頁(yè)混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用符號(hào)C與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值表示。普通混凝土通常劃分為C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等12個(gè)強(qiáng)度等級(jí)(C60以上的混凝土稱為高強(qiáng)混凝土)。第77頁(yè)/共133頁(yè)

混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)cp與立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu之間具有一定的關(guān)系，通過大量試驗(yàn)表明：在立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu為10~55MPa的范圍內(nèi)，fcp=(0.7~0.8)fcu。2）混凝土其他強(qiáng)度

（1）軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)cp

以150×150×300mm的棱柱體為標(biāo)準(zhǔn)試件，其他條件與立方體抗壓強(qiáng)度相同。第78頁(yè)/共133頁(yè)

（2）抗拉強(qiáng)度

抗拉強(qiáng)度通過劈裂抗拉強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試。原理：在試件的兩個(gè)相對(duì)的表面素線上作用著均勻分布的壓應(yīng)力，這樣就能夠在外力作用的豎向平面內(nèi)產(chǎn)生均布拉伸應(yīng)力。公式P—破壞荷載,NA—試件的劈裂面面積,mm2第79頁(yè)/共133頁(yè)(3)抗折強(qiáng)度抗折強(qiáng)度通過三分點(diǎn)加荷試驗(yàn)測(cè)試。試件：150×150×550mm梁型試件第80頁(yè)/共133頁(yè)

混凝土強(qiáng)度主要取決于水泥石強(qiáng)度及其與骨料表面的粘結(jié)強(qiáng)度，而水泥石強(qiáng)度及其與骨料的粘結(jié)強(qiáng)度又與水泥強(qiáng)度等級(jí)、水灰比及骨料的性質(zhì)有密切關(guān)系。同時(shí)，齡期及養(yǎng)護(hù)條件等因素對(duì)混凝土強(qiáng)度也有較大影響。

★3）影響混凝土強(qiáng)度的主要因素第81頁(yè)/共133頁(yè)(1)水泥強(qiáng)度等級(jí)和水灰比

配合比相同時(shí)，水泥強(qiáng)度等級(jí)越高，混凝土強(qiáng)度也越大；在一定范圍內(nèi)，水灰比越小，混凝土強(qiáng)度也越高。試驗(yàn)證明，混凝土強(qiáng)度與水灰比呈曲線關(guān)系，而與灰水比呈直線關(guān)系(見圖4.8)。其強(qiáng)度計(jì)算公式是：AB碎石0.460.07卵石0.480.33第82頁(yè)/共133頁(yè)圖4.8混凝土強(qiáng)度與水灰比及灰水比關(guān)系(a)強(qiáng)度與水灰比關(guān)系；(b)強(qiáng)度與灰水比關(guān)系第83頁(yè)/共133頁(yè)(2)粗骨料的顆粒形狀和表面特征粗骨料對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響主要表現(xiàn)在顆粒形狀和表面特征上。當(dāng)粗骨料中含有大量針片狀顆粒及風(fēng)化的巖石時(shí)，會(huì)降低混凝土強(qiáng)度。碎石表面粗糙、多棱角，與水泥石粘結(jié)力較強(qiáng)，而卵石表面光滑，與水泥石粘結(jié)力較弱。因此，水泥強(qiáng)度等級(jí)和水灰比相同時(shí)，碎石混凝土強(qiáng)度比卵石混凝土的高些。第84頁(yè)/共133頁(yè)卵石碎石第85頁(yè)/共133頁(yè)(3)養(yǎng)護(hù)條件

試驗(yàn)表明，保持足夠濕度時(shí)，溫度升高，水泥水化速度加快，強(qiáng)度增長(zhǎng)也快。

《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50204—2002)規(guī)定，在混凝土澆筑完畢后，應(yīng)在12h內(nèi)加以覆蓋并保濕養(yǎng)護(hù)?；炷翉?qiáng)度與保持潮濕日期的關(guān)系見圖4.9，溫度對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響見圖4.10。第86頁(yè)/共133頁(yè)圖4.9混凝土強(qiáng)度與保持潮濕時(shí)間的關(guān)系1—長(zhǎng)期保持潮濕；2—保持潮濕14d；3—保持潮濕7d；4—保持潮濕3d；5—保持潮濕1d第87頁(yè)/共133頁(yè)圖4.10溫度、齡期對(duì)混凝土強(qiáng)度影響參考曲線第88頁(yè)/共133頁(yè)第89頁(yè)/共133頁(yè)(4)齡期混凝土在正常養(yǎng)護(hù)條件下，其強(qiáng)度隨齡期增長(zhǎng)而提高。在最初7~14d內(nèi)，強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，28d后強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢(見圖4.10)?；炷翉?qiáng)度的發(fā)展大致與齡期的對(duì)數(shù)成正比關(guān)系：第90頁(yè)/共133頁(yè)(5)

試驗(yàn)條件

①試件尺寸相同的混凝土，試件尺寸越小測(cè)得的強(qiáng)度越高。

②試件的形狀當(dāng)試件受壓面積(a×a)相同，而高度(h)不同時(shí)，高寬比(h/a)越大，抗壓強(qiáng)度越小。見圖4.11

③表面狀態(tài)

④加荷速度

第91頁(yè)/共133頁(yè)圖4.11混凝土試件的破壞狀態(tài)(a)立方體試件；(b)棱柱體試件；(c)試件破壞后的棱錐體；(d)不受承壓板約束時(shí)試件的破壞情況第92頁(yè)/共133頁(yè)

(1)

采用高強(qiáng)度等級(jí)水泥

(2)

采用干硬性混凝土

(3)

采用有害雜質(zhì)少、級(jí)配良好的集料和合理的砂率

(4)采用機(jī)械攪拌和振搗圖4.12

(5)采用蒸汽或蒸壓養(yǎng)護(hù)

(6)

摻入合適的外加劑和摻合料★4）提高混凝土強(qiáng)度的措施第93頁(yè)/共133頁(yè)圖4.12搗實(shí)方法對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響第94頁(yè)/共133頁(yè)1）非荷載作用下的變形非荷載作用下的變形有化學(xué)收縮、干濕變形及溫度變形等。

(1)化學(xué)收縮是指由于水泥水化生成物的體積比反應(yīng)前物質(zhì)的總體積小，致使混凝土產(chǎn)生收縮。水泥用量過多，在混凝土的內(nèi)部易產(chǎn)生化學(xué)收縮而引起微細(xì)裂縫。3混凝土變形第95頁(yè)/共133頁(yè)

(2)干濕變形即混凝土干燥、潮濕引起的尺寸變化。其中濕脹變形量很小，一般無(wú)破壞性，但干縮對(duì)混凝土危害較大，應(yīng)盡量減小。

(3)溫度變形即混凝土熱脹冷縮的性能。由于水泥水化放出熱量，因此，溫度變形對(duì)大體積混凝土工程極為不利，容易引起內(nèi)外膨脹不均而導(dǎo)致混凝土開裂。第96頁(yè)/共133頁(yè)

荷載作用下的變形主要是徐變，所謂徐變是指在長(zhǎng)期不變的荷載作用下，隨時(shí)間而增長(zhǎng)的變形。圖4.13表示混凝土徐變的曲線?；炷列熳兇笮∨c許多因素有關(guān)。如水灰比、養(yǎng)護(hù)條件、水泥用量等均對(duì)徐變有影響。徐變的產(chǎn)生，有利也有弊。2）載荷作用下的變形第97頁(yè)/共133頁(yè)圖4.13混凝土徐變曲線第98頁(yè)/共133頁(yè)工程中混凝土的劣化第99頁(yè)/共133頁(yè)1）混凝土耐久性概念

★混凝土耐久性是指混凝土在實(shí)際使用條件下抵抗各種破壞因素作用，長(zhǎng)期保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力。包括混凝土的抗凍性、抗?jié)B性、抗侵蝕性及抗碳化性、堿集料反應(yīng)等等。4混凝土耐久性第100頁(yè)/共133頁(yè)(1)抗凍性是指混凝土在飽和水狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)而不破壞，也不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的性能，是評(píng)定混凝土耐久性的主要指標(biāo)。

抗凍等級(jí)根據(jù)混凝土所能承受的反復(fù)凍融循環(huán)的次數(shù)，劃分為F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300等9個(gè)等級(jí)?；炷恋拿軐?shí)度、孔隙的構(gòu)造特征是影響抗凍性的重要因素第101頁(yè)/共133頁(yè)(2)抗?jié)B性是指混凝土抵抗水、油等液體滲透的能力?？?jié)B性好壞用抗?jié)B等級(jí)來表示?？?jié)B等級(jí)分為P4、P6、P8、P10、P12等5個(gè)等級(jí)?；炷了冶葘?duì)抗?jié)B性起決定性作用。

提高混凝土抗?jié)B性的根本措施在于增強(qiáng)混凝土的密實(shí)度。第102頁(yè)/共133頁(yè)(3)抗侵蝕性腐蝕的類型通常有軟水腐蝕、硫酸鹽腐蝕、強(qiáng)堿腐蝕等，其腐蝕機(jī)理詳見第3章?；炷恋目骨治g性與密實(shí)度有關(guān)，同時(shí)，水泥品種、混凝土內(nèi)部孔隙特征對(duì)抗腐蝕性也有較大影響。第103頁(yè)/共133頁(yè)

(4)抗碳化性碳化是指混凝土中的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳反應(yīng)。

碳化引起混凝土的中性化，減弱對(duì)鋼筋的保護(hù)增大混凝土的收縮，產(chǎn)生細(xì)微裂紋使抗壓強(qiáng)度略增加CaCO3堵孔，碳化放出水分，有利水泥水化第104頁(yè)/共133頁(yè)

★(5)堿集料反應(yīng)

是指水泥中的堿性物質(zhì)(氧化鈉或氧化鉀)過多，且集料中含有活性二氧化硅時(shí)，二者反應(yīng)生成堿—硅酸凝膠,不斷吸水引起體積膨脹,使混凝土開裂、最終破壞的現(xiàn)象。第105頁(yè)/共133頁(yè)

(1)根據(jù)工程所處環(huán)境及要求，合理選擇水泥品種。

(2)控制水灰比及保證足夠的水泥用量(表4.20)

(3)改善粗細(xì)骨料的顆粒級(jí)配。

(4)摻加外加劑，以改善抗凍、抗?jié)B性能。

(5)加強(qiáng)澆搗和養(yǎng)護(hù)，以提高混凝土強(qiáng)度及密實(shí)度，避免出現(xiàn)裂縫、蜂窩等現(xiàn)象。

(6)采用浸漬處理或用有機(jī)材料作防護(hù)涂層。2）提高混凝土耐久性措施第106頁(yè)/共133頁(yè)表4.20混凝土的最大水灰比和最小水泥用量(JGJ55—2000)第107頁(yè)/共133頁(yè)4.3混凝土外加劑

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB8076—1997《混凝土外加劑》按外加劑的主要功能將混凝土外加劑分為4類：

(1)改善混凝土拌合物流變性能的外加劑，其中包括各種減水劑、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，其中包括緩凝劑、早強(qiáng)劑和速凝劑等。1外加劑的分類第108頁(yè)/共133頁(yè)

(3)改善混凝土耐久性的外加劑，其中包括引氣劑、防水劑和阻銹劑等。

(4)改善混凝土其他性能的外加劑，其中包括加氣劑、膨脹劑、防凍劑、著色劑、防水劑和泵送劑等。第109頁(yè)/共133頁(yè)1）減水劑

減水劑是指能保持混凝土的和易性不變，而顯著減少其拌和用水量的外加劑。(1)減水劑的減水作用水泥加水拌和后，水泥顆粒間會(huì)相互吸引，形成許多絮狀物［圖4.14(a)］。當(dāng)加入減水劑后，減水劑能拆散這些絮狀結(jié)構(gòu)，把包裹的游離水釋放出來［圖4.14(b)］。2常用的外加劑第110頁(yè)/共133頁(yè)圖4.14水泥漿結(jié)構(gòu)1—水泥顆粒；2—游離水(a)未摻減水劑時(shí)的水泥漿體中絮狀結(jié)構(gòu)；(b)摻減水劑的水泥漿結(jié)構(gòu)第111頁(yè)/共133頁(yè)★(2)使用減水劑的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果

①在保持和易性不變，也不減少水泥用量時(shí)，可減少拌和水量5%~25%或更多。

②在保持原配合比不變的情況下，可使拌合物的坍落度大幅度提高(可增大100~200mm)。

③若保持強(qiáng)度及和易性不變，可節(jié)省水泥10%~20%。

④提高混凝土的抗凍性、抗?jié)B性，使混凝土的耐久性得到提高。第112頁(yè)/共133頁(yè)(3)常用的減水劑

目前，減水劑主要有木質(zhì)素系、萘系、樹脂系、糖蜜系和腐殖酸等幾類，各類可按主要功能分為普通減水劑、高效減水劑、早強(qiáng)減水劑、緩凝減水劑、引氣減水劑等幾種。詳細(xì)介紹見教材P77。

第113頁(yè)/共133頁(yè)

加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展的外加劑稱為早強(qiáng)劑。這類外加劑能加速水泥的水化過程，提高混凝土的早期強(qiáng)度并對(duì)后期強(qiáng)度無(wú)顯著影響。

目前常用的早強(qiáng)劑有氯鹽、硫酸鹽、三乙醇胺三大類及以它們?yōu)榛A(chǔ)的復(fù)合早強(qiáng)劑。2）早強(qiáng)劑第114頁(yè)/共133頁(yè)

在攪拌混凝土的過程中，能引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡的外加劑稱為引氣劑。引氣劑可在混凝土拌合物中引入直徑為0.05~1.25mm的氣泡，能改善混凝土的和易性，提高混凝土的抗凍性、抗?jié)B性等耐久性，適用于港口、土工、地下防水混凝土等工程。

常用的產(chǎn)品有松香熱聚物、松香皂等，此外還有烷基磺酸鈉及烷基苯磺酸鈉等。3）引氣劑第115頁(yè)/共133頁(yè)

延長(zhǎng)混凝土凝結(jié)時(shí)間的外加劑稱為緩凝劑。

常用的緩凝劑有無(wú)機(jī)鹽類，如硼砂(Na2B4O7·10H2O)，其摻量為水泥質(zhì)量0.1%~

0.2%；磷酸三鈉(Na3PO4·12H2O)，其摻量為水泥質(zhì)量0.1%~1.0%等。還有有機(jī)物羥基羥酸鹽類，如酒石酸，摻量為0.2%~0.3%；檸檬酸，其摻量為0.05%~0.1%；以及使用較多的糖蜜類緩凝劑，其摻量為0.1%~0.5%。4）緩凝劑第116頁(yè)/共133頁(yè)

能使混凝土在負(fù)溫下硬化，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到足夠防凍強(qiáng)度的外加劑稱為防凍劑。在負(fù)溫度條件下施工的混凝土工程須摻入防凍劑。一般，防凍劑除能降低冰點(diǎn)外，還有促凝、早強(qiáng)、減水等作用，所以多為復(fù)合防凍劑。

常用的復(fù)合防凍劑有NON-F型、NC-3型、MN-F型、FW2、FW3、AN-4等。5）防凍劑第117頁(yè)/共133頁(yè)(1)外加劑品種的選擇選擇外加劑時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程需要、現(xiàn)場(chǎng)條件及產(chǎn)品說明書進(jìn)行全面考慮。(2)外加劑摻量的選擇外加劑品種選定后，還要認(rèn)真確定外加劑的摻量。(3)外加劑的摻入方法先摻法、后摻法、同摻法等。3外加劑施工和保管注意事項(xiàng)第118頁(yè)/共133頁(yè)★4.4普通混凝土配合比設(shè)計(jì)第119頁(yè)/共133頁(yè)第120頁(yè)/共133頁(yè)【例題】某工程鋼筋混凝土大梁，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C20，施工要求坍落度為35~50mm，采用機(jī)械振搗。該施工單位無(wú)歷史統(tǒng)計(jì)資料。采用材料：普通水泥，32.5級(jí)，實(shí)測(cè)強(qiáng)度為34.8

MPa，密度為3100kg/m3；中砂，表觀密度為2650kg/m3，堆積密度為1450kg/m3；卵石，最大粒徑20mm，表觀密度為2.73g/cm3，堆積密度為1500kg/m3；自來水。試設(shè)計(jì)混凝土的配合比(按干燥材料計(jì)算)。若施工現(xiàn)場(chǎng)中砂含水率為3%，卵石含水率為1%，求施工配合比。第121頁(yè)/共133頁(yè)【解】(1)確定配制強(qiáng)度。

(2)確定水灰比(W/C)

(3)確定用水量(mW0)

(4)計(jì)算水泥用量(mC0）

(5)確定砂率

(6)計(jì)算砂、石用量mS0、mG0

(7)計(jì)算初步配合比

(8)配合比調(diào)整

(9)試驗(yàn)室配合比

(10)施工配合比第122頁(yè)/