混凝土基礎(chǔ)知識(shí)及配合比設(shè)計(jì)__講義(修改后).doc

混凝土基礎(chǔ)知識(shí)及配合比設(shè)計(jì)一、 砼的基本知識(shí)1 混凝土定義及原材料組份a 混凝土基本定義：廣義上說(shuō)，由膠凝材料、粗、細(xì)骨料、水及某些摻合料和外加劑按適當(dāng)比例配合，經(jīng)拌合、成型、硬化而成的人造石材，叫做混凝土。b 普通混凝土原材料組份：現(xiàn)代普通混凝土的原材料組份，包括如下六種，即膠凝材料（水泥等）、粗骨料（碎石、卵石等）、細(xì)骨料（河砂等）、水、摻合料（粉煤灰、礦粉等）、外加劑。2 砼的基本特性a 抗壓強(qiáng)度高，但抗拉強(qiáng)度小。b 可與鋼筋做成鋼筋砼，用于建筑工程等方面的承重構(gòu)件，如房屋梁、板、基礎(chǔ)、橋梁骨架等。c 強(qiáng)度隨齡期不斷增長(zhǎng)，一般28天可達(dá)到總強(qiáng)度90%以上，故建筑工程中，國(guó)家規(guī)定以28天齡期抗壓強(qiáng)度作為劃分砼等級(jí)的指標(biāo)。但實(shí)際上砼在三年以后，甚至更長(zhǎng)時(shí)間其強(qiáng)度仍在增長(zhǎng)。不過(guò)，在工程設(shè)計(jì)上不能以砼的后期強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)依據(jù)，但水工建筑如大壩等，允許以60天或90天的抗壓強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)依據(jù)。d 砼硬化前，可塑造成任何形狀，但一旦硬化之后，就定形了。因此，砼拌合物必須在硬化之前就澆筑入模。初凝： 23小時(shí)砼硬化分兩個(gè)階段終凝： 1012小時(shí)手工拌制：拌至均勻?yàn)樵瓌t 3砼制作方法機(jī)械攪拌：一般不少于2分鐘，但視機(jī)型而異。（商品砼亦屬于機(jī)械攪拌，但因系采用雙臥軸強(qiáng)制攪拌，其攪拌時(shí)間僅30秒左右。）人工扦搗鐵桿或木、竹桿4砼澆筑方式插入式震動(dòng)成型平臺(tái)式5砼的分級(jí)及代號(hào)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分12個(gè)等級(jí)，代號(hào)為C（concrete），即從C7.5C60, 高于C60叫高強(qiáng)砼,不在分級(jí)之列。二、砼分類及發(fā)展歷史1、砼發(fā)展歷史砼生產(chǎn)與應(yīng)用已有一百多年歷史，1824年世界上首先出現(xiàn)水泥波特蘭水泥，水泥的出現(xiàn)，有力的促進(jìn)了砼的發(fā)展。1850年法國(guó)朗波特首先發(fā)明鋼筋混凝土，并首先做成鋼筋砼船。（加鋼筋網(wǎng)增強(qiáng)，彌補(bǔ)抗拉、抗折強(qiáng)度低不足）1887年科倫，首先發(fā)表鋼筋砼的計(jì)算方法，為鋼筋砼發(fā)展起了較大的促進(jìn)作用。隨著水泥工業(yè)的不斷發(fā)展，近百年來(lái)特別是五、六十年砼的生產(chǎn)、應(yīng)用非常迅猛。在解放初期砼標(biāo)號(hào)達(dá)到200號(hào)就算高標(biāo)號(hào)，300號(hào)砼（相當(dāng)于C30）還極少見(jiàn)，而到了80年代末及90年代，已可制作C50、C60的砼，而常用的則為C20C40，現(xiàn)在在試驗(yàn)室已可配制C100特高強(qiáng)砼。2.砼分類(1)按膠結(jié)材料分類a水泥砼 b石羔砼c石灰砼d瀝青砼e水玻璃砼f堿礦碴砼g聚合物水泥砼h樹(shù)脂砼I硫磺砼（2）按集料分類a重集料砼：集料為鋼球、鐵礦石、重晶石等。（可防輻射）b普通集料砼：天然砂、石c輕集料砼：天然或人造輕集料d細(xì)集料的大孔砼e無(wú)粗集料的細(xì)顆料砼，如鋼絲網(wǎng)水泥結(jié)構(gòu)（3）按用途分類a普通砼（又稱結(jié)構(gòu)砼）。要求具有足夠的強(qiáng)度和耐久性要求；b水工砼。要求具有密實(shí)性、抗?jié)B性、抗凍性和抗地?zé)嵝缘纫?；c海工砼。要求具有足夠的密實(shí)性、抗?jié)B性、抗蝕性及干縮性小等要求；d道路砼要求具有高抗磨性、高抗折強(qiáng)度、以及抗沖擊性、抗凍性和干縮性小等要求；e有特殊使用要求的砼，又可分為：抗?jié)B砼：抗?jié)B等級(jí)P6級(jí)的砼(抗?jié)B等級(jí)分P2、P4、P6、P8、P10、P12共六個(gè)等級(jí))。抗凍砼：抗凍等級(jí)F50級(jí)的砼（以28天試塊做凍融循環(huán)試驗(yàn),以強(qiáng)度降低25%、質(zhì)量損失5%的最大凍融循環(huán)次數(shù)來(lái)確定耐凍性標(biāo)號(hào)。）。耐熱砼：要求耐熱溫度3501700耐酸砼：要求能耐酸堿腐蝕防輻射砼：要求能抗X射線或鈷輻射等自應(yīng)力砼及補(bǔ)償收縮砼大體積砼：砼結(jié)構(gòu)實(shí)體最小尺寸等于或大于1m，或預(yù)計(jì)會(huì)因水泥水化熱引起砼內(nèi)外溫差過(guò)大而導(dǎo)致裂縫的砼。在實(shí)際工程建設(shè)中，還有其它他有特殊施工要求的砼，不再細(xì)列。（4）按施工工藝分類a普通現(xiàn)澆砼b噴射砼c泵送砼d灌漿砼現(xiàn)澆類e真空吸水砼f自密實(shí)砼g碾壓砼h擠壓砼預(yù)制類I離心砼（5）按配筋方式分類a、無(wú)筋(素)砼b、鋼筋砼c、絲網(wǎng)砼d、纖維砼 （包括纖維砼、碳纖維砼、玻璃絲砼）e、預(yù)應(yīng)力砼 （包括先張法預(yù)應(yīng)力砼、后張法預(yù)應(yīng)力砼）（6）按拌合物流動(dòng)度分類 a、塑性砼 L30-70mm b、半干硬砼 L0-20mm c、干硬砼 L0 d、流動(dòng)性砼 L100-150mm e、大流動(dòng)性砼 L160mm三、砼組成原材料的基本常識(shí)1、水泥（1）水泥發(fā)明史 水泥的出現(xiàn)，只有100多年的歷史，最早是英國(guó)人佛羅斯特（Frost）于1822年發(fā)明的，1824年英國(guó)人阿斯普?。↗oseph Aspdin）以粘土和石灰配料燒結(jié)后細(xì)磨成水泥，現(xiàn)世界上以1824年作為水泥發(fā)明年，因其顏色像英國(guó)波特蘭島上的巖石，故命名為波特蘭水泥。1930年，波特蘭水泥更名為現(xiàn)在的硅酸鹽水泥。我國(guó)于1952年正式把波特蘭水泥更名為硅酸鹽水泥。（2）水泥的分類 到目前為止，水泥的種類和規(guī)格已達(dá)到幾十種之多，但常用和大量用的主要有： P 不摻硅酸鹽水泥 P 摻5%?；郀t礦渣普通硅酸鹽水泥 PO 摻5%,且 20%混合材料礦渣硅酸鹽水泥 PS A 摻20%,且50%?；郀t礦渣； 礦渣硅酸鹽水泥 PS B 摻50%,且70%?；郀t礦渣；火山灰硅酸鹽水泥 PP 摻20%,且40%火山灰質(zhì)混合材；粉煤灰硅酸鹽水泥 PF 摻20%,且40%粉煤灰；復(fù)合硅酸鹽水泥 PC 摻兩種以上的活性混合材料總量20%,且50%（3）水泥標(biāo)號(hào)按國(guó)家最新標(biāo)準(zhǔn),從32.562.5R共八個(gè)等級(jí)，詳見(jiàn)如下：純熟料 石羔 100g，P 42.5、42.5R 摻5%的礦渣 52.5、52.5R 共六個(gè)等級(jí) P 62.5、62.5R （GB-175-2007） 或摻5%的石灰石 活性混合材最大 42.5、42.5R 摻量不超過(guò)20% PO 共四個(gè)等級(jí) 52.5、52.5R （GB-175-2007） 32.5、32.5R 礦渣摻合量 PSA 42.5、42.5R 共六個(gè)等級(jí)20，且50% 52.5、52.5R （GB-175-2007） 32.5、32.5R 礦渣摻合量 PSB 42.5、42.5R 共六個(gè)等級(jí)50，且70% 52.5、52.5R （GB-175-2007） 32.5、32.5R 火山灰摻合量 PP 42.5、42.5R 共六個(gè)等級(jí)20%,且40% 52.5、52.5R （GB-175-2007） 32.5、32.5R 混合材料總摻量 PC 42.5、42.5R 共六個(gè)等級(jí)20%,且50% 52.5、52.5R （GB-175-2007） 32.5、32.5R 粉煤灰總摻量 PF 42.5、42.5R 共六個(gè)等級(jí)20%,且40% 52.5、52.5R （GB-175-2007）（4）常用水泥的基本性能及用途 P、P及PO： 早期強(qiáng)度高，硬化快，28天基本成型，常用于建筑工程地下及地面上結(jié)構(gòu)物，但不適用于高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)?？箖?、耐磨、抗水性差，P、P水化熱高，不宜用于大體積工程。PS、PP、PF、PC：早期強(qiáng)度低、強(qiáng)度漸長(zhǎng)慢，但后期強(qiáng)度高，90天及一年以后強(qiáng)度仍在增長(zhǎng)，適合地下、水利及大體積砼工程?？箖鲂圆?、保水性差。其中PC 水泥較其他有較高的早期強(qiáng)度。 （5）除六大品種常用水泥外，還有專用及特種水泥，主要有：高鋁水泥（也叫硫鋁酸鹽水泥或是礬土水泥）道路水泥膨脹水泥白色硅酸鹽水泥彩色硅酸鹽水泥砌筑水泥自應(yīng)力水泥噴射水泥水玻璃耐酸水泥堿礦渣水泥（標(biāo)號(hào)可達(dá)到270MPa）低熱礦渣硅酸鹽水泥超細(xì)水泥（6）水泥生產(chǎn)方式及生產(chǎn)概況 干法回轉(zhuǎn)窯 回轉(zhuǎn)窯（旋窯） 預(yù)分解窯 濕法回轉(zhuǎn)窯主要有兩大類 機(jī)立窯 立窯 已逐漸淘汰并限制發(fā)展 土立窯立窯與旋窯生產(chǎn)的最大的差別，主要體現(xiàn)生產(chǎn)能耗及產(chǎn)品質(zhì)量上，立窯水泥由于生產(chǎn)工藝落后，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)能耗高（每Kg水泥熟料的生產(chǎn)能耗一般在0.150.17 Kg標(biāo)煤左右）；旋窯水泥，由于生產(chǎn)工藝先進(jìn)，產(chǎn)品質(zhì)量比較穩(wěn)定，每Kg熟料生產(chǎn)能耗一般在0.10.12Kg標(biāo)煤左右，甚至更低。預(yù)拌混凝土企業(yè)，應(yīng)選用旋窯水泥，主要是基于旋窯水泥質(zhì)量比較穩(wěn)定，有利于預(yù)拌混凝土企業(yè)的質(zhì)量管理。2、砂（1）砂的分類 砂的細(xì)度模數(shù)劃分，一般可分為粗砂、中砂、細(xì)砂三大類，即 粗砂 細(xì)度模量 3.13.7 中砂 細(xì)度模量 2.33.0 細(xì)砂 細(xì)度模量 1.62.2 細(xì)度模量小于1.6的叫特細(xì)砂，砼中很少采用特細(xì)砂（2）砂的顆粒級(jí)配 按普通混凝土用砂的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB14684-2001，砂的顆粒級(jí)配應(yīng)符合下表要求天然砂的顆粒級(jí)配區(qū)表累計(jì)篩余%級(jí)配區(qū)公稱粒徑區(qū)區(qū)區(qū)5.00mm100100100250mm3552501501.25mm65355010250630857170414016315958092708555160100901009010090注.配制砼宜選用區(qū)砂； .泵送砼宜選用中砂。3、石子（碎石、卵石）用于砼的石子（碎石、卵石），國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB14685-2001都有詳細(xì)的要求，主要包括顆粒級(jí)配、含泥量、針片狀含量、有害物質(zhì)、堅(jiān)固性、抗壓強(qiáng)度（包括巖石的抗壓強(qiáng)度或壓碎指標(biāo)）、表觀密度、空隙率等，這里不作細(xì)述。但有一點(diǎn)必須特別強(qiáng)調(diào)的就是關(guān)于砼的堿集料反應(yīng)問(wèn)題。（1）所謂堿集料反應(yīng)，就是指碎石中含有活性SiO2，它會(huì)與水泥水化后產(chǎn)生的NaOH反應(yīng)，生成硅酸鈉凝膠，其反應(yīng)式如下： 2NaOH +SiO2 H2O NaSiO2 + nH2O（2）砼發(fā)生堿集料反應(yīng)的三個(gè)基本條件 a、水泥中的含堿量（Na2O+0.658K2O）超過(guò)0.6%； b、集料為活性集料，且活性硅含量超過(guò)1%； C、砼處理潮濕環(huán)境（濕度8085%）； 只有符合以上三個(gè)基本條件（缺一不可）才能導(dǎo)致堿集料反應(yīng)。 （3）堿集料反應(yīng)的危害： 砼中堿集料反應(yīng)是一個(gè)緩慢的過(guò)程，有的兩年，有的甚至五年或更長(zhǎng)時(shí)間，但是這種反應(yīng)一旦發(fā)生，將造成嚴(yán)重危害，并且是無(wú)法彌補(bǔ)的。這是因?yàn)榉磻?yīng)生成的硅酸鈉凝膠吸水后體積膨脹約三倍，從而導(dǎo)致砼開(kāi)裂，使砼結(jié)構(gòu)失去承載能力而坍塌。4、活性摻合料 （1）活性摻合料的主要品種及質(zhì)量要求 混凝土常用的活性摻合料主要有粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉兩種，現(xiàn)分述如下： a、粉煤灰 粉煤灰國(guó)外叫做飛灰（fly ash）它是火力發(fā)電廠粉煤爐高溫燃燒后，經(jīng)收塵器收集的微粉，粒徑一般在10300之間，按收集方式不同，它又分濕排灰和干排灰兩種，現(xiàn)代混凝土工程中用的摻合料主要為干排灰。 目前國(guó)家已經(jīng)制定了專用于建筑工程的粉煤灰質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，叫做用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T 1596-2005，按該標(biāo)準(zhǔn)，粉煤灰共、三個(gè)等級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)粉煤灰的燒失量、活性指標(biāo)、吸水量比等都作出了明確規(guī)定。當(dāng)前在混凝土工程上用得較多的是級(jí)粉煤灰。 b磨細(xì)礦渣粉 磨細(xì)礦渣粉是煉鐵爐渣經(jīng)水溶后冷卻磨細(xì)得到的細(xì)粉，它比粉煤灰且有更高的活性，目前國(guó)家對(duì)磨細(xì)礦渣粉亦頒布了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，叫做用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉GB/T18046-2008（修訂版）。其分類按比表面積的大小劃分，可分為S75、S95、S105三個(gè)等級(jí)，其相對(duì)應(yīng)的比表面積分別為S75（ 300 m2/kg ）、S95（ 400 m2/kg ）、S105（ 500 m2/kg ）。 磨細(xì)礦渣粉按磨細(xì)工藝之不同，可分為立磨磨細(xì)礦渣粉和球磨磨細(xì)礦渣粉兩種，不過(guò)這只是磨細(xì)工藝的兩種方式，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，人們往往不去追究其磨細(xì)工藝，但從理論講，立磨磨細(xì)礦渣粉，由于礦粉的外形具有棱角，不像球磨磨細(xì)礦渣粉那樣圓滑，故一般認(rèn)為立磨磨細(xì)礦渣粉在混凝土中有更好的結(jié)合力。 磨細(xì)礦渣粉，當(dāng)前在預(yù)拌混凝土中已用得比較普遍，它的最大優(yōu)點(diǎn)是，像S95礦粉大致可1：1取代水泥，因而預(yù)拌混凝土生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，意味著可以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。 （2）活性摻合料應(yīng)用中的若干問(wèn)題： a、粉煤灰 粉煤灰雖然是屬于活性摻合料，但它的活性較低，它之所以具有活性，主要是靠其中的活性SiO2與水泥水化后的Ca(OH)2化合生成水化硅酸鹽鈣凝膠而產(chǎn)生強(qiáng)度，但是這種化學(xué)反應(yīng)在混凝土澆筑后早期進(jìn)行得非常緩慢，它只有到了混凝土的28天齡期，或是更長(zhǎng)的時(shí)間，才能充分顯示出來(lái)，因此，摻合料粉煤灰的混凝土早期抗壓強(qiáng)度比較低，特別是當(dāng)環(huán)境溫度較低（低于5以下），其早期抗壓強(qiáng)度將更低。對(duì)此，我們必須要有充分的認(rèn)識(shí)，當(dāng)然另一方面，粉煤灰的摻入，對(duì)砼亦有其有利的一面，這就是它可以增加混凝土拌合物的流動(dòng)度，故場(chǎng)施工帶來(lái)好處，此外有研究表明，摻粉煤灰砼比不摻粉煤灰砼具有較低的回彈性模量，這就意味著可提高砼的抗裂性，因此，應(yīng)辨證的認(rèn)識(shí)粉煤灰用作砼摻合料的利與弊，做到合理利用，才能確保工程質(zhì)量。 b、磨細(xì)礦渣粉 磨細(xì)礦渣粉比粉煤灰有更高的活性，它在砼中產(chǎn)生強(qiáng)度的化學(xué)機(jī)理與粉煤灰基本相同，因?yàn)閾饺氲V渣粉的砼比之不摻礦渣粉的砼其早期抗壓強(qiáng)度相對(duì)來(lái)說(shuō)較低，但到了砼的28天齡期，其抗壓強(qiáng)度一般來(lái)說(shuō)大致可以趕上不摻礦渣粉的砼。 但是，這里有一個(gè)問(wèn)題要特別注意，這就是一般認(rèn)為S95級(jí)礦粉可以取代PO 42.5級(jí)水泥，但本人近幾年的研究證明，這是一個(gè)誤區(qū)，本人的研究結(jié)論是，礦粉（S95級(jí)）的摻入，對(duì)砼的三天抗壓強(qiáng)度將降低0.325X% ，R7將降低0.125-X%，R28仍可降低0.095X%，式中的X為摻合%，由此可見(jiàn)，即算到了砼的28天齡期，砼的抗壓強(qiáng)度仍然比不摻礦粉的要低一點(diǎn)，為此我要提醒大家，千萬(wàn)不要步入誤區(qū)。 此外，還有一個(gè)問(wèn)題，就是有研究證明，磨細(xì)礦渣粉的摻入將降低砼的抗裂性，就是說(shuō)摻合磨細(xì)礦渣粉的砼，比之不摻磨細(xì)礦渣粉的砼更容易產(chǎn)生裂紋，磨細(xì)礦渣粉摻量比率越大，產(chǎn)生裂紋的機(jī)率更高，裂紋亦更多，因此，必須提醒大家充分認(rèn)識(shí)這個(gè)問(wèn)題的重要性，千萬(wàn)不要盲目追求磨細(xì)礦渣粉的高摻量，否則將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生砼質(zhì)量事故。5、外加劑（略）四、砼拌合物的基本性質(zhì)及砼的結(jié)構(gòu)特性 1、砼拌合物的基本性質(zhì) （1）和易性 一般的流動(dòng)性、粘聚性和保水性的衡量。 a、流動(dòng)性 流動(dòng)性是指拌合物在自重或外力的作用下的流動(dòng)性能。流動(dòng)性與混合料中的水泥用量、用水量及水泥砂漿的相對(duì)含量有關(guān)。 保持水泥用量不變，增大水灰比，將增加拌合物的流動(dòng)性。 保持W/C不變，相應(yīng)增加水泥和水用量，將提高拌合物的流動(dòng)性。 保持W/C不變，相應(yīng)增加或減少砂用量，將改變拌合物的流動(dòng)性。 b、粘聚性 新拌砼混合料抗離析的能力叫粘聚性，粘聚性與粗細(xì)骨料的級(jí)配及水泥漿的稠度有關(guān)。級(jí)配合理的混合料，粘聚性大，反之則小。 水泥漿稠度越小，粘聚性越大。 粘聚性不良，易出現(xiàn)離析現(xiàn)象。 c、保水性 是指砼拌合料在施工中具備一定的保水能力的性質(zhì)即不易出現(xiàn)泌水現(xiàn)象。 一般來(lái)講，保水性與水泥的品種有關(guān)，同時(shí)也與砼配合比設(shè)計(jì)是否合理有關(guān)，礦渣水泥常有泌水現(xiàn)象。(2)和易性檢測(cè)方法（Slump test）坍落度法（ISO稱為稠度）。 坍落度 O 干硬性砼 坍落度 0-20mm 低流動(dòng)性砼 坍落度 30-90mm 塑性砼 坍落度 100-150mm 流動(dòng)性砼 坍落度 160 大流動(dòng)性砼 維勃稠度計(jì)法（VB法VBahmer 瑞典） （3）影響和易性的主要因素拌合用水量。 a、拌和水在砼混合料中是分布于水泥漿和吸附于粗細(xì)骨料的表面上，因而粗細(xì)骨料的總表面積越大，需要的水越多;水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量越大，需要的水越大。 b、當(dāng)粗細(xì)骨料的種類及比例一定時(shí)，即使水泥用量變動(dòng)（200-400 kg/m3）,但要獲得相同的坍落度，其所需要的用水量基本上是一定的，這就是恒定用水量法則。 水泥漿體積a、在最佳砂率下，獲得規(guī)定流動(dòng)性所需的水泥漿最小。 b、在水泥漿體積一定時(shí)，最佳砂率下可獲得最大流動(dòng)度 水泥砂漿的體積 流動(dòng)性砼水泥砂漿體積，約為粗細(xì)骨料空隙率的1.21.5倍。 其他影響和易性因素 a、水泥的品種 b、骨料的性質(zhì) c、時(shí)間與溫度 2、砼的結(jié)構(gòu)性質(zhì) （1）干表觀密度 22002400 kg/m3（2）密實(shí)度 D D VC + VS + VG + VW 結(jié)合水分?jǐn)?shù)，為一定齡期的砼中結(jié)合水為水泥重量的%數(shù) 普通水泥的在砼28天時(shí)約為1520%。（3）抗壓強(qiáng)度我國(guó)新標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)度等級(jí)分C7.5C60共十二個(gè)等級(jí)（如前述），這里補(bǔ)充如下： 影響強(qiáng)度的因素 a、水灰比（W/C） RF(W/C)A 或RF(fcw/c) R28 A(C/W - B) 保羅米公式b、骨料的品種與質(zhì)量 當(dāng)W/C0.4時(shí) 碎石砼比卵石砼強(qiáng)度高38%，隨著W/C增加，兩者差距逐漸減少。C、養(yǎng)護(hù)制度與濕度提高砼強(qiáng)度的措施采用高標(biāo)號(hào)水泥，實(shí)行機(jī)械攪拌和震搗，摻外加劑等都是行之有效的措施。 （4）抗?jié)B性 以抗?jié)B標(biāo)號(hào)衡量和劃分，P2、P4、P6、P8、P10、P12六個(gè)等級(jí)。 解析宏觀意義 （5）其他力學(xué)性能 如抗抗拉強(qiáng)、棱柱強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度為抗壓的1/101/13。(6) 耐久性能主要指抗凍、抗碳化性能。五、商品砼1、商品砼的含義 工程上叫“預(yù)拌砼”，這是外來(lái)語(yǔ)，英文叫 Ready-mixed concrete,意為預(yù)先拌合好的砼，GB/T 14902-2003是這樣定義的由攪拌站將原材料按一定比例經(jīng)計(jì)量、拌制出售，并由運(yùn)輸車在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)運(yùn)送到使用地點(diǎn)的砼拌合物。2、商品砼的主要特性（基本特性） 商品砼必須滿足如下要主要特性： 強(qiáng)度，滿足普通砼的要求（即與普通砼一樣）流動(dòng)度（塌落度），滿足泵送作業(yè)要求坍落度的經(jīng)時(shí)損失，越小越好，至少應(yīng)滿足兩小時(shí)仍可泵送。第、兩點(diǎn)是商品砼的主要特性，而第點(diǎn)為基本特性，沒(méi)有第點(diǎn)就不叫做砼，沒(méi)有第、點(diǎn)不叫商品砼，即不可能實(shí)現(xiàn)預(yù)銷售。3、商品砼的等級(jí)劃分： 按GB/T 14902-2003標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)拌砼分兩大類： 通用品（normal concrete）， 強(qiáng)度C50，坍落度180mm, 粗集料粒徑31.540mm特制品，special concrete,任何一項(xiàng)指標(biāo)超出通用品的規(guī)定范圍或有特殊要求的砼，其強(qiáng)度在C55C80 個(gè)人認(rèn)為，上述的劃分方法不見(jiàn)得科學(xué)，如坍落度指標(biāo)。不過(guò)它提供了一個(gè)劃分的準(zhǔn)則，仍有其實(shí)用價(jià)值。4、商品砼的應(yīng)用與發(fā)展前景 （1）商品砼在我國(guó)起步比較晚，大概在上世紀(jì)八十年代才起步，我國(guó)第一家商品砼企業(yè)誕生于1978年常州建筑工程材料公司創(chuàng)建，隨后，則逐年加速發(fā)展，到2002年全國(guó)已有1039個(gè)企業(yè)，有14473臺(tái)輸送車，設(shè)計(jì)能力達(dá)到26405萬(wàn)噸m3（實(shí)際生產(chǎn)量為13914萬(wàn)噸m3），總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)商品砼企業(yè)的發(fā)展與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家（美、英、法、德還有意大利、日本等）比較，大約遲后了半個(gè)世紀(jì)。而發(fā)展也極不平衡，大都集中在國(guó)內(nèi)的幾個(gè)大、中城市北京、上海、廣州、沈陽(yáng)等，像北京、上海等估計(jì)已超過(guò)100家，湖南省在2000年初僅有商品砼企業(yè)三家，到2009年為止，大約已發(fā)展到37家（不包括還在建造未注冊(cè)的），發(fā)展勢(shì)頭良好。 （2）商品砼迅速發(fā)展的基本原因（或者說(shuō)優(yōu)點(diǎn)）保證并提高了砼質(zhì)量配料準(zhǔn)確、攪拌質(zhì)量好可實(shí)現(xiàn)泵送作業(yè)，大大提高了施工進(jìn)度可實(shí)現(xiàn)文明施工，較大降低傳統(tǒng)施工的臟亂現(xiàn)象大大降低輔助用工，減少原材料的浪費(fèi)，從而降低施工管理中的各項(xiàng)費(fèi)用解決高層建筑施工中砼垂直、水平運(yùn)輸中的許多矛盾，V220m（100270m）及H5001500mm的工程，可用一根泵管就解決，可取消塔吊，每小時(shí)輸送量可達(dá)60m3,再有一種車泵，既可水平又可垂直泵送砼，起吊高度達(dá)40m，水平懸臂長(zhǎng)度32m以上能解決道路、橋梁工程施工中長(zhǎng)距離的砼輸送問(wèn)題。 例1、上海浦東大橋砼支架高210m，就是用商品砼澆筑的 再例、北京西客站工程底板，總方量達(dá)30萬(wàn)m3 再例、三峽水利工程（溢流槽 70萬(wàn)m3）商品砼供應(yīng)半徑大，可達(dá)50km,運(yùn)輸車時(shí)速可達(dá)6080km，最高達(dá)100km正是由于商品砼的上述的諸多優(yōu)點(diǎn)，所以國(guó)家已出臺(tái)多項(xiàng)法令、法規(guī)，要求大、中城市要大力推廣應(yīng)用商品砼，對(duì)大城市則要求強(qiáng)制推行。六、混凝土配合比設(shè)計(jì)（一）砼配合比定義及設(shè)計(jì)的基本參數(shù)1、 砼配合比的定義 為了保證強(qiáng)度和工作性能，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算所確定的砼單位體積中的各種原材料用量之間的比例關(guān)系，稱之為混凝土配合比。2、砼配合比設(shè)計(jì)的基本參數(shù)（1）試配強(qiáng)度 砼配制抗壓強(qiáng)度應(yīng)按所要求的砼強(qiáng)度等級(jí)取值，如下式: 式中 砼配制強(qiáng)度（MPa） 砼抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa） 砼強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)離差（MPa）的取值，根據(jù)強(qiáng)度等級(jí)的不同而異，一般規(guī)定是： 取 4MPa C20C35 取 5MPa 取6MPa（2）砂率：每立方米砼中，砂子用量（kg）與砂、石總用量（kg）之比叫砂率，以百分比表示。如下式： 式中 每立方米砼的細(xì)骨料用量（kg）； 每立方米砼的粗骨米用量（kg）； 砂率（%）；砂率是砼配合比的重要參數(shù)之一，不同等級(jí)砼應(yīng)選擇不同的砂率，其目的在于保證砼能得到最密實(shí)的效果。因此就有 最佳砂率的問(wèn)題。如何能找到最佳砂率，應(yīng)通過(guò)試配來(lái)解決。方法是： 在選定水灰比的前提下：保持水灰比不變，在其他條件相同的條件下，拌制數(shù)種砂率不同的砼拌合物，并測(cè)定其坍落度，其中坍落度最大的一種拌合物所用的砂率，即為最佳砂率。(3)用水量：（1）塑性砼的用水量與粗骨料的品種和規(guī)格有關(guān)，JGJ55-2000普通砼的配合比設(shè)計(jì)和規(guī)程對(duì)此有專門規(guī)定，見(jiàn)下表： 塑性砼用水量表（kg/m3）拌合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(mm)1030190170160150200185175165355020018017016021019518517555702101901801702202051951857590215195185175230215205195 注：上表中的適用范圍是水灰比在0.40.80；表中的用水量是采用中砂的平均取值，采用細(xì)砂時(shí)，每立方米用水量可增加510kg；采用粗砂時(shí)，可減少510kg.（2）流動(dòng)性及大流動(dòng)性砼的用水量宜按下列步驟計(jì)算用水量： a、以上表中坍落度90mm用水量為基礎(chǔ)，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg,計(jì)算未摻外加劑時(shí)的混凝土用水量； b、摻外加劑時(shí)的砼用水量按下式計(jì)算： 式中 摻外加劑砼每立方米砼的用水量（kg） 未摻外加劑每立方米砼的用水量（kg） 外加劑的減水率（%） （4）和易性： 普通塑性砼包括三項(xiàng)內(nèi)容，即流動(dòng)度也叫稠度（以坍落度及擴(kuò)散度表示）、粘聚性及保水性，只有同時(shí)滿足這三項(xiàng)指標(biāo)要求的砼拌合物，才叫和易性好，分述如下： 流動(dòng)度也叫稠度，包含兩層含義，一是坍落度，以砼坍落度儀測(cè)定，用mm表示其大小，塑性砼的坍落度一般在1090mm之間，超過(guò)90mm的，一般叫流動(dòng)性砼，泵送砼的坍落度最小起泵坍落度規(guī)范規(guī)定不得小于100mm，適宜的泵送砼坍落度為160220mm，稠度的第二層含義是擴(kuò)展度，這是指坍落度儀測(cè)定坍落度時(shí)，當(dāng)坍落度儀垂直抬起時(shí)，砼拌合物緩慢下沉后的擴(kuò)散直徑，以mm表示。一般來(lái)講，塑性砼的擴(kuò)展較小，甚至沒(méi)有擴(kuò)展度，因此也沒(méi)有擴(kuò)展度的要求，而泵送砼由于坍落度較大，相應(yīng)也有擴(kuò)展度要求，普通泵送砼的擴(kuò)展度應(yīng)大于500mm。 粘聚性，粘聚性的判斷方法是在測(cè)定坍落度之后，用搗棒輕輕打擊已坍落的砼錐體的一邊，如錐體突然倒塌、部分崩裂或石子離析，則表示粘聚性不良。 保水性是指砼拌合物保持水份不易析出的能力，以稀漿析出的程度來(lái)評(píng)定，當(dāng)坍落度筒提起后，如有較多的稀漿從砼錐體底部析出，且因失漿過(guò)多使砂石外露，就表示保水性不好，如坍落度筒提起后無(wú)稀漿或僅有少量稱漿從底部析出，且砼錐體含漿飽滿，則表示保水性良好。 （5）水灰比 水灰比的定義 水灰比是指單位體積內(nèi)混凝土拌合料中用水量與膠凝材料總用量之比，以W/C表示。對(duì)于摻有砼摻合料（如礦粉、粉煤灰）的混凝土，膠凝材料總用量則應(yīng)包括摻合料，這時(shí)通常叫做水膠比。水灰比與砼強(qiáng)度的關(guān)系 水灰比與砼強(qiáng)度的關(guān)系可用下面方框圖表示：高 強(qiáng)度 低 W/C 小 大 W/C與砼強(qiáng)度關(guān)系圖最大水灰比及最小水泥用量 JGJ55-2000普通砼的配合比設(shè)計(jì)規(guī)程對(duì)塑性砼有最大W/C及最小水泥用量的嚴(yán)格規(guī)定，如下表：混凝土的最大水灰比及最小水泥用量表環(huán)境條件結(jié)構(gòu)物類別最大水灰比最小水泥用量（kg）素砼鋼筋砼預(yù)應(yīng)力砼素砼鋼筋砼預(yù)應(yīng)力砼1、干燥環(huán)境正常的居住或辦公用房室內(nèi)部件不作規(guī)定0.650.62002603002、潮濕環(huán)境無(wú)凍害高濕度的室內(nèi)部件室外部件在外侵蝕性和（或）水中部件0.70.60.6225280300有凍害經(jīng)受凍害的室外部件在外侵蝕性土和（或）水中且受凍害的部件高濕度且受凍害的室內(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0.50.50.5300300300注a、當(dāng)用活性摻合料取代部分水泥時(shí)，表中最大水灰比及最小水泥用量即為代替前的水灰比和水泥用量。 b、配制C15及其以下等級(jí)的砼，可不受本表限制。（6）外加劑和摻合料 外加劑 常用的外加劑都有一定的減水劑效果，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合GB119混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，其應(yīng)用方法，一是利用其減水效應(yīng)降低用水量；二是保持每立方米用水量不變，利用其提高砼流動(dòng)性（坍落度）。兩者可任先其一。摻合料 塑性砼的摻合料，當(dāng)前用得較多的是粉煤灰及磨細(xì)礦粉，其品質(zhì)應(yīng)符合JGJ28粉煤灰在砼和砂漿中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程及GB148粉煤灰砼應(yīng)用技術(shù)規(guī)程和GB/T1804用于水泥與砼中粒化高爐礦渣粉的相關(guān)規(guī)定。（二）設(shè)計(jì)依據(jù)及基本方法1、設(shè)計(jì)依據(jù) JGJ55-2000行標(biāo)普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程 公式 式中 回歸系數(shù) 水泥28天抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值（MPa） 當(dāng)無(wú)水泥28天抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值時(shí)，可按下 式推算： 水泥強(qiáng)度等級(jí)富余系數(shù)，可按實(shí)際設(shè)計(jì)資料確定（注：按水泥質(zhì)量有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，此值一般可取1.13） 水泥強(qiáng)度等級(jí)值（MPa） 2、公式的基本性質(zhì) 上述公式，經(jīng)換算后，又可化成： (-) 上式就是著名的保羅米強(qiáng)度公式 保羅米公式又可變換為： - 現(xiàn)令 X ,b, a- 及y，則變換后的保羅米公式便成為下式，即： Ybx + a 這就是數(shù)學(xué)上典型的線性函數(shù)表達(dá)式，由這線性公式，可以得出結(jié)論如下： 砼的強(qiáng)度與c/w成正比適用范圍：0.4w/c0.8根據(jù)這一公式的基本性質(zhì)，使我們應(yīng)清醒的認(rèn)識(shí)到一個(gè)重要的原則，這就是嚴(yán)格控制w/c比，是砼配合比設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 3、砼配合比設(shè)計(jì)方法及種類 (1)性能設(shè)計(jì) 主要是為了保證砼的某種性能達(dá)到工程設(shè)計(jì)的特殊要求，例如防水砼、抗?jié)B砼，主要要求砼能防止?jié)B漏，抗裂砼主要要求應(yīng)達(dá)到工程設(shè)計(jì)中特定抗裂要求，它與防水砼有相似之處，又有特定的抗裂含義。耐熱砼主要要求砼能抵抗某種特定的高溫侵害等，類似這類砼的配合比設(shè)計(jì),其強(qiáng)度往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)的需要，因而配合比設(shè)計(jì)的主要目的是為了達(dá)到性能上的特殊要求。 (2)強(qiáng)度設(shè)計(jì) 主要是為了保證砼達(dá)到足夠的抗壓強(qiáng)度，要求砼在荷載的作用下，具有設(shè)計(jì)所需要的安全度。 4、混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本原則： (1)滿足砼的強(qiáng)度要求以及達(dá)到此強(qiáng)度的時(shí)間 （2）滿足和易性的要求； （3）耐久性能的要滿足設(shè)計(jì)要求； （4）經(jīng)濟(jì)上合理。 一個(gè)好的砼設(shè)計(jì)配合比，應(yīng)同時(shí)達(dá)到上述四項(xiàng)要求，不能偏廢，這就是說(shuō)在滿足前面三項(xiàng)要求的基礎(chǔ)上，最大限度的節(jié)約水泥，以達(dá)到降低工程造價(jià)的目的。 5、普通砼配合比設(shè)計(jì)的基本方法 （1）絕對(duì)體積法 此法是按照砼混合料單位體積等于各組成材料的絕對(duì)體積之和的原則來(lái)設(shè)計(jì)，即 （A） 或 （ A） 式中：為各原材料組份的用量（kg）；為砼含氣量，（一般取=2）；為相應(yīng)各種原材料的表觀密度（或比重）。 此外還有 （B）【為砂率】 有了（A）及（B）式，就可進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)了。 （2）假定容重法 先假定砼拌合物的容重（濕重）來(lái)計(jì)算各種原材料的用量，再通過(guò)試拌調(diào)整材料用量，并以實(shí)測(cè)砼混合物的容重，反算材料的配合比。 在有一定試驗(yàn)資料的基礎(chǔ)上，此法比絕對(duì)體積法來(lái)得簡(jiǎn)單。但當(dāng)無(wú)試 驗(yàn)資料時(shí)，假定容重法往往誤差很大。 砼的容重可假定： 河砂砼： 2400kg/m3 山砂砼： 2450 kg/m3 （3）兩種設(shè)計(jì)方法的