建筑工程材料（第三版）课件 单元四 混凝土

建筑工程材料2绪论单元一建筑材料的基本性质单元二气硬性无机胶凝材料单元三水泥单元四混凝土单元五建筑砂浆单元六建筑用钢及其他金属材料单元七墙体材料单元八建筑塑料与胶粘剂单元九建筑功能材料单元十装饰材料建筑材料检测2目录13542

通过本章的学习：1掌握混凝土组成材料技术要求及选用。2掌握混凝土技术性质及检测、调整方法。3

熟练普通混凝土的配合比设计方法。4了解混凝土外加剂的种类及工程应用；了解其他混凝土种类及工程应用。教学目标4.1混凝土概述4.2普通混凝土的组成材料4.3新拌混凝土的和易性4.4硬化混凝土的强度、耐久性4.5普通混凝土的配合比设计6本章内容4.6其它种类混凝土单元四混凝土3浇筑中的混凝土44.1混凝土概述单元四混凝土感知到的硬化后的混凝土54.1混凝土概述单元四混凝土1.普通混凝土ordinaryconcrete干表观密度为2000kg/m3～2800kg/m3的混凝土2.干硬性混凝土

stiffconcrete拌合物坍落度小于10mm且须用维勃稠度(s)表示其稠度的混凝土3.塑性混凝土

plasticconcrete拌合物坍落度为10mm～90mm的混凝土4.流动性混凝土flowingconcrete拌合物坍落度为100mm～150mm的混凝土5.大流动性混凝土highflowingconcrete拌合物坍落度不低于160mm的混凝土6.抗渗混凝土impermeableconcrete抗渗等级不低于P6的混凝土7.抗冻混凝土Frost-resistantconcrete抗冻等级不低于F50的混凝土规范术语

《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2011)中术语64.1混凝土概述单元四混凝土规范术语8.高强混凝土

highstrengthconcrete强度等级不低于C60的混凝土9.泵送混凝土pumpedconcrete可在施工现场通过压力泵及输送管道进行浇筑的混凝土10.大体积混凝土massconcrete体积较大、由胶凝材料水化热引起的温度应力导致有害裂缝的结构砼11.胶凝材料binder混凝土中水泥和活性矿物掺合料的总称12.水胶比water-binderratic混凝土中用水量与胶凝材料用量的质量比。13.矿物掺合料掺量

percentageofmineraladmixture混凝土中矿物掺合料用量占胶凝材料用量的质量百分比。14.外加剂掺量

percentageofchemicaladmixture

混凝土中外加剂用量相对于胶凝材料用量的质量百分比。

《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2011)中术语4.1混凝土概述

按胶凝材料分

水泥混凝土石膏混凝土

沥青混凝土水玻璃混凝土纤维混凝土聚合物混凝土按用途分结构混凝土装饰混凝土防水混凝土耐热混凝土按表观密度分重混凝土普通混凝土(

0=2400Kg/m3)轻混凝土

按施工工艺分

泵送混凝土喷射混凝土真空脱水混凝土热拌混凝土按强度等级分

普通混凝土：C15-C100高强混凝土：C100-120超高强混凝土：大于C120单元四混凝土7混凝土分类

按生产地点不同分

预拌混凝土（商品混凝土）

现场拌制混凝土

常规品A特制品B高强混凝土（H）自密实混凝土（S）纤维混凝土（F）轻骨料混凝土（L）重混凝土（W）

优点

1成本较低

2可塑性好

3抗压强度高

4耐久性好

5与钢筋共同工作性好（钢筋混凝土是建筑主要承重材料）4.1混凝土概述单元四混凝土缺点1自重大

2抗拉强度低、脆性材料3养护时间长：龄期28天混凝土特点重要名称——钢筋混凝土4.1混凝土概述单元四混凝土9梁的破坏裂缝形态承重梁柱柱重要名称——钢筋混凝土4.1混凝土概述单元四混凝土10混凝土中钢筋的种类4.1混凝土概述单元四混凝土问题思考硬化前浇筑不密实硬化后强度低硬化前、硬化后都有施工技术标准4.2普通混凝土的组成材料基本组分水水泥石子砂子单元四混凝土12各组成材料作

石子--骨架作用砂子--填充作用

水泥浆（水+水泥）

--润滑与粘结作用(骨料界面)

孔隙--影响强度及耐久性

混凝土结构组成4.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土131.粘接强度影响混凝土强度2.气孔越多，混凝土强度越低一、水泥1.水泥品种选择见第三单元。4.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土142.水泥强度等级的选择：混凝土强度较低时，水泥强度是混凝土的1.5～2倍。

混凝土强度较高时，水泥强度是混凝土的0.9～1.5倍。1.分类:按形成条件分：二、砂粒径小于4.75mm的岩石颗粒。4.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土天然砂（来源）人工砂：机制砂混合砂：以上两种混合河砂

海砂

山砂15

河砂海砂山砂二、砂4.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土16二、砂2.砂中的有害物质限制4.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土依据《建筑用砂》（GB/T14684-2022）17另外，砂的坚固性、压碎指标、片状颗粒含量、放射性等规范也有详细规定。二、砂

3.颗粒级配与砂的粗细

颗粒级配指不同粒径的砂搭配组合情况。见《材料检测》6、7动画视频。最佳级配孔隙率较小；总表面积较低4.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土18粒級数少空隙率高，水泥用量多。粒級数多总表面积大，强度较低。二、砂

3.颗粒级配与砂的粗细

混凝土用砂应符合Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区的颗粒级配要求。详见《材料检测》7。4.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土19砂的分类天然砂机制砂、混合砂级配区1区2区3区1区2区3区方筛孔尺寸/mm累计筛余/%4.7510〜010〜010〜05〜05〜05〜02.3635〜525〜015〜035〜525〜015〜01.1865〜3550〜1025〜065〜3550〜1025〜00.6085〜7170〜4140〜1685〜7170〜4140〜160.3095〜8092〜7085〜5595〜8092〜7085〜550.15100〜90100〜90100〜9097〜8594〜8094〜75累计筛余分计筛余方筛孔尺寸/mm4.752.361.180.600.300.15筛底分计筛余/%0〜1010〜1510〜2520〜3120〜305〜150〜20”对于机制砂,4.75mm筛的分计筛余不应大于5%。b对于MB>1.4的机制砂,0.15mm筛和筛底的分计筛余之和不应大于25%。c对于天然砂，筛底的分计筛余不应大于10%。二、砂

3.颗粒级配与砂的粗细

4.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土砂的粗细用细度模数（Mx）表示，根据下式计算：粗砂Mx=3.1～3.7中砂Mx=3.0～2.3细砂Mx=2.2～1.6砂的规格20二、砂4.含水率干燥状态气干状态饱和面干状态：不吸附混凝土中拌和水、也不带入多余自由水湿润状态水界面砂粒4.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土21三、石子

粒径4.75~40mm的岩石颗粒。22

碎石：由天然岩石经机械

破碎、筛分制成。

卵石：分为河卵石、海卵

石、山卵石。

1.种类：按表面形态分为碎石和卵石。4.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土开采碎石碎石23卵石碎石混凝土骨料之间咬合力、摩阻力大，强度高；卵石混凝土流动性较好三、石子

4.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土2.有害杂质(含泥量、针片状颗粒含量等)依据《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685-2022）24三、石子

4.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土3.颗粒级配25三、石子

4.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土4.最大粒径

根据《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204-2015规定最大粒径：

1.不得超过结构截面最小尺寸的1/4，

2.不得大于钢筋间最小净距的3/4；

3.不宜超过板厚的1/2，且不超过50mm；

4.泵送混凝土，骨料最大粒径与输送管内径之比，碎石不大于1：3，卵石不大于1：2.5。26三、石子

4.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土5.强度和坚固性￭强度(抗压强度、压碎指标)￭坚固性（硫酸钠溶液法测损失值）压碎指标测定仪27检测方法见《材料检测》19动画视频三、石子

4.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土

具体按《混凝土用水标准》（JGJ63-2006）规定使用。28

饮用水、清洁的天然水，都可拌制和养护混凝土。海水、工业废水慎用。四、水

4.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土12345改善混凝土流动性外加剂调节混凝土凝结硬化性能的外加剂调节混凝土含气量外加剂改善混凝土耐久性外加剂提供混凝土特殊性能的外加剂1.外加剂分类（按功能命名）4.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土减水剂、引气剂、泵送剂等。缓凝剂、速凝剂、早强剂等。有引气剂、加气剂、泡沫剂等。有防水剂、阻锈剂、抗冻剂等。防冻剂、膨胀剂、着色剂、泵送剂等29五、外加剂

304.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土五、外加剂

31五、外加剂

4.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土32五、外加剂

4.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土2.常用的外加剂品种减水剂减水剂是在混凝土坍落度相同条件下能减少拌和水量的外加剂。

减水剂为表面活性剂，其分子由亲水基和憎水基两个部分组成。水泥絮凝结构减水剂静电斥力效应水泥絮凝结构分散、自由水放出1）减水剂的作用机理33五、外加剂

4.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土2）减水剂作用效果

①用水量相同情况下，提高流动性。②在保持流动性情况下，减少用水量，提高混凝土的强度。③在保持强度情况下，减少水泥用量。

3）减水剂类型1、普通减水剂⑴木质素磺酸盐系：减水率10%，掺量0.25%。⑵腐植酸：减水率6～8%，掺量0.2～0.35%。2、高效减水剂⑴多环芳香族磺酸盐系：又称萘系，掺量0.5～1.0%,减水率10～20%。⑵水溶性树脂系：如三聚氰胺树脂、古玛隆树脂等。掺量0.5～2.0%，减水率15～30%，砼强度提高20～30%，其他性能的提高也优于其它外加剂。34五、外加剂

4.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土早强剂：是指能加速混凝土早期强度的外加剂。早强剂多为电解质盐类。1）主要功能早期强度明显提高。2）主要作用机理与水泥起化学反应，加速水化产物的早期结晶和沉淀。3）主要用途

有早强要求、防冻要求、低温、负温施工的混凝土。①氯化钙（CaCl2）：掺量0.5～3%。Cl-离子对钢筋有腐蚀作用，钢筋混凝土中掺量1%以内。混凝土3天强度提高50～100%，7天提高20～40%。②硫酸盐类早强剂：常用的为硫酸钠（Na2SO4）早强剂，掺量0.5～2.0%；早强效果不及CaCl2。潮湿环境中的钢筋混凝土掺量不得大于1.5%。超掺可导致混凝土膨胀开裂；混凝土表面起“白霜”，影响外观。③三乙醇胺（C6H15O3N）早强剂：有免于钢筋生锈，掺量0.02～0.05%。早强效果不及CaCl2。④复合早强剂：为了发挥各自特点，通常将三乙醇胺、硫酸钠、氯化钙、氯化钠、石膏及其他外加剂组成复合早强剂，可产生超叠加作用。4）主要品种35五、外加剂

4.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土引气剂：指在混凝土和砂浆中能引入大量均匀、稳定封闭微小气泡的外加剂。1）作用机理

引气剂作用于气--液界面，使表面张力下降，从而形成稳定的封闭气孔。2）主要功能①改善砼和易性。每增加1%含气量可减少用水量6%～10%。②提高砼耐久性。3）应用注意事项每增加1%含气量，抗压强度下降5%左右，抗折强度下降2%～3%。工程上常用复合引气减水剂。常用的为松香热聚树脂和松香皂两种。

掺量0.005～0.01%。超掺将严重降低砼强度。采用高频振捣时，掺量可适当提高。4）常用类型36五、外加剂

4.2普通混凝土的组成材料单元四混凝土4.3新拌混凝土的和易性1.和易性概念

和易性又称工作性，指混凝土拌合物在搅拌、运输、浇筑、振捣施工环节，易于流动，且均匀、密实填充的性能。2.和易性包括内容单元四混凝土流动性

产生流动的能力粘聚性

粘附、聚合的能力保水性

水分均匀存在能力37单元四混凝土4.3新拌混凝土的和易性

3.和易性测评38流动性测定方法使用条件代表值（单位）塌落度法粗骨料最大粒径≤40㎜，塌落度≥10㎜。

混凝土拌合物塌落高度数值（mm）。扩展度法粗骨料最大粒径≤40㎜，塌落度≥160㎜；泵送高强混凝土和自密实混凝土。

混凝土拌合物展开扩展面的最大直径与其相垂直方向直径之差值（mm）。维勃稠度法粗骨料最大粒径≤40㎜，塌落度<10㎜；维勃稠度时间5s~30s。

混凝土拌合物在震动外力作用下与面板全部接触所需的时间（s）

混凝土流动性测定方法列比表4.3新拌混凝土的和易性单元四混凝土单元四混凝土4.3新拌混凝土的和易性

3.和易性测评39坍落度等级坍落度(mm)拓展度等级拓展直径(mm）维勃稠度等级维勃稠度时间（s）S110～40F1≤340V0≥31S250～90F2350～410V131～21S3100～150F3420～480V220～11S4160～210F4490～550V310～6S5≥220F5560～620V46～3

F6≥630

混凝土拌合物的坍落度、拓展度、维勃稠度等级划分4.3新拌混凝土的和易性单元四混凝土单元四混凝土4.3新拌混凝土的和易性4.3新拌混凝土的和易性单元四混凝土40单元四混凝土4.3新拌混凝土的和易性

通常用坍落度法见《材料检测》10、11动画视频部分

3.和易性测评

捣棒料斗坍落度桶坍落度值测定4.3新拌混凝土的和易性单元四混凝土41单元四混凝土4.3新拌混凝土的和易性施工现场混凝土和易性检测（塌落度法）4.4硬化混凝土的强度、耐久性标准试件150×150×150mm养护条件20±2℃，

相对湿度95%以上养护时间28d（加水开始计时）测定强度抗压强度（fcu、k）单元四混凝土42施工现场砼试块留置1.混凝土立方体抗压强度抗压强度测定43混凝土立方体抗压强度试验见《材料检测》12动画视频部分。1.混凝土立方体抗压强度4.4硬化混凝土的强度、耐久性单元四混凝土确定依据：依据混凝土立方体抗压强度标准值（95％保证率）确定。

2.混凝土强度等级普通混凝土强度等级划分：

C15

C20

C25

C30

C35

C40

C45

C50

C55

C60

C65

C70

C75

C80

“C”混凝土强度等级代表符号，数据表示混凝土立方体抗压强度标准值，单位是Μpa。444.4硬化混凝土的强度、耐久性单元四混凝土影响混凝土强度的因素

¤

胶凝材料强度和水胶比

¤

骨料特征

¤

养护条件

¤

龄期

3d达40%;7d达60%;14d达80%；28d达100%

¤

试验条件提高混凝土强度的措施¤选用适宜环境的水泥品种¤增加胶凝材料用量、降低水胶比¤采用最佳砂率：符合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区。¤掺入外加剂¤提高施工质量45

2.混凝土强度等级4.4硬化混凝土的强度、耐久性单元四混凝土464.4硬化混凝土的强度、耐久性单元四混凝土474.4硬化混凝土的强度、耐久性单元四混凝土单元四混凝土4.5普通混凝土的配合比设计4849混凝土组成材料代表符号（以英文第一个字母作为缩写代表）50水泥

cement砂子sand石子Gravel水water.单元四混凝土4.5普通混凝土的配合比设计

混凝土配合比

是指混凝土中各组成材料（水泥、水、砂、

石）用量之间的比例关系。

混凝土配合比设计是指确定混凝土中水泥、砂、石、水等各组成材料最佳比例的过程。51单元四混凝土4.5普通混凝土的配合比设计一、混凝土配合比表示方法

1.砼单位体积用量表示法

以1㎡混凝土中各种材料的用量（kg）表示。

如：某混凝土梁，1㎡使用

水泥mc

=300

kg砂ms

=720

kg石子mg

=1200kg水mw

=180

kg2.相对水泥用量表示法

以水泥量为基数1，其他相对于水泥质量比表示。

水泥∶砂∶石=

mc∶ms∶mg

=1∶2.4∶4

水灰比=

=

=

0.60

按“水泥：细集料：粗集料；水灰比”的顺序排列表示52单元四混凝土4.5普通混凝土的配合比设计二、配合比设计的基本要求

1.满足和易性要求（硬化前性能）

2.满足强度要求（硬化后性能）

3.满足耐久性要求（使用过程中性能）

4.满足经济的要求（节约水泥，降低成本）53单元四混凝土4.5普通混凝土的配合比设计三、配合比设计的资料准备1.砼性能要求（图纸、规范）：例，强度等级、坍落度值等。2.工程特点（图纸）：如构件几何尺寸、钢筋疏密。3.混凝土构件环境条件（图纸、地质资料）：如冻融状况等。4.原材料购买情况：包括水泥品种、强度等级；砂的种类、

细度模数、含水率；石子种类、含水率；外加剂种类等。5.施工工艺：浇筑振捣的方法等。54单元四混凝土4.5普通混凝土的配合比设计55设计过程基准配合比实验室配合比施工配合比初步配合比计算配合比满足和易性要求满足强度要求符合现场砂、石实际含水率开始单元四混凝土4.5普通混凝土的配合比设计四、混凝土配合比设计过程

（四个过程）

单元四混凝土4.5普通混凝土的配合比设计

计算依据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55—2011）56§1.计算混凝土配制强度（fcu,0）式中fcu,0

—

砼配制强度（考虑施工人为等因素造成砼强度降低），MPa；

fcu,k

—

砼强度等级（设计强度），MPa；

σ

—

砼强度标准差（经验系数），MPa；若无统计资料按表1取值。（一）计算“初步配合比”（6小步骤）1）当砼强度小于C60时按下式计算：

fcu,0≥fcu,k+1.645σ表1混凝土强度等级≤C20C25～C45C50～C55σ（MPa）4.05.06.0强度标准差σ值2）当砼强度不小于C60时，按下式计算：

fcu,0≥1.15fcu,k单元四混凝土4.5普通混凝土的配合比设计§

2.计算初步水胶比（W/B）（水泥砼为W/C）

1）计算水灰比（满足强度要求）式中

W/B—混凝土水胶比（水泥砼为W/C）

αaαb—回归系数，查表2

fcu,0—混凝土配制强度(MPa)

fb—胶凝材料强度（MPa）粗骨料品种/系数碎石卵石αa0.530.49αb0.200.13回归系数aa、ab选用表58表2单元四混凝土4.5普通混凝土的配合比设计（一）计算“初步配合比”（6小步骤）式中：

yf、ys

—粉煤灰、粒化高炉矿渣粉影响系数，可按(表3)选用；

fce—水泥实际强度，也可按规程(第4条)选用。掺量（%）/种类粉煤灰影响系数yf粒化高炉矿渣粉影响系数ys01.001.00100.90～0.951.00200.80～0.850.95～1.00300.70～0.750.90～1.00……59表3水泥强度等级值32.542.552.5富余系数1.121.161.10

当水泥无实测值时，可按下式计算:

式中：

γc

—

水泥强度等级值的富余系数，也可按（表

4）选用;

fce，g

—

水泥强度等级值(MPa)。水泥强度等级值的富余系数(yc

)

表459单元四混凝土4.5普通混凝土的配合比设计28d抗渗等级水灰比28d抗冻等级普通混凝土引气混凝土P2P4P6P8＜0.750.60～0.650.55～0.600.50～0.55F50F100F150F2000.600.55——0.650.600.550.50表5抗渗等级允许的最大水灰比表6抗冻等级允许的最大水灰比2）满足耐久性要求的水灰比依据规范查出满足抗渗性、抗冻性要求的水灰比值，与表5、表6对照，取三者中小值作为满足耐久性要求的水灰比。

60§

2.计算初步水胶比（W/B）（水泥砼为W/C）

单元四混凝土4.5普通混凝土的配合比设计（一）计算“初步配合比”（6小步骤）§3.确定1m3混凝土用水量（mwo）

W/C

=

0.4

～

0.8时，塑性砼按表7选取单位砼用水量。拌合物稠度卵石最大粒径(mm)碎石最大粒径(mm)项目指标102031.540162031.540坍落度（mm）10～3019017016015020018517516535～5020018017016021019518517555～7021019018017022020519518575～90215195185175230215205195塑性混凝土用水量（kg/m3）61表7单元四混凝土4.5普通混凝土的配合比设计（一）计算“初步配合比”（6小步骤）§4.计算1m3混凝土水泥用量（mC0）62

为了保证砼的耐久性，规范规定水泥应符合表8中最小胶凝材料用量的要求，最终取两值中大者作为1m3混凝土的水泥用量。最大水灰比最小胶凝材料用量（kg/m3）素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土0.602502803000.552803003000.50320≤0.45330表8单元四混凝土4.5普通混凝土的配合比设计（一）计算“初步配合比”（6小步骤）§5.确定砂率（βs）水灰比（W/C）卵石最大粒径/mm碎石最大粒径/mm1020401620400.4026～3225～3124～3030～3529～3427～320.5030～3529～3428～3333～3832～3730～350.6033～3832～3731～3636～4135～4033～380.7036～4135～4034～3939～4438～4336～41混凝土的砂率（%）（JGJ55-2011）

表9坍落度为10mm~

60mm的混凝土按表9选取。63单元四混凝土4.5普通混凝土的配合比设计（一）计算“初步配合比”（6小步骤）§

6.计算1m3混凝土的砂、石用量（mSo、mｇo）式中

mgo—

每立方米混凝土的石子的用量，kg；

mSo

—

每立方米混凝土的砂的用量，kg；

βs—

砂率，%。

mcp

—

每立方米混凝土拌合物的假定质量，取2350～2450kg/m3；

mCo

—

每立方米混凝土的水泥用量，kg；

mwo

—

每立方米混凝土的水的用量，kg；

mfo

—

每立方米混凝土的矿物掺合料用量，kg；641）质量法：单元四混凝土4.5普通混凝土的配合比设计（一）计算“初步配合比”（6小步骤）式中

ρc、ρw、ρf—

分别对应水泥、水的密度（kg/m3）；

ρs、ρg

—

砂、石的表观密度（kg/m3）；

α

—

混凝土含气量百分数，不使用引气剂时，可取α=1652）体积法：

至此，得到初步计算配合比。但以上多是依据经验公式、资料获得，可能不符合施工现场实情及砂、石含水情况。所以