第四章 混凝土与砂浆——混凝土

1、了解：混凝土的特点及分类；混凝土各组成 材料在混凝土中作用。掌握：混凝土的主要技术性质及其意义和 影响因素；普通混凝土配合比设计。 熟悉：混凝土对各组成材料的要求，各技 术指标的测试方法及分类。教学目标砼结构示意图 由胶凝材料、水和粗、细集料按适当比例配合拌制而成的混合物，再经一定时间硬化而成的人造石材，简写“ ”。 第一节第一节 混凝土概述混凝土概述混凝土的定义混凝土的定义砼气孔砂子水泥浆石子在混凝土内，砂子的表面由水泥浆包裹， 砂子间空隙由水泥浆填充。在混凝土内，石子的表面由水泥砂浆包裹， 石子间空隙由水泥砂浆填充。由混凝土结构示意图知：二.混凝土的分类)2000kg/m(轻)2800kg

2、/m2000()2800kg/m(303030轻质多孔集料，砼普通砂石集料，普通砼集料重，重砼砼水玻璃砼沥青砼石膏砼应用广泛）水泥砼砼(（二）按表观密度分 （一）按胶凝材料分 大体积混凝土耐酸混凝土耐热混凝土防水混凝土结构混凝土（四）按用途分(三)按流动性分类10mm1090mm100150mm160mm干硬性砼(坍落度)塑性砼(坍落度为，常用的一种 )砼流动性砼(坍落度为)大流动性砼(坍落度为，自密实砼)2.缺点 抗拉、抗折强度低，脆性大(变性小)，自重大。三.混凝土的性能特点与基本要求（一）性能特点1.优点 可塑性好，取材方便经济，抗压强度高，与钢筋粘结力强。三.混凝土的性能特点与基本要求

3、2：满足施工和易性要求。(二) 对砼的基本要求1：满足设计强度要求。3：满足环境耐久性要求。4.满足经济性要求。第二节第二节 混凝土组成材料混凝土组成材料为改善混凝土性能，有时还加入外加剂和矿物掺合料。原材料的质量，直接影响混凝土的质量。根据工程特点、所处环境条件及施工条件，进行合理选择。 水泥强度等级的选择应与砼的设计强度等级相适应。一、水泥高强度砼高强度等级水泥，低强度砼低强度等级水泥。细集料：粒径小于4.75mm的岩石颗粒， 俗称“ ”。二、细集料二、细集料(一)定义:集料(骨料)约占砼体积的70%80%，按粒径分为细集料和粗集料。砂砂子技术性能含泥量和泥块含量有害物质含量粗细程度和颗粒

4、级配（二）砂子技术性能砂的粗细用“ ”表示， 越大，砂子越粗。(1)细度模数细度模数细度模数可用筛分析法测定筛分析试验测定砂的粗细程度 和颗粒级配0.15mm0.30mm0.60mm1.18mm2.36mm4.75mm细度模数的计算() 523456110014.75mm 2.36mm 1.18mm 0.60mm 126 0.30mm 0.15mm AAAAAAMxAAAA、 、分别为，筛的累计筛余百分率。3.73.1 3.02.3 2.21.6 1.50.7 MxMxMxMx粗砂中砂(优先选用)粗细划分细砂特细砂(2).颗粒级配 在砼中，砂子之间的空隙由水泥浆填充，良好的砂粒级配能有效减少砂

5、粒之间的空隙，节约水泥。 :指砂粒有粗有细，且较细的砂能较好地填充到较粗砂的空隙之中。良好的砂粒级配砂子的颗粒级配用级配曲线往左上偏超过3区，则砂过细；往右下偏超过1区，则砂过粗。 B：2区砂的级配为最好(粗细适中)，宜 优先选用。 选砂和用砂原则A：砼用砂应处于三个级配区中任何一个 级配区内。C：若采用1区砂(较粗)，应适当提高砂率； 采用3区砂(较细)，应适当降低砂率。 泥土包裹在砂粒表面，降低了水泥与砂粒之间的界面粘结力，且增加砼的干缩，影响耐久性。集料中泥土含量常用 和 表示，不得大于标准规定值。2.粘土、尘屑和淤泥含泥量泥块含量3.3.有害物质有害物质 (1)有机杂质 为腐烂动植物的

6、产物，妨碍水泥水化，降 低砼强度。(4)氯盐 引起钢筋锈蚀，海砂居多。以Cl-含量计不 得超标。(2)硫化物与硫酸盐 对水泥石产生腐蚀(生成钙矾石)，以SO3含 量计，不得超标。(3)云母 薄片状且表面光滑，与水泥的粘结力极差。三、粗骨料三、粗骨料常用的粗集料有碎石(人工破碎、筛分而得)和卵石(自然风化形成)，主要 ：指颗粒的厚度小于该颗粒所属 粒级平均粒径0.4倍的颗粒。 ：指颗粒的长度大于该颗粒所属粒级平均粒径2.4倍的颗粒。针状颗粒片状颗粒如果集料中含有活性SiO2，使用的水泥含碱量(K2O、Na2O)又较高，就可能发生2.活性SiO2碱集料反应：是指水泥中的碱与集料中的活性SiO2发生

7、化学反应，生成碱硅酸盐凝胶，并吸水膨胀产生应力，使砼开裂破坏的现象。其他有害物质的危害与细集料中的相同。反应。碱集料 较好的集料颗粒形状应是接近球体或立方体的多棱角状，颗粒强度高，缺陷少。 集料的表面特征主要影响砼的和易性，以及与水泥的粘结力。（二）颗粒形状与表面特征（三）颗粒级配与最大粒径粗骨料的颗粒级配分连续级配和间断级配。v颗粒级配连续级配:石子颗粒由小到大各级相连,每级石子占有一定的比例,如5-16，5-20，5-25，5-31.5，5-40等。间断级配：人为地剔除(筛分)集料中某些粒级的颗粒，级配出现间断，如10-20，16-31.5，20-40等。 用连续级配粗集料配制的砼拌合物和

8、易性较好，不易发生分层离析，应优先选用。 用间断级配粗集料配制的砼拌合物和易性较差，但石子间空隙率小，节约水泥。 石子可通过筛分析试验确定其级配情况。筛分析试验v最大粒径 公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。 粒径增大，表面积减小，包裹在粗集料表面所需的砂浆量也相应减少，节约水泥。 在条件许可的情况下，最大粒径尽量选用得大些。粒径的大小还受结构形式和配筋疏密限 制。相关标准规定：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。 粒径越大，其内部微裂缝、孔隙等缺 陷越多，颗粒强度越低。粒径越大，与水泥的粘结面越小，对砼 强度不利。但粗集料的粒径不能过大，因为： 一般地

9、，普通砼粗集料的最大粒径不超过 40mm，高强砼粗集料的最大粒径不超过25mm。（四）石子强度指标3(50)()岩石立方体抗压强度或 50 50 ：吸水饱和后测强强度压碎指标 参见教材试验部分 混凝土拌和与养护用水的质量要求有：(1)不得影响砼和易性与正常凝结。(2)不得有损于砼强度及污染表面。(3)不得降低砼耐久性和腐蚀钢筋。(4)PH值、氯盐、硫酸盐、硫化物等不应超标。 凡符合上述要求的饮用水、地下水、地表水、海水及工业废水均可拌制和养护砼。 四、混凝土拌和与养护用水四、混凝土拌和与养护用水五、外加剂五、外加剂外加剂是在砼拌制过程中掺入，用以改善砼性能的物质(掺量水泥质量的5%) ，被称为

10、砼的“第五组分”。按外加剂的主要功能将其分为四类：1.改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，其中包括各种减水剂、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，其中包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。（一） 外加剂的分类（一）外加剂的分类 1.减水剂减水剂（二）各种外加剂(2)减水剂的减水机理 水泥加水拌和后，水泥颗粒间会相互吸引，形成许多絮状物。当加入减水剂后，减水剂能拆散这些絮状结构，把包裹的游离水释放出来。 是指在保持砼坍落度(流动性)不变的条件下，能减少拌和水量的外加剂。 (1)定义 提高混凝土的抗冻性、抗渗性等耐久性。 (3)使用减水剂的技术经济效果 保持坍落度(流动性)和水灰比不

11、变时， 可减少拌和水量，并节省水泥，而且不 改变混凝土的强度。 保持用水量不变时及水灰比不变时， 可 使砼拌合物的流动性大幅度提高，且不 影响混凝土的强度。 保持流动性及水泥用量不变时，可减少 拌和水量，降低水灰比，提高砼强度与 耐久性。v目前，减水剂主要有木质素系、萘系、树脂系、糖蜜系和腐殖酸等几类。v 按主要功能分为普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂等几种(4)常用的减水剂2. 2. 早强剂早强剂定义特点3.3.引气剂引气剂 (1) 改善新拌砼的和易性 (2) 提高砼的抗渗性、抗冻性。 (3) 降低砼强度，适宜的引气量为3%-5%。 适用于有抗冻或抗渗要求的砼工程。

12、特点定义4. 4. 缓凝剂缓凝剂 适用于大体积砼、高温季节施工的砼、泵送砼、长时间停放或远距离运输的砼。定义5.5.防冻剂防冻剂防冻剂除能降低冰点外，还有促凝、早强、减水等作用，所以多为复合防冻剂。定义特点 在负温下(冬季)施工的混凝土工程应掺入防冻剂。 能降低砼冰点，使砼中夜相不冻结或仅有小部分冻结，能使砼在负温下凝结硬化的外加剂膨胀剂主要用于补偿收缩混凝土、自应力混凝土、填充混凝土和有较高抗裂防渗要求的混凝土工程。能使砼产生体积膨胀的外加剂。5.膨胀剂v外加剂品种的选择选择外加剂时，应根据工程需要、现场条件及产品说明书进行全面考虑。v外加剂掺量的选择外加剂品种选定后，还要认真确定外加剂的掺

13、量。v外加剂的掺入方法一般外加剂不能直接加入混凝土搅拌机内。 注意事项六、掺合料六、掺合料常用的有粉煤灰、硅灰、磨细矿渣粉、磨 细煤矸石等。为节约水泥，改善砼性能，在拌制砼时 掺入一定量的矿物粉状材料，即砼掺合 料，被视为砼的“第六组分”。作用：改善新拌砼和易性，降低砼温升， 提高砼强度和耐久性。一、混凝土拌合物的和易性第三节 新拌混凝土性能 指砼拌合物易于施工操作，并能获得质量均匀、成型密实的性能。（一）和易性(工作性)概念和易性和易性流动性流动性粘聚性粘聚性保水性保水性 指砼拌合物在自重或施工机械振捣作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。1.流动性 流动性不好，则砼难于密实成型，

14、产生蜂窝、孔洞。一、混凝土拌合物的和易性离析：一是粗集料从拌合物中分离析出，二是稀的水泥浆从拌合物中流淌出来。2.粘聚性 指砼拌合物在施工过程中，其组成材料之间具有一定的粘聚力，不至于产生分层离析，使砼保持整体均匀的能力。 粘聚性差，施工中砼易发生 和 ，影响砼均匀性。分层离析分层：层状分离，从上往下大致分成水泥净浆层、砂浆层、小粒径粗集料层、大粒径粗集料层等。一、混凝土拌合物的和易性 指砼拌合物在施工过程中，具有一定保持水分的能力，不致产生严重的泌水现象。3.保水性泌水：指砼拌合物中部分水上浮，并在砼表面析出水的现象。一、混凝土拌合物的和易性部分水在泌出过程中，遇到集料或钢筋 的阻碍，会积聚

15、在集料或钢筋的下方形 成水囊，砼硬化后便是空穴，削弱了集 料或钢筋与水泥石的粘结力，影响砼强度。泌水至少存在以下三方面的危害：泌水时在其后形成连通的透水孔隙，影 响砼的抗渗性、抗冻性。泌出的水常聚集到砼的表面，在砼表面形 成疏松薄弱的表面浮浆层。 三者之间既相互关联，又相互矛盾，流动性大，则粘聚性和保水性往往较差，反之亦然。 是指流动性、粘聚性和保水性这三方面性质，在合适的材质，科学的配比和合理的施工等条件下，达到和谐统一，均为良好。4. 流动性、粘聚性和保水性之间的关系一、混凝土拌合物的和易性坍落度法：适用于坍落度不小于10mm的塑性混凝土或流动性混凝土。1.流动性的测定 适用于坍落度小于1

16、0mm的干硬性混凝土拌合物。注：注：坍落度法用以评定、流动性；维勃稠度法用以评定流动性。维勃稠度法维勃稠度仪1.流动性的测定保水性测定：提起坍落度筒后，如果有较多的稀浆从底部析出，拌合物因失浆而骨料外露，则保水性不好。如无此现象，则表明保水性良好。粘聚性测定：用捣棒在已坍落的拌合物锥体侧面轻轻敲打，如果锥体逐渐下沉，表示粘聚性良好；如果锥体倒塌、部分崩裂或出现离析现象，即粘聚性不好。 测定坍落度后，辅以直观经验，目测评定其粘聚性和保水性。2.粘聚性和保水性的测定混凝土和易性试验演示 1.水泥浆数量水泥与水拌和即成水泥浆，水泥浆多，砼拌合物流动性大。但浆体过多，会出现流浆现象，粘聚性和保水性变差

17、。浆体的数量以满足流动性为宜。二、影响混凝土和易性的因素2.水泥浆的稠度 水泥浆稠度取决于水灰比，水灰比小，浆 体稠，流动性小，水灰比过大，粘聚性和保水性差，易分层离析。用水量和水泥用量按相同的比例增加或减少！二、影响混凝土和易性的因素 用水量的多少是砼拌合物流动性大小的决定性影响因素。 在砼配合比设计时，而应在保证 的条件下，通过调整水泥浆的数量来调整拌合物的流动性。3. 用水量水灰比不变 4.砂率 指砼中砂的质量占砂、石总质量的百分率。 砂率过大或过小都会导致混凝土和易性变差。二、影响混凝土和易性的因素在石子间起润滑作用的砂浆量不足，拌合物流动性也会降低，且粘聚性和保水性也变差。集料的总表

18、面积和空隙率增大，包裹砂子表面的水泥浆量显得不足，水泥浆的润滑作用减弱，拌合物流动性降低。所以应选用最佳（合理）砂率值。最佳（合理）砂率值：指在水和水泥用量一定时，拌合物流动性最大的砂率，或保持流动性不变时，水泥用量最小的砂率。 碎石拌制的混凝土比卵石拌制的流动性差； 粒径较大、级配较好的砂石，集料的总表面 积和空隙率小，包裹在集料表面的水泥浆充 足，润滑作用强，拌合物流动性较好。 5. 骨料的性质二、影响混凝土和易性的因素卵石卵石碎石碎石6.水泥品种及细度 P.S水泥和P.P水泥需水量较大，相同配比下，用P.S水泥和P.P水泥拌制的砼流动性小。7. 时间和温度 时间延长，温度升高，砼拌合物流

19、动性降低。二、影响混凝土和易性的因素一、混凝土的强度一、混凝土的强度第四节 混凝土的力学性能砼经浇注成型，并经一定时间的养护后逐渐硬化产生强度，包括：强度抗压强度抗拉强度抗折强度抗剪强度重要的力学性能温度202，相对湿度95%以上。标准试件根据普通混凝土力学性能试验方法标准(GB/T50081-2002)，制作 标准立方体试件，经 到 龄期，测得的抗压强度为砼立方体抗压强度fcu 。 1503标准养护28d试件尺寸及强度换算系数试件尺寸及强度换算系数粗集料最大粒径试件尺寸强度换算系数31.51001001000.95401501501501632002002001.05 测立方体抗压强度时，也

20、可根据粗集料最大粒径的而选用不同的试件尺寸，但计算抗压强度时，应乘以换算系数，以得到相当于标准试件的结果。见下表小试件抗压强度大于大试件抗压强度，这是因为：小试件受 的影响大，故抗压强度高。环箍效应当试件受压时，试验机的上下压板与砼试件的上下受压面形成摩擦力(变形量不同)，对试件的横向膨胀起约束作用，称“环箍效应”。环箍效应抑制和推迟了试件的破坏，对抗压强度有提高作用。小试件内存在的孔隙、裂缝和局部薄弱等 内部缺陷的几率小，故强度高。试件的受压破坏形状：为两个顶角相接的棱锥体(图)砼立方体抗压强度试验演示：(一)立方体抗压强度及强度等级砼立方体抗压强度标准值与强度等级v 立方体抗压强度标准值系

21、指在28d龄期 用标准试验方法测得的具有不低于95 保证率的抗压强度，以fcu,k表示。v依据fcu,k ，可将砼分为若干强度等级： C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、 C50、C55、C60等。 v砼强度等级是砼结构设计时，强度计算 取值的依据，同时也是砼施工中控制工 程质量和工程验收时的重要依据。(二)轴心抗压强度因混凝土实际受压构件往往是棱柱体或圆柱体，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，都是采用混凝土的轴心抗压强度fcp (由棱柱体试件测得的抗压强度)作为依据。轴心抗压强度试验用标准试件：1501

22、50300， fcp/fcu约为0.700.80 轴心抗压强度试验示意图 道路路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。 试验用标准试件：150150600(550)，采用三分点加荷，测定其抗折强度(fcf) 。(三)混凝土抗弯(折)强度二、影响混凝土强二、影响混凝土强度度的因素的因素（一）原材料因素1.水泥强度等级 配比相同时，水泥强度等级越高，砼强度越高。2.水灰比 采用同一水泥时，砼强度取决于水灰比，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。(a)强度与水灰比的关系(b)强度与灰水比的关系 含泥量和泥块含量多，集料表面光滑，级配

23、不良等均会降低水泥石与集料的界面粘结力。3. 集料的影响二、影响混凝土强二、影响混凝土强度度的因素的因素（一）原材料因素1.搅拌与振捣 搅拌要均匀，振捣要密实(防漏振、过振)，机械搅拌与振捣比人工的好。二、影响混凝土强二、影响混凝土强度度的因素的因素(二）生产工艺因素4382113龄期抗压强度031421287养护温度对混凝土强度的影响2.养护的温、湿度养护温度高，水泥水化加快，砼早期强度高。温度的影响增长10d后冻结增长3d后冻结增长1d后冻结增长5d后冻结没有冻结龄期抗压强度砼相对强度的增长与冻结时间的关系受冻越早，强度损失越大。温度的影响2.养护的温、湿度湿度的影响在混凝土浇筑完毕后，应

24、在12h内加以覆盖并保湿养护；并在最初的7-14d内保温保湿尤为重要。2.养护的温、湿度 合适的湿度能保证水泥正常水化，砼强度充分发展。如湿度过低，影响水泥水化，甚至停止水化。砼也会失水干燥，产生干缩裂缝，影响砼强度和耐久性。最初最初1428抗压强度龄期/d28d后强度增后强度增长缓慢，但仍长缓慢，但仍有增长。有增长。7 73.加荷速度：加荷速度快，裂缝扩展速度落后 于荷载增加速度，测得的强度偏高。（三）试验因素1.试件尺寸：相同的混凝土，试件尺寸越小测得 的强度越高。2.含水程度：含水率越高，测定的强度越低。4.表面状态：试件表面无润滑剂时，试件受环 箍效应的影响，破坏后呈棱锥 体，所测强度

25、值偏大。 5.试件形状：当试件受压面积(aa)相同，而高 度(h)不同时，高宽比(h/a)越大，测 得的强度越小。一、非荷载作用下的变形化学收缩温度变形干湿变形二、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第五节 混凝土的变形 引起混凝土变形的因素很多，归纳起来有两类：非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。n定义：在混凝土硬化过程中，由于水泥水化产物的体积小于反应物的总体积，从而引起混凝土的收缩，称为化学收缩。发展规律：其收缩量随砼硬化龄期的延长而增加，一般在混凝土成型后40天内增长较快，以后逐渐趋于稳定。 n影响：化学收缩值很小（小于1），但是不可恢复，对混凝土结构没有破坏

26、作用，但在混凝土内部可能产生微细裂缝，影响砼强度和耐久性。一、非荷载作用下的变形2.温度变形定义：混凝土随着温度的变化产生热胀冷缩 的变形。指标：砼温度线膨胀系数约为110-5/， 即温度升高1，每膨胀10-5 (即0.01)。原因：环境温度的变化，砼内外温差等。 危害：温度变形对大体积混凝土极为不利，易 造成温度裂缝。一、非荷载作用下的变形砼结构断面的最小尺寸在1m以上。3.干湿变形湿胀干缩一、非荷载作用下的变形 混凝土随着周围环境湿度的变化而引起的湿胀干缩变形，表现为吸湿膨胀和干燥收缩。 砼的湿胀变形小，一般无破坏作用。但干缩变形的危害较大，可在砼表面产生拉应力而导致开裂，影响混凝土的耐久

27、性。危害： 水泥用量 ，水灰比 ，干缩 ； 砼中砂石用量 ，干缩 ； 砂石越干净，捣固越密实，干缩越小。影响因素：龄期应变膨胀收缩混凝土的干湿变形示意图水中养护空气中养护1.短期荷载作用下的变形二、荷载作用下的变形(1) 砼的弹塑性变形 砼受力后，同时产生弹性变形和塑性变形。重复荷载作用下，作用力的大小不同，其应力应变曲线也不同：当(0.5-0.7)fcp时，塑性变形不断增加。最终导致砼破坏疲劳破坏。若砼在0.4 fcp的应力下经多次反复加荷卸荷，最后所得应力应变曲线与初始切线大致平行，这样测得的变形模量为砼弹性模量Ec，Ectan(为初始切线与水平轴的夹角)。 (2) 砼的变形模量变形模量：

28、应力应变曲线上任一点应力与应变的比值。砼强度越高，弹性模量越大，砼应有足够的弹性模量，以使砼在受力下保持较小的变形。二、荷载作用下的变形 砼在恒定荷载的长期作用下，随着时间的推移，沿作用力方向增加的变形(2-3年趋于稳定) 。定义：徐变应变徐变应变持荷持荷卸荷卸荷 水泥石中凝胶体在外力作用下的粘滞流动和凝胶粒子间的滑移，还与水泥石内部吸附水的迁移等有关产生原因：二、荷载作用下的变形 水泥用量大，徐变大。水灰比大，徐变大。结构致密，强度高，徐变小。集料用量多，徐变小。 有利影响：可以消除砼内部温度应力和收缩应力，可以消除钢筋砼内的应力集中，使应力重新地均匀分布。不利影响：使预应力砼构件中的钢筋预

29、应力受到损失。影响：影响徐变的因素：砼的耐久性主要包括以下几方面的性能。混凝土的抗渗性二、混凝土的抗冻性三、混凝土的抗碳化性四、碱-集料反应五、抗侵蚀性第六节 混凝土的耐久性 砼在使用条件下抵抗周围环境中 各种因素长期作用(物理和化学作用) 而不破坏的能力。耐久性： 抗渗性好坏用抗渗等级来表示。分为P6、P8、P10、P12等级。分别表示能抵抗0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.2MPa的静水压力而不透水。抗渗试验按规定的方法进行。混凝土抗渗仪一、混凝土的抗渗性1.定义 指混凝土抵抗压力水(油)等液体渗透的能力。2. 抗渗性的表征砼的抗渗性与其内部的孔隙率和孔隙特征有关。孔隙率越小，

30、连通孔越少，抗渗性越高。3.抗渗性的影响因素4.提高抗渗性措施(1)降低水灰比。(2)振捣密实，潮湿养护。(3)掺入外加剂，如减水剂、引气剂等。(4)加入掺合料。(5)选择级配良好的集料。一、混凝土的抗渗性二、混凝土的抗冻性1.定义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。砼抗冻性用抗冻等级表示，如F50、F100、F150等。F50表示砼在规定的试验条件下能经受冻融循环的次数不少于50次。2. 抗冻性的表征强度损失25%，质量损失5%。二、混凝土的抗冻性3. 抗冻性的影响因素（1）混凝土强度，抗冻性。（2）混凝土密实度，

31、抗冻性。（3）孔隙率和孔隙特征（开口孔、闭口孔）（4）孔隙充水饱和程度，抗冻性。（5）水灰比，则开口孔隙率，抗冻性。(3) 掺入引气剂。引气剂可在砼内形成无 数均匀细小且封闭的气泡，阻断了连 通的毛细孔通道，且这种气泡对冻胀 产生的应力有很好的缓冲作用。适宜 引气量3%-5%。二、混凝土的抗冻性4. 提高抗冻性的措施(1) 提高砼强度。强度高，抗冻性好。(2) 降低水灰比。水灰比小，孔隙率小。三、混凝土的碳化混凝土的碳化：指空气中的CO2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。1.定义 用“碳化深度”表示。CO2+Ca(OH)2+H2O=C

32、aCO3+2H202. 碳化的表征(2)引起混凝土的收缩，使混凝土表面碳化 层产生拉应力，产生细微裂缝。3. 碳化的危害三、混凝土的碳化(1)降低砼的碱度，破坏了钢筋表面的碱性 钝化膜，钢筋易锈蚀。(3) 降低了砼的抗拉和抗折强度，但提高了 抗压强度。这是因为碳化反应生成的水 分有利于水泥的水化，反应生成CaCO3 填堵了砼内的孔隙，提高了密实度。3. 影响碳化的因素三、混凝土的碳化(1) 水泥品种掺混合材料的水泥，如P.S、P.F、P.P、P.C等，因Ca(OH)2含量较少，碳化比硅酸盐水泥和普通水泥快。 (2) 水灰比 水灰比大，孔隙多，CO2容易进入，碳化快。(3) 环境湿度 必须有H2

33、O存在才能发生碳化反应。相对湿度50%-75%时，碳化最快；相对湿度25%，或达到100%时，碳化基本停止。(4) CO2的浓度孔隙中的水堵塞了CO2的入侵通道。过分干燥，缺水。四、混凝土的碱-集料反应是指水泥中的碱，与骨料中的活性SiO2发生反应，在骨料表面生成碱硅酸盐凝胶，这种凝胶具有吸水膨胀的特性，导致砼开裂，这种现象称为碱集料反应。1.定义必须同时具备以下三个条件：(1)所用水泥中碱含量高。(2)集料中存在活性SiO2。(3)砼所处的环境潮湿，有水分渗入。2.发生条件四、混凝土的碱-骨料反应(1)使用低碱水泥(含碱量不超过0.6%)。(2)所用集料进行碱活性检验。(3)提高砼密实度，防

34、止水分渗入。(4)掺加活性混合材料，与水泥中的碱反 应，降低混凝土的含碱量。3.防止措施：五、抗侵蚀性 同“水泥石的腐蚀”，参见水泥相关章节内容。六、提高混凝土耐久性的主要措施.合理选择水泥品种. 控制好水灰比及水泥用量 水灰比的大小，不仅影响混凝土的强度，而且也严重影响其耐久性。 保证足够的水泥用量，同样可以起到提高混凝土密实性和耐久性的作用。（最大水灰比及最小水泥用量）3.选用质量良好的砂石集料 改善粗细骨料级配；尽量选用较大粒径的粗骨料，可减小骨料的空隙率和比表面积，也有助于提高混凝土的耐久性。.掺入外加剂 如掺入引气剂或减水剂对提高抗渗、抗冻等有良好的作用，5.加强混凝土的施工质量控制

35、 混凝土施工中，应当搅拌均匀、浇灌和振捣密实并加强养护，第八节 普通混凝土配合比设计砼配合比：指单位体积的砼中各组成材料的质 量比例关系。一、概述砼配合比设计：确定这种数量比例关系的工作。砼配合比表示方法： (1) 以每立方砼中各组成材料的质量表示。如某砼配合比：水泥300kg/m3，水180kg/m3，砂720kg/m3，石子1200kg/m3。(2) 以各组成材料相互间的质量比表示(以水泥为1)。 如上述配合比也可表示为：水泥:砂:石子=1:2.4:4, 水灰比为0.60。1.满足砼结构设计的强度等级要求；2.满足施工所要求的砼拌合物的和易性；3.满足工程耐久性的要求；4.符合经济原则.二

36、、砼配合比设计的基本要求：三、砼配合比设计的三个主要参数 普通砼中四种主要组成材料的比例，通常、 和三个参数控制；正确确定了这三个参数，就能使砼满足设计要求。1.水灰比 水灰比影响着砼强度和耐久性。确定原则： 在满足强度和耐久性要求下，应选用较大水灰比，以节约水泥。 砂率影响新拌砼和易性，尤其对粘聚性和保水性影响较大。2.砂率m=100%mm砂石砂砂率确定原则： 在满足和易性要求下，应选用较小的砂率，以节约水泥。 指1m3砼拌合物中水的用量。单位用水量主要影响新拌砼的流动性。3.单位用水量确定原则： 在满足流动性的前提下，应取较小的用水量，以节约水泥，并减小泌水。初步配合比计算试配与调整基准配

37、合比实验室配合比施工配合比 按普通混凝土配合比设计规程(JGJ55-2000)，砼配合比设计经历三步：四、砼配合比设计步骤确定配制强度(fcu,o)645. 1,kcucuoff(一）初步配合比的计算一）初步配合比的计算 1.645-强度保证系数(不低于95%)。 一般取“等于”号， 特殊情况下取“大于”号。 强度标准差应根据该施工单位同类砼统计 资料计算确定，无统计资料时，按下表取值。砼强度等级低于C20C20-C35高于C354.05.06.0备注：摘自混凝土结构工程施工及验收规范(GB50204-2002)2.计算水灰比(W/C（一）初步配合比的计算（一）初步配合比的计算28d0.460

38、.070.480.33ceababf式中：水泥抗压强度实测值，采用碎石：，采用卵石：，注：为满足耐久性要求，水灰比计算值不得大于最大水灰比。3.确定用水量(mwo)（一）初步配合比的计算（一）初步配合比的计算 用水量应根据施工要求的坍落度和粗集料的品种规格，通过查表确定。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 用水量可增加510，采用粗砂 可减少5-10 。 掺用外加剂或掺合料时，用水量应 相应调整。计算水泥用量(mco)（一）初步配合比的计算（一）初步配合比的计算CWmmwco/0 注：为满足砼的耐久性，经计算得出的水泥用量不得小于规定的最小水泥用量。根据骨料种类

39、、根据骨料种类、规格及混凝土的规格及混凝土的水灰比查表。水灰比查表。试验是通过变化砂率检测混合物坍落度，能获得最大流动度的砂率为最佳砂率。 砂率可通过或求得。s（一）初步配合比的计算（一）初步配合比的计算确定砂率时应注意：采用细砂或粗砂，可相应减少或增大砂率。坍落度大于60mm的砼砂率，按坍落度每增大 20mm，砂率增大1%的幅度调整。坍落度小于10mm的砼砂率，应经试验确定。计算粗、细集料的用量(mgo，mso)2350 2450kg100%sogocpcpmmmmmmmmmcogosowocpmsosmmsogo，联立解得和式中：每立方米砼拌合物的假定质量， 取基本原理：混凝土拌合物各组成

40、材料的单位用量之和即为其表观密度。（一）初步配合比的计算（一）初步配合比的计算(一一)初步配合比的计算初步配合比的计算计算粗、细集料的用量(mgo，mso)（2）体积法 通过以上计算，得出每立方米混凝土各种材料用量，即初步配合比计算完成。0.01(1)1100%cgswmmmmgocosowommsogomsosmmsogo，联立解得式中：混凝土含气量不掺引气剂时， 和基本原理：新拌砼的体积等于各组成材料的绝对体积与新拌砼中所含少量空气体积之和。（二）配合比的试配、调整与确定（二）配合比的试配、调整与确定 通过计算求得的各项材料用量（初步配合比），必须进行试配加以检验并进行必要的调整。.调整和

41、易性，确定基准配合比或粘聚性和保水性不良时，当坍落度不满足要求，保证水灰比不变，适当提高砂率保证水灰比不变，适当提高砂率.保证水灰比不变，保证水灰比不变，调整用水量调整用水量. 调整后再次试拌，测和易性，直至和易性满足要求，此时得出基准配合比基准配合比。和易性满足要求的配合比。 按初步计算配合比称取材料进行试拌，测砼拌合物和易性。 基准配合比是否满足强度要求，需进行强度检验。用三个配合比：一个为基准配合比，另两个配合比的水灰比分别增加和减少0.05，用水量相同，砂率分别增加和减少1%。每种配合比至少制作一组(三块)强度检验试块，标养28d测强。2.检验强度（二）配合比的试配、调整与确定（二）配

42、合比的试配、调整与确定插入法作强度强度灰水比灰水比(c/w)关系曲线(为直线)。3. 初步配合比的确定 根据试验得出的各灰水比及其相对应的混凝土强度关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu,0）相对应的灰水比值。强度(MPa)灰水比(C/W)fcu,o所求灰水比砼强度与灰水比关系图砼强度与灰水比关系图（二）配合比的试配、调整与确定（二）配合比的试配、调整与确定 用水量(mw)取基准配合比用水量。 水泥用量(mc)用水量乘以选定出的 灰水比。 粗、细集料用量(mg、ms)取基准 配合比粗、细集料用量。按下列原则确定每立方米材料用量：至此，得出混凝土初步配合比。（二）配合比的试配、调整与

43、确定（二）配合比的试配、调整与确定3. 初步配合比的确定 表观密度计算值： c,c= mc+mg+ms+mw4.表观密度校正，确定实验室配合比2%2%c,cc,tc,c当 ， 则 上 述 确 定 的 配 合 比即 为 最 终 实 验 室 配 合 比 ； 若 大 于， 应 将 各材 料 用 量 均 乘 以 校 正 系 数， 得 出 设 计 配 合 比 。c,tc,c表观密度实测值表观密度计算值配合比校正系数（二）配合比的试配、调整与确定（二）配合比的试配、调整与确定n 假设工地砂、石含水率分别为a%和b%，则施工配合比为：( (三三) )施工配合比的换算施工配合比的换算 以上为实验室配合比，实验

44、室配合比的设计是以干燥材料为基准的，但施工现场的集料常含有水分，必须将实验室配合比换算为工地实际施工用的配合比施工配合比。水泥：mc =mc砂子：ms=ms(1+a%)水：mw=mw- msa% - mgb%石子：mg=mg(1+b%)(四）混凝土配合比设计实例 某工程的预制钢筋混凝土梁(不受风雪影响)。混凝土设计强度等级为C25。施工要求坍落度为35-50mm。该施工单位无历史统计资料。原材料：普通水泥：强度等级32.5级，28d实测强度 35.0MPa，表观密度3.1g/cm3。砂子：中砂，表观密度2.65g/cm3。石子：碎石，表观密度2.70g/cm3。最大粒径20mm。拌和水：自来水

45、。设计要求：(1) 设计该混凝土配合比。(2) 施工现场砂含水率3%，碎石含水率1%， 求施工配合比。(1) 计算配制强度(fcu,o) fcu,o = fcu,k +1.645 解：查表，砼强度等级为C25时，取=5.0MPa，则： fcu,o = 25 +1.6455.0=33.2MPa(2) 计算水灰比0.470.46 35.033.20.46 0.07 35.0,fwa cecffcu oaceb 最大水灰比规定为0.65，所以取w/c=0.47。 所用碎石最大粒径20mm，坍落度为35-50，查表，取mwo =195kg。(3) 确定单位用水量(mwo)(4) 计算水泥用量(mco)查表，最小水泥用量规定为260kg，所以取mco =415kg。1954150.47wocommkgwc 所用碎石最大粒径为20mm，计算水灰比为0.47，查表，取s =33%，(5) 确定砂率(s) (6) 计算粗、细集料的用量(mgo，mso)1 2 0 05 9 04 1 51 9 52 4 0 03 3 %1 0 0 %kgkgmmg osom