混凝土教材知识

1、混凝土的基础知识一、混凝土种类：混凝土的种类很多。按胶凝材料不同，分水泥混凝土、沥青混 凝土、石膏混凝土及聚合物混凝土等；按表观密度不同，分重混凝土、 普通混凝土、轻混凝土；按使用功能不同，分结构用混凝土、道路混 凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土及防辐射混凝土等；按 施工工艺不同，又分喷射混凝土、泵送混凝土、振动灌浆混凝土等。 混凝土的分类还可以根据混凝土的强度等级来分的。根据有关标准规定，混凝土强度等级应以混凝土英文名称第一个字母 加上其强度标准值来表达。如C20、C30等。混凝土 -混凝土的种类按胶凝材料分有：无机胶凝材料混凝土， 如水泥混凝土、石膏混凝土、硅酸盐混凝土、水玻璃混凝

2、土等；有 机胶结料混凝土，如沥青混凝土、聚合物混凝土等。按容重分有:重混凝土，容重26005500公斤/立方米甚至更大； 普通混凝土，容重2400公斤/立方米左右；轻混凝土，容重为500 1900公斤/立方米的轻集料混凝土、多孔混凝土、大孔混凝土等。按使用功能分主要有：结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝土、防水 混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防辐 射混凝土等。按施工工艺分主要有：离心混凝土、真空混凝土、灌浆混凝土、喷射 混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土、泵送混凝土等。按配筋方式分有： 素(即无筋)混凝土、钢筋混凝土、钢丝网水泥、纤维混凝土、预应力 混凝土等。按混凝土拌合物

3、的和易性分有：干硬性混凝土、半干硬 性混凝土、塑性混凝土、流动性混凝土、高流动性混凝土、流态混 凝土等。二、水泥：通用水泥：一般土木建筑工程通常采用的水泥。通用水泥 主要是指：GB1752007、规定的六大类水泥，即硅酸盐水泥、普 通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸 盐水泥和复合硅酸盐水泥。2.1水泥类型的定义水泥：加水拌和成塑性浆体，能胶结砂、石等材料既能在空气中 硬化又能在水中硬化的粉末状水硬性胶凝材料。硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、0%5%石灰石或粒化高炉矿 渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥，分P.I 和P.II,即国外通称的波特兰水泥。普通

4、硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、6%15%混合材料，适量 石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为普通硅酸盐水泥(简称普通水 泥)，代号：P.O。矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣和适量石膏 磨细制成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥，代号：P.S。火山灰质硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、火山灰质混合材料和 适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。称为火山灰质硅酸盐水泥，代 号：P.P。粉煤灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、粉煤灰和适量石膏磨细 制成的水硬性胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，代号：P.F。复合硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混 合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材

5、料，称为复合硅酸盐水泥 (简称复合水泥)，代号P.C。中热硅酸盐水泥：以适当成分的硅酸盐水泥熟料、加入适量石膏 磨细制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料。低热矿渣硅酸盐水泥：以适当成分的硅酸盐水泥熟料、加入适量 石膏磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料。快硬硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成早 强度高的以3天抗压强度表示标号的水泥。抗硫酸盐硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏磨细 制成的抗硫酸盐腐蚀性能良好的水泥。白色硅酸盐水泥：由氧化铁含量少的硅酸盐水泥熟料加入适量 石膏，磨细制成的白色水泥。道路硅酸盐水泥：由道路硅酸盐水泥熟练，0%10%活性混合 材料和适量石膏磨细

6、制成的水硬性胶凝材料，称为道路硅酸盐水泥， (简称道路水泥)。砌筑水泥：由活性混合材料，加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏， 磨细制成主要用于砌筑砂浆的低标号水泥。油井水泥：由适当矿物组成的硅酸盐水泥熟料、适量石膏和混 合材料等磨细制成的适用于一定井温条件下油、气井固井工程用的水 泥。石膏矿渣水泥：以粒化高炉矿渣为主要组分材料，加入适量石 膏、硅酸盐水泥熟料或石灰磨细制成的水泥。三、粉煤灰：，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃 煤电厂排出的主要固体废物。粉煤灰的物理性质中，细度和粒度是 比较重要的项目。它直接影响着粉煤灰的其他性质，粉煤灰越细， 细粉占的比重越大，其活性也越大。粉煤灰的细

7、度影响早期水化 反应，而化学成分影响后期的反应在混凝土中掺加粉煤灰节约了 大量的水泥和细骨料；减少了用水量；改善了混凝土拌和物的和 易性；增强混凝土的可泵性；减少了混凝土的徐变(徐变，是物 体在荷载作用下，随时间增长而增加的变形，与荷载的大小关系 不大。一般提到的徐变都是指混凝土的徐变。)；减少水化热、热 能膨胀性；提高混凝土抗渗能力；增加混凝土地修饰性。国标一级：采用优质粉煤灰和高效减水剂复合技术生产高标 号混凝土的现代混凝土新技术正在全国迅速发展。国标二级：优质粉煤灰特别适用于配制泵送混凝土、大体积 混凝土、抗渗结构混凝土、抗硫酸盐混凝土和抗软水侵蚀混凝土 及地下、水下工程混凝土、压浆混凝

8、土和碾压混凝土。国标三级：粉煤灰混凝土具有和易性好、可泵性强、终饰性 改善、抗冲击能力提高、抗冻性增强等优点。以连续供应的200t相同等级、相同种类的粉煤灰为一编 号。不足200t按一个编号论，粉煤灰质量按干灰（含水量小于 1%）的质量计算。矿渣粉：矿渣粉是粒化高炉矿渣粉的简称，是一种优质的混凝土 掺合料。共分为S105、S95、S75三个级别。对矿渣粉有八项技 术要求：密度、比表面积、活性指数、流动度比、含水量、三氧 化硫含量、氯离子含量、烧失量。矿物掺合料的形式配制混凝土时， 不仅可以大比例地替代硅酸盐水泥（2070%），而且所配制的混凝土的力学性能优良、塌落度经时损失小、水化热低、耐蚀性

9、能优良3、矿渣微粉对混凝土性能的影响（1）与其它外加材料相比，它可以用大得多的掺量（20%70%） 代替水泥而不会明显降低混凝土品质；也可以用简单的工艺和较低的 成本配制出各种等级（从干硬混凝土到大流动度混凝土）和各种标号 （从最低标号到当今最高标号，例如C100 ）的混凝土，尤其适合配 制高性能和高强度混凝土。因而可以明显的降低混凝土成本。（2）矿渣粉体的细度和掺量对混凝土的力学性能有显著的影响。提 高细度，矿渣活化效果显著。矿渣粉的比表面积越大，胶砂早期强度 越大，其28 d强度可超过纯熟料水泥。混凝土抗压强度达到最高值 的超细矿渣掺量一般在25%50%，其断裂能亦在同期达到高值。 但矿渣

10、混凝土的早期强度发展略慢，也可能导致混凝土的缓凝;然而， 混凝土强度后期发展较快，在90天时，矿渣混凝土有最高的抗压强 度。（3）由于矿渣粉一般都磨得比水泥细和它表面的玻璃质，不仅对水 泥有填充作用，而且能够减少水泥和混凝土的用水量；加上它的缓凝 作用和密度与水泥相近，因此它较容易拌制成用水量少、流动性好、 塌落度损失小的混凝土。但矿渣的粉磨细度及用量对掺矿渣混凝土的 保水能力有较显著的影响，如果不够细，用量过大，会产生显著的泌 水和离析，但只要作一定的调整，问题很容易解决。（4）使用矿渣能大幅度降低混凝土水化热，显著降低混凝土温升和 温度梯度，从而减少了混凝土，尤其是大体积混凝土开裂的危险。

11、（5）由于掺矿渣能降低混凝土的碱度和大幅度提高混凝土，尤其是 长龄期混凝土的强度和密实性，因此，掺矿渣的混凝土的抗硫酸盐腐 蚀、地下水和海水腐蚀，抗氯离子腐蚀，抗碱骨料反应，抗酸雨和抗 碳化能力方面都优于普通硅酸盐水泥混凝土。即其耐久性能明显好于 后者。（6）矿渣与粉煤灰、钢渣、烧粘土、硅灰等其它掺和料复配，可在 水泥的易磨性、需水性和强度等性能方面表现出优势互补效应。混凝 土的和易性、强度均发挥较好。粉煤灰矿渣复合水泥28天的强度可 以超过硅酸盐水泥，可以常规的制作工艺和蒸汽养护，制得抗压强度 达200MPa的超高性能混凝土。（7）最新研究表明，矿渣能对水泥和粉煤灰带入的六价铬离子有很 好的

12、还原作用，对其它重金属离子也有很好的固定作用，从而有效的 保护了地下水、土壤等资源，对人类生存有很好的保护作用。5、混 凝土生产中的矿渣粉使用的基本问题（1）掺用矿渣后混凝土早期强度降低的问题掺矿渣混凝土早期（3、 7天）强度一般都会低于不掺矿渣的基准混凝土，这现象在水灰比大 的普通混凝土更加显著。但是，28天强度会赶上或超过基准混凝土， 60天和90天会超出更多。这是普遍的规律。一般情况下，可以让矿 渣适当超量取代水泥的办法解决。例如，原来矿渣是等量取代水泥， 现在超量1.11.3取代水泥，水胶比保持不变，同时减少相应体积 数量的砂子，会使混凝土早期强度赶上基准混凝土。也可以适当降低 水胶比

13、，适当增加砂率和外加剂用量，也可以达到目的。（2）掺用矿渣后混凝土离析泌水的问题必须注意，矿渣粉自身的需水量较少，掺入混凝土均具有减水的作用。掺用矿渣后混凝土离析泌水一般出现在以下的情况：（a）水泥比表面 积偏小（细度偏粗）的同时，矿渣细度也偏粗，尤其是两者的颗粒分 布都偏窄；（b）矿渣用量过大，尤其是水泥偏粗时矿渣用量过大；（c ） 外加剂用量超过饱和点。这时，可以采用下列的方法解决：（A ）选择合适的矿渣用量；（B ） 使用比矿渣更细的另一种掺和料，例如较优质粉煤灰，组成复合掺和 料；（C ）严格控制外加剂用量；（D ）改换比表面积较大的，颗粒 分布较宽的水泥。（3）矿渣与外加剂适应性的问

14、题根据我们的研究，相对于硅酸盐水泥，矿渣与各种不同外加剂的适应 性是比较差的，选择性比较大。这是我们应该密切注意的问题。例如，各种萘系高效减水剂对硅酸盐水泥净浆的作用效果比较一致， 但对矿渣净浆的作用效果很不一致，说明矿渣净浆的分散流化效果对 减水剂的品种比较敏感。萘系高效减水剂掺量过大时，掺矿渣的胶砂 和混凝土离析泌水严重，硬化体的强度显著下降。采用聚羧酸则对矿 渣净浆表现出最佳的分散流化效果。聚羧酸盐减水剂的突出优势是使 掺矿渣的砂浆和混凝土的流动度和稳定性俱佳，但混凝土强度低于掺 萘系高效减水剂的混凝土，价格亦较高。所以，使用矿渣时我们需要 比较仔细的选择外加剂和掺量。砂子：天然砂包括河

15、沙、湖砂、山砂、和淡化海沙。人工砂是经除土 处理的机制砂、混合砂的统称。砂的粗细程度和颗粒级配用筛分析方 法测定，用细度模数表示粗细，用级配区表示砂的级配。粗砂：细度模数为3 . 73 . 1 ,平均粒径为o .5mm以上。中砂：细度模数为3 . 02 . 3 ,平均粒径为o.50 . 35mm。细砂：细度模数为2 .21 .6，平均粒径为0 .350 .25mm。特细砂：细度模数为1.5 o . 7，平均粒径为o . 25mm以 下。砂石称为集料，又名骨料，在混凝土中约占体积的70%80%。 过去很长一段时间里，将集料视为惰性材料，认为在混凝土中只起着 构成体积的作用，对混凝土的性能影响并不

16、大。近年研究表明，在集 料和水泥浆的交界面附近，存在一个过度区，区内水化产物的形性， 排列，浓度不同于过度区外，尤其是孔缝的大量存在，使过度区成为 混凝土中的薄弱环节，是裂缝的多发区，也是水或诸多破坏因素进入 混凝土内部的通道。制作均匀优质的混凝土，尤其是耐久性要求高的 混凝土，不仅要选用坚洁的集料，对于集料的表面结构，吸附性和含 水率都应有一定的要求。适当增加集料用量，不仅可以节约水泥，降 低混凝土成本，对混凝土强度，弹性模量也常有利（材料在弹性变形阶 段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律）,其比例系数称为弹性模量。 弹性模量的单位是达因每平方厘米/弹性模量”是描述物质弹性的一个物理

17、量）， 还可因减少水泥浆而带来减小收缩率，降低水化热，增加耐久性等好 处。石子：颗粒粒径大于5mm的骨料为粗骨料。混凝土工程中常用的有 碎石和卵石两大类。碎石为岩石（有时采用大块卵石，称为碎卵石）经 破碎、筛分而得;卵石多为自然形成的河卵石经筛分而得。通常根据 卵石和碎石的技术要求分为I类、II类和III类。I类用于强度等级大于 C60的混凝土;II类用于C30C60的混凝土;III类用于小于C30的混 凝土。粗骨料的主要技术指标有：有害杂质。与细骨料中的有害杂质一样，主要有粘土、硫化物 及硫酸盐、有机物等。根据建筑用卵石、碎石(GB/T14685-2001)。 JGJ53普通混凝土用碎石和卵

18、石质量标准及检验方法也作了相应 规定。颗粒形态及表面特征。粗骨料的颗粒形状以近立方体或近球状体 为最佳，但在岩石破碎生产碎石的过程中往往产生一定量的针、片状， 使骨料的空隙率增大，并降低混凝土的强度，特别是抗折强度。针状 是指长度大于该颗粒所属粒级平均粒径的2.4倍的颗粒;片状是指厚 度小于平均粒径0.4倍的颗粒。粗骨料的表面特征指表面粗糙程度。碎石表面比卵石粗糙，且多棱角， 因此，拌制的混凝土拌合物流动性较差，但与水泥粘结强度较高，配 合比相同时，混凝土强度相对较高。卵石表面较光滑，少棱角，因此 拌合物的流动性较好，但粘结性能较差，强度相对较低。但若保持流 动性相同，由于卵石可比碎石少用适量

19、水，因此卵石混凝土强度并不 一定低。粗骨料最大粒径。混凝土所用粗骨料的公称粒级上限称为最大粒 径。骨料粒径越大，其表面积越小，通常空隙率也相应减小，因此所 需的水泥浆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。所以在条件许可的情况下，应尽量选得较大粒径 的骨料。但在实际工程上，骨料最大粒径受到多种条件的限制：最大粒径不得大于构件最小截面尺寸的1/4，同时不得大于钢筋净 距的3/4。对于混凝土实心板，最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得大于 40mm。对于泵送混凝土，当泵送高度在50m以下时，最大粒径与输送管 内径之比，碎石不宜大于1:3;卵石不宜大于1:2.5。对大体

20、积混凝土 （如混凝土坝或围堤）或疏筋混凝土，往往受到搅拌 设备和运输、成型设备条件的限制。有时为了节省水泥，降低收缩， 可在大体积混凝土中抛入大块石（或称毛石），常称作抛石混凝土。粗骨料的颗粒级配。石子的粒级分为连续粒级和单位级两种。连 续粒级指5mm以上至最大粒径Dmmax，各粒级均占一定比例，且 在一定范围内。单粒级指从1/2最大粒径开始至Dmax。单粒级用于 组成具有要求级配的连续粒级，也可与连续粒级混合使用，以改善级 配或配成较大密实度的连续粒级。单粒级一般不宜单独用来配制混凝 土，如必须单独使用，则应作技术经济分析，并通过试验证明不发生 离析或影响混凝土的质量。石子的级配与砂的级配一

21、样，通过一套标准筛筛分试验，计算累计筛 余率确定。根据GB/T14685，碎石和卵石级配均应符合表4-8的要 求。JGJ53的要求与此相似。粗骨料的强度。根据GB/T14685和JGJ53规定，碎石和卵石的 强度可用岩石的抗压强度或压碎值指标两种方法表示。岩石的抗压强度采用50mmx50mm的圆柱体或边长为50mm的立 方体试样测定。一般要求其抗压强度大于配制混凝土强度的1.5倍， 且不小于45MPa(饱水)。压碎值越小，表示石子强度越高，反之亦然。外加剂：在拌制混凝土过程中掺入用以改善混凝土性能的物质。 掺量一般不大于水泥质量的5%。按主要功能分为四类：改善混凝土拌合物和易性能的外加剂，包括

22、各种减水剂 引气剂和泵送剂等；调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括 缓凝剂 早强剂和速凝剂等；改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻锈 型等；改善混凝土其他性能的外加剂，包括 加气剂、膨胀剂、防 冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。3.1减水剂普通减水剂在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。常用的减水剂是阴离子表面活性剂。普通减水剂在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。常用的减水剂是阴离子表面活性剂。高效减水剂在混凝土坍落度基本相同的条件下，能大幅度减少拌合用水量的外加剂。缓凝减水剂兼有缓凝和减水功能的外加剂。早强减水剂兼有早强和减水功能的外

23、加剂。引气减水剂 兼有引气和减水功能的外加剂。3.2早强剂提高混凝土早期强度，并对后期强度无显著影响的外加剂。3.3缓凝剂延长混凝土凝结时间的外加剂。3.4引气剂在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。3.5防止剂能降低混凝土在静水压力下的透水性的外加剂。3.6阻锈剂能抑制或减轻混凝土中 钢筋或其它预埋金属锈蚀的外加剂。3.7加气剂 混凝土制备过程中因发生化学反应，放出气 体，而使混凝土中形成大量 气孔的外加剂。3.8膨胀剂能使混凝土产生一定 体积膨胀的外加剂。3.9防冻剂能使混凝土在负温下硬化，并在规定时间内达到足够防冻，强度的外加剂。3.10着色剂能制备具有稳定

24、色彩混凝土的外加剂。泵送剂 能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。制作泵送剂的材料 有高效减水剂、缓凝剂、引气剂和增稠剂。萘系高效减水剂：萘系高效减水剂是经化工合成的非引气型高效减水剂。化学 名称萘磺酸盐甲醛缩合物，它对于水泥粒子有很强的分散作用。 对配制大流态砼，有早强、高强要求的现浇砼和予制构件，有很 好的使用效果，可全面提高和改善砼的各种性能，。一、主要技术指标1、外观：粉剂棕黄色粉末，液体棕褐色粘稠液。2、固体含量：粉剂2 94%，液体2 40%3、净浆流动度2 230mm。4、硫酸钠含量V 10。5、氯离子含量V 0.5%。二、性能特点1、在砼强度和坍落度基本相同时，可减少水泥用量 1

25、0-25%。2、在水灰比不变时，使混凝土初始坍落度提高10cm以上， 减水率可达15-25%。3、对砼有显著的早强、增强效果，其强度提高幅度为 20-60%。4、改善混凝土的和易性，全面提高砼的物理力学性能。5、对各种水泥适应性好，与其它各类型的混凝土外加剂配 伍良好。6、特别适用于在以下混凝土工程中使用：流态混凝土、塑 化混凝土、蒸养混凝土、抗渗混凝土、防水混凝土、自然养护预 制构件混凝土、钢筋及预应力钢筋混凝土、高强度超高强度混凝 土。三、掺量范粉剂：0.75-1.5%;液体:1.5-2.5%。四、注意事项1、采用多孔骨料时宜先加水搅拌，再加减水剂。2、当坍落度较大时，应注意振捣时间不易过

26、长，以防止泌 水和分层。萘系高效减水剂根据其产品中Na2SO4含量的高低，可分为 高浓型产品（Na2SO4含量3%）、中浓型产品（Na2SO4含量 3%10% ）和低浓型产品（Na2SO4含量10% ）。目前大多数 萘系高效减水剂合成厂都具备将Na2SO4含量控制在3%以下的 能力，有些先进企业甚至可将其控制在 0.4%以下。萘系减水剂是我国目前生产量最大，使用最广的高效减水剂 （占减水剂用量的70%以上），其特点是减水率较高（15%25% ）,不引气，对凝结时间影响小，与水泥适应性相对较好， 能与其他各种外加剂复合使用，价格也相对便宜。萘系减水剂常 被用于配制大流动性、高强、高性能混凝土。单纯掺加萘系减水 剂的混凝土坍落度损失较快。另外，萘系减水剂与某些水泥适应 性还需改善。脂肪族高效减水剂是丙酮磺化合成的羰基焦醛。憎水基主链