同濟大學土木工程材料 第四章、混凝土

1、第四章 混凝土(Concrete)第一節(jié) 概述第二節(jié) 普通混凝土的組成材料第三節(jié) 混凝土的性能思考題第四節(jié) 混凝土質(zhì)量控制與強度評定第五節(jié) 普通混凝土配合比設計第六節(jié) 水泥混凝土技術(shù)進展第一節(jié) 概述(Introduction)第四章 混凝土 廣義地，混凝土是由膠結(jié)材料(binder)包裹顆粒狀集料(aggregate)所形成的拌合料(mixture)及其硬化而成的人造石材。 狹義地,混凝土是將水泥、砂、石子、水、必要時摻入化學外加劑和礦物摻合料，按適當比例配合，經(jīng)過均勻攪拌、密實成型及養(yǎng)護硬化而成的人造石材（簡稱砼）。 混凝土是一種堆聚結(jié)構(gòu)的復合材料。砂、石骨料起骨架作用，水泥石起膠結(jié)、填充作

2、用，自由水失去后留下孔隙。混凝土的質(zhì)量取決于組成材料的性質(zhì)和用量、施工工藝（攪拌、密實、養(yǎng)護）。第一節(jié) 概述(Introduction)第四章 混凝土 混凝土是在1824年發(fā)明波特蘭水泥后不久出現(xiàn)的。鋼筋混凝土、預應力鋼筋混凝土堪稱混凝土發(fā)展中的兩次革命。1916年建立了混凝土強度的水灰比理論，使混凝土配合比設計成為可能。目前，混凝土是世界上用量最大、應用最廣泛的人造建筑材料。第一節(jié) 概述(Introduction)第四章 混凝土一、混凝土的分類(The classification of concrete)按表觀密度分為：重質(zhì)混凝土（2500kg/m3），普通混凝土（19002500 kg/

3、m3），輕質(zhì)混凝土（5001900 kg/m3），特輕混凝土（500 kg/m3）。按用途分為：結(jié)構(gòu)混凝土，保溫隔熱混凝土，防水混凝土，耐熱混凝土，耐酸混凝土，耐油混凝土，防輻射混凝土，海工混凝土，道路混凝土，修補混凝土等幾十種。按施工工藝分為：澆注混凝土，碾壓混凝土，真空混凝土，噴射混凝土，泵送混凝土，水下澆注混凝土等。第一節(jié) 概述(Introduction)第四章 混凝土一、混凝土的分類(The classification of concrete)按原材料的構(gòu)成分為：水泥混凝土，硅酸鹽混凝土，石膏混凝土，石灰混凝土，粘土混凝土，水玻璃混凝土，瀝青混凝土，硫磺混凝土，聚合物混凝土，加氣混凝

4、土，纖維混凝土等幾十種。按強度分為：普通混凝土（100 MPa）。按拌合物稠度分為：干硬性混凝土（坍落度=0cm，VB30秒），塑性混凝土（坍落度=18cm），大流動性混凝土（坍落度=1015cm），流態(tài)混凝土（坍落度16cm）等。按拌合物中水泥用量多少分為：富混凝土、貧混凝土。按配筋情況分為：素混凝土，鋼筋混凝土，纖維混凝土，鋼管混凝土等。第一節(jié) 概述(Introduction)第四章 混凝土二、混凝土的特性(The characters of concrete)（1）砂、石集料占混凝土材料用量的80%以上，其資源豐富、易于就地取材、成本低。（2）改變組分及配比可制得具有不同物理力學性能的混

5、凝土，滿足不同工程的要求，適用面廣。（3）混合料具有可塑性，可按工程結(jié)構(gòu)要求澆筑成不同形狀和尺寸的整體結(jié)構(gòu)或預制構(gòu)件。（4）與鋼材有基本相同的熱膨脹系數(shù)，與鋼筋等有牢固的粘結(jié)力，可配筋或設預埋件。（5）經(jīng)久耐用，維修費用低。水硬性材料，耐水性好。（6）生產(chǎn)能耗低于粘土磚、塑料、金屬材料等。（7）自重大，脆性，易開裂，抗拉強度低。第一節(jié) 概述(Introduction)第四章 混凝土三、建筑工程對混凝土的基本要求 (The desired performance of concrete for construction)（1）新拌混凝土應具有與工程要求和施工條件相適應的和易性(workabili

6、ty)，便于施工。（2）混凝土應在規(guī)定齡期達到設計要求的強度(strength)。（3）硬化混凝土應具有與使用環(huán)境相適應的耐久性(durability)。（4）經(jīng)濟(economy)合理，減少能耗。第一節(jié) 概述(Introduction)第四章 混凝土四、混凝土技術(shù)的發(fā)展方向 (The development trend of concrete technology) 高強，快硬早強，輕質(zhì)，特殊性能（發(fā)光，導電，滲濾，不發(fā)火花，灌漿等。），利用廢料，施工工藝革新，混凝土質(zhì)量檢測技術(shù)革新。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章

7、混凝土一、水泥(Cement) 根據(jù)所處環(huán)境（溫度、濕度、侵蝕性介質(zhì)）、工程特點（高強、快硬、抗?jié)B、耐磨、大體積）、水泥特性合理選用水泥品種。 水泥標號應與混凝土的設計強度相適應，一般以水泥標號為混凝土強度等級的1.52.0倍為宜。用高標號水泥配制低強度混凝土，水泥用量在滿足強度要求時不能滿足和易性、耐久性要求，若增加水泥用量即造成浪費。用低標號水泥配制高強度混凝土，要求水灰比很小，造成拌合物太干稠，施工困難。 常規(guī)檢測(routine test)項目：安定性、標準稠度用水量、水泥膠砂強度。參照標準：水泥標準稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法、水泥膠砂強度檢驗方法。第二節(jié) 普通混凝土的組成材

8、料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土二、細骨料(Fine aggregate) 粒徑0.165mm的骨料為細骨料。細骨料性能應符合普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準（JGJ52-2006）的要求。檢驗水泥標號用的標準砂（standard sand）應符合水泥強度試驗用標準砂的要求。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土二、細骨料(Fine aggregate)1混凝土用砂的種類(The kinds of sand for concrete)（1）按來源分為：天然砂（

9、多用河砂，若用海砂、山砂應做檢驗。）、人工砂（采石場的碎屑）。（2）工程上按細度模數(shù)將砂分為：粗砂（f =3.73.1）、中砂（f =3.02.3）、細砂（f =2.21.6）、特細砂（f =1.50.7）。一般選用中粗砂。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土二、細骨料(Fine aggregate)2混凝土用砂的質(zhì)量要求 (The quality requirements of sand for concrete)包括：物理性質(zhì)（表觀密度、堆積密度、含水狀態(tài)、顆粒形狀及表面特征）、有害雜質(zhì)含量、堅固性、顆粒級配及粗

10、細程度等。其中砂的顆粒級配和粗細程度具有重要技術(shù)經(jīng)濟意義，用篩分析試驗(sieving test)測定。 常規(guī)檢測項目：篩分析，堆積密度，表觀密度，含泥量及泥塊含量。參照標準：普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土二、細骨料(Fine aggregate)3篩分析(sieving)（1）顆粒級配(grading) 砂的顆粒級配表示砂中大小顆粒搭配的情況，即砂中各種不同粒徑的顆粒所占的比例。用級配區(qū)表示（區(qū)、區(qū)、區(qū)）。級配反映了砂的空隙率，級配好指大小顆粒互相填充形成空隙率小的搭配，

11、這樣，在配制混凝土時，可用較少的水泥漿來填充空隙，有利于降低水泥用量和混凝土成本，配制較密實的混凝土，且混凝土拌合物和易性良好。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土二、細骨料(Fine aggregate)3篩分析(sieving)（1）顆粒級配(grading) 區(qū)砂的砂粒較粗，混凝土拌合物保水性較差。適宜配制富混凝土和低流動性混凝土。 區(qū)砂的粗細適中，為一般常用砂。 區(qū)砂的砂粒較細，混凝土拌合物保水性好，但干縮較大。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete

12、)第四章 混凝土二、細骨料(Fine aggregate)3篩分析(sieving)（2）粗細程度(fineness) 砂的粗細程度，是指不同粒徑的砂?；旌显谝黄鸬钠骄旨毘潭?，用細度模數(shù)(fineness modulus)表示（細度模數(shù)越大，砂越粗）。砂的粗細程度反映砂的比表面積(specific surface)大小。在配制混凝土時，在用砂量相同的條件下，采用較多細砂，比表面積較大，因此包裹砂粒表面所需水泥漿就多，不經(jīng)濟；采用較多粗砂，比表面積雖小，但由于缺少中小顆粒的搭配，使空隙率增加，混凝土拌合物易離析、泌水。因此，砂不宜過細，也不宜過粗。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The com

13、ponents of normal concrete)第四章 混凝土二、細骨料(Fine aggregate)3篩分析(sieving)（2）粗細程度(fineness) 混凝土用砂應同時考慮其粗細程度和顆粒級配。較理想的砂為：含有較多粗顆粒，并以適當?shù)闹蓄w粒及少量細顆粒填充其空隙，則可達到空隙率及總表面積均較小。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土二、細骨料(Fine aggregate)3篩分析(sieving)（3）篩分析 用一套孔徑為5.00、2.50、1.25、0.630、0.315、0.160mm的標準篩

14、（依次編號1、2、3、4、5、6），從大到小依次由上向下疊起，將500g通過10 mm篩的干砂試樣裝入最上層篩內(nèi)，由粗到細依次過篩，稱得余留在各篩上的砂重量，由此計算出各篩上的累計篩余百分率（依次為1、2、3、4、5、6），按公式：f = （2+3+4+5+6-5*1）/（100-1）計算出細度模數(shù)f（精確至0.01）。為直觀，可將篩分析數(shù)據(jù)以篩孔尺寸為橫坐標、累計篩余百分率為縱坐標畫出折線圖，稱為篩分曲線(sieving curve)。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土三、粗骨料(coarse aggregate

15、) 普通混凝土用的粗骨料指粒徑大于5 mm的骨料。粗骨料性能應符合普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準（JGJ52-2006）的要求。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土三、粗骨料(coarse aggregate)1混凝土用粗骨料的種類 (The kinds of coarse aggregate for concrete)（1）按外觀分為：碎石(crushed stone)、卵石（又稱礫石）(gravel)。（2）按級配分為：連續(xù)粒級、單粒級。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of n

16、ormal concrete)第四章 混凝土三、粗骨料(coarse aggregate)2混凝土用粗骨料的質(zhì)量要求（The quality requirements of coarse aggregate for concrete）包括：物理性質(zhì)（表觀密度、堆積密度、異形顆粒含量）、有害雜質(zhì)含量（包括堿活性）、強度、堅固性、顆粒級配及最大粒徑等。其中粗骨料的顆粒級配用篩分析試驗測定。 常規(guī)檢測項目：篩分析，堆積密度，表觀密度，含泥量及泥塊含量。參照標準：普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標準及檢驗方法。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete

17、)第四章 混凝土三、粗骨料(coarse aggregate)3篩分析(sieving)（1）顆粒級配(grading) 級配良好的石子其空隙率和總表面積均小，有利于混凝土節(jié)省水泥、保證質(zhì)量。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土三、粗骨料(coarse aggregate)3篩分析(sieving)（1）顆粒級配(grading) 石子的級配方法有連續(xù)級配、間斷級配。連續(xù)級配是指石子的粒徑由大到小各粒級相連，這樣配制的混凝土和易性好，不易發(fā)生分層、離析，是建筑工程中最常用的級配方法。間斷級配是指人為地剔除一級或幾級中

18、間粒徑的顆粒級配方法，這樣可獲得更小的空隙率，密實性更好，節(jié)約水泥，但易使混凝土拌合物分層離析，增加施工困難，且石子資源不能充分利用，因此工程中應用較少。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土三、粗骨料(coarse aggregate)3篩分析(sieving)（1）顆粒級配(grading) 按采石場供應方式，石子分為連續(xù)粒級、單粒級。單粒級宜與連續(xù)粒級組合使用以改善級配，工程中一般不采用單粒級配制混凝土，因其空隙率較大，水泥用量多。 砂、石配合比例適當，可使砂石混合骨料的空隙率很?。ü?jié)省水泥）、總表面積較?。p少

19、需水量）、和易性好。砂在骨料中所占比例稱為砂率(sand ratio)。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土三、粗骨料(coarse aggregate)3篩分析(sieving)（2）最大粒徑(maximum size) 公稱粒級的上限為該粒級的最大粒徑。石子粒徑增大，其表面積相應減小，所需水泥漿量就少，因此石子的最大粒徑應盡量選得大些。但石子粒徑過大，對施工運輸和攪拌均不方便。粒徑過大，會使骨料與水泥砂漿的粘結(jié)面積減小，造成混凝土的不連續(xù)性。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of no

20、rmal concrete)第四章 混凝土三、粗骨料(coarse aggregate)3篩分析(sieving)（2）最大粒徑(maximum size) 根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范（GB50204-2002）的規(guī)定：混凝土用粗骨料的最大粒徑不得大于結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的1/4，同時不得大于鋼筋間最小凈距的3/4。對于混凝土實心板，骨料最大粒徑不宜超過板厚的1/2，且不得超過50。對于泵送混凝土（見GBJ204-83），骨料最大粒徑與輸送管內(nèi)徑之比，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5。對于高強混凝土，粗骨料的最大粒徑不宜超過20mm或16mm。對于容量小于0.8 m3的攪拌機，骨料

21、最大粒徑不得超過80 mm，以免打爛葉片。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土三、粗骨料(coarse aggregate)3篩分析(sieving)（2）最大粒徑(maximum size) 在水工建筑的大型結(jié)構(gòu)物中，骨料粒級較大。毛石混凝土(rubble concrete)的最大粒徑可達300400 mm。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土三、粗骨料(coarse aggregate)3篩分析(sieving)（3）篩分析 石子的標準

22、篩有孔徑為2.5、5.0、10、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100 mm共12個一套。通過篩分析試驗，取得各粒級上的累計篩余百分數(shù)，從而判斷粗骨料的粒徑范圍、是否為連續(xù)級配。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土四、水(water) 混凝土用水主要包括拌合用水和養(yǎng)護用水。一般地，可飲用的水都能用于混凝土。具體地，應符合混凝土拌合用水標準（JGJ63-89）、鋼筋混凝土工程施工及驗收規(guī)范中的要求。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第

23、四章 混凝土五、摻合料(admixture) 在混凝土中使用礦物摻合料，最初的目的是為了充分利用天然資源、處理廢料、節(jié)約水泥，而目前已認識到，它們具有提高混凝土強度、降低滲透性、改善抗凍性和耐腐蝕性等作用。 混凝土摻合料的摻量一般超過水泥重量的5%，在配合比設計時要考慮其體積或質(zhì)量變化。 混凝土礦物摻合料包括工業(yè)廢渣（粉煤灰、磨細礦渣、硅粉(silica fume)）、天然巖礦（火山灰、沸石粉）。其中以粉煤灰用量最大、使用范圍最廣。粉煤灰在混凝土中有提高密實度及強度、改善和易性、節(jié)約水泥、減少收縮、降低水化熱、改善抗化學侵蝕能力等作用。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The component

24、s of normal concrete)第四章 混凝土五、摻合料(admixture) 粉煤灰按礦物組成分為低鈣粉煤灰（氧化鈣含量小于10%）、高鈣粉煤灰（氧化鈣含量15%35%），我國多為低鈣灰。根據(jù)用于水泥和混凝土中的粉煤灰（GB1596-91）的規(guī)定，用于混凝土的粉煤灰分為三個等級：級灰、級灰、級灰。按照粉煤灰混凝土應用技術(shù)規(guī)范（GBJ146-1990）的規(guī)定，級灰適用于鋼筋混凝土和跨度小于6m的預應力鋼筋混凝土，級灰適用于鋼筋混凝土和無筋混凝土，級灰主要用于無筋混凝土。對設計強度等級C30以上的無筋粉煤灰混凝土，宜采用級灰、級灰。粉煤灰混凝土的應用范圍與普通混凝土相同，尤其適用于配制

25、泵送混凝土、大體積混凝土、抗?jié)B結(jié)構(gòu)混凝土、抗硫酸鹽和軟水侵蝕混凝土、蒸養(yǎng)混凝土、地下和水下工程混凝土、壓漿混凝土、碾壓混凝土等。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土五、摻合料(admixture) 在水泥、混凝土的生產(chǎn)中，都可以摻入混合材。在水泥中，混合材與熟料混磨，混合較充分；在混凝土中，混合材與混凝土的其他組成材料共同攪拌，起到膠凝材料及細集料的作用。 由于活性摻合料的膠凝性能不及水泥熟料，因此它的摻入會影響水泥及混凝土的強度，尤其是早期強度。應注意混凝土中摻合料的總摻量。水泥標準中對摻合料的摻量有明確規(guī)定。混凝

26、土中摻合料的大摻量應用是一個研究熱點，可行的技術(shù)路線包括：磨細以提高摻合料的活性；化學激發(fā)；濕熱養(yǎng)護以促進摻合料的二次水化；將粉煤灰制成陶粒，作為集料摻入混凝土。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土六、外加劑(admixture) 由于外加劑作用顯著、使用方便靈活，因此已成為混凝土的基本組分。由于外加劑摻量很少，因此其體積在混凝土配合比設計時忽略不計。 在混凝土拌合物中摻入的、摻量不超過水泥重量5%、并能按要求改善混凝土性能的物質(zhì)，稱為混凝土外加劑。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of

27、normal concrete)第四章 混凝土六、外加劑(admixture) 混凝土外加劑的應用始于二十世紀40年代，其迅速發(fā)展是從60年代開始。1935年美國的EWScripture首先研制出以木質(zhì)素磺酸鹽為主要成分的塑化劑（即木鈣減水劑）；1962年日本花王石堿公司的服部健一博士等首先研制出以- 萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽為主要成分的減水劑（簡稱萘系減水劑）；1964年德國研制出磺化三聚氰胺甲醛樹脂減水劑（簡稱密胺樹脂系減水劑）。由于萘系、密胺樹脂系等高效減水劑對混凝土改性方面的重要貢獻，使減水劑成為繼鋼筋混凝土、預應力混凝土之后，混凝土發(fā)展史上又一次重大的技術(shù)突破。以高效減水劑的研制和應用為

28、標志，混凝土技術(shù)進入由塑性干硬性流動性的第三代。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土六、外加劑(admixture)1、外加劑的分類按功能分為：（1）改善新拌混凝土流變性能（rheological property）的外加劑。包括：減水劑，泵送劑，引氣劑等。（2）調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)硬化性能的外加劑。包括：早強劑，緩凝劑，速凝劑等。（3）調(diào)節(jié)混凝土含氣量(air content)的外加劑。包括：引氣劑，加氣劑，泡沫劑，消泡劑等。（4）改善混凝土耐久性的外加劑。包括：引氣劑，抗凍劑，阻銹劑等。（5）為混凝土提供特殊性能的外加

29、劑。包括：膨脹劑，防水劑，著色劑等。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土六、外加劑(admixture)1、外加劑的分類按化學成分分為：（1）無機物類：主要是一些電解質(zhì)鹽類，如CaCl2、Na2SO4等早強劑；此外還有某些金屬單質(zhì)如鋁粉等加氣劑，以及少量氫氧化物等。（2）有機物類：種類很多，大部分屬于表面活性劑，有陰離子型、陽離子型、非離子型以及兩性表面活性劑，其中以陰離子表面活性劑應用最多。有些外加劑沒有表面活性作用。（3）復合型：將單一功能的外加劑復合使用（有機與有機、有機與無機），可同時具有多種功能。第二節(jié) 普

30、通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土六、外加劑(admixture)2、常用外加劑(1) 減水劑(water-reducing admixture) 木鈣(calcium lignosulphate)減水劑（又稱M型減水劑）：棕黃色粉末，普通型減水劑，屬陰離子表面活性劑、緩凝型、引氣型。我國以吉林開山屯化纖漿廠的亞硫酸紙漿廢液為原料制成。木鈣的摻量為水泥重量的0.2%0.3%，減水率10%15%。木鈣具有減水、增強、引氣、緩凝（13小時）等綜合效果，適用于一般混凝土工程，尤其是夏季施工、大模板和滑模施工、大體積混凝土、泵送混凝

31、土等，但不利于冬季施工、蒸汽養(yǎng)護。木鈣是我國最常用的一種減水劑，與早強劑、引氣劑等復合使用效果較好。注：采用硬石膏或氟石膏作調(diào)凝劑生產(chǎn)的水泥，使用木鈣會發(fā)生速凝現(xiàn)象。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土六、外加劑(admixture)2、常用外加劑(1) 減水劑(water-reducing admixture) 萘系減水劑：棕色粉末或粘稠液體，高效減水劑(superplasticizer)，非引氣型（少數(shù)品種有少量引氣），主要品種有：NF、FDN、UNF、MF等。萘系減水劑的摻量為水泥重量的0.5%1.0%，減水率

32、10%25%，其減水、增強、改善耐久性的效果比木鈣好。萘系減水劑適用于早強、高強（C50以上）混凝土及流態(tài)（S150mm）混凝土、泵送混凝土、蒸養(yǎng)混凝土、冬季施工（最低氣溫0以上）。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土六、外加劑(admixture)2、常用外加劑(1) 減水劑(water-reducing admixture) 密胺樹脂減水劑：早強、非引氣型高效減水劑，其減水、增強效果比萘系減水劑更好。我國產(chǎn)品有SM減水劑，其摻量為水泥重量的0.5%2.0%，減水率20%27%，對各齡期強度均顯著提高，蒸養(yǎng)適應性好

33、，價格昂貴，適用于早強、高強（C80以上）混凝土、流態(tài)混凝土、蒸養(yǎng)混凝土、鋁酸鹽水泥耐火混凝土。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土六、外加劑(admixture)2、常用外加劑(1) 減水劑(water-reducing admixture) 復合減水劑：減水劑可分別與早強劑、引氣劑、消泡劑、緩凝劑等復合，形成多功能外加劑。目前使用最多的是早強復合減水劑，由高效減水劑與硫酸鈉早強劑復合而成。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土六、外加劑(

34、admixture)2、常用外加劑（2）引氣劑（air-entraining agent） 混凝土引氣劑主要有松香樹脂、烷基苯磺酸鹽、脂肪醇磺酸鹽等，其中以松香樹脂類應用最廣，其主要品種有松香熱聚物、松香皂，其中又以松香熱聚物效果最好。 引氣劑屬憎水性表面活性劑，能改善拌合物的和易性，提高混凝土抗凍性，減少泌水，提高抗?jié)B性，降低強度。引氣劑一般用于水灰比較大、強度要求不太高的混凝土，我國水工混凝土施工規(guī)范（SDJ207-82）中規(guī)定：有抗凍要求的混凝土必須摻用引氣劑。引氣劑不適用于蒸養(yǎng)混凝土及預應力混凝土。近年來，引氣劑已逐漸被引氣型減水劑所代替。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The com

35、ponents of normal concrete)第四章 混凝土六、外加劑(admixture)2、常用外加劑（3）早強劑（early-strength enhancer） 常用的早強劑有：氯化鈣、硫酸鈉、三乙醇胺及其復合物。 氯化鈣是使用歷史最久、應用最普遍的一種早強劑，摻量為水泥重量的1%2%，早強效果明顯，價格便宜，但氯離子易促使混凝土中鋼筋銹蝕，可與阻銹劑復合使用。 無水硫酸鈉（俗稱元明粉）、十水硫酸鈉（俗稱芒硝）是促凝型早強劑，摻量為水泥重量的0.5%2%，一般不單獨使用，常與氯化鈉、亞硝酸鈉、木鈣、三乙醇胺等組成硫酸鈉復合早強劑。使用硫酸鈉會使混凝土堿度提高，需注意堿-骨料反應

36、。 三乙醇胺屬非離子型表面活性劑，無色或淡黃色透明油狀液體，摻量為水泥重量的0.02%0.05%，單獨使用時早強效果不明顯，常與氯化鈉、亞硝酸鈉、二水石膏復合使用，三乙醇胺復合早強劑尤其適用于禁用氯鹽的鋼筋混凝土。第二節(jié) 普通混凝土的組成材料 (The components of normal concrete)第四章 混凝土六、外加劑(admixture)2、常用外加劑（4）膨脹劑（expanding agent） 常用膨脹劑有三類：硫鋁酸鈣類（明礬石膨脹劑、CSA膨脹劑）、氧化鈣類（石灰膨脹劑）、鐵粉類。膨脹劑主要用于收縮補償混凝土、自應力混凝土。摻膨脹劑的混凝土應注意充分供水養(yǎng)護，一般兩

37、周內(nèi)可達到全部膨脹值的60%80%。第三節(jié) 混凝土的性能(The properties of concrete)第四章 混凝土一、新拌混凝土的性能(The properties of fresh concrete) 和易性是判斷混凝土拌合物質(zhì)量的首要性能。拌合物的其他性能包括含氣量、水灰比、水泥含量、凝結(jié)時間等。拌合物性能試驗應按照普通混凝土拌合物性能試驗方法（GBT 50080-2002）的規(guī)定進行。第三節(jié) 混凝土的性能(The properties of concrete)第四章 混凝土一、新拌混凝土的性能(The properties of fresh concrete)1、和易性的含義

38、(The significance of workability) 和易性（又稱工作性）(workability)是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、運輸、澆注、振搗）并達到質(zhì)量均勻、成型密實的性能。和易性是一項綜合性能，包括：流動性(flowability)、粘聚性(cohesiveness)、保水性(water-holding capacity)。第三節(jié) 混凝土的性能(The properties of concrete)第四章 混凝土一、新拌混凝土的性能(The properties of fresh concrete)2、和易性的測定(The measurement of workab

39、ility) 目前，還沒有一種試驗方法能全面反映和易性所包含的所有內(nèi)容。拌合物性質(zhì)受流動性影響最大，因此，一般以測定流動性為主，并輔以對粘聚性和保水性的經(jīng)驗觀察（目測），最后綜合判斷混凝土拌合物和易性是否滿足要求。 按照混凝土質(zhì)量控制標準（GB50164-92）規(guī)定，采用坍落度試驗和維勃稠度試驗方法來評定拌合物的和易性。測定拌合物流動性的其他方法有：跳桌法、凱利球法（Kelly ballmethod）、搗實因素法等。第三節(jié) 混凝土的性能(The properties of concrete)第四章 混凝土一、新拌混凝土的性能(The properties of fresh concrete)2

40、、和易性的測定(The measurement of workability)（1）坍落度試驗(slump test) 這是使用歷史最久、最普遍的測定混合料流動性的方法。該方法適用于骨料粒徑不大于40mm、坍落度值不小于10mm的混凝土拌合物（坍落度值小于10mm的干硬性混凝土拌合物應采用維勃稠度試驗）。該方法的特點：簡便易行，測試結(jié)果受操作技術(shù)影響較大。 根據(jù)坍落度，可將混凝土拌合物分為四級：大流動性混凝土（S160mm）、流動性混凝土（S=100150mm）、塑性混凝土（S=5090mm）、低塑性混凝土（S=1040mm）。 工程中，可根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB50204-2

41、002）的有關(guān)規(guī)定選用坍落度。第三節(jié) 混凝土的性能(The properties of concrete)第四章 混凝土一、新拌混凝土的性能(The properties of fresh concrete)2、和易性的測定(The measurement of workability)（2）維勃稠度試驗(Vebe consistency test) 該方法由瑞士人V勃納（Bahrner）提出，故稱為維勃（或VB）稠度法。該方法適用于骨料粒徑不大于40mm、維勃稠度在530秒的混凝土拌合物稠度測定。 根據(jù)維勃稠度，可將混凝土拌合物分為四級：半干硬性混凝土（VB=510秒）、干硬性混凝土（VB=

42、1120秒）、特干硬性混凝土（VB=2130秒）、超干硬性混凝土（VB31秒）。第三節(jié) 混凝土的性能(The properties of concrete)第四章 混凝土一、新拌混凝土的性能(The properties of fresh concrete)3、和易性的影響因素(factors affecting workability) 影響因素：單位用水量、水泥漿含量、水灰比、砂率、組成材料、溫度和時間、攪拌條件。 改善混凝土拌合物和易性的措施有：選用適宜的水泥品種及摻合料；選用級配良好的骨料，并盡可能采用較粗的砂、石子；采用合理的砂率；摻入適量的減水劑或引氣劑；在水灰比不變的情況下，適當

43、增加水泥漿量。第三節(jié) 混凝土的性能(The properties of concrete)第四章 混凝土二、硬化混凝土的性能(The properties of hardened concrete)1、混凝土的強度(The strength of concrete) 混凝土的強度包括：抗壓強度(compressive strength)、抗拉強度(tensile strength)、抗彎強度(flexural strength)、抗剪強度(shearing strength)、握裹強度(grip strength)、劈裂抗拉強度（splitting tensile strength）等。其中最

44、重要的是抗壓強度和抗拉強度。 混凝土的抗壓強度具有特別重要的地位，它是結(jié)構(gòu)設計、施工驗收的主要參數(shù)，它與其他強度有較好的相關(guān)性。混凝土的抗壓強度，我國采用立方體抗壓強度（簡稱抗壓強度）、棱柱體抗壓強度（又稱軸心抗壓強度），美國采用圓柱體抗壓強度。第三節(jié) 混凝土的性能(The properties of concrete)第四章 混凝土二、硬化混凝土的性能(The properties of hardened concrete)1、混凝土的強度(The strength of concrete) 根據(jù)普通混凝土力學性能試驗方法（GBJ81-85），混凝土抗壓強度指以邊長為150mm的立方體試件、

45、經(jīng)28天標準養(yǎng)護、按規(guī)定方法加壓至破壞所得混凝土單位面積能承受的最大壓力。對于非標準尺寸試件的抗壓強度，應折算成標準尺寸試件的強度值（邊長100mm的立方體試件折算系數(shù)為0.95，邊長200mm的立方體試件折算系數(shù)為1.05）。第三節(jié) 混凝土的性能(The properties of concrete)第四章 混凝土二、硬化混凝土的性能(The properties of hardened concrete)1、混凝土的強度(The strength of concrete) 根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范（GBJ10-89）的規(guī)定，按混凝土立方體抗壓強度標準值，混凝土分為12個強度等級：C7.5、C

46、10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60。我國混凝土工程目前情況：C7.5C15用于墊層、基礎(chǔ)、地坪及受力不大的結(jié)構(gòu)；C15C25用于梁、板、柱、樓梯、屋架等普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；C20C30用于大跨度結(jié)構(gòu)、耐久性要求較高的結(jié)構(gòu)、預制構(gòu)件等；C30以上用于預應力鋼筋混凝土構(gòu)件、吊車梁及特種結(jié)構(gòu)等。第三節(jié) 混凝土的性能(The properties of concrete)第四章 混凝土二、硬化混凝土的性能(The properties of hardened concrete)1、混凝土的強度(The strength of concrete) 實際施

47、工中，根據(jù)普通混凝土力學性能試驗方法（GBJ181-85）及混凝土強度檢驗評定標準（GBJ107-87），以現(xiàn)場制作的混凝土試樣強度測定值作為混凝土強度的驗收依據(jù)。如對混凝土試件強度的代表性有懷疑，可按回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程（JGJ/T23-92）、超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程（CECS02:88或DBJ08-223-96）、鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程（CECS03:88）進行混凝土強度的無損檢測(non-destructive test)，以推定混凝土強度。第三節(jié) 混凝土的性能(The properties of concrete)第四章 混凝土二、硬化混凝土的性能(Th

48、e properties of hardened concrete)1、混凝土的強度(The strength of concrete) 影響混凝土抗壓強度的因素有：水泥標號、水灰比、骨料、齡期、養(yǎng)護條件、外加劑與摻合料、試驗條件等。提高混凝土抗壓強度的措施有：采用高標號水泥；采用干稠拌合物；采用濕熱養(yǎng)護可提高早期強度；采用機械攪拌和振搗，可比人工拌和更均勻，比人工搗拌更密實，對于水灰比小的混凝土效果更顯著；摻入早強劑或減水劑等。第三節(jié) 混凝土的性能(The properties of concrete)第四章 混凝土二、硬化混凝土的性能(The properties of hardened

49、concrete)1、混凝土的強度(The strength of concrete) 混凝土的抗拉強度為其抗壓強度的1/101/15。在結(jié)構(gòu)設計中，抗拉強度是確定混凝土抗裂度的重要指標。一般采用劈裂抗拉試驗測得混凝土的劈裂抗拉強度（簡稱劈拉強度），以間接反映混凝土的抗拉強度。第三節(jié) 混凝土的性能(The properties of concrete)第四章 混凝土二、硬化混凝土的性能(The properties of hardened concrete)2、混凝土的變形(The deformation of concrete) 混凝土的變形按起因分為物理化學作用（包括：塑性收縮、干燥收縮、

50、碳化收縮、溫度收縮）、荷載作用（包括：彈塑性變形、徐變）引起的變形。塑性收縮：混凝土硬化之前產(chǎn)生的收縮。主要由于水泥水化產(chǎn)生體積減縮、 多余水分蒸發(fā)。干燥收縮：由毛細管水和凝膠水蒸發(fā)所引起。碳化收縮：水泥水化產(chǎn)物碳化造成體積減小。溫度收縮：由于熱脹冷縮造成的變形。彈塑性變形：短期荷載作用下的變形。徐變：長期荷載作用下的變形。第三節(jié) 混凝土的性能(The properties of concrete)第四章 混凝土二、硬化混凝土的性能(The properties of hardened concrete)2、混凝土的變形(The deformation of concrete) 混凝土的干縮(

51、drying shrinkage)、彈性模量具有重要實際意義。干縮會使混凝土表面產(chǎn)生拉應力而出現(xiàn)裂紋(crack)，嚴重影響混凝土的耐久性。在計算鋼筋混凝土的變形、裂縫開展及大體積混凝土的溫度應力時，需用到混凝土的彈性模量。 混凝土干縮變形的測定采用100*100*515mm的標準試件。 混凝土彈性模量的測定采用150*150*300mm的棱柱體試件。第三節(jié) 混凝土的性能(The properties of concrete)第四章 混凝土二、硬化混凝土的性能(The properties of hardened concrete)3、混凝土的耐久性(The durability of con

52、crete) 混凝土不僅應具有足夠的強度，還應具有耐久性，才能在一定的使用年限內(nèi)安全使用。耐久性是一個綜合性概念，內(nèi)容包括：抗?jié)B性(impermeability)、抗凍性(freeze resistance)、抗侵蝕性(corrosion resistance)、碳化(carbonation)、堿-骨料反應(alkali-aggregate reaction)。 提高混凝土耐久性的措施有：合理選擇水泥品種和標號；選用品質(zhì)良好的骨料；控制水灰比及水泥用量以提高混凝土密實度；使用外加劑、摻合料、降低水灰比以改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)；采用機械施工以保證攪拌均勻、振搗密實，同時加強養(yǎng)護、特別是早期養(yǎng)護。第四

53、節(jié) 混凝土質(zhì)量控制與強度評定 (The quality control and strength evaluation of concrete)第四章 混凝土 混凝土質(zhì)量控制是對原材料及混凝土生產(chǎn)的各道工序，按有關(guān)標準規(guī)定進行抽查與試驗，將其結(jié)果與標準質(zhì)量要求相比較，據(jù)以決定應采取的有效措施，并付諸實施，以使混凝土的最終質(zhì)量符合標準質(zhì)量要求的行動過程。按生產(chǎn)順序分為初步控制、生產(chǎn)控制、合格性控制。 初步控制：原材料質(zhì)量檢驗與控制、配合比的確定與調(diào)整。 生產(chǎn)控制：生產(chǎn)過程中生產(chǎn)者的自我控制，包括：計量、攪拌、運輸、澆注、養(yǎng)護等。 合格性控制：產(chǎn)品交付使用前進行的合格性檢驗，包括：批量的劃分、每批

54、取樣數(shù)量、驗收函數(shù)、驗收界限等。 。第四節(jié) 混凝土質(zhì)量控制與強度評定 (The quality control and strength evaluation of concrete)第四章 混凝土一、混凝土的質(zhì)量控制1、原材料檢驗(Raw material inspection) 水泥應檢驗安定性、標號、標準稠度、凝結(jié)時間等，并注意存放條件及存放時間；砂應及時測定含水量；石子應注意最大粒徑、分級堆放；外加劑應注意有效物含量。2、稱量與拌和(batching and mixing) 水、水泥的稱量誤差應控制在1%內(nèi)，骨料的稱量誤差應控制在2%內(nèi)。拌和時間根據(jù)坍落度要求、攪拌機情況而定，通常為1

55、2.5分鐘。經(jīng)常出現(xiàn)的問題是：稱量不準，加水控制不嚴，攪拌時間不足，骨料含水率有變化。第四節(jié) 混凝土質(zhì)量控制與強度評定 (The quality control and strength evaluation of concrete)第四章 混凝土一、混凝土的質(zhì)量控制3、運輸、澆注與振搗成型(transporting, casting and consolidation) 應盡量減少混合料的轉(zhuǎn)運次數(shù)、縮短運輸時間、正確裝卸與澆注（自由傾落高度不宜超過1米），避免漏振、過振(overvibrating)。4、養(yǎng)護與拆模(curing and demoulding) 一般地，普通水泥混凝土養(yǎng)護不少

56、于14天，摻混合材水泥混凝土養(yǎng)護不少于21天。冬季施工須作好保溫措施，避免早期受凍?；炷吝_到設計強度的50%100%后才能拆除承重模板。第四節(jié) 混凝土質(zhì)量控制與強度評定 (The quality control and strength evaluation of concrete)第四章 混凝土二、混凝土的強度評定 用于評定混凝土強度的試件，應在混凝土施工現(xiàn)場取樣，養(yǎng)護至28天齡期之前送檢。每個強度代表值取三個試件的算術(shù)平均值。根據(jù)正態(tài)分布規(guī)律，由強度代表值計算得到強度標準值。比較強度標準值是否低于混凝土設計強度等級，以判定混凝土強度是否合格。 混凝土強度的驗收與評定應按現(xiàn)行國家標準鋼筋混

57、凝土工程施工及驗收規(guī)范（GBJ204-83）、混凝土強度檢驗評定標準（GBJ107-87）執(zhí)行。第四節(jié) 混凝土質(zhì)量控制與強度評定 (The quality control and strength evaluation of concrete)第四章 混凝土二、混凝土的強度評定 混凝土強度的評定，分為按統(tǒng)計方法、按非統(tǒng)計方法。參照國家標準混凝土強度檢驗評定標準（GBJ107-87）。 立方體抗壓強度標準值系指對按標準方法制作和養(yǎng)護的邊長為150mm的立方體試件，在28d齡期，用標準試驗方法測得的抗壓強度總體分布中的一個值，強度低于該值的百分率不超過5% 。 一個驗收批的混凝土應由強度等級相同、

58、齡期相同以及生產(chǎn)工藝條件和配合比基本相同的混凝土組成。對施工現(xiàn)場的現(xiàn)澆混凝土，應按單位工程的驗收項目劃分驗收批，每個驗收項目應按照現(xiàn)行國家標準GBJ 300-1988建筑安裝工程質(zhì)量檢驗評定統(tǒng)一標準確定。第四節(jié) 混凝土質(zhì)量控制與強度評定 (The quality control and strength evaluation of concrete)第四章 混凝土二、混凝土的強度評定 預拌混凝土廠、預制混凝土構(gòu)件廠和采用現(xiàn)場集中攪拌混凝土的施工單位，應按本標準規(guī)定的統(tǒng)計方法評定混凝土強度。對零星生產(chǎn)的預制構(gòu)件的混凝土或現(xiàn)場攪拌的批量不大的混凝土，可按本標準規(guī)定的非統(tǒng)計方法評定。 每100盤，但

59、不超過100m3的同配合比的混凝土，取樣次數(shù)不得少于一次。 每組三個試件應在同一盤混凝土中取樣制作。取三個試件強度的算術(shù)平均值作為每組試件的強度代表值；當一組試件中強度的最大值或最小值與中間值之差超過中間值的15%時，取中間值作為該組試件的強度代表值；當一組試件中強度的最大值和最小值與中間值之差均超過中間值的15%時，該組試件的強度不應作為評定的依據(jù)。第五節(jié) 普通混凝土配合比設計 (The mix proportioning of normal concrete)第四章 混凝土 混凝土的配合比（mix proportion）是指混凝土各組成材料用量之間的比例關(guān)系，常用的表示方法有兩種：（1）以

60、每立方米混凝土中各組成材料的用量表示，例如：水泥336 kg，砂654 kg，石子1215 kg，水195kg。（2）以水泥為1，表示出各組成材料用量之間的比例，例如上述配合比可表示成：水泥 : 砂 : 石子 : 水 = 1:1.95:3.62:0.58。 配合比設計的任務就是根據(jù)原材料的技術(shù)性能及施工條件，確定出滿足工程要求的混凝土配合比。第五節(jié) 普通混凝土配合比設計 (The mix proportioning of normal concrete)第四章 混凝土一、配合比設計的基本要求 （The elementary requirements of concrete mix propor