第五章 混凝土及砂浆

1、第五章 混凝土及砂浆教学目标教学目标 通过本章的学习： 掌握普通混凝土组成材料的品种、技术要求及选用。 熟练掌握混凝土拌和物的性质及其测定和调整方法。 熟练掌握硬化混凝土的力学性质，变形性质和耐久性及其影响因素。 熟练掌握普通混凝土的配合比设计方法。 了解砌筑砂浆的和易性的概念和表示方法,掌握其配比设计方法。 了解抹面砂浆的特点。 本章内容本章内容5.1 混凝土概述5.2 普通混凝土组成材料5.2.1 水泥 5.2.2 骨料5.2.3 混凝土用水5.2.4 外加剂5.2.5 掺合料5.3 混凝土拌合物的性能 5.4 硬化混凝土的性能5.4.1 混凝土的强度5.4.2 混凝土的变形性5.4.3

2、混凝土的耐久性5.5混凝土质量控制及配合比设计5.5.1混凝土的质量控制与评定5.5.2混凝土配合比设计5.6 其它种类混凝土及其新进展5.6.1 高性能混凝土5.6.2 高强混凝土5.6.3 其它混凝土 5.7建筑砂浆课堂练习复习思考题 东海大桥工程是我国第一座真正意义上的跨海大桥。东海大桥东海大桥起始于上海南汇区芦潮港直达浙江小洋山岛，全长约32.5公里,桥宽31.5米，可抗12级台风、七级烈度地震，设计基准期为100年。目前，世界上在外海已经建成的跨海大桥最长的也只有16公里。是名副其实的“世界之桥”。 No.1, height of 553m in Tolunto, CanadaNo.

3、2, height of 540m in Masco, RussiaNo.3 height of 468m in Shanghai China中国第一条海底隧道中国第一条海底隧道中国第一条海底隧道预计预计2010年建成年建成项目全长项目全长9公里，跨海主体工程长约公里，跨海主体工程长约6公里，隧道最深在海平面下约公里，隧道最深在海平面下约70米，米，按双向六车道设计，行车速度每小时按双向六车道设计，行车速度每小时80公里，项目总投资约公里，项目总投资约325亿元亿元Development of Conmercial Concrete in China 33.5%2135.1 5.1 混凝土概述

4、混凝土概述l 定义定义：一般是指由胶凝材料，粗、细骨料，水及其他材料，按适当的比例配制而成的具有所需的形体、强度和耐久性的人造石材。 l 特点特点： 组成材料中砂、石等地方材料占80%以上，符合就地取材的原则。易于加工成型。匹配性好。可调整性强。可代替钢材、木材。耐久性好，维修费用少。l混凝土的分类按所用胶结材料分按所用胶结材料分水泥混凝土聚合物浸渍混凝土聚合物胶结混凝土沥青混凝土硅酸盐混凝土石膏混凝土水玻璃按密度分按密度分重砼 2800kg/m3普通砼 20002800kg/m3轻砼 1950kg/m3 低强度混凝土 20MPa中强度混凝土 2060MPa高强度混凝土 60MPa按抗压强度标

5、准值分按抗压强度标准值分l 水泥是混凝土中最重要的组分。l 品种的选择品种的选择：应当根据混凝土工程性质与特点，工程的环境条件及施工条件，结合各种水泥特性进行合理的选择。 l 强度等级的选择强度等级的选择：应当与混凝土的设计强度等级相适应。 经验证明，配制C30以下的混凝土，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.11.8倍，配制40以上的混凝土，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.01.5倍，同时宜掺入高效减水剂减水剂。5.2 5.2 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料5.2.1 5.2.1 水泥水泥5.2.2 骨料骨料细骨料1 1、含泥量、石粉含量和泥块含量、含泥量、石粉含量和泥块含量 含泥量含

6、泥量指天然砂中粒径小于75微米的颗粒含量；石粉含量石粉含量，是指人工砂中粒径小于75微米的颗粒含量；泥块含量泥块含量，则指砂中粒径大于1.18毫米，经水浸细、手捏小于600微米的颗粒。应符合下表l由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的、粒径小于4.75的岩石颗粒（砂）称为细骨料。l 混凝土用砂的质量技术要求:2 2、砂中有害物质含量、砂中有害物质含量砂中不应含有活性氧化硅，因为砂中含有的活性氧化硅，能与水泥中的碱分（2及2）起作用，产生碱骨料反应，使混凝土发生膨胀开裂。细骨料细骨料3 3、砂的细度模数与颗粒级配、砂的细度模数与颗粒级配砂的粗细程度，是指不同粒径的砂粒，混合在一起后的总体的粗细程

7、度，通常有粗砂、中砂与细砂之分。在相同用量条件下，细砂的总表面积较大，而粗砂的总表面积较小。在混凝土中，砂子的表面需要由水泥浆包裹，砂子的总表面积愈大，则需要包裹砂粒表面的水泥浆就愈多。因此，一般说用粗砂拌制混凝土比用细砂所需的水泥浆为省。砂的颗粒级配，即表示砂中大小颗粒的搭配情况。在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充，为达到节约水泥和提高强度的目的，就应尽量减小砂粒之间的空隙。要减小砂粒间的空隙，就必须有大小不同的颗粒搭配。细骨料因此，在拌制混凝土时，砂的颗粒级配和粗细程度应同时考虑。当砂中含有较多的粗粒径砂，并以适当的中粒径砂及少量细粒径砂填充其空隙，则可达到空隙及总表面积均较小，这样

8、的砂比较理想，不仅水泥浆用量较少，而且还可提高混凝土的密实度与强度。砂的颗粒级配和粗细程度，常用筛分析的方法进行测定。用级配区表示砂的颗粒级配，用细度模数表示砂的粗细。筛分析的方法，是用一套孔径（净尺寸）为9.50、4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15的标准筛，将500g的干砂试样由粗到细依次过筛，然后称得各筛余留在各个筛上的砂的重量，并计算出各筛上的分计筛余百分率ai及累计筛余百分率i（各个筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和）。细度模数计算公式为:i-累计筛余百分率，即该号筛与大于该号各筛分计筛余百分率之和。11654321005)(AAAAAAAMx细骨料 细度模数

9、（x）愈大，表示砂愈粗，砂的细度模数范围一般为3.70.7，其中 x在3.7 3.为粗砂粗砂， x在.02.3为中砂中砂， x在2.21.6为细砂细砂， x在1.50.7为特细砂特细砂。普通混凝土用砂的细度模数一般.在2.2 3.2之间较为适宜。 国家规范将细度模数为3.7 1.6的普通混凝土用砂，以0.60筛孔的累计筛余量分成三个级配区。普通混凝土用砂的筛分曲线必须包容在三个级配曲线区域中的任一个区域以内。 配制混凝土时，配制混凝土时，宜优先选用宜优先选用2 2区区砂，当采用砂，当采用1 1区区砂时应适当提砂时应适当提高砂率，并保高砂率，并保证足够的水泥证足够的水泥用量，以满足用量，以满足混

10、凝土的和易混凝土的和易性，当采用性，当采用3 3区区时砂时，适当时砂时，适当降低砂率，以降低砂率，以保证混凝土的保证混凝土的强度。强度。3 3区区2 2区区1 1区区砂的1、2、3级配区曲线某砂作筛分试验，分别称取各筛两次筛余量的平均值如下表所示：方孔筛径9.5mm4.75mm2.36mm1.18mm600m300m150m150m合计筛余量，g032.548.540.0187.5118.065.08.5500 计算各号筛的分计筛余率、累计筛余率、细度模数，并评定该砂的颗粒级配和粗细程度。 5 . 61005005 .3210050011ma4.75mm：2.36mm：1.18mm：7 . 9

11、1005005 .4810050022ma0 . 81005000 .4010050033ma600m5 .371005005 a解：（解：（1）各号筛的分计筛余率：）各号筛的分计筛余率：300m：6 .231005000 .11810050055ma150m：0 .131005000 .6510050066ma（2）各号筛的累计筛余率为：）各号筛的累计筛余率为：4.75mm%5 . 611 aA2.36mm：%2 .16%7 . 9%5 . 6212aaA1.18mm：%3 .248.0%7 . 9%5 . 63213aaaA600m%8 .6137.58.0%7

12、. 9%5 . 643214aaaaA300m：%4 .856 .2337.58.0%7 . 9%5 . 6543215aaaaaA150m6543216aaaaaaA4 .980 .136 .235 .370 . 87 . 95 . 6 （3）该砂的级配 根据A461.8可知，该砂的级配为2区。A1A5全部在2区规定的范围内，因此级配合格。该砂的细度模数为： 因此该砂属于中砂。AAAAAAAM1005)(165432x7 . 25 . 61005 . 65)4 .984 .858 .613 .242 .16(x在3.7 3.为粗砂，x在.02.3为中砂，x在2.21.6为细砂，x在1.50.

13、7为特细砂。普通混凝土用砂的细度模数一般.在2.2 3.2之间较为适宜。粗骨料 粒径大于4.75的骨料为粗骨料（卵石和碎卵石和碎石石）。对用于配制普通混凝土的卵石和碎石有以下技术要求：1 1、粗骨料中的有害杂质、粗骨料中的有害杂质主要有：粘土、淤泥及细屑；硫酸盐及硫化物；有机物质；蛋白石及其他含有活性氧化硅的岩石颗粒等。它们的危害作用与在细骨料中相同。各种有害杂质的含量都不应超出规范的规定。 粗骨料中的针状（颗粒长轴长度大于平均粒径的倍）和片状（厚度小于平均粒径的0.4倍）颗粒，不仅影响混凝土的和易性，而且会使混凝土的强度降低。骨料中针状颗粒含量，应符合规范中的规定。 水泥混凝土用粗骨料中有害

14、杂质的含量，应符合GB/T14685-2001的规定。粗骨料2 2、骨料的饱和面干吸水率、骨料的饱和面干吸水率 骨料的几种含水状态如图所示（a）全干状态 （）气干状态（c）饱和面干状态 （）湿润状态粗骨料 骨料的含水状况除不含水分的绝干状态以外，还有含与大气湿度平衡的水分时的气干状态；颗粒表面干燥，而颗粒内部的孔隙含水饱和的饱和面干状态；颗粒表面吸附了水的润湿状态。 骨料在饱和面干状态时的含水率，称为饱和面干吸水率。当拌制混凝土时，由于骨料含水量的不同，将影响混凝土的用水量和骨料用量。计算混凝土中各项材料的配合比时，一般以干燥骨料为基准，而一些大型水利工程常以饱和面干的骨料为准。 砂石骨料的这

15、一特性，在设计和称料拌合混凝土中应加以注意，并作相应调整。如配合比设计是以干骨料作基准的，确定用水量时应考虑补充干骨料的吸水；当骨料是润湿态时，确定用水量时又应考虑扣除骨料的表面水。粗骨料3 3、最大粒径、颗粒级配、最大粒径、颗粒级配（1）石子最大粒径（Dmax） 石子各粒级的公称上限粒径称为这种石子的最大粒径。石子的最大粒径增大，则相同质量石子的总表面积减小，混凝土中包裹石子所需水泥浆体积减少，即混凝土用水量和水泥用量都可减少。在一定的范围内，石子最大粒径增大，可因用水量的减少提高混凝土的强度。 然而石子最大粒径（Dmax）过大时，则由于骨料与水泥砂浆粘结面积下降等原因造成混凝土的强度下降。

16、同时，最大粒径的选用，要受结构上诸因素和施工条件等方面的限制。根据我国钢筋混凝土施工规范规定：混凝土用粗骨料的最大粒径不得大于结构物最小断面的短边长度的；不得大于钢筋最小净距的 。另外还受搅拌机以及输送管道等条件的限制。粗骨料（2）颗粒级配 粗骨料的级配原理和要求与细骨料基本相同。级配试验采用筛分法测定，即用2.36、4.75、9.5、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.0和9.0等十二种孔径的圆孔筛进行筛分。 石子的颗粒级配可分为连续级配和间断级配。连续级配是石子粒级呈连续性，即颗粒由小到大，每级石子占一定比例。用连续级配的骨料配制的混凝土混合料，和易

17、性较好，不易发生离析现象。连续级配是工程上最常用的级配。 间断级配也称单粒级级配。间断级配是人为地剔除骨料中某些粒级颗粒，从而使骨料级配不连续，大骨料空隙由小几倍的小粒径颗粒填充，以降低石子的空隙率。由间断级配制成的混凝土，可以节约水泥。由于其颗粒粒径相差较大，混凝土混合物容易产生离析现象，导致施工困难。粗骨料4 4、粗骨料的强度及坚固性、粗骨料的强度及坚固性（1）粗骨料的强度 粗骨料的强度采用岩石立方体强度或粒状石子的压碎指标来表示。 岩石立方强度试验，是用母岩制成555 立方体，或直径与高度均为5的圆柱体试样，浸泡水中，待吸水饱和后进行抗压试验。石子抗压强度与设计要求的混凝土强度等级之比，

18、不应低于1.5。 压碎指标压碎指标是将一定重量气干状态下1020的石子装入一定规格的金属圆桶内，在试验机上施加荷载到 200，卸荷后称取试样质量（0），再用孔径为2.36的筛子筛除被压碎的细粒，称取试样的筛余量（m1），用下式计算压碎指标：粗骨料 式中a-压碎指标值，%； m0-试样质量，g； m1-压碎试验后试样的筛余量，g。 压碎指标值越小，骨料的强度越高压碎指标值越小，骨料的强度越高。 骨料的坚固性 骨料的坚固性是指在气候、外力和其他物理力学因素作用（如冻融循环作用）下骨料抗碎裂的能力。坚固性试验是用硫酸钠溶液法检验，试样经五次干湿循环后，其质量损失应不超过规范的规定。请观察图中A、B、

19、C三种石子的形状有何差别，分析其对拌制混凝土性能会有哪些影响。 分析答案C卵石 A碎石1B碎石2分析：A为碎石1，针片状颗粒含量较多。此针片状的碎石过多，表面积大，不仅会影响混凝土和易性，还会影响强度。B为碎石2，表面较粗糙，多棱角，比表面积较碎石1小，拌制混凝土时的性能优于碎石1。C为卵石，表面光滑、少棱角，空隙率及表面积较小。故拌制混凝土时所需水泥量较小。混凝土拌和物和易性较好。但卵石与水泥石粘结力会较差。在相同条件下，混凝土强度较低。 混凝土拌合及养护用水 在拌制和养护混凝土用的水中，不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，如油脂、糖类等。凡是能饮用的自来水和清洁的天然水，都能用来拌制

20、和养护混凝土。污水、PH值小于的酸性水、含硫酸盐（按3计）超过水重的水均不得使用，在对水质有疑问时可将该水与洁净水分别制成混凝土试块，然后进行强度对比试验，如果用该水制成的试块强度不低于洁净水制成的试块强度，就可用此水来拌制混凝土。海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物，对水泥石有侵蚀作用，对钢筋也会造成锈蚀，因此一般不得用海水拌制混凝。5.2.3 5.2.3 混凝土用水混凝土用水某糖厂建宿舍，以自来水拌制混凝土，浇注后用曾装食糖的麻袋覆盖于混凝土表面，再淋水养护。后发现该水泥混凝土两天仍未凝结，而水泥经检验无质量问题，请分析此异常现象的原因。 分析答案分析：由于养护水淋于曾装食糖的麻袋，养护水已成糖

21、水，而含糖份的水对水泥的凝结有抑制作用，故使混凝土凝结异常。 混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺入的，用以改善混凝土性能的物质。一般情况掺量不超过水泥质量的5%。 混凝土中掺入外加剂，是行之有效的改善混凝土性能的措施。随着科学技术的不断进步，外加剂已越来越多地得到发展和使用。1 1、混凝土外加剂的分类、混凝土外加剂的分类l按化学成分可分成三类：（）无机化合物，多为电解质盐类； （）有机化合物，多为表面活性剂；（）有机无机复合物。砼外加剂5.2.4 5.2.4 外加剂外加剂 按功能分为四类：（）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。如各种减水剂、泵送剂、保水剂等。（）调节混凝土凝结时间，硬化性能的

22、外加剂。如缓凝剂、早强剂、速凝剂等。（）改善混凝土耐久性能的外加剂。如引气剂、防水剂和阻锈剂等。（）改善混凝土其他性能的外加剂。如引气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂、碱骨料反应抑制剂、隔离剂、养护剂等。砼外加剂2 2、常用外加剂、常用外加剂l 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，能减少拌合用水量的外加剂。（1）减水剂的作用机理 减水剂多属于表面活性剂，它的分子结构是由亲水基团和憎水基团组成，当两种物质接触时（如水水泥，水一油，水一气），表面活性剂的亲水基团指向水，憎水基团朝向水泥颗粒（油或气）。减水剂能提高混凝土拌合物和易性及混凝土强度的原因，是由于其表面活性物质间的吸

23、附一分散作用，及其润滑、湿润作用所致。 水泥加水拌和后，由于水泥颗粒间分子引力的作用，产生许多絮状物而形成絮凝结构，使10 30的拌合水（游离水）被包裹在其中，从而降低了混凝土拌合物的流动性。当加入适量减水剂后，减水剂分子定向吸附于水泥颗粒表面，亲水基端指向水溶液。由于亲水基团的电离作用，使水泥颗粒表面带上电性相同的电荷，产生静电斥力，致使水泥颗粒相互分散，导致絮凝结构解体，释放出游离水，从而有效地增大了混凝土拌合物的流动性。砼外加剂 阴离子表面活性剂类减水剂，其亲水基团极性很强，易与水分子以氢键形式结合，在水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化水膜下图，这层水是很好的润滑剂，有利于水泥颗粒的滑动，

24、从而使混凝土流动性进一步提高。减水剂还能使水泥更好地被水湿润，也有利于和易性的改善。 砼外加剂（）减水剂的经济技术效果 掺减水剂的混凝土与未掺减水剂基准混凝土相比，具有如下效果： 在保证混凝土混合物和易性和水泥用量不变的条件下，减少用水量，降低水灰比，从而提高混凝土的强度和耐久性。在保持混凝土强度（水灰比不变）和坍落度不变的条件下，可节约水泥用量。在保持水灰比与水泥用量不变的条件下，可大大提高混凝土混合物的流动性，从而方便施工。砼外加剂（3）常用减水剂木质素系减水剂 木质素系减水剂主要有木质素磺酸钙（木钙）、木质素磺酸钠（木钠）和木质素磺酸镁（木镁）之分，其中以木钙使用最多，并简称剂，它属于阴

25、离子表面活性剂。 剂是以生产纸浆或纤维浆的亚硫酸木浆废液为原料，采用石灰乳中和，经生物发酵除糖、蒸发浓缩、喷雾干燥而制成，为棕黄色粉状物。剂因原料丰富，价格低廉，并具有较好的塑化效果，故目前应用十分普遍。 剂为普通减水剂，其适宜掺量为0.20.3，减水率10左右。 剂对混凝土有缓凝作用，一般缓凝。砼外加剂萘系减水剂 萘系减水剂为高效减水剂高效减水剂，它是以工业萘或由煤焦油中分熘出的含萘及萘的同系物熘分为原料，经磺化、水解、缩合、中和、过滤、干燥而制成，为棕色粉末，其主要成分为一萘磺酸盐甲醛缩合物，属阴离子表面活性剂。 这类减水剂品种很多，目前我国生产的主要有、MF、建型、等。 萘系减水剂适宜掺

26、量为，其减水率较大，为 %增强效果显著，缓凝性很小，大多为非引气型。适用于日最低气温以上的所有混凝土工程，尤其适用于配制高强、早强、流态等混凝土。砼外加剂 树脂类减水剂 此类减水剂为水溶性树脂，主要为磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂，简称密胺树脂减水剂。它是由三聚氰胺、甲醛、亚硫酸钠按适当比例、在一定条件下经磺化、缩聚而成，为阴离子表面活性剂。我国产品有树脂减水剂，为非引气型早强高效减水剂，其各项功能与效果均比萘系减水剂还好。适宜掺量为05.，减水率达。对混凝土早强与增强效果显著，能使混凝土1d 强度提高一倍以上，强度即可达空白混凝土d的强度，长期强度亦明显提高，并可提高混凝土的抗渗、抗冻性能及弹性

27、模量。砼外加剂糖蜜类减水剂 糖蜜类减水剂为普通减水剂，它是以制糖工业的糖渣、废蜜为原料，采用石灰中和而成，为棕色粉状物或糊状物，其中，国内产品粉状有TF、ST、3FG等，糊状有糖蜜。 糖蜜减水剂含糖较多，属非离子表面活性剂适宜掺量为0.20.3，减水率10左右，故属缓凝减水剂。 砼外加剂l 早强剂早强剂能加速混凝土早期强度发展的外加剂，称为早强剂。（）氯盐类早强剂 氯盐类早强剂主要有氯化钙、氯化钠、氯化钾、氯化铝及三氯化铁等，其中以氯化钙应用最广。氯化钙的早强作用主要是因为它能与3和a（）2反应，生成不溶性复盐水化氯铝酸钙和氧氯酸钙，增加水泥浆体中固相比例，提高早期强度；同时液相中（）2浓度降

28、低，也使 3、C2S 加速水化，使早期强度提高。 氯化钙的适宜掺量为。氯化钙早强效果显著，能使混凝土强度提高 ，强度提高%。氯化钙早强剂因其能产生氯离子，易促使钢筋产生锈蚀，故施工中必须严格控制掺量。我国规范中规定：在钢筋混凝土中氯化钙的掺量不得超过水泥质量的 ；在无筋混凝土中掺量不得超过。砼外加剂（）硫酸盐类（硫酸钠、硫酸钙、硫代硫酸钠） 硫酸盐的早强作用主要是与水泥的水化产物a（）2 反应，生成高分散性的化学石膏，它与的化学反应比外掺石膏的作用快得多，能迅速生成水化硫铝酸钙，增加固相体积，提高早期结构的密实度，同时也会加快水泥的水化速度，因而提高混凝土的早期强度。硫酸钠的适宜掺量为，常以复

29、合使用效果更佳。使用时应防止引起碱集料反应。（）有机胺类（三乙醇胺，三乙丙醇胺） 三乙醇胺是一种非离子型表面活性剂，它不改变水化生成物，但能在水泥的水化过程中起着“催化作用”，与其他早强剂复合效果更好。（）其它：如甲酸盐等 有些减水剂具有早强效果。也有些早强减水剂是由早强剂和减水剂复合而成。砼外加剂l 引气剂与引气减水剂引气剂与引气减水剂 引气剂是指在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。 引气剂也是表面活性剂表面活性剂，其憎水基团朝向气泡，亲水基团吸附一层水膜，由于引气剂离子对液膜的保护作用，使气泡不易破裂。引入的这些微小气泡（直径为20-1000）在拌合物中均匀

30、分布，明显地改善混合料的和易性，提高混凝土的耐久性（抗冻性和抗渗性），使混凝土的强度和弹性模量有所降低。 常用的加气剂有松香热聚物、松香皂、烷基苯磺酸盐类、脂肪醇磺酸盐类等。适宜掺量为水泥质量的0.0050.01%左右。砼外加剂l 缓凝剂及缓凝减水剂缓凝剂及缓凝减水剂 缓凝剂是指能延长混凝土凝结时间的外加剂。 由于缓凝剂在水泥及其水化物表面上的吸附作用，或与水泥反应生成不溶层而达到缓凝的效果。缓凝剂同时还具有减水、增强、降低水化热等功能。 常用的缓凝剂及缓凝减水剂有糖类；羟基羧酸及其盐类，如柠檬酸，酒石酸钾钠等。 砼外加剂l防冻剂防冻剂 防冻剂是指能降低水泥混凝土拌和物液相冰点，使混凝土在相应

31、负温下免受冻害，并在规定养护条件下达到预期性能的外加剂。 常用的防冻剂有：氯盐类；氯盐与阻锈剂类（亚硝酸钠）；无氯盐类等。砼外加剂 混凝土还可根据各种需要掺入有关掺合料，如粉煤灰、超细矿渣粉、硅粉及沸石粉等。合理使用掺合料不仅可以利用工业废弃物、节省水泥，还可以改善混凝土的性能。掺合料已成为有发展前途的混凝土的一种组分。砼掺合剂5.2.4 5.2.4 掺合剂掺合剂1 1、粉煤灰、粉煤灰从煤粉炉烟道气体中收集的粉末称为粉煤灰。在混凝土中掺入一定量粉煤灰后，除了粉煤灰本身的火山灰活性作用，生成硅酸钙凝胶，作为胶凝材料一部分起增强作用外，在混凝土的用水量不变的情况下，可以起到显著改善混凝土拌合物和易

32、性的效应，增加流动性和粘聚性，还可降低水化热。若保持混凝土拌合物原有的和易性不变，则可减少用水量，起到减水的效果，从而提高混凝土的密实度和强度，增强耐久性。 砼掺合剂2 2、硅粉、硅粉硅粉也称硅灰。在冶炼铁合金或工业硅时，由烟道排出的硅蒸气经收尘装置收集而得的粉尘称为硅粉。它是由非常细的玻璃质颗粒组成，其中SiO2含量高，其比表面积约为2 000 m2/kg。掺入少量硅粉，可使混凝土致密、耐磨，增强其耐久性。3 3、沸石、沸石沸石粉是天然的沸石岩磨细而成的一种火山灰质铝硅酸矿物掺合料。含有一定量活性二氧化硅和三氧化铝，能与水泥生成的氢氧化钙反应，生成胶凝物质。沸石粉用作混凝土掺合料可改善混凝土

33、和易性，提高混凝土强度、抗渗性和抗冻性，抑制碱骨料反应。主要用于配制高强混凝土、流态混凝土及泵送混凝土。沸石粉具有很大的内表面积和开放性孔结构，还可用于配制湿混凝土等功能混凝土。砼掺合剂4 4、粒化高炉矿渣粉、粒化高炉矿渣粉 粒化高炉矿渣粉（简称矿渣粉）是指符合GB/T 203标准规定的粒化高炉矿渣经干燥、粉磨（或添加少量石膏一起粉磨）达到相当细度且符合相应活性指数的粉体。矿渣粉磨时允许加入助磨剂，加入量不得大于矿渣粉质量的1。 粒化高炉矿渣粉可以等量取代水泥，并降低水化热、提高抗渗性和耐蚀性、抑制碱骨料反应和提高长期强度等，可用于钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土工程。大掺量粒化高炉矿潭粉混凝土特

34、别适用于大体积混凝土、地下和水下混凝土、耐硫酸混凝土等。还可用于高强混凝土、高性能混凝土和预拌混凝土等。 砼掺合剂某工程使用等量的42.5普通硅酸盐水泥粉煤灰配制C25混凝土，工地现场搅拌，为赶进度搅拌时间较短。拆模后检测，发觉所浇筑的混凝土强度波动大，部分低于所要求的混凝土强度指标，请分析原因。分析答案分析：该混凝土强度等级较低，而选用的水泥强度等级较高，故使用了较多的粉煤灰作掺合剂。由于搅拌时间较短，粉煤灰与水泥搅拌不够均匀，导致混凝土强度波动大，以致部分混凝土强度未达要求。 混凝土拌合物 混凝土在未凝结硬化以前，称为混凝土拌合物混凝土拌合物。它必须具有良好的和易性，便于施工，以保证能获得

35、良好的浇灌质量；混凝土拌合物凝结硬化以后，应具有足够的强度，以保证建筑物能安全地承受设计荷载；并应具有必要的耐久性。5.3 5.3 混凝土拌合物的性能混凝土拌合物的性能 1. 1. 和易性的概念和易性的概念 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。和易性是一项综合的技术性质，包括有流动性、粘聚性和保水性等三方面的含义。l 流动性流动性是指混凝土拌合物在本身自重或施工机械振捣的作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。流动性的大小取决于混凝土拌合物中用水量或水泥浆含量的多少。砼的和易性 粘聚性粘聚性是指混凝土拌合物在施工过程中其组

36、成材料之间有一定的粘聚力，不致产生分层和离析的性能。粘聚性的大小主要取决于细骨料的用量以及水泥浆的稠度等。 保水性保水性是指混凝土拌合物在施工过程中，具有一定的保水能力，不致产生严重泌水的性能。保水性差的混凝土拌合物，由于水分分泌出来会形成容易透水的孔隙，从而降低混凝土的密实性。2. 2. 和易性测定及评价指标和易性测定及评价指标 在工地和试验室，通常是测定拌合物的流动性，在工地和试验室，通常是测定拌合物的流动性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性。并辅以直观经验评定粘聚性和保水性。（）坍落筒法 将混凝土拌合物按规定方法装入标准圆锥筒中，逐层插捣并装满刮平后，垂直提起圆锥筒，混凝土拌合物由于自重

37、将会向下坍落。量测坍落的高度（以毫米计），即为坍落度。坍落度越大，则混凝土拌合物的流动性越大。砼的和易性 在做坍落度试验的同时，应观察混凝土拌合物的粘聚性、保水性及含砂等情况，以更全面地评定混凝土拌合物的和易性。坍落度法适用于骨料最大粒径不大于40，坍落度值不小于10的混凝土拌合物。 根据坍落度的不同，可将混凝土拌合物分为： 大流动性混凝土（坍落度大于160） 流动性混凝土（坍落度为100150） 塑性混凝土（坍落度为5090） 低塑性混凝土（坍落度为1040） 坍落度值小于10的拌合物为干硬性混凝土干硬性混凝土。砼的和易性（2）维勃稠度法（法） 对干硬性的混凝土拌合物干硬性的混凝土拌合物通常

38、采用维勃稠度仪测定其稠度。 维勃稠度测试方法是：在维勃稠度仪上的坍落度筒中按规定方法装满拌合物，垂直提起坍落度筒，在拌合物试体顶面放一透明圆盘，开启振动台，同时用秒表计时，在透明圆盘的底面完全为水泥浆所布满的瞬间，停止秒表，关闭振动台。此时可认为混凝土混合物已密实。读出秒表的秒数，称为维勃稠维勃稠度度。 该法适用于粗骨料最大粒径不超过40，维勃稠度在30之间的混凝土拌合物的稠度测定。 需配制泵送混凝土时，应掺外加剂，坍落度宜为120180。砼的和易性3.3.砼和易性的影响因素砼和易性的影响因素水泥浆的数量 在混凝土拌合物中，水泥浆包裹骨料表面，填充骨料空隙，使骨料润滑，提高混合料的流动性；在水

39、灰比不变的情况下，单位体积混合物内，随水泥浆的增多，混合物的流动性增大。 若水泥浆过多，超过骨料表面的包裹限度，就会出现流浆现象，这既浪费水泥又降低混凝土的性能； 如水泥浆过少，达不到包裹骨料表面和填充空隙的目的，使粘聚性变差，流动性低，不仅产生崩塌现象，还会使混凝土的强度和耐久性降低。 混合物中水泥浆的数量以满足流动性要求为宜。砼的和易性水泥浆的稠度 水泥浆的稀稠，取决于水灰比的大小。水灰比小，水泥浆稠，拌合物流动性就小，混凝土拌合物难以保证密实成型。若水灰比过大，又会造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良，而产生流浆、离流浆、离析析现象。 水泥浆的数量和稠度取决于用水量和水灰比水泥浆的数量和

40、稠度取决于用水量和水灰比。实际上用水量是影响混凝土流动性最大的因素。 当用水量一定时，水泥用量适当变化（增减501003 ）时，基本上不影响混凝土拌合物的流动性，即流动性基本上保持不变。由此可知，在用水量相同的情况下，采用不同的水灰比可配制出流动性相同而强度不同的混凝土。砼的和易性 塑性混凝土用水量可根据骨料的品种与规格及要求的流动性，参考下表选取（水灰比：0.40 0.80）。l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量可增加5 10，采用粗砂则可减少510。l 掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。 塑塑性性混混凝凝土土的的用用水水量量（/3） （JGJ55-

41、2000） 拌拌合合物物稠稠度度 卵卵石石最最大大粒粒径径 () 碎碎石石最最大大粒粒径径 () 项项目目 指指标标 10 20 31.5 40 16 20 31.5 40 1030 190 170 160 150 200 185 175 165 3050 200 180 170 160 210 195 185 175 5070 210 190 180 170 220 205 195 185 坍坍 落落 度度() 7090 215 195 185 175 230 215 205 195 砼的和易性砂率 砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石总用量的百分率。g0每立方米混凝土的粗骨料用量（kg）；s0

42、每立方米混凝土的细骨料用量（kg）；s砂率（）； P粗骨料的空隙率（）0s ,0g 砂、石堆积密度 kg/m3。 gssggssssgssosPPVVVmmm00000000000 砼的和易性 在混合料中，砂是用来填充石子的空隙。在水泥浆一定的条件下，若砂率过大，则骨料的总表面积及空隙率增大，混凝土混合物就显得干稠，流动性小。如要保持一定的流动性，则要多加水泥浆，耗费水泥。若砂率过小，砂浆量不足，不能在粗骨料的周围形成足够的砂浆层起润滑和填充作用，也会降低混合物的流动性，同时会使粘聚性、保水性变差，使混凝土混合物显得粗涩，粗骨料离析，水泥浆流失，甚至出现溃散现象。因此，砂率既不能过大，也不能过

43、小，应通过试验找出最砂率既不能过大，也不能过小，应通过试验找出最佳（合理）砂率佳（合理）砂率。其他影响因素 水泥品种，骨料种类，粒形和级配以及外加剂等，都对混凝土拌合物的和易性有一定影响。水泥的标准调度用水量大，则拌合物的流动性小。骨料的颗粒较大，形状圆整，表面光滑及级配较好时，则拌合物的流动性较大。此外，在混凝土拌合物中加入外加剂时（如减水剂），能显著地改善和易性。 混凝土拌合物的和易性还与时间，温度有关。拌合物拌制后，随时间延长，流动性减小；温度越高，水分丢失越快，坍落度损失越大。砼的和易性普通砼拌合物和易性试验 混凝土拌合物和易性的评定，通常采用测定混凝土拌合物的流动性，辅以直观经验评定

44、粘聚性和保水性。流动性坍落度维勃稠度主要试验设备：100200100300坍落度筒16圆筋捣棒650试验步骤： 1、用水润湿将坍落度筒及其用具，把坍落度筒放在35的刚性铁板上。2、将砼试样用小铲分三层均匀地装入坍落度筒内，捣实后使每层的高度为筒高的三分之一左右。每层用捣棒沿螺旋形方向从外向中心插捣25次；捣棒应插透本层。插捣顶层时，若砼沉落到低于筒口，则应随时添加，捣完后刮去多余的砼并用抹刀抹平。3、清除筒边砼，垂直平稳地在510s内提起坍落度筒（从开始装料到到提坍落度筒的整个过程应不间断地进行，并应在150s内完成。）。测量筒高与坍落后砼试体最高点之间的高度差，即为拌合物的坍落度值（）。坍落

45、度（）崩溃型剪切型正常情况粘聚性和保水性均不好粘聚性较差4、观察坍落后的砼拌合物试体的粘聚性与保水性： 粘聚性用捣棒在已坍落的砼拌合物试体侧面轻轻敲打，此时若试体逐渐下沉，则表示粘聚性良好；若倒塌、部分崩裂则表示粘聚性不好。 保水性以砼拌合物中水泥浆析出的程度来评定，若有较多水泥浆从底部析出，试体部分的砼拌合物也因失浆而集料外露，则表明保水性不好；若无水泥浆或仅有少量水泥浆自底部析出，则表明保水性能良好。3、清除筒边砼，垂直平稳地在510s内提起坍落度筒（从开始装料到到提坍落度筒的整个过程应不间断地进行，并应在150s内完成。）。测量筒高与坍落后砼试体最高点之间的高度差，即为拌合物的坍落度值（

46、）。坍落度（）崩溃型剪切型正常情况粘聚性和保水性均不好粘聚性较差维勃稠度： 测定砼拌合物密实所需的时间（s）。1.石子最大粒径不在于40；2.维勃稠度在530s之间的混凝土拌合物的稠度测定。适用范围：主要试验设备：振动台（台面380260）容器坍落度筒喂料斗支柱旋转架测杆荷重块透明圆盘维勃稠度仪试验步骤：1、将维勃稠度仪放置在坚实水平的地面上，用湿布把容器、坍落度筒、喂料斗内壁及其它用具内表面润湿。2、将喂料斗提到坍落度筒上方扣紧，使其中心与喂料斗中心重合。将砼试样用小铲分三层经喂料斗均匀地装入筒内，装料及插捣与坍落度测定相同。3、把喂料斗转离，垂直提起坍落度筒，把透明圆盘转到砼试体顶面使其轻

47、轻接触到砼顶面，开启振动台同时用秒表计时，当透明圆盘被水泥浆布满的瞬间停表计时，并关闭振动台。结果评定：由秒表读出的时间秒（s）即为该砼拌合物的维勃稠度值。 请观察图中混凝土楼面，其中有空洞（俗称蜂窝）。该混凝土是采用人工振捣，其混凝土坍落度为30 mm。请分析混凝土不密实的原因。 分析答案空洞位置局部放大混凝土横梁空洞 分析：该混凝土未采用振动器振捣，仅人工振捣，而混凝土的坍落度偏低，流动性较差，故易产生蜂窝，应增大混凝土的坍落度，具体按GB 50204-2001混凝土结构工程施工质量验收规范规定进行。实际施工时，混凝土拌和物的坍落度要根据构件截面尺寸大小、钢筋疏密和捣实方法来确定。当构件截

48、面尺筋较密，或采用人工捣实时，坍落度可选择大一些。反之，若构件截面尺寸较大，或钢筋较疏，或采用机械振捣，则坍落度可选择小一些。 某混凝土搅拌站原混凝土配方均可生产出性能良好的泵送混凝土。后因供应的问题进了一批针片状多的碎石。当班技术人员未引起重视，仍按原配方配制混凝土，后发觉混凝土坍落度明显下降，难以泵送，临时现场加水泵送。请对此过程予以分析。 分析答案分析：混凝土坍落度下降的原因。因碎石针片状增多，表面积增大，在其它材料及配方不变的条件下，其坍落度必然下降。当坍落度下降难以泵送，简单地现场加水虽可解决泵送问题，但对混凝土的强度及耐久性都有不利影响，且还会引起泌水等问题。 1.1.混凝土的强度

49、与强度等级混凝土的强度与强度等级（）抗压强度标准和强度等级值 立方体抗压强度（fcu）按照标准的制作方法制成边长为150的正立方体试件，在标准养护条件（温度士2，相对湿度95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”（以fcu表示, 以2即 a） 测定混凝土立方体试件抗压强度，也可以按粗骨料最大粒径的尺寸而选用不同的试件尺寸。但在计算其抗压强度时，应乘以换算系数，以得到相当于标准试件的试验结果。（对于边长为 100的立方体试件，换算系数为0.95；边长为200的立方体试件，换算系数为1.05）。砼的强度AFfcu5.4.1 5.4.1 强度强度5.

50、4 5.4 硬化后混凝土的性能硬化后混凝土的性能立方体试件抗压强度标准值（fcu，k） 立方体抗压强度（fcu）只是一组混凝土试件抗压强度的算术平均值，并未涉及数理统计和保证率的概念。而立方体抗压强度标准值（fcu,k）是按数理统计方法确定，具有不低于保证率的立方体抗压强度。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。我国现行规范（GB/T500812002）规定，普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：10、15、C20、C25、C30、C40、C45、C50、C55等强度等级。砼的强度(2)轴心抗压强度（fcp）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

51、筋混凝土结构计算中，计算轴心受压构件（例如柱子、衍架的腹杆等）时，都是采用混凝土的轴心抗压强度作为依据。我国现行标准（/T50081-2002）规定，测定轴心抗压强度采用 150 150 300棱柱体作为标准试件。试验证明，棱柱体强度与立方体强度的比值为0.70.8。(3)劈裂抗拉强度（fts）我国现行标准规定，采用标准试件150立方体，按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为劈裂抗拉强度，简称劈拉强度fts 混凝土劈裂抗拉强度应按下式计算：式中fts混凝土劈裂抗拉强度，MPa； F破坏荷载，； 试件劈裂面面积，mm2AFAFfts637. 02砼的强度(4) 混凝土抗弯强度( fcf ) 道路路

52、面或机场跑道用混凝土，是以抗弯强度（或称抗折强度）为主要设计指标。 水泥混凝土的抗弯强度试验是以标准方法制备成 150mm150mm550mm的梁形试件，在标准条件下养护后，按三分点加荷，测定其抗弯强度（fcf ），按下式计算： 式中fcf混凝土抗弯强度，； F破坏荷载，； 支座间距，mm； 试件截面宽度，mm； 试件截面高度，mm； 如为跨中单点加荷得到的抗折强度，按断裂力学推导应乘以折算系数0.85。2bhFLfcf砼的强度2. 2. 影响混凝土强度的主要因素影响混凝土强度的主要因素（1）水泥强度与水灰比 水泥是混凝土中的活性组分，其强度大小直接影响着混凝土强度的高低。在配合比相同的条件下

53、，所用的水泥标号越高，制成的混凝土强度也越高。当用同一品种同一标号的水泥时，混凝土的强度主要取决于水灰比。因为水泥水化时所需的结合水，一般只占水泥重量的左右，但在拌制混凝土混合物时，为了获得必要的流动性，常需用较多的水（约占水泥重量的）。混凝土硬化后，多余的水分蒸发或残存在混凝土中，形成毛细管、气孔或水泡，它们减少了混凝土的有效断面，并可能在受力时于气孔或水泡周围产生应力集中，使混凝土强度下降。砼的强度 在保证施工质量的条件下，水灰比愈小，混凝土的强度就愈高。但是，如果水灰比太小，拌合物过于干涩，在一定的施工条件下，无法保证浇灌质量，混凝土中将出现较多的蜂窝、孔洞，也将显著降低混凝土的强度和耐

54、久性。试验证明，混凝土强度，随水灰比增大而降低，呈曲线关系，而混凝土强度与灰水比呈直线关系。 混凝土强度与水灰比及灰水比的关系（）强度与水灰比的关系；（）强度与灰水比的关系砼的强度l水泥石与骨料的粘结情况与骨料种类和骨料表面性质有关，表面粗糙的碎石比表面光滑的卵石（砾石）的粘结力大，硅质集料与钙质集料也有分别。在其他条件相同的情况，碎石混凝土的强度比卵石混凝土的强度高。 根据大量试验建立的混凝土强度公式：式中fcu,0混凝土28天抗压强度, a； fce水泥的实际强度,a； 灰水比； 每立方米混凝土中水泥用量, kg; 每立方米混凝土中用水量, kg。 a,b为回归系数回归系数，与骨料品种、水

55、泥品种有关，其数值可通过试验求得。 普通混凝土配合比设计规程（JGJ552000）提供的a 、b 经验值为： 采用碎石：a=0.46b0.07 采用卵石：a=0.48b =0.33）（，bceacuWCff/0 砼的强度（2）养护的温度和湿度l混凝土强度的增长，是水泥的水化、凝结和硬化的过程，必须在一定的温度和湿度条件下进行。l在保证足够湿度情况下，不同养护温度，其结果也不相同。温度高，水泥凝结硬化速度快，早期强度高，所以在混凝土制品厂常采用蒸汽养护的方法提高构件的早期强度，以提高模板和场地周转率。低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。l水泥的水

56、化必须在有水的条件下进行，因此，混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度，以保证混凝土不断地凝结硬化。砼的强度l（3） 龄期 在正常养护条件下，混凝土强度的增长遵循水泥水化历程规律，即随着龄期时间的延长，强度也随之增长。最初内，强度增长较快，以后增长较慢。但只要温湿度适宜，其强度仍随龄期增长。l 普通水泥制成的混凝土，在标准养护条件下，其强度的发展，大致与其龄期的对数成正比（龄期不小于三天） 式中fnnd龄期混凝土的抗压程度, MPa； 28 28龄期混凝土的抗压强度, MPa； lg、lg 28（不小于3）和28的常用对数。28lglg28nffn 砼的强度 实际工程中利用混凝土

57、的成熟度来估算混凝土强度也是一种有效的方法。混凝土的成熟度是指混凝土所经历的时间和温度的乘积的总和，单位h。 当混凝土的初始温度在某一范围内，并且在所经历的时间内不发生干燥失水的情况下，混凝土强度和成熟度的对数成线性关系。 （4）施工质量施工质量的好坏对混凝土强度有非常重要的影响。施工质量包括配料准确，搅拌均匀，振捣密实，养护适宜等。任何一道工序忽视了规范管理和操作，都会导致混凝土强度的降低。 (5) 试验条件试验条件对混凝土强度的测定也有直接影响。如试件尺寸，表面的平整度，加荷速度以及温湿度等，测定时，要严格遵照试验规程的要求进行，保证试验的准确性。砼的强度3. 3. 提高混凝土强度的措施提

58、高混凝土强度的措施（1）选用高强度水泥和低水灰比 水泥是混凝土中的活性组分，在相同的配合比情况下，所用水泥的强度等级越高，混凝土的强度越高。水灰比是影响混凝土程度的重要因素，试验证明，水灰比增加 ，则混凝土强度将下降，在满足施工和易性和混凝土耐久性要求条件下，尽可能降低水灰比和提高水泥强度，这对提高混凝土的强度是十分有效的。（2）采用机械搅拌和机械振动成型。 采用机械搅拌、机械振捣的混合料，可使混凝土混合料的颗粒产生振动，降低水泥浆的粘度和骨料的摩擦力，使混凝土拌合物转入液体状态，在满足施工和易性要求条件下，可减少拌合用水量，降低水灰比。同时，混凝土混合物被振捣后，它的颗粒互相靠近，并把空气排

59、出，使混凝土内部孔隙大大减少，从而使混凝土的密实度和强度大大提高。砼的强度（3）掺用混凝土外加剂 在混凝土中掺入减水剂，可减少用水量，提高混凝土强度；掺入早强剂，可提高混凝土的早期强度。在混凝土中掺入矿物外加剂如磨细矿渣、粉煤灰、硅灰、沸石粉等），可以节约水泥，降低成本；减少环境污染，改善混凝土诸多性能。（4）采用湿热处理 湿热处理可分为蒸汽养护蒸汽养护和蒸压养护蒸压养护两类。蒸汽养护就是将成型后的混凝土制品放在100以下的常压蒸汽中进行养护。以加快混凝土强度发展的速度。混凝土经1620的蒸汽养护后，其强度即可达到标准养护条件下28强度的70 80。蒸压养护混凝土在175温度和个大气压的蒸压釜

60、中进行养护。主要适用于硅酸盐混凝土拌合物及其制 品。砼的强度砼立方体抗压强度试验试验目的：测定混凝土立方体的抗压强度，以检验材料的质量，确定、校核混凝土的配合比，并为控制施工质量提供依据。主要试验设备：压力试验机（如示意图）工作油缸试验机框架上压板下压板螺旋连杆螺旋转盘设备基础2000KN压力试验机试验步骤： 1、将一组（以三个试件为一组）经标准养护28d边长为150的混凝土标准试件（也可采用边长为200或边长为100的非标准试件）从养护室取出，并及时进行试验。试件在试验前应先擦试干净。一组砼试件 2、将砼试件安放在试验机下压板中心。试件的承压面应与成型时的顶面垂直。旋转螺旋转盘，使上压板与试