第4章水泥混凝土

1第4章水泥混凝土

§4.1概述

§4.2

普通混凝土的組成材料

§4.3外加劑和礦物摻和料▲§4.4

新拌早期混凝土的性能▲§4.5硬化混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)▲§4.6普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)

§4.7

混凝土的質(zhì)量控制與強(qiáng)度評(píng)定

§4.8

水泥混凝土技術(shù)進(jìn)展2§4.1

概述1、混凝土（砼）定義：由膠凝材料和粗、細(xì)集料按適當(dāng)比例配合、拌制成拌合物，經(jīng)成型硬化而成的人造石材。2、混凝土分類：按膠凝材料分：水泥混凝土、瀝青混凝土、聚合物混凝土、水玻璃混凝土等。重混凝土：＞2600kg/m3按表觀密度分普通混凝土：1950~2500kg/m3

輕混凝土：＜1950kg/m33低強(qiáng)混凝土：＜30MPa

中強(qiáng)混凝土：30～60MPa

高強(qiáng)混凝土：60～100MPa超高強(qiáng)混凝土：＞100MPa

按抗壓強(qiáng)度分按流動(dòng)性分：干硬性混凝土、塑性混凝土、流動(dòng)性混凝土、大流動(dòng)性混凝土和自流平混凝土。按生產(chǎn)方式分：預(yù)拌混凝土和現(xiàn)澆混凝土。按施工方法分：泵送混凝土、噴射混凝土、碾壓混凝土、擠壓混凝土、壓力灌漿混凝土等。按使用功能和特性分：防水混凝土、道路混凝土、耐熱混凝土、耐酸混凝土、水工混凝土等

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優(yōu)點(diǎn)：（1）性能易于調(diào)整；（2）可塑性好；（3）抗壓強(qiáng)度高、耐久性好；（4）耐水性好；（5）可用鋼筋增強(qiáng)；（6）能源消耗較低、利廢程度高。缺點(diǎn)：（1）自重大；

（2）抗拉強(qiáng)度低，抗裂性差；（3）收縮變形大；

（4）抗沖擊能力差。

3、水泥混凝土的優(yōu)缺點(diǎn)

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4.2

普通水泥混凝土的組成材料

普通水泥混凝土（簡(jiǎn)稱混凝土）：以水泥為膠凝材料，普通砂、石為集料，加水拌成拌合物，經(jīng)凝結(jié)硬化而成的人造石材。為改善混凝土的某些性能還常加入適量的外加劑和摻合料。混凝土的結(jié)構(gòu)6一、水泥

1、水泥品種：應(yīng)根據(jù)混凝土工程特點(diǎn)、所處的環(huán)境條件和施工條件等進(jìn)行選擇。一般采用六大品種水泥。

2、水泥強(qiáng)度等級(jí)：應(yīng)與混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)相適應(yīng)。原則：高對(duì)高，低對(duì)低（如：32.5-<C30；42.5-≥C30）一般混凝土：水泥強(qiáng)度等級(jí)為砼強(qiáng)度等級(jí)的1.1～1.6倍；高強(qiáng)混凝土：水泥強(qiáng)度等級(jí)為砼強(qiáng)度等級(jí)的0.7～1.2倍。7二、細(xì)集料

公稱粒徑小于4.75mm的集料，包括天然砂和人工砂（經(jīng)除土處理的機(jī)制砂、混合砂）。

技術(shù)要求：

1、顆粒級(jí)配和細(xì)度模數(shù)

2、有害物質(zhì)含量

3、含泥量、泥塊含量和石粉含量

4、堅(jiān)固性

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1、顆粒級(jí)配和細(xì)度模數(shù)

砂的顆粒級(jí)配區(qū)顆粒級(jí)配：指不同粒徑砂相互間搭配情況。良好的級(jí)配能使集料的空隙率和總表面積均較小。9

配制混凝土?xí)r宜優(yōu)先選用Ⅱ區(qū)的砂。當(dāng)采用Ⅰ區(qū)的砂時(shí)，應(yīng)提高砂率，并保持足夠的水泥用量，以滿足混凝土的和易性；當(dāng)采用Ⅲ區(qū)的砂時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低砂率，以保證混凝土強(qiáng)度。10細(xì)度模數(shù)：不同粒徑砂混合在一起后的總體平均粗細(xì)程度。μf＞3.7時(shí)，和易性不易控制，且不易振搗成型；

μf＜0.7時(shí)，將增加較多的水泥用量，而且強(qiáng)度顯著降低。粗砂：μf=3.7～3.1中砂：μf=3.0～2.3細(xì)砂：μf=2.2～1.6特細(xì)砂：μf=1.5～0.7112、有害物質(zhì)含量

砂中有害物質(zhì)含量項(xiàng)目質(zhì)量指標(biāo)云母（按質(zhì)量計(jì)）/%≤2.0輕物質(zhì)（按質(zhì)量計(jì)）/%≤1.0有機(jī)物（比色法試驗(yàn)）顏色不應(yīng)深于標(biāo)準(zhǔn)色。當(dāng)顏色深于標(biāo)準(zhǔn)色時(shí)，應(yīng)進(jìn)行水泥膠砂強(qiáng)度對(duì)比試驗(yàn)，抗壓強(qiáng)度比不應(yīng)低于0.95。硫化物及硫酸鹽（按SO3質(zhì)量計(jì)）/%≤1.0

海砂：只可用于配制素混凝土；若用于鋼筋混凝土，Cl－含量<0.06%；預(yù)應(yīng)力混凝土不宜用海砂，若用則Cl－含量<0.02%；堿活性：重要工程砼用砂，必須進(jìn)行堿活性檢驗(yàn)，以防止堿集料反應(yīng)發(fā)生。12

3、含泥量、泥塊含量和石粉含量

含泥量：粒徑<75μm的塵屑、淤泥等顆粒的質(zhì)量占砂子質(zhì)量的百分率。泥塊含量：原粒徑>1.18mm，經(jīng)水浸洗、手捏后<0.6mm的顆粒含量。

泥土包裹在砂粒表面，阻礙水泥漿與砂粒之間的粘結(jié)，降低混凝土強(qiáng)度，并增加混凝土的干縮，易產(chǎn)生開裂，影響混凝土耐久性。

混凝土強(qiáng)度等級(jí)≥C60C55～C30≤C25含泥量（按質(zhì)量計(jì)）/%泥塊含量（按質(zhì)量計(jì)）/%≤2.0≤0.5≤3.0≤1.0≤5.0≤2.0天然砂的含泥量和泥塊含量

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石粉含量：在人工砂生產(chǎn)過程中，加工前經(jīng)過除土處理，加工后形成粒徑<75μm的顆粒含量。

人工砂中石粉含量

混凝土強(qiáng)度等級(jí)≥C60C55～C30≤C25石粉含量（%）MB＜1.4（合格）≤5.0≤7.0≤10.0MB≥1.4（不合格）≤2.0≤3.0≤5.0適量石粉可提高混凝土密實(shí)性、增強(qiáng)保水性，進(jìn)而提高混凝土的強(qiáng)度、改善混凝土的耐久性，但干縮量增大。14

4、堅(jiān)固性

天然砂采用硫酸鈉溶液法檢驗(yàn)，試樣經(jīng)5次循環(huán)后，其質(zhì)量損失應(yīng)符合下表的規(guī)定。

人工砂采用壓碎指標(biāo)法進(jìn)行試驗(yàn)，壓碎指標(biāo)值應(yīng)<30％。

砂的堅(jiān)固性指標(biāo)混凝土所處的環(huán)境條件及其性能要求5次循環(huán)后的質(zhì)量損失（%）在嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)室外使用并經(jīng)常處于潮濕或干濕交替狀態(tài)下的混凝土對(duì)有抗疲勞、耐磨和抗沖擊要求的混凝土有腐蝕介質(zhì)作用或經(jīng)常處于水位變化區(qū)的地下結(jié)構(gòu)混凝土<8其它條件下使用的混凝土<1015三、粗集料

粗集料：粒徑大于4.75mm的集料(俗稱石)常用碎石和卵石。

技術(shù)要求：

1、有害雜質(zhì)含量

2、顆粒形狀和表面特征

3、最大粒徑和顆粒級(jí)配

4、強(qiáng)度和堅(jiān)固性5、堿活性16石子中有害雜質(zhì)含量1、有害雜質(zhì)含量項(xiàng)目Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類有機(jī)物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸鹽（按SO3質(zhì)量計(jì)）/%＜0.5＜1.0＜1.0含泥量（按質(zhì)量計(jì)）/%＜0.5＜1.0＜1.5泥塊含量（按質(zhì)量計(jì)）/%0＜0.5＜0.7針片狀顆粒（按質(zhì)量計(jì)）/%＜5＜15＜25Ⅰ類適用于C60以上的混凝土；Ⅱ類適用于C30～C60的混凝土及抗?jié)B、抗凍或其它要求混凝土；Ⅲ類適用于C30以下的混凝土。172、顆粒形狀和表面特征

顆粒形狀：渾圓狀、多棱角狀、針狀和片狀。針、片狀顆粒含量過多既降低混凝土的和易性，又顯著影響混凝土的強(qiáng)度。

表面特征：光滑的、平整的和粗糙的。卵石表面光滑，拌制的混凝土和易性較好，與水泥漿的粘結(jié)力較差；碎石表面粗糙，拌制的混凝土和易性較差，但與水泥漿的粘結(jié)力較高。

18粗集料的最大粒徑應(yīng)在滿足技術(shù)要求的條件下，盡量選得大些，以節(jié)省水泥。另外還受結(jié)構(gòu)形式和配筋疏密等限制。

一般混凝土dmax

≤1/4最小截面尺寸鋼筋混凝土

≤3/4鋼筋最小凈距混凝土實(shí)心板≤1/3板厚

≤40mm

高強(qiáng)混凝土dmax≤25mm

泵送混凝土dmax≤

1/3管徑（碎石）

≤1/2.5管徑（卵石）

3、最大粒徑和顆粒級(jí)配19

粗集料的級(jí)配應(yīng)符合表4-8的規(guī)定，分為連續(xù)粒級(jí)（6種）和單粒級(jí)（5種）兩種。采用連續(xù)粒級(jí)拌制的混凝土和易性較好，不易發(fā)生分層、離析現(xiàn)象，易于保證混凝土的質(zhì)量。是工程常用的級(jí)配方式。采用單粒級(jí)拌制的混凝土容易產(chǎn)生分層離析，施工困難，一般在工程中較少使用。它可與連續(xù)粒級(jí)混合使用，以改善其級(jí)配或配成較大粒度的連續(xù)粒級(jí)。20

4、強(qiáng)度和堅(jiān)固性

粗集料的強(qiáng)度可用巖石抗壓強(qiáng)度和壓碎值表示。

①當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)≥C60或在選擇采石場(chǎng)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行巖石抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)。RY≥1.5RH

（低強(qiáng)砼）；

RY≥2.0RH（中高強(qiáng)砼）。

②對(duì)經(jīng)常性的生產(chǎn)質(zhì)量控制則可用壓碎值檢驗(yàn)。項(xiàng)目Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類碎石壓碎指標(biāo)/%＜10＜20＜30卵石壓碎指標(biāo)/%＜12＜16＜16循環(huán)后質(zhì)量損失/%＜5＜8＜12

粗集料的堅(jiān)固性采用硫酸鈉溶液法檢驗(yàn)，試樣經(jīng)5次循環(huán)后，其質(zhì)量損失應(yīng)符合上表的規(guī)定。

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5、堿活性當(dāng)用于重要工程或?qū)蠅A活性有懷疑時(shí)，須按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)。經(jīng)堿-集料反應(yīng)試驗(yàn)后，由粗集料制備的試件無裂縫、酥裂、膠體外溢等現(xiàn)象，在規(guī)定的試驗(yàn)齡期的膨脹率應(yīng)小于0.10%。22

凡符合國家標(biāo)準(zhǔn)的生活飲用水，均可采用。海水可拌制素混凝土，但不可用于鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土、有飾面要求的混凝土。

工業(yè)廢水必須經(jīng)適當(dāng)處理后才能使用。

四、拌合及養(yǎng)護(hù)用水23

定義：在混凝土拌和前或拌和時(shí)摻入，一般摻量不大于水泥質(zhì)量的5％，并能按要求改善混凝土性能的物質(zhì)。

分類:

（1）改善流變性能（減水劑、引氣劑、泵送劑等）

（2）調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間、硬化性能（緩凝劑、早強(qiáng)劑、速凝劑等）

（3）改善耐久性（引氣劑、阻銹劑、防水劑等）

（4）改善其他性能（膨脹劑、防凍劑、防潮劑等）

4.3

外加劑與摻和料4.3.1

外加劑（第五組分）

241、減水劑

①定義：在混凝土拌和物坍落度基本相同的條件下，能減少拌和用水量的外加劑。

②分類：

按作用效果：普通減水劑（減水率5％～10％）和高效減水劑（減水率≥10％）兩類；按主要化學(xué)成分：木質(zhì)素磺酸鹽系、多環(huán)芳香族磺酸鹽系、水溶性樹脂磺酸鹽系以及腐殖酸鹽等。

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③作用機(jī)理

當(dāng)水泥加水拌合后，由于水泥顆粒間分子凝聚力的作用，使水泥漿形成絮凝結(jié)構(gòu)，使10％～30％的水包裹其中。

當(dāng)水泥漿體中加入減水劑后

：吸附—分散作用、潤滑作用。

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④功能：

不改變用水量，大幅度提高新拌混凝土流動(dòng)性；保持和易性一定，降低用水量，提高強(qiáng)度；保持強(qiáng)度一定，降低水泥用量，節(jié)約水泥；改善新拌混凝土可泵性及其他性能。27第2、3章作業(yè)答案P51頁：10.P38頁表2-10。19.（1）硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥；（2）礦渣、粉煤灰、火山灰水泥；（3）快硬硅酸鹽水泥；（4）中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣水泥；（5）抗硫酸鹽水泥；（6）礦渣水泥或鋁酸鹽水泥；（7）硅酸鹽水泥。

P68頁：6.Mx=2.6，屬中砂。7.碎石:石屑:砂:礦粉＝37%:38％:18％:7％。

篩孔尺寸1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075合成級(jí)配10098.272.655.440.130.021.013.510.05.628思考題1、當(dāng)采用Ⅰ區(qū)的砂時(shí)，應(yīng)（），并保持足夠的水泥用量，以滿足混凝土的和易性。

A：增加砂率；B：減小砂率；C：砂率不變2、砂中所含云母和有機(jī)物對(duì)混凝土有何不利影響？3、判斷題：保持水泥混凝土和易性一定，摻入減水劑，降低用水量，可提高強(qiáng)度。（）2、早強(qiáng)劑

①定義：能加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展并對(duì)后期強(qiáng)度無明顯影響的外加劑。對(duì)水泥中的C3S和C2S等礦物的水化有催化作用，能加速水泥的水化和硬化。

②分類：無機(jī)鹽類、有機(jī)物類和礦物類。

常用的早強(qiáng)劑：氯鹽類、硫酸鹽類、碳酸鹽系、硝酸鹽系、有機(jī)胺類、復(fù)合早強(qiáng)劑。

③功能：可加速混凝土的硬化，縮短養(yǎng)護(hù)周期；加快施工進(jìn)度，提高模板周轉(zhuǎn)率。

④應(yīng)用：多用于冬季施工或緊急搶修工程。3、緩凝劑

①定義：能延長混凝土凝結(jié)時(shí)間，而不影響混凝土后期物理力學(xué)性能的外加劑。吸附在水泥及其水化物表面，或與水泥反應(yīng)生成不溶層，達(dá)到緩凝的效果。

②分類：無機(jī)緩凝劑（磷酸鹽和偏磷酸鹽類、硼砂、氟硅酸鈉）；有機(jī)緩凝劑（羥基羧酸、氨基羧酸及其鹽類、多元醇及其衍生物和糖類）。

③應(yīng)用：可用于商品混凝土、泵送混凝土、夏季高溫施工混凝土、大體積混凝土，不宜用于氣溫低于5℃施工的混凝土、有早強(qiáng)要求的混凝土、蒸養(yǎng)混凝土。4、引氣劑

①定義：在攪拌混凝土過程中能引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡的外加劑。引氣劑是表面活性劑，能顯著降低水的表面張力，使水溶液在攪拌過程中產(chǎn)生許多微小的封閉氣泡，引氣劑分子定向吸附在氣泡表面，形成較為牢固的吸附膜，使氣泡穩(wěn)定而不容易破裂。②常用引氣劑：松香類、木質(zhì)素磺酸鹽類引氣劑等。

③功能：改善混凝土拌合物的和易性；提高混凝土抗?jié)B性和抗凍性；降低強(qiáng)度及彈性模量，提高混凝土的抗裂性。④應(yīng)用：適用于抗凍、防滲、抗硫酸鹽、泌水嚴(yán)重的混凝土、貧混凝土、輕骨料混凝土等。4.3.2

礦物摻和料（第六組分）

1、定義：為了改善混凝土性能，節(jié)約水泥加入的具有一定細(xì)度的天然或人造的礦物粉體材料。

2、功能：填充膠凝材料的孔隙，參與膠凝材料的水化，改變混凝土的界面結(jié)構(gòu)，提高混凝土的致密性、強(qiáng)度和耐久性。3、常用的礦物摻合料：粉煤灰、硅灰、?；郀t礦渣粉、沸石粉、燃燒煤矸石等。33思考題1、混凝土和易性包括哪幾方面的內(nèi)容？采用什么方法測(cè)定？2、新拌混凝土的坍落度太大或太小時(shí)，應(yīng)如何調(diào)整？34▲§4.4

新拌早期混凝土的性能

新拌早期混凝土：指由混凝土的組成材料拌和而成的未凝結(jié)硬化的混合物，簡(jiǎn)稱新拌混凝土，或稱混凝土拌和物。一、新拌混凝土的和易性二、泌水、塑性收縮和塑性沉降三、含氣量四、凝結(jié)時(shí)間35▲一、新拌混凝土的和易性

1、定義：新拌混凝土易于施工操作（攪拌、運(yùn)輸、澆筑、振搗等）并能獲得質(zhì)量均勻、成型密實(shí)混凝土的性能。包括流動(dòng)性、粘聚性和保水性三方面的含義。

流動(dòng)性：新拌混凝土在自重或機(jī)械振搗的作用下，能產(chǎn)生流動(dòng)，并均勻密實(shí)地填滿模板的性能。

粘聚性：新拌混凝土的組成材料之間有一定的粘聚力，在施工過程中，不致發(fā)生分層和離析現(xiàn)象的性能。

保水性：新拌混凝土具有一定的保水能力，在施工過程中，不致產(chǎn)生嚴(yán)重泌水現(xiàn)象的性能。

36目前，還沒有一種能夠全面反映混凝土拌合物和易性的測(cè)定方法。通常通過測(cè)定拌合物的流動(dòng)性，并輔以直觀經(jīng)驗(yàn)觀測(cè)粘聚性和保水性來綜合評(píng)定和易性。

主要的試驗(yàn)方法有：

（1）坍落度試驗(yàn)

（2）維勃稠度試驗(yàn)2、和易性的測(cè)定及指標(biāo)37坍落度：筒高與坍落后錐體最高點(diǎn)之間的高差。單位：mm(精確至5mm)。評(píng)定：坍落度愈大表示流動(dòng)性愈大。

混凝土拌和物分三層裝入坍落度筒，裝滿刮平后，將筒垂直提起，混凝土錐體在自重作用下產(chǎn)生一定程度的坍落，坍落的高度就是坍落度。（1）坍落度試驗(yàn)38觀察：粘聚性、保水性。

a.用搗棒輕輕擊打混凝土錐體一側(cè)，如果錐體逐漸下沉，表示粘聚性良好；如果錐體倒塌、部分崩裂或出現(xiàn)離析，即粘聚性不好。

b.如有較多稀漿從混凝土錐體底部析出，錐體部分因失漿而使集料外露，則表明保水性不好。如無這種現(xiàn)象，則表明保水性良好。當(dāng)坍落度大于220mm時(shí)，坍落度不能準(zhǔn)確地反映混凝土的流動(dòng)性，用混凝土擴(kuò)展后的平均直徑即坍落擴(kuò)展度作為流動(dòng)性指標(biāo)。

39將新拌混凝土裝入坍落度筒內(nèi)后再提起坍落度筒，并在新拌混凝土頂上置一透明圓盤。開動(dòng)振動(dòng)臺(tái)并記錄時(shí)間。維勃稠度值：從開始振動(dòng)到透明圓盤底面被混凝土布滿所經(jīng)歷的時(shí)間。單位：以s計(jì)(精確至1s)。（2）維勃稠度試驗(yàn)

對(duì)于坍落度小于10mm的干硬性混凝土，采用維勃稠度法測(cè)定稠度。

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注意：

①維勃稠度試驗(yàn)適用于維勃稠度在5～30s之間的新拌混凝土的測(cè)定。

②坍落度試驗(yàn)和維勃稠度試驗(yàn)只適用集料最大粒徑≤31.5mm的新拌混凝土。對(duì)于集料最大粒徑>31.5mm的新拌混凝土，通常篩除31.5mm以上顆粒后，采用以上方法測(cè)定。

41坍落度的選擇，應(yīng)根據(jù)施工工藝、構(gòu)件截面尺寸、鋼筋疏密和搗實(shí)方法等確定。

原則：當(dāng)構(gòu)件截面尺寸較大，或鋼筋較疏，或采用機(jī)械振搗時(shí)，可選擇較小的坍落度；反之，如截面尺寸較小或鋼筋較密的結(jié)構(gòu)，采用人工振搗時(shí)，則應(yīng)選擇較大的坍落度。3、坍落度的選擇

結(jié)構(gòu)種類坍落度/mm基礎(chǔ)或地面等的墊層、無配筋的大體積結(jié)構(gòu)（擋土墻、基礎(chǔ)等）或配筋稀疏的結(jié)構(gòu)10～30板、梁和大型及中型截面的柱子等30～50配筋密列的結(jié)構(gòu)（薄壁、斗倉、筒倉、細(xì)柱等）50～70配筋特密的結(jié)構(gòu)70～90高層建筑、大流動(dòng)性、流態(tài)、泵送混凝土80～20042思考題1、新拌混凝土的和易性通常采用什么方法測(cè)定？它們各適用于什么混凝土？2、選擇題：混凝土拌和物發(fā)生分層、離析，說明其（）。

A：粘聚性差B：保水性差C：流動(dòng)性差D：A+B+C434、影響和易性的主要因素

（1）新拌混凝土的單位用水量

（2）砂率

（3）組成材料的性質(zhì)

（4）時(shí)間和溫度

（5）攪拌作用的影響

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（1）新拌混凝土單位用水量

新拌砼的單位用水量對(duì)和易性的影響實(shí)際上是通過水泥漿的數(shù)量和稠度體現(xiàn)出來的。

水泥漿數(shù)量增多，流動(dòng)性增大。但若水泥漿過多，將會(huì)出現(xiàn)流漿現(xiàn)象，容易發(fā)生離析。若水泥漿過少，則集料間缺乏粘結(jié)物質(zhì)，粘聚性變差，易出現(xiàn)崩塌。

水泥漿較稠時(shí)，流動(dòng)性較小。若水泥漿干稠，新拌砼的流動(dòng)性過低，會(huì)使施工困難。若水泥漿過稀，又會(huì)造成粘聚性和保水性不良，產(chǎn)生流漿和離析現(xiàn)象。單純加大用水量會(huì)降低砼的強(qiáng)度和耐久性。45（2）砂率

在水泥漿量一定時(shí)，砂率過大，集料總表面積增大，需較多水泥漿量包裹集料，減弱了水泥漿的潤滑作用，新拌砼的流動(dòng)性減小。砂率過小，集料的空隙率顯著增加，水泥砂漿數(shù)量減少，不能保證在粗集料周圍形成足夠的砂漿層，不但降低新拌砼的流動(dòng)性，而且會(huì)嚴(yán)重影響粘聚性和保水性，容易產(chǎn)生離析、流漿等現(xiàn)象。

定義：混凝土中砂的質(zhì)量占砂、石總質(zhì)量的百分率。合理砂率：在用水量和水泥用量一定的情況下，能使新拌混凝土獲得最大流動(dòng)性，且能保持粘聚性和保水性良好的砂率。46

（3）組成材料的性質(zhì)

①水泥：水泥對(duì)新拌砼和易性的影響主要是水泥的需水量和泌水性。②集料：集料對(duì)新拌砼和易性的影響主要是集料的級(jí)配、顆粒形狀、表面特征及最大粒徑。③外加劑和摻合料：加入適量減水劑，使砼的流動(dòng)性大幅度增加。摻入礦物摻合料能增加砼的粘聚性和保水性，減少離析和泌水。47

（4）時(shí)間和溫度

時(shí)間：流動(dòng)性隨時(shí)間延長而減小，主要由于水泥水化、骨料吸收、水分蒸發(fā)以及水泥漿凝聚結(jié)構(gòu)的形成，使自由水減少，流動(dòng)性變差。

溫度：隨環(huán)境溫度的升高，水分蒸發(fā)及水化反應(yīng)加快，新拌砼初始流動(dòng)性減小，坍落度損失加快。48

（5）攪拌作用的影響

機(jī)械攪拌強(qiáng)于人工攪拌；強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌效果好于自落式攪拌機(jī)。如果攪拌機(jī)使用維護(hù)不當(dāng)，葉片被硬化的新拌砼逐漸包裹，就會(huì)減弱攪拌效果，使拌和物越來越不均勻，和易性差。49調(diào)整和易性的措施1、坍落度太小時(shí)，保持水灰比不變，適當(dāng)增加水泥漿用量；坍落度太大時(shí)，保持砂率不變，適當(dāng)增加砂石用量；2、適當(dāng)采用較粗大的、級(jí)配良好的砂石材料；3、采用合理砂率；4、摻外加劑和摻和料。5、采用機(jī)械攪拌。50思考題1、選擇題：混凝土拌和物發(fā)生分層、離析，說明其（）。

A：粘聚性差B：保水性差C：流動(dòng)性差D：A+B+C2、判斷題：當(dāng)新拌混凝土的坍落度太小時(shí)，可直接加水增加混凝土的水灰比來調(diào)整。（）3、判斷題：砂率過大或過小，新拌混凝土的流動(dòng)性都減小。（）51二、泌水、塑性收縮和塑性沉降

泌水：新拌砼呈塑性和半流體狀態(tài)，各組分由于密度不同，在重力作用下，集料與水泥下沉、水上浮。

危害：1、頂部砼形成疏松的浮漿，對(duì)路面的耐磨性和分層連續(xù)澆注的樁、柱等產(chǎn)生不利影響；2、在粗集料下方形成水囊，削弱水泥漿與集料間的粘結(jié)力，降低砼的強(qiáng)度；3、泌水形成的通道降低砼抗?jié)B性、抗凍性。

52

塑性收縮：當(dāng)新拌砼的泌水速度低于水分的蒸發(fā)速度時(shí)，砼的表面會(huì)由于干燥產(chǎn)生塑性收縮，極易形成塑性收縮裂縫。塑性沉降：新拌砼由于泌水會(huì)產(chǎn)生沉降，當(dāng)砼的澆注深度較大時(shí)，頂部的砼會(huì)產(chǎn)生較大的塑性沉降。塑性沉降受到阻礙時(shí)，例如鋼筋，則會(huì)產(chǎn)生塑性沉降裂縫。

53三、含氣量

含氣量：在攪拌過程中帶進(jìn)混凝土的空氣體積占總體積的百分率（0.5%～2%）。

影響因素：水泥品種、水灰比、和易性、砂子級(jí)配與砂率、外加劑、氣溫、攪拌方式和攪拌機(jī)大小等。含氣量對(duì)硬化后混凝土的強(qiáng)度和耐久性等有重要影響，所以在試驗(yàn)室與施工現(xiàn)場(chǎng)要對(duì)它進(jìn)行測(cè)定與控制。54四、凝結(jié)時(shí)間

1、新拌砼的凝結(jié)時(shí)間與水泥的凝結(jié)時(shí)間不同的原因：（1）水灰比不同；（2）受溫度、外加劑等其它各種因素的影響。2、測(cè)定方法：貫入阻力法（測(cè)針在10s內(nèi)插入25mm)初凝：貫入阻力3.5MPa終凝：貫入阻力28.0MPa55▲§4.5

硬化混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)

§4.5.1強(qiáng)度§4.5.2變形性能§4.5.3耐久性56§4.5.1

混凝土的強(qiáng)度

1、立方體抗壓強(qiáng)度

2、立方體抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度

3、強(qiáng)度等級(jí)

4、棱柱體抗壓強(qiáng)度

5、劈裂抗拉強(qiáng)度

6、抗折強(qiáng)度

57

1、立方體抗壓強(qiáng)度（fcu）：按照標(biāo)準(zhǔn)的制作方法制成邊長為150ｍｍ的立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件（溫度20士2℃，相對(duì)濕度95％以上）下，養(yǎng)護(hù)至28ｄ齡期，按照標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)定方法測(cè)得的抗壓強(qiáng)度值。58

2、立方體抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度（fcu，k）

：按標(biāo)準(zhǔn)方法制作和養(yǎng)護(hù)的邊長為150mm的立方體試件，在28d齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的抗壓強(qiáng)度總體分布中，具有不低于95％保證率的抗壓強(qiáng)度值。

59立方體抗壓強(qiáng)度和立方體抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度區(qū)別

立方體抗壓強(qiáng)度只是一組混凝土試件抗壓強(qiáng)度的算術(shù)平均值，并未涉及數(shù)理統(tǒng)計(jì)和保證率的概念。而立方體抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度是通過測(cè)定多組（n≥25)試件的抗壓強(qiáng)度值，按數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法確定，具有不低于95％保證率的立方體抗壓強(qiáng)度。60

3、混凝土強(qiáng)度等級(jí)：按混凝土立方體抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度來劃分的。采用符號(hào)C與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）表示。普通混凝土劃分為C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80共14個(gè)等級(jí)?；炷翉?qiáng)度等級(jí)是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量控制和工程驗(yàn)收的重要依據(jù)。

61

4、軸心抗壓強(qiáng)度（fcp）

：采用150mm×150mm×300mm的棱柱體試件測(cè)得的抗壓強(qiáng)度。

棱柱體抗壓強(qiáng)度比同截面的立方體抗壓強(qiáng)度小，在立方體抗壓強(qiáng)度為10～55MPa時(shí)，混凝土的棱柱體抗壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的關(guān)系近似為fcp=（0.7~0.8）fcu。62

5、劈裂抗拉強(qiáng)度（fts）：采用150mm×l50mm×l50mm的立方體作為標(biāo)準(zhǔn)試件，按規(guī)定的劈裂抗拉試驗(yàn)裝置測(cè)得的強(qiáng)度。

F——破壞荷載(N)；

A—試件劈裂面面積(mm2)。

63

6、抗彎拉強(qiáng)度（fcf

）：以標(biāo)準(zhǔn)操作方法制備150mm×150mm×550mm的梁形試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28d后，按三分點(diǎn)加荷方式加載測(cè)得的強(qiáng)度。

F——破壞荷載(N)；

L——支座間距(mm)；

b——試件寬度(mm)；

h——試件高度(mm)。

647、影響混凝土強(qiáng)度的因素

（1）水泥的強(qiáng)度和水灰比（2）集料的影響（3）外加劑和摻和料（4）溫度和濕度的影響（5）齡期的影響65

（1）水泥的強(qiáng)度和水灰比水泥的強(qiáng)度和水灰比是決定混凝土強(qiáng)度的最主要因素。

水泥強(qiáng)度等級(jí)越高，硬化后混凝土的強(qiáng)度也就越高。

混凝土強(qiáng)度隨水灰比的增大而降低，呈曲線關(guān)系；隨灰水比的增大而增加，呈直線關(guān)系。

66

碎石：αa=0.46、αb=0.07；卵石：αa=0.48、αb=0.33。

水泥的實(shí)際強(qiáng)度應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)確定，也可采用下式估計(jì)：

fce,g——水泥強(qiáng)度等級(jí)值，MPa。

γc——水泥強(qiáng)度等級(jí)富余系數(shù)，可按實(shí)際統(tǒng)計(jì)資料確定。

fce=γc·fce，g

C——每立方米混凝土的水泥用量，kg；

W——每立方米混凝土的用水量，kg；

fcu——混凝土28天抗壓強(qiáng)度，MPa；

fce——水泥的實(shí)際強(qiáng)度，MPa；

αa、αb——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，與集料品種等有關(guān)，通常取值如下：

鮑羅米公式：67

（2）集料的影響

集料的表面狀況：影響水泥石與集料的粘結(jié)，碎石混凝土強(qiáng)度高于卵石混凝土。

集料的最大粒徑：

集料最大粒徑越大，混凝土強(qiáng)度越小。

有害雜質(zhì)、含泥量等：如有機(jī)物延緩水泥的正常水化，含泥量等影響水泥漿與集料的粘結(jié)，均降低混凝土強(qiáng)度。

68

（3）外加劑和摻合料

摻入外加劑，可影響混凝土強(qiáng)度的發(fā)展。

如：早強(qiáng)劑可增加混凝土早期強(qiáng)度，減水劑可減少混凝土用水量，降低水灰比，增加強(qiáng)度。

摻入摻合料，可提高混凝土密實(shí)度，改善水泥漿－集料界面性能，提高強(qiáng)度。69（4）養(yǎng)護(hù)的溫度和濕度

養(yǎng)護(hù)溫度高，水泥初期水化速度快，混凝土早期強(qiáng)度高；但早期快速水化會(huì)導(dǎo)致水化物分布不均，在水泥石中形成薄弱區(qū)，影響混凝土的后期強(qiáng)度。養(yǎng)護(hù)溫度降到冰點(diǎn)以下時(shí)，水泥水化停止，強(qiáng)度停止發(fā)展，并容易凍壞。

濕度適當(dāng)時(shí)，水化進(jìn)行順利，混凝土強(qiáng)度能充分發(fā)展。若濕度不夠，會(huì)失水干燥，影響水化正常進(jìn)行，甚至使水化停止，降低混凝土的強(qiáng)度和耐久性。70（5）齡期

混凝土在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，其強(qiáng)度將隨著齡期的增加而增長。最初的7~14d內(nèi)，強(qiáng)度增長較快，28d以后增長緩慢?；炷恋膹?qiáng)度與其齡期的對(duì)數(shù)大致成正比例關(guān)系：

fn——nd齡期混凝土的抗壓強(qiáng)度，MPa；

f28——28d齡期混凝土的抗壓強(qiáng)度，MPa；

n——養(yǎng)護(hù)齡期（n≥3），d。

71

8、提高混凝土強(qiáng)度的主要措施（1）選用高強(qiáng)度等級(jí)的水泥；（2）采用較小的水灰比；（3）摻入外加劑和摻合料；（4）優(yōu)選集料；（5）采用濕熱處理；（6）采用機(jī)械攪拌和機(jī)械振搗。72思考題1、影響混凝土強(qiáng)度最主要的因素是什么？怎樣影響？2、判斷題：集料的最大粒徑越大，溫度越高，混凝土硬化后的強(qiáng)度就越高。（）§4.5.2

混凝土的變形性能

一、非荷載作用下的變形二、荷載作用下的變形1、自身收縮2、干濕變形3、溫度變形1、短期荷載作用下的變形2、徐變一、非荷載作用下的變形

1、自身收縮

（1）定義：在沒有外界因素影響下，由于水泥水化產(chǎn)物的總體積小于反應(yīng)物的總體積而產(chǎn)生的收縮，又稱為化學(xué)收縮，是不可恢復(fù)的變形。

（2）影響因素：①水灰比：W/C>0.4時(shí)，收縮量很??；W/C<0.4時(shí)，收縮量較大，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致開裂。

②齡期：收縮量隨齡期的延長而增加，在混凝土成型后的40天內(nèi)收縮增加較快，以后逐漸趨向穩(wěn)定。

2、干濕變形

（1）干縮：混凝土處于干燥環(huán)境中時(shí)，會(huì)引起體積收縮。由于毛細(xì)孔水蒸發(fā)產(chǎn)生的收縮和凝膠體吸附水蒸發(fā)引起的凝膠體緊縮。干縮是混凝土最主要的體積變形，會(huì)引起混凝土開裂。

（2）濕脹：當(dāng)混凝土在水中硬化時(shí)，體積不變，甚至輕微膨脹。由于凝膠體吸水使膠體粒子吸附水膜增厚，粒子間的距離增大所造成的。濕脹變形量很小，一般無損壞作用。

（3）特點(diǎn)：混凝土在干縮后，即使長期浸入水中，濕脹值也遠(yuǎn)比干縮值小，干縮不能完全恢復(fù)，總有殘余變形保留下來。通常，殘余收縮約為收縮量的30％~60％。

（4）影響因素：水泥品種和水泥用量、水灰比、集料彈性模量、養(yǎng)護(hù)條件。

（1）定義：混凝土隨溫度的變化產(chǎn)生熱脹冷縮的變形。

（2）危害：外界溫度降低或硬化初期混凝土內(nèi)部與外部的溫差，會(huì)使混凝土產(chǎn)生裂縫。3、溫度變形

（3）預(yù)防措施：

①采用低熱水泥、減少水泥用量；

②選用熱膨脹系數(shù)低的集料；③預(yù)冷原材料，在混凝土中埋冷卻水管，表面絕熱；

④對(duì)混凝土合理分縫、分塊、減輕約束等。二、荷載作用下的變形

①單軸受壓的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系1、短期荷載作用下的變形Ⅰ.彈性階段Ⅱ.彈塑性階段Ⅲ.裂縫擴(kuò)展階段Ⅳ.破壞階段

②重復(fù)荷載作用下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系

當(dāng)應(yīng)力在(0.3~0.5)fcp重復(fù)時(shí)，每次卸荷都?xì)埩粢徊糠炙苄宰冃?，但隨著重復(fù)次數(shù)的增加，塑性變形的增量逐漸減小，最后曲線穩(wěn)定，它與初始切線大致平行。

當(dāng)應(yīng)力在(0.5~0.75)fcp以上重復(fù)時(shí)，隨著重復(fù)次數(shù)的增加，塑性應(yīng)變逐漸增加，最后導(dǎo)致混凝土疲勞破壞。

變形模量：在混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線上任一點(diǎn)的應(yīng)力與應(yīng)變的比值。它反映混凝土所受應(yīng)力與產(chǎn)生的應(yīng)變之間的關(guān)系。在砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用按標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)得的靜力受壓彈性模量Ec作為設(shè)計(jì)參數(shù)。

Ec測(cè)定方法：將混凝土棱柱體試件1/3fcp水平下經(jīng)過多次反復(fù)加荷和卸荷，最后得到的應(yīng)力-應(yīng)變曲線的變形模量。

Ec影響因素：集料、水泥石的彈性模量及體積比。主要取決于集料的體積和彈性模量。

Ec與混凝土強(qiáng)度存在一定的相關(guān)性：在原材料相同的條件下，混凝土的強(qiáng)度越高，彈性模量越高。

2、徐變

(1)定義：混凝土在恒定荷載的長期作用下，沿著作用力方向隨時(shí)間的延長而增加的變形。徐變一般要延續(xù)2～3年才逐漸趨于穩(wěn)定，卸載后，部分變形將立即恢復(fù)，稱為瞬時(shí)恢復(fù)；在卸載后的一段時(shí)間內(nèi)，變形還會(huì)繼續(xù)恢復(fù)，稱徐變恢復(fù)；最后殘留下的不可恢復(fù)的變形稱為殘余變形。

（2）原因：水泥石中凝膠體在荷載作用下產(chǎn)生粘性流動(dòng)，并向毛細(xì)孔中移動(dòng)；同時(shí)吸附在凝膠粒子上的吸附水因荷載應(yīng)力而向毛細(xì)孔遷移。

（3）影響因素：荷載的大小和開始加載的時(shí)間、混凝土的水灰比、水泥用量、集料的彈性模量及養(yǎng)護(hù)條件等。荷載較小、加載時(shí)間較晚、水灰比較小、水泥用量較少、骨料的彈性模量較大及養(yǎng)護(hù)較好時(shí)，混凝土的徐變均較小。

（4）效果：消除鋼筋混凝土內(nèi)的應(yīng)力集中、對(duì)大體積混凝土能消除一部分溫度應(yīng)力；但在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中使鋼筋的預(yù)應(yīng)力受到損失。83長沙理工大學(xué)第五屆建材試驗(yàn)技能大賽通知一、參賽對(duì)象：全校本科生（不限年齡、專業(yè)、年級(jí)）。二、比賽時(shí)間：12月4日上午9:00初賽；12月5日上午9:00決賽。比賽地點(diǎn)：工科二號(hào)樓。三、報(bào)名時(shí)間：2010年11月22日～11月30日?qǐng)?bào)名地點(diǎn)：長沙理工大學(xué)工科二樓B313（建筑材料實(shí)驗(yàn)室辦公室）以小組為單位（每組四人）報(bào)名參賽，每組設(shè)隊(duì)長一名；請(qǐng)參賽隊(duì)按報(bào)名時(shí)間，到報(bào)名地點(diǎn)填寫選手登記表。比賽設(shè)一等獎(jiǎng)1名、二等獎(jiǎng)2名、三等獎(jiǎng)3名、優(yōu)勝獎(jiǎng)若干名(以組為單位)；頒發(fā)獎(jiǎng)勵(lì)證書和獎(jiǎng)金。84建材B考試安排時(shí)間：18周一第三場(chǎng)（12月27日13:50～15:50）地點(diǎn)：金4-310考試方式：閉卷題型：一、單項(xiàng)選擇題（15×2＝30分）二、判斷題（10×1＝10分）三、填空題（每空1分，共15分）四、簡(jiǎn)答題（3×7＝21分）五、計(jì)算題（1×10＋1×14＝24分）內(nèi)容：第1～4章、第8～9章85定義：混凝土暴露在使用環(huán)境下抵抗各種物理和化學(xué)作用破壞，并保持其形狀、質(zhì)量和使用性能的能力。

內(nèi)容：1、抗?jié)B性；2、抗凍性；3、抗侵蝕性；4、抗碳化性；5、堿-集料反應(yīng)。

§4.5.3混凝土的耐久性

861、抗?jié)B性

a.定義：混凝土抵抗壓力液體（水、油或溶液等）滲透的能力。決定混凝土耐久性最基本的因素。

b.評(píng)價(jià)指標(biāo)：抗?jié)B等級(jí)。按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，以所能承受的最大水壓力（MPa）表示，如P4、P6

P8、P10、P12。

c.影響因素：孔隙率和孔隙特征。

d.改善措施：降低水灰比、選擇好的集料級(jí)配、充分振搗和養(yǎng)護(hù)、摻入引氣劑和優(yōu)質(zhì)粉煤灰摻合料等。

872、抗凍性

a.定義：混凝土在吸水飽和狀態(tài)下，經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用，能保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力。

b.評(píng)價(jià)指標(biāo)：抗凍等級(jí)。試驗(yàn)方法：慢凍法（如D50、D100、D150等）和快凍法（如F50、F100、F150等）。

c.影響因素：混凝土的密實(shí)度、孔隙構(gòu)造和數(shù)量、孔隙的充水程度。

d.改善措施：合理選擇原材料，摻入引氣劑、減水劑等。88思考題1、為什么混凝土在潮濕條件下養(yǎng)護(hù)時(shí)收縮較小，干燥條件下養(yǎng)護(hù)時(shí)收縮較大，而在水中養(yǎng)護(hù)時(shí)卻不收縮?2、判斷題：混凝土摻加引起劑后會(huì)降低強(qiáng)度，導(dǎo)致抗凍性變差。（）893、抗侵蝕性

a.定義：混凝土在含有侵蝕性介質(zhì)環(huán)境中遭受到化學(xué)侵蝕、物理作用而不破壞的能力?；炷恋那治g除了水泥石受到的化學(xué)侵蝕外，還會(huì)受干濕、結(jié)晶、沖擊等物理作用，以及氯離子對(duì)鋼筋的銹蝕作用。

b.影響因素：水泥的品種、混凝土的密實(shí)程度和孔隙特征。

c.改善措施：合理選擇水泥品種、降低水灰比、提高密實(shí)度和改善孔結(jié)構(gòu)等。

904、抗碳化性

a.定義：混凝土能夠抵抗環(huán)境中的二氧化碳與水泥石中的氫氧化鈣作用，生成碳酸鈣和水的能力。

b.碳化的危害：使混凝土的堿度降低，削弱混凝土對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，導(dǎo)致鋼筋銹蝕。引起碳化收縮，并產(chǎn)生微細(xì)裂縫，引起強(qiáng)度和其他耐久性下降。

c.影響因素：環(huán)境條件（二氧化碳的濃度和濕度）、內(nèi)部因素（水泥品種與摻合料用量、混凝土的密實(shí)度）。915、堿-集料反應(yīng)

a.定義：混凝土中的堿性氧化物與集料中的活性成分發(fā)生反應(yīng)，生成具有吸水膨脹性的產(chǎn)物，在有水的條件下吸水膨脹，導(dǎo)致混凝土開裂的現(xiàn)象。

b.預(yù)防措施：

①慎選集料；

②嚴(yán)格控制混凝土的含堿量；

③摻加礦物摻合料；

④控制進(jìn)入混凝土中的水分。926、提高混凝土耐久性的措施

1、合理選擇原材料；

2、適當(dāng)控制混凝土的水灰比及水泥用量；

3、摻入外加劑和摻合料；

4、加強(qiáng)混凝土生產(chǎn)的質(zhì)量控制。93▲§4.6

普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)§4.6.1配合比設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

§4.6.2混凝土配合比設(shè)計(jì)的步驟

§4.6.3混凝土配合比設(shè)計(jì)實(shí)例

94▲§4.6.1

配合比設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容混凝土配合比：?jiǎn)挝惑w積混凝土中各組成材料的質(zhì)量比例關(guān)系。混凝土配合比設(shè)計(jì)：確定單位體積混凝土中各組成材料的質(zhì)量比例關(guān)系的工作。（是一個(gè)計(jì)算＋查表+試驗(yàn)的過程）混凝土配合比的表示方法:

（1）相對(duì)用量表示法

（2）絕對(duì)用量表示法95（1）滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度等級(jí)要求；（2）滿足混凝土施工所要求的和易性；（3）滿足工程所處環(huán)境對(duì)混凝土耐久性的要求；（4）符合經(jīng)濟(jì)原則，即節(jié)約水泥以降低混凝土成本。配合比設(shè)計(jì)的基本要求96水灰比——混凝土中水與水泥的質(zhì)量比例

(影響強(qiáng)度、和易性、耐久性）

砂率——砂子質(zhì)量占砂石總質(zhì)量的百分率（影響和易性）單位用水量——1m3新拌混凝土中水的用量（kg/m3）（影響流動(dòng)性）三個(gè)重要參數(shù)：水灰比、砂率、單位用水量。配合比設(shè)計(jì)的三個(gè)重要參數(shù)97▲§4.6.2混凝土配合比設(shè)計(jì)的步驟

一、初步配合比的計(jì)算

二、設(shè)計(jì)配合比的確定

三、施工配合比的換算

981、配制強(qiáng)度（fcu,o）的確定

為使混凝土強(qiáng)度保證率不小于95%，必須使混凝土的試配強(qiáng)度高于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)?；炷恋呐渲茝?qiáng)度按下式確定：

fcu,o=fcu,k+1.645σ

fcu,o——混凝土的配制強(qiáng)度，MPa；

fcu,k——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，MPa；

σ——混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，MPa一、初步配合比的計(jì)算

99

fcu,i——統(tǒng)計(jì)期內(nèi)同類混凝土第i組試件的強(qiáng)度值，MPa；

fcu——統(tǒng)計(jì)期內(nèi)同類混凝土n組強(qiáng)度的平均值，MPa；

n——統(tǒng)計(jì)期內(nèi)同類混凝土試件的總組數(shù)，n≥25。

當(dāng)強(qiáng)度等級(jí)為C20、C25，計(jì)算σ＜2.5MPa時(shí)，應(yīng)取不小于2.5MPa；當(dāng)強(qiáng)度等級(jí)等于或大于C30，計(jì)算σ＜3.0MPa時(shí)，應(yīng)取不小于3.0MPa。

①當(dāng)具有近期的同類混凝土強(qiáng)度資料時(shí)，σ應(yīng)按下式計(jì)算：

100表4-17

混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差σ值（MPa）混凝土強(qiáng)度等級(jí)低于C20C20~C35高于C354.05.06.0

②當(dāng)無近期的同類混凝土強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，其混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差σ可按表4-17取用。

1012、計(jì)算水灰比

根據(jù)水泥抗壓強(qiáng)度的實(shí)測(cè)值fce（或選用的水泥強(qiáng)度等級(jí)值fce,g）、粗集料種類及所要求的混凝土配制強(qiáng)度fcu,o，按下式計(jì)算水灰比：

耐久性復(fù)核（最大水灰比）102表4-18混凝土的最大水灰比和最小水泥用量

環(huán)境條件結(jié)構(gòu)物類別最大水灰比最小水泥用量(kg)素混凝土鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土素混凝土鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土1.干燥環(huán)境·正常的居住或辦公用房屋內(nèi)部件不作規(guī)定0.650.602002603002.潮濕環(huán)境無凍害·高濕度的室內(nèi)部件·室外部件·在非侵蝕性土和水中的部件0.700.600.60225280300有凍害·經(jīng)受凍害的室外部件·在非侵蝕性土和水中且經(jīng)受凍害的部件·高濕度且經(jīng)受凍害中的室內(nèi)部件0.550.550.552502803003.有凍害和除冰劑的潮濕環(huán)境·經(jīng)受凍害和除冰劑作用的室內(nèi)和室外部件0.500.500.50300300300103表4-20塑性混凝土的用水量（kg/m3

）拌和物稠度卵石最大粒徑/mm碎石最大粒徑/mm

項(xiàng)目指標(biāo)102031.540162031.540坍落度/mm10~3019017016015020018517016535~5020018017016021019518517555~7021019018017022020519518575~902151951851752302152051953、確定混凝土的單位用水量（mw0）

注：①本表用水量系采用中砂時(shí)的平均取值，采用細(xì)砂時(shí)，用水量可增加5~10㎏，采用粗砂則可減少5～10㎏。②摻用各種外加劑或摻合料時(shí)，用水量應(yīng)相應(yīng)調(diào)整。1044、計(jì)算每1m3混凝土的水泥用量（mc0）

根據(jù)已確定的每1m3混凝土的用水量（mwo）和計(jì)算出的水灰比，可求出水泥用量(mco)；

耐久性復(fù)核（最小水泥用量）1055、選定砂率（βS）

混凝土的砂率一般應(yīng)通過和易性試驗(yàn)找出合理砂率。在無歷史資料可參考時(shí)，對(duì)于坍落度為10~60mm的混凝土，可根據(jù)集料種類、規(guī)格及水灰比，參考表4-22選用砂率。

表4-22

混凝土的砂率（%）水灰比（w/c）卵石最大粒徑/mm碎石最大粒徑/mm1020401620400.400.500.600.7026~3230~3533~3836~4125~3129~3432~3735~4024~3028~3331~3634~3930~3533~3836~4139~4429~3432~3735~4038~4327~3230~3533~3836~411066、計(jì)算粗、細(xì)集料的用量（mg0）及（ms0）

①質(zhì)量法（假定表觀密度法）：

假定一個(gè)每立方米新拌混凝土的重量，按下式計(jì)算粗、細(xì)集料的用量：

mco—每立方米混凝土的水泥用量，kg。

mgo—每立方米混凝土的粗集料用量，kg。

mso—每立方米混凝土的細(xì)集料用量，kg。

mwo—每立方米混凝土的用水量，kg。

βs—砂率，%。

mcp—每立方米新拌混凝土的假定重量，取2350kg~2450kg。

107

②體積法：

假定新拌混凝土的體積等于各組成材料絕對(duì)體積和所含空氣體積之和。按下式計(jì)算粗、細(xì)集料的用量：

ρc—水泥密度，可取2900~3100kg/m3。ρ′g—粗集料表觀密度，kg/m3。

ρ′s—細(xì)集料表觀密度，kg/m3。

ρw—水的密度，可取1000kg/m3。

α—混凝土含氣量百分?jǐn)?shù)（％），在不使用引氣型外加劑時(shí)取1。

108

初步配合比是借助經(jīng)驗(yàn)公式和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出來的，因而不一定符合實(shí)際情況，必須通過試配、調(diào)整，使混凝土的各項(xiàng)性能符合技術(shù)要求，最后確定混凝土的配合比。

7、得出初步配合比

通過以上計(jì)算，得出每立方米混凝土各種材料用量，即初步配合比計(jì)算完成。表示為：109二、設(shè)計(jì)配合比的確定

設(shè)計(jì)配合比（或稱實(shí)驗(yàn)室配合比）的確定包括以下三個(gè)步驟：

1、檢驗(yàn)和易性，確定基準(zhǔn)配合比2、檢驗(yàn)強(qiáng)度，確定滿足強(qiáng)度要求的配合比3、復(fù)核表觀密度，確定設(shè)計(jì)配合比1101、檢驗(yàn)和易性，確定基準(zhǔn)配合比按初步配合比進(jìn)行試拌，以校核新拌混凝土的和易性。如試拌得出的新拌混凝土流動(dòng)性不滿足要求，或粘聚性和保水性不好時(shí)應(yīng)調(diào)整。調(diào)整措施：在保證水灰比不變的條件下，相應(yīng)調(diào)整用水量或砂率，直到符合要求為止。提出供混凝土強(qiáng)度校核用的基準(zhǔn)配合比：mca：mwa：msa：mga。1112、檢驗(yàn)強(qiáng)度，確定滿足強(qiáng)度要求的配合比擬定三個(gè)不同的配合比:

第1組第2組第3組

w/c-0.05

基準(zhǔn)配合比提出w/c

w/c+0.05砂率減少1%

砂率增加1%制作混凝土強(qiáng)度試件時(shí)，還應(yīng)檢驗(yàn)新拌混凝土的和易性并測(cè)定表觀密度。每種配合比制作一組試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d測(cè)定抗壓強(qiáng)度。根據(jù)混凝土強(qiáng)度和灰水比（C/W）的關(guān)系，確定滿足強(qiáng)度要求的配合比：mcb：mwb：msb：mgb

。

1123、復(fù)核表觀密度，確定設(shè)計(jì)配合比計(jì)算混凝土表觀密度：確定校正系數(shù)：

如果：確定設(shè)計(jì)配合比：113三、施工配合比的換算

設(shè)計(jì)配合比是以干燥材料為基準(zhǔn)，而工地存放的砂、石材料都含有一定量的水分。所以，施工現(xiàn)場(chǎng)材料的實(shí)際稱量，應(yīng)按砂、石的含水情況進(jìn)行修正，修正后的配合比，叫做施工配合比。

假定現(xiàn)場(chǎng)測(cè)出砂的含水率為Ws、石子的含水率為Wg，則將設(shè)計(jì)配合比換算為施工配合比為：114§4.6.3

混凝土配合比設(shè)計(jì)實(shí)例

某教學(xué)樓現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱，混凝土柱截面最小尺寸為300mm，鋼筋間距最小尺寸為60mm。該柱處于室內(nèi)干燥環(huán)境，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C20。采用32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，實(shí)測(cè)強(qiáng)度為38.9MPa，密度為3.1g/cm3；砂子為中砂，表觀密度為2.65g/cm3，堆積密度為1500kg/m3；石子為5~40mm碎石，表觀密度2.70g/cm3，堆積密度為1550kg/m3。混凝土要求坍落度35~50mm，施工采用機(jī)械攪拌，機(jī)械振搗，施工單位無混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差的歷史統(tǒng)計(jì)資料。

試求：1、該混凝土的設(shè)計(jì)配合比。