第四章混凝土

1、第四章第四章 混混 凝凝 土土一一. .普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料 五五. .高强混凝土高强混凝土二二. .普通混凝土的技术性质普通混凝土的技术性质 六六. .轻混凝土轻混凝土三三. .混凝土的质量检验和评定混凝土的质量检验和评定 七七. .泵送混凝土泵送混凝土四四. .混凝土的配合比设计混凝土的配合比设计 八八. .特种混凝土特种混凝土u教学目的和要求教学目的和要求1、了解混凝土的组成及各组成在混凝土拌制和硬化后的作用；、了解混凝土的组成及各组成在混凝土拌制和硬化后的作用；2、掌握混凝土的技术性质、质量评定、混凝土配合比的设计、混凝土的、掌握混凝土的技术性质、质量评定、混凝土配

2、合比的设计、混凝土的试验内容和方法。试验内容和方法。u教学内容教学内容1、混凝土的概述；、混凝土的概述； 2、混凝土的组成材料；、混凝土的组成材料；3、混凝土拌合物的技术性质；、混凝土拌合物的技术性质； 4、硬化混凝土的技术性质；、硬化混凝土的技术性质；5、混凝土质量的评定；、混凝土质量的评定； 6、普通混凝土配合比设计；、普通混凝土配合比设计；7、混凝土外加剂和掺合料；、混凝土外加剂和掺合料； 8、其他品种的混凝土。、其他品种的混凝土。 u教学重点和难点教学重点和难点 教学重点：工程对混凝土的要求，既混凝土拌合物的和易性、混凝土的强教学重点：工程对混凝土的要求，既混凝土拌合物的和易性、混凝土

3、的强度、耐久性及经济性；混凝土的实验方法。度、耐久性及经济性；混凝土的实验方法。教学难点：混凝土拌合物和易性，混凝土配合比设计。教学难点：混凝土拌合物和易性，混凝土配合比设计。p目前混凝土的用量约为目前混凝土的用量约为120120亿吨，亿吨，是世界上用量最大的人工建筑材料是世界上用量最大的人工建筑材料，随着混凝土性能的不断提高，其，随着混凝土性能的不断提高，其用量及应用范围还会增加。用量及应用范围还会增加。p混凝土广泛应用于工业与民用建筑混凝土广泛应用于工业与民用建筑、公路、铁路、桥梁、给水排水工、公路、铁路、桥梁、给水排水工程、水利与水电工程、地下工程、程、水利与水电工程、地下工程、国防工程

4、。国防工程。第一节第一节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料概概 述述n混凝土混凝土 由胶凝材料、细骨料、粗骨料、水由胶凝材料、细骨料、粗骨料、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过胶凝材料凝结硬化后，形成具有一定过胶凝材料凝结硬化后，形成具有一定强度和耐久性的人造石材。强度和耐久性的人造石材。 n普通混凝土普通混凝土 由由水泥、砂、石子、水以及必要时水泥、砂、石子、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过水泥凝结掺入的化学外加剂组成，经过水泥凝结硬化后形成的硬化后形成的，具有一定强度和耐久性，具有一定强度和耐久性的人造石材。又称为水泥混凝土，简称的人造石

5、材。又称为水泥混凝土，简称为为“混凝土混凝土”。 是目前工程上最大量使是目前工程上最大量使用的混凝土品种。用的混凝土品种。“混凝土混凝土”一词通常一词通常可简作可简作“砼砼”。三峡工程钢筋混凝土重力坝三峡工程钢筋混凝土重力坝混凝土的分类混凝土的分类u按表观密度分类按表观密度分类重混凝土重混凝土 02600kg/m3。 普通混凝土普通混凝土 0 19502500kg/m3。 轻混凝土轻混凝土 01950kg/m3。 u按胶凝材料的品种分类按胶凝材料的品种分类水泥混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝水泥混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混土、聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土

6、等。凝土等。 u按使用功能和特性分类按使用功能和特性分类结构混凝土、防水混凝土、道路混凝土结构混凝土、防水混凝土、道路混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、防辐射、耐酸混凝土、大体积混凝土、防辐射混凝土等混凝土等 。n按生产和施工工艺分类按生产和施工工艺分类 预拌混凝土（商品混凝土）预拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、喷射混凝土、碾、泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土等。压混凝土等。n按强度分类按强度分类 普通混凝土普通混凝土 C60。 高强混凝土高强混凝土 C60。 超高强混凝土超高强混凝土 C100MPa。n按配筋情况分按配筋情况分类类 素混凝土、钢筋混凝土、预素混凝土、钢筋混凝土、预应力混

7、凝土、钢纤维混凝土等。应力混凝土、钢纤维混凝土等。混凝土的分类混凝土的分类混凝土的特点混凝土的特点u 优点优点 抗压强度高、耐久性好、耐火、维修费用低抗压强度高、耐久性好、耐火、维修费用低 ； 原材料丰富、成本低；原材料丰富、成本低； 混凝土拌合物具有良好的可塑性，施工方便；混凝土拌合物具有良好的可塑性，施工方便； 混凝土与钢筋粘结良好，一般不会锈蚀钢筋；混凝土与钢筋粘结良好，一般不会锈蚀钢筋； 性能可根据需要设计调整性能可根据需要设计调整 。u 缺点缺点 抗拉强度低（约为抗压强度的抗拉强度低（约为抗压强度的1/101/20）、变形性能差；）、变形性能差； 导热系数大（约为导热系数大（约为1.

8、8W/（mK）；）； 自重大（密度约为自重大（密度约为2400kg/m3左右）；左右）； 硬化较缓慢。硬化较缓慢。 第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料n 混凝土的结构混凝土的结构 水泥水泥+水水水泥浆水泥浆+砂砂水泥砂浆水泥砂浆+石子石子混凝土混凝土拌合物拌合物硬化混凝土硬化混凝土n 组成材料的作用组成材料的作用粗集料细集料水泥浆孔 隙泌水形成的孔隙n 混凝土体积构成混凝土体积构成水泥石水泥石25左右；左右；砂和石子砂和石子70以上；以上；孔隙和自由水孔隙和自由水15%。 组成材料组成材料硬化前硬化前硬化后硬化后水泥水泥+水水润滑作用润滑作用胶结作用胶结作用砂砂+石子石子填

9、充作用填充作用骨架作用骨架作用一、胶凝材料一、胶凝材料（水泥、矿物掺和料水泥、矿物掺和料）水泥的选择水泥的选择n 品种的选择品种的选择 配制普通混凝土的水泥品种，应根据配制普通混凝土的水泥品种，应根据工程结构特点工程结构特点、工程所处环工程所处环境境及及施工条件施工条件确定，并结合水泥性能，且考虑当地生产的水泥品种情确定，并结合水泥性能，且考虑当地生产的水泥品种情况等，进行合理地选择。况等，进行合理地选择。 n 强度等级的选择强度等级的选择 原则上，混凝土设计强度等级越高，则水泥强度等级也宜越高。原则上，混凝土设计强度等级越高，则水泥强度等级也宜越高。例如：混凝土强度等级例如：混凝土强度等级C

10、20C30，宜选用水泥强度等级，宜选用水泥强度等级32.5级；混凝级；混凝土强度等级土强度等级C35C50，宜选用，宜选用42.5级；大于级；大于C50的高强混凝土，一般的高强混凝土，一般宜选用宜选用52.5级或更高强度等级的水泥；对于级或更高强度等级的水泥；对于C15以下的混凝土，宜选以下的混凝土，宜选择强度等级为择强度等级为32.5级的水泥，并外掺粉煤灰等掺和料。级的水泥，并外掺粉煤灰等掺和料。二、细骨料（砂）二、细骨料（砂）n 定义定义 砂是指粒径在砂是指粒径在0.155mm之间的骨料。之间的骨料。 n 分类分类 按产源分按产源分 按技术要求分按技术要求分类类 宜用于强度等级大于宜用于强

11、度等级大于C60的混凝土；的混凝土；类类 用于强度等级为用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要及抗冻、抗渗或其他要 求的混凝土；求的混凝土；类类 宜用于强度等级小于宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。的混凝土和建筑砂浆。 砂砂天然砂天然砂人工砂人工砂机制砂机制砂混合砂混合砂河砂、湖砂、河砂、湖砂、山砂、和淡化山砂、和淡化海砂等海砂等砂的技术质量要求砂的技术质量要求 1. 1.有害物质含量有害物质含量 砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料等杂物，有砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料等杂物，有害物质主要是黏土、云母、轻物质、有机物、硫化物及害物质主要是黏土、云母、轻物质、有机物、硫化

12、物及硫酸盐、氯化物等。见下表硫酸盐、氯化物等。见下表。项项 目目指指 标标类类类类类类云母（云母（%)（质量计）（质量计）1.02.02.0轻物质（轻物质（%)（质量计）（质量计）1.01.01.0有机物（比色法）有机物（比色法）合格合格合格合格合格合格硫化物及硫酸盐（硫化物及硫酸盐（SO3质量计）质量计）0.50.50.5氯化物（氯离子质量计）氯化物（氯离子质量计）0.010.020.06 2. 2.砂的颗粒级配与粗细程度砂的颗粒级配与粗细程度（1）颗粒级配颗粒级配是指不同粒径颗粒搭配的比例情况。是指不同粒径颗粒搭配的比例情况。 级配良好的砂，不同粒径颗粒搭配比例适当，其空隙率小，且总表级配

13、良好的砂，不同粒径颗粒搭配比例适当，其空隙率小，且总表面积小，可以节约水泥或改善混凝土拌合物的和易性。面积小，可以节约水泥或改善混凝土拌合物的和易性。 良好的级配指粗良好的级配指粗颗粒的空隙恰好由中颗粒填充，中颗粒的空隙恰好由细颗粒填充，如此逐颗粒的空隙恰好由中颗粒填充，中颗粒的空隙恰好由细颗粒填充，如此逐级填充使砂形成最密致的堆积状态。级填充使砂形成最密致的堆积状态。 如果砂的粒径相同，则空隙率很大，在混凝土中填充砂子空隙的水如果砂的粒径相同，则空隙率很大，在混凝土中填充砂子空隙的水泥浆用量就多。泥浆用量就多。（2）砂的粗细程度砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合体平均粒径大小。通常用细是指不

14、同粒径的砂粒混合体平均粒径大小。通常用细度模数（度模数（Mx）表示，其值并不等于平均粒径，但能较准确反映砂的粗）表示，其值并不等于平均粒径，但能较准确反映砂的粗细程度。细度模数越大，表示砂越粗，单位重量总表面积越小，包裹细程度。细度模数越大，表示砂越粗，单位重量总表面积越小，包裹砂表面所需的水量和水泥浆用量越少，可减少拌合用水量，节约水泥，砂表面所需的水量和水泥浆用量越少，可减少拌合用水量，节约水泥，降低水化热，减少混凝土的干缩。过粗时，空隙率会增大，并且粗砂降低水化热，减少混凝土的干缩。过粗时，空隙率会增大，并且粗砂对石子粘聚力低，混凝土易离析。对石子粘聚力低，混凝土易离析。（3）砂的颗粒级

15、配级配、粗细程度技术性质）砂的颗粒级配级配、粗细程度技术性质 砂的颗粒级配、粗细程度常用砂的颗粒级配、粗细程度常用筛分法筛分法测定，用测定，用细度模数表示砂的粗细度模数表示砂的粗细，用级配区表示砂的级配。细，用级配区表示砂的级配。 根据根据建设用砂建设用砂（GB/T 14684-2011），筛分法用一套），筛分法用一套4.75、2.36、1.18、0.600、0.300、0.150mm的标准筛，将抽样所得的的标准筛，将抽样所得的500g干砂，由粗干砂，由粗到细依次过筛，然到细依次过筛，然 后称留在各筛上的砂质量（筛余量）后称留在各筛上的砂质量（筛余量） m1、m2、m3、m4、m5、m6 ，并

16、计算各筛上的分计筛余率，并计算各筛上的分计筛余率a1、a2、a3、a4、a5、a6，及累计筛，及累计筛余百分率余百分率A1、A2、A3、A4、A5、A6。分计筛余和累计筛余的关系分计筛余和累计筛余的关系筛孔尺寸筛孔尺寸mm分计筛余分计筛余%累计筛余累计筛余%4.752.36 1.180.6000.3150.160a1a2a3a4a5a6A1= a1A2= a1+a2A3= a1+a2+ a3A4=a1+a2+ a3+ a4A5=a1+a2+ a3+ a4+ a5A6=a1+a2+ a3+ a4+ a5+a6注：分计筛余百分率：各筛的筛余量注：分计筛余百分率：各筛的筛余量/砂的总量（砂的总量（g

17、）。）。 累计筛余百分率：各筛的分计筛余率加上比该筛大的所有筛的分计筛余百分率之和。累计筛余百分率：各筛的分计筛余率加上比该筛大的所有筛的分计筛余百分率之和。 细度模数表示粗细。细度模数的计算公式为：细度模数表示粗细。细度模数的计算公式为：细度模数愈大，表示砂愈粗。细度模数愈大，表示砂愈粗。其中：其中：3.7 3.1为粗砂为粗砂 3.02.3为中砂为中砂 2.21.6为细砂为细砂 1.50.7为特细砂为特细砂计算结果保留到小数点计算结果保留到小数点后两位有效数字后两位有效数字1165432x1005)AAAAAAAM（式中：式中：Mx细度模数；细度模数； A1、A2、A3、A4、A5、A6分别

18、为分别为4.75mm、2.36mm、 1.18mm、0.6mm、 0.3mm 、 0.15mm筛的累计筛余百分率，。筛的累计筛余百分率，。 颗粒级配的指标颗粒级配的指标级配区级配区 根据根据600m筛的累计筛余率的大小，可分为筛的累计筛余率的大小，可分为区、区、 区、区、 区共三个区共三个级配区。详见表。级配区。详见表。级配良好的粗砂应落在级配良好的粗砂应落在1区；级配良好的中砂应落在区；级配良好的中砂应落在2区；级区；级配良好的细砂应落在配良好的细砂应落在3区。区。级配合格判定级配合格判定 砂的实际级配全部在任一级配区规定范围内；除砂的实际级配全部在任一级配区规定范围内；除4.75mm和和0

19、.6mm筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于5。 方筛孔方筛孔累计筛余率，累计筛余率，1区区2区区3区区9.50mm4.75mm2.36mm1.18mm600m300m150m010035565358571958010090010025050107041927010090010015025040168555100901）砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除）砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除4.75mm和和600m筛档外，可以略有超出，但筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于超出总量应小于5。2）1区人工砂中区人工砂中150m筛孔的累计筛余可以放宽

20、到筛孔的累计筛余可以放宽到10085，2区人工砂中区人工砂中150m筛孔的累计筛孔的累计筛余可以放宽到筛余可以放宽到10080，3区人工砂中区人工砂中150m筛孔的累计筛余可以放宽到筛孔的累计筛余可以放宽到10075。砂的颗粒级配区范围砂的颗粒级配区范围 砂的级配曲线图砂的级配曲线图级配曲线分析级配曲线分析区区: :粗砂为主粗砂为主, ,易泌水易泌水, ,不易密实成型，可配制不易密实成型，可配制富混凝土。富混凝土。区区: :中砂为主中砂为主, ,最适合配制普通混凝土。最适合配制普通混凝土。区区: :细砂为主细砂为主, ,配制的混凝土拌合物粘性大配制的混凝土拌合物粘性大, ,保保水性好水性好,

21、,但易干缩。但易干缩。 例：某干砂例：某干砂500g的筛分结果如下表所列。试计算该的筛分结果如下表所列。试计算该 砂的细砂的细 度模数并评定其级配度模数并评定其级配23456115100AAAAAAMxA（）43. 31100510096805121）（计算细度模数：计算细度模数：根据细度模数，该砂属粗砂。根据细度模数，该砂属粗砂。在级配区内画出该砂的筛分曲线。该曲线落在在级配区内画出该砂的筛分曲线。该曲线落在1区（粗区（粗砂区）内，说明该砂为粗砂，级配合格。砂区）内，说明该砂为粗砂，级配合格。注注 Mx在在3.73.1为粗砂，为粗砂，x在在3.02.3为中砂，为中砂，x在在2.21.6为细砂

22、，为细砂，x在在1.50.7为特细砂。为特细砂。 三、粗骨料三、粗骨料n 定义定义 粒径大于粒径大于5mm的骨料称为粗骨料。的骨料称为粗骨料。n 分类分类 按产源分：卵石和碎石按产源分：卵石和碎石 按技术要求分：按技术要求分：类类 宜用于强度等级大于宜用于强度等级大于C60的混凝土；的混凝土；类类 用于强度等级为用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；要求的混凝土；类类 宜用于强度等级小于宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。的混凝土和建筑砂浆。 1. 1.有害物质含量有害物质含量 卵石、碎石中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤卵石、碎石中不应混有草根

23、、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物。块和炉渣等杂物。与细骨料中的有害杂质一样，有害物质与细骨料中的有害杂质一样，有害物质主要是黏土、硫化物及硫酸盐、有机物等。见下表主要是黏土、硫化物及硫酸盐、有机物等。见下表。项项 目目指指 标标类类类类类类有机物有机物合格合格合格合格合格合格硫化物及硫酸盐（硫化物及硫酸盐（%） （SO3质量计）质量计）0.51.01.02.2.颗粒形态及表面特征颗粒形态及表面特征n 针状颗粒是指颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径针状颗粒是指颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍；倍；n 片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径0.4倍。倍。

24、n 针片状颗粒不仅本身容易折断，而且会增加骨料的空隙针片状颗粒不仅本身容易折断，而且会增加骨料的空隙率，使拌合物和易性变差，强度降低。见表。率，使拌合物和易性变差，强度降低。见表。项项 目目指指 标标类类类类类类针、片状颗粒（针、片状颗粒（%）（质量计）（质量计）51525碎石、卵石针片状颗粒含量碎石、卵石针片状颗粒含量 3.3.粗骨料最大粒径粗骨料最大粒径 粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒级最大粒级。骨料粒径越大，其表面积。骨料粒径越大，其表面积越小，通常空隙率也相应越小，因此所需的浆体或砂浆数量也可相应减少，有利越小，通常空隙率也相应越小，因此所需的浆

25、体或砂浆数量也可相应减少，有利于节约水泥、降低成本，并改善混凝土性能。于节约水泥、降低成本，并改善混凝土性能。n从结构上考虑从结构上考虑 根据规定，混凝土用粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的根据规定，混凝土用粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小净间距的且不得超过钢筋最小净间距的3/4；对混凝土实心板，不宜超过板厚的；对混凝土实心板，不宜超过板厚的1/3，且不，且不得超过得超过40mm。n从施工上考虑从施工上考虑 对泵送混凝土，粗骨料最大粒径与输送管内径之比碎石不宜大于对泵送混凝土，粗骨料最大粒径与输送管内径之比碎石不宜大于1：3，卵石，卵石不宜大于不宜大

26、于1：2.5，高层建筑宜在，高层建筑宜在1：31：4，超高层建筑宜在，超高层建筑宜在1：41：5。n从经济上考虑从经济上考虑 当最大粒径小于当最大粒径小于80mm时，水泥用量随最大粒径减小而增加，时，水泥用量随最大粒径减小而增加， 当大于当大于150mm后，节约水泥的效果却不明显。后，节约水泥的效果却不明显。 4. 4.粗骨料的颗粒级配粗骨料的颗粒级配n 为减少空隙率，改善混凝土拌合物和易性及提高混凝土为减少空隙率，改善混凝土拌合物和易性及提高混凝土的强度，粗骨料也要求有良好的颗粒级配。的强度，粗骨料也要求有良好的颗粒级配。n 粗骨料的颗粒级配有粗骨料的颗粒级配有连续级配连续级配、单级配单级配

27、及及间断级配间断级配三种。三种。连续级配是石子由小到大连续分级；连续级配是石子由小到大连续分级；单级配指从单级配指从1/2最大粒径开始至最大粒径；最大粒径开始至最大粒径；间断级配是指用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配，中间为间断级配是指用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配，中间为不连续的级配，由于易产生离析，应用较少。不连续的级配，由于易产生离析，应用较少。 5.粗骨料的强度粗骨料的强度碎石和卵石的强度采用岩石抗压强度和压碎指标两种检验：碎石和卵石的强度采用岩石抗压强度和压碎指标两种检验：n 岩石抗压强度岩石抗压强度是将母岩制成是将母岩制成50mm50mm50mm立方体立方体试件，在水饱和状

28、态下测定其极限抗压强度值。试件，在水饱和状态下测定其极限抗压强度值。n 压碎指标压碎指标是将一定质量风干状态下是将一定质量风干状态下9.519mm的颗粒装入标的颗粒装入标准圆模内，在压力机上按准圆模内，在压力机上按1kN/s速度均匀加荷至速度均匀加荷至200kN并稳定并稳定，卸荷后用，卸荷后用2.36mm的筛筛除被压碎的细粉，称出筛余量。按的筛筛除被压碎的细粉，称出筛余量。按下式计算：下式计算： 式中：式中：Q压碎指标值压碎指标值 ； m试样的质量试样的质量 ，g； m1压碎后的筛余量，压碎后的筛余量，g。1m-mQ100%m项项 目目指指 标标类类类类类类碎石压碎指标（碎石压碎指标（%）10

29、2030卵石压碎指标（卵石压碎指标（%）121616四、拌合用水的技术质量要求四、拌合用水的技术质量要求混凝土拌合和养护用水按水源不同分为饮混凝土拌合和养护用水按水源不同分为饮用水、地表水、地下水和经适当处理的工用水、地表水、地下水和经适当处理的工业用水。业用水。拌制和养护混凝土宜采用饮用水，当采用拌制和养护混凝土宜采用饮用水，当采用其它来源水时，应符合其它来源水时，应符合混凝土拌合用水混凝土拌合用水标准标准（JGJ632006）的规定。）的规定。定义定义：掺量：掺量水泥质量的水泥质量的5%，使砼显著改性的物，使砼显著改性的物质。质。分类：分类： 改善混凝土拌合物流变性改善混凝土拌合物流变性减

30、水剂、泵送剂减水剂、泵送剂 调节混凝土凝结硬化性能调节混凝土凝结硬化性能缓凝剂、早强剂缓凝剂、早强剂 改善混凝土的耐久性改善混凝土的耐久性引气剂、阻锈剂引气剂、阻锈剂 提供混凝土特殊性能提供混凝土特殊性能膨胀剂、防水剂膨胀剂、防水剂调节混凝土含气量调节混凝土含气量引气剂、加气剂、泡沫剂引气剂、加气剂、泡沫剂五、混凝土外加剂五、混凝土外加剂1、减水剂、减水剂n 作用：在保持混凝土稠度不变的条件下，具有减水作用；作用：在保持混凝土稠度不变的条件下，具有减水作用； 在保持用水量不变的条件下，具有增塑作用。在保持用水量不变的条件下，具有增塑作用。n 减水剂的作用机理减水剂的作用机理 减水剂多属于表面活

31、性剂，它的分子结构是由亲水基团和憎减水剂多属于表面活性剂，它的分子结构是由亲水基团和憎水基团组成；水基团组成；n 掺入减水剂前：掺入减水剂前： 当水泥加水拌合形成水泥浆的过程中，水泥颗粒把一部分水当水泥加水拌合形成水泥浆的过程中，水泥颗粒把一部分水包裹在颗粒之间而形成絮凝状结构，水的作用不能充分发挥；包裹在颗粒之间而形成絮凝状结构，水的作用不能充分发挥； n 掺入减水剂后：掺入减水剂后：表面活性剂在水泥颗粒表面作表面活性剂在水泥颗粒表面作定向排列定向排列使水泥颗粒表面带有使水泥颗粒表面带有同种电荷同种电荷，这种排斥力远远大于水泥颗粒之间的分子引力，使水泥颗粒分散，絮，这种排斥力远远大于水泥颗粒

32、之间的分子引力，使水泥颗粒分散，絮凝状结构中的水分释放出来，混凝土拌合用水的作用得到充分的发挥，凝状结构中的水分释放出来，混凝土拌合用水的作用得到充分的发挥，拌合物的流动性明显提高；拌合物的流动性明显提高；表面活性剂的极性基与水分子产生缔合作用，使水泥颗粒表面形成一表面活性剂的极性基与水分子产生缔合作用，使水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，阻止了水泥颗粒之间直接接触，起到润滑作用，改善了层溶剂化水膜，阻止了水泥颗粒之间直接接触，起到润滑作用，改善了拌合物的流动性。拌合物的流动性。 游离水水泥颗粒电性斥力减水剂水泥颗粒游离水溶剂化水膜水泥颗粒絮凝状结构絮凝状结构n 减水剂的作用效果减水剂的作用效果

33、（1 1）减少混凝土拌合物的用水量，提高混凝土的强度。在混凝土拌合物）减少混凝土拌合物的用水量，提高混凝土的强度。在混凝土拌合物坍落度基本一定的情况下，减少混凝土的单位用水量坍落度基本一定的情况下，减少混凝土的单位用水量5 52525（普通型（普通型5 51515，高效型，高效型10103030）。）。（2 2）提高混凝土拌合物的流动性。在用水量和强度一定的条件下，坍落提高混凝土拌合物的流动性。在用水量和强度一定的条件下，坍落度可提高度可提高100100200mm200mm。（3 3）节约水泥。在混凝土拌合物坍落度、强度一定的情况下，可节约水节约水泥。在混凝土拌合物坍落度、强度一定的情况下，可

34、节约水泥泥5 52020。（4 4）改善混凝土拌合物的性能。掺入减水剂可以减少混凝土拌合物的泌改善混凝土拌合物的性能。掺入减水剂可以减少混凝土拌合物的泌水、离析现象；延缓拌合物的凝结时间；减缓水泥水化放热速度；显著水、离析现象；延缓拌合物的凝结时间；减缓水泥水化放热速度；显著提高混凝土硬化后的抗渗性和抗冻性。提高混凝土硬化后的抗渗性和抗冻性。 3、早强剂、早强剂n 作用：加速混凝土早期强度发展作用：加速混凝土早期强度发展n 分类：无机的（氯盐类、硫酸盐等）分类：无机的（氯盐类、硫酸盐等） 有机的（三乙醇胺、三异丙醇胺、乙酸钠等）有机的（三乙醇胺、三异丙醇胺、乙酸钠等） 复合的（有机复合的（有机

35、-无机）无机）n 特征：促进水泥早期水化和硬化，提高早期强度，缩短养护周期，从特征：促进水泥早期水化和硬化，提高早期强度，缩短养护周期，从而加快施工进度。尤其适用于冬季施工和紧急抢修。而加快施工进度。尤其适用于冬季施工和紧急抢修。4、缓凝剂、缓凝剂n 作用：延缓混凝土凝结时间，不显著影响混凝土后期强度。作用：延缓混凝土凝结时间，不显著影响混凝土后期强度。n 分类：木质素磺酸盐类、糖类、无机盐类和有机酸类等。分类：木质素磺酸盐类、糖类、无机盐类和有机酸类等。n 特征：气温高，运距长；分层浇筑；特征：气温高，运距长；分层浇筑； 大体积混凝土等。大体积混凝土等。2、引气剂、引气剂 n 作用：能在混凝

36、土拌合物中产生一定量均匀分布、稳定、微细、独作用：能在混凝土拌合物中产生一定量均匀分布、稳定、微细、独 立气泡。立气泡。n 对混凝土的影响：提高流动性，减少泌水量；对混凝土的影响：提高流动性，减少泌水量； 提高抗渗性、提高抗渗性、抗冻性；降低强度抗冻性；降低强度六、混凝土六、混凝土掺掺合合料料 定义：在配制混凝土是直接加入具有一定活性的矿定义：在配制混凝土是直接加入具有一定活性的矿物细粉材料（大多数来自工业固体残渣）物细粉材料（大多数来自工业固体残渣） 功能：功能：掺掺合合料料用于混凝土中可以取代水泥，节约成用于混凝土中可以取代水泥，节约成本；改善混凝土的和易性；降低混凝土水化升温；提本；改善

37、混凝土的和易性；降低混凝土水化升温；提高早期强度或增进后期强度；提高混凝土的耐久性；高早期强度或增进后期强度；提高混凝土的耐久性；改善环境，减少二次污染。改善环境，减少二次污染。 常用：粉煤灰、硅灰、矿渣微粉常用：粉煤灰、硅灰、矿渣微粉 作业：作业： 某砂的筛分试验结果如下，计算其细度模数并确定其某砂的筛分试验结果如下，计算其细度模数并确定其级配级配，要求列表计算并画出级配曲线图，要求列表计算并画出级配曲线图。筛孔尺寸筛孔尺寸（mm）4.754.752.362.361.181.180.600.600.300.300.150.150.150.15筛余质量筛余质量（g）40406060100100

38、757510010085854040第三节第三节 普通混凝土的技术性质普通混凝土的技术性质一、混凝土的和易性（工作性）一、混凝土的和易性（工作性） 和易性和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运输、浇灌、捣是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运输、浇灌、捣实）实）不易发生分层离析、泌水等现象，不易发生分层离析、泌水等现象，并能获得质量均匀、成型密实并能获得质量均匀、成型密实混凝土的性能。混凝土的性能。和易性主要包括和易性主要包括流动性流动性、粘聚性粘聚性和和保水性保水性：和易性和易性粘聚性粘聚性保水性保水性流动性流动性易达结构均匀易达结构均匀易成型密实易成型密实好好好好在本身自重或施工机械

39、振捣在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并且均作用下，能产生流动并且均匀密实地填满模板的性能。匀密实地填满模板的性能。各组成材料之间具有一各组成材料之间具有一定的内聚力，在运输和定的内聚力，在运输和浇筑过程中不致产生离浇筑过程中不致产生离析和分层现象的性质。析和分层现象的性质。具有一定的保持内部水分具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不的能力，在施工过程中不致发生泌水现象的性质。致发生泌水现象的性质。保证混凝土硬化后保证混凝土硬化后的质量的质量1.和易性的概念和易性的概念2.流动性的选择流动性的选择定量测定拌合物的流动性定量测定拌合物的流动性、辅以直观经验评定粘聚、辅以直观经验评定

40、粘聚性和保水性。性和保水性。 （1 1）坍落度法）坍落度法n 测定混凝土拌合物在自重作用下测定混凝土拌合物在自重作用下产生的变形值产生的变形值坍落度（坍落度（单位单位：mmmm）。）。n 适用范围：适用范围： 粗集料最大粒径不大于粗集料最大粒径不大于40mm40mm； 坍落度值不小于坍落度值不小于10mm10mm的低塑性混凝的低塑性混凝土、塑性混凝土。土、塑性混凝土。 坍落度试验坍落度试验插捣插捣坍落度试验坍落度试验提桶提桶混凝土坍落度试验混凝土坍落度试验坍落度试验坍落度试验测量测量混凝土施工时坍落度的选择混凝土施工时坍落度的选择 混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施工条件、构混凝土拌合物坍落度

41、的选择，应根据施工条件、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法等来确定。件截面尺寸、配筋情况、施工方法等来确定。 见下表。见下表。结结 构构 种种 类类坍落度，坍落度，mm基础或地面等的垫层，无配筋的大体积结构基础或地面等的垫层，无配筋的大体积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构1030板、梁和大型及中型截面的柱子等板、梁和大型及中型截面的柱子等3050配筋密列的结构（如薄壁、斗仓、筒仓、细柱配筋密列的结构（如薄壁、斗仓、筒仓、细柱等）等）5070配筋特密的结构配筋特密的结构7090（2）维勃稠度法）维勃稠度法 n 测定使拌合物密实所测定使拌合物密实所需要的时间需

42、要的时间，单位：，单位：s。n 适用范围适用范围粗骨料最大粒径不大于粗骨料最大粒径不大于40mm；坍落度小于坍落度小于10mm，维，维勃稠度在勃稠度在5s30s之间的干之间的干硬性混凝土，坍落度值已硬性混凝土，坍落度值已不能准确反映其流动性大不能准确反映其流动性大小。小。 维勃稠度法原理：维勃稠度法原理：在坍落度筒提起后，施在坍落度筒提起后，施加一个震动外力，测试加一个震动外力，测试混凝土在外力作用下完混凝土在外力作用下完全填满面板所需时间代全填满面板所需时间代表混凝土流动性。时间表混凝土流动性。时间越短，流动性越好。越短，流动性越好。（3）坍落度的选择原则）坍落度的选择原则n 构件截面尺寸大

43、小：截面尺寸大，易于振捣成型，坍构件截面尺寸大小：截面尺寸大，易于振捣成型，坍落度适当选小落度适当选小n 钢筋疏密：钢筋较密，坍落度选大钢筋疏密：钢筋较密，坍落度选大n 施工方式：人工捣实，坍落度选大；机械振捣则选小施工方式：人工捣实，坍落度选大；机械振捣则选小n 运输距离：从搅拌机出口至振捣现场运输距离较远时运输距离：从搅拌机出口至振捣现场运输距离较远时，考虑途中坍落度损失，坍落度宜适当选大，考虑途中坍落度损失，坍落度宜适当选大n 气候条件：气温高、空气相对湿度小时，因水泥水化气候条件：气温高、空气相对湿度小时，因水泥水化速度加快及水份挥发加速，坍落度损失大，坍落度宜选速度加快及水份挥发加速

44、，坍落度损失大，坍落度宜选大大3.影响和易性的主要因素影响和易性的主要因素（1）组成材料及其用量之间的关系）组成材料及其用量之间的关系水泥浆数量和单位用水量；水泥浆数量和单位用水量；骨料的品种、级配和粗细程度；骨料的品种、级配和粗细程度；砂率砂率 ；外加剂外加剂 。见下图。见下图。（2）施工环境的温度、搅拌制度等。）施工环境的温度、搅拌制度等。水泥水泥水水砂砂石子石子外加剂外加剂水泥浆水泥浆骨料骨料混凝土拌合物混凝土拌合物cwmm 水灰比pSS100%SG1 1、单位用水量、单位用水量 混凝土流动性的决定因素。用水量增大，流动性随之增大。但用水量混凝土流动性的决定因素。用水量增大，流动性随之增

45、大。但用水量大带来的不利影响是保水性和粘聚性变差，易产生泌水分层离析，从而影大带来的不利影响是保水性和粘聚性变差，易产生泌水分层离析，从而影响混凝土的匀质性、强度和耐久性。混凝土用水量可根据骨料的品种与规响混凝土的匀质性、强度和耐久性。混凝土用水量可根据骨料的品种与规格及要求的流动性，根据格及要求的流动性，根据普通混凝土配合比设计规程普通混凝土配合比设计规程（JGJ55-2011JGJ55-2011）按下表选用，在通过试配调整，最终确定单位用水量。按下表选用，在通过试配调整，最终确定单位用水量。注：本表用水量系采用中砂时的平均取值，采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加注：本表用水量系采用中砂

46、时的平均取值，采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加5 10kg，采用粗砂则可减少，采用粗砂则可减少510kg。 掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。2 2、浆骨比、浆骨比 浆体用量与砂石用量之比值。浆体用量与砂石用量之比值。浆骨比不宜太大，超过骨料表面浆骨比不宜太大，超过骨料表面的包裹限度，就会出现流浆现象，这既浪费水泥又降低混凝土的粘的包裹限度，就会出现流浆现象，这既浪费水泥又降低混凝土的粘聚性。浆骨比也不宜太小，如水泥浆过少，达不到包裹骨料表面和聚性。浆骨比也不宜太小，如水泥浆过少，达不到包裹骨料表面和填充空隙的目的，使粘聚性变差，流动

47、性低，不仅产生崩塌现象，填充空隙的目的，使粘聚性变差，流动性低，不仅产生崩塌现象，还会使混凝土的强度和耐久性降低。还会使混凝土的强度和耐久性降低。3 3、水胶比、水胶比 水胶比即用水量与胶凝材料用量之比。水胶比即用水量与胶凝材料用量之比。水胶比增大，相当于单水胶比增大，相当于单位用水量增大，浆体变稀，拌合物流动性也随之增大。用水量增大位用水量增大，浆体变稀，拌合物流动性也随之增大。用水量增大带来的负面影响是严重降低混凝土的保水性，增大泌水，同时使粘带来的负面影响是严重降低混凝土的保水性，增大泌水，同时使粘聚性也下降。但水胶比也不宜太小，否则因流动性过低影响混凝土聚性也下降。但水胶比也不宜太小，

48、否则因流动性过低影响混凝土振捣密实，易产生麻面和空洞。振捣密实，易产生麻面和空洞。4 4、砂率、砂率 砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石总用量的百分率。砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石总用量的百分率。 砂砂率率与与坍坍落落度度的的关关系系坍落度坍落度砂率砂率水和水泥用量一定水和水泥用量一定pSS100%SG式中：式中：Sp砂率；砂率；S 砂子用量（砂子用量（kg）；）； G 石子用量（石子用量（kg）合理砂率合理砂率 合理砂率合理砂率( (最优砂率最优砂率) )是指砂子填满石子空隙并有一定的是指砂子填满石子空隙并有一定的富余量，能在石子间形成一定厚度的砂浆层，以减少粗骨料富余量，能在石子间形成一

49、定厚度的砂浆层，以减少粗骨料间的摩擦阻力，使混凝土流动性达最大值；或者在保持流动间的摩擦阻力，使混凝土流动性达最大值；或者在保持流动性不变的情况下，使浆体用量达最小的砂率。性不变的情况下，使浆体用量达最小的砂率。u 对流动性的影响。在水泥浆一定的条件下，若砂率对流动性的影响。在水泥浆一定的条件下，若砂率过大过大，则骨料，则骨料的总表面积及空隙率增大，混凝土拌合物就显得干稠，的总表面积及空隙率增大，混凝土拌合物就显得干稠，流动性小流动性小。如要保持一定的流动性，则要多加水泥浆，耗费水泥。如要保持一定的流动性，则要多加水泥浆，耗费水泥。u 对粘聚性和保水性的影响。若砂率对粘聚性和保水性的影响。若砂

50、率过小过小，砂浆量不足，不能在粗，砂浆量不足，不能在粗骨料的周围形成足够的砂浆层起润滑和填充作用，会使骨料的周围形成足够的砂浆层起润滑和填充作用，会使粘聚性、保粘聚性、保水性变差水性变差，使混凝土混合物显得粗涩，粗骨料离析，水泥浆流失，使混凝土混合物显得粗涩，粗骨料离析，水泥浆流失，甚至出现溃散现象。甚至出现溃散现象。 因此，砂率既不能过大，也不能过小，应通过试验找出最佳（因此，砂率既不能过大，也不能过小，应通过试验找出最佳（合理）砂率。对于普通混凝土工程可根据经验或根据合理）砂率。对于普通混凝土工程可根据经验或根据JGJ55JGJ55参照下表参照下表选用选用。砂率对和易性的影响砂率对和易性的

51、影响 注：本表数值系中砂的选用砂率，对细砂或粗砂，可相应地减少或增大砂率；注：本表数值系中砂的选用砂率，对细砂或粗砂，可相应地减少或增大砂率； 只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大；只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大； 对薄壁构件，砂率取偏大值。对薄壁构件，砂率取偏大值。混凝土和易性的调整和改善措施混凝土和易性的调整和改善措施 当坍落度偏小时，保持当坍落度偏小时，保持W/C 不变，增加水泥浆的不变，增加水泥浆的数量数量 当坍落度偏大时，保持当坍落度偏大时，保持Sp 不变，增加砂石的数量不变，增加砂石的数量 尽可能选择合理尽可能选择合理 Sp 改善骨料级配改善骨料级配

52、掺碱水剂和引气剂掺碱水剂和引气剂二、硬化混凝土的性能二、硬化混凝土的性能（一）混凝土的强度（一）混凝土的强度 混凝土强度的种类混凝土强度的种类混凝土强度混凝土强度抗拉强度抗拉强度抗剪强度抗剪强度抗压强度抗压强度握裹强度握裹强度轴心抗压强度轴心抗压强度立方体抗压强度立方体抗压强度钢筋与混凝土钢筋与混凝土的粘结强度的粘结强度 1.立方体抗压强度立方体抗压强度 GB50010混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范规定：混凝土立方体抗压强度规定：混凝土立方体抗压强度标准值（标准值（fcu）系指按照标准方法制作养护的）系指按照标准方法制作养护的边长为边长为150mm的立方体试的立方体试件，在件，在28d龄

53、期龄期用标准试验方法测得的具有用标准试验方法测得的具有95%保证率保证率的抗压强度。的抗压强度。 GB50081普通混凝土力学性能试验方法标准普通混凝土力学性能试验方法标准规定：试件的养规定：试件的养护条件当采用标准养护的试件，应在温度在护条件当采用标准养护的试件，应在温度在202，相对湿度为，相对湿度为95%以上的标准养护室中养护，或在温度在以上的标准养护室中养护，或在温度在202的不流动的的不流动的Ca(OH)2饱饱和溶液中养护。和溶液中养护。 当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表：当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表：试件种类试件种类试件尺寸试件尺寸mm粗骨料最大粒径粗骨料最

54、大粒径mm换算系数换算系数标准试件标准试件150150150401.00非标准试件非标准试件100100100300.95200200200601.052.混凝土强度等级混凝土强度等级n 按混凝土立方体按混凝土立方体抗压强度标准值抗压强度标准值划分的级别。以划分的级别。以“C”和混凝土立方体抗压强度标准值（和混凝土立方体抗压强度标准值（fcu,k）表示，主要有）表示，主要有C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80等十五个强度等级。等十五个强度等级。 n 立方体抗压强度标准值（立方体抗压强度标准值（fcu） ，是立方体

55、抗压强度总体，是立方体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分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%。n 强度等级表示的含义：强度等级表示的含义：强度的范围：某混凝土，其强度的范围：某混凝土，其fcu30.034.9MPa；某混凝土，其某混凝土，其fcu30.0MPa的保证率为的保证率为95%。C30“C”代表代表“混凝土混凝土”。“30”代表代表fcu30.0MPa； 3.轴心抗压强度轴心抗压强度n 采用采用150mm150mm（300450）mm的棱柱体试件。在立方体抗压的棱柱体试件。在立方体抗压强度为强度为055MPa范围内范围内fcp=（0.70.8）fcu 。在

56、结构设计计算时，一般。在结构设计计算时，一般取取fcp 0.67 fcu 。 n 非标准尺寸的棱柱体试件的截面非标准尺寸的棱柱体试件的截面尺寸为尺寸为100mm100mm和和200mm200mm，测得的抗压强度，测得的抗压强度值应分别乘以换算系数值应分别乘以换算系数0.95和和1.05。FF 4. 劈裂抗拉强度劈裂抗拉强度式中：式中：fts劈裂抗拉强度，劈裂抗拉强度，MPa； P破坏荷载，破坏荷载，N； A试件劈裂面积，试件劈裂面积，mm2。 劈裂抗拉强度较低，一般为抗压劈裂抗拉强度较低，一般为抗压强度的强度的1/101/20。 st20.637PPfAA+拉应力拉应力-压应力压应力PP 5.

57、影响抗压强度的因素影响抗压强度的因素 （1）水泥的强度和水灰比）水泥的强度和水灰比 式中：式中：fcu混凝土混凝土28d龄期的抗压强度值，龄期的抗压强度值，MPa； fb胶凝材料胶凝材料28d胶胶砂抗压强度的实测值，砂抗压强度的实测值，MPa； 混凝土胶水比，即水胶比的倒数；混凝土胶水比，即水胶比的倒数；a、b与骨料种类有关的经验系数。与骨料种类有关的经验系数。 当胶凝材料当胶凝材料28d胶砂强度无实测值时，按下式计算：胶砂强度无实测值时，按下式计算：式中：式中：f 、 s粉煤灰和粒化高炉矿渣粉的影响系数（粉煤灰和粒化高炉矿渣粉的影响系数（P93，表，表4-18）；）； fce水泥水泥28d胶

58、砂抗压强度，胶砂抗压强度，Mpa 当水泥当水泥28d胶砂抗压强度无实测值时，按下式计算：胶砂抗压强度无实测值时，按下式计算：式中：式中：c水泥强度等级富余系数（水泥强度等级富余系数（P93，表，表4-19） ； fce，g水泥强度等级值。如水泥强度等级值。如42.5级，级， fce，g取取42.5MPcuabbBffW（）/B Wbfsceff ,cecce gff碎石碎石: a=0.53,b=0.20卵石卵石: a=0.49,b=0.13振 动手 工 捣 实充 分 密 实 的 混 凝 土不 完 全 密 实 的 混 凝 土fc umw/mcfc umc/mw在胶凝材料强度和其他条件相同的情况下

59、，水胶比越小，在胶凝材料强度和其他条件相同的情况下，水胶比越小，砼强度越高。但水胶比太小，砼过于干稠，使得不能保证砼强度越高。但水胶比太小，砼过于干稠，使得不能保证振捣均匀密实，强度反而降低振捣均匀密实，强度反而降低水泥强度越高，则混凝土强度越高。水泥强度越高，则混凝土强度越高。强度和胶水比关系强度和胶水比关系强度和水胶比关系强度和水胶比关系（2）粗集料的品种）粗集料的品种 n 碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强度较高；碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强度较高；n 卵石呈圆形或卵圆形，表面光滑，与水泥石的粘结强度较低。卵石呈圆形或卵圆形，表面光滑，与水泥石的粘结

60、强度较低。n 在水泥石强度及其它条件相同时，碎石混凝土的强度高于卵石混凝在水泥石强度及其它条件相同时，碎石混凝土的强度高于卵石混凝土的强度。土的强度。 （3）养护条件）养护条件 n 在保证足够湿度情况下，温度越高，水泥凝结硬化速度越快，早期在保证足够湿度情况下，温度越高，水泥凝结硬化速度越快，早期强度越高；强度越高；n 低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0以下时，硬化不以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。但停止，且具有冰冻破坏的危险。n 混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度，以保混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度