混凝土的分类及构造做法培训讲义PPT

5混凝土土主要介绍绍了普通通混凝土土的组成成材料，，混凝土土拌合物物的和易易性，硬硬化混凝凝土的强强度、变变形、耐耐久性，，混凝土土外加剂剂的作用用原理和和应用，，普通混混凝土配配合比设设计方法法等，简简要介绍绍了轻混混凝土及及其他品品种混凝凝土，如如体现混混凝土发发展动态态的高强强混凝土土、高性性能混凝凝土等。。本章提要要混凝土是由胶凝凝材料、、骨料和和水，必必要时掺掺入化学学外加剂剂和矿物物质混合合材料，，按适当当比例配配合，拌拌制成拌拌合物，，经硬化化而成的的人造石石材。按胶凝材材料不同同，分为水泥混凝凝土(又叫普通通混凝土土)、沥青混凝凝土、石膏混凝凝土及聚合物混混凝土等；按表观密密度不同同，分为重混凝土土(ρ0＞2800kg/m3)、普通混凝凝土(ρ0=2000~2800kg/m3)、轻混凝土土(ρ0＜2000kg/m3)；按使用功功能不同同，分为结构用混混凝土、道路混凝凝土、水工混凝凝土、耐热混凝凝土、耐酸混凝凝土及防辐射混混凝土等；按施工工工艺不同同，又分为为喷射混凝凝土、泵送混凝凝土、振动灌浆浆混凝土土等。本章内内容容5.1普通混凝凝土的组组成材料料5.2混凝土的的主要技技术性质质5.3混凝土外外加剂5.4普通混凝凝土配合合比设计计5.5轻混凝土土5.6其他品种种混凝土土5.1普通混凝凝土的组组成材料料普通混凝凝土是由水泥泥、粗骨骨料(碎石或卵卵石)、细骨料料(砂)和水拌和和，经硬硬化而成成的一种种人造石石材。砂、石在混凝土土中起骨骨架作用用，并抑抑制水泥泥的收缩缩；水泥和水水形成水泥泥浆，包包裹在粗粗细骨料料表面并并填充骨骨料间的的空隙。。水泥浆体体在硬化前前起润滑滑作用，，使混凝凝土拌合合物具有有良好的的工作性性能，硬硬化后将将骨料胶胶结在一一起，形形成坚固固的整体体。其结构如图5.1。图5.1普通混凝凝土结构构示意图图1—石子；2—砂子；3—水泥浆；；4—气孔5.1.1.1水泥品种种的选择择配制混凝凝土时，，一般可可采用五五大品种种水泥，，必要时时也可采采用快硬硬水泥、、铝酸盐盐水泥等等。详见第4章及表4.7。5.1.1水泥水泥强度度等级应应与混凝凝土强度度等级相相适应。。一般以以水泥强强度(以MPa为单位)为混凝土土强度等等级的1.5~2.0倍较适宜宜，水泥泥强度等等级过高高或过低低，会导导致水泥泥用量过过少或过过多，对对混凝土土的技术术性能及及经济效效果都不不利。5.1.1.2水泥强度度等级的的选择普通混凝凝土的细细骨料主主要采用用天然砂和人工砂。天然砂是由自然然风化、、水流搬搬运和分分选、堆堆积形成成的粒径径小于4.75mm的岩石颗颗粒，但但不包括括软质岩岩、风化化岩石的的颗粒。。按产源源不同，，天然砂砂分为山砂、河河砂和海海砂。人工砂是经除土土处理的的机制砂砂、混合合砂的统统称。5.1.2细骨料－－砂子砂按技术术要求分分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。Ⅰ类宜用于强强度等级级大于C60的混凝土土；Ⅱ类宜用于强强度等级级C30~C60及抗冻、、抗渗或或其他要要求的混混凝土；；Ⅲ类宜用于强强度等级级小于C30的混凝土土和建筑筑砂浆。。为了节约约水泥，，并使混混凝土结结构达到到较高密密实度，，选择骨骨料时，，应尽可可能选用用总表面面积较小小、空隙隙率较小小的骨料料，而砂砂子的总总表面积积与粗细细程度有有关，空空隙率则则与颗粒粒级配有有关。(1)粗细程度度砂的粗细细程度是指不同同粒径的的砂粒混混合在一一起的总总体粗细细程度。。5.1.2.1砂的粗细细程度及及颗粒级级配(2)颗粒级配配砂的颗粒粒级配是指粒径径不同的的砂粒互互相搭配配的情况况。同样粒径径的砂空空隙率最最大，若若大颗粒粒间空隙隙由中颗颗粒填充充，空隙隙率会减减小，若若再填充充以小颗颗粒，空空隙率更更小，如图5.2所示。(3)砂的粗细细程度与与颗粒级级配的评评定砂的粗细细程度和和颗粒级级配，常常用筛分析方方法进行评定定。称取试样样500g，将试样样倒入按按孔径大大小从上上到下组组合的套套筛(附筛底)上进行筛筛分，然然后称取取各筛上上的筛余余量，计计算各筛筛的分计计筛余百百分率a1、a2、a3、a4、a5、a6及累计筛筛余百分分率A1、A2、A3、A4、A5、A6，其计算算关系如表5.1。砂的粗细细程度用用细度模数数Mx表示，其其计算式式如下：：建筑用砂砂按细度度模数分分为粗、、中、细细三种规规格，其其细度模模数分别别为：粗砂：3.7~3.1；中砂：3.0~2.3；细砂：2.2~1.6。砂的颗粒粒级配用用级配区区表示，，以级配配区或级级配曲线线判定砂砂级配的的合格性性。对细细度模数数为3.7~1.6的建筑用用砂，根根据600μμm筛的累计计筛余百百分率分分成3个级配区区，见表5.2。为了更直直观地反反映砂的的颗粒级级配，以以累计筛筛余百分分率为纵纵坐标，，筛孔尺尺寸为横横坐标，，根据表表5.2的数值可可以画出出砂子3个级配区区的级配配曲线，，如图5.3所示。【例题】用500g烘干砂进进行筛分分试验，，其结果果如表5.3所求。试试分析该该砂的粗粗细程度度与颗粒粒级配。。【解】计算细度度模数Mx评定结果果：将累累计筛余余百分率率与表5.2作对照，，或绘出出级配曲曲线，此此砂处于于2区，级配配良好；；细度模模数为2.66，属中砂砂。图5.2骨料颗粒粒级配示示意图(a)单一粒径径；(b)两种粒径径；(c)多种粒径径表5.1累计筛余余率与分分计筛余余率计算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%A1=a12.36mmm2a2=(m2/500)×100%A2=a1+a21.18mmm3a3=(m3/500)×100%A3=a1+a2+a3600μmm4a4=(m4/500)×100%A4=a1+a2+a3+a4300μmm5a5=(m5/500)×100%A5=a1+a2+a3+a4+a5150μmm6a6=(m6/500)×100%A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6表5.2建筑用砂砂的颗粒粒级配(GB/T14684—2001)筛孔尺寸1区2区3区累计筛余百分率(%)9.50mm0004.75mm10~010~010~02.36mm35~525~015~01.18mm65~3550~1025~0600μm85~7170~4140~16300μm95~8092~7085~55150μm100~90100~90100~90图5.3砂的级配配曲线筛孔尺寸筛余量(g)分计筛余百分率(%)累计筛余百分率(%)4.75mm27.55.55.52.36mm428.413.91.18mm479.423.3600μm191.538.361.6300μm102.520.582.1150μm8216.498.5<150μm7.51.5100表5.3砂样筛分分结果含泥量是指天然然砂中粒粒径小于于75μm的颗粒含含量；石粉含量量是指人工工砂中粒粒径小于于75μm的颗粒含含量；泥块含量量是指砂中中原粒径径大于1.18mm，经水浸浸洗、手手捏后小小于600μμm的颗粒含含量。天然砂的的含泥量量应符合合表5.4的规定。。人工砂的的石粉含含量应符符合表5.5的规定。。砂中泥块块含量应应符合表5.4和表5.5的规定。。5.1.2.2含泥量、、石粉含含量和泥泥块含量量表5.4天然砂的的含泥量量和泥块块含量(GB/T14684—2001)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表5.5人工砂的的石粉含含量和泥泥块含量量(GB/T14684—2001)项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类1亚甲蓝试验MB值＜1.40或合格石粉含量(按质量计)(%)<3.0<5.0<7.02泥块含量(按质量计)(%)0<1.0<2.03MB值≥1.40或不合格石粉含量(按质量计)(%)<1.0<3.0<5.04泥块含量(按质量计)(%)0<1.0<2.0国家标准准规定砂砂中不应应混有草草根、树树叶、塑塑料、煤煤块、炉炉渣等杂杂物，砂砂中如含含有云母母、轻物物质、有有机物、、硫化物物及硫酸酸盐、氯氯盐等，，其含量量应符合合表5.6的规定。。5.1.2.3有害物质质含量项目指标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砂中有害害物质含含量（GB/T14684—2001）砂的坚固固性是指砂在在自然风风化和其其他外界界物理、、化学因因素作用用下，抵抵抗破裂裂的能力力。天然砂采采用硫酸酸钠溶液液法进行行试验，，砂样经经5次循环后后其质量量损失应应符合表5.7的规定。。人工砂砂采用压压碎指标标法进行行试验，，压碎指指标值应应符合表5.8的规定。。5.1.2.4坚固性表5.7坚固性指指标(GB/T14684—2001)项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类质量损失（%，小于）8810表5.8压碎指标标(GB/T14684—2001)项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类单级最大压碎指标(%，小于)

202530砂的表观观密度、、堆积密密度、空空隙率应应符合如如下规定定：表观密密度大于2500kg/m3，松散堆堆积密度大于1350kg/m3，空隙率率小于47%。5.1.2.5表观密密度、、堆积积密度度、空空隙率率碱集料料反应应是指水水泥、、外加加剂等等混凝凝土组组成物物及环环境中中的碱碱与集集料中中碱活活性矿矿物在在潮湿湿环境境下缓缓慢发发生并并导致致混凝凝土开开裂破破坏的的膨胀胀反应应。经碱集集料反反应试试验后后，由由砂制制备的的试件件无裂裂缝、、酥裂裂、胶胶体外外溢等等现象象，在在规定定的试试验龄龄期膨膨胀率率应小小于0.10%。5.1.2.6碱集料料反应应普通混混凝土土常用用的粗粗骨料料分卵石和碎石两类。。卵石是由自自然风风化、、水流流搬运运和分分选、、堆积积形成成的，，粒径径大于于4.75mm的岩石石颗粒粒。按按其产产源不不同可可分为为河卵石石、海海卵石石、山山卵石石等。碎石是天然然岩石石或卵卵石经经机械械破碎碎、筛筛分制制成的的，粒粒径大大于4.75mm的岩石石颗粒粒。5.1.3粗骨料料－石石子卵石、、碎石石按技技术要要求分分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类。Ⅰ类宜用于于强度度等级级大于于C60的混凝凝土；；Ⅱ类宜用于于强度度等级级C30~C60及抗冻冻、抗抗渗或或其他他要求求的混混凝土土；Ⅲ类宜用于于强度度等级级小于于C30混凝土。(1)最大粒径Dmax粗骨料公称称粒级的上上限称为该粒级的最最大粒径。粗骨料的最最大粒径增增大，则其其总表面积积相应减小小，包裹粗粗骨料所需需的水泥浆浆量就减少少，可节约约水泥；或或者在一定定和易性和和水泥用量量条件下，，能减少用用水量而提提高混凝土土强度。5.1.3.1最大粒径和和颗粒级配配(2)颗粒级配良好的粗骨骨料，对提提高混凝土土强度、耐耐久性，节节约水泥是是极为有利利的。粗骨料的颗颗粒级配分分连续粒级和单粒粒级。粗骨料颗粒粒级配好坏坏的判定也也是通过筛分析法进行的。据据国家标准准，建筑用用卵石、碎碎石的颗粒粒级配应符合表5.9的规定。表5.9建筑用卵石石、碎石的的颗粒级配配(GB/T14685—2001)粗骨料中含含泥量是指粒径小小于75μm的颗粒含量量；泥块含量是指原粒径径大于4.75mm，经水浸洗洗、手捏后后小于2.36mm的颗粒含量量。粗骨料中含含泥量和泥泥块含量应应符合表5.10的规定。5.1.3.2含泥量和泥泥块含量表5.10含泥量和泥泥块含量(GB/T14685—2001)项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类含泥量（按质量计）（%）<0.5<1.0<1.5泥块含量（按质量计）（%）0<0.5<0.7卵石和碎石石颗粒的长长度大于该该颗粒所属属相应粒级级的平均粒粒径2.4倍者为针状颗粒；厚度小于于平均粒径径0.4倍者为片状颗粒(平均粒径指指该粒级上上、下限粒粒径的平均均值)。针片状颗粒粒易折断，，且会增大大骨料的空空隙率和总总表面积，，使混凝土土拌合物的的和易性、、强度、耐耐久性降低低。其含量应符合表5.11的规定。5.1.3.3针片状颗粒粒含量表5.11针片状颗粒粒含量(GB/T14685—2001)项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类针、片状颗粒(按质量计)(%，小于)

51525卵石和碎石石中不应混混有草根、、树叶、树树枝、塑料料、煤块和和炉渣等杂杂物。卵石和碎石石中如含有有有机物、、硫化物及及硫酸盐，，其含量应应符合表5.12的规定。5.1.3.4有害物质项目指标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有害物质含含量(GB/T14685—2001)坚固性是指卵石、、碎石在自自然风化和和其他外界界物理化学学因素作用用下抵抗破破裂的能力力。采用硫酸钠钠溶液法进进行试验，，卵石和碎碎石经5次循环后，，其质量损损失应符合表5.13的规定。5.1.3.5坚固性表5.13坚固性指标标(GB/T14685—2001)项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类质量损失(%，小于)

5812(1)岩石抗压强强度岩石抗压强强度是将母岩制制成50mm××50mm×50mm的立方体试试件或50mm××50mm的圆柱体试试件，测得得的其在饱饱和水状态态下的抗压压强度值。。国家标准规规定，岩石石抗压强度度：火成岩岩应不小于于80MPa，变质岩应应不小于60MPa，水成岩应应不小于30MPa。5.1.3.6强度(2)压碎指标压碎指标表示石子抵抵抗压碎的的能力，以以间接地推推测其相应应的强度，，其值越小小，说明强强度越高。。碎石和卵卵石的压压碎指标标应符合表5.14的规定。。项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类碎石压碎指标（%，小于）102030卵石压碎指标（%，小于）121616表5.14压碎指标标(GB/T14685—2001)碎石和卵卵石的表表观密度度、堆积积密度、、空隙率率应符合合如下规规定：表观密度度大于2500kg/m3，松散堆积积密度大于1350kg/m3，空隙率小于47%。5.1.3.7表观密度度、堆积积密度、、空隙率率经碱集料料反应试试验后，，由卵石石、碎石石制备的的试件无无裂缝、、酥裂、、胶体外外溢等现现象，在在规定的的试验龄龄期的膨膨胀率应应小于0.10%。5.1.3.8碱集料反反应对混凝土土用水的的质量要要求：不得影响响混凝土土的和易易性及凝凝结；不不得有损损于混凝凝土强度度的发展展；不得得降低混混凝土的的耐久性性，加快快钢筋锈锈蚀及导导致预应应力钢筋筋脆断；；不得污污染混凝凝土表面面。《混凝土拌拌和用水水标准》(JGJ63—1989)对混凝土土用水提提出了具具体的质质量要求求。5.1.4混凝土用用水5.2混凝土的的主要技技术性质质混凝土的的性质包包括混凝凝土拌合合物的和易性，混凝土强强度、变形及耐久性等。混凝土各各组成材材料按一一定比例例搅拌后后尚未凝凝结硬化化的材料料称为混凝土拌拌合物。5.2.1.1和易性概概念和易性又称工作性，是指混混凝土拌拌合物在在一定的的施工条条件下，，便于各各种施工工工序的的操作，，以保证证获得均均匀密实实的混凝凝土的性性能。和易性是是一项综综合技术术指标，，包括流动性(稠度)、粘聚性和保水性三个主要要方面。。5.2.1混凝土拌拌合物的的和易性性(1)流动性是指拌合合物在自自重或施施工机械械振捣作作用下，，能产生生流动并并均匀密密实地填填充整个个模型的的性能。。流动性性好的混混凝土拌拌合物操操作方便便、易于于捣实和和成型。。(2)粘聚性是指拌合合物在施施工过程程中，各各组成材材料互相相之间有有一定的的粘聚力力，不出出现分层层离析，，保持整整体均匀匀的性能能。(3)保水性是指拌合合物保持持水分，，不致产产生严重重泌水的的性质。。混凝土拌拌合物的的流动性性、粘聚聚性和保保水性三三者既互互相联系系，又互互相矛盾盾。施工工时应兼兼顾三者者，使拌拌合物既既满足要要求的流流动性，，又保证证良好的的粘聚性性和保水水性。《普通混凝凝土拌合合物性能能试验方方法》(GB/T50080——2002)规定采用用坍落度度及坍落落扩展度度试验和和维勃稠稠度试验验进行评评定。(1)坍落度及及坍落扩扩展度试试验将混凝土土拌合物物分3次按规定定方法装装入坍落落度筒内内，刮平平表面后后，垂直直向上提提起坍落落度筒。。拌合物物因自重重而坍落落，测量量坍落的的值(mm)，即为该该拌合物物的坍落落度(如图5.4)。5.2.1.2和易性测测定根据坍落落度大小小，可将将混凝土土拌合物物分成4级，见表5.15。混凝土拌拌合物的的坍落度度应在一一个适宜宜的范围围内。其其值可根根据工程程结构种种类、钢钢筋疏密密程度及及振捣方方法按表5.16选用。对于干硬硬性混凝凝土，和和易性测测定常采采用维勃勃稠度试试验。(2)维勃稠度度试验维勃稠度度试验需需用维勃勃稠度测测定仪(见图5.5)。所用用的时间间(以秒计)称为该混凝土土拌合物物的维勃勃稠度。维勃稠度度值越大大，说明明混凝土土拌合物物越干硬硬。混凝凝土拌合合物根据据维勃稠稠度大小小分为4级，见表5.17。图5.4坍落度测测定表5.15混凝土拌拌合物按按坍落度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表5.16混凝土浇浇筑时的的坍落度度项次结构种类坍落度(mm)1基础或地面等的垫层、无筋的厚大结构(挡土墙、基础或厚大的块体等)或配筋稀疏的结构10~302板、梁和大型及中型截面的柱子等30~503配筋密列的结构(薄壁、斗仓、筒仓、细柱等)50~704配筋特密的结构70~90图5.5维勃稠度度仪级别名称坍落度(mm)允许偏差(mm)V0V1V2V3

低塑性混凝土塑性混凝土流动性混凝土大流动性混凝土＞3131~2120~1110~5±6±6±4±3表5.17混凝土按按维勃稠稠度的分分级(1)水泥浆的的数量在水灰比比不变的的条件下下，增加加混凝土土单位体体积中的的水泥浆浆数量，，能使骨骨料周围围有足够够的水泥泥浆包裹裹，改善善骨料之之间的润润滑性能能，从而而使混凝凝土拌合合物的流流动性提提高。但但水泥浆浆数量不不宜过多多，否则则会出现现流浆现现象，粘粘聚性变变差，浪浪费水泥泥，同时时影响混混凝土强强度。5.2.1.3影响混凝凝土和易易性的主主要因素素(2)水泥浆的的稠度水泥浆的的稠度主主要取决决于水灰灰比(1m3混凝土中中水与水水泥用量量的比值值)大小。水水灰比过过大，水水泥浆太太稀，产产生严重重离析及及泌水现现象；过过小，因因流动性性差而难难于施工工，通常常水灰比比在0.40~0.75之间，并并尽量选选用小的的水灰比比。(3)砂率(βS)砂率是指混凝凝土内砂砂的质量量占砂、、石总量量的百分分比。选选择砂砂率应该该是在用用水量及及水泥用用量一定定的条件件下，使使混凝土土拌合物物获得最最大的流流动性，，并保持持良好的的粘聚性性和保水水性；或或在保证证良好和和易性的的同时，，水泥用用量最少少。此时时的砂率率值称为为合理砂率(如图5.6、图5.7)。合理砂率一般般通过试验确确定，在不具具备试验的条条件下，可参参考表5.18选取。(4)原材料的性质质①水泥品种在其他条件相相同时，硅酸酸盐水泥和普普通水泥较矿矿渣水泥拌制制的混凝土拌拌合物的和易易性好。②骨料如其他条件相相同，卵石混混凝土比碎石石混凝土流动动性大，级配配好的比级配配差的流动性性大。(5)其他因素①外加剂拌制混凝土时时，掺入少量量外加剂，有有利于改善和和易性②温度度混凝土土拌合合物的的流动动性随随温度度的升升高而而降低低。③时间间随着时时间的的延长长，拌拌和后后的混混凝土土坍落落度逐逐渐减减小。。图5.6砂率与与坍落落度关关系(水及水水泥用用量不不变)图5.7砂率与与水泥泥用量量关系系(坍落度度不变变)表5.18混凝土土砂率率(%)水灰比(W/C)卵石最大粒径(mm)碎石最大粒径(mm)1020401020400.400.500.600.7026~3230~3533~3836~4125~3129~3432~3735~4024~3028~3331~3634~3930~3533~3836~4139~4429~3432~3735~4038~4327~3230~3533~3836~415.2.2.1混凝土土立方方体抗抗压强强度《普通混混凝土土力学学性能能试验验方法法》(GB/T50081——2002)规定，，制作作150mm×150mm×150mm的标准准立方方体试试件(在特殊殊情况况下，，可采采用150mm×300mm的圆柱柱体标标准试试件)，在标标准条条件(温度20±±2℃℃，相对对湿度度95%以上)下或在在温度度为20±±2℃℃的不流流动的的Ca(OH)2饱和溶溶液中中养护护到28d，所测测得的的抗压压强度度值为为混凝凝土立立方体体抗压压强度度，以以fcu表示。。5.2.2混凝土土强度度当采用用非标标准尺尺寸的的试件件时，，应换换算成成标准准试件件的强强度。。换算算方法法是将将所测测得的的强度度乘以以相应应的换换算系系数(见表5.19)。混凝土土强度度等级级采用符符号C与立方方体抗抗压强强度标标准值值表示示。普普通混混凝土土通常常划分分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等12个强度度等级级(C60以上的的混凝凝土称称为高高强混混凝土土)。表5.19强度换换算系系数(GB/T50081—2002)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《普通混混凝土土力学学性能能试验验方法法》(GB/T50081——2002)规定，，采用用150mm×150mm×300mm的棱柱柱体作作为标标准试试件，，测得得的抗抗压强强度为为轴心心抗压压强度度fcp。混凝土土的轴轴心抗抗压强强度fcp与立方方体抗抗压强强度fcu之间具具有一一定的的关系系，通通过大大量试试验表表明：：在立立方体体抗压压强度度fcu为10~55MPa的范围围内，，fcp=(0.7~0.8)fcu。5.2.2.2混凝土土轴心心抗压压强度度混凝土土强度度主要要取决决于水水泥石石强度度及其其与骨骨料表表面的的粘结结强度度，而而水泥泥石强强度及及其与与骨料料的粘粘结强强度又又与水水泥强强度等等级、、水灰灰比及及骨料料的性性质有有密切切关系系。同同时，，龄期期及养养护条条件等等因素素对混混凝土土强度度也有有较大大影响响。5.2.2.3影响混混凝土土强度度的主主要因因素(1)水泥强强度等等级和和水灰灰比配合比比相同同时，，水泥泥强度度等级级越高高，混混凝土土强度度也越越大；；在一一定范范围内内，水水灰比比越小小，混混凝土土强度度也越越高。。试验证证明，，混凝凝土强强度与与水灰灰比呈呈曲线线关系系，而而与灰灰水比比呈直直线关关系(见图5.8)。其强度度计算算公式式是：：(2)粗骨料料的颗颗粒形形状和和表面面特征征粗骨料料对混混凝土土强度度的影影响主主要表表现在在颗粒粒形状状和表表面特特征上上。当粗骨骨料中中含有有大量量针片片状颗颗粒及及风化化的岩岩石时时，会会降低低混凝凝土强强度。。碎石石表面面粗糙糙、多多棱角角，与与水泥泥石粘粘结力力较强强，而而卵石石表面面光滑滑，与与水泥泥石粘粘结力力较弱弱。因此，，水泥泥强度度等级级和水水灰比比相同同时，，碎石石混凝凝土强强度比比卵石石混凝凝土的的高些些。(3)养护条条件试验表表明，，保持持足够够湿度度时，，温度度升高高，水水泥水水化速速度加加快，，强度度增长长也快快。《混凝土土结构构工程程施工工质量量验收收规范范》(GB50204——2002)规定，，在混混凝土土浇筑筑完毕毕后，，应在在12h内加以以覆盖盖并保保湿养养护。。混凝土土强度度与保保持潮潮湿日日期的的关系系见图5.9，温度度对混混凝土土强度度的影影响见见图5.10。(4)龄期混凝土土在正正常养养护条条件下下，其其强度度随龄龄期增增长而而提高高。在在最初初3~7d内，强强度增增长较较快，，28d后强度度增长长缓慢慢(见图5.10)。混凝土土强度度的发发展大大致与与龄期期的对对数成成正比比关系系：(5)试验条条件①试试件尺尺寸相同的的混凝凝土，，试件件尺寸寸越小小测得得的强强度越越高。。②试试件的的形状状当试试件受受压面面积(a×a)相同，，而高高度(h)不同时时，高高宽比比(h/a)越大，，抗压压强度度越小小。见图5.11③表表面状状态④加加荷速速度图5.8混凝土土强度度与水水灰比比及灰灰水比比关系系(a)强度与与水灰灰比关关系；；(b)强度与与灰水水比关关系图5.9混凝土土强度度与保保持潮潮湿时时间的的关系系1—长期保保持潮潮湿；；2—保持潮潮湿14d；3—保持潮潮湿7d；4—保持潮潮湿3d；5—保持潮潮湿1d图5.10温度、、龄期期对混混凝土土强度度影响响参考考曲线线图5.11混凝土土试件件的破破坏状状态(a)立方体体试件件；(b)棱柱体体试件件；(c)试件破破坏后后的棱棱锥体体；(d)不受承承压板板约束束时试试件的的破坏坏情况况(1)采用高高强度度等级级水泥泥(2)采用干干硬性性混凝凝土(3)采用蒸蒸汽或或蒸压压养护护(4)采用机机械搅搅拌和和振捣捣图5.12(5)掺入减减水剂剂或早早强剂剂5.2.2.4提高混混凝土土强度度的措措施图5.12捣实方方法对对混凝凝土强强度的的影响响5.2.3.1非荷载载作用用下的的变形形非荷载载作用用下的的变形形有化学收收缩、、干湿湿变形形及温温度变变形等。(1)化学收收缩是指由由于水水泥水水化生生成物物的体体积比比反应应前物物质的的总体体积小小，致致使混混凝土土产生生收缩缩。水水泥用用量过过多，，在混混凝土土的内内部易易产生生化学学收缩缩而引引起微微细裂裂缝。。5.2.3混凝土土变形形(2)干湿变变形即混凝凝土干干燥、、潮湿湿引起起的尺尺寸变变化。。其中中湿胀胀变形形量很很小，，一般般无破破坏性性，但但干缩缩对混混凝土土危害害较大大，应应尽量量减小小。(3)温度变变形即混凝凝土热热胀冷冷缩的的性能能。由由于水水泥水水化放放出热热量，，因此此，温温度变变形对对大体体积混混凝土土工程程极为为不利利，容容易引引起内内外膨膨胀不不均而而导致致混凝凝土开开裂。。荷载作作用下下的变变形主主要是是徐变变，所谓徐徐变是指在在长期期不变变的荷荷载作作用下下，随随时间间而增增长的的变形形。图5.13表示混混凝土土徐变变的曲曲线。。混凝土土徐变变大小小与许许多因因素有有关。。如水水灰比比、养养护条条件、、水泥泥用量量等均均对徐徐变有有影响响。徐变的的产生生，有有利也也有弊弊。5.2.3.2载荷作作用下下的变变形图5.13混凝土土徐变变曲线线5.2.4.1混凝土土耐久久性概概念混凝土土耐久久性是指混混凝土土在实实际使使用条条件下下抵抗抗各种种破坏坏因素素作用用，长长期保保持强强度和和外观观完整整性的的能力力。包括混混凝土土的抗冻性性、抗抗渗性性、抗抗蚀性性及抗抗碳化化能力力等等。。5.2.4混凝土土耐久久性(1)抗冻冻性性是指指混混凝凝土土在在饱饱和和水水状状态态下下，，能能经经受受多多次次冻冻融融循循环环而而不不破破坏坏，，也也不不严严重重降降低低强强度度的的性性能能，，是是评评定定混混凝凝土土耐耐久久性性的的主主要要指指标标。。抗冻冻等等级级根据据混混凝凝土土所所能能承承受受的的反反复复冻冻融融循循环环的的次次数数，，划划分分为为F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300等9个等等级级。。混凝凝土土的的密密实实度度、、孔孔隙隙的的构构造造特特征征是是影影响响抗抗冻冻性性的的重重要要因因素素(2)抗渗渗性性是指指混混凝凝土土抵抵抗抗水水、、油油等等液液体体渗渗透透的的能能力力。。抗抗渗渗性性好好坏坏用用抗抗渗渗等等级级来来表表示示。。抗渗等级级分为P4、P6、P8、P10、P12等5个等级。。混凝土水水灰比对对抗渗性性起决定定性作用用。提高混凝凝土抗渗渗性的根根本措施施在于增增强混凝凝土的密密实度。。(3)抗侵蚀性性腐蚀的类类型通常常有淡水腐蚀蚀、硫酸酸盐腐蚀蚀、溶解解性化学学腐蚀、、强碱腐腐蚀等，其腐腐蚀机理理详见第第4.1节。混凝土的的抗侵蚀蚀性与密密实度有有关，同同时，水水泥品种种、混凝凝土内部部孔隙特特征对抗抗腐蚀性性也有较较大影响响。(1)根据工程程所处环环境及要要求，合合理选择择水泥品品种。(2)控制水灰灰比及保保证足够够的水泥泥用量(表5.20)(3)改善粗细细骨料的的颗粒级级配。(4)掺加外加加剂，以以改善抗抗冻、抗抗渗性能能。(5)加强浇捣捣和养护护，以提提高混凝凝土强度度及密实实度，避避免出现现裂缝、、蜂窝等等现象。。(6)采用浸渍渍处理或或用有机机材料作作防护涂涂层。5.2.4.2提高混凝凝土耐久久性措施施表5.20混凝土的的最大水水灰比和和最小水水泥用量量(JGJ55—2000)5.3混凝土外外加剂国家标准准GB8075—87中按外加剂剂的主要要功能将将混凝土土外加剂剂分为4类：(1)改善混凝凝土拌合合物流变变性能的的外加剂剂，其中中包括各种减水水剂、引引气剂和和泵送剂剂等。(2)调节混凝凝土凝结结时间、、硬化性性能的外外加剂，，其中包包括缓凝剂、、早强剂剂和速凝凝剂等。5.3.1外加剂的的分类(3)改善混凝凝土耐久久性的外外加剂，，其中包包括引气剂、、防水剂剂和阻锈锈剂等。(4)改善混凝凝土其他他性能的的外加剂剂，其中中包括加气剂、、膨胀剂剂、防冻冻剂、着着色剂、、防水剂剂和泵送送剂等。5.3.2.1减水剂减水剂是指能保保持混凝凝土的和和易性不不变，而而显著减减少其拌拌和用水水量的外外加剂。。(1)减水剂的的减水作作用水泥加水水拌和后后，水泥泥颗粒间间会相互互吸引，，形成许许多絮状状物［图5.14(a)］。当加加入减水水剂后，，减水剂剂能拆散散这些絮絮状结构构，把包包裹的游游离水释释放出来来［图5.14(b)］。5.3.2常用的外外加剂(2)使用减水水剂的技技术经济济效果①在保持和和易性不不变，也也不减少少水泥用用量时，，可减少少拌和水水量5%~25%或更多。。②在保持原原配合比比不变的的情况下下，可使使拌合物物的坍落落度大幅幅度提高高(可增大100~200mm)。③若保持强强度及和和易性不不变，可可节省水水泥10%~20%。④提高混凝凝土的抗抗冻性、、抗渗性性，使混混凝土的的耐久性性得到提提高。(3)常用的减减水剂目前，减减水剂主主要有木质素系系、萘系系、树脂脂系、糖糖蜜系和和腐殖酸酸等几类，，各类可可按主要要功能分分为普通减水水剂、高高效减水水剂、早早强减水水剂、缓缓凝减水水剂、引引气减水水剂等几种。。现将常用用品种简简要介绍绍如下：：①木质素系系减水剂剂②萘系减水水剂图5.14水泥浆结结构1—水泥颗粒粒；2—游离水(a)未掺减水水剂时的的水泥浆浆体中絮絮状结构构；(b)掺减水剂剂的水泥泥浆结构构加速混凝土土早期强度度发展的外外加剂称为为早强剂。这类外加剂剂能加速水水泥的水化化过程，提提高混凝土土的早期强强度并对后后期强度无无显著影响响。目目前常用用的早强剂剂有氯盐、硫酸酸盐、三乙乙醇胺三大大类及以它它们为基础础的复合早早强剂。5.3.2.2早强剂在搅拌混凝凝土的过程程中，能引引入大量均均匀分布、、稳定而封封闭的微小小气泡的外外加剂称为为引气剂。引气剂可在在混凝土拌拌合物中引引入直径为为0.05~1.25mm的气泡，能能改善混凝凝土的和易易性，提高高混凝土的的抗冻性、、抗渗性等等耐久性，，适用于港港口、土工工、地下防防水混凝土土等工程。。常用的产品品有松香热聚聚物、松香香皂等，此此外还有烷烷基磺酸钠钠及烷基苯苯磺酸钠等等。5.3.2.3引气剂延长混凝土土凝结时间间的外加剂剂称为缓凝剂。常用的缓凝凝剂有无机盐类类，如硼砂砂(Na2B4O7·10H2O)，其掺量为为水泥质量量0.1%~0.2%；磷酸三钠钠(Na3PO4·12H2O)，其掺量为为水泥质量量0.1%~1.0%等。还有有有机物羟基基羟酸盐类类，如酒石石酸，掺量量为0.2%~0.3%；柠檬酸，，其掺量为为0.05%~0.1%；以及使用用较多的糖糖蜜类缓凝凝剂，其掺掺量为0.1%~0.5%。5.3.2.4缓凝剂能使混凝土土在负温下下硬化，并并在规定时时间内达到到足够防冻冻强度的外外加剂称为为防冻剂。在负温度条条件下施工工的混凝土土工程须掺掺入防冻剂剂。一般，，防冻剂除除能降低冰冰点外，还还有促凝、、早强、减减水等作用用，所以多多为复合防防冻剂。常用的复合合防冻剂有NON-F型、NC-3型、MN-F型、FW2、FW3、AN-4等。5.3.2.5防冻剂(1)外加剂品种种的选择选择外加剂剂时，应根根据工程需需要、现场场条件及产产品说明书书进行全面面考虑。(2)外加剂掺量量的选择外加剂品种种选定后，，还要认真真确定外加加剂的掺量量。(3)外加剂的掺掺入方法一般外加剂剂不能直接接加入混凝凝土搅拌机机内。5.3.3外加剂施工工和保管注注意事项5.4普通混凝土土配合比设设计混凝土配合合比设计，是根据材材料的技术术性能、工工程要求、、结构形式式和施工条条件，来确确定混凝土土各组成材材料之间的的配合比例例。通常有两种种表示方式式：一种是以每立方米米混凝土中中各种材料料的用量来来表示。另一种是以各种材料料相互间质质量比来表表示(以水泥质量量为1)。5.4.1.1混凝土配合合比设计的的基本要求求(1)满足设计要要求的强度度；(2)满足施工要要求的和易易性；(3)满足与环境境相适应的的耐久性；；(4)在保证质量量的前提下下，应尽量量节约水泥泥，降低成成本。5.4.1混凝土配合合比设计的的基本要求求和主要参参数在混凝土配配合比中，，水灰比、单位用水量量及砂率值直接影响混混凝土的技技术性质和和经济效益益，是混凝凝土配合比比的3个重要参数数。混凝土配合合比设计就就是要正确确地确定这这3个参数。5.4.1.2混凝土配合合比设计的的主要参数数按照已选择择的原材料料性能及混混凝土的技技术要求进进行初步计计算，得出出“初步配配合比”；；经过试验室室试拌调整整，得出““基准配合合比”；经过强度检检验(如有抗渗、、抗冻等其其他性能要要求，应当当进行相应应的检验)，定出满足足设计和施施工要求并并比较经济济的“试验验室配合比比”(也叫设计配配合比)；根据现场砂砂、石的实实际含水率率，对试验验室配合比比进行调整整，求出““施工配合合比”。5.4.2混凝土配合合比设计的的方法、步步骤及实例例(1)确定配制强强度(fcu,o)配制强度按按下式计算算：(2)初步确定水水灰比(W/C)采用碎石时时：采用卵石时时：5.4.2.1计算初步配配合比(3)选择单位用用水量(mW0)①干硬性和塑塑性混凝土土用水量的的确定a.水灰比在0.40~0.80范围时，根根据粗骨料料的品种、、粒径及施施工要求的的混凝土拌拌合物稠度度，其用水水量可按表5.22选取。b.水灰比小于于0.40的混凝土以以及采用特特殊成型工工艺的混凝凝土用水量量，应通过过试验确定定。②流动性和大大流动性混混凝土的用用水量宜按按下列步骤骤进行a.以表5.22中坍落度90mm的用水量为为基础，按按坍落度每每增大20mm用水量增加加5kg，计算出未未掺外加剂剂时的混凝凝土的用水水量；b.掺外加剂时时的混凝土土的用水量量可按下式式计算：(4)计算单位水水泥用量(mC0)根据已选定定的单位用用水量(mW0)及初步确定定的水灰比比(W/C)，可计算出出单位水泥泥用量(mC0)：(5)选取合理砂砂率值(βS)一般应通过过试验找出出合理砂率率，也可按按骨料种类类、规格及及混凝土水水灰比，参参考表5.18选取。(6)计算砂、石石用量(mS0、mG0)①体积法即将混凝土土拌合物的的体积，看看成是各组组成材料绝绝对体积，，加上拌合合物中所含含空气的体体积。据此此可列关系系式(5.1)：再根据已选选取的砂率率值列出关关系式(5.2)：②质量法即假定混凝凝土拌合物物在振捣密密实状态下下每立方米米的质量mCP′为一固定值值，再根据据已知砂率率，列出关关系式(5.3)及式(5.4)：表5.22塑性和干硬硬性混凝土土的单位用用水量(JGJ55—2000)调整的目的的：一是使混凝凝土拌合物物的和易性性满足施工工需要；二二是使水灰灰比符合混混凝土强度度及耐久性性要求。(1)和易性调整整按初步配合合比称取表5.24规定的体积积时各组成成材料的用用量，搅拌拌均匀后测测定其坍落落度，同时时观察其粘聚聚性和保水水性。5.4.2.2确定试验室室配合比当试样调整整工作完成成后，应测测出混凝土土拌合物的的实际表观观密度mCP(kg/m3)，并按下式式重新计算算每立方米米混凝土的的各项材料料用量：表5.24混凝土试配配时最小拌拌和量骨料最大粒径(mm)拌合物体积(L)31.5以下154025(2)强度复核方法是采用用调整后的的配合比制制成3组不同水灰灰比的混凝凝土试块：：一组采用用基准配合合比，另外外两组配合合比的水灰灰比，宜较较基准配合合比的水灰灰比分别增增加和减少少0.05，用水量应应与基准配配合比相同同，砂率可可分别增加加和减少1%。分别将3组试件标准准养护28d，根据测得得的强度值值与相对应应的灰水比比(C/W)关系，用作作图法或计计算法求出出与混凝土土配制强度度fcu,o相对应的灰灰水比，并并应按下列列原则确定定每立方米米混凝土的的材料用量量：①用水量(mW)在基准配合合比用水量量的基础上上，根据制制作强度试试件时测得得的坍落度度或维勃稠稠度进行调调整确定；；②水泥用量(mC)以用水量乘乘选定的灰灰水比计算算确定；③粗、细骨料料用量(mG、mS)应在基准配配合比的粗粗、细骨料料用量的基基础上，按按选定的灰灰水比调整整后确定。。由强度复核核之后的配配合比，还还应根据混混凝土拌合合物表观密密度实测值值(ρc,t)和混凝土拌拌合物表观观密度计算算值(ρc,c)进行校正。。校正系数为为：假定工地上上测出砂的的含水率为为a%、石子含水水率为b%，则将上述述试验室配配合比换算算为施工配配合比，其其材料称量量为：水泥砂子石子水5.4.2.3计算施工配配合比【例题】某工程制作作室内用的的钢筋混凝凝土大梁，，混凝土设设计强度等等级为C20，施工要求求坍落度为为35~50mm，采用机械械振捣。该该施工单位位无历史统统计资料。。采用材料：：普通水泥泥，32.5级，实测强强度为34.8MPa，密度为3100kg/m3；中砂，表表观密度为为2650kg/m3，堆积密度度为1450kg/m3；卵石，最最大粒径20mm，表观密度度为2.73g/cm3，堆积密度度为1500kg/m3；自来水。。试设计混混凝土的配配合比(按干燥材料料计算)。若施工现现场中砂含含水率为3%，卵石含水水率为1%，求施工配配合比。【解】(1)确定配制强强度。(2)确定水灰比比(W/C)(3)确定用水量量(mW0)(4)计算水泥用用量(mC0）(5)确定砂率(6)计算砂、石石用量mS0、mG0(7)计算初步配配合比(8)配合比调整整(9)试验室配合合比(10)施工配合比比(1)确定配制强强度。该施工单位位无历史统统计资料，，查表5.21取σ=5.0MPa。fcu,o=fcu,k+1.645σ=20+8.2=28.2(MPa)(2)确定水灰比比(W/C)①利用强度经经验公式计计算水灰比比：②复核耐久久性查查表5.20规定最大水水灰比为0.65，因此W/C=0.49满足耐久性性要求。(3)确定用水量量(mW0)此题要求施施工坍落度度为35~50mm，卵石最大大粒径为20mm，查表5.22得每立方米米混凝土用用水量：mW0=180kg(4)计算水泥用用量(mC0）mC0=mW0×C/W=180××2.02≈364(kg)查表5.20规定最小水水泥用量为为260kg，故满足耐耐久性要求求。(5)确定砂率根据上面求求得的W/C=0.49，卵石最大大粒径20mm，查表5.18，选砂率βS=32%。(6)计算砂、石石用量mS0、mG0①按体积法列列方程组解得mSO=599kgmGO=1273kg②按质量法：：强度等级级C20的混凝土查查表5.23，取混凝土土拌合物计计算表观密密度m′CP=2400kg/m3，列方程组组解得mSO=594kgmGO=1262kg(7)计算初步配配合比①体积法mC0∶mS0∶mG0=364∶∶599∶∶1273=1∶1.65∶∶3.50W/C=0.49②质量法mC0∶mS0∶mG0=364∶∶594∶∶1262=1∶1.63∶∶3.47W/C=0.49两种方法计计算结果相相近。(8)配合比调整整按初步配合合比称取15L混凝土拌合合物的材料料：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=2.70kg①和易性调整整将称称好的材料料均匀拌和和后，进行行坍落度试试验。假设设测得坍落落度为25mm，小于施工工要求的35~50mm，应保持原原水灰比不不变，增加加5%水泥浆。再再经拌和后后，坍落度度为45mm，粘聚性、、保水性均均良好，已已满足施工工要求。此时各材料料实际用量量为：水泥5.46+5.46×5%=5.73kg砂8.99kg石19.10kg水2.70+2.70×5%=2.84kg并测得每立立方米拌合合物质量为为mCP=2380kg/m3②强度调整方方法如如前所述，，此题假定定W/C=0.49时，强度符符合设计要要求，故不不需调整。。(9)试验室配合合比上述基准配配合比为：：水泥∶砂∶∶石=5.73∶8.99∶19.10=1∶1.57∶3.33W/C=0.49则调整后1m3混凝土拌合合物的各种种材料用量量为：mC=5.73/(5.73+8.99+19.10+2.84)××2380=372kgmS=1.57×372=584kgmG=3.33×372=1239kgmW=0.49×372=182kg试验室配合合比见下表表：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(10)施工配合比比1m3拌合物的实实际材料用用量(kg)：mC′=mC=375kgmS′=mS(1+a%)=584×(1+3%)=602kgmG′=mG(1+b%)=1239×(1+1%)=1251kgmW′=mW-mS·a%-mG·b%=182-17.5-12.4=152kg5.5轻混凝土凡表观密度度小于1950kg/m3的混凝土统统称为轻混凝土。按其组成成成分可分为为轻骨料混凝凝土、多孔混凝土土(如加气混凝凝土)和大孔混凝土土(如无砂大孔孔混凝土)三种类型。。用轻质粗骨骨料、轻质质细骨料(或普通砂)、水泥和水水配制而成成的，其干干表观密度度不大于1950kg/m3的混凝土叫叫轻骨料混凝凝土。轻骨料混凝凝土是一种种轻质、高高强、多功功能的新型型建筑材料料，具有表表观密度小小、保湿性性好、抗震震性强等优优点。5.5.1轻骨料混凝凝土(1)轻骨料的分分类凡粒径大于于5mm，堆积密度度小于1000kg/m3的骨料，称称为轻的粗骨料料；粒径不大大于5mm，堆积密度度小于1200kg/m3的骨料，称称为轻的细骨料料。轻骨料按其其来源可分分为3类：①天然轻骨料料②人造轻骨料料③工业废料5.5.1.1轻骨料的分分类及技术术性能(2)轻骨料技术术性能轻骨料的技技术性能主主要包括堆积密度、、强度、颗颗粒级配和和吸水率等4项。此外，，对耐久性、安安定性、有有害杂质含含量也提出了要要求。①堆积密度度轻骨料堆积积密度的大大小，将影影响轻骨料料混凝土的的表观密度度和性能。。根据堆积积密度大小小，轻骨料料可划分为为若干密度度等级(见表5.25)。②强度轻骨骨料用筒压强度度及强度等等级表示。。轻骨料的筒筒压强度以以“筒压法法”测定。。轻粗骨料的的筒压强度度和强度等等级应不低低于表5.26规定。③轻骨料颗颗粒级配、、最大粒径径及粗细程程度其指标详见见表5.27。④吸水率轻轻测定轻骨料料1h吸水率。规规程规定，，轻砂和天天然轻粗骨骨料的吸水水率不作规规定；其他他轻粗骨料料的吸水率率不应大于于22%。⑤有害杂质质含量及其其他性能轻骨料中严严禁混入煅煅烧过的石石灰石、白白云石和硫硫酸盐、氯氯化物等。。轻骨料的的有害杂质质含量和其其他性能指指标应不大大于表5.28的规定。表5.25轻骨料密度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