土木工程材料第五章

第5章.混凝土5.2

普通混凝土的基本組成材料及技術(shù)要求5.6

混凝土的耐久性5.3

新拌混凝土的和易性5.5混凝土的變形性5.4

混凝土的強度5.1

混凝土概述5.7

混凝土質(zhì)量控制與強度評定5.8

普通混凝土的配合比設(shè)計5.9

其它種類混凝土什么是混凝土？膠凝材料水粗、細集料外加劑

適當(dāng)比例水泥、瀝青等砂、石有一定強度的人造石材5.1混凝土概述混凝土：由膠凝材料和骨料加水拌合，經(jīng)一定時間硬化而成的人造石材?！盎炷痢焙唽憽绊拧?，意為“人工石”。3

按表觀密度：重混凝土、普通混凝土和輕混凝土。按膠結(jié)材料：水泥混凝土、瀝青混凝土、水玻璃混凝土、硅酸鹽混凝土等。按強度等級：普通混凝土、高強混凝土、超高強混凝土按用途：防水混凝土、耐酸混凝土、裝飾混凝土等。按施工工藝：泵送混凝土、噴射混凝土、離心混凝土等。按水泥用量：貧混凝土（水泥用量<200kg/m3）

、富混凝土（水泥用量>450kg/m3）、普通混凝土（水泥用量280kg/m3～450kg/m3）

一、混凝土的分類可根據(jù)不同要求配制不同性質(zhì)的混凝土；凝結(jié)前塑性好，可澆制成各種形狀和尺寸；與鋼筋有較高的握裹力，混凝土與鋼筋的線膨脹系數(shù)基本相同，兩者復(fù)合后能較好的共同工作。硬化后抗壓強度高，耐久性良好；就地取材、經(jīng)濟。

二、混凝土的優(yōu)點三、普通混凝土的不足抗拉強度低，一般為抗壓強度的十分之一到二十分之一，易產(chǎn)生裂縫，受拉易產(chǎn)生脆性破壞；受拉時變形能力小、容易開裂；自重大，比強度小，不利于建筑物向高層、大跨度方向發(fā)展；一旦破壞修復(fù)困難；耐久性不夠，硬化慢，生產(chǎn)周期長。。

按規(guī)定配合比設(shè)計各組成材料均勻攪拌運送到工作平面澆注振搗養(yǎng)護四、混凝土的的工藝過程8模板9噴射混凝土10水下澆注混凝土11振搗125.2普通混凝土的基本組成材料及技術(shù)要求

水泥細骨料外加劑水摻合料粗骨料普通混凝土的組成材料：水泥，砂，石、水、外加劑、摻合料。水泥漿：賦予混凝土流動性（潤濕）、粘結(jié)、填充。砂石：骨架作用（阻止水泥石的干縮，減少水化熱）。稱為骨料或集料。外加劑：改善混凝土的性能，量微作用大。摻合料：改善混凝土的性能。

一、水泥水泥品種選擇。由混凝土工程特點和所處環(huán)境條件而定。水泥強度等級選擇。

通常，配制一般混凝土?xí)r，水泥強度為混凝土抗壓強度的1.5—2.0倍；配制高強度泥凝土?xí)r，為混凝土抗壓強度的1.0－1.5倍

隨著混凝土強度等級不斷提高，以及采用了新的工藝和外加劑，高強度和高性能混凝土并不受此比例的約束若水泥標(biāo)號過低時,為滿足強度要求必然使水泥用量過大,不夠經(jīng)濟;若水泥標(biāo)號過高時,較少的水泥用量就可以滿足混凝土強度的要求.,但往往不能滿足混凝土拌和物和易性和混凝土耐久性的要求,為保證這些性質(zhì),還必須再增加水泥,因而也不經(jīng)濟二、混凝土用水產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ63-2006）?；炷涟韬嫌盟|(zhì)要求項目預(yù)應(yīng)力混凝土鋼筋混凝土素混凝土PH值≥5.0≥4.5≥4.5不溶物（mg/L）≤2000≤2000≤5000可溶物（mg/L）≤2000≤5000≤10000Cl－（mg/L）≤500≤1000≤3500SO42－（mg/L）≤600≤2000≤2700堿含量(rag/L）≤1500≤1500≤15001.混凝土拌合用水

飲用水和清潔的天然水可用工業(yè)廢水處理后可用與飲用水樣進行水泥凝結(jié)時間對比試驗。與飲用水樣進行水泥膠砂強度對比試驗。不應(yīng)有明顯的油脂、泡沫、顏色和異味。海水中含有硫酸鹽、鎂鹽和氯化物，對水泥石有侵蝕作用，對鋼筋也會造成腐蝕，因此不得用于拌制鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土工程，可拌制素混凝土，但不得用于拌制有飾面要求的混凝土?？刹粰z驗不溶物、可溶物、水泥凝結(jié)時間和水泥膠砂強度。2.混凝土養(yǎng)護用水

工程實例：

某糖廠建宿舍，以自來水拌制混凝土，澆注后用曾裝食糖的麻袋覆蓋于混凝土表面，再淋水養(yǎng)護。后發(fā)現(xiàn)該水泥混凝土兩天仍未凝結(jié)，而水泥經(jīng)檢驗無質(zhì)量問題，請分析此異常現(xiàn)象的原因。由于養(yǎng)護水淋于曾裝食糖的麻袋，養(yǎng)護水已成糖水，而含糖份的水對水泥的凝結(jié)有抑制作用，故使混凝土凝結(jié)異常。一般說來，糖是有機物，有機表面活性劑都能吸附于水泥礦物表面，起到阻止水泥礦物的水化作用，延緩了水泥水化速度，只要嚴(yán)格控制其含量，可以起緩凝劑的作用。分析：181、定義:

粒徑在4.75mm以下的巖石顆粒。細骨料主要采用天然砂和人工砂。三、細骨料GB/T14684-2001根據(jù)砂的技術(shù)要求，將砂分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類。天然砂由天然巖石經(jīng)自然條件作用而形成。（1）河砂和湖砂：長期受流水和波浪沖洗，顆粒較圓，比較潔凈，且分布較廣，為一般工程用砂。（2）海砂：受海流沖刷，顆粒圓滑，比較潔凈且粒度整齊，但混有貝殼及鹽類有害雜質(zhì)，配制鋼筋混凝土?xí)r應(yīng)控制氯離子含量不應(yīng)大于0.06%；預(yù)應(yīng)力混凝土，則不宜采用海砂。（3）山砂：從山谷或舊河床采運得到，顆粒多帶棱角，表面粗糙，含泥量和有機雜質(zhì)較多，使用時應(yīng)加以限制。機制砂：天然巖石軋碎而成，顆粒富有棱角，潔凈，當(dāng)片狀顆粒和細粉含量大，成本高，只有在缺乏天然砂時才常使用。混合砂：由機制砂和天然砂混合而成，性能取決于原料砂質(zhì)量及其配制情況。Ⅰ類砂宜用于配制強度等級大于C60的混凝土；Ⅱ類砂宜用于配制強度等級C30~C60及抗凍、抗?jié)B或其他要求的混凝土；Ⅲ類砂宜用于配制強度等級小于C30的混凝土和建筑砂漿。河砂的生產(chǎn)

2、有害雜質(zhì):砂中的有害物質(zhì)包括黏土淤泥、云母、輕物質(zhì)（表觀密度小于2000千克/m3的物質(zhì)）、硫化物及硫酸鹽、氯鹽等。1)泥會包裹在砂子表面，隔斷了水泥石與砂子之間的粘結(jié)，影響混凝土的強度。含泥量過多，會降低混凝土強度和耐久性，并增加混凝土的干縮。2）云母是表面光滑的小薄片，會降低混凝土拌合物和易性，也會降低混凝土的強度和耐久性。3）硫化物及硫酸鹽主要有硫鐵礦（FeS2）和石膏（CaSO4）等雜物。會與水泥石中的固態(tài)水化鋁酸鈣反應(yīng)生成鈣礬石，引起膨脹開裂。4）有機物主要來自于動植物的腐殖質(zhì)、腐殖土、泥煤和廢機油等，會延緩水泥的水化，降低混凝土的強度，尤其是早期強度。5）CL離子是強氧化劑，會導(dǎo)致鋼筋混凝土中的鋼筋銹蝕，鋼筋銹蝕后體積膨脹和受力面積減小，從而引起混凝土開裂。3、砂的粗細程度及顆粒級配

在混凝土中，砂子表面由水泥漿包裹，砂子之間的空隙由水泥漿填充。為節(jié)約水泥，提高混凝土密實度和強度，應(yīng)盡可能減小砂子的總表面積，同時減少砂子的空隙率。

1）砂的粗細程度是指不同粒徑的砂粒混合在一起后的平均粗細程度。分粗砂、中砂、細砂和特細砂。當(dāng)混凝土拌合物和易性要求一定時，粗砂較細砂的水泥用量為省。砂子過粗，易使混凝土拌合物產(chǎn)生離析、泌水等現(xiàn)象。故混凝土用砂不宜過細，也不宜過粗。2）砂的顆粒級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，會產(chǎn)生很大的空隙率，當(dāng)兩粒徑的砂搭配到一起，空隙率就減小了。因此要想減小砂粒間的空隙，必須將大小不同的顆粒搭配使用。（3）篩分析試驗——評定砂的粗細程度和顆粒級配用級配區(qū)表示砂的顆粒級配，用細度模數(shù)表示砂的粗細。篩分析的方法，是用一套孔徑（凈尺寸）為4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15㎜的標(biāo)準(zhǔn)篩，將500g的干砂試樣由粗到細依次過篩，然后稱得各篩余留在各個篩上的砂的重量，并計算出各篩上的分計篩余百分率ai及累計篩余百分率Ａi（各個篩和比該篩粗的所有分計篩余百分率之和）。150μm300μm600μm1.18mm2.36mm4.75mm9.50mm計算出各篩上的分計篩余百分率ai及累計篩余百分率Ａi篩孔尺寸分計篩余（%）累計篩余（%）4.75mma1A1=a12.36mma2A2=a1+a21.18mma3A3=a1+a2+a30.60mma4A4=a1+a2+a3+a40.30mma5A5=a1+a2+a3+a4+a50.15mma6A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6表5-5分計篩余量個累計篩余的關(guān)系

砂的粗細程度由細度模數(shù)表示：細度模數(shù)的計算Mx為3.7~3.1為粗砂，3.0~2.3為中砂，2.2~1.6為細砂。Mx=1.5~0.7為特細砂；Mx＜0.7為特粉砂。

砂的細度模數(shù)不能反映砂的級配優(yōu)劣。細度模數(shù)相同的砂，其級配可以很不相同。因此在配置混凝土?xí)r，必須同時考慮砂的級配和細度模數(shù)。

GB/T14648-2001規(guī)定，根據(jù)600μm篩孔的累計篩余，把Mx在3.7~1.6之間的常用砂的顆粒級配分為三個級配區(qū)：表5-6建筑用砂顆粒級配篩孔尺寸I區(qū)II區(qū)III區(qū)9.50mm0004.75mm10-010-010-02.36mm35-525-015-01.18mm65-3550-1025-00.60mm85-7170-4140-160.30mm95-8092-7085-550.15mm100-90100-90100-90注：累計篩余（%）砂的篩分曲線判定砂級配是否合格的方法：（1）各篩上的累計篩余百分率原則上應(yīng)完全處于表5-6所規(guī)定的任何一個級配區(qū)；（2）允許有少量超出，但超出總量應(yīng)小于5%；（3）4.75mm和600μm篩號上不允許有任何超出；（4）Ⅰ區(qū)人工砂中150μm篩孔累計篩余可放寬到100~85，Ⅱ區(qū)人工砂中150μm篩孔累計篩余可放寬到100~80，Ⅲ區(qū)人工砂中150μm篩孔累計篩余可放寬到100~75。配置混凝土?xí)r宜優(yōu)先選用2區(qū)砂。當(dāng)采用1區(qū)砂時，應(yīng)提高砂率，并保持足夠的水泥用量，以滿足混凝土的和易性。當(dāng)采用3區(qū)砂時，宜適當(dāng)降低砂率，以保證混凝土的強度。例5-1．某干砂500g的篩分結(jié)果如下表所列。試計算該砂的細度模數(shù)并評定其級配。4、堅固性

砂的堅固性是指砂在氣候、環(huán)境或其他物理因素作用下抵抗破碎的能力。天然砂的堅固性根據(jù)砂在硫酸鈉溶液中經(jīng)五次浸泡循環(huán)后質(zhì)量損失的大小來判定。BG/T14684-2001規(guī)定，Ⅰ類和Ⅱ類砂浸泡試驗后質(zhì)量損失小于8%，Ⅲ類砂浸泡試驗后的質(zhì)量損失小于10%。人工砂采用壓碎指標(biāo)法進行檢驗。BG/T14684-2001規(guī)定，Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類砂單級最大壓碎指標(biāo)分別小于20%、25%和30%。堅固性指標(biāo)(GB/T14684—2001)項目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類質(zhì)量損失（%，小于）8810壓碎指標(biāo)(GB/T14684—2001)項目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類單級最大壓碎指標(biāo)(%，小于)2025305、表觀密度、堆積密度、空隙率表觀密度、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%。四、粗骨料

根據(jù)國家標(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)及檢驗方法》（JGJ53-1992）將粒徑5mm~100mm之間的骨料稱為粗骨料。1、粗骨料種類及其特性（1）粗骨料有卵石和碎石兩類；

卵石是天然巖石經(jīng)自然條件作用而成，表面光滑，有機雜質(zhì)含量較多，與水泥石膠結(jié)能力差；碎石是天然巖石破碎、篩分而成，也可將大卵石扎碎、篩分而成，表面粗糙，較潔凈，與水泥石粘結(jié)牢固。相同條件下，卵石混凝土強度較碎石混凝土低，在單位用水量相同的情況下，卵石混凝土的流動性較碎石混凝土大。（2）按技術(shù)要求分為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類；Ⅰ類粗骨料宜用于強度等級大于C60的混凝土；Ⅱ類粗骨料宜用于強度等級C30~C60及抗凍、抗?jié)B或其他要求的混凝土；

Ⅲ類粗骨料宜用于強度等級小于C30的混凝土。2、有害雜質(zhì)項目Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類含泥量（按質(zhì)量計，%）＜0.5＜1.0＜1.5泥塊含量（按質(zhì)量計，%）0＜0.5＜0.73、粗骨料顆粒形態(tài)和表面特征粗骨料中的針狀顆粒：長度大于該顆粒所屬粒級平均粒徑的2.4倍粗骨料中的片狀顆粒：厚度小于平均粒徑的0.4倍。【分析】圖中A、B、C三種石子的形狀有何差別，分析其對拌制混凝土性能會有哪些影響。A、B、CA針片狀顆粒含量較多。此針片狀的碎石過多，表面積大，不僅會影響混凝土和易性，還會影響強度。

B表面較粗糙，多棱角，比表面積較A小，拌制混凝土?xí)r的性能優(yōu)于A。

C為卵石，表面光滑、少棱角，空隙率及表面積較小。故拌制混凝土?xí)r所需水泥量較小?；炷涟韬臀锖鸵仔暂^好。但卵石與水泥石粘結(jié)力會較差。在相同條件下，混凝土強度較低504、顆粒級配和最大粒徑為節(jié)約水泥用量，提高混凝土密實度和強度，混凝土粗骨料總表面積應(yīng)盡可能減少，空隙率應(yīng)盡可能降低。對于貧混凝土（1m3混凝土水泥用量≤170kg），大粒徑骨料是有利的，對于結(jié)構(gòu)常用混凝土，骨料粒徑大于150mm，并無多大好處，甚至可能造成混凝土的強度下降。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50204-2002規(guī)定：混凝土粗骨料最大粒徑不得超過截面最小尺寸的1/4，且不得大于鋼筋最小凈距的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50mm。

粗骨料的級配原理和要求與細骨料基本相同。級配試驗采用篩分法測定，即用2.36、4.75、9.50、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5、53.0、75.0、90.0等十二種孔徑的方孔篩進行篩分。然后將累計篩余百分率結(jié)果與表5-3對照，來判斷試件級配是否合格。

按粒徑尺寸分為連續(xù)粒級和單粒級兩種規(guī)格；連續(xù)級配是石子粒級呈連續(xù)性，即顆粒由小到大，每級石子占一定比例。用連續(xù)級配的骨料配制的混凝土混合料，和易性較好，不易發(fā)生離析現(xiàn)象。連續(xù)級配是工程上最常用的級配。間斷級配也稱單粒級級配。間斷級配是人為地剔除骨料中某些粒級顆粒，從而使骨料級配不連續(xù)，大骨料空隙由小幾倍的小粒徑顆粒填充，以降低石子的空隙率。由間斷級配制成的混凝土，可以節(jié)約水泥。由于其顆粒粒徑相差較大，混凝土混合物容易產(chǎn)生離析現(xiàn)象，導(dǎo)致施工困難。單粒級不宜單獨配置混凝土，主要用于組合連續(xù)級配或間斷級配。5、強度

粗骨料的強度采用巖石立方體強度或粒狀石子的壓碎指標(biāo)來表示。(1)巖石抗壓強度:

將母巖制成50mm×50mm×50mm的立方體試件或Ф50mm×50mm的圓柱體試件，在水中浸泡48h以后，取出擦干表面水分，測得其在飽和水狀態(tài)下的抗壓強度值。碎石強度一般是在混凝土強度等級大于或等于C60時才檢驗，如有懷疑時也可進行抗壓強度檢驗。(2)壓碎指標(biāo)值:

壓碎指標(biāo)是將一定重量氣干狀態(tài)下9.5～19ｍｍ的石子裝入標(biāo)準(zhǔn)桶內(nèi)，在試驗機上均勻施加荷載到200ｋＮ，卸荷后稱取試樣質(zhì)量G0，再用孔徑為2.36ｍｍ的篩子篩除被壓碎的細粒，稱取試樣的篩余量G1，用下式計算壓碎指標(biāo)：壓碎指標(biāo)值越小，骨料的強度越高。碎石強度可用抗壓強度和壓碎指標(biāo)值表示，卵石強度只用壓碎指標(biāo)值表示。項目Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類碎石壓碎指標(biāo)，＜102030卵石壓碎指標(biāo)，＜121616表5-10粗骨料壓碎指標(biāo)（%）（GB/T14685-2001）6、堅固性堅固性是指骨料在自然風(fēng)化和其它外界物理化學(xué)因素作用下抵抗破裂的能力

自然因素包括溫度變化、干濕變化和凍融循環(huán)等常以抗凍性作為堅固性的衡量指標(biāo)。一般采用直接凍融法和硫酸鹽浸泡法測定集料的堅固性。由于硫酸鹽浸泡法簡易、快捷，通常采用硫酸鈉溶液法檢驗集料的堅固性597、表觀密度、堆積密度、空隙率

GB/T14685-2001規(guī)定，粗骨料的表觀密度大于2500kg/m3，松散堆積密度大于1350kg/m3，空隙率小于47%.五、外加劑顯著改善混凝土性能，摻量一般不大于水泥質(zhì)量的5％。（注：不包括生產(chǎn)水泥時加入的混合材料、石膏和助磨劑，也不同于在混凝土拌制時摻入的摻合料。）按其主要功能分為四類：改善流變性能（和易性）：減水劑、引氣劑、泵送劑等。

調(diào)節(jié)凝結(jié)時間、硬化性能：緩凝劑、早強劑和速凝劑等。

改善耐久性：防水劑、阻銹劑和防凍劑等。

改善其他性能：加氣劑、膨脹劑、著色劑等。

按化學(xué)成分可分：無機化合物、有機化合物、有機和無機的復(fù)合物。

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）減水劑的減水及其作用減水劑多屬于表面活性劑，它的分子結(jié)構(gòu)是由親水基團和憎水基團組成，當(dāng)兩種物質(zhì)接觸時（如水－水泥，水一油，水一氣），表面活性劑的親水基團指向水，憎水基團朝向水泥顆粒（油或氣）。減水劑能提高混凝土拌合物和易性及混凝土強度的原因，是由于其表面活性物質(zhì)間的吸附一分散作用，及其潤滑、濕潤作用所致。2）減水劑的作用機理及效果

水泥加水拌和后，由于水泥顆粒間分子引力的作用，產(chǎn)生許多絮狀物而形成絮凝結(jié)構(gòu)，使10％～30％的拌合水（游離水）被包裹在其中，從而降低了混凝土拌合物的流動性。當(dāng)加入適量減水劑后，減水劑分子定向吸附于水泥顆粒表面，親水基端指向水溶液。由于親水基團的電離作用，使水泥顆粒表面帶上電性相同的電荷，產(chǎn)生靜電斥力，致使水泥顆粒相互分散，導(dǎo)致絮凝結(jié)構(gòu)解體，釋放出游離水，從而有效地增大了混凝土拌合物的流動性。

陰離子表面活性劑類減水劑，其親水基團極性很強，易與水分子以氫鍵形式結(jié)合，在水泥顆粒表面形成一層穩(wěn)定的溶劑化水膜（圖5.5），這層水是很好的潤滑劑，有利于水泥顆粒的滑動，從而使混凝土流動性進一步提高。減水劑還能使水泥更好地被水濕潤，也有利于和易性的改善。

圖5.5減水劑的作用示意圖水泥漿結(jié)構(gòu)1—水泥顆粒；2—游離水(a)未摻減水劑時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)

摻減水劑的混凝土與未摻減水劑基準(zhǔn)混凝土相比，具有如下效果：

①在拌合物用水量不變時，混凝土流動性顯著增大，混凝土拌合物坍落度可增大100~200mm。②在保持坍落度和水泥用量不變的條件下，可減少用水量5%~30%，強度可提高5%~25%，特別是早期強度會顯著提高。③保持混凝土強度不變時，可節(jié)約水泥用量5%~25%。3）常用的減水劑

（1）按化學(xué)成分分為：

木質(zhì)素系、萘系、樹脂系、糖蜜系和腐殖酸系；（2）根據(jù)減水效果分：普通減水劑、高效減水劑；（3）根據(jù)對凝結(jié)時間的影響分：標(biāo)準(zhǔn)型、早強型、緩凝型；（4）是否在混凝土中引入空氣：引氣型和非引氣型；（5）根據(jù)外形：粉體型和液體型。先摻法：減水劑與水泥混合后再與骨料和水一起攪拌。同摻法：減水劑溶于水后再加入拌合物中一起攪拌。后摻法：混凝土運送到澆筑地點后，加入減水劑再次攪拌。滯水法：在攪拌過程中減水劑滯后1～3min加入。

4）減水劑的摻入方法

2、早強劑能加速混凝土早期強度發(fā)展；作用：改善和易性、抗凍性、抗?jié)B性、保水性和粘聚性，主要產(chǎn)品：氯鹽類、硫酸鹽類和有機胺類和復(fù)合等；Cl-會腐蝕鋼筋，K+、Na+可能引起堿-骨料反應(yīng)。

氯化鈣的早強作用主要是因為它能與Ｃ3Ａ和Ｃa（ＯＨ）2反應(yīng)，生成不溶性復(fù)鹽水化氯鋁酸鈣和氧氯化鈣，增加水泥漿體中固相比例，提高早期強度；同時液相中Ca（OH)2濃度降低，也使C3S、C2S加速水化，使早期強度提高。

1）氯鹽類早強劑氯化鈣早強劑因其能產(chǎn)生氯離子，易促使鋼筋產(chǎn)生銹蝕，故施工中必須嚴(yán)格控制摻量。我國規(guī)范中規(guī)定：在鋼筋混凝土中氯化鈣的摻量不得超過水泥質(zhì)量的１％；在無筋混凝土中摻量不得超過３％。

2）硫酸鹽類早強劑包括硫酸鈉、硫酸鈣、硫代硫酸鈉。硫酸鹽的早強作用主要是與水泥的水化產(chǎn)物Ca(OH)2反應(yīng)，生成高分散性的化學(xué)石膏，它與Ｃ３Ａ的化學(xué)反應(yīng)比外摻石膏的作用快得多，能迅速生成水化硫鋁酸鈣，增加固相體積，提高早期結(jié)構(gòu)的密實度，同時也會加快水泥的水化速度，因而提高混凝土的早期強度。硫酸鈉的適宜摻量為0.5％～2％，常以復(fù)合使用效果更佳。使用時應(yīng)防止引起堿集料反應(yīng)。

3）三乙醇胺

三乙醇胺是一種非離子型表面活性劑，它不改變水化生成物，但能在水泥的水化過程中起著“催化作用”，與其他早強劑復(fù)合效果更好。一般摻量為水泥重量的0.02%~0.05%，能使水泥的凝結(jié)時間延緩1~3h，早期強度提高50%左右，28d強度不變或略有提高。

早強劑在低溫和負溫條件下它能夠降低冰點，使拌合物中的水分不會很快結(jié)冰，使水泥繼續(xù)水化，達到抵抗冰體膨脹的臨界強度，多用于冬期施工和搶修工程。3.引氣劑攪拌混凝土?xí)r，能引入大量均勻、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡；作用：改善和易性、抗凍性、抗?jié)B性、保水性和粘聚性主要產(chǎn)品：松香熱聚物、松脂皂和烷基磺酸鹽等；不適宜用于預(yù)應(yīng)力混凝土。適用于港口、地下防水混凝土等工程。

4.緩凝劑能延緩凝結(jié)時間而不影響后期強度；作用：由于緩凝劑在水泥及其水化物表面上的吸附作用，或與水泥反應(yīng)生成不溶層而達到緩凝的效果。緩凝劑同時還具有減水、增強、降低水化熱等功能。主要產(chǎn)品：木鈣、糖蜜等；能改善混凝土泵送性能的外加劑，一般由減水劑、緩凝劑、引氣劑等單獨使用或復(fù)合使用而成。適用于工業(yè)與民用建筑及其他構(gòu)筑物的泵送施工的混凝土、滑膜施工、水下灌注樁混凝土等工程，特別適用于大體積混凝土、高層建筑和超高層建筑等工程。5、泵送劑

能降低混凝土水中的冰點，使混凝土在負溫下硬化，并在規(guī)定時間內(nèi)達到足夠防凍強度的外加劑稱為防凍劑。特點：在負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外，還有促凝、早強、減水等作用，所以多為復(fù)合防凍劑。

6、防凍劑

7、速凝劑

速凝劑是指能使混凝土迅速凝結(jié)硬化的外加劑。摻入混凝土后，能使摻在水泥中的石膏喪失緩凝作用。速凝劑的摻量為2.5％～４％，可使混凝土在３min內(nèi)初凝，7～10min終凝，一天后強度提高300％，28天后強度下降20％～30％。速凝劑主要用于噴射混凝土。8、膨脹劑

能使混凝土產(chǎn)生補償性收縮或者微膨脹的外加劑稱為膨脹劑。常用品種為明礬石膨脹劑，摻量為10％～15％，可以改善抗裂性。能降低混凝土在靜水壓力下的透水性的外加劑，主要包括以下四類：1）無機化合物類：氯化鐵、硅灰粉末、鋯化合物等。2）有機化合物類：脂肪酸及其鹽類、有機硅表面活性劑、石蠟、地瀝青、橡膠和水溶性樹脂乳液。3）混合物類：無機類混合物、有機類混合物、無機與有機類混合物。4）復(fù)合類：上述各類與引氣劑、減水劑、調(diào)凝劑等外加劑復(fù)合的復(fù)合型防水劑。9、防水劑防水劑可用于工業(yè)與民用建筑的屋面、地下室、隧道、港道、給排水池、水泵站等有防水抗?jié)B要求的混凝土工程。外加劑的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土外加劑》GB8076-1997;《公路工程混凝土外加劑》JT/T523-2004;《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB50119-2003；《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50204-2002。

六、摻合料混凝土摻合料是指在混凝土攪拌前或在攪拌過程中，與混凝土其他組分一起，直接加入的人造或天然的礦物材料以及工業(yè)廢料，摻量一般大于水泥重量的5%，其目的是為了改善混凝土的性能、調(diào)節(jié)混凝土強度等級和節(jié)約水泥用量等。主要有粉煤灰、硅灰、磨細礦渣粉、磨細自然煤矸石一起其他工業(yè)廢渣。粉煤灰是目前用量最大、使用范圍最廣的摻合料。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596-2005、《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》GB/T18046-2000等。

粉煤灰由于其本身的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)和顆粒形狀等特征，摻入混凝土中可產(chǎn)生以下三種效應(yīng)，總稱為”粉煤灰效應(yīng)”。

(1)活性效應(yīng)粉煤灰中所含的SiO2和Al2O3具有化學(xué)活性，在水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)2和水泥中所摻石膏的激發(fā)下，能水化生產(chǎn)水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣等產(chǎn)物，可作為膠凝材料的一部分起增強作用。

(2)形態(tài)效應(yīng)粉煤灰顆粒絕大多數(shù)為玻璃微珠，在混凝土拌合物中起“滾珠軸承”的作用，能減小內(nèi)摩阻力，使摻有粉煤灰的混凝土拌合物比基準(zhǔn)混凝土流動性好，便于施工，具有減水作用。1、粉煤灰

(3)微骨料效應(yīng)粉煤灰中的微細顆粒均勻分布在水泥漿中，填充孔隙和毛細孔，改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu)和增大了混凝土的密實度。

粉煤灰摻入混凝土中，可以改善混凝土拌合物的和易性、可泵性和可塑性，能降低混凝土的水化熱，使混凝土的彈性模量提高，提高混凝土抗化學(xué)侵蝕性、抗?jié)B、抑制堿-骨料反應(yīng)等耐久性。粉煤灰取代混凝土中部分水泥后，早期強度有所降低，但后期強度可以趕上甚至超過未摻加粉煤灰的混凝土。2、磨細礦渣粉磨細礦渣粉是將?；郀t礦渣經(jīng)磨細而成的粉狀摻合料。主要化學(xué)成分為CaO、SiO2、Al2O3，三者總量占90%以上，活性較粉煤灰高，摻量較粉煤灰大。磨細礦渣粉可以等量取代水泥，大幅度提高混凝土強度，耐久性和降低水化熱。

根據(jù)《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》（GB/T18046-2000）規(guī)定，礦渣粉根據(jù)28d活性指數(shù)（%）為S105、S95、S75三個級別，相應(yīng)技術(shù)要求見表5-21所示。3、硅灰

硅灰活性極高，火山灰活性指標(biāo)高達110%，硅灰取代水泥后，可改善混凝土拌合物的和易性，降低水化熱，提高混凝土抗化學(xué)侵蝕性、抗凍、抗?jié)B、抑制堿-骨料反應(yīng)，且效果比粉煤灰好的很多，同時，可提高混凝土的早期強度。硅灰需水量比為134%左右，若摻量過大，將會使水泥漿變得十分粘稠，在土建工程中，硅灰取代水泥的用量常為5%~15%，且必須同時摻入高效減水劑。4、沸石粉沸石粉是由沸石巖經(jīng)粉磨加工制成的含水化硅鋁酸鹽為主的礦物火山灰質(zhì)活性摻合材料。沸石粉摻入混凝土中，可取代10%~20%的水泥，改善混凝土拌合物的粘聚性，減少泌水，宜用于泵送混凝土，可減少混凝土離析及堵泵。沸石粉應(yīng)用于輕骨料混凝土，可較大改善輕骨料混凝土拌合物的粘聚性，減少輕骨料的上浮。粉煤灰?guī)?/p>

5.3新拌混凝土的和易性

和易性的概念和易性的測定方法影響和易性的主要因素流動性的選擇一、和易性的概念水泥混凝上在尚未凝結(jié)硬化以前稱混凝土拌合物混凝土拌合物易于施工操作，能夠質(zhì)量均勻、成型密實。新拌混凝土的和易性（工作性）：在一定的施工工藝及設(shè)備下，新拌水泥混凝土易于攪拌、運輸、澆搗成型，并能夠形成質(zhì)量均勻、密實、穩(wěn)定的混凝土的性能。既是施工的要求也是獲得質(zhì)量均勻密實混凝土的基本保證。包括三個方面：流動性、粘聚性（不分層和離析）、保水性（不嚴(yán)重泌水）。

1、流動性混凝土拌合物在自重力或機械振動力作用下易于產(chǎn)生流動、易于輸送和易于充滿混凝土模板地性質(zhì)（1）拌合物太稠，砼難以振搗，易造成內(nèi)部孔隙；（2）拌合物過稀，會分層離析，影響砼的均勻性892、粘聚性混凝土拌合物在施工過程中保持整體均勻一致的能力。粘聚性好可保證混凝土拌合物在輸送、澆灌、成型等過程中，不發(fā)生分層、離析，即保證硬化后混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻

離析，通常指砂漿和粗骨料產(chǎn)生分離，一般有兩種類型：

較重的混凝土顆粒沉到新拌混凝土底部；不適當(dāng)?shù)某尚魏驼駬v形成的903、保水性混凝土拌合物在施工過程中保持水分的能力。保水性好可保證混凝土拌合物在輸送、成型及凝結(jié)過程中，不發(fā)生大的或嚴(yán)重的泌水，既可避免由于泌水產(chǎn)生的大量的連通毛細孔隙，又可避免由于泌水，使水在粗骨料和鋼筋下部聚積所造成的界面粘結(jié)缺陷。保水性對混凝土的強度和耐久性有較大的影響泌水：在混凝土體積已經(jīng)固定，但還沒有凝結(jié)之前，水分的向上運動。泌水是混凝土離析的一種特殊形式。最常見的泌水現(xiàn)象是混凝土表面產(chǎn)生大量的水。少量的泌水是正常的。91

混凝土拌合物的流動性越大，則保水性和粘聚性越差反之亦然和易性良好的混凝土是指既具有滿足施工要求的流動性，又具有良好的粘聚性和保水性

不能簡單地將流動性大的混凝土稱之為和易性好也不能認(rèn)為流動性減小，和易性變差92二、和易性的測定方法（稠度試驗）1.坍落度法

以坍落度確定流動性，以直觀經(jīng)驗評定粘聚性和保水性。試驗方法：《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50080-2002）。適用范圍：骨料最大粒徑≤40mm，坍落度值≥10mm。坍落度愈大，流動性愈大。

粘聚性的評定方法：若錐體逐漸下沉，則表示粘聚性良好若錐體倒塌，部分崩裂或有離析現(xiàn)象，則粘聚性不好保水性評定方法：如有較多稀水泥漿從底部析出，錐體部分混凝土拌合物也因失漿而骨料外露，則表明混凝土拌合物的保水性能不好如坍落度筒提起后無稀水泥漿或僅有少量稀水泥漿自底部析出，則表示此混凝土拌合物保水性良好94坍落度值大小將混凝土分為四類：大流動性混凝土：坍落度≥160mm流動性混凝土：坍落度100～150mm塑性混凝土：坍落度50～90mm；低塑：10~40mm95

坍落度的選擇原則構(gòu)件截面尺寸大小：截面尺寸大，易于振搗成型，坍落度適當(dāng)選小些鋼筋疏密：鋼筋較密，則坍落度選大些搗實方式：人工搗實，則坍落度選大些。機械振搗則選小些運輸距離：從攪拌機出口至澆搗現(xiàn)場運輸距離較遠時，應(yīng)考慮途中坍落度損失，坍落度宜適當(dāng)選大些，特別是商品混凝土氣候條件：氣溫高、空氣相對濕度小時，因水泥水化速度加快及水份揮發(fā)加速，坍落度損失大，坍落度宜選大些962.維勃稠度法適用干硬性混凝土（坍落度值小于10mm，維勃稠度在5~30s的混凝土拌合物）。試驗方法：《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50080-2002）。

維勃稠度法則是在坍落度筒提起后，施加一個振動外力，測試混凝土在外力作用下完全填滿面板所需時間時間越短，流動性越好；時間越長，流動性越差根據(jù)《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB50164-92），

混凝土拌合物按其維勃稠度大小，可分為4級。級別名稱維勃稠度（s）V1超干硬性混凝土≥31V2特干硬性混凝土30～21V3干硬性混凝土20～11V4半干硬性混凝土10～5981.根據(jù)建筑施工手冊，混凝土灌筑時的坍落度可參考下表。項次結(jié)構(gòu)種類坍落度（mm）1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)10～302梁、板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、筒倉、細柱等）50～704配筋特密的結(jié)構(gòu)70～90三、流動性（坍落度）的選擇

2.不同施工工藝與拌合物的工作度。施工工藝坍落度(mm)碾壓混凝土0滑模攤鋪混凝土30～50泵送混凝土100～200自密實混凝土>240

碾壓混凝土流動性合適流動性過大

用振動碾分層壓實?；備伝炷粱鶎勇访嬲備伜蟮穆访姘l(fā)生塌邊后的路面

商品混凝土

自密實混凝土

自密實混凝土(SelfCompactingConcrete或Self-ConsolidatingConcrete簡稱SCC)是指在自身重力作用下，能夠流動、密實，即使存在致密鋼筋也能完全填充模板，同時獲得很好均質(zhì)性，并且不需要附加振動的混凝土。1、水泥：水泥品種及細度

水泥品種不同時，達到相同流動性的需水量往往不同，從而影響混凝土流動性。水泥的需水量大，則拌合物的流動性小。同品種水泥越細，流動性越差，但粘聚性和保水性越好水灰比相同時，硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥拌制的混凝土流動性性較火山灰水泥好；礦渣水泥拌制的混凝土保水性差；粉煤灰水泥拌制的混凝土流動性最好，同時保水性和黏聚性也較好。四、影響和易性的主要因素1052、水泥漿數(shù)量

在混凝土凝結(jié)硬化之前，水泥漿主要賦予流動性；在混凝土凝結(jié)硬化以后，主要賦予粘結(jié)強度在水灰比不變的情況下，如果水泥漿越多，則拌合物的流動性越大；但若水泥漿過多，易產(chǎn)生流漿現(xiàn)象，使粘聚性下降；但若水泥漿過少，骨料間缺少粘結(jié)體，拌合物易發(fā)生崩塌現(xiàn)象，黏聚性變差；調(diào)整水泥漿的用量，既可以滿足流動性要求，又能保證良好的粘聚性和保水性1063、水灰比－單位混凝土水用量與水泥用量之比（稠度）水泥用量和骨料用量不變的情況下

水灰比增大，水泥漿很稀，拌合物流動性也隨之增大，會造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良，而產(chǎn)生流漿、離析現(xiàn)象水灰比也不宜太小，否則因流動性過低影響混凝土振搗密實，易產(chǎn)生麻面和空洞取值范圍為0.40～0.75之間1074、單位用水量－單位用水量是混凝土流動性的決定因素

用水量大，保水性和粘聚性變差，易產(chǎn)生泌水分層離析，從而影響混凝土的勻質(zhì)性、強度和耐久性單位用水量一旦選定，單位水泥用量增減50～100kg/m3，混凝土的流動性基本保持不變，這一規(guī)律稱為固定用水量定則可通過固定用水量保證混凝土坍落度的同時，調(diào)整水泥用量，即調(diào)整水灰比，來滿足強度和耐久性要求108———《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》（JGJ55-2000）

干硬性混凝土的用水量（㎏/m3）塑性混凝土的用水量（㎏/m3）5、砂率－砂子占砂石總重量的百分率在混合料中，砂是用來填充石子的空隙。在水泥漿一定的條件下，若砂率過大，則骨料的總表面積及空隙率增大，混凝土混合物就顯得干稠，流動性小。如要保持一定的流動性，則要多加水泥漿，耗費水泥。若砂率過小，砂漿量不足，不能在粗骨料的周圍形成足夠的砂漿層起潤滑和填充作用，也會降低混合物的流動性，同時會使粘聚性、保水性變差，使混凝土混合物顯得粗澀，粗骨料離析，水泥漿流失，甚至出現(xiàn)潰散現(xiàn)象。因此，砂率既不能過大，也不能過小，應(yīng)通過試驗找出最佳（合理）砂率。也可參照下表選用。110合理砂率應(yīng)由試驗和經(jīng)驗確定，也可參考下表?；炷恋纳奥剩ㄖ猩?）水灰比（W/C）卵石最大粒徑（㎜）碎石最大粒徑（㎜）

1020401620400.4026～3225～3124～3030～3529～3427～320.5030～3529～3428～3333～3832～3730～350.6033～3832～3731～3636～4135～4033～380.7036～4035～4034～3939～4438～4336～41———《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》（JGJ55-2000）

合理砂率是指砂子填滿石子空隙并有一定的富余量，能在石子間形成一定厚度的砂漿層，以減少粗骨料間的摩擦阻力，使混凝土流動性達最大值；或者在保持流動性不變的情況下，使水泥漿用量達最小值①在用水量及水泥用量一定的條件下，合理砂率能使混凝土的拌合物獲得最大的流動性；

②在保證坍落度級別相同的條件下，合理砂率能是水泥漿數(shù)量減少，從而節(jié)約水泥。6、骨料的品種和粗細程度

表面光滑的粗骨料配制的混凝土流動性較好，但粘聚性和保水性則相對較差粗骨料粒徑越大，砂子的細度模數(shù)越大，則流動性越大，但粘聚性和保水性有所下降1137、外加劑改善混凝土和易性的外加劑主要有減水劑和引氣劑。它們能使混凝土在不增加用水量的條件下增加流動性，并具有良好的粘聚性和保水性1148、時間、氣候條件隨著水泥水化和水分蒸發(fā)，混凝土的流動性將隨著時間的延長而下降。氣溫高、濕度小、風(fēng)速大將加速流動性的損失；在較暖和的天氣里要用更多的水維持相同的和易性；同樣，要使混凝土坍落度有所提高，溫度越高的時候所需要的水越多。115坍落度經(jīng)時損失

【分析】某混凝土攪拌站原使用砂的細度模數(shù)為2.5，后改用細度模數(shù)為2.1的砂。改砂后原混凝土配方不變，發(fā)覺混凝土坍落度明顯變小。請分析原因。因砂粒徑變細后，砂的總表面積增大，當(dāng)水泥漿量不變，包裹砂表面的水泥漿層變薄，流動性就變差，即坍落度變小1171)調(diào)節(jié)混凝土的材料組成:

①采用合理砂率,并盡可能使用較低的砂率；②改善砂、石的級配；③在可能的條件下，盡量采用較粗的砂、石；④當(dāng)拌和物坍落度太小時，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，保持砂率不變，增加適量的砂石。

9、改善新拌混凝土和易性的措施2）摻加各種外加劑（如減水劑、引氣劑等）。3）提高振搗機械的效能1185.4混凝土的強度

混凝土的結(jié)構(gòu)和受壓破壞過程混凝土的其它強度影響混凝土抗壓強度的主要因素混凝土的抗壓強度與強度等級提高混凝土強度的措施混凝土是高度不均質(zhì)的材料，它的強度不僅取決于各組成材料的強度，而且也取決于這些組成材料的相互作用。粗骨料：一種脆性材料，其強度遠遠超過混凝土的強度。水泥漿體：抗壓強度要高于砂漿和混凝土，但彈性模量較低。水泥砂漿：水泥漿加入砂，彈性模量增加，但強度降低?；炷粒核嗌皾{加入石，彈性模量幾乎不變，但強度降低。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)說明：多相材料具有與其原始組分不同的性質(zhì)。宏觀層次上：砂漿粗骨料稍細層次上：水泥漿細骨料混凝土砂漿微觀層次上：水化物氫氧化鈣未水化水泥水泥漿包含廣泛的毛細孔網(wǎng)格，可以被水和空氣填充亞微觀層次上：各種形狀、各種化學(xué)成分的結(jié)晶體水化物連續(xù)的膠孔系統(tǒng)，也可以被水和空氣填充水灰比決定了水泥漿的強度亞微觀層次上：骨料過渡區(qū)密度較低，強度較小受力時，較易開裂水泥漿體薄弱環(huán)節(jié)性質(zhì)取決于水灰比混凝土結(jié)構(gòu)特征：（1）在宏觀上為堆聚分層結(jié)構(gòu)，沿澆灌方向的下部混凝土強度大于頂部，表層混凝土為最疏松和最軟弱的部分。（2）粗骨料到水泥石之間存在10μm~50μm界面過渡區(qū)，存在許多細微裂縫，結(jié)構(gòu)疏松，缺陷多，強度低，為薄弱環(huán)節(jié)?；炷翉姸龋喝Q于水泥漿強度和粘結(jié)強度（過渡區(qū)強度）兩者又由水灰比決定2、混凝土的破壞過程以單軸為例，典型的靜力受壓時荷載-變形曲線如圖：混凝土受壓破壞的過程主要分為4個階段：（1）Ⅰ階段：當(dāng)荷載達到“比例極限”（極限荷載的30%）以前，界面裂縫無明顯變化，荷載-變形近似呈直線關(guān)系，OA段；（2）Ⅱ階段：荷載超過“比例極限”后，界面裂縫數(shù)量、長度、寬度不斷增大，界面借摩阻力繼續(xù)承擔(dān)荷載，但無明顯砂漿裂縫，荷載-變形不再是線性關(guān)系，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，砂漿中出現(xiàn)裂縫，并將臨近界面裂縫連成連續(xù)裂縫，變形增大速度加快，荷載-變形曲線明顯彎向變形坐標(biāo)軸，BC段；（4）Ⅳ階段：荷載超過極限荷載后，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,CD段。二、混凝土的抗壓強度與強度等級1.混凝土立方抗壓強度：GB/T50081－2002規(guī)定，按標(biāo)準(zhǔn)方法制作的試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護到28d齡期，測得的抗壓強度值為混凝土立方體試件抗壓強度，以fcu表示。標(biāo)準(zhǔn)方法制作。試塊標(biāo)準(zhǔn)尺寸。150mm×150mm×150mm。非標(biāo)準(zhǔn)尺寸要乘以換算系數(shù)。邊長100mm：0.95；邊長200mm：1.05。

標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件：溫度20±2℃。相對濕度95%。養(yǎng)護28d：是從攪拌加水開始計時。試驗方法：《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50081-2002）采用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法是為了使試驗具有可比性。

混凝土試件在壓力機上受壓時，在沿加荷方向發(fā)生縱向變形的同時，也按泊松比效應(yīng)產(chǎn)生橫向膨脹。而鋼制壓板的橫向膨脹較混凝土小，因而在壓板與混凝土試件受壓面形成磨擦力，對試件的橫向膨脹起著約束作用，這種約束作用稱為“環(huán)箍效應(yīng)”?！碍h(huán)箍效應(yīng)”對混凝土抗壓強度有提高作用。離壓板越遠，“環(huán)箍效應(yīng)”小，在距離試件受壓面約0.866α（α為試件邊長）范圍外這種效應(yīng)消失?；炷潦軌浩茐脑谶M行強度試驗時，試件尺寸越大，測得的強度值越低。隨著試件尺寸增大，存在缺陷的機率也增大，故較大尺寸的試件測得的抗壓強度偏低。試件尺寸愈小，測得的抗壓強度值愈大。2.混凝土的強度等級根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2002）混凝土劃分為下列14個強度等級：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80?；炷翉姸鹊燃壈戳⒎襟w抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值確定。立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值指是具有95%保證率的抗壓強度，用fcu,k或fck表示。標(biāo)準(zhǔn)值不是平均值。

軸心抗壓強度fcp，又稱棱柱體抗壓強度；抗拉強度。有抗壓強度的1/10～1/20；

混凝土的抗折（彎曲抗拉）強度(fcf)；抗剪強度；沖擊強度；粘接強度；疲勞強度。三、混凝土的其它強度

1.軸心抗壓強度（fcp）

為了使測得的混凝土強度接近于混凝土結(jié)構(gòu)的實際情況，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)計算中，計算軸心受壓構(gòu)件（例如柱子、衍架的腹桿等）時，都是采用混凝土的軸心抗壓強度作為依據(jù)。

我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，測定軸心抗壓強度采用１５０×１５０×３００ｍｍ棱柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試件。軸心抗壓強度比同截面面積的立方體抗壓強度要小，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強度在10MPa～50MPa范圍內(nèi)時，棱柱體強度與立方體強度的比值為0.7～0.8。

軸心抗壓強度試驗示意圖2.混凝土抗拉強度（ff）混凝土是脆性材料，抗拉強度很低，拉壓比為1/10~1/20，拉壓比隨著混凝土強度等級的提高而降低。一般結(jié)構(gòu)設(shè)計中不考慮混凝土承受拉力，但抗拉強度是確定混凝土抗裂度的重要指標(biāo)，也可間接衡量混凝土與鋼筋的粘結(jié)強度。目前我國采用劈裂抗拉試驗來測定混凝土的抗拉強度。原理：在試件兩個相對的表面軸線上，作用著均勻分布的壓力，使得在此外力作用下的試件豎向平面內(nèi)，產(chǎn)生均布拉應(yīng)力。１５０×１５０×150ｍｍ立方體作為標(biāo)準(zhǔn)試件。fts—混凝土劈裂抗拉強度（MPa）；P—破壞荷載（N）;A—試件劈裂面積（mm2）

混凝土劈裂抗拉強度較軸心抗拉強度低，試驗證明兩者比值在0.9左右。3.混凝土抗折強度（fcf）混凝土道路工程和橋梁工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計、質(zhì)量控制與驗收等環(huán)節(jié)，須要檢測混凝土的抗折強度。GB/T50081-2002規(guī)定，混凝土抗折強度是指按標(biāo)準(zhǔn)方法制作的，標(biāo)準(zhǔn)尺寸為150mmx150mmx600mm（或550mm）的長方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件下養(yǎng)護28d齡期，以標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的抗折強度值。PPdfs受拉彎曲抗拉劈裂抗拉直接拉力強度＜劈裂抗拉強度＜彎曲抗拉強度（抗折強度）

1.水泥強度等級和水灰比水泥強度等級和水灰比是影響混凝土強度決定性因素。一般來說，水泥強度等級越高，水灰比越小，混凝土強度也高。

四、影響混凝土抗壓強度的主要因素水泥是混凝土中的活性組分，其強度大小直接影響著混凝土強度的高低。在配合比相同的條件下，所用的水泥標(biāo)號越高，制成的混凝土強度也越高。當(dāng)用同一品種同一標(biāo)號的水泥時，混凝土的強度主要取決于水灰比。水灰比愈小，混凝土的強度就愈高。為了使混凝土拌合物獲得必要的流動性，常需用較多的水（水灰比0.35～0.75），超過理論需水量（水灰比0.23～0.25）。水灰比越大，留下的孔隙越大，使有效承壓面積減少，混凝土強度也就越?。凰冶仍酱?，多余的水，形成水泡，削弱砂漿與骨料的粘結(jié)強度，使混凝土強度下降。水灰比過小，混凝土過于干稠，使得不能保證振搗均勻密實，強度反而降低。

大量試驗結(jié)果表明，混凝土28d齡期抗壓強度（fcu）與水泥實際強度（fce）和水灰比之間有如下經(jīng)驗公式：

式中：C/W——灰水比；

fcu——混凝土28d抗壓強度；

fce——水泥28d抗壓強度實測值。αaαb——回歸系數(shù)；2.骨料影響骨料本身強度一般大于水泥石強度，對混凝土強度影響很小，但是骨料中的有害雜質(zhì)含量較多、級配不良均不利于混凝土強度的提高。骨料表面粗糙，則與水泥石粘結(jié)力較大，但達到同樣流動時需水量也大，隨著水灰比變大，強度降低。試驗表明，當(dāng)水灰比小于0.4時，碎石混凝土比卵石混凝土強度約高30%~40%，但隨水灰比增大，差異減小。相同的水灰比和坍落度下，強度隨骨灰比（骨料與膠凝材料質(zhì)量之比）增大而提高。骨料最大粒徑與抗壓強度之間的關(guān)系混凝土類型Dmax（mm）大壩混凝土150普通混凝土40高強混凝土25（碎石）15（卵石）活性粉末混凝土0.6骨料最大粒徑(Dmax)

3.養(yǎng)護的溫度、濕度混凝土強度的增長，是水泥的水化、凝結(jié)和硬化的過程，必須在一定的溫度和濕度條件下進行。

溫度高，水泥凝結(jié)硬化速度快，早期強度高，所以在混凝土制品廠常采用蒸汽養(yǎng)護的方法提高構(gòu)件的早期強度，以提高模板和場地周轉(zhuǎn)率。當(dāng)養(yǎng)護溫度超過40℃以上時，雖然能提高混凝土的早期強度，但28天以后的強度通常比20℃標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護的低。低溫時水泥混凝土硬化比較緩慢，當(dāng)溫度低至0°Ｃ以下時，硬化不但停止，且具有冰凍破壞的危險。4℃38℃21℃13℃齡期抗壓強度031421287

養(yǎng)護溫度對混凝土強度的影響濕度的影響

《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(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。水泥的水化必須在有水的條件下進行，因此，混凝土澆筑完畢后，必須加強養(yǎng)護，保持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸?，以保證混凝土不斷地凝結(jié)硬化。相對濕度低，空氣干燥，混凝土中的水分揮發(fā)加快，致使混凝土缺水而停止水化，混凝土強度發(fā)展受阻，極易引起干縮，影響混凝土耐久性。增長10d后凍結(jié)增長3d后凍結(jié)增長1d后凍結(jié)增長5d后凍結(jié)沒有凍結(jié)齡期抗壓強度砼相對強度的增長與凍結(jié)時間的關(guān)系

受凍越早，強度損失越大，常見的混凝土養(yǎng)護方式：1）自然養(yǎng)護混凝土在自然條件下于一定時間內(nèi)使混凝土保持濕潤狀態(tài)的養(yǎng)護。包括灑水養(yǎng)護和噴涂薄膜養(yǎng)護兩種。2）標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護將混凝土放在（20±2）℃，相對濕度為95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護室或（20±2）℃不流動的Ca(OH)2飽和溶液中進行養(yǎng)護。測定混凝土強度時，一般采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護。3）蒸汽養(yǎng)護將混凝土放在近100℃的常壓蒸汽中進行的養(yǎng)護。4）蒸壓養(yǎng)護將混凝土放在175℃及8個大氣壓的壓蒸釜中進行的養(yǎng)護。5）同條件養(yǎng)護將用于檢查混凝土實體強度的試件，置于混凝土實體旁，試件和混凝土實體在同一溫度和濕度條件下進行養(yǎng)護。柱子拆模后用塑料布包裹并澆水養(yǎng)護。頂板混凝土12小時內(nèi)覆蓋并澆水養(yǎng)護。普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土，養(yǎng)護時間不得少于7d；對摻用緩凝型外加劑或有抗?jié)B要求的混凝土，不得少于14d?；炷琉B(yǎng)護維持硬化混凝土周圍環(huán)境一定的溫度和濕度；早期精心護理，對今后“茁壯成長”非常重要；《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2002）規(guī)定的養(yǎng)護措施：澆筑完12h內(nèi)覆蓋并保濕養(yǎng)護；澆水養(yǎng)護時間：通常不得小于7d；若摻外加劑或有抗?jié)B要求，不得少于14d。澆水次數(shù)能夠保證混凝土濕潤；覆蓋嚴(yán)密，保持塑料布內(nèi)有凝結(jié)水。強度達到1.2N/mm2前，不得在其上踩踏或安裝模板或支架。

4.齡期齡期指混凝土在正常養(yǎng)護條件下所經(jīng)歷的時間，最初的7—14d發(fā)展較快，28d以后增長緩慢。隨養(yǎng)護齡期增長，水泥水化程度提高，凝膠體增多，自由水和孔隙率減少，密實度提高，混凝土強度也隨之提高。

n——養(yǎng)護齡期，n≥3d，該公式僅適用于在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護，中等強度C20~C30的混凝土。1428抗壓強度齡期/d5.施工條件－指攪拌和振搗成型

機械攪拌比人工攪拌均勻，強度也相對較高攪拌時間越長，混凝土強度越高投料方式對強度也有一定影響，先投入粗骨料、水泥和適量水?dāng)嚢枰欢〞r間，再加入砂和其余水，能比一次全部投料攪拌提高強度10%左右1576.試驗條件對測試結(jié)果的影響－指試件的尺寸、形狀、表面狀態(tài)和加載速度1）試件尺寸和形狀

試件的形狀相同，試件的尺寸越小，測得的強度相對越高。當(dāng)試件受壓面積(a×a)相同，而高度(h)不同時，高寬比(h/a)越大，抗壓強度越小。158壓力機壓板對試塊的約束作用試塊破壞后殘存的凌錐體環(huán)箍效應(yīng)

壓板表面約束試驗破壞后殘存的棱錐體不受壓板約束時試件破壞情況涂油摩擦力

2）表面狀態(tài)

表面平整，則受力均勻，強度較高表面粗糙或凹凸不平，則受力不均勻，強度偏低試件表面涂潤滑劑及其他油脂物質(zhì)時，“環(huán)箍效應(yīng)”減弱，強度較低

混凝土含水率較高時，由于軟化作用，強度較低混凝土干燥時，則強度較高混凝土強度等級越低，差異越大1613）加載速度

加載速度較快時，材料變形的增長落后于荷載的增加速度，故破壞時的強度值偏高當(dāng)加載速度很慢，混凝土將產(chǎn)生徐變，使強度偏低162加載速度

綜上所述，混凝土的試驗條件，將在一定程度上影響混凝土強度測試結(jié)果，因此，試驗時必須嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，熟練掌握試驗操作技能7.外加劑與摻合料。由于混凝土技術(shù)的發(fā)展，在20多年里水灰比（水膠比）從>0.5降低到0.15～0.30；混凝土抗壓強度從30MPa左右提高到200～800MPa。

摻入減水劑，可在保證相同流動性前提下，減少用水量，降低水灰比，從而提高混凝土的強度摻入早強劑，則可有效加速水泥水化速度，提高混凝土早期強度，但對28天強度不一定有利，后期強度還有可能下降

采用高標(biāo)號水泥盡可能降低水灰比，或采用干硬性混凝土采用優(yōu)質(zhì)砂石骨料，選擇合理砂率采用機械攪拌和機械振搗，確保攪拌均勻性和振搗密實性，加強施工管理改善養(yǎng)護條件，保證一定的溫度和濕度條件，必要時可采用濕熱處理，提高早期強度摻入減水劑或早強劑，提高混凝土的強度五、提高混凝土強度的主要因素1665.5混凝土的變形性

化學(xué)收縮溫度變形荷載作用下的變形干濕變形其它變形一、化學(xué)收縮由于水泥水化產(chǎn)物的體積小于反應(yīng)前水泥和水的總體積，從而使混凝土出現(xiàn)體積收縮。這種由水泥水化和凝結(jié)硬化而產(chǎn)生的自身體積減縮，稱為化學(xué)收縮?；炷恋幕瘜W(xué)收縮不可恢復(fù)，收縮量隨混凝土的硬化齡期的延長而增加，一般在40d內(nèi)逐漸趨向穩(wěn)定。化學(xué)收縮值很?。ㄐ∮?％），但是不可恢復(fù)，對混凝土結(jié)構(gòu)沒有破壞作用，但在混凝土內(nèi)部可能產(chǎn)生微細裂縫。

化學(xué)收縮+水泥水=水泥漿水泥+水水泥漿體=水泥漿體大水灰比小水灰比化學(xué)收縮示意圖二、干濕變形膨脹干縮齡期水中養(yǎng)護空氣中養(yǎng)護

定義：由于混凝土周圍環(huán)境濕度的變化，會引起混凝土的干濕變形，表現(xiàn)為干縮濕脹?；炷恋臐衩涀冃瘟亢苄?，一般無破壞作用。但干燥收縮（DryShrinkage）能使混凝土表面出現(xiàn)拉應(yīng)力而導(dǎo)致開裂原因：混凝土在干燥過程中，由于毛細孔水的蒸發(fā)，使毛細孔中形成負壓，隨著空氣濕度的降低負壓逐漸增大，產(chǎn)生收縮力，導(dǎo)致混凝土收縮。同時，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?；炷恋母煽s變形在重新吸水后大部分可以恢復(fù)，但不能完全恢復(fù)。干燥環(huán)境干縮示意圖泌水速率<蒸發(fā)速率開裂混凝土表面干縮示意圖混凝土中水泥石是引起干縮的主要組分，骨料起限制收縮的作用，孔隙存在會加大收縮。影響混凝土干縮的因素有：水泥用量、水灰比、水泥品種及細度、骨料種類和養(yǎng)護條件等。水泥品種：火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥比普通硅酸鹽水泥干縮大；水泥細度：水泥細度越大，干燥收縮越大；水泥用量：用量越大，干燥收縮越大；水灰(膠）比：w/corw/B越大，干縮大；骨料質(zhì)量：級配好，雜質(zhì)含量，針片狀顆粒含量少，干縮小。養(yǎng)護條件：濕度越高，濕養(yǎng)時間越長，干縮小。

定義：混凝土隨著溫度的變化產(chǎn)生熱脹冷縮的變形。指標(biāo)：混凝土的溫度線膨脹系數(shù)為（0.7～1.4）×10-5/℃。一般取1.0×10-5/℃，即溫度每1℃改變，1m混凝土將產(chǎn)生0.01mm膨脹或收縮變形。危害：溫度變形對大體積混凝土及大面積混凝土工程極為不利，易使這些混凝土造成溫度裂縫。

三、溫度變形熱裂縫出現(xiàn)的機理在混凝土硬化初期，水泥水化放出較多熱量，而混凝土又是熱的不良導(dǎo)體，散熱很慢，因此造成混凝土內(nèi)外溫差很大，有時可達50～70℃.這將使混凝土產(chǎn)生內(nèi)脹外縮，結(jié)果在外表混凝土中將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，嚴(yán)重時使混凝土產(chǎn)生裂縫。

大體積混凝土的定義：任何現(xiàn)澆混凝土，其尺寸達到必須解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度減少開裂影響的，即稱為大體積混凝土。對大體積混凝土工程，應(yīng)設(shè)法降低混凝土的內(nèi)外溫差，防止混凝土溫度裂縫：（1）采用低熱水泥，減少水泥用量，以減少水泥水化熱；（2）在混凝土拌合物中摻入混凝劑、減水劑和摻合料，降低水泥水化速度，使水泥水化熱不至于在早期過分集中放出；（3）預(yù)先冷原材料，用冰塊代替水，以抵消部分水化熱；（4）在混凝土中預(yù)埋冷卻水管，從管子一端注入冷水，冷水流經(jīng)埋在混凝土內(nèi)部的管道后，帶出水化熱；（5）在建筑結(jié)構(gòu)安全允許的條件下，將大體積化整為零施工，減輕約束和擴大散熱面積；（6）表面絕熱，調(diào)節(jié)混凝土表面溫度下降速率。對縱向長度較大的混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮混凝土溫度變形所產(chǎn)生的危害，每隔一段長度應(yīng)設(shè)置溫度伸縮縫或留設(shè)后澆帶來防止混凝土溫度縫。盡量減少用水量，提高混凝土的強度；選用熱膨脹系數(shù)低的骨料，減小熱變形；分層分塊澆筑；測溫裝置，加強觀測。大體積混凝土的內(nèi)部降溫管大體積墩臺（用大摻量粉煤灰混凝土澆筑）

1）混凝土彈塑性變形混凝土是彈塑性體，靜力受壓時，既產(chǎn)生彈性變形，又產(chǎn)生塑性變形，其應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系是一條曲線。四、荷載作用下的變形1.短期荷載作用下的變形—混凝土的彈塑性變形。2）混凝土的彈性模量材料的彈性模量是指應(yīng)力-應(yīng)變曲線上任一點的應(yīng)力與應(yīng)變之比。由于混凝土是彈塑性體，隨荷載不同，應(yīng)力與應(yīng)變之間的比值成為一個變量，也就是說混凝土的彈性模量不是定值。初始切線模量。切線模量。割線模量。原點與0.4fcp的點連線的斜率。它反映混凝土所受應(yīng)力與所產(chǎn)生應(yīng)變之間的關(guān)系。在計算鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的變形、裂縫開展及大體積混凝土的溫度應(yīng)力時，均需知道混凝土的變形模量。

測定：按我國GBJ81一85的規(guī)定，混凝上彈性模量的測定，是采用150ｍｍ×150ｍｍ×300mm的棱柱體試件，取其軸心抗壓強度值的40%作為試驗控制應(yīng)力荷載值，經(jīng)3次以上反復(fù)加荷和卸荷后，測得應(yīng)力與應(yīng)變的比值，即為混凝土的彈性模量。影響彈性模量的因素：在勻質(zhì)材料里，彈性模量和密度直接相關(guān)；而多相材料，例如混凝土中，主要組分所占體積及其密度和彈性模量，以及過渡區(qū)的特性決定彈性性質(zhì)①混凝土的強度等級越高，彈性模量越高。C10~C60的混凝土彈性模量在1.75~6.60×104MPa。水泥用量少，水灰比小，粗細骨料用量較多，彈性模量大。②骨料彈性模量大，混凝土彈性模量也大。③潮濕狀態(tài)下混凝土的彈性模量比干燥狀態(tài)下高；混凝土中水泥漿含量較少時，混凝土彈性模量大。④蒸汽養(yǎng)護的混凝土比潮濕養(yǎng)護的混凝土的彈性模量低10％。

2、混凝在長期荷載重要下的變形定義：混凝土在恒定荷載長期作用下，隨時間增長的變形，稱為徐變。原因：水泥石中的凝膠體在長期荷載作用下產(chǎn)生粘性流動，并向毛細孔內(nèi)遷移的結(jié)果。在混凝土的較早齡期加荷，水泥尚未充分水化，所含凝膠體較多，且水泥石中毛細孔較多，凝膠體易流動，所以徐變發(fā)展較快；在晚齡期，水泥繼續(xù)硬化，凝膠體含量相對減少，毛細孔亦少，徐變發(fā)展愈慢。影響混凝土徐變的因素水灰比——混凝土的水灰比較小或在水中養(yǎng)護時，徐變較小；水泥用量——水灰比相同的混凝土，其水泥用量愈多，徐變愈大；骨料的性質(zhì)——混凝土所用骨料的彈性模量較大時，徐變較??；荷載——所受應(yīng)力越大，徐變越大。環(huán)境溫濕度加荷瞬時應(yīng)變恒定荷載作用時間(d)應(yīng)變X10－6卸荷徐變恢復(fù)瞬時恢復(fù)殘余徐變混凝土徐變的種類(1)恢復(fù)性徐變:瞬時恢復(fù)徐變恢復(fù)(2)非恢復(fù)性徐變殘余變形混凝土徐變對混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物影響：有利面：徐變可消除鋼筋混凝土內(nèi)的應(yīng)力集中，使應(yīng)力重新分布，從而使局部應(yīng)力集中得到緩解；對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。不利面：

降低混凝土的承載力,增大了鋼筋的應(yīng)力.

在預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土中，混凝土的徐變將使鋼筋的預(yù)加應(yīng)力受到損失。西太平洋Caroline群島上的一座橋梁（主跨為241m）由于徐變使跨中向下?lián)锨?，加鋪的橋面板進一步加劇徐變，使該橋在建成不到20年后坍塌（1996年）。

碳化收縮

定義：混凝土內(nèi)水泥石中的Ca(OH)2與空氣中的CO2，在適宜的條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)CaCO3和H2O的過程，稱為混凝土的碳化，碳化引氣的收縮，稱為碳化收縮。原因：在干燥收縮引起的壓應(yīng)力下，因Ca(OH)2晶體應(yīng)力釋放和在無應(yīng)力空間CaCO3的沉淀所引起。危害：碳化收縮會在混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生微細裂紋。五、其它變形

定義:混凝土成型后尚未凝結(jié)硬化時屬塑性階段，在此階段往往由于表面失水而產(chǎn)生收縮，稱為塑性收縮。原因：表面失水速率大于內(nèi)部水向表面遷移的速率。造成毛細管內(nèi)產(chǎn)生負壓，使?jié){體中固體顆粒間產(chǎn)生一定的引力，當(dāng)引力不均勻作用于混凝土表面，則在表面產(chǎn)生裂紋。處理方法：防風(fēng)、降溫、灑水、覆蓋及噴養(yǎng)護劑等。塑性收縮（沉縮）5.6混凝土的耐久性

抗?jié)B性抗凍性碳化抗侵蝕性提高混凝土耐久性的措施堿骨料反應(yīng)耐久性定義：混凝土抵抗