混凝土教材知识

1、混凝土的基础知识一、混凝土种类：混凝土的种类很多。按胶凝材料不同，分水泥混凝土、沥青混凝土、石膏混凝土及聚合物混凝土等；按表观密度不同，分重混凝土、普通混凝土、轻混凝土；按使用功能不同，分结构用混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土及防辐射混凝土等；按施工工艺不同，又分喷射混凝土、泵送混凝土、振动灌浆混凝土等。混凝土的分类还可以根据混凝土的强度等级来分的。 根据有关标准规定，混凝土强度等级应以混凝土英文名称第一个字母加上其强度标准值来表达。如C20、C30等。混凝土 - 混凝土的种类按胶凝材料分有：无机胶凝材料混凝土，如水泥混凝土、石膏混凝土、硅酸盐混凝土、水玻璃混凝土等；有机

2、胶结料混凝土，如沥青混凝土、聚合物混凝土等。按容重分有:重混凝土,容重26005500公斤/立方米甚至更大；普通混凝土,容重2400公斤/立方米左右；轻混凝土，容重为5001900公斤/立方米的轻集料混凝土、多孔混凝土、大孔混凝土等。按使用功能分主要有：结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土等。按施工工艺分主要有：离心混凝土、真空混凝土、灌浆混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土、泵送混凝土等。按配筋方式分有：素(即无筋)混凝土、钢筋混凝土、钢丝网水泥、纤维混凝土、预应力混凝土等。按混凝土拌合物的和易性分有：干硬性混凝土

3、、 半干硬性混凝土、 塑性混凝土、流动性混凝土、高流动性混凝土、流态混凝土等。二、水泥：通用水泥: 一般土木建筑工程通常采用的水泥。通用水泥主要是指：GB1752007、规定的六大类水泥，即硅酸盐水泥、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盐水泥。2.1水泥类型的定义 (1) 水泥：加水拌和成塑性浆体，能胶结砂、石等材料既能在空气中硬化又能在水中硬化的粉末状水硬性胶凝材料。(2) 硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、0%5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥，分P.I和P.II,即国外通称的波特兰水泥。(3) 普通硅酸盐水泥

4、：由硅酸盐水泥熟料、6%15%混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥）,代号：P.O。(4) 矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料, 称为 矿渣硅酸盐水泥，代号：P.S。(5) 火山灰质硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、火山灰质混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。称为火山灰质硅酸盐水泥，代号：P.P。(6) 粉煤灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、粉煤灰和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，代号：P.F。(7) 复合硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料和适量石膏磨细制成的

5、水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水泥），代号P.C。(8) 中热硅酸盐水泥：以适当成分的硅酸盐水泥熟料、加入适量石膏磨细制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料。(9) 低热矿渣硅酸盐水泥：以适当成分的硅酸盐水泥熟料、加入适量石膏磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料。(10)快硬硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成早强度高的以3天抗压强度表示标号的水泥。(11) 抗硫酸盐硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏磨细制成的抗硫酸盐腐蚀性能良好的水泥。(12) 白色硅酸盐水泥：由氧化铁含量少的硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成的白色水泥。(13) 道路硅酸盐水泥：由道路

6、硅酸盐水泥熟练，0%10%活性混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为道路硅酸盐水泥，（简称道路水泥）。(14) 砌筑水泥：由活性混合材料，加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏，磨细制成主要用于砌筑砂浆的低标号水泥。(15) 油井水泥：由适当矿物组成的硅酸盐水泥熟料、适量石膏和混合材料等磨细制成的适用于一定井温条件下油、气井固井工程用的水泥。(16) 石膏矿渣水泥：以粒化高炉矿渣为主要组分材料，加入适量石膏、硅酸盐水泥熟料或石灰磨细制成的水泥。三、粉煤灰：，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。粉煤灰的物理性质中，细度和粒度是比较重要的项目。它直接影响着粉煤灰

7、的其他性质，粉煤灰越细，细粉占的比重越大，其活性也越大。粉煤灰的细度影响早期水化反应，而化学成分影响后期的反应在混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料；减少了用水量；改善了混凝土拌和物的和易性；增强混凝土的可泵性；减少了混凝土的徐变（徐变，是物体在荷载作用下，随时间增长而增加的变形，与荷载的大小关系不大。一般提到的徐变都是指混凝土的徐变。）；减少水化热、热能膨胀性；提高混凝土抗渗能力；增加混凝土地修饰性。 国标一级：采用优质粉煤灰和高效减水剂复合技术生产高标号混凝土的现代混凝土新技术正在全国迅速发展。 国标二级：优质粉煤灰特别适用于配制泵送混凝土、大体积混凝土、抗渗结构混凝土、抗硫酸盐混凝

8、土和抗软水侵蚀混凝土及地下、水下工程混凝土、压浆混凝土和碾压混凝土。 国标三级：粉煤灰混凝土具有和易性好、可泵性强、终饰性改善、抗冲击能力提高、抗冻性增强等优点。以连续供应的200t相同等级、相同种类的粉煤灰为一编号。不足200t按一个编号论，粉煤灰质量按干灰（含水量小于1%）的质量计算。矿渣粉：矿渣粉是粒化高炉矿渣粉的简称，是一种优质的混凝土掺合料。共分为S105、S95、S75三个级别。对矿渣粉有八项技术要求：密度、比表面积、活性指数、流动度比、含水量、三氧化硫含量、氯离子含量、烧失量。矿物掺合料的形式配制混凝土时，不仅可以大比例地替代硅酸盐水泥（2070），而且所配制的混凝土的力学性能优

9、良、塌落度经时损失小、水化热低、耐蚀性能优良3、矿渣微粉对混凝土性能的影响(1)      与其它外加材料相比，它可以用大得多的掺量（2070）代替水泥而不会明显降低混凝土品质；也可以用简单的工艺和较低的成本配制出各种等级（从干硬混凝土到大流动度混凝土）和各种标号（从最低标号到当今最高标号，例如C100）的混凝土，尤其适合配制高性能和高强度混凝土。因而可以明显的降低混凝土成本。（2）矿渣粉体的细度和掺量对混凝土的力学性能有显著的影响。提高细度，矿渣活化效果显著。矿渣粉的比表面积越大，胶砂早期强度越大，其28强度可超过纯熟料水泥。混凝土抗压强度达

10、到最高值的超细矿渣掺量一般在25%50%，其断裂能亦在同期达到高值。但矿渣混凝土的早期强度发展略慢，也可能导致混凝土的缓凝；然而，混凝土强度后期发展较快，在90天时，矿渣混凝土有最高的抗压强度。（3）由于矿渣粉一般都磨得比水泥细和它表面的玻璃质，不仅对水泥有填充作用，而且能够减少水泥和混凝土的用水量；加上它的缓凝作用和密度与水泥相近，因此它较容易拌制成用水量少、流动性好、塌落度损失小的混凝土。但矿渣的粉磨细度及用量对掺矿渣混凝土的保水能力有较显著的影响，如果不够细，用量过大，会产生显著的泌水和离析，但只要作一定的调整，问题很容易解决。（4）使用矿渣能大幅度降低混凝土水化热，显著降低混凝土温升和

11、温度梯度，从而减少了混凝土，尤其是大体积混凝土开裂的危险。（5）由于掺矿渣能降低混凝土的碱度和大幅度提高混凝土，尤其是长龄期混凝土的强度和密实性，因此，掺矿渣的混凝土的抗硫酸盐腐蚀、地下水和海水腐蚀，抗氯离子腐蚀，抗碱骨料反应，抗酸雨和抗碳化能力方面都优于普通硅酸盐水泥混凝土。即其耐久性能明显好于后者。（6）矿渣与粉煤灰、钢渣、烧粘土、硅灰等其它掺和料复配，可在水泥的易磨性、需水性和强度等性能方面表现出优势互补效应。混凝土的和易性、强度均发挥较好。粉煤灰矿渣复合水泥28天的强度可以超过硅酸盐水泥，可以常规的制作工艺和蒸汽养护，制得抗压强度达200MPa的超高性能混凝土。（7）最新研究表明，矿渣

12、能对水泥和粉煤灰带入的六价铬离子有很好的还原作用，对其它重金属离子也有很好的固定作用，从而有效的保护了地下水、土壤等资源，对人类生存有很好的保护作用。5、混凝土生产中的矿渣粉使用的基本问题（1） 掺用矿渣后混凝土早期强度降低的问题掺矿渣混凝土早期（3、7天）强度一般都会低于不掺矿渣的基准混凝土，这现象在水灰比大的普通混凝土更加显著。但是，28天强度会赶上或超过基准混凝土，60天和90天会超出更多。这是普遍的规律。一般情况下，可以让矿渣适当超量取代水泥的办法解决。例如，原来矿渣是等量取代水泥，现在超量1.11.3取代水泥，水胶比保持不变，同时减少相应体积数量的砂子，会使混凝土早期强度赶上基准混凝

13、土。也可以适当降低水胶比，适当增加砂率和外加剂用量，也可以达到目的。（2）掺用矿渣后混凝土离析泌水的问题必须注意，矿渣粉自身的需水量较少，掺入混凝土均具有减水的作用。掺用矿渣后混凝土离析泌水一般出现在以下的情况：(a) 水泥比表面积偏小（细度偏粗）的同时，矿渣细度也偏粗，尤其是两者的颗粒分布都偏窄； (b)矿渣用量过大，尤其是水泥偏粗时矿渣用量过大；（c）外加剂用量超过饱和点。这时，可以采用下列的方法解决：（A）选择合适的矿渣用量；（B）使用比矿渣更细的另一种掺和料，例如较优质粉煤灰，组成复合掺和料；（C）严格控制外加剂用量; （D）改换比表面积较大的，颗粒分布较宽的水泥。（3）矿渣与外加剂适

14、应性的问题根据我们的研究，相对于硅酸盐水泥，矿渣与各种不同外加剂的适应性是比较差的，选择性比较大。这是我们应该密切注意的问题。例如，各种萘系高效减水剂对硅酸盐水泥净浆的作用效果比较一致，但对矿渣净浆的作用效果很不一致，说明矿渣净浆的分散流化效果对减水剂的品种比较敏感。萘系高效减水剂掺量过大时，掺矿渣的胶砂和混凝土离析泌水严重，硬化体的强度显著下降。采用聚羧酸则对矿渣净浆表现出最佳的分散流化效果。聚羧酸盐减水剂的突出优势是使掺矿渣的砂浆和混凝土的流动度和稳定性俱佳，但混凝土强度低于掺萘系高效减水剂的混凝土，价格亦较高。所以，使用矿渣时我们需要比较仔细的选择外加剂和掺量。砂子：天然砂包括河沙、湖砂

15、、山砂、和淡化海沙。人工砂是经除土处理的机制砂、混合砂的统称。砂的粗细程度和颗粒级配用筛分析方法测定，用细度模数表示粗细，用级配区表示砂的级配。粗砂：细度模数为3731，平均粒径为o5mm以上。 中砂：细度模数为3023，平均粒径为o5035mm。 细砂：细度模数为2216，平均粒径为035025mm。 特细砂：细度模数为15一o7，平均粒径为o25mm以下。砂石称为集料，又名骨料，在混凝土中约占体积的70%80%。过去很长一段时间里，将集料视为惰性材料，认为在混凝土中只起着构成体积的作用，对混凝土的性能影响并不大。近年研究表明，在集料和水泥浆的交界面附近，存在一个过度区，区内水化产物的形性，

16、排列，浓度不同于过度区外，尤其是孔缝的大量存在，使过度区成为混凝土中的薄弱环节，是裂缝的多发区，也是水或诸多破坏因素进入混凝土内部的通道。制作均匀优质的混凝土，尤其是耐久性要求高的混凝土，不仅要选用坚洁的集料，对于集料的表面结构，吸附性和含水率都应有一定的要求。适当增加集料用量，不仅可以节约水泥，降低混凝土成本，对混凝土强度，弹性模量也常有利（材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。弹性模量的单位是达因每平方厘米。“弹性模量”是描述物质弹性的一个物理量），还可因减少水泥浆而带来减小收缩率，降低水化热，增加耐久性等好处。石子：颗粒粒径大于5mm的骨

17、料为粗骨料。混凝土工程中常用的有碎石和卵石两大类。碎石为岩石(有时采用大块卵石，称为碎卵石)经破碎、筛分而得;卵石多为自然形成的河卵石经筛分而得。通常根据卵石和碎石的技术要求分为类、类和类。类用于强度等级大于C60的混凝土;类用于C30C60的混凝土;类用于小于C30的混凝土。 粗骨料的主要技术指标有： 1. 有害杂质。与细骨料中的有害杂质一样，主要有粘土、硫化物及硫酸盐、有机物等。根据建筑用卵石、碎石(GB/T14685-2001)。JGJ53普通混凝土用碎石和卵石质量标准及检验方法也作了相应规定。 2. 颗粒形态及表面特征。粗骨料的颗粒形状以近立方体或近球状体为最佳，但在岩石破碎生产碎石的

18、过程中往往产生一定量的针、片状，使骨料的空隙率增大，并降低混凝土的强度，特别是抗折强度。针状是指长度大于该颗粒所属粒级平均粒径的2.4倍的颗粒;片状是指厚度小于平均粒径0.4倍的颗粒。粗骨料的表面特征指表面粗糙程度。碎石表面比卵石粗糙，且多棱角，因此，拌制的混凝土拌合物流动性较差，但与水泥粘结强度较高，配合比相同时，混凝土强度相对较高。卵石表面较光滑，少棱角，因此拌合物的流动性较好，但粘结性能较差，强度相对较低。但若保持流动性相同，由于卵石可比碎石少用适量水，因此卵石混凝土强度并不一定低。 3. 粗骨料最大粒径。混凝土所用粗骨料的公称粒级上限称为最大粒径。骨料粒径越大，其表面积越小，通常空隙率

19、也相应减小，因此所需的水泥浆或砂浆数量也可相应减少，有利于节约水泥、降低成本，并改善混凝土性能。所以在条件许可的情况下，应尽量选得较大粒径的骨料。但在实际工程上，骨料最大粒径受到多种条件的限制：最大粒径不得大于构件最小截面尺寸的1/4，同时不得大于钢筋净距的3/4。 对于混凝土实心板，最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得大于40mm。 对于泵送混凝土，当泵送高度在50m以下时，最大粒径与输送管内径之比，碎石不宜大于1:3;卵石不宜大于1:2.5。对大体积混凝土(如混凝土坝或围堤)或疏筋混凝土，往往受到搅拌设备和运输、成型设备条件的限制。有时为了节省水泥，降低收缩，可在大体积混凝土中抛入大块石(

20、或称毛石)，常称作抛石混凝土。4. 粗骨料的颗粒级配。石子的粒级分为连续粒级和单位级两种。连续粒级指5mm以上至最大粒径Dmmax，各粒级均占一定比例，且在一定范围内。单粒级指从1/2最大粒径开始至Dmax。单粒级用于组成具有要求级配的连续粒级，也可与连续粒级混合使用，以改善级配或配成较大密实度的连续粒级。单粒级一般不宜单独用来配制混凝土，如必须单独使用，则应作技术经济分析，并通过试验证明不发生离析或影响混凝土的质量。石子的级配与砂的级配一样，通过一套标准筛筛分试验，计算累计筛余率确定。根据GB/T14685，碎石和卵石级配均应符合表4-8的要求。JGJ53的要求与此相似。5. 粗骨料的强度。

21、根据GB/T14685和JGJ53规定，碎石和卵石的强度可用岩石的抗压强度或压碎值指标两种方法表示。岩石的抗压强度采用 50mm×50mm的圆柱体或边长为50mm的立方体试样测定。一般要求其抗压强度大于配制混凝土强度的1.5倍，且不小于45MPa(饱水)。压碎值越小，表示石子强度越高，反之亦然。外加剂：在拌制混凝土过程中掺入用以改善混凝土性能的物质。掺量一般不大于水泥质量的5。 按主要功能分为四类： (1)改善混凝土拌合物和易性能的外加剂，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、早强剂和速凝剂等； (3)改善混凝土耐久性的外加剂，包

22、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、防水剂和泵送剂等。3.1减水剂普通减水剂 在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。常用的减水剂是阴离子表面活性剂。 高效减水剂在混凝土坍落度基本相同的条件下，能大幅度减少拌合用水量的外加剂。 缓凝减水剂兼有缓凝和减水功能的外加剂。 早强减水剂兼有早强和减水功能的外加剂。 引气减水剂 兼有引气和减水功能的外加剂。 3.2早强剂提高混凝土早期强度，并对后期强度无显著影响的外加剂。 3.3缓凝剂延长混凝土凝结时间的外加剂。 3.4引气剂在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭

23、的微小气泡的外加剂。 3.5防止剂能降低混凝土在静水压力下的透水性的外加剂。 3.6阻锈剂能抑制或减轻混凝土中钢筋或其它预埋金属锈蚀的外加剂。 3.7 加气剂混凝土制备过程中因发生化学反应，放出气体，而使混凝土中形成大量气孔的外加剂。 3.8 膨胀剂能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂。 3.9 防冻剂能使混凝土在负温下硬化，并在规定时间内达到足够防冻，强度的外加剂。 3.10着色剂 能制备具有稳定色彩混凝土的外加剂。 速凝剂能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。 泵送剂 能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。制作泵送剂的材料有高效减水剂、缓凝剂、引气剂和增稠剂。萘系高效减水剂： 萘系高效减水剂是经化工

24、合成的非引气型高效减水剂。化学名称萘磺酸盐甲醛缩合物，它对于水泥粒子有很强的分散作用。对配制大流态砼，有早强、高强要求的现浇砼和予制构件，有很好的使用效果，可全面提高和改善砼的各种性能，。 一、 主要技术指标1、 外观：粉剂棕黄色粉末，液体棕褐色粘稠液。 2、 固体含量：粉剂94%，液体40% 3、 净浆流动度230mm。 4、 硫酸钠含量10。 5、 氯离子含量0.5%。 二、 性能特点1、 在砼强度和坍落度基本相同时，可减少水泥用量10-25%。 2、 在水灰比不变时，使混凝土初始坍落度提高10cm以上，减水率可达15-25%。 3、 对砼有显著的早强、增强效果，其强度提高幅度为20-60

25、%。 4、 改善混凝土的和易性，全面提高砼的物理力学性能。 5、 对各种水泥适应性好，与其它各类型的混凝土外加剂配伍良好。 6、 特别适用于在以下混凝土工程中使用：流态混凝土、塑化混凝土、蒸养混凝土、抗渗混凝土、防水混凝土、自然养护预制构件混凝土、钢筋及预应力钢筋混凝土、高强度超高强度混凝土。 三、 掺量范围粉剂：0.75-1.5%; 液体:1.5-2.5% 。四、 注意事项1、 采用多孔骨料时宜先加水搅拌，再加减水剂。 2、 当坍落度较大时，应注意振捣时间不易过长，以防止泌水和分层。 萘系高效减水剂根据其产品中Na2SO4含量的高低，可分为高浓型产品（Na2SO4含量<3%）、中浓型产品（Na2SO4含量3%10%）和低浓型产品（Na2SO4含量>10%）。目前大多数萘系高效减水剂合成厂都具备将Na2SO4含量控制在3%以下的能力，有些先进企业甚至可将其控制在0.4%以下。 萘系减水剂是我国目前生产量最大，使用最广的高效减水剂（占减水剂用量的70%以上），其特点是减水率较高（15%25%），不引气，对凝结时间影响小，与水泥适应性相对较好，能与其他各种外加剂复合使用，价格也相对便宜。萘系减水剂常被用于配制大流动性、高强、高性能混凝土。单纯掺加萘系减水剂的混凝土坍落度损失较快。另外，萘系减水剂与某些水泥适应性还需改善。 脂肪族高效减水