水泥混凝土與砂漿

第3章水泥混凝土與砂漿主要內(nèi)容：水泥混凝土的技術(shù)性質(zhì)1普通水泥混凝土的配合比設計2其他水泥混凝土簡介3建筑砂漿4小結(jié)與習題5

本章應重點掌握普通水泥混凝土的技術(shù)性能，新拌和混凝土的工作性、硬化后混凝土的強度、變形特性及耐久性，技術(shù)性能影響因素、評價方法和評價指標；掌握普通水泥混凝土組成材料的技術(shù)要求及混凝土的配合比設計方法。1.水泥混凝土定義水泥＋砂＋石＋水＋外加劑（混合材料）

→

砼（混凝土）

混凝土是由膠結(jié)料和集料混合、通過一定的工藝成型后硬化而成的復合材料。

水泥混凝土，通常簡稱混凝土，是以水泥和水組成的粘結(jié)介質(zhì)，將分散其間的不同粒徑的粗細集料膠結(jié)起來，在一定條件下硬化成為具有一定力學性能的一種人工石材。水泥水水泥漿石子砂子骨料新拌混凝土100%體積60~75%7~15%25~40%14~21%21~28%39~42%凝結(jié)硬化硬化混凝土混凝土外加劑

為了改善或提高混凝土的性能各組成材料的作用集料廉價的填充材料，節(jié)省水泥用量混凝土的骨架，減小收縮，抑制裂縫的擴展傳力作用降低水化熱提供耐磨性水泥漿潤滑作用——與水形成水泥漿，賦予新拌混凝土以流動性。膠結(jié)作用——包裹在所有集料表面，通過水泥漿的凝結(jié)硬化，將砂、石集料膠結(jié)成整體，形成固體。水混凝土中的拌和水有兩個作用:供水泥的水化反應賦予混凝土的和易性剩余水留在混凝土的孔（空）隙中使混凝土中產(chǎn)生孔隙對防止塑性收縮裂縫與和易性有利對滲透性、強度和耐久性不利外加劑化學外加劑：改善混凝土的性能緩凝劑——使水泥漿凝結(jié)硬化速度減慢；促凝劑——使水泥漿凝結(jié)硬化速度加快；減水劑——減少拌和需水量；引氣劑——在混凝土中引起封閉氣孔；礦物摻合料：減少水泥用量，改善混凝土性能粉煤灰硅灰礦渣2.水泥混凝土分類

（1）按表觀密度分普通混凝土：ρ約為2000～2800kg/m3（道路）輕混凝土：ρ＜1950kg/m3（大跨徑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物)重混凝土：ρ＞2800kg/m3（屏蔽輻射）

低強混凝土：28d抗壓強度小于30MPa；

中強混凝土：28d抗壓強度介于30～60MPa；

高強混凝土：28d抗壓強度大于60MPa。（2）按立方體的抗壓強度分（3）按混凝土流動性分塑性混凝土、低流動性混土、干性混凝土。（4）按用途分高聚物改性混凝土、纖維增強混凝土、補償收縮混凝土、流態(tài)混凝土。（5）按生產(chǎn)和施工方法分

普通澆筑混凝土、預拌混凝土、泵送混凝土、噴射混凝土、壓力灌漿混凝土等。優(yōu)點：

高的強度及穩(wěn)定性

可塑性良好

耐久性良好

料源廣泛

經(jīng)濟性好

工藝簡單

自重大

剛度大，變形小

收縮及裂縫現(xiàn)象

破損修復難度大

缺點：3.水泥混凝土優(yōu)缺點4.水泥混凝土的發(fā)展歷史（1）高性能混凝土（HPC）

要求有高強度等級（fcu≥60Mpa）和良好的工作性、體積穩(wěn)定性和耐久性。

（2）綠色高性能混凝土（GHPC）

從節(jié)約能源、資源，減少工業(yè)廢料排放和保護自然環(huán)境角度考慮，要求混凝土及其原材料的開發(fā)、生產(chǎn)、建筑施工作業(yè)等既能滿足建設需要，又不危及后代人的延續(xù)生存環(huán)境。

（3）其它新技術(shù)混凝土

滅菌、環(huán)境調(diào)節(jié)、變色、智能混凝土等。

5.混凝土的發(fā)展趨向3.1普通水泥混凝土的技術(shù)性質(zhì)普通水泥混凝土的技術(shù)性質(zhì)

◆混凝土拌合物的工作性（和易性）技術(shù)性質(zhì)◆混凝土的力學性質(zhì)

◆混凝土的變形性能

◆混凝土的耐久性能1.混凝土拌合物施工和易性的概念

又稱工作性，是指混凝土拌合物便于施工并能獲得均勻、密實混凝土的一種綜合性能。流動性：反映混凝土拌合物在自重或施工機械振搗作用下流動的性能，取決于拌合物的稠度。

粘聚性：反映混凝土拌合物的抗離析、分層的性能。易實性：指混凝土拌合物易于澆搗密實的性質(zhì)。保水性：指混凝土拌合物保持水分不易析出的能力。

3.1.1

混凝土拌合物的工作性（施工和易性）分層離析與泌水現(xiàn)象及其危害分層離析現(xiàn)象：粗集料從混凝土的水泥砂漿中分離出來的傾向，與拌合物的粘聚性有關。危害：分層離析將導致硬化后的混凝土產(chǎn)生蜂窩和麻面，影響均勻性。泌水現(xiàn)象：混凝土中粗集料下沉、水分上升直到表面，這種現(xiàn)象叫泌水，與拌合物的保水性有關。危害：泌水導致混凝土中粗集料和水平鋼筋下方形成水囊和水膜，降低集料或鋼筋與水泥石的粘結(jié)力；表面還會形成酥松層等。骨料水可見表面泌水內(nèi)泌水鋼筋沉降裂縫水囊混凝土表面新拌混凝土的性能硬化混凝土的性能混凝土拌合物的和易性：流動性搗實性粘聚性保水性混凝土微結(jié)構(gòu)：密實性均勻性運輸、澆灌和振搗硬化混凝土性能：強度f

彈性模量E

徐變耐久性

多組分、多物相組成的混凝土，其組成均勻、結(jié)構(gòu)密實與其拌合物的和易性密切有關；組成均勻、結(jié)構(gòu)密實的混凝土才能滿足土木工程所要求的性能和質(zhì)量。2.施工和易性的測定方法

和易性是一項綜合性的技術(shù)指標，確切評定較困難，具有不確定性。測定：以測定其流動性為主，輔以對其粘聚性和保水性的觀察，然后根據(jù)測定和觀察結(jié)果，綜合評價其和易性。測定流動性最常用的方法：坍落度試驗，坍落擴展法試驗維勃（VB）稠度試驗（1）坍落度試驗——塑性混凝土拌合物200mm100mm300mm

本方法適用于集料最大粒徑不大于40mm，坍落度不小于10mm的混凝土拌合物。裝第1層并插搗25次裝第2層并插搗25次裝第3層并插搗25次抹平表面提起圓錐筒測量坍落高度坍落度試驗步驟坍落度測量結(jié)果的評定：級別坍落度值(mm)混凝土的和易性

T110～40低塑性混凝土

T250～90塑性混凝土

T3100～150流動性混凝土

T4≥160大流動性混凝土

測出坍落度后，用搗棒輕輕敲擊混凝土錐體的側(cè)面，看它是否保持整體向下坍落或發(fā)生局部的突然崩落，由此判斷其粘聚性是否合格；觀察混凝土錐體下方是否有水分析出，由此判斷其保水性是否合格。由此兩方面觀察和坍落度測量即可判斷混凝土拌合物和易性是否合格。坍落度試驗——混凝土拌和物和易性的評定：拌合物的和易性與施工工藝

施工工藝坍落度(mm)碾壓混凝土0滑模攤鋪混凝土30~50泵送混凝土100~200自密實混凝土>240

坍落度的選擇

原則：根據(jù)施工方法、結(jié)構(gòu)條件和制品要求，并參考經(jīng)驗資料進行選擇，在滿足施工和結(jié)構(gòu)條件的情況下，盡量選用較小的坍落度，以節(jié)約水泥，提高混凝土質(zhì)量。坍落擴展度法試驗測定方法：裝樣方法同坍落度法，當坍落筒垂直提起后，混凝土發(fā)生坍落（坍落高度大于220mm）。

坍落擴展度=

坍落擴展度

本方法適用于集料最大粒徑不大于40mm，坍落度大于220mm的混凝土拌合物。最大直徑+最小直徑2（2）維勃稠度試驗維勃稠度儀坍落度小于10mm的干硬性混凝土拌合物。本方法適用于集料最大粒徑小于40mm，維勃稠度值在5～30s之間的拌合物稠度測定。透明圓盤

從開啟振動臺至透明圓盤底面被水泥漿布滿的瞬間所需的時間為維勃稠度值VB。VB稠度越大，混凝土拌合物的流動性越小。

根據(jù)混凝土拌合物維勃稠度t值大小，可將混凝土進行如下分級：

級別名稱VB稠度值（s）

V0

超干硬性砼

t≥31s

V1

特干硬性砼

t＝30～21s

V2

干硬性砼

t＝20～11s

V3

半干硬性砼

t＝10～5s

（3）增實因數(shù)法坍落度不大于5mm的干硬性混凝土或維勃稠度大于30s的特干硬性混凝土。（4）密實系數(shù)試驗混凝土實測密度值與充分壓實后的密度值之比即為密實系數(shù)。（5）其他的測試方法3.

影響和易性的主要因素（1）內(nèi)因——原材料及其相對用量的影響

1）水泥品種和細度4）水膠比

2）集料5）單位用水量

3）外加劑6）砂率（2）外因

1）環(huán)境因素

2）時間1）水泥品種和細度水泥品種不同，需水量不同，需水量大的水泥，達到同樣流動性需要較多的用水量。在水膠比相同時硅酸鹽水泥流動性好，密度較大；普通硅酸鹽水泥流動性好，密度較大；火山灰水泥流動性較差，保水性較好；礦渣水泥流動性較差，保水性較差；粉煤灰水泥和易性最好，坍落度較大，保水性和粘聚性均較好。

水泥顆粒愈細，比表面增加，拌合物的流動性降低，但較細的水泥可以改善拌合物的粘聚性和保水性，減輕離析和泌水的現(xiàn)象。（1）內(nèi)因

2）集料

混凝土拌合物的流動性將隨集料的最大粒徑減小而降低。

最大粒徑Dmax的影響

水泥漿用量一定時，粒徑越大，表面積越小，集料表面的水泥漿越厚，則集料就容易滑動，坍落度就大。

粒徑越小，表面積越大，集料表面的水泥漿越薄，則集料相互連鎖不易滑動，坍落度就小。集料顆粒級配的影響當水泥漿量相同時，級配良好的集料可以增大拌和物的流動性。

當流動性相同時，級配良好的集料可以減小水膠比或減少用水量。集料顆粒表面特征與形狀的影響表面光滑且呈等徑形狀的顆粒比粗糙表面且有菱角的顆粒更利于集料的滑動，而且，前者的表面積小于后者。在水泥漿用量相同時，前者拌制的砼拌合物坍落度大于后者；當坍落度或維勃稠度相同時，前者拌制的砼拌合物所需用水量小于后者。

針片狀的顆粒比等徑形狀的顆粒更不利于集料的滑動，因此，前者不利于混凝土拌合物的流動性。碎石卵石3）外加劑

外加劑對拌合物施工和易性的影響程度取決于其品種和數(shù)量。改善混凝土拌合物和易性的主要外加劑是減水劑和引氣劑。4）單位用水量－mw0

單位用水量實際上決定了混凝土拌合物中水泥漿的數(shù)量。在組成材料確定的情況下，混凝土拌合物的流動性隨單位用水量的增加而增大。固定用水量定則：

當粗、細骨料的種類和比例一定時，如單位用水量不變，即使水泥用量有適當變化(±50～100kg/m3)，混凝土拌合物的坍落度可以基本保持不變，即要使混凝土拌合物獲得一定值的坍落度，其所需的單位用水量是一個恒定值。

意義：它是混凝土配合比設計時，確定單位用水量的理論依據(jù)。變動水膠比，就可以配制出強度不同而坍落度相近的混凝土。

5）水膠比－W/B水膠比W/B=用水量(W)/水泥用量(B)水膠比的大小反映水泥漿的稀稠程度（稠度）。水膠比小——水泥漿稠——拌合物流動性小，不易密實；水膠比大——水泥漿稀——流動性增大。

拌合物流漿、離析，嚴重影響混凝土強度及耐久性。6）砂率－砂率為混凝土拌合物中所用砂的質(zhì)量占集料總量的質(zhì)量百分數(shù)。合理砂率——使拌合物的坍落度最大時的砂率。坍落度(cm)砂率(％)合理砂率為什么存在一個合理含砂率？

砂率的大小影響了拌合物中集料的總表面積和空隙率。當水泥漿用量一定時，砂率較小時，石子較多，砂與水泥漿組成的砂漿不足以填滿石子顆粒的空隙，潤滑作用較小，流動性、粘聚性、保水性均較差；隨著砂率增加，砂漿逐漸增多，粗集料間潤滑層逐漸增厚，坍落度會越來越大；當砂率過大時，集料總表面積和空隙率太大，水泥漿量變?yōu)椴蛔悖率拱韬衔锏奶涠茸冃?，并隨著砂率增大而減小。合理砂率的選用原則：

粗骨料的Dmax較大，級配較好時，可選用較小砂率；砂的細度模數(shù)較小時，砂的總表面積較大，可選用較小砂率；水膠比較小、水泥漿較稠時，可選用較小砂率；流動性要求較大時，需采用較大砂率；摻用引氣劑或減水劑時，可適當減小砂率；

（2）外因

1）環(huán)境因素

主要有溫度、濕度和風速，對于給定的混凝土拌合物，其流動性的變化取決于水泥的水化程度和水分蒸發(fā)率。溫度↗，水化速度↗，水分蒸發(fā)↗，坍落度↘。

2）時間時間↗，坍落度逐漸減小，稱為坍落度損失。原因：拌合物自由水隨時間蒸發(fā)，集料的吸水和水泥早期水化造成的結(jié)果。4.混凝土拌合物的其他性能（1）凝結(jié)時間

以貫入阻力儀測定。

當貫入阻力為3.5MPa時，稱為混凝土的初凝；

當貫入阻力為28MPa時，稱為混凝土的終凝。（2）泌水和壓力泌水（3）含氣量

3.1.2硬化混凝土的強度

混凝土的強度2.影響混凝土強度的主要因素分析3.混凝土強度分布特征4.混凝土強度的質(zhì)量評定1）立方體抗壓強度1.混凝土的強度（1）抗壓強度標準試件：邊長為150mm的正立方體試件。標準養(yǎng)護條件：溫度20±2℃，相對濕度＞95﹪，齡期28d。PP

以三個試件測值的平均值作為該組試件的強度值。注：當采用非標準尺寸試件測得的立方體強度，應乘以換算系數(shù)。

①立方體抗壓強度標準值

用標準試驗方法測得的一組若干個立方體抗壓強度值的總體分布中的某一個值，低于該值的百分率不超過5%,該抗壓強度值稱為立方體抗壓強度標準值。以“fcu,k”表示。②強度等級根據(jù)混凝土立方體強度標準值(MPa)劃分的等級，以符號C+混凝土立方體強度標準值()表示。普通水泥混凝土按劃分為12個強度等級：2）軸心抗壓強度

標準試件：150mm150mm300mm的標準棱柱體。

按規(guī)定方法成型、標準條件下養(yǎng)護28天，測得的抗壓強度為軸心抗壓強度，以fcp表示；

與立方體抗壓強度的關系：

fcp=(0.7~0.8)fcu

換算系數(shù)與混凝土強度有關，強度越高，系數(shù)越小。

工程結(jié)構(gòu)設計的依據(jù)，比立方體更好地反映混凝土結(jié)構(gòu)的實際受力狀況。（2）抗拉強度

抗拉強度是結(jié)構(gòu)設計中確定混凝土抗裂度的主要指標。試驗方法：劈裂法，測出強度為劈裂抗拉強度。標準試件：150mm×150mm

×150mm

的立方體試件。

與彎拉強度：PPa（3）抗彎拉強度（抗折強度）PL/3L/3L/3

標準試件：采用150mm×150mm×550mm的梁形試件。測定方法：采用三分點的加荷方式。彎拉強度是混凝土結(jié)構(gòu)設計和質(zhì)量控制的重要指標。（4）疲勞強度

混凝土的疲勞破壞有：

1）在持續(xù)荷載作用下，在靠近但低于混凝土抗壓強度時發(fā)生的破壞，稱作靜力疲勞破壞或徐變破壞；

2）在重復荷載作用下發(fā)生的破壞，稱作疲勞破壞。3.影響混凝土強度的主要因素分析

普通水泥混凝土強度主要取決于水泥石及其與集料的界面粘結(jié)強度。混凝土受力破壞時，破裂面可能出現(xiàn)在三個位置上：B）硬化水泥石與骨料間破壞（與水泥強度、水膠比、集料性質(zhì)有關）

C）硬化水泥石的破壞（水泥石強度有關）

D）集料本身的破壞（與集料強度有關）

主要影響因素有材料組成、制備方法、養(yǎng)護條件、齡期等。（1）混凝土組成材料的影響1）水泥的強度和水膠比相同水膠比：水泥強度越高，混凝土強度越高。相同水泥：混凝土強度隨水膠比增加而降低。水膠比定則：2）集料的特性粗集料的顆粒形狀：針片狀顆粒含量較高，影響施工和易性，增加混凝土空隙率，因而強度降低。粗集料的表面特征：表面粗糙、棱角多，在水泥用量和用水量相同時，強度高（如碎石＞卵石）。粗集料的表面潔凈程度：表面含雜質(zhì)，強度降低。粗集料的最大粒徑：粒徑過大，粘結(jié)面減小，界面強度降低；同時因不易振搗密實，強度降低。集料的級配：連續(xù)級配配制的混凝土較密實，強度高。砂：砂的空隙率及總表面積均小，是比較理想的級配?；炷翉姸扰c養(yǎng)護溫度的關系（2）養(yǎng)護條件1）溫度

養(yǎng)護溫度高，水泥水化速度快，混凝土強度的發(fā)展也快；反之，在低溫下混凝土強度發(fā)展遲緩。當溫度降到冰點以下時，水泥將停止水化，強度停止發(fā)展，而且易使硬化的混凝土結(jié)構(gòu)遭到破壞。2）養(yǎng)護濕度混凝土強度與養(yǎng)護濕度的關系

1－空氣養(yǎng)護，2－9個月后水中養(yǎng)護，

3－3個月后水中養(yǎng)護，4－標準濕度條件下養(yǎng)護

水是水泥水化的必要條件。如果濕度不夠，水泥水化反應不能正常進行，甚至停止水化，會嚴重降低混凝土強度。因此在混凝土澆筑完畢后，應在12h內(nèi)進行覆蓋；在夏季施工的混凝土，要特別注意澆水保濕。（3）齡期

齡期是指混凝土在正常養(yǎng)護條件下所經(jīng)歷的時間。

混凝土的強度隨齡期的增長而提高，早期顯著，后期緩慢。普通水泥混凝土在標準養(yǎng)護條件下，其強度發(fā)展大致與齡期的常用對數(shù)成正比關系，其經(jīng)驗公式如下：n——養(yǎng)護齡期（d），n≥3。

其它：外加劑、養(yǎng)護方式、施工方法等。提高混凝土強度的措施：1、選用高強度水泥和早強型水泥2、采用低水膠比的干硬性混凝土3、摻加混凝土外加劑和摻合料4、采用濕熱處理——蒸汽養(yǎng)護和蒸壓養(yǎng)護5、采用機械攪拌和振搗3.混凝土強度分布特征

對某種混凝土隨機取樣測定其強度，繪制成的強度概率分布曲線接近正態(tài)分布曲線。（1）強度特征參數(shù)②強度標準差③強度的變異系數(shù)①強度平均值代表混凝土強度總體的平均值反映了施工質(zhì)量水平

值愈小，說明混凝土質(zhì)量愈穩(wěn)定，混凝土生產(chǎn)的質(zhì)量水平愈高。（2）強度保證率P

是指混凝土強度總體值中大于設計強度等級（）的概率P（）?；炷翉姸缺ＷC率系數(shù)0.00-0.524-0.842-1.00-1.04-1.28-1.40-1.600.500.700.800.8410.850.900.9190.945-1.645-1.80-2.00-2.06-2.33-2.58-2.88-3.000.9500.9640.9770.9800.9900.9950.9980.999保證率系數(shù)值與保證率值混凝土強度概率4.混凝土強度的質(zhì)量評定

混凝土質(zhì)量評定一般以抗壓強度作為評定指標。（1）評定方法1）已知標準差的統(tǒng)計方法①②③④當強度等級≤C20時，尚應滿足①②③式；當強度等級>C20時，尚應滿足①②④式。2）未知標準差的統(tǒng)計方法n≥10合格判定系數(shù)同一驗收的混凝土立方體抗壓強度的標準差試件組數(shù)10～1415～19≥20λ11.151.050.95λ20.900.85合格判定系數(shù)

表3-133）未統(tǒng)計方法（2）混凝土質(zhì)量水平的評定

混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量水平，可根據(jù)統(tǒng)計周期內(nèi)混凝土強度標準差和試件強度不低于要求強度等級的百分率P。——統(tǒng)計周期內(nèi)試件強度不低于要求強度等級的組數(shù)；——統(tǒng)計周期內(nèi)試件相同強度等級的混凝土試件組數(shù)，n≥25。

三、硬化混凝土的變形特性1.非荷載作用變形（1）化學收縮（2）溫度變形（3）干濕變形2.荷載的變形（1）混凝土在短期作用下的變形——彈性、塑性變形（2）混凝土在長期作用下的變形——徐變變形1.非荷載變形（1）化學收縮（自生體積變形）

在混凝土硬化過程中，由于水泥水化物的固體體積，比反應前物質(zhì)的總體積小，從而引起混凝土的收縮，稱為化學收縮。

特點：不能恢復，收縮值較小，對混凝土結(jié)構(gòu)沒有破壞作用，但在混凝土內(nèi)部可能產(chǎn)生微細裂縫而影響承載狀態(tài)和耐久性。（2）溫度變形

溫度變形是指混凝土隨著溫度的變化而產(chǎn)生熱脹冷縮變形?；炷恋臏囟茸冃蜗禂?shù)為(1～1.4)×10-5/℃，即溫度每升高1℃，每1m脹縮0.01～0.014mm。溫度變形對大體積混凝土、縱長的混凝土結(jié)構(gòu)、大面積混凝土工程極為不利，易使這些混凝土造成溫度裂縫。

可采取的措施為：采用低熱水泥，減少水泥用量，摻加緩凝劑，采用人工降溫，設溫度伸縮縫，以及在結(jié)構(gòu)內(nèi)配置溫度鋼筋等，以減少因溫度變形而引起的混凝土質(zhì)量問題。（4）干濕變形

干濕變形是指由于混凝土周圍環(huán)境濕度的變化，會引起混凝土的干濕變形，表現(xiàn)為干縮濕脹。

產(chǎn)生原因：

混凝土在干燥過程中，由于毛細孔水的蒸發(fā)，使毛細孔中形成負壓，隨著空氣濕度的降低，負壓逐漸增大，產(chǎn)生收縮力，導致混凝土收縮。同時，水泥凝膠體顆粒的吸附水也發(fā)生部分蒸發(fā)，凝膠體因失水而產(chǎn)生緊縮。當混凝土在水中硬化時，體積產(chǎn)生輕微膨脹，這是由于凝膠體中膠體粒子的吸附水膜增厚，膠體粒子間的距離增大所致。危害性：

混凝土的濕脹變形量很小，一般無破壞作用。但干縮變形對混凝土危害較大，干縮能使混凝土表面產(chǎn)生較大的拉應力而導致開裂，降低混凝土的抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕等耐久性能。

影響因素：

（1）水泥的用量、細度及品種

（2）水膠比的影響

（3）集料的影響（4）施工質(zhì)量的影響2.荷載的變形（1）混凝土在短期作用下的變形

混凝土是一種彈塑性體，受力時既產(chǎn)生彈性變形，又產(chǎn)生塑性變形，其應力應變關系呈曲線，如下圖。彈性應變：卸荷后能恢復的應變，由混凝土的彈性應變引起的。塑性應變：剩余的不能恢復的應變，由混凝土的塑性應變引起的。

圖

混凝土在壓力作用下的應力－應變曲線

彈性模量：在應力-應變曲線上任一點的應力與其應變的比值。根據(jù)不同取值方法，可得①初始切線彈性模量②切線彈性模量③割線彈性模量。在混凝土工藝和結(jié)構(gòu)設計中，通常采用規(guī)定條件下的割線彈性模量。影響混凝土彈性模量的主要因素有混凝土的強度、集料的含量及其彈性模量以及養(yǎng)護條件等。

（2）混凝土在長期荷載作用下的變形——徐變變形

混凝土在持續(xù)荷載作用下，除產(chǎn)生瞬間的彈性變形和塑性變形外，還會產(chǎn)生隨時間增長的變形，稱為徐變。

混凝土的徐變變形與恢復變形曲線徐變特點：

持續(xù)荷載：瞬時變形——徐變變形——徐變變形穩(wěn)定下來。

卸荷后：一部分變形瞬時恢復——徐變恢復——殘余變形。

徐變對結(jié)構(gòu)物的影響有利影響：可消除鋼筋混凝土內(nèi)的應力集中，使應力重新分配，從而使混凝土構(gòu)件中局部應力得到緩和。對大體積混凝土則能消除一部分由于溫度變形所產(chǎn)生的破壞應力。

不利影響：使鋼筋的預應力受到損失（預應力減?。箻?gòu)件強度減小。

影響徐變因素

混凝土的徐變是由于在長期荷載作用下，水泥石中的凝膠體產(chǎn)生粘性流動，向毛細孔內(nèi)遷移所致。影響混凝土徐變的因素有水膠比、水泥用量、集料種類、應力等?；炷羶?nèi)毛細孔數(shù)量越多，徐變越大；加荷齡期越長，徐變越小；水泥用量和水膠比越小，徐變越?。凰眉蠌椥阅Ａ吭酱?，徐變越小；所受應力越大，徐變越大。

四、硬化混凝土的耐久性

抗?jié)B性2.抗凍性3.耐磨性4.抗化學侵蝕性5.堿－集料反應6.混凝土碳化7.鋼筋銹蝕8.其他耐久性問題抗?jié)B性

混凝土對液體或氣體滲透的抵抗能力稱混凝土的抗?jié)B性。

混凝土的抗?jié)B性以抗?jié)B標號來表示。采用標準養(yǎng)護28d的標準試件，按規(guī)定方法進行試驗，按混凝土所能承受的最大水壓力，分為五個等級：P4、P6、

P8

、

P10和P12。

混凝土產(chǎn)生滲透是由于其內(nèi)部存在貫穿孔隙、毛細管和孔洞、蜂窩等。提高混凝土抗?jié)B性的措施有降低水膠比、采用減水劑，選用致密、干凈、級配良好集料。

抗?jié)B等級≥P6的混凝土稱為抗?jié)B混凝土。2.抗凍性

混凝土的抗凍性指混凝土抵抗凍融循環(huán)作用的能力。

混凝土的抗凍性以抗凍等級來表示,抗凍標號以28d標準試件按規(guī)范規(guī)定的試驗進行反復凍融循環(huán)，以同時滿足抗壓強度損失率不超過25%，質(zhì)量損失率不超過5%時的最大循環(huán)次數(shù)。

九個等級：F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300。

提高混凝土抗凍性的關鍵是提高密實度。措施是減小水膠比，摻加引氣劑等?？箖龅燃墶軫50的混凝土為抗凍混凝土。3.耐磨性

耐磨性是指混凝土抵抗表層損傷的能力。

評價方法：以標準試件（150mm的立方體）在混凝土磨耗機上磨損。

G——試件單位面積的磨損量，kg/m2

。

磨損量越大，混凝土耐磨性越差。

影響混凝土耐磨性的主要因素是混凝土的表面光滑程度、水泥品種、石子硬度、混凝土的強度等級等。4.抗化學侵蝕性

混凝土中的集料一般具有良好的抗侵蝕性。環(huán)境介質(zhì)對混凝土的侵蝕，主要是對水泥石的侵蝕。

混凝土的抗?jié)B性、抗凍性和抗化學侵蝕性之間是相互關聯(lián)，且均與混凝土的密實程度，即孔隙總量及孔隙結(jié)構(gòu)特征有關。

混凝土的抗侵蝕性主要取決于其所用水泥的品種及混凝土的密實度。故提高混凝土抗侵蝕性的主要措施是合理選用水泥品種、降低水膠比、提高混凝土的密實度及盡量減少混凝土中的開口孔隙。5.堿－集料反應

堿－集料反應是指水泥中的堿（Na2O、K2O）與集料中的活性成分發(fā)生反應，在集料表面生成復雜的堿－硅酸凝膠，吸水，體積膨脹，從而導致混凝土產(chǎn)生膨脹開裂而破壞，這種現(xiàn)象稱為堿－集料反應。

堿—集料反應必須具備的三個條件：

a.水泥中堿含量高，(Na2O+K2O)%大于0.6%；

b.集料中含有活性成分；

c.有水的存在。

堿－集料反應分堿－硅反應和堿－碳酸鈣反應兩種類型。

堿－集料反應速度極慢，但造成的危害極大，而且無法彌補，其危害需幾年或幾十年才表現(xiàn)出來。

堿活性檢驗方法：巖相法——用于判斷集料中是否存在與堿發(fā)生反應的活性成分。若集料中含有活性氧化硅，應采用化學法和砂漿長度法進行檢驗；若含有活性碳酸鹽的集料，應用巖石柱法進行檢驗。6.混凝土的碳化

混凝土的碳化是指混凝土內(nèi)水泥石中Ca(OH)2與空氣中的CO2時發(fā)生化學反應，生成CaCO3和H2O。不利影響：減弱了對鋼筋的保護作用。

增加混凝土的收縮，降低混凝土的抗拉、抗折強度及抗?jié)B能力。

有利影響：提高混凝土的密實度，對提高抗壓強度有利。

影響因素：二氧化碳的濃度、環(huán)境濕度、水泥品種、水膠比等。

二氧化碳的濃度高，碳化速度快。

環(huán)境中濕度在50%～75%時，碳化速度最快；濕度小于25%或大于100%時，碳化作用將停止進行。采取措施：

a.合理選用水泥品種；

b.使用減水劑，提高混凝土的密實度；

c.采用水膠比小，單位水泥用量較大的混凝土配合比；

d.在混凝土表面涂刷保護層，防止二氧化碳侵入等；

e.加強施工質(zhì)量控制，加強養(yǎng)護，保證振搗質(zhì)量。7.鋼筋銹蝕

鋼筋銹蝕是一個電化學過程。不利影響：鋼筋銹蝕使鋼筋有效截面積減小，體積膨脹使混凝土保護層脹裂甚至脫落，與混凝土黏結(jié)作用下降。

影響因素：pH值、溫度、氯離子濃度、水膠比、養(yǎng)護齡期、保護層厚度、水泥品種、摻合料等。

8.其他耐久性

（1）碳硫硅鈣石（2）氯離子侵蝕提高混凝土耐久性的措施：

1、合理選擇水泥品種；

2、適當控制混凝土的水膠比和水泥用量；

3、選用品種良好，級配合格的集料；

4、摻外加劑；

5、保證混凝土的施工質(zhì)量。3.2普通水泥混凝土配合比設計

混凝土配合比，是指單位體積的混凝土中各組成材料的質(zhì)量比例。確定這種數(shù)量比例關系的工作，稱為混凝土配合比設計。選料、配料（一）混凝土配合比設計的基本資料（二）配合比表示方法（三）配合比設計基本要求（四）配合比設計的三個參數(shù)（一）混凝土配合比設計的基本資料1、混凝土設計強度等級；2、工程特征（工程所處的環(huán)境、結(jié)構(gòu)斷面、鋼筋最小凈距等）；3、耐久性要求（如抗凍性、抗侵蝕、耐磨、堿－集料反應等）；4、水泥強度等級和品種；5、砂、石的種類，石子最大粒徑、密度等；6、施工方法。（二）配合比表示方法1、單位用量表示法

以1m3

混凝土中各種材料的用量表示。例如，水泥260kg，膠凝材料60kg，水150kg，砂726kg，石1364kg2、相對用量表示法以水泥的質(zhì)量為1，并按“水泥︰砂︰石；水膠比”的順序排列表示。例如，C︰S︰G︰F=1︰X︰Y︰Z；W/B=0.45。（三）配合比設計基本要求1、施工工作性的要求普通混凝土拌合物的坍落度應根據(jù)構(gòu)件截面尺寸大小、鋼筋疏密和施工方式來確定。2、結(jié)構(gòu)物強度要求混凝土的設計強度等級根據(jù)結(jié)構(gòu)設計確定。3、環(huán)境耐久性要求最大水膠比，最小水泥用量。4、經(jīng)濟性的要求1、水膠比——在滿足強度和耐久性前提下取較大值，以獲得較大的流動性。2、砂率——在滿足粘聚性的前提下取較小值。3、單位用水量——在達到流動性前提下，取較小值。（四）配合比設計的三個參數(shù)1.原材料的選擇和檢測（1）水泥品種和強度等級水泥品種——依據(jù)工程性質(zhì)、工程環(huán)境、施工條件等合理選擇。水泥強度等級——與配制的混凝土強度等級相適應。3.2.1以立方體抗壓強度為設計目標的混凝土配合比設計（2）粗集料（卵石和碎石）技術(shù)性能的主要要求：穩(wěn)定的物理性能和化學性能，不與水泥發(fā)生有害反應。1）強度與堅固性為保證混凝土的強度，要求粗集料具備一定的強度，工程中用壓碎指標值控制巖石的抗壓強度。碎石和卵石要求的壓碎指標值，由混凝土強度確定。巖石抗壓強度與混凝土等級之比不應小于1.5。為保證混凝土的耐久性，粗集料應有足夠的堅固性，以抵抗凍融和自然因素的風化作用。2）有害雜質(zhì)

有害雜質(zhì)為粘土、淤泥、硫化物及硫酸鹽、有機質(zhì)等，應符合國標中具體要求。同時還應進行堿活性檢驗。

危害——影響水泥與集料的粘結(jié)，降低混凝土的抗?jié)B性和抗凍性、加劇腐蝕作用等。3）最大粒徑及顆粒形狀與級配最大粒徑選擇：在結(jié)構(gòu)截面允許的情況下，盡量增大最大粒徑可節(jié)約水泥。但粗集料的最大粒徑不得超過結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的1/4，且不得超過鋼筋間最小凈距的3/4；混凝土實心板骨料的最大粒徑不宜超過板厚的1/3，且不得超過40mm。表面特征及形狀a、表面特征b、形狀：以正立方體為佳，不能含有過多的針、片狀顆粒。顆粒級配：粗集料級配應符合表3-6的規(guī)定，采用連續(xù)級配粗集料，當連續(xù)級配不能配合成滿意的混合料時，可參加單粒級集料配合。

（3）細集料（砂）天然砂，人工砂。1）壓碎值和堅固性

——壓碎指標法進行試驗檢測；

——硫酸鈉溶液進行檢測。2）有害雜質(zhì)含量含泥量、石粉含量和泥塊含量，云母、輕質(zhì)物、有機物、硫化物和硫酸鹽等有害物質(zhì)含量限值見教材表3.9。危害：妨礙水泥水化，降低與水泥石粘附性，與水泥水化物產(chǎn)生不良化學反應。

3）級配與細度模數(shù)

細度模數(shù)——砂的粗細程度。分析：①粒徑差太大，拌和困難；②粒徑差太小，細小顆粒多，受力易斷裂；③細集料粒徑過小表面積大，浪費水泥；④完全是一種顆粒的砂，密實度不夠；

——還必須考慮顆粒的級配。

級配區(qū)

篩孔尺寸（mm）9.5

4.752.361.180.60.30.15累計篩余（%）Ⅰ（粗）00～105～3535～6571～8580～9590～100Ⅱ（中）00～100～2510～5041～7070～9290～100Ⅲ（細）00～100～150～2516～4055～8590～100說明：Ⅰ區(qū)砂屬于粗砂——采用較Ⅱ區(qū)大的砂率（不易搗實）

Ⅱ區(qū)砂屬于中砂——由中砂和一部分偏粗砂的細砂組成

Ⅲ區(qū)砂屬于細砂——采用較Ⅱ區(qū)小的砂率（易搗實）顆粒級配砂子級配好——密實——耐久性好——強度高。細集料級配范圍（GB/T14684－2001）（4）拌和用水包括飲用水、清潔的天然水、地下水、海水及適當處理后的工業(yè)廢水。（5）外加劑與摻合料

外加劑是在混凝土拌和前加入或拌和時加入，摻量不超過水泥質(zhì)量的5%，并能按某些要求改善混凝土性能的物質(zhì)。摻合料在混凝土中的作用是改善混凝土拌合物的施工和易性、降低混凝土水化熱、調(diào)節(jié)凝結(jié)時間。2.配合比設計的步驟初步配合比基準配合比試驗室配合比施工配合比根據(jù)經(jīng)驗公式和試驗參數(shù)計算試拌，檢驗施工和易性檢驗強度根據(jù)現(xiàn)場砂石材料的含水量修正（1）初步配合比設計步驟

1）計算混凝土的配制強度強度等級≤C20C25～C45C50~C55標準差（MPa）4.05.06.0強度標準差取值表

2）選定單位用水量

根據(jù)集料的品種、粒徑及施工的要求的混凝土拌合物稠度值（坍落度或維勃稠度）選擇每立方米混凝土拌合物的用水量。一般可根據(jù)施工單位對所用材料的經(jīng)驗確定，如經(jīng)驗不足可參照表選取。①干硬性、塑性混凝土

a、當水膠比在0.40~0.80范圍時，根據(jù)粗集料的品種、粒徑及施工要求的混凝土拌合物稠度，按表3.17，3.18確定。

b、水膠比≤0.40的混凝土以及用特殊成型工藝的混凝土用水量通過試驗確定。塑性混凝土單位用水量選用表注：①本表用水量系采用中砂時的平均取值，采用細砂時，每立方米混凝土用水量可增加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，用水量應相應調(diào)整。②流動性和大流動性的混凝土的用水量a、未摻外加劑時，以坍落度90mm的用水量為基礎，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg/m3的原則計算。

b、摻外加劑時的混凝土的用水量——摻加外加劑混凝土的單位用水量，kg/m3;——未摻加外加劑混凝土的單位用水量，kg/m3;——外加劑的減水率，％，經(jīng)試驗確定。

3）計算水膠比W/B，并校核——膠凝材料28d抗壓強度實測值；當無28d抗壓強度實測值時：；

——水泥強度等級值（MPa)；

——水泥強度等級值富余系數(shù)，按實際統(tǒng)計資料確定。

集料品種回歸系數(shù)碎石卵石

集料品種回歸系數(shù)碎石卵石0.530.490.200.13回歸系數(shù)選用表計算值不得超過最大水膠比值。

4）計算單位膠凝材料用量，并校核①按水膠比和單位用水量計算單位水泥用量。

②根據(jù)耐久性要求校核單位水泥用量

計算值不得小于表3.19中規(guī)定的最小水泥用量。

5）砂率的確定

①坍落度為10～60mm的混凝土

無使用經(jīng)驗時，可根據(jù)粗集料品種、最大粒徑及水膠比按表3.19選取。混凝土的砂率選用表（%）水膠比卵石最大粒徑(㎜)碎石最大粒徑(㎜)1020401620400.4026~3225~3124~3030~3529~3427~320.5030~3529~3428~3333~3832~3730~350.6033~3832~3731~3636~4135~4033~380.7036~4135~4034~3939~4438~4336~41②坍落度≥60mm的混凝土

可經(jīng)試驗確定，也可以在表3.20的基礎上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1﹪的幅度予以調(diào)整。③坍落度＜10mm的混凝土及使用外加劑或摻合料的混凝土其砂率應經(jīng)試驗確定。①體積法（絕對體積法）

假定混凝土拌合物的體積等于各組成材料絕對體積和空隙體積之和。

注意：質(zhì)量單位為kg，密度單位為kg/m3。

在不使用引氣型外加劑時，取值為1。

6）計算粗、細集料用量②質(zhì)量法（假定質(zhì)量）

假定混凝土拌合物的質(zhì)量，混凝土拌合物各組成材料的單位用量之和即為其質(zhì)量。

——混凝土的拌合物的假定質(zhì)量，范圍2350～2450kg/m3。初步配合比為：

︰︰︰︰

（2）試拌調(diào)整提出基準配合比1）試配

①材料的要求：粗、細集料均以干燥狀態(tài)為基準。

②攪拌方法和拌合物數(shù)量

集料最大粒徑（mm）拌合物數(shù)量（L）31.5及以下204025混凝土試配的最小攪拌量

2）校核工作性，調(diào)整配合比

通過試驗測定混凝土的坍落度，觀察拌合物粘聚性和保水性進行調(diào)整?；鶞逝浜媳葹椋?/p>

︰︰︰︰

1）制作試件、檢驗強度

強度試驗至少應采用三個不同水膠比的配合比，其中一個是基準配合比，另兩組的水膠比則分別增加及減少0.05，單位用水量應與基準配合比相同，但砂率可增加或減少1%。

為檢驗混凝土強度，每種配比至少制作三個試件，在標準養(yǎng)護28d條件下進行抗壓強度測試。

同時檢驗混凝土拌合物的和易性及測定拌合物的表觀密度。

根據(jù)試驗得出的混凝土強度與其相對應的膠水比，用作圖法或計算法求出混凝土強度與其相應的膠水比。（3）檢驗強度、確定試驗室配合比

2）試驗室配合比確定

選定了與混凝土配制強度

相對的膠水比B/W后：

單位用水量

＝(根據(jù)制作強度試件時測得的坍落度或VB稠度，進行適當調(diào)整)

單位膠凝材料用量

細集料用量和粗集料用量按基準配合比中的，以及和通過體積法或質(zhì)量法計算確定。

3）根據(jù)實測拌合物濕表觀密度修正配合比步驟：a、計算出混凝土拌合物的表觀密度

b、修正條件：混凝土表觀密度計算值與實測值之差的絕對值超過計算值2﹪時，上述得到各材料的用量均乘以校正系數(shù)即得試驗室配合比（否則無需校正）。

修正系數(shù):試驗室配合比為：

︰︰︰︰（4）

施工配合比

施工現(xiàn)場根據(jù)現(xiàn)場砂、石實際含水率變化，將設計配合比換算成施工配合比。設施工現(xiàn)場實測砂、石含水率分別為、，施工配合比1m3混凝土各種材料用量：

施工配合比為：

︰︰︰︰1.原材料的選擇和檢測2.初步配合比計算（1）確定配制強度3.2.2以抗彎拉強度為設計目標的混凝土配合比設計保證率系數(shù)按表3.20確定，彎拉強度變異系數(shù)按表3.21取值。（2）確定水膠比W/C，并校核計算值不得超過最大水膠比（見表3.22）。碎石或碎卵石混凝土卵石混凝土（3）確定砂率細度模數(shù)2.2～2.52.5～2.82.8～3.13.1～3.43.4～3.7砂率/%碎石30～2432～3634～3836～4038～42卵石28～3230～3432～3634～3836～40砂的細度模數(shù)與最優(yōu)砂率（4）確定單位用水量W根據(jù)施工工藝對拌合物坍落度的要求，可按下式計算（砂石料以自然風干狀態(tài)計）。

（5）確定單位水泥用量C，并校核

1）按水膠比和單位用水量計算單位水泥用量

2）根據(jù)耐久性要求校核單位水泥用量

計算值不得小于表3.22中規(guī)定的最小水泥用量。

（6）確定砂、石材料用量（S，G）砂、石用量可采用假設密度法和絕對體積法計算。

3.基準配合比、試驗室配合比和施工配合比的調(diào)整

3.3其他水泥混凝土簡介高強混凝土強度等級C60MPa及其以上的混凝土稱為高強混凝土。高強混凝土通常指用常規(guī)的水泥、砂、石為原材料，使用一般的制作工藝，主要依靠高效減水劑或同時摻一定數(shù)量的礦物材料，使新拌的混凝土有良好的工作性，在硬化后即有高強性能的水泥混凝土。

實現(xiàn)混凝土高強度的途徑采用高強度等級的優(yōu)質(zhì)水泥；

采用高效減水劑和優(yōu)質(zhì)礦物外加劑雙摻技術(shù)；集料粒型良好、堅實、最大粒徑不宜過大；提高混凝土澆筑及養(yǎng)護技術(shù)。高性能混凝土采用常規(guī)材料和工藝生產(chǎn)的能保證混凝土結(jié)構(gòu)所要求的各項力學性能，并具有高耐久性、高工作性和高體積穩(wěn)定性的混凝。

配制高性能混凝土應遵循的原則:

采用較低的水膠比；

采用高效減水劑和優(yōu)質(zhì)礦物外加劑雙摻技術(shù)；減少單位用水量；減少膠凝材料用量和最小水泥用量；最小砂率。綠色混凝土1、最大限度地減少能耗大、污染嚴重的熟料水泥的生產(chǎn)與使用，充分利用工業(yè)廢渣及其他資源；2、簡化加工，盡量降低使用工業(yè)廢料及其他資源時的干凈能源消耗；3、提高利用工業(yè)廢渣和其他資源的科學水平。

生態(tài)混凝土主要包括：透水性混凝土生物適應型混凝土綠化景觀混凝土智能混凝土智能混凝土是驅(qū)使放進混凝土中的微細材料和裝置能發(fā)揮“傳感器功能”、“處理機功能”和“執(zhí)行機構(gòu)功能”的混凝土。其他功能混凝土

3.4建筑砂漿定義：砂漿是由膠結(jié)料、細集料、摻合料和水配制而成的建筑工程材料。作用：在工程起粘結(jié)、襯墊和傳遞應力的作用。用途：用于砌筑擋土墻、橋涵或隧道等圬工砌體及砌體表面的抹面分類：按用途分為砌筑砂漿和抹面砂漿砌筑砂漿常見類別：

1、水泥砂漿

2、水泥混合料砂漿3.4.1砌筑砂漿

1.砌筑砂漿的技術(shù)性質(zhì)新拌砂漿的工作性包括流動性和保水性兩個方面的要求。1）流動性：砂漿的流動性是指其在重力或外力作用下流動，能在粗糙的磚，石基面上鋪筑成均勻的薄層并能與底面很好粘結(jié)的性能。砂漿的流動性用稠度表示；測定指標：沉入量，mm；砌筑砂漿的稠度選用見表3.24P114。（1