土建工程基礎(chǔ)第1章02水泥砼

第二節(jié)水泥

.水泥及其分類.硅酸鹽水泥的性能.參有混合物的硅酸鹽水泥及選用.特性硅酸鹽水泥及專用硅酸鹽水泥水泥水泥是一種粉狀礦物膠凝材料，它與水混合后形成漿體，經(jīng)過一系列物理化學(xué)變化，由可塑性漿體變成堅(jiān)硬的石狀體，并能將散粒材料膠結(jié)成為整體。水泥漿體不僅能在空氣中凝結(jié)硬化，也能在水中凝結(jié)硬化，是一種水硬性膠凝材料。水泥是土木工程最重要的材料，也是用量最大的材料，水泥混凝土已經(jīng)成為了現(xiàn)代社會(huì)的基石，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。

土木工程中應(yīng)用的水泥品種眾多，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4131—1997《水泥的命名、定義和術(shù)語》規(guī)定，按水泥的性能及用途可分為三大類：即用于一般土木建筑工程的通用水泥，主要包括硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥等六大硅酸鹽系水泥；具有專門用途的專用水泥，如道路水泥、砌筑水泥和油井水泥等；具有某種比較突出性能的特性水泥，如快硬硅酸鹽水泥、白色硅酸鹽水泥、抗硫酸鹽硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥和膨脹水泥等。水泥分類

按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB175—1999《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》規(guī)定，凡由硅酸鹽水泥熟料、0%～5%石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥(國(guó)外通稱波特蘭水泥)。硅酸鹽水泥分兩類：不摻加混合材料的稱Ⅰ型硅酸鹽水泥，代號(hào)P?Ⅰ；在水泥粉磨時(shí)摻入不超過水泥質(zhì)量5%的石灰石或?；郀t礦渣的稱Ⅱ型硅酸鹽水泥，代號(hào)P?Ⅱ。一、硅酸鹽水泥（一）硅酸鹽水泥的生產(chǎn)硅酸鹽水泥1.硅酸鹽水泥熟料的組成由水泥原料經(jīng)配比后煅燒得到的塊狀料即為水泥熟料，是水泥的主要組成部分。硅酸鹽水泥熟料的化學(xué)成分主要是氧化鈣(CaO)、氧化硅(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鐵(Fe2O3)四種氧化物，占熟料質(zhì)量的94%左右。其中，CaO約占60%～67%，SiO2約占20%～24%，Al2O3約占4%～9%，F(xiàn)e2O3約占2.5%～6%。這幾種氧化物經(jīng)過高溫煅燒后，反應(yīng)生成多種具有水硬性的礦物，成為水泥熟料。2.硅酸鹽水泥的原料及生產(chǎn)工藝生產(chǎn)硅酸鹽水泥的原料主要是石灰石、粘土和鐵礦石粉，煅燒一般用煤作燃料。石灰石主要提供CaO，粘土主要提供SiO2、Al2O3和Fe2O3，鐵礦石粉主要是補(bǔ)充Fe2O3的不足。硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝流程可用圖1-2表示。圖1-2硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝流程1450℃石灰石粘土鐵礦石粉按比例配料粉磨機(jī)，磨細(xì)生料水泥窯，煅燒熟料加適量石膏和

和混合材料粉磨機(jī)，磨細(xì)袋裝水泥散裝水泥硅酸鹽水泥（二）硅酸鹽水泥的硬化1.硅酸鹽水泥熟料礦物的硬化

水泥加水拌合形成塑性的流動(dòng)漿體，同時(shí)產(chǎn)生水化反應(yīng)形成水化物，并放出一定熱量（水化熱），逐步凝結(jié)成水泥石。塑性漿體方便施工（可塑）；水化熱卻不僅影響水泥的凝結(jié)硬化速率，還會(huì)由于熱量的積蓄產(chǎn)生較大的內(nèi)外溫差，影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，大體積混凝土工程如大型基礎(chǔ)、水庫大壩和橋墩等尤為注意；凝結(jié)硬化成水泥石是一個(gè)過程，在這個(gè)過程中達(dá)到一定強(qiáng)度，一般劃分為早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度。

硅酸鹽水泥2.硅酸鹽水泥的凝結(jié)時(shí)間水泥的凝結(jié)指水泥加水拌合后從流動(dòng)狀態(tài)到固體狀態(tài)的變化，即水泥漿失去流動(dòng)性而具有一定的強(qiáng)度水泥石。凝結(jié)時(shí)間分為“初凝”和“終凝”，它直接影響工程的施工。初凝，水泥加水拌合時(shí)起到水泥漿開始失去可塑性的時(shí)間。初凝時(shí)間不宜過短，以保證時(shí)有足夠的時(shí)間完成拌合、運(yùn)輸、澆筑的過程。國(guó)家規(guī)定，初凝不得少于45分鐘終凝，水泥加水拌合時(shí)起到硬化固結(jié)產(chǎn)生強(qiáng)度的時(shí)間（不是凝結(jié)硬化的終止）。終凝時(shí)間不宜過長(zhǎng)，國(guó)家規(guī)定不得大于6.5小時(shí)。實(shí)際工程中，初凝一般為1~3小時(shí)，終凝為4~6小時(shí)。硅酸鹽水泥

（三）水泥的主要技術(shù)性質(zhì)

1.細(xì)度反映水泥顆粒粗細(xì)程度。普通水泥細(xì)度用篩余量表示，即0.08mm2方孔篩上篩余量不得超過10%。水泥顆粒細(xì)，則水化快而較較完全，早期強(qiáng)度高；但過細(xì)在空氣中硬化時(shí)收縮大易產(chǎn)生裂縫。

2.體積安定性指水泥在凝結(jié)硬化過程中體積變化的均勻程度。當(dāng)水泥漿體硬化過程發(fā)生不均勻的體積變化，就會(huì)導(dǎo)致水泥石膨脹開裂、翹曲，甚至失去強(qiáng)度，這即是安定性不良。

3.強(qiáng)度與強(qiáng)度等級(jí)

水泥強(qiáng)度是水泥的主要技術(shù)性質(zhì)，是評(píng)定其質(zhì)量的主要指標(biāo)。強(qiáng)度等級(jí)(水泥標(biāo)號(hào))按3d和28d的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度來劃分。

硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥

同時(shí)按照3天強(qiáng)度又分為普通型與早強(qiáng)型（R）,各齡期強(qiáng)不得低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB175—1999中規(guī)定，如下表

抗壓強(qiáng)度

抗壓強(qiáng)度強(qiáng)度等級(jí)（標(biāo)號(hào)）3天28天3天28天42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.04.凝結(jié)時(shí)間（見前）對(duì)于大型工程項(xiàng)目，以上四項(xiàng)基本技術(shù)指標(biāo)在水泥進(jìn)場(chǎng)后，必須進(jìn)行檢驗(yàn)和驗(yàn)收，以確定產(chǎn)品的質(zhì)量性能為合格品、降級(jí)使用品、廢品，確保工程質(zhì)量。（四）水泥石的腐蝕與防治

1.水泥石的主要腐蝕如果水泥石處于侵蝕性環(huán)境中，侵蝕介質(zhì)與水泥石間的物化作用，使水泥石結(jié)構(gòu)破壞至強(qiáng)度降低。主要有：

1)軟水（雨水、雪水等）腐蝕(溶出性腐蝕)Ca(OH)2晶體是水泥的主要水化產(chǎn)物之一，水泥的其他水化產(chǎn)物也須在一定濃度的Ca(OH)2溶液中才能穩(wěn)定存在，而Ca(OH)2又是易溶于水的。若水泥石中的Ca(OH)2被溶解流失，其濃度低于水化產(chǎn)物所需要的最低要求時(shí)，水泥的水化產(chǎn)物就會(huì)被溶解或分解，從而造成水泥石的破壞。硅酸鹽水泥

雨水、雪水、蒸餾水、冷凝水、含碳酸鹽較少的河水和湖水等都是軟水，當(dāng)水泥石長(zhǎng)期與這些水接觸時(shí)，Ca(OH)2會(huì)被溶出，在靜水無壓或水量不多情況下，由于Ca(OH)2的溶解度較小，溶液易達(dá)到飽和，故溶出作用僅限于表面，并很快停止，其影響不大。但在流水、壓力水或大量水的情況下，Ca(OH)2會(huì)不斷地被溶解流失。最終變成膠結(jié)能力很差的產(chǎn)物，使水泥石結(jié)構(gòu)受到破壞。

2)鹽類腐蝕

(1)硫酸鹽腐蝕(膨脹腐蝕)是指在海水、湖水、鹽沼水、地下水、某些工業(yè)污水、流經(jīng)高爐礦渣或煤渣的水中，常含鉀、鈉和氨等的硫酸鹽。它們與水泥石中的Ca(OH)2發(fā)生置換反應(yīng)，生成硫酸鈣。生成的高硫型水化硫鋁酸鈣晶體比原有水化鋁酸鈣體積增大1倍～1.5倍，硫酸鹽濃度高時(shí)還會(huì)在孔隙中直接結(jié)晶成二水石膏，比Ca(OH)2的體積增大1.2倍以上。由此引起水泥石內(nèi)部膨脹，致使結(jié)構(gòu)脹裂、強(qiáng)度下降而遭到破壞。

硅酸鹽水泥

(2)鎂鹽腐蝕是指在海水及地下水中，常含有大量的鎂鹽，所生成的Mg(OH)2松軟而無膠凝性。

3)酸類腐蝕

(1)碳酸腐蝕是指在工業(yè)污水、地下水中常溶解有較多的二氧化碳，形成碳酸水，這種水對(duì)水泥石有較強(qiáng)的腐蝕作用。

(2)一般酸的腐蝕是指水泥水化生成大量Ca(OH)2，因而呈堿性，一般酸都會(huì)與Ca(OH)2發(fā)生中和反應(yīng)，其反應(yīng)的產(chǎn)物或者易溶于水，或者體積膨脹，使水泥石性能下降，甚至導(dǎo)致破壞。

4)強(qiáng)堿的腐蝕濃度不高的堿類溶液，一般對(duì)水泥石無害。但若長(zhǎng)期處于較高濃度(大于10%)的含堿溶液中也能發(fā)性緩慢腐蝕，主要是化學(xué)腐蝕和結(jié)晶腐蝕。硅酸鹽水泥2.腐蝕的防止水泥石腐蝕的產(chǎn)生，主要有三個(gè)基本原因：一是水泥石中存在易被腐蝕的組分，主要是Ca(OH)2和水化鋁酸鈣；二是有能產(chǎn)生腐蝕的介質(zhì)和環(huán)境條件；三是水泥石本身不密實(shí)，有許多毛細(xì)孔，使侵蝕介質(zhì)能進(jìn)入其內(nèi)部。防止水泥石的腐蝕，一般可采取以下措施。(1)合理選用水泥品種。水泥品種不同，其礦物組成也不同，對(duì)腐蝕的抵抗能力不同。水泥生產(chǎn)時(shí)，調(diào)整礦物的組成，摻加相應(yīng)耐腐蝕性強(qiáng)的混合材料，就可制成具有相應(yīng)耐腐蝕性能的特性水泥。

(2)提高水泥石的密實(shí)度，改善孔隙結(jié)構(gòu)。水泥石的構(gòu)造是一個(gè)多孔體系，因多余水分蒸發(fā)形成的毛細(xì)孔隙，是連通的孔隙，介質(zhì)能滲入其內(nèi)部，造成腐蝕。

(3)通過表面處理，形成保護(hù)層。

（五）硅酸鹽水泥的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍

1.優(yōu)點(diǎn)

1）凝結(jié)硬化快，強(qiáng)度高，尤其是早期強(qiáng)度高，主要用于地上、地下及水中結(jié)構(gòu)及早強(qiáng)要求高的工程。

2）抗凍性好，適合冬季工程及嚴(yán)寒地區(qū)遭反復(fù)凍融工程。

3）抗碳化性好，適用于CO2濃度較高（如煙囪）環(huán)境。

4）耐磨性好，用于路面、地面工程。

2.缺點(diǎn)

1）水化熱高，不宜用于大體積混凝土工程。

2）耐腐蝕性差，不適用于水利和海港工程。

3）不耐高溫，不宜用于高于250oC混凝土工程。

硅酸鹽水泥

（六）存儲(chǔ)包裝水泥袋上應(yīng)清楚標(biāo)明產(chǎn)品名稱、代號(hào)、凈含量、強(qiáng)度等級(jí)、生產(chǎn)許可證編號(hào)、生產(chǎn)者名稱、產(chǎn)地、出廠編號(hào)、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和包裝時(shí)間等。一般水泥的儲(chǔ)存期為三個(gè)月，使用存放三個(gè)月以上的水泥，必須重新檢驗(yàn)其強(qiáng)度，否則不得使用。硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥

混合材料分二種：活性混合材料（火山灰、?；郀t礦渣、粉煤灰）；非活性混合材料（石灰石粉等）。

（一）普通水泥由硅酸鹽水泥熟料參6~15%混合料及適量石膏磨細(xì)成水硬性膠凝材料，稱普通硅酸鹽水泥（P.O）。

（二）礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥參20~70%?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)成水硬性膠凝材料，稱礦渣硅酸鹽水泥（P.S）；參20~50%火山灰混合料、適量石膏磨細(xì)成水硬性膠凝材料，稱火山灰硅酸鹽水泥（P.P）；參20~40%粉煤灰、適量石膏磨細(xì)成水硬性膠凝材料，稱粉煤灰硅酸鹽水泥（P.F）。二、摻混合材料的硅酸鹽系水泥

特性與應(yīng)用摻混合材料的硅酸鹽系水泥

摻混合材料的水泥與硅酸鹽水泥相比，有其自身的特點(diǎn)。

(1)凝結(jié)硬化慢、早期強(qiáng)度低和后期強(qiáng)度增長(zhǎng)快。(2)水化熱低，適合大體積混凝土工程。(3)耐腐蝕性能強(qiáng)，可用于有耐腐蝕要求的工程中。

(4)抗凍性差，耐磨性差。不宜用于嚴(yán)寒地區(qū)水位升降范圍內(nèi)的混凝土工程和有耐磨性要求的工程。

（三）復(fù)合硅酸鹽水泥凡由硅酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為復(fù)合硅酸鹽水泥(簡(jiǎn)稱復(fù)合水泥)（P.C）。摻混合材料的硅酸鹽系水泥

復(fù)合水泥的早期強(qiáng)度接近于普通水泥，性能略優(yōu)于其他摻混合材料的水泥，適用范圍較廣。它摻加了兩種或兩種以的混合材料，有利于發(fā)揮各種材料的優(yōu)點(diǎn)，為充分利用混合材料生產(chǎn)水泥，擴(kuò)大水泥應(yīng)用范圍，提供了廣闊的途徑。

通用硅酸鹽系水泥品種不多，但用量卻是最大的。除此之外水泥品種的大部分是特性水泥和專用水泥，又稱為特種水泥，其用量雖然不大，但用途卻很重要且很廣泛。（一）白色與彩色硅酸鹽水泥1.白色硅酸鹽水泥由氧化鐵含量少的硅酸鹽水泥熟料，適量石膏及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的混合材料，磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為白色硅酸鹽水泥，簡(jiǎn)稱白水泥。三、特種水泥2.彩色硅酸鹽水泥彩色硅酸鹽水泥簡(jiǎn)稱彩色水泥，主要有兩種生產(chǎn)方法，即染色法和燒成法。(二)快硬硅酸鹽水泥凡以硅酸鹽水泥熟料和適量石膏磨細(xì)制成的，以三天抗壓強(qiáng)度表示標(biāo)號(hào)的水硬性膠凝材料，稱為快硬硅酸鹽水泥(簡(jiǎn)稱快硬水泥)。特種水泥

提高水泥細(xì)度可提高水化硬化速率。快硬水泥主要用于搶修工程、軍事工程、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件制造等，適用于配制干硬混凝土，水灰比可控制在0.40以下；無收縮快硬水泥主要用于裝配式框架節(jié)點(diǎn)的后澆混凝土和各種現(xiàn)澆混凝土工程的接縫工程、機(jī)器設(shè)備安裝的灌漿等要求快硬、高強(qiáng)和無收縮的混凝土工程。(三)道路硅酸鹽水泥對(duì)道路水泥的性能要求是耐磨性好、收縮小、抗凍性好、抗沖擊性好，有高的抗折強(qiáng)度和良好的耐久性。道路水泥的上述特性，主要依靠改變水泥熟料的礦物組成、粉磨細(xì)度、石膏加入量及外加劑來達(dá)到。硅酸鹽系特種水泥

道路水泥可以較好的承受高速車輛的車輪摩擦、循環(huán)負(fù)荷、沖擊和震蕩、貨物起卸時(shí)的驟然負(fù)荷，較好的抵抗路面與路基的溫差和干濕度差產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力，抵抗冬季的凍融循環(huán)。使用道路水泥鋪筑路面，可減少路面裂縫和磨耗，減小維修量，延長(zhǎng)使用壽命。道路水泥主要用于道路路面、機(jī)場(chǎng)跑道路面和城市廣場(chǎng)等工程。(四)膨脹硅酸鹽水泥與自應(yīng)力硅酸鹽水泥膨脹水泥和自應(yīng)力水泥都是硬化時(shí)具有一定體積膨脹的水泥品種。通用硅酸鹽水泥在空氣中硬化，一般都表現(xiàn)為體積收縮。收縮使水泥石內(nèi)部產(chǎn)生細(xì)微裂縫，導(dǎo)致其強(qiáng)度、抗?jié)B性、抗凍性下降；用于裝配式構(gòu)件接頭、建筑連接部位和堵漏補(bǔ)縫時(shí)，水泥收縮會(huì)使結(jié)合不牢，達(dá)不到預(yù)期效果。硅酸鹽系特種水泥

明礬石膨脹水泥是以一定比例的硅酸鹽水泥熟料、天然明礬石、無水石膏和礦渣(或粉煤灰)共同粉磨制成。

以?；郀t礦渣為主要組分，加入適量硅酸鹽水泥熟料和石膏，磨細(xì)制成的具有低水化熱和微膨脹性能的水硬性膠凝材料，稱為低熱微膨脹水泥。(五)低水化熱硅酸鹽水泥低水化熱硅酸鹽水泥原稱大壩水泥，是專門用于要求水化熱較低的大壩和大體積工程的水泥品種。以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細(xì)制成的具有低水化熱的水硬性膠凝材料，稱為低熱硅酸鹽水泥(簡(jiǎn)稱低熱水泥)。以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料，加入?；郀t礦渣、適量石膏，磨細(xì)制成的具有低水化熱的水硬性膠凝材料，稱為低熱礦渣硅酸鹽水泥(簡(jiǎn)稱低熱礦渣水泥)。硅酸鹽系特種水泥(六)砌筑水泥目前，我國(guó)建筑，尤其住宅建筑中，磚混結(jié)構(gòu)仍占很大比例，砌筑砂漿成為需要量很大的建筑材料。在施工配制砌筑砂漿時(shí)，如果采用最低強(qiáng)度即32.5級(jí)或42.5級(jí)的通用水泥，而常用砂漿的強(qiáng)度僅為2.5MPa、5.0MPa，水泥強(qiáng)度與砂漿強(qiáng)度的比值大大超過了4～5倍的經(jīng)濟(jì)比例，為了滿足砂漿和易性的要求，又需要用較多的水泥，造成砌筑砂漿強(qiáng)度等級(jí)超高，形成較大浪費(fèi)。因此，生產(chǎn)專為砌筑用的低強(qiáng)度水泥非常必要。硅酸鹽系特種水泥

砌筑水泥適用于砌筑砂漿、內(nèi)墻抹面砂漿及基礎(chǔ)墊層。

鋁酸鹽系水泥是應(yīng)用較多的非硅酸鹽系水泥，是具有快硬早強(qiáng)性能和較好耐高溫性能的膠凝材料，還是膨脹水泥的主要組分，在軍事工程、搶修工程、嚴(yán)寒工程、耐高溫工程和自應(yīng)力混凝土等方面應(yīng)用廣泛，是重要的水泥系列之一。鋁酸鹽水泥

鋁酸鹽水泥的主要原料是礬土(鋁土礦)和石灰石，礬土提供Al2O3，石灰石提供CaO。

普通混凝土的組成材料混凝土配合比設(shè)計(jì)混凝土拌合物的和易性混凝土的強(qiáng)度其他品種混凝土第三節(jié)混凝土

混凝土是由膠凝材料、粗骨料、細(xì)骨料和水(或不加水)按適當(dāng)?shù)谋壤浜?、拌合制成混合物，?jīng)一定時(shí)間后硬化而成的人造石材?；炷脸：?jiǎn)寫為“砼”。水泥混凝土經(jīng)過170多年的發(fā)展，已演變成了有多個(gè)品種的土木工程材料，混凝土通常從以下幾個(gè)方面分類：按所用膠凝材料可分為水泥混凝土、瀝青混凝土、水玻璃混凝土、聚合物混凝土、聚合物水泥混凝土、石膏混凝土和硅酸鹽混凝土等幾種。下面就土木工程界使用最廣泛的水泥混凝土進(jìn)行分類?；炷粒ㄒ唬┌锤杀碛^密度分為三類：重混凝土，其干表觀密度大于2600kg/m3，采用重骨料和水泥配制而成，主要用于防輻射工程，又稱為防輻射混凝土；輕混凝土，其干表觀密度小于1950kg/m3，包括輕骨料混凝土、大孔混凝土和多孔混凝土，可用作承重結(jié)構(gòu)、保溫結(jié)構(gòu)和承重兼保溫結(jié)構(gòu)。普通混凝土，其干表觀密度為2000～2500kg/m3，一般多在2400kg/m3左右，用水泥、水與普通砂、石配制而成，是目前土木工程中應(yīng)用最多的混凝土，廣泛用于工業(yè)與民用建筑、道路與橋梁、海工與大壩、軍事工程等工程，主要用作承重結(jié)構(gòu)材料，目前全世界普通混凝土年用量達(dá)40多億m3，我國(guó)年用量在15億m3以上；一、分類

（二）按使用功能分按用途可分為結(jié)構(gòu)混凝土、防水混凝土、防輻射混凝土、耐酸混凝土、裝飾混凝土、耐熱混凝土、大體積混凝土、膨脹混凝土、道路混凝土和水下不分散混凝土等多種。

（三）其它分類按摻合料可分為：粉煤灰混凝土、硅灰混凝土、堿礦渣混凝土和纖維混凝土等多種。按抗壓強(qiáng)度(fcu)大小可分為低強(qiáng)混凝土(fcu<30MPa)、中強(qiáng)混凝土(fcu=30～60MPa)、高強(qiáng)混凝土(fcu≥60MPa)和超高強(qiáng)混凝土(fcu≥100MPa)等。按每立方米中的水泥用量(C)分為貧混凝土(C≤170kg)和富混凝土(C≥230kg)。

按施工工藝可分為泵送混凝土、預(yù)拌混凝土(商品混凝土)、噴射混凝土、真空脫水混凝土、自密實(shí)混凝土、堆石混凝土、壓力灌漿混凝土(預(yù)填骨料混凝土)、造殼混凝土(裹砂混凝土)、離心混凝土、擠壓混凝土、真空吸水混凝土、熱拌混凝土和太陽能養(yǎng)護(hù)混凝土等多種。

普通混凝土是由水泥、水、砂子和石子組成，另外還常摻入適量的外加劑，當(dāng)然，還有一些空隙，也即空氣。砂子和石子在混凝土中起骨架作用，故稱為骨料(又叫集料)，砂子稱為細(xì)骨料，石子稱為粗骨料。水泥和水形成水泥漿包裹在骨料的表面并填充骨料之間的空隙，在混凝土硬化之前起潤(rùn)滑作用，賦予混凝土拌合物流動(dòng)性，便于施工；硬化之后起膠結(jié)作用，將砂石骨料膠結(jié)成一個(gè)整體，使混凝土產(chǎn)生強(qiáng)度，成為堅(jiān)硬的人造石材。外加劑起改性作用。摻合料起降低成本和改性作用。二、普通混凝土的組成材料圖1-4混凝土的結(jié)構(gòu)（一）普通混凝土的組成材料1.水泥水泥是混凝土中最重要的組分，同時(shí)是混凝土組成材料中總價(jià)最高的材料。配制混凝土?xí)r，應(yīng)正確選擇水泥品種和水泥強(qiáng)度等級(jí)，以配制出性能滿足要求、經(jīng)濟(jì)性好的混凝土。（1）水泥品種的選擇配制混凝土?xí)r，應(yīng)根據(jù)工程性質(zhì)、部位、施工條件和環(huán)境狀況等選擇水泥的品種。普通混凝土的組成材料（2）水泥強(qiáng)度等級(jí)的選擇水泥強(qiáng)度等級(jí)的選擇應(yīng)與混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)相適應(yīng)。原則上配制高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，選用高強(qiáng)度等級(jí)的水泥；配制低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，選用低強(qiáng)度等級(jí)的水泥。若用低強(qiáng)度等級(jí)的水泥配制高強(qiáng)度等級(jí)混凝土?xí)r，要滿足強(qiáng)度要求，必然增大水泥用量，不經(jīng)濟(jì)；同時(shí)混凝土易于出現(xiàn)干縮開裂和溫度裂縫等劣化現(xiàn)象。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?xí)r，若只考慮滿足混凝土強(qiáng)度要求，水泥用量將較少，難以滿足混凝土和易性和耐久性等要求；若水泥用量兼顧了耐久性等性能，又會(huì)導(dǎo)致混凝土超強(qiáng)和不經(jīng)濟(jì)。對(duì)于中低強(qiáng)度等級(jí)混凝土的水泥強(qiáng)度滿足，水泥強(qiáng)度=（1.5~2.5）砼fcu；對(duì)于高強(qiáng)度等級(jí)混凝土的水泥強(qiáng)度滿足，水泥強(qiáng)度=（0.9—1.5）砼fcu。普通混凝土的組成材料2.細(xì)骨料根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑用砂》(GB/T14684—2001)的規(guī)定，粒徑在150μm～4.75mm之間的骨料稱為細(xì)骨料。建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》(JGJ52—1992)，將粒徑0.16mm～5.0mm之間的骨料稱為細(xì)骨料。（1）細(xì)骨料的種類及其特性砂按產(chǎn)源分為天然砂、人工砂兩類。天然砂包括河砂、湖砂、淡化海砂和山砂；人工砂包括機(jī)制砂和混合砂。普通混凝土的組成材料

（2）細(xì)骨料的技術(shù)要求細(xì)骨料質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響到混凝土質(zhì)量的好壞。

1)含泥量、石粉含量和泥塊含量普通混凝土的組成材料

泥、石粉和泥塊對(duì)混凝土是有害的。泥包裹于砂子的表面，隔斷了水泥石與砂子之間的粘結(jié)，影響混凝土的強(qiáng)度。當(dāng)含泥量多時(shí)，會(huì)降低混凝土強(qiáng)度和耐久性，并增加混凝土的干縮。

2)有害物質(zhì)砂子中不應(yīng)混有草根、樹葉、樹枝、塑料、煤塊和爐渣等雜物。砂中有害物質(zhì)包括云母、輕物質(zhì)、有機(jī)物、硫化物及硫酸鹽、氯鹽等。

砂的粗細(xì)程度是指不同粒徑的砂?；旌显谝黄鸷蟮钠骄旨?xì)程度。砂的顆粒級(jí)配是指粒徑大小不同的砂粒的搭配情況。粒徑相同的砂粒堆積在一起，會(huì)產(chǎn)生很大的空隙率；當(dāng)用兩種粒徑的砂搭配起來，空隙率就減少了；而用三種粒徑的砂搭配，空隙率就更小了。由此可見，要想減小砂粒間的空隙，就必須將大小不同的顆粒搭配起來使用。普通混凝土的組成材料骨料的顆粒級(jí)配3.粗骨料普通混凝土的組成材料

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑用卵石、碎石》(GB/T14685—2001)的規(guī)定，粒徑在4.75mm～90mm之間的骨料稱為粗骨料。建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》(JGJ53—1992)，將粒徑5mm～100mm之間的骨料稱為粗骨料。

粗骨料有卵石(又稱為礫石)和碎石兩類。

碎石主要由天然巖石破碎、篩分而成，也可將大卵石軋碎、篩分而得。碎石表面粗糙，棱角多，且較潔凈，與水泥石粘結(jié)比較牢固。卵石由天然巖石經(jīng)自然條件作用而形成。卵石表面光滑，有機(jī)雜質(zhì)含量較多，與水泥石膠結(jié)力較差。在相同條件下，卵石混凝土的強(qiáng)度較碎石混凝土低，在單位用水量相同的條件下，卵石混凝土的流動(dòng)性較碎石混凝土大。4.水混凝土拌合及養(yǎng)護(hù)用水水應(yīng)不影響混凝土的凝結(jié)硬化，無損于混凝土強(qiáng)度發(fā)展及耐久性，不加快鋼筋銹蝕，不引起預(yù)應(yīng)力鋼筋脆斷，不污染混凝土表面。普通混凝土的組成材料5.外加劑混凝土外加劑是指在拌制混凝土過程中摻入的用以改善混凝土性能的物質(zhì)，其摻量一般不大于水泥重量的5%(特殊情況除外)。外加劑在混凝土中的摻量不多，但可顯著改善混凝土拌合物的和易性，明顯提高混凝土的物理力學(xué)性能和耐久性。外加劑的研究和應(yīng)用促進(jìn)了混凝土生產(chǎn)和施工工藝，以及新型混凝土的發(fā)展，外加劑的出現(xiàn)導(dǎo)致了混凝土技術(shù)的第三次革命。

（1）外加劑的分類外加劑按主要功能分為四類。

1)改善混凝土拌合物流變性能的外加劑，如減水劑、引氣劑和泵送劑等。

2)調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時(shí)間和硬化性能的外加劑，如緩凝劑、早強(qiáng)劑和速凝劑等。

3)改善混凝土耐久性的外加劑，如引氣劑、防水劑、防凍劑和阻銹劑等。

4)改善混凝土其他性能的外加劑，如加氣劑、膨脹劑、防凍劑、著色劑、泵送劑、堿―骨料反應(yīng)抑制劑和道路抗折劑等。普通混凝土的組成材料

（2）幾種常用的混凝土外加劑

1)減水劑在混凝土組成材料種類和用量不變的情況下，往混凝土中摻入減水劑，混凝土拌合物的流動(dòng)性將顯著提高。若要維持混凝土拌合物的流動(dòng)性不變，則可減少混凝土的加水量。是工程中應(yīng)用最廣泛的一種外加劑。普通混凝土的組成材料

在混凝土中加入減水劑后，可取得以下技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果：在拌合物用水量不變時(shí)，混凝土流動(dòng)性顯著增大，混凝土拌合物坍落度可增大100mm～200mm。保持混凝土拌合物坍落度和水泥用量不變，可減水5%～30%，混凝土強(qiáng)度可提高5%～25%，特別是早期強(qiáng)度會(huì)顯著提高。保持混凝土強(qiáng)度不變時(shí)，可節(jié)約水泥用量5%～25%。2)早強(qiáng)劑早強(qiáng)劑是指能加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展的外加劑。早強(qiáng)劑能促進(jìn)水泥的水化和硬化，提高早期強(qiáng)度，縮短養(yǎng)護(hù)周期，提高模板和場(chǎng)地周轉(zhuǎn)率，加快施工速度。常用的早強(qiáng)劑有氯鹽類、硫酸鹽類、有機(jī)胺類以及它們的復(fù)合類。氯鹽類早強(qiáng)劑。主要有氯化鈣、氯化鈉、氯化鉀、氯化鋁及三氯化鐵等，其中氯化鈣應(yīng)用最廣。普通混凝土的組成材料

硫酸鹽類早強(qiáng)劑。主要有硫酸鈉、硫代硫酸鈉、硫酸鈣、硫酸鋁及硫酸鉀鋁等，其中應(yīng)用最多的是硫酸鈉。有機(jī)胺類早強(qiáng)劑。主要有三乙醇胺、三異丙醇胺等，其中三乙醇胺最為常用。復(fù)合早強(qiáng)劑。采用二種或二種以上的早強(qiáng)劑復(fù)合。復(fù)合早強(qiáng)一般可使混凝土3d強(qiáng)度提高70～80%，28d強(qiáng)度可提高20%左右。3)引氣劑引氣劑是指在攪拌混凝土過程中能引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡(直徑10μm～100μm)的外加劑?；炷烈龤鈩┯兴上銟渲?、烷基苯磺酸鹽類、脂肪醇磺酸鹽類、蛋白質(zhì)鹽及石油磺酸鹽等幾種。其中以松香樹脂類應(yīng)用最為廣泛。這類引氣劑的主要品種有松香熱聚物和松香皂兩種。引氣劑為表面活性劑，由于在攪拌混凝土?xí)r會(huì)混入一些氣泡，摻入的引氣劑就定向排列在泡膜界面(氣—液界面)上，因而形成大量微小氣泡。被吸附的引氣劑離子增強(qiáng)了泡膜的厚度和強(qiáng)度，使氣泡不易破滅。這些氣泡均勻分散在混凝土中，互不相連，使混凝土的一些性能得以改善。普通混凝土的組成材料引氣劑使混凝土的一些性能得以改善。改善混凝土拌合物的和易性。封閉的小氣泡在混凝土拌合物中好如滾珠，減少了骨料間的摩擦，增強(qiáng)了潤(rùn)滑作用，從而提高了混凝土拌合物的流動(dòng)性。提高混凝土的抗?jié)B性和抗凍性。引入的封閉氣泡能有效隔斷毛細(xì)孔通道，并能減少泌水造成的滲水通道，從而提高了混凝土的抗?jié)B性。另外，引入的封閉氣泡對(duì)水結(jié)冰產(chǎn)生的膨脹力起緩沖作用，從而提高抗凍性。(3)強(qiáng)度有所降低。氣泡的存在，使混凝土的有效受力面積減少，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的下降。一般混凝土的含氣量每增加1%，其抗壓強(qiáng)度將降低4%～6%，抗折強(qiáng)度降低2%～3%。因此引氣劑的摻量必須適當(dāng)。普通混凝土的組成材料4)緩凝劑緩凝劑是指能延緩混凝土凝結(jié)時(shí)間，而不顯著影響混凝土后期強(qiáng)度的外加劑。緩凝劑分為無機(jī)和有機(jī)兩大類。有機(jī)緩凝劑包括木質(zhì)素磺酸鹽、羥基羧基及其鹽、糖類及碳水化合物、多元醇及其衍生物等；無機(jī)緩凝劑包括硼砂、氯化鋅、碳酸鋅、硫酸鐵(銅、鋅、鎘等)、磷酸鹽及偏磷酸鹽等。有機(jī)類緩凝劑多為表面活性劑，摻入混凝土中，能吸附在水泥顆粒表面，形成同種電荷的親水膜，使水泥顆粒相互排斥，阻礙水泥水化產(chǎn)物粘連和凝結(jié)，起緩凝作用；無機(jī)類緩凝劑，一般是在水泥顆粒表面形成一層難溶的薄膜，對(duì)水泥的正常水化起阻礙作用，從而導(dǎo)致緩凝。普通混凝土的組成材料普通混凝土的組成材料5)速凝劑速凝劑是指能使混凝土迅速凝結(jié)硬化的外加劑。大部分速凝劑的主要成分為鋁酸鈉(鋁氧熟料)，此外還有碳酸鈉、鋁酸鈣、氟硅酸鋅、氟硅酸鎂、氯化亞鐵、硫酸鋁、三氯化鋁等鹽類。6)防凍劑防凍劑指能使混凝土在負(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。7)膨脹劑膨脹劑指能使混凝土產(chǎn)生一定體積膨脹的外加劑。8)防水劑防水劑指能降低混凝土在靜水壓力下的透水性的外加劑。防水劑可用于工業(yè)與民用建筑的屋面、地下室、隧道、巷道、給排水池、水泵站等有防水抗?jié)B要求的混凝土工程。

混凝土的性能包括兩個(gè)部分：一是混凝土硬化之前的性能，即和易性；二是混凝土硬化之后的性能，包括強(qiáng)度、變形性能和耐久性等。一、和易性的概念由混凝土組成材料拌和而成、尚未硬化的混合料，稱為混凝土拌合物，又稱新拌混凝土。和易性指混凝土拌合物易于施工操作(拌和、運(yùn)輸、澆筑和振搗)，不發(fā)生分層、離析、泌水等現(xiàn)象，以獲得質(zhì)量均勻、密實(shí)的混凝土的性能。和易性是反映混凝土拌合物易于流動(dòng)但組分間又不分離的一種性能，是一項(xiàng)綜合技術(shù)性能，包括流動(dòng)性、粘聚性和保水性三個(gè)方面的含義。三、混凝土拌合物的和易性二、和易性的測(cè)定混凝土和易性內(nèi)涵較復(fù)雜，目前尚未有通過一個(gè)技術(shù)指標(biāo)來全面反映混凝土拌合物和易性的方法。通常是測(cè)定混凝土拌合物的流動(dòng)性，觀察評(píng)定粘聚性和保水性。流動(dòng)性測(cè)定方法有坍落度筒法和維勃稠度法。坍落度筒法是將混凝土拌合物分三層(每層裝料約1/3筒高)裝入坍落度筒內(nèi)，每層用φ16的光圓鐵棒插搗25次。待裝滿刮平后，垂直平穩(wěn)地向上提起坍落度筒。用尺量測(cè)筒高與坍落后混凝土拌合物最高點(diǎn)之間的高度差(mm)，即為該混凝土拌合物的坍落度值。坍落度越大，表明混凝土拌合物的流動(dòng)性越好?；炷涟韬衔锏暮鸵仔?/p>

坍落度試驗(yàn)只適用于骨料最大粒徑不大于40mm的非干硬性混凝土(指混凝土拌合物的坍落度值大于10mm的混凝土)。根據(jù)坍落度大小，將混凝土拌合物分為四級(jí)，見表5-22?；炷涟刺涠鹊姆旨?jí)混凝土拌合物的和易性

混凝土拌合物坍落度測(cè)定級(jí)別名稱坍落度(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

流動(dòng)性(坍落度)的選擇選擇混凝土拌合物的坍落度，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸的大小、配筋的疏密、施工搗實(shí)方法和環(huán)境溫度來確定。當(dāng)構(gòu)件截面尺寸較小時(shí)或鋼筋較密，或采用人工插搗時(shí)，坍落度可選擇大些。反之，如構(gòu)件截面尺寸較大或鋼筋較疏，或者采用振動(dòng)器振搗時(shí)，坍落度可選擇小些?；炷翝仓r(shí)的坍落度混凝土拌合物的和易性結(jié)構(gòu)種類坍落度(mm)基礎(chǔ)或地面等的墊層、無配筋的大體積結(jié)構(gòu)(擋土墻、基礎(chǔ)等)或配筋稀疏的結(jié)構(gòu)10～30板、梁或大型及中型截面的柱子等35～50配筋密列的結(jié)構(gòu)(薄壁、斗倉、筒倉、細(xì)柱等)55～70配筋特密的結(jié)構(gòu)75～90影響和易性的主要因素混凝土拌合物要產(chǎn)生流動(dòng)必須克服其內(nèi)部的阻力，拌合物內(nèi)的阻力主要來自兩個(gè)方面，一是骨料間的摩擦阻力，二是水泥漿的粘聚力。

(1)骨料間摩擦阻力的大小主要取決于骨料顆粒表面水泥漿的厚度，即水泥漿數(shù)量的多少。在水灰比(水與水泥質(zhì)量之比)不變的情況下，單位體積拌合物內(nèi)，水泥漿數(shù)量愈多，拌合物的流動(dòng)性愈大。但若水泥漿過多，將會(huì)出現(xiàn)流漿現(xiàn)象；若水泥漿過少，則骨料之間缺少粘結(jié)物質(zhì)，易使拌合物發(fā)生離析和崩坍。

(2)水泥漿粘聚力大小主要取決于水灰比。在水泥用量、骨料用量均不變的情況下，水灰比增大即增大水的用量，拌合物流動(dòng)性增大；反之則減小。但水灰比過大，會(huì)造成拌合物粘聚性和保水性不良；水灰比過小，會(huì)使拌合物流動(dòng)性過低?；炷涟韬衔锏暮鸵仔?3)砂率的影響砂率是指混凝土中砂的重量占砂、石總重量的百分比。砂率大小確定的原則是砂子填充滿石子的空隙并略有富余。富余的砂子在粗骨料之間起滾珠作用，能減少粗骨料之間的摩擦力?；炷涟韬衔锏暮鸵仔?/p>

但是當(dāng)砂率增大超過一定范圍后，流動(dòng)性反而隨砂率增加而降低。因?yàn)殡S著砂率的增大，骨料的總表面積必隨之增大，潤(rùn)濕骨料的水分需增多，在單位用水量一定的條件下，混凝土拌合物的流動(dòng)性降低。在配制混凝土?xí)r，砂率不能過大，也不能過小，應(yīng)有合理砂率。（一）混凝土的結(jié)構(gòu)和受壓破壞過程1.混凝土的結(jié)構(gòu)混凝土是一種顆粒型復(fù)合材料，一般認(rèn)為混凝土是由粗骨料與砂漿或粗細(xì)骨料與水泥石兩相組成的、不十分密實(shí)的、非勻質(zhì)的分散體。流動(dòng)性混凝土拌合物在澆灌成型過程中和在凝結(jié)之前，由于固體粒子的沉降作用，粗大的顆粒沉積于下部，多余的水分被擠上升至表層或積聚于粗骨料的下方，表層混凝土成為最疏松和最軟弱的部分。四、混凝土的強(qiáng)度(a)組成材料分層過程(b)宏觀堆聚結(jié)構(gòu)

混凝土宏觀堆聚分層結(jié)構(gòu)通過顯微觀察混凝土受壓破壞過程，混凝土內(nèi)部的裂縫發(fā)展可分為如圖所示的四個(gè)階段?；炷恋膹?qiáng)度混凝土受壓變形曲線I－界面裂縫無明顯變化；II－界面裂縫增長(zhǎng)；III－出現(xiàn)砂漿裂縫和連續(xù)裂縫；

IV－連續(xù)裂縫迅速發(fā)展；V－裂縫緩慢增長(zhǎng)；VI－裂縫迅速增長(zhǎng)混凝土壓時(shí)不同受力階段裂縫示意圖(1)Ⅰ階段：當(dāng)荷載到達(dá)“比例極限”(約為極限荷載的30%)以前，界面裂縫無明顯變化，荷載—變形呈近似直線關(guān)系，如圖所示的OA段。

(2)Ⅱ階段：荷載超過“比例極限”后，界面裂縫的數(shù)量、長(zhǎng)度及寬度不斷增大，界面借摩擦阻力繼續(xù)承擔(dān)荷載，但無明顯的砂漿裂縫，荷載—變形之間不再是線性關(guān)系，如圖所示的AB段。

(3)Ⅲ階段：荷載超過“臨界荷載”(約為極限荷載的70%～90%)以后，界面裂縫繼續(xù)發(fā)展，砂漿中開始出現(xiàn)裂縫，并將鄰近的界面裂縫連接成連續(xù)裂縫。此時(shí)，變形增大的速度進(jìn)一步加快，曲線明顯彎向變形坐標(biāo)軸，如圖所示的BC段。

(4)Ⅳ階段：荷載超過極限荷載以后，連續(xù)裂縫急速發(fā)展，混凝土承載能力下降，荷載減小而變形迅速增大，以致完全破壞，曲線逐漸下降而最后破壞，如圖所示的CD段。由此可見，混凝土受壓時(shí)荷載與變形的關(guān)系，是內(nèi)部微裂縫發(fā)展規(guī)律的體現(xiàn)?；炷猎谕饬ψ饔孟碌淖冃魏推茐倪^程，也就是內(nèi)部裂縫的發(fā)生和發(fā)展過程，它是一個(gè)從量變到質(zhì)變的過程。只有當(dāng)混凝土內(nèi)部的微觀破壞發(fā)展到一定量級(jí)時(shí)，才會(huì)使混凝土的整體遭受破壞?；炷恋膹?qiáng)度（二）混凝土強(qiáng)度在土木工程結(jié)構(gòu)和施工驗(yàn)收中，常用的強(qiáng)度有立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度等幾種。

1.混凝土立方體抗壓強(qiáng)度(fcu)

混凝土立方體抗壓強(qiáng)度是指按標(biāo)準(zhǔn)方法制作的，標(biāo)準(zhǔn)尺寸為150mm×150mm×150mm的立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下((20±2)℃，相對(duì)濕度為95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室或(20±2)℃的不流動(dòng)的Ca(OH)2飽和溶液中)，養(yǎng)護(hù)到28d齡期，以標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的抗壓強(qiáng)度值。當(dāng)混凝土立方體試件在壓力機(jī)上受壓時(shí)，在沿加荷方向發(fā)生縱向變形的同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生橫向變形，即泊松比效應(yīng)?；炷恋膹?qiáng)度2.混凝土強(qiáng)度等級(jí)普通混凝土的強(qiáng)度等級(jí)按其立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值劃分為C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55和C80共14個(gè)等級(jí)?！癈”代表混凝土，是concrete的第一個(gè)英文字母，C后面的數(shù)字為立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)?；炷翉?qiáng)度等級(jí)是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)強(qiáng)度計(jì)算取值、混凝土施工質(zhì)量控制和工程驗(yàn)收的依據(jù)。混凝土的強(qiáng)度（一）在非荷載作用下的變形1.化學(xué)收縮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，從而引起混凝土的收縮稱為化學(xué)收縮。收縮量隨混凝土硬化齡期的延長(zhǎng)而增加，一般在混凝土成型后40d內(nèi)增長(zhǎng)較快，以后逐漸趨于穩(wěn)定?；瘜W(xué)收縮值很小(小于1%)，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)沒有破壞作用?；炷恋幕瘜W(xué)收縮是不可恢復(fù)的。2.干濕變形混凝土因周圍環(huán)境濕度變化，會(huì)產(chǎn)生干燥收縮和濕脹，統(tǒng)稱為干濕變形。五、混凝土的變形性能（二）在荷載作用下的變形

1.在短期荷載作用下的變形

1)混凝土的彈塑性變形混凝土是一種彈塑性體，靜力受壓時(shí)，既產(chǎn)生彈性變形，又產(chǎn)生塑性變形?；炷恋淖冃涡阅?)混凝土的彈性模量材料的彈性模量是指應(yīng)力-應(yīng)變曲線上任一點(diǎn)的應(yīng)力與應(yīng)變之比。（一）混凝土的抗?jié)B性混凝土的抗?jié)B性是指混凝土抵抗壓力液體(水、油和溶液等)滲透作用的能力。混凝土在壓力液體作用下產(chǎn)生滲透的主要原因，是其內(nèi)部存在連通的滲水孔道。這些孔道來源于水泥漿中多余水分蒸發(fā)留下的毛細(xì)管道、混凝土澆筑過程中泌水產(chǎn)生的通道、混凝土拌合物振搗不密實(shí)、混凝土干縮和熱脹產(chǎn)生的裂縫等。在受壓力液體作用的工程，如地下建筑、水池、水塔、壓力水管、水壩、油罐以及港工、海工等，必須要求混凝土具有一定的抗?jié)B性能。提高混凝土抗?jié)B性的主要措施有降低水灰比，以減少泌水和毛細(xì)孔；摻引氣型外加劑，將開口孔轉(zhuǎn)變成閉口孔，割斷滲水通道等。六、混凝土的耐久性

工程上用抗?jié)B等級(jí)來表示混凝土的抗?jié)B性。混凝土抗?jié)B等級(jí)分為P4、P6、P8、P10和P12五級(jí)，相應(yīng)表示混凝土能抵抗0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa和1.2MPa的水壓不滲漏。（二）混凝土的抗凍性混凝土的抗凍性是指混凝土在水飽和狀態(tài)下，經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用，強(qiáng)度不嚴(yán)重降低，外觀能保持完整的性能。水結(jié)冰時(shí)體積膨脹約9%，結(jié)冰產(chǎn)生很大的力。此力的大小取決于毛細(xì)孔的充水程度、凍結(jié)速度及尚未結(jié)冰的水向周圍能容納水的孔隙流動(dòng)的阻力(包括凝膠體的滲透性及水通路的長(zhǎng)短)?；炷恋哪途眯裕ㄈ┗炷恋奶蓟炷恋奶蓟侵富炷羶?nèi)水泥石中的Ca(OH)2與空氣中的CO2，在一定濕度條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成CaCO3和H2O的過程。混凝土的碳化弊多利少。由于中性化，混凝土中的鋼筋因失去堿性保護(hù)而銹蝕，并引起混凝土順筋開裂；碳化收縮會(huì)引起微細(xì)裂紋，使混凝土強(qiáng)度降低。但是碳化時(shí)生成的碳酸鈣填充在水泥石的孔隙中，使混凝土的密實(shí)度和抗壓強(qiáng)度提高，對(duì)防止有害雜質(zhì)的侵入有一定的緩沖作用?；炷恋哪途眯裕ㄋ模┗炷恋膲A―骨料反應(yīng)堿―骨料反應(yīng)是指混凝土中的堿與具有堿活性的骨料之間發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物吸水膨脹或反應(yīng)導(dǎo)致骨料膨脹，造成混凝土開裂破壞的現(xiàn)象?；炷恋哪途眯裕ㄎ澹┗炷恋谋砻婺p混凝土的表面磨損有三種情況：一是機(jī)械磨耗，如路面、機(jī)場(chǎng)跑道、廠房地坪等處的混凝土受到反復(fù)摩擦、沖擊而造成的磨耗；二是沖磨，如橋墩、水工泄水結(jié)構(gòu)物、溝渠等處的混凝土受到高速水流中夾帶的泥砂、石子顆粒的沖刷、撞擊和摩擦造成的磨耗；三是空蝕，如水工泄水結(jié)構(gòu)物受到水流速度和方向改變形成的空穴沖擊而造成的磨耗。（一）混凝土質(zhì)量波動(dòng)混凝土在生產(chǎn)過程中由于受到許多因素的影響，其質(zhì)量不可避免地存在波動(dòng)。造成混凝土質(zhì)量波動(dòng)的主要因素有：

(1)混凝土生產(chǎn)前的因素。主要包括組成材料、配合比和設(shè)備狀況等。

(2)混凝土生產(chǎn)過程中的因素。主要包括計(jì)量、攪拌、運(yùn)輸、澆筑、振搗和養(yǎng)護(hù)，試件的制作與養(yǎng)護(hù)等。

(3)混凝土生產(chǎn)后的因素。主要包括批量劃分、驗(yàn)收界限、檢測(cè)方法和檢測(cè)條件等。雖然混凝土的質(zhì)量波動(dòng)是不可避免的，但并不意味著不去控制混凝土的質(zhì)量。相反，要認(rèn)識(shí)到混凝土質(zhì)量控制的復(fù)雜性，必須將質(zhì)量管理貫穿于生產(chǎn)的全過程，使混凝土的質(zhì)量在合理范疇內(nèi)波動(dòng)，確保土木工程的結(jié)構(gòu)安全。七、混凝土質(zhì)量波動(dòng)（二）混凝土強(qiáng)度的波動(dòng)規(guī)律——正態(tài)分布在正常生產(chǎn)條件下，影響混凝土強(qiáng)度的因素是隨機(jī)變化的，對(duì)同一種混凝土進(jìn)行系統(tǒng)的隨機(jī)抽樣，測(cè)試結(jié)果表明其強(qiáng)度的波動(dòng)規(guī)律符合正態(tài)分布，如圖所示?；炷翉?qiáng)度正態(tài)分布曲線有以下特點(diǎn)。

(1)曲線呈鐘型，兩邊對(duì)稱。對(duì)稱軸為平均強(qiáng)度，曲線的最高峰出現(xiàn)在該處。這表明混凝土強(qiáng)度接近其平均強(qiáng)度值處出現(xiàn)的次數(shù)最多，而隨著遠(yuǎn)離對(duì)稱軸，強(qiáng)度測(cè)定值出現(xiàn)的概率越來越小，最后趨近于零。混凝土質(zhì)量波動(dòng)混凝土質(zhì)量波動(dòng)混凝土強(qiáng)度的正態(tài)分布曲線(2)曲線和橫坐標(biāo)之間所包圍的面積為概率的總和，等于100%。對(duì)稱軸兩邊出現(xiàn)的概率相等，各為50%。

(3)在對(duì)稱軸兩邊的曲線上各有一個(gè)拐點(diǎn)。兩拐點(diǎn)間的曲線向上凸彎，拐點(diǎn)以外的曲線向下凹彎，并以橫坐標(biāo)為漸近線。2.混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差σ

混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差又稱均方差。標(biāo)準(zhǔn)差的幾何意義是正態(tài)分布曲線上拐點(diǎn)至對(duì)稱軸的垂直距離?；炷临|(zhì)量波動(dòng)（三）衡量混凝土施工質(zhì)量水平的指標(biāo)衡量混凝土施工質(zhì)量的指標(biāo)主要包括正常生產(chǎn)控制條件下混凝土強(qiáng)度的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)和強(qiáng)度保證率等。

1.混凝土強(qiáng)度平均值fcu強(qiáng)度平均值僅表示混凝土強(qiáng)度總體的平均水平，但不能反映混凝土強(qiáng)度的波動(dòng)情況。3.強(qiáng)度保證率(P)

混凝土強(qiáng)度保證率P(%)是指混凝土強(qiáng)度總體中，大于等于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)(fcuk)的概率。如果施工時(shí)的配制強(qiáng)度就是設(shè)計(jì)強(qiáng)度，那么由于隨機(jī)離散性，只有50%的保證率，即有50%的概率出現(xiàn)結(jié)構(gòu)不安全?；炷临|(zhì)量波動(dòng)混凝土強(qiáng)度離散性不同的正態(tài)分布曲線八、混凝土配制強(qiáng)度

（一）配制強(qiáng)度fcuo的確定要達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，而且這件事發(fā)生的概率（保證率）要達(dá)到95%或以上，則配制強(qiáng)度fcuo應(yīng)該滿足以下關(guān)系式：

fcuo≥fcuk+1.645σ

式中：1.645——保證率95%對(duì)應(yīng)的保證系數(shù)；

σ——混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，見下表；

fcuk——目標(biāo)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度。混凝土強(qiáng)度fcuk

＜C20C20~C35

＞C35

σ4.05.06.0混凝土配制強(qiáng)度

（二）初步確定水灰比W/C

水灰比可按下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

式中αa、αb為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，采用碎石時(shí)，αa=0.48，

αb=0.52；采用卵石時(shí)，αa=0.50，αb=0.61fce為水泥實(shí)際強(qiáng)度，

fcuo為混凝土拌制強(qiáng)度。按照上式計(jì)算得水灰比還應(yīng)小于表1-11的最大水灰比?；炷僚渲茝?qiáng)度

（三）確定1m3混凝土的用水量W0及水泥用量C0

根據(jù)施工要求的坍落度和所用骨料的種類、規(guī)格按表1-14確定1m3的用水量W0

再根據(jù)前面確定的水灰比，按下式計(jì)算水泥用量C0

C0=W0C/W

計(jì)算得水泥用量還應(yīng)滿足表1-11最低用量的要求。（四）選用合理的砂率值（Sp）砂率值Sp，為砂與骨料總量的質(zhì)量比。根據(jù)水灰比、骨料種類選取砂率，見教材表1-16。（五）計(jì)算砂（S0）、石子（G0）用量

1m3混凝土由砂（S0）、、石子（G0）、水泥（C0）、水（W0）、空氣（α）構(gòu)成，另外，由砂率知砂石子之間的關(guān)系，即可以寫出以下兩個(gè)關(guān)系式：

混凝土配制強(qiáng)度解以上兩式，可得出1m3混凝土中砂、石子用量，但是以上得出的各項(xiàng)用量還需要經(jīng)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試拌，測(cè)定坍落度，檢查粘聚性和保水性，并最終檢測(cè)強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求。其它混凝土

（一）輕骨料混凝土輕骨料混凝土分全輕混凝土與砂輕混凝土二類。前者粗細(xì)骨料均為輕質(zhì)骨料，后者骨料中細(xì)骨料仍為普通砂。輕骨料有粉煤灰陶粒與陶砂、煤矸石陶粒與陶砂、蛭石陶粒與陶砂等輕骨料混凝土的性能表觀密度小、保溫隔熱性能好、抗?jié)B及抗凍性能好，缺點(diǎn)是強(qiáng)度較普通混凝土低、變形大。輕骨料混凝土主要用于保溫隔熱圍護(hù)結(jié)構(gòu)中。（二）抗?jié)B混凝土抗?jié)B混凝土指普通混凝土中抗?jié)B標(biāo)號(hào)≥P6（0.6MPa）的混凝土。為達(dá)到抗?jié)B標(biāo)號(hào)，常采用以下方法：調(diào)整混凝土配合比、摻外加劑等。

其它混凝土

（三）水玻璃耐酸混凝土以水玻璃為膠凝劑，氟硅酸鈉為促硬劑，耐酸粉料和耐酸粗細(xì)骨料，按一定比例配制的混凝土。水玻璃耐酸混凝土能抵御多種酸和腐蝕氣體的侵蝕，但有些酸無效。（四）耐熱混凝土耐熱混凝土指長(zhǎng)期處于200~900℃以上溫度中能保持物理力學(xué)性能不變的混凝土。常采用的膠凝材料是摻有磨細(xì)摻合料（如II級(jí)粉煤灰）的硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥或水玻璃等。練習(xí)題