第12章 混凝土和砂浆

第6章建筑装饰混凝土及砂浆巴西ItaipuDam混凝土大坝目的和要求1、了解混凝土、砂浆的组成。2、理解普通混凝土的主要技术性质3、掌握装饰混凝土、装饰砂浆的性能。主要内容一、混凝土基本知识二、混凝土的组成材料三、普通混凝土的主要技术性质（和易性，强度，耐久性）四、装饰混凝土五、砂浆及其主要性质混凝土概述从广义上讲，由胶凝材料、骨料和水,有时掺入外加剂和掺和料，按适当的比例配合，拌制成混合物，经一定时间后硬化而成的坚硬固体（人造石材）叫混凝土（Ｃoncrete）。全世界每年生产量已达90亿吨，是当今社会用量最大的建筑材料。12.1混凝土一、分类

重混凝土＞2500kg/m3

普通混凝土

1950～2500kg/m31、按表观密度轻混凝土600～1950kg/m3

特轻混凝土＜600kg/m3

水泥混凝土2、按胶凝材料沥青混凝土 聚合物混凝土 水玻璃混凝土12.1.1混凝土基本知识3、按用途：

结构混凝土、防水混凝土、装饰混凝土、抗渗混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土。4、按生产工艺：泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土。５、按施工方法现浇混凝土预制混凝土６、按强度等级Ｃ10～Ｃ60（普通混凝土）Ｃ60～Ｃ100（高强混凝土）＞Ｃ100（超高强混凝土）二、混凝土的特点1、优点：（１）可就地取材，成本低；（２）有良好的可塑性与可模性；（３）与钢筋有牢固的粘结力，且保护钢筋不锈蚀；（４）具有较高的抗压强度（５）耐久性好，维护和保养费用极低。２、缺点：（１）自重大，比强度低；（２）抗拉强度低（是抗压的1/10～1/20）；（３）生产周期长，施工过程质量较难控制。三、外观特性（混凝土建筑物）1、雄厚、坚实、稳重有力。2、笨重、脆硬、缺乏形体美。3、粗糙、碱性、稳定性能不良。4、色彩灰暗、视觉性能不良。12.1.2普通混凝土材料的组成普通混凝土：是由水泥、砂、石、水等几种基本材料（有时加外加剂和外掺料），按适当比例拌合，硬化而成的一种人造石材。一、水泥二、细骨料－砂子三、粗骨料－石子四、混凝土拌合物用水混凝土的结构图一、水泥1、水泥品种选择：（１）根据工程特点；（２）所处环境条件及设计；2、水泥强度等级：应与混凝土设计强度等级相一致。所选水泥强度过高时，用少量水泥即可满足混凝土的强度要求，但水泥浆过少，不能全面包裹砂、石表面，填充他们颗粒间的空隙，且润滑作用小，拌合物流动性差；硬化后易形成蜂窝状的孔洞。选用水泥强度低时，需用大量水泥才能满足混凝土的强度要求，和易性容易保证，但水泥用量过多，成本高。二、骨料（一）概述包括粗骨料（石子）和细骨料（砂）。细骨料粒径0.15mm-4.75mm粗骨料粒径>4.75mm骨料颗粒形状：三维长度相近或相等的块状，片状、针状。(抗折强度低，影响砼整体强度)针片状定义大于平均粒径2.4倍，针状颗粒。厚度小于平均粒径0.4倍，片状颗粒。（二）、分类1、细骨料（砂）分类：A、按形成不同天然砂——河砂、湖砂、山砂、海砂。人工砂——机制砂、混合砂。B、按技术要求(GB/T14684—2001《建筑用砂》)Ⅰ类：＞C60的混凝土Ⅱ类：C30～C60及抗冻、抗渗或其它要求的混凝土Ⅲ类：＜C30的混凝土和建筑砂浆2、粗骨料分类A、按形成不同卵石——是由天然岩石经自然条件长期作用而形成的粒径大于4.75mm的颗粒，按其产源可分为河卵石、海卵石、山卵石等几种，其中河卵石应用较多。碎石——由天然岩石经破碎、筛分而成，也可将大卵石轧碎、筛分而得。B、按技术要求(GB/T14685—2001《建筑用卵石、碎石》)

Ⅰ类：＞C60的混凝土

Ⅱ类：C30～C60及抗冻、抗渗或其它要求的混凝

Ⅲ类：＜C30的混凝土和建筑砂浆（三）、技术要求１、含泥量、石粉含量、泥块含量

含泥量：天然砂中粒径小于75μm的颗粒

石粉含量：人工砂中粒径小于75μm的颗粒

泥块含量：砂中原粒径大于1.18mm，经水浸洗，手捏后小于600μm的颗粒含量粘附于骨料表面，影响水泥浆与骨料的粘结，降低混凝土的强度。２、有害物质含量云母、轻物质、硫化物、硫酸盐、氯盐含量粘结差或容易引起腐蚀、钢筋锈蚀。3、颗粒级配及粗细程度颗粒级配：指不同粒径的砂粒互相搭配的情况砂子的空隙率取决于砂子各级粒径的搭配程度，级配良好的砂不仅可以节省水泥，而且混凝土结构密实，强度和耐久性提高，如下图：（１）单一粒径（２）两种粒径（３）多种粒径粗骨料级配情况的示意图（a）粒径过度过大（b）理想级配（c）颗粒间发生干涉粗细程度：不同粒径的砂粒混在一起后的平均粒径。一般用细度模数（Ｍx）表示。在相同质量条件下，粗砂总表面积小，水泥用量少；细砂比表面积大，水泥用量大。在拌制混凝土时，同时考虑颗粒级配和粗细程度，以节约水泥提高密实度和强度。4、粗骨料的强度粗骨料的立方体抗压强度：制成边长50mm的立方体，在水饱和状态下，测其极限抗压强度值。也可用压碎指标来测定。6、骨料的含水状态骨料含水量不同，影响砼用水量、骨料用量。要时常测骨料含水量，及时调整组成材料的用量比例。5、骨料的坚固性骨料由于干湿循环、冻融交替等风化作用引起体积变化而导致混凝土破坏的一种性质。用硫酸钠溶液浸渍法测定砂、石的坚固性：用试样经5次循环后的质量损失大小来表示。损失越小，坚固性越好。也可用压碎指标来检验。骨料密实、强度高、吸水率小时，坚固性好。三、混凝土用水符合《混凝土拌和用水标准》（JGJ63－2006）对水质的要求：1、不得含有油脂、糖类等影响混凝土凝结、硬化的有害物质；2、无损于砼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、不污染砼表面。饮用水——可以直接使用；地表水和地下水——按标准规定检验合格后可使用。海水——可以拌制素混凝土；不得拌制钢筋混凝土和预应力混凝土结构，对有饰面要求的混凝土，也不得采用海水拌制；工业废水——经检验合格后可用于拌制混凝土。生活污水——水质比较复杂，不能用于拌制混凝土。四、混凝土外加剂用以改善混凝土拌合物和易性、调节凝结硬化时间、控制强度和提高耐久性而加入的不大于水泥质量5%的外掺剂。按主要功能分为1、改善砼拌合物流变性能：减水剂、引气剂、泵送剂等2、调整凝结、硬化时间：缓凝剂、早强剂、速凝剂等3、增强砼耐久性：引气剂、防水剂、阻锈剂等4、改善其他性能：防水剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂等外加剂的选择和使用：1、品种的选择：应根据工程需要、现场材料条件，并参考有关资料通过试验确定。（外加剂品种繁多，效果各异，对不同品种的水泥效果也不同。）2、掺量确定：掺量过小不起作用，过大影响混凝土质量，造成工程事故。应通过试验试配确定掺量。3、掺入方法：对于可溶性的应先配成一定浓度溶液再随水加入搅拌机；不溶于水的应与适量水泥或砂混合均匀再加入搅拌机。确保外加剂均匀分散。五、掺合料：

在混凝土拌合物制备时，为了节约水泥、改善混凝土性能、调节混凝土强度等级，而加入的天然或人造的矿物材料，统称为混凝土掺合料。用于混凝土中的掺合料，常见的有磨细的粉煤灰、硅灰、粒化高炉矿渣以及火山灰质（如硅藻土、黏土、页岩、火山凝灰岩）等掺合料。1、新拌混凝土的和易性一、概念：指混凝土拌和物易于浇注、捣实，且保持砼拌和物内部各组成材料均匀稳定的性能。和易性是一项综合性指标，它包括流动性、粘聚性、保水性。12.1.3混凝土的主要技术性质（1）流动性：是指混凝土拌和物在自重或机械振捣作用下，能产生流动，并且均匀密实地填满模板的性能。拌和物的流动性主要取决于拌和物的稠度。（１）若干稠：则流动性小，难于浇捣密实。（２）若过稀：则流动性大，这时没有良好的技术处理，振捣时容易使水泥浆和水分上浮以及粗骨料下沉的分层离析现象，影响砼质量。（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。黏聚性不好的混合料，砂浆与石子容易分离，振捣后存在蜂窝、孔洞等缺陷，严重影响工程质量（对水泥用量敏感）。（3）保水性：指混凝土拌和物具有一定的保持内部水份的能力，在施工过程中不致产生严重的泌水现象。离析：拌合物中大小颗粒分离的现象；泌水：拌合水从拌合物中分离出来的现象。

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)离析三个性质之间既相互联系又相互矛盾。一般要求在流动性满足施工要求的前提下，尽量使拌合物具有良好的粘聚性和保水性。和易性好的混凝土拌合物应具有以下特点：

1、具有一定稠度，易于成型；

2、拌合后一直到成型结束，组成材料均能保持均匀分布，即保证粘聚性和保水性。和易性差的混凝土拌合物的特点：在静置、运输、浇筑、捣实过程中都可能发生离析和泌水。A、坍落度法B、维勃稠度法混凝土和易性的测定：目前尚无全面反映砼和易性的测定方法，现主要以测定流动性为主，对粘聚性和保水性通过观察进行评定。流动性的测定方法：

坍落度实验维勃稠度实验一般用坍落度和维勃稠度仪来评定新拌混凝土的流动性A、坍落度法--适用于坍落度值不小于10mm的砼拌合物

将混凝土拌和物按规定的试验方法装入标准坍落度筒（圆台形筒）内，装捣刮平后，将筒垂直向上提起，这时锥形混凝土拌和物因自重而产生坍落，测量筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差，以mm计，即为该混凝土拌和物的坍落度值。坍落度值越大，表示混凝土拌和物的流动性越大。

坍落度试验示意图维勃稠度法现场坍落度试验坍落度试验2坍落度试验3Ｂ、维勃稠度法—适用于坍落度值小于10mm的干硬性砼

按规定的方法在坍落度筒内装满混凝土拌和物，提起坍落度筒，在混凝土拌和物试体顶面放一透明圆盘，开启振动台，同时以秒表计时，到透明圆盘表面完全为水泥浆所布满时，记录秒表时间，即为该混凝土拌和物的维勃稠度值，常用Vt（秒）表示。

Vt值越大，表示混凝土拌和物越干稠。影响混凝土和易性的因素A、水泥浆量在水灰比一定的条件下，水泥浆量越多，水泥浆层越厚，润滑作用越大，拌合物流动性越好。但过多会产生流浆、泌水、离析、分层等现象。B、水灰比水泥品种，水泥用量一定，W/C过小，砼干涩，施工困难，填充不密实，多蜂窝、孔洞；

W/C过大，过稀，黏聚性、保水性差，产生离析、泌水现象。应根据强度、耐久性合理选择。C、砂率—m砂/(m砂+m石)

砂率过大：骨料比表面积大，在水泥浆量不变的前提下显得水泥浆过薄，润滑作用下降，使流动性变差。砂率过小：不能保证粗骨料间有足够的砂浆层，骨料的空隙率大，流动性也不好，且粘聚性、保水性不好。最佳砂率：在水泥用量、水量一定的条件下，能使混凝土拌合物获得最大的流动性而且保持良好的黏聚性和保水性的砂率。一般在保证拌合物不离析、又能很好的浇灌、捣实的条件下，尽量选用较小的砂率以减小水泥用量。D、水泥品种及细度细度，流动性，黏聚性和保水性一般P.O所配制的砼拌合物流动性和保水性都较好，当使用矿渣或某些火山灰水泥时，拌合物流动性会小于普通水泥，矿渣水泥的泌水性也显著增大。E、骨料性质级配良好，黏聚性、保水性表面光滑，流动性F、环境因素、施工条件及时间G、外加剂加入引气剂、减水剂掺入粉煤灰、硅灰、磨细沸石粉加入以上材料均能改善混凝土和易性2混凝土的强度

混凝土强度包括抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度以及与钢筋的粘结强度。其中以抗压强度值为最大，混凝土强度也是抗压强度的简称。（1）、立方体抗压强度与强度等级

立方体抗压强度：指按标准方法制作的边长为150mm的立方体试件，在标准条件下养护（20±2℃，相对湿度95%以上），养护至28天（从加水搅拌开始计时），经标准方法测试，得到的抗压强度值。以fcu表示。立方体抗压强度标准值：具有95%以上保证率的立方体抗压强度值。以fcu,k表示。强度等级：根据立方体抗压强度标准值fcu,k

确定。将普通混凝土划分为十二个强度等级：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55及C602.混凝土轴心抗压强度《普通混凝土力学性能试验方法》(GB/T50081-2002)规定，采用150mm×150mm×300mm的棱柱体作为标准试件，测得的抗压强度为轴心抗压强度fcp。棱柱体试件轴心抗压强度fcp比同截面的立方体抗压强度值fcu小，棱柱体试件高宽比h/a越大，轴心抗压强度越小。3、影响混凝土强度的因素包括：水泥强度等级、水灰比、骨料性质、养护条件、龄期。混凝土强度主要取决于水泥石强度及其与骨料表面的粘结强度。·水泥石强度取决于水泥强度等级、水灰比。·水泥石与骨料的粘结强度取决于水泥石的强度及骨料的性质（如表面粗糙程度）。此外，龄期及养护条件等因素对混凝土强度也有较大影响。1）水泥强度等级和水灰比水灰比相同时，水泥强度等级越高，混凝土强度也越大。水泥强度等级相同时，水灰比越小，混凝土强度也越高。2）粗骨料的颗粒形状和表面特征

粗骨料对混凝土强度的影响主要表现在颗粒形状和表面特征上。当粗骨料中含有大量针片状颗粒及风化的岩石时，会降低混凝土强度。碎石表面粗糙、多棱角，与水泥石粘结力较强，而卵石表面光滑，与水泥石粘结力较弱。因此，水泥强度等级和水灰比相同时，碎石混凝土强度比卵石混凝土的高些。3）养护条件试验表明，保持足够湿度时，温度升高，水泥水化速度加快，强度增长也快。《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)规定，在混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以覆盖并保湿养护。4）龄期混凝土在正常养护条件下，其强度随龄期增长而提高。在最初3~7d内，强度增长较快，28d后强度增长缓慢。4混凝土的耐久性（一）混凝土耐久性概念混凝土耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观完整性的能力。包括抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力，也包括碱骨料反应等。

1）抗渗性抗渗性是指混凝土抵抗水、油等液体渗透的能力。是决定混凝土耐久性的最主要因素。混凝土抗渗性用抗渗等级来表示。抗渗等级分为P4、P6、P8、P10、P12等5个等级。提高混凝土抗渗性的根本措施在于提高混凝土的密实度和改善砼内部孔隙结构。可以通过降低水灰比、选择级配良好的骨料、充分振捣、养护、掺外加剂等方法来实现。2）抗冻性抗冻性是混凝土在饱和水状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，也不严重降低强度的性能，是评定混凝土耐久性的主要指标。抗冻等级是根据混凝土所能承受的反复冻融循环的次数，划分为F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300等9个等级。影响混凝土抗冻性的因素：密实度，孔隙率，孔隙特征，孔隙充水程度。提高措施：同抗渗措施。3）抗蚀性腐蚀的类型通常有淡水腐蚀、硫酸盐腐蚀、溶解性化学腐蚀、强碱腐蚀等。混凝土的抗侵蚀性与密实度有关，同时，水泥品种、混凝土内部孔隙特征对抗腐蚀性也有较大影响。提高抗侵蚀性的措施：合理选择水泥品种；降低水灰比提高密实度，改善孔隙结构。4）抗碳化性碳化：指空气中二氧化碳在湿度适宜（50%左右）的条件下与水泥水化产物氢氧化钙发生反应，生成碳酸钙和水，使混凝土碱度降低的过程。有利和不利影响：有利：放出水分，有助于水泥的水化作用，并且碳酸钙可以填充水泥石孔隙，使混凝土密实度提高。危害：a.混凝土内部碱度降低，对钢筋保护作用降低，钢筋易锈蚀，对钢筋混凝土造成极大的破坏。b.增加混凝土收缩，使表面产生拉应力而出现裂纹，降低混凝土抗折强度、抗拉强度、抗渗能力。影响抗碳化能力的因素有：CO2的浓度、水泥的品种（混凝土中氢氧化钙的含量）、混凝土的密实程度、环境湿度等。5）碱骨料反应碱骨料反应是指水泥中的碱Na2O、K2O与骨料中的活性成分（最常见的是活性二氧化硅）在潮湿环境下发生化学反应，在骨料表面生成复杂的碱-硅酸凝胶，该凝胶吸水后体积可膨胀3倍以上，从面导致混凝土的开裂。产生碱骨料反应并造成破坏作用应具备的条件：（1）水泥中碱含量大；（2）骨料中含有一定的活性成分；（3）有水分存在，且混凝土中的碱骨料反应产物能吸到水。抑制碱-骨料反应的措施：（1）控制水泥中的碱含量；（2）选用非活性骨料；（3）通过提高砼密实性、避免砼表面积水和接缝存水等措施防止水分侵入，保持混凝土干燥。（二）提高混凝土耐久性措施（1）根据工程所处环境及要求，合理选择水泥品种。（2）控制水灰比及保证足够的水泥用量。（3）改善粗细骨料的颗粒级配。（4）掺加外加剂，以改善抗冻、抗渗性能。（5）加强浇捣和养护，以提高混凝土强度及密实度，避免出现裂缝、蜂窝等现象。（6）采用浸渍处理或用有机材料作防护涂层。一、清水装饰混凝土具有朴实无华、自然沉稳的韵味，一次浇注成型，不做任何外装饰，表面平整光滑、色泽均匀，棱角分明，无破损、污染现象；也可利用模板在表面做出凹凸的花纹。表面只需涂一到两层透明保护剂即可，显得天然、庄重。12.1.5装饰混凝土二、成型方法：1、正打成型工艺正打成型工艺是指墙壁板在预制时，外侧面朝上并作出线型、花饰的工艺。多用在在大板建筑的墙板预制，它是在混凝土墙板浇筑完毕水泥初凝前后，在混凝土表面进行压印，使之形成各种线条和花饰。正打成型工艺又分压花工艺、印花工艺和挠刮工艺。

1）印花工艺：是将有图案刻孔的橡胶或塑料模片，铺在砼墙板表面预先铺抹的水泥砂浆面层上，用灰匙拍打、抹压，使砂浆由图案刻孔中挤出，抹平后适时揭去模片即可。也可以在墙板砼基层上先铺放模片，然后浇筑砂浆并抹平，使砂浆从图案刻孔漏下并与砼结合，最后揭去模片。2）压花工艺：是用钢筋或角钢焊成具有一定线型、花饰的工具。在已浇筑并抹平的砼或砂浆表面压花。压花工艺与印花工艺比较：线型、花饰的凹凸差较大，装饰效果较好．但压花深浅等操作技术不如印花工艺容易掌握。3）挠刮工艺：在新浇的混凝土壁板上用硬毛刷挠刮成一定毛面质感。2、反打成型工艺：反打成型上艺是指墙板在预制时外侧面朝下的一种生产工艺法。其目的是通过在模板底面采取一定的措施，使一次浇注成型的砼墙板的外墙团作出窗套、镜边以及所需的线型和质感。墙板的里侧面朝上，可在烧注砼成型后适时抹平、压光。

3、立模工艺：在现浇混凝土墙面时做饰面处理，利用墙面升模工艺，在外模内侧安置衬模，脱模时使模板先平移，离开新浇筑混凝土墙面再提升。二、彩色混凝土在普通混凝土中掺入适当的着色颜料可制成彩色混凝土。三、露骨料混凝土是在混凝土硬化前或硬化后，通过一定工艺手段使混凝土骨料适当外露，以骨料的天然色泽和不规则的分布，达到一定的装饰效果。制作方法有：水洗法、缓凝剂法、酸洗法、水磨法、抛丸法等露骨料混凝土水洗剂一般分为两种：一种是膏状体，施工于模具上，拆模后用水冲刷混凝土露出骨料。一种是液体状，直接喷洒于混凝土表面，一定时间后用水冲刷混凝土表面露出骨料。露骨料装饰板一、概述1、定义：是由胶结料、细骨料、和水配置而成的建筑材料。有时为改善砂浆的和易性和节约水泥，可掺入适量的石膏、石灰、粘土等掺合料。实为无粗骨料的混凝土。2、分类：3、作用：砌筑砂浆主要起粘结、衬垫、传递应力抹面砂浆主要起保护基层、满足使用要求、增加美观的作用。12.2建筑砂浆砌筑砂浆抹面砂浆按用途按胶凝材料水泥砂浆：潮湿或易碰撞的地方水泥石灰砂浆：作为地面以上部位，混凝土墙底层抹灰石灰砂浆：用于干燥环境砖墙的底层抹灰石膏砂浆：用于干燥环境高级抹灰层普通：粘结装饰:白色或彩色水泥+石碴骨料特种：吸声、防水、保温、耐酸二、砂浆的技术性质1、新拌砂浆的和易性

是指砂浆混合料能比较容易地在砖、石等表面上铺砌成均匀的薄层，且与底层紧密粘结的性质。（1）流动性：新拌砂浆在本身自重或外力作用下能产生流动的性能。表示方法：沉入度—指砂浆稠度测定仪的圆锥体沉入砂浆深度的毫米数沉入度越大，砂浆的流动性越好

基底为多孔吸水性材料 或在干热条件下施工时对于密实的吸水很少的基底材料或在湿冷气候条件下施工应使砂浆的流动性大些应使砂浆的流动性小些

流动性的选择依椐：施工方法、天气、砌体种类及用途（2）砂浆的保水性—分层度表示—不大于20mm分层度试验：用直径150mm，高300mm的圆筒，装入新拌砂浆测其稠度（记沉入量a1），30分钟后取桶底1/3部位的砂浆再测稠度（记a2），两者差值