试验员专业基础知识2014.11课件

江苏省建设专业管理人员岗位培训试验员第一部分专业基础知识第一章水泥胶凝材料水泥的品种水泥的工艺水泥的水化硬化过程水泥的基本技术性能第一节胶凝材料定义

通过自身的物理化学作用，在由可塑性浆体变为坚硬石状体的过程中，能将散粒或块状材料粘结成为整体的材料。分类按化学成分可分为：无机胶凝材料有机胶凝材料（如沥青、树脂）

无机胶凝材料按硬化条件的不同又可分为：气硬性胶凝材料（如石膏、石灰、镁质胶凝材料、水玻璃）水硬性胶凝材料（如水泥）石膏的特性1、水化作用快，凝结硬化快建筑石膏初凝仅需5min，终凝为20-30min，一周后即完全硬化。2、建筑石膏硬化后孔隙率较大，强度较低3、硬化后具有高温隔热性能和保温性能4、水化硬化时体积膨胀因为建筑石膏水化硬化时体积有明显膨胀，膨胀量约为1%，所以这个特性使石膏制品在硬化过程中不会产生收缩裂缝，而能使制品造型棱角很清晰，有利于制造复杂图案花型的石膏装饰件5、石膏制品具有良好的防火性6、石膏制品耐水性差7、石膏制品具有良好的可加工性建筑石膏硬化后具有可锯、可刨、可钉性8、石膏制品装饰性好

石灰的特性(1)可塑性和保水性好(2)消解时放出大量热量(3)硬化缓慢(4)硬化时体积收缩大(5)硬化后强度低(6)耐水性差

第二节水泥的品种按用途及性能分类

通用水泥、特种水泥通用水泥可分为：硅酸盐水泥：水化热最高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复合硅酸盐水泥特种水泥特种硅酸盐水泥铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥氟铝酸盐水泥无熟料或低熟料水泥

通用水泥的代号及组分品种代号熟料+石膏粒化高炉矿渣火山灰质混合材料粉煤灰石灰石

硅酸盐水泥P·I100P·II≥95≤5≥95≤5

普通硅酸盐水泥

P·O≥80且<95>5且≤20矿渣硅酸盐水泥P·S·A≥50且<80>20且≤50P·S·B≥30且<50>50且≤70火山灰质硅酸盐水泥P·P≥60且<80>20且≤40粉煤灰硅酸盐水泥P·C≥60且<80>20且≤40复合硅酸盐水泥P·C≥50且<80>20且≤50硅酸盐水泥的工艺流程

“两磨一烧”硅酸盐水泥的生产工艺过程分三个阶段：①石灰质原料（如石灰石、白垩等）粘土质原料（如粘土、黄石和页岩等）与少量校正原料经破碎后按适当比例配合共同磨细成为生料，称为生料制备；②将生料在水泥窑内煅烧至部分熔融的水泥熟料，称为熟料煅烧；在1350～1450℃时，在液相中，C2S吸收游离CaO化合成C3S，这一过程是熟料煅烧的关键过程，必须保持足够的温度和时间，使反应完全，以保证水泥的质量③将熟料与适量石膏（部分混合材料）共同磨细成为水泥，称为水泥粉磨。第三节水泥的生产工艺严格控制生料的化学成分、均化程度及煅烧条件第四节水泥的水化硬化过程硅酸盐水泥熟料中C3S、C2S、C3A、C4AF的形成过程及其化学反应式：硅酸盐水泥的凝结硬化过程（熟悉）水泥用适量的水拌和后，形成能粘结砂石集料的可塑性泥浆，随后逐渐失去塑性而凝结硬化为具有一定强度的石状体。伴有水化放热、体积膨胀和强度增加。水泥水

可塑性浆体（塑性体）固体水泥水化的定义

水化是水泥颗粒与水接触，熟料矿物与水发生水化作用，由无水状态转变成含结合水的水化物的反应过程，该过程伴随一定热量的放出。

水化过程中，无水熟料矿物转变为水化物，固相体积逐渐增加，但水泥—水体系的总体积不断减小，这种体积减缩称为化学减缩。水泥水化产物的分类水化硅酸钙（C-S-H）凝胶:主要产物，约占70%。水化铁酸一钙凝胶Ca(OH)2晶体（CH）:约占20%；水化硫铝酸钙晶体（AFt）水化铝酸钙晶体（AFm）石灰饱和系数（KH）：表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。石灰饱和系数高，熟料煅烧困难，必须延长煅烧时间；

水泥水化物特点：硅酸三钙（C３S）：水化快（水泥水化时，首先水化），水化放热量高，早期及后期强度均高硅酸二钙（C２S）：水化慢，水化放热量小，早期强度低，后期较高铝酸三钙（C２A）

：水化最快，水化放热量高，强度低铁铝酸四钙（C４AF）：水化快，水化热中等，强度低。放热量速率：铝酸三钙＞硅酸三钙＞铁铝酸四钙＞硅酸二钙影响水泥硬化的因素：细度：水泥颗粒越细，水化速度越大。石膏掺量：加入适量石膏，可以延缓水泥浆体的凝结时间，同时还能提高早期强度。石膏掺量过小，会产生快凝。养护时间

随着时间的延续，水泥的水化程度不断增加。养护温度和湿度温度提高加速水泥的化，早期强度增长快，但一般后期强度有所降低。湿度大，能保持水泥石有足够的水份进行水化和硬化。第五节水泥的基本技术性能水泥化学指标的分类根据GB175—2007的要求，通用硅酸盐水泥的化学指标主要包括不溶物烧失量三氧化硫含量氧化镁含量氯离子含量水泥物理指标的分类凝结时间安定性强度细度凝结时间

水泥的凝结时间分为初凝时间和终凝时间。初凝时间指从加水至水泥浆开始失去塑性的时间。终凝时间指从加水至水泥浆完全失去塑性并开始产生强度的时间。

根据GB175—2007的规定，硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于390min；而其他通用硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于600min。

初凝不宜过快，以便有时间完成搅拌、运输、浇筑；终凝不宜过迟。以便尽快硬化产生强度，进行下道工序。细度

指水泥颗粒的粗细程度。硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥以比表面积表示，不小于300m2/kg；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以筛余表示，80μm方孔筛筛余不大于10%或45μm方孔筛筛余不大于30%。

细度越细，粉磨过程中的能耗大，成本高；越粗，越不利于活性的发挥。安定性

水泥的体积安定性，是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。

熟料中所含的游离氧化钙过多、游离氧化镁过多或掺入石膏过多会引起水泥安定性不良。根据GB175—2007的规定，通用硅酸盐水泥的安定性用沸煮法检验应合格。用沸煮法只能加速氧化钙的熟化。

游离氧化镁在蒸压下才能加速熟化，石膏需长期在常温水中才能发现，沸煮法均不适用。

硅酸盐水泥石长期在含较低浓度硫酸盐水的作用下，硫酸盐会先与水泥石结构中的Ca(OH)2起置换反应生产硫酸钙，硫酸钙再与水化铝酸钙反应生成钙钒石，发生体积膨胀，引起水泥开裂。强度

水泥强度等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分，是评定其质量的重要指标。强度与熟料的组成、细度、水灰比、养护温度、石膏掺量及外加剂有关。水泥强度等级相同时，水灰比越小，水泥石强度越高。相同水泥用量时，水泥强度等级越高，配制的混凝土强度越高。水泥强度一般是先增长，后平缓增加。品种强度等级抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)3天28天3天28天硅酸盐水泥42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0普通硅酸盐水泥42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.0矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0标准稠度用水量定义：水泥浆达到特定塑性状态（标准稠度）时所需的用水量（以占水泥的质量百分数表示。影响因素：矿物组成（如C3A需水量大、C2S需水量小）、细度等。水化热大部分是在水化早期（1～7d）放出，一般1～3d放热为总放热的50%，7d为75%，3～6个月为80%～100%。

C3A放热量最大，速度也快；C3S放热量稍低；C2S放热量最低，速度也慢。密度与堆积密度

硅酸盐水泥的密度一般在3.1～3.2g/cm3之间，松散状态的堆积密度为900g/cm3，紧密状态的堆积密度为1400～1700g/cm3。第二章混凝土

混凝土，是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水（可含外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，它广泛应用于土木工程。

第一节原材料一、集料：占混凝土体积的60%～75%，在混凝土中起着节约水泥、起骨架和填充作用、承受荷载、限制硬化水泥的收缩等作用、集料的分类按照集料密度中密度集料（普通集料）：2.50～2.90g/cm3；低密度集料（轻集料）：低于2.50cm3；。按轻集料的来源分为：（1）天然轻集料

：天然形成的多孔岩石，经加工而成的轻集料。如浮石、火山及轻砂。(2)人造轻集料：以地方材料为原料，经加工而成的轻集料。如页岩陶粒、自然矸石、膨胀矿渣珠、煤渣及其轻砂。(3)工业废料轻集料：以工业废料为原料，经加工而成的轻集料。如粉煤灰陶粒和磨细成球的页岩陶粒。高密度集料（重集料）：3.00～5.00g/cm3按照集料粒径粗骨料：粒径大于5mm，细骨料:粒径小于5mm按来源分天然集料、人工集料按形状分卵石、碎石

集料的性质物理性质密度、表观密度、堆积密度密度：在一定温度和绝对密实状态下，单位体积集料的质量。表观密度：单位表观体积（含闭孔体积）集料的质量，用于混凝土混合料的配合比控制。

普通集料的表观密度一般为2500～2900kg/m3。堆积密度：具有代表性颗粒的单位体积的质量。有密实和松散两种表示方法。用于混凝土的配合比设计，和空隙率、粒级、颗粒外形、含水率有一定关系。吸湿性：集料的含水状态分为干燥状态、气干状态、饱和面干状态和湿润状态，。吸湿量为全干状态下的质量与饱和面干状态下的质量的差值。表面水份孔结构：有开口和封闭两种。影响其热性能、弹性能、抗冻融性能等。热性能：包括热膨胀系数、热传导、热扩散和比热容。力学性质强度：集料的抗压强度和抗拉强度一般均高于混凝土，普通混凝土的薄弱环节为集料与水泥浆体的接触界面。可以用压碎值、岩石的抗压强度表征。

压碎值越小，说明集料抵抗受压破碎的能力越强。骨料的弹性模量越高，用量越多，混凝土的弹性模量越高。韧性：抗冲击性能稳定性：抗干湿循环、抗磨蚀性能化学性质杂质：植物产生的腐殖质及有机土壤，表面覆盖物：粉土、破碎粉土，影响集料与水泥浆体的粘结不坚实颗粒：粘土块、煤块，本身易于破裂、受冻膨胀破坏碱骨料反应：集料中的碱活性物质与水泥中的碱产生膨胀反应

有害杂质常用含泥量和泥块含量、硫化物和硫酸盐含量、轻物质含量、云母含量等指标来表征。

颗粒性质表面组织：影响与水泥浆体的粘结性能、用水量外形：影响和易性，针片状颗粒对混凝土的强度尤其是抗折强度亦有影响。

岩石颗粒的长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者为针状，厚度小于平均粒径的0.4倍者为片状。级配：对节约水泥和和易性有关系。要有较小的粒间隙率和较小的总表面积。

分为I区、II区、III区三个级配区。级配良好的粗砂在I区、中砂在II区、细砂在III区。

颗粒尺寸：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，且不大于40mm。细集料细度模数计算、分类以及规范要求细度模数（Mx）按下式计算：细度模数Mx将砂分成粗、中、细三种规格：Mx=3.7～3.1为粗砂Mx=3.0～2.3为中砂Mx=2.2～1.6为细砂。按级配曲线将细集料分为：

Ⅰ区（粗）、Ⅱ区（中）和Ⅲ区（细）；混凝土用砂量不变，砂的细度模数小，水泥用量提高。泵送混凝土宜用中砂

A1、A2、A3、A4、A5、A6分别为筛孔尺寸为4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm各筛上的累计筛余百分率。二、掺和料定义

掺合料是指在混凝土搅拌过程中加入的、具有一定细度和活性的用于改善新拌和硬化混凝土性能（特别是耐久性能）的某类矿物类产品。分类

按化学反应性分为：非活性（惰性）：加入拌合后，不能或很少生成具有胶凝性的水化产物，在混凝土中主要起填充作用，如：石灰石粉、石英粉等活性：包括有胶凝性和有火山灰性。加水后本身不能硬化（或稍具有水硬性），但与激发剂混合，加水拌合后，不但能在空气中硬化，而且能在水中继续硬化。如粉煤灰、硅灰、火山灰、磨细矿渣、煅烧页岩、煅烧粘土等。按属性分：天然：火山灰、磨细石灰石粉、钙性粘土、磨细石英粉、硅藻土人造：煅烧页岩、煅烧粘土工业废料：粉煤灰、硅灰、水淬高炉矿渣粉、自然煤矸石粉

几种常用掺合料磨细矿渣冶炼生铁时的副产品，其主要化学成分为SiO2、Al2O3和CaO。经水淬急冷的粒化高炉矿渣含有大量的玻璃体，具有较大的潜在活性，经磨细后（粒径小于45um）活性发挥。化学成分

SiO2、CaO、Al2O3是矿渣的主要成份，通常占到约90%，是决定矿渣活性的主要成份。玻璃体含量矿渣中在化学成分大致相同的情况下，玻璃体含量越多，其活性越高。细度矿渣越细，比表面积越大，活性越高，越有利于混凝土性能的改善和提高磨细矿渣质量评定方法化学分析法：质量系数KK=（CaO+Al2O3+MgO)/(SiO2+MnO+TiO2)质量系数越大，活性越高。强度试验法：活性指数磨细矿渣对混凝土性能（新拌性能、力学性能、耐久性能）影响需水量和坍落度磨细矿渣可显著降低水泥浆屈服应力，增加流动性；磨细矿渣颗粒直径小，圆度较大，在新拌水泥浆中具有轴承作用，增大水泥浆的流动性；磨细矿渣颗粒比表面积大，会增加需水量，只有与减水剂复合作用时，才能发挥前两点优势，表现出辅助减水效果。在相同配合比、相同减水剂掺量的情况下，掺磨细矿渣混凝土的坍落度得到明显提高。泌水与离析与细度有很大关系。细度过小，粘聚性差，易泌水。比表面积较大时，粘聚性好，泌水小。比表面积在400m2/kg~6002/kg时具有较好的粘聚性，泌水小。坍落度损失有利于减少坍落度损失凝结性能凝结时间延长，且比表面积越大、掺量越大、凝结时间越长，但初终凝时间间隔基本不变。强度有细度、掺量有关。普通细度矿渣混凝土的早期强度比普通混凝土略低，但28d、90d及180d的强度增长显著高于变通混凝土。弹性模量大致相同抗化学侵蚀性能抗硫酸侵蚀视掺量不同而定，低于65%的掺量，抗侵蚀性差，高于65%较好。

对抗海水、抗酸、抗氯化物均有利抗碳化性能掺入矿渣能提高密实度有利于提高抗碳化性能，但二次水化反应消耗大量Ca(OH)2，降低碱度，对抗碳化不利。抗冻性有利于提高抗冻性。提高抗渗能力抑制碱骨料反应磨细矿渣应用技术要求品质化学性质：三氧化硫、烧失量物理性质：比表面积、含水率胶砂性能：需水量比、活性指数细度参与水化反应的能力，粒径大于45μmm时很难参与水化反应，比表面积应超过400m2/kg，才能比较充份发挥其活性。温升越细，活性越大高，早期产生的水化热越大，早期产生的自收缩越大。掺量应通过试验确定，应与水泥和外加剂间有良好的适应性。养护控制好养护温度、湿度更有利于磨细矿渣混凝土强度等性能的发展。粉煤灰电厂排放的固体废弃物，含有的大量玻璃体赋于其较好的火山灰活性。其主要化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO。粉煤灰是一种火山灰质材料，本身并无胶凝性能，在常温下有水存在时，粉煤灰可以与混凝土中的进行二次反应，生成难溶于水的水化硅酸钙凝胶，这样不仅降低了溶出的可能，也填充了混凝土内部的孔隙，对混凝土强度和抗渗性都有提高作用。粉煤灰的这种作用称为火山灰（活性）效应。除了火山灰效应外，粉煤灰对混凝土力学性能及耐久性的改善还有另外两个原因：第一，形貌效应。粉煤灰的主要矿物组成是玻璃体，这些球形玻璃体表面光滑、粒度细、质地致密、内比表面积小、对水的吸附力小，因此，粉煤灰的加入使混凝土制备需水量减小，降低了混凝土早期干燥收缩，使混凝土密实性得到很大提高；第二，填充效应（微骨料）。粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥颗粒之中，不仅能填充水泥颗粒间的空隙，而且能改善胶凝材料的颗粒级配，并增加水泥胶体的密实度。因此，形貌效应、填充效应（微骨料）和火山灰（活性）效应并称为粉煤灰改善混凝土性能的三大效应。粉煤灰性能细度越细，比表面积越大，活性越易激发烧失量越细，烧失量越小，需水量也越低，火山灰活性越高需水量与细度、颗粒形貌、级配、烧失量有关。表面光滑的球形颗粒越多，需水量越小，多孔颗粒越多，需水量越大。需水量在保证混凝土流动性的条件下，影响水灰比从而影响强度。三氧化硫含量化学组成氧化硅、氧化铝和氧化铁含量达到70%以上，有时还含有较氧化钙。火山灰活性玻璃体是火山灰活性的来源，有球状的和表面多孔的。其他游离氧化钙、氧化镁、SO3粉煤灰对混凝土性能（新拌性能、力学性能以及耐久性能）影响主要技术优势：减少需水量、改善流动性、改善泵送性能、减少泌水与离析、减少坍落度损失对外加剂的适应性减水剂分散粉煤灰颗粒更有效高烧失量的粉煤灰易吸附引气剂凝结性能延长混凝土的凝结时间水化热与温升

降低7d以前的水化热，尤其是1d的，可使放热高峰时间延迟养护适当提高养护温度有利，较高湿度有利强度早期强度降低明显，90d后强度接近弹性模量28d后不低于甚至高于普通混凝土体积稳定性徐变初期较高，后期较低收缩可能增加也可能减少耐久性能抗渗性能、抗硫酸盐、抑制碱集料反应优于普通混凝土；碳化深度高于普通混凝土；抗冻性能低于普通混凝土。抑制碱骨料反应粉煤灰的应用技术要求品质应用场合有早期强度要求、保护层厚度小于20mm，不宜掺加粉煤灰；有抗冻要求的，必须掺加引气剂。掺量养护硅灰电弧冶炼硅金属或硅铁合金时的副产品，其主要化学成分为SiO2。硅灰主要性能特点物理性能颗粒呈球形，极细，最小颗粒粒径小于0.01μm，平均粒径为0.1μm~0.3μm化学性能具有很高的火山灰活性。硅灰对混凝土性能的影响（熟悉）新拌性能增加需水量，减小泌水，增加黏聚性塑性收缩更易产生塑性收缩硬化性能提高强度、降低体积稳定性耐久性能提高抗渗、抗冻、耐磨、抑制碱集料反应、抗化学侵蚀等耐久性能硅灰的应用技术要求掺量一定要控制在一定范围内；可以与其他矿物外加剂混掺，起到“超叠”作用；必须与高效减水剂同时使用。三、外加剂外加剂定义

外加剂是一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入的、用以改善新拌混凝土和(或)硬化混凝土性能的材料，它已经作为混凝土中除水泥、砂、石和水之外的必不可少的第五组分，简称为外加剂。外加剂分类

混凝土外加剂按其主要使用功能分为四类：（1）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括各种减水剂和泵送剂等（2）调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、促凝剂和速凝剂等（3）改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂、阻锈剂等（4）改善混凝土其他性能的外加剂，包括膨胀剂、防冻剂等外加剂命名及定义：

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。早强剂：能加速水泥水化和硬化加速混凝土早期强度发展的外加剂。缓凝剂：延迟混凝土拌合物硬化，延长混凝土凝结时间的外加剂。促凝剂：能缩短拌合物凝结时间的外加剂。引气剂：在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡且能保留在硬化混凝土中的外加剂。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，减水率要求不小于１２％。缓凝高效减水剂：以各种高效减水剂为主要成分，再复合各种适量的早强组分，兼有缓凝功能和高效减水功能的外加剂。早强减水剂：兼有早强和减水功能的外加剂。缓凝减水剂：兼有缓凝和减水功能的外加剂。引气减水剂：兼有引气和减水功能的外加剂，减水率要求不小于１０％。防水剂：能提高水泥砂浆、混凝土抗渗性能的外加剂。阻锈剂：能抑制或减轻混凝土中钢筋和其他金属预埋件锈蚀的外加剂

膨胀剂：在混凝土硬化过程中因化学作用能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂。防冻剂：能使混凝土在负温下硬化，并在规定养护条件下达到预期性能超群的外加剂。着色剂：能制备具有彩色混凝土的外加剂。速凝剂：能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。泵送剂：能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂，减水率要求不小于１２％。加气剂：混凝土制备过程中因发生化学反应，放出气体，使硬化混凝土中有大量均匀分布气孔的外加剂。保水剂：能减少混凝土或砂浆失水的外加剂。絮凝剂：在水中施工时，能增加混凝土粘稠性，抗水泥和集料分离的外加剂。增稠剂：能提高混凝土拌合物粘度的外加剂。减缩剂：减少混凝土收缩的外加剂。保塑剂：在一定时间内，减少混凝土坍落度损失的外加剂。高性能减水剂：具有一定引气，且比高效减水剂具有更高减水率、更好坍落度保持性能和较小干燥收缩的外加剂，减水率要求不小于２５％。外加剂性能指标针对高性能减水剂(早强型、标准型、缓凝型)、高效减水剂(标准型、缓凝型)、普通减水剂(早强型、标准型、缓凝型)、引气减水剂、泵送剂、早强剂、缓凝剂及引气剂共八类混凝土外加剂，规定了掺外加剂混凝土技术指标。几种常用外加剂

高效减水剂在正常掺量时比普通减水剂更高的减水率，没有严重的缓凝及引气量过多的问题。主要分为以下几种：1、以萘为原料的萘磺酸钠甲醛缩合物（萘系高效减水剂）

2、以三聚氰胺为原料的磺化三聚氰胺甲醛缩合物（密胺系高效减水剂）3、以蒽油为原料的聚次甲基蒽磺酸钠（蒽系减水剂）4、以甲基萘为原料的聚次甲基萘磺酸钠5、以古马隆树脂为原料的氧茚树脂磺酸钠6、以栲胶为原料的高效减水剂7、以萘酚和对氨基苯磺酸钠为原料的氨基磺酸系高效减水剂（氨基磺酸盐系高效减水剂）8、以丙酮为原料的肪脂族（醛酮缩合物）高效减水剂（脂肪族高效减水剂）

萘系高效减水剂占外加剂的比例大约为87.5%，是使用量量大，面积最广的外加剂。高性能减水剂有比萘系更高的减水率，更好的坍落度保持性能，并具有一定的引气性和较小的混凝土收缩。

目前我国开发的以聚羧酸盐为主，其掺量低、减水率高、氯离子和碱含量较低。膨胀剂

与水泥、水拌和后经水化反应生成钙矾石，或氢氧化钙，或钙矾石和氢氧化钙，使混凝土产生体积膨胀。在混凝土中起到抗渗、防水、防裂、补偿收缩的作用。主要有以下几种：

1、硫铝酸钙类：水化产物是钙矾石，膨胀主要发生在浇筑后3～14d

2、氧化钙类：水化产物是氢氧化钙,膨胀主要发生在浇筑后1～3d

3、硫铝酸钙-氧化钙类：水化产物是钙矾石和氢氧化钙,既有1～3d的早期膨胀特性，又有3～4d的中期膨胀特性影响因素：

1、不同种类外加剂与膨胀剂复合使用时会对膨胀剂的膨胀性能产生影响；

2、与其他外加剂复合使用时应关注两者的相容性；

3、水胶比低，早期强度高，导致膨胀剂参与水化而产生膨胀的组分数量，会抑制混凝土膨胀的发展；4、混凝土中有大量掺合料时，得到同样的膨胀率应相应提高膨胀剂掺量。5、硫铝酸盐膨胀剂用于等量取代水泥时，由于所含铝相和石膏的水化热较大，在大体积混凝土中会使温升有所提高。木质素磺酸盐类减水剂

常用的普通减水剂，减水率为8%～10%，可以直接使用，也可以作为复合型外加剂的原料。木质素磺酸盐通常由亚硫酸盐法生产纸浆的副产品制得，常用的有木钙、木钠、木镁。引气剂

能在砂浆和混凝土中引入大量均匀分布的，封闭的微小气泡，且在硬化后能保留在其中的一种外加剂。

能提高混凝土的抗冻性、抗渗性，改善流动性，降低泌水，增加粘聚性。但也有降低混凝土强度、降低对钢筋的粘结强度。防冻剂防冻组分降低水的冰点，使水泥在负温下仍能水化；早强组分提高混凝土的早期强度，抵抗水结冰产生的膨胀应力；减少混凝土中的冰含量，并使冰晶粒度细小且均匀分散，减轻对混凝土的破坏；引气组分引入适量封闭的微气泡，减轻冰胀应力及过冷水迁移产生的应力；有机硫化物能改变水的冰晶形式，减少冰胀应力。

速凝剂是调节混凝土凝结和硬化速度的外加剂缓凝剂可用于大体积混凝土及炎热条件下施工，需长时间停入或长距离运输的混凝土。

主要有糖钙、糖蜜等。复合外加剂以上述的各组份为主，加入其他组份复合而成，如防冻剂、早强减水剂、泵送剂等。四、混凝土用水分类混凝土拌合水、混凝土养护用水水质要求

不得含有影响水泥正常凝结、硬化的有害杂质；不得产生能降低混凝土耐久性、加快钢筋腐蚀及导致预应力钢筋脆裂、污染混凝土表面等有害影响。凡生活饮用水和清洁的天然水都能用于拌制混凝土。

养护用水无不溶物和可溶物要求，其它要求和拌合用水一样。海水、工业废水等对混凝土性能的影响工业废水要经检验合格才能使用

海水未经处理严禁用于钢筋混凝土和预应力混凝土，在无法获得水源时，可拌制素混凝土。第二节混凝土性能混凝土拌合物性能和易性：评价混凝土拌合物的重要指标和易性会影响浇筑混凝土的效率，也会影响混凝土硬化后的密实度、强度、耐久性、抗冻性。定义和易性是指混凝土拌合物易于施工操作并能获得质量均匀、成型密实的性能。分类流动性：拌合物在自重或机械力作用下能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。大小取决于拌合物中用水量或水泥浆含量的多少。粘聚性：组成材料之间有一定的粘聚力，不致产生分层和离析的性能。大小取决于细集料的用量以及水泥浆的稠度等。保水性：具有一定的保水能力，不致于产生严重泌水的性能。保水性差，混凝土硬化后易形成透水通路，降低混凝土的密实性。和易性测试及评价指标通常是测定混凝土拌合物的流动性，作为和易性的一个评价指标，辅以直观经验观察粘聚性和保水性，据此综合判断混凝土拌合物和易性优劣。混凝土拌合物的流动性可采用坍落度、维勃稠度或扩展度表示。和易性影响因素水泥浆量：多，流动性大；过多，粘聚性差。水胶比：过小，施工困难，不能保证密实性；过大，粘聚性和保水性不良。砂率：过大，流动性降低；过小，粘聚性和保水性差，产生离析、流浆。

合理砂率是指当用水量及水泥用量一定的条件下，能使混凝土拌合物获得最大的流动性且保持良好的黏聚性和保水率的砂率；或者是使混凝土拌合物获得所要求的和易性前提下，水泥用量最少的砂率。水泥品种：受水泥需水性的影响。集料性质：粒径越大，总比表面积越小，流动度越大。外加剂：在不增加水泥用量的情况下，有良好的和易性。温度和时间：时间延长，和易性变差；环境温度升高，相应坍落度下降。和易性改善措施采用合理砂率采用较粗、级配良好的砂石坍落度太小，保持水灰比不变，增加水泥浆量；坍落度太大，保持砂率不变，增加砂石。掺加适量粉煤灰、外加剂

凝结时间定义与分类凝结时间分为初凝时间和终凝时间初凝时间：混凝土失去塑性但不具备机械强度的时间，贯入阻力3.5MPa终凝时间：混凝土失去塑性且具备机械强度的时间，贯入阻力28MPa凝结时间影响因素（熟悉）原材料：水泥组分及细度、掺合料种类及掺量、外加剂品种施工工艺：投料顺序、搅拌时间、现场加水养护条件缩短凝结时间的措施使用化学速凝、早强剂或硅灰适当降低掺合料的掺量增加水泥熟料中C3A含量等使用早强型减水剂

混凝土力学性能抗压强度定义混凝土的抗压强度是指其标准试件在压力作用下直到破坏的单位面积所能承受的最大应力。分类1、混凝土立方体抗压强度2、混凝土轴心抗压强度：约为立方体抗压强度的0.7～0.8强度等级划分

混凝土强度等级是根据立方体抗压强度标准值来确定；是混凝土结构设计的强度计算依据，也是施工中控制质量和验收时的重要依据。

抗压强度标准值是指具有95%保证率的立方体抗压强度。标准养护28d的混凝土抗压强度用来确定混凝土的强度等级；标准养护条件为：温度20±2℃，相对湿度大于95%表示方法是用“C”和“立方体抗压强度标准值”两项内容表示，如C30抗压强度影响因素1、水胶比：水灰比大，强度低；水灰比小，强度高；2、粗集料3、龄期4、温湿度：强度在一定的温湿度条件下发展，，在0～40℃范围内，强度随温度升高。5、施工抗压强度等级选用范围①C10～C15——用于垫层、基础、地坪及受力不大的结构。

②C20～C25——用于梁、板、柱、楼梯、屋架等普通钢筋混凝土结构；③C25～C30——用于大跨度结构、要求耐久性高的结构、预制构件等；

④C40～C45——用于预应力钢筋混凝土构件、吊车梁及特种结构等

⑤C50～C60——用于30层至60层以上高层建筑；

⑥C60～C80——用于高层建筑，采用高性能混凝土；

⑦C80～C120——采用超高强混凝土于高层建筑。抗拉强度定义混凝土抗拉强度是指试件受拉力后断裂时所承受的最大负荷载除以截面积所得的应力值。只有抗压强度的1/10～1/20。分类直接抗拉强度；劈裂抗拉强度；弯曲抗拉强度。抗弯强度定义抗弯强度是指混凝土材料抵抗弯曲不断裂的能力。路面或机场跑道是以抗弯强度为主要设计指标。测试方法

采用三点抗弯测试或四点测试方法评测混凝土变形性能变形性能分类非荷载作用下的变形：化学收缩、塑性收缩、干湿变形及温度变形荷载作用下的变形：短期荷载作用下的变形、长期荷载作用下的变形变形的定义化学收缩水泥水化产物的体积小于反应物（水和水泥）的体积，会引起的混凝土收缩。该收缩是不可恢复的，会使混凝土内部产生微细裂纹。塑性收缩在塑性阶段，由于表面失水而产生的收缩。混凝土表面易产生裂纹。预防方法：降低表面失水速率，防风、降温，可表面覆盖、喷洒养护剂。干湿变形主要取决于周围环境湿度的变化，表现为干缩湿胀。干缩变形是由表及里进行，会产生表面收缩大，内部收缩小的现象，导致混凝土表面受拉，当拉应力超过混凝土的抗拉强度是地，表面会产生裂缝。由于集料不收缩，所以在水泥石与集料界面上也会产生微裂缝。影响因素有：1、水泥用量、品种、细度：用量大，干缩大；水泥越细，干缩越大；2、水灰比：水灰比大，干缩大；3、集料质量：质量好，干缩小；4、养护条件：养护湿度大，时间长，干缩小。温度变形

热胀冷缩性质引起的变形。对大体积混凝土极为不利。混凝土散热慢，内部温度有时可达50～70℃，造成内部膨胀和外部收缩互相制约，使混凝土表面产生很大拉应力，造成开裂。控制措施：减少水泥用量；加强混凝土外部保温。短期荷载作用下的变形在荷载作用下，混凝土变形可由四个阶段来描述，这四个阶段决定了混凝圭应力—应变曲线的特性。混凝土的弹性模量（原点模量）：反映混凝土结构或钢筋混凝土结构刚度大小的重要指标。混凝土的变形模量（曲线上任一点的应力与其应变的比值）既产生可弹性变形，又产生塑性变形受压变形曲线I阶段：界面裂缝无明显变化，荷载与变形呈直线II阶段：界面裂缝数量、长度、宽度逐渐增大，变形增大速度超过荷载增大速度III阶段：砂浆开始出现裂缝，并和相邻界面裂缝连接、汇合，变形进一步加快IV阶段：裂缝迅速发展，变形迅速增大，曲线下降，混凝土最终破坏。弹性模量在应力-应变曲线上任一点的应力与其应变的比值。影响因素：水泥用量少，水灰比小，混凝土弹性模量大；集料弹性模量大、级配优良则混凝土弹性模量大；早期养护温度较低的混凝土弹性模量大；引气混凝土弹性模量小。长期荷载作用下的变形徐变

混凝土在某一不变荷载的长期持续作用下，变形也会随着时间的增长而增长，称为混凝土的徐变。产生原因：由于在长期荷载作用下，水泥石中的凝胶体产生粘性流动，向毛细孔内迁移所致。影响因素：水灰比、水泥用量越小，徐变越小；集料弹性模量越大，徐变越小；所受应力越大，徐变越大。徐变的存在，使结构物内部的应力和变形会不断重新分布，对混凝土的温度应力起到有利作用；对预应力混凝土会使钢筋的预应力受到损失。混凝土耐久性能定义混凝土耐久性是混凝土抵抗气候变化、化学侵蚀、磨损或任何其它破坏过程的能力。分类

抗冻性、抗渗性、抗侵蚀性、抗碳化性、碱集料反应抑制性等。

提高混凝土的耐久性最关键的提高混凝土的密实度。混凝土抗冻性定义：混凝土材料抵抗多次“冻融循环”而不疲劳、破、坏的性质等级划分冻融破坏原因混凝土毛细孔内多余的水分结冰产生膨胀，引起混凝土内部破坏。影响因素及改善措施

影响因素：1、混凝土密实度2、孔隙构造及数量3、孔隙充水程度4、水灰比5、养护时间。

措施：1、降低水灰比2、减少多余水分3、掺加引气剂使孔隙成为细小、均匀、封闭气泡4、加强养护5、掺入防冻剂。混凝土抗渗性定义指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能等级划分混凝土渗水原因施工振捣不密实；水泥浆中多余水分的蒸发而留下的气孔；水泥浆泌水所形成的毛细管孔道；粗集料下部聚积的水膜。抗渗性影响因素、改善措施

影响因素：水灰比、集料的最大粒径、水泥品种及细度、养护条件、外加剂、掺合料；改善措施：改变孔隙特征、截断渗水通道、增大密实度混凝土抗碳化性能定义：混凝土能够抵抗空气中的二氧化碳与水泥石中碱性物质起化学反应后，生成碳酸钙和水的能力等级划分碳化对混凝土性能的影响使混凝土对钢筋的保护作用减弱；增加混凝土的收缩。影响因素1、环境条件2、水泥品种3、水胶比：决定CO2在混凝土中的扩散速度。越大，内部孔隙率越大，碳化速度越快。4、孔结构和碱度5、外加剂6、其他等。提高混凝土抗碳化的措施：1、提高混凝土的气密性；2、将混凝土中的PH值保持在一个可靠的范围内；3、将混凝土与恶劣的环境隔离；4、减少混合材的掺量；5、加强混凝土的养护混凝土抗侵蚀定义混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学侵蚀、物理作用而不破坏的能力。侵蚀类型硫酸盐侵蚀、酸侵蚀、海水侵蚀提高抗侵蚀措施合理选择水泥品种、降低水灰比、改善孔结构等碱集料反应定义混凝土集料中的某些活性矿物与混凝土微孔中的碱性溶液产生化学反应称为碱集料反应危害

碱集料反应产生的碱-硅酸盐凝胶，吸水后会产生膨胀，体积可增大3～4倍，从而引起混凝土的剥落、开裂、强度降低，甚至导致破坏。碱集料反应条件混凝土的凝胶中有碱性物质、集料中有活性集料、水分抑制措施掺用掺合料、掺用引气剂、隔绝水、使用低碱水泥第三节混凝土配合比设计配合比设计基本要求混凝土配合比设计应满足施工要求、设计强度等级要求、节约水泥及降低成本要求。混凝土配合比设计应满足的性能要求，有混凝土配制强度及其它力学性能、拌合物性能、长期性能和耐久性能。三个基本参数：水胶比、单位水泥用量、砂率混凝土配合比设计应采用工程实际用的原材料。细骨料含水率应小于0.5%，粗骨料含水率小于0.2%。混凝土最大水胶比的要求。最小胶凝材料用量的要求矿物掺合料在普通混凝土、预应力混凝土、基础大体积混凝土中的最大掺量要求。混凝土拌合物的含气量、水溶性氯离子最大含量的规定。对有潜在碱骨料反应危害的混凝土的碱含量控制指标。（混凝土中最大碱含量不应大于3.0kg/m3）混凝土配合比设计步骤一、混凝土设计强度的计算设计强度等级小于C60，

设计强度等级不小于C60，

混凝土强度标准差的确定当有1～３个月的同一品种、同一强度等级混凝土的强度资料，且不少于30组时：

强度等级不大于C30时，最小取3.0；当强度等级大于C30不小于C60时，最小取4.0当没有强度资料时：混凝土强度等级≤C20C25～C45C50～C55σ4.05.06二、水胶比的确定（应满足和易性、强度、耐久性要求）混凝土强度等级小于C60：

胶凝材料28d抗压强度fb水泥28胶砂抗压强度实测值，无实测值时：

三、用水量的确定水胶比在0.40～0.80时，按表选取：水胶比小于0.40时，通过试验确定。掺减水剂后混凝土用水量（以表中90mm坍落度用水量为基础，每增大20mm坍落度，增加用水量5kg/m3)四、外加剂掺量的确定。

五、胶凝材料、矿物掺合料及其水泥用量的确定。胶凝材料用量：

矿物掺合料用量：

水泥用量：

mc0=mb0-mf0六、砂率的选取及调整（根据骨料的最大粒径与水胶比确定）粗骨料的级配和砂子的细度模数影响砂率的选取。坍落度为10～60mm时，按有选取：坍落度小于10mm时，应经试验确定。坍落度大于60mm时，可经试验确定，也可在表的基础上，每增大20mm，砂率增大1%调整。七、粗、细骨料用量的确定质量法：

体积法：（原理：混凝土体积等于砂石、胶凝材料、水、空气的体积之和。）

八、混凝土配合比试配、调整与确定混凝土试拌：使用强制式搅拌机最小搅拌量：符合下表要求，并不小于搅拌机公称容量的1/4。确定试拌混凝土配合比在计算配合比的基础上应进行试拌。计算水胶比宜保持不变，调整其它参数使拌合物性能符合要求。采用三个配合比。一个为试拌配合比，另外两个的水胶比分别增加和减少0.05，砂率分别增加和减少1%。每个配合比至少制作一组试件，并标准养护到28d或规定龄期试压。配合比调整根据试压结果，绘制强度和胶水比的线性关系图或用插值法确定配制强度对应的水胶比。根据确定的水胶比调整用水量和外加剂用量。确定胶凝材料用量、粗细骨料用量配合比调整（确定校正系数）

δ——混凝土配合比校正系数；ρc,t——混凝土拌合物的表观密度实测值（kg/m3）有耐久性设计要求的，进行相关耐久性试验验证。特种混凝土配合比抗渗混凝土抗渗混凝土所用原材料应符合下列规定：宜采用普通硅酸盐水泥。粗骨料宜采用连续级配，其最大粒径不宜大于40mm，含泥量不得大于1.0%，泥块含量不得大于0.5%；细骨料宜采用中砂，含泥量不得大于3.0%，泥块含量不得大于1.0%；宜掺用矿物掺合料和外加剂，粉煤灰应为I级或II级。最大水胶比应符合表中要求：每立方米混凝土中的水泥和矿物掺合料总量不宜小于320kg；砂率宜为35%~45%；掺用引气剂的抗渗混凝土，其含气量宜控制在3%-5%。进行抗渗混凝土配合比设计时，尚应增加抗渗性能试验，并应符合下列规定：试配要求的抗渗水压值应比设计值提高0.2MPa；试配时，宜采用水灰比最大的配合比做抗渗试验，其试验结果应符合下式要求：Pt≥P/10＋0.2

（10-18）式中

Pt——6个试件中4个未出现渗水时的最大水压值（MPa）；P——设计要求的抗渗等级值。掺引气剂的混凝土还应进行含气量试验，含气量宜控制在3.0%～5.0%。抗冻混凝土应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥宜选用连续级配的粗骨料，其含泥量不得大于1.0%，泥块含量不得大于0.5%。细骨料含泥量不得大于3.0%，泥块含量不得大于1.0%。粗骨料和细骨料均应进行坚固性试验，并应符合现行行业标准J52规定。抗冻等级不小于F100混凝土应掺引气剂；在钢筋混凝土和预应力混凝土中不得掺用含有氯盐的防冻剂；预应力混凝土中不得掺用含有亚硝酸盐或碳酸盐的防冻剂。配合比符合下两表：掺用引气剂时最大含气量不超过7%，最小含气量应符合：高强混凝土强度等级大于C60的混凝土为高强混凝土。应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。粗骨料宜采用连续级配，最大粒径不宜大于25.0mm，针片状颗粒含量不宜大于5.0%，含泥量不应大于0.5%，泥块含量不宜大于0.2%；细骨料的细度模数宜为2.6~3.0，含泥量不应大于2.0%，泥块含量不应大于0.5%。宜掺用减水率不小于25%的高效减水剂；宜复合掺用粒化高炉矿渣粉、粉煤灰和硅灰等矿物掺合料；粉煤灰等级不低于II级；强度等级不低于C80宜掺用硅灰。高强混凝土配合比应经试验确定，尚宜符合下列规定：1）水胶比、胶凝材料用量和砂率确定：2）所采用的外加剂和矿物掺合料的品种、掺量，应通过试验确定；矿物掺合料掺量宜为25%～40%，硅灰不宜大于40%。3）水泥用量不宜大于500kg/m3；4）采用三个不同的配合比进行混凝土强度试验时，其中一个应为基准配合比，另外两个配合比的水灰比，宜较基准配合比分别增加和减少0.02。5）高强混凝土设计配合比确定后，尚应用该配合比进行不少于三盘混凝土的重复试验，每盘至少成型一组试件，每组抗压强度平均值不应低于配制强度。泵送混凝土宜选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。粗骨料宜选用连续级配，针片状颗粒含量不宜大于10%，粗骨料的最大粒径与输送管的管径之比应符合：细骨料宜选用中砂，通过公称直径为315um筛孔的颗粒含量不宜少于15%。应掺用泵送剂或减水剂，并宜掺用矿物掺合料。配合比应符合：（1）胶凝材料用量不宜小于300kg/m3。（2）泵送混凝土的砂率宜为35%~45%；（3）应考虑坍落度经时损失。

大体积混凝土宜选用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥。粗集料宜采用连续级配，最大粒径不宜小于31.5mm。细集料宜采用中砂，含泥量不应大于3.0%宜掺用矿物掺合料和缓凝型减水剂。当采用60d或90d设计强度时，宜采用标准尺寸抗压试件。配合比应符合：1）水胶比不宜大于0.55，用水量不宜大于175kg/m3。2）宜提高粗集料用量，砂率宜为38%~42%。3）应减少水泥用量，提高矿物掺合料用量。4）控制混凝土绝热温升不宜大于50℃。5）应满足施工对混凝土凝结时间的要求。第三章钢筋钢筋的品种和性能钢筋是指钢筋混凝土和预应力混凝土用钢材。其截面为圆形，有时带有圆镚的方形。包括光圆钢筋、带肋钢筋、扭转钢筋。

钢筋可以承受拉力，增加机械强度。按化学成分分钢筋化学成分的含量对钢筋的机械性能和可焊性影响极大。一般建筑钢筋在正常情况下不作化学成分检验。碳素钢钢筋：又分为低碳钢（含碳量低于0.25）、中碳钢（含碳量0.25％～0.7）、高碳钢（含碳量0.70％～1.4）；普通低合金钢筋：在低碳钢和中碳钢中加入少量合金元素，获得强度高和综合性能好的钢种，在钢筋中常用的合金元素有硅、锰、钒、钛等。化学成分对钢筋性能的影响碳（C）：钢中含碳量增加，硬度和强度提高，塑性和韧性下降，焊接性变差。碳素钢钢筋按含碳量多少，分为低碳钢钢筋、中碳钢钢筋、高碳钢钢筋。锰（Mn）：脱氧剂，可使钢的塑性及韧性下降，含量要合适，一般在1.5％以下。硅（Si）：脱氧剂，可使钢的强度和硬度增加。硫（S）：使钢的塑性和韧性下降。一般要求其含量不得超过0.045％。磷（P）：使钢易发生冷脆并恶化钢的焊接性能。尤其在200℃时，可使钢材或焊缝出现冷裂纹。按机械性能把钢筋分为四级Ⅰ级钢筋-235/370级Ⅱ级钢筋-335/510级Ⅲ级钢筋-370/570Ⅳ级钢筋-540/835级

分子是屈服强度，分母是抗拉强度，单位是MPa。

按机械性能分

根据是否存在屈服点，一般可分为软钢和硬钢。由于硬钢无明显屈服点，塑性较软钢差，所以其控制应力系数较软钢低。软钢（热轧钢筋）：有明显的屈服点，破坏前有明显的预兆（较大的变形，即伸长率），属塑性破坏。含碳量低于0.25%，有明显的屈服阶段。硬钢（热处理钢筋及高强钢丝）：强度高，但塑性差，脆性大。从加载到突然拉断，基本上不存在屈服阶段，属脆性破坏。碳(C)含量不同导致屈服点差异，软钢、硬钢的区别在于C含量。C含量0.15%以下-极软钢含量0.20%～0.30%-软钢含量0.30%～0.50%-半硬钢含量0.50%～0.80%-硬钢含量0.81.2～3.0%-极硬钢按生产工艺及轧制外形分热轧带肋钢筋

符号标注:HRB,H、