建筑材料 第4章 混凝土

第四章混凝土

目录4.1混凝土概述4.2普通混凝土的组成材料4.3混凝土主要技术性质4.4普通混凝土的配合比设计4.5混凝土的质量控制4.6其他品种混凝土4.1混凝土概述一、混凝土的定义广义混凝土：

胶凝材料、粗细骨料、水（或不加水）狭义混凝土：

水泥、砂、石、水、外加剂、掺合料

，又称为水泥混凝土，通常简称混凝土。二、混凝土的种类二、混凝土的种类三、混凝土的特点优点原材料丰富、成本低；易于成型；抗压强度高、耐久、耐火、维修费用低；与钢筋能取长补短。缺点自重大、比强度小、重质低强——轻混凝土抗拉强度低、变形性能差——纤维混凝土硬化较缓慢，影响强度的因素多——外加剂第二节普通混凝土的组成材料水泥水水泥浆石子砂子骨料新拌混凝土凝结硬化硬化混凝土混凝土外加剂

为了改善或提高混凝土的性能第一节混凝土的组成与结构各组成材料的作用水+水泥=水泥浆：起胶结和硬化的作用砂+石子=集料：起支撑和骨架的作用组成材料硬化前硬化后水泥+水润滑作用胶结作用砂+石子填充作用骨架作用粗骨料细骨料水泥石混凝土的宏观结构混凝土体积构成

水泥石——25％左右；砂和石子——70％以上；孔隙和自由水——1％～5%一、水泥品种的选择应根据混凝土的工程特点或所处的环境条件，结合水泥性能，进行合理地选择。

一、水泥强度等级的选择原则上，配制高强度等级的混凝土，选择高强度等级的水泥；一般情况下，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.5～2.0倍；配制高强混凝土时，可选择水泥强度等级为混凝土强度等级的1倍左右。混凝土强度等级选择水泥强度等级C30及以下32.5、42.5C35～C4542.5C50～C6052.5C70～C8062.5二、细骨料（砂）定义：砂是指公称粒径<5mm的岩石颗粒。分类（1）按产源分砂天然砂人工砂机制砂混合砂河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂等二、细集料（砂）天然砂是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形

成的粒径小于5mm的岩石颗粒。河砂、湖砂、海砂由于长期受水流的冲刷作用，其颗粒表面比较圆滑、干净且产源丰富。

但海砂中含有贝壳碎片及可溶盐等有害杂质。山砂表面粗糙，棱角多，砂中含泥量及有害杂质较多。建筑工程一般多采用河砂作为细骨料。二、细集料（砂）人工砂为经除土处理的机制砂和混合砂的统称。

机制砂是将机械破碎、筛分制成的粒径小于5mm的岩石颗粒。其颗粒尖锐、有棱角，较干净，但针片状颗粒和细粉含量较多，成本较高。

混合砂是由机制砂和天然砂混合制成的。

一般只在当地缺乏天然砂源时才用人工砂。二、细集料（砂）（2）按粗细程度分：

粗、中、细砂、特细砂。（3)按技术要求分Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土；Ⅱ类用于强度等级为C30～C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆2.混凝土用砂的质量要求：----JGJ52—2006《普通混凝土用砂、石质

量及检验方法标准》1、砂中含泥量等的质量标准砂应质地坚硬、清洁、有害杂质含量不超过限量。砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料等杂物，有害物质主要是云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯化物等。有害杂质的危害有机物——对水泥石有腐蚀作用；云母——黏附在砂的表面，使水泥石与砂的黏结力下降，降低混凝土的强度、耐久性；轻物质——与水泥黏结差，影响混凝土的强度、耐久性；硫化物及硫酸盐——水泥石有腐蚀作用；氯盐——使钢筋混凝土中的钢筋锈蚀，因此必须对氯离子严格限制；海砂中的贝壳——对混凝土的和易性、强度及耐久性均有不同程度的影响。含泥量、泥块含量和石粉含量含泥量是指砂中公称粒径小于80μm的颗粒含量；泥块含量是指砂中原公称粒径大于1.25mm，经水洗、手捏后变成小于630μm的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中公称粒径小于80μm，且其矿物组成和成分与被加工母岩石相同的颗粒含量。含泥量、泥块含量和石粉含量含泥量会影响砂与水泥石的粘结，使混凝土达到一定流动性的需水量增加，混凝土的强度降低，耐久性变差，同时硬化后的干缩性较大。当砂中夹有泥块时，会形成混凝土中的薄弱部分，对混凝土质量影响更大，更应严格控制其含量。人工砂中适量的石粉对混凝土是有一定益处的。人工砂中适量的石粉可弥补人工砂形状和表面特征引起的不足，起到完善砂级配的作用。2、砂的坚固性对某些重要工程或特殊环境下工作的混凝土用砂，应做坚固性检验。评价方法：天然砂：硫酸钠溶液法人工砂：压碎指标压碎指标越小，砂子越坚固。混凝土使用条件对坚固性的影响：若使用坚固性不合格的骨料配制混凝土，除非骨料完全嵌入水泥浆中，否则因受冰冻影响，产生膨胀会引起周围砂浆的开裂，使混凝土耐久性受到影响。一般来说，我国砂的坚固性绝大多数能满足要求。如同一产源的砂，在类似气候条件下，使用已有可靠的经验时，可以不做坚固性检验。3.碱-集料反应碱－集料反应是指水泥中的碱与集料中的活性二氧化硅发生反应，在集料表面生成复杂的碱－硅酸凝胶，吸水，体积膨胀（可增加３倍以上），从而导致混凝土产生膨胀开裂而破坏。采取措施：①控制水泥总含碱量不超过0.6%；

②

选用非活性集料；③在混凝土中掺入火山灰质混合材料，以减少膨胀值；4、粗细程度与颗粒级配（1）粗细程度定义：指不同粒径的砂粒混合在一起后的平均粗细程度。通常用细度模数（μf）表示。μf越大，表示砂越粗，单位质量总表面积（或比表面积）越小。在混凝土中，砂子的表面需要由水泥浆包裹，砂子的总表面积愈大，则需要包裹砂粒表面的水泥浆就愈多。因此，一般说用粗砂拌制混凝土比用细砂所需的水泥浆为省。4、粗细程度与颗粒级配（2）颗粒级配定义：不同粒径和数量比例的砂子的组合或搭配情况。砂的颗粒级配4、粗细程度与颗粒级配砂的颗粒级配和粗细程度，常用筛分析的方法进行测定。筛分析法5mm0.630mm0.315mm0.160mm1.25mm2.5mmm1m2m4m3m5m6分计筛余(a%)a1=a2=a3=a4=a5=a6=设总质量为m累计筛余(A%)β1=β2=β3=β4=β5=β6=a1a1+a2a1+…+a4a1+…+a5a1+a2+a3a1+…+a6细度模数：

μf

=（β

2+β

3+β

4+β5+β

6)-5β

1／(100-β1)μf3.7~3.1粗砂3.0~2.3中砂2.2~1.6细砂摇筛机m1/mm2/mm3/mm4/mm5/mm6/m配制普通混凝土的砂宜为中砂。但实际工程中往往出现砂偏细或偏粗的情况，有两种处理方法：①当只有一种砂源时，对偏细砂适当减少砂用量，即降低砂率；反之亦然。②当粗砂和细砂可同时提供时，宜将细砂和粗砂按一定比例掺配使用，这样既可调整μf，也可改善砂的级配，有利于节约水泥，提高混凝土性能。4、粗细程度与颗粒级配砂的颗粒级配根据0.630mm筛孔对应的累计筛余百分率β4，分成Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三个级配区方筛孔累计筛余率，％1区2区3区5.0mm2.5mm1.25mm630μm315μm160μm10～035～565～3585～7195～80100～9010～025～050～1070～4192～70100～9010～015～025～040～1685～55100～90砂的颗粒级配------以级配区来判定其合格性。

级配不合格的砂不能用于拌制混凝土。用级配区判定砂合格的方法：表4-12分三个步骤：①

满足5.0mm筛孔②

满足630m筛孔③

满足其余筛的超出总量小于5%课堂练习：某砂样500g经筛分析试验，各筛的筛余量见下表，试评定该砂的粗细程度和颗粒级配。筛孔尺寸mm5.02.51.250.630.3150.16筛余量g510015014580204、粗细程度与颗粒级配宜优先选择级配在Ⅱ区的砂；当采用Ⅰ区砂时，应适当提高砂率；当采用Ⅲ区砂时，应适当减小砂率。工程中，如砂的级配不合适，常采用的处理方法：人工掺配：将粗、细砂按适当的比例掺和使用；过筛：筛除过粗或过细的颗粒。3、粗细程度与颗粒级配砂的颗粒级配区与细度模数的意义相同吗？为什么？答：不相同。颗粒级配区不能区别砂子的粗细程度的差别。细度模数相同，级配相同吗？级配相同，细度模数相同吗？答：细度模数相同，级配不一定相同；但级配相同，细度模数一定相同。三、粗集料（卵石、碎石）定义卵石：由自然条件作用形成的，公称粒径大于5mm的岩石颗粒。碎石：由天然岩石或卵石经破碎、筛分而得的，公称粒径大于5mm的岩石颗粒。三、粗集料（卵石、碎石）2.混凝土用卵石或碎石的质量要求：----JGJ52—2006《普通混凝土用砂、石质

量及检验方法标准》三、粗集料（卵石、碎石）1、碎石或卵石的含泥量等的质量标准碎石或卵石中含泥量表4-13碎石或卵石中泥块含量表4-14碎石或卵石中有害物质含量表4-15三、粗集料（卵石、碎石）2、颗粒形状理想形状：球形、立方体不良形状：针片状颗粒

增大空隙率、降低和易性、降低强度表面特征与形状对混凝土性能的有何影响？表面粗糙和针片状颗粒需要更多的水泥浆，影响混凝土的成本。影响新拌混凝土的和易性，表面光滑且等径颗粒易于流动，而粗糙且针片状颗粒不易流动。影响混凝土中界面区的结合力，粗糙表面骨料与水泥浆的界面结合力较大。影响混凝土的强度骨料表面越粗糙，与水泥浆接触面越大，混凝土强度越高；针片状骨料使混凝土强度低于圆形骨料；大粒径骨料使混凝土强度低于小粒径骨料三、粗集料（卵石、碎石）5、碎石或卵石的坚固性定义：碎石、卵石在自然风化或其他物理化学因素作用下抵抗破裂的能力。评价方法：硫酸钠溶液法三、粗集料（卵石、碎石）

三、粗集料（卵石、碎石）4、碱活性骨料碱－集料反应是指混凝土中的碱与集料中的活性二氧化硅发生反应，在集料表面生成复杂的碱－硅酸凝胶，吸水，体积膨胀（可增加３倍以上），从而导致混凝土产生膨胀开裂而破坏。采取措施：控制水泥总含碱量不超过0.6%；选用非活性集料；在混凝土中掺入火山灰质混合材料，以减少膨胀值。三、粗集料（卵石、碎石）（6）颗粒级配粗骨料的颗粒级配也是通过筛分析试验确定，计算方法与细骨料相同。标准方孔筛的孔边长分别为2.36mm,4.75mm,9.50mm，16.0mm，19.Omm,26.5mm，31.5mm，37.5mm，53.Omm,63.Omm，75.Omm及90.Omm共12个筛孔级别。根据不同的颗粒粒径分布，可将粗集料划分为相应的颗粒级配系列。

粗集料的级配有连续级配和间断级配两种。三、粗集料（卵石、碎石）（6）颗粒级配连续粒级是颗粒由小到大连续分级，每级石子占一定比例，且相邻两级粒径差较小（比值小于2）。用连续粒级的骨料配制的混凝土混合料，和易性较好，不易发生分层、离析现象，且水泥用量少。规范规定：混凝土用石应采用连续粒级。级配情况

公称粒级（mm）累计筛余别

按重量计（%）

筛孔尺寸

（方孔筛）（mm）2.364.759.516.019.026.531.537.5536375连续粒级5~1095~10080~1000~150———————5~1695~10090~10030~600~100——————5~2095~10090~10040~70—0~100—————5~2595~10090~100—30~70

0~50————5~31.595~10090~10070~90—15~45—0~50———5~40—95~10075~90—30~65——0~50——单粒级10~20—95~10085~100—0~150—————16~31.5—95~100—85~100——0~10————20~40——95~100—80~100——0~100——31.5~63———95~100——75~10045~75—0~10040~80————95~100——70~100—30~600~10三、粗集料（卵石、碎石）单粒级是从1/2最大粒径至最大粒径，粒径尺寸差别小。单粒级宜用于组合成满足要求级配的连续粒级,也可与连续粒级混合使用,以改善其级配或配成较大粒度的连续粒级。当卵石的颗粒级配不符合表4-20要求时，应采取措施并经试验证实能确保工程质量后，方允许使用。三、粗集料（卵石、碎石）（7）最大粒径定义:粗骨料公称粒级的上限叫该粒级的最大粒径粗骨料粒径增大时，比表面积随之减少，因此包裹其表面所需的水泥浆减少，可节约水泥，并且在一定和易性及水泥用量的条件下，能减少用水量而提高混凝土强度。试验研究证明：在水泥用量少的混凝土中采用大骨料是有利的。三、粗集料（卵石、碎石）（7）最大粒径对于普通配合比得到的结构混凝土，尤其是高强混凝土，当粗骨料的最大粒径超过40mm后节约水泥的优势并不明显，因此，一般拌制混凝土不宜超过40mm粒径。三、粗集料（卵石、碎石）（7）最大粒径从结构上考虑石子的最大粒径应该考虑建筑构件的尺寸以及配筋的疏密。规定：Dmax

结构断面最小尺寸的1/4、

和钢筋间最小净距的3/4；混凝土实心板：Dmax

板厚的1/3，且不得超过40mm。从施工上考虑泵送混凝土：粗骨料最大粒径与输送管内径之比

碎石不宜大于1：3，

卵石不宜大于1：2.5。配置C25现浇钢筋混凝土梁，截面尺寸是200*500，钢筋直径为20mm，钢筋间距最小中心距为80mm，石子公称粒级宜选择（）。A.5~31.5B.5~40C.5~60D.20~40答案：B三、粗集料（卵石、碎石）8、骨料的含水状态完全干燥气干饱和面干含水湿润计算混凝土配合比时，一般以干燥状态的骨料为基准；大型水利工程、道路工程，常以饱和面干状态的骨料为基准。四、拌合用水饮用水地表水地下水工业废水生活污水海水只能用来拌无饰面要求的素混凝土四、拌合用水对混凝土用水的质量要求是：（1）不影响混凝土的凝结和硬化；（2）无损于混凝土的强度发展和耐久性；（3）不加快钢筋锈蚀；（4）不引起预应力钢筋脆断；（5）不污染混凝土的表面。四、拌合用水按水源分为：凡是可以饮用的自来水和清洁的天然水，都可以用来拌制和养护混凝土。地表水、地下水、工业废水：必须按标准规定检验合格。生活污水：水质比较复杂，不能选用。海水：不能用于钢筋混凝土和预应力混凝土结构及有饰面要求的混凝土。只能用来拌无饰面要求的素混凝土。五、矿物掺合料胶凝材料是混凝土中水泥和活性矿物掺合料的总称。以硅、铝、钙等一种或多种氧化物为主要成分，具有规定细度，掺入混凝土中能改善混凝土性能的粉体材料。为混凝土的第六组分。用于混凝土的矿物掺合料可包括粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰、沸石粉、钢渣粉、磷渣粉；可采用两种或两种以上的矿物掺合料按一定比例混合使用。矿物掺合料矿物掺合料的应用应符合下列规定：（1）掺用矿物掺合料的混凝土，宜采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥；（2）在混凝土中掺用矿物掺合料时，其种类和掺量应经试验确定；（3）矿物掺合料宜与高效减水剂同时使用。4.3混凝土主要技术性质（1）与施工条件相适应的和易性；（2）符合设计要求的强度；（3）与使用环境相适应的耐久性。4.3.1

混凝土拌合物的和易性混凝土中的各种组成材料按比例配合经搅拌形成的混合物称为混凝土拌合物，也称为新拌混凝土。一、和易性（工作性）的概念和易性指混凝土拌合物便于施工操作（搅拌、运输、浇注、振捣、成型等），能够获得结构均匀、成型密实的混凝土的性能。和易性是一项综合性的技术指标。和易性主要包括流动性、黏聚性和保水性。一、和易性（工作性）的概念1.流动性：混凝土拌合物在自重或机械振捣作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。流动性反映混凝土拌和物的稀稠，直接影响着浇捣施工的难易和混凝土的质量。一、和易性（工作性）的概念2.黏聚性：混凝土拌和物内部组分之间具有一定的凝聚力，在运输和浇注过程中不致发生分层离析现象，使混凝土保持整体均匀的性能。

黏聚性反映混凝土拌和物的均匀性。一、和易性（工作性）的概念3.保水性：混凝土拌和物具有保持内部水分，抵抗泌水的能力。

保水性反映混凝土拌和物的稳定性。分层离析与泌水现象及其危害分层离析现象：粗骨料从混凝土的水泥砂浆中分离出来的倾向，与拌和物的粘聚性有关。危害：分层离析将导致硬化后的混凝土产生蜂窝和麻面，影响强度和耐久性。泌水现象：混凝土中粗骨料下沉、水分上升直到表面，这种现象叫泌水，与拌和物的保水性有关。危害：泌水导致混凝土中粗骨料和水平钢筋下方形成水囊和水膜，降低骨料或钢筋与水泥石的粘结力；表面还会形成酥松层等。骨料水内泌水表面可见泌水钢筋沉降裂缝水囊混凝土表面和易性粘聚性保水性流动性易达结构均匀易成型密实好好保证混凝土硬化后的质量

和易性是一项综合性的技术指标。和易性主要包括流动性、黏聚性和保水性。二、和易性的测定方法和易性是一项综合性的技术指标，包含流动性、黏聚性和保水性，三者之间互相关联又互相矛盾。如当流动性增大时，黏聚性和保水性却变差，黏聚性好则保水性也好。因此，确切用单一指标评定较困难，具有不确定性。以测定其流动性为主，辅以直观经验对其粘聚性和保水性的观察，然后根据测定和观察结果，综合评价其和易性。《混凝土质量控制标准》GB50164—2011坍落度或扩展度：塑性和流动性砼维勃稠度：干硬性砼流动性：和易性粘聚性：目测，经验判断保水性：目测，经验判断1.流动性的测定方法坍落度与坍落扩展度法--------P247

------适用于坍落度值不小于10mm，骨料

最大粒径不大于40mm的混凝土拌合物稠度测定。

坍落度试验1.标准圆锥筒2.将拌和物等体积地分三层填入圆锥筒中3.每一层用捣棒插捣25下4.用灰刀将表面抹平5.垂直提起圆锥筒，拌和物将在自重作用下向下坍落6.量出坍落的毫米数—坍落度200mm100mm300mm坍落度试验坍落度直尺坍落扩展度坍落度试验扩展度测量坍落度试验混凝土拌和物的流动性通过坍落度法测定以后，再观察混凝土拌和物的粘聚性和保水性，以判断其和易性：粘聚性的观察方法：将捣棒在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻敲打，如果混凝土锥体逐渐下降，表示粘聚性良好，如果锥体倒塌或崩裂，说明粘聚性不好；保水性观察办法：若提起坍落筒后发现较多浆体从筒底流出，锥体部分的混凝土也因失浆而骨料外露说明保水性不好。坍落度测量结果的评定坍落度值(mm)混凝土的和易性

10～40低塑性混凝土

50～90

塑性混凝土

100～150流动性混凝土

≥160大流动性混凝土如坍落度值大于220mm，应用钢尺测量混凝土扩展后的最大和最小直径，在这两个直径之差小于50mm的条件下取平均值为扩展度。1.流动性的测定方法维勃稠度法--------P248-------本方法适用于骨料最大粒径不大于40mm，

维勃稠度值在5～30s之间的拌和物稠度测定。

维勃稠度试验透明圆盘

从开启振动台至透明圆盘底面与混凝土完全接触所需的时间为维勃稠度值VB。本方法适用于骨料最大粒径不大于40mm，维勃稠度值在5～30s之间的拌和物稠度测定。维勃稠度仪三、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、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法等来确定。对无筋厚大结构、钢筋配置稀疏易于施工的结构，尽可能选用较小的坍落度；对断面尺寸小、形状复杂或配筋特密的结构，应选择较大的坍落度。三、混凝土施工时坍落度的选择结构种类坍落度，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（如薄壁、斗仓、筒仓、细柱等）50～70配筋特密的结构70～90三、混凝土施工时坍落度的选择原则：

不妨碍施工操作并能保证振捣密实的条件下，尽可能采用较小坍落度，以节约水泥并获得质量较高的混凝土。四、影响和易性的因素影响和易性的因素组成材料质量和性质内因组成材料相对含量外因环境温度和湿度存放时间1、水泥浆的数量在水胶比不变的情况下，单位体积混合物内，随水泥浆的增多，混合物的流动性增大;水泥浆过多——

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性能;1、水泥浆的数量水泥浆过少——

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;混合物中水泥浆的数量以满足流动性和强度的要求为宜，不宜过量。2、水泥浆的稠度水泥浆的稀稠，取决于水胶比的大小。水胶比是混凝土拌和物中用水量与胶凝材料用量的比值：

W/B=用水量(W)/胶凝材料用量(B)水胶比小——水泥浆稠，拌合物流动性就小，

会使施工困难，混凝土拌合物

难以保证密实成型。水胶比过大又会造成混凝土拌合物的

粘聚性和保水性不良，而

产生流浆、离析现象，并

严重影响混凝土的强度。水胶比不能过大或过小，依据混凝土强度和耐久性要求合理地选用。注意施工中为了保证混凝土的强度和耐久性，不准用单纯改变用水量的方法调整拌合物的稠度，应在保持水胶比不变的情况下，用增加水和水泥用量（即增加水泥浆用量）的方法来增加混凝土拌合物的流动性。3.砂率定义：混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率。砂率的变动会使混凝土拌和物中骨料的总表面积和空隙率有显著改变，对混凝土拌合物的和易性产生影响。3.砂率当水泥浆用量一定时，砂率较小——

石子较多，砂与水泥浆组成的砂浆不足以填

满石子颗粒的空隙，润滑作用较小，流动性、

粘聚性、保水性均较差；随着砂率增加——

砂浆逐渐增多，粗骨料间润滑层逐渐增厚，

坍落度会越来越大；砂率过大——骨料总表面积和空隙率太大，水泥浆量变为不足，致使拌和物的坍落度变小，并随着砂率增大而减小。3、砂率因此，砂率既不能过大，也不能过小，应有一个合理砂率值。当砂率适宜时，砂不但填满石子间的空隙，而且还能保证粗骨料间有一定厚度的砂浆层以减小粗骨料间的摩擦阻力，使混凝土拌和物有较好的流动性且能保持粘聚性和保水性良好，这个适宜的砂率称为合理砂率。合理砂率可通过试验、计算、查表等方法确定。砂率合理砂率值可通过试验、计算、查表等方法确定。水胶比卵石最大粒径(mm)碎石最大粒径(mm)1020401020400.400.500.600.7026~3230~3533~3836~4125~3129~3432~3735~4024~3028~3331~3634~3930~3533~3836~4139~4429~3432~3735~4038~4327~3230~3533~3836~414.组成材料性质的影响1.水泥性质的影响：水泥对和易性的影响主要表现在水泥的需水性上。在其他条件相同时，硅酸盐水泥和普通水泥拌制的混凝土拌合物的和易性较好。2.骨料性质的影响：

如其他条件相同，卵石混凝土比碎石混凝土流动性大，级配好的比级配差的流动性大。（5）外加剂

拌制混凝土时，掺入少量外加剂（如减水剂，引气剂等），能显著改善和易性（不仅流动性增大，还能有效地改善混凝土拌合物的粘聚性和保水性）。而且，在不改变混凝土配合比的情况下，能提高强度和耐久性。（6）环境的温度湿度和时间（龄期）坍落度损失改善和易性的措施采用合理砂率；改善砂石的级配；在可能的条件下，尽量采用较粗的砂、石；当坍落度太小，保持水胶比不变，增加适量的水泥浆当坍落度太大，可在保持砂率不变的前提下，增加砂石用量。掺外加剂或掺合料总结：和易性是一项综合评价混凝土拌合物施工性能的指标，包括流动性、粘聚性、保水性。和易性用坍落度或维勃稠度定量指标，辅以粘聚性和保水性的定性观察，综合评价。和易性受下列因素影响：水泥浆的用量水泥浆的稠度砂率组成材料性质的影响外加剂环境的温度、湿度及时间（龄期）4.3.2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抗拉强度抗剪强度抗压强度握裹强度轴心抗压强度立方体抗压强度钢筋与混凝土的粘结强度一、混凝土的强度1.立方体抗压强度抗压强度的标准测定方法：①按标准方法制作的，②边长为150mm的立方体试件，③在标准养护条件下（20±2℃，相对湿度95%以上），④养护至28d龄期，⑤以标准方法测试、⑥计算，得到的抗压强度值。用fcu表示1.立方体抗压强度当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表：试件种类试件尺寸，mm粗骨料最大粒径，mm换算系数标准试件150×150×150401.00非标准试件100×100×100300.95200×200×200601.05一、混凝土的强度2.混凝土的立方体抗压强度标准值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5%（强度保证率为95%）。注意与立方体抗压强度的区别一、混凝土的强度3.混凝土的强度等级混凝土强度等级是根据立方体抗压强度标准值来确定的。如C20

即表示混凝土立方体抗压强度标准值为20Mpa。亦即混凝土立方体抗压强度≥20MPa的概率要求95%以上。一、混凝土的强度《混凝土质量控制标准》（GB50164-2011）中规定，混凝土的强度等级应按立方体抗压强度标准值划分为C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80、C85、C90、C95、C100。混凝土立方体抗压强度试验---------P249P250结果计算情况一：以三个试件测定值的算术平均值作为该组试件的抗压强度值例：一组三个试件，若测定的强度值分别为12、13、11Mpa，则该组试件的强度值是多少？情况二：若三个测定值中的最大值或最小值中有一个与中间值的差超过中间值的15％，则把最大值和最小值一并舍去，直接取中间值作为该组试件的抗压强度值例：一组三个试件，若测定的强度值分别为12、13、10Mpa，则该组试件的强度值是多少？情况三：若最大值和最小值与中间值的差均超过中间值的15％，则该组试件的试验结果无效例：一组三个试件，若测定的强度值分别为12、14、10Mpa，则该组试件的强度值是多少？例题现场配制混凝土，质量检测取样一组边长为100mm的混凝土立方体试件，将它们在标准养护条件下养护至28天，测得混凝土试件的破坏荷载分别为306、286

、270KN。试计算该组混凝土的立方体抗压强度值。3.混凝土的轴心抗压强度确定混凝土强度等级采用立方体试件，但实际工程中，钢筋混凝土结构形式极少是立方体的，大部分是棱柱体或圆柱体。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、桁架的腹杆等等）时，都是采用混凝土的轴心抗压强度fcp作为依据。环箍效应一、混凝土的强度3.混凝土的轴心抗压强度也称为棱柱体抗压强度。采用150mm×150mm×300mm棱柱体作为标准试件。在立方体抗压强度为10～55MPa范围内时，fcp=（0.7～0.8）fcu4.混凝土的抗拉强度

混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/10～1/20，并且这个比值随着混凝土强度等级的提高而降低。所以，混凝土受拉时呈脆性断裂，破坏时无明显残余变形。为此，在钢筋混凝土结构设计中，不考虑混凝土承受拉力，而是在混凝土中配以钢筋，由钢筋来承受结构中的拉力。但混凝土的抗拉强度对于混凝土抗裂性具有重要意义，是结构设计中确定混凝土抗裂度的主要指标，也用于间接衡量混凝土与钢筋间的粘结强度。一、混凝土的强度4.劈裂抗拉强度fts——劈裂抗拉强度，MPa；P——破坏荷载，N；A——试件劈裂面积，mm2劈裂抗拉强度较低，一般为抗压强度的1/10～1/20点击观看混凝土劈裂抗拉试验

拉应力压应力PP5.混凝土与钢筋的粘结强度在钢筋砼结构中，为使钢筋和混凝土能有效的协同工作，钢筋和混凝土之间必须要有适当的粘结强度。混凝土与钢筋的粘结强度，来源于：混凝土与钢筋之间的摩擦力；钢筋与水泥石之间的粘结力；变形钢筋表面的机械啮合力。粘结强度与混凝土质量有关，与混凝土抗压强度成正比，此外，还受很多其他因素的影响。二、影响混凝土强度的主要因素分析影响混凝土强度各因素的目的，在于可根据工程实际情况，采取相应技术措施，提高混凝土的强度。水泥强度、水灰比、骨料质量和外加剂施工条件、养护温度、湿度、龄期试件形状尺寸、表面状态、加载速度原材料生产工艺试验条件二、影响混凝土强度的主要因素不同受力阶段裂缝示意图Ⅰ界面裂缝无明显变化Ⅱ界面裂缝增长不同受力阶段裂缝示意图Ⅲ出现砂浆裂缝和贯通裂缝Ⅳ连续裂缝迅速增长水泥混凝土受压破坏的特点混凝土受压一般有三种破坏形式，一是骨料先破坏；二是水泥石先破坏；

仅会发生在骨料少而水泥石过多的情况下三是水泥石与粗骨料的接合面发生破坏。

最可能发生水泥石与粗骨料结合面的粘结强度就成为普通混凝土抗压强度的主要决定因素。不可能发生二、影响混凝土强度的主要因素1、水泥的强度和水灰比（1）其他材料相同时，水泥强度等级越高，混凝土强度愈高；（2）在水泥强度和其他条件相同的情况下，水灰比越小，混凝土强度越高。但水灰比太小，混凝土过于干稠，使得不能保证振捣均匀密实，强度反而降低。二、影响混凝土强度的主要因素(a)强度与水灰比的关系(b)强度与灰水比的关系二、影响混凝土强度的主要因素混凝土强度经验公式（鲍罗米公式）：fcu

——混凝土28d龄期的抗压强度值，MPa；fb

——水泥28d抗压强度的实测值，MPa；B/W——混凝土胶水比，即水胶比的倒数；αa、αb——回归系数。采用碎石αa＝0.46αb＝0.07采用卵石αa＝0.48αb＝0.33二、影响混凝土强度的主要因素2、骨料的影响集料的强度集料的种类集料的级配集料的表面状态集料的粒形集料的有害杂质和弱颗粒含量二、影响混凝土强度的主要因素3.外加剂和掺合料掺入减水剂可减少拌合用水量，提高混凝土强度；掺入早强剂可提高混凝土早期强度，但对其后期强度发展无明显影响。超细的掺合料可配制高性能、超高强度的混凝土。

二、影响混凝土强度的主要因素4、养护温度和湿度（1）温度养护温度较低，早期强度较低；反之，温度较高，早期强度较高，但对后期强度有不利影响。低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0℃以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。尤其是早期混凝土应特别加强防冻措施。为加快水泥的水化速度，采用湿热养护的方法，即蒸气养护或蒸压养护。二、影响混凝土强度的主要因素4、养护温度和湿度（2）湿度相对湿度低，混凝土中的水份挥发快，混凝土因缺水而停止水化，强度发展受阻。另一方面，混凝土在强度较低时失水过快，极易引起干缩，影响混凝土耐久性。一般在混凝土浇筑完毕后12h内应开始对混凝土加以覆盖或浇水。混凝土强度与保湿养护时间的关系二、影响混凝土强度的主要因素5、龄期龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。在正常的养护条件下，混凝土的抗压强度随龄期的增加而不断发展，在7～14d内强度发展较快，以后逐渐变缓，28天达到设计强度。28天后强度仍在发展，其增长过程可延续数十年之久。n≥3

fn、f28——分别为n、28天龄期的抗压强度，MPa二、影响混凝土强度的主要因素6、试验条件对混凝土强度的影响（1）尺寸试件的尺寸越小，测得的强度越高，反之亦然。这包括两方面的原因：一是"环箍效应"；二是由于大试件内存在的孔隙、裂缝和局部较差等缺陷的机率大，从而降低了材料的强度。（2）试件的形状当试件受压面积(a×a)相同，而高度(h)不同时，

高宽比(h/a)越大，抗压强度越小。二、影响混凝土强度的主要因素（3）表面状态试件表面有、无润滑剂，其对应的破坏形式不一，所测强度值大小不同（4）加荷速度加荷速度过快，材料裂纹扩展的速度慢于荷载增加速度，故测得的强度值偏高三、提高混凝土强度的措施（1）采用高强度等级水泥；（2）尽可能降低水胶比；（3）采用合理砂率，以及级配良好、强度较高、质量良好的碎石；（4）采用机械搅拌和机械振捣；（5）改善养护条件，保证一定的温度和湿度条件，必要时可采用湿热处理；（6）掺入混凝土外加剂、掺合料等。4.3.3混凝土的变形性能混凝土的变形性能混凝土的变形性能荷载作用下的变形短期荷载长期荷载非荷载作用下的变形化学收缩干湿变形温度变形一、非荷载作用下的变形1、化学收缩混凝土在硬化过程中，由于水泥水化产物的体积小于反应物（水和水泥）的体积，引起混凝土产生收缩，称为化学收缩。其收缩量是随着混凝土中水泥用量的增多而增大，并随着混凝土龄期的延长而增加。化学收缩是不可恢复的，可使混凝土内部产生微细裂缝。

一、非荷载作用下的变形2、干湿变形由于混凝土周围环境湿度的变化，会引起混凝土的干湿变形，表现为干缩湿胀。混凝土的湿胀变形量很小，一般无破坏作用；但干缩变形对混凝土危害较大，干缩可能使混凝土表面出现拉应力而导致开裂，严重影响混凝土的耐久性。

泌出水的蒸发，将导致浇注后的混凝土产生塑性收缩表面收缩底面不收缩新拌混凝土骨料水泥浆泌出水的蒸发自由收缩

导致体积变化，但不产生应力收缩前收缩后约束下收缩——产生应力将导致开裂平行裂缝垂直于收缩方向一、非荷载作用下的变形影响混凝土干缩的因素有：

水泥品种和细度、水泥用量和用水量等。火山灰水泥比普通水泥干缩大；水泥越细，收缩也越大；水泥用量多，水灰比大，收缩也大；混凝土中砂石用量多，收缩小；砂石越干净，捣固越好，收缩也越小。一、非荷载作用下的变形3、温度变形混凝土的热胀冷缩的变形，称为温度变形。混凝土温度膨胀系数约为（1～1.5）×10-5即温度升高1℃，每m膨胀0.01～0.015ｍｍ。温度变形对大体积混凝土、纵长及大面积混凝土工程极为不利，易使这些混凝土造成温度裂缝。

一、非荷载作用下的变形对大体积混凝土工程，应设法降低混凝土的发热量，如采用低热水泥，减少水泥用量，采用人工降温措施以及对表层混凝土加强保温保湿等，以减小内外温差，防止裂缝的产生和发展。对纵向长度较大的混凝土及钢筋混凝土结构，应考虑混凝土温度变形所产生的危害，每隔一段长度应设置温度伸缩缝。二、荷载作用下的变形1、短期荷载作用下的变形（1）弹塑性变形二、荷载作用下的变形（2）混凝土的弹性模量和变形模量弹性模量：通过应力应变曲线原点的切线斜率，用Ec表示，也叫原点模量。变形模量：在应力应变曲线上取一点，将该点与原点相连得到的直线的斜率，用E’c来表示，也叫割线模量。原点切线模量割线模量切线模量seEc’=tana’seEc=tanaseEc’’=tana’’二、荷载作用下的变形（3）弹性模量的测定按规定，混凝上弹性模量的测定，是采用150ｍｍ×150ｍｍ×300mm的棱柱体试件，取其轴心抗压强度值的40％作为试验控制应力荷载值，经4次以上反复加荷和卸荷后，测得应力与应变的比值，即为混凝土的弹性模量。混凝土强度等级C15C20C25C30C35C40C45EC2.202.552.803.003.153.253.35混凝土强度等级C50C55C60C65C70C75C80EC3.453.553.603.653.703.753.80混凝土弹性模量（×104N/mm2）二、荷载作用下的变形（２）弹性模量影响混凝土弹性模量的因素主要有：①混凝土的强度等级越高，弹性模量越高。

水泥用量少，水灰比小，粗细骨料用量较多，弹性模量大。②骨料弹性模量大，混凝土弹性模量也大。二、荷载作用下的变形2、长期荷载作用下的变形定义：混凝土在恒定荷载长期作用下，随时间增长而沿受力方向增加的塑性变形，称为混凝土的徐变。徐变对结构的影响：有利：消除砼内部的应力集中不利：钢筋砼中预应力受到损失谢谢大家！4.3.4混凝土的耐久性混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能的能力称为混凝土的耐久性。提高混凝土耐久性，对于延长结构寿命，减少修复工作量，提高经济效益具有重要的意义。通常用混凝土的抗渗性、抗冻性、抗碳化性能、抗腐蚀性能和碱骨料反应综合评价混凝土的耐久性。混凝土性能劣化的模式组成改变体积膨胀、裂缝表面开裂表面剥落溶蚀磨损结构酥松承载力下降弹性模量降低质量损失导致混凝土性能劣化的因素外部环境因素：水、风化、冻融、化学腐蚀、磨损、气体等；材料内部原因：内部存在不稳定的化学组分；材料内部存在一些缺陷。混凝土耐久性的内容抗渗性

抗冻性

耐腐蚀性

抗碳化性

碱—骨料反应

耐火性耐磨性与抗冲刷性混凝土的劣化分为两大类：

第一类，由水、空气和其它侵蚀性介质渗透进入混凝土的速率所决定。

化学的：钢筋锈蚀、碱-骨料反应、硫酸盐、海水和酸的侵蚀、碳化；物理的：冻融、盐结晶、火灾等。

第二类，是磨耗、冲磨与空蚀，涉及一些另外的机理。一、抗渗性定义：是指混凝土抵抗有压介质（水、油、溶液等）渗透作用的能力。混凝土的抗渗性用抗渗等级表示。是以28d龄期的标准试件，按规定方法进行试验时所能承受的最大静水压力来确定。可分为P4、P6、P8、P10和P12等五个等级。水的渗透与混凝土的劣化：对许多建筑材料来说，水是它们生产过程的重要原料之一，同时也是它们破坏过程的主要介质。水也是多数结构混凝土出现耐久性问题的核心。不仅物理劣化过程与水有关；同时作为传输侵蚀性离子的介质，水又是其化学劣化过程的一个根源。混凝土的抗渗性是反映混凝土耐久性的一个重要指标。为什么混凝土会渗水混凝土内部存在孔隙通道是其渗水的根本原因！孔隙通道包括：混凝土中可蒸发水蒸发后留下的孔道；拌合物泌水时在骨料和钢筋下方形成的水囊与水膜；混凝土各种原因引起的体积变形所产生的收缩裂缝；混凝土在荷载作用下的变形。1、高孔隙率、低渗透性4、多孔、高渗透性3、多孔、低渗透性2、低孔隙率、高渗透性孔隙率、孔隙特征与渗透性的关系二、抗冻性定义：是指混凝土在饱和水状态下，能抵抗多次冻融循环作用而不发生破坏，强度也不显著降低的性质。混凝土的冻融破坏原因与模式原因：混凝土中大毛细孔里的水结冰时，体积大约要膨胀9%如果体内没有足够的空间容纳，就会产生可能引起开裂的压力作用于孔缝的壁上，导致孔缝扩展和连接反复的冻融循环使危害扩大和积累，孔缝不断增多，并扩展和连通，造成强度下降破坏模式：表面出现缺棱、掉角、脱皮等现象质量损失强度、弹性模量下降路面受盐冻剥落铁路桥梁的冻害剥落破坏铁路桥梁的冻害剥落破坏铁路桥梁的冻害剥落破坏混凝土抗冻性试验方法：用28d龄期、吸水饱和状态下的试件，进行低温冰冻，水中融化循环试验，经过一定循环后测定试件的强度或弹性模量和质量。评价指标：以强度降低不超过25%、质量损失不超过5%时所能承受的最大冻融循环次数为抗冻指标—抗冻等级。有F10、F15、F25、F50、F100、F200、F250和F300等九个等级。三、耐蚀性定义：抗侵蚀性是指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学侵蚀、物理作用不破坏的能力。密实和孔隙封闭的混凝土，环境水不易侵入，抗侵蚀性较强。合理选择水泥品种、降低水灰比、提高混凝土密实度和改善孔隙结构是提高混凝土抗侵蚀性的主要措施。四、抗碳化性混凝土的碳化作用是指空气中的二氧化碳在有水的环境下与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙的过程。又叫中性化。不利影响：（1）混凝土碳化，使其碱度降低，从而使混凝土对钢筋的保护作用降低，钢筋易锈蚀；（2）引起混凝土表面产生收缩而开裂。有利影响：

提高混凝土的密实度，对提高抗压强度有利。五、碱集料反应定义——是指水泥中的碱与集料中碱活性矿物发生化学反应，在骨料表面生成碱—硅酸凝胶，这种凝胶吸水膨胀，引起混凝土产生膨胀、开裂甚至破坏，这种现象称为碱—集料反应。混凝土发生碱—集料反应必须具备以下三个条件：（1）水泥中碱含量高。

（Na2O＋0.658K2O）>0.6％。（2）砂、石集料中含有活性二氧化硅成分。（3）有水存在。抑制碱—骨料反应的措施选择非活性骨料；选择含碱量≤0.6％的水泥；提高混凝土的密实性或阻止水分渗入。什么是碱骨料反应？

最常见、最重要的反应是碱—硅反应(简称ASR)，它是骨料中所含的无定形硅与孔隙里含碱(钠、钾、钙的氢氧化物)的溶液反应，生成易于吸水膨胀的碱-硅凝胶，当结构物暴露在潮湿环境中，混凝土体内相对湿度超过85%时，就会出现膨胀，直到引起混凝土开裂与破坏。扫描电镜下的碱性反应凝胶常见的碱—骨料反应破坏形式六、提高混凝土耐久性的措施

混凝土的耐久性主要取决于组成材料的品质和混凝土本身的密实性及孔隙特征。因此，提高混凝土的耐久性应在这两方面采取措施。六、提高混凝土耐久性的措施（1）合理选择混凝土的组成材料（2）提高混凝土制品的密实度（3）改善混凝土的孔隙结构——掺入适量引气剂根据工程特点或所处环境、施工条件，选择水泥品种；选择质量良好、技术要求合格的骨料。严格控制混凝土的水灰比和水泥用量；选择级配良好的骨料及合理砂率；掺入适量减水剂，提高混凝土的密实度。改善施工方法，提高施工质量。做到搅拌透澈、灌注均匀、振捣密实、加强养护。提高钢筋混凝土结构耐久性的整体论第四节

混凝土的外加剂什么是外加剂？定义：混凝土外加剂是指在混凝土搅拌之前或拌制过程中掺入的，用以改善新拌混凝土和（或）硬化混凝土性能的材料。

一般情况掺量不超过水泥质量的5%。为什么要使用外加剂？单纯依靠调节水、水泥和骨料用量，难以解决下列技术问题；用水量与良好和易性间的矛盾；施工操作对凝结时间、放热速度、强度增长的要求；耐久性对低连通孔隙率的要求。外加剂是解决上述问题，改善混凝土性能，以满足工程特殊要求的重要技术途径；现在有70～80％以上的混凝土使用了外加剂；混凝土的外加剂“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”。

——吴中伟院士外加剂的分类按主要功能的分类（1）改善砼拌合物流变性能：

减水剂、泵送剂、引气剂等；（2）调节砼凝结时间、硬化性能：

速凝剂、缓凝剂、早强剂等；（3）改善砼耐久性：

引气剂、阻锈剂、防水剂等；（4）改善其它性能：

膨胀剂、防冻剂、着色剂等。常用外加剂的性能与选用工程上常用的混凝土外加剂主要有：各类减水剂引气剂早强剂缓凝剂防冻剂等一、减水剂1、定义：保持混凝土拌和物稠度不变的条件下，具有减水和增强作用的外加剂，又称为“塑化剂”，高效减水剂又称为“超塑化剂”2、种类：（1）减水效果普通减水剂（塑化剂）；高效减水剂（超塑化剂）。（2）复合功能早强减水剂；缓凝减水剂；引气减水剂。一、减水剂3、减水剂的作用机理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；减水剂的作用示意图没加减水剂的水泥浆加减水剂后的水泥浆一、减水剂4、减水剂的作用效果增加流动性。提高混凝土强度。节约水泥。改善混凝土的耐久性保持水灰比和用水量不变，坍落度可增大100～200mm，且不影响混凝土的强度。保持流动性和水泥用量不变，可减少拌和水量10％～15％，从而降低水灰比，使混凝土强度提高15％～20％，特别是早期强度提高更为显著。保持流动性和水灰比不变，可以在减少拌和水量的同时，相应减少水泥用量，即在保持混凝土强度不变时，可节约水泥用量10％～15％。显著地改善了混凝土的孔结构，使混凝土的密实度提高，透水性可降低40％～80％，从而可提高抗渗、抗冻、耐化学腐蚀及防锈蚀等能力。调节混凝土凝结时间的外加剂

土木工程应用中，有时需要调节混凝土的凝结时间。例如：隧道内衬、水下工程施工：要求混凝土喷出后能迅速凝结；道路修补工程：要求混凝土早期强度高，以便早日开放交通；冬天施工：要求混凝土强度增长快，以免冻坏；大体积工程：要求混凝土缓慢凝结，以免水化放热太快引起温度应力和变形开裂。调节凝结时间的外加剂种类早强剂能加速新拌混凝土凝固，提高混凝土早期强度，而对后期强度无显著影响的外加剂称为早强剂。应用：蒸养砼、有早强或防冻要求的混凝土缓凝剂能延缓水泥混凝土凝结硬化时间，并对后期强度无显著影响的外加剂应用：①大体积砼、泵送砼

②夏季施工、滑模施工

③远距离运输不适用：

低温施工、早强砼、蒸养砼速凝剂能使水泥混凝土急速凝结硬化(1~5min内初凝，2~10min内终凝)的外加剂。防冻剂

在负温下使用的早强剂称为防冻剂或防冻早强剂引气剂1、定义：能在混凝土拌和物中产生许多均匀分布的微小气泡(孔径为0.01~2mm)，并在硬化后仍能稳定存在的外加剂。2、引气剂的作用效果改善拌和物的和易性，减少用水量5%~9%，改善保水性，减少泌水性；混凝土的抗渗性提高50%，抗冻标号提高3倍；降低混凝土的强度，引入1%的空气，可使强度下降5~6%；外加剂的选择和使用1、外加剂品种的选择2、外加剂掺量的确定——通过试验试配确定最佳掺量。3、外加剂的掺加方法：对于可溶于水，应先配成一定浓度的溶液，随水加入搅拌机。对于不溶于水的，应与适量水泥或砂混合均匀后再加入搅拌机内。4、外加剂的掺入时间——有同掺法、后掺法、分次掺入等。4.5普通混凝土的配合比设计一、配合比及其表示方法定义：是指混凝土各组成材料用量之比。确定这种数量关系的工作，就是混凝土的配合比设计。混凝土配合比设计包括配合比的计算、试配和调整。配合比表示方法：（1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。水泥mc＝295kg，砂ms＝648kg，

石子mg＝1330kg，水mw＝165kg。（2）以各组成材料质量比表示。例如上例也可表示为：mc：ms：mg＝1：2.20：4.51，

W/C＝0.56。二、配合比设计的基本要求满足结构设计的强度等级要求；满足混凝土施工所要求的和易性；满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。1）拌合物的和易性

施工工艺坍落度(mm)碾压混凝土0滑模摊铺混凝土30~50泵送混凝土100~200自密实混凝土>240

2）配制强度

fcu.0≥fcu.k

+tσ

式中：fcu.0

—混凝土配制强度；

fcu.k—设计混凝土立方体抗压强度标准值；

t

—保证率系数；

σ—混凝土强度标准差(MPa)取决于强度保证率

取决于施工企业的生产管理水平和设计的混凝土强度等级！3）

耐久性耐久性要求所依据的条件：服役环境等级：干燥、潮湿、温度变化范围、海洋、化学介质的种类与浓度、室内、室外等；结构物类型：素混凝土、钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土等。满足耐久性需要控制的设计参数：最大水灰比；最小胶凝材料用量(水泥＋矿物外加剂)；骨料的种类与组成。防波堤三、配合比设计基本参数水泥水砂石子水泥浆骨料混凝土单位用水量mw砂率βs水灰比mw/mc与强度、耐久性有关与流动性有关与粘聚性、保水性有关配合比设计的原理原理一：用鲍罗米公式确定水灰比原理二：细骨料体积略大于粗骨料的堆积孔隙以利于

流动，确定合理砂率；原理三：用恒定用水量法则，确定单位用水量；原理四：1立方米混凝土的质量或体积是各组分材料

的质量或体积之和。

根据这四个原理，建立四元一次方程组，计算求出1立方米混凝土所需各组分材料的用量四、混凝土配合比设计的步骤计算配合比试拌配合比设计配合比施工配合比调整坍落度校核强度、耐久性考虑现场砂、石含水量（一）计算配合比计算步骤（1）计算混凝土配制强度1）当砼的设计强度等级小于C60时，2）当砼的设计强度等级不小于C60时，（一）计算配合比计算步骤（2）初步确定水胶比（a）根据强度要求计算水胶比。由式：

则有：（b）根据耐久性要求查表，得最大水胶比限值。（c）比较强度和耐久性要求水胶比，取最小值。（一）计算配合比计算步骤（3）选定单位用水量（mw0）（a）水胶比在0.40～0.80范围内时，根据粗集料的品种、粒径及施工要求的坍落度，按表选取。（b）水胶比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土单位用水量应通过试验确定。（c）掺外加剂时混凝土的单位用水量：

mw0＝m’w0（1－β）式中β——外加剂的减水率，应经试验确定。（一）计算配合比计算步骤（4）计算胶凝材料用量（

mb0）矿物掺合料和水泥用量计算——校核——为保证混凝土的耐久性，由上式计算得出的胶凝材料用量还应满足规定的最小胶凝材料用量的要求；取值——两者最大值。（一）计算配合比计算步骤（5）选定砂率（βs）（a）一般可根据粗集料品种、最大粒径和水灰比，按表选用。

实际选用时可采用内插法，并根据附加说明进行修正。（b）在有条件时，可通过试验确定最优砂率。（一）计算配合比计算步骤（6）计算砂、石子用量ms0、mg0

①体积法

α——混凝土的含气量百分数，

在不使用引气型外加剂时，可取α＝1。（一）计算配合比计算步骤（6）计算砂、石子用量ms0、mg0

②质量法（假定表观密度法）假定混凝土拌合物的质量为mcp

，kg。（一）计算配合比计算步骤（7）初步配合比的表达方式1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。2）以组成材料用量之比表示：

mc0：ms0：mg0＝1：x：y，mw/mc

＝？（二）试拌调整提出试拌配合比配合比调整的目的有两个：一：使混凝土拌和物和易性满足施工需要；二：使水胶比满足混凝土强度及耐久性的要求。《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55—2011）规定：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，并应通过调整配合比其他参数使混凝土拌和物性能符合设计和施工要求，然后修正计算配合比，提出试拌配合比。（二）试拌调整提出试拌配合比按计算配合比称取一定质量的组成材料，拌制20L或25L混凝土，测拌合物坍落度，同时检查其粘聚性和保水性能；如不符合要求，按下列原则进行调整：（a）当坍落度小于设计要求时，保持水灰比不变，增加用水量和相应的水泥用量（水泥浆）。（b）当坍落度大于设计要求时，保持砂率不变，增加砂、石用量（相当于减少水泥浆用量）。（c）当粘聚性和保水性不良时（通常是砂率不足），可适当增加砂用量，即增大砂率。（d）当拌合物中砂浆数量显得过多时，而使其流动性较低时,可单独加入适量的石子（即减小砂率）。（二）试拌调整提出试拌配合比再根据实测的混凝土的表观密度，对假定表观密度和材料用量进行调整，由此得出混凝土的试拌配合比。如果计算配合比和易性完全满足要求而无需调整，也必须测定实际混凝土拌合物的体积密度，并利用上式计算。否则将出现“亏方”或“盈方”现象。亦即初步计算1m3混凝土，在实际拌制时，少于或多于1m3。（三）检验强度、确定设计配合比采用三个不同的配合比，其一为基准配合比，另外两个配合比的W/C较基准配合比分别增加或减少0.05。2）每种配合比至少制作一组（三块）试件，标准养护到28d时进行强度（或耐久性）测试。3）由试验得出的各灰水比及其对应的混凝土的强度（或耐久性）关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu,o）相对应的灰水比，并确定出设计配合比。（四）施工配合比换算

假定现场砂、石子的含水率分别为a％和b%，则施工配合比中1m3混凝土的各组成材料用量分别为：施工配合比可表示为：（五）配合比计算例题例题某工程现浇室内钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为C30。施工采用机械拌合和振捣，选择的混凝土拌合物坍落度为30～50mm。施工单位无混凝土强度统计资料。所用原材料如下：水泥：普通水泥，强度等级42.5MPa，实测28d抗压强度48.0MPa，密度ρc＝3.1g/cm3;砂：中砂，级配2区合格。表观密度ρs＝2.65g/cm3石子：卵石，5～40mm。表观密度ρg＝2.60g/cm3;水：自来水，密度ρw＝1.00g/cm3。试用体积法和质量法计算该混凝土的基准配合比。（五）配合比计算例题解:1.计算混凝土的施工配制强度fcu,0：根据题意可得：fcu,k＝30.0MPa，查表5.24取σ＝5.0MPa，则

fcu,0

＝fcu,k+1.645σ

＝30.0+1.645×5.0＝38.2MPa2.确定混凝土水灰比mw/mc

（1）按强度要求计算根据题意可得：fce＝48.0MPa，αa＝0.48，αb＝0.33则：（2）复核耐久性：经复核，耐久性合格。

（五）配合比计算例题3.确定用水量mw0

根据题意，骨料为中砂，卵石，最大粒径为40mm，查表取mw0＝160kg。4.计算水泥用量mc0（1）计算：（2）复核耐久性经复核，耐久性合格。5.确定砂率β根据题意，采用中砂、卵石（最大粒径40mm）、水灰比0.50，查表βs＝28％～33％，取βs＝30％。（五）配合比计算例题6.计算砂、石子用量ms0、mg0（1）体积法将数据代入体积法的计算公式，取α＝1，可得：

解方程组，可得ms0＝570kg、mg0＝1330kg。（2）质量法假定混凝土拌合物的质量为mcp＝2400kg，将数据代入质量法计算公式，得：

ms0+mg0＝2400－320－160

解方程组，可得ms0＝576kg、mg0＝1344kg。（五）配合比计算例题7.计算初步配合比（1）体积法

mc0:ms0:mg0＝320:570:1330＝1:1.78:4.16，mw/mc

＝0.50；（2）质量法

mc0:ms0:mg0＝320:576:1344＝1:1.80:4.20，mw/mc

＝0.50。