普通混凝土的组成及性能

1、模块5 普通混凝土的组成及性能一、教学要求1.知识要求（1）混凝土的含义、分类；（2）混凝土组成材料的作用；（3）水泥强度等级的选择；（4）粗、细集料的含义和种类；（5）集料粗细程度和颗粒级配的含义和表示方法；（6）针、片状颗粒对混凝土质量的影响；（7）粗集料强度的表示方法；（8）混凝土拌合用水的基本要求；（9）混凝土外加剂的含义和分类，减水剂的含义、作用机理和常用品种，早强剂的含义和种类，泵送剂的含义和特点；（10）普通混凝土的和易性（流动性、黏聚性、保水性）的含义、测定方法和影响因素，恒定用水量法则的含义；（11）混凝土抗压强度试验方法、强度等级和影响因素；（12）混凝土耐久性的含义和内容

2、，碱-集料反应产生的条件与防止措施。2.技能要求（1）能根据筛分结果，正确评定细集料的粗细程度和颗粒级配；（2）能合理选择粗集料的最大粒径；（3）能对普通混凝土拌合物的坍落度进行选择和调整；（4）会混凝土非标试件强度值的换算，能正确运用混凝土强度公式，能采用合理措施提高混凝土的强度；（5）能合理采用提高混凝土耐久性的具体措施。3.素质要求（1）培养学生严谨科学的工作和学习态度；（2）培养学生的安全和团队意识。二、重点难点1.教学重点（1）砂的筛分与细度模数；（2）普通混凝土的和易性、强度、耐久性等性质； （3）混凝土强度的影响因素（4）减水剂的含义与应用。2.教学难点（1）集料级配；（2）砂的

3、筛分试验与细度模数的计算和级配评定；（3）减水剂的作用机理。三、教学设计【参见：学习情境教学设计（模块5）】四、教学评价通过理论考试和校内实验操作、企业实践见习、在线学习记录、课堂学习状态等考查，采取学生讨论和教师评价相结合的方式对学生进行考核，重点评价学生对建筑材料基础知识的掌握情况和对建筑材料综合应用的相关技能。五、教学内容第1讲 普通混凝土用的水泥和集料混凝土，过去简称“砼”，是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料。普通混凝土是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料，与水（可选择添加剂和矿物掺合料）按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而成的人造石材。混凝土原料丰富、价格低廉、生产工艺简单、

4、抗压强度高、耐久性能好、强度等级范围宽，在土木工程中广为使用。但也存在自重大、养护周期长、抗拉强度低、导热系数大、生产周期长、变形能力差、易出现裂缝等缺点。 混凝土的分类：按胶结材料分：水泥混凝土、沥青混凝土、石膏混凝土、聚合物混凝土等。按体积密度分：重混凝土(02800kg/m³)、普通混凝土(0=2000-2800kg/m³)、轻混凝土(01950kg/m³) 。按强度等级分：普通混凝土(fc60MPa)、高强混凝土(fc=60-100MPa)、超高强混凝土(fc100MPa)。按用途分：结构混凝土、水工混凝土、特种混凝土(耐热、耐酸、耐碱、防水、防辐射等)。

5、按施工方法分：预拌混凝土、泵送混凝土、碾压混凝土、喷射混凝土等。普通混凝土的基本组成材料是胶凝材料、粗集料(石子)、细集料(砂)和水。胶凝材料是混凝土中水泥和掺合料的总称。砂、石在混凝土中起骨架作用，称为集料（骨料）。胶凝材料和水形成灰浆，包裹在粗细集料表面并填充集料间的空隙。灰浆在硬化前起润滑作用，赋予混凝土拌和物良好的工作性能，便于施工；硬化后起胶结作用，把集料胶结在一起成为坚硬的整体。1 胶凝材料(水泥) 水泥是混凝土中最重要的组成材料且价格较高。因此正确选择水泥品种直接关系混凝土的耐久性和经济性。(1)水泥品种的选择配制混凝土时，应根据工程特点、工程所处环境及施工要求进行合理选择。（2

6、）强度等级的选择 水泥强度等级应与混凝土的设计强度等级相适应。原则上是高强度等级的水泥配制高强度的混凝土，反之亦反。一般以水泥强度（以MPa为单位）为混凝土强度等级的1.52.0倍较适宜，高强度混凝土可取0.9 1.5倍。若用低强度等级水泥配制高强度等级混凝土：会因水泥用量过多而使混凝土收缩大且不经济；若用高强度等级水泥配制低强度等级混凝土：会因水泥用量过少而影响混凝土拌和物的和易性及密实性，使混凝土的强度及耐久性降低。 2 集料 普通混凝土集料分为细集料（砂）和粗集料（石子）2.1 细集料（砂） 普通混凝土的细集料通常采用砂，砂按产源分为天然砂和机制砂。天然砂是指自然形成，经人工开采和筛分制

7、成的粒径4.75 mm 的岩石颗粒，包括河砂、湖砂、山砂和淡化海砂，但不包括软质、风化的岩石颗粒。机制砂是指经出土处理，由机械破碎、筛分制成的粒径4.75 mm的矿石、矿山尾料和工业废渣颗粒，但不包括软质、风化的颗粒，俗称“人工砂”。国标规定，砂按细度模数（Mx）大小分为粗、中、细三种规格；按技术要求分为类、类、类。砂的技术要求如下：(1)砂的粗细程度与颗粒级配砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合在一起的总体粗细程度，通常有粗、中、细之分。相同用砂量条件下，细砂总表面积大，粗砂总表面积较小。在混凝土中砂子表面需要水泥浆包裹，以赋予其流动性和黏结强度，砂的总表面积越大则包裹沙粒表面所需水泥浆就越多

8、，因此用粗砂配制混凝土比细砂要少用水泥。砂的颗粒级配指砂中不同颗粒相互搭配的比例情况。如图5-2所示，用同一粒径的砂搭配，空隙率最大图（a）；用两种粒径的砂搭配，空隙率较小图（b）；多种粒径的砂搭配，空隙率更小图（c）。（a）单一粒径（b）两种粒径（c）多种粒径图5-2 集料颗粒级配示意图混凝土中砂粒间的空隙由水泥填充，若砂的级配良好，则可节省水泥用量。拌制混凝土时，应同时考虑砂的粗细程度和颗粒级配，并选择较粗、级配良好的砂，以既保证混凝土质量，又节省水泥。砂的粗细程度和颗粒级配用筛分析法来确定，并用细度模数表示粗细程度，用级配区衡量颗粒级配。是称取500g已通过孔径为9.50mm筛的烘干砂，

9、用方孔孔径(净尺寸)为 4.75 mm、2.36 mm、1.18 mm、600 mm、300 mm、150 mm的标准套筛，由粗到细依次过筛，然后称量各筛上砂颗粒的质量（即筛余量），并计算各筛上的分计筛余百分率（各筛上的筛余量占砂样总质量的百分率）a1、a2、a3、a4、a5、a6及累计筛余百分率（各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和）A1、A2、A3、A4、A5、A6。累计筛余百分率与分计筛余百分率的关系见表5-1。表5-1 分计筛余百分率与累计筛余百分率的计算关系筛孔尺寸筛余量/g分计筛余百分率/%累计筛余百分率/%4.75mmm1a1(m1/500)×100%A1a12.36

10、mmm2a2(m2/500)×100%A2a1a21.18mmm3a3(m3/500)×100%A3a1a2a3600mmm4a4(m4/500)×100%A4a1a2a3a4300mmm5a5(m5/500)×100%A5a1a2a3a4a5150mmm6a6(m6/500)×100%A6a1a2a3a4a5a6砂的粗细程度用细度模数（Mx）表示：细度模数（Mx）越大，砂越粗。根据细度模数可将建筑普通混凝土用砂分为：粗砂：细度模数3.13.7；中砂：细度模数2.33.0；细砂：细度模数1.62.2。砂的颗粒级配用级配区来判断。国标规定，砂的合

11、理级配以 600 mm 筛的累计筛余百分率为准，划分成1区、2区、3区三个级配区(见表5-2 ) 。表5-2 建设用砂的颗粒级配（GB/T146842011）砂的类别天然砂机制砂级配区1区2区3区1区2区3区方筛孔累计筛余（按质量计）（）4.75mm1001001001001001002.36mm3552501503552501501.18mm6535501025065355010250600mm857170414016857170414016300mm958092708555958092708555150mm100901009010090978594809475注：对于砂浆用砂，4.75mm

12、筛孔的累计筛余量应为0；砂的实际颗粒级配除4.75mm和600mm筛档外，可以略有超出，但各级累计筛余超出值总和应不大于5%。任何一种砂，只要其累计筛余百分率 A1A6分别分布在某同一级配区相应累计筛余百分率的范围内，即为级配合格，否则不合格。砂的级配类别应符合表5-3的规定。 表5-3 砂的级配类别（GB/T146842011）类别级配区2区1.2.3区配制混凝土宜优先选用2区砂，其粗细适中、级配较好，能使拌合物获得良好的和易性。采用1区砂（较粗砂）时：应适当提高砂率，保证足够水泥用量，以满足和易性要求；采用3区砂（较细砂）时：应适当降低砂率，以保证混凝土强度。当砂的细度模数不符合级配区要求

13、时，可人工改善，即将粗、细砂按适当比例试配，掺合使用，或将砂过筛，筛除过粗或过细的颗粒。【例 5.1】某天然砂样经筛分析试验，其结果见表5-4。试分析该砂的粗细程度与颗粒级配。表5-4 砂样筛分结果筛孔尺寸筛余量/g分计筛余百分率/%累计筛余百分率/%4.75mm8.01.61.62.36mm82.016.418.01.18mm70.014.032.0600mm98.019.651.6300mm124.024.876.4150mm106.021.297.6底盘12.02.4100.0【解】计算细度模数Mx： Mx=(18.0+32.0+51.6+76.4+97.6)-5×1.6100

14、-1.6=2.72评定结果：该砂因细度模数为2.72，故属中砂；将累计筛余百分率与表5-2作对照（如A3=32.2%,介于表5.7中2区砂的规定比例 50%10% 之间，其余A1、A2 、A4 、A5 、A6 也在相应范围内），故此砂处于2区，且级配良好。 (2)泥、泥块和石粉含量含泥量是指天然砂中粒径< 75 mm 的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒径< 75 mm 的颗粒含量；泥块含量是指砂中粒径1.18 mm，经水浸洗、手捏后< 600 mm的颗粒含量。砂中的泥通常包裹在砂颗粒表面，妨碍砂与水泥浆有效黏结，降低混凝土强度和耐久性。其较强的吸水能力会增大拌和用水量，降低混

15、凝土的抗渗性、抗冻性、耐久性和强度。尤其黏土的体积变化不稳定，湿涨干缩，危害较大，须严格控制其含量。 表5-5 天然砂的含泥量和泥块含量（GB/T146842011）项 目指 标含泥量（按质量计）/%1.03.05.0泥块含量（按质量计）/%01.02.0表5-6 人工砂的石粉含量和泥块含量（GB/T146842011）项 目指 标MB值1.4 (表明粒径75 mm的细粉以石粉为主)或快速法试验合格MB值0.51.01.4或合格石粉含量*（按质量计）/%10泥块含量（按质量计）/%01.02.0MB值>1.40 (表明粒径75 mm的细粉以泥粉为主)或快速法试验不合格石粉含量（按质量计）

16、/%1.03.05.0泥块含量（按质量计）/%01.02.0*此指标根据使用地区和用途，经试验验证，可由供需双方协商确定。过多的石粉会妨碍水泥与集料的黏结；但适量的石粉含量不仅可弥补人工砂颗粒多棱角对混凝土带来的不利，还可完善混凝土中细集料的级配，提高混凝土的密实性。天然砂的泥块和泥含量应符合表 5-5 的规定，人工砂的石粉和泥块含量应分别符合表5-6、表5-6的规定。 (3)有害物质国标规定，砂中若含云母、轻物质、有机物、硫化物、硫酸盐、氯化物、贝壳等杂质时，其含量应符合表5-7（略）的规定。 (4)坚固性砂的坚固性是指砂在自然风化和其他外界物理、化学因素作用下，抵抗破裂的能力。天然砂用硫酸

17、钠溶液检验：砂样经 5 次循环后其质量损失应符合表 5-8。人工砂采用压碎指标法进行试验：压碎指标值应符合表5-9的规定。 表5-8 砂的坚固性指标（GB/T146842011）项 目指标质量损失/ %810表5-9 砂的压碎指标（GB/T146842011）项 目指标单级最大压碎指标/ %202530（5）表观密度、堆积密度和空隙率砂的表观密度应2500kg/m3，松散堆积密度应1400kg/m3，空隙率应44%。（6）碱集料反应碱集料反应是指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与集料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应。碱集料反应试验后，由砂制备的试件应无裂缝、

18、酥裂、胶体外溢等现象，规定试验龄期的膨胀率应0.10%。 （7）细集料含水状态集料的含水有图5-3所示四种状态：绝干状态：颗粒内外不含任何水，通常在105±5条件下烘干而得。气干状态：颗粒表面干燥，内部孔隙中部分含水。指室内或室外(天晴)空气平衡的含水状态，其含水量大小与空气相对湿度和温度密切相关。饱和面干状态：颗粒表面干燥，内部孔隙全部吸水饱和。水利工程上通常采用饱和面干状态计量用砂量。湿润状态：颗粒内部吸水饱和，表面还含有部分表面水。施工现场，特别是雨后常出现此种状况，搅拌混凝土计量砂、石用量时，要扣除砂、石的含水量；而计量用水量时，要扣除砂、石带入的水量。图5-3 细集料含水状

19、态示意图2.2 粗集料（石子） 普通混凝土常用的粗集料分卵石和碎石两类。卵石是由天然岩石经自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的粒径4.75 mm的颗粒。碎石由天然岩石、卵石或矿山废石经机械破碎、筛分制成，粒径4.75mm的颗粒。 国标规定，卵石、碎石按技术要求分为、类。其技术要求为：（1）最大粒径和颗粒级配最大粒径是指粗集料公称粒级的上限。质量相同时，最大粒径增大，集料的总表面积随之减小，如果级配良好，空隙率也小，则水泥用量会减少。所以，条件许可时，应选择较大粒径的粗集料。但当最大粒径大于80mm时，节约水泥效果不明显。粗集料最大粒径的选择主要从以下三个方面考虑：从结构上考虑：粗集料的最大粒径

20、要受结构截面尺寸、钢筋净距及施工条件的限制。国标规定：混凝土用粗集料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小净距的3/4；对于混凝土实心板，集料的最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得超过40 mm。从施工上考虑：泵送混凝土，最大粒径与输送管内径之比，碎石宜13，卵石宜12.5。高层建筑宜控制在1(34)，超高层建筑宜在1(45)。从强度上考虑：试验表明，当集料最大粒径40mm时，因用水量减少而获得的强度提高，会被大粒径集料造成的较小黏结面积和不均匀性的不利影响所抵消。所以，在水利、海港等工程中可采用较大粒径的粗集料，但在房屋建筑工程中，粗集料最大粒径一般不宜超过40mm。

21、粗集料的颗粒级配也通过筛分析来确定：按表5-10规定称取已烘干的试样，用一套孔径为 2.36 mm、4.75 mm、9.50 mm、16.0 mm、19.0 mm、26.5 mm、31.5 mm、37.5 mm、53.0 mm、63.0 mm、75.0 mm、90.0 mm共12个标准筛，由粗到细依次过筛。根据累计筛余百分率，碎石和卵石的颗粒级配应符合表5-11。表5-11 建筑用卵石、碎石的颗粒级配（GB/T146852011）方孔筛/mm2.364.759.5016.019.026.531.537.553.063.075.090.0连续粒级5169510085100306001005209

22、5100901004080010052595100901003070050531.59510090100709015450505409510070903065050单粒级级5109510080100015010169510080100015102095100851000150162595100557025400101631.595100851000100204095100801000100粗集料的颗粒级配按供应情况分为连续粒级和单粒粒级，按实际使用情况分为连续粒级和间断粒级。连续级配是按颗粒尺寸由小到大连续分级，每一级集料都占适当比例。用连续级配配制的混凝土拌合物和易性好，不易发生离析，工程中

23、应用较多。间断级配石子粒级不连续，人为剔除某些中间粒级颗粒的级配方式。能有效降低空隙率，减小水泥用量。但混凝土拌合物易产生离析，工程上应用较少。（2）含泥量和泥块含量泥含量是指卵石、碎石中粒径75 mm的颗粒含量；泥块含量是指原粒径4.75 mm，经水浸洗、手捏后2.36 mm的颗粒含量。卵石、碎石的含泥量和泥块含量应符合表5-12的规定。表5-12 卵石和碎石的含泥量和泥块含量（GB/T146852011）项 目指 标含泥量（按质量计）/%0.51.01.5泥块含量（按质量计）/%00.20.5(3) 针、片状颗粒含量卵石和碎石颗粒，当其长度大于该颗粒相应粒级平均粒径（该粒级上、下限粒径平均

24、值） 2.4倍者为针状颗粒；厚度小于平均粒径0.4倍者为片状颗粒。针、片状颗粒易折断，会增大集料空隙，使混凝土拌和物的和易性及强度降低，因此应控制其含量。卵石和碎石的针片状颗粒含量应符合表5-13的规定。表5-13 卵石和碎石的针、片状颗粒含量（GB/T146852011）项 目指 标针、片状颗粒（按质量计）/ %51015（4）有害物质 粗集料中不得混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂质，有害物质（有机物、硫化物和硫酸盐）的含量应符合表5-14的规定。 表5-14 卵石和碎石的有害物质含量（GB/T146852011）项 目指 标有机物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸盐（SO3质量计

25、）/%0.51.01.0（5）坚固性坚固性是指卵石、碎石在自然风化和其他外界物理力学因素作用下抵抗碎裂的能力。坚固性用硫酸钠溶液浸泡法来检验，碎石和卵石经5次循环后，质量损失应符合表5-15的规定。表5-15 卵石和碎石的坚固性指标（GB/T146852011）项 目指 标质量损失/ %5812（6）强度粗集料的强度对形成坚硬的集架十分重要。粗集料的强度指标有岩石抗压强度和压碎指标值两种。岩石抗压强度是将集料母岩制成 50 mm×50 mm×50 mm 的立方体试件或50 mm×50 mm的圆柱体试件，在水中浸泡48h后，测得的抗压强度值。国标规定：火成岩应80

26、MPa，变质岩应60 MPa，水成岩应30 MPa 。压碎指标是将质量为G1的气干状态下粒径 9.519.0 mm的石子按规定方法填充于压碎指标测定仪(内径152 mm的圆筒)内，置于压力试验机上，按1KN/s的速度均匀加荷至200kN并稳荷5s后卸荷。再用孔径为2.36 mm的筛进行筛分，称其筛余量G2，则压碎指标Qe按下式计算：Qe=G1-G2G1×100%该值越小，则集料抵抗受压碎裂的能力越强。粗集料的压碎指标应符合表5-16的规定。 表5-16 石子的压碎指标（GB/T146852011）项 目指 标碎石压碎指标/ %102030卵石压碎指标/ %121616（7）表观密度、

27、连续级配松散堆积空隙率卵石、碎石的表观密度应2600kg/m3，连续级配松散堆积空隙率，类应43%、类应45%、类应47%。（8）碱-集料反应经碱-集料反应试验后，由卵石、碎石制备的试件无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定试验龄期的膨胀率应0.10%。（9）吸水率石子的吸水率应符合表5-17的规定。表5-17 石子的吸水率（GB/T146852011）类别类类类吸水率/%1.02.02.0作业布置一、名词解释 普通混凝土 二、简答题1.普通混凝土的组成材料有哪些？它们在混凝土中各起什么作用？2.什么是砂的颗粒级配？如何判定砂的级配是否合格？3.混凝土用石子为什么要控制最大粒径？如何控制石子的最

28、大粒径？三、计算题某砂筛分试验结果见下表所示，试评定此砂的颗粒级配和粗细程度。25751001251005025筛余量/g0.150.150.30.61.182.364.75筛孔尺寸/mm第2讲 普通混凝土用水和外加剂1 混凝土用水混凝土用水是指混凝土拌合用水和混凝土养护用水的总称，包括饮用水、地表水、地下水、再生水、混凝土企业设备洗刷水和海水等。混凝土用水应满足以下基本要求：不得影响混凝土的凝结和硬化；不得有损混凝土强度的发展及耐久性；不得加快钢筋锈蚀；不得导致预应力钢筋脆断；不得污染混凝土表面。拌和及养护混凝土，宜采用饮用水。根据混凝土拌合用水标准(JGJ632006)规定，混凝土拌合用水

29、水质要求应符合表5-18的要求。2 混凝土外加剂混凝土外加剂是指在混凝土搅拌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。其掺量一般不超过胶凝材料用量的5%。国标规定，混凝土外加剂按主要功能可分为四类： （1）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括各种减水剂和泵送剂等。（2）调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、速凝剂和早强剂等。（3）改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂、阻锈剂和矿物外加剂等。（4）改善混凝土其他性能的外加剂，包括膨胀剂、防冻剂、着色剂等。目前，常用的外加剂主要有减水剂、早强剂、引气剂、缓凝剂、速凝剂、防冻剂、泵送剂等。2.1 减水

30、剂减水剂是在混凝土拌合物坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂，属表面活性物质。（1）减水剂的作用机理水泥加水拌合后，水泥颗粒相互吸引，形成絮状结构，一部分拌合水被包裹在絮状结构内，使拌合物流动性降低。加入减水剂后，减水剂通过表面活性作用使水泥颗粒由絮状结构变成分散结构，把包裹的游离水释放出来，从而提高拌合物流动性。如图54所示。 图5-4 水泥絮凝结构和减水剂作用示意图（2）减水剂的技术经济效果增大流动性。在保持原配合比不变的条件下，拌合物坍落度可增大 100200mm。提高强度。在保持流动性及水泥用量不变的条件下，可减少拌合用水10%15%，混凝土强度可提高10%20%，早期强度

31、提高更显著。节约水泥。保持流动性及强度不变的条件下，可节省水泥10%15%。改善其他性质。掺加外加剂还可改善混凝土拌合物的粘聚性、保水性；延缓拌合物凝结，减慢水泥水化放热速度；提高混凝土的密实度，增加耐久性等。（3）减水剂的常用品种减水剂种类很多，按减水率大小，可分为普通减水剂（以木质素磺酸盐类为代表）、高效减水剂（以萘系、蜜胺系、氨基磺酸盐系、脂肪族系等为代表）和高性能减水剂（以聚羧酸系高性能减水剂为代表）。其代号及类型见表5-19(略)。（4）减水剂的适应性同一减水剂用于不同品种或不同生产厂的水泥时，其效果可能相差很大，即减水剂对水泥有一定适应性。因此，使用减水剂时，应试验确定减水剂的品种

32、、用量。（5）减水剂的掺加方法减水剂的掺加方法主要有先掺法、同掺法、滞水法、后掺法。工程中主要使用同掺法和后掺法。同掺法是将减水剂先配制成一定浓度的水溶液，搅拌混凝土时与拌合物同时加入（溶液中的水量必须从混凝土拌和水中扣除）。优点是计量准确、拌和质量均匀、搅拌程序简单。但随着时间的延续，拌合物的坍落度损失较大。后掺法指减水剂是在混凝土运输途中或施工现场加入，再经二次搅拌，成为混凝土拌合物。优点是拌合物坍落度损失小，可避免运输中产生分层、离析，并能提高减水剂的效果和对水泥的适应性，减少减水剂用量。缺点是需二次搅拌。该法特别适合于泵送法施工的商品混凝土。2.2 早强剂早强剂是加速混凝土早期强度发展

33、并对后期强度无显著影响的外加剂。目前广泛使用的有氯盐类、硫酸盐类、三乙醇胺类以及由它们组成的复合早强剂。2.3 引气剂引气剂是指在搅拌混凝土过程中，能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡（气泡直径为201000m，多为200m以下）且能保留在硬化混凝土中的外加剂。引气剂对混凝土的性能影响主要体现在三个方面：（1）改善混凝土拌合物的和易性。封闭气泡如同滚珠，可减少水泥颗粒间的摩擦，提高流动性，且气泡薄膜还能起到保水作用。（2）提高混凝土的耐久性。引气剂引入的封闭气泡能有效隔断毛细孔通道，减少泌水造成的孔隙，增强抗渗性，并对结冰膨胀起缓冲作用，提高混凝土的抗冻性。（3）降低混凝土的抗压强度。因气

34、泡会减少混凝土的有效受力面积，故混凝土中含气量每增加1%，其抗压强度将降低4%6%，抗折强度降低2%3%。所以，应严格控制引气剂的掺量。常用引气剂品种、成分及掺量见表5-20（略）。引气剂适于配制抗冻、抗渗、抗硫酸盐侵蚀、泌水严重及轻集料混凝土等，不宜配制蒸气养护及预应力混凝土。2.4 缓凝剂缓凝剂是指能延缓混凝土凝结时间，并对混凝土后期强度发展无影响的外加剂。最常用的缓凝剂是木质素磺酸钙和蜜糖，并以蜜糖缓凝效果最好。工程中可采用缓凝剂与高效减水剂复合制成缓凝高效减水剂。缓凝剂的掺量一般为水泥质量的0.1%0.3%，可缓凝15h。缓凝剂具有缓凝、减水、降低水化热和增强的作用，对钢筋无锈蚀。适用

35、于大体积、炎热气候下施工及需长时间停放或长距离运输的混凝土；不宜用于日最低施工气温在5 °C以下的混凝土，也不宜单独用于有早强要求的混凝土及蒸养混凝土。2.5 速凝剂速凝剂是指能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。常用的有711型、红星型等品种。其适宜掺量为水泥质量的2.5%4%，可使混凝土在3min内初步凝结，710min終凝，1h产生强度，1d后强度可提高23倍，但28d后强度将下降10%20%。主要用于喷射混凝土和喷射砂浆。2.6 防冻剂防冻剂是指能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。常用的复合防冻剂有氯盐类、氯盐阻锈类、无氯盐类。氯盐类适用于无筋混凝土；氯

36、盐阻锈类可用于钢筋混凝土；无氯盐类可用于钢筋混凝土工程和预应力钢筋混凝土工程。但亚硝酸盐、硝酸盐、碳酸盐类防冻剂易引起钢筋应力消失，不得用于预应力混凝土中；含六价铬盐、亚硝酸盐等有毒成分的防冻剂，严禁用于饮水工程及与食品接触部位；含有硝胺、尿素等产生刺激性气味的防冻剂，严禁用于办公、居住等工程；含有钾、钠离子的防冻剂用于含有活性集料的混凝土时，掺外加剂后，每m³混凝土的碱含量不得超过1kg。2.7 泵送剂泵送剂是指能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。 泵送剂能使混凝土拌合物坍落度增大，不离析、不泌水，拌合物与管壁的摩擦阻力小。泵送剂一般都配水泥分散剂，以提高水泥在混凝土中的分散效果，

37、从而改善泵送性；配引气剂，以提高抗离析、泌水的能力；配表面活性剂，以增加润滑能力，减小管阻；配缓凝剂，以调节凝结时间，减小坍落度损失；配早强剂，以提高早期强度。泵送剂主要适用于商品混凝土搅拌站拌制泵送混凝土。应用时应先做泵送剂与水泥的适应性实验；应严格控制用水量，施工中不得随意加水；如坍落度损失过大，可二次掺加减水剂，不得加水增大坍落度；高强泵送混凝土水泥用量大，水胶比小，应浇水养护，特别是早期养护。作业布置一、名词解释 混凝土外加剂二、简答题什么是减水剂？在混凝土中掺入减水剂会产生哪些技术经济效果？第3讲 普通混凝土拌合物的和易性混凝土的各组成材料按一定比例配合、搅拌而成的尚未凝固的材料，称

38、为混凝土拌合物，又称新拌混凝土。混凝土拌合物必须具有良好的和易性，以便施工，硬化后应具有足够的强度和必要的耐久性。1 和易性的概念和易性又称工作性，指混凝土拌合物易于施工操作并能获得质量均匀、成型密实的性能，包括流动性（稠度）、粘聚性和保水性。（1）流动性：指混凝土拌合物在自重或机械振动作用下易于流动、易于输送和易于充满混凝土模板的性质。（2）粘聚性：是混凝土拌合物在施工过程中保持整体均匀一致的能力。粘聚性好可保证混凝土拌合物在输送、浇灌、成型等过程中，不发生分层、离析，即保证硬化后混凝土内部结构均匀。（3）保水性：是混凝土拌合物在施工过程中保持水分的能力。保水性好可保证混凝土拌合物在输送、成

39、型及凝结过程中，不发生大的或严重的泌水，既可避免因泌水产生大量的连通毛细孔隙，又可避免因泌水而使水在粗集料和钢筋下部聚积造成界面的粘结缺陷。其对混凝土强度和耐久性有较大的影响。通常混凝土拌合物的流动性越大，则保水性和粘聚性越差，反之亦反。和易性良好的混凝土指既具满足施工要求的流动性，又具良好的粘聚性和保水性。良好的和易性既是施工的要求也是获得质量均匀密实混凝土的基本保证。2 和易性的测定通常用定量法测定混凝土拌合物的流动性，再辅以直观经验来评定黏聚性和保水性。图5-5 坍落度测定国标规定，拌合物的流动性(稠度)用坍落度法和维勃稠度法测定，可用坍落度、维勃稠度或扩展度表示。（1）坍落度法适用于集

40、料最大粒径 40mm、坍落度值10mm 的混凝土拌合物稠度测定。如图5-5，将混凝土拌合物分三层装入坍落度筒，每层插捣25次，抹平后垂直向上提起坍落度筒，拌合物因自重而坍落，坍落尺寸(mm)即坍落度值，用S表示。坍落度越大，混凝土拌合物的流动性越大。根据流动性大小，可将混凝土拌合物分成5级，见表5-21左侧部分。表5-21 混凝土拌合物分级级别名 称坍落度/mm级别名 称维勃稠度/sS1低塑性混凝土1040V0超干硬性性混凝土31S2塑性混凝土5090V1特干硬性混凝土3021S3流动性混凝土100150V2干硬性混凝土2011S4大流动性混凝土160210V3半干硬性混凝土106S5超流动性

41、混凝土220V4低干硬性混凝土53测定坍落度的同时，应用目测法以直观经验评定黏聚性和保水性。黏聚性的检查方法是用捣棒在已坍落的混凝土拌合物锥体一侧轻轻敲打，如果锥体逐渐下沉，则表示黏聚性良好；如果锥体突然倒塌、部分崩裂或出现离析，则表示黏聚性不好。保水性的检查则是观察混凝土拌合物，如有较多稀浆从锥体底部流出，锥体部分也因失浆而集料外露，则表示混凝土拌合物的保水性不好；如坍落筒提起后无稀浆或仅有少量稀浆自底部析出，则表示保水性良好。（2）坍落扩展度扩展度适用于泵送高强混凝土和自密实混凝土。当混凝土拌合物的坍落度220mm时，因粗集料堆积的偶然性，坍落度就不能很好地代表拌合物的稠度，此时需测定坍落

42、扩展度值来表示拌合物的稠度。即用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径，当这两个直径之差50mm时，用其算术平均值作为坍落扩展度值；否则，此次试验无效。根据坍落扩展度值大小，可将混凝土拌合物分为F1、F2、F3、F4、F5、F6 共6级，见表5-22（略）。如果发现粗集料在中央堆积或边缘有水泥浆析出，这是混凝土在扩展的过程中产生离析而造成的，表明混凝土拌合物抗离析性不好。图5-6 维勃稠度仪（3）维勃稠度法当拌合物的坍落度10mm 时，则为干硬性混凝土，须用维勃稠度（s）表示其流动性。该法适用于集料最大粒径40mm，维勃稠度在530 s的混凝土拌合物稠度的测定。 如图5-6所示，将混凝土

43、拌合物装入坍落度筒，置于振动台上，提起筒，混凝土锥体上盖上透明圆盘，开动振动台，圆盘被水泥浆全部布满时所需时间（s）即为维勃稠度，通常用 V 表示。维勃稠度值越大，表示混凝土拌合物越干硬。混凝土拌合物根据维勃稠度大小分为V0-V4共5级，见表5-21右侧部分。3 流动性的选择混凝土拌合物流动性的选择原则：在满足施工操作及混凝土成型密实的条件下，尽可能选用较小的坍落度，以节约水泥并获得较高质量的混凝土。具体工程中，应根据构件 截面尺寸、钢筋疏密程度 及 捣实方法 来选定。若构件截面尺寸小、钢筋密或人工捣实，应选择流动性大些；反之，选择流动性小些。混凝土浇注时的坍落度按表5-23（略）选择。泵送混

44、凝土拌合物的坍落度设计值，不宜大于180mm；泵送高强混凝土的扩展度，不宜小于500mm；自密实混凝土的扩展度，不宜小于600mm。4 影响和易性的因素主要有灰浆量、水胶比、砂率、原材料、时间温度、外加剂等。（1）灰浆量水泥和矿物掺合料等胶凝材料加水拌合而成的浆状混合物称为灰浆。灰浆赋予混凝土拌合物一定的流动性。灰浆稠度一定时，增加灰浆用量，拌合物的流动性增大。灰浆过多不仅浪费胶凝材料，而且会流浆，黏聚性变差，并影响混凝土的强度和耐久性；灰浆过少，则不能填满集料空隙或不能很好包裹集料表面，会产生崩塌现象，黏聚性也变差。所以，灰浆应以满足流动性和强度的要求为度。（2）水胶比水胶比指混凝土中用水量

45、与胶凝材料用量的质量比。胶凝材料用量一定的时，水胶比越小，灰浆越稠，拌合物的流动性越小；但水胶比过小，灰浆干稠，拌合物流动性过低，会造成施工困难，不能保证混凝土的密实性。增大水胶比会使流动性加大；但水胶比过大，会造成黏聚性和保水性不良，产生流浆、离析现象，并严重影响混凝土强度。所以，水胶比不能过大或过小，一般应根据混凝土强度和耐久性要求合理选用。无论是灰浆多少还是灰浆稀稠，对混凝土拌合物流动性起决定作用的实际都是用水量的多少。试验证明，当水胶比在0.400.80而其他条件不变时，混凝土拌合物的流动性只与单位用水量有关，这一现象称为恒定用水量法则。单位用水量指每立方米混凝土的拌合用水量。配合比设

46、计时，通过固定单位用水量，采用不同水胶比可以配制出流动性相同但强度不同的混凝土。（3）砂率指每立方米混凝土中砂的质量占砂石总质量的百分率。砂的作用是填充石子间的空隙，并以砂浆包裹石子表面，减少摩擦，赋予拌合物一定的流动性。变动砂率可显著改变集料的空隙率和总表面积，影响拌合物的和易性。砂率过大，集料的总表面积增大，在灰浆用量不变时，集料表面的灰浆层将变薄，使拌合物流动性降低。砂率过小，虽然总表面积减小，但不能保证粗集料间有足够的砂浆层，也会降低拌合物的流动性，且影响黏聚性和保水性。因此，配制混凝土时，砂率不能过大或过小，应选用合理砂率：即在灰浆用量一定的前提下，既使混凝土拌合物获得最大的流动性，

47、又保持良好的黏聚性和保水性；或者说，在保证拌合物获得要求的流动性及良好的黏聚性和保水性时，胶凝材料用量最少。合理砂率应试验确定。（4）原材料胶凝材料的品种和细度不同，拌合物和易性将不一样。如矿渣水泥混凝土的流动性较小而保水性较差，粉煤灰水泥混凝土的流动性、黏聚性、保水性都较好。水泥越细，混凝土拌合物流动性越小，但粘聚性和保水性较好。集料的品种和规格不同，拌合物的和易性也会不一样。碎石比卵石粗糙，流动性差；用细砂配制的混凝土比中、粗砂配制的流动性小；级配良好、颗粒表面光圆的集料配制的混凝土流动性较大。（5）时间与温度新拌混凝土随着时间增长，部分拌合水会蒸发或被集料吸收，使拌合物变稠，流动性减小，

48、造成坍落度损失，影响和易性。若气温较高，混凝土的和易性将会因失水而发生较大的变化。（6）外加剂在拌制混凝土时，掺入适量的外加剂（减水剂、引气剂等）能使混凝土拌合物在不增加水泥浆用量的情况下，流动性显著提高，黏聚性和保水性得到改善。5 改善和易性的措施改善集料级配，特别是石子应采用连续级配；试验确定合理砂率，以提高混凝土质量和节约水泥；当混凝土拌合物坍落度太小时，可保持水胶比不变，适当增加灰浆用量；坍落度太大时，可保持砂率不变，增加砂石用量；根据具体条件，尽可能缩短新拌混凝土的运输时间；尽量掺用外加剂（减水剂、引气剂等）。作业布置一、名词解释 1.混凝土拌合物和易性 2.恒定用水量法则二、简答题

49、 如何调整混凝土拌合物的和易性？第4讲 普通混凝土的强度强度是混凝土最重要的力学性能，包括抗压、抗拉、抗弯、抗剪和与钢筋的黏结等强度，其中抗压强度最大，抗拉强度最小。因此，混凝土在结构工程中主要用于承受压力，抗压强度是判定混凝土质量的最主要依据。1 立方体抗压强度与强度等级国标规定，以边长为150mm 的立方体试件，在20±2、相对湿度为95以上的标准养护室中养护，或在20±2不流动的Ca(OH)2饱和溶液中养护28d，用标准试验方法测得的抗压强度值作为混凝土立方体抗压强度，单位为N/mm2（即MPa），以fcu表示。当采用非标试件时，为具可比性，应换算成标准试件的强度，其

50、方法是将测得的强度值乘以相应的换算系数，见表5-24。表5-24 试件尺寸及强度值换算系数试件边长/mm允许集料最大粒径/mm换算系数100×100×100300.95150×150×150401.00200×200×200601.05为正确设计和控制工程质量，根据混凝土立方体抗压强度标准值(以 fcu,k 表示)，将混凝土划分为不同的强度等级。混凝土立方体抗压强度标准值，指按标准方法制作和养护的立方体试件，在28d龄期，用标准试验方法测得的抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率 5%(即具有95%保证率)。混凝土强度等级共

51、分为C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80、C85、C90、C95、C100等十九个等级。例如，C25表示混凝土立方体抗压强度标准值为25 MPa，即该混凝土立方体抗压强度25MPa的概率在95%以上。实际工程中，混凝土构件多为棱柱体或圆柱体。为使测得的混凝土强度更接近实际，常测150×150×300棱柱体的轴心抗压强度。混凝土的轴心抗压强度fcp与立方体抗压强度fcu之间具有一定的关系：当立方体抗压强度fcu=1055 MPa时，fcp= (0.700.80)fcu 。2 影响混凝土强度的因素

52、混凝土的强度要受胶凝材料的强度、水胶比、粗集料、养护条件、龄期及试验条件等因素的影响。（1）胶凝材料强度水泥是混凝土中的主要胶凝材料，水泥浆粘结集料使混凝土成为人造石材。相同配合比时，水泥强度等级越高，水泥浆与集料的粘结力越大，混凝土的强度越高。（2）水胶比水胶比是指用水量与胶凝材料用量的质量比。配制混凝土时，为使拌合物具有良好的和易性，往往要加入约为水泥质量4070%的较多的水，而水泥完全水化所需的水只占水泥的23% 左右。多余的水在混凝土硬化后，或残留于混凝土中，或蒸发形成气孔或通道，大大减小了混凝土抵抗荷载的有效面积。在水泥强度相同的情况下，水胶比越小，混凝土的强度越高。但不宜过小，否则

53、难以保证成型质量。根据工程实践，混凝土强度与胶凝材料强度、水胶比的关系可用下面的经验公式表示：f cu=afbBW-bfcu 混凝土28 d龄期的立方体抗压强度（MPa）；fb 胶凝材料28d胶砂抗压强度实测值（MPa）；B 1 m3混凝土中胶凝材料（水泥和矿物掺合料按使用比例混合）用量（kg）；W 1 m3混凝土中水的用量（kg）；a、b 回归系数，应根据工程所用原材料，通过试验建立的水胶比与混凝土强度关系式来确定。当不具备试验统计资料时，可取：碎石：a0.53，b0.20；卵石：a 0.49，b0.13。（3）粗集料碎石表面粗糙、多棱角，与水泥石黏结力较强；卵石表面光滑，与水泥石黏结力较弱。当水泥强度等级和水胶比相同时，碎石混凝土比卵石混凝土强度高。若集料级配良好，针片状颗粒及有害杂质少，