1、项目项目3 混凝土混凝土任务任务3.1 混凝土的预备知识混凝土的预备知识 3.1.1什么是混凝土什么是混凝土 混凝土（简称砼）泛指是由胶凝材料、混凝土（简称砼）泛指是由胶凝材料、水、骨料（粗骨料、细骨料），必要时水、骨料（粗骨料、细骨料），必要时掺入外加剂、掺合料按适当配合比拌合，掺入外加剂、掺合料按适当配合比拌合，经凝结硬化养护而成的人造石材。经凝结硬化养护而成的人造石材。其中施工中应用最普遍、用量最大其中施工中应用最普遍、用量最大的是普通混凝土，本书中若无特别说明，的是普通混凝土，本书中若无特别说明，混凝土均为普通混凝土。混凝土均为普通混凝土。3.1.2混凝土的分类混凝土的分类 按施工工艺
2、、功能及用途分：按施工工艺、功能及用途分：喷射混凝土、泵送混凝土、震动灌浆混喷射混凝土、泵送混凝土、震动灌浆混凝土、结构混凝土、防水混凝土、装饰凝土、结构混凝土、防水混凝土、装饰混凝土、修补混凝土、高强混凝土、耐混凝土、修补混凝土、高强混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、耐碱混凝土、热混凝土、耐酸混凝土、耐碱混凝土、纤维混凝土、聚合物混凝土、流态混凝纤维混凝土、聚合物混凝土、流态混凝土等。土等。按强度不同：按强度不同：普通砼普通砼 C60以下以下 高强砼高强砼 等于或大于等于或大于C60 超高强砼超高强砼 C100以上以上 按胶凝材料：按胶凝材料：无机胶凝材料混凝土无机胶凝材料混凝土 有机胶凝材料
3、混凝土有机胶凝材料混凝土3.1.3混凝土的特点混凝土的特点 1）符合就地取材、经济原则。）符合就地取材、经济原则。2）易于加工成型。）易于加工成型。3）匹配性好。）匹配性好。4）可调节性强。）可调节性强。5）钢筋砼结构可代替钢、木结构。）钢筋砼结构可代替钢、木结构。6）耐久性好，维修费用少。）耐久性好，维修费用少。7）自重大，比强度小，脆性大，自重大，比强度小，脆性大，抗拉强度低，变形能力差、易开裂，抗拉强度低，变形能力差、易开裂，施工周期长。施工周期长。3.1.4组成材料在混凝土中的作用组成材料在混凝土中的作用 在混凝土中，集料（粗、细骨料骨料）起总在混凝土中，集料（粗、细骨料骨料）起总的骨
4、架作用，水泥、水组成水泥浆，水泥浆的骨架作用，水泥、水组成水泥浆，水泥浆包裹在集料表面并填充其空隙，在硬化前，包裹在集料表面并填充其空隙，在硬化前，填充粗骨料的空隙、包裹粗骨料的表面起到填充粗骨料的空隙、包裹粗骨料的表面起到粘结和润滑作用，从而使混凝土拌合物具有粘结和润滑作用，从而使混凝土拌合物具有流动性和可塑性，即混凝土的和易性（便于流动性和可塑性，即混凝土的和易性（便于施工浇注成型）；混凝土拌合物中的水泥浆施工浇注成型）；混凝土拌合物中的水泥浆使混凝土拌合物具有一定在硬化后，水泥浆使混凝土拌合物具有一定在硬化后，水泥浆变成水泥石，则起到了胶结作用，将粗、细变成水泥石，则起到了胶结作用，将粗
5、、细骨料胶结为一整体，粗、细骨料在混凝土起骨料胶结为一整体，粗、细骨料在混凝土起到了骨架作用，提高混凝土的力学性能（主到了骨架作用，提高混凝土的力学性能（主要是抗压强度）和耐久性，减小混凝土的变要是抗压强度）和耐久性，减小混凝土的变形。水泥浆硬化后，则将集料胶结成一个坚形。水泥浆硬化后，则将集料胶结成一个坚实的整体实的整体 任务任务3.2.水泥和水的要求水泥和水的要求3.2.1.水泥的要求水泥的要求 1.水泥品种选择水泥品种选择2.水泥强度等级的选择水泥强度等级的选择 水泥强度等级应与混凝土的设水泥强度等级应与混凝土的设计强度等级相适应，经验证明，不计强度等级相适应，经验证明，不掺加减水剂和掺
6、合材料的混凝土，掺加减水剂和掺合材料的混凝土，一般水泥强度等级一般水泥强度等级28d 抗压强度指抗压强度指标值为混凝土强度等级的标值为混凝土强度等级的1.52.0 倍为宜。倍为宜。3.2.2混凝土拌合用水混凝土拌合用水任务任务3.3 细骨料细骨料 3.3.1储备知识储备知识 粒径粒径0.165 mm之间的骨料称为细之间的骨料称为细骨料。骨料。细骨料一般用天然砂，天然砂有河细骨料一般用天然砂，天然砂有河砂、海砂、山砂之分，以洁净的河砂为砂、海砂、山砂之分，以洁净的河砂为优，海砂经洗去盐分筛去贝壳等轻物质优，海砂经洗去盐分筛去贝壳等轻物质后，也可使用。山砂风化较强烈，含泥后，也可使用。山砂风化较强
7、烈，含泥量大，必须经充分论证后方可使用。量大，必须经充分论证后方可使用。3.3.2技术要求技术要求（1）砂的粗细程度）砂的粗细程度 砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合在一起的平均粗细程度。混合在一起的平均粗细程度。砂的粗细程度通常用细度模数表示。砂的粗细程度通常用细度模数表示。细度模数用筛分析法测定。细度模数用筛分析法测定。筛分析试验筛分析试验 筛分析试验是将预先通过筛分析试验是将预先通过10mm孔径的孔径的干砂，称取干砂，称取500g置于一套孔径为置于一套孔径为5、2.5、1.25、0.63、0.315、0.16mm（方孔筛）（方孔筛）标准筛上依次过筛，称取各筛
8、上筛余物标准筛上依次过筛，称取各筛上筛余物的质量，计算各筛分计筛余百分数的质量，计算各筛分计筛余百分数(各筛各筛筛余物质量占砂样总量的百分数筛余物质量占砂样总量的百分数)及累计及累计筛余百分数筛余百分数(该筛及比该筛孔径大的筛的该筛及比该筛孔径大的筛的所有分计筛余百分数之和所有分计筛余百分数之和)然后按下式计然后按下式计算砂的细度模数。算砂的细度模数。砂的级配区范围砂的级配区范围 5 A1=a1 2.5 A2=a1+a2 1.25 A3=a1+a2+a3 0.6 A4=a1+a2+a3+a4 0.3 A5=a1+a2+a3+a4+a5 0.15 A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6 砂粒径
9、砂粒径 一般一般3.70.7 分：粗砂分：粗砂3.73.1 中砂中砂3.02.3 细砂细砂2.21.6 特细特细1.50.7 （2）砂的颗粒级配）砂的颗粒级配 砂的颗粒级配砂的颗粒级配是指砂中各种粒径颗粒的砂互相搭配及组合情况。级配良好的砂，大小颗粒搭配适当，一般有较多粗颗粒，并有适当数量的中等颗粒及少量的细颗粒填充其空隙，砂的总表面积及空隙率均较小。砂的级配可用级配曲线表示。2.砂的质量标准砂的质量标准 要严格控制砂中的含泥量、泥块含量。要严格控制砂中的含泥量、泥块含量。由于海砂含盐量大，对钢筋有锈蚀由于海砂含盐量大，对钢筋有锈蚀作用，对于钢筋混凝土用砂，其氯作用，对于钢筋混凝土用砂，其氯离
10、子不得大于离子不得大于0.06（以干砂的质（以干砂的质量百分率计）；对于预应力混凝土量百分率计）；对于预应力混凝土用砂，其氯离子不得大于用砂，其氯离子不得大于0.02（以干砂的质量百分率计）。必要（以干砂的质量百分率计）。必要时应进行淋洗，也可掺入亚硝酸钠时应进行淋洗，也可掺入亚硝酸钠(NaNO)(掺量为水泥质量的掺量为水泥质量的0.61.0)，以抑制钢筋锈蚀。，以抑制钢筋锈蚀。任务任务3.4粗骨料的检测粗骨料的检测 3.4.1储备知识储备知识 骨料中粒径大于骨料中粒径大于5 mm的颗粒为粗骨的颗粒为粗骨料，普通混凝土常用卵石或碎石作粗骨料，普通混凝土常用卵石或碎石作粗骨料。料。卵石与碎石各具
11、特点，应根据就地卵石与碎石各具特点，应根据就地取材的原则选用。在卵石储量大，质量取材的原则选用。在卵石储量大，质量好的地区，应优先考虑使用卵石；在缺好的地区，应优先考虑使用卵石；在缺少卵石的地区或要求混凝土强度等级较少卵石的地区或要求混凝土强度等级较高时，宜采用碎石。高时，宜采用碎石。1.粗骨料的最大粒径及颗粒级配粗骨料的最大粒径及颗粒级配（1）最大粒径）最大粒径(D)粗骨料中公称粒级的上限为该粒级的最大粒径。根据混凝土工程施工及验收规范(GB502042019)的规定 混凝土用的粗骨料，其最大颗粒粒径不得超过结构截面最小尺寸的14，且不得超过钢筋间最小净距的34。对混凝土实心板，骨料的最大粒
12、径不宜超过板厚的13，且不得超过40 mm。（2）颗粒级配）颗粒级配 粗骨料级配好坏，对保证混凝土和易性、强度及耐久性更具重要意义。要求大小石子搭配适当，骨料的空隙率及总表面积均较小，使混凝土的水泥用量少，质量好。按现行普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准（JGJ 522019）规定，普通混凝土用碎石或卵石的级配应符合表3-14的规定。2.粗骨料的质量要求粗骨料的质量要求（1）含泥量及有害杂质（2）颗粒形状 卵石及碎石的形状以接近卵形或立方体为较好。针状颗粒(颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径的2.4倍)。片状颗粒(厚度小于平均粒径的0.4倍)不仅本身容易折断，而且使空隙率增大，影响混凝土的
13、质量。（3）强度 用压碎指标表示粗骨料的强度时，是将一定质量气干状态下的1020 mm的石子装入一定规格的圆筒内，在压力机上施加荷载到200kN，卸荷后称取试样质量(m)，用孔径为2.5 mm的筛筛除被压碎的细粒后称取试样的筛余量(m1)。压碎指标：Q(m-m1)/m100 （36）式中m试样的质量(g)；m1压碎试验后筛余的试样质量(g)。压碎指标表示石子抵抗压碎的能力，以间接推测其相应的强度。（4）坚固性 有抗冻要求的混凝土所用的粗骨料，要求测定其坚固性。坚固性用硫酸钠溶液法检验，石料试样经五次循环后，其质量损失应不超过规范规定，见表3-19质量损失规定。3.骨料含水状态 骨料的几种含水状
14、态如图3-3所示。在100105条件下烘至恒重时，称为全干全干状态状态。长期放在一定湿度的空气中会使骨料吸收或散失水分而达到稳定的含水状态，称为气干状态气干状态。当骨料的颗粒表面干燥，而颗粒内部的孔隙含水饱和时，称为饱和面干状态饱和面干状态。当骨料不仅内部孔隙含水饱和，而且表面还吸附水分时，称为湿润状态湿润状态。任务任务3.5混凝土稠度的测定混凝土稠度的测定 3.5.1混凝土拌和物的和易性混凝土拌和物的和易性 新拌混凝土（混凝土拌合物）是将水泥、砂新拌混凝土（混凝土拌合物）是将水泥、砂及粗集料用水拌和而成的尚未凝固的混合物，及粗集料用水拌和而成的尚未凝固的混合物，是混凝土生产过程中的一种过渡状
15、态。是混凝土生产过程中的一种过渡状态。新拌混凝土的性质既影响到浇筑施工质量，新拌混凝土的性质既影响到浇筑施工质量，又影响混凝土性质的发展，因此它必须具有又影响混凝土性质的发展，因此它必须具有良好的工作性和合适的凝结时间，以便于施良好的工作性和合适的凝结时间，以便于施工，确保获得良好的浇筑质量；混凝土凝结工，确保获得良好的浇筑质量；混凝土凝结硬化以后，应该具有足够的强度，以保证建硬化以后，应该具有足够的强度，以保证建筑物能安全地承受设计荷载，并应具有必要筑物能安全地承受设计荷载，并应具有必要的耐久性。的耐久性。1.和易性和易性 和易性是指在一定的施工条件下，混凝土拌和物易于施工操作，并获得均匀密
16、实混凝土的性质。和易性包括流动性、粘聚性、保水性三方面的涵义。流动性流动性是指混凝土拌和物在自重或施工机械的作用下，产生流动，并获得均匀密实混凝土的性能。流动性反映了混凝土的稀稠程度。粘聚性粘聚性是指混凝土拌和物有一定的粘聚力，在运输及浇捣过程中，不致发生分层离析，使混凝土保持整体均匀的性能。保水性保水性是指混凝土拌和物有一定的保水能力，在施工过程中不致产生严重泌水现象。2.和易性的测定和易性的测定 通常通过坍落度试验来测定和易性 进行坍落度试验时，将混凝土拌和物用小铲分三层均匀装入截头圆锥坍落度筒内，使捣实后每层高度为筒高的三分之一左右。每层用震捣棒沿螺旋方向由外向中心插捣25次。顶层插捣完
17、毕后，刮去多余的混凝土，抹平，将筒垂直提起，提离过程测定在510s内完成，从装料到提离应在150s内完成。提起坍落度筒后，测定拌和物下坍的高度，即坍落度，以mm表示。坍落度的大小反映了混凝土拌和物的流动性，根据坍落度的大小，可将混凝土拌和物分为四级.3.影响混凝土拌和物和易性的主影响混凝土拌和物和易性的主要因素要因素（1）混凝土拌合物单位用水量）混凝土拌合物单位用水量 混凝土拌合物单位用水量增大，其流动性随之增大。（2）水泥浆用量）水泥浆用量 当水灰比不变时，单位体积混凝土拌和物的水泥浆用量大，富裕的用于润滑的水泥浆就多，混凝土的流动性好。（3）水灰比）水灰比 水泥浆的稀稠取决于水灰比的大小，
18、水灰比是混凝土拌和物中用水量与水泥用量之比。水灰比小时，水泥浆较稠，拌和物的粘聚性、保水性好，但流动性差。（4）砂率）砂率 砂率是拌和物中，砂的质量占砂石总量的百分数。砂率大，砂子的相对用量较多，砂石的总表面积及空隙率较大。（5）组成材料的选择）组成材料的选择 水泥：水泥：水泥对拌合料和易性的影响主要反映在水泥的需水性上。不同品种的水泥、不同水泥的细度、不同的水泥矿物组成及混合料，其需水性不同。集料：集料：由于集料在混凝土中占据的体积最大，因此它的特性对拌合物和易性的影响也较大。这些特性包括集料级配、颗粒形状、表面状态及最大粒径。（6）外加剂）外加剂 外加剂对拌合物的和易性有较大影响。如加入减
19、水剂可大幅度提高拌合物的流动性，改善粘聚性，降低泌水性。（7）温度和时间）温度和时间 混凝土拌合物的和易性随环境温度，或随混凝土自身温度的升高而降低，见图3-11。这是由于温度升高可加速水泥的水化，增加水分的蒸发，所以夏季施工时，为了保持一定的和易性应适当提高拌合物的用水量。4.流动性指标的选择流动性指标的选择混凝土结构工程施工及验收规范(GB50204一2019)中推荐的混凝土浇筑时的坍落度 任务任务3.6混凝土强度的检测混凝土强度的检测 混凝土强度是混凝土硬化后的主要力学性能。混凝土强度有立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度和与钢筋的粘结强度等，其中以抗压强度最大，
20、抗拉强度最小，因此结构工程中混凝土的主要用于承受压力。1.混凝土的抗压强度混凝土的抗压强度（1）混凝土立方体抗压强度（）根据国家标准普通混凝土力学性能试验方法标准(GB/T500812019)的规定，将混凝土拌和物制成边长为150 mm的立方体试件，在标准条件(温度202，相对湿度95 以上)下养护或在温度为202的不流动的Ca(OH)饱和溶液中养护到28d，测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度(即立方体抗压强度)。根据粗骨料的最大粒径，按表3-28选择立方体试件的尺寸，若为非标准试件时，测得的抗压强度应乘以换算系数，以换算成相当于标准试件的试验结果。选用边长为100 mm的立方体试件时
21、，换算系数为0.95；选用边长为200 mm的立方体试件时，换算系数为1.05。（2）混凝土立方体抗压标准强度 混凝土立方体抗压标准强度(或称为立方体抗压强度标准值)，是具有95保证率的立方体试件抗压强度。抗压标准强度是用数理统计的方法计算得到的达到规定保证率的某一强度数值，并非实测的立方体试件的抗压强度。（3）混凝土的强度等级 混凝土强度等级是按混凝土立方体抗压标准强度来确定的。我国现行混凝土结构设计规范（GB500102019）规定，普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等14个
22、强度等级，其数字表示该等级混凝土的立方体抗压强度标准值(MPa)。2.混凝土的轴心抗压强度混凝土的轴心抗压强度 确定混凝土的强度等级是采用立方体试件，但在实际工程中，钢筋混凝土构件大部分是棱柱体或圆柱体。为了符合实际情况，在结构设计中混凝土受压构件的计算采用混凝土的轴心抗压强度。3.混凝土的抗拉强度混凝土的抗拉强度 测定混凝土抗拉强度的方法，有轴心抗拉试验及劈裂抗拉试验两种。前者用8字形试件或棱柱形试件，由于试验时，试件的轴线很难与力的作用线一致，而稍有偏心将影响试验结果的准确性，而且夹具附近混凝土很容易产生局部破坏，也影响试验的结果。按(GB/T500812019)标准规定，我国测定混凝土的
23、抗拉强度，是采用劈裂法间接测定。劈裂抗拉试验方法祥见混凝土试验部分。4.影响混凝土强度的因素影响混凝土强度的因素（1）水泥强度及水灰比 混凝土的强度主要取决于水泥石的强度及水泥石与骨料的胶结强度。根据大量的试验，可以得到混凝土强度与水泥强度及水灰比关系的经验公式（又称鲍罗米公式）：（2）骨料种类及级配 骨料级配良好、砂率适中时，空隙率小，组成的骨架较密实，混凝土的强度也就较高。（3）养护条件与龄期 一般的工程都是以28d龄期的混凝土强度作为设计强度的。但有些工程工期较长，承受荷载较晚，为充分利用混凝土强度以节省水泥，也可选用60d、90d或180d龄期的混凝土强度作为设计强度。为了保证混凝土在
24、早期能承受一定的荷载和在温度应力作用下不致产生裂缝，早期强度不能太低，也须对28d龄期的强度提出要求。施工中混凝土质量控制仍以28d强度为准。任务任务3.7混凝土的耐久性混凝土的耐久性 混凝土除要求有一定的强度以承受荷载外，还应在所处的环境及使用条件下经久耐用。为了抵抗自然的物理、化学、生物的破坏作用，混凝土要有一定的抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、耐磨性、抗风化性、抗碳化性等，这些统称为混凝土的耐久性。3.7.1储备知识储备知识 1.混凝土的抗渗性混凝土的抗渗性 混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的能力。混凝土抗渗性的好坏，还在较大程的能力。混凝土抗渗性的
25、好坏，还在较大程度上影响着混凝土的抗冻性及抗侵蚀性。度上影响着混凝土的抗冻性及抗侵蚀性。混凝土的抗渗性可用渗透系数或抗渗等级来混凝土的抗渗性可用渗透系数或抗渗等级来表示，我国目前用抗渗等级表示。抗渗等级表示，我国目前用抗渗等级表示。抗渗等级是根据养护是根据养护28 d的标准试件，在标准的试验方的标准试件，在标准的试验方法下能承受的最大水压力来划分的。混凝土法下能承受的最大水压力来划分的。混凝土抗渗等级分为：抗渗等级分为：P2、P4、P6、P8、P10及及P12等，它们能承受的最大水压力分别为：等，它们能承受的最大水压力分别为：0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 MPa。2.混凝土的
26、抗冻性混凝土的抗冻性 混凝土的抗冻性是指混凝土在水饱和状态下，经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性能。混凝土抗冻性用抗冻等级表示。将28d龄期的混凝土标准试件，在水饱和状态下经受冻融(冰冻温度为1720，融化温度为203)，质量损失不大于5%、强度损失不大于25时的最大冻融循环次数，即抗冻等级。混凝土的抗冻等级分为：F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250及F300等。3.混凝土的抗侵蚀性混凝土的抗侵蚀性 混凝土的抗侵蚀性是指混凝土抵抗环境水侵蚀的能力。抗侵蚀性与水泥品种、混凝土密实程度等因素有关。在环境水具有侵蚀性时，要根据侵蚀的类型选择合适的水泥
27、品种，并尽可能提高混凝土密实程度或掺用引气剂，以提高混凝土的抗侵蚀能力。4.混凝土的碳化混凝土的碳化 水泥石中的Ca(OH)与空气中的CO作用，生成CaCO的过程称为碳化。碳化后混凝土的化学性能及物理力学性能与碳化前有所不同，会产生一些有利及不利的影响。混凝土碳化后，表面裂缝，钢筋锈蚀，钢筋锈蚀后体积膨胀更使裂缝开展。碳化是造成混凝土建筑物老化甚至破坏的一个重要原因，为保证建筑物的耐久性，必须采取措施加以防治。5.提高混凝土耐久性的措施提高混凝土耐久性的措施常用的措施有：(1)根据混凝土所处的部位及使用条件，选择合适的水泥品种及强度等级。(2)使用杂质含量少、质量优良、级配良好的砂石料。在允许
28、的最大粒径范围内，尽量选用较大粒径的粗骨料。(3)水灰比是影响混凝土耐久性的主要因素，保证足够的水泥用量，同样能提高混凝土的密实性和耐久性，因此严格控制水灰比及水泥用量是提高耐久性的主要措施。在普通混凝土配合比设计规程(JGJ552000)中规定的混凝土最大水灰比和最小水泥用量见表3-32。(4)掺减水剂可减少用水量，有利于提高混凝土的密实度和耐久性；掺引气剂可改变混凝土内部孔隙结构，提高混凝土的抗渗性、抗冻性，但强度及抗磨性有所降低。(5)在混凝土施工中，要加强质量控制，注意拌透、浇匀、振实，并加强养护，以提高混凝土的质量，提高其耐久性。表3-32 混凝土的最大水灰比和最小水泥用量任务任务3
29、.8 混凝土的质量控制混凝土的质量控制 3.8.1储备知识储备知识 1.混凝土质量波动与统计混凝土质量波动与统计 强度的分布规律强度的分布规律 对在一定的施工方法和施工条件下生产对在一定的施工方法和施工条件下生产的相同配合比的混凝土，进行随机取样的相同配合比的混凝土，进行随机取样测定其强度，在取样次数足够多时，将测定其强度，在取样次数足够多时，将数据整理后绘出的强度概率分布曲线一数据整理后绘出的强度概率分布曲线一般接近正态分布般接近正态分布。2.混凝土的配制强度混凝土的配制强度 施工中，由于各种因素的影响，混凝土强度总会产生波动，为使混凝土具有要求的保证率，必须使混凝土的配制强度，高于混凝土设
30、计强度等级的立方体抗压强度标准值。任务任务3.9混凝土的配合比设计混凝土的配合比设计3.9.1混凝土配合比设计的任务、要求及方法混凝土配合比设计的任务、要求及方法1.混凝土配合比设计的任务混凝土配合比设计的任务混凝土配合比设计的任务是根据工程对混凝土提出的技术要求，混凝土配合比设计的任务是根据工程对混凝土提出的技术要求，各种材料的技术性能及施工现场的条件，合理选择原材料并确各种材料的技术性能及施工现场的条件，合理选择原材料并确定它们的用量。定它们的用量。2.混凝土配合比设计的要求混凝土配合比设计的要求设计出的混凝土配合比应满足的基本要求是：设计出的混凝土配合比应满足的基本要求是：(1)满足施工
31、对混凝土拌和物的和易性要求；满足施工对混凝土拌和物的和易性要求；(2)满足结构设计提出的对混凝土的强度等级要求；满足结构设计提出的对混凝土的强度等级要求；(3)满足工程所处环境对混凝土的抗渗性、抗冻性及其他耐久性满足工程所处环境对混凝土的抗渗性、抗冻性及其他耐久性要求；要求；(4)在满足上述要求的前提下，尽量节省水泥，以满足经济性要在满足上述要求的前提下，尽量节省水泥，以满足经济性要求。求。3.混凝土配合比设计的方法混凝土配合比设计的方法 混凝土配合比设计通常采用计算试验法。小型工程的零星混凝土也可用查表法确定其配合比。组成混凝土的四种材料，即水泥、水、砂、石子的用量(均指质量比)之间有三个对
32、比关系。水泥与水用量之间的对比关系，用水灰比表示；砂与砂、石总量之间的关系，用砂率表示；水泥浆与骨料用量之间的对比关系，称为浆骨比，但通常用每立方米混凝土用水量，即单位用水量表示。水灰比、砂率、单位用水量是混凝土配合比的三个重要参数。用计算试验法确定混凝土配合比，是先根据对混凝土的强度等级及耐久性要求，初步确定水灰比；根据对混凝土拌和物和易性的要求，初步确定砂率及单位用水量。然后加上一个补充条件，计算出混凝土的“初步计算配合比”。按初步计算配合比试拌混凝土，对用水量及砂率进行调整，得出供混凝土强度试验用的“基准配合比”。然后进行强度、耐久性复核，并对水灰比进行调整，确定“试验室配合比”。最后根
33、据施工现场材料的具体条件，对试验室配合比进行换算得到“施工配合比”，并用于混凝土的施工配料。由于补充条件不同，在计算初步配合比时，又有重量法及体积法两种方法。3.9.2混凝土配合比设计的步骤混凝土配合比设计的步骤 3.9.2.1初步配合比的计算初步配合比的计算2选择水灰比选择水灰比(WC)(1)根据强度要求计算水灰比根据强度要求计算水灰比根据混凝土的配制强度及水泥的实际强度，用经验公根据混凝土的配制强度及水泥的实际强度，用经验公式计算水灰比：式计算水灰比：(2)查表3-32确定满足耐久性要求的混凝土的最大水灰比。(3)选择以上两个水灰比中的小值作为初步水灰比。3选择单位用水量选择单位用水量(m
34、w0)(1)干硬性和塑性混凝土 当水灰比在0.40.8范围时，用水量根据粗骨料的品种、粒径及施工要求的混凝土拌和物稠度，参照表4-21选择。表中所列之单位用水量，砂石均以干燥状态(细骨料含水率小于0.5%，粗骨料含水率小于0.2)为准。水灰比小于0.4或大于0.8的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土用水量应通过试验确定。(2)流动性(坍落度为100150 mm)、大流动性(坍落度大于160 mm)混凝土 以表3-38中坍落度90 mm的用水量为基础，按坍落度每增大20 mm用水量增加5 kg，计算出未掺外加剂时的混凝土用水量。掺外加剂时混凝土用水量可按下式计算：)（338）式中掺外加剂时每立方
35、米混凝土的用水量(kg)；未掺外加剂时每立方米混凝土的用水量(kg)；外加剂的减水率()，经试验确定。4计算水泥用量计算水泥用量()每立方米混凝土的水泥用量，可按下式计算：0cm 5选择砂率选择砂率()为保证混凝土有良好的和易性，希望选择的砂率为最优砂率，但影响最优砂率的因素较多，无法用计算方法得到。根据普通混凝土配合比设计规程(JGJ552000)，砂率可根据下述方法进行：坍落度为1060 mm的混凝土砂率，可根据粗骨料品种、粒径及水灰比按表3-39选取。s(2)坍落度大于60 mm的混凝土砂率，可按试验确定，也可在表3-39的基础上，按坍落度每增大20 mm，砂率增大1的幅度予以调整。(3
36、)坍落度小于10 mm的混凝土，其砂率应经试验确定。6计算砂石用量计算砂石用量(、)砂石用量的计算有质量法与体积法两种。(1)质量法 质量法的补充条件为：每立方米混凝土中各种材料用量之和等于1 m混凝土的质量，即：0sm0gm(2)体积法 体积法的补充条件为：每立方米混凝土中各种材料的绝对密实体积及混凝土拌和物中所含空气体积之总和等于1 m，即：3.9.2.2试配调整、确定基准配合试配调整、确定基准配合比比 混凝土初步配合比中的参数是根据经验公式及图表确定的，不一定符合和易性的要求，所以要通过试配进行调整。调整可按以下原则进行：(1)当坍落度太小时，应保持水灰比不变，适当增加水泥浆用量。一般用
37、水量每增加2 3，坍落度增加10 mm。(2)当坍落度太大但粘聚性良好时，可保持砂率不变，增加砂、石骨料用量。(3)若混凝土拌和物的砂浆量显得不足，粘聚性、保水性不良时，应适当增大砂率。反之，可减小砂率。每次调整都要对各种材料的调整量进行记录，调整后要重新进行坍落度试验，调整至和易性符合要求后，测定混凝土拌和物的实际表观密度，并提出供混凝土强度试验用的“基准配合比”。3.9.2.3校核水灰比，确定试验室校核水灰比，确定试验室配合比配合比 经和易性调整得出的基准配合比，其水灰比不一定选择合适，即强度不一定能满足要求，所以还应检验混凝土的强度。混凝土强度试验时应至少采用三个不同的配合比，其中一个应
38、是基准配合比，另外两个配合比的水灰比，宜较基准配合比分别增加或减少0.05，其用水量与基准配合比基本相同，砂率可分别增加或减小1。当不同配合比的混凝土拌和物坍落度与要求值相差超过允许偏差时，可以增、减用水量进行调整。每种配合比至少制作一组(三块)试件，并标准养护到28 d时试压。在制作试件时，还需检验混凝土拌和物的和易性并测定混凝土拌和物的表观密度。由试验得出的各灰水比及其相对应的混凝土强度关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度相对应的灰水比，并确定每立方米混凝土各种材料用量(试验室配合比)。(1)用水量(m)：应取基准配合比中的用水量，并根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整；
39、(2)水泥用量(m)：应以用水量乘以选定出的灰水比计算确定；(3)砂和石子用量(m和m)：应取基准配合比中的砂、石子用量，并按选定的灰水比进行调整；3.9.2.4施工配合比换算施工配合比换算 试验室确定配合比时，骨料均以干燥状态为准，而工地现场的砂、石材料都含有一定的水分，为了准确地实现试验室配合比，应根据现场砂石的含水率对配合比进行换算。若现场砂的含水率为以，石子的含水率为，经换算后，每立方米混凝土各种材料的用量为：任务任务3.10外加剂外加剂 3.10.1混凝土外加剂储备知识混凝土外加剂储备知识 1.混凝土外加剂的分类 混凝土外加剂品种繁多，功能各异，有的外加剂还有多种效果。，混凝土外加剂
40、按其主要功能分为四类：(1)改善混凝土拌和物流变性能的外加剂。包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。(2)调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。包括缓凝剂、早强剂和速凝剂。(3)改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。(4)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。2.外加剂的选择外加剂的选择（1）外加剂的品种应根据工程设计和施工要求选择，通过试验及技术经济比较确定。（2）严禁使用对人体产生危害、对环境产生污染的外加剂。（3）掺外加剂混凝土所用水泥，宜采用硅酸盐水泥、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
41、盐水泥，并应检验外加剂与水泥的适应性，符合要求方可使用。（4）掺外加剂混凝土所用材料如水泥、砂、石、掺合料、外加剂均应符合国家现行的有关标准的规定。试配掺外加剂的混凝土时，应采用工程使用的原材料，检测项目应根据设计及施工要求确定，检测条件应与施工条件相同，当工程所用原材料或混凝土性能要求发生变化时，应再进行试配试验。（5）不同品种外加剂复合使用时，应注意其相容性及对混凝土性能的影响，使用前应进行试验，满足要求方可使用。3.外加剂掺量外加剂掺量（1）外加剂掺量应以胶凝材料总量的百分比表示，或以mL/kg 胶凝材料表示。（2）外加剂的掺量应按供货单位推荐掺量、使用要求、施工条件、混凝土原材料等因素
42、通过试验确定。（3）对含有氯离子、硫酸根等离子的外加剂应符合本规范及有关标准的规定。（4）处于与水相接触或潮湿环境中的混凝土，当使用碱活性骨料时，由外加剂带入的碱含量(以当量氧化钠计)不宜超过1kg/m3 混凝土，混凝土总碱含量尚应符合有关标准的规定。4.外加剂的质量控制外加剂的质量控制（1）选用的外加剂应有供货单位提供的下列技术文件：产品说明书，并应标明产品主要成分；出厂检验报告及合格证；掺外加剂混凝土性能检验报告。（2）外加剂运到工地(或混凝土搅拌站)应立即取代表性样品进行检验，进货与工程试配时一致，方可入库、使用。若发现不一致时，应停止使用。（3）外加剂应按不同供货单位、不同品种、不同牌
43、号分别存放，标识应清楚。（4）粉状外加剂应防止受潮结块，如有结块，经性能检验合格后应粉碎至全部通过0.63mm筛后方可使用。液体外加剂应放置阴凉干燥处，防止日晒、受冻、污染、进水或蒸发，如有沉淀等现象，经性能检验合格后方可使用。（5）外加剂配料控制系统标识应清楚、计量应准确，计量误差不应大于外加剂用量的2%。3.10.2减水剂减水剂 减水剂是指在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌和用水量的外加剂。根据减水剂的功能，它又有普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂之分。后三种除具有减水功能外，还分别兼有早强、缓凝、引气的功能。减水剂因具有多种效果，是目前使用最多的外加剂。减水
44、剂多为亲水性的阴离子表面活性剂。1减水剂的作用机理减水剂的作用机理 2减水剂的技术经济效果减水剂的技术经济效果(1)在保持原配合比不变时，混凝土流动性增大，坍落度可提高23倍，而且不降低强度。(2)保持流动性不变，可减水1015。若保持水泥用量不变，混凝土强度可提高1520。(3)保持混凝土的流动性及强度不变，可减水并节约水泥1015。(4)水泥水化放热速度减慢，延缓凝结。(5)改善混凝土的粘聚性、保水性，并对提高混凝土的抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性有一定的效果。3普通减水剂及高效减水剂普通减水剂及高效减水剂 根据混凝土外加剂应用技术规范(GBJ501192019)，混凝土工程中，可采用下列减水剂
45、：普通减水剂：木质素磺酸盐类：如木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁及丹宁等。高效减水剂：多环芳香族磺酸盐类：如萘及萘的同系磺化物与甲醛缩合的盐类；水溶性树脂磺酸盐类：如磺化三聚氰胺树脂、磺化古玛隆树脂；聚羧酸盐类、聚丙烯酸盐类、脂肪族羧甲基磺酸盐高聚缩物等；其他：改性木质素磺酸钙、改性丹宁等。3.10.3引气剂、引气减水剂引气剂、引气减水剂 根据混凝土外加剂应用技术规范(GB50ll92019)，混凝土工程中，可采用下列引气剂：(1)松香树脂类：如松香热聚物、松香皂类等；(2)烷基和烷基芳烃磺酸盐类：如十二烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基苯酚聚氧乙烯醚等；(3)脂肪醇磺酸盐类：如脂肪醇聚氧
46、乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠等；(4)皂甙类：三萜皂甙等 (5)其他：如蛋白质盐、石油磺酸盐等。在工程中使用较多的引气剂是松香热聚物，它是将松香、石碳酸、硫酸按一定比例配合并加热聚合后，再用氢氧化钠中和而成。3.10.4早强剂早强剂 早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂，主要用于冬季施工及紧急抢修工程。根据混凝土外加剂应用技术规范(GB50l192019)，混凝土工程中，可采用下列早强剂：(1)弱电解质无机盐类早强剂：如硫酸盐、硫酸复盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氯盐等；(2)水溶性有机化合物：三乙醇胺、甲酸盐、乙酸盐、丙酸盐等；(3)其他：有机化合物、无机盐复合物。目前广泛使用的的混凝土早强剂有三
47、类：氯盐早强剂、硫酸盐早强剂、三乙醇胺早强剂系列。3.10.5缓凝剂缓凝剂缓凝剂是能延缓混凝土凝结时间，并对混凝土后期强度发展无不利影响的外加剂。在温度较高的季节进行混凝土施工时，若混凝土拌和料运输距离较远，为防止混凝土流动性降低，影响浇筑，防止出现冷缝等质量事故，并使水泥水化热延缓释放，有利于混凝土的温度控制，常需在混凝土中掺入缓凝剂。混凝土工程中可采用下列缓凝剂、缓凝减水剂：(1)糖类：如糖钙等；(2)木质素磺酸盐类：如木质素磺酸钙、木质素磺酸钠等；(3)羟基羧酸及其盐类：如柠檬酸、酒石酸钾钠等；(4)无机盐类：如锌盐、硼酸盐、磷酸盐等；(5)其他：如胺盐及其衍生物、纤维素醚等。建筑施工中
48、，常用的缓凝剂是木质素磺酸钙和糖蜜。其中糖蜜的缓凝效果尤为明显，且又有减水、增强之功能，所以在夏季施工中被普遍采用。3.10.6速凝剂速凝剂 速凝剂是能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂，主要用于喷射混凝土及堵漏。在喷射混凝土工程中可采用的粉状速凝剂为：以铝酸盐、碳酸盐等为主要成分的无机盐混合物等；在喷射混凝土工程中可采用的液体速凝剂为：以铝酸盐、水玻璃等为主要成分，与其他无机盐复合而成的复合物。常用产品主要有红星一型、711型、782型等。3.10.7 防冻剂防冻剂防冻剂是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的外加剂。根据混凝土外加剂应用技术规范(GB50l192019)，混凝土工
49、程中可采用下列防冻剂：1强电解质无机盐类：1)氯盐类：以氯盐为防冻组分的外加剂；2)氯盐阻锈类：以氯盐与阻锈组分为防冻组分的外加剂；3)无氯盐类：以亚硝酸盐、硝酸盐等无机盐为防冻组分的外加剂。2水溶性有机化合物类：以某些醇类等有机化合物为防冻组分的外加剂。3有机化合物与无机盐复合类。4复合型防冻剂：以防冻组分复合早强、引气、减水等组分的外加剂。3.10.8膨胀剂膨胀剂 设计要求设计要求（1）掺膨胀剂的补偿收缩混凝土应在限制条件下使用，构造(温度)钢筋的设计和特殊部位的附加筋，应符合混凝土结构设计规范(GB50010-2019)规定。（2）墙体易于出现竖向收缩裂缝，其水平构造筋的配筋率宜大于0.
50、4%，水平筋的间距宜小于150mm，墙体的中部或顶端300400mm 范围内水平筋间距宜为50100mm。（3）墙体与柱子连接部位宜插入长度15002000mm、810mm 的加强钢筋，插入柱子200300mm，插入边墙12001600mm，其配筋率应提高10%15%。（4）结构开口部位、变截面部位和出入口部位应适量增加附加筋。（5）楼板宜配置细而密的构造配筋网，钢筋间距宜小于150mm，配筋率宜为0.6%左右；现浇补偿收缩钢筋混凝土防水屋面应配双层钢筋网，构造筋间距宜小于150mm，配筋率宜大于0.5%。楼面和屋面后浇缝最大间距不宜超过50m。（6）地下室和水工构筑物的底板和边墙的后浇缝最大
