建筑材料-第四章混凝土

1、第四章 混凝土,1、概述 2、普通混凝土及组成材料 3、混凝土的主要技术性能 4、混凝土外加剂 5、混凝土的配合比设计 6、混凝土养护、质量检验和强度评定 7、其他混凝土品种 8、有关混凝土的检测试验,第一节 概述,1、混凝土的定义：混凝土是由胶凝材料、粗细骨料、水及其它材料按适当比例配制并经硬化而成的具有所需的形体、强度和耐久性的人造石材。,2、混凝土的分类,（1）按表观密度分：重型混凝土（ p02500kgm3 ）、普通混凝土（ 2000kgm3 p02500kgm3 ）、轻型混凝土（ p01950kgm3 ） （2）按用途不同分：结构混凝土、水工混凝土、海洋混凝土、道路混凝上、防水混凝土

2、、补偿收缩混凝土、装饰混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、防辐射混凝土等。 （3）按拌合物的坍落度分为：干硬性混凝土、塑性混凝土、流动性混凝土、大流动性混凝土 （4）按所用胶凝材料种类不同分为：水泥混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土及聚合物混凝土等,（5）按混凝土的强度分：低强混凝土（fcu30MPa）、中强混凝土（fcu=3060MPa） 、高强混凝土（fcu=60100MPa）及超高强混凝土（fcu100MPa）。 通常使用最普通的是以水泥为胶凝材料的水泥混凝土。混凝土又叫“砼”。,3、混凝土的优缺点,优点：a、占材料用量80以上的砂、石集料资源丰富，易于就地取材。 b

3、、混合料具有可塑性，可以按工程结构要求浇筑成不同形状和尺寸的整体结构或预制构件。 c、匹配性好。与钢筋、钢纤维等，与钢材有基本相同的线膨胀系数，相互粘结牢固，工作整体性强。 d、可调整性强。改变组分品种和数量时可以制得不同物理力学性质的混凝土。 e、节省钢材、木材。 f、强度高，耐久性较好，在一般环境中使用时维护费用低。,缺点：自重大、比强度小、抗拉强度低、变形能力差、易开裂。,第二节 普通混凝土及组成材料,普通混凝土：由水泥、普通碎石或卵石、砂和水配制的干表观密度为19502500kg/m的混凝土。,普通混凝土的四种基本组成材料： 水泥、水、砂子、石子,砂子,水泥浆,石子,混凝土体积构成 水

4、泥石25左右； 砂和石子70以上； 孔隙和自由水15%。,四种组成材料在混凝土中所起的作用： 砂、石： 骨架作用；抑制混凝土的收缩。 水泥水水泥浆： 水泥浆包裹在砂粒的表面并填充砂粒间的空隙而形成水泥砂浆，水泥砂浆又包裹石子表面并填充石子间的空隙，形成混凝土。 凝结硬化前： 起填充、润滑、包裹的作用 凝结硬化后： 起胶结作用,砂子,水泥浆,石子,1、对混凝土材料的基本要求 （1）适应的和易性 （2）设计的强度 （3）适应的耐久性 （4）经济合理，降低成本,2、水泥,水泥为混凝土中最重要的材料，起胶结作用，应合理正确地选择水泥品种和等级,（1）水泥品种的选择,品种 根据工程特点、所处环境条件及施

5、工条件，进行合理选择。,（2）水泥强度等级的选择,原则：高强度等级的水泥配制高强度等级的混凝土。 理由：低强度水泥配高强度砼，水泥用量多不经济。高强度水泥配低强度砼，少量就能满足要求，要保证施工的和易性及而久性要增加水泥用量，也不经济。,高强度等级砼采用高强度等级水泥 水泥强度/混凝土强度=0.91.5 低强度等级砼采用低强度等级水泥 水泥强度/混凝土强度=1.52.0,说明：随着混凝土技术的不断发展，高强、高性能混凝土不受此比例限制。,选择水泥强度等级方法： 1、原则上，配制高强度等级的混凝土，选择高强度等级的水泥； 2、一般情况下，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.52.0倍； 3、配制高

6、强混凝土时，可选择水泥强度等级为混凝土强度等级的1倍左右一般为0.91.5倍。,3、混凝土中的细骨料砂,（1）定义和分类 细骨料：粒径在150m5mm之间的岩石颗粒。 技术性能要求： 有害杂质含量少 具有良好的颗粒形状 适宜的颗粒级配和细度 表面粗糙，与水泥粘结牢固 性能稳定，坚固耐久,分类,按产源分 按技术要求分 类 宜用于强度等级大于C60的混凝土； 类 用于强度等级为C30C55及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土； 类 宜用于强度等级小于C25的混凝土和建筑砂浆。,砂,天然砂,人工砂,机制砂,混合砂,河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂等,（2）砂的主要技术要求,a、含泥量、石粉含量及泥块含量 含泥

7、量是指天然砂中粒径小于80um的颗粒含量。石粉含量是指天然砂或混合砂中粒径小于80um的颗粒含量。泥块含量是指砂中粒径大于1.25mm，经水洗、手捏后小于630um的颗粒含量。不同砂中的含泥量、泥块含量及石粉含量应分别满足下表规定。,人工砂石粉含量和泥块含量,天然砂含泥量和泥块含量,b、有害物质含量 砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料等杂物，有害物质主要是云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯化物等。见下表。,c、砂的粗细程度及颗粒级配 、砂的粗细程度：不同粒级的砂粒混合在一起的总体砂的粗细程度。 颗粒大，比表面积小，水泥浆用量少，但空隙率大，密实度差颗粒小，比表面积大，水泥浆用量多，但空隙

8、率小，密实度高。 衡量砂的粗细程度的指标细度模数MX 用六个标准方孔筛测定砂的各号筛的累计筛余百分率之和即为细度模数MX 由于砂是指粒径小于4.75mm的岩石颗粒，故细度模数MX的公式可表示为：,细度模数MX的测定方法筛分法,砂按细度模数的分类： 根据细度模数的计算公式可知，细度模数值越大，表示砂越粗； 普通砼用砂细度模数的范围一般为3.71.6； 根据建筑用砂（GB/T146842001）的技术规范要求，砂的粗细程度分为： 粗砂：MX =3.73.1 中砂：MX =3.02.3 细砂：MX =2.21.6,、砂的颗粒级配 定义：颗粒级配是指不同粒径颗粒搭配的比例情况 意义： 级配良好的砂，不

9、同粒径颗粒搭配比例适当，其空隙率小，可使颗粒达到理想堆积状态，密实度高且总表面积小，综合考虑砂的粗细程度及颗粒级配，应选择空隙率小（级配好）且尽可能粗的砂。可以节约水泥或改善混凝土拌合物的和易性。,颗粒级配的指标 ： 级配区： 国家标准GB/T146842001规定：对细度模数为3.7-1.6的普通砼用砂，根据600m方孔筛的累计筛余百分率A4,划分为1区、2区、3区三个级配区。详见下表 级配合格判定： 砂的实际级配全部在任一级配区规定范围内；除4.75mm和600m筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于5。 级配的选择 ： 宜优先选择级配在2区的砂；当采用1区砂时，应适当提高砂率；当采用3区

10、砂时，应适当减小砂率。,砂的颗粒级配区,砂子1、2、3 级配区曲线,4、混凝土中的粗骨料石子,（1）定义及分类,粒径在4.75mm的岩石颗粒。粗骨料常用碎石和卵石两种。,卵石、碎石按技术要求分为、类。 类宜用于强度等级大于C60的混凝土； 类宜用于强度等级C30C60及抗冻、抗渗或其他 要求的混凝土； 类宜用于强度等级小于C30混凝土。,（2）粗骨料的主要技术要求,a、泥、泥块及有害物质含量,含泥量是指粒径小于0.075mm的颗粒含量；泥块含量是指卵石、碎石中粒径大于4.75mm经水洗手捏后小于2.36mm的颗粒含量。具体指标见表。,碎石、卵石含泥量和泥块含量,卵石、碎石中不应混有草根、树叶、

11、树枝、塑料、煤块和炉渣等有害物质。见下表,b、强度,岩石抗压强度是将母岩制成50mm50mm50mm立方体试件，在水饱和状态下测定其极限抗压强度值。,压碎指标是将一定质量风干状态下9.5019.0mm的颗粒装入标准圆模内，在压力机上按1kN/s速度均匀加荷至200kN并稳定，卸荷后用2.36mm的筛筛除被压碎的细粉，称出筛余量。按下式计算：,Qc压碎指标值；G1试样的质量，g；G2压碎后的筛余量，g。 压碎指标值越大，石子强度越差。,碎石、卵石的压碎指标,c、针、片状含量,针状颗粒是指颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者；片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径0.4倍者。针片状颗粒不仅本身

12、容易折断，而且会增加骨料的空隙率，使拌合物和易性变差，强度降低。针、片状含量应符合下表。,碎石、卵石针片状颗粒含量,d、粗骨料的颗粒级配及最大粒径,为减少空隙率，改善混凝土拌合物和易性及提高混凝土的强度，粗骨料也要求有良好的颗粒级配。筛分分级：12个标准筛： 2.36mm 4.75mm 9.5mm 16mm 19mm 26.5mm 31.5mm 37.5mm 53.0mm 63.0mm及90mm共十二个筛。粗骨料的颗粒级配有连续级配与间断级配两种。,颗粒级配：,粗骨料的颗粒级配,最大粒径：,公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。,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

13、/4；对于实心板，不得超过板厚的1/2且不得超过50mm；对于泵送混凝土，最大粒径与输送管道内径之比，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5。,5、混凝土的拌合及养护用水,在拌制和养护混凝土用的水中，不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，如油脂、糖类等。 凡是能饮用的自来水和清洁的天然水，都能用来拌制和养护混凝土。 污水、PH值小于的酸性水、含硫酸盐（按SO3计）超过水重1%的水均不得使用，在对水质有疑问时可将该水与洁净水分别制成混凝土试块，然后进行强度对比试验，如果用该水制成的试块强度不低于洁净水制成的试块强度，就可用此水来拌制混凝土。 海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物，对水泥石有侵蚀

14、作用，对钢筋也会造成锈蚀，因此一般不得用海水拌制混凝土。,第三节 混凝土的主要技术性能,混凝土拌合物是指由水泥、砂、石及水拌制的混合料（水泥砼在尚未凝结硬化以前）称为砼拌合物，又称新拌砼（Fresh concrete）。 混凝土拌合物必须具有良好的和易性和合适的凝结时间，才能便于施工和获得均匀而密室 的混凝土。,1、混凝土的和易性（工作性）,（1）和易性的概念,混凝土拌合物便于施工操作，能够达到结构均匀、成型密实的性能。和易性主要包括流动性、粘聚性和保水性。,和易性,粘聚性,保水性,流动性,易达结构均匀,易成型密实,好,好,在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并且均匀密实地填满模板的性能

15、。,各组成材料之间具有一定的内聚力，在运输和浇注过程中不致产生离析和分层现象的性质。,具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致发生泌水现象的性质。,保证混凝土硬化后的质量,（2）和易性的测定,评定原则：定量测定拌合物的流动性、辅以直观经验评定粘聚性和保水性。 评定方法：坍落度法、维勃稠度法,a、坍落度法：将新拌制好的混凝土按一定的方法装入圆锥形筒（坍落筒）内，并按照一定方式振捣，待装满刮平后，垂直平稳的向上提起坍落筒，量测筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差，即为该混凝土拌合物的坍落度值。 粘聚性的检查方法是将振捣在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻敲打，若锥体逐渐下沉，则表示粘聚性好，若锥

16、体倒塌或部分崩裂，则表示粘聚性不好。若混凝土拌合物失浆而骨料外露，或较多稀浆自底部析出，则表示混凝土拌合物的保水性差。,测量坍落度值,b、维勃稠度法： 维勃稠度的测试方法是将混凝土拌合物按一定方法装入坍落度筒内，按一定方法捣实，装满刮平后，将坍落度筒垂直向上提起，把透明圆盘转到混凝土截头圆锥体顶面，开启振动台，同时计时，记录当圆盘底面布满水泥浆时所用时间，超过所读秒数即为该混凝土拌合物的维勃稠度值。,测定T10mm的干硬性砼的流动性。定义、方法见下图,（3）影响混凝土和易性的主要因素,a、水泥浆的用量（用水量及水灰比） 在水灰比（W/C）不变的情况下，水泥浆越多，拌合物流动性越大。但太多会造成

17、流浆、泌水、离析、分层（粘聚性差），影响砼的强度和耐久性。若过少的时候，会使骨料之间缺少粘接物而拌合物质发生离析和崩塌。 所以，水泥浆用量以满足砼流动性和强度为宜。不易过量。 水泥用量不变，增大水灰比。流动性增大，但过大会使粘聚性、保水性不良，产生流浆离析，影响砼的强度 。 水泥用量不变，减小水灰比。水泥浆变稠，流动性变小，太稠会造成施工困难，影响砼的密实。,b、砂率的影响：混凝土中砂的质量占砂石总重量的百分比。 砂率影响混凝土拌合物流动性，第一：砂浆可以减少粗骨料之间的摩擦力，起到润滑作用。第二：改变了骨料的空隙率、骨料的总表面积较大，需要润湿的水分增多。对和易性有显著影响。 当砂率过大，空

18、隙率、比表面积增大，水泥浆相对少了，降低了流动性；当砂率过小，一般比表面积减小，水泥浆相对多了，增加了流动性，在不能保证粗细骨料之间有足够的砂浆层时，也会降低流动性。 合理砂率：在水灰比和水泥用量一定的条件下，使砼拌和物保持良好的粘聚性和保水性并获得最大流动性的砂率。 合理砂率 有最大的流动性，而水泥用量最小,合理砂率 具有最大的流动性 且水泥用量最小,砂率变化与坍落度（T）和水泥用量关系,砂率过大 流动性降低,砂率过大 水泥用量增加,c、水泥对和易性的影响 水泥对拌合物和易性影响主要是水泥品种和水泥细度。需水性大的水泥比需水性小的水泥配置的拌合物，流动性要小，但气粘接性和保水性好。 水泥品种

19、不同，需水量不同。 普通水泥流动、保水性好 矿渣水泥流动性大，粘聚性差，易泌水 火山灰水泥流动性显著降低，粘聚性、保水性好。,d、骨料对和易性的影响 骨料性质对和易性影响较大主要包括骨料的级配，颗粒形状及粒径。 、级配良好的骨料。空隙率小，和易性好。 、表面越粗糙，和易性越差。（碎石比卵石和易性差。） 、细度越细，比表面积越大，流动性变小。（细砂比粗砂流动性小。）,e、外加剂,在不增加水泥用量的情况下，可改善砼拌和物和和易性。 不仅可增加流动性，而且改善粘聚、保水性。 f、时间、温度 、随时间延长拌和物变得干稠和易性差 、温度升高水分蒸发快流动性降低,（4）改善和易性的措施,采用合理砂率； 改

20、善砂石的级配； 掺外加剂或掺合料；,粘聚性、保水性差时，可以在合理砂率范围内适当提高砂率； 在水灰比不变的条件下，适当增加水泥浆的用量，可增大拌合物的流动性； 在砂率不变的条件下，适当增加砂石的用量，可减小拌合物的流动性。,掺外加剂的混凝土,2、混凝土的强度,抗压强度：标准试件在压力作用下直到破坏时单位面积所能承受的最大应力。,混凝土的立方体抗压强度：根据国家标准普通混凝土力学性能试验方法（GBJ81-85），按标准方法制作的标准立方体试件（尺寸150150150mm），在标准条件下养护至28天龄期，用标准方法测试，计算得出的混凝土立方体抗压强度。,标准方法：温度203。相对湿度90%以上或着

21、放在水中,砼按此分为：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75共十五个强度等级。,C20即表示混凝土立方体抗压强度标准值fcuk =20MP。,抗拉强度：混凝土的抗拉强度很低，一般为抗压强度的8%14%,影响混凝土强度的因素： （1）水泥强度与水灰比 决定砼最主要的因素 水泥强度 和水灰比。水灰比不变时，水泥强度越高，则砼强度愈高。水泥强度等级相同，水灰比越小，则水泥强度愈高。 （2）骨料的影响 级配良好，砂率适当，有得于砼强度的提高。 骨料的强度，越高砼强度越高；表面越粗糙，粘结力越高，强度越高。骨料中有害杂质多

22、，会降低砼的强度。,（3）养护温度及湿度的影响 温度和湿度是影响水泥水化程度的速度和重要因素。湿度足够加上适当的的温度，水泥的水化速度加快，砼强度发展也快。 当温度小于0时，水分结冰，水化停止，强度也停止发展，同时体积膨胀造成砼破坏。 养护方法： 增加和保持湿度：砼浇完后，12小时内覆盖草袋和薄膜。夏季施工，砼在硬化后要及时浇水保湿。 改变温度的方法： 冬期施工，可提高材料和环境温度，以快速提高砼早期强度。 大体积砼，用埋设水管用水流不降低温度，防止砼开裂。,（4）龄期 龄期为砼在正常养护条件下所经历的时间。714天强度发展较快。 （5）施工因素的影响 混凝土施工工艺复杂，在配料、搅拌、运输、

23、振捣、养护过程中，一定要严格遵守施工规范，确保混凝土强度。,3、混凝土的耐久性,（1）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。混凝土的抗渗性用抗渗等级表示。是以28d龄期的标准试件，按规定方法进行试验时所能承受的最大静水压力来确定。可分为P4、P6、P8、P10和P12等五个等级，分别表示混凝土能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0和1.2MPa的静水压力而不发生渗透。 提高砼抗渗性的主要措施是选用较低的水灰比，选择好的骨料级配，充分振捣和养护，掺入引气体剂等。,（2）抗冻性 混凝土的抗冻性是指混凝土在饱和水状态下，能抵抗冻融循环作用而不发生破坏，强度也不显著降低的性质。 用抗冻等

24、级表示。抗冻等级是以28d龄期的混凝土标准试件，在饱和水状态下，强度损失不超过25，且质量损失不超过5时，所能承受的最大冻融循环次数来表示，有F10、F15、F25、F50、F100、F200、F250和F300等九个等级。,（3）抗侵蚀性 a、混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥石的抗侵蚀性。 b、合理选择水泥品种、提高混凝土制品的密实度均可以提高抗侵蚀性。 （4）抗碳化性 （中化性） a、混凝土的碳化主要指水泥石的碳化。 b、混凝土碳化，使其碱度降低，从而使混凝土对钢筋的保护作用降低，钢筋易锈蚀；引起混凝土表面产生收缩而开裂。,4、提高混凝土耐久性的主要措施,（1）合理选择混凝土的组成材料 a、

25、根据混凝土工程特点或所处环境条件，选择水泥品种； b、选择质量良好、技术要求合格的骨料。 （2）改善混凝土的孔隙结构 在混凝土中掺入适量引气剂，可改善混凝土内部的孔结构，封闭孔隙的存在，可以提高混凝土的抗渗性、抗冻性及抗侵蚀性。,（3）提高混凝土制品的密实度 a、严格控制混凝土的水灰比和水泥用量。见下页表。 b、选择级配良好的骨料及合理砂率，保证混凝土的密实度。 c、掺入适量减水剂，提高混凝土的密实度。 d、严格按操作规程进行施工操作。,混凝土最大水灰比和最小水泥用量的规定（JGJ552000）,第四节 混凝土外加剂,混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺入的，用以改善混凝土性能的物质。一般情况

26、掺量不超过水泥质量的5%。 按主要功能的分类： （1）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，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，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。 （3）改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。 （4）改善混凝土其它性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂等。,1、减水剂 混凝土减水剂是指在保持混凝土拌合物和易性一定的条件下，具有减水和增强强度作用的外加剂，又称为“塑化剂”，高效减水剂又称为“超塑化剂”。,减水剂分类：普通减水剂、高效减水剂和高效能减水剂，同时分别叫做旱强剂、标准剂和缓凝剂。,减水剂的作用效果：

27、 （1）减少混凝土拌合物的用水量，提高混凝土的强度。在混凝土拌合物坍落度基本一定的情况下，减少混凝土的单位用水量1015（普通型515，高效型1015）。 （2）提高混凝土拌合物的流动性。在用水量和强度一定的条件下，坍落度可提高100200mm。 （3）节约水泥。在混凝土拌合物坍落度、强度一定的情况下，可节约水泥1020。 （4）改善混凝土拌合物的性能。掺入减水剂可以减少混凝土拌合物的泌水、离析现象；延缓拌合物的凝结时间；减缓水泥水化放热速度；显著提高混凝土硬化后的抗渗性和抗冻性。（改善混凝土的耐久性）,2、缓凝剂 延缓混凝土凝结时间而对后期强度无明显影响的外加剂。主要成分为多羟基化合物、羟基

28、羧酸盐及其衍生物、高糖木质素磺酸盐，因其兼有减水作用，也称缓凝减水剂。此外，一些无机盐如氯化锌、硼酸盐、各种磷酸盐也有缓凝作用，缓凝剂适用于高温条件下连续灌筑混凝土、大体积混凝土、预拌混凝土和泵送混凝土。缓凝剂的掺量为水泥用量的0.1%0.6%。,3、旱强剂 早强剂是指掺入混凝土中能够提高混凝土早期强度，对后期强度无明显影响的外加剂。 早强剂可在不同温度下加速混凝土强度发展，多用于要求早拆模、抢修工程及冬季施工的工程。 工程中常用早强剂的品种主要有无机盐类、有机物类和复合早强剂 。,常用早强剂的品种、掺量及作用效果,4、膨胀剂：细铁粉或粒状铁粉与氧化促进剂、石灰系、硫铝酸盐,5、引气剂 引气剂

29、是指加入混凝土中能引入微小气泡的外加剂。引气剂具有降低固液气三相表面张力、提高气泡强度，并使气泡排开水分而吸附于固相表面的能力。在搅拌过程中使混凝 土内部的空气形成大量孔径约为 0.052mm 的微小气泡，均匀分布于混凝土拌合物中，可改善混凝土拌合物的流动性。同时也改善了混凝土内部孔的特征，显著提高混凝土的抗冻性和抗渗性。但混凝土含气量的增加，会降低混凝土的强度。一般引入体积百分数为1的气体，可使混凝土的强度下降46。工程中常用的引气剂为松香热聚物，其掺量为水泥用量的0.010.02。,第四节 混凝土的配合比设计,1、配合比及其表示方法,混凝土的配合比是指混凝土各组成材料用量之比。 主要有“质

30、量比”和“体积比”两种表示方法。工程中常用“质量比”表示。 质量配合比的表示方法： 以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。例如水泥mc295kg，砂ms648kg，石子mg1330kg，水mw165kg。 以各组成材料用量之比表示。例如上例也可表示为：mc：ms：mg1：2.20：4.51，mw/mc0.56。,2、配合比设计的要求,满足结构设计的强度等级要求； 满足混凝土施工所要求的和易性； 满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求； 符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。,3、配合比设计基本参数,水灰比（mw/mc ）、单位用水量（mw）和砂率（s）是混凝土配合比设计的三个基本参数。,

31、水泥,水,砂,石子,水泥浆,骨料,混凝土,单位用水量mw,砂率w,水灰比 mw/mc,与强度、耐久性有关,与流动性有关,与粘聚性、保水性有关,4、配合比设计的步骤与方法,（1）确定混凝土初步配合比 （2）试配、调整和易性，确定基准配合比 （3）试配、调整强度，确定实验室配合比 （4）计算施工配合比,（1）确定混凝土初步配合比,a、计算施工配制强度 fcu，0 式中:fcu，0混凝土配制强度，MPa； fcu，k混凝土立方体抗压强度标准值，即混凝土强度等级值，MPa； 混凝土强度标准差，MPa。,混凝土强度标准差宜根据同类混凝土统计资料确定，并应符合以下规定： 计算时，强度试件组数不应少于25组

32、； 当混凝土强度等级为C20和C25级，其强度标准差计算值2.5MPa时，取2.5MPa；当混凝土强度等级等于或大于C30级，其强度标准差计算值3.0MPa时，取=3.0MPa； 当无统计资料计算混凝土强度标准差时，其值按现行国家标准混凝土结构工程施工及验收规范（GB50204）的规定取用,混凝土强度标准差,b、确定水灰比mw/mc 、按混凝土强度要求计算水灰比 式中：a、b回归系数；应根据工程所用的水泥、集料，通过试验由建立的水灰比与混凝土强度关系式确定；当不具备上述试验统计资料时，可取碎石混凝土a0.46，b0.07；卵石混凝土a0.48，b0.33。,fce水泥28d抗压强度实测值，MP

33、a。,、复核耐久性 为了使混凝土耐久性符合要求，按强度要求计算的水灰比值不得超过规定的最大水灰比值，否则混凝土耐久性不合格，此时取规定的最大水灰比值作为混凝土的水灰比值。,c、 确定单位用水量mwo 水灰比在0.400.80范围内时，根据粗集料的品种、粒径及施工要求的坍落度，按下表选取。 备：1、表中用水量系采用中砂时的平均值。采用细砂时，每平方米混凝土用水量可增加510Kg；采粗砂时，则可减少510Kg ） 2、掺用各种外加剂和掺合量时，用水量应相应调整。,塑性混凝土的单位用水量，kg,d、计算水泥用量mc 、计算 、复核耐久性 将计算出的水泥用量与规定的最小水泥用量比较：如计算水泥用量不低

34、于规定的最小水泥用量，则耐久性合格；否则耐久性不合格，此时应取规定的最小水泥用量。,e、确定砂率s 、坍落度为1060mm的混凝土砂率，可根据粗骨料品种、粒径及水灰比按下表选取。 、坍落度大于60mm的混凝土砂率，可经试验确定；也可在下表基础上，坍落度每增大20mm，砂率增大1确定。 、坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验确定。,混凝土砂率，,f、计算砂、石子用量ms0、mg0 （1）体积法 又称绝对体积法。1m3混凝土中的组成材料水泥、砂、石子、水经过拌合均匀、成型密实后，混凝土的体积为1m3，即： Vc +Vs +Vg +Vw +Va 1,解方程组，可得ms0、mg0 。 式中：c、

35、s、g、w分别为水泥的密度、砂的表观密度、石子的表观密度、水的密度，kg/m3。水泥的密度可取29003100kg/m3； 混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取1。,（2）质量法,质量法又称为假定体积密度法。假定混凝土拌合物的质量为mcp ，kg。,解方程组可得：ms0、mg0。 式中：mc0、ms0、mg0、mw0分别为1m3混凝土中水泥、砂、石子、水的用量，kg； mcp1m3混凝土拌合物的假定质量，kg。可取23502450kg/m3。 s混凝土砂率。,g、将上述结果表示为： mc0、ms0、mg0、mw0或mc0：ms0：mg0= 1： ms0/ mc0: mg0/ mc

36、0，W/C= mW0/ mc0,5、配合比设计的步骤与方法,(1)试配 按初步配合比称取一定质量的组成材料，拌制15L或25L混凝土，测定拌和物和易性。 (2)测定并调整和易性 测拌合物坍落度，并检查其粘聚性和保水性能： a、如实测坍落度小于或大于设计要求，可保持水灰比不变，增加或减少适量水泥浆； b、如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂率；每次调整后再试拌，直到符合要求为止。 c、记录好各种材料调整后用量，并测定混凝土拌合物的实际体积密度（c,t）。,(3)记录调整数量 在进行以上调整时，记录调整后的各材料用量： mcb=？ msb=？ mgb=？ mwb=？ 同时实测调整后混凝土拌和物的

37、体积密度：0h 令：mQb=mcb+msb+mgb+mwb,(4)计算基准配合比 根据调整后记录数据可计算出调整后1m3砼拌和物的基准配合比为： mcj=mcb /mQb0h msj=msb /mQb0h mgj=mgb /mQb0h mwj=mwb /mQb0h,a、强度调整 一般采用三个不同的配合比，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少0.05，其用水量应该与基准配合比相同，但砂率值可做适当调整并测定体积密度。各种配比制作两组强度试块，标准养护28d进行强度测定。 b、作图计算 根据试验得出的混凝土强度与其相应的灰水比（mc/mw）关系，用作图法或计

38、算法求出与混凝土配制强度（fcu,0）相对应的灰水比，确定1m3混凝土中的组成材料用量：,第五节 其他品种混凝土,1、高强混凝土 定义： 一般把强度等级为C60及其以上的混凝土称为高强混凝土。高强混凝土作为一种新的建筑材料，以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低的优越性 。,特性：高强混凝土作为一种新的建筑材料，以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低的优越性，在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中得到广泛的应用。高强混凝土最大的特点是抗压强度高，一般为普通强度混疑土的46倍，故可减小构件的截面，因此最适宜用于高层建筑。试验表明，在一定的轴压比和合适的配箍率情况下，高强

39、混凝土框架柱具有较好的抗震性能。而且柱截面尺寸减小，减轻自重，避免短柱，对结构抗震也有利，而且提高了经济效益。高强混凝土材料为预应力技术提供了有利条件，可采用高强度钢材和人为控制应力，从而大大地提高了受弯构件的抗弯刚度和抗裂度。因此世界范围内越来越多地采用施加预应力的高强混凝土结构，应用于大跨度房屋和桥梁中。此外，利用高强混凝土密度大的特点，可用作建造承受冲击和爆炸荷载的建（构）筑物，如原子能反应堆基础等。利用高强混凝土抗渗性能强和抗腐蚀性能强的特点，建造具有高抗渗和高抗腐要求的工业用水池等,2、轻质混凝土 定义：轻质混凝土又名泡沫混凝土，是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将

40、泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。 特性：泡沫混凝土通常是用机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入到含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂等组成的料浆中，经混合搅拌、浇注成型、养护而成的一种多孔材料。由于泡沫混凝土中含有大量封闭的孔隙，使其具有轻质、保温隔热、隔音耐火等物理力学性能。,3、自密实混凝土 定义：自密实混凝土(Self CompactingConcrete 或Self-Consolidating Concrete 简称SCC)是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能

41、完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动的混凝土。 。,优点：自密实混凝土被称为“近几十年中混凝土建筑技术最具革命性的发展”，因为自密实混凝土拥有众多优点： 1 、保证混凝土良好地密实。 2 、 提高生产效率。由于不需要振捣，混凝土浇筑需要的时间大幅度缩短，工人劳动强度大幅度降低，需要工人数量减少。 3、改善工作环境和安全性。没有振捣噪音，避免工人长时间手持振动器导致的手臂振动综合症。 4 、改善混凝土的表面质量。不会出现表面气泡或蜂窝麻面，不需要进行表面修补；能够逼真呈现模板表面的纹理或造型。 5 、增加了结构设计的自由度。不需要振捣，可以浇筑成型形状复杂、薄壁和密集配筋的结构。

42、以前，这类结构往往因为混凝土浇筑施工的困难而限制采用。 6 、避免了振捣对模板产生的磨损。 7 、减少混凝土对搅拌机的磨损。 8、可能降低工程整体造价。从提高施工速度、环境对噪音限制、减少人工和保证质量等诸多方面降低成本。,4、聚合混凝土 定义：颗粒型有机无机复合材料的统称。这类材料在近30年来有显著的发展。按其组成和制作工艺,可分为:聚合物浸渍混凝土；聚合物水泥混凝土，也称聚合物改性混凝土；聚合物胶结混凝土，又称树脂混凝土。以上所称混凝土也都包括砂浆在内。聚合物混凝土与普通水泥混凝土相比，具有高强、耐蚀、耐磨、粘结力强等优点。 。,第六节 混凝土养护、质量检验和强度评定,1、混凝土养护 混凝

43、土浇捣后，之所以能逐渐凝结硬化，主要是因为水泥水化作用的结果，而水化作用则需要适当的温度和湿度条件，因此为了保证混凝土有适宜的硬化条件，使其强度不断增长，必须对混凝土进行养护。,养护目的：混凝土浇注后，如气候炎热、空气干燥，不及时进行养护，混凝土中 混凝土养护水分会蒸发过快，形成脱水现象，会使已形成凝胶体的水泥颗粒不能充分水化，不能转化为稳定的结晶，缺乏足够的粘结力，从而会在混凝土表面出现片状或粉状脱落。此外，在混凝土尚未具备足够的强度时，水分过早的蒸发还会产生较大的收缩变形，出现干缩裂纹。所以混凝土浇筑后初期阶段的养护非常重要，混凝土终凝后应立即进行养护，干硬性混凝土应于浇筑完毕后立即进行养

44、护。 养护方法：自然养护和人工养护。,自然养护：混凝土带模养护期间，应采取带模包裹、浇水、喷淋洒水等措施进行保湿、潮湿养护，保证模板接缝处不致失水干燥。为了保证顺利拆模，可在混凝土浇筑2448h后略微松开模板，并继续浇水养护至拆模后再继续保湿至规定龄期。 混凝土去除表面覆盖物或拆模后，应对混凝土采用蓄水、浇水或覆盖洒水等措施进行潮湿养护，也可在混凝土表面处于潮湿状态时，迅速采用麻布、草帘等材料将暴露面混凝土覆盖或包裹，再用塑料布或帆布等将麻布、草帘等保湿材料包覆。包覆期间，包覆物应完好无损，彼此搭接完整，内表面应具有凝结水珠。有条件地段应尽量延长混凝土的包覆保湿养护时间。,人工养护：用人工来控

45、制混凝土的养护温度和湿度，使混凝土强度增长，如蒸汽养护、热水养护、太阳能养护等。养护预制构件，现浇构件大多采用自然养护。 混凝土质量检验及强度评定参见混凝土强度检验评定标准（GB/T 50107 2010）。,第七节 有关混凝土的检测试验,1、混凝土拌和物和易性试验（坍落度法）,主要试验设备：,试验步骤：,(1)用水润湿坍落度筒及其用具，把坍落度筒放在35的刚性铁板上。,(2)将砼试样用小铲分三层均匀地装入坍落度筒内，捣实后使每层的高度为筒高的三分之一左右。每层用捣棒沿螺旋形方向从外向中心插捣25次；捣棒应插透本层。插捣顶层时，若砼沉落到低于筒口，则应随时添加，捣完后刮去多余的砼并用抹刀抹平。

46、,(3)清除筒边砼，垂直平稳地在510s内提起坍落度筒（从开始装料到到提坍落度筒的整个过程应不间断地进行，并应在150s内完成。）。测量筒高与坍落后砼试体最高点之间的高度差，即为拌合物的坍落度值（）。,坍落度（）,崩溃型,剪切型,正常情况,粘聚性和保水性均不好,粘聚性较差,(4)观察坍落后的砼拌合物试体的粘聚性与保水性,粘聚性：用捣棒在已坍落的砼拌合物试体侧面轻轻敲打，此时若试体逐渐下沉，则表示粘聚性良好；若倒塌、部分崩裂则表示粘聚性不好。,保水性：以砼拌合物中水泥浆析出的程度来评定，若有较多水泥浆从底部析出，试体部分的砼拌合物也因失浆而集料外露，则表明保水性不好；若无水泥浆或仅有少量水泥浆自底部析出，则表明保水性能良好。,2、混凝土立方体抗压强度试验（坍落度法） 试验目的：测定混凝土立方体抗压强度，作为检查混凝土质量及确定等级的主要依据。 主要仪器及设备： （1）压力实验机：实验机的精度（示值的相对误差）至少应为2，其量程应能使试件的预期破坏荷载值不小于全量程的20，也不大于全量程的80。实验机上、下压板之间可各垫以钢垫板，钢垫板的承压面均应为机械加工。 （2）振动台：振动台频率为503Hz，空载振幅约为0.5mm。 （3）试模：由铸铁或钢制成，应具有足够的刚度并拆装方便。试模内