1、第四章 混凝土4.1 4.1 混凝土概述混凝土概述一、一、混凝土的定义混凝土的定义 由胶凝材料、骨料、水以及必要时掺入的外加剂和矿物掺合材，按适当比例配合拌制成拌合物，经均匀搅拌，密实成型和养护硬化而成的人造石材。二、混凝土的分类二、混凝土的分类（一）按干表观密度分 重砼重砼 2600kg/m2600kg/m3 3普通砼普通砼 19501950kg/m3 2500kg/m2500kg/m3 3轻砼轻砼 1950kg/m1950kg/m3 3 三、普通混凝土各组成材料三、普通混凝土各组成材料的作用：的作用：砂、石对混凝土起润滑作用，水泥和水组成水泥浆包裹在骨料的表面并填充骨料的空隙中。在混凝土拌
2、和物中，水泥浆起润滑作用，赋予混凝土拌和物流动性，便于施工；在混凝土硬化后起胶结作用。砂子水泥浆石子 4.2 普通混凝土的组成材料 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4.2.1.1 水泥品种和选择 根据工程特点、所处环境条件及施工条件，进行合理选择。4.2.1.2 水泥强度等级的选择 高强度等级的水泥配制高强度等级的混凝土，低强度等级的水泥配制低强度等级的混凝土。根据经验，一般以水泥强度等级标准值为混凝土强度等级标准值的 1.5-2.0倍为宜。一、细骨料:普通混凝土骨料按粒径大小分为两种，粒
3、径小于5mm的颗粒称为细骨料。细骨料主要采用天然砂和人工砂。4.2.2 骨料项目 指标类类类 云母(按质量计)(%，小于）1.02.02.0轻物质(按质量计)(%，小于）1.01.01.0有机物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸盐(SO3质量计)（%）0.50.50.5氯化物(以氯离子质量计)(%，小于)0.010.020.061 1、砂中有害物质含量（、砂中有害物质含量（GB/T 146842001GB/T 146842001）2、砂的颗粒级配及粗细程度砂的颗粒级配：砂大小颗粒的搭配情况。砂的粗细程度：不同粒径的砂混合在一起总体的粗细程度。总表面积小空隙率小筛分析试验评定砂的粗细程度和颗粒级
4、配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11654321005)(AAAAAAAMX细度模数的计算3.7-3.1为粗砂3.0-2.3为中砂2.2-1.6为细砂例题：取一砂子试样，进
5、行筛分析试验，已知所取试样重500g，其筛余量依次为44、68、115、140、80、46（g），度计算分计筛余量，累计筛余量，细度模数，并判断为何种砂？筛分曲线筛孔尺寸I区II区III区10 mm0005 mm10-010-010-02.50 mm35-525-015-01.25 mm65-3550-1025-00.63 mm85-7170-4140-160.315 mm95-8092-7085-550.16 mm100-90100-90100-90粗骨料技术要求有害杂质含量骨料的颗粒形状和表面特征：针片状颗粒含量骨料的强度颗粒级配与最大粒径坚固性1、颗粒级配与最大粒径粗骨料颗粒级配 粗骨料
6、的颗粒级配按供应情况分连续粒级和单粒级。粗骨料最大粒径:粗骨料公称粒级的上限。粗骨料颗粒级配评定方法 同砂子颗粒级配的评定方法。2、粗骨料的颗粒形状和表面特征针状颗粒：长度大于该颗粒所属平均粒径2.4倍的。片状颗粒：厚度小于该颗粒所属平均粒径0.4倍的。最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4；不得超过钢筋最小净距的3/4；对于实心板，不得超过板厚的1/2且不得超过50mm；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。3、粗骨料强度(1)(1)岩石抗压强度:(2)(2)压碎指标值:将母岩制成50mm50mm50mm的立方体试件或50mm50mm的圆柱
7、体试件，在水中浸泡48h以后，取出擦干表面水分，测得其在饱和水状态下的抗压强度值。%100010mmma4、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，也即指砂的耐久性。骨料采用硫酸钠溶液法进行试验，计算总质量损失百分率；人工砂采用压碎指标值来判断骨料的坚固性。普通混凝土的主要性质：混凝土在凝结硬化前称为混凝土拌合物。混凝土拌合物不同的施工环境和施工条件下表现出不同的特征，而混凝土施工过程对硬化后的混凝土具有重大的影响，因此必须找出评价混凝土施工过程中的性质。这样才能保证混凝土的质量。拌合物状态时要求具有良好的和易性（或称工作性），硬化后的混凝土应具有足
8、够的强度和必要的耐久性。4.3 新拌混凝土的和易性 和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运输、浇灌、捣实）并能获致质量均匀、成型密实的性能。4.3.1 混凝土拌合物和易性概念 和易性包含的内容：流动性、粘聚性和保水性。离析是指拌合物各组分分离造成不均匀及失去流动性的现象。对于流动性较大的混凝土拌合物，因各组分粒度及密度不同，易引起砂浆与石子间的分层离析现象。对于硬性或少砂的混凝土拌合物，若装卸及浇注方法不当，也会发生离析现象。泌水是指拌合水按不同方式从拌合物中分离出来的现象。无论是离析，还是泌水对硬化后混凝土的强度和耐久性都将有很大的影响。4.3.2 混凝土拌合物和易性的测定方法 根据普
9、通混凝土拌合物性能试验方法GBJ8085）规定，混凝土拌合物的稠度可采用坍落度法和维勃稠度法测定。由于和易性是一项综合的技术性制，因此很难找到一种能全面反映拌合物和易性的测定方法。通常以测定流动性（即稠度）为主，而对粘聚性和保水性主要通过观察进行评定。4.3.2.1 坍落度试验 坍落度法适用于骨料最大粒径不大于40mm、坍落度值大于10mm的塑性和流动性混凝土拌合物稠度测定。坍落度试验4.3.2.1 维勃稠度法 维勃稠度法适用于骨料最大粒径不大于40mm，维勃稠度在530s之间的混凝土拌合物稠度的测定。维勃稠度试验4.3.3 影响混凝土和易性的因素4.3.3.2 砂率 砂率是指砂用量占砂、石总
10、用量的质量百分比。砂率过大或过小都会导致混凝土和易性变差，应选择合理砂率。4.3.3.4 环境因素、施工条件、时间、外加剂4.3.3.1 水泥浆量及水灰比 在水灰比不变的情况下，如果水泥浆越多，则拌合物的流动性越大；但若水泥浆过多，使拌合物的流动性、粘聚性变差。4.3.3.3 水泥品种及细度、骨料的性质 如用矿渣水泥时，坍落度较普通水泥小，泌水性增加。砂率对混凝土坍落度的影响 粗骨料表面状态不同对混凝土和易性的影响：卵石卵石碎石碎石4.4 硬化后混凝土的强度 4.4.1 混凝土的强度与强度等级 1、立方体抗压强度（fcu）按照标准的制作方法制成边长为150的立方体试件，在标准养护条件（温度士3
11、，相对湿度90以上）下，养护至28龄期，按照标准的测定方法测定其抗压强度值，称为混凝土立方体抗压强度。标准试块强度换算系数(GB/T 500812002)试件尺寸(mm)骨料最大粒径(mm)强度换算系数 100100100150150150200200200 31.54063 0.9511.05混凝土立方体抗压标准强度 2、强度等级 混凝土的“强度等级”是根据“立方体抗压强度标准值”来确定的。按标准方法制作边长为150mm的立方体试件，在28d龄期，用标准方法测得的强度总体分布中具有不低于95%保证率的抗压强度值，以fcu.kcu.k表示。如：C30，表示混凝土立方体抗压强度标准值,fcu,k
12、=30MPa。我国现行GB50010-2002混凝土结构设计规范规定,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个强度等级。抗压试验3、轴心抗压强度 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）时都采用轴心抗呀强度作为标准试件，测定其标养28天的抗压强度值。采用150150300mm棱柱体作为标准试件，也可用非标准试件，但高宽比应在23的范围里。fcucu ：fcp=0.70 0.
13、80Cement Concrete轴心抗压强度试验示意图4.4.2 影响混凝土强度的因素影响混凝土强度的因素 4.4.2.1 水泥强度等级和水灰比混凝土强度经验公式：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；碎石 A=0.46;B=0.07 卵石 A=0.48;B=0.33k,ceccefffcu=Afce（C/W-B）4.4.2.2 骨料的影响：粗骨料表面状态不同对混凝土强度的影响：4.4.2.3 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714d发展较快，28d以后增长缓慢。公式应用条件：。标准养护 中等强度等级的混凝土28
14、lglg28nffn1428抗压强度龄期/d4.4.2.4 养护的温、湿度4382113龄期抗压强度031421287 养护温度对混凝土强度的影响湿度的影响提高混凝土强度的措施1、高标号的水泥和快硬早强水泥2、干硬性混凝土3、湿热处理 蒸汽养护：将混凝土放在温度低于100常压蒸汽中进行养护。一般1620h。蒸压养护：将混凝土构件放在125及8atm的压蒸锅内进行养护。4、采用机械搅拌和振捣5、掺外加剂、掺合料(一)混凝土的抗渗性（P4、P6、P8）(二)混凝土的抗冻性（F10、F15、F25）(三)混凝土的抗碳化性(四)碱骨料反应(五)抗化学侵蚀4.5 4.5 硬化混凝土的耐久性硬化混凝土的耐
15、久性混凝土抗渗仪 是指混凝土抵抗水、油等液体渗透的能力。抗渗性好坏用抗渗等级来表示。抗渗等级分为P4、P6、P8、P10、P12等5个等级。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。4.5.1 4.5.1 混凝土的抗渗性 抗冻性是指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。混凝土的密实度、孔隙的构造特征是影响抗冻性的重要因素 4.5.2 4.5.2
16、 混凝土的抗冻性一、混凝土的碳化：指空气中的CO2在湿度适宜的条件下与水泥水化产物Ca(OH)2发生反应，生成碳酸钙和水，使混凝土碱度降低的过程，碳化也称中性化。二、混凝土碳化对混凝土性能的影响：1、化学性能影响2、物理性能影响3、力学性能影响三、影响碳化的因素：1、CO2浓度影响：越高，碳化速度越快。2、湿度影响：相对湿度为50%-70%，碳化速度最快。低于25%碳化为0，高于100%，碳化速度也基本为0。4.5.3 4.5.3 混凝土的碳化一、混凝土的碱骨料反应：是指水泥中的碱(Na2O和K2O)含量较高时与骨料中的活性SiO2发生反应，在骨料表面生成碱硅酸凝胶，这种凝胶具有吸水膨胀特性，
17、会使包裹骨料的水泥石胀裂，这种现象称为碱骨料反应。二、碱骨料反应发生的条件：1、胶凝材料提供碱的含量大于6%.2、骨料具有活性.3、在有水的情况下或潮湿的状态下。三、检验方法：含有活性的骨料与高碱水泥制成1：2.25胶砂试块，恒温、怛湿养护，定期测量其膨胀值，如果6个月膨胀值不超过0.05%，12个月不超过0.1%。则合格。4.5.4 4.5.4 混凝土的碱骨料反应(一)非荷载作用下的变形化学收缩混凝土的干缩湿胀温度变形(二)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徐变4.6 硬化混凝土的变形性能混凝土变形及破坏的过程混凝土变形及破坏的过程4.5 混凝土质量控制与强度评定本节课
18、的主要讲述内容：一、混凝土质量控制所包含的内容。二、混凝土强度质量的评定 混凝土质量控制参照标准：1、混凝土质量控制标准(GB5016492)2、混凝土强度检验评定标准(GBJl0787)。一、混凝土的质量控制所包含的内容 1.混凝土生产前的初步控制，主要包括人员配备、设备调试、组成材料的检验及配合比的确定与调整等项内容。2.混凝土生产过程中的控制，包括控制称量、搅拌、运输、浇筑、振捣及养护等项内容。3.混凝土生产后的合格性控制。包括批量划分，确定批取样数，确定检测方法和验收界限等项内容。在混凝土施工过程中，原材料、施工过程及试验条件、施工环境的变化，均可能造成混凝土质量的波动，影响到混凝土的
19、和易性、强度及耐久性。由于强度是混凝土的主要技术指标，其他性能可从强度得到间接反映，故以强度为例分析波动的因素。二、混凝土强度质量的评定v（一）混凝土强度统计的几个基本概念v1、随机现象：无论自然现象和社会现象，在定条件下，其可能结果不只一个，至于哪一个出现，事先也无法确定，称随机现象。v2、混凝土总体平均强度：Ufcu=1/n fcu,iv3、强度频数：混凝土强度数据中，相同强度值出现的次数。v4、强度频率：某一强度等级混凝土的强度数据中，相同强度值出现的百分率。v5、强度概率：大量重复试验的情况下，强度频率的稳定值。i=1nv6、概率密度：概率（频率）/组距v组距：强度数据中，人为划分的相
20、邻两组强度值差。v7、混凝土强度的概率分布正态分布。v基础概率随机变量概率分布，有6种形式：即“两点分布”，“两项分布”，“普瓦松分布”，“均匀分布”，“指数分布”和“正态分布”。v（1）正态分布的直观思想：混凝土材料在正常的施工情况下，许多影响因素是随机的。所以混凝土的强度也是随机变化的，对于随机变量，可以用数理统计的方法来对其进行评定。v 设混凝土的强度等级C20的试块总数共1000组，根据实测的混凝土强度数据以2MPa为组距，把全部试件分成15组，如下表：组别123456789101112131415fcu14-15.9516-17.9518-19.9520-21.9522-23.952
21、4-25.9526-27.9528-29.9530-31.9532-33.9534-35.9536-37.9538-39.9540-41.9542-43.95Ufcu151719212325272931333537394143频数6155095120147180140906640252051频率0.0060.0150.0500.0950.1200.1470.1800.1400.0900.0660.0460.0250.0200.0050.001概率密度0.00300.00750.0250.04750.06000.03750.09000.07000.04500.0330.02000.01250.0
22、1000.00250.0005整理后的强度数据表0.010.020.030.040.050.060.070.080.092468 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46实际频率曲线实际频率曲线频率分布直方图频率分布直方图fcu随机变量概率密度以概率密度为纵坐标，随机变量fcu横坐标，做频率分布直方图。发现每个矩形的底边长就是组距。矩形的面积=组距概率密度 =组距概率（频率）/组距=概率所以：矩形面积等于相应各组强度的频率（概率）。v各组频率的和等于1，即100%。v当组距越小时，频率直方图就转化为分布密度曲线（理论频率曲
23、线），分布密度曲线的面积就转化成概率。v所以，描绘出的中间高、两边低，左右近似对称“单驼峰状曲线”正态曲线，它所反映的数据分布正态分布。v（2），正态分布特点及正态分布函数：va:正态分布特点：v1、一个高峰，中间高，两边低，曲线“单驼峰型”有一个最高点。v2、一个对称轴，对称轴直线fcu=Ufcu在曲线高峰处。v3、一个渐近线（对称轴fcu曲线无论向左或向右延伸，都越来越接近横轴，但不会和横轴相交）满足这个条件的函数就是著名的正态分布密度函数式：vb：正态分布函数：基于上述分析，自然希望函数：所以对于混凝土的正态分布密度函数式是：（3）混凝土标准正态分布曲线a、作为混凝土的正态分布，习惯横坐
24、标用标准差的数量表示，（即随机变量为t)，经随机变量的变量转换，e(22d scuuffcut 21)(22tetfp21)(22xexfpb、随机变量的变量转换后称标准正态分布曲线的原因：因为标准正态分布曲线的特例，即对称轴通过原点x=0，标准差=1的正态分布即N（0，1）所以，当x=0，=1 函数式v因此，在正态分布曲线上，fcu1与fcu2之v间的混凝土强度值出现的概率vP（fcu1fcufcu2）可用下式表示：e(22d f(fcu)d 正态分布曲线概率tdteP(t)2221p t 在标准正态分布曲线上自t-混凝土强度值出现的概率ttdteP(t)2221p 概率概率 标准正态分布曲
25、线t0t0.00-0.524-0.842-1.00-1.04-1.28-1.40-1.60P(t)0.5000.7000.8000.8410.8500.9000.9190.945t-1.645-1.800-2.000-2.060-2.330-2.580-2.880-3.000P(t)0.9500.9640.9770.9800.9900.9950.9980.999为计算方便可查表，已知t值可以查得p不同t值的p(t)值返回(二)、混凝土均质性的评定指标 强度平均值、标准差、变异系数 强度保证率 配制强度1.强度平均值：Ufcu=1/n fcu,i 平均值只反应混凝土强度总体强度水平,不能说明强度
26、波动的大小.理论上，平均强度与该批混凝土的配制强度相等，它只反映该批混凝土强度的总平均值，而不能反映混凝土强度的波动情况。例如平均强度20MPa，可以由15 Pa、20 MPa、25MPa求得，也可以由18 MPa、20 MPa、22MPa求得，虽然平均值相等，但它们的均质性显然后者优于前者。ni=12、强度标准差 强度强度标准差：标准差对称圴方差，它表明分布曲线的拐点距强度平均值的距离，标准差越大，说明其强度离散程度越大，混凝土质量越不稳定，相反则说明控制质量好，但是太小时，就不太经济，但当平均强度不等时，并不确切。例如平均强度分别为20MPa和50MPa的混凝土，当 均等于5MPa时，对前
27、者来说波动已很大，而对后者来说波动并不算大。因此，对不同强度等级的混凝土单用标准差值尚难以评判其匀质性，宜采用变异系数加以评定。上一张幻灯片其计算公式：=N25v 假设3个施工单位同样生产C20混凝土，甲单位管理水平很高，统计等混凝土的标准差为2MPa，几组混凝土平均强度f甲201645233MPa；乙单位施工管理水平一般，5MPa；几组混凝土平均强度f乙201645282MPa；丙单位管理水平低劣，8MPa，几组平均强度f丙201645332MPa，也就是说，3种施工水平的单位均得按95保证率要求控制混凝土平均强度。施工质量优良的混凝土平均强度233MPa与施工质量低劣的混凝土平均强度332
28、MPa具有同等的使用价值。因此，不但要使混凝土平均强度大于混凝土设计强度等级，更重要的是要想方设法减少混凝土强度的变异性。这样，既保证了工程质量也降低了工程造价。3.变异系数（又称离差系数或标准差系数）由于随强度等级的提高而增大，当混凝土强度不同时,可采用v作为评定混凝土质量均匀性的指标。v越小，表示混凝土质量越好；v越大，则表示混凝土质量越差。变异系数亦即为标准差 与平均强度 的比值，实际上反映相对于平均强度而言的变异程度。其值越小，说明混凝土质量越均匀，波动越小。如上例中，前者的Cv5/200.25；后者的Cv5/500.1。显而易见，后者质量均匀性好，施工管理水平高。其计算式如下:ufc
29、uCvs 4 4、强度保证率（）、强度保证率（）v 混凝土的强度保证率混凝土的强度保证率P P（）是指混凝土强度总体中，（）是指混凝土强度总体中，大于等于设计强度等级的概率，在混凝土强度正态分大于等于设计强度等级的概率，在混凝土强度正态分布曲线图中以阴影面积表示，见图所示。低于设计强布曲线图中以阴影面积表示，见图所示。低于设计强度等级度等级（f fcucu，/f/fd d）的强度所出现的概率为不合格率。）的强度所出现的概率为不合格率。v混凝土强度保证率（）的计算方法为：混凝土强度保证率（）的计算方法为：首先根据混凝土设计等级（首先根据混凝土设计等级（f fd d）、混凝土强度）、混凝土强度平均
30、值（平均值（）、标准差（）、标准差（）或变异系数）或变异系数（v v），计算出概率度（），即），计算出概率度（），即v强度保证率（）就可由正态分布曲线方强度保证率（）就可由正态分布曲线方程积分求得，即程积分求得，即fscuuffcut 但实际上当已知值时，可从数理统计书但实际上当已知值时，可从数理统计书中的表内查到值。中的表内查到值。(表表5-19）工程中（）值可根据统计周期内混凝工程中（）值可根据统计周期内混凝土试件强度不低于要求强度等级的组数土试件强度不低于要求强度等级的组数N N0 0与试件总组数（与试件总组数（）之比求得，）之比求得，即即%1000NNP 5、混凝土配制强度施工中，由于
31、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fcu.o高于混凝土设计强度等级的立方体抗压强度标准值fcu.k。令：则：v式中vfcu.0混凝土的配制强度，MPa；vfcu.k混凝土设计强度等级的抗压强度标准值，MPa；v施工单位混凝土强度标准差的历史统计水平，MPa；vt概率参数(概率度)。v根据混凝土强度检验评定标准(GBJl0787)，混凝土的强度保证率应为95%。据此，v从表中可以查出，达到此保证率时，t=-1645。所以混凝土配制强度应为：s645.10kcucuff，v施工单位的混凝土强度标准差应按下列规定确定：v(1)当施工单位有近期的
32、同一品种混凝土强度资料时，其混凝土强度标准差按下式计算：式中n统计周期内同一品种混凝土试件的总组数，n25；fcu.i统计周期内同一品种混凝土第i组试件的强度值，MPa；fcu统计周期内同一品种混凝土n组强度的平均值，MPa。(2)当施工单位不具有近期的同一品种混凝土强度资料时，其混凝土强度标准差可按下表取用。混凝土强度等级 低于C20 C20C35 高于C35 (MPa)40 50 60注：在采用本表时，施工单位可根据实际情况，作适当调整。1工程实例1.1工程概况 南京地铁一号线小行段专用线高架桥,由中隧集团1标项目部施工,天津新亚太监理公司监理,专用线高架桥箱梁混凝土设计强度等级为50,箱
33、梁混凝土从2002年8月开始浇筑,到2003年1月结束。1.2数理统计 专用线高架桥箱梁共送检混凝土试块24组,根据其抗压强度测试结果,用数理方法进行统计分析,结果如表1所示。v分析评价v 统计结果表明,高架桥箱梁混凝土标号虽然较高,但是均方差和变异系数都很小,如表1混凝土强度保证率比较高,从强度波动图亦可看出混凝土强度总体比较稳定;通过检查评定,结构实体混凝土达到了内实外光的效果。因此,南京地铁一号线小行段专用线高架桥箱梁混凝土满足安全、经济和美观要求。小浪底工程分布密度曲线返回4.8 普通混凝土配合比设计4.8.1.1 混凝土配合比设计的四项基本要求：1.满足强度等级要求；2.满足所要求的
34、和易性；3.满足工程耐久性的要求；4.符合经济原则.4.8.1 混凝土配合比设计基本要点 用计算、统计、试验的方法确定不同强度等级配制1m3混凝土各组成材料的用量和比例。4.8.1.2混凝土配合比设计内涵：三个参数 1、水灰比2、单位用水量3、砂率4.8.1.3混凝土配合比设计的算料基准1、计算1m3混凝土拌合物中各材料的用量，以质量计。2、计算时，骨料以干燥状态质量为基准，所谓干燥状态，是指细骨料含水率小于0.5%，粗骨料含水率小于0.2%。初步配合比基准配合比实验室配合比施工配合比4.8.2 普通混凝土配合比设计的方法和步骤1.1.确定配制强度(fcu,t)一、初步配合比的确定s645.1
35、,kcutcuff2.确定水灰比值(W/C)复核耐久性表表 4 48 8 混凝土的最大水灰比和最小水泥用量（混凝土的最大水灰比和最小水泥用量（JGJ55JGJ5520002000）最大水灰比最大水灰比 最小水泥用量（）最小水泥用量（）环境条件环境条件 结构物类别结构物类别 素混凝素混凝土土 钢筋钢筋 混凝土混凝土 预应力预应力 混凝土混凝土 素混凝素混凝土土 钢筋钢筋 混凝土混凝土 预应力预应力 混凝土混凝土 1.1.干燥环境干燥环境 正常的居住或办公正常的居住或办公 用房屋内部件用房屋内部件 不作规不作规定定 0.650.65 0.600.60 200200 260260 300300 无冻
36、害无冻害 高湿度的室内部件高湿度的室内部件 室外部件室外部件 在非侵蚀性土和（或）水在非侵蚀性土和（或）水中的部件中的部件 0.700.70 0.600.60 0.600.60 225225 280280 300300 2.2.潮湿潮湿环境环境 有冻害有冻害 经受冻害的室外部件经受冻害的室外部件 在非侵蚀性土和（或在非侵蚀性土和（或）水）水中且经受冻害的部件中且经受冻害的部件 高湿度且经受冻害中的室 高湿度且经受冻害中的室内部件内部件 0.550.55 0.550.55 0.550.55 250250 280280 300300 有冻害和除冰 有冻害和除冰剂的潮湿环境剂的潮湿环境 经受冻害和除
37、冰剂作用的 经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部件室内和室外部件 0.500.50 0.500.50 0.500.50 300300 300300 300300 注：当用活性掺合料取代部分水泥时，表中的最大水灰比及最小水泥用量即为替代前的水灰比和水泥用量注：当用活性掺合料取代部分水泥时，表中的最大水灰比及最小水泥用量即为替代前的水灰比和水泥用量 3.3.确定用水量确定用水量(W(Wo o)根据施工要求的坍落度值和已知的粗骨料种类及最大粒径，通过查表选取单位用水量。|注：注：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
38、量可增加用水量可增加510，采用粗砂则可减少，采用粗砂则可减少510。|掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。4.4.计算混凝土的单位水泥用量(Co)复核耐久性)(00CWwc5.确定合理砂率(Sp )根据混凝土具有良好和易性的合理砂率，粗骨料种类及最大粒径及已确实的水灰比，通过查表选取合理砂率。6.6.确定确定1m1m3 3混凝土的砂石用量（体积法）混凝土的砂石用量（体积法）101.0woogoosocoWGSC%100oooPGSSS质量法确定砂石用量%100oooPGSSSOooooPWGSC 在初步配合比基础上,进行和易性和强度调整。1
39、、和易性调整得基准配合比：按初步配合比称取一定体积混凝土所需的各种原材料，按规定的方法拌和、进行坍落度或工作度试验。调整砂率砂率：粘聚性、如保水性不良，则增大砂率。调整单位用水量单位用水量：流动性过小，则保持W/C不变，增大水泥浆用量。流动性过大，则保持砂率不变，适当增加砂石的用量。2、强度校正得实验室配合比：一般采用三个不同的配合比，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少0.05，其用水量应该与基准配合比相同，但砂率值可做适当调整并测定表观密度。各种配比制作两组强度试件，如有耐久性要求，应同时制作有关耐久性测试指标的试件，标准养护28d天进行强度测定。假
40、设工地砂、石含水率分别为a%和b%，则施工配合比为：C=CshS=Ssh(1+a%)G=Gsh(1+b%)W=Wsh-Ssha%-Gshb%3、施工配合比的确定 混凝土外加剂 定义：混凝土外加剂是在混凝土生产过程掺入，用来改善混凝土性能，掺入不超过水泥质量5。目前，外加剂品种已发展到数百个品种，其产量也日益增加，使其在土木工程建设中的作用越来越重要，并且已经成为现代水泥混凝土技术进步的标志之一。从目前土木工程技术发展的现状来看，外加剂也已成为现代混凝土中不可缺少的组分，其技术经济效果已得到工程界的普遍认同和重视。混凝土外加剂的分类 根据国家标准GB 807587中按外加剂主要功能划分。混凝土外
41、加剂按主要功能大致分为以下四类：1、改变新拌混凝土流变性能的外加剂，如引气剂、泵送剂、减水剂。2、改变混凝土空气（或其他气体）含量的外加剂，如引气剂、加气剂等；3、调节混凝土凝结硬化速度的外加剂，如缓凝剂、速凝剂、早强剂等；4、改善混凝土其他性能的外加剂，如着色剂、膨胀剂、防冻剂、阻锈剂等。常用混凝土外加剂 一.减水剂 1、定义：在新拌混凝土坍落度基本相同的条件下，能显著减少其用水量的外加剂，称为减水剂。减水剂一般多为表面活性剂。表面活性剂的分子结构特：是具有显著改变(通常为降低)液体表面张力或二相间界面张力的物质，其分子由亲水基团和憎水基团二个部分组成。（1）、表面活性剂的分子结构（2）、表
42、面活性剂的特性及其作用表面活性剂分子的吸附定向排列2、减水剂的作用机理 1、吸附-分散作用2、润滑作用3、湿润作用3、减水剂的技术经济效果 提高混凝土流动性。在混凝土原配比保持不变的情况下，掺加减水剂后可改变其新拌混凝土的稠度（增大坍落度或减小维勃稠度），从而提高其流动性，且不影响混凝土的强度。提高混凝土强度。在保持新拌混凝土流动性和水泥用量不变的条件下，掺加减水剂后可减少部分拌合用水量，降低混凝土的实际水灰比，从而提高其强度和耐久性。节约水泥。在保持新拌混凝土流动性及硬化混凝土强度不变的条件下，可以在减少拌合用水量的同时，相应减少水泥用量（维持水灰比不变），从而节省水泥并改善某些性能。二.引
43、气剂 1、定义：引气剂是在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分布且稳定而封闭小气泡的外加剂。引气剂属于憎水性表面活性剂，其活性作用主要发生在水-气界面上。掺入引气剂后，混凝土中产生的气泡大小均匀，直径在201000m之间，大多在200m以下。2、引气剂对混凝土性能的影响（1）有效改善新拌混凝土的和易性。提高了新拌混凝土的流动性。使新拌混凝土的泌水率显著降低，粘聚性和保水性明显改善。（2）显著提高混凝土的杭渗性和杭冻性。（3）变形能力增大，但强度有所降低。通常，混凝土中含气量每增加1，其抗压强度可降低46，抗折强度可降低23。为防止混凝土强度的显著下降，应严格控制引气剂的掺量，以保证混凝土的含气量不
44、致过大。抗冻融性要求高的混凝土，必须掺用引气剂，其掺量应根据混凝土的含气量要求，通过试验确定。三.早强剂 1、定义：早强剂是能显著加速混凝土早期强度发展且对后期强度无显著影响的外加剂。2、常用品种早强剂的作用机理（1）氯化钙。CaCl2与水泥浆中的水化C3A反应，生成几乎不溶于水的水化氯铝酸钙(3Ca0Al2033CaC1232H20)，并与水泥水化产物Ca(OH)2反应，生成溶解度极小的氧氯化钙(CaCl23Ca(OH)212H2O)。Ca(OH)2浓度的降低，又促进了C3S的进一步水化。由于这些反应的综合作用，使混凝土硬化加快，早期强度显著提高。（2）硫酸钠。它可迅速与水泥水化产物Ca(O
45、H)2反应，生成呈高度分散状态的CaS042H20,它又很快与C3A的水化物反应迅速生成难溶于水的水化硫铝酸钙（钙矾石）。（3）三乙醉胺。三乙醇胺是一种催化剂。四.缓凝剂 加入混凝土中后能延长其凝结时间而不显著降低其后期强度的外加剂称为缓凝剂。目前土木工程中较常用的缓凝剂主要有糖类、无机盐类、羟基羧酸及其盐类和木质素磺酸盐类等，主要品种有糖蜜、木质素磺酸盐及柠檬酸等。有机类缓凝剂多为表面活性剂，掺入混凝土中，能吸附在水泥颗粒表面，并使其表面的亲水膜带有同性电荷，从而使水泥颗粒相互排斥，阻碍了水泥水化产物的凝聚。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，对水泥颗粒的正常水化起阻碍作用，
46、从而导致缓凝。4.9 其他种类混凝土4.9.1 轻混凝土 凡干表观密度小于小于1950kg/m3的混凝土称为轻混凝土。轻骨料混凝土多孔混凝土无砂大孔混凝土分类4.9.1.1 轻骨料混凝土工业废料轻骨料（粉煤灰，煤渣）天然轻骨料（火山渣，浮石）人工轻骨料（页岩陶粒，粘土陶粒）轻骨料种类轻骨料混凝土的特点及应用 优点：体积密度比普通混凝土减小1/41/3，绝热性能改善，结构尺寸减小，增加使用面积,降低基础费用和材料运输费用，综合效益良好。用途：多层和高层建筑，软土地基，大跨度结构，抗震结构，耐火等级要求高的结构，要求节能以及旧建筑加层等。轻骨料混凝土用途保温轻骨料混凝土结构保温轻骨料混凝土结构轻骨
47、料混凝土用途强度等级CL5.0;CL7.5;CL10;CL15;CL20;CL25;CL30;CL35;CL40;CL45;CL50表观密度8001900 12个等级4.9.1.2 多孔混凝土 定义：不用粗骨料，内部分布着大量小气孔的轻质混凝土。特点：孔隙率可达85，表观密度3001000，导热系数0.0810.17W/(mk)兼具有结构及保温的功能，容易切割，易于施工。用途：制成砌块，墙体，屋面板及 保温制品，广泛应用于工业与民用建筑及保温工程中。加气混凝土泡沫混凝土气孔产生方法4.9.1.2 无砂大孔混凝土大孔混凝土 特点：特点：导热系数小，保温性能好，吸湿性小，收缩小，抗冻性1525次冻
48、融循环，水泥用量低。用途：用途：用于制作墙体用的小型空心砌块和各种板材，也可用于浇注墙体。4.9.2 纤维混凝土 定义：在普通混凝土的基础上外掺各种纤维材料而制成的复合材料。纤维材料钢纤维（应用较广）玻璃纤维炭纤维芳香族聚酰胺纤维 纤维混凝土与普通混凝土相比抗拉强度提高两倍左右，抗完强度提高1.52.5倍，冲击韧性提高510倍，抗压强度提高不大，但其受压破坏时不崩裂或成碎块 应用：路面，桥面，飞机跑道，水坝覆面，管道，屋面板等要求高耐磨，高抗冲、抗裂的部位及构件。而且已采用喷射施工技术，可对表面不规则或坡度很抖的山岩岸坡及隧洞等提供良好的加固保护层。4.9.3 聚合物混凝土组成聚合物无机胶凝材
49、料骨料 特点：弥补了普通混凝土抗拉强度低、抗裂性差、脆性大、抗化学腐蚀性差的缺点。分类聚合物浸渍混凝土 PIC聚合物水泥混凝土PCC树脂混凝土REC4.9.3.1 聚合物浸渍混凝土PIC 定义：将已硬化的普通混凝土（基材），经干燥后浸入有机单体中，再用加热或辐射的方法使浸入混凝土孔隙内的单体进行聚合而成。优点：高强、低渗、耐腐蚀及高的抗、抗冲、耐磨等特性，其抗压强度可提高24倍，一般为100150Mpa,最高可达到260Mpa以上，抗拉强度可以提高到1020Mpa，最高能达到240Mpa以上。原因：聚合物渗填于混凝土内部孔隙后，提高了混凝土的密实度，也增加了水泥石与骨料之间的粘结力。用途：要求
50、高强度，高耐久性的特殊结构工程，如高压输气管、高压输液管、高压容器、海洋构筑物、原子能反应堆等工程。4.9.3.2 聚合物胶结混凝土REC 成分：由合成树脂、粉料及天然砂、石配置而成。原理：用树脂代替硅酸盐水泥，是谋求胶凝材料的强化及胶凝材料与骨料之间界面粘结力的提高。性能：与普通混凝土相比，树脂混凝土具有强度高，耐化学腐蚀、耐磨、抗冻性好等有点，但硬化时收缩大，耐久性差。用途：由于树脂成本高，目前仅用于特殊工程，如耐腐蚀性工程，修补混凝土构件及堵漏材料等。此外树脂混凝土因其美观的外表，又称人造大理石，可以制成桌面、地面砖、浴缸等。4.9.3.3 聚合物水泥混凝土PCC 定义：用聚合物乳液拌合
