土木工程材料課件

氣硬性膠凝材料1、定義：

膠凝材料：凡是在物理化學(xué)作下，能從可塑性漿體變成堅(jiān)固的石狀體，並能將砂、石等散粒狀材料或塊狀材料膠結(jié)成一整體，而又具有一定機(jī)械強(qiáng)度的物質(zhì)。又稱(chēng)膠結(jié)料。一、膠凝材料的定義及分類(lèi)膠凝材料有機(jī)膠凝材料（樹(shù)脂、瀝青等）無(wú)機(jī)膠凝材料水硬性膠凝材料（各種水泥）氣硬性膠凝材料（石灰、石膏）2、分類(lèi)（按化學(xué)成分劃分）2.1石灰2.1.1石灰生產(chǎn)簡(jiǎn)介天然的原材料2、原材料經(jīng)煆燒後，反應(yīng)方程式如下：900-1000℃CaCO3

CaO+CO21、原材料化學(xué)工業(yè)副產(chǎn)品（電石渣）（石灰石、白雲(yún)石、白堊、貝殼等）CaC2+H2O=C2H2+Ca(OH)2《建築生石灰標(biāo)準(zhǔn)》JC/T479-92規(guī)定，當(dāng)石灰中MgO2含量小於等於5%時(shí)稱(chēng)為鈣質(zhì)石灰，當(dāng)MgO2大於5%時(shí)，稱(chēng)鎂質(zhì)石灰。

煆燒的過(guò)程中，若溫度過(guò)低或煆燒時(shí)間不足，則不能完全分解，將生成“欠火石灰”，反之若時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或溫度過(guò)高，將生成“過(guò)火石灰”。過(guò)火石灰需進(jìn)行“陳伏”處理。石灰石塊狀生石灰熟石灰粉生石灰粉石灰膏石灰乳煆燒加適量水熟化磨細(xì)加過(guò)量水進(jìn)行陳伏加水稀釋常用建築石灰的產(chǎn)品生石灰粉消石灰粉石灰膏石灰乳2.1.2石灰的技術(shù)要求（1）建築生石灰和建築生石灰粉的技術(shù)要求符合建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建築生石灰》JC/T479-92、《建築生石灰粉》JC/T480-92的規(guī)定。（2）建築消石灰粉的技術(shù)要求符合《建築消石灰粉》JC/T481-92規(guī)定。（1）可塑性和保水性好

（2）生石灰水化時(shí)水化熱大，體積增大2.1.3石灰的特性Ca(OH)2粒子表面可以吸附水膜KJOHCaOHCaO9.64)(22+?+水化過(guò)程中體積增大1-2.5倍，迅速放出大量熱（3）硬化緩慢硬化的兩個(gè)過(guò)程結(jié)晶過(guò)程碳化過(guò)程石灰碳化過(guò)程反應(yīng)式：

Ca(OH)2+CO2+nH2OCaCO3+(n+1)H2O

碳化生成的的碳酸鈣膜層緻密，阻礙了空氣中CO2+滲入，也阻礙了內(nèi)部水分蒸發(fā)，因此硬化緩慢。（4）硬化時(shí)體積收縮大（5）硬化後強(qiáng)度低（6）耐水性差2.1.4石灰的應(yīng)用三合土用作鋪築步道磚的墊層三合土樁灰土樁（1）製作石灰乳塗料（2）配製砂漿（3）拌制石灰土和石灰三合土（4）生產(chǎn)矽酸鹽製品2、天然二水石膏煆燒反應(yīng)式：（1）.建築石膏（2）.高強(qiáng)石膏2.2石膏2.2.1建築石膏的生產(chǎn)簡(jiǎn)介天然的原材料1、原材料化學(xué)工業(yè)副產(chǎn)品天然的二水石膏磷石膏和氟石膏2.2.3建築石膏的特性（1）.凝結(jié)硬化快。初凝時(shí)間極短，終凝時(shí)間也不超過(guò)30分鐘。應(yīng)用時(shí)加入緩凝劑。2.2.2石膏的技術(shù)要求（略）硬化過(guò)程注意要點(diǎn)（1）二水石膏的溶解度約為半水石膏溶解度的1/5左右。（2）硬化過(guò)程中，水參與反應(yīng)並不斷蒸發(fā)。（2）硬化後體積微膨脹性（3）硬化後孔隙率大，因此其強(qiáng)度較低、表觀密度?。?）隔熱、吸聲性良好（5）防火性能良好，耐火性能差（6）具有一定的調(diào)濕性能（7）耐水性與抗凍性較差（8）加工性能好2.2.4建築石膏的應(yīng)用（1）製備粉刷石膏（2）建築石膏製品紙面石膏板裝飾石膏板吸聲用穿孔石膏板石膏藝術(shù)製品

第四章水泥

水泥的定義及分類(lèi)

1、水泥定義：水泥呈粉末狀，與水混合，成可塑性漿體，經(jīng)過(guò)物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程可形成堅(jiān)固的石狀休，既能在空氣硬化，又能在水中硬化的水硬性膠凝材料。2、水泥分類(lèi)鋁酸鹽系水泥硫鋁酸鹽系水泥、鐵鋁酸鹽系水泥水泥矽酸鹽系水泥通用水泥專(zhuān)用水泥特性水泥礦物組成

性能和用途大量用於—般土木工程的水泥,如矽酸鹽水泥、普通水泥等六大常用水泥專(zhuān)門(mén)用途的水泥，如油井水泥、大壩水泥某種性能比較突出的水泥，如快硬矽酸鹽水泥常用水泥六大品種水泥矽酸鹽水泥摻混合材料矽酸鹽水泥普通矽酸鹽水泥礦渣矽酸鹽水泥火山灰矽酸鹽水泥粉煤灰矽酸鹽水泥複合矽酸鹽水泥一、矽酸鹽水泥的定義及分類(lèi)

凡以矽酸鹽水泥熟料（凡以適當(dāng)生料燒至部分熔融，所得以矽酸鈣為主的水泥熟料），0～5％的石灰石或?；郀t礦渣，適量石膏磨細(xì)製成的水硬性膠凝材料，稱(chēng)為矽酸鹽水泥(即國(guó)外通稱(chēng)的波特蘭水泥)。當(dāng)矽酸鹽水泥中不摻混合材料時(shí)，稱(chēng)為Ⅰ型矽酸鹽水泥，代號(hào)P.Ⅰ。當(dāng)矽酸鹽水泥中混合材料摻量不超過(guò)5%時(shí)，稱(chēng)為Ⅱ型矽酸鹽水泥，代號(hào)P.Ⅱ。二、矽酸鹽水泥的生產(chǎn)及熟料礦物組成

1、水泥生產(chǎn)原料主要有：石灰質(zhì)原料（主要提供氧化鈣）和粘土質(zhì)原料（主要提供氧化矽、氧化鋁及氧化鐵），還有校正原料（主要是鐵質(zhì)校正原料，矽質(zhì)校正原料）。矽酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝概括起來(lái)就是“兩磨一燒”。

生產(chǎn)工藝過(guò)程：“兩磨一燒”

煆燒的過(guò)程：

100-200水分蒸發(fā)，乾燥階段

300-500原材料預(yù)熱階段

500-800分解階段，粘土開(kāi)始脫水，生成氧化矽、氧化鋁及氧化鐵，石灰石有少量分解生成氧化鈣

900-1100固相反應(yīng)階段

1100-1200反應(yīng)較完全

1300-1450生成矽酸三鈣的過(guò)程，時(shí)間足夠長(zhǎng)。2、孰料礦物組成矽酸三鈣(簡(jiǎn)寫(xiě)式C3S)——其礦物組成為3CaO·SiO2，含量約50%左右矽酸二鈣(簡(jiǎn)寫(xiě)式C2S)——其礦物組成為2CaO·SiO2，含量約20%左右鋁酸三鈣(簡(jiǎn)寫(xiě)式C3A)——其礦物組成為3CaO·Al2O3，含量7%～15%

鐵鋁酸四鈣(簡(jiǎn)寫(xiě)式C4AF)——礦物組成為4CaO·Al2O3·Fe2O3，含量10%～18%

矽酸鹽水泥熟料中還含有少量的游離氧化鈣和游離氧化鎂及少量的堿(氧化鈉和氧化鉀)。它們可能對(duì)水泥的品質(zhì)及應(yīng)用帶來(lái)不利影響。矽酸鹽水泥熟料礦物水化、凝結(jié)硬化特性名稱(chēng)矽酸三鈣矽酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣凝結(jié)硬化速度28d水化放熱量強(qiáng)度快多高慢少早期低，後期高最快最多低快中低三、矽酸鹽水泥的水化與凝結(jié)硬化1、水化2、硬化

硬化後的水泥石是由膠體粒子、晶體粒子、凝膠孔、毛細(xì)孔及未水化的水泥顆粒所組成。其結(jié)構(gòu)如圖所示。A－－未水化水泥顆粒B－－膠體粒子C－－晶體粒子D－－毛細(xì)孔（毛細(xì)孔水）E－－凝膠孔四、矽酸鹽水泥的技術(shù)要求1、細(xì)度：水泥顆粒的粗細(xì)程度。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：矽酸鹽水泥的細(xì)度用透氣式比表面積儀測(cè)定，要求其比表面積測(cè)定，要求其比表面積大於300m2/kg；用篩析法，要求在0.08mm方孔篩上的篩餘量不得超過(guò)10%。2、凝結(jié)時(shí)間：（1）初凝時(shí)間：水泥加水拌合至標(biāo)準(zhǔn)稠度淨(jìng)漿開(kāi)始失去可塑性的時(shí)間。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不早於45min。（2）終凝時(shí)間：水泥加水拌合至標(biāo)準(zhǔn)稠度淨(jìng)漿開(kāi)始失去可塑性的時(shí)間。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不遲於390min。3.體積安定性

（1）概念：指水泥在凝結(jié)硬化過(guò)程中體積變化的均勻性。（2）危害：水泥體積安定性不良產(chǎn)生膨脹性裂縫，降低建築物品質(zhì)，甚至引起嚴(yán)重工程事故。因此體積安定性不合格的水泥作廢品處理。（3）水泥安定性不良的原因：熟料中含有過(guò)多的游離氧化鈣或游離氧化鎂，或者水泥粉磨時(shí)所摻的石膏過(guò)量。（4）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：用沸煮法檢驗(yàn)必須合格。（5）檢測(cè)方法：可採(cǎi)用試餅法或雷氏法檢驗(yàn)。在有爭(zhēng)議時(shí)以雷氏法為準(zhǔn)。試餅法：沸煮三小時(shí)①、肉眼觀察有沒(méi)有裂紋，②直尺檢查有沒(méi)有彎曲現(xiàn)象。雷氏法：看膨脹值。在規(guī)定的範(fàn)圍內(nèi)屬合格。氧化鎂含量不得超過(guò)5.0%、三氧化硫含量不得超過(guò)3.5%

4.強(qiáng)度及強(qiáng)度等級(jí)

（1）意義：水泥的強(qiáng)度是評(píng)定其品質(zhì)的重要指標(biāo)，也是劃分水泥強(qiáng)度等級(jí)的依據(jù)。（2）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：採(cǎi)用ISO法檢驗(yàn)水泥膠砂強(qiáng)度。該法是將水泥和標(biāo)準(zhǔn)砂按1：3.0混合，加入規(guī)定數(shù)量的水(水灰比0.50),並按規(guī)定的方法製成40mm×40mm×160mm的試件，在標(biāo)準(zhǔn)溫度(20士1℃)的水中養(yǎng)護(hù)，分別測(cè)定其3d和28d的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。（3）強(qiáng)度等級(jí)：根據(jù)3d、28d的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度結(jié)果,將矽酸鹽水泥分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5和62.5R六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。水泥按3d強(qiáng)度又分為普通型和早強(qiáng)型兩種類(lèi)型，其中有代號(hào)R者為早強(qiáng)型水泥。五、矽酸鹽水泥的腐蝕與防止

1、已經(jīng)硬化的水泥製品在一般條件下，具有良好的耐久性，但在某些腐蝕性液體和氣體（統(tǒng)稱(chēng)侵蝕介質(zhì)）的作用下，有時(shí)也會(huì)逐漸遭到破壞，引起強(qiáng)度降低甚至造成建築物結(jié)構(gòu)破壞，這樣的現(xiàn)象叫做侵蝕對(duì)水泥石的腐蝕。產(chǎn)生水泥石腐蝕的主要原因有以下幾種：（1）.淡水腐蝕水泥石中氫氧化鈣等易溶於水的成分，在淡水中有較大的溶解度(1升水中能溶氫氧化鈣1.3克以上），水質(zhì)越純，溶解度越大。特別是在流動(dòng)水的沖刷或壓力水的滲透作用下會(huì)加速其溶解，致使水泥石的孔隙增大強(qiáng)度降低，逐漸被破壞。（2）.酸性腐蝕在工業(yè)廢水、地下水、沼澤水中常含有不同種類(lèi)的酸，這些酸與水泥石中的氫氧化鈣作用，生成的化合物有的易溶於水，有的體積膨脹，使水泥石受到腐蝕以至破壞。（3）.硫酸鹽腐蝕在海水、地下水或某些工業(yè)廢水中常含有鈉、鉀、銨等硫酸鹽，它們與水泥石中的氫氧化鈣起置換作用，在水泥石的孔隙中形成石膏，石膏進(jìn)一步與水泥石中水化鋁酸鈣起作用，生成針狀結(jié)晶的水化硫驢酸鈣，體積增大2~2.5倍，從而對(duì)水泥石產(chǎn)生巨大的破壞作用。因水化硫鋁酸鈣的針狀結(jié)晶與細(xì)菌中的桿菌外形相似，所以被稱(chēng)為“水泥桿菌”。此外，鎂鹽、碳酸水及強(qiáng)鹼等對(duì)水泥石均有一定的腐蝕作用。

根據(jù)產(chǎn)生腐蝕的原因可採(cǎi)取下列防止措施：（1）根據(jù)建築物所處的環(huán)境，選用適當(dāng)?shù)乃啵唬?）提高水泥製品本身的密實(shí)度，減少侵蝕介質(zhì)的滲透；（3）當(dāng)侵蝕作用很強(qiáng)時(shí)，在水泥結(jié)構(gòu)物表面加做防護(hù)層，如塗刷瀝青、粘貼瓷磚等。六、矽酸鹽水泥的運(yùn)輸及保管水泥很容易吸收空氣中的水分，發(fā)生水化作用凝結(jié)成塊狀，從而失去膠結(jié)能力。因此水泥在運(yùn)輸和保管中應(yīng)特別注意防水，防潮。工地存儲(chǔ)水泥應(yīng)有專(zhuān)用倉(cāng)庫(kù)，庫(kù)房要乾燥。存放袋裝水泥時(shí)，地面墊板要離地30cm，四周離牆30cm，堆放高度一般以10袋為宜，水泥的儲(chǔ)存應(yīng)按照到貨先後依次堆放，儘量作到先到先用，防止存放過(guò)久。不同品種不同標(biāo)號(hào)的水泥要分別存放，不得混雜，並要防止其他雜務(wù)混入。一般水泥的儲(chǔ)存氣為三個(gè)月，三個(gè)月後的強(qiáng)度降低約10~20%，時(shí)間越長(zhǎng)，強(qiáng)度降低越多，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。對(duì)於受潮水泥可以進(jìn)行處理，然後再使用。七、矽酸鹽水泥的特性、應(yīng)用

1.快硬、高強(qiáng)矽酸鹽水泥強(qiáng)度等級(jí)比較高，主要用於地上、地下和水中重要結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)度混疆土和頸應(yīng)力混凝土工程。由於這種水泥硬化較快，還適用於早期強(qiáng)度要求高和冬季施工的混凝土工程。這是由於決定水泥石28d以?xún)?nèi)強(qiáng)度的C3S含量高以及凝結(jié)硬化速率高，同時(shí)對(duì)水泥早期強(qiáng)度有利的C3S含量較高。2.抗凍性好

水泥石的抗凍性主要取決於它的孔隙率和孔隙特徵。矽酸鹽水泥如採(cǎi)用較小水灰比，並經(jīng)充分養(yǎng)護(hù)，可獲得密實(shí)的水泥石。因此．這種水泥適用於嚴(yán)寒地區(qū)遭受反復(fù)凍融的混凝土工程。特性、應(yīng)用3.耐腐蝕性差矽酸鹽水泥石中含有較多的氫氧化鈣和水化鋁酸鈣，所以不宜用於受流動(dòng)及壓力水作用的混凝土工程．也不宜用於海水、礦物水等腐蝕作用的工程。4.耐熱性較差矽酸鹽水泥石的主要成分在高溫下發(fā)生脫水和分解，結(jié)構(gòu)遭受破壞。因而從理論上講，矽酸鹽水泥並不是理想的防火材料。5.水化熱高矽酸鹽水泥中C3S及C3A含量較多，它們的放熱大，因而不宜用於大體積混凝土工程。6、幹縮小矽酸鹽水泥硬化時(shí)乾燥收縮小，不易產(chǎn)生幹縮裂紋，故適用於乾燥環(huán)境。摻混合材料的矽酸鹽水泥

一、混合材料1、定義：在生產(chǎn)水泥時(shí)，為改善水泥性能，調(diào)整水泥標(biāo)號(hào)而加入到水泥當(dāng)中去的天然或人工的礦物材料?；旌喜牧线€可促使水泥中的礦物組分發(fā)生變化，使某些性能如水化熱、抗侵蝕性等得到改善。2、分類(lèi)（1）活性混合材混合材料磨成細(xì)粉，與石灰或與石灰和石膏拌合在一起，並加水後，能生成具有膠凝性的水化產(chǎn)物，既能在空氣中，又能在水中硬化的，稱(chēng)活性混合材料。粒化高爐礦渣、火山灰質(zhì)混合材料和粉煤灰都屬於活性混合材料。

（2）非活性混合材

磨細(xì)的石英砂、石灰石、慢冷礦渣和各種廢渣等屬於非活性混合材料，它們與水泥成分不起化學(xué)作用或化學(xué)作用很小。只起提高水泥產(chǎn)量，降低水泥標(biāo)號(hào)，減少水化熱等作用。配高標(biāo)號(hào)混凝土用。降低成本，改善性能的作用。

3、活性混合材料的作用

與水調(diào)和後，本身不會(huì)硬化，但在氫氧化鈣的溶液就會(huì)發(fā)生顯著的水化，而在飽和的氫氧化鈣的溶液中水化更快，水化反應(yīng)一般認(rèn)為：

xCa(OH)2+SiO2+mH2O=xCaO·SiO2·nH2O

x與混合材料的種類(lèi)、石灰和活性氧化硅的比例、環(huán)境溫度及作用所延續(xù)的時(shí)間等有關(guān)，一般認(rèn)為1或稍大，n值一般為1-2.5。Ca(OH)2與SiO2作用的過(guò)程是無(wú)定形的矽酸吸收鈣離子，開(kāi)始形成不定成分的吸附系統(tǒng)，後形成無(wú)定形的水化矽酸鈣，再經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)一段時(shí)間後慢慢轉(zhuǎn)變成結(jié)晶不完善的凝膠。Ca(OH)2與Al2O3作用形成水化鋁酸鈣，石膏存在時(shí)與水化鋁酸鈣作用生成水化硫鋁酸鈣。

※激發(fā)劑：激發(fā)水化，促進(jìn)凝結(jié)硬化的作用。分為鹼性激發(fā)劑和硫酸鹽激發(fā)劑。

1、普通矽酸鹽水泥：凡由矽酸鹽水泥熟料、6％∽15％混合材料、適量石膏磨細(xì)製成的水硬性膠凝材料，稱(chēng)為普通矽酸鹽水泥(簡(jiǎn)稱(chēng)普通水泥)代號(hào)P.O。

2、礦渣矽酸鹽水泥：由矽酸鹽水泥熟料和20％～70％的?；郀t礦渣及適量石膏混合磨細(xì)而成的水硬性膠凝材料，稱(chēng)為礦渣矽酸鹽水泥(簡(jiǎn)稱(chēng)礦渣水泥)，代號(hào)P.S。

3、火山灰質(zhì)矽酸鹽水泥：

由矽酸鹽水泥熟料和20％～50％的火山灰質(zhì)混合材料及適量石膏混合磨細(xì)而成的水硬性膠凝材料，稱(chēng)為火山灰質(zhì)矽酸鹽水泥(簡(jiǎn)稱(chēng)火山灰水泥)，代號(hào)P.P。

4、粉煤灰矽酸鹽水泥：由矽酸鹽水泥熟料和20％～40％的粉煤灰及適量石膏混合磨細(xì)而成的水硬性膠凝材料稱(chēng)為粉煤灰矽酸鹽水泥(簡(jiǎn)稱(chēng)粉煤灰水泥)，代號(hào)P.F。

5、複合矽酸鹽水泥：凡由矽酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料、適量石膏磨細(xì)製成的水硬性膠凝材料，稱(chēng)為複合矽酸鹽水泥,代號(hào)P·C。二、摻混合材料的酸鹽水泥

三、摻混合材料的矽酸鹽水泥的水化硬化：

水化：分二步進(jìn)行：硅酸鹽水泥熟料與水發(fā)生反應(yīng)，生成的產(chǎn)物與硅酸鹽水泥相同，隨后是熟料礦物水化析出的氫氧化鈣和摻入水泥中的石膏分別作為堿性激發(fā)劑和硫酸鹽激發(fā)劑，與活性混合材料的活性成分發(fā)生二次水化反應(yīng)，生成水化產(chǎn)物。

凝結(jié)硬化與硅酸鹽水泥基本相同，但稍慢。

※二次水化：水泥熟料礦物水化後的產(chǎn)物與活性氧化物進(jìn)行反應(yīng)，生成新的水化產(chǎn)物，稱(chēng)二次水化。

四、摻混合材料的矽酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)：

1、細(xì)度：0.08mm方孔篩，篩餘量不得超過(guò)10.0%。

2、凝結(jié)時(shí)間：初凝時(shí)間不得早於45min，終凝時(shí)間不得遲於10h。

3、體積安定性：除了礦渣水泥中三氧化硫含量不得超過(guò)4.0%外，其他技術(shù)要求均與矽酸鹽水泥相同。

4、強(qiáng)度及強(qiáng)度等級(jí)：強(qiáng)度等級(jí)有32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R。五、摻混合材料的矽酸鹽水泥共性：1.凝結(jié)硬化建度慢，早期強(qiáng)度低，但後期強(qiáng)度增長(zhǎng)較多，甚至可超過(guò)同強(qiáng)度等級(jí)的矽酸鹽水泥或普通水泥。故這三種水泥不宜用於有早強(qiáng)要求的工程．2.耐熱性好。氫氧化鈣含量低。3.水化放熱速度慢，放熱量低．宜用大體積混凝土工程．4.抗軟水和抗硫酸鹽腐蝕的能力較強(qiáng)．所以抗這兩種腐蝕的能力比矽酸鹽水泥或普通水泥要強(qiáng)．故適用於受軟水或硫酸鹽腐蝕的水利工程，海港工程及地下工程．5.抗凍性差．這三種水泥早期強(qiáng)度低．受凍易損害，且混合材料加入需水量大，又因?yàn)楸Ｋ圆?，易在水泥?nèi)產(chǎn)生孔隙通道，抗凍性差。故不宜用於嚴(yán)寒地區(qū)，特別是嚴(yán)寒地區(qū)水位經(jīng)常變動(dòng)的部位．個(gè)性礦渣水泥耐熱性較好—可用於耐熱砼泌水性、幹縮性較大，易形成孔隙通道，抗?jié)B性差?；鹕交宜嗫?jié)B性好—適宜於抗?jié)B砼（乾燥環(huán)境第二步反應(yīng)停止）幹縮較大、不耐乾燥—不宜用於乾燥環(huán)境粉煤灰水泥幹縮小、抗裂性好鋁酸鹽水泥

一、高鋁水泥的生產(chǎn)、礦物組成與水化產(chǎn)物1.生產(chǎn)：高鋁水泥又稱(chēng)礬土水泥，它是以鋁礬土和石灰石為原料，經(jīng)鍛燒制得以鋁酸鈣為主要成分、氧化鋁含量約50％的熟料，再磨細(xì)製成的水硬性膠凝材料。2.礦物組成：高鋁水泥的主要礦物成分為鋁酸一鈣(簡(jiǎn)寫(xiě)為CA)，另外還有二鋁酸一鈣(簡(jiǎn)寫(xiě)為CA2)、矽鋁酸二鈣(簡(jiǎn)寫(xiě)為C2AS)、七鋁酸十二鈣(簡(jiǎn)寫(xiě)為Cl2A7)，以及少量的矽酸二鈣(C2S)等。3.水化產(chǎn)物：高鋁水泥的水化產(chǎn)物主要為十水鋁酸一鈣(CAH10)、八水鋁酸二鈣(C2AH8)和鋁膠(A1203.3H20)。CAH10和C2AH8具有細(xì)長(zhǎng)的針狀和板狀結(jié)構(gòu)，能互相結(jié)成堅(jiān)固的結(jié)晶連生體，形成晶體骨架。析出的氫氧化鋁凝膠難溶於水，填充於晶體骨架的空隙中，形成較密實(shí)的水泥石結(jié)構(gòu)。高鋁水泥初期強(qiáng)度增長(zhǎng)很快，但後期強(qiáng)度增長(zhǎng)不顯著。CAH10和C2AH8是介穩(wěn)型晶體，隨時(shí)間的推移會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的水化鋁酸三鈣(C3AH6)。二、高鋁水泥的特性及應(yīng)用1.快凝早強(qiáng)，1d強(qiáng)度可達(dá)最高強(qiáng)度的80％以上。2.水化熱大，且放熱量集中，1d內(nèi)放出水化熱總量的70％一80％，使混凝土內(nèi)部溫度上升較高，故即使在一10℃下施工，高鋁水泥也能很快凝結(jié)硬化。3.抗硫酸鹽性能很強(qiáng)，因其水化後無(wú)Ca(OH)2生成。4.耐熱性好，能耐1300—1400℃高溫。5.長(zhǎng)期強(qiáng)度要降低，一般降低40％一50％。立方體晶體C3AH6相互搭接差，使骨架強(qiáng)度降低。二是在晶型轉(zhuǎn)化的同時(shí)，固相體積將減縮約50％，使孔隙率增加。二是在晶形轉(zhuǎn)變過(guò)程中析出大量游離水，進(jìn)一步降低了水泥石的密度，從而使強(qiáng)度下降。6.施工適宜溫度為15℃，應(yīng)控制在不大於25℃。也不能進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)。高鋁水泥不能用於長(zhǎng)期承重的結(jié)構(gòu)及高溫高濕環(huán)境中的工程，適用於緊急軍事工程(築路、橋)，搶修工程(堵漏等)、臨時(shí)性工程，以及配製耐熱混凝土，如高溫窯爐爐襯等。配製高鋁水泥混凝土?xí)r應(yīng)採(cǎi)用低水灰比。不經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，高鋁水泥不得與矽酸鹽水泥或石灰相混，以免引起閃凝和強(qiáng)度下降。其他品種水泥

1、快硬水泥2、白色矽酸鹽水泥3、膨脹水泥和自應(yīng)力水泥4、道路矽酸鹽水泥5、中熱水泥和低熱礦渣水泥快硬水泥

1、快硬矽酸鹽水泥凡以矽酸鹽水泥熟料和石膏磨細(xì)製成，以3d抗壓強(qiáng)度表示標(biāo)號(hào)的水硬性膠凝材料，稱(chēng)為快硬矽酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱(chēng)快硬水泥）。快硬水泥以3d強(qiáng)度確定其標(biāo)號(hào)。製造過(guò)程與矽酸鹽水泥基本相同，只是適當(dāng)增加了熟料中硬化快的礦物，即矽酸三鈣含量達(dá)50％一60％，鋁酸三鈣為8％一14％，兩者總量應(yīng)不少於60％一65％。同時(shí)適當(dāng)增加石膏摻量(達(dá)8％)，並提高水泥的粉磨細(xì)度，通常比表面積達(dá)450m2／kg。

快硬硅酸鹽水泥水化放熱速率快，水化熱較高，早期強(qiáng)度高，但干縮率較大。主要用于配制早強(qiáng)混凝土，適用于緊急搶修工程和低溫施工工程。

2、快硬硫鋁酸鹽水泥

凡以適當(dāng)成分的生料，經(jīng)煆燒所得以無(wú)水硫鋁酸鈣和矽酸二鈣為主要礦物，加入適量石膏磨細(xì)製成的早期強(qiáng)度高的水硬性膠凝材料，稱(chēng)為快硬硫鋁酸鹽水泥。

快硬硫鋁酸鹽水泥的主要礦物為無(wú)水硫鋁酸鈣和β-C2S。膨脹水泥和自應(yīng)力水泥

矽酸鹽膨脹水泥是以矽酸鹽水泥為主，外加高鋁水泥和石膏配製而成。膨脹源均來(lái)自於在水泥石中形成鈣礬石產(chǎn)生體積膨脹而致。膨脹水泥適用於補(bǔ)償混凝土收縮的結(jié)構(gòu)工程，作防滲層或防滲混凝土；填灌構(gòu)件的接縫及管道接頭；結(jié)構(gòu)的加因與修補(bǔ)；固結(jié)機(jī)器底座及地腳螺絲等。自應(yīng)力水泥適用於製造自應(yīng)力鋼筋混凝土壓力管及其配件。使水泥產(chǎn)生膨脹的反應(yīng)主要有三種：Ca0水化生成Ca(OH)2、Mg0水化生成Mg(OH)2以及形成鈣礬石，因?yàn)榍皟煞N反應(yīng)產(chǎn)生的膨脹不易控制，目前廣泛使用的是以鈣礬石為膨脹組分的各種膨脹水泥。

①自應(yīng)力矽酸鹽水泥:以適當(dāng)比例的矽酸鹽水泥或普通矽酸鹽水泥、高鋁水泥和天然二水石膏磨制而成的膨脹性的水硬性膠凝材料稱(chēng)為自應(yīng)力矽酸鹽水泥。

②自應(yīng)力鋁酸鹽水泥:自應(yīng)力鋁酸鹽水泥是以一定量的高鋁水泥熟料和二水石膏粉磨而成的大膨脹率膠凝材料。按1：2標(biāo)準(zhǔn)砂漿28d自應(yīng)力值分為3.0，4.5和6.0三個(gè)級(jí)別。

③膨脹硫鋁酸鹽水泥:凡以適當(dāng)成分的生料，經(jīng)煆燒所得以無(wú)水硫鋁酸鈣和矽酸二鈣為主要礦物成分的熟料，加入適量二水石膏磨細(xì)製成的具有可調(diào)膨脹性能的水硬性膠凝材料，稱(chēng)為膨脹硫鋁酸鹽水泥。白色矽酸鹽水泥

普通水泥的顏色主要因其化學(xué)成分中所含氧化鐵所致。因此，白水泥與普通水泥製造上的主要區(qū)別，在於嚴(yán)格控制水泥原料的鐵含量，並嚴(yán)防在生產(chǎn)過(guò)程中混入鐵質(zhì)。白水泥中鐵含量只有普通水泥的1／10左右。此外，錳、鉻等氧化物也會(huì)導(dǎo)致水泥白度的降低，故生產(chǎn)中亦須控制其含量。白水泥與普通水泥生產(chǎn)方法基本相同，但對(duì)原材料要求不同。生產(chǎn)白水泥用的石灰石及粘土原料中的氧化鐵含量應(yīng)分別低於0．1％和0．7％。常用的粘土質(zhì)原料有高嶺土、瓷石、白泥、石英砂等，石灰?guī)r質(zhì)原料則採(cǎi)用白堊。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2015—91規(guī)定，白色矽酸鹽水泥分為325、425、525、625四個(gè)標(biāo)號(hào)，白水泥按白度分為特級(jí)、—級(jí)，二級(jí)和三級(jí)四個(gè)等級(jí)。白色和彩色矽酸鹽水泥在裝飾工程中常用來(lái)配製彩色水泥漿，配製裝飾混凝土，配製各種彩色砂漿用於裝飾抹灰，以及製造各種色彩的水刷石、人造大理石及水磨石等製品。道路矽酸鹽水泥

由較高鐵鋁酸鈣含量的道路矽酸鹽水泥熟料，0％～10％活性混合材和適量石膏磨細(xì)製成的水硬性膠凝材料，稱(chēng)為道路矽酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱(chēng)道路水泥）。

對(duì)道路水泥（Portlandcementforroad）的性能要求是：耐磨性好、收縮小、抗凍性好、抗衝擊性好，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(lái)達(dá)到。道路水泥熟料的礦物組成，與普通水泥熟料相比，一般適當(dāng)提高C3S和C4AF含量，C4AF的脆性小，體積收縮最小，提高C4AF的含量，對(duì)提高水泥的抗折強(qiáng)度及耐磨性有利。水泥的粉磨細(xì)度增加，雖可提高強(qiáng)度，但水泥的細(xì)度增加，收縮增加很快，從而易產(chǎn)生微細(xì)裂縫，使道路易於破壞。適當(dāng)提高水泥中的石膏加入量，可提高水泥的強(qiáng)度和降低收縮，對(duì)製造道路水泥是有利的。另外，為了提高道路混凝土的耐磨性，可加入5％以下的石英砂。中熱水泥和低熱礦渣水泥

中熱矽酸鹽水泥和低熱礦渣矽酸鹽水泥的主要特點(diǎn)為水化熱低，適用於大壩和大體積混凝土工程。

中熱矽酸鹽水泥是由適當(dāng)成分的矽酸鹽水泥熟料加入適量石膏磨細(xì)而成的具有中等水化熱的水硬性膠凝材料，簡(jiǎn)稱(chēng)中熱水泥。

低熱礦渣硅酸鹽水泥是由適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料加入礦渣和適量石膏磨細(xì)而成具有低水化熱的水硬性膠凝材料，簡(jiǎn)稱(chēng)低熱礦渣水泥。其礦渣摻量為水泥質(zhì)量的20％～60％，允許用不超過(guò)混合材總量50％的磷渣或粉煤灰代替礦渣。

第四章混凝土4.1混凝土概述一、混凝土的定義由膠凝材料、骨料、水以及必要時(shí)摻入的外加劑和礦物摻合材，按適當(dāng)比例配合拌製成拌合物，經(jīng)均勻攪拌，密實(shí)成型和養(yǎng)護(hù)硬化而成的人造石材。二、混凝土的分類(lèi)

（一）按幹表觀密度分重砼＞2600kg/m3普通砼1950kg/m3

～2500kg/m3輕砼＜1950kg/m3

三、普通混凝土各組成材料的作用：砂、石對(duì)混凝土起潤(rùn)滑作用，水泥和水組成水泥漿包裹在骨料的表面並填充骨料的空隙中。在混凝土拌和物中，水泥漿起潤(rùn)滑作用，賦予混凝土拌和物流動(dòng)性，便於施工；在混凝土硬化後起膠結(jié)作用。砂子水泥漿石子4.2普通混凝土的組成材料混凝土的品質(zhì)，很大程度上原材料的技術(shù)性質(zhì)是否符合要求。因此，為了選用材料和保證混凝土的品質(zhì)，必須掌握原材料的技術(shù)品質(zhì)要求。

4.2.1水泥4.2.1.1水泥品種和選擇

根據(jù)工程特點(diǎn)、所處環(huán)境條件及施工條件，進(jìn)行合理選擇。4.2.1.2水泥強(qiáng)度等級(jí)的選擇

高強(qiáng)度等級(jí)的水泥配製高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，低強(qiáng)度等級(jí)的水泥配製低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般以水泥強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值為混凝土強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值的1.5-2.0倍為宜。一、細(xì)骨料:

普通混凝土骨料按粒徑大小分為兩種，粒徑小於5mm的顆粒稱(chēng)為細(xì)骨料。細(xì)骨料主要採(cǎi)用天然砂和人工砂。細(xì)骨料天然砂河砂山砂人工砂海砂4.2.2骨料專(zhuān)案指標(biāo)Ⅰ類(lèi)Ⅱ類(lèi)Ⅲ類(lèi)雲(yún)母(按品質(zhì)計(jì))(%，小於）1.02.02.0輕物質(zhì)(按品質(zhì)計(jì))(%，小於）1.01.01.0有機(jī)物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸鹽(SO3品質(zhì)計(jì))（%）0.50.50.5氯化物(以氯離子品質(zhì)計(jì))(%，小於)0.010.020.061、砂中有害物質(zhì)含量（GB/T14684—2001）

2、砂的顆粒級(jí)配及粗細(xì)程度砂的顆粒級(jí)配：砂大小顆粒的搭配情況。砂的粗細(xì)程度：不同粒徑的砂混合在一起總體的粗細(xì)程度?？偙砻娣e小空隙率小篩分析試驗(yàn)——評(píng)定砂的粗細(xì)程度和顆粒級(jí)配0.16mm0.315mm0.63mm1.25mm2.50mm5mm分計(jì)篩餘量：各篩上的篩餘量占砂樣總品質(zhì)的百分率。累積篩餘量：各篩與比該篩粗的所有篩之分計(jì)篩餘百分率之和。篩孔尺寸，mm分計(jì)篩餘，%累計(jì)篩餘，%5.002.501.250.630.3150.16a1a2a3a4a5a6A1=a1A2=a1+a2A3=a1+a2+a3A4=a1+a2+a3+a4A5=a1+a2+a3+a4+a5A6=

a1+a2+a3+a4+a5+a6分計(jì)篩餘和累計(jì)篩餘的關(guān)係

細(xì)度模數(shù)的計(jì)算3.7-3.1為粗砂3.0-2.3為中砂2.2-1.6為細(xì)砂例題：取一砂子試樣，進(jìn)行篩分析試驗(yàn)，已知所取試樣重500g，其篩餘量依次為44、68、115、140、80、46（g），度計(jì)算分計(jì)篩餘量，累計(jì)篩餘量，細(xì)度模數(shù)，並判斷為何種砂？篩分曲線篩孔尺寸I區(qū)II區(qū)III區(qū)10mm0005mm10-010-010-02.50mm35-525-015-01.25mm65-3550-1025-00.63mm85-7170-4140-160.315mm95-8092-7085-550.16mm100-90100-90100-90粗骨料技術(shù)要求有害雜質(zhì)含量骨料的顆粒形狀和表面特徵：針片狀顆粒含量骨料的強(qiáng)度顆粒級(jí)配與最大粒徑堅(jiān)固性1、顆粒級(jí)配與最大粒徑粗骨料顆粒級(jí)配粗骨料的顆粒級(jí)配按供應(yīng)情況分連續(xù)粒級(jí)和單粒級(jí)。粗骨料最大粒徑:粗骨料公稱(chēng)粒級(jí)的上限。粗骨料顆粒級(jí)配評(píng)定方法同砂子顆粒級(jí)配的評(píng)定方法。

2、粗骨料的顆粒形狀和表面特徵針狀顆粒：長(zhǎng)度大於該顆粒所屬平均粒徑2.4倍的。片狀顆粒：厚度小於該顆粒所屬平均粒徑0.4倍的。

最大粒徑不得超過(guò)結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的1/4；不得超過(guò)鋼筋最小淨(jìng)距的3/4；對(duì)於實(shí)心板，不得超過(guò)板厚的1/2且不得超過(guò)50mm；對(duì)於泵送混凝土，最大粒徑與輸送管道內(nèi)徑之比，碎石不宜大於1:3，卵石不宜大於1:2.5。3、粗骨料強(qiáng)度(1)巖石抗壓強(qiáng)度:(2)壓碎指標(biāo)值:

將母巖製成50mm×50mm×50mm的立方體試件或Ф50mm×50mm的圓柱體試件，在水中浸泡48h以後，取出擦幹表面水分，測(cè)得其在飽和水狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度值。%100010-=mmmδa4、骨料的堅(jiān)固性

定義：指骨料在自然風(fēng)化和其他外界物理、化學(xué)因素作用下，抵抗破壞的能力，也即指砂的耐久性。骨料採(cǎi)用硫酸鈉溶液法進(jìn)行試驗(yàn)，計(jì)算總品質(zhì)損失百分率；人工砂採(cǎi)用壓碎指標(biāo)值來(lái)判斷骨料的堅(jiān)固性。

普通混凝土的主要性質(zhì)：混凝土在凝結(jié)硬化前稱(chēng)為混凝土拌合物。混凝土拌合物不同的施工環(huán)境和施工條件下表現(xiàn)出不同的特徵，而混凝土施工過(guò)程對(duì)硬化後的混凝土具有重大的影響，因此必須找出評(píng)價(jià)混凝土施工過(guò)程中的性質(zhì)。這樣才能保證混凝土的品質(zhì)。拌合物狀態(tài)時(shí)要求具有良好的和易性（或稱(chēng)工作性），硬化後的混凝土應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和必要的耐久性。4.3新拌混凝土的和易性

和易性是指混凝土拌合物易於施工操作（拌合、運(yùn)輸、澆灌、搗實(shí)）並能獲致品質(zhì)均勻、成型密實(shí)的性能。4.3.1混凝土拌合物和易性概念

和易性包含的內(nèi)容：流動(dòng)性、粘聚性和保水性。

離析是指拌合物各組分分離造成不均勻及失去流動(dòng)性的現(xiàn)象。對(duì)於流動(dòng)性較大的混凝土拌合物，因各組分粒度及密度不同，易引起砂漿與石子間的分層離析現(xiàn)象。對(duì)於硬性或少砂的混凝土拌合物，若裝卸及澆注方法不當(dāng)，也會(huì)發(fā)生離析現(xiàn)象。泌水是指拌合水按不同方式從拌合物中分離出來(lái)的現(xiàn)象。

無(wú)論是離析，還是泌水對(duì)硬化後混凝土的強(qiáng)度和耐久性都將有很大的影響。

4.3.2混凝土拌合物和易性的測(cè)定方法根據(jù)《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法》GBJ80—85）規(guī)定，混凝土拌合物的稠度可採(cǎi)用坍落度法和維勃稠度法測(cè)定。

由於和易性是一項(xiàng)綜合的技術(shù)性制，因此很難找到一種能全面反映拌合物和易性的測(cè)定方法。通常以測(cè)定流動(dòng)性（即稠度）為主，而對(duì)粘聚性和保水性主要通過(guò)觀察進(jìn)行評(píng)定。4.3.2.1坍落度試驗(yàn)

坍落度法適用於骨料最大粒徑不大於40mm、坍落度值大於10mm的塑性和流動(dòng)性混凝土拌合物稠度測(cè)定。

坍落度試驗(yàn)4.3.2.1維勃稠度法維勃稠度法適用於骨料最大粒徑不大於40mm，維勃稠度在5~30s之間的混凝土拌合物稠度的測(cè)定。維勃稠度試驗(yàn)4.3.3影響混凝土和易性的因素4.3.3.2砂率砂率是指砂用量占砂、石總用量的品質(zhì)百分比。砂率過(guò)大或過(guò)小都會(huì)導(dǎo)致混凝土和易性變差，應(yīng)選擇合理砂率。

4.3.3.4環(huán)境因素、施工條件、時(shí)間、外加劑4.3.3.1水泥漿量及水灰比在水灰比不變的情況下，如果水泥漿越多，則拌合物的流動(dòng)性越大；但若水泥漿過(guò)多，使拌合物的流動(dòng)性、粘聚性變差。4.3.3.3水泥品種及細(xì)度、骨料的性質(zhì)

如用礦渣水泥時(shí)，坍落度較普通水泥小，泌水性增加。砂率對(duì)混凝土坍落度的影響

粗骨料表面狀態(tài)不同對(duì)混凝土和易性的影響：卵石碎石4.4硬化後混凝土的強(qiáng)度

4.4.1混凝土的強(qiáng)度與強(qiáng)度等級(jí)

1、立方體抗壓強(qiáng)度（fcu）按照標(biāo)準(zhǔn)的製作方法製成邊長(zhǎng)為150ｍｍ的立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件（溫度２０士3°Ｃ，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)為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度。標(biāo)準(zhǔn)試塊測(cè)定混凝土立方體抗壓強(qiáng)度時(shí)，也可以?huà)?cǎi)用非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的試件，其尺寸應(yīng)根據(jù)混凝土中粗骨料的最大粒徑而定，單其測(cè)定結(jié)果應(yīng)乘以相應(yīng)的尺寸換算係數(shù)見(jiàn)表強(qiáng)度換算係數(shù)(GB/T50081—2002)試件尺寸(mm)骨料最大粒徑(mm)強(qiáng)度換算係數(shù)100×100×100150×150×150200×200×20031.540630.9511.05混凝土立方體抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度

2、強(qiáng)度等級(jí)

混凝土的“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。按標(biāo)準(zhǔn)方法製作邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件，在28d齡期，用標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)得的強(qiáng)度總體分佈中具有不低於95%保證率的抗壓強(qiáng)度值，以fcu.k表示。如：C30，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GB50010-2002《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)範(fàn)》規(guī)定,普通混凝土按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值劃分為：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。抗壓試驗(yàn)3、軸心抗壓強(qiáng)度混凝土的強(qiáng)度等級(jí)只是評(píng)價(jià)混凝土力學(xué)性能的依據(jù)，為了使測(cè)得的混凝土強(qiáng)度接近於混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算中，計(jì)算軸心受壓構(gòu)件（如柱子）時(shí)都採(cǎi)用軸心抗呀強(qiáng)度作為標(biāo)準(zhǔn)試件，測(cè)定其標(biāo)養(yǎng)28天的抗壓強(qiáng)度值。

採(cǎi)用150

150

300mm棱柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試件，也可用非標(biāo)準(zhǔn)試件，但高寬比應(yīng)在2∽3的範(fàn)圍裏。

fcu：fcp=0.70∽0.80CementConcrete軸心抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)示意圖4.4.2影響混凝土強(qiáng)度的因素

4.4.2.1水泥強(qiáng)度等級(jí)和水灰比混凝土強(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)公式：

式中：C/W——灰水比；

fcu——混凝土28d抗壓強(qiáng)度；

fce——水泥28d抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值。

A,B——經(jīng)驗(yàn)係數(shù)；

碎石A=0.46;B=0.07

卵石A=0.48;B=0.33fcu=Afce（C/W-B）4.4.2.2骨料的影響：

粗骨料表面狀態(tài)不同對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響：4.4.2.3齡期

齡期指混凝土在正常養(yǎng)護(hù)條件下所經(jīng)歷的時(shí)間，最初的7—14d發(fā)展較快，28d以後增長(zhǎng)緩慢。公式應(yīng)用條件：n——養(yǎng)護(hù)齡期，n≥3d。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)中等強(qiáng)度等級(jí)的混凝土1428抗壓強(qiáng)度齡期/d4.4.2.4養(yǎng)護(hù)的溫、濕度4℃38℃21℃13℃齡期抗壓強(qiáng)度031421287

養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響濕度的影響提高混凝土強(qiáng)度的措施1、高標(biāo)號(hào)的水泥和快硬早強(qiáng)水泥2、幹硬性混凝土3、濕熱處理蒸汽養(yǎng)護(hù)：將混凝土放在溫度低於100℃常壓蒸汽中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。一般16~20h。蒸壓養(yǎng)護(hù)：將混凝土構(gòu)件放在125℃及8atm的壓蒸鍋內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。4、採(cǎi)用機(jī)械攪拌和振搗5、摻外加劑、摻合料(一)混凝土的抗?jié)B性（P4、P6、P8）(二)混凝土的抗凍性（F10、F15、F25）(三)混凝土的抗碳化性(四)堿骨料反應(yīng)(五)抗化學(xué)侵蝕4.5硬化混凝土的耐久性混凝土抗?jié)B儀

是指混凝土抵抗水、油等液體滲透的能力?？?jié)B性好壞用抗?jié)B等級(jí)來(lái)表示?？?jié)B等級(jí)分為P4、P6、P8、P10、P12等5個(gè)等級(jí)?；炷了冶葘?duì)抗?jié)B性起決定性作用。提高混凝土抗?jié)B性的根本措施在於增強(qiáng)混凝土的密實(shí)度。4.5.1混凝土的抗?jié)B性

抗凍性是指混凝土在飽和水狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融迴圈而不破壞，也不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的性能，是評(píng)定混凝土耐久性的主要指標(biāo)?？箖龅燃?jí)根據(jù)混凝土所能承受的反復(fù)凍融迴圈的次數(shù)，劃分為F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300等9個(gè)等級(jí)。混凝土的密實(shí)度、孔隙的構(gòu)造特徵是影響抗凍性的重要因素4.5.2混凝土的抗凍性一、混凝土的碳化：指空氣中的CO2在濕度適宜的條件下與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈣和水，使混凝土鹼度降低的過(guò)程，碳化也稱(chēng)中性化。二、混凝土碳化對(duì)混凝土性能的影響：

1、化學(xué)性能影響

2、物理性能影響

3、力學(xué)性能影響三、影響碳化的因素：

1、CO2濃度影響：越高，碳化速度越快。

2、濕度影響：相對(duì)濕度為50%-70%，碳化速度最快。低於25%碳化為0，高於100%，碳化速度也基本為0。

4.5.3混凝土的碳化一、混凝土的堿骨料反應(yīng)：是指水泥中的堿(Na2O和K2O)含量較高時(shí)與骨料中的活性SiO2發(fā)生反應(yīng)，在骨料表面生成堿—矽酸凝膠，這種凝膠具有吸水膨脹特性，會(huì)使包裹骨料的水泥石脹裂，這種現(xiàn)象稱(chēng)為堿—骨料反應(yīng)。二、堿骨料反應(yīng)發(fā)生的條件：

1、膠凝材料提供堿的含量大於6%.

2、骨料具有活性.

3、在有水的情況下或潮濕的狀態(tài)下。三、檢驗(yàn)方法：

含有活性的骨料與高堿水泥製成1：2.25膠砂試塊，恒溫、怛濕養(yǎng)護(hù)，定期測(cè)量其膨脹值，如果6個(gè)月膨脹值不超過(guò)0.05%，12個(gè)月不超過(guò)0.1%。則合格。

4.5.4混凝土的堿骨料反應(yīng)(一)非荷載作用下的變形化學(xué)收縮混凝土的幹縮濕脹溫度變形(二)荷載作用下的變形短期荷載作用下的變形長(zhǎng)期荷載作用下的變形—徐變4.6硬化混凝土的變形性能混凝土變形及破壞的過(guò)程混凝土變形及破壞的過(guò)程4.5混凝土品質(zhì)控制與強(qiáng)度評(píng)定本節(jié)課的主要講述內(nèi)容：一、混凝土品質(zhì)控制所包含的內(nèi)容。二、混凝土強(qiáng)度品質(zhì)的評(píng)定

混凝土品質(zhì)控制參照標(biāo)準(zhǔn)：

1、《混凝土品質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB50164—92)2、《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(GBJl07—87)。一、混凝土的品質(zhì)控制所包含的內(nèi)容

1.混凝土生產(chǎn)前的初步控制，主要包括人員配備、設(shè)備調(diào)試、組成材料的檢驗(yàn)及配合比的確定與調(diào)整等項(xiàng)內(nèi)容。

2.混凝土生產(chǎn)過(guò)程中的控制，包括控制稱(chēng)量、攪拌、運(yùn)輸、澆築、振搗及養(yǎng)護(hù)等項(xiàng)內(nèi)容。

3.混凝土生產(chǎn)後的合格性控制。包括批量劃分，確定批取樣數(shù)，確定檢測(cè)方法和驗(yàn)收界限等項(xiàng)內(nèi)容。

在混凝土施工過(guò)程中，原材料、施工過(guò)程及試驗(yàn)條件、施工環(huán)境的變化，均可能造成混凝土品質(zhì)的波動(dòng)，影響到混凝土的和易性、強(qiáng)度及耐久性。由於強(qiáng)度是混凝土的主要技術(shù)指標(biāo)，其他性能可從強(qiáng)度得到間接反映，故以強(qiáng)度為例分析波動(dòng)的因素。二、混凝土強(qiáng)度品質(zhì)的評(píng)定（一）混凝土強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)的幾個(gè)基本概念1、隨機(jī)現(xiàn)象：無(wú)論自然現(xiàn)象和社會(huì)現(xiàn)象，在定條件下，其可能結(jié)果不只一個(gè)，至於哪一個(gè)出現(xiàn)，事先也無(wú)法確定，稱(chēng)隨機(jī)現(xiàn)象。2、混凝土總體平均強(qiáng)度：Ufcu=1/n·∑fcu,i3、強(qiáng)度頻數(shù)：混凝土強(qiáng)度數(shù)據(jù)中，相同強(qiáng)度值出現(xiàn)的次數(shù)。4、強(qiáng)度頻率：某一強(qiáng)度等級(jí)混凝土的強(qiáng)度數(shù)據(jù)中，相同強(qiáng)度值出現(xiàn)的百分率。5、強(qiáng)度概率：大量重複試驗(yàn)的情況下，強(qiáng)度頻率的穩(wěn)定值。i=1n6、概率密度：概率（頻率）/組距組距：強(qiáng)度數(shù)據(jù)中，人為劃分的相鄰兩組強(qiáng)度值差。7、混凝土強(qiáng)度的概率分佈—正態(tài)分佈?；A(chǔ)概率隨機(jī)變數(shù)概率分佈，有6種形式：即“兩點(diǎn)分佈”，“兩項(xiàng)分佈”，“普瓦松分佈”，“均勻分佈”，“指數(shù)分佈”和“正態(tài)分佈”。（1）正態(tài)分佈的直觀思想：混凝土材料在正常的施工情況下，許多影響因素是隨機(jī)的。所以混凝土的強(qiáng)度也是隨機(jī)變化的，對(duì)於隨機(jī)變數(shù)，可以用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)對(duì)其進(jìn)行評(píng)定。設(shè)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)C20的試塊總數(shù)共1000組，根據(jù)實(shí)測(cè)的混凝土強(qiáng)度數(shù)據(jù)以2MPa為組距，把全部試件分成15組，如下表：組別123456789101112131415fcu14-15.9516-17.9518-19.9520-21.9522-23.9524-25.9526-27.9528-29.9530-31.9532-33.9534-35.9536-37.9538-39.9540-41.9542-43.95Ufcu151719212325272931333537394143頻數(shù)6155095120147180140906640252051頻率0.0060.0150.0500.0950.1200.1470.1800.1400.0900.0660.0460.0250.0200.0050.001概率密度0.00300.00750.0250.04750.06000.03750.09000.07000.04500.0330.02000.01250.01000.00250.0005整理後的強(qiáng)度數(shù)據(jù)表0.010.020.030.040.050.060.070.080.09246810121416182022242628303234363840424446實(shí)際頻率曲線頻率分佈直方圖fcu隨機(jī)變數(shù)概率密度以概率密度為縱坐標(biāo)，隨機(jī)變數(shù)fcu橫坐標(biāo)，做頻率分佈直方圖。發(fā)現(xiàn)每個(gè)矩形的底邊長(zhǎng)就是組距。矩形的面積=組距×概率密度=組距×概率（頻率）/組距=概率所以：矩形面積等於相應(yīng)各組強(qiáng)度的頻率（概率）。各組頻率的和等於1，即100%。當(dāng)組距越小時(shí)，頻率直方圖就轉(zhuǎn)化為分佈密度曲線（理論頻率曲線），分佈密度曲線的面積就轉(zhuǎn)化成概率。所以，描繪出的中間高、兩邊低，左右近似對(duì)稱(chēng)“單駝峰狀曲線”—正態(tài)曲線，它所反映的數(shù)據(jù)分佈—正態(tài)分佈。（2），正態(tài)分佈特點(diǎn)及正態(tài)分佈函數(shù)：a:正態(tài)分佈特點(diǎn)：1、一個(gè)高峰，中間高，兩邊低，曲線“單駝峰型”有一個(gè)最高點(diǎn)。2、一個(gè)對(duì)稱(chēng)軸，對(duì)稱(chēng)軸直線fcu=Ufcu在曲線高峰處。3、一個(gè)漸近線（對(duì)稱(chēng)軸fcu曲線無(wú)論向左或向右延伸，都越來(lái)越接近橫軸，但不會(huì)和橫軸相交）滿(mǎn)足這個(gè)條件的函數(shù)就是著名的正態(tài)分佈密度函數(shù)式：

b：正態(tài)分佈函數(shù)：基於上述分析，自然希望函數(shù)：fcu=Ufcu取極大值f(Ufcu-σ)=f(Ufcu+σ)fcu=±∞時(shí)，f(fcu)0正態(tài)分佈中，介於x1和x2之間，隨機(jī)變數(shù)x出現(xiàn)的概率P(x1≤x≤x2)可用下式表示：

所以對(duì)於混凝土的正態(tài)分佈密度函數(shù)式是：

（3）混凝土標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分佈曲線

a、作為混凝土的正態(tài)分佈，習(xí)慣橫坐標(biāo)用標(biāo)準(zhǔn)差的數(shù)量表示，（即隨機(jī)變數(shù)為t)，經(jīng)隨機(jī)變數(shù)的變數(shù)轉(zhuǎn)換，

P（fcu1≤fcu≤fcu2）=∫fcu2fcu1e(fcu-Ufcu)22σ2dfcuscuuffcut-=

（將t代入（4-6）式）則（4-6）式變?yōu)殡S機(jī)變數(shù)t的概率密度函數(shù)f(t)，所以f(t)即混凝土標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分佈曲線。其運(yùn)算式為：

21)(22tetf-=p21)(22xexf-=pb、隨機(jī)變數(shù)的變數(shù)轉(zhuǎn)換後稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分佈曲線的原因：因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)正態(tài)分佈曲線的特例，即對(duì)稱(chēng)軸通過(guò)原點(diǎn)x=0，標(biāo)準(zhǔn)差σ=1的正態(tài)分佈即N（0，1）所以，當(dāng)x=0

，

σ=1

函數(shù)式

因此，在正態(tài)分佈曲線上，fcu1與fcu2之間的混凝土強(qiáng)度值出現(xiàn)的概率P（fcu1≤fcu≤fcu2）可用下式表示：fcu1fcu2fcu1fcu2P（fcu1≤fcu≤fcu2）=∫e(fcu-Ufcu)22σ2dfcuP（fcu1≤fcu≤fcu2）=∫f(fcu)dfcu（fcu1≤fcu≤fcu2）正態(tài)分佈曲線fcu1fcu2Ufcu概率fcu-=tdteP(t)2221p

∫t∞

在標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分佈曲線上自t-∞混凝土強(qiáng)度值出現(xiàn)的概率ò￥-=ttdteP(t)2221p

概率

標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分佈曲線t0t0.00-0.524-0.842-1.00-1.04-1.28-1.40-1.60P(t)0.5000.7000.8000.8410.8500.9000.9190.945t-1.645-1.800-2.000-2.060-2.330-2.580-2.880-3.000P(t)0.9500.9640.9770.9800.9900.9950.9980.999為計(jì)算方便可查表，已知t值可以查得p不同t值的p(t)值返回(二)、混凝土均質(zhì)性的評(píng)定指標(biāo)強(qiáng)度平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異係數(shù)強(qiáng)度保證率配製強(qiáng)度1.強(qiáng)度平均值：Ufcu=1/n·∑fcu,i

平均值只反應(yīng)混凝土強(qiáng)度總體強(qiáng)度水準(zhǔn),不能說(shuō)明強(qiáng)度波動(dòng)的大小.理論上，平均強(qiáng)度與該批混凝土的配製強(qiáng)度相等，它只反映該批混凝土強(qiáng)度的總平均值，而不能反映混凝土強(qiáng)度的波動(dòng)情況。例如平均強(qiáng)度20MPa，可以由15Pa、20MPa、25MPa求得，也可以由18MPa、20MPa、22MPa求得，雖然平均值相等，但它們的均質(zhì)性顯然後者優(yōu)於前者。

ni=12、強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差

強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差：標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)稱(chēng)圴方差，它表明分佈曲線的拐點(diǎn)距強(qiáng)度平均值的距離，標(biāo)準(zhǔn)差越大，說(shuō)明其強(qiáng)度離散程度越大，混凝土品質(zhì)越不穩(wěn)定，相反則說(shuō)明控制品質(zhì)好，但是太小時(shí)，就不太經(jīng)濟(jì)，但當(dāng)平均強(qiáng)度不等時(shí)，並不確切。例如平均強(qiáng)度分別為20MPa和50MPa的混凝土，當(dāng)σ均等於5MPa時(shí)，對(duì)前者來(lái)說(shuō)波動(dòng)已很大，而對(duì)後者來(lái)說(shuō)波動(dòng)並不算大。因此，對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土單用標(biāo)準(zhǔn)差值尚難以評(píng)判其勻質(zhì)性，宜採(cǎi)用變異係數(shù)加以評(píng)定。

。上一張幻燈片其計(jì)算公式：

σ=

=N≥25

假設(shè)3個(gè)施工單位同樣生產(chǎn)C20混凝土，甲單位管理水準(zhǔn)很高，統(tǒng)計(jì)等混凝土的標(biāo)準(zhǔn)差為2MPa，幾組混凝土平均強(qiáng)度f(wàn)甲＝20＋1．645σ＝23．3MPa；乙單位施工管理水準(zhǔn)一般，σ＝5MPa；幾組混凝土平均強(qiáng)度f(wàn)乙＝20＋1．645σ＝28．2MPa；丙單位管理水準(zhǔn)低劣，σ＝8MPa，幾組平均強(qiáng)度f(wàn)丙＝20＋1．645σ＝33．2MPa，也就是說(shuō)，3種施工水準(zhǔn)的單位均得按95％保證率要求控制混凝土平均強(qiáng)度。施工品質(zhì)優(yōu)良的混凝土平均強(qiáng)度23．3MPa與施工品質(zhì)低劣的混凝土平均強(qiáng)度33．2MPa具有同等的使用價(jià)值。因此，不但要使混凝土平均強(qiáng)度大於混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)，更重要的是要想方設(shè)法減少混凝土強(qiáng)度的變異性。這樣，既保證了工程品質(zhì)也降低了工程造價(jià)。

3.變異係數(shù)（又稱(chēng)離差係數(shù)或標(biāo)準(zhǔn)差係數(shù)）

由於σ隨強(qiáng)度等級(jí)的提高而增大，當(dāng)混凝土強(qiáng)度不同時(shí),可採(cǎi)用Ｃv作為評(píng)定混凝土品質(zhì)均勻性的指標(biāo)。Ｃv越小，表示混凝土品質(zhì)越好；Ｃv越大，則表示混凝土品質(zhì)越差。變異係數(shù)亦即為標(biāo)準(zhǔn)差與平均強(qiáng)度的比值，實(shí)際上反映相對(duì)於平均強(qiáng)度而言的變異程度。其值越小，說(shuō)明混凝土品質(zhì)越均勻，波動(dòng)越小。如上例中，前者的Cv＝5/20＝0.25；後者的Cv＝5/50＝0.1。顯而易見(jiàn)，後者品質(zhì)均勻性好，施工管理水準(zhǔn)高。其計(jì)算式如下:ufcuCvs=

4、強(qiáng)度保證率（Ｐ）

混凝土的強(qiáng)度保證率P（％）是指混凝土強(qiáng)度總體中，大於等於設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的概率，在混凝土強(qiáng)度正態(tài)分佈曲線圖中以陰影面積表示，見(jiàn)圖所示。低於設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)（fcu，ｋ/fd）的強(qiáng)度所出現(xiàn)的概率為不合格率?；炷翉?qiáng)度保證率混凝土強(qiáng)度保證率Ｐ（％）的計(jì)算方法為：首先根據(jù)混凝土設(shè)計(jì)等級(jí)（fd）、混凝土強(qiáng)度平均值（）、標(biāo)準(zhǔn)差（σ）或變異係數(shù)（Ｃv），計(jì)算出概率度（ｔ），即

強(qiáng)度保證率Ｐ（％）就可由正態(tài)分佈曲線方程積分求得，即scuuffcut-=

但實(shí)際上當(dāng)已知ｔ值時(shí)，可從數(shù)理統(tǒng)計(jì)書(shū)中的表內(nèi)查到Ｐ值。(表5-19

）工程中Ｐ（％）值可根據(jù)統(tǒng)計(jì)週期內(nèi)混凝土試件強(qiáng)度不低於要求強(qiáng)度等級(jí)的組數(shù)N0與試件總組數(shù)Ｎ（Ｎ≥２５）之比求得，即5、混凝土配製強(qiáng)度施工中，由於各種因素的影響，混凝土強(qiáng)度總會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，為使混凝土具有要求的保證率，必須使混凝土的配製強(qiáng)度f(wàn)cu.o高於混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu.k。令：則：式中fcu.0——混凝土的配製強(qiáng)度，MPa；fcu.k——混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，MPa；σ——施工單位混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差的歷史統(tǒng)計(jì)水準(zhǔn)，MPa；t——概率參數(shù)(概率度)。根據(jù)《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(GBJl07～87)，混凝土的強(qiáng)度保證率應(yīng)為95%。據(jù)此，從表中可以查出，達(dá)到此保證率時(shí)，t=-1．645。所以混凝土配製強(qiáng)度應(yīng)為：施工單位的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)按下列規(guī)定確定：

(1)當(dāng)施工單位有近期的同一品種混凝土強(qiáng)度資料時(shí)，其混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差按下式計(jì)算：式中n——統(tǒng)計(jì)週期內(nèi)同一品種混凝土試件的總組數(shù)，n≥25；fcu.i——統(tǒng)計(jì)週期內(nèi)同一品種混凝土第i組試件的強(qiáng)度值，MPa；μfcu——統(tǒng)計(jì)週期內(nèi)同一品種混凝土n組強(qiáng)度的平均值，MPa。(2)當(dāng)施工單位不具有近期的同一品種混凝土強(qiáng)度資料時(shí)，其混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差可按下表取用。

混凝土強(qiáng)度等級(jí)

低於C20C20~C35

高於C35

σ(MPa)4．05．0

6．0注：在採(cǎi)用本表時(shí)，施工單位可根據(jù)實(shí)際情況，作適當(dāng)調(diào)整。1工程實(shí)例

1.1工程概況

南京地鐵一號(hào)線小行段專(zhuān)用線高架橋,由中隧集團(tuán)ＴＡ1標(biāo)專(zhuān)案部施工,天津新亞太監(jiān)理公司監(jiān)理,專(zhuān)用線高架橋箱梁混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為Ｃ50,箱梁混凝土從2002年8月開(kāi)始澆築,到2003年1月結(jié)束。

1.2數(shù)理統(tǒng)計(jì)

專(zhuān)用線高架橋箱梁共送檢混凝土試塊24組,根據(jù)其抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果,用數(shù)理方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果如表1所示。

分析評(píng)價(jià)

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,高架橋箱梁混凝土標(biāo)號(hào)雖然較高,但是均方差和變異係數(shù)都很小,如表1混凝土強(qiáng)度保證率比較高,從強(qiáng)度波動(dòng)圖亦可看出混凝土強(qiáng)度總體比較穩(wěn)定;通過(guò)檢查評(píng)定,結(jié)構(gòu)實(shí)體混凝土達(dá)到了內(nèi)實(shí)外光的效果。因此,南京地鐵一號(hào)線小行段專(zhuān)用線高架橋箱梁混凝土滿(mǎn)足安全、經(jīng)濟(jì)和美觀要求。小浪底工程分佈密度曲線返回4.8普通混凝土配合比設(shè)計(jì)4.8.1.1混凝土配合比設(shè)計(jì)的四項(xiàng)基本要求：1.滿(mǎn)足強(qiáng)度等級(jí)要求；2.滿(mǎn)足所要求的和易性；3.滿(mǎn)足工程耐久性的要求；4.符合經(jīng)濟(jì)原則.4.8.1混凝土配合比設(shè)計(jì)基本要點(diǎn)

用計(jì)算、統(tǒng)計(jì)、試驗(yàn)的方法確定不同強(qiáng)度等級(jí)配製1m3混凝土各組成材料的用量和比例。4.8.1.2混凝土配合比設(shè)計(jì)內(nèi)涵：三個(gè)參數(shù)1、水灰比2、單位用水量3、砂率4.8.1.3混凝土配合比設(shè)計(jì)的算料基準(zhǔn)1、計(jì)算1m3混凝土拌合物中各材料的用量，以品質(zhì)計(jì)。2、計(jì)算時(shí)，骨料以乾燥狀態(tài)品質(zhì)為基準(zhǔn)，所謂乾燥狀態(tài)，是指細(xì)骨料含水率小於0.5%，粗骨料含水率小於0.2%。初步配合比基準(zhǔn)配合比實(shí)驗(yàn)室配合比施工配合比4.8.2普通混凝土配合比設(shè)計(jì)的方法和步驟1.確定配製強(qiáng)度(fcu,t)一、初步配合比的確定2.確定水灰比值(W/C)復(fù)核耐久性3.確定用水量(Wo)

根據(jù)施工要求的坍落度值和已知的粗骨料種類(lèi)及最大粒徑，通過(guò)查表選取單位用水量。注：①本表用水量系採(cǎi)用中砂時(shí)的平均取值，採(cǎi)用細(xì)砂時(shí)，每立方米混凝土用水量可增加5~10㎏，採(cǎi)用粗砂則可減少5～10㎏。②摻用各種外加劑或摻合料時(shí)，用水量應(yīng)相應(yīng)調(diào)整。4.計(jì)算混凝土的單位水泥用量(Co)復(fù)核耐久性5.確定合理砂率(Sp)

根據(jù)混凝土具有良好和易性的合理砂率，粗骨料種類(lèi)及最大粒徑及已確實(shí)的水灰比，通過(guò)查表選取合理砂率。6.確定1m3混凝土的砂石用量（體積法）

品質(zhì)法確定砂石用量

在初步配合比基礎(chǔ)上,進(jìn)行和易性和強(qiáng)度調(diào)整。

1、和易性調(diào)整得基準(zhǔn)配合比：按初步配合比稱(chēng)取一定體積混凝土所需的各種原材料，按規(guī)定的方法拌和、進(jìn)行坍落度或工作度試驗(yàn)。調(diào)整砂率：粘聚性、如保水性不良，則增大砂率。調(diào)整單位用水量：流動(dòng)性過(guò)小，則保持W/C不變，增大水泥漿用量。流動(dòng)性過(guò)大，則保持砂率不變，適當(dāng)增加砂石的用量。

2、強(qiáng)度校正得實(shí)驗(yàn)室配合比：一般採(cǎi)用三個(gè)不同的配合比，其中一個(gè)為基準(zhǔn)配合比，另外兩個(gè)配合比的水灰比值，應(yīng)較基準(zhǔn)配合比分別增加及減少0.05，其用水量應(yīng)該與基準(zhǔn)配合比相同，但砂率值可做適當(dāng)調(diào)整並測(cè)定表觀密度。各種配比製作兩組強(qiáng)度試件，如有耐久性要求，應(yīng)同時(shí)製作有關(guān)耐久性測(cè)試指標(biāo)的試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d天進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)定。

假設(shè)工地砂、石含水率分別為a%和b%，則施工配合比為：C′=CshS′=Ssh(1+a%)G′=Gsh(1+b%)W′=Wsh-Ssh·a%-Gsh·b%3、施工配合比的確定

混凝土外加劑

定義：混凝土外加劑是在混凝土生產(chǎn)過(guò)程摻入，用來(lái)改善混凝土性能，摻入不超過(guò)水泥品質(zhì)5％。

目前，外加劑品種已發(fā)展到數(shù)百個(gè)品種，其產(chǎn)量也日益增加，使其在土木工程建設(shè)中的作用越來(lái)越重要，並且已經(jīng)成為現(xiàn)代水泥混凝土技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)誌之一。從目前土木工程技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀來(lái)看，外加劑也已成為現(xiàn)代混凝土中不可缺少的組分，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果已得到工程界的普遍認(rèn)同和重視。

混凝土外加劑的分類(lèi)

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB8075—87中按外加劑主要功能劃分?；炷镣饧觿┌粗饕δ艽笾路譃橐韵滤念?lèi)：

1、改變新拌混凝土流變性能的外加劑，如引氣劑、泵送劑、減水劑。

2、改變混凝土空氣（或其他氣體）含量的外加劑，如引氣劑、加氣劑等；

3、調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)硬化速度的外加劑，如緩凝劑、速凝劑、早強(qiáng)劑等；

4、改善混凝土其他性能的外加劑，如著色劑、膨脹劑、防凍劑、阻鏽劑等。

常用混凝土外加劑

一.減水劑

1、定義：在新拌混凝土坍落度基本相同的條件下，能顯著減少其用水量的外加劑，稱(chēng)為減水劑。減水劑一般多為表面活性劑。

表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)特：是具有顯著改變(通常為降低)液體表面張力或二相間介面張力的物質(zhì)，其分子由親水基團(tuán)和憎水基團(tuán)二個(gè)部分組成。（1）、表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)（2）、表面活性劑的特性及其作用表面活性劑分子的吸附定向排列2、減水劑的作用機(jī)理

1、吸附-分散作用

2、潤(rùn)滑作用

3、濕潤(rùn)作用3、減水劑的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果

①提高混凝土流動(dòng)性。在混凝土原配比保持不變的情況下，摻加減水劑後可改變其新拌混凝土的稠度（增大坍落度或減小維勃稠度），從而提高其流動(dòng)性，且不影響混凝土的強(qiáng)度。

②提高混凝土強(qiáng)度。在保持新拌混凝土流動(dòng)性和水泥用量不變的條件下，摻加減水劑後可減少部分拌合用水量，降低混凝土的實(shí)際水灰比，從而提高其強(qiáng)度和耐久性。③節(jié)約水泥。在保持新拌混凝土流動(dòng)性及硬化混凝土強(qiáng)度不變的條件下，可以在減少拌合用水量的同時(shí)，相應(yīng)減少水泥用量（維持水灰比不變），從而節(jié)省水泥並改善某些性能。二.引氣劑

1、定義：引氣劑是在混凝土攪拌過(guò)程中能引入大量均勻分佈且穩(wěn)定而封閉小氣泡的外加劑。引氣劑屬於憎水性表面活性劑，其活性作用主要發(fā)生在水-氣介面上。

摻入引氣劑後，混凝土中產(chǎn)生的氣泡大小均勻，直徑在20～1000μm之間，大多在200μm以下。

2、引氣劑對(duì)混凝土性能的影響

（1）有效改善新拌混凝土的和易性。提高了新拌混凝土的流動(dòng)性。使新拌混凝土的泌水率顯著降低，粘聚性和保水性明顯改善。（2）顯著提高混凝土的杭滲性和杭凍性。（3）變形能力增大，但強(qiáng)度有所降低。通常，混凝土中含氣量每增加1％，其抗壓強(qiáng)度可降低4％～6％，抗折強(qiáng)度可降低2％～3％。為防止混凝土強(qiáng)度的顯著下降，應(yīng)嚴(yán)格控制引氣劑的摻量，以保證混凝土的含氣量不致過(guò)大。

抗凍融性要求高的混凝土，必須摻用引氣劑，其摻量應(yīng)根據(jù)混凝土的含氣量要求，通過(guò)試驗(yàn)確定。三.早強(qiáng)劑

1、定義：早強(qiáng)劑是能顯著加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展且對(duì)後期強(qiáng)度無(wú)顯著影響的外加劑。2、常用品種早強(qiáng)劑的作用機(jī)理

（1）氯化鈣。CaCl2與水泥漿中的水化C3A反應(yīng)，生成幾乎不溶於水的水化氯鋁酸鈣(3Ca0·Al203·3CaC12·32H20)，並與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2反應(yīng)，生成溶解度極小的氧氯化鈣(CaCl2·3Ca(OH)2·12H2O)。Ca(OH)2濃度的降低，又促進(jìn)了C3S的進(jìn)一步水化。由於這些反應(yīng)的綜合作用，使混凝土硬化加快，早期強(qiáng)度顯著提高。（2）硫酸鈉。它可迅速與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2反應(yīng)，生成呈高度分散狀態(tài)的CaS04·2H20,它又很快與C3A的水化物反應(yīng)迅速生成難溶於水的水化硫鋁酸鈣（鈣礬石）。（3）三乙醉胺。三乙醇胺是一種催化劑。四.緩凝劑

加入混凝土中後能延長(zhǎng)其凝結(jié)時(shí)間而不顯著降低其後期強(qiáng)度的外加劑稱(chēng)為緩凝劑。目前土木工程中較常用的緩凝劑主要有糖類(lèi)、無(wú)機(jī)鹽類(lèi)、羥基羧酸及其鹽類(lèi)和木質(zhì)素磺酸鹽類(lèi)等，主要品種有糖蜜、木質(zhì)素磺酸鹽及檸檬酸等。有機(jī)類(lèi)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，並使其表面的親水膜帶有同性電荷，從而使水泥顆粒相互排斥，阻礙了水泥水化產(chǎn)物的凝聚。無(wú)機(jī)類(lèi)緩凝劑往往是在水泥顆粒表面形成一層難溶的薄膜，對(duì)水泥顆粒的正常水化起阻礙作用，從而導(dǎo)致緩凝。4.9其他種類(lèi)混凝土4.9.1輕混凝土

凡幹表觀密度小於小於1950kg/m3的混凝土稱(chēng)為輕混凝土。輕骨料混凝土多孔混凝土無(wú)砂大孔混凝土分類(lèi)4.9.1.1輕骨料混凝土工業(yè)廢料輕骨料（粉煤灰，煤渣）天然輕骨料（火山渣，浮石）人工輕骨料（葉巖陶粒，粘土陶粒）輕骨料種類(lèi)輕骨料混凝土的特點(diǎn)及應(yīng)用

優(yōu)點(diǎn)：體積密度比普通混凝土減小1/4～1/3，絕熱性能改善，結(jié)構(gòu)尺寸減小，增加使用面積,降低基礎(chǔ)費(fèi)用和材料運(yùn)輸費(fèi)用，綜合效益良好。用途：多層和高層建築，軟土地基，大跨度結(jié)構(gòu)，抗震結(jié)構(gòu)，耐火等級(jí)要求高的結(jié)構(gòu)，要求節(jié)能以及舊建築加層等。輕骨料混凝土用途保溫輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)保溫輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)輕骨料混凝土用途強(qiáng)度等級(jí)CL5.0;CL7.5;CL10;CL15;CL20;CL25;CL30;CL35;CL40;CL45;CL50表觀密度——800～190012個(gè)等級(jí)4.9.1.2多孔混凝土定義：不用粗骨料，內(nèi)部分佈著大量小氣孔的輕質(zhì)混凝土。特點(diǎn)：孔隙率可達(dá)85％，表觀密度300～1000，導(dǎo)熱係數(shù)0.081~0.17W/(mk)兼具有結(jié)構(gòu)及保溫的功能，容易切割，易於施工。用途：製成砌塊，牆體，屋面板及保溫製品，廣泛應(yīng)用於工業(yè)與民用建築及保溫工程中。加氣混凝土泡沫混凝土氣孔產(chǎn)生方法4.9.1.2無(wú)砂大孔混凝土

特點(diǎn)：導(dǎo)熱系數(shù)小，保溫性能好，吸濕性小，收縮小，抗凍性15～25次凍融迴圈，水泥用量低。

用途：用於製作牆體用的小型空心砌塊和各種板材，也可用於澆注