《道路建筑材料（活页式）》课件 项目6 水泥混凝土与建筑砂浆的应用及检测

项目六水泥混凝土与建筑砂浆的应用及检测能简述普通混凝土及砂浆硬化前后的技术性质及检测方法2知识目标能阐述普通混凝土及砂浆组成材料的技术要求及评定方法1

能进行普通混凝土和砂浆的组成设计，形成检测报告。3能合理选择普通混凝土及砂浆配合比原材料1能检测普通混凝土和易性和强度2能力目标混凝土，一般是指由胶凝材料(胶结料)、粗骨料、细骨料(或称集料)、水及其他材料，按适当比例配制并硬化而成的具有所需的形体、强度和耐久性的人造石材。混凝土材料是道路与桥梁工程建设中应用最广泛、用量最大的建筑材料之一。概念及用途随着现代高等级公路的发展，水泥混凝土与沥青混凝土一样，成为高等级路面的主要建筑材料。在现代公路桥梁中，钢筋混凝土桥是最主要的一种桥型，广泛应用于高等级公路工程中。按体积密度分类(1)重混凝土。其体积密度大于2800kg/m³,是采用密度很大的重晶石、铁矿石、钢屑等重骨料和钡水泥、锶水泥等重水泥配制而成的。重混凝土具有防射线的性能，又称防辐射混凝土，主要用作核能工程的屏蔽结构材料。(2)普通混凝土。其体积密度为2000~2800kgm³,是用普通的天然砂石为骨料配制而成的，为建筑工程中常用的混凝土，主要用作各种建筑的承重结构材料。(3)轻混凝土。其体积密度小于2000kg/m³,是采用陶粒等轻质多孔骨料配制的混凝土以及无砂的大孔混凝土，或者不采用骨料而掺入加气剂或泡沫剂，形成多孔结构的混凝土，主要用作轻质结构材料和隔热保温材料。分类：按所用胶结材料分类：水泥混凝土按所用胶结材料可分为水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土、聚合物胶结混凝土、沥青混凝土(又称沥青混合料)、硅酸盐混凝土、石膏混凝土及水玻璃混凝土等。按强度等级分类(1)普通混凝土。其强度等级一般在C60以下。其中抗压强度小于30MPa的混凝土为低强度混凝土，抗压强度为30～60MPa(C30～C60)的为中强度混凝土。(2)高强混凝土。其抗压强度等于或大于60MPa。(3)超高强混凝土。其抗压强度在100MPa以上。5)按生产和施工方法分类水泥混凝土可分为泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、真空脱水混凝土、离心混凝土、水下不分散混凝土、压力灌浆混凝土、预拌混凝土(商品混凝土)等。按用途分类水泥混凝土按用途可分为结构混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、膨胀混凝土等。知识一普通混凝土优点原材料丰富，造价低廉，可以就地取材;易于加工成型；匹配性好；可调整性好；防火性好；耐久性好，维修费少。缺点抗拉强度低，易产生裂缝，受拉时易产生脆性破坏；自重大，比强度小，不利于建筑物(构筑物)向高层、大跨度方向发展；耐久性不够，在自然环境、使用环境及内部因素作用下，混凝土的工作性能易发生劣化，硬化较慢，生产周期长，在自然条件下养护的混凝土预制构件，一般要养护7～14d方可投入使用。混凝土优缺点我国发展高性能混凝土的主要途径有两方面：(1)采用高性能的原料以及与之相适应的工艺。(2)采用多元复合途径提高混凝土的综合性能。可在基本组成材料之外加入其他有效材料，如高效减水剂、缓凝剂、引气剂、硅灰、优质粉煤灰、稻壳灰、沸石粉等一种或多种复合的外加组分，以调整和改善混凝土的浇筑性能及内部结构，综合提高混凝土的性能和质量。混凝土的组成混凝土由水泥、水、砂及石子4种主要材料组成。水泥是胶凝材料；水的作用是使水泥水化并使混凝土具有流动性；砂是细骨料，石子是粗骨料，构成混凝土骨架。水泥与水组成水泥浆，水泥浆填充砂子空隙并包裹砂子形成砂浆，砂浆填充石子空隙并包裹石子成为混凝土。硬化后，水泥浆成为水泥石，将砂、石胶结成一个整体。除这4种主要材料外，有时混凝土中还掺入少量的外加剂与掺合料，起改善混凝土某些性能或节省水泥的作用。对混凝土的基本要求公路工程中使用的混凝土，一般要满足以下4种基本要求：(1)混凝土拌合物应有一定的和易性，以便于施工并获得均匀密实的混凝土。(2)有符合设计要求的强度。(3)有与工程环境相适应的耐久性。(4)在保证质量的前提下，尽量降低水泥用量，以满足经济合理的要求。胶凝材料1)水泥(1)水泥品种选择。水泥的品种应根据混凝土工程的特点及所处的环境合理选择。6种常见水泥品种都可以配置普通水泥混凝土，但应根据工程性质和气候环境及施工条件进行合理选择，必要时也可采用道路水泥和其他水泥水泥强度等级的选择需与混凝土强度等级相匹配，确保经济性与性能双优。避免高强度混凝土使用低强度水泥，以免水泥用量过大，增加成本并导致收缩性增强、耐磨性下降等问题；同时，也应防止低强度混凝土使用高强度水泥，因水泥量不足而损害混凝土耐久性，影响工作性和密实度。一般经验法则为：低强度混凝土配制时，混凝土与水泥强度等级比例约为1.5至2倍；而高强度混凝土配制时，这一比例约为0.9至1.5倍。矿物掺合料混凝土矿物掺合料主要有粉煤灰、矿渣、火山灰、硅灰等。矿物掺合料在混凝土中主要起到以下作用：①可代替部分水泥，成本低廉，经济效益显著;②增大混凝土的后期强度；③改善新拌混凝土的工作性；④降低混凝土温升；⑤抑制碱集料反应；⑥提高混凝土的耐久性；⑦不同矿物掺合料复合使用的“超叠效应”细集料细集料，指的是粒径小于4.75毫米的集料，在建筑和道路工程中扮演着至关重要的角色。根据其产源，细集料主要分为天然砂、机制砂和混合砂三大类。在多数情况下，优先采用天然砂，因其来源广泛且性质相对稳定。然而，在天然砂资源匮乏的地区，机制砂和混合砂作为有效替代方案，同样能够满足工程需求。天然砂进一步细分为河砂、海砂和山砂。其中，河砂以其洁净度高、颗粒均匀而备受青睐，被视为最优质的天然砂。海砂虽资源丰富，但因其含盐量高及可能混有贝壳等轻物质，需经过严格的洗盐、筛分处理后方可使用。山砂则因风化作用强烈，含泥量较大，使用前需经过充分论证，以确保其满足工程质量要求。机制砂则是通过人工破碎天然石料制得，其颗粒相对粗糙，并含有一定量的石粉。这种特性使得机制砂在拌制混凝土时，不仅能够有效提高混凝土的强度，还能改善其和易性，使得施工更为便捷。因此，机制砂在越来越多的工程项目中得到了广泛应用。在选择细集料品种时，应充分考虑当地资源条件、工程需求以及经济成本等因素，做到因地制宜、优质经济。通过科学合理的选择和使用细集料，能够显著提升工程质量，降低施工成本，为工程建设的顺利进行提供有力保障。砂的质量标准砂应质地坚硬、清洁，有害杂质含量不超过限量。砂中有害杂质主要有黏土、淤泥、黑云母、硫化物、硫酸盐、有机物以及贝壳、煤屑等轻物质。黏土、淤泥、黑云母会影响水泥与骨料的胶结，含量多时，会使混凝土强度降低。尤其是成团的黏土，对混凝土强度的影响更为严重。硫化物、硫酸盐、有机物对水泥有侵蚀作用。轻物质本身强度较低，会影响混凝土的强度及耐久性。由于海砂含盐量大，对钢筋有锈蚀作用，故用于水上和水位变化区钢筋混凝土时，含盐量(全部氯离子换算成NaCl含量)不应大于0.1%。必要时应进行淋洗，也可掺入亚硝酸钠(NaNO₂)(掺量为水泥质量的0.6%～1.0%),以抑制钢筋锈蚀。根据细度模数大小，将砂分成如下4级：(1)粗砂：细度模数为3.7～3.1。(2)中砂：细度模数为3.0～2.3。(3)细砂：细度模数为2.2-1.60(4)特细砂：细度模数为1.5～0.7砂的粗细程度及颗粒级配概述：砂的粗细程度指其粒径分布的总体粗细状况，影响混凝土性能。过粗则黏聚性、保水性差；过细则需较多水泥浆包裹，降低流动性，甚至影响强度。因此，选择适宜粗细的砂对混凝土质量至关重要。砂的粗细通过细度模数衡量，采用筛分析法确定。该方法涉及将干砂过一系列标准筛，记录各筛上残留物比例，计算细度模数，模数大表示砂粒粗。此过程是混凝土质量控制的重要环节。式中：Mx——砂的细度模数(无纲量);A4.75、A2.36、A1.18、A₀.6、A₀.3、A0.15——指定筛上的累计筛余百分数(%)。普通混凝土的组成材料粗集料粗集料是指粒径大于4.75mm的颗粒，在普通混凝土中常作为重要组成部分，主要材料为卵石和碎石。卵石是自然形成的，其颗粒圆润、表面光滑，因此拌制的混凝土和易性佳，但与水泥的胶结能力较弱，导致混凝土强度相对较低。此外，卵石含泥量较高，使用前需进行筛洗处理。相比之下，碎石则是通过人工或机械破碎、筛分天然岩石或卵石得到的，其颗粒具有棱角，表面粗糙，空隙率和表面积较大，虽然拌制的混凝土和易性稍差，但与水泥的胶结能力强，能够显著提高混凝土的强度。然而，碎石的成本相对较高。在选用粗集料时，应遵循就地取材的原则。在卵石资源丰富且质量上乘的地区，应优先考虑使用卵石；而在卵石稀缺或要求混凝土强度等级较高的场合，则更适宜采用碎石。通过这样的选择，可以在保证工程质量的前提下，合理控制成本，实现经济效益的最大化。粗集料在混凝土中扮演着重要角色，其质量要求直接关系到混凝土的性能和质量。以下是对粗集料质量要求的详细总结：1.含泥量及有害杂质：-粗集料中应严格控制含泥量及有害杂质，如黏土、细屑、硫化物、硫酸盐及有机物等，这些杂质会削弱混凝土的强度和耐久性。-风化软弱颗粒同样需要关注，必要时需进行试验论证以确保其不会对混凝土性能产生不利影响。-特别注意活性氧化硅颗粒的存在，当水泥含碱量较高时，可能引发碱集料反应，导致混凝土膨胀开裂，因此对活性颗粒的检测和论证尤为重要。2.颗粒形状：-理想的粗集料颗粒形状应接近卵形或立方体，以提高混凝土的密实度和强度。-应避免使用针状和片状颗粒，这些颗粒不仅容易折断，还会增加混凝土的空隙率，降低混凝土质量。根据规定，粗集料中针、片状颗粒的含量应控制在一定范围内。3.强度：-粗集料的强度是评价其质量的重要指标之一。可采用岩石立方体强度和压碎指标两种方法进行评价。-在选择采石场或对粗骨料强度有严格要求时，建议使用岩石立方体强度作为检验标准。对于日常生产质量控制，压碎指标值检验更为便捷。-抗压强度需满足一定要求，具体数值取决于岩石类型（如岩浆岩、变质岩、沉积岩），且极限抗压强度与混凝土强度等级之比应不小于1.5。-压碎指标测试通过模拟实际受力情况，评估粗骨料在压力作用下的破碎程度，从而反映其强度特性。综上所述，粗集料的质量要求涉及多个方面，包括含泥量及有害杂质的控制、颗粒形状的选择以及强度的评估等。只有全面满足这些要求的粗集料，才能确保混凝土的性能和质量达到设计要求。压碎指标m₁——压碎试验后筛余的试样质量(g)。压碎指标表示石子抵抗压碎的能力，以间接推测其相应的强度。压碎指标应符合规范的规定有抗冻要求的混凝土所用的粗集料，要求测定其坚固性。坚固性用硫酸钠溶液法检验，石料试样经5次循环后，其质量损失应不超过规范规定普通混凝土的组成材料在混凝土配制中，粗集料的最大粒径及其颗粒级配是两个至关重要的因素，它们直接影响到混凝土的和易性、强度、耐久性以及经济效益。1.最大粒径(DM)：-粗集料的最大粒径是指其公称粒径的上限。选择合适的最大粒径有助于优化混凝土性能。一方面，较大的最大粒径能减小集料的总表面积，从而节省水泥浆的用量，并降低混凝土的发热量。但另一方面，并不是所有情况下增大粒径都有利。实验表明，在水泥用量较少的混凝土中（≤170kg/m³），采用大粒径集料有助于改善性能；而在普通配合比的混凝土中，集料粒径大于40mm可能并无明显优势。-同时，最大粒径的选择还需遵守一定规范。根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204)，粗集料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，也不得超过钢筋间最小净距的3/4。对于混凝土实心板，其最大粒径不应超过板厚的1/3，且一般不超过40mm。2.颗粒级配：-颗粒级配的好坏直接影响混凝土的质量。良好的级配意味着粗集料中各粒径的石子分布合理，既能填满空隙，又能减小集料的总表面积，进而减少水泥用量，提高混凝土性能。-石子的级配通过筛分试验确定，依据一系列标准筛的孔径（如90mm、75mm、63mm等）进行分类。根据《建设用卵石、碎石》(GB/T14685)，普通混凝土用碎石或卵石的级配需符合特定规范表（如表6-8）的要求，以确保混凝土的和易性、强度和耐久性达到设计要求。普通混凝土的组成材料石子的级配有天然级配和人工级配两种。天然级配是开采的卵石或破碎的碎石，只要各种粒径石子所含的比例符合表6-8中对连续粒级石子的要求，可不经筛分直接用，以取得较好的经济效果。人工级配是先将卵石或碎石按颗粒大小筛分成若干粒径级(单粒级),再按-定比例配合成连续粒级使用。3)集料的饱和面干吸水率集料的几种含水状态如图6-2所示。在100～105℃条件下烘至恒重时，称为全干状态。长期放在一定湿度的空气中会使骨料吸收或散失水分而达到稳定的含水状态，称为气干状态。当集料的颗粒表面干燥，而颗粒内部的孔隙含水饱和时，称为饱和面干状态。当集料不仅内部孔隙含水饱和，而且表面还吸附水分时，称为湿润状态。当拌制混凝土时，由于集料含水率不同，将影响混凝土的用水量和骨料用量。集料在饱和面干状态时的含水率，称为饱和面干吸水率。计算混凝土中各项材料配合比时，一般以干燥集料为准，而水利工程常以饱和面干集料为准。普通混凝土的组成材料4)碱活性检验对于重要的水泥混凝土工程用粗集料，应进行集料碱活性检验。可采用下列方法鉴定集料与碱发生潜在有害反应，即水泥混凝土碱-硅酸盐反应和碱-硅酸反应的可能性。(1)用岩相法检验确定哪些集料可能与水泥中的碱发生反应。当集料中下列材料含量为1%或更大时即有可能成为有害反应的集料，这些材料包括下列形式的二氧化硅；蛋白石、玉髓、鳞石英、方石英；在流纹岩、安山岩或英安岩中可能存在的中性重酸性(富硅)的火山玻璃；某些沸石和千枚岩等。(2)用砂浆长度法检验集料产生有害反应的可能性。如果用高碱硅酸盐水泥制成的砂浆长度膨胀率3个月低于0.05%或者6个月低于0.10%即可判定为非活性集料。超过上述数值时，应通过混凝土试验结果作出最后评定普通混凝土的组成材料混凝土拌和用水混凝土拌和用水应符合《混凝土用水标准》(JGJ63)的规定，凡符合国家标准的生活饮用水，均可拌制和养护各种混凝土。用海水拌制的混凝土，可用于不重要的素混凝土结构，不得用于钢筋混凝土和预应力混凝土结构。有有害杂质的污水不能拌制和养护混凝土。混凝土用水的水源有自来水、地表水、地下水、海水及经适当处理后的工业废水。但水质必须符合标准才能使用，否则会影响混凝土的质量。对拌制混凝土用的水质有怀疑时，应进行砂浆或混凝土强度试验。如用该水制成的砂浆或混凝土试块的28d抗压强度，低于饮用水制成砂浆或混凝土试块28d抗压强度的90%,则这种水不宜用来拌制混凝土。混凝土用水中的物质含量限值见表普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料混凝土外加剂：混凝土外加剂作为混凝土的“第五组分”，通过适量掺入能显著改善混凝土的性能，因此在工程应用中广受欢迎。选择外加剂时，需综合考虑混凝土的性能要求、施工工艺、气候条件、原材料性能、配合比以及外加剂对水泥的适应性等因素，并通过试验确定最佳品种和掺量。一般而言，外加剂的掺量不应超过水泥质量的5%，以确保其有效性和经济性。混凝土掺合料：在混凝土拌合物制备过程中，为了节省水泥用量、优化混凝土性能及调节强度等级，常需加入天然或人造的矿物材料，这些材料统称为混凝土掺合料。常见的掺合料包括磨细的粉煤灰、硅灰、粒化高炉矿渣以及火山灰质材料等（如硅藻土、黏土、页岩、火山凝灰岩）。这些掺合料的加入不仅能有效改善混凝土的工作性、力学性能和耐久性，还能在一定程度上降低生产成本，实现资源的合理利用。混凝土的主要技术性质1、新拌混凝土的工作性(和易性）和易性指混凝土拌合物易于施工操作(拌和、运输、浇筑和振捣)，不发生分层、离析、泌水等现象，以获得质量均匀、密实的混凝土的性能。和易性是反映混凝土拌合物易于流动但组分间又不分离的一种性能，是一项综合技术性能，包括流动性、粘聚性和保水性三个方面的含义。(1)流动性是指混凝土拌合物在自重或施工机械振捣的作用下，能产生流动，并均匀密实地充满模板的性能。(2)粘聚性是指混凝土拌合物内部各组分间具有一定的粘聚力，在运输和浇筑过程中不致产生分层离析现象的性能。(3)保水性是指混凝土拌合物具有保持内部水分不流失，不致产生严重泌水现象的性能。混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性，三者既相互联系又相互矛盾的。当流动性大时，往往粘聚性和保水性差，反之亦然。因此，和易性良好就是要使这三方面的性质达到良好的统一。2、流动性的测定方法混凝土和易性内涵较复杂，目前尚未有通过一个技术指标来全面反映混凝土拌合物和易性的方法。通常是测定混凝土拌合物的流动性，观察评定粘聚性和保水性。流动性测定方法有坍落度筒法和维勃稠度法。3.坍落度试验坍落度试验是世界上广泛使用的评价混凝土拌合物流动性的测试方法，适用于集料最大粒径不大于31.5mm、坍落度不小于10mm的混凝土拌合物。测定方法是将混凝土拌合物用小铲分三层均匀装入截头圆锥坍落度筒内，使捣实后每层高度为筒高的三分之一左右。每层用振捣棒沿螺旋方向由外向中心插捣25次。顶层插捣完毕后，刮去多余的混凝土，抹平，将筒垂直提起，提离过程测定在5～10s内完成，从装料到提离应在150s内完成。提起坍落度筒后，测定拌合物下坍的高度，即坍落度，以毫米(mm)表示如图6-3所示。坍落度的大小反映了混凝土拌合物的流动性，根据坍落度的大小，可将混凝土拌合物进行稠度分级，见表6-10。混凝土的主要技术性质试验中还须通过观察来判断评定混凝土拌合物的黏聚性及保水性：用捣棒轻击混凝土拌合物侧面时，如果锥体逐渐下坍，则表示黏聚性良好，如果锥体是突然倒塌或崩溃，则表示黏聚性不好。保水性以混凝土拌合物稀浆析出的程度来评定，坍落度筒提起后如有较多的稀浆从底部析出，锥体部分的混凝土也因失浆而骨料外露，则表明此混凝土拌合物的保水性能不好；若无稀浆或仅有少量稀浆自底部析出，则表明此混凝土拌合物的保水性良好。混凝土的主要技术性质维勃稠度试验。对于集料公称最大粒径不大于31.5mm、维勃稠度时间在5～30s的干稠性混凝土拌合物，常采用维勃稠度试验来测定其流动性。测定方法是将坍落度筒放在直径为240mm、高度为200mm圆筒内，圆筒安装在专用的振动台上，按坍落度试验的方法将新拌混凝土装满后再拔去坍落度筒，并在新拌混凝土顶上置一透明圆盘。开动振动台并记录时间，从开始振动至透明圆盘底面完全被水泥浆布满止，所经历的时间，以秒(s)计(精确至1s),即为新拌混凝土的维勃稠度值，见图6-4。混凝土拌合物流动性按维勃稠度大小，可分为5级：特干硬(≥30s)、很干稠(30～21s)干稠(20～11s)、低塑(10～5s)、塑性(≤4s)。混凝土的主要技术性质影响混凝土拌合物和易性的主要因素包括：1.水泥浆用量：-适量的水泥浆能填充骨料空隙并包裹骨料颗粒，形成润滑层，从而提高混凝土的流动性。-水泥浆用量过多时，会导致混凝土拌合物过于稀薄，出现流浆现象，降低其黏聚性和保水性。-水泥浆用量的调整应主要基于流动性的需求，并应维持水灰比不变，同时增加水和水泥的用量，以避免单独增加用水量而降低混凝土的强度和耐久性。2.水泥浆的稀稠（水灰比）：-水灰比直接影响水泥浆的稀稠程度。水灰比小，水泥浆较稠，拌合物的黏聚性和保水性好，但流动性差，极端情况下会影响施工。-水灰比大，水泥浆变稀，拌合物的流动性增强，但会削弱其黏聚性和保水性。

混凝土的主要技术性质(3)砂率砂率是拌合物中，砂的质量占砂石总量的百分数。砂率大，砂子的相对用量较多，砂石的总表面积及空隙率较大。若水泥浆用量一定，则除填充砂石空隙外，用以包裹砂石并对砂石进行润滑的水泥浆量相对较少，拌合物显得干涩，流动性差。若砂率过小，则砂浆量太少，不足以包裹石子表面，并不能填满石子间的空隙，不仅流动性差，黏聚性、保水性也会很差。当水灰比及水泥浆用量一定，拌合物的黏聚性、保水性符合要求，获得最大流动性时的砂率，或当流动性及水灰比一定，黏聚性、保水性符合要求，水泥用量最少时的砂率，称为最优砂率，如图6-5、图6-6所示。为了既使混凝土拌合物的和易性符合要求，又能节约水泥，拌制混凝土时，应尽量采用最优砂率。(4)其他因素。除上述因素外，水泥品种，骨料种类、粒径、粒形及级配，是否使用外加剂等都对混凝土拌合物的和易性有影响。一般来说，在相同的条件下，需水量小的水泥拌的混凝土流动性好；集料最大粒径大、粒形圆、级配好的，拌合物流动性好；在拌合物中掺入某些外加剂，也能显著改善其流动性。混凝土的主要技术性质4)流动性指标的选择一般来说，坍落度小的混凝土拌合物水泥用量较少，所以在保证混凝土施工质量的前提下，应尽量选用较小的坍落度。坍落度应根据结构特点、钢筋的疏密程度、混凝土振捣的方法及气温来选择，并应根据公路桥涵技术规范有关规定选择，表6-11可供工程施工中选用参考。注：①使用高频振捣器时，其混凝土坍落度可适当减小；②本表系指不采用机械振捣的坍落度，采用人工振捣时可适当放大；③曲面或斜面结构混凝土的坍落度应根据实际需要另行选定；④轻骨料混凝土的坍落度，宜比表中数值减少10～20mm;⑤需要配置大坍落度混凝土时，应掺外加剂。混凝土的主要技术性质硬化后混凝土的力学性质和耐久性混凝土的强度1.立方体抗压强度(fu):-定义：根据国家标准GB/T50081，将混凝土拌合物制成边长为150mm的立方体试件，在标准条件（温度20℃±2℃，相对湿度95%以上）或特定溶液中养护28天后测得的抗压强度值。-影响因素：粗集料的最大粒径会影响试件尺寸的选择，非标准试件的抗压强度需通过换算系数调整以与标准试件结果相当。-应用：标准条件养护确保试验结果的可比性，但在工地现场条件差异大时，应在相同条件下养护并测试，以反映实际混凝土质量。2.混凝土立方体抗压标准强度(fcu,k):-定义：具有95%保证率的立方体试件抗压强度，通过数理统计方法计算得出，非直接实测值。-重要性：作为评估混凝土强度的重要依据，用于设计和质量控制。3.混凝土的强度等级:-划分依据：按立方体抗压强度标准值确定，分为C15至C80共14个等级。-等级表示：等级数字代表该等级混凝土的立方体抗压强度标准值（MPa），如C30表示立方体抗压强度标准值为30MPa。虽然原文未直接详细阐述混凝土的耐久性，但耐久性通常涉及以下几个方面：-抗渗性：混凝土抵抗水、油等液体渗透的能力，影响结构的防水性和耐久性。-抗冻融性：在寒冷地区，混凝土需具备良好的抗冻融循环能力，防止因冻融作用导致的破坏。-抗碳化：混凝土中的碱性环境能保护钢筋免受锈蚀，但碳化会降低其pH值，影响钢筋的保护层。-抗化学侵蚀：抵抗酸、碱、盐等化学物质侵蚀的能力，对于在特殊环境中使用的混凝土尤为重要。-耐磨性：混凝土表面抵抗磨损的能力，影响其在交通、工业等场合的使用寿命。硬化后混凝土的力学性质和耐久性混凝土的轴心抗压强度确定混凝土的强度等级是采用立方体试件，但在实际工程中，钢筋混凝土构件大部分是棱柱体或圆柱体。为了符合实际情况，在结构设计中混凝土受压构件的计算采用混凝土的轴心抗压强度。按《混凝土物理力学性能试验方法标准》(GB/T50081)的规定，混凝土轴心抗压强度采用150mm×150mm×300mm的棱柱体为标准试件，也可采用非标准尺寸的棱柱体试件，但其高宽比应在2～3的范围内。轴心抗压强度比同截面的立方体抗压强度值小，棱柱体试件随着高宽比的增大，轴心抗压强度变小，但当高宽比达到一定值后，强度不再降低。试验表明，在立方体抗压强度fck=10～55MPa的范围内，轴心抗压强度fk=(0.76～0.82)fck。(3)混凝土的抗拉强度ft。混凝土的抗拉强度很低，一般为抗压强度的1/10～1/20,混凝土强度等级越高，此比值越小。所以，混凝土的抗拉强度一般不予考虑利用。但是，混凝土的抗拉强度对抗裂有重要的意义，有抗裂要求的结构，除需对混凝土提出抗压强度要求外，还需对抗拉强度提出要求。测定混凝土抗拉强度的方法，有轴心抗拉试验及劈裂抗拉试验两种。前者用8字形试件或棱柱形试件试件的轴线很难与力的作用线一致，而稍有偏心将影响试验结果的准确性，而且夹具附近混凝土很容易产生局部破坏，也影响试验的结果，因此，我国国家标准《混凝土物理力学性能试验方法标准》(GB/T50081)规定，混凝土的抗拉强度采用劈裂法间接测定。劈裂抗拉试验方法详见混凝土试验部分。硬化后混凝土的力学性质和耐久性影响混凝土强度的因素除施工方法及施工质量影响混凝土强度外，水泥强度及水灰比、骨料种类及级配、养护条件及龄期对混凝土强度的影响也较大。水泥强度及水灰比观察由于受力而破坏的混凝土时，可以发现破坏主要发生于水泥石与骨料的界面及水泥石本身，很少见到骨料破坏而导致混凝土破坏的现象。进一步观察发现，混凝土在受力前，由于水泥凝结硬化时产生的收缩受到骨料的约束，水泥石产生拉应力，在水泥石与骨料的界面上及水泥石本身就已经存在微细的裂缝。同时，由于水泥泌水，在振捣过程中上升的水分受到骨料阻止后，会在骨料底部形成水隙或裂缝。混凝土受力后，这些微细裂缝逐渐开展、延长并连通，最后使混凝土失去连续性而破坏，如图6-7所示。由此得出结论：混凝土的强度主要取决于水泥石的强度及水泥石与骨料的胶结强度。水泥的强度反映水泥胶结能力的大小，所以水泥石及水泥石与骨料的胶结强度与水泥强度有关。水泥强度越高，混凝土的强度也越高。当水泥强度等级相同时，随着水灰比的增大，混凝土强度会有规律地降低。硬化后混凝土的力学性质和耐久性水泥的强度反映水泥胶结能力的大小，所以水泥石及水泥石与骨料的胶结强度与水泥强度有关。水泥强度越高，混凝土的强度也越高。当水泥强度等级相同时，随着水灰比的增大，混凝土强度会有规律地降低。水泥水化所需的水量(即转化为水化物的化学结合水),一般只占水泥质量的25%左右，但为了获得必要的流动性，拌混凝土时要加较多的水(一般塑性混凝土的水灰比为0.4～0.7)。多余的水分形成水泡或蒸发后成为气孔，减小了混凝土承受荷载的有效截面，而且在小孔周围产生应力集中。水灰比大，泌水多，水泥石的收缩也大，骨料底部聚集的水分也多，这些都是造成混凝土中微细裂缝的原因。因此在一定范围内，水灰比越大，混凝土强度越低。试验证明：在其他条件相同的情况下，混凝土拌合物能被充分振捣密实时，混凝土的强度随水灰比的增大而有规律地降低；而灰水比(水灰比的倒数)增大时，强度随之提高，二者呈直线关系，如图6-8所示。但若水灰比过小，水泥浆过于干稠，在一定的振捣条件下，混凝土无法振实，强度反而降低，如图6-8(a)中虚线所示根据大量的试验，可式中：fu——混凝土28d龄期的抗压强度(MPa)。fe——水泥28d抗压强度实测值，当无实测资料时，在水泥的有效期(3个月)内，可按fe=Y.fe.g计算，fc.g为水泥的强度等级值，γ.为水泥强度等级值的富余系数可按实际统计资料确定。根据大量的试验，可以得到混凝土强度与水泥强度及水灰比关系的经验公式(又称鲍罗米公式)硬化后混凝土的力学性质和耐久性影响混凝土强度的主要因素集料的性质骨料本身的强度一般大于水泥石的强度，对混凝土的强度影响很小。但骨料中有害杂质含量较多、级配不良均不利于混凝土强度的提高。骨料表面粗糙，则与水泥石粘结力较大。但达到同样流动性时，需水量大，随着水灰比变大，强度降低。试验证明，水灰比小于0.4时，用碎石配制的混凝土比用卵石配制的混凝土强度约高30%～40%，但随着水灰比增大，两者的差异就不明显了。另外，在相同水灰比和坍落度下，混凝土强度随骨灰比(骨料与胶凝材料质量之比)的增大而提高。养护条件与龄期混凝土养护条件，特别是温度与湿度，对混凝土强度的发展至关重要。水泥水化过程需要适宜的水分，干燥环境会减缓或停止强度的增长，并可能引发干缩裂缝，损害混凝土强度。因此，在混凝土硬化初期，保持其表面潮湿是必要的。湿度适宜时，养护温度成为关键因素。高温环境能加速水泥水化，促进强度快速发展，蒸汽养护即是利用此原理加速混凝土硬化。相反，低温环境下混凝土硬化速度减慢，极端低温（如低于0℃）则会导致硬化停止，甚至发生冰冻破坏。因此，在冬季施工中，必须采取保温措施以确保混凝土能正常硬化。混凝土强度增长具有阶段性，最初7至14天内发展较快，之后逐渐放缓，28天后增长速度更为缓慢。然而，只要保持适宜的温湿度条件，强度增长可持续数十年之久。不同水泥品种及养护条件会导致强度增长速度的差异。在实际工程中，通常以28天龄期的混凝土强度作为设计基准，因其能较好地反映混凝土长期强度发展的初始阶段。但针对工期较长、承载较晚的工程，为优化材料使用，也可考虑采用60天、90天或180天龄期的强度作为设计标准。同时，为确保混凝土在早期即能承受一定荷载并抵抗温度应力产生的裂缝，对28天龄期的强度也有一定要求。施工过程中，混凝土的质量控制仍主要依据28天强度标准。硬化后混凝土的力学性质和耐久性混凝土的耐久性混凝土除要求有一定的强度以承受荷载外，还应在所处的环境及使用条件下经久耐用。为了抵抗自然的物理、化学、生物的破坏作用，混凝土要有一定的抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、耐磨性、抗风化性、抗碳化性等，这些统称为混凝土的耐久性。混凝土的抗渗性混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的能力。混凝土抗渗性的好坏，还在较大程度上影响着混凝土的抗冻性及抗侵蚀性。混凝土的抗渗性可用渗透系数或抗渗等级来表示，我国目前用抗渗等级表示。抗渗等级是根据养护28d的标准试件，在标准的试验方法下能承受的最大水压力来划分的。混凝土抗渗等级分为P2、P4、P6、P8、P10、P12等，它们能承受的最大水压力(MPa)分别为：0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2。硬化后混凝土的力学性质和耐久性混凝土的抗冻性混凝土的抗冻性是指混凝土在水饱和状态下，经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性能。混凝土抗冻性用抗冻等级表示。将28d龄期的混凝土标准试件，在水饱和状态下经受冻融(冰冻温度为-18～-20℃,融化期间水温保持在18～20℃范围内),质量损失不大于5%、强度损失不大于25%时的最大冻融循环次数，即抗冻等级。混凝土的抗冻等级分为F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250及F300等。混凝土的抗冻性与水泥品种及水胶比有关。抗冻混凝土的最大水胶比可参考表6-15选择。提高混凝土的密实度或在混凝土中掺入引气剂、减水剂可显著提高混凝土的抗冻性硬化后混凝土的力学性质和耐久性混凝土的抗侵蚀性与其抵抗环境水侵蚀的能力有关，取决于水泥品种和混凝土密实程度。在侵蚀性环境中，需选对水泥，提高混凝土密实度或掺引气剂以增强抗侵蚀能力。混凝土碳化是Ca(OH)₂与CO₂反应生成CaCO₃的过程，对混凝土性能产生有利和不利影响。碳化后，表面抗压强度和硬度提高，但碱度降低，减弱对钢筋的保护，导致钢筋锈蚀。同时，碳化增加混凝土表面收缩，引发裂缝，降低抗拉、抗弯强度。碳化深度及速度与水泥品种、水灰比、水泥用量和CO₂浓度有关。环境湿度影响碳化速度，水中或特别干燥环境中碳化停止，相对湿度50%～75%时碳化速度最快。混凝土碳化导致表面裂缝和钢筋锈蚀，破坏建筑物结构。为确保建筑物耐久性，必须采取措施防治碳化现象。硬化后混凝土的力学性质和耐久性提高混凝土耐久性的措施混凝土所处的部位及使用条件不同，对耐久性也有不同的要求，因此，要根据具体条件，采取相应的措施来提高其耐久性。总的来说，提高混凝土耐久性可以从选择品种合适、质量优良的材料及提高混凝土密实度两个方面着手。常用的措施有：①根据混凝土所处的部位及使用条件，选择合适的水泥品种及强度等级。②使用杂质含量少、质量优良、级配良好的砂石料。在允许的最大粒径范围内，尽量选用较大粒径的粗骨料。③水灰比是影响混凝土耐久性的主要因素，保证足够的水泥用量，同样能提高混凝土的密实性和耐久性，因此严格控制水灰比及水泥用量是提高耐久性的主要措施。《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55)中规定的混凝土最大水灰比和最小胶凝材料用量见表6-16、表6-17。硬化后混凝土的力学性质和耐久性当混凝土中掺加矿物掺合料时，其最大掺量按表6-18考虑。④掺减水剂可减少用水量，有利于提高混凝土的密实度和耐久性；掺引气剂可改变混凝土内部孔隙结构，提高混凝土的抗渗性、抗冻性，但强度及抗磨性有所降低。⑤在混凝土施工中，要加强质量控制，注意拌透、浇匀、振实，并加强养护，以提高混凝土的质量，提高其耐久性。硬化后混凝土的力学性质和耐久性1.混凝土配合比设计概述1)水泥混凝土配合比表示方法混凝土配合比常用两种方法来表示。(1)单位用量表示法：以每立方米混凝土中各材料的用量(kg)表示，如1m³混凝土中，水泥：水：细集料(砂):粗集料(石)=340kg:170kg:765kg:1292kg。(2)相对用量表示法：以水泥的质量为1,其他材料针对水泥的相对用量按“水泥、砂、石和水灰(胶)比”的顺序排列表示，如以上面单位用量表示法中所列内容为依据，采用相对用量来表示则可转化为1:2.25:3.80;WIC=0.502)配合比设计要求(1)满足结构物设计强度要求：设计强度是混凝土设计过程中必须要达到的指标，为满足这一重要指标，根据施工单位管理水平和强度保证率要求，在配合比设计的实际操作过程中，采用一个比设计强度高一些的“配制强度”,以确保最终的结果满足设计强度的要求。(2)满足施工工作性要求：针对工程实际、构造物的特点，包括断面尺寸、配筋状况以及施工条件等来确定合适的工作性指标，以保证实际施工的需求。(3)满足耐久性要求：配合比设计中通过考虑允许的“最大水灰(胶)比”和“最小水泥用量”,来保证处于不利环境(如严寒地区、受水影响等)条件下混凝土的耐久性要求。(4)满足经济性要求：在满足设计强度、工作性和耐久性要求的前提下，设计中通过合理减少价高材料(如水泥)的用量，多采用当地材料以及利用一些替代物(如工业废渣)等措施，降低混凝土费用，提高经济效益。混凝土配合比设计1.计算初步配合比混凝土配合比设计步骤混凝土配合比设计2.提出基准配合比3.确定试验室配合比4.换算工地配合比混凝土配合比设计的步骤(抗压强度为设计指标)配合比设计指标混凝土配合比设计指标主要包括硬化后的结构强度、拌合物的工作性以及使用时的耐久性等。(1)混凝土拌合物的工作性。工作性的选择取决于混凝土施工方法以及构件自身的特点，包括构件截面尺寸的大小、钢筋疏密程度及施工方式等。通常，当构件截面尺寸较小，或钢筋较密，采用人工插捣时，坍落度可选择得大一些；反之，当构件截面尺寸较大，或钢筋较疏，或采用机械振捣时，坍落度可选择小一些，参见表6-11。(2)混凝土的配制强度(fcu,o)。混凝土设计强度等级应根据实际工程构造物的结构特点、功能要求、所处环境等众多因素综合考虑决定。为了使所配制的混凝土在工程使用时具备必要的强度保证率，配合比设计时的配制强度应大于设计要求的强度等级，当混凝土设计强度小于C60时和不小于C60时，配制强度分别按式(6-4)和式(6-5)计算。混凝土配合比设计配合比设计步骤根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55),混凝土配合比设计步骤如下：(1)初步配合比的计算。①确定混凝土的配制强度f。fcu,o≥fuk+1.645ofcu,o≥1.15f选择水胶比(WB)。a.根据强度要求计算水胶比根据混凝土的配制强度及水泥的实际强度，用经验公式计算水胶比：fcu.o=αafe(B/W-α₃)即：b.查表6-17确定满足耐久性要求的混凝土的最大水灰(胶)比。c.选择以上两个水胶比中的小值作为初步水胶比。③选择单位用水量(mwo)。a.干硬性和塑性混凝土。当水灰比在0.4～0.8范围时，用水量根据粗骨料的品种、粒径及施工要求的混凝土拌合物稠度，参照表6-19选择。表中所列之单位用水量，砂石均以干燥状态(细骨料含水率小于0.5%,粗骨料含水率小于0.2%)为准。水灰比小于0.4或大于0.8的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土用水量应通过试验确定。混凝土配合比设计b.流动性(坍落度为100～150mm)、大流动性(坍落度大于160mm)混凝土。以表6-20中坍落度90mm的用水量为基础，按坍落度每增大20计算出未掺外加剂时的混凝土用水量。掺外加剂时混凝土用水量可按式计算：mwa=m(1-βa)⑤选择砂率(βs)。为保证混凝土有良好的和易性，希望选择的砂率为最优砂率，但影响最优砂率的因素较多，无法用计算方法得到。根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55),砂率可根据下述方法进行：坍落度为10～60mm的混凝土砂率，可根据粗骨料品种、粒径及水灰比按表6-21选取混凝土配合比设计质量法质量法的补充条件为：每立方米混凝土中各种材料用量之和等于1m³混凝土的质量，即：mco+mgo+mgo+mwo=mp即式中：mo——每立方米混凝土的水泥用量(kg);m₃o——每立方米混凝土的砂用量(kg);mgo——每立方米混凝土的石子用量(kg);mw——每立方米混凝土的用水量(kg);mp——每立方米混凝土拌合物的质量(kg),其值可取2350～2450kg;β——砂率(%)。将上两式联立，即可求得每立方米混凝土的砂、石用量。体积法。体积法的补充条件为：每立方米混凝土中各种材料的绝对密实体积及混凝土拌和物中所含空气体积之总和等于1m³,即：式中：Pe——水泥的密度(kg/m³),可取2900～3100kg/m³;Ps——细骨料(砂)的表观密度(kg/m³);Pg——粗骨料(石子)的表观密度(kg/m³);Pw——水的密度，可取1000kg/m³;α——混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取α=1。以上两式联立，也可计算出每立方米混凝土的砂石用量混凝土配合比设计(2)试配调整、确定基准配合比。混凝土初步配合比中的参数是根据经验公式及图表确定的，不一定符合和易性的要求，所以要通过试配进行调整。按初步配合比，根据表6-22规定的数量称取混凝土的各种材料，搅拌均匀后测定坍落度或维勃稠度，并观察其黏聚性及保水性。当坍落度或维勃稠度不能满足要求，或黏聚性、保水性不好时，应在保证水灰比不变的条件下相应调整用水量或砂率，直到符合要求为止。注：当采用机械搅拌时，搅拌量不应小于搅拌机额定搅拌量的1/4。调整可按以下原则进行：当坍落度太小时，应保持水灰比不变，适当增加水泥浆用量。一般用水量每增加2%～3%,坍落度增加10mm。当坍落度太大但黏聚性良好时，可保持砂率不变，增加砂、石骨料用量若混凝土拌合物的砂浆量显得不足，黏聚性、保水性不良时，应适当增大砂率。反之，可减小砂率。每次调整都要对各种材料的调整量进行记录，调整后要重新进行坍落度试验，调整至和易性符合要求后，测定混凝土拌合物的实际表观密度，并提出供混凝土强度试验用的“基准配合比”。普通混凝土的组成材料基准配合比的每立方米混凝土各种材料用量可按下列式计算式中m’、m'。、m’、m'o——调整后，试拌混凝土中的水泥、水、砂、石子的用量(kg);m、mw、m、m₁——基准配合比每立方米混凝土中水泥、水、砂、石子的用量(kg);Poct——调整后混凝土拌合物的实测表观密度(kg/m³)。(3)校核水灰比，确定试验室配合比。经和易性调整得出的基准配合比，其水灰比不一定选择合适，即强度不一定能满足要求，所以还应检验混凝土的强度。混凝土强度试验时应至少采用3个不同的配合比，其中一个应是基准配合比，另外两个配合比的水灰比，宜较基准配合比分别增加或减少0.05,其用水量与基准配合比基本相同，砂率可分别增加或减小1%。当不同配合比的混凝土拌合物坍落度与要求值相差超过允许偏差时，可以增、减用水量进行调整。每种配合比至少制作一组(3块)试件，并标准养护到28d时试压。在制作试件时，还需检验混凝土拌合物的和易性并测定混凝土拌合物的表观密度。普通混凝土的组成材料由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相对应的灰水比，并确定每立方米混凝土各种材料用量(试验室配合比)。①用水量(mw₂):应取基准配合比中的用水量，并根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整。②水泥用量(m₂):应以用水量乘以选定出的灰水比计算确定。③砂和石子用量(ms₂和mg₂):应取基准配合比中的砂、石子用量，并按选定的灰水比进行调整。④根据满足和易性及强度要求的配合比计算混凝土表观密度的计算值PPc,c=mw+me+mg+mg(6-21)⑤由于计算配合比时作了一些假定，故计算混凝土表观密度与实测表观密度不一定相等，需根据实测表观密度计算校正系数，并校正各种材料的用量。校正系数：δ=Pe/P式中：Pat——混凝土表观密度实测值(kg/m³);PG——混凝土表观密度计算值(kg/m³)。当混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2%时，材料用量不必校正；若两者之差超过2%时，将配合比中每项材料用量乘以校正系数δ,即为确定的混凝土试验室配合比。(4)施工配合比换算。试验室确定配合比时，骨料均以干燥状态为准，而工地现场的砂、石材料都含有一定的水分，为了准确地实现试验室配合比，应根据现场砂石的含水率对配合比进行换算。若现场砂的含水率为a%,石子的含水率为b%,则经换算后，每立方米混凝土各种材料的用量为：水泥：mc3=mc(6-23)砂：ms₃=ms₂(1+a%)(6-24)石子：mg=mg₂(1+b%)(6-25)水：mw₃=mw₂-m。2·a%-mg₂·b%(6-26）普通混凝土的组成材料混凝土配合比设计实例某桥梁工程用钢筋混凝土梁板(干燥环境),混凝土设计强度等级为C30,施工要求坍落度为55～70mm(混凝土由机械搅拌，机械振捣),施工单位无混凝土强度历史统计资料。材料：普通硅酸盐水泥，强度等级42.5级(实测28d强度45.71MPa),密度Pe=3100kg/m³;中砂，表观密度ps=2650kg/m³;碎石，表观密度Pg=2700kg/m³,最大粒径31.5mm;自来水。施工现场砂的含水率为2%,碎石含水率为1%。设计该混凝土的配合比，并换算为施工配合比。1)初步配合比计算(1)确定配制强度当混凝土强度等级为C30时，取σ=5.0,fu.o=30+1.645×5.0=38.2MPa(2)确定水灰比用碎石，αa=0.53,α₁=0.20,fe=45.71MPa查表6-17,一类环境最大允许水灰比为0.60。所以取W/C=0.56。(3)确定单位用水量,取混凝土配合比计算实例计算水泥用量水灰比为0.56时，最小水泥用量为300kg/m³,所以应取m=348kg/m³。(5)确定砂率。βs=33%。按直线内插。(6)计算砂石用量。①质量法。假定混凝土表观密度mp=2400kg/m³,体积法

两种方法计算结果比较接近。混凝土配合比计算实例2)试配调整(1)和易性调整。以体积法计算所得配合比为例。试拌15L混凝土，其材料用量为：水泥：0.015×348=5.22kg水：0.015×195=2.93kg砂：0.015×605=9.08kg石子：0.015×1227=18.40kg按上述用量称量并搅拌均匀，做坍落度试验，测得坍落度为20mm。保持水灰比不变，增加用水量及水泥用量各5%,即用水量增加到3.08kg,水泥用量增加到5.48kg,测得坍落度为35mm,黏聚性、保水性均良好。经调整后各种材料用量为：水泥5.48kg,水3.08kg,砂9.08kg,石子18.40kg,总用量为36.04kg,实测混凝土拌和物的表观密度为2430kg/m³混凝土的“基准配合比”各种材料用量为：强度复核。采用0.51、0.56、0.61三个不同的水灰比计算配合比，试拌测定坍落度均符合要求，标准养护28d后，测得的抗压强度见表6-23。用图解法得，当立方体抗压强度为38.2MPa时，相应的灰水比CW=1.86,即水灰比W/C=0.54。混凝土配合比计算实例3)实验室配合比的计算(1)按强度检验结果修正配合比。①用水量mw₂。取基准配合比中的用水量，即：mw₂=207kg②水泥用量mc₂③砂、石子用量ms₂、mg₂。在基准配合比粗细骨料用量的基础上，按选定的灰水比进行调整，即：2)按实测表观密度修正配合比。根据符合强度要求的配合比试拌混凝土，测得混凝土拌合物的实测表观密度为：Pa=2400kg/m³混凝土拌合物表观密度的计算值为：Pce=mw+mc+ms+mg=207+383+584+1186=2360kg/m³由于混凝土拌合物表观密度的计算值与实测值之差的绝对值不超过计算值的2%,故不必进行修正。混凝土的试验室配合比见表6-24。混凝土配合比计算实例4)施工配合比水泥：mc₃=383kg砂：ms=584+584×0.02=596kg石子：mg₃=1186+1186×0.01=1198kg水：mw₃=207-584×0.02-1186×0.01=183kg混凝土施工配合比见表6-25。混凝土配合比计算实例1)混凝土质量波动与统计混凝土工程施工过程较多，每一施工过程中都有若干影响混凝土质量的因素，因此在正常的施工条件下，按同一施工方法、同一配合比生产的混凝土质量也是波动的。以混凝土强度为例，造成波动的原因有：原材料质量的波动，施工配料时计量精度的波动，搅拌、运输、浇筑、振捣、养护条件的波动，气温变化，等。另外，由于试验机的误差及试验人员操作不一致，也会造成混凝土强度试验值的波动。在正常的施工条件下，上述因素都是随机的，因此混凝土强度也是随机的。对于随机变量，可以用数理统计的方法来对其进行评定。下面以混凝土强度为例来说明统计方法的一些基本概念。(1)强度的分布规律。对在一定的施工方法和施工条件下生产的相同配合比的混凝土，进行随机取样测定其强度，在取样次数足够多时，将数据整理后绘出的强度概率分布曲线一般接近正态分布(图6-9)。曲线的最高点为混凝土平均强度Hc的概率。以平均强度为轴，曲线的左右两边是对称的，距对称轴愈远(比平均强度低得愈多或高得愈多)出现的概率愈小，并以横轴为渐近线，逐渐趋近于0。曲线与横轴间的面积为概率的总和，等于100%。当混凝土的平均强度Hc相同时，若概率曲线高而窄，则强度测定值比较集中，波动小，混凝土均匀性好，施工水平高；若曲线宽而矮，则强度值离散程度大，混凝土均匀性差，施工水平较低(图6-10)。混凝土的质量控制(2)强度平均值、均方差、离差系数。混凝土的质量，可以用数理统计方法中样本的算术平均值、均方差及离差系数等参数来综合评定。强度的算术平均值表示混凝土强度的总体平均水平，并不能说明其波动情况。均方差又称标准差，它表明概率分布曲线的拐点距强度平均值的距离。σ值大，说明强度的离散程度大，质量不稳定。离差系数又称变异系数或变差系数，同样c、值小，也说明混凝土质量稳定，生产水平高。3)概率分布函数。正态分布的概率密度函数f(x)为：(6-30)式中：x——随机变量；x——随机变量的算术平均值。混凝土的质量控制为了使用方便，通过t=(x-x)/σ的变量变换，可将正态分布变换成随机变量t的概率密度函数声φ(t),当x=0,σ=1时，即标准正态分布：式中：t——概率参数(概率度)。标准正态分布曲线如图6-11所示。正态分布中，介于x₁和x₂之间，随机变量x出现的概率P(x₁≤x≤x₂)可用式表示在标准正态分布中，自t至+0范围内出现的概率P(t)可由式表示：不同t值时的P(t)可以查表6-26混凝土的质量控制(4)强度保证率。强度保证率是指混凝土强度总体中，大于和等于设计强度等级的抗压强度标准值fuk的概率，在正态分布曲线上以fcuk以右的阴影部分面积表示(图6-11)。计算混凝土强度保证率P时，先根据混凝土设计强度fuk强度平均值Hc、均方差σ或离差系数c、算出概率参数(保证率系数):再由概率参数t,查表6-25即可得强度保证率P(t)。混凝土立方体抗压标准强度fuk是具有95%保证率的立方体试件抗压强度，并以此划分混凝土强度等级。根据表6-26,当t=-1.645时，P(t)=95%,即fu,k=Hscu-1.645σ。2)混凝土的配制强度施工中，由于各种因素的影响，混凝土强度总会产生波动，为使混凝土具有要求的保证率，必须使混凝土的配制强度，高于混凝土设计强度等级的立方体抗压强度标准值fuk。根据式(6-4)可得：混凝土的质量控制式中：fu.0——混凝土的配制强度(MPa);fu,k——混凝土设计强度等级的抗压强度标准值(MPa);σ——施工单位混凝土强度标准差的历史统计水平(MPa);t——概率参数(概率度)。根据《混凝土强度检验评定标准》(GB/T50107),混凝土的强度保证率应为95%。据此，从表6-26中可以查出，达到此保证率时，t=-1.645。所以混凝土配制强度应为：fcu.0=fouk+1.645σ(6-36)施工单位的混凝土强度标准差应按下列规定确定：(1)当施工单位有近期的同一品种混凝土强度资料时，其混凝土强度标准差按式(6-37)计算：式中：n——统计周期内同一品种混凝土试件的总组数(n≥25);fu;——统计周期内同一品种混凝土第i组试件的强度值(MPa);Hu——统计周期内同一品种混凝土n组强度的平均值(MPa)。(2)当施工单位不具有近期的同一品种混凝土强度资料时，其混凝土强度标准差可按表6-27取用。混凝土的质量控制3)混凝土强度评定(1)统计方法一。当混凝土的生产条件在较长时间内能保持一致且同一品种混凝土的强度变异性能保持稳定时，应由连续的3组试件组成一个验收批，其强度应同时满足下列要求：当混凝土强度等级不高于C20时，其强度的最小值尚应满足式(6-39)的要求：fu.min≥0.85f

（6-39）当混凝土强度等级高于C20时，其强度的最小值尚应满足式(6-40)的要求：fu,min≥0.90f(6-40)式中：m—同一验收批混凝土立方体抗压强度的平均值(MPa);fcu,min——同一验收批混凝土立方体抗压强度的最小值(MPa);σ₀——验收批混凝土立方体抗压强度的标准差(MPa)。验收批混凝土立方体抗压强度的标准差，应根据前一个检验期内同一品种混凝土试件的强度数据，按式(6-41)确定：混凝土的质量控制式中：△f——第i批试件立方体抗压强度中最大值与最小值之差；m——用以确定验收批混凝土立方体抗压强度标准差的数据总批数。注：上述检验期不应超过两个月，且该期间强度数据的总批数不得少于15批。(2)统计方法二。当混凝土的生产条件在较长时间内不能保持一致且混凝土强度变异性不能保持稳定时，或在前一个检验期内的同一品种混凝土没有足够的数据用以确定验收批混凝土立方体抗压强度的标准差时，应由不少于10组的试件组成一个验收批，其强度应同时满足下列公式的要求：式中：Sc——同一验收批混凝土立方体抗压强度的标准差(MPa)。当Sc的计算值小于0.06fuk时，取Sc=0.06S,按式(6-43)计算：式中：fu——第i组混凝土试件的立方体抗压强度代表值(MPa);n——个验收批混凝土试件的总批数；λ、A₂——合格判定系数，按表6-28取用。混凝土的质量控制(3)非统计方法。对于小批量零星生产的混凝土构件，成件数量有限，不具备按统计方法评定混凝土的强度的，可采用非统计方法评定。混凝土强度代表值应同时满足：m≥1.15feuk

fou,min≥0.95fuk

式中：ma——同一验收批混凝土强度的平均值(MPa)fuk——混凝土立方体抗压强度标准值(MPa)。混凝土的质量控制新型混凝土作为建筑技术领域的重要创新，通过不断优化配方与引入外加剂，实现了性能的大幅提升。当前，自密实混凝土、泡沫混凝土和再生混凝土是国内外较为常见且备受关注的几类新型混凝土。1.自密实混凝土：-特性：在自身重力下流动、密实，无需附加振动，具有良好的均质性和抗离析能力。-优势：减少工地噪声污染，提升混凝土强度。-挑战：高胶凝材料用量可能导致早期开裂，需通过掺入再生塑料、钢纤维等措施改善。-环保意义：减少振动需求，降低施工对环境的影响。2.泡沫混凝土：-特性：轻质多孔，通过物理或化学发泡机制制成。-优势：体积密度低，隔热效果好，防水防火，抗压。-应用：适合作为保温材料，尤其在北方地区房屋外墙保温层中表现出色。-挑战：强度和耐久性受限于泡沫含量，气孔形成与固定过程中的多因素影响需进一步研究。其他混凝土及其发展趋势3.再生混凝土：-特性：利用废弃混凝土块处理后替代部分或全部天然集料制成。-优势：节约资源，减少不可再生资源消耗，符合环保与可持续发展目标。-改进方法：通过机械活化、酸液活化、化学浆液处理和水玻璃溶液处理等方法强化再生集料，以提升再生混凝土性能。-研究成果：经过强化处理的再生混凝土，其力学性能可满足工程建设需求，掺入粉煤灰、纤维和高炉渣等成分可进一步提升其性能。-挑战：内部结构疏松、新旧界面黏结强度低等问题需通过科学手段加以解决。综上所述，新型混凝土在提升建筑性能、促进资源循环利用及降低环境影响方面展现出巨大潜力，但其在实际应用中的挑战仍需通过不断创新与优化来克服。其他混凝土及其发展趋势高性能混凝土（HighPerformanceConcrete,HPC）是一种通过现代技术制备，采用常规材料和工艺生产的新型建筑材料。它显著区别于传统混凝土，主要体现在其卓越的耐久性、优异的工作性、高体积稳定性以及良好的经济性上。HPC以耐久性为核心设计指标，旨在全面提升混凝土的综合性能。主要特点包括：1.优异的耐久性：相较于普通混凝土，HPC具有更高的抗渗性、抗冻融循环性、抗化学侵蚀性和耐磨性，能够在恶劣环境下长期使用而不显著退化。2.良好的工作性：HPC在新拌状态下展现出高流动性，且不易发生离析和泌水现象，便于浇筑和捣实，确保混凝土结构密实均匀。知识二特殊性能混凝土性质及应用4.体积稳定性好：其硬化过程中的收缩变形小，减少了因干燥收缩引起的裂缝，提高了结构的整体性和耐久性。5.广泛的适用性：根据不同施工要求，HPC可灵活调整配方，满足各种工程对强度、耐久性、工作性和经济性的不同需求。6.经济性：尽管HPC的初始成本可能略高，但由于其减少了维护、修复和更换的需求，从全寿命周期成本来看，具有较高的经济性。目前，高性能混凝土在我国交通基础设施建设中得到广泛应用，特别是一、二级公路和高速公路，已成为提升道路质量和延长使用寿命的重要技术手段。

特殊性能混凝土性质及应用高性能混凝土的特性1)高性能混凝土能够增强桥梁的性能高性能混凝土在公路桥梁施工中的应用，能够有效增强桥梁的性能，主要包括桥梁的强度以及耐久性等。桥梁施工的标准正在逐渐提升，高性能的混凝土能够有效提高桥梁的抗渗性与致密性。2)高性能混凝土的环保作用与经济性高性能混凝土还具有环保性与经济性的特性。在道路与桥梁施工中使用高性能的混凝土能够提高建筑物的质量，减小建筑成本。随着社会对公路桥梁施工要求的不断提高，施工单位应该考虑的是如何在施工时实现经济效益、环境效益与社会效益三者的统一。3)高性能混凝土的实用性较高高性能混凝土基于实用性高的特性使其在公路桥梁施工中得到了广泛的应用。现今社会，随着公路桥梁建设向高负荷与大跨度方向的发展，对混凝土的性能要求也越来越高。混凝土的实用性高主要体现在使用过程中离析现象较少，浇灌以及捣实等操作方便，基于这些，高性能混凝土才能被广泛应用于斜拉桥桥塔、预应力箱梁以及钢管混凝土拱桥等的施工中特殊性能混凝土性质及应用纤维混凝土纤维混凝土是一种通过向水泥砂浆或小骨料混凝土中均匀掺入短小纤维而形成的新型复合材料。这些纤维材料主要包括钢纤维、玻璃纤维、石棉纤维、碳纤维以及多种合成纤维（如尼龙纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维等），其中钢纤维因其优异的性能而应用最为广泛。钢纤维的直径通常在0.25至0.75毫米之间，长径比推荐为30至150，此外还有其他类型的钢纤维如扁钢纤维、螺纹钢纤维等。玻璃纤维因其细小的直径（0.005至0.15毫米）需采用耐碱玻璃制造以防止腐蚀。合成纤维则以其轻盈和多样的种类（直径约0.020至0.038毫米）为特点。纤维在混凝土中的均匀分布显著提升了混凝土的多项力学性能。具体而言，纤维混凝土的抗拉强度、抗裂性、抗弯强度和抗冲击能力均得到大幅度增强，同时其抗压强度和耐磨性也有所改善。这些优异的性能使得纤维混凝土在工程建设中具有广阔的应用前景。目前，纤维混凝土正处于持续的发展与研究阶段，并已在机场跑道、路面铺设、薄壁轻型结构以及离心法制造的压力管道等多个领域得到初步应用。随着对纤维混凝土材料性能及其施工技术的不断深入研究与改进，相信其将在未来的工程建设中发挥更加重要的作用，得到更广泛的推广和应用。特殊性能混凝土性质及应用抗渗混凝土抗渗混凝土(也称防水混凝土)是指抗渗等级等于或大于P6的混凝土。抗渗混凝土一般可分为普通抗渗混凝土、外加剂抗渗混凝土及膨胀水泥抗渗混凝土等三类。1.普通抗渗混凝土普通抗渗混凝土是通过采用较小的水灰比，以减少由于多余水分造成的毛细孔，适当提高水泥用量及砂率，增加水泥砂浆量，在粗骨料周围形成良好的砂浆包裹层，有效阻隔沿粗骨料互相连通的渗水孔网，采用较小的粗骨料粒径，以减小沉降孔隙，保证搅拌、浇筑振捣和养护的施工质量来达到抗渗要求的。根据规范的规定，抗渗混凝土的水灰比与要求的抗渗等级有关，一般不宜大于0.6。在选择适当水灰比的同时，为保证混凝土的保水性，减少泌水，还应控制混凝土的坍落度。不掺外加剂的普通抗渗混凝土坍落度以30～50mm为宜。拌制普通抗渗混凝土的水泥强度等级应不低于42.5,并应优先使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。水泥用量(含掺合料)不宜小于320kg/m³。砂率宜为35%～40%,灰砂比宜为1:2~1:2.5。普通抗渗混凝土要求选用级配良好的砂石，石子的最大粒径不宜过大或过小。普通抗渗混凝土有一定的抗渗性，且施工简便、造价低、质量可靠，适用于地上、地下的防水工程。特殊性能混凝土性质及应用2.外加剂抗渗混凝土在混凝土中掺入少量外加剂，可大大改善混凝土的抗渗性。常用的外加剂有引气剂、减水剂、三乙醇胺及氯化铁、氢氧化铁等密实剂。1)引气剂混凝土中掺入引气剂后，经搅拌产生大量微小的互不连通的气泡，这些气泡阻断混凝土中的毛细通道，使混凝土的抗渗性提高。常用的引气剂是松香热聚物、松香皂、烷基磺酸钠和烷基苯磺酸钠等。2)密实剂常用的氯化铁防水剂，其主要成分为氯化铁、氯化亚铁、硫酸铝等，与水泥水化生成的氢氧化钙反应生成氢氧化铁、氢氧化亚铁、氢氧化铝等不溶于水的胶体，这些胶体填充混凝土内的孔隙，提高混凝土的密实度，使混凝土抗渗性提高。也可直接在混凝土中加入氢氧化铁和氢氧化铝溶液。3)减水剂掺入减水剂，可降低混凝土的水灰比，使抗渗性提高。常用的减水剂是木质素磺酸钙、糖蜜、FDN、UNF、NNO、MF等。特殊性能混凝土性质及应用4)三乙醇胺混凝土中加入三乙醇胺后，能加速水泥水化，使水泥在水化早期就生成较多的水化产物，相应减少了游离水及由游离水蒸发后留下的毛细孔。同时，当三乙醇胺与氯化钠、亚硝酸钠等无机盐复合使用时，在水泥水化过程中会生成氯铝酸盐及亚硝酸铝酸盐类络合物。这些络合物生成后体积膨胀，堵塞混凝土中的毛细通道，从而提高混凝土的抗渗性。三乙醇胺早强防水剂的基本配方为：三乙醇胺0.05%(占水泥质量百分数，余同);三乙醇胺0.05%+氯化钠0.5%;三乙醇胺0.05%+氯化钠0.5%+亚硝酸钠1%。3.膨胀水泥抗渗混凝土膨胀水泥在水化过程中能产生体积增大的钙矾石，使混凝土的孔隙减少，毛细孔径减小，提高了混凝土的抗渗性和抗裂性。但膨胀水泥的产量较小，尚不能普遍使用。特殊性能混凝土性质及应用聚合物混凝土聚合物混凝土是指以聚合物或单体为胶结材料、外掺料或浸渍材料制成的混凝土，是一种有机、无机复合的材料。其按组成及制作工艺可分为：聚合物胶结混凝土(PC)、聚合物水泥混凝土(PCC)及聚合物浸渍混凝土(PIC)。1.聚合物胶结混凝土聚合物胶结混凝土又称树脂混凝土，是以合成树脂(或单体)为胶结材料，把矿粉及骨料等胶结而成的混凝土。常用的树脂有环氧树脂、呋喃树脂、丙烯酸酯、苯乙烯、聚酯树脂、聚氨酯等。这类混凝土常以胶结材料的名称命名，如环氧混凝土、呋喃混凝土等。聚合物胶结混凝土具有强度高、耐腐蚀、耐磨、收缩率小等优点，