第4章 混凝土及砂浆

第4章混凝土及砂浆

本章知识点

【知识点】混凝土性能特点，骨料的细度模数、颗粒级配，混凝土拌合物流动性、粘聚性、保水性，混凝土强度标准值、强度等级，水灰比、砂率、单位用水量，混凝土养护、变形、碳化、碱骨料反应，普通混凝土配合比设计，减水剂、早强剂、引气剂、缓凝剂，轻质混凝土、高性能混凝土，砌筑砂浆、抹面砂浆的主要技术性能。【重点】混凝土组成材料的质量要求，影响混凝土和易性、强度及耐久性的主要因素，提高混凝土性能的主要措施，普通混凝土配合比设计原理与方法，常用外加剂的种类与效能，混凝土的质量波动规律及检验评定，砂浆与混凝土的区别。【难点】普通混凝土配合比设计原理与方法，外加剂的效能与作用机理。目录第一节混凝土的分类与性能特点第二节普通混凝土的组成材料第三节普通混凝土的主要技术性质第四节混凝土质量控制第五节普通混凝土的配合比设计第六节其他种类混凝土第七节砂浆本章内容

本章重点讲述普通混凝土的组成、各组成材料的作用及技术要求、主要技术性质及其影响因素、外加剂和掺合料的作用及效果、配合比设计的原理及方法、质量控制及强度评定等。

4.0混凝土材料发展简述

混凝土的生产与使用有近二百年的历史，但在数千年前已有“混凝土”的雏形。

1824年波特兰水泥的发明与使用，才有真正意义上的混凝土材料，水泥混凝土研制萌芽。

1850年法国造船师郎波发明了钢筋混凝土，首次建造了混凝土船，后来运用于土木工程。

混凝土钢筋混凝土

1913年美国人利用回转窑首次烧制页岩陶粒轻骨料，解决了混凝土自重大的缺陷。

普通混凝土轻集料混凝土

1928年法国人弗列西涅发明了预应力钢筋混凝土，提高了混凝土的抗拉强度和抗裂性，为混凝土在大跨、高层建筑工程中的应用开辟了新途径。

钢筋混凝土预应力混凝土

20世纪60年代以来，外加剂、各种纤维、聚合物等材料在混凝土生产中的广泛使用，使混凝土材料的性能更加优良和全面。

预应力混凝土多功能和高性能混凝土4.1

混凝土的分类与性能特点

混凝土是指以胶凝材料（主要是水泥、沥青等）、骨料和水为主要原料（也可加入外加剂和矿物掺合料），经拌合、成型、养护等工艺制成的硬化后具有强度的工程材料。它是用途最广、用量最大的土木工程材料。通常把以水泥为胶凝材料、表观密度为1950～2500kg/m3、主要用于工程结构的混凝土称为普通混凝土，它是土木工程建设中使用最为广泛和用量最大的混凝土品种。混凝土的生产

混凝土是由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例配合、拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。【水泥+水+砂、石（+外加剂+掺合料）】4.0概述混凝土拌和物：新拌制的未硬化混凝土。硬化混凝土：经硬化有一定强度的混凝土。各组分的作用1、水泥浆的作用硬化前：填充、包裹、润滑硬化后：胶结2、砂、石作用骨架作用，可增加强度，节约水泥，减少收缩，降低水化热，抑制裂缝扩展结论：混凝土中各组成材料的性能及含量决定了混凝土的性质分类依据混凝土种类分类依据混凝土种类混凝土表观密度（kg/m3）＞2800重混凝土混凝土抗压强度（MPa）

＞60高强混凝土2000～2800普通混凝土30～60中强混凝土＜2000轻混凝土＜30低强混凝土混凝土所用胶凝材料种类水泥混凝土混凝土掺合料种类粉煤灰混凝土沥青混凝土硅灰混凝土石膏混凝土矿渣混凝土聚合物混凝土纤维混凝土混凝土的功能和用途结构混凝土混凝土施工工艺泵送混凝土防水混凝土喷射混凝土防辐射混凝土碾压混凝土耐腐蚀混凝土灌浆混凝土装饰混凝土真空脱水混凝土4.1.1

混凝土的分类与质量要求混凝土的种类表4-1混凝土的种类很多，对混凝土质量的基本要求是：

（1）混凝土拌合物应具有与施工条件相适应的施工和易性；

（2）混凝土在规定龄期内应具有符合设计要求的强度；

（3）具有与工程环境条件适应的耐久性。混凝土拌合物混凝土强度测试4.1.1

混凝土的分类与质量要求4.1.2

混凝土的性能特点性能特点特点描述优点（1）性能可调混凝土的性质可根据工程的具体要求进行针对性的设计与调整，从而满足各类工程建设的需要（2）抗压强度较高混凝土抗压强度一般为10～60MPa，超高强混凝土的抗压强度可达100MPa以上（3）施工方便混凝土拌合物具有良好的流动性和塑性，可制成各种形状和大小的构件，既可现浇，又可预制（4）原材来源广泛混凝土组成材料中砂石占80%左右，易于就地取材，成本较低缺点（1）自重大普通混凝土的表观密度为1950～2500kg/m3，比强度较小（2）抗拉强度较低混凝土抗拉强度只有抗压强度的1/20～1/10，受拉变形能力小，易开裂（3）收缩变形较大在水化及凝结硬化过程中产生化学收缩和干燥收缩，易产生收缩裂缝表

4-24.2

普通混凝土的组成材料及质量要求

混凝土属于人工材料，配制普通混凝土的原材料有水泥、砂、石、水、外加剂、掺合料等。混凝土原材料的性能与质量在很大程度上决定了混凝土的性能与质量。

水泥水

砂石子外加剂掺合料水泥浆水泥砂浆砼拌合物砼硬化骨料普通混凝土是由水泥、砂、石和水所组成。砂石

水泥

水水泥浆

硬化前，润滑作用，赋予拌和物一定的流动性，便于施工操作。硬化后，胶结作用，将骨料胶结成坚实的整体。骨料骨架作用，限制水泥的硬化收缩，同时节约水泥

普通混凝土的组成材料普通混凝土的材料组分混凝土的质量，很大程度上原材料的技术性质是否符合要求。因此，为了选用材料和保证混凝土的质量，必须掌握原材料的技术质量要求。

4.2.1水泥1．水泥品种的选择工程特点施工条件环境状况水泥品种（见第3章表3-12，P46）确定

2．水泥强度等级的选择配制混凝土时，水泥的强度等级的选择应与所配制混凝土的强度等级相适应。根据经验，配制中低强度混凝土时，水泥强度等级≈1.5~2.0混凝土强度等级为宜；配制高强度混凝土时，水泥强度等级≈0.9~1.5混凝土强度等级为宜。

4.2.2

骨料骨料粒径（mm）种类执行标准细骨料0.15～4.75天然砂河砂《建筑用砂》（GB/T14684—2001）海砂山砂人工砂混合砂粗骨料4.75～90碎石《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685—2001）卵石骨料种类人工砂生产线骨料的用量和体积在混凝土中占有较大比例（70%~80%），其来源与质量将直接关系到所配制混凝土的技术性能和质量。国家及行业有关标准对砼用骨料的质量指标有明确要求。4.2.2

骨料石料（碎石）生产线

1．有害杂质含量

混凝土用骨料尤其是天然骨料中常含有：

(1)

云母、黏土、淤泥、贝壳、粉砂等杂质这些杂质常粘附在骨料表面，影响水泥浆（或砂浆）与骨料的粘结度，降低所配制混凝土的强度。同时，含有杂质的骨料还会增加混凝土的用水量，增大混凝土的收缩，降低混凝土的抗冻性和抗渗性。

(2)

有机杂质、硫化物和硫酸盐等杂质这些杂质对水泥石将产生腐蚀作用。

《普通混凝土用砂石质量与检验方法标准》（JGJ52-2006），对混凝土用骨料的有害杂质含量进行了限量规定，见表4-3。4.2.2

骨料有害杂质项目骨料种类配制不同强度等级混凝土时有害杂质限量指标

≥C60C55～C30≤C25含泥量（按质量计，%）砂≤2.0≤3.0≤5.0石子≤0.5≤1.0≤2.0泥块含量（按质量计，%）砂≤0.5≤1.0≤2.0石子≤0.2≤0.5≤0.7硫化物和硫酸盐含量（折算为SO3，按质量计，%）砂≤1.0石子≤1.0有机物含量（用比色法试验）砂颜色应不深于标准色，如深于标准色，应按水泥胶砂强度试验方法进行强度对比试验，抗压强度比应不低于0.95卵石颜色应不深于标准色，如深于标准色，应配制成混凝土进行强度对比试验，抗压强度比应不低于0.95

云母含量（按质量计，%）砂≤2.0轻物质含量（按质量计，%）砂≤1.0针、片状颗粒（按质量计，%）石子≤8≤15≤25骨料中有害杂质含量限值（JGJ52-2006）表4-3

4.2.2

骨料

2．坚固性为了保证混凝土的强度和坚固性，混凝土用骨料须有一定的坚固性要求。混凝土所处环境条件及其性能要求循环后的质量损失（%）砂石子在严寒及寒冷地区使用并经常处于潮湿或干湿交替状态下的混凝土；有腐蚀性介质作用或经常处于水位变化区的地下结构或有抗疲劳、耐磨、抗冲击等要求的混凝土≤8≤8其他条件下使用的混凝土≤10≤12骨料坚固性指标（JGJ52-2006）表4-4

3．碱活性混凝土用骨料中含有活性氧化硅或含有黏土的白云石质石灰石时，在一定条件下会与水泥中的碱发生碱—骨料反应，造成体积膨胀导致混凝土开裂。4.2.2

骨料4．形状与表面特征混凝土用骨料的颗粒形状及表面特征，将在一定程度上影响混凝土拌合物的流动性和混凝土的强度。

碎石和人工砂一般多棱角，表面粗糙，与水泥浆能较好地粘结。卵石、河砂和海砂为近似球形，表面光滑，与水泥砂浆的粘结较差。在水泥用量和用水量相同的情况下，由碎石、人工砂拌制的混凝土拌合物流动性较差，但混凝土强度较高；由卵石、河砂拌制的混凝土拌合物流动性较好，但强度较低。砂的颗粒较小，一般不考虑其形貌特征。4.2.2

骨料

5．级配和粗细程度

级配是指骨料中不同粒径颗粒的分布情况。级配良好的骨料可使其空隙率和总表面积较小，从而达到节约水泥、提高混凝土密实性及强度的目的。（a）

（b）

（c）若砂、石的粒径分布在同一尺寸范围内，空隙率很大。若砂、石的粒径分布在两种尺寸范围内，空隙率较小。若砂、石的粒径分布在更多的尺寸范围内，空隙率更小。骨料只有适宜的粒径分布，才能达到良好的级配要求。4.2.2

骨料

粗细程度是指不同粒径的骨料颗粒混在一起后的总体粗细程度。相同重量的骨料，粒径越小，总表面积越大。在混凝土中，砂、石骨料表面分别由水泥浆和水泥砂浆包裹，骨料的总表面积越大，需要的水泥浆就越多。当骨料中含有较多的大粒径骨料，并以适当的中粒径骨料及少量细粒径骨料填充其空隙时，则可达到空隙率和总表面积均较小，这样不仅水泥浆用量较少，而且还可提高混凝土的密实度和强度。不同粒径的骨料4.2.2

骨料在拌制混凝土时，控制骨料的颗粒级配和粗细程度具有重要的经济与技术意义，应同时考虑骨料的颗粒级配和粗细程度。（1）砂的粗细程度与颗粒级配砂的粗细程度和颗粒级配用筛分析方法测定。标准砂样筛电动振筛机砂试样(500g)4.2.2

骨料评定砂的粗细程度和颗粒级配方法

——筛分析试验0.16mm0.315mm0.63mm1.25mm2.50mm5mm分计筛余量：各筛上的筛余量占砂样总质量的百分率。累积筛余量：各筛与比该筛粗的所有筛之分计筛余百分率之和。筛孔尺寸，mm分计筛余，%累计筛余，%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分计筛余和累计筛余的关系筛孔尺寸（mm）筛余量（g）分计筛余（%）累计筛余（%）4.75m1a1A1=a1

2.36m2a2A2=a1＋a2

1.18m3a3A3=a1＋a2＋a3

0.60m4a4A4=a1＋a2＋a3＋a4

0.30m5a5A5=a1＋a2＋a3＋a4＋a5

0.15m6a6A6=a1＋a2＋a3＋a4＋a5＋a6

砂骨料筛分析试验累计筛余与分计筛余的关系表4-5砂的粗细程度用细度模数（Mx）表示，按下式计算：（4-1）4.2.2

骨料式中Mx

——砂的细度模数；

A1～A6——累计筛余百分率（%）。根据砂的细度模数大小，可将其分为特粗砂、粗砂、中砂、细砂和特细砂，见表4-6。细度模数Mx

＞3.73.7～3.13.0～2.32.2～1.61.5～0.7砂的分类特粗砂粗砂中砂细砂特细砂

普通混凝土用砂的细度模数一般为3.7～1.6，配制混凝土时宜优先选用中砂。砂的细度模数及分类表4-6

4.2.2

骨料

砂的颗粒级配用级配区表示。根据0.60mm筛孔对应的累计筛余百分率A4，将砂分成三个级配区，见表4-7。级配良好的粗砂、中砂和细砂应分别落在1、2、3区。当一筛档累计筛余率超界5%以上时，说明砂的级配很差，视为不合格。砂样筛筛孔尺寸（mm）累计筛余（%）1区2区3区4.7510～010～010～02.3635～525～015～01.1865～3550～1025～100.6085～7170～4140～160.3095～8092～7085～550.15100～90100～90100～90砂的颗粒级配区范围表

4-7

4.2.2

骨料

以累计筛余百分率为纵坐标，以筛孔尺寸为横坐标，根据表4-7规定数值可画出砂的1、2、3三个级配区上下限的筛分曲线，如图4-2所示。配制混凝土时宜优先选用2区砂。图4-2

砂的级配区曲线4.2.2

骨料砂的选择配制混凝土时宜优先选用Ⅱ区砂。当采用Ⅰ区砂时，应适当提高砂率，并保证足够的水泥用量，以满足混凝土的和易性；当采用Ⅲ区砂时，宜适当降低砂率，以满足混凝土强度。

（过粗：混凝土粘聚性差，容易产生分离、泌水；过细：流动性差，水泥用量大）砂级配的调整在实际工程中，若砂的级配不合适，可采用人工掺配的方法来改善，即将粗、细砂按适当的比例进行掺合使用；或将砂过筛，筛除过粗或过细颗粒。例4-1．某干砂500g的筛分结果如下表所列。试计算该砂的细度模数并评定其级配二、粗骨料根据国家标准《建筑用卵石、碎石》的规定，粒径在4.75mm～90mm之间的骨料称为粗骨料。粗骨料有卵石(又称为砾石)和碎石两类。碎石主要由天然岩石破碎、筛分而成，也可将大卵石轧碎、筛分而得。碎石表面粗糙，棱角多，且较洁净，与水泥石粘结比较牢固。卵石由天然岩石经自然条件作用而形成。卵石表面光滑，有机杂质含量较多，与水泥石胶结力较差。粗骨料技术要求对用于配制普通混凝土的卵石和碎石有以下技术要求：有害杂质含量骨料的颗粒形状和表面特征骨料的强度

颗粒级配与最大粒径坚固性1.有害杂质含量粗骨料中的有害杂质主要有：

粘土、淤泥及细屑；

硫酸盐及硫化物；

有机物质；蛋白石及其他含有活性氧化硅的岩石颗粒等。

它们的危害作用与在细骨料中相同。各种有害杂质的含量都不应超出规范的规定。1）、骨料表面特征——主要是指骨料表面的粗糙程度及孔隙特征等。影响骨料与水泥石之间的粘结性能，进而影响混凝土的强度。碎石→表面粗糙而且具有吸收水泥浆的孔隙特征，所以它与水泥石的粘结能力强；卵石→表面光滑且少棱角，与水泥石的粘结能力较差，但混凝土拌合物的和易性较好。在相同条件下，碎石混凝土比卵石混凝土强度高10％左右。2、颗粒形状与表面特征

粗骨料表面状态：卵石碎石表面特征——卵石

碎石2).颗粒形状——针状：长度大于平均粒径2.4倍

片状：厚度小于平均粒径0.4倍影响混凝土的强度、流动性和水泥用量，予以限制。应以立方体（球体）为佳理想的颗粒形状——三维长度相等或相近的球形或立方体形颗粒；而三维长度相差较大的针、片状颗粒粒形较差。粗骨料中针、片状颗粒不仅本身受力时容易折断，影响混凝土的强度，而且会增大骨料的空隙率。3）粗骨料最大粒径（Dmax）

石子各粒级的公称上限粒径称为这种石子的最大粒径。最大粒径相同质量石子的总表面积包裹石子所需水泥浆体积，用水量和水泥用量都可。在一定的范围内，石子Dmax增大，可因用水量的减少而提高混凝土的强度。然而（Dmax）过大

混凝土的强度下降原因：骨料与水泥砂浆粘结面积下降等原因造成。最大粒径(Dmax)粗骨料公称粒径的上限：（考虑强度和节约水泥）Dmax<60mm，随Dmax增大，节约水泥显著Dmax≤40mm，随Dmax增大，混凝土强度增大但Dmax>40mm，Dmax增大，对强度不利∴Dmax≤40mm为佳Dmax的选用：要受结构上诸因素和施工条件等方面的限制。根据我国钢筋混凝土施工规范规定：1.不得超过结构截面最小尺寸的1/4；2.不得超过钢筋最小净距的3/4；3.对于实心板，不得超过板厚的1/2且不得超过50mm；4.对于泵送混凝土，最大粒径与输送管道内径之比，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5。钢筋间距混凝土类型Dmax（mm)大坝混凝土150普通混凝土40高强混凝土25（碎石）

15（卵石）最大粒径的确定：最大粒经的选择应根据混凝土性能要求及结构物断面尺寸来确定。在条件许可的条件下，尽可能选大一些。4）颗粒级配意义：节约水泥，提高混凝土密实度，并使之具有较好的工作性确定方法：筛分试验，类似砂的筛分，用2.5、5、10、16.0、20.0、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.0和90ｍｍ等十二种孔径的圆孔筛进行筛分。供应：单粒级：0.5Dmax—Dmax

连续粒级：5—Dmax

级配：间断级配—人为剔除某些中间粒级颗粒，使级配不连续。可节约水泥，但混凝土易离析，施工难度加大。

连续级配—颗粒由小到大，每级石子占一定比例。混凝土和易性好，不易分层离析连续级配是工程上最常用的级配。石子的级配分析也是采用筛分析的办法，只是所用的一套标准筛孔径（2.36mm～90.0mm）和数量（12个）不同，分计筛余和累计筛余百分率计算方法均与砂相同。

振筛机石子的筛分析试验过程4.2.2

骨料石子颗粒级配范围应符合规范要求。碎石、卵石的颗粒级配规格见下表4、粗骨料强度强度原则：骨料强度＞混凝土强度骨料强度指标：岩石立方体强度，压碎指标压碎指标检验实用方便，用于经常性的质量控制。而在选择采石场或对粗骨料有严格要求，以及对质量有争议时，宜采用岩石立方体强度作检验。岩石立方体强度检验*方法——将轧制碎石的母岩制成边长为5cm的立方体（或直径与高均为5cm的圆柱体）试件，在水饱和状态下，测定其极限抗压强度值。根据JGJ53－92的规定：岩石的抗压强度应不小于混凝土抗压强度的1.5倍，而且，对于火成岩其强度不宜低于80MPa,变质岩不宜低于60MPa,水成岩不宜低于45MPa.压碎指标检验方法——是将一定质量气干状态下粒径10－20mm的石子，装入一标准圆筒内，放在压力机上在3－5min内均匀加荷达200kN,卸荷后称取试样质量m0，然后用孔径为2.36mm的筛筛除被压碎的细粒，再称出剩余在筛上的试样质量m1，压碎指标δa可按下式计算：压碎指标δa值愈小，表示粗骨料抵抗受压破坏的能力越强5、骨料的坚固性

定义：指骨料在自然风化和其他外界物理、化学因素作用下，抵抗破坏的能力，即耐久性。骨料采用硫酸钠溶液法进行试验，坚固性试验是用硫酸钠溶液法检验，试样经五次干湿循环后，其质量损失应不超过规范的规定。人工砂采用压碎指标值来判断骨料的坚固性。6骨料的含水状态骨料的几种含水状态如下图所示。图骨料的含水状态（ａ）全干状态，（ｂ）气干状态；（c）饱和面干状态（ｄ）湿润状态骨料的含水状况：绝干状态：不含水分气干状态：含与大气湿度平衡的水分；饱和面干状态：颗粒表面干燥，而颗粒内部的孔隙含水饱和；润湿状态：颗粒表面吸附了水的。饱和面干吸水率：饱和面干状态时的含水率。当拌制混凝土时，由于骨料含水量的不同，将影响混凝土的用水量和骨料用量。计算混凝土中各项材料的配合比时，一般以干燥骨料为基准，而一些大型水利工程常以饱和面干的骨料为准。砂石骨料的这一特性，在设计和称料拌合混凝土中应加以注意，并作相应调整。如配合比设计是以干骨料作基准的，确定用水量时应考虑补充干骨料的吸水；当骨料是润湿态时，确定用水量时又应考虑扣除骨料的表面水。混凝土用水（按水源分）用水质量要求饮用水不得影响混凝土的和易性及凝结；不能有损于混凝土强度发展；不得降低混凝土耐久性；不得加快钢筋锈蚀及导致预应力钢筋脆断；不得污染混凝土表面。地表水地下水处理或处置后的工业废水4.2.3

混凝土用水混凝土用水及其质量要求

当使用混凝土生产厂及商品混凝土厂设备的洗刷水时，水中有关物质限量应符合《混凝土用水中的物质含量限值》（JGJ63－2006）要求（P61，表4-11）。

凡是可以饮用的自来水、清洁的天然水均可拌制和养护混凝土不得含有油脂、糖类等影响水泥的正常凝结硬化的有害杂质污水、pH值小于４的酸性水、含硫酸盐（按SO3计）超过水重１％的水均不得使用。海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物，对水泥石有侵蚀作用，对钢筋也会造成锈蚀，因此一般不得用海水拌制混凝土含糖份水使混凝土两天仍未凝结

某糖厂建宿舍，以自来水拌制混凝土，浇注后用曾装食糖的麻袋覆盖于混凝土表面，再淋水养护。后发现该水泥混凝土两天仍未凝结，而水泥经检验无质量问题，此异常现象的原因如下。

由于养护水淋于曾装食糖的麻袋，养护水已成糖水，而含糖份的水对水泥的凝结有抑制作用，故使混凝土凝结异常混凝土外加剂“本世纪30年代开始采用的以引气剂与塑化剂为主的混凝土外加剂技术，对优质混凝土的四大要素，即耐久性、强度、工作性与经济性，产生了十分明显甚至是决定性的作用。时至今日，外加剂已成为现代混凝土不可缺少的组分；掺加各种外加剂已成为混凝土改性的一条必经的技术途径”。

——吴中伟院士使用外加剂的主要目的Ⅰ、改善新拌混凝土、砂浆、水泥浆的性能如：不增加用水量而提高和易性、或和易性相同减少用水量；缩短或延长初凝时间；减少泌水和离析；大幅度提高可泵性；减小坍落度损失。使用外加剂的主要目的Ⅱ、改善硬化混凝土、砂浆、水泥浆的性能，如：延缓或减少水化热；加速早期强度增长率；提高混凝土强度（压、拉、弯）；提高耐久性，特别是抵抗严酷的暴露环境；阻止或减缓混凝土中钢筋的锈蚀；控制与减缓碱骨料反应造成的膨胀破坏。

4.2.4

混凝土外加剂混凝土外加剂是指在混凝土拌制过程中掺入的用以调整和改善混凝土性能的物质，其掺量一般不大于水泥质量的5%。在混凝土中掺入外加剂，投资少、见效快、技术与经济效果显著，是混凝土尤其是高性能混凝土和特种混凝土必不可少的重要组分

1．外加剂的功能分类

除上述四类使用功能的外加剂外，通过它们合理搭配还可形成各种多功能外加剂，如引气减水剂、缓凝减水剂、早强减水剂等。功能分类（GB/T8075-2005）

外加剂名称改善砼拌合物流变性能的外加剂减水剂、引气剂、泵送剂等调节砼凝结时间和硬化性能的外加剂缓凝剂、促凝剂、速凝剂、早强剂等改善砼耐久性的外加剂引气剂、防水剂、阻锈剂、矿物外加剂等改善砼其他性能的外加剂膨胀剂、防冻剂、着色剂等混凝土用各种外加剂4.2.4

混凝土外加剂

2．常用外加剂

（1）减水剂

减水剂是指在混凝土拌合物坍落度相同条件下，能减少拌和用水量的外加剂。混凝土掺入减水剂后，①在配合比不变情况下，能明显提高混凝土拌合物的流动性；②在流动性和水泥用量不变时，可减少用水量，提高混凝土强度；③若减水时，在保持流动性和强度不变时，可减少水泥用量，降低成本。

混凝土用减水剂4.2.4

混凝土外加剂减水剂是一种表面活性剂，其分子是由亲水基团和憎水基团两部分构成。表面活性剂分子模型图4-3

减水剂作用机理示意图

减水剂分为普通减水剂（减水率在5%～10%，宜用于日最低气温5℃以上施工的混凝土，不宜单独用于蒸养混凝土）和高效减水剂（减水率大于12%，宜用于日最低气温0℃以上施工的混凝土）4.2.4

混凝土外加剂掺用减水剂的效果

根据使用条件不同，可达三种效果：(1)配合比不变----增大混凝土拌和物的流动性，(易于浇注，密实，不致降低混凝土强度）

(2)

流动度及水灰比不变－－减少用水量及水泥用量，以节约水泥；

(3)

流动度及水泥用量不变－－减少用水量，降低了水灰比，提高混凝土强度和耐久性。

（2）引气剂

引气剂是一种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。引气剂的功效功效作用描述改善混凝土拌合物和易性掺入引气剂后，混凝土拌合物内形成大量微小气泡，相对增加了水泥浆体积，这些微气泡又如同滚珠一样，减少骨料颗粒间的摩擦阻力，从而改善混凝土拌合物的流动性由于水分均匀分布在大量气泡的表面，使混凝土拌合物中能够自由移动的水量减少，拌合物的泌水量因此减少，混凝土拌合物的保水性和粘聚性得以提高提高混凝土抗渗性混凝土拌合物中大量微气泡的存在，堵塞或隔断了混凝土中毛细管渗水通道，改变了混凝土的孔结构，使混凝土抗渗性显著提高。提高混凝土抗冻性气泡有较大的弹性变形能力，对由水结冰所产生的膨胀应力有一定的缓冲作用，因而提高混凝土的抗冻性4.2.4

混凝土外加剂引气剂均属表面活性剂，但其作用机理与减水剂有所不同。减水剂的作用主要发生在水—固界面，而引气剂的作用则发生在气一液界面。引气剂能显著降低混凝土拌合物中水的表面张力，使水在搅拌作用下，容易引入空气并形成大量微小的气泡。同时由于引气剂分子定向排列在气泡表面，使气泡坚固而不易破裂。气泡形成的数量和尺寸与加入的引气剂种类和数量有关。引气剂分为松香类引气剂、合成阴离子表面活性类引气剂、木质素磺酸盐类引气剂、石油磺酸盐类引气剂、蛋白质盐类引气剂、脂肪酸和树脂及其盐类引气剂、合成非离子表面活性引气剂等。

4.2.4

混凝土外加剂

（3）早强剂

早强剂是指能加速混凝土早期强度发展的外加剂。混凝土工程中常采用由早强剂与减水剂复合而成的早强减水剂。早强剂包括：无机盐类（硫酸盐类、硝酸盐类、氯盐类等）；有机物类（有机胺类，羧酸盐类等）；矿物类（明矾石、氟铝酸钙、无水酸铝酸钙）等。早强剂可加速混凝土的硬化过程，明显提高混凝土的早期强度，多用于冬季施工和抢修工程，或用于加快模板的周转率。炎热环境条件下不宜使用早强剂、早强减水剂。4.2.4

混凝土外加剂

（4）缓凝剂

缓凝剂是指能延缓混凝土凝结时间，而不显著影响混凝土后期强度的外加剂。混凝土工程中也常采用由缓凝剂与高效减水剂复合而成的缓凝高效减水剂。无机缓凝剂：锌盐、磷酸盐、硫酸铁、硫酸铜、氟硅酸盐等；有机缓凝剂：羟基羧酸及其盐类、多元醇及其衍生物、糖类及其碳水化合物等。缓凝剂的主要作用是延缓混凝土凝结时间和水泥水化热释放速度。有机类缓凝剂大多是表面活性剂，吸附于水泥颗粒以及水化产物新相颗粒表面，延缓了水泥的水化和浆体结构的形成。无机类缓凝剂往往是在水泥颗粒表面形成一层难溶的薄膜，对水泥颗粒的水化起屏障作用，阻碍了水泥的正常水化。4.2.4

混凝土外加剂五、混凝土掺合料为了节约水泥，改善混凝土性能，在混凝土拌制时掺入的掺量大于水泥质量5％的矿物粉末，称为混凝土的掺合料。常掺用的有粉煤灰，硅粉、磨细矿渣等。（一）粉煤灰1.粉煤灰的分类：原状灰，磨细灰，风选灰。

2.粉煤灰的质量要求

粉煤灰的化学组成主要有：

SiO2Al2O3Fe2O3

少量CaO

MgOSO3

粉煤灰的矿物组成：主要为铝硅玻璃珠。

粉煤灰中的玻璃微珠粉煤灰的等级及其品质指标指标粉煤灰级别细度（0.04545mm方孔筛筛余%）不大于122045烧失量（%）不大于5815需水量比（%）不大于95105115三氧化硫（%）不大于333含水量（%）不大于11不规定代替细骨料或以代替和易性的粉煤灰不受此限制粉煤灰的掺用粉煤灰效应

活性效应，形态效应，填充效应。(2)掺入方式等量取代水泥，超量取代水泥，粉煤灰代砂。二、矿渣微粉

矿渣微粉是水淬粒化高炉矿渣磨细加工后形成的微粉材料。改善和易性，降低水化热，提高耐久性及强度三、硅灰硅灰是电弧炉冶炼硅金属或硅铁合金的副产品，呈极细的球形，主要成分是活性二氧化硅。常用于配置高强混凝土。第三节

混凝土的主要技术性质

混凝土硬化前:

拌合物的和易性（工作性Workability）

混凝土硬化后:

混凝土的强度、变形性能和耐久性一、混凝土拌和物的和易性研究：新拌混凝土（FreshConcrete）的施工性、施工前后如何保持匀质性

包括：1、和易性的定义

2、和易性的评定方法

3、影响和易性的因素

4、实际工程调整和易性的方法新拌混凝土——混凝土的各组成材料按一定比例搅拌而制成的尚末凝固的混凝土拌和物

4.3

混凝土的主要技术性质

4.3.1

混凝土拌合物的和易性

1．和易性的概念与含义

和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运输、浇注和振捣）并获得质量均匀、成型密实混凝土的性能，亦称工作性混凝土拌合物和易性内容及定义影响因素和易性流动性混凝土拌合物在自重或机械（振捣）力作用下，能产生流动并均匀密实地填满模板的性能混凝土拌合物中用水量或水泥浆含量的多少粘聚性混凝土拌合物各组成材料之间有一定的粘聚力，不致在施工过程中产生分层和离析的现象细骨料的用量以及水泥浆的稠度保水性混凝土拌合物具有一定的保水能力，不致在施工过程中出现严重的泌水现象同上不同的施工方式，所要求的和易性不同。流动性的大小：反映拌和物的稀稠，关系着施工振捣的难易；浇筑的质量。离析指混凝土拌合物各组分分离，造成不均匀和失去连续性的现象。常有两种形式：粗骨料从混合料中分离；稀水泥浆从混合料中淌出。分层指混凝土浇注后由于重力沉降产生的不均匀分布现象。保水性差的混凝土拌和物，在施工过程中，一部分水易从内部析出至表面，在混凝土内部形成泌水通道，使混凝土的密实性变差，降低混凝土的强度和耐久性。它反映混凝土拌和物的稳定性骨料水可见泌水内泌水沉降裂缝水囊混凝土表面

混凝土均匀稳定性新拌混凝土离析及泌水现象泌水层(1)均匀离析层(2)离析矛盾的统一混凝土拌和物的流动性、粘聚性、保水性，三者之间互相关联又互相矛盾。如粘聚性好则保水性往往也好，但当流动性增大时，粘聚性和保水性往往变差，反之亦然。所谓拌和物的和易性良好，就是要使这三方面的性能在某种具体条件下，达到均为良好，亦即使矛盾得到统一。所谓拌和物具有良好的和易性，就是其流动性、粘聚性和保水性都较好地满足具体施工工艺的要求。典型混凝土工程因施工不当弊病坍落度过小干硬施工造成蜂窝冷缝加水过多随意施工墙面多裂缝拌合不均匀分层颜色、耐久性差水泥浆量过多干缩裂缝增多和易性良好的混凝土

2．和易性的评定混凝土拌合物的流动性，用坍落度或维勃稠度来定量评定；混凝土拌合物的粘聚性和保水性，直观经验定性评价。

（1）坍落度法

坍落度法是将搅拌好的混凝土拌合物按一定方法装入标准圆锥形坍落度筒（无底）内，并按一定方式插捣，待装满刮平后，垂直平稳地向上提起坍落度筒，量测筒高与坍落后混凝土试体顶点之间的高度差（mm)，即为该混凝土拌合物的坍落度值，如下图。

4.3.1

混凝土拌合物的和易性坍落度试验现场坍落度试验粘聚性检查

粘聚性的检查方法是用捣棒在已坍落的拌和物锥体一侧轻打，若轻打时锥体渐渐下沉，表示粘聚性良好；如果锥体突然倒塌、部分崩裂或发生石子离析，则表示粘聚性不好。保水性评定

保水性以混凝土拌和物中稀浆析出的程度评定：保水性不良：提起坍落筒后，有较多稀浆从底部析出，拌和物锥体因失浆而骨料外露。保水性良好：提起坍落筒后，无稀浆析出或仅有少量稀浆自底部析出，混凝土锥体含浆饱满。

和易性的选择混凝土拌合物的坍落度，主要依据构件截面大小，钢筋疏密和捣实方法来确定。当截面尺寸较小或钢筋较密，或采用人工插捣时，坍落度可选择大些。反之，如构件截面尺寸较大，钢筋较疏，或采用振动器振捣时，坍落度可选择小些。《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-1992）关于坍落度选择的规定。流动性指标的选择需考虑的因素：结构类型构件截面大小配筋疏密搅拌方式——机械、人工输送方式浇注方法——是否泵送捣实方法等原则：在不妨碍施工操作并能保证振捣密实的条件下，尽可能采用较小的坍落度，以节约水泥并获得质量高的混凝土。

坍落度值越大，表示混凝土拌合物的流动性愈大。根据坍落度的大小，混凝土的分类见表4-13。坍落度（mm）混凝土类别坍落度（mm）混凝土类别≥160大流动性混凝土10～90塑性混凝土100～150流动性混凝土＜10干硬性混凝土混凝土结构种类坍落度（mm）

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10～30板、梁和大型及中型截面的柱子等30～50配筋密列的结构（薄壁、斗仓、筒仓、细柱等）50～70配筋特密的结构70～90混凝土浇筑时的坍落度选择表4-14

混凝土的分类表

4-13在实际施工时，对于不同混凝土结构种类的选择见表4-14。4.3.1

混凝土拌合物的和易性坍落度试验法的适用范围坍落度试验只适用：

骨料最大粒径不大于40mm，

坍落度值不小于10mm的塑性和流动性混凝土对干硬性混凝土：采用维勃稠度法

（2）维勃稠度法

维勃稠度法是将混凝土拌合物装人坍落度筒内，按一定方式捣实刮平后，将坍落度筒垂直向上提起，把透明圆盘转到混凝土圆台体顶面，开启振动台，并同时用秒表计时。当振动到圆盘底面布满水泥浆的瞬间停表计时，所读秒数即为该混凝土拌合物的维勃稠度值。此方法适用于骨料最大粒径不超过40mm、维勃稠度在5～30s之间混凝土拌合物的稠度测定。根据维勃稠度的大小，混凝土分类见表4-15。维勃稠度仪4.3.1

混凝土拌合物的和易性影响和易性的主要因素有哪些?组成材料的影响水灰比水泥浆数量-浆骨比Sp骨料水泥品种和细度外加剂的影响环境因素的影响时间温度施工工艺的影响（三）影响混凝土拌和物和易性的因素1.水泥的品种和细度（1）需水量大者，拌和物流动性小；当其它情况相同时：硅酸盐水泥和普通水泥拌制的混凝土流动性较火山灰水泥好，

矿渣水泥拌制的混凝土保水性差；

粉煤灰水泥拌制的混凝土流动性最好，保水性和粘聚性也较好。（2）水泥颗粒越细，拌和物的粘聚性与保水性越好。2骨料种类●粗骨料的颗粒较大、粒形较圆、表面光滑、级配较好时，拌和物的流动性大。●使用粗砂时，拌和物粘聚性及保水性较差；使用细砂时，混凝土流动性较小。●使用天然砂时流动性好；使用人工砂时，流动性差。3.水泥浆含量（浆骨比）的影响（1）水灰比不变的情况下，单位体积拌合物内，水泥浆的数量愈多，则拌合物的流动性愈大；（2）水泥浆过多，会产生流浆和泌水现象，使拌合物的粘聚性和保水性变差；（3）水泥浆过少，则不能填满骨料空隙或不能很好包裹骨料表面时，就会产生崩坍现象，使粘聚性变差。（4）水泥浆含量的多少，是以满足施工要求的流动性为原则。

4.水灰比（水泥浆稠度）的影响(1)水泥浆的稠度是由水灰比所决定的.(2)在水泥用量保持不变的情况下，水灰比愈小,，水泥浆就愈稠，混凝土拌合物的流动性就愈小，而其粘聚性愈好，泌水较少。(3)当水灰比过小时，水泥浆干稠，混凝土拌合物的流动性过低，用一般的施工方法，很难成型密实。(4)如水灰比过大，水泥浆太稀，则混凝土拌合物的粘聚性及保水性变差，也会降低混凝土的质量。(5)水灰比大小以满足设计要求的强度及与环境相适应的耐久性为原则。需水量定则（恒定用水量定则）在常用水灰比范围内，当混凝土中用水量一定时，水灰比在小范围内变动对混凝土的流动性影响不大。

塑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，参考表4－6选取（水灰比：0.40～

0.80）。注：①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5～10㎏，采用粗砂则可减少5～10㎏。②掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。

砂率是指在混凝土中细骨料占骨料总量的质量百分率，用SP表示。（4-3）式中SP——砂率（%)；

S——砂子的质量（kg）；

G——石子的质量（kg）。图4-5

坍落度与砂率的关系（水和水泥用量一定）5砂率的影响砂率对骨料的空隙率和骨料的总表面积影响很大，对拌和物的和易性影响显著。当骨料总量和水泥浆量一定时：（1）砂率过小：不能保证在粗骨料间有足够的砂浆层，必然降低混凝土拌合物的流动性，其粘聚性和保水性变差，造成离析和流浆等现象。（2）砂率过大：骨料的总表面积、空隙率增大，包裹骨料表面的水起润滑作用的水泥浆量相对减少，从而使混凝土拌合物的流动性减小。合理砂率在水灰比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且能保持良好的粘聚性和保水性的含砂率。在水灰比一定的条件下，当混凝土拌合物获得所要求的流动性及良好的粘聚性与保水性，能使水泥用量为最少的砂率。注：①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；②只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大；③对薄壁构件，砂率取偏大值。6外加剂的影响

在拌制混凝土时，加入很少量的外加剂能使混凝土拌和物在不增加水泥用量的情况下，获得很好的和易性。掺高效减水剂后的坍落度（7）拌制后放置时间及环境温湿度影响搅拌完的混凝土拌和物，随着时间的延长而逐渐变得干稠，和易性变差，其原因：一部分水供水泥水化、一部分水被骨料吸收、一部分水蒸发以及凝聚结构的逐渐形成，致使混凝土拌和物的流动性变差。拌和物的和易性也受温度的影响。因为环境温度的升高，水分蒸发及水化反应加快，坍落度损失也变快。因此施工中为保证一定的和易性，必须注意环境温度的变化，采取相应的措施。

图4-6

温度对拌合物坍落度的影响

图4-7

坍落度与时间的关系

（8）施工工艺对和易性的影响搅拌方式：机械搅拌》人工搅拌有效拌和时间越长，坍落度越大（五）改善混凝土拌和物和易性的措施通过试验，采用合理砂率，并尽可能采用较低的砂率；改善砂、石（特别是石子）的级配；在可能条件下，尽量采用较粗的砂、石；当混凝土拌和物坍落度太小时：保持水灰比不变，增加适量的水泥浆；当坍落度太大时：保持砂率不变，增加适量的砂石；有条件时尽量掺用外加剂－减水剂、引气剂1

混凝土的结构与破坏形式2混凝土的立方体抗压强度3

混凝土的轴心抗压强度4混凝土的劈裂抗拉强度5

混凝土的抗折强度6混凝土的强度影响因素4.3.2

混凝土的强度普通混凝土的材料组分与结构混凝土的结构与破坏形式混凝土界面过渡区示意图两相粗骨料砂浆

在粗骨料的表面到水泥石之间存在20μm～50μm界面过渡区，如右图所示。在新拌混凝土中，粗骨料表面包裹了一层水膜，贴近粗骨料表面的水灰比大，导致过渡区的氢氧化钙、钙矾石等晶体的颗粒大且数量多，水化硅酸钙凝胶相对较少，孔隙率大。混凝土的结构与破坏形式混凝土受压破坏形式在压力作用下混凝土破坏有三种破坏形式：破坏类型，原因和可能性分析如下表所示：

破坏形式原因可能性水泥石破坏水泥等级低造成经常出现粘结面(界面)破坏由于表面裂缝经常出现粗骨料破坏正常情况下，

f岩石>fcu,很少出现混凝土的结构与破坏形式受力作用破坏类型受力作用下的破坏类型混凝土的结构与破坏形式水泥混凝土强度取决于：

水泥石的强度水泥石与骨料界面的粘结强度混凝土的强度包括抗压、抗拉、抗弯、抗剪强度等，其中以抗压强度最大，故工程上混凝土主要承受压力混凝土的抗压强度与其它强度间有一定的相关性，可由抗压强度的大小来估计其它强度值抗压强度是混凝土最重要的性能指标混凝土的立方体抗压强度三个重要的概念混凝土立方体抗压强度混凝土强度保证率混凝土立方体抗压强度标准值混凝土的立方体抗压强度混凝土立方体抗压强度－fcu概念边长为150mm的立方体试件，标准方法成型，标准条件养护，28d龄期的抗压强度。标准条件温度=20℃±3℃，湿度﹥90%标准条件养护试验仪器设备及标准试块如右图所示混凝土的立方体抗压强度立方体抗压试验混凝土的立方体抗压强度混凝土强度保证率P%混凝土强度保证率P%是指混凝土强度总体中大于设计强度等级的概率。保证率强度0概率混凝土强度保证率P%

示意图混凝土的立方体抗压强度混凝土立方体抗压强度标准值－fcu,k混凝土立方体抗压强度标准值是指具有95%以上强度保证率的立方体抗压强度。fcu+P=95%fcu,k根据fcu,k.划分普通混凝土的强度等级混凝土的立方体抗压强度普通混凝土强度等级GradesC60C7.5C10C55C50C35C15C20C25C30C45C40C25concretefcu,k（MPa）混凝土的立方体抗压强度混凝土结构类型混凝土强度等级高层建筑、大跨度结构、预应力混凝土、特种结构＞C30普通建筑的梁、板、柱、楼梯、屋架等钢筋混凝土结构C20～C30普通建筑物的垫层、基础、地坪及受力不大的结构C10～C15

混凝土的强度等级是混凝土结构设计时强度计算取值、混凝土施工质量控制和工程验收的重要依据。强度等级的选择主要根据工程的类型与重要性、结构部位以及荷载状况而确定，见表4-16。工程类型与混凝土强度等级选择表4-16

4.3.2

混凝土的强度混凝土的强度等级只是评价混凝土力学性能的依据，为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情况，在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心受压构件（如柱子）时都采用轴心抗压强度作为计算依据。轴心抗压强度fcp以150×150×300mm的棱柱体为标准试件,其它条件与立方体抗压强度相同.与抗压强度关系:

fcp=0.7～0.8fcu混凝土的轴心抗压强度轴心抗压强度试验示意图混凝土的轴心抗压强度混凝土是脆性材料，抗拉强度很低，因此在钢筋混凝土结构设计时，不考虑混凝土承受拉力.但抗拉强度对混凝土抗裂性具有重要作用，是结构设计时确定混凝土抗裂度的重要指标。抗拉强度通过劈裂抗拉强度进行测试。试验装置如右图所示。混凝土的劈裂抗拉强度原理：在试件的两个相对的表面轴线上作用着均匀分布的压应力，这样就能够在外力作用的竖向平面内产生均布拉伸应力。计算公式：P—破坏荷载,NA—试件的劈裂面面积,mm²混凝土的劈裂抗拉强度道路路面或机场跑道用混凝土，是以抗折强度（或称抗弯强度）为主要设计指标。

抗折强度通过三分点加荷试验测试。试件：150×150×550mm梁型试件

F——破坏荷载，Ｎ；

Ｌ——支座间距，mm；

ｂ——试件截面宽度，mm；

ｈ——试件截面高度，mm；

公式混凝土抗折强度试验装置混凝土的抗折强度混凝土抗折夹具

原材料因素生产工艺因素试验因素：试件形状尺寸；试件湿度；加荷速度等等。水泥强度等级和水灰比骨料的影响养护条件龄期施工条件——搅拌与振捣混凝土的强度影响因素水泥强度等级和水灰比水泥强度等级对混凝土强度是很重要的一个影响因素。配合比相同时，水泥强度等级提高，水泥石本身的强度及与骨料的粘结强度高，混凝土的强度高水泥等级提高水泥石强度提高混凝土强度提高

与骨料的粘结强度提高混凝土的强度影响因素水泥强度等级和水灰比强度降低过大的孔隙率水泥用量过低水泥强度等级过高上述规律的前提条件是混凝土密实成型。混凝土的强度影响因素水泥强度等级和水灰比水泥品种及强度等级均相同的情况下，混凝土的强度取决于W/C。I．

W/C在一定范围内(混凝土密实成型)，W/C降低，抗压强度增大。II.当W/C过小(不能密实成型)W/C降低，孔隙率升高，强度降低。IW/C在一定范围内W/C强度IIw/c

过小W/C强度混凝土的强度影响因素水泥强度等级和水灰比正常水泥水化仅需水泥用量23%的水量(W/C=0.23)。为了使混凝土拌合物有较好的流动性，加入的拌合水量一般为水泥量的40～70%。(W/C=0.4～0.7)多余的水分在混凝土中留下了许多孔隙，使混凝土的实际受力面积下降。形成应力集中。混凝土强度降低。混凝土的强度影响因素水泥强度等级和水灰比式中：C/W——灰水比；

fcu——混凝土28d抗压强度；

fce——水泥28d抗压强度实测值。

A,B——经验系数，与骨料种类有关；碎石A=0.46;B=0.07

卵石A=0.48;B=0.33该式适用于水灰比为0.4～0.8的塑性混凝土,不适用于干硬性混凝土。该式适用于C60级以下的混凝土。混凝土强度经验公式：混凝土的强度影响因素（4-6）称为鲍罗米公式混凝土强度与水灰比关系式的应用该式可以初步解决以下问题：

(1)当已知所用水泥的强度等级时,可根据所要配制的混凝土的强度,来估计应采用的水灰比值;

(2)当已知所用水泥的等级和水灰比值时,可估算出按标准条件养护的混凝土在28d龄期时可能达到的抗压强度。混凝土的强度影响因素【例题4-1】某混凝土工程要求混凝土强度值不小于40MPa，如果选用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥（强度富余系数为1.10）和碎石粗骨料进行配制，试估算应采用的水灰比。【解】根据鲍罗米公式（4-6），混凝土应采用的灰水比为：将公式4-7代入上式得：所以，该工程所用混凝土应采用的水灰比为：4.3.2

混凝土的强度骨料的影响当用有害杂质较多且品质低劣的骨料配制混凝土时，会降低混凝土的强度；在同样条件下，用碎石拌制的混凝土强度比卵石混凝土高。骨料的级配良好，则拌制的混凝土强度也高。混凝土的强度影响因素养护条件混凝土的强度受到水泥水化程度和速度的影响，而这又受到湿度和温度的影响。温度越高，水泥的水化速度越快，混凝土强度越高。湿度越大，水泥水化程度越高。温度水泥水化速度混凝土强度湿度水泥水化速度混凝土强度混凝土的强度影响因素养护条件

养护温度对混凝土强度的影响养护湿度对混凝土强度的影响混凝土的强度影响因素养护方法养护环境适用条件标准养护在温度20±2℃、相对湿度95%以上的养护室或在温度为20±2℃的不流动的氢氧化钙饱和溶液中实验室测定混凝土的强度自然养护洒水养护在自然温湿度条件下，用草帘覆盖混凝土并经常洒水保持其潮湿，养护时间取决于水泥品种和混凝土的特性适用于地面混凝土工程和混凝土构件制作喷涂薄膜养护在自然温湿度条件下，将过氯乙烯树脂溶液喷涂在混凝土表面，溶液挥发后在混凝土表面形成一层能阻止水分蒸发的保护膜。有时也用现成的塑料薄膜包裹混凝土适用于不易洒水养护的高耸和大面积混凝土工程蒸汽养护在近100℃的常压蒸汽中养护适用于生产预制混凝土构件及预应力混凝土梁、板蒸压养护在175℃、8个大气压的压烝釜中养护适用于生产加气混凝土、蒸养粉煤灰砖等硅酸盐制品混凝土养护方法及适用条件表

4-17

4.3.2

混凝土的强度龄期龄期指混凝土在正常养护条件下所经历的时间，最初的7-14d发展较快，28d以后增长缓慢。1428抗压强度龄期/d公式应用条件：

n——养护龄期，n≥3d;

标准养护;

中等强度等级的混凝土.龄期与抗压强度的关系混凝土的强度影响因素试验条件

试验条件环箍效应尺寸效应混凝土的强度影响因素环箍效应混凝土试件受轴向压力作用压力机压板横向变形小于混凝土横向变形故混凝土试件在与压板的接触面上受到向内的约束力此力在范围内有效使混凝土强度提高。试件被破坏后上、下部各呈一个较完整的棱锥体。混凝土的强度影响因素尺寸效应混凝土标准试件为边长150mm的立方体，以相同的混凝土另制得边长分别为200mm和100mm的两种非标准立方体试块，非标准立方体试块的抗压强度为读数值乘以尺寸换算系数，见下表。试件尺寸/mm尺寸换算系数100×100×1000.95150×150×1501.00200×200×2001.05混凝土的强度影响因素措施分类主要做法选材措施（1）选用高强度等级水泥和优质砂石骨料（2）掺入减水剂或早强剂（3）掺加硅灰、超细矿渣粉等混合料配制与成型措施（1）尽可能降低水灰比（2）选择合理砂率（3）采用机械搅拌与振捣养护措施（1）保证适宜的温度和湿度（2）必要时可采用湿热养护处理（3）低温时注意防冻保护提高混凝土强度的主要措施表4-18

4.3.2

混凝土的强度(一)混凝土的抗渗性(二)混凝土的抗冻性(三)混凝土的抗碳化性(四)碱骨料反应硬化混凝土的耐久性

4.3.3

混凝土的耐久性

混凝土耐久性是指混凝土抵抗环境介质作用保持其形状、质量和使用性能的能力。它是一个综合性能，涉及的因素很多。

1．混凝土的抗渗性

混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力液体（水、油等）渗透的能力。因混凝土抗渗性差而引起的渗漏

抗渗性是决定混凝土耐久性的重要方面，对于受压力液体作用的混凝土工程（如地下工程、海港工程、水池、水塔、水坝等）所使用的混凝土必须具有一定的抗渗能力。4.3.3

混凝土的耐久性混凝土渗水的原因

由于内部孔隙形成连通的渗水孔道。这些孔道主要来源于:①水泥浆中多余水分蒸发而留下的气孔。②水泥浆泌水所产生的毛细管孔道。③内部的微裂缝.④施工振捣不密实产生的蜂窝、孔洞。等等。这些都会导致混凝土渗漏水。混凝土的抗渗性主要与混凝土的密实度、孔隙特征有关。混凝土的密实度越小、连通孔隙越多，混凝土的抗渗性就越差。混凝土水灰比对抗渗性起决定性作用。提高混凝土抗渗性的根本措施在于增强混凝土的密实度。提高混凝土抗渗性的主要措施：（1）降低水灰比（2）掺加减水剂和引气剂（3）选用洁净且级配良好的骨料（4）加强振捣（5）充分养护等4.3.3

混凝土的耐久性混凝土的抗渗等级测定

混凝土的抗渗等级是用28d龄期的标准试件,在标准试验方法下所能承受的最大水压力来确定的。每隔8h增加0.1MPa水压。抗渗等级以每组6个试件中4个未出现渗水时的最大水压力(MPa)的10倍表示。混凝土的抗渗性以抗渗等级来表示，分为P4、P6、P8、P10、P12共5个抗渗等级。抗渗等级≥P6的混凝土称为抗渗混凝土。

混凝土抗渗仪混凝土的抗渗等级与水灰比大致关系水灰比0.50~0.550.55~0.600.60~0.650.65~0.75估计28天可能达到的抗渗等级P8P6P4P2混凝土抗渗性的意义

抗渗性除关系到混凝土的挡水及防水作用外,还直接影响到混凝土的抗冻性和抗侵蚀性。影响混凝土抗渗性的因素混凝土产生渗水的主要原因是由于混凝土结构中的孔隙形成了连通的渗水通道。水灰比是主要因素。水灰比小，混凝土的密实性高,抗渗性好；

（掺入引气剂等外加剂时,产生互不连通的小气泡，改善了混凝土内部的孔隙特征,截断了渗水通道,从而可显著提高混凝土的抗渗性.）

水泥品种、骨料级配、施工质量及养护条件等对混凝土的密实性都有影响，因此影响抗渗性。

2．混凝土的抗冻性

混凝土的抗冻性是指混凝土在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环不破坏，其强度也不明显降低的能力。对于严寒和寒冷地区经常与水接触的建筑物及构筑物，所用混凝土必须具有足够的抗冻性。混凝土冻融破坏工程实例4.3.3

混凝土的耐久性混凝土的冻融破坏机理：混凝土在负温下，内部毛细孔中的水结冰后体积膨胀约9%，当产生