混凝土(7)市公开课一等奖省赛课获奖课件

5混凝土

主要介绍了普通混凝土组成材料，混凝土拌合物和易性，硬化混凝土强度、变形、耐久性，混凝土外加剂作用原理和应用，普通混凝土配合比设计方法等，简明介绍了轻混凝土及其它品种混凝土，如表达混凝土发展动态高强混凝土、高性能混凝土等。

本章提要混凝土(7)第1页

混凝土是由胶凝材料、骨料和水，必要时掺入化学外加剂和矿物质混合材料，按适当百分比配合，拌制成拌合物，经硬化而成人造石材。

按胶凝材料不一样，分为水泥混凝土(又叫普通混凝土)、沥青混凝土、石膏混凝土及聚合物混凝土等；

按表观密度不一样，分为特重混凝土(ρ0＞2800kg/m3)、重混凝土(ρ0=~2800kg/m3)、轻混凝土(ρ0＜kg/m3)；混凝土(7)第2页

按用途不一样，分为普通混凝土、特种混凝土

按拌合物稠度不一样，又分为干硬混凝土、塑性混凝土、高流态混凝土等。普通、素性、重混凝土用量最大混凝土(7)第3页本章内容5.1

普通混凝土组成材料5.2

混凝土主要技术性质5.3

混凝土外加剂5.4

普通混凝土配合比设计5.5

轻混凝土5.6

其它品种混凝土混凝土(7)第4页5.1普通混凝土组成材料

普通混凝土是由水泥、粗骨料(碎石或卵石)、细骨料(砂)和水拌和，经硬化而成一个人造石材。

砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥收缩；水泥和水形成水泥浆，包裹在粗细骨料表面并填充骨料间空隙。

水泥浆体在硬化前起润滑作用，使混凝土拌合物含有良好工作性能，硬化后将骨料胶结在一起，形成坚固整体。其结构如图5.1。混凝土(7)第5页图5.1普通混凝土结构示意图1—石子；2—砂子；3—水泥浆；4—气孔混凝土(7)第6页5.1.1.1水泥品种选择配制混凝土时，普通可采取五大品种水泥，必要时也可采取快硬水泥、铝酸盐水泥等。详见第4章及表4.7。5.1.1水泥混凝土(7)第7页水泥强度等级应与混凝土强度等级相适应。普通以水泥强度(以MPa为单位)为混凝土强度等级1.5~2.0倍较适宜，水泥强度等级过高或过低，会造成水泥用量过少或过多，对混凝土技术性能及经济效果都不利。5.1.1.2水泥强度等级选择混凝土(7)第8页5.1.2细骨料－砂子砂按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。Ⅰ类宜用于强度等级大于C60混凝土；Ⅱ类宜用于强度等级C30~C60及抗冻、抗渗或其它要求混凝土；Ⅲ类宜用于强度等级小于C30混凝土和建筑砂浆。（表5.2）分类用筛余量来确定混凝土(7)第9页(1)粗细程度

砂粗细程度是指不一样粒径砂粒混合在一起总体粗细程度。(2)颗粒级配

砂颗粒级配是指粒径不一样砂粒相互搭配情况。5.1.2.1砂粗细程度及颗粒级配混凝土(7)第10页图5.2骨料颗粒级配示意图(a)单一粒径；(b)两种粒径；(c)各种粒径混凝土(7)第11页砂粗细程度用细度模数Mx表示，其计算式以下：建筑用砂按细度模数分为粗、中、细三种规格，其细度模数分别为：粗砂：3.7~3.1；中砂：3.0~2.3；细砂：2.2~1.6。混凝土(7)第12页【例题】用500g烘干砂进行筛分试验，其结果如表5.3所求。试分析该砂粗细程度与颗粒级配。【解】计算细度模数Mx

评定结果：将累计筛余百分率与表5.2作对照，或绘出级配曲线，此砂处于2区，级配良好；细度模数为2.66，属中砂。混凝土(7)第13页表5.1累计筛余率与分计筛余率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(%)5mmm1a1=(m1/500)×100%A1=a12.5mmm2a2=(m2/500)×100%A2=a1+a21.25mmm3a3=(m3/500)×100%A3=a1+a2+a3630μmm4a4=(m4/500)×100%A4=a1+a2+a3+a4315μmm5a5=(m5/500)×100%A5=a1+a2+a3+a4+a5160μmm6a6=(m6/500)×100%A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6混凝土(7)第14页表5.2建筑用砂颗粒级配筛孔尺寸1区2区3区累计筛余百分率(%)10mm0005mm10~010~010~02.5mm35~525~015~01.25mm65~3550~1025~0630μm85~7170~4140~16315μm95~8092~7085~55160μm100~90100~90100~90混凝土(7)第15页筛孔尺寸筛余量(g)分计筛余百分率(%)累计筛余百分率(%)5mm27.55.55.52.5mm428.413.91.25mm479.423.3630μm191.538.361.6315μm102.520.582.1160μm8216.498.5<160μm7.51.5100表5.3砂样筛分结果混凝土(7)第16页

含泥量是指天然砂中粒径小于80μm颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒径小于80μm颗粒含量；泥块含量是指砂中原粒径大于1.25mm，经水浸洗、手捏后小于630μm颗粒含量。天然砂含泥量和泥块含量应符合表5.4要求。

5.1.2.2含泥量和泥块含量混凝土(7)第17页表5.4天然砂含泥量和泥块含量(GB/T14684—)项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类含泥量（按质量计）（%）<1.0<3.0<5.0泥块含量（按质量计）（%）0<1.0<2.0混凝土(7)第18页国家标准要求砂中不应混有草根、树叶、塑料、煤块、炉渣等杂物，砂中如含有云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐等，其含量应符合表5.6要求。5.1.2.3有害物质含量混凝土(7)第19页项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类云母(按质量计)(%，小于）1.02.02.0轻物质(按质量计)(%，小于）1.01.01.0有机物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸盐(SO3质量计)（%）0.50.50.5氯化物(以氯离子质量计)(%，小于)0.010.020.06表5.6砂中有害物质含量（GB/T14684—）混凝土(7)第20页

砂坚固性是指砂在自然风化和其它外界物理、化学原因作用下，抵抗破裂能力。天然砂采取硫酸钠溶液法进行试验，砂样经5次循环后其质量损失应符合表5.7要求。人工砂采取压碎指标法进行试验，压碎指标值应符合表5.8要求。5.1.2.4坚固性混凝土(7)第21页表5.7坚固性指标(GB/T14684—)项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类质量损失（%，小于）8810表5.8压碎指标(GB/T14684—)项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类单级最大压碎指标(%，小于)

202530混凝土(7)第22页普通混凝土惯用粗骨料分卵石和碎石两类。

卵石是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成，粒径大于5mm岩石颗粒。按其产源不一样可分为河卵石、海卵石、山卵石等。

碎石是天然岩石或卵石经机械破碎、筛分制成，粒径大于5mm岩石颗粒。5.1.3粗骨料－石子混凝土(7)第23页(1)最大粒径Dmax粗骨料公称粒级上限称为该粒级最大粒径。粗骨料最大粒径增大，则其总表面积对应减小，包裹粗骨料所需水泥浆量就降低，可节约水泥；或者在一定和易性和水泥用量条件下，能降低用水量而提升混凝土强度。5.1.3.1最大粒径和颗粒级配混凝土(7)第24页(2)颗粒级配良好粗骨料，对提升混凝土强度、耐久性，节约水泥是极为有利。粗骨料颗粒级配分连续粒级和单粒粒级。粗骨料颗粒级配好坏判定也是经过筛分析法进行。据国家标准，建筑用卵石、碎石颗粒级配应符合表5.9要求。混凝土(7)第25页表5.9建筑用卵石、碎石颗粒级配(GB/T14685—)混凝土(7)第26页

卵石和碎石中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物。卵石和碎石中如含有有机物、硫化物及硫酸盐，其含量应符合表5.12要求。5.1.3.4有害物质混凝土(7)第27页项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类有机物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸盐(SO3质量计)（%）0.51.01.0表5.12有害物质含量(GB/T14685—)混凝土(7)第28页坚固性是指卵石、碎石在自然风化和其它外界物理化学原因作用下抵抗破裂能力。采取硫酸钠溶液法进行试验，卵石和碎石经5次循环后，其质量损失应符合表5.13要求。5.1.3.5坚固性混凝土(7)第29页表5.13坚固性指标(GB/T14685—)项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类质量损失(%，小于)

5812混凝土(7)第30页

对混凝土用水质量要求：不得影响混凝土和易性及凝结；不得有损于混凝土强度发展；不得降低混凝土耐久性，加紧钢筋锈蚀及造成预应力钢筋脆断；不得污染混凝土表面。

《混凝土拌和用水标准》(JGJ63—1989)对混凝土用水提出了详细质量要求。5.1.4混凝土用水混凝土(7)第31页5.2混凝土主要技术性质混凝土性质包含混凝土拌合物和易性，混凝土强度、变形及耐久性等。混凝土各组成材料按一定百分比搅拌后还未凝结硬化材料称为混凝土拌合物。混凝土(7)第32页5.2.1.1和易性概念

和易性又称工作性，是指混凝土拌合物在一定施工条件下，便于各种施工工序操作，以确保取得均匀密实混凝土性能。和易性是一项综合技术指标，包含流动性(稠度)、粘聚性和保水性三个主要方面。5.2.1混凝土拌合物和易性混凝土(7)第33页(1)流动性是指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充整个模型性能。流动性好混凝土拌合物操作方便、易于捣实和成型。(2)粘聚性是指拌合物在施工过程中，各组成材料相互之间有一定粘聚力，不出现分层离析，保持整体均匀性能。混凝土(7)第34页(3)保水性是指拌合物保持水分，不致产生严重泌水性质。混凝土拌合物流动性、粘聚性和保水性三者既相互联络，又相互矛盾。施工时应兼顾三者，使拌合物既满足要求流动性，又确保良好粘聚性和保水性。混凝土(7)第35页

《普通混凝土拌合物性能试验方法》(GB/T50080—)要求采取坍落度及坍落扩展度试验和维勃稠度试验进行评定。

(1)坍落度及坍落扩展度试验

将混凝土拌合物分3次按要求方法装入坍落度筒内，刮平表面后，垂直向上提起坍落度筒。拌合物因自重而坍落，测量坍落值(mm)，即为该拌合物坍落度(如图5.4)。5.2.1.2和易性测定混凝土(7)第36页依据坍落度大小，可将混凝土拌合物分成4级，见表5.15。混凝土拌合物坍落度应在一个适宜范围内。其值可依据工程结构种类、钢筋疏密程度及振捣方法按表5.16选取。对于干硬性混凝土，和易性测定常采取维勃稠度试验。混凝土(7)第37页(2)维勃稠度试验维勃稠度试验需用维勃稠度测定仪(见图5.5)。所用时间(以秒计)称为该混凝土拌合物维勃稠度。维勃稠度值越大，说明混凝土拌合物越干硬。混凝土拌合物依据维勃稠度大小分为4级，见表5.17。混凝土(7)第38页图5.4坍落度测定混凝土(7)第39页表5.15混凝土拌合物按坍落度分级级别名称坍落度(mm)允许偏差(mm)T1T2T3T4

低塑性混凝土塑性混凝土流动性混凝土大流动性混凝土10~4050~90100~150＞160±10±20±30±30混凝土(7)第40页表5.16混凝土浇筑时坍落度项次结构种类坍落度(mm)1基础或地面等垫层、无筋厚大结构(挡土墙、基础或厚大块体等)或配筋稀疏结构10~302板、梁和大型及中型截面柱子等30~503配筋密列结构(薄壁、斗仓、筒仓、细柱等)50~704配筋特密结构70~90混凝土(7)第41页图5.5维勃稠度仪混凝土(7)第42页(1)水泥浆数量在水灰比不变条件下，增加混凝土单位体积中水泥浆数量，能使骨料周围有足够水泥浆包裹，改进骨料之间润滑性能，从而使混凝土拌合物流动性提升。但水泥浆数量不宜过多，不然会出现流浆现象，粘聚性变差，浪费水泥，同时影响混凝土强度。5.2.1.3影响混凝土和易性主要原因混凝土(7)第43页(2)水泥浆稠度水泥浆稠度主要取决于水灰比(1m3混凝土中水与水泥用量比值)大小。水灰比过大，水泥浆太稀，产生严重离析及泌水现象；过小，因流动性差而难于施工，通常水灰比在0.40~0.75之间，并尽可能选取小水灰比。混凝土(7)第44页(3)砂率(βS)

砂率是指混凝土内砂质量占砂、石总量百分比。选择砂率应该是在用水量及水泥用量一定条件下，使混凝土拌合物取得最大流动性，并保持良好粘聚性和保水性；或在确保良好和易性同时，水泥用量最少。此时砂率值称为合理砂率(图5.7)。合理砂率普通经过试验确定，在不具备试验条件下，可参考表5.18选取。混凝土(7)第45页(4)原材料性质

①水泥品种在其它条件相同时，硅酸盐水泥和普通水泥较矿渣水泥拌制混凝土拌合物和易性好。

②骨料如其它条件相同，卵石混凝土比碎石混凝土流动性大，级配好比级配差流动性大。混凝土(7)第46页(5)其它原因

①外加剂拌制混凝土时，掺入少许外加剂，有利于改进和易性

②温度混凝土拌合物流动性随温度升高而降低。

③时间伴随时间延长，拌和后混凝土坍落度逐步减小。混凝土(7)第47页图5.7砂率与水泥用量关系(坍落度不变)混凝土(7)第48页表5.18混凝土砂率(%)水灰比(W/C)卵石最大粒径(mm)碎石最大粒径(mm)1020401020400.400.500.600.7026~3230~3533~3836~4125~3129~3432~3735~4024~3028~3331~3634~3930~3533~3836~4139~4429~3432~3735~4038~4327~3230~3533~3836~41混凝土(7)第49页5.2.2.1混凝土立方体抗压强度

《普通混凝土力学性能试验方法》(GB/T50081—)要求，制作150mm×150mm×150mm标准立方体试件(在特殊情况下，可采取150mm×300mm圆柱体标准试件)，在标准条件(温度20±2℃，相对湿度95%以上)下或在温度为20±2℃不流动Ca(OH)2饱和溶液中养护到28d，所测得抗压强度值为混凝土立方体抗压强度，以fcu表示。5.2.2混凝土强度混凝土(7)第50页当采取非标准尺寸试件时，应换算成标准试件强度。换算方法是将所测得强度乘以对应换算系数(见表5.19)。

混凝土强度等级采取符号C与立方体抗压强度标准值表示。普通混凝土通常划分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等12个强度等级(C60以上混凝土称为高强混凝土)。混凝土(7)第51页表5.19强度换算系数(GB/T50081—)试件尺寸(mm)骨料最大粒径(mm)强度换算系数100×100×100150×150×150200×200×20031.540630.9511.05混凝土(7)第52页

《普通混凝土力学性能试验方法》(GB/T50081—)要求，采取150mm×150mm×300

mm棱柱体作为标准试件，测得抗压强度为轴心抗压强度fcp。混凝土轴心抗压强度fcp与立方体抗压强度fcu之间含有一定关系，经过大量试验表明：在立方体抗压强度fcu为10~55MPa范围内，fcp=(0.7~0.8)fcu。5.2.2.2混凝土轴心抗压强度混凝土(7)第53页

混凝土强度主要取决于水泥石强度及其与骨料表面粘结强度，而水泥石强度及其与骨料粘结强度又与水泥强度等级、水灰比及骨料性质有亲密关系。同时，龄期及养护条件等原因对混凝土强度也有较大影响。

5.2.2.3影响混凝土强度主要原因混凝土(7)第54页(1)水泥强度等级和水灰比

配合比相同时，水泥强度等级越高，混凝土强度也越大；在一定范围内，水灰比越小，混凝土强度也越高。试验证实，混凝土强度与水灰比呈曲线关系，而与灰水比呈直线关系(见图5.8)。其强度计算公式是：混凝土(7)第55页(2)粗骨料颗粒形状和表面特征当粗骨料中含有大量针片状颗粒及风化岩石时，会降低混凝土强度。碎石表面粗糙、多棱角，与水泥石粘结力较强，而卵石表面光滑，与水泥石粘结力较弱。

混凝土(7)第56页(3)养护条件

试验表明，保持足够湿度时，温度升高，水泥水化速度加紧，强度增加也快。

(4)龄期混凝土在正常养护条件下，其强度随龄期增加而提升。混凝土(7)第57页(5)

试验条件

①试件尺寸相同混凝土，试件尺寸越小测得强度越高。

②试件形状当试件受压面积(a×a)相同，而高度(h)不一样时，高宽比(h/a)越大，抗压强度越小。见图5.11

③表面状态

④加荷速度

混凝土(7)第58页图5.8混凝土强度与水灰比及灰水比关系(a)强度与水灰比关系；(b)强度与灰水比关系混凝土(7)第59页图5.11混凝土试件破坏状态(a)立方体试件；(b)棱柱体试件；(c)试件破坏后棱锥体；(d)不受承压板约束时试件破坏情况混凝土(7)第60页

(1)

采取高强度等级水泥

(2)

采取干硬性混凝土

(3)

采取蒸汽或蒸压养护

(4)

采取机械搅拌和振捣图5.12

(5)

掺入减水剂或早强剂5.2.2.4提升混凝土强度办法混凝土(7)第61页图5.12捣实方法对混凝土强度影响混凝土(7)第62页5.2.4.1混凝土耐久性概念

混凝土耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏原因作用，长久保持强度和外观完整性能力。包含混凝土抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力等等。5.2.4混凝土耐久性混凝土(7)第63页(1)抗渗性是指混凝土抵抗水、油等液体渗透能力。抗渗性好坏用抗渗等级来表示。抗渗等级分为P4、P6、P8、P10、P12等5个等级。混凝土水灰比反抗渗性起决定性作用。

提升混凝土抗渗性根本办法在于增强混凝土密实度。混凝土(7)第64页(2)抗冻性是指混凝土在饱和水状态下，能经受屡次冻融循环而不破坏，也不严重降低强度性能，是评定混凝土耐久性主要指标。

抗冻等级依据混凝土所能承受重复冻融循环次数，划分为F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300等9个等级。混凝土密实度、孔隙结构特征是影响抗冻性主要原因混凝土(7)第65页(3)抗侵蚀性腐蚀类型通常有淡水腐蚀、硫酸盐腐蚀、溶解性化学腐蚀、强碱腐蚀等，其腐蚀机理详见第4.1节。混凝土抗侵蚀性与密实度相关，同时，水泥品种、混凝土内部孔隙特征反抗腐蚀性也有较大影响。混凝土(7)第66页(3)抗碳化空气中二氧化碳和水泥中氢氧化钙作用，生成碳酸盐，降低碱度。降低了对钢筋保护。普通以28天碳化深度平均值表示混凝土(7)第67页5.3混凝土外加剂

国家标准GB8075—87中按外加剂主要功效将混凝土外加剂分为4类：

(1)改进混凝土拌合物流变性能外加剂，其中包含各种减水剂、引气剂和泵送剂等。

(2)调整混凝土凝结时间、硬化性能外加剂，其中包含缓凝剂、早强剂和速凝剂等。5.3.1外加剂分类混凝土(7)第68页

(3)改进混凝土耐久性外加剂，其中包含引气剂、防水剂和阻锈剂等。

(4)改进混凝土其它性能外加剂，其中包含加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。混凝土(7)第69页5.3.2.1减水剂

减水剂是指能保持混凝土和易性不变，而显著降低其拌和用水量外加剂。(1)减水剂减水作用水泥加水拌和后，水泥颗粒间会相互吸引，形成许多絮状物［图5.14(a)］。当加入减水剂后，减水剂能拆散这些絮状结构，把包裹游离水释放出来［图5.14(b)］。5.3.2惯用外加剂混凝土(7)第70页(2)使用减水剂技术经济效果

①在保持和易性不变，也不降低水泥用量时，可降低拌和水量5%~25%或更多。

②在保持原配合比不变情况下，可使拌合物坍落度大幅度提升(可增大100~200mm)。

③若保持强度及和易性不变，可节约水泥10%~20%。

④提升混凝土抗冻性、抗渗性，使混凝土耐久性得到提升。混凝土(7)第71页(3)惯用减水剂

当前，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，各类可按主要功效分为普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂等几个。现将惯用具种简明介绍以下：

①木质素系减水剂

②萘系减水剂

混凝土(7)第72页图5.14水泥浆结构1—水泥颗粒；2—游离水(a)未掺减水剂时水泥浆体中絮状结构；(b)掺减水剂水泥浆结构混凝土(7)第73页

加速混凝土早期强度发展外加剂称为早强剂。这类外加剂能加速水泥水化过程，提升混凝土早期强度并对后期强度无显著影响。

当前惯用早强剂有氯盐、硫酸盐、三乙醇胺三大类及以它们为基础复合早强剂。5.3.2.2早强剂混凝土(7)第74页

能使混凝土在负温下硬化，并在要求时间内到达足够防冻强度外加剂称为防冻剂。在负温度条件下施工混凝土工程须掺入防冻剂。普通，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。

氯盐类防冻剂

惯用复合防冻剂有NON-F型、NC-3型、MN-F型、FW2、FW3、AN-4等。5.3.2.5防冻剂混凝土(7)第75页

在搅拌混凝土过程中，能引入大量均匀分布、稳定而封闭微小气泡外加剂称为引气剂。引气剂可在混凝土拌合物中引入直径为0.05~1.25mm气泡，能改进混凝土和易性，提升混凝土抗冻性、抗渗性等耐久性，适合用于港口、土工、地下防水混凝土等工程。

惯用产品有松香热聚物、松香皂等，另外还有烷基磺酸钠及烷基苯磺酸钠等。5.3.2.3引气剂混凝土(7)第76页

延长混凝土凝结时间外加剂称为缓凝剂。

惯用缓凝剂有没有机盐类，如硼砂(Na2B4O7·10H2O)，其掺量为水泥质量0.1%~

0.2%；磷酸三钠(Na3PO4·12H2O)，其掺量为水泥质量0.1%~1.0%等。还有有机物羟基羟酸盐类，如酒石酸，掺量为0.2%~0.3%；柠檬酸，其掺量为0.05%~0.1%；以及使用较多糖蜜类缓凝剂，其掺量为0.1%~0.5%。5.3.2.4缓凝剂混凝土(7)第77页(1)外加剂品种选择选择外加剂时，应依据工程需要、现场条件及产品说明书进行全方面考虑。(2)外加剂掺量选择外加剂品种选定后，还要认真确定外加剂掺量。(3)外加剂掺入方法普通外加剂不能直接加入混凝土搅拌机内。5.3.3外加剂施工和保管注意事项混凝土(7)第78页5.4普通混凝土配合比设计

混凝土配合比设计，是依据材料技术性能、工程要求、结构形式和施工条件，来确定混凝土各组成材料之间配合百分比。

通常有两种表示方式：一个是以每立方米混凝土中各种材料用量来表示。另一个是以各种材料相互间质量比来表示(以水泥质量为1)。混凝土(7)第79页5.4.1.1混凝土配合比设计基本要求

(1)满足设计要求强度；

(2)满足施工要求和易性；

(3)满足与环境相适应耐久性；

(4)在确保质量前提下，应尽可能节约水泥，降低成本。5.4.1混凝土配合比设计基本要求和主要参数混凝土(7)第80页

水灰比是单位体积混凝土中水和水泥质量比值（与混凝土强度关系亲密）沙石比是单位体积用砂与用石质量比，也叫砂率值（主要影响流动性）

浆骨比即用水量多少5.4.1.2混凝土配合比设计主要参数混凝土(7)第81页按照已选择原材料性能及混凝土技术要求进行初步计算，得出“初步配合比”；经过试验室试拌调整，得出“基准配合比”；经过强度检验(如有抗渗、抗冻等其它性能要求，应该进行对应检验)，定出满足设计和施工要求并比较经济“试验室配合比”(也叫设计配合比)；依据现场砂、石实际含水率，对试验室配合比进行调整，求出“施工配合比”。5.4.2混凝土配合比设计方法、步骤及实例混凝土(7)第82页(1)确定配制强度(fcu,o)配制强度按下式计算：(2)初步确定水灰比(W/C)采取碎石时：

采取卵石时：5.4.2.1计算初步配合比混凝土(7)第83页(3)选择单位用水量(mW0)

①干硬性和塑性混凝土用水量确实定

a.水灰比在0.40~0.80范围时，依据粗骨料品种、粒径及施工要求混凝土拌合物稠度，其用水量可按表5.22选取。

b.水灰比小于0.40混凝土以及采取特殊成型工艺混凝土用水量，应经过试验确定。混凝土(7)第84页

②流动性和大流动性混凝土用水量宜按以下步骤进行

a.以表5.22中坍落度90mm用水量为基础，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg，计算出未掺外加剂时混凝土用水量；

b.掺外加剂时混凝土用水量可按下式计算：混凝土(7)第85页(4)计算单位水泥用量(mC0)依据已选定单位用水量(mW0)及初步确定水灰比(W/C)，可计算出单位水泥用量(mC0)：(5)选取合理砂率值(βS)普通应经过试验找出合理砂率，也可按骨料种类、规格及混凝土水灰比选取。混凝土(7)第86页(6)计算砂、石用量(mS0、mG0)

①体积法即将混凝土拌合物体积，看成是各组成材料绝对体积，加上拌合物中所含空气体积。据此可列关系式(5.1)：再依据已选取砂率值列出关系式(5.2)：混凝土(7)第87页

②质量法即假定混凝土拌合物在振捣密实状态下每立方米质量mCP′为一固定值，再依据已知砂率，列出关系式(5.3)及式(5.4)：混凝土(7)第88页表5.22塑性和干硬性混凝土单位用水量(JGJ55—)混凝土(7)第89页

调整目标：一是使混凝土拌合物和易性满足施工需要；二是使水灰比符合混凝土强度及耐久性要求。(1)和易性调整按初步配合比称取各组成材料用量，搅拌均匀后测定其坍落度，同时观察其粘聚性和保水性。5.4.2.2确定试验室配合比混凝土(7)第90页(2)强度复核

方法是采取调整后配合比制成3组不一样水灰比混凝土试块：一组采取基准配合比，另外两组配合比水灰比，宜较基准配合比水灰比分别增加和降低0.05，用水量应与基准配合比相同，砂率可分别增加和降低1%。分别将3组试件标准养护28d，依据测得强度值与相对应灰水比(C/W)关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度fcu,o相对应灰水比，并应按以下标准确定每立方米混凝土材料用量：混凝土(7)第91页

①用水量(mW)在基准配合比用水量基础上，依据制作强度试件时测得坍落度或维勃稠度进行调整确定；

②水泥用量(mC)以用水量乘选定灰水比计算确定；

③粗、细骨料用量(mG、mS)应在基准配合比粗、细骨料用量基础上，按选定灰水比调整后确定。由强度复核之后配合比，还应依据混凝土拌合物表观密度实测值(ρc,t)和混凝土拌合物表观密度计算值(ρc,c)进行校正。校正系数为：

混凝土(7)第92页

假定工地上测出砂含水率为a%、石子含水率为b%，则将上述试验室配合比换算为施工配合比，其材料称量为：

水泥砂子石子水5.4.2.3计算施工配合比混凝土(7)第93页【例题】某工程制作室内用钢筋混凝土大梁，混凝土设计强度等级为C20，施工要求坍落度为35~50mm，采取机械振捣。该施工单位无历史统计资料。采取材料：普通水泥，32.5级，实测强度为34.8

MPa，密度为3100kg/m3；中砂，表观密度为2650kg/m3，堆积密度为1450kg/m3；卵石，最大粒径20mm，表观密度为2.73g/cm3，堆积密度为1500kg/m3；自来水。试设计混凝土配合比(按干燥材料计算)。若施工现场中砂含水率为3%，卵石含水率为1%，求施工配合比。混凝土(7)第94页【解】(1)确定配制强度。

(2)确定水灰比(W/C)

(3)确定用水量(mW0)

(4)计算水泥用量(mC0）

(5)确定砂率

(6)计算砂、石用量mS0、mG0

(7)计算初步配合比

(8)配合比调整

(9)试验室配合比

(10)施工配合比混凝土(7)第95页(1)确定配制强度。该施工单位无历史统计资料，查表5.21取σ=5.0MPa。

fcu,o=fcu,k+1.645σ

=20+8.2

=28.2(MPa)(2)确定水灰比(W/C)①利用强度经验公式计算水灰比：②复核耐久性查表5.20要求最大水灰比为0.65，所以W/C=0.49满足耐久性要求。

混凝土(7)第96页(3)确定用水量(mW0)此题要求施工坍落度为35~50mm，卵石最大粒径为20mm，查表5.22得每立方米混凝土用水量：

mW0=180kg(4)计算水泥用量(mC0）

mC0=mW0×C/W=180×2.02≈364(kg)查表5.20要求最小水泥用量为260kg，故满足耐久性要求。(5)确定砂率依据上面求得W/C=0.49，卵石最大粒径20mm，查表5.18，选砂率βS=32%。混凝土(7)第97页(6)计算砂、石用量mS0、mG0

①按体积法列方程组

解得

mSO=599kgmGO=1273kg混凝土(7)第98页

②按质量法：强度等级C20混凝土查表5.23，取混凝土拌合物计算表观密度m′CP=2400kg/m3，列方程组

解得

mSO=594kgmGO=1262kg混凝土(7)第99页(7)计算初步配合比

①体积法

mC0∶mS0∶mG0=364∶599∶1273=1∶1.65∶3.50

W/C=0.49

②质量法

mC0∶mS0∶mG0=364∶594∶1262=1∶1.63∶3.47

W/C=0.49两种方法计算结果相近。混凝土(7)第100页(8)配合比调整按初步配合比称取15L混凝土拌合物材料：水泥364×15/1000=5.46kg砂子599×15/1000=8.99kg石子1273×15/1000=19.10kg水180×15/1000=2.70kg

①和易性调整将称好材料均匀拌和后，进行坍落度试验。假设测得坍落度为25mm，小于施工要求35~50mm，应保持原水灰比不变，增加5%水泥浆。再经拌和后，坍落度为45mm，粘聚性、保水性均良好，已满足施工要求。混凝土(7)第101页此时各材料实际用量为：水泥5.46+5.46×5%=5.73kg砂8.99kg石19.10kg水2.70+2.70×5%=2.84kg并测得每立方米拌合物质量为mCP=2380kg/m3

②强度调整方法如前所述，此题假定W/C=0.49时，强度符合设计要求，故不需调整。混凝土(7)第102页(9)试验室配合比上述基准配合比为：

水泥∶砂∶石=5.73∶8.99∶19.10=1∶1.57∶3.33

W/C=0.49则调整后1m3混凝土拌合物各种材料用量为：

mC=5.73/(5.73+8.99+19.10+2.84)×2380=372kg

mS=1.57×372=584kg

mG=3.33×372=1239kg

mW=0.49×372=182kg混凝土(7)第103页试验室配合比见下表：材料名称水泥砂卵石水1m3混凝土拌合物各材料用量(kg)3725841239182质量配合比11.573.330.49混凝土(7)第104页(10)施工配合比

1m3拌合物实际材料用量(kg)：

mC′=mC=375kg

mS′=mS(1+a%)=584×(1+3%)=602kg

mG′=mG(1+b%)=1239×(1+1%)=1251kg

mW′=mW-mS·a%-mG·b%=182-17.5-12.4=152kg混凝土(7)第105页5.5轻混凝土凡表观密度小于1950kg/m3混凝土统称为轻混凝土。按其组成成份可分为轻骨料混凝土、多孔混凝土(如加气混凝土)和大孔混凝土(如无砂大孔混凝土)三种类型。混凝土(7)第106页用轻质粗骨料、轻质细骨料(或普通砂)、水泥和水配制而成，其干表观密度小于1950

kg/m3混凝土叫轻骨料混凝土。轻骨料混凝土是一个轻质、高强、多功效新型建筑材料，含有表观密度小、保湿性好、抗震性强等优点。5.5.1轻骨料混凝土混凝土(7)第107页(1)轻骨料分类凡粒径大于5mm，堆积密度小于1000kg/m3骨料，称为轻粗骨料；粒径小于5mm，堆积密度小于1200kg/m3骨料，称为轻细骨料。轻骨料按其起源可分为3类：

①天然轻骨料

②人造轻骨料

③工业废料5.5.1.1轻骨料分类及技术性能混凝土(7)第108页(2)轻骨料技术性能轻骨料技术性能主要包含堆积密度、强度、颗粒级配和吸水率等4项。另外，对耐久性、安定性、有害杂质含量也提出了要求。①堆积密度轻骨料堆积密度大小，将影响轻骨料混凝土表观密度和性能。依据堆积密度大小，轻骨料可划分为若干密度等级(见表5.25)。混凝土(7)第109页②强度轻骨料

用筒压强度及强度等级表示。轻骨料筒压强度以“筒压法”测定。轻粗骨料筒压强度和强度等级应不低于表5.26要求。③轻骨料颗粒级配、最大粒径及粗细程度其指标详见表5.27。混凝土(7)第110页④吸水率轻测定轻骨料1h吸水率。规程要求，轻砂和天然轻粗骨料吸水率不作要求；其它轻粗骨料吸水率不应大于22%。⑤有害杂质含量及其它性能轻骨料中禁止混入煅烧过石灰石、白云石和硫酸盐、氯化物等。轻骨料有害杂质含量和其它性能指标应小于表5.28要求。混凝土(7)第111页表5.25轻骨料密度等级密度等级堆积密度范围(kg/m3)轻粗骨料轻砂004005006007008009001000————500600700800900100011001200210~300310~400410~500510~600610~700710~800810~900910~10001010~11001110~1200混凝土(7)第112页表5.26轻粗骨料筒压强度及强度等级密度等级筒压强度fa(MPa)强度等级fak(MPa)碎石型普通型和圆球型普通型圆球型30040050060070080090010000.2/0.30.4/0.50.6/1.00.8/1.51.0/2.01.2/2.51.5/3.01.8/4.00.30.51.02.03.04.05.06.53.55.07.510152025303.55.07.51520253040混凝土(7)第113页表5.27轻粗骨料级配筛孔尺寸dmin1/2dmaxdmax2dmax圆球型及单一粒级普通型混合级配碎石型混合级配累计筛余(按质量计，%)≥90≥90≥90不要求30~7040~60≤10≥10≤10000混凝土(7)第114页表5.28轻骨料有害物质含量及其它性能指标项目名称指标抗冻性(F15，质量损失，%)安定性(煮沸法，质量损失，%)烧失量①，轻粗骨料(质量损失，%)轻砂(质量损失，%)硫酸盐含量(按SO3计，%)氯盐含量(以Cl2计，%)含泥量②(质量