混凝土基本知识

1、第第4 4章章 混混 凝凝 土土 混凝土混凝土是由胶凝材料将骨料是由胶凝材料将骨料( (又称集料又称集料) )胶结而成的固体胶结而成的固体复合材料。复合材料。 根据所用胶凝材料的不同分为：根据所用胶凝材料的不同分为：水泥混凝土、石膏混凝水泥混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、树脂混凝土、沥青混凝土等。土木工程土、水玻璃混凝土、树脂混凝土、沥青混凝土等。土木工程中用量最大的为水泥混凝土。中用量最大的为水泥混凝土。 水泥混凝土又按其体积密度的大小分为以下三种：水泥混凝土又按其体积密度的大小分为以下三种： 重混凝土重混凝土：体积密度：体积密度大于大于2600kg/m3的混凝土，采用体的混凝土，采用体积

2、密度大的积密度大的骨料骨料( (如重晶石、铁矿石、铁屑等如重晶石、铁矿石、铁屑等) )配制配制而成。具而成。具有良好的防射线性能，故称为防射线混凝土。主要用于核反有良好的防射线性能，故称为防射线混凝土。主要用于核反应堆及其它防射线工程中。应堆及其它防射线工程中。 普通混凝土普通混凝土：体积密度为：体积密度为20002500kg/m3的混凝土，的混凝土，采用普通天然密实的骨料配制而成。广泛用于建筑、桥梁、采用普通天然密实的骨料配制而成。广泛用于建筑、桥梁、道路、水利、码头、海洋等工程，是各种工程中用量最大的道路、水利、码头、海洋等工程，是各种工程中用量最大的混凝土，故简称为混凝土。混凝土，故简称

3、为混凝土。4.1 普通混凝土的组成、结构与混凝土的基本要求普通混凝土的组成、结构与混凝土的基本要求 轻混凝土轻混凝土，体积密度，体积密度小于小于1950kg/m3的混凝土，采用多的混凝土，采用多孔轻质骨料配制而成，或采用特殊方法在混凝土内部造成大孔轻质骨料配制而成，或采用特殊方法在混凝土内部造成大量孔隙，使混凝土具有多孔结构。保温性较好，主要用于保量孔隙，使混凝土具有多孔结构。保温性较好，主要用于保温、结构保温或结构材料。温、结构保温或结构材料。 混凝土还可按其混凝土还可按其主要功能主要功能或或结构特征结构特征、施工特点施工特点来分类来分类，如防水混凝土、耐热混凝土、高强混凝土、泵送混凝土、，

4、如防水混凝土、耐热混凝土、高强混凝土、泵送混凝土、流态混凝土、喷射混凝土、纤维混凝土等。流态混凝土、喷射混凝土、纤维混凝土等。一、普通混凝土的组成及其作用一、普通混凝土的组成及其作用 混凝土是由水泥、砂、石和水组成。硬化前的混凝土混凝土是由水泥、砂、石和水组成。硬化前的混凝土称为混凝土拌合物，或新拌混凝土。称为混凝土拌合物，或新拌混凝土。 水和水泥水和水泥水泥浆水泥浆 包裹包裹在砂的表面，并在砂的表面，并填充于砂的空填充于砂的空隙隙中成为砂浆；砂浆中成为砂浆；砂浆包裹包裹在石子的表面，并在石子的表面，并填充石子的空隙填充石子的空隙。水泥浆和砂浆在混凝土拌合物中分别起到。水泥浆和砂浆在混凝土拌合

5、物中分别起到润滑砂、石的润滑砂、石的作作用，使混凝土具有施工要求的流动性，并使混凝土成型密实用，使混凝土具有施工要求的流动性，并使混凝土成型密实。硬化后，水泥石将砂、石牢固地胶结硬化后，水泥石将砂、石牢固地胶结为一整体，使混凝土为一整体，使混凝土具有所需的强度、耐久性等性能。水泥石占具有所需的强度、耐久性等性能。水泥石占20%30%。 砂、石砂、石 通常砂、石的强度高于水泥石的强度，因而它通常砂、石的强度高于水泥石的强度，因而它们在混凝土中们在混凝土中起骨架的作用起骨架的作用，故称为骨料，主要起到，故称为骨料，主要起到提高混提高混凝土强度，限制混凝土的干缩，减少水泥用量和水化热、降凝土强度，限

6、制混凝土的干缩，减少水泥用量和水化热、降低成本的作用，并可起到提高耐久性低成本的作用，并可起到提高耐久性的作用。骨料一般占混的作用。骨料一般占混凝土总体积的凝土总体积的65%75%。二、混凝土的结构与性质二、混凝土的结构与性质 混凝土是一种多相非均质复合材料。从亚微观上来看，混凝土是一种多相非均质复合材料。从亚微观上来看，混凝土是由粗、细骨料，水泥的水化产物，毛细孔混凝土是由粗、细骨料，水泥的水化产物，毛细孔，气孔；气孔；微裂纹微裂纹( (因水化热、干缩等致使水泥石开裂因水化热、干缩等致使水泥石开裂) )；界面微裂纹；界面微裂纹( (因干缩、泌水等所致因干缩、泌水等所致) )及界面过渡层等组成

7、。及界面过渡层等组成。 混凝土在受力以前，混凝土在受力以前，内部就存在有许多微裂纹。界面内部就存在有许多微裂纹。界面过渡层是由于泌水等原因过渡层是由于泌水等原因，而在粗骨料表面处形成宽度约，而在粗骨料表面处形成宽度约为为3060m，结构相对疏松的水泥石薄层，且界面过渡层，结构相对疏松的水泥石薄层，且界面过渡层中常含有微裂纹。中常含有微裂纹。 从宏观上看，混凝土是从宏观上看，混凝土是由骨料和水泥石组成的二相由骨料和水泥石组成的二相复合材料。因此，复合材料。因此，混凝土的混凝土的性质主要取决于混凝土中骨性质主要取决于混凝土中骨料与水泥石的性质、它们的料与水泥石的性质、它们的相对含量以及骨料与水泥石

8、相对含量以及骨料与水泥石间的界面粘结强度间的界面粘结强度( (或界面过或界面过渡层的强度渡层的强度) )。混凝土结构示意图混凝土结构示意图石子石子砂子砂子水泥石水泥石气孔气孔 由于骨料的强度一般均高于水泥石的强度，因而由于骨料的强度一般均高于水泥石的强度，因而普通混普通混凝土的强度主要取决于水泥石的强度和界面粘结强度凝土的强度主要取决于水泥石的强度和界面粘结强度( (或界或界面过渡层的强度面过渡层的强度) )，而界面粘结强度又取决于水泥石的强度，而界面粘结强度又取决于水泥石的强度和骨料的表面状况和骨料的表面状况( (粗糙程度、棱角的多少、粘附的泥等杂粗糙程度、棱角的多少、粘附的泥等杂质的多少、

9、吸水性的大小等质的多少、吸水性的大小等) )及混凝土拌合物的泌水性等。及混凝土拌合物的泌水性等。水或稀水或稀水泥浆水泥浆分层、离析结束分层、离析结束局部放大局部放大混凝土分层示意图混凝土分层示意图分层开始分层开始石子石子砂子砂子水泥浆水泥浆石子趋势石子趋势 水趋势水趋势三、混凝土的基本要求三、混凝土的基本要求 (一一)混凝土拌合物的和易性混凝土拌合物的和易性 混凝土拌合物的和易性也称混凝土拌合物的和易性也称工作性工作性或或工作度工作度，是指混凝，是指混凝土拌合物易于施工，并能获得均匀密实结构的性质。和易土拌合物易于施工，并能获得均匀密实结构的性质。和易性包括以下三项含义：性包括以下三项含义：

10、1. 流动性流动性 指混凝土拌合物在自重力或机械振动力作用指混凝土拌合物在自重力或机械振动力作用下，易于产生流动、易于运输、易于充满混凝土模板的性下，易于产生流动、易于运输、易于充满混凝土模板的性质。一定的流动性可保证混凝土构件或结构的形状与尺寸质。一定的流动性可保证混凝土构件或结构的形状与尺寸以及混凝土结构的密实性。流动性过小，不利于施工，并以及混凝土结构的密实性。流动性过小，不利于施工，并难以达到密实成型，易在混凝土内部造成孔隙或孔洞；流难以达到密实成型，易在混凝土内部造成孔隙或孔洞；流动性过大，虽然成型方便，但水泥浆用量大，不经济，且动性过大，虽然成型方便，但水泥浆用量大，不经济，且可能

11、会造成混凝土拌合物产生离析和分层，影响混凝土的可能会造成混凝土拌合物产生离析和分层，影响混凝土的均质性。流动性是和易性中最重要的性质，对混凝土的强均质性。流动性是和易性中最重要的性质，对混凝土的强度及其它性质有较大的影响。度及其它性质有较大的影响。 2. 2.粘聚性粘聚性 指混凝土拌合物各组成材料具有一定的粘聚指混凝土拌合物各组成材料具有一定的粘聚力，在施工过程中保持整体均匀一致的能力。粘聚性差的混力，在施工过程中保持整体均匀一致的能力。粘聚性差的混凝土拌合物在运输、浇注、成型等过程中，石子容易与砂浆凝土拌合物在运输、浇注、成型等过程中，石子容易与砂浆产生分离，即易产生离析、分层现象，造成混凝

12、土内部结构产生分离，即易产生离析、分层现象，造成混凝土内部结构不均匀。粘聚性对混凝土的强度及耐久性有较大的影响。不均匀。粘聚性对混凝土的强度及耐久性有较大的影响。 3.3.保水性保水性 指混凝土拌合物在施工过程中保持水分的能指混凝土拌合物在施工过程中保持水分的能力。保水性好可保证混凝土拌合物在运输、成型和凝结硬化力。保水性好可保证混凝土拌合物在运输、成型和凝结硬化过程中，不发生大的或严重的泌水。泌水会在混凝土内部产过程中，不发生大的或严重的泌水。泌水会在混凝土内部产生大量的连通毛细孔隙，成为混凝土中的生大量的连通毛细孔隙，成为混凝土中的渗水通道。上浮的渗水通道。上浮的水会在石子和钢筋的下部形成

13、水隙或水囊，即孔隙或裂纹，水会在石子和钢筋的下部形成水隙或水囊，即孔隙或裂纹，从而严重影响它们与水泥石之间的界面粘结力。上浮到混凝从而严重影响它们与水泥石之间的界面粘结力。上浮到混凝土表面的水，会大大增加表面层混凝土的水灰比，造成混凝土表面的水，会大大增加表面层混凝土的水灰比，造成混凝土表面疏松，若继续浇注混凝土，则会在混凝土内形成薄弱土表面疏松，若继续浇注混凝土，则会在混凝土内形成薄弱的夹层。保水性对混凝土的强度和耐久性有较大的影响。的夹层。保水性对混凝土的强度和耐久性有较大的影响。 混凝土拌合物的流动性、粘聚性及保水性，三者相互混凝土拌合物的流动性、粘聚性及保水性，三者相互联系，但又相互矛

14、盾。当流动性较大时，往往混凝土拌合联系，但又相互矛盾。当流动性较大时，往往混凝土拌合物的粘聚性和保水性较差，反之亦然。因此，混凝土拌合物的粘聚性和保水性较差，反之亦然。因此，混凝土拌合物和易性良好是指三者相互协调，均为良好。物和易性良好是指三者相互协调，均为良好。 ( (二二) ) 强度强度 混凝土在混凝土在28d时的强度或规定龄期时的强度应满足结构时的强度或规定龄期时的强度应满足结构设计的要求。设计的要求。 ( (三三) )耐久性耐久性 混凝土应具有与环境相适应的耐久性，以保证混凝土结混凝土应具有与环境相适应的耐久性，以保证混凝土结构的使用寿命。构的使用寿命。 ( (四四) )经济性经济性

15、在满足上述三项要求的前提下，混凝土中的各组成材料在满足上述三项要求的前提下，混凝土中的各组成材料应经济合理，即应节约水泥用量，以降低成本。应经济合理，即应节约水泥用量，以降低成本。第第2节节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料 一、水泥一、水泥 水泥的品种应根据混凝土工程的性质和混凝土工程所处水泥的品种应根据混凝土工程的性质和混凝土工程所处的环境条件来确定。水泥强度等级按下表选取。的环境条件来确定。水泥强度等级按下表选取。 C30C35C45 C50C75C8032.532.5、42.542.5、52.552.5、62.5 用高强水泥配制低强度等级的混凝土时，较少的水泥用用高强水泥配制低

16、强度等级的混凝土时，较少的水泥用量即可满足混凝土的强度，但水泥用量过少会严重影响和易量即可满足混凝土的强度，但水泥用量过少会严重影响和易性、耐久性；用低强水泥配制高强混凝土时，会因水灰比太性、耐久性；用低强水泥配制高强混凝土时，会因水灰比太小及水泥用量过大而影响流动性，并显著增加混凝土的水化、小及水泥用量过大而影响流动性，并显著增加混凝土的水化、干缩与徐变，同时混凝土的强度也不易得到保证，经济上也干缩与徐变，同时混凝土的强度也不易得到保证，经济上也不合理。故水泥强度应与混凝土的强度等级相适应。不合理。故水泥强度应与混凝土的强度等级相适应。 二、细骨料二、细骨料 粒径为粒径为0.154.75mm

17、的骨料称为细骨料，简称砂，分的骨料称为细骨料，简称砂，分为天然砂和人工破碎。为天然砂和人工破碎。 天然砂是土木工程中的主要用砂，分为河砂天然砂是土木工程中的主要用砂，分为河砂( (江砂江砂) )、山砂、海砂等。山砂表面粗糙、棱角多，含泥量和有机质山砂、海砂等。山砂表面粗糙、棱角多，含泥量和有机质含量较多。海砂长期受海水的冲刷，表面圆滑，较为清洁，含量较多。海砂长期受海水的冲刷，表面圆滑，较为清洁，但海砂中常混有贝壳和较多的盐分。河砂（江砂但海砂中常混有贝壳和较多的盐分。河砂（江砂) )的表面圆的表面圆滑，较为清洁，且分布广，为混凝土主要用砂。滑，较为清洁，且分布广，为混凝土主要用砂。 人工破碎

18、砂是由天然岩石破碎而成，一般仅在缺乏天人工破碎砂是由天然岩石破碎而成，一般仅在缺乏天然砂时才使用。然砂时才使用。( (一一) )砂的粗细与颗粒级配砂的粗细与颗粒级配 砂的粗细指砂粒混合后的平均粗细程度。砂的粒径越砂的粗细指砂粒混合后的平均粗细程度。砂的粒径越大，则砂的比表面积越小，包裹砂表面所需的水和水泥浆大，则砂的比表面积越小，包裹砂表面所需的水和水泥浆用量就越少。用量就越少。 采用粗砂配制混凝土，可减少用水量，节约水泥用量，采用粗砂配制混凝土，可减少用水量，节约水泥用量，并可降低水化热，减少混凝土的温升、干缩与徐变；若保证并可降低水化热，减少混凝土的温升、干缩与徐变；若保证用水量不变，则可

19、提高混凝土拌合物的流动性；若保证混凝用水量不变，则可提高混凝土拌合物的流动性；若保证混凝土拌合物的流动性和水泥用量不变，则可减少用水量，从而土拌合物的流动性和水泥用量不变，则可减少用水量，从而可提高混凝土的强度。但砂过粗时，由于粗颗粒砂对石子的可提高混凝土的强度。但砂过粗时，由于粗颗粒砂对石子的粘聚力较低，会引起拌合物产生离析、分层。粘聚力较低，会引起拌合物产生离析、分层。 砂的颗粒级配是指大小不同颗粒的搭配程度。级配砂的颗粒级配是指大小不同颗粒的搭配程度。级配好的砂应是大颗粒砂的空隙被中等颗粒砂所填充，而中好的砂应是大颗粒砂的空隙被中等颗粒砂所填充，而中等颗粒砂的空隙被小颗粒砂所填充，依次填

20、充使骨料的等颗粒砂的空隙被小颗粒砂所填充，依次填充使骨料的空隙率最小。空隙率最小。 级配良好的砂可减少水泥浆用量，节约水泥，提高混级配良好的砂可减少水泥浆用量，节约水泥，提高混凝土拌合物的流动性和粘聚性，提高混凝土的密实度及混凝土拌合物的流动性和粘聚性，提高混凝土的密实度及混凝土的强度和耐久性，减少徐变和收缩。凝土的强度和耐久性，减少徐变和收缩。 砂的粗细与颗粒级配通常采用筛分法测定与评定，即砂的粗细与颗粒级配通常采用筛分法测定与评定，即采用一套孔径为采用一套孔径为4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15mm的标的标准筛，将准筛，将500g干砂由粗到细依次筛分，然后称量筛余量

21、，计干砂由粗到细依次筛分，然后称量筛余量，计算分计筛余、累计筛余、细度模数。算分计筛余、累计筛余、细度模数。筛孔尺寸筛孔尺寸(mm)筛余量筛余量（kg）分计筛余分计筛余(%)累计筛余累计筛余 (%)4.752.361.180.600.300.15m1m2m3m4m5m61234561= 12= 1 +23= 1 +2+34= 1 +2+3+45= 1 +2+3+4+56= 1 +2+3+4+5+611654321005f细度模数：细度模数： f3.73.1为粗砂，为粗砂，f=3.02.3为中砂，为中砂，f=2.21.6为细砂，为细砂，f1.50.7为特细砂。应优先选用粗砂或中砂。为特细砂。应优

22、先选用粗砂或中砂。粗砂特别适合用粗砂特别适合用于配制流动性小的混凝土或干硬性混凝土，中砂则适合各种混凝于配制流动性小的混凝土或干硬性混凝土，中砂则适合各种混凝土土。 砂的级配用级配区来表示。其主要以砂的级配用级配区来表示。其主要以0.60mm筛的累计筛余筛的累计筛余百分率来划分，并分为三个级配区。百分率来划分，并分为三个级配区。筛孔尺寸筛孔尺寸(mm)累计筛余累计筛余()区区区区区区9.754.752.361.180.600.300.1501003556535857195801009001002505010704192701009001001502504016855510090 混凝土用砂的颗

23、粒级配应处于三个级配区的任何一个混凝土用砂的颗粒级配应处于三个级配区的任何一个级配区内。除级配区内。除0.60和和4.75mm筛的累计筛余外，其它筛的累筛的累计筛余外，其它筛的累计筛余允许稍有超出分界限，但其总量百分率超出不得大计筛余允许稍有超出分界限，但其总量百分率超出不得大于于5%，否则为级配不合格。，否则为级配不合格。 如砂的自然级配不符合级配区的要求，应进行调整。如砂的自然级配不符合级配区的要求，应进行调整。即将粗、细不同的两种砂按适当比例混合。即将粗、细不同的两种砂按适当比例混合。 (二二) 泥、泥块及有害物质泥、泥块及有害物质 1. 泥及泥块泥及泥块 粒径小于粒径小于0.08mm的

24、粘土、淤泥、石屑等粉状物统称为的粘土、淤泥、石屑等粉状物统称为泥。块状的粘土、淤泥统称为泥块或粘土块泥。块状的粘土、淤泥统称为泥块或粘土块(对于细骨料指对于细骨料指粒径大于粒径大于1.18mm，经水洗手捏后成为小于，经水洗手捏后成为小于0.60mm的颗粒；的颗粒；对于粗骨料指粒径大于对于粗骨料指粒径大于4.75mm，经水洗手捏后成为小于，经水洗手捏后成为小于2.36mm的颗粒的颗粒)。 泥常包覆在砂粒的表面泥常包覆在砂粒的表面，会大大降低砂与水泥石间的，会大大降低砂与水泥石间的界面粘结力，界面粘结力，f、流动性、流动性，或，或W、C，干缩与徐变，干缩与徐变，并，并使耐久性使耐久性。泥块颗粒较大

25、，在混凝土中成为较大的缺陷，。泥块颗粒较大，在混凝土中成为较大的缺陷，对混凝土的强度影响更大。对混凝土的强度影响更大。 2. 有害物质有害物质 砂中有害物质包括硫酸盐、硫化物、有机质、云母、砂中有害物质包括硫酸盐、硫化物、有机质、云母、轻物质、氯盐等。轻物质、氯盐等。 硫酸盐、硫化物及有机质对水泥石有腐蚀作用。云母硫酸盐、硫化物及有机质对水泥石有腐蚀作用。云母表面光滑，与水泥石的粘结力差，且本身强度低，会降低表面光滑，与水泥石的粘结力差，且本身强度低，会降低混凝土的强度和耐久性。轻混凝土的强度和耐久性。轻物质物质( (密度小于密度小于2.0g/cm3的物质的物质) )的强度低，会降低混凝土的强

26、度和耐久性。氯盐对钢筋有的强度低，会降低混凝土的强度和耐久性。氯盐对钢筋有锈蚀作用。锈蚀作用。 3. 活性氧化硅活性氧化硅 砂中含有活性氧化硅时，它会与水泥中的碱发生反应，砂中含有活性氧化硅时，它会与水泥中的碱发生反应，称为碱称为碱-骨料反应。碱骨料反应。碱-骨料反应会使混凝土的耐久性下降。骨料反应会使混凝土的耐久性下降。 (三三) 坚固性坚固性 骨料在气候、环境变化或其它物理因素作用下抵抗破坏骨料在气候、环境变化或其它物理因素作用下抵抗破坏的能力称为坚固性。的能力称为坚固性。 坚固性用坚固性用Na2SO4饱和溶液法测定，即将细骨料在饱和溶液法测定，即将细骨料在Na2SO4饱和溶液中浸泡至饱和

27、，然后取出试样烘干，经饱和溶液中浸泡至饱和，然后取出试样烘干，经5次次循环后，测定因循环后，测定因Na2SO4结晶膨胀引起的质量损失。结晶膨胀引起的质量损失。 严寒及寒冷地区室外处于潮湿或干湿交替状态下的混凝严寒及寒冷地区室外处于潮湿或干湿交替状态下的混凝土，以及有抗疲劳、耐磨、抗冲击要求的混凝土，或有腐土，以及有抗疲劳、耐磨、抗冲击要求的混凝土，或有腐蚀介质作用的混凝土需考虑坚固性。蚀介质作用的混凝土需考虑坚固性。 三、粗骨料三、粗骨料 粒径大于粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料，简称为石子。粗的骨料称为粗骨料，简称为石子。粗骨料分为碎石和卵石。骨料分为碎石和卵石。 卵石分为河卵石、海卵石

28、、山卵石等，其中河卵石分布卵石分为河卵石、海卵石、山卵石等，其中河卵石分布最广，应用较多。卵石的表面光滑，有机杂质含量较多。最广，应用较多。卵石的表面光滑，有机杂质含量较多。 碎石为天然岩石或卵石破碎而成，其表面粗糙、棱角多，碎石为天然岩石或卵石破碎而成，其表面粗糙、棱角多，较为清洁。与卵石比较，用碎石配制混凝土时，需水量及水较为清洁。与卵石比较，用碎石配制混凝土时，需水量及水泥用量较大，或混凝土拌合物的流动性较小，但由于碎石与泥用量较大，或混凝土拌合物的流动性较小，但由于碎石与水泥石间的界面粘结力强，故碎石混凝土的强度高于卵石混水泥石间的界面粘结力强，故碎石混凝土的强度高于卵石混凝土。特别是

29、在水灰比较小凝土。特别是在水灰比较小(1为碱性矿渣，为碱性矿渣，M=1为中性矿渣，为中性矿渣，M1，质量系数，质量系数K1.2的粒化高炉矿渣来磨制。的粒化高炉矿渣来磨制。 磨细矿渣除含有活性磨细矿渣除含有活性SiO2和和Al2O3外，还含有部分外，还含有部分-C2S，因而磨细矿渣具有较高的活性，其掺量与效果均高于粉煤因而磨细矿渣具有较高的活性，其掺量与效果均高于粉煤灰。灰。 磨细矿渣的掺量为磨细矿渣的掺量为1070%。对拌合料的流动性影响不。对拌合料的流动性影响不大，可明显降低混凝土的温升。细度较低时，随掺量的增大，可明显降低混凝土的温升。细度较低时，随掺量的增大泌水量增大。对混凝土的干缩影响

30、不大，但超细矿渣会大泌水量增大。对混凝土的干缩影响不大，但超细矿渣会加大混凝土的塑性开裂。磨细矿渣的适用范围与粉煤灰基加大混凝土的塑性开裂。磨细矿渣的适用范围与粉煤灰基本相同，但掺量更高。本相同，但掺量更高。 四、其它掺合料四、其它掺合料 目前我国使用的掺合料还有：目前我国使用的掺合料还有： 磨细沸石粉，其效果优于粉煤灰，掺量一般为磨细沸石粉，其效果优于粉煤灰，掺量一般为10 20%，掺量大时流动性显著降低。掺量大时流动性显著降低。 磨细硅质页岩，其效果优于粉煤灰，掺量一般为磨细硅质页岩，其效果优于粉煤灰，掺量一般为10 20%，掺量大时将显著降低流动性。，掺量大时将显著降低流动性。 磨细自燃

31、煤矸石，效果与掺量均低于粉煤灰。磨细自燃煤矸石，效果与掺量均低于粉煤灰。 4.5 混凝土拌合物的和易性混凝土拌合物的和易性 一、和易性的测定与选择一、和易性的测定与选择 (一一) 和易性的测定和易性的测定 1. 坍落度法坍落度法 坍落度法是用来测定混凝土拌合物在自重力作用下的流坍落度法是用来测定混凝土拌合物在自重力作用下的流动性，适用于流动性较大的混凝土拌合物。动性，适用于流动性较大的混凝土拌合物。 坍落坍落的高度的高度( (以以mm计计) )称为称为坍落度。坍落度越大，则混凝土坍落度。坍落度越大，则混凝土拌合物的流动性越大。该法在工拌合物的流动性越大。该法在工程中应用最多，适用于坍落度程中应

32、用最多，适用于坍落度10mm，且最大粒径，且最大粒径40mm的的混凝土拌合物。混凝土拌合物。SL坍落度坍落度 用用插捣棒轻轻敲击插捣棒轻轻敲击已坍落的混凝土拌合物锥体的侧面，已坍落的混凝土拌合物锥体的侧面，如混凝土拌合物锥体保持整体缓慢、均匀下沉，则表明粘聚如混凝土拌合物锥体保持整体缓慢、均匀下沉，则表明粘聚性良好性良好，如混凝土拌合物锥体突然发生崩塌或出现石子离析，如混凝土拌合物锥体突然发生崩塌或出现石子离析,则表明粘聚性差。则表明粘聚性差。 混凝土拌合物锥体的底部，混凝土拌合物锥体的底部，如有较多的稀水泥浆或水析如有较多的稀水泥浆或水析出，或因失浆而使骨料外露，则说明保水性差出，或因失浆而

33、使骨料外露，则说明保水性差；如混凝土拌；如混凝土拌合物锥体的底部没有或仅有少量的水泥浆析出，则说明保水合物锥体的底部没有或仅有少量的水泥浆析出，则说明保水性良好。性良好。 2. 维勃稠度法维勃稠度法 维勃稠度法用来测定混凝土拌维勃稠度法用来测定混凝土拌合物在机械振动力作用下的流动性合物在机械振动力作用下的流动性，适用于流动性较小的混凝土拌合，适用于流动性较小的混凝土拌合物。物。 测定当透明圆盘的底面刚刚被水测定当透明圆盘的底面刚刚被水泥浆所布满时所经历的时间泥浆所布满时所经历的时间( (以以s计计) )，称为维勃稠度，称为维勃稠度VB。VB值越大，则值越大，则混凝土拌合物的流动性越小。该法适混

34、凝土拌合物的流动性越小。该法适用于维勃稠度在用于维勃稠度在530s，且最大粒径，且最大粒径小于小于40mm的混凝土拌合物。的混凝土拌合物。透明有机透明有机玻璃板玻璃板导杆导杆混凝土锥混凝土锥振动台振动台(二二)混凝土拌合物流动性的级别混凝土拌合物流动性的级别坍落度级别坍落度级别维勃稠度级别维勃稠度级别级别级别名称名称SL(mm)级别级别名称名称VB (s)T1低塑性砼低塑性砼1040V0超干硬性砼超干硬性砼31T2塑性砼塑性砼5090V1特干硬性砼特干硬性砼3021T3流动性砼流动性砼100150V2干硬性砼干硬性砼2011T4大流动性砼大流动性砼160V3半干硬性砼半干硬性砼105 (三三)

35、混凝土拌合物流动性的选择混凝土拌合物流动性的选择 混凝土拌合物的流动性大，易于施工，但水泥用量大，混凝土拌合物的流动性大，易于施工，但水泥用量大，且易产生离析、分层。因此，选择流动性的原则是：在满足且易产生离析、分层。因此，选择流动性的原则是：在满足施工条件及保证密实成型的前提下，施工条件及保证密实成型的前提下，尽可能选择较小的流动尽可能选择较小的流动性性。工程中。工程中根据混凝土构件的截面最小尺寸、配筋的疏密及根据混凝土构件的截面最小尺寸、配筋的疏密及成型捣实方法来选择成型捣实方法来选择。 二、影响和易性的因素二、影响和易性的因素 (一)用水量与水灰比 在在W/C不变的情况下，混凝土拌合物的

36、不变的情况下，混凝土拌合物的W越多，则水泥越多，则水泥浆的数量越多，混凝土拌合物的流动性越大。但浆的数量越多，混凝土拌合物的流动性越大。但W过多过多( (即即水泥浆的数量过多水泥浆的数量过多) )，会产生流，会产生流浆、泌水、离析和分层等现浆、泌水、离析和分层等现象，使混凝土拌合物的粘聚性和保水性降低，并使混凝土的象，使混凝土拌合物的粘聚性和保水性降低，并使混凝土的强度和耐久性降低，而使混凝土的干缩与徐变增加，同时也强度和耐久性降低，而使混凝土的干缩与徐变增加，同时也增加了增加了C和水化热。和水化热。W过少过少( (即水泥浆数量过少即水泥浆数量过少) )，则不能填，则不能填满砂、石骨料的空隙，

37、也不能很好地润滑砂、石的表面，因满砂、石骨料的空隙，也不能很好地润滑砂、石的表面，因而混凝土拌合物的流动性、粘聚性降低，易产生崩塌现象，而混凝土拌合物的流动性、粘聚性降低，易产生崩塌现象，且使混凝土的强度、耐久性降低。故混凝土拌合物的用水量且使混凝土的强度、耐久性降低。故混凝土拌合物的用水量W( (或水泥浆数量或水泥浆数量) )不能不能过多，也不宜过少，应以满足流动性过多，也不宜过少，应以满足流动性为准。为准。 W/C越大，则水泥浆的稠度越小，拌合物的流动性越大越大，则水泥浆的稠度越小，拌合物的流动性越大,黏聚性与保水性越差，混凝土的强度与耐久性降低，干缩黏聚性与保水性越差，混凝土的强度与耐久

38、性降低，干缩与徐变增加。与徐变增加。 W/C过大时过大时，则水泥浆过稀，会使混凝土拌合物的粘聚，则水泥浆过稀，会使混凝土拌合物的粘聚性与保水性显著降低，并产生流浆、泌水、离析和分层等性与保水性显著降低，并产生流浆、泌水、离析和分层等现象，从而使混凝土的强度和耐久性大大降低，干缩和徐现象，从而使混凝土的强度和耐久性大大降低，干缩和徐变显著增加。变显著增加。 W/C过小时过小时，则水泥浆的稠度过大，使混凝土拌合物的，则水泥浆的稠度过大，使混凝土拌合物的流动性显著降低。故混凝土拌合物的流动性显著降低。故混凝土拌合物的W/C应以满足混凝土的应以满足混凝土的强度和耐久性为宜，在满足强度和耐久性的前提下，

39、应选强度和耐久性为宜，在满足强度和耐久性的前提下，应选择较大的择较大的W/C ，以节约水泥用量，以节约水泥用量C。 实践证明，当砂、石品种和用量一定时，混凝土拌合实践证明，当砂、石品种和用量一定时，混凝土拌合物的流动性主要取决于混凝土拌合物用水量的多少。用水物的流动性主要取决于混凝土拌合物用水量的多少。用水量一定时，即使水泥用量有所变动量一定时，即使水泥用量有所变动( (增减增减50100kg/m3) )，混，混凝土拌合物的流动性也基本上保持不变。这种关系称为凝土拌合物的流动性也基本上保持不变。这种关系称为混混凝土的恒定用水量法则凝土的恒定用水量法则。 混凝土的用水量混凝土的用水量W可通过试验

40、来确定或根据施工要求的可通过试验来确定或根据施工要求的流动性及骨料的品种与规格来选择。缺乏经验时，可按下表流动性及骨料的品种与规格来选择。缺乏经验时，可按下表选择。选择。拌合物稠度拌合物稠度卵石最大粒径（卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径（碎石最大粒径（mm）项目项目指标指标102031.540162031.540坍坍落落度度/mm1030190170160150200185175165355020018017016021019518517555702101901801702202051951857590215195185175230215205195混凝土的用水量选择表混凝土的用水量选择表拌合

41、物稠度拌合物稠度卵石最大粒径（卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径（碎石最大粒径（mm）项目项目指标指标102040162040维勃维勃稠度稠度（s）16201751601451801701551115180165150185175160510185170155190180165混凝土的用水量选择表混凝土的用水量选择表 (二) 骨料的品种、规格与质量 骨料的品种、规格与质量对混凝土拌合物的和易性有较骨料的品种、规格与质量对混凝土拌合物的和易性有较大的影响。大的影响。 卵石和河砂的表面光滑，因而采用卵石、河砂配制混凝卵石和河砂的表面光滑，因而采用卵石、河砂配制混凝土时，混凝土拌合物的流动性大于用碎石

42、、山砂和破碎砂配土时，混凝土拌合物的流动性大于用碎石、山砂和破碎砂配制的混凝土。采用粒径粗大、级配良好的粗、细骨料时，制的混凝土。采用粒径粗大、级配良好的粗、细骨料时，由于骨料的比表面积和空隙率较小，因而混凝土拌合物的流由于骨料的比表面积和空隙率较小，因而混凝土拌合物的流动性大，粘聚性及保水性好，但细骨料过粗时，会引起粘聚动性大，粘聚性及保水性好，但细骨料过粗时，会引起粘聚性和保水性下降。采用含泥量、泥块含量、云母含量及针、性和保水性下降。采用含泥量、泥块含量、云母含量及针、片状颗粒含量较少的粗、细骨料时，混凝土拌合物的流动性片状颗粒含量较少的粗、细骨料时，混凝土拌合物的流动性较大。较大。 (

43、三三)砂率砂率Sp 砂率是指砂用量与砂砂率是指砂用量与砂S 、石、石G总用量的质量百分比，即总用量的质量百分比，即 砂率表示混凝土中砂、石的组合或配合程度。砂率对粗砂率表示混凝土中砂、石的组合或配合程度。砂率对粗、细骨料总的比表面积和空隙有很大的影响。、细骨料总的比表面积和空隙有很大的影响。 砂率大，则粗、细骨料总的比表面积和空隙率大，在水砂率大，则粗、细骨料总的比表面积和空隙率大，在水泥浆数量一定的前提下，减薄了起到润滑骨料作用的水泥浆泥浆数量一定的前提下，减薄了起到润滑骨料作用的水泥浆层的厚度，使混凝土拌合物的流动性减小。若层的厚度，使混凝土拌合物的流动性减小。若SP过小，则过小，则%10

44、0pGSSS则粗、细骨料的总空隙率大，混凝土拌合物中砂浆量不足，则粗、细骨料的总空隙率大，混凝土拌合物中砂浆量不足，包裹在粗骨料表面的砂浆层厚度过薄，对粗骨料的润滑程度包裹在粗骨料表面的砂浆层厚度过薄，对粗骨料的润滑程度和粘聚力不够，甚至不能填满粗骨料的空隙。因而和粘聚力不够，甚至不能填满粗骨料的空隙。因而SP过小会过小会降低拌合物的流动性，特别是使混凝土拌合物的粘聚性及保降低拌合物的流动性，特别是使混凝土拌合物的粘聚性及保水性大大降低，产生离析、分层、流浆及泌水等现象，并对水性大大降低，产生离析、分层、流浆及泌水等现象，并对混凝土的其它性能也产生不利的影响。混凝土的其它性能也产生不利的影响。

45、砂率砂率Sp合理砂率合理砂率水泥用量水泥用量坍落度一定坍落度一定砂率砂率SP合理砂率合理砂率坍落度坍落度水和水泥用量一定水和水泥用量一定 若要保持混凝土拌合物的流动性不变，则须增加水泥若要保持混凝土拌合物的流动性不变，则须增加水泥浆的数量，即必须增加水泥用量及用水量，同时对混凝土浆的数量，即必须增加水泥用量及用水量，同时对混凝土的其它性质也造成不利的影响。的其它性质也造成不利的影响。 总之，总之，SP既不能过大，又不能过小，中间存在一个合理既不能过大，又不能过小，中间存在一个合理砂率值。砂率值。合理砂率合理砂率应是砂子体积填满石子的空隙后略有富应是砂子体积填满石子的空隙后略有富余，以起到较好的

46、填充、润滑、保水及粘聚石子的作用。余，以起到较好的填充、润滑、保水及粘聚石子的作用。因此，因此，合理砂率合理砂率是指在用水量及水泥用量一定的情况下，是指在用水量及水泥用量一定的情况下，使混凝土拌合物获得最大的流动性及良好的粘聚性与保水使混凝土拌合物获得最大的流动性及良好的粘聚性与保水性时的砂率值；或性时的砂率值；或合理砂率合理砂率是指在保证混凝土拌合物具有是指在保证混凝土拌合物具有所要求的流动性及良好的粘聚性与保水性条件下，使水泥所要求的流动性及良好的粘聚性与保水性条件下，使水泥用量最少的砂率值。用量最少的砂率值。 合理合理SP与许多因素有关。粗骨料的与许多因素有关。粗骨料的Dmax较大，级配

47、较好较大，级配较好( (即即空隙率空隙率P 较小较小) )，故合理砂率，故合理砂率SP较小；细骨料细度模数较小；细骨料细度模数f较大时，由于细骨料对粗骨料的粘聚力较低，且其保水性较大时，由于细骨料对粗骨料的粘聚力较低，且其保水性也较差，故合理也较差，故合理SP需较大；碎石的表面粗糙、棱角多，因而需较大；碎石的表面粗糙、棱角多，因而合理合理SP较大；较大；W/C较小时，水泥浆较为粘稠，混凝土拌合物较小时，水泥浆较为粘稠，混凝土拌合物的粘聚性及保水性易得到保证，故合理砂率的粘聚性及保水性易得到保证，故合理砂率SP较小；混凝土较小；混凝土拌合物的流动性较大时，为保证粘聚性及保水性，合理砂拌合物的流动

48、性较大时，为保证粘聚性及保水性，合理砂率率SP需较大；使用减水剂，特别是引气剂时，粘聚性及保水需较大；使用减水剂，特别是引气剂时，粘聚性及保水性易得到保证，故合理性易得到保证，故合理SP较小。较小。 确定或选择砂率的原则是：在保证混凝土拌合物的粘聚确定或选择砂率的原则是：在保证混凝土拌合物的粘聚性及保水性的前提下，应尽量使用较小的性及保水性的前提下，应尽量使用较小的SP，以节约水泥用，以节约水泥用量，提高混凝土拌合物的流动性。量，提高混凝土拌合物的流动性。 对于混凝土量大的工程，应通过试验确定合理对于混凝土量大的工程，应通过试验确定合理SP。当混。当混凝土量较小，或缺乏经验或缺乏试验条件时，可

49、根据骨料凝土量较小，或缺乏经验或缺乏试验条件时，可根据骨料的的品种品种( (碎石、卵石碎石、卵石) )、骨料的规格、骨料的规格( (最大最大粒径粒径Dmax与细度模与细度模数数f) )及及所采用的水灰比所采用的水灰比W/C , 参考下表确定。参考下表确定。混凝土的砂率选用表（混凝土的砂率选用表（%）水灰比水灰比（W/C）卵石最大粒径（卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径（碎石最大粒径（mm）1020401620400.402632253124303035293427320.503035293428333338323730350.603338323731363641354033380.7036413

50、5403439394438433641 (四) 外加剂 混凝土拌合物中掺入减水剂时，可明显提高其流动性。混凝土拌合物中掺入减水剂时，可明显提高其流动性。掺入引气剂，可显著提高混凝土拌合物的粘聚性和保水性，掺入引气剂，可显著提高混凝土拌合物的粘聚性和保水性，且流动性也有一定的改善。且流动性也有一定的改善。 (五) 其它影响因素 在条件相同的情况下，用火山灰质水泥拌制的混凝土在条件相同的情况下，用火山灰质水泥拌制的混凝土拌合物的流动性较小，而用矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土拌合物的流动性较小，而用矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土拌合物的保水性较差。拌合物的保水性较差。 掺加高质量的粉煤灰等掺合料，可提高混凝

51、土拌合物的掺加高质量的粉煤灰等掺合料，可提高混凝土拌合物的粘聚性和保水性，特别是在粘聚性和保水性，特别是在W/C和流动性较大时，同时对流和流动性较大时，同时对流动性也有一定的改善。动性也有一定的改善。 混凝土拌合物的流动性随时间的混凝土拌合物的流动性随时间的延长，由于水分的蒸发、骨料的吸水延长，由于水分的蒸发、骨料的吸水及水泥的水化与凝结，而变得干稠，及水泥的水化与凝结，而变得干稠，流动性逐渐降低。这种减少称为流动性逐渐降低。这种减少称为坍落坍落度经时损失度经时损失。温度越高，流动性损失。温度越高，流动性损失越大，且温度每升高越大，且温度每升高10，坍落度下，坍落度下降降2040mm。0 30

52、 60 90分分坍落度坍落度 掺加减水剂时，流动性的损失较大。施工时应考虑到流掺加减水剂时，流动性的损失较大。施工时应考虑到流动性损失这一因素。拌制好的混凝土拌合物一般应在动性损失这一因素。拌制好的混凝土拌合物一般应在45min内成型完毕。内成型完毕。 三、改善和易性的措施三、改善和易性的措施 调整拌合物的和易性时，一般应先调整粘聚性和保水调整拌合物的和易性时，一般应先调整粘聚性和保水性，然后调整流动性，且调整流动性时，须保证粘聚性和保性，然后调整流动性，且调整流动性时，须保证粘聚性和保水性不受大的损害，并不得损害混凝土的强度和耐久性。水性不受大的损害，并不得损害混凝土的强度和耐久性。 (一)

53、改善粘聚性和保水性的措施 (1) 选用级配良好的粗、细骨料，并选用连续级配；选用级配良好的粗、细骨料，并选用连续级配； (2) 适当限制粗骨料的最大粒径，避免选用过粗的细骨适当限制粗骨料的最大粒径，避免选用过粗的细骨料；料； (3) 适当增大砂率或掺加粉煤灰等掺合料；适当增大砂率或掺加粉煤灰等掺合料； (4) 掺加引气剂。掺加引气剂。 (二)改善流动性的措施 (1)尽可能选用较粗大的粗、细骨料；尽可能选用较粗大的粗、细骨料； (2)采用泥及泥块等杂质含量少，级配好的粗、细骨料；采用泥及泥块等杂质含量少，级配好的粗、细骨料；4.6 混凝土的强度混凝土的强度 (3) 尽量降低砂率；尽量降低砂率；

54、(4) 在上述基础上，保持水灰比不变，适当增加水泥用在上述基础上，保持水灰比不变，适当增加水泥用量和用水量；如流动性太大，则保持砂率不变，适当增加量和用水量；如流动性太大，则保持砂率不变，适当增加砂、石用量；砂、石用量； (5) 掺加减水剂。掺加减水剂。 一、混凝土的受力破坏特点一、混凝土的受力破坏特点 如前所述，由于水化热、干燥收缩及泌水等原因，混如前所述，由于水化热、干燥收缩及泌水等原因，混凝土在受力前就在水泥石中存在有微裂纹，特别是在骨料凝土在受力前就在水泥石中存在有微裂纹，特别是在骨料的表面处存在有部分界面微裂纹。当混凝土受力后，在微的表面处存在有部分界面微裂纹。当混凝土受力后，在微裂

55、纹处产生应力集中，使这些微裂纹不断扩展、数量不断裂纹处产生应力集中，使这些微裂纹不断扩展、数量不断增多，并逐渐汇合连通，最终形成若干条可见的裂缝而使增多，并逐渐汇合连通，最终形成若干条可见的裂缝而使混凝土破坏。混凝土破坏。 通过显微镜观测混凝土的受力破坏过程，表明混凝土通过显微镜观测混凝土的受力破坏过程，表明混凝土的破坏过程是内部裂纹产生、的破坏过程是内部裂纹产生、发生与汇合的过程，可分为发生与汇合的过程，可分为四四个阶段个阶段。混凝土单轴静力受压。混凝土单轴静力受压时的变形与荷载关系如右图所时的变形与荷载关系如右图所示。示。 1007090 30 0/f (%) 0BACD-界面裂纹无明显变

56、化；界面裂纹无明显变化；-界面界面裂纹增长；裂纹增长；-出现砂浆裂纹和连续出现砂浆裂纹和连续裂纹；裂纹；-连续裂纹迅速扩展；连续裂纹迅速扩展；-裂纹缓慢增长；裂纹缓慢增长；-裂纹迅速增长裂纹迅速增长 达到极限荷载后，裂纹达到极限荷载后，裂纹急剧扩展、汇合，并贯通成急剧扩展、汇合，并贯通成若干条宽度很大的裂纹，同若干条宽度很大的裂纹，同时混凝土的承载力下降，变时混凝土的承载力下降，变形急剧增大，直至破坏。形急剧增大，直至破坏。二、混凝土的抗压强度与强度等级二、混凝土的抗压强度与强度等级( (一一) )混凝土的立方体抗压强度混凝土的立方体抗压强度边长为边长为150mm的立方体试件，在标准养护条件的

57、立方体试件，在标准养护条件(温度为温度为202，相对湿度为，相对湿度为95%以上以上)下，养护到下，养护到28d龄期，测得龄期，测得的抗压强度值称为立方体抗压强度的抗压强度值称为立方体抗压强度fcu，简称抗压强度。采用，简称抗压强度。采用非标准尺寸的试件，其结果应乘以换算系数以换算成标准尺非标准尺寸的试件，其结果应乘以换算系数以换算成标准尺寸试件的强度值。边长为寸试件的强度值。边长为100、200mm的非标准立方体试件的非标准立方体试件的换算系数分别为的换算系数分别为0.95、1.05。工程中常将混凝土立方体试件放在与工程中混凝土构工程中常将混凝土立方体试件放在与工程中混凝土构件相同的养护条件

58、下进行养护，如常用的自然件相同的养护条件下进行养护，如常用的自然养护养护( (须采取须采取一定的保温与保湿措施一定的保温与保湿措施) )、蒸汽养护等。自然养护、蒸汽养、蒸汽养护等。自然养护、蒸汽养护条件下测得抗压强度，分别称为自然养护抗压强度和护条件下测得抗压强度，分别称为自然养护抗压强度和蒸汽蒸汽养护抗压强度，二者用以检验和控制混凝土的质量，但不能养护抗压强度，二者用以检验和控制混凝土的质量，但不能用以确定混凝土的强度等级。用以确定混凝土的强度等级。 ( (二二) ) 混凝土的强度等级混凝土的强度等级 混凝土的强度等级按立方体抗压强度标准值划分。混凝混凝土的强度等级按立方体抗压强度标准值划分

59、。混凝土的立方体抗压强度标准值土的立方体抗压强度标准值(简称抗压强度标准值简称抗压强度标准值)是测得的是测得的抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过过5%，或具有，或具有95%强度保证率的抗压强度值强度保证率的抗压强度值fcu,k。混凝土的。混凝土的强度等级用符号强度等级用符号C和立方体抗压强度标准值来表示，分为和立方体抗压强度标准值来表示，分为C7.5、C10、C15、C20、C100等。等。 C7.5C15砼主要用于垫层、基础、地坪及受力不大的结砼主要用于垫层、基础、地坪及受力不大的结构；构；C15C30砼主要用于普通砼结

60、构的梁、板、柱、屋架、砼主要用于普通砼结构的梁、板、柱、屋架、楼梯等；楼梯等；C25C30砼主要用于大跨度结构、耐久性较高的结砼主要用于大跨度结构、耐久性较高的结构及预制构件；构及预制构件；C30C50砼主要用于预应力砼结构、吊车梁砼主要用于预应力砼结构、吊车梁及特种结构；及特种结构；C40以上砼主要用于高层建筑的梁、柱等。以上砼主要用于高层建筑的梁、柱等。三、轴心抗压强度三、轴心抗压强度 轴心抗压强度又称棱柱体抗压强度，是以轴心抗压强度又称棱柱体抗压强度，是以150150 300mm的试件在标准养护条件下，养护至的试件在标准养护条件下，养护至28d龄期，测得龄期，测得的抗压强度值。的抗压强度