工学第5章混凝土质量控制配合比计算

1、5.4 普通混凝土的质量控制v混凝土的质量控制（quality control），具有十分重要的意义，否则，即使有良好的原材料和正确的配合比，仍不一定能生产出优质的混凝土。5.4.1混凝土质量的波动与控制v引起混凝土质量波动的因素:v原材料质量的波动，组成材料计量的误差，搅拌时间、振捣条件与时间、养护条件的波动与变化，以及试验条件等的变化。v混凝土生产中的质量控制，可以分为三个阶段：v初步控制为混凝土的生产控制提供组成材料的有关参数，包括组成材料的质量检验与控制、混凝土配合比的确定等。v生产控制这是使生产和施工全过程的工序能正常运行，它主要包括混凝土组成材料的计量、混凝土拌合物的搅拌、运输、浇

2、筑和养护等工序的控制。v合格控制包括对混凝土产品的检验与验收、混凝土强度的合格评定等。5.4.2混凝土强度波动规律正态分布v反映工程质量的混凝土试块强度值，可以看作是遵循正态分布曲线分布的。（1）曲线呈钟形，在对称轴两侧曲线上各有一个拐点，拐点距对称轴等距离。（2）曲线高峰为混凝土平均强度 的概率，以平均强度为对称轴，左右两边曲线是对称的。距对称轴愈远，出现的概率愈小，并逐渐趋近于零，亦即强度测定值比强度平均值愈低或愈高者，其出现的概率就愈少，最后逐渐趋近于零。（3）曲线与横坐标之间围成的面积为概率的总和，等于100%。v可见，若概率分布曲线形状窄而高，说明强度测定值比较集中，混凝土均匀性较好

3、、质量波动小，施工控制水平高，这时拐点至对称轴的距离小。若曲线宽而矮，则拐点距对称轴远，说明强度离散程度大，施工控制水平低。cuf5.4.3混凝土质量评定的数理统计方法 v用数理统计方法求出正常生产控制条件下混凝土强度的平均值、标准差、变异系数和强度保证率等指标，然后进行综合评定。v（1）混凝土强度平均值v（2）混凝土强度标准差（）v 标准差又称均方差，它表明分布曲线拐点距强度平均值的距离。值愈大，说明其强度离散程度愈大，混凝土质量也愈不稳定。v（3）变异系数（cv）v变异系数又称离散系数或标准差系数。cv值愈小，说明混凝土质量愈稳定，混凝土生产的质v量水平愈高，可根据标准差和强度不低于要求强

4、度等级值的百分率p，参照表5.23 来评定混凝土生产管理水平。v(4)混凝土的强度保证率（p） 混凝土的强度保证率p（%）是指混凝土强度总体中，大于设计强度等级（fcu，k）的概率，以混凝土强度正态分布曲线上的阴影部分来表示。低于设计强度等级（fcu，,k）的强度所出现的概率为不合格率。 v混凝土强度保证率p（%）的计算方法为：v则强度保证率p（%）就可由正态分布曲线方程积分求得，或由数理统计书中的表内查到p值。v工程中p（%）值，可根据统计周期内混凝土试件强度不低于要求强度等级的组数n0与试件总数n（n25）之比求得，即5.4.4.混凝土配制强度 v v在施工中配制混凝土时，如果所配制混凝土

5、的强度平均值等于设计强度（fcu,，k），则由图5.35 可知，这时混凝土强度保证率只有50%。v因此，为了保证工程混凝土具有设计所要求的95%强度保证率，则在进行混凝土配合比设计时，必须要使混凝土的配制强度大于设计强度。5.4.5混凝土强度的合格性判定 v混凝土强度的评定采用抽样检验，根据设计对混凝土强度的要求和抽样检验的原理划分验收批、确定验收规则。v混凝土强度应分批进行检验评定。混凝土强度评定分为统计法和非统计法两种,采用何种方法评定应根据实际生产情况确定，应符合国家标准混凝土强度检验评定标准（gbj107）的规定。v当评定结果满足标准规定时时，该批混凝土强度判为合格。否则，判为不合格。

6、v 由不合格批混凝土制成的结构或构件，应进行鉴定。对不合格的结构或构件必须及时处理。当对混凝土试件强度的代表性有怀疑时，可采用从结构或构件中钻取试件的方法或采用非破损检验方法，按有关标准的规定对结构或构件中混凝土的强度进行推定，并作为处理的依据。v结构或构件拆模、出池、出厂、吊装、预应力筋张拉或放张，以及施工期间需短暂负荷时的混凝土强度，应满足设计要求或现行国家标准的有关规定。v。5.5普通混凝土配合比设计v混凝土配合比是指混凝土中各组成材料数量之间的比例关系。v常用的表示方法有两种：一种是以每1 m3混凝土中各项材料的质量表示，如水泥300 kg、水180kg、砂720kg、石子1200kg

7、，其每1m3混凝土总质量为2400kg；v另一种表示方法是以各项材料相互间的质量比来表示（以水泥质量为1），将上例换算成质量比为： 水泥砂石=12.44,水灰比=0.60。当掺加外加剂或混凝土掺合料时，其用量以水泥（或胶凝材料）用量的质量百分比来表示。5.5.1混凝土配合比设计的基本要求和主要参数任务根据材料的技术性能、工程要求、结构形式和施工条件来确定混凝土各组分的配合比例。4项基本要求：(1)满足结构设计的强度等级要求；(2)应使混凝土拌合物具有良好的和易性；(3)应满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求，即满足抗冻、抗渗、抗腐蚀等方面的要求；(4)符合经济原则，在保证混凝土质量的前提下，应

8、尽量做到节约水泥，合理地使用材料和降低成本。配合比设计，就是确定水泥、水、砂与石子这四项基本组成材料用量之间的三个比例关系：v水与水泥之间的比例关系，用水灰比表示；v砂与石之间的比例关系，用砂率表示；v水泥浆与骨料之间的比例关系，用单位用水量（1m3混凝土的用水量）来反映5.5.2混凝土配合比设计的步骤v5.5.2.1初步配合比的计算 v（1）配制强度（fcu,o）的确定v 当设计要求的混凝土强度等级已知，混凝土的配制强度可按下式确定： fcu,o fcu,k +1.645 (5.14) 其中混凝土强度标准差可由混凝土生产单位同类混凝土统计资料计算确定（n25）。v当混凝土强度等为c20、c2

9、5，其强度标准差计算值低于2.5mpa时，计算配制强度用的标准差应取不低于2.5mpa；当强度等级等于或大于c30级，其强度标准差计算值低于3.0mpa时，计算配制强度用的标准差应取不低于3.0mpa。无统计资料计算混凝土强度标准差时，其可按表5.25取用。v（2）初步确定水灰比值（w/c） v根据已测定的水泥实际强度fce、粗骨料种类及所要求的混凝土配制强度（fcu,0）v当混凝土强度等级小于c60时，按混凝土强度公式计算所要求的水灰比值；v为了保证混凝土必要的耐久性，水灰比还不得大于表5.21中规定的最大水灰比值，如计算所得的水灰比大于规定的最大水灰比值时，应取规定的最大水灰比值。v（3）

10、选取每1m3混凝土的用水量（mw0）v用水量的多少，主要根据所要求的混凝土坍落度值及所用骨料的种类、最大粒径来选择。所以v应先考虑工程种类与施工条件，按表5.17 确定适宜的坍落度值，再确定每1m3混凝土的用水量。v1）干硬性和塑性混凝土用水量的确定 水灰比范围在0.40.8之间的干硬性和塑性混凝土，其用水量按表5.26和表5.27选取。水灰比小于0.4的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土用水量应通过试验确定。v 2)流动性或大流动性混凝土用水量的确定v用水量以表5.26中坍落度为90mm的用水量为基础，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg，计算出未掺外加剂时的混凝土用水量。v掺外加剂时的混

11、凝土用水量可按下式计算：v v式中 mwa掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量，kg；vmw0未掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量，kg；v外加剂的减水率（），由试验确定。v（4）计算1m3混凝土的水泥用量（mco）v根据已选定的1m3混凝土用水量（mw0）和算出的水灰比（w/c）值，可求出水泥用量（mc0）：v为保证混凝土的耐久性，由上式计算得出的水泥用量还要满足表5.21中规定的最小水泥用量的要求v如计算出水泥用量小于规定的最小水泥用量，则取规定的最小水泥用量值。v（5）选取合理的砂率值（s） v合理的砂率值主要应根据混凝土拌合物的坍落度、粘聚性及保水性等特征来确定。一般应通过v试验找出

12、合理砂率。如无使用经验和历史资料可参考时，混凝土砂率可按表5.28选取。另外，砂率也可根据以砂填充石子空隙，并稍有富余，以拨开石子的原则来确定。根据此原则可列出砂率计算公式如下：v式中 s砂率，%；v ms0 、 mg0分别为每1m3混凝土中砂及石子用量，kg；v vos、vog分别为每1m3混凝土中砂及石子松散体积，m3；v osog分别为砂和石子堆积密度，kg/m3 ；v p石子空隙率，%；v 砂浆剩余系数，又称拨开系数，一般取1.11.4。v（6）计算粗、细骨料的用量（mg0和ms0）v粗、细骨料用量的计算方法有假定表观密度法和体积法：v1）假定表观密度法（重量法） 根据经验，如果原材料

13、质量比较稳定，所配制的混凝土拌合物的表观密度接近一个固定值。根据工程经验估计每立方米混凝土拌合物的重量，按下列方程组计算粗、细骨料用量：v每立方米混凝土拌合物的假设重量可根据历史经验取值。如无资料时可根据骨料的类型、粒径以及混凝土强度等级，在2350kg2450kg范围内选取。v2）体积法 假定混凝土拌合物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌合物中所含空气体积之总和。因此对1m3 混凝土拌合物，可按下列方程组计算出粗细骨料的用量：v式中 c水泥密度，kg/m3，可取2900kg/m33100kg/m3；v混凝土含气量百分数，；在不使用引气型外加时，可取为1；v通过以上步骤便可将水、水泥、砂和

14、石子的用量全部求出，得到初步配合比，供试配用。v以上混凝土配合比计算公式和表格，均以干燥状态骨料为基准（干燥状态骨料系指含水率小于0.5%的细骨料或含水率小于0.2%的粗骨料），如需以饱和面干骨料为基准进行计算时，则应作相应的修改。v5.5.2.2 配合比的试配、调整与确定（1）配合比的试配、调整 以上求出的各材料的用量，是借助于一些经验公式和数据计算出来的，或是利用经验资料查得的，不一定能够符合实际情况，必须通过试拌调整，和易性符合要求为止，然后提出供检验混凝土强度用的基准配合比。 和易性的调整方法：v 按初步配合比称取材料进行试拌。混凝土拌合物搅拌后应测定坍落度，并检查其粘聚性和保水性能的

15、好坏。v当坍落度低于设计要求，可保持水灰比不变，增加适量水泥浆。如坍落度太大，可在保持砂率不变条件下增加骨料。如出现含砂不足，粘聚性和保水性不良时，可适当增大砂率；反之应减小砂率。每次调整后再试拌，直到符合要求为止。当试拌调整工作完成后，应测出混凝土拌合物的表观密度（c,t）。v 强度、水灰比检验经过和易性调整试验得出的混凝土基准配合比，其水灰比值不一定选用恰当，其结果是强度不一定符合要求。v检验混凝土的强度时，一般采用三个不同的配合比，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较基准配合比增加及减少0.05，其用水量与基准配合比相同，砂率值可分别增加或减少1%。v每种配合比制作一组（

16、三块）试块，标准养护28d试压（在制作混凝土强度试块时，尚需检验混凝土拌合物的和易性及测定表观密度，并以此结果作为代表这一配合比的混凝土拌合物的性能）。v（2）配合比的确定 由试验得出的各灰水比值时的混凝土强度，用作图法或计算求出与fcu,0 相对应的灰水比值。并按下列原则确定每立方米混凝土的材料用量：v 用水量（mw）取基准配合比中的用水量值，并根据制作强度试块时测得的坍落度（或维勃稠度）值，加以适当调整;v 水泥用量（mc）取用水量乘以经试验定出的、为达到fcu,0 所必需的灰水比值；v 粗、细骨料用量（mg）及（ms）取基准配合比中的粗、细骨料用量，并按定出的水灰比值作适当调整。v（3）

17、混凝土表观密度的校正v经试配确定配合比后的混凝土，尚应按下列步骤进行校正：v1）应根据前面确定的材料用量按下式计算混凝土的表观密度计算值c,c：v2）按下式计算混凝土配合比校正系数： v当混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值2时，由以上步骤定出的配合比即为确定的设计配合比；v当二者之差超过2时，应将配合比中每项材料用量均乘以校正系数，即为确定的设计配合比。v若对混凝土还有其它技术性能要求，如抗渗等级、抗冻等级、高强、泵送、大体积等方面要求，混凝土的配合比设计应按普通混凝土配合比设计规程（jgj 55-2000）的有关规定进行。v5.5.2.3.施工配合比v设计配合比时是以干燥材

18、料为基准的，而工地存放的砂、石料都含有一定的水分，所以现场材料的实际称量应按工地砂、石的含水情况进行修正，修正后的配合比，叫做施工配合比。施工配合比按下列公式计算：5.5.3混凝土配合比设计实例v【例题】某工程的预制钢筋混凝土梁（不受风雪影响）。混凝土设计强度等级为c25，要求强度保证率95。施工要求坍落度为30mm50mm（混凝土由机械搅拌、机械振捣。）该施工单位无历史统计资料。采用的材料：v普通水泥：32.5（实测28天强度35.0mpa），表观密度c=3.1g/m3；v中砂：表观密度s=2.65g/cm3，堆积密度s=1500kg/m3；v碎石，表观密度g=2.70g/cm3，堆积密度g

19、=1550kg/m3，最大粒径为20mm；v自来水。v设计该混凝土的配合比（按干燥材料计算）。v 施工现场砂含水率3，碎石含水率1，求施工配合比。v【解】v（1）计算初步配合比v计算配制强度（fcu,o）v查表5.25，当混凝土强度等级为c25时，=5.0mpa，试配强度fcu,o为：vfcu,o=251.6455.0=33.2mpav计算水灰比（w/c）v已知水泥实际强度fce=35.0mpa；v所用粗骨料为碎石，查表5.19，回归系数a=0.46，b=0.07。按下式计算水灰比w/c：v 确定每立方米混凝土用水量（mw0）v该混凝土所用碎石最大粒径为20mm，坍落度要求为3050mm，查表

20、5.26，取mw0=195kg。v计算水泥用量（mc0）v确定砂率（）v该混凝土用碎石最大粒径为20mm，计算出水灰比为0.47，查表5.27，取s=30。v计算粗，细骨料用量（mg）及（ms）重量法按下面方程组计算： v假定每立方米混凝土重量mcp=2400kg；则：v解得砂、石用量分别为ms0=537.2kg，mg0=1253.3kg。v按重量法算得该混凝土基准配合比：vmc0:ms0:mg0:mw0=414.9:537.2:1253.3:195=1:1.29:3.02:0.47v体积法按下面方程组计算：v配合比的试配、调整v按初步配合比试拌15l，其材料用量：v水泥 0.015414.9

21、=6.22kg,v水 0.015195=2.93kgv砂 0.015537.2=8.06kgv碎石 0.0151253.3=18.80kgv搅拌均匀后，做坍落度试验，测得的坍落度为20mm。增加水泥浆用量5，即水泥用量增加到6.53kg,水用量增加到3.07kg，坍落度测定为40mm，粘聚性、保水性均良好。v经调整后各项材料用量：水泥6.53kg，水3.07kg，砂8.06kg，碎石18.80kg，因此其总量为m=36.46kg。实测混凝土的表观密度c,t为2420kg/m3。v设计配合比的确定v采用水灰比为0.42、0.47和0.52三个不同的配合比（水灰比为0.42和0.52二个配合比也经

22、坍落度试验调整，均满足坍落度要求），并测定出表观密度分别为2415kg/m3、2420kg/m3、2425kg/m3。28d强度实测结果见表5.29。v从图5.37可判断，配制强度33.2mpa对应的灰水比c/w=2.00为，即水灰比w/c=0.50。至此，可初步定出混凝土配合比为：v计算该混凝土的表观密度：vc,c=203.7407.4535.01247.82393.7kg/m3。v重新按确定的配合比测得其表观密度c,t=2412kg/m3。其校正系数为：v混凝土表观密度的实测值与计算值之差（）为：v由于混凝土表观密度的实测值与计算值之差不超过计算值的2，所以前面的计算配合比即为确定的设计配

23、合比，即：vmc:ms:mg:mw=407.4:535.0:1247.8:203.7=1:1.31:3.06:0.50v（3）计算施工配合比v将设计配合比换算为现场施工配合比，用水量应扣除砂、石所含水量，而砂石则应增加砂、石的含水量。施工配合比计算如下： 5.6 其他品种混凝土v5.6.1 绿色混凝土v5.6.1.1可持续发展与绿色材料v传统的材料已经不适应社会发展的进程，传统的材料从设计制造、使用到最后废弃的过程中，因为大量生产、大量废气，造成资源枯竭、能源短缺、环境污染、生态破坏等一系列问题，与地球资源、地球环境容量的有限性以及地球生态系统的安全性之间产生了尖锐的矛盾，对社会经济的可持续发

24、展和人类自身的生存构成严重的障碍和威胁。v绿色材料的特点包括材料本身的先进性（优质的、生产能耗低的材料）；生产过程的安全性（低噪声、无污染）；材料使用的合理性（节省的、可以回收的）以及符合现代工程学的要求等。绿色材料是材料发展的必然。开发自然、造福人类是我们的责任，然而在利用自然的同时，保护自然、节约能源和原材料更是我们的义务。v5.6.1.2绿色混凝土的含义v在以上大背景条件下，作为绿色建材的一个分支，具有环境协调性和自适应性的绿色混凝土应运而生。v绿色混凝土的环境协调性是指对资源和能源消耗少、对环境污染小和循环再生利用率高。绿色混凝土的自适应性是指具有满意的使用性能，能够改善环境，具有感知

25、、调节和修复等机敏特性。v 自20世纪90年代以来，国内外科技工作者对绿色混凝土开展了广泛深入地研究。其涉及的研究范围包括：v绿色高性能混凝土、v再生骨料混凝土、v环保型混凝土和v机敏混凝土等。v（1）绿色高性能混凝土v高性能混凝土的共性可归结为：在新拌阶段具有高工作性，易于施工，甚至无需振捣就能密实成型；在水化、硬化早期和使用过程中具有高体积稳定性，很少产生由于水化热和干缩等因素而形成的裂缝；在硬化后具有足够的强度和低渗透性，满足工程所需的力学性能和耐久性。v高性能混凝土的绿色化特征主要体现为：v更多地节约熟料水泥，减少环境污染；v更多地掺加以工业废渣为主的活性细掺料；v 更大地发挥高性能优

26、势，减少水泥和混凝土的用量。因而可称之为绿色混凝土。v高性能混凝土在微观结构方面与普通混凝土相比有以下特点：未水化水泥颗粒增多，这些未水化颗粒可视为硬化混凝土中的微骨料，混凝土的骨架作用得到加强；孔隙率很低，而且基本上不存在大于100nm的大孔；骨料与水泥石的界面与水泥石本体无明显区别，消除了普通混凝土中的薄弱环节-界面过渡区；游离氧化钙含量低；自身收缩造成混凝土内部产生自应力状态，导致骨料受到强有力的约束。v配制高性能混凝土时应遵循以下法则：v1）水灰比法则 与普通混凝土一样，水灰比的大小决定硬化后高性能混凝土的强度，并影响其耐久性。混凝土的强度与灰水比成正比。水灰比一经确定，绝不能随意变动

27、。为保证高性能混凝土的耐久性，通常其水灰比较低，一般在0.20.45。当然这里的“灰”包括所有胶凝材料，因此水灰比也称之为水胶比（water to binder ratio）。v2）混凝土密实体积法则 混凝土的组成是以石子为骨架、以砂子填充石子空隙，又以浆体填充砂石空隙，并包裹砂石表面，以减少砂石之间的摩擦阻力，保证混凝土有足够的流动性。这样，可塑状态混凝土总体积为水、水泥（胶凝材料）、砂、石的密实体积之和。v3）最小单位加水量或最小胶凝材料用量法则 在水灰比固定、原材料一定的情况下，使用满足工作性的最小加水量（即最小的浆体量），可以得到体积稳定的、经济的混凝土。通常情况下，干燥的、级配良好的

28、砂、石混合体的空隙率约为21%22%，综合考虑强度、工作性和体积稳定性能达到最佳的均衡，水泥浆体体积以25%30%为宜。胶凝材料宜在300500kg/m3之间，用水量应小于175 kg/m3。v4）最小水泥用量法则 为降低混凝土的温升、提高混凝土抗环境因素的侵蚀能力，在满足混凝土早期强度要求的前提下，应尽量减少胶凝材料中的水泥用量。v5）最小砂率法则 在最小胶凝材料用量、并且砂石颗粒实现最密实堆积的条件下，使用满足工作性要求的最小砂率，以提高混凝土的弹性模量，降低收缩和徐变。v高性能混凝土并不是完善的混凝土或理想的混凝土，其最为突出的弱点是自收缩和脆性增大。v （2）再生骨料混凝土 再生骨料混

29、凝土，是指用废混凝土、废砖块、废砂浆做骨料而制得的混凝土。v混凝土制备过程还将消耗大量砂石。若以每吨水泥生产混凝土时消耗610吨砂石材料计，我国每年将生产砂石材料（4880）亿吨。全球已面临优质砂石材料短缺的问题，我国不少城市亦将远距离运送砂石材料。v我国每年拆除的建筑垃圾产生的废弃混凝土约为1360万吨，新建房屋产生的废弃混凝土约为4000万吨，大部分是送到废料堆积场堆埋。因此实现再生骨料的循环利用对保护环境，节约能源、资源意义是十分显著的。 v（3）环保型混凝土 环保型混凝土则是指能够改善、美化环境，对人类与自然的协调具有积极作用的混凝土材料。目前所研究和开发的品种主要有透水、排水性混凝土

30、，绿化植被混凝土和净水混凝土等。v利用多孔混凝土多孔的特性，将使混凝土具备透水、排水、净水、绿化植被、吸音、隔音等功能。多孔混凝土由粗骨料与水泥浆结合而成，具有连续孔隙结构是其一大特征。它具有良好的透水性和透气性，孔隙率一般为5%-35%，因而具有能够提供生物的繁殖生长空间、净化和保护地下水资源、吸收环境噪声等功能。v 将光催化技术应用于水泥混凝土材料中而制成的光催化混凝土则可以起到净化城市大气的作用。如在建筑物表面使用掺有ti02 的混凝土，可以通过光催化走用，使汽车和工业排放的氮氧化物、硫化物等污染物氧化成碳酸、硝酸和硫酸等随雨水排掉，从而净化环境。v(4)机敏混凝土v机敏混凝土是指具有感

31、知、调节和修复等功能的混凝土，它是通过在传统的混凝土组分中复合特殊的功能组分而制备的具有本征机敏特性的混凝土。v机敏混凝土是信息科学与材料科学相结合的产物，其目标不仅仅是将混凝土作为具有优良力学性能的建筑材料，而且更注重混凝土与自然的融合和适应性。v自感知机敏混凝土材料对诸如热，电和磁等外部信号刺激具有监测、感知和反馈的能力，是未来智能建筑的必须组件。自感知机敏混凝土材料是本征机敏材料，它与其他土木工程材料具有很好的兼容性，它可以在非破损情况下感知并获得被测结构物全部的物理、力学参数，如：温度、变形、应力应变场等。v自调节机敏混凝土v材料对由于外力、温度、电场或磁场等变化具有产生形状、刚度、湿

32、度或其他机械特性相应的能力。v如在建筑物遭受台风、地震等自然灾害期间，能够调整承载能力和减缓结构振动。对于那些对室内湿度有严格要求的建筑物，如各类展览馆、博物馆及美术馆等，为实现稳定的湿度控制，往往需要许多湿度传感器、控制系统及复杂的布线等，其成本和使用维持的费用都较高。v目前人们研制的自动调节环境湿度的混凝土材料自身即可完成对室内环境湿度的探测，并根据需求对其进行调控。这种材料已成功用于多家美术馆的室内墙壁，取得非常好的效果 v自修复机敏混凝土材料v是模仿动物的骨组织结构和受创伤后的再生、恢复机理，采用粘接材料和水泥基材相符合的方法，对材料损伤破坏具有自行愈合和再生功能，恢复甚至提高材料性能

33、的新型复合材料。v日本学者将内含粘结剂的空心胶囊掺入混凝土材料中，一旦混凝土材料在外力作用下发生开裂，空心胶囊就会破裂而释放粘结剂，粘结剂流向开裂处，使之重新粘结起来，起到愈伤的效果。v美国学者采用类似的方法，所不同的是以玻璃空心纤维替代空心胶囊，其内注入缩醛高分子溶液作为粘结剂。v将先进的机敏混凝土材料融入智能建筑的安全系统，形成具有传感、调节和修复一体化的高智能结构，是未来智能建筑的发展趋势。v它使智能建筑能够自行诊断变形、损伤和老化的发生；能够自发产生对应与其状态的形状变化；本身能够对振动、冲击产生适应性调整；能够根据需要对结构或材料进行控制和修复。高智能结构不仅提高了智能建筑的性能和安

34、全度、综合利用了有限的建筑空间、减少了综合布线的工序、节省建筑运行和维修费用，而且延长了建筑物的寿命。v总之，绿色混凝土具有降低混凝土制造、使用过程的的环境负荷；保护生态、美化环境；提高居住环境的舒适和安全性的巨大优越性，将是21世纪大力提倡、发展和应用的混凝土。5.6.2高强混凝土v在20世纪20年代，超过21mpa的混凝土可称为高强混凝土(high strength concrete)，20世纪70年代，强度达到40mpa看作是高强混凝土。现在的高强混凝土是指强度等级为c60及其以上的混凝土。v5.6.2.1高强混凝土的优点和缺点v优点：v高强混凝土可以减少结构断面，增加房屋使用面积和有效

35、空间，减轻地基负荷。高层建筑柱结构、建筑物剪力墙和承重墙、桥梁箱梁（尤其是大跨度桥梁）中的应用，具有广阔的应用前景。但对于楼板和梁，高强度并不能改变构件的尺寸，高强混凝土并不具有经济优势。v（2）对于预应力钢筋混凝土构件，高强混凝土由于刚度大、变形小，故可以施加更大的预应力和更早地施加预应力，以及减少因徐变导致的预应力损失。v高强混凝土致密坚硬，抗渗性、抗冻性、耐磨性等耐久性大大提高。应用在极端暴露条件下的混凝土结构中（例如公路桥面和停车场），则可大大提高其耐久性。v高强混凝土的缺点：v高强混凝土对原材料质量要求严格。v生产、施工各环节的质量管理水平要求高，高强混凝土的质量对生产、运输、浇注、

36、养护、环境条件等因素非常敏感。v高强混凝土的延性差、脆性大、自收缩大。5.6.2.2高强度混凝土的配制要求：（1）选用质量稳定、强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。水泥用量不宜大于550kg/m3；水泥和矿物掺合料的总量不应大于600kg/m3，（2）粗骨料的最大粒径不宜大于25mm，强度等级高于c80级的混凝土，其粗骨料的最大粒径不宜大于20mm，并严格控制其针片状颗粒含量、含泥量和泥块含量。细骨料的细度模数宜大于2.6，并严格控制其含泥量和泥块含量。混凝土的砂率宜为2834%，泵送时可为3444%。（3）配制高强混凝土时应掺用高效减水剂或缓凝高效减水剂，其品种、掺量应通过

37、试验确定。（4）配制高强混凝土时应该掺用活性较好的掺合料，宜复合使用掺合料，品种、掺量应通过试验确定。（5）高强混凝土的水胶比采用0.250.42，强度等级愈高，水胶比愈低。（6）当采用三个不同配合比进行混凝土强度试验时，其中一个应为基准配合比，另两个配合比的水灰比，宜较基准配合比分别增加和减少0.020.03；高强混凝土设计配合比确定后，还应用该配合比进行不少于6次的重复试验验证，其平均值不应低于配制强度。5.6.3 轻混凝土v表观密度小于1950kg/m3的混凝土称为轻混凝土（light-weight concrete），轻混凝土又可分为轻骨料混凝土、多孔混凝土及无砂大孔混凝土三类。v5.

38、6.3.1轻骨料混凝土v凡是用轻粗骨料、轻细骨料（或普通砂）、水泥和水配制而成的轻混凝土、称为轻骨料混凝土。由于轻骨料种类繁，故混凝土常以轻骨料的种类命名。v例如：粉煤灰陶粒混凝土、浮石混凝土等。轻骨料按来源分为三类：工业废渣轻骨料（如粉煤灰陶粒、煤渣等）；天然轻骨料（如浮石、火山渣等）；人工轻骨料（如页岩陶粒、粘土陶粒、膨胀珍珠岩等）。v v轻骨料混凝土强度等级与普通混凝土相对应，按立方体抗压标准强度划分为：lc5.0 、lc7.5 、lc10、 lc15、 lc20、lc25、lc30、 lc35、 lc40、 lc45、lc50 、lc55和 lc60。v轻骨料混凝土的应变值比普通混凝土

39、大，其弹性模量为同强度等级普通混凝土的50%70%。轻骨料混凝土的收缩和徐变约比普通混凝土相应大20%50%和30%60%。v许多轻骨料混凝土具有良好的保温性能，当其表观密度为1000 kg/m3时，导热系数为0.28w/(m.k);表观密度为1800 kg/m3时，导热系数为0.87w/(mk)。可用作保温材料、结构保温材料或结构材料。5.6.3.2多孔混凝土（porous concrete） v是一种不用骨料的轻混凝土，内部充满大量细小封闭的气孔，孔隙率极大，一般可达混凝土总体积的85%。它的表观密度一般在3001200kg/m3之间，导热系数为0.080.29w/(mk)。v因此多孔混凝

40、土是一种轻质多孔材料，兼有结构及保温、隔热等功能，同时容易切削、锯解和握钉性好。多孔混凝土可制作屋面板、内外墙板、砌块和保温制品，广泛地用于工业及民用建筑和管道保温。v 根据气孔产生的方法，多孔混凝土可分为加气混凝土和泡沫混凝土。加气混凝土在生产上比泡沫混凝土具有更多的的优越性，所以生产和应用发展较快。v加气混凝土(aerated concrete) 是用含钙材料（水泥、石灰）、含硅材料（石英砂、粉煤灰、矿渣、页岩等）和加气剂为原料，经磨细、配料、浇注、切割和压蒸养护等工序而成。（1）加气剂一般采用铝粉、它与含钙材料中的氢氧化钙反应放出氢气，形成气泡，使料浆成为多孔结构。加气混凝土的抗压强度一般为0.57.5mpa。（2）泡沫混凝土是将水泥浆和泡沫剂拌合后形成的多孔混凝土。其表观密度多在300500kg/m3，强度不高，仅0.57mpa。通常用氢氧化钠加水拌入松香粉（碱：水：松香=1：2：4），再与溶化的胶液（皮胶或骨胶）搅拌制成松香胶泡沫剂。将泡沫剂加温水稀释，用力搅拌即成稳定的泡沫。然后加入水泥浆（也可掺入磨细的石英砂、粉煤灰、矿渣等硅质材料）与泡沫拌匀，成型后蒸养或压蒸善养护即成泡沫混凝土。5.6.3.3无砂大孔混凝土(no-fines concrete)v 无砂大孔混凝土是以粗骨料、水泥、水配制而成的一种轻