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混 凝 土一、 普通混凝土的组成及基本要求1 混凝土组成材料及其作用2 混凝土基本要求二、 普通混凝土的组成材料1 水泥：水泥品种及强度等级的选择。2 细骨料：粗细程度及颗粒级配；泥、泥块及有害杂质；坚固性；饱和面干吸水率。3 粗骨料：最大粒径及颗粒级配；泥、泥块及有害杂质；针、片状颗粒；强度及坚固性。4 混凝土拌合及养护用水。三、 普通混凝土拌合物的性质1 混凝土拌合物的和易性混凝土拌合物和易性的概念；流动性；粘聚性；保水性。2 和易性的测定：坍落度法；维勃稠度法。3 影响混凝土拌合物和易性的因素：用水量；水灰比；砂率；其他因素。4 坍落度的选择。四、 普通混凝土的性质1 混凝土强度：抗压强度及强度等级；混凝土受压破坏的特点；影响混凝土强度的因素与混凝土强度公式；混凝土抗拦强度及抗折强度；提高混凝土强度的措施。 2. 混凝土的变形性质：化学收缩；温度变形；干湿变形；弹塑性变形与弹性模量；徐变。3. 混凝土的耐久性：抗渗性；抗冻性；抗蚀性；碳化；碱骨料反应；提高混凝土耐久性的措施。五、 混凝土的质量评定1.常用统计量：平均值；标准偏差；变异系数。2.直方图、频率分布曲线和正态分布曲线3.强度保证率4.混凝土的配制强度六、 普通混凝土配合比设计1.混凝土配合比参数确定：水灰比；用水量；砂率。2.混凝土配合比设计方法和步骤：估算初步配合比；试验调整，确定试验室配合比；换算施工配合比。七、 混凝土外加剂1.减水剂：表面活性剂及其作用；减水剂的作用及效果；常用减水剂。2.早强剂：氯盐类早强剂；速凝剂；硫酸盐类早强剂；三乙醇胺。3.引气剂。4.其它外加剂：缓凝剂；速凝剂；防冻剂；阻绣剂。八、 轻混凝土1.轻骨料混凝土：轻骨料的种类及技术要求；轻骨料混凝土的分级和分类；轻骨料混凝土的性质；轻骨料混凝土配合比设计要点。2.多孔混凝土3.大孔混凝土。第一节 普通混凝土的组成及基本要求1混凝土按体积密度的分类1） 普通混凝土：体积密度在。2） 重混凝土：体积密度大于。3） 轻混凝土：体积密度小于。2普通混凝土组成材料的作用混凝土由水泥、水、砂及石子组成。水和水泥成为水泥浆，石子和砂为混凝土的粗、细骨料。水泥浆填充砂子的空隙并包裹在砂子颗粒的周围而成为砂浆，砂浆又填充石子的空隙并把石子颗粒包裹起来。在硬化前的混凝土拌合物中，水泥浆在砂、石颗 粒之间起润滑作用，使混凝土拌合物具有施工所要求的流动性。硬化后，水泥浆成为水泥石，将骨料牢固地胶结成为整体，使混凝土具有所需的强度、耐久性等性能。混凝土中的骨料，一般不与水泥浆起化学反应，其作用是构成混凝土的骨架，减小水泥硬化所产生的收缩并可降低工程造价。在混凝土中还常加入外加剂，以改善混凝土的某些性能。3对普通混凝土的基本要求1） 具有与施工条件相一致和易性。2） 达到满足设计要求的强度。3） 具有适应于所处环境条件下的耐久性。4） 各项材料的组成应经济合理第二节 普通混凝土的组成材料1对粗、细骨料技术要求的项目粗骨料：最大粒径及颗粒级配；针片状颗粒；泥、泥块及有害物质；强度及坚固性。细骨料：砂的粗细程度及颗粒级配；泥、泥块及有害物质；坚固性。2骨料饱和面干吸水率骨料有四种含水状态（如图5-1所示）。当骨料颗粒表面干燥，而颗粒内部的孔隙含水饱和时，称为饱和面干状态，此时的含水率称为饱和面干吸水率。3骨料坚固性反映骨料在气候、外力或其他物理因素作用下抵抗破碎的能力。通常用硫酸盐浸泡法来测定。该法检验的是骨料颗粒抵抗膨胀应力的能力。4最大粒径粗骨料公称粒径的上限称为该粒级的最大粒径。其大小表示粗骨料的粗细程度。可通过筛分析法确定。5细度模数表示砂子粗细程度的指标，即砂的平均粒径。其定义为： 式中 表示砂子筛分试验时测得的各号筛上的累计筛余。细度模数越大，表示砂越粗。 =3.13.7为粗砂，=3.02.3为中砂 =2.21.6为细砂 =1.50.7为特细砂。6连续级配和间断级配粗骨料的级配分为连续级配和间断级配。连续级配是从最大粒径开始，由大到小各级相连，其中每一级石子都占有适当的比例的级配。间断级配是各级石子不连续，即省去中间的一、二级石子的级配。7压碎指标用来表示碎石强度的指标。其计算式为： 式中-试样总质量；-压碎指标试验的筛上剩余质量。压碎指标越小，说明骨料抵抗压碎能力越大。8评定砂、石骨料粗细程度和级配的意义评定骨料粗细程度与级配具有技术和经济两方面的意义。在一定质量或体积之下，粗骨料总的表面积小，细骨料总表面积大。在混凝土中，骨料表面需要由水泥浆包裹，骨料的表面积越大，需要包裹的水泥浆数量就越多。当混凝土拌合物的流动性要求一定时，用较粗骨料拌制的混凝土所需水泥浆少，且硬化混凝土中水泥石含量少，可提高混凝土的密实性，减少发热量的混凝土的收缩。但骨料过粗，又会使混凝土合物容易产生离析、泌水现象，影响混凝土的均匀性。级配好的骨料，大颗粒空隙被较细颗粒所填充，较细颗粒空隙被更细颗粒所填充，骨料空隙率最小。这样一方面可减少水泥浆用量，节约水泥，另一方面可提高混凝土密实度、强度和耐久性。9针、片状颗粒对混凝土性质的影响粗骨料中针、片状颗粒对混凝土和易性有明显影响，如针、片状颗粒含量增加25 %，高标号混凝土的坍落度减少12mm。针、片状颗粒含量过大，对强度也有影响。10泥、泥块对混凝土质量的影响泥粘附在骨料的表面，妨碍水泥石与骨料的粘结，降低混凝土强度，还会增加拌合水量，加大混凝土的干缩，降低抗渗性和抗冻性。泥块对混凝土性质的影响更为严重，因为它在搅拌时不易散开，在混凝土中形成宏观缺陷。11对粗骨料的强度要求粗骨料在混凝土中起骨架作用，故要求其强度高。粗骨料的强度可用岩石的抗压强度和压碎指标值表示。工程中采用后者进行质量控制，压碎指标值应符合标准的要求。强度等级在C60以上的混凝土所用啐石应进行岩石抗压强度检验，岩石的抗压强度与混凝土强度等级之比应不小于1.5，且岩浆岩强度不宜低于80MPa，变质岩不宜低于60MPa，沉积岩不宜低于30MPa。12对水泥强度等级要求水泥的强度等级要与混凝土强度相适应。水泥的强度为混凝土强度的1.52.0倍为宜。若水泥强度等级过低，为满足强度要求必然使水泥用量过大，不够经济，同时会带来技术上的问题；若水泥强度等级过高，虽然较少的水泥用量就可满足混凝土强度要求，但往往不能满足和易性和耐久性的要求。为保证和易性和耐久性，还必须提高水泥用量，因而也不经济。13对拌合和养护用水的要求拌合和养护混凝土用水，不得含有影响水泥正常凝结硬化的有害物质。污水、PH值小于4的酸性水、含硫酸盐（按计）超过1%的水均不得使用。当对水质有凝问时，要进行强度对比试验，合格后方可使用。一般情况下，不得用海水拌制混凝土，因海水中所含硫酸盐、镁盐和氯化物会侵蚀水泥石和钢筋。14根据筛分结果，绘制级配曲线，评定砂的颗粒粗细和级配1） 计算各号筛上的分计筛余（i=1,2,3,4,5,6）, ， -试样总质量，（i=1,2,3,4,5,6）-各号筛上筛余的试样质量（g）；2） 计算各号筛上的分计筛余 （i=1,2,3,4,5,6）, 3） 根据0.63mm筛的累计筛余，确定级配区；4） 以筛孔直径为横坐标，累计筛余为纵坐标，划出级配区范围；5） 将计算所得的各号筛上的累计筛余在上图中标出，并逐点连接成一条折线，即为级配曲线；6） 观察此折线是否在级配范围内，若在此范围内，则评定级配合格，否则为不合格；7） 计算细度模数，根据其值大小判断其为粗砂、中砂、细砂或特细砂。15根据筛分结果，评定石子最大粒径和级配1）计算各号筛上的分计筛余 （i=1,2,n）, ， -试样总质量， （i=1,2,n）-各号筛上筛余的试样质量（g）；2）计算各号筛上的分计筛余 （i=1,2,n）, 4） 根据集料的规格，确定级配区（从实验所用筛号，也可确定级配区）；5） 以筛孔直径为横坐标，累计筛余为纵坐标，划出级配区范围；6） 将计算所得的各号筛上的累计筛余在上图中标出，并逐点连接成一条折线，即为级配曲线；7） 观察此折线是否在级配范围内，若在此范围内，则评定级配合格，否则为不合格；8） 以累计筛余为5%做一条平行于横坐标的直线，交级配曲线于一点，该点所对应的筛孔直径即为最大粒径。第三节 普通混凝土拌合物的性质1和易性的概念和易性也称工作性，是指混凝土拌合物是否易于施工操作和获得均匀密实混凝土的性能。它是一项综合性能，包括流动性、粘聚性和保水性等三方面的含义。1） 流动性：指混凝土拌合物在自重或外力作用下产生流动，能均匀密实地填满模型的性能。它反映混凝土拌合物的稠度，并直接影响施工时振捣的难易程度和成型的质量。2） 粘聚性：指混凝土拌合物各组成材料之间具有一定的粘聚力，使骨料在水泥浆中均匀分布，在运输和浇灌过程中不至于出现分层、离析的性能。它反映混凝土混凝土拌合物保持整体均匀性的能力。3） 保水性：指混凝土拌合物在施工过程中能够保持一定的水分，不至于产生严重泌水的性能。泌水会形成混凝土内部的渗水通道，泌水表面会形成疏松层，影响与后浇混凝土的连接，还会在石子和钢筋下面形成水隙，影响水泥砂浆与石子和钢筋的粘接。2影响和易性的因素1） 用水量2） 水灰比3） 砂率4） 各种材料的性质及外界因素3恒定用水量法则当混凝土所用的粗、细骨料一定时，即使水泥用量有所变动，这获得要求的流动性，所需拌合水用量基本是一定的。流动性的用水量的这一关系称为恒定用水量法则。4水灰比对和易性的影响水灰比决定着水泥浆的稀稠。水灰比较小时，水泥浆较稠，混凝土拌合物的流动性有所降低，但粘聚性却较好，泌水也较少。当水灰比过小时，在一定施工条件下将不能获得密实的混凝土；反之，水灰比较大时，水泥浆较稀，混凝土拌合物流动性有所增加，但粘聚性及保水性却较差；当水灰比过大时，将产生严重离析、泌水现象。因此，水灰比不能过小，也不能过大。5合理砂率确定有两种方法确定合理砂率。（1）在水和水泥用量一定的情况下，取不同的砂率配成混凝土，测定各混凝土的坍落度，并检验粘聚性和保水性。然后作坍落度和砂率的关系曲线，曲线最高点所对应的砂率即为合理砂率。（如图5.2）图5-2 砂率与坍落度的关系图5-3砂率与水泥用量的关系（水和水泥用量一定）（达到相同的坍落度）（2）取不同的砂率，相应调整水泥用量配成混凝土，以保持混凝土的坍落度不变、粘聚性和保水性较好。然后作水泥用量和砂率的关系曲线，曲线最低点（即水泥用量最小）所对应的砂率即为合理砂率。（如图5-3）6采用合理砂率的意义采用合理砂率，可使混凝土具有好的和易性，并可节约水泥用量。因此具有技术和经济两方面的意义。7根据坍落度试验评定和易性根据坍落度试验评定和易性，是通过测定混凝土拌合物的流动性，目测检查粘聚性和保水性来进行的。流动性可通过坍落度试验得到定量反映。坍落度值越大，说明拌合物的流动性越大。在测坍落度时，检查粘聚性和保水性。粘聚性的检查方法，是用捣棒在已坍落的拌合物一侧轻敲，如果轻敲后拌合物保持整体，渐渐下沉，表明粘聚性好，如果拌合物突然倒塌，部分崩裂或石子离析，即表明粘聚性差。保水性的检查方法，是当坍落度筒提起后，如有较多稀浆从底部析出，而拌合物因失浆骨料外露，即说明保水性差。如果提起后无稀浆或仅有少量稀浆自底部析出，拌合物含浆饱满，则表示保水性好。8合理选择坍落度从施工角度来说，坍落度适当大些好，混凝土易于成型，但水泥用量增加，且拌合物易离析、泌水；人节约水泥和获得均匀、密实的混凝土的角度来说，坍落度适当小些好。因此，选择坍落度的原则是：在满足施工要求的条件下尽可能采用较小的坍落度。在实际工作中，坍落度应根据施工方法和结构类型而定。9和易性调整若流动性大于要求值，可保持砂率不变，适当增加砂、石用量；若流动性小于要求值，可保持不灰比不变，适当增加水和水泥用量：若粘聚性的保水性差，可适当增加砂率。第四节 普通混凝土的性质1混凝土立方抗压强度以边长为150mm的立方体试件，在标准养护条件（温度为203，相对湿度大于90%）下，养护至28d龄期，测得的抗压强度，称为立方体试件抗压强度，简称混凝土立方抗压强度2混凝土立方抗压强度标准值是指按标准试验方法测得的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%（即具有95%强度保证率的立方体抗压强度）。3混凝土强度等级混凝土按照混凝土立方体抗强度标准值的大小划分强度等级。用符号C和立方体抗压强度标准值来表示，分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等十二个强度等级。4混凝土受压破坏特点普通混凝土中骨料和水泥石的强度都比较高，破坏往往发生在水泥石和粗骨料的界面上。在水泥石和骨料的界面上存在细小裂缝，这些裂缝可能是混凝土泌水形成的水隙，也可能是水泥石收缩而形成界面裂缝等。这些裂缝在荷载作用下会扩展，导致混凝土破坏。5决定混凝土强度的内在因素及混凝土强度公式1）水泥强度和水灰比从混凝土受压破坏特点可知，决定混凝土强度的是水泥石与粗骨料界面的粘接强度。而粘接强度又主要取决于水泥石强度，水泥石强度又取决于水泥强度和水灰比。水泥强度越高，粘接强度也越高，混凝土强度越高。在水泥强度相同的情况下，水泥石强度则随水灰比（水与水泥的质量比）的增大而有规律地降低。水泥强度和水灰比对混凝土强度的影响可以用混凝土强度公式表示：式中： -混凝土28d龄期的抗压强度（MPa）；-灰水比；-水泥实际强度；A、B-与骨料品种、水泥品种有关的常数，可通过试验确定。混凝土强度公式为一经验公式，只适合于塑性混凝土，不适用于干硬性混凝土。采用的水灰比宜在0.40.8范围内。2）龄期 在一定的温湿度情况下，强度随着龄期的增加而增加；最初的714d增长较快，以后逐渐减慢，28d以后强度增长更慢，但可延续几十年之久。混凝土的强度发展大致与其龄期的对数成正比：式中， -龄期天时的强度；-龄期天时的强度此公式可用于根据某一龄期的混凝土强度推算另一龄期的强度。它只适用于标准养护条件下用中等标号普通硅酸盐水泥所制成的混凝土。6影响混凝土强度的外在因素1） 养护温度和湿度混凝土必须保持适当的温度和湿度，水泥才能充分水化，保证混凝土强度不断发展。在保证足够的湿度的情况下，养护温度不同，对混凝土强度有显著影响。温度降低则水泥水化作用缓慢，混凝土强度增长较慢。当温度下降到冰点以下时，混凝土强度停止发展，并遭到冻胀破坏作用。环境湿度参水泥水化有显著影响。在干燥环境中，混凝土的强度发展会随水分的逐渐蒸发而停止，并引起干缩裂缝。2） 施工质量施工质量是影响混凝土强度的基本因素，若发生计量不准，搅拌不均匀，拌合物运输方式不当造成离析，振捣不密实等不良现象，均会降低混凝土强度。7混凝土抗拉和抗折强度的测定及其意义混凝土是脆性材料，抗拉强度很低，一般只有抗压强度的6%12%。混凝土的抗拉强度对混凝土抗裂有着密切的关系。在进行结构的抗裂验算时，抗拉强度是工项重要的指标。测定混凝土抗拉强度的方法主要有直接测定和间接测定两种。直接测定轴向拉伸强度易在夹具附近产生局部破坏，也不宜对中，试验结果离散较大。故多用劈裂法间接测定出混凝土的抗拉强度即劈裂抗拉强度。这是一种以抗压方式测定抗拉强度的方法。劈裂抗拉强度计算式：式中 -混凝土劈裂抗拉强度，MPa；-破坏荷载，N；-试件劈裂面面积，。8混凝土强度公式中A、B系数的意义A、B系数反映了骨料品种、水泥品种等因素对混凝土强度的影响。由于A、B是通过经验回归而得到，只有一般的指导意义，对具体工程，结合具体使用的材料，确定A、B常数，则强度公式能更好地符合实际情况。9加速混凝土强度发展的措施1） 采用早强型水泥。如快硬早强水泥等；2） 采用湿热处理。有两种方式，一种为蒸气养护，另一种为蒸压养护。蒸汽养护是在温度低于100的常压蒸汽中进行的湿热处理。蒸汽养护可提高混凝土的早期强度，对掺混合材料的水泥配制的混凝土，后期强度亦有所提高，但对用硅酸盐水泥配制的混凝土，后期强度有所降低。蒸压养护是在压力不低于8个大气压，相应相应为174.5以上的环境中进行的湿热处理。在高温高压的条件下，混凝土早期强度和后期强度都有明显增长。3） 采用外加剂。如早强剂、减水剂等。10提高混凝土强度的措施） 采用高标号水泥） 采用干硬性混凝土） 采用湿热处理） 改进施工工艺） 加入外加剂1非荷载下变形的类型主要有化学收缩、干湿变形和温度变形等。化学收缩，是混凝土在硬化过程中，水泥水化产物的体积，小于水化前的体积，致使混凝土产生的收缩。干湿变形，即湿胀干缩。是由于混凝土中水分变化引起的。当混凝土在水中硬化时，水泥凝胶体中胶体粒子吸附水而增厚，使胶体粒子间的距离增大，因而产生湿胀。当混凝土在干燥空气中硬化时，混凝土内部吸附的水分蒸发会引起凝胶体紧缩，以及游离水分蒸发使毛细孔负压增大，因而产生收缩。温度变形，即热胀冷缩。混凝土每升降1，每米胀缩0.01mm。这对大体积混凝土极为不利。2弹塑性变形混凝土是一种非匀质材料，属弹塑性体。在外力作用下，产生弹塑性变形，也就是既产生可以恢复的弹性变形，又产生不可恢复的塑性变形。3干湿变形的特征和影响因素1） 干湿变形的特征部分干缩是可以恢复的。混凝土湿胀变形量很小，一般无破坏作用。干缩变形对混凝土危害较大，可使混凝土表面开裂，降低耐久性。1m混凝土收缩约为0.150.2mm。延长湿养护时间，可推广迟干缩的发生和发展，但对最终干缩率无显著影响。2）干缩的影响因素A 用水量：在水灰比一定时，用水量越大，则水泥浆含量越多，干缩越大。B 水灰比：水灰比越大，水泥石中毛细孔隙越多，干缩越大。C 水泥品种和细度：火山灰水泥干缩最大，粉煤灰水泥干缩较小。水泥越细，干缩越大。D骨料种类：弹性模量高的骨料，干缩小；吸水率大、含泥量高的骨料，干缩大。E养护条件：采用湿热处理可减小混凝土的干缩。4徐变及其影响因素（1）徐变：混凝土在持续荷载作用下，随时间增长的变形称为徐变。（2）影响因素：A 水灰比：水灰比较大时，徐变也较大。B 用水量：水灰比相同，用水量较大，徐变也较大。C 骨料：骨料级配好，最大粒径较大、弹性模量较大的，混凝土徐变较小。D 加载时间：加载早，徐变较大1混凝土耐久性的含义及包括的内容混凝土在所处的自然环境及使用条件下保持其使用性能的性质，称为混凝土的耐久性。它是混凝土一系列性质的统称。通常包括：抗渗性、抗冻性、抗侵性、抗碳化性以及碱-骨料反应等。2碳化及其对混凝土和钢筋性能的影响空气中的二氧化碳气体渗透到混凝土内，与混凝土中氢氧化钙起反应后生成碳酸钙和水，使混凝土的碱度降低，此过程称为混凝土的碳化，又称作中性化。混凝土中的碱性介质能使钢筋表面生成难溶的三氧化二铁和四氧化三铁，称为纯化膜，它对钢筋起保护作用。当碳化深度超过钢筋保护层时，此保护层中性化，在水和空气作用下，钢筋开始锈蚀。钢筋锈蚀还会引起体积膨胀，使混凝土保护层开裂或剥离。3影响混凝土碳化速度的因素与防止措施（1）影响混凝土碳化速度的因素有外部因素和内部因素。内部因素是混凝土本身的碱度及抗掺性。碱度高，抗渗性强，则碳化速度慢。外部因素是空气中的二氧化碳的浓度及湿度。碳化速度随空气中二氧化碳浓度的增高而加快，并在相对湿度为50%左右达到最大。当相对湿度达100%，或小于25%时，碳化停止进行。（2）防止混凝土碳化的措施有：采用硅酸盐水泥；降低水灰比；提高水泥用量；振捣密实、掺减水剂或引气剂等。4碱-骨料反应及其对混凝土性能的影响水泥中的碱（氧化钠和氧化钾）与骨料中的活性二氧化硅发生反应，在骨料表面生成复杂的碱-硅酸凝胶。碱-硅酸凝胶吸水体积可膨胀三倍以上，会使包围骨料的水泥石胀裂。这种使混凝土产生破坏作用的化学反应通常称作碱-骨料反应。5产生碱-骨料反应的条件与防止措施碱-骨料反应的必要条件有三：一是水泥中碱的含量大于0.6%（以氧化钠计）；二是骨料中含有活性氧化硅；三是存在水分。工程中应对骨料进行检验，如有可能发生碱-骨料反应时，可采取以下措施：A 采用含碱量小于0.6%的水泥；B 掺用活性混合材料，吸取溶液中的钠离子和钾离子，使反应产物均匀分布而不致集中于骨料颗粒周围，因而减轻膨胀反应；C 掺用引气剂，在混凝土中产生微小气泡，反应产物能嵌进分散的孔隙中，降低膨胀压力。6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质量与混凝土本身的密实度。可从这两个方面着手采取措施提高耐久性：（1） 选用适当的水泥品种；（2） 严格控制水灰比并保证足够的水泥用量，这是保证混凝土密实、提高耐久性的重要措施。（3） 选用质量好的砂、石，严格控制骨料中泥、泥块及有害杂质含量，采用级配较好的骨料。（4） 掺用减水剂可减少混凝土用水量，提高密实度。掺用引气剂，能显著提高混凝土的抗冻性的抗渗性。（5） 在混凝土施工时，就搅拌均匀、浇灌均匀、振捣密实，加强养护等。第五节 混凝土的质量评定1标准差是衡量混凝土强度波动性（离散性）大小的指标，此值越大，说明强度的离散程度越大，混凝土质量越不均匀。2变异系数 也是用来评定混凝土质量均匀性的指标， 越小说明混凝土质量越均匀。3概率参数 在数理统计中，常通过变换将一般正态分布转换为标准正态分布，以便于计算。变换称为概率参数。在混凝土的质量评定中，如设计要求的强度等级为，实际测得的混凝土强度平均值为，则概率参数 4混凝土强度保证率及估量强度保证率是指在混凝土强度总体中，大于和等于设计要求强度等级的概率，如图5-4所示。混凝土强度保证率的估量，可以先求出平均强度、标准差或变异系数，计算概率参数，再根据值查表可求得强度保证率。5正态分布曲线的特征正态分布曲线有一个最高点，以此点的横坐标为中心，对称地向两边单调下降，在左右一倍标准差处曲线各有一个拐点，然后各以横坐标为渐近线到正负无穷大。正态分布的标准差越大，则数据越分散，曲线越扁平；标准差越小，则数据越集中，曲线越高窄。6混凝土配制强度的确定混凝土配制强度，通常为配制混凝土的强度平均值。确定该值时，先根据强度保证率的要求，查表求得值，再按施工质量水平选取或，然后根据或求得。第六节 普通混凝土的配合比设计1混凝土配合比的表示方法有两种表示方法：一种是以混凝土中各种材料的用量表示，如水泥300kg，水180kg，砂690kg，石子1260kg；另一种是用单位质量的水泥与各种材料（不包括水）用量的比值及混凝土的水灰比来表示，如：水泥：砂：石子=1：2.3：4.2，=0.60。2混凝土配合比设计的基本要求与对普通混凝土的基本要求一致，有以下四项要求：1） 满足设计要求的强度等级；2） 满足施工和易性的要求；3） 满足耐久性的要求；4） 尽量节约水泥。3混凝土配合比设计应具备的资料1） 混凝土设计要求的强度等级；2） 工程所处环境、耐久性要求；3） 混凝土结构类型；4） 施工条件，包括混凝土施工质量管理水平及施工方法；5） 各项原材料的性能及技术指标。4配合比设计中三个参数的确定水灰比、砂率和1混凝土的用水量称为混凝土配合比的三个基本参数，分别表示混凝土中水与水泥的关系、砂子和石子之间的关系、水泥浆与骨料之间的关系。确定了这三个参数，混凝土的配合比就确定了。水灰比的确定：确定水灰比必须同时满足强度及耐久性的要求。满足强度要求的水灰比，可根据配制强度，按混凝土强度公式算出。满足耐久性要求的水灰比，可根据最大水灰比和最小水泥用量的规定查表确定。取两者的最小值。砂率的确定：一般是先根据实际经验或参考经验图表进行初步估计，然后按初步估计的砂率试配，能过调整和易性到满足要求而求得。也可以根据合理砂率的定义进行试验求得。1混凝土的用水量的确定：先按拌合物坍落度的要求及所用骨料的条件，利用根据恒定用水量法则所建立的混凝土用水量表进行初步估计。然后按估计的用水量试拌，测拌合物的坍落度，坍落度若不满足要求，应在保持水灰比不变的前提下，适当调整用水量，再作试验，直至符合要求为止。5初步配合比中砂、石用量的确定（1） 体积法新拌混凝土的体积等于各组成材料绝对体积与所含空气体积之和建立以下关系式：式中： 、 、 、 -分别为1水泥、水、砂和石子用量，kg；-水泥的密度，。、 -分别为砂及石子的表观密度，。-混凝土中含气量的百分率，%，在不使用含气型外加剂时，=1。上式中，只有 、为未知数，再联合砂率的公式就可求出砂、石用量。（2） 假定体积密度法1新拌混凝土中各项材料质量之和等于混凝土体积密度假定值1式中： -混凝土体积密度假定值，。可根据本单位试验资料确定或者在内选取。上式中，只有 、 为未知数，再联合砂率的公式就可求出砂、石用量。6确定初步配合比的步骤1） 确定配制强度2） 确定水灰比3） 确定用水量4） 计算水泥用量5） 确定合理砂率6） 计算砂、石用量7由初步配合比调整为基准配合比按初步计算配合比，试拌1530升混凝土，检验和易性，不合适时应进行调整。当和易性调整合格时，实测混凝土拌合物的体积密度，并确定调整后试拌用各项材料的用量（水泥、水 、砂 、石子 ），则试拌用的混凝土拌合物的质量为： ，由此得出和易性调整合格后的配合比（即基准配合比）为：； ；8由基准配合比确定出试验室配合比（1）选取三个不同的配合比，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比值，较基准配合比分别增加及减小0.05，其用水量与基准配合经相同，砂率可作适当调整。（2）以每种配合比配制混凝土，检验和易性并测定体积密度。每种配合比至少制作一组试件，在标准条件下养护28d，测定强度。（3）根据强度试验结果，用作图法（绘制强度试验结果和对应的灰水比值的直线）或计算法（利用混凝土强度公式，建立几个方程组，求出公式中A、B系数的平均值），求出与混凝土配制强度相对应的灰水比值。（4）计算各材料的用量：用水量W：取基准配合比的用水量。水泥用量C：取用水量乘以通过试验确定的、与配制强度相对应的灰水比值。粗、细骨料的用量S、G：取基准配合比的用量，并按确定出的水灰比作适当调整。（5）根据实测的混凝土体积密度作必要的校正：1）算出混凝土的计算体积密度：2)计算校正系数：将混凝土的实测体积密度除以体积密度，得出校正系数，即3）校正混凝土试验室配合比：将定出的配合比中每项材料乘以，即为最终定出的试验室配合比。9由试验室配合比换算成施工配合比设工地上的砂的含水率为，石子的含水率为，则施工配合比为：水泥用量： 砂用量： 石子用量： 用水量： 第七节 混凝土外加剂1外加剂按功用的分类（1） 改善混凝土拌合物和易性的外加剂：包括普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂或泵送剂。（2） 调节混凝土凝结时间和硬化性能的外加剂：包括速凝剂、缓凝剂和早强剂等。（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） 提高混凝土特殊性能的外加剂：包括防冻剂、膨胀剂、养护剂等。2常用减水剂的类型（1） 木质素系减水剂（2） 萘系减水剂（3） 水溶性树脂减水剂（4） 糖蜜类型减水剂3表面活性剂的含义表面活性剂是具有显著改变（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两个部分组成。表面活性剂加入水溶液中后，其分子中的亲水基团指向溶液，憎水基团指向空气、固体或非极性液体并作定向排列，形成吸附膜而降低水的表面张力和二相间的界面张力。表面活性具有吸附、消泡、润滑等作用。4减水剂的减水作用机理水泥加水拌合后，由于颗粒间分子引力的作用，而产生絮凝结构，其中封闭了一部分拌合水，使混凝土拌合物的流动性降低（如图5-5(a)）。掺入减水剂后，显著降低了水的表面能或水与水泥颗粒间的界面能，使水泥颗粒得以在水中分散；还由于水泥颗粒表面带有相同电荷，在斥力作用下，水泥颗粒更加分散；同时减水剂的亲水基还吸附了大量水分，增加了水泥颗粒表面水膜厚度，润滑作用加强，使水泥颗粒更加分散。由于上述三方面的共同作用，使水泥浆的絮凝结构破坏，其中被封闭的拌合释放出来，从而在不增加拌合水量的情况下，提高混凝土拌合物的流动性（如图5-5(b)）。5混凝土掺减水剂的效果1) 在配合比不变的情况下，可提高混凝土拌合物的流动性，且不致降低混凝土强度。2) 在保持流动性及强度（即水灰比不变）的条件下，可减少用水量，水泥用量也相应减少。3) 在保持流动性及水泥用量不变的条件下，用水量减少，水灰比降低，强度得到提高。6木钙减水剂的特点与应用（1）特点1） 普通减水剂，减水效果较小。2） 具有缓凝作用，掺量太大会使混凝土硬化时间拖长，甚至降低强度。3） 具有引气作用4） 价格便宜（2）应用可用于一般混凝土工程，特别是有缓凝要求的混凝土工程。不宜单独用于蒸养或低温季节施工的工程。7萘系减水剂的特点与应用（1） 特点1）高效减水剂，减水效果大2） 非引气型3） 价格贵（2） 应用适用于高强度、流态、泵送及冬季施工工程。8氯盐类早强剂的早强作用氯化钙能与水泥中的作用生成不溶性的水化氯铝酸钙，氯化钙还与水化生成的作用生成不溶于氯化钙溶液的氧氯化钙，这些复盐的生成增加了水泥浆中固相的含量，形成坚固的骨架，促进混凝土强度增长。同时，由于上述反应的进行，降低了液相中的碱度，使的水化反应加快，也可提高混凝土的早期强度。9硫酸盐早强剂的早强作用这类早强剂加入混凝土中，会迅速与水泥水化生成物氢氧化钙发生反应，生成的二水石膏具有高度的分散性，均匀分布于水泥浆中，它与的反应要比外掺二水石膏更为迅速，因而很快生成钙钒石，提高了水泥浆中固相的比例，加速了混凝土的硬化过程，从而起到早强作用10使用氯盐早强剂和硫酸盐早强剂应注意的问题氯离子能促进钢筋锈蚀，故氯盐早强剂的掺量必须严格控制。在钢筋混凝土中氯化钙的掺量不得超过水泥质量的1%；在无筋混凝土中的掺量不得超过3%；在使用冷拉和冷拔低碳钢丝的混凝土结构及预应力混凝土结构中，不充许掺用氯化钙。硫酸盐会与氢氧化钙作用生成碱（NaOH）。为防止碱骨料反应，所用骨料不得含有蛋白石等矿物。11混凝土引气剂的作用混凝土拌合物中加入引气剂，能在混凝土拌合物中引入一定量的独立的微小气泡，使水泥浆的体积增加，从而提高混凝土拌合物的流动性。若保持流动性不变，可减水10%左右。这些气泡能隔断混凝土中毛细孔的渗水通路，使混凝土的抗渗性和抗冻性提高。混凝土中引入气泡，使受力有效面积减小，强度有所降低，但掺入引气剂可减少用水量，使水灰比降低，因而可补偿因含气量增加而降低的强度。第八节 轻混凝土 6轻骨料混凝土配合比设计的要点普通混凝土配合比设计的原则和方法，同样适用于轻骨料混凝土。但轻骨料混凝土配合比设计更依赖于经验。轻骨料混凝土配合比设计的原则除满足普通混凝土所要求的四项原则外，还须满足对混凝土体积密度的要求。轻骨料混凝土配合比设计的方法，有绝对体积法和松散体积法两种。砂轻混凝土宜用绝对体积法，全轻混凝土宜用松散体积法。7加气混凝土性能特点及应用加气混凝土质轻、强度不高、吸水性强、抗冻性较差，可制成条板和砌块两种制品，用于墙板工屋面板，更多的是作为框架结构的填充墙，还可与普通混凝土复合，作为外墙板。8加气剂在加气混凝土中形成稳定气泡的组分。通常为铝粉。它在生产加气混凝土的过程中会发生反应生成氢气使配好的料浆发泡膨胀。9大孔混凝土的结构特点大孔混凝土是以粒径相近的粗骨料、水泥、水，有时加入外加剂而配制成的混凝土。由于没有细骨料，在混凝土中形成许多大孔。这种混凝土中水泥浆不起填充作用，只是包裹在粗骨料表面将粗骨料胶结成大也结构的整体。第九节 其他混凝土1抗渗混凝土的组成及应用（1）组成：抗渗混凝土主要通过多种方法，使普通混凝土中原先存在的渗水毛细管通路尽量减少，从而大大降低混凝土的渗水。采取的方法有：富水泥浆法、外加剂法和膨胀水泥法。富水泥浆法配制的抗渗混凝土的组成与普通混凝土相同，只是水灰比小一些，水泥浆数量多一些。外加剂法配制的抗渗混凝土的组成与普通混凝土基本相同，不同的是掺入了能提高抗渗性的外加剂。膨胀水泥法配制的抗渗混凝土的组成是膨胀水泥、砂、石骨料等。（2）应用：抗渗混凝土主要用于有防水要求的水工构筑物，给排水工程构筑物和地下构筑物，以及有防渗要求的屋面等。试 题（一）名词解释1混凝土徐变。2碱骨料反应。3恒定用水量法则。4混凝土立方体抗压强度标准值。5颗粒级配。（二）是非判断题1两种砂子的细度模数相同，它们的级配也一定相同。 （ ）2在结构尺寸及施工条件允许下，尽可能选择较大粒径的粗骨料，这样可以节约水泥。（ ）3影响混凝土拌和物流动性的主要因素归根结底是总用水量的多少，主要采用多加水的办法。 （ ）4混凝土制品采用蒸汽养护的目的，在于使其早期和后期强度都得到提高。 （ ）5混凝土拌和物中若掺入加气剂，则使混凝土密实度降低，使混凝土的抗冻性变差。（ ）6流动性大的混凝土比流动性小的混凝土强度低。 （ ）7在常用水灰比范围内，水灰比越小，混凝土强度越高，质量越好。 （ ）（三）填空题1骨料的最大粒径取决于混凝土构件的_和_。2通用的混凝土强度公式是_；而混凝土试配强度与实际标号之间的关系式是_。3混凝土拌和物的和易性是一项综合的技术性质，它包括_、_、_三方面的含义，其中_通常采用坍落度和维勃稠度法两种方法来测定，_和_则凭经验目测。4混凝土用砂当其含泥量较大时，将对混凝土产生_、_和_等影响。5当混凝土拌和物出现黏聚性尚好，有少量泌水，坍落度太小，应在保持_不变的情况下，适当地增加_用量。6某工地浇筑混凝土构件，原计划采用机械振捣，后因设备出了故障，改用人工捣实，这时混凝土拌和物的坍落度应_，用水量要_，水泥用量_，水灰比_。7混凝土的非荷载变形包括_、_和_。8设计混凝土配合比应同时满足_、_、_和_等四项基本要求。9质量高的混凝土骨料，空隙率_，总面积_。10抗渗性和抗冻性要求都高的混凝土工程，宜选用_水泥。11干硬性混凝土的流动性以_表示。12测定材料强度时，若加荷速度过快，或试件尺寸偏_时，测得值比标准条件下测得结果偏高13在荷载作用下，混凝土中的裂缝扩展会发生在以下部位_、_、_。14_是指在一定施工条件下，便于施工操作并能获得质量均匀、密实的混凝土性能，它有_ 、_和_三方面的涵义。15混凝土的抗渗性用_表示，抗冻性用_表示。16测定混凝土拌和物的和易性，是测量_、并目测检查_和_。17轻骨料的强度，通常用_来表示。加水轻骨料混凝土中的总用水量，可分为_和_两部分。18一混凝土试件脱模后，放在水池中养护，会产生以下变形：_、_、_。（四）单项选择题1配制混凝土用砂的要求是尽量采用（ ）的砂。a.空隙率小 b.总表面积小 c.总表面积大 d.空隙率和总表面积均较小2设计混凝土配合比时，选择水灰比的原则是（ ）。a.混凝土强度的要求 b.小于最大水灰比 c.混凝土强度的要求与最大水灰比的规定 d.大于最大水灰比3掺用引气剂后混凝土的（ ）显著提高。a.强度 b.抗冲击性 c.弹性模量 d.抗冻性4对混凝土拌和物流动性起决定性作用的是（ ）。a.水泥用量 b.用水量 c.水灰比 d.水泥浆数量5选择混凝土骨料的粒径和级配应使其（ ）。a.总表面积大，空隙率小 b.总表面积大，空隙率大c.总表面积小，空隙率大 d.总表面积小，空隙率小6防止混凝土中的钢筋锈蚀的主要措施是（ ）。a.钢筋表面刷油漆 b.钢筋表面用碱处理c.提高混凝土的密实度 d.加入阻锈剂7混凝土拌和料发生分层、离析时，说明其（ ）。a.流动性差 b.黏聚性差 c.保水性差 d.（a+b+c）8影响混凝土强度最大的因素是（ ）。a. 砂率 b. W/C c.骨料的性能 d.施工工艺 9针片状骨料含量多，会使混凝土的（ ）。a.用水量减少 b.流动性提高 c.强度降低 d.水泥用量减少10条件许可时，尽量选用最大粒径较大的粗骨料，是为了（ ）。a.节省骨料 b.节省水泥 c.减少混凝土干缩 d.（b+c）11试配混凝土时，发现混凝土拌和物的保水性较差，泌水量较多。可采用（ ）来改善保水性。a.增大水泥浆用量 b.减小水灰比 c.增大砂率 d.增加石子用量 12试配混凝土时，发现混凝土的黏聚性较差，若采用（ ），则有可能得到改善。a.增加W/C b.保持W/C不变，适当增加水泥浆 c.增加砂率 d.b和c13混凝土强度公式 一般不适用于（ ）。a. 干硬性混凝土 b.塑性混凝土 c. 低流动性混凝土 d.流态混凝土 14我国混凝土强度检验评定标准，根据统计周期内（ ）的大小，将混凝土生产单位的生产质量水平划分为“优良”、“一般”、“差”三个等级。a. 强度平均值 b.强度标准差 c. 强度保证率 d.强度变异系数 15某混凝土的设计强度等级为C25，强度保证率为95%，已知该生产单位的质量水平（估计标准差为4.5MPa），则该混凝土的配制强度为（ ）MPa。a. 25 b.29.5 c. 26.3 d.32.4 16测得某混凝土的坍落度为20mm，则该混凝土为（ ）。a. 半流动性混凝土 b. 流动性混凝土 c.流态混凝土 d. 干硬性混凝土17试拌混凝土时，发现混凝土坍落度偏小，粘聚性、保水性较好，此时，可用（ ）方法调整和易性。a.增加水用量 b. 增加水泥浆用量 c.增大砂率 d. 增大水灰比（五）多项选择题1决定混凝土强度的主要因素是（ ）。a.砂率 b.骨料的强度 c.水灰比 d.外加剂 e.水泥强度等级2混凝土经碳化作用后，性能变化有（ ）。a.可能产生微细裂缝 b.抗压强度提高 c.弹性模量增大 d.可能导致钢筋锈蚀e抗拉强度降低3粗骨料的质量要求包括（ ）。a.最大粒径及级配 b.颗粒形状及表面特征 c.有害杂质 d.强度 e.耐水性4混凝土的耐久性通常包括（ ）。a.抗冻性 b.抗渗性 c.抗老化性 d. 抗侵蚀性 e.抗碳化性（六）问答题1现场浇灌混凝土时，禁止施工人员随意向混凝土拌和物中加水，试从理论上分析加水对混凝土质量的危害，它与成型后的洒水养护有无矛盾？为什么？2何谓碱-骨料反应？混凝土发生碱-骨料反应的必要条件是什么？防止措施怎样？3试分析水灰比对普通混凝土的重要性？4改善混凝土拌和物流动性的措施有哪些？5. 简述混凝土遭受硫酸盐侵蚀的机理。6影响混凝土强度的主要因素是什么？怎样影响？7什么叫混凝土减水剂？减水剂的作用机理是什么？8在试拌混凝土时，出现下列情况，应如何调整？a. 坍落度小，粘聚性、饱水性较好；b. 坍落度大，粘聚性、饱水性较好；c. 粘聚性、饱水性不好。9影响混凝土拌和物和易性的主要因素有哪些？10进行混凝土配合比设计时，W/C是如何确定的？（七）计算题1.某混凝土配合比为1：2.43：4.73，W/C =0.62，设混凝土表观密度为2400 ，求各材料用量。2.混凝土原材料的表观密度和堆积密度数据如下：=3.10，=2.60，=1420，=2.60，=1450，设W/C =0.60，=0.29，计算混凝土中的水泥浆正好充满砂、石空隙时的最小水泥用量。3.某混凝土配合比为1：2.45：4.68，W/C =0.60，水泥用量为280 。若砂含水2%，石子含水1%,求此混凝土的施工材料用量？4某工程用混凝土，经试配调整，得到和易性和试配强度均合格后的材料用量为：水泥3.20kg，水1.85 kg，砂6.30 kg，石子12.65 kg。实测拌和物成形后体积密度为2450。试计算该混凝土实验室配合比？若堆场砂子含水5%，石子含水2.5%，试计算施工配合比？5某混凝土工程，所用的配合比为C：S：G=1：1.98：3.90，W/C=0.64，