1、混凝土與砂漿基礎(chǔ)知識(shí)教程第一節(jié)概述第二節(jié) 普通混凝土的組成材料第三節(jié) 混凝土拌合物的和易性第四節(jié) 硬化混凝土的強(qiáng)度第五節(jié) 混凝土的變形性能第六節(jié) 混凝土的耐久性第七節(jié) 混凝土的外加劑第八節(jié) 普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)第九節(jié)小結(jié)第十節(jié) 復(fù)習(xí)思考題 混凝土與砂漿是建筑材料課程的重點(diǎn)之一。主要介紹普通混凝土的組成材料，新拌混凝土的工作性及評(píng)定指標(biāo)，混凝土外加劑及其作用原理和應(yīng)用，硬化混凝土的力學(xué)性能、耐久性及其影響因素，混凝土配合比設(shè)計(jì)方法及混凝土質(zhì)量控制等。此外，還簡(jiǎn)要介紹了其它品種混凝土及建筑砂漿的特性和用途。第一節(jié)概述一、混凝土（ Concrete ）的含義 凡由膠凝材料（膠結(jié)料）、粗細(xì)骨料和水及

2、其它材料，按適當(dāng)?shù)谋壤浜稀韬吓渲撇⒂不傻木哂兴璧男误w、強(qiáng)度和耐久性的人造石材，叫做砼，如水泥混凝土、瀝青混凝土等。即：膠凝材料粒狀材料水其它外加材料（外加劑、混合材料） 硬化得人工石材 水泥砼（Cement Concrete）簡(jiǎn)稱(chēng)混凝土，是以水泥為膠凝材料，砂石為骨料拌制而成的混凝土，即： 水泥 砂 石水外加劑（混合材料）砼（混凝土） 。水泥混凝土是現(xiàn)代土木工程最主要的結(jié)構(gòu)材料，本章主要介紹水泥混凝土。二、混凝土的分類(lèi) 最常用：普通水泥混凝土（Ordinary Cement Concrete） （一）按表觀(guān)密度分類(lèi) 1.重混凝土：為了屏蔽各種射線(xiàn)的輻射，采用各種高密度骨料配制的混凝土

3、，表觀(guān)密度 2800kg/m3。骨料為鋼屑、重晶石、鐵礦石等重骨料，水泥為鋇水泥、鍶水泥等重水泥。又稱(chēng)防輻射混凝土，用于核能工廠(chǎng)的屏障結(jié)構(gòu)材料。 2.普通混凝土：表觀(guān)密度 20002800kg/m3，骨料為天然砂、石，密度一般多在2500kg/m3左右，簡(jiǎn)稱(chēng)砼，用于各種建筑的承重結(jié)構(gòu)材料。 3.輕混凝土：表觀(guān)密度30）：水泥標(biāo)號(hào)為砼強(qiáng)度等級(jí)的0.91.5倍 。二、骨料（Aggregate） 細(xì)骨料 （Fine aggregate）：粒徑為0.15 4.75mm 粗骨料（Coarse-aggregate）：粒徑 4.75mm 通常細(xì)、粗骨料的總體積占砼總體積的70%80%。 骨料性能要求：有害雜

4、質(zhì)含量少；具有良好的顆粒形狀，適宜的顆粒級(jí)配和細(xì)度，表面粗糙，與水泥粘結(jié)牢固；性能穩(wěn)定，堅(jiān)固耐久。 （一）細(xì)骨料（砂） （1）種類(lèi)及特性 河砂：潔凈、質(zhì)地堅(jiān)硬，為配制混凝土的理想材料； 海砂：質(zhì)地堅(jiān)硬，但夾有貝殼碎片及可溶性鹽類(lèi) 山砂：含有粘土及有機(jī)雜質(zhì)，堅(jiān)固性差； 人工砂：富有棱角，比較潔凈，但細(xì)粉、片狀顆較多，成本高 。 （2）砼用砂質(zhì)量要求 一般要求：質(zhì)地堅(jiān)實(shí)、清潔、有害雜質(zhì)含量少。 含泥量、石粉含量和泥塊含量 天然砂含泥量和泥塊含量及人工砂石粉含量和泥塊含量應(yīng)分別符合表和表6.2.2的規(guī)定。表2.1 天然砂含泥量和泥塊含量 項(xiàng) 目指 標(biāo)類(lèi)類(lèi)類(lèi)含泥量（按質(zhì)量計(jì)）（%）1.03.05.0泥

5、塊含量（按質(zhì)量計(jì)）（%）01.02.0 表2.2 人工砂石粉含量和泥塊含量項(xiàng) 目指 標(biāo)類(lèi)類(lèi)類(lèi)亞甲藍(lán)試驗(yàn)MB值1.40 或合格含泥量（按質(zhì)量計(jì)）（%）3.05.07.0泥塊含量（按質(zhì)量計(jì)）（%）01.02.0MB值1.40 或不合格 含泥量（按質(zhì)量計(jì)）（%）1.03.05.0泥塊含量（按質(zhì)量計(jì)）（%）01.02.0有害物質(zhì)含量 砂中不應(yīng)混有草根、樹(shù)葉、樹(shù)枝塑料等雜物，如含有云母、有機(jī)物及硫酸鹽等，其含量應(yīng)符合表的規(guī)定。 表2.3 砂中有害物質(zhì)含量 項(xiàng) 目指 標(biāo)類(lèi)類(lèi)類(lèi)云母（按質(zhì)量計(jì)）（%），1.02.02.0輕物質(zhì)（按質(zhì)量計(jì)）（%），1.01.01.0有機(jī)物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸鹽（按

6、SO3質(zhì)量計(jì)）（%），0.50.50.5氯化物（以氯離子質(zhì)量計(jì)）（%），0.010.020.06 有害物質(zhì)產(chǎn)生危害的原因：泥塊阻礙水泥漿與砂粒結(jié)合，使強(qiáng)度降低；含泥量過(guò)大，會(huì)增加混凝土用水量，從而增大混凝土收縮； 云母表面光滑，為層狀、片狀物質(zhì)，與水泥漿粘結(jié)力差，易風(fēng)化，影響混凝土強(qiáng)度及耐久性；泥塊阻礙水泥漿與砂粒結(jié)合，使強(qiáng)度降低；硫化物及硫酸鹽：對(duì)水泥起腐蝕作用，降低混凝土的耐久性； 有機(jī)質(zhì)可腐蝕水泥，影響水泥的水化和硬化。 氯鹽會(huì)腐蝕鋼筋。（3）砂的粗細(xì)程度（Mx）及顆粒級(jí)配 砂的粗細(xì)程度是指不同粒徑的砂粒，混合在一起后的總體砂的粗細(xì)程度。通常分為粗砂、中砂、細(xì)砂等幾種。在相同砂用量條件峽

7、，粗砂的總表面積比細(xì)砂小，則所需要包裹砂粒表面的水泥漿少。因此，用粗砂配制混凝土比用細(xì)砂所用水泥量要省。 砂的顆粒級(jí)配是指不同粒徑砂顆粒的分布情況。在混凝土中砂粒之間的空隙是由水泥漿所填充，為節(jié)省水泥和提高混凝土的強(qiáng)度，就應(yīng)盡量減少砂粒之間的空隙。要減少砂粒之間的空隙,就必須有大小不同的顆粒合理搭配。如圖。 圖2.2 骨料的顆粒級(jí)配 砂的粗細(xì)程度及顆粒級(jí)配,常用篩分析的方法進(jìn)行測(cè)定。砂的粗細(xì)程度用細(xì)度模數(shù)表示，顆粒級(jí)配用級(jí)配區(qū)表示。 篩分析：用一套方孔孔徑為9.50mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm的七個(gè)標(biāo)準(zhǔn)篩，將500g干砂試樣由粗到細(xì)依次過(guò)

8、篩，然后稱(chēng)量余留在各篩上的砂量，并計(jì)算出各篩上的分計(jì)篩余百分率（各篩上的篩余量占砂子總量的百分率）a1、 a2、a3、a4、a5、a6及累計(jì)篩余百分率（各篩和比該篩粗的所有分計(jì)篩余百分率之和） A1、 A2、A3、A4、A5、A6計(jì)算而得，即 Ai=a1+a2+ai 如：對(duì)于2.36mm孔徑，其分計(jì)篩余百分率為a2，累計(jì)篩余百分率為（a1+a2） 。 其中a1=m1/500，a2=m2/500，a3=m3/500，以此類(lèi)推。m1，m2，m3等分別為對(duì)應(yīng)各篩的篩余量。分計(jì)篩余百分率與累計(jì)篩余百分率的關(guān)系見(jiàn)表。表2.4 分計(jì)篩余百分率與累計(jì)篩余百分率的關(guān)系篩孔尺寸分計(jì)篩余（）累計(jì)篩余（） 4.75

9、a1 A1=a12.36a2 A2=a1+a21.18a3 A3=a1+a2a30.6a4 A4=a1+a2a3a40.3a5 A5=a1+a2a3a4a50.15a6 A6=a1+a2a3a4a5a6 其中0.6mm為控制粒徑，它使任一砂樣只能處于某一級(jí)配區(qū)內(nèi)，不會(huì)同時(shí)屬于兩個(gè)級(jí)配區(qū)。 砂的粗細(xì)程度（Coarseness） 砂的粗細(xì)程度用細(xì)度模數(shù)（Fineness Modulus）（Mx）表示。 細(xì)度模數(shù)（Mx）通過(guò)累計(jì)篩余百分率（Cumulative percentage retained）計(jì)算而得。 按Mx將砂分為： 粗砂： Mx=3.73.1；中砂：Mx= 3.02.3； 細(xì)砂： Mx

10、= 2.21.6；特細(xì)砂：Mx= 1.50.7 普通砼用砂得細(xì)度模數(shù)： Mx= 3.71.6 砂的顆粒級(jí)配（Gradation） 砂的顆粒級(jí)配：骨料各級(jí)粒徑顆粒的分布情況 ，以級(jí)配區(qū)或篩分曲線(xiàn)判定砂級(jí)配的合格性。 a) 級(jí)配區(qū) 砂按0.6mm孔徑篩的累計(jì)篩余百分率，劃分成三個(gè)級(jí)配區(qū)即區(qū)、區(qū)、區(qū)，如表。普通砼用砂的顆粒級(jí)配應(yīng)處于任何一個(gè)區(qū)內(nèi)，否則不合格。 表2.5 砂的顆粒級(jí)配區(qū) 級(jí)配區(qū) 累計(jì)篩余方孔篩徑區(qū)區(qū)區(qū)9.50mm0004.75mm1001001002.36mm3552501501.18mm653550102500.6mm8571704140160.3mm9580927085550.15

11、mm100901009010090b)篩分曲線(xiàn) 以累計(jì)篩余百分率為縱坐標(biāo)，以篩孔尺寸為橫坐標(biāo)，作出三個(gè)級(jí)配區(qū)的篩分曲線(xiàn)。觀(guān)察所計(jì)算的砂的篩分曲線(xiàn)是否完全落在三個(gè)級(jí)配區(qū)的任一區(qū)內(nèi)，即可判斷該砂級(jí)配的合格性。 圖2.3 篩分曲線(xiàn)（4）砂的選用原則 一般配制砼時(shí)，宜優(yōu)先選用區(qū)砂。 若選用區(qū)砂，應(yīng)該適當(dāng)提高砂率，保證水泥用量。 若選用區(qū)砂，應(yīng)該適當(dāng)降低砂率，保證強(qiáng)度。 若某一地區(qū)砂料過(guò)細(xì)，可采用人工級(jí)配。 圖和圖均為級(jí)配較差的砂。 圖2.3 級(jí)配較差的砂圖2.4級(jí)配較差的砂 例題：特制砼采用河砂，取砂樣烘干，特取500g，按規(guī)定步驟進(jìn)行了篩分，稱(chēng)得各篩號(hào)上的篩余量如下表。 篩孔尺寸（mm）4.752.

12、361.180.60.30.15 0.15篩 編 號(hào)1234567篩余量（ g）15757010012010020 求：（1）該砂的細(xì)度模數(shù)；（2）判斷該砂的級(jí)配合格否？ （3）繪制篩分曲線(xiàn)圖。 解：（1）求分計(jì)篩余百分率 （2）求累計(jì)篩余百分率A （3）計(jì)算砂的細(xì)度模數(shù) （4）判斷：用各篩號(hào)的A值與表6.5對(duì)比，該砂的累計(jì)篩余百分率落在區(qū)，該砂級(jí)配合格。 因Mx= 2.67，所以是中砂 （5）繪制篩分曲線(xiàn)圖(如圖)。 圖2.4 篩分曲線(xiàn)（二）粗骨料 粗骨料為粒徑4.75mm的巖石顆粒 分為卵石和碎石兩類(lèi)。 卵石（ 礫石）包括河卵石、海卵石和山卵石等，其中河卵石應(yīng)用較多。碎石大多由天然巖石徑破

13、碎篩分而成。碎石和卵石按技術(shù)要求分為類(lèi)、類(lèi)、類(lèi)三種類(lèi)別。類(lèi)宜用于強(qiáng)度等級(jí)大于C60的混凝土；類(lèi)宜用于強(qiáng)度等級(jí)為C30C60及抗凍、抗?jié)B或其它要求的混凝土；類(lèi)宜用于強(qiáng)度等級(jí)小于C30的混凝土。（1）質(zhì)量及技術(shù)要求 a）含泥量及泥塊含量，其含量應(yīng)分別符合表的規(guī)定。 b）有害物質(zhì)含量，其含量應(yīng)分別符合表的規(guī)定。 表2.6 卵石、碎石含泥量和泥塊含量 項(xiàng)目指標(biāo)類(lèi)類(lèi)類(lèi)含泥量（按質(zhì)量計(jì)）（）0.51.01.5泥塊含量（按質(zhì)量計(jì)）（）00.50.7 表2.7 卵石、碎石中有害物質(zhì)含量 項(xiàng)目指標(biāo)類(lèi)類(lèi)類(lèi)有機(jī)物合格合格合格硫化物及硫酸鹽（按SO3質(zhì)量計(jì)）（），0.51.01.0（2）強(qiáng)度 碎石強(qiáng)度采用巖石立方體抗

14、壓強(qiáng)度和碎石的壓碎指標(biāo)兩種方法檢驗(yàn)。 巖石立方體抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)，是將碎石的母巖制成直徑余高均為50mm的圓柱體或邊長(zhǎng)為50mm的立方體，在水飽和狀態(tài)峽，測(cè)定其極限抗壓強(qiáng)度值。一般要求碎石母巖巖石的抗壓強(qiáng)度不小于混凝土抗壓強(qiáng)度的1.5倍，還要考慮母巖的風(fēng)化程度。 壓碎指標(biāo)(Aggregate crusing value)是指將一定質(zhì)量氣干狀態(tài)的9.09.5mm的石子，按一定的方法裝入壓碎指標(biāo)值測(cè)定儀（內(nèi)徑152mm的圓筒）內(nèi)，上面加壓頭后放在試驗(yàn)機(jī)上，在35min內(nèi)均勻加荷到200KN，卸荷后稱(chēng)取試樣質(zhì)量（G0),再用孔徑為2.36mm的篩進(jìn)行篩分，稱(chēng)取試樣的篩余量（G1 ）,壓碎指標(biāo)Qc 如下計(jì)

15、算： （3）顆粒形狀及表面特征 粗骨料比較理想的顆粒形狀為三維長(zhǎng)度相等或相近的立方體或球形顆粒而三維長(zhǎng)度相差較大的針、片狀顆粒粒形較差。顆粒長(zhǎng)度大于平均粒徑2.4倍為針狀顆粒，顆粒厚度小于平均粒徑0.4倍的為片狀顆粒。平均粒徑為一個(gè)粒級(jí)的骨料其上、下限粒徑的算術(shù)平均值。 骨料表面的粗糙程度及孔隙特征影響混凝土的強(qiáng)度。 卵石：光滑少棱角，孔隙率及總表面積小，工作性好，水泥用量少，但粘結(jié)力差，強(qiáng)度低。 碎石：多棱角，孔隙率及總表面積大，工作性差，水泥用量多，但粘結(jié)力強(qiáng)，強(qiáng)度高。在相同條件下，碎石混凝土比卵石混凝土的強(qiáng)度約高10左右。（4）最大粒徑和顆粒級(jí)配 最大粒徑 粗骨料公稱(chēng)粒級(jí)的上限稱(chēng)該粒級(jí)的

16、最大粒徑。 最大粒徑的選用原則：質(zhì)量相同的石子，粒徑越大，總表面積越小，越節(jié)約水泥，故盡量選用大粒徑石子。同時(shí)應(yīng)綜合考慮以下 幾點(diǎn)： a.結(jié)構(gòu)上考慮：建筑構(gòu)件的截面尺寸及配筋疏密 鋼筋砼 ：粗骨料最大粒徑 1/4結(jié)構(gòu)截面最小尺寸且人工拌和時(shí)S，且攪拌時(shí)間長(zhǎng)，則S大。 五 、改善新拌混凝土和易性的措施 1、調(diào)節(jié)混凝土的材料組成:采用合理砂率,并盡可能使用較低的砂率；改善砂、石的級(jí)配；在可能的條件下，盡量采用較粗的砂、石；當(dāng)拌和物坍落度太小時(shí)，保持水灰比不變，增加適量的水泥漿；當(dāng)拌和物坍落度太大時(shí)，保持砂率不變，增加適量的砂石。 2、摻加各種外加劑（如減水劑、引氣劑等）。 3、提高振搗機(jī)械的效能

17、。思考題： 1.什么是混凝土拌合物的和易性？它有哪些含義？ 2.影響混凝土和易性的因素有哪些？如何影響？ 3.什么是合理砂率？采用合理砂率有何技術(shù)及經(jīng)濟(jì)意義？ 第四節(jié) 硬化混凝土的強(qiáng)度 硬化后混凝土（ Hardened concrete）的強(qiáng)度（Strength）包括立方體抗壓強(qiáng)度、棱柱體抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和與鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度等。 抗壓強(qiáng)度 抗彎強(qiáng)度 抗剪強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度 一、混凝土的抗壓強(qiáng)度與強(qiáng)度等級(jí) 混凝土的抗壓強(qiáng)度是指其標(biāo)準(zhǔn)試件在壓力作用下直到破壞的單位面積所能承受的最大應(yīng)力。常作為評(píng)定混凝土質(zhì)量的指標(biāo)，并作為確定強(qiáng)度等級(jí)的依據(jù)。 1、立方體抗壓強(qiáng)度（fcu） 按照標(biāo)

18、準(zhǔn)的制作方法制成邊長(zhǎng)為150mm的正立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件（溫度203，相對(duì)濕度90%以上）下，養(yǎng)護(hù)至28d齡期，按照標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)定方法測(cè)定其抗壓強(qiáng)度值，稱(chēng)為“混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度”（簡(jiǎn)稱(chēng)“立方抗壓強(qiáng)度”以fcu表示），以MPa計(jì)。 2、立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（ fcu，k） 按照標(biāo)準(zhǔn)方法制作和養(yǎng)護(hù)的邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件，在28d齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)測(cè)定的抗壓強(qiáng)度總體分布中的一個(gè)值，強(qiáng)度低于該值的百分率不超過(guò)5%（即具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度），以N/mm2即MPa計(jì)。 3、強(qiáng)度等級(jí)（Grading Strength） 混凝土強(qiáng)度等級(jí)是根據(jù)立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)確定的。它的表示方法 是用

19、“C”和“立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值”兩項(xiàng)內(nèi)容表示，如：“C30”即表示混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu，k=30MPa 。 我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范（GBJ1089）規(guī)定，普通混凝土按立方抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值劃分為：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等16個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。 立方體強(qiáng)度強(qiáng)度等級(jí) 4、砼強(qiáng)度等級(jí)的實(shí)用意義 C7.5C15：用于墊層、基礎(chǔ)、地坪及受力不大的結(jié)構(gòu)； C15C25：用于普通砼結(jié)構(gòu)的梁、板、柱、樓梯及屋架； C25C30：用于大跨度結(jié)構(gòu)、耐久性要求較高的結(jié)構(gòu)、預(yù)制構(gòu)件等； C30以上：用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)

20、構(gòu)、吊車(chē)梁及特種構(gòu)件等。 5、砼的軸心抗壓強(qiáng)度（fcp） 軸心抗壓強(qiáng)度采用150mm150mm300mm的棱柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試件，如有必要，也可采用非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的棱柱體試件，但其高寬比（h/a）應(yīng)在23的范圍。 在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算中，計(jì)算軸心受壓構(gòu)件時(shí)，都采用混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)cp作為設(shè)計(jì)依據(jù)。fcp比同截面的 fcu小，且h/a越大， fcp 越小。在立方體抗壓強(qiáng)度為1055Mpa范圍內(nèi)時(shí)，fcp （0.700.80）fcu。二、砼的抗拉強(qiáng)度 劈裂試驗(yàn)測(cè)得劈裂抗拉強(qiáng)度（Splitting tension strength）。混凝土的抗拉強(qiáng)度只有抗壓強(qiáng)度的1/101/20，故在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不考

21、慮混凝土承受拉力，而是在混凝土中配以鋼筋，由鋼筋來(lái)承受拉力 。但確定抗裂度時(shí)，須考慮抗拉強(qiáng)度，它是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中確定混凝土抗裂度的主要指標(biāo)。 試驗(yàn)方法：劈裂法，測(cè)出強(qiáng)度為劈裂抗拉強(qiáng)度f(wàn)ts 。 混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度與混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系，可用經(jīng)驗(yàn)公式表達(dá)如下： 三、砼與鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度 強(qiáng)度主要來(lái)源：混凝土與鋼筋間的摩擦力、鋼筋與水泥石間的粘結(jié)力、變形鋼筋的表面機(jī)械咬合力。 影響因素：混凝土質(zhì)量（強(qiáng)度）、鋼筋尺寸及種類(lèi)、鋼筋在混凝土中的位置、加載類(lèi)型、干濕變化和溫度變化等。 四、影響硬化后水泥砼強(qiáng)度的因素 砼破壞:a）硬化水泥石與骨料間破壞（ 與水泥強(qiáng)度、水灰比、骨料性質(zhì)有關(guān)） b）硬

22、化水泥石的破壞（水泥石強(qiáng)度有關(guān)） c）骨料本身的破壞 （與骨料強(qiáng)度有關(guān)） 主要影響因素有材料組成、制備方法、養(yǎng)護(hù)條件、試驗(yàn)條件等。1、材料組成對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響 （1）水泥的強(qiáng)度和水灰比 fcu混凝土28d齡期的立方體抗壓強(qiáng)度（MPa）; fce 水泥實(shí)際強(qiáng)度（MPa）， 可取 fce=1.13 fce,k，fce,k為水泥強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值; C/W灰水比； a、b回歸系數(shù)，碎石： a =0.46；b=0.07 卵石： a =0.48；b=0.33 以上經(jīng)驗(yàn)公式一般只適用于流動(dòng)性混凝土、低流動(dòng)性混凝土 ，不適于干硬性混凝土。 （2）骨料的影響 當(dāng)骨料級(jí)配良好、砂率適當(dāng)時(shí)，由于組成了堅(jiān)強(qiáng)密實(shí)的骨架，

23、有利于混凝土強(qiáng)度的提高。如果混凝土骨料中有害雜質(zhì)較多，品質(zhì)低，級(jí)配不好時(shí)，會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度。2、養(yǎng)護(hù)條件對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響 （1）溫度及濕度 養(yǎng)護(hù)溫度高，水泥水化速度快，混凝土強(qiáng)度的發(fā)展也快；反之，在低溫下混凝土強(qiáng)度發(fā)展遲緩。當(dāng)溫度降到冰點(diǎn)以下時(shí)，水泥將停止水化，強(qiáng)度停止發(fā)展，而且易使硬化的混凝土結(jié)構(gòu)遭到破壞。因此，冬季施工時(shí)，混凝土應(yīng)特別注意保溫養(yǎng)護(hù)，防止早期受凍破壞。 溫度對(duì)強(qiáng)度發(fā)展的影響如圖。 水是水泥水化的必要條件。如果濕度不夠，水泥水化反應(yīng)不能正常進(jìn)行，甚至停止水化，會(huì)嚴(yán)重降低混凝土強(qiáng)度。因此在混凝土澆筑完畢后，應(yīng)在12h內(nèi)進(jìn)行覆蓋；在夏季施工的混凝土，要特別注意澆水保濕。 濕度對(duì)

24、強(qiáng)度發(fā)展的影響如圖。 圖4.1 溫度對(duì)強(qiáng)度發(fā)展的影響 圖4.2 濕度對(duì)強(qiáng)度發(fā)展的影響 1-空氣養(yǎng)護(hù) 2-九個(gè)月后水中養(yǎng)護(hù) 3-三個(gè)月后水中養(yǎng)護(hù) 4-標(biāo)準(zhǔn)濕度條件下養(yǎng)護(hù) （3）齡期（Age） 齡期是指混凝土在正常養(yǎng)護(hù)條件下所經(jīng)歷的時(shí)間。 砼的強(qiáng)度隨齡期的增長(zhǎng)而提高 ，早期顯著，后期緩慢。普通水泥配制的滹沱那，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，其強(qiáng)度發(fā)展大致與齡期的常用對(duì)數(shù)成正比關(guān)系，其經(jīng)驗(yàn)公式如下： 式中 fn-混凝土nd齡期的抗壓強(qiáng)度（MPa）； f28混凝土28d齡期的抗壓強(qiáng)度（MPa）； n養(yǎng)護(hù)齡期（d），n3。 根據(jù)上式，可估算混凝土28d的強(qiáng)度，或推算28d前混凝土達(dá)到某一強(qiáng)度需要養(yǎng)護(hù)的天數(shù)，如確定生

25、產(chǎn)施工進(jìn)度：砼的拆模、構(gòu)件的起吊、放松預(yù)應(yīng)力鋼筋、制品堆放、出廠(chǎng)等的日期 。3、試驗(yàn)條件對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響 試驗(yàn)條件 包括試件形狀與尺寸、試件濕度、溫度、表面狀態(tài)、加載方式等。試件尺寸：相同混凝土試件的尺寸越小，測(cè)得的混凝土的強(qiáng)度就越高。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，采用邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件作為標(biāo)準(zhǔn)試件，當(dāng)采用非標(biāo)準(zhǔn)試件時(shí)，所測(cè)得的抗壓強(qiáng)度應(yīng)乘以表所列的換算系數(shù)。 表4.1 混凝土試件不同尺寸的強(qiáng)度換算系數(shù)骨料最大粒徑（mm）試件尺寸（mm）換算系數(shù)301001001000.95401501501501602002002001.05試件的形狀：當(dāng)試件受壓面積相同，而高度不同時(shí)，高寬比越大，抗壓強(qiáng)度越小

26、。這是由于環(huán)箍效應(yīng)所致。當(dāng)試件受壓時(shí) 時(shí)，試件受壓面與試件承壓板之間的摩擦力，對(duì)試件相對(duì)于承壓板的橫向膨脹起著約束作用，該約束有利于強(qiáng)度的提高。愈接近試件的端面，這種約束作用就越大，在距端面大約a的范圍以外，約束作用才消失。試件破壞后，其上下部分各呈現(xiàn)一個(gè)較完整的棱錐體，這就是這種約束作用的結(jié)果，稱(chēng)為環(huán)箍效應(yīng) 。表面狀態(tài) 混凝土試件承壓面的狀態(tài)，也是影響混凝土強(qiáng)度的重要因素。當(dāng)試件受壓面有潤(rùn)滑劑時(shí)，試件受壓時(shí)的環(huán)箍效應(yīng)大大減小，測(cè)出的強(qiáng)度值較低。 圖4.3 壓力機(jī)壓板 圖4.4 試件破壞后 圖4.5 不受壓板約束時(shí) 對(duì)試件的約束作用 殘存的棱錐體 試件的破壞情況加荷速度 加荷速度越大，測(cè)得的強(qiáng)

27、度值也越大。4、施工方法的影響: 盡量采用機(jī)械攪拌和振搗。 五、提高混凝土強(qiáng)度的措施 1、選用高強(qiáng)度水泥和早強(qiáng)型水泥 2、采用低水灰比 的干硬性混凝土 3、摻加混凝土外加劑和摻合料 4、采用濕熱處理蒸汽養(yǎng)護(hù)和蒸壓養(yǎng)護(hù) 5、采用機(jī)械攪拌和振搗。 第五節(jié) 混凝土的變形性能 混凝土的變形包括非荷載作用下的變形和荷載作用下的變形。非荷載下的變形，分為混凝土的化學(xué)收縮、干濕變形及溫度變形；荷載作用下的變形，分為短期荷載作用下的變形及長(zhǎng)期荷載作用下的變形徐變。 一、非荷載作用下的變形（一）化學(xué)收縮（自生體積變形）在混凝土硬化過(guò)程中，由于水泥水化物的固體體積，比反應(yīng)前物質(zhì)的總體積小，從而引起混凝土的收縮，稱(chēng)

28、為化學(xué)收縮。特點(diǎn)：不能恢復(fù) ，收縮值較小，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)沒(méi)有破壞作用，但在混凝土內(nèi)部可能產(chǎn)生微細(xì)裂縫而影響承載狀態(tài)和耐久性。 （二）干濕變形（物理收縮） 干濕變形是指由于混凝土周?chē)h(huán)境濕度的變化，會(huì)引起混凝土的干濕變形，表現(xiàn)為干縮濕脹。 1.產(chǎn)生原因混凝土在干燥過(guò)程中，由于毛細(xì)孔水的蒸發(fā)，使毛細(xì)孔中 形成負(fù)壓，隨著空氣濕度的降低，負(fù)壓逐漸增大，產(chǎn)生收縮力，導(dǎo)致混凝土收縮。同時(shí)，水泥凝膠體顆粒的吸附水也發(fā)生部分蒸發(fā)，凝膠體因失水而產(chǎn)生緊縮。當(dāng)混凝土在水中硬化時(shí)，體積產(chǎn)生輕微膨脹，這是由于凝膠體中膠體粒子的吸附水膜增厚，膠體粒子間的距離增大所致。2.危害性 混凝土的干濕變形量很小，一般無(wú)破壞作用。但

29、干縮變形對(duì)混凝土危害較大，干縮能使砼表面產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力而導(dǎo)致開(kāi)裂，降低混凝土的抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕等耐久性能。 3.影響因素 （1）水泥的用量、細(xì)度及品種 水灰比不變：水泥用量愈多，砼干縮率越大；水泥顆粒愈細(xì)，砼干縮率越大。（2）水灰比的影響 水泥用量不變：水灰比越大，干縮率越大。（3）施工質(zhì)量的影響 延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間能推遲干縮變形的發(fā)生和發(fā)展，但影響甚微 ；采用濕熱法處理養(yǎng)護(hù)砼，可有效減小砼的干縮率 。 （4）骨料的影響 骨料含量多 的混凝土，干縮率較小。 （三）溫度變形 溫度變形是指混凝土隨著溫度的變化而產(chǎn)生熱脹冷縮變形。混凝土的溫度變形系數(shù) 為（11.5）10-5 / ，即溫度每升高1，每1

30、m脹縮0.010.015mm。溫度變形對(duì)大體積混凝土、縱長(zhǎng)的砼結(jié)構(gòu)、大面積砼工程極為不利，易使這些混凝土造成溫度裂縫。可采取的措施為：采用低熱水泥，減少水泥用量，摻加緩凝劑，采用人工降溫，設(shè)溫度伸縮縫，以及在結(jié)構(gòu)內(nèi)配置溫度鋼筋等，以減少因溫度變形而引起的混凝土質(zhì)量問(wèn)題。 二、荷載作用下的變形 （一）混凝土在短期作用下的變形 混凝土是一種由水泥石、砂、石、游離水、氣泡等組成的不勻質(zhì)的多組分三相復(fù)合材料，為彈塑性體。受力時(shí)既產(chǎn)生彈性變形，又產(chǎn)生塑性變形，其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系呈曲線(xiàn)，如圖。卸荷后能恢復(fù)的應(yīng)變彈是由混凝土的彈性應(yīng)變引起的，稱(chēng)為彈性應(yīng)變；剩余的不能恢復(fù)的應(yīng)變塑，則是由混凝土的塑性應(yīng)變引起的，稱(chēng)

31、為塑性應(yīng)變。混凝土的彈性模量：在應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)上任一點(diǎn)的應(yīng)力與其應(yīng)變的比值，稱(chēng)為混凝土在該應(yīng)力下的變形模量。影響混凝土彈性模量的主要因素有混凝土的強(qiáng)度、骨料的含量及其彈性模量以及養(yǎng)護(hù)條件等。 圖5.1 混凝土在壓力作用下的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)（二）砼在長(zhǎng)期荷載作用下的變形徐變（Creep） 混凝土在持續(xù)荷載作用下，除產(chǎn)生瞬間的彈性變形和塑性變形外，還會(huì)產(chǎn)生隨時(shí)間增長(zhǎng)的變形，稱(chēng)為徐變。如圖。 圖5.2 徐變變形與徐變恢復(fù)1.徐變特點(diǎn)：在加荷瞬間產(chǎn)生瞬時(shí)變形，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，又產(chǎn)生徐變變形。荷載初期，徐變變形增長(zhǎng)較快，以后逐漸變慢并溫度下來(lái)。卸荷后，一部分變形瞬時(shí)恢復(fù)，其值小于在加荷瞬間產(chǎn)生的瞬時(shí)變形。在卸

32、荷后的一段時(shí)間內(nèi)變形還會(huì)繼續(xù)恢復(fù)，稱(chēng)為徐變恢復(fù)。最后殘存的不能恢復(fù)的變形，稱(chēng)為殘余變形。2.徐變對(duì)結(jié)構(gòu)物的影響有利影響：可消除鋼筋混凝土內(nèi)的應(yīng)力集中，使應(yīng)力重新分配，從而使混凝土構(gòu)件中局部應(yīng)力得到緩和。 對(duì)大體積混凝土則能消除一部分由于溫度變形所產(chǎn)生的破壞應(yīng)力。 不利影響：使鋼筋的預(yù)加應(yīng)力受到損失（預(yù)應(yīng)力減小），使構(gòu)件強(qiáng)度減小。 3.影響徐變因素混凝土的徐變是由于在長(zhǎng)期荷載作用下，水泥石中的凝膠體產(chǎn)生粘性流動(dòng)，向毛細(xì)孔內(nèi)遷移所致。影響混凝土徐變的因素有水灰比、水泥用量、骨料種類(lèi)、應(yīng)力等。 砼內(nèi)毛細(xì)孔數(shù)量越多，徐變?cè)酱?；加荷齡期越長(zhǎng)，徐變?cè)叫。凰嘤昧亢退冶仍叫。熳冊(cè)叫。凰霉橇蠌椥阅Ａ吭?/p>

33、大，徐變?cè)叫。凰軕?yīng)力越大，徐變?cè)酱蟆?第六節(jié) 混凝土的耐久性耐久性（Durability）：混凝土抵抗介質(zhì)作用并長(zhǎng)期保持其良好的使用性能和外觀(guān)完整性，從而維持混凝土結(jié)構(gòu)的安全、正常使用的能力為混凝土的耐久性。 耐久性是一個(gè)綜合性的指標(biāo)，包括抗?jié)B性、抗凍性、抗腐蝕、抗碳化性、抗磨性、抗堿骨料反應(yīng)及混凝土中的鋼筋耐銹蝕等性能。 1、抗?jié)B性：指砼在有壓水、油等液體作用下，抵抗?jié)B透的能力。用抗?jié)B標(biāo)號(hào)（S）表示，有S4、S6、S8、S10、S12等五個(gè)等級(jí)。 砼產(chǎn)生滲透是由于其內(nèi)部存在貫穿孔隙、毛細(xì)管和孔洞、蜂窩等。提高混凝土抗?jié)B性的措施有降低水灰比、采用減水劑，選用致密、干凈、級(jí)配良好骨料。 2、抗

34、凍性（Frost resistance） 抗凍性用抗凍等級(jí)表示，抗凍等級(jí)是按規(guī)范規(guī)定的試驗(yàn)進(jìn)行反復(fù)凍融循環(huán)，以同時(shí)滿(mǎn)足強(qiáng)度損失率不超過(guò)25%，質(zhì)量損失率不超過(guò)5%時(shí)的循環(huán)次數(shù)。它分為D10、D15、D25、D50、D100、D150、D200、D250、D300等九個(gè)抗凍等級(jí)。 提高混凝土抗凍性的關(guān)鍵是提高密實(shí)度。措施是減小水灰比，摻加引氣劑等。 3.耐磨性（Wearing capacity）：指混凝土抵抗機(jī)械磨損的能力。 影響混凝土耐磨性的主要因素是砼的表面光滑程度、水泥品種、石子硬度等。 4.抗侵蝕性 混凝土的抗侵蝕性主要取決于其所用水泥的品種及混凝土的密實(shí)度。故提高混凝土抗侵蝕性的主要措

35、施是合理選用水泥品種、降低水灰比、提高混凝土的密實(shí)度及盡量減少混凝土中的開(kāi)口孔隙。 5.混凝土的碳化 混凝土的碳化是指混凝土內(nèi)水泥石中Ca（OH）2與空氣中的CO2時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成CaCO3和H2O。 不利影響：減弱了對(duì)鋼筋的保護(hù)作用。 增加混凝土的收縮，降低混凝土的抗拉、抗折強(qiáng)度及抗?jié)B能力。 有利影響：提高混凝土的密實(shí)度，對(duì)提高抗壓強(qiáng)度有利。 影響因素：二氧化碳的濃度、環(huán)境濕度、水泥品種、水灰比等。 二氧化碳的濃度高，碳化速度快 。環(huán)境中濕度在50%75%時(shí)，碳化速度最快；濕度小于25%或大于100%時(shí)，碳化作用將停止進(jìn)行 采取措施：a.合理選用水泥品種； b.使用減水劑，提高混凝土的密

36、實(shí)度 ； c.采用水灰比小，單位水泥用量較大的混凝土配合比 d.在混凝土表面涂刷保護(hù)層，防止二氧化碳侵入等 ； e.加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，保證振搗質(zhì)量。 6.混凝土的堿骨料反應(yīng) 堿骨料反應(yīng)是指水泥中的堿（Na2O、K2O）與骨料中的活性二氧化硅發(fā)生反應(yīng)，在骨料表面生成復(fù)雜的堿硅酸凝膠，吸水，體積膨脹（可增加3倍以上），從而導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生膨脹開(kāi)裂而破壞，這種現(xiàn)象稱(chēng)為堿骨料反應(yīng)。 堿骨料反應(yīng)必須具備的三個(gè)條件： a.水泥中堿含量高，(Na2O+0.658K2O)%大于0.6%； b.骨料中含有活性二氧化硅成分，此類(lèi)巖石有流紋巖、玉髓等； c.有水的存在。 堿骨料反應(yīng)速度極慢，但造成的危害極大

37、，而且無(wú)法彌補(bǔ)，其危害需幾年或幾十年才表現(xiàn)出來(lái)。通常用長(zhǎng)度法，如六個(gè)月試塊的膨脹率超過(guò)0.05%或一年中超過(guò)0.1%，這種骨料認(rèn)為具有活性。 7.提高混凝土耐久性的措施 1、合理選擇水泥品種 ； 2、適當(dāng)控制砼的水灰比和水泥用量 ； 3、選用品種良好，級(jí)配合格的骨料； 4、摻外加劑； 5、保證砼的施工質(zhì)量。 表6.1 混凝土的最大水灰比和最小水泥用量 環(huán)境條件結(jié)構(gòu)物類(lèi)型最大水灰比最小水泥用量素混凝土鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土素混凝土鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土干燥環(huán)境正常的居住或辦公用房屋內(nèi)部件 不作規(guī)定0.650.60200260300潮 濕環(huán)境無(wú) 凍害高濕度的室內(nèi)部件 室外部件 在非侵蝕性土和（或）

38、水中的部件 0.700.600.60225280300有 凍害經(jīng)受凍害的室外部件 在非侵蝕性土和（或）水中且經(jīng)受凍害的部件 高濕度且經(jīng)受凍害的室內(nèi)部件 0.550.550.55250280300有凍害和除冰劑的潮濕環(huán)境經(jīng)受凍害和有除冰劑作用的室內(nèi)和室外部件 0.500.500.50300300300第七節(jié) 混凝土的外加劑混凝土的外加劑是指在混凝土拌和過(guò)程中摻入的能顯著改善砼的性能的物質(zhì)。其摻量一般不大于水泥質(zhì)量的5%。由于外加劑對(duì)混凝土性能的改善，它在工程中應(yīng)用的比例越來(lái)越大，不少?lài)?guó)家使用摻外加劑的混凝土已占混凝土總量的60%90%,因此，外加劑逐漸成為混凝土占的第五種成分。一、外加劑分類(lèi) 混

39、凝土外加劑種類(lèi)繁多，根據(jù)混凝土外加劑的分類(lèi)、命名與定義規(guī)定，混凝土外加劑按其主要功能分為四類(lèi)：1.改善工作性的外加劑：減水性、泵送劑、引氣劑 2.調(diào)節(jié)凝結(jié)硬化時(shí)間的外加劑：緩凝劑、早強(qiáng)劑、速凝劑 3.改善耐久性的外加劑：阻銹劑、防水劑、引氣劑4.改善其它性能的外加劑：加氣劑、著色劑、膨脹劑、防凍劑 二、減水劑 減水劑是指在砼坍落度基本相同條件下，加入能顯著減少拌和用水量的外加劑。(一) 減水劑的作用機(jī)理 減水劑為表面活性物質(zhì)，其分子由親水基團(tuán)和憎水基團(tuán)兩個(gè)部分組成。水泥加水拌和，水泥漿成絮凝結(jié)構(gòu)，包裹一部分拌和水，降低了流動(dòng)性。減水劑的作用機(jī)理表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：（1）其疏水基團(tuán)定向吸附于水泥

40、顆粒表面，親水基團(tuán)指向水溶液，使水泥顆粒表面帶有相同電荷，斥力作用使水泥顆粒分開(kāi)，放出絮凝結(jié)構(gòu)游離水，增加流動(dòng)性；（2）親水基吸附大量極性水分子，增加水泥顆粒表面溶劑化水膜厚度，起潤(rùn)滑作用，改善工作性； （3）減水劑降低表面張力，水泥顆粒更易濕潤(rùn)，使水化比較充分，從而提高混凝土的強(qiáng)度。 圖7.1 水泥漿的絮凝結(jié)構(gòu)和減水劑作用示意圖(二) 減水劑的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果 1.增大流動(dòng)性。在用水量及水灰比不變時(shí)，混凝土坍落度可增大100200mm，且不影響混凝土的強(qiáng)度。 2.提高混凝土的強(qiáng)度。在保持流動(dòng)性及水泥用量不變的條件下，可減少拌和用水量1015，從而降低水灰比，使混凝土強(qiáng)度提高1520。3.節(jié)約水泥

41、。在保持流動(dòng)性及水灰比不變的條件下，可以在減少拌和水量的同時(shí)，相應(yīng)減少水泥用量。 4.改善混凝土的耐久性。 (三)減水劑的種類(lèi) 按化學(xué)成分主要有木質(zhì)素系、萘系、水溶性樹(shù)脂類(lèi)、糖蜜類(lèi)和復(fù)合型減水劑等。 1.木質(zhì)素系減水劑包括木質(zhì)素磺酸鈣（木鈣）、木質(zhì)素磺酸鈉（木鈉）、木質(zhì)素磺酸鎂（木鎂）等。其中木鈣減水劑應(yīng)用較多。木鈣減水劑是以生產(chǎn)紙漿或纖維漿剩余下來(lái)的亞硫酸漿廢液為原料，采用石灰乳中和，經(jīng)生物發(fā)酵除糖、蒸發(fā)濃縮、噴霧干燥而制得的棕黃色粉末。木鈣減水劑的適宜摻量，一般為水泥質(zhì)量的0.20.3。其減水率為1015，混凝土28d抗壓強(qiáng)度提高1020；若不減水，混凝土坍落度可增大80100mm；若保持

42、混凝土的抗壓強(qiáng)度和坍落度不變，可節(jié)約水泥用量10左右。木鈣減水劑對(duì)混凝土有緩凝作用，摻量過(guò)多或在低溫下，其緩凝作用更為顯著，而且還可能使混凝土強(qiáng)度降低，使用時(shí)應(yīng)注意。木鈣減水劑可用于一般混凝土工程，尤其適用于大體積澆筑、滑模施工、泵送混凝土及夏季施工等。木鈣減水劑不宜單獨(dú)用于冬季施工，在日最低氣溫低于5，應(yīng)與早強(qiáng)劑或防凍劑復(fù)合使用。木鈣減水劑也不宜單獨(dú)用于蒸養(yǎng)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土，以免蒸養(yǎng)后混凝土表面出現(xiàn)疏松現(xiàn)象。 2.萘磺酸鹽系減水劑萘系減水劑，是用萘或萘的同系物經(jīng)磺化與甲醇縮回而成。目前，我國(guó)生產(chǎn)的主要有NNO、NF、FDN、UNF、MF、建I型等減水劑，其中大部分品牌為非引氣型減水劑。

43、萘系減水劑的適宜摻量為水泥質(zhì)量的0.51.0，減水率為1025，混凝土28d強(qiáng)度提高20以上。萘系減水劑的減水增強(qiáng)效果好，對(duì)不同品種水泥的適應(yīng)性較強(qiáng)。適用于配制早強(qiáng)、高強(qiáng)、流態(tài)、蒸養(yǎng)混凝土。 3.水溶性樹(shù)脂減水劑這類(lèi)減水劑時(shí)以一些水溶性樹(shù)脂為主要原料制成的減水劑，如三聚氰胺樹(shù)脂、古瑪隆樹(shù)脂等。該類(lèi)減水劑增強(qiáng)效果顯著，為高效減水劑，我國(guó)產(chǎn)品有SM樹(shù)脂減水劑等。 SM減水劑摻量為水泥質(zhì)量的0.52.0，其減水率為1527，混凝土3d強(qiáng)度提高30100，28d強(qiáng)度可提高2030。SM減水劑適于配制高強(qiáng)混凝土、早強(qiáng)混凝土、流態(tài)混凝土及蒸養(yǎng)混凝土等。三、早強(qiáng)劑早強(qiáng)劑是加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展，并對(duì)后期強(qiáng)度

44、無(wú)顯著影響的外加劑。早強(qiáng)劑可以在常溫、低溫荷負(fù)溫（不低于5）條件下加速混凝土的硬化過(guò)程，多用于冬季施工和搶修工程。早強(qiáng)劑主要有無(wú)機(jī)鹽類(lèi)（氯鹽類(lèi)、磷酸鹽類(lèi)）和有機(jī)胺及有機(jī)無(wú)機(jī)的復(fù)合物三大類(lèi)。 1.氯鹽類(lèi)早強(qiáng)劑氯鹽類(lèi)早強(qiáng)劑主要有氯化鈣、氯化鉀、氯化鋁及三氯化鐵等，其中以氯化鈣應(yīng)用最廣。氯化鈣為白色粉末狀物，其適宜摻量為水泥質(zhì)量的0.51.0，能使混凝土3d強(qiáng)度提高5010，7d強(qiáng)度提高2040，同時(shí)能降低混凝土中水的冰點(diǎn)，防止混凝土早期受凍。 采用氯化鈣作早強(qiáng)劑，最大的缺點(diǎn)使含有Cl-離子，會(huì)使鋼筋銹蝕，并導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。為了抑制氯化鈣對(duì)鋼筋的銹蝕作用，常將氯化鈣與阻銹劑亞硝酸鈉（NaNO2)復(fù)合

45、作用。 2.硫酸鹽類(lèi)早強(qiáng)劑硫酸鹽類(lèi)早強(qiáng)劑，主要有硫酸鈉、硫代硫酸鈣、硫酸鋁、硫酸鋁鉀等，其中硫酸鈉應(yīng)用較多。硫酸鈉為白色粉狀物，一般摻量為0.52.0，當(dāng)摻量為11.5時(shí)，達(dá)到混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度70的時(shí)間可縮短一半左右。 硫酸鈉對(duì)鋼筋無(wú)銹蝕作用，適用于不允許摻用氯鹽的混凝土。但由于它與氫氧化鈣作用生成強(qiáng)堿NaOH,為防止堿骨料反應(yīng)，硫酸鈉嚴(yán)禁用于含有活性骨料的混凝土，同時(shí)應(yīng)注意不能超量摻加，以免導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生后期膨脹開(kāi)裂破壞，并防止混凝土表面產(chǎn)生“白霜”。 3.有機(jī)胺類(lèi)早強(qiáng)劑 有機(jī)胺類(lèi)早強(qiáng)劑主要有三乙醇胺、三異丙醇胺等，其中早強(qiáng)效果以三乙醇胺為佳。 三乙醇胺為無(wú)色或淡黃色油狀液體，呈堿性，能溶于水

46、。摻量為水泥質(zhì)量的0.020.05，能使混凝土早期強(qiáng)度提高。三乙醇胺對(duì)混凝土稍有緩凝作用，摻量過(guò)多會(huì)造成混凝土嚴(yán)重緩凝和混凝土強(qiáng)度下降，故應(yīng)嚴(yán)格控制摻量。四、緩凝劑 緩凝劑是指能延緩混凝土凝結(jié)時(shí)間，并對(duì)混凝土后期強(qiáng)度發(fā)展無(wú)不利影響的外加劑。緩凝劑主要有四類(lèi)：糖類(lèi)，如糖蜜；木質(zhì)素磺酸鹽類(lèi)，如木鈣、木鈉。常用的緩凝劑是木鈣和糖蜜，其中糖蜜的緩凝效果最好。 緩凝劑具有緩凝、減水、降低水化熱和增強(qiáng)作用，對(duì)鋼筋也無(wú)銹蝕作用。主要使適用于大體積混凝土和炎熱氣候下施工的混凝土，以及需長(zhǎng)時(shí)間停放或長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)幕炷痢Ｎ濉⒁龤鈩?引氣劑是指在混凝土攪拌過(guò)程中，能引入大量分布均勻的微小氣泡，以減少混凝土拌和物的泌

47、水、離析，改善和易性，并能顯著提高硬化混凝土抗凍性、耐久性的外加劑。目前，應(yīng)用較多的引氣劑為松香熱聚物、松香皂、烷基苯磺酸鹽等。由于大量微小、封閉并均勻分布的氣泡的存在，使混凝土的某些性能得到明顯改善或改變。 1.改善混凝土拌和物的和易性 2.顯著提高混凝土的抗?jié)B性、抗凍性 3.降低混凝土強(qiáng)度。一般混凝土的含氣量每增加1時(shí)，其抗壓強(qiáng)度將降低46，抗折強(qiáng)度降低23。 引氣劑可用于抗?jié)B混凝土、抗凍混凝土、抗硫酸鹽侵蝕混凝土、泌水嚴(yán)重的混凝土、貧混凝土、輕混凝土，以及對(duì)飾面有要求的混凝土等，但引氣劑不宜用于蒸養(yǎng)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土。六、防凍劑 防凍劑是能使混凝土在負(fù)溫下硬化，并在規(guī)定養(yǎng)護(hù)條件下達(dá)到預(yù)

48、期性能的外加劑。常用的防凍劑有氯鹽類(lèi)、氯鹽阻銹類(lèi)、物氯鹽類(lèi)。 防凍劑用于負(fù)溫條件下施工的混凝土。目前，國(guó)產(chǎn)防凍劑品種適用于015的氣溫，當(dāng)在更低氣溫下施工時(shí)，應(yīng)增加其它混凝土冬季施工措施。七、速凝劑 速凝劑是指能使混凝土迅速凝結(jié)硬化的外加劑。速凝劑主要有無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)物類(lèi)兩類(lèi)。我國(guó)常用的速凝劑使無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，主要有紅星I型、711型、728型、8604型等。 速凝劑摻入混凝土后，能使混凝土在5min內(nèi)初凝，1h就可產(chǎn)生強(qiáng)度，1d強(qiáng)度提高23倍，但后期強(qiáng)度會(huì)下降，28d強(qiáng)度約為不摻時(shí)的8090。速凝劑的速凝早強(qiáng)作用機(jī)理，是使水泥中的石膏變成Na2SO4，失去緩凝作用，從而促使C3A迅速水化，并在溶液中

49、析出其水化產(chǎn)物晶體，導(dǎo)致水泥漿迅速凝固。速凝劑主要用于礦山井巷、鐵路隧道、飲水涵洞、地下工程以及噴錨支護(hù)時(shí)的噴射混凝土或噴射砂漿工程中。八、外加劑的選擇和使用 在混凝土中摻用外加劑，若選擇和使用不當(dāng)，會(huì)造成質(zhì)量事故。因此應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1.外加劑品種的選擇在選擇外加劑時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程需要，現(xiàn)場(chǎng)的材料條件，參考有關(guān)資料，通過(guò)試驗(yàn)確定。 2.外加劑摻量的確定 混凝土外加劑均有適宜摻量，摻量過(guò)小，往往達(dá)不到預(yù)期效果；摻量過(guò)大，則會(huì)影響混凝土質(zhì)量，甚至造成質(zhì)量事故。因此，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)試配，確定最佳摻量。九、外加劑的摻加方法 外加劑的摻量很少，必須保證其均勻分散，一般不能直接加入混凝土攪拌機(jī)內(nèi)。對(duì)于可溶于

50、水的外加劑，應(yīng)先配成一定濃度的溶液，隨水加入攪拌機(jī)。對(duì)于不溶于水的外加劑，應(yīng)與適量水泥或砂混合均勻后，再加入攪拌機(jī)內(nèi)。另外，根據(jù)外加劑的摻入時(shí)間，減水劑有同摻法、后摻法、分摻法等三種方法。實(shí)踐證明，后摻法最好，能充分發(fā)揮減水劑的功能。第八節(jié) 普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)砼配合比：是指砼各組成材料數(shù)量間的關(guān)系。這種關(guān)系常用兩種方法表示： 1）單位用量表示法 以每1m3混凝土種各種材料的用量表示（例如水泥：水：砂：石子=330kg：150kg：706kg：1264kg）。 2）相對(duì)用量表示 以水泥的質(zhì)量為1，并按“水泥：砂：石子；水灰比(水)”的順序排列表示（例如1：2.14：3.82；W/C=0.45

51、）。 砼配合比設(shè)計(jì)：確定這種數(shù)量比例關(guān)系的工作叫砼配合比設(shè)計(jì)。 一、混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本要求 配合比設(shè)計(jì)的任務(wù)：根據(jù)原材料的技術(shù)性能及施工條件，確定出能滿(mǎn)足工程所要求的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的各項(xiàng)組成材料的用量。基本要求： 滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求 滿(mǎn)足施工工作性的要求 滿(mǎn)足環(huán)境耐久性的要求 滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)的要求 二、混凝土配合比設(shè)計(jì)的資料準(zhǔn)備 下列基本資料： （1）了解工程設(shè)計(jì)要求的混凝土強(qiáng)度等級(jí)，以備確定混凝土配制強(qiáng)度。 （2）了解工程所處環(huán)境對(duì)混凝土耐久性的要求，以便確定所配制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量。 （3）了解結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面尺寸及鋼筋配置情況，以便確定混凝土骨料的最大粒徑。 （4）了解混凝土

52、施工方法及管理水平，以便選擇混凝土拌合物坍落度及骨料最大粒徑。 （5）掌握原材料的性能指標(biāo)，包括： 1 水泥的品種、標(biāo)號(hào)、密度； 2 砂、石骨料的種類(lèi)、表觀(guān)密度、級(jí)配、石子、最大粒徑； 3 拌和用水的水質(zhì)情況； 4 外加劑的品種、性能、適宜摻量。 三、砼配合比設(shè)計(jì)的方法與原理1. 體積法 假定混凝土拌合物的體積等于各組成材料絕對(duì)體積和混凝土拌合物中所含空氣體積之和。 式中 c水泥密度，可取29003100（kgm3）； s細(xì)骨料的表觀(guān)密度（kgm3）； w水的密度，可取1000（kg/m3）； 混凝土的含氣率（%），在不使用引氣型外加劑時(shí)，可取1。 2. 質(zhì)量法 （假定表觀(guān)密度法） 該法假定混

53、凝土拌合物的表現(xiàn)密度為一固定值，混凝土拌和物各組成材料的單位用量之和即為其表觀(guān)密度。因此可列出以下兩式 式中 ：mc0、mc0、ms0和mw0每立方米混凝土的水泥、粗骨料、細(xì)骨料和水的用量（kg）； s砂率（）； cp 1 m3 混凝土拌合物的假定濕表觀(guān)密度（kg/m3），在22602450kg范圍內(nèi)選定。 一般C7.5C15取23002350 kg/m3 ，C20C30取23502400 kg/m3 ，C40取2450 kg/m3 。 四、砼配合比設(shè)計(jì)的依據(jù) 1. 混凝土配合比設(shè)計(jì)基本參數(shù)的確定 砼：4個(gè)基本變量（材料參數(shù)）：水泥、水、砂子、石子 三個(gè)關(guān)系:（1）水和水泥的關(guān)系（水灰比） （

54、2）砂和石子的關(guān)系（砂率） （3）水泥漿與骨料的關(guān)系（單位用水量） 基本原則是： （1）在滿(mǎn)足混凝土強(qiáng)度和耐久性的基礎(chǔ)上，確定混凝土的水灰比。取大值（省水泥） （2）在滿(mǎn)足混凝土施工要求的和易性基礎(chǔ)上，根據(jù)粗骨料的種類(lèi)和規(guī)格，確定混凝土的單位用水量。越小越好 （3）砂在細(xì)骨料中的數(shù)量應(yīng)以填充石子空隙后略有富余的原則來(lái)確定。砂率越小越好 2. 砼配合比設(shè)計(jì)的算料基準(zhǔn) 1m3 砼種各材料用量為基準(zhǔn) 計(jì)算時(shí)骨料以干燥狀態(tài)為基準(zhǔn) 五、砼配合比設(shè)計(jì)計(jì)算步驟 （一）確定計(jì)算配合比1. 確定砼配制強(qiáng)度（ fcu,o ） fcu,o =fcu,k+1.645 式中 fcu,o混凝土配制強(qiáng)度（MPa）； fcu

55、,k混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）； 混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（MPa）。 混凝土 可按表取值。 表8.1 混凝土取值混凝土強(qiáng)度等級(jí)C35（MPa）4.05.06.02.確定水灰比（WC） a、b回歸系數(shù)，可按表采用。 表8.2 回歸系數(shù)a和b選用表石子品種ab碎石0.460.07卵石0.480.33 為了保證混凝土的耐久性，水灰比還不得大于表6.18中規(guī)定的最大水灰比值，如計(jì)算所得的水灰比大于規(guī)定的最大水灰比值時(shí)，應(yīng)取規(guī)定的最大水灰比值。3. 選定砼單位拌和用水量（mw0） （1）干硬性和塑性混凝土用水量的確定根據(jù)所用骨料的種類(lèi)、最大粒徑及施工所要求的坍落度值，查表、6.8.4選取1m3混凝土

56、的用水量。 表8.3 干硬性混凝土的用水量拌和物稠度卵石最大粒徑（mm)碎石最大粒徑（mm)項(xiàng)目指標(biāo)102040162040維勃稠度（s)16201751601451801701551115180165150185175160510185170155190180165 表8.4 塑性混凝土的用水量 拌和物稠度卵石最大粒徑（mm)碎石最大粒徑（mm)項(xiàng)目指標(biāo)102031.540162031.540坍落度（mm)1030190170160150200185175165355020018017016021019518517555702101901801702202051951857590215195

57、185175230215205195（2）流動(dòng)性和大流動(dòng)性混凝土的用水量計(jì)算 a.以表中坍落度90mm的用水量為基礎(chǔ)，按坍落度每增大20mm，用水量增加5kg，計(jì)算出未摻外加劑時(shí)混凝土的用水量。 b.摻外加劑時(shí)的混凝土用水量按下式計(jì)算： mwa=mw0(1-)式中mwa摻外加劑時(shí)，每1m3混凝土的用水量(kg/m3 ) ； mw0未摻外加劑時(shí)，每1m3混凝土的用水量(kg/m3 ) ； 外加劑的減水率（），應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。4.確定單位水泥用量（ mc0） 未保證混凝土的耐久性，由上式計(jì)算求得的 mc0 還應(yīng)滿(mǎn)足表6.6.1規(guī)定的最小水泥用量，如計(jì)算所得的水泥用量小于規(guī)定的最小水泥用量時(shí)，應(yīng)取規(guī)定

58、的最小水泥用量值。 5. 確定砂率（s） （1）查表法根據(jù)骨料的種類(lèi)、最大粒徑、水灰比按表選用。 表8.5 混凝土的砂率（） 水灰比（w/c）卵石最大粒徑（mm）碎石最大粒徑（mm）1020401620400.402632253124303035293427320.503035293428333338323730350.603338323731363641354033380.70364135403439394438433641（2）計(jì)算法 ：撥開(kāi)系數(shù)。機(jī)械拌和取1.11.2；人工拌和1.21.4。 6. 計(jì)算單位砂、石用量 （1）體積法 （2）質(zhì)量法 根據(jù)以上公式可計(jì)算出單位砂、石用量mg0、

59、ms0。8. 寫(xiě)出砼計(jì)算配合比 1m3砼材料用量：水泥：砂：石：水=1：x : y : z ，W/C = z （二）配合比的試配、調(diào)整與確定 1.基準(zhǔn)配合比的計(jì)算 按混凝土初步計(jì)算配合比稱(chēng)取實(shí)際工程中使用的材料進(jìn)行試拌。當(dāng)試拌 出的拌和物坍落度或維勃稠度不能滿(mǎn)足要求，或粘聚性和保水性不良時(shí)，應(yīng)在保持水灰比不變的條件下相應(yīng)調(diào)整用水量和砂率，直到符合要求為止，然后提出供檢驗(yàn)強(qiáng)度用的基準(zhǔn)配合比。1.砼拌和物和易性調(diào)整方法有 1）若坍落度不滿(mǎn)足： S過(guò)小應(yīng)保持W/C 不變，增加水泥漿量； S過(guò)大保持砂率不變，增加骨料用量。 2）若粘聚性、保水性不滿(mǎn)足要求時(shí)，應(yīng)保持骨料總量不變，調(diào)整砂率。 調(diào)整時(shí)間不超過(guò)20min，直到符合要求 。根據(jù)調(diào)整后的材料用量計(jì)算砼拌和物的基準(zhǔn)配合比。 2. 強(qiáng)度復(fù)核 采用3個(gè)水灰比不同的配合比： （1）基準(zhǔn)配合比的水灰比 （2）基準(zhǔn)配合比的水灰比 + 0.05 （3）基準(zhǔn)配合比的水灰比0.05 用水量與基準(zhǔn)配合比相同，砂率可作適當(dāng)調(diào)整（增、減1%）。 每個(gè)配合比做1組試件，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d，測(cè)出混凝土的抗壓強(qiáng)度。 3.試驗(yàn)室配合比確定 根據(jù)強(qiáng)度檢驗(yàn)結(jié)果、濕表觀(guān)密度進(jìn)一步修正配合