混凝土基本知識(shí)

第4章混凝土

混凝土是由膠凝材料將骨料(又稱集料)膠結(jié)而成的固體復(fù)合材料。

根據(jù)所用膠凝材料的不同分為：水泥混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、樹(shù)脂混凝土、瀝青混凝土等。土木工程中用量最大的為水泥混凝土。水泥混凝土又按其體積密度的大小分為以下三種：

重混凝土：體積密度大于2600kg/m3的混凝土，采用體積密度大的骨料(如重晶石、鐵礦石、鐵屑等)配制而成。具有良好的防射線性能，故稱為防射線混凝土。主要用于核反應(yīng)堆及其它防射線工程中。

普通混凝土：體積密度為2000～2500kg/m3的混凝土，采用普通天然密實(shí)的骨料配制而成。廣泛用于建筑、橋梁、道路、水利、碼頭、海洋等工程，是各種工程中用量最大的混凝土，故簡(jiǎn)稱為混凝土。4.1普通混凝土的組成、結(jié)構(gòu)與混凝土的基本要求

輕混凝土，體積密度小于1950kg/m3的混凝土，采用多孔輕質(zhì)骨料配制而成，或采用特殊方法在混凝土內(nèi)部造成大量孔隙，使混凝土具有多孔結(jié)構(gòu)。保溫性較好，主要用于保溫、結(jié)構(gòu)保溫或結(jié)構(gòu)材料?；炷吝€可按其主要功能或結(jié)構(gòu)特征、施工特點(diǎn)來(lái)分類，如防水混凝土、耐熱混凝土、高強(qiáng)混凝土、泵送混凝土、流態(tài)混凝土、噴射混凝土、纖維混凝土等。一、普通混凝土的組成及其作用混凝土是由水泥、砂、石和水組成。硬化前的混凝土稱為混凝土拌合物，或新拌混凝土。

水和水泥→水泥漿包裹在砂的表面，并填充于砂的空隙中成為砂漿；砂漿包裹在石子的表面，并填充石子的空隙。水泥漿和砂漿在混凝土拌合物中分別起到潤(rùn)滑砂、石的作用，使混凝土具有施工要求的流動(dòng)性，并使混凝土成型密實(shí)。硬化后，水泥石將砂、石牢固地膠結(jié)為一整體，使混凝土具有所需的強(qiáng)度、耐久性等性能。水泥石占20%~30%。

砂、石通常砂、石的強(qiáng)度高于水泥石的強(qiáng)度，因而它們?cè)诨炷林衅鸸羌艿淖饔?，故稱為骨料，主要起到提高混凝土強(qiáng)度，限制混凝土的干縮，減少水泥用量和水化熱、降低成本的作用，并可起到提高耐久性的作用。骨料一般占混凝土總體積的65%~75%。二、混凝土的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)混凝土是一種多相非均質(zhì)復(fù)合材料。從亞微觀上來(lái)看，混凝土是由粗、細(xì)骨料，水泥的水化產(chǎn)物，毛細(xì)孔，氣孔；微裂紋(因水化熱、干縮等致使水泥石開(kāi)裂)；界面微裂紋(因干縮、泌水等所致)及界面過(guò)渡層等組成。混凝土在受力以前，內(nèi)部就存在有許多微裂紋。界面過(guò)渡層是由于泌水等原因，而在粗骨料表面處形成寬度約為30~60μm，結(jié)構(gòu)相對(duì)疏松的水泥石薄層，且界面過(guò)渡層中常含有微裂紋。從宏觀上看，混凝土是由骨料和水泥石組成的二相復(fù)合材料。因此，混凝土的性質(zhì)主要取決于混凝土中骨料與水泥石的性質(zhì)、它們的相對(duì)含量以及骨料與水泥石間的界面粘結(jié)強(qiáng)度(或界面過(guò)渡層的強(qiáng)度)。混凝土結(jié)構(gòu)示意圖石子砂子水泥石氣孔由于骨料的強(qiáng)度一般均高于水泥石的強(qiáng)度，因而普通混凝土的強(qiáng)度主要取決于水泥石的強(qiáng)度和界面粘結(jié)強(qiáng)度(或界面過(guò)渡層的強(qiáng)度)，而界面粘結(jié)強(qiáng)度又取決于水泥石的強(qiáng)度和骨料的表面狀況(粗糙程度、棱角的多少、粘附的泥等雜質(zhì)的多少、吸水性的大小等)及混凝土拌合物的泌水性等。水或稀水泥漿分層、離析結(jié)束局部放大混凝土分層示意圖分層開(kāi)始石子砂子水泥漿↓－石子趨勢(shì)↑－水趨勢(shì)三、混凝土的基本要求

(一)混凝土拌合物的和易性混凝土拌合物的和易性也稱工作性或工作度，是指混凝土拌合物易于施工，并能獲得均勻密實(shí)結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。和易性包括以下三項(xiàng)含義：

1.流動(dòng)性指混凝土拌合物在自重力或機(jī)械振動(dòng)力作用下，易于產(chǎn)生流動(dòng)、易于運(yùn)輸、易于充滿混凝土模板的性質(zhì)。一定的流動(dòng)性可保證混凝土構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的形狀與尺寸以及混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性。流動(dòng)性過(guò)小，不利于施工，并難以達(dá)到密實(shí)成型，易在混凝土內(nèi)部造成孔隙或孔洞；流動(dòng)性過(guò)大，雖然成型方便，但水泥漿用量大，不經(jīng)濟(jì)，且可能會(huì)造成混凝土拌合物產(chǎn)生離析和分層，影響混凝土的均質(zhì)性。流動(dòng)性是和易性中最重要的性質(zhì)，對(duì)混凝土的強(qiáng)度及其它性質(zhì)有較大的影響。2.粘聚性指混凝土拌合物各組成材料具有一定的粘聚力，在施工過(guò)程中保持整體均勻一致的能力。粘聚性差的混凝土拌合物在運(yùn)輸、澆注、成型等過(guò)程中，石子容易與砂漿產(chǎn)生分離，即易產(chǎn)生離析、分層現(xiàn)象，造成混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻。粘聚性對(duì)混凝土的強(qiáng)度及耐久性有較大的影響。

3.保水性指混凝土拌合物在施工過(guò)程中保持水分的能力。保水性好可保證混凝土拌合物在運(yùn)輸、成型和凝結(jié)硬化過(guò)程中，不發(fā)生大的或嚴(yán)重的泌水。泌水會(huì)在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生大量的連通毛細(xì)孔隙，成為混凝土中的滲水通道。上浮的水會(huì)在石子和鋼筋的下部形成水隙或水囊，即孔隙或裂紋，從而嚴(yán)重影響它們與水泥石之間的界面粘結(jié)力。上浮到混凝土表面的水，會(huì)大大增加表面層混凝土的水灰比，造成混凝土表面疏松，若繼續(xù)澆注混凝土，則會(huì)在混凝土內(nèi)形成薄弱的夾層。保水性對(duì)混凝土的強(qiáng)度和耐久性有較大的影響。混凝土拌合物的流動(dòng)性、粘聚性及保水性，三者相互聯(lián)系，但又相互矛盾。當(dāng)流動(dòng)性較大時(shí)，往往混凝土拌合物的粘聚性和保水性較差，反之亦然。因此，混凝土拌合物和易性良好是指三者相互協(xié)調(diào)，均為良好。(二)強(qiáng)度混凝土在28d時(shí)的強(qiáng)度或規(guī)定齡期時(shí)的強(qiáng)度應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。(三)耐久性混凝土應(yīng)具有與環(huán)境相適應(yīng)的耐久性，以保證混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。

(四)經(jīng)濟(jì)性在滿足上述三項(xiàng)要求的前提下，混凝土中的各組成材料應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理，即應(yīng)節(jié)約水泥用量，以降低成本。第2節(jié)普通混凝土的組成材料

一、水泥水泥的品種應(yīng)根據(jù)混凝土工程的性質(zhì)和混凝土工程所處的環(huán)境條件來(lái)確定。水泥強(qiáng)度等級(jí)按下表選取。用高強(qiáng)水泥配制低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土?xí)r，較少的水泥用量即可滿足混凝土的強(qiáng)度，但水泥用量過(guò)少會(huì)嚴(yán)重影響和易性、耐久性；用低強(qiáng)水泥配制高強(qiáng)混凝土?xí)r，會(huì)因水灰比太小及水泥用量過(guò)大而影響流動(dòng)性，并顯著增加混凝土的水化、干縮與徐變，同時(shí)混凝土的強(qiáng)度也不易得到保證，經(jīng)濟(jì)上也不合理。故水泥強(qiáng)度應(yīng)與混凝土的強(qiáng)度等級(jí)相適應(yīng)。二、細(xì)骨料粒徑為0.15～4.75mm的骨料稱為細(xì)骨料，簡(jiǎn)稱砂，分為天然砂和人工破碎。天然砂是土木工程中的主要用砂，分為河砂(江砂)、山砂、海砂等。山砂表面粗糙、棱角多，含泥量和有機(jī)質(zhì)含量較多。海砂長(zhǎng)期受海水的沖刷，表面圓滑，較為清潔，但海砂中?；煊胸悮ず洼^多的鹽分。河砂（江砂)的表面圓滑，較為清潔，且分布廣，為混凝土主要用砂。人工破碎砂是由天然巖石破碎而成，一般僅在缺乏天然砂時(shí)才使用。(一)砂的粗細(xì)與顆粒級(jí)配砂的粗細(xì)指砂粒混合后的平均粗細(xì)程度。砂的粒徑越大，則砂的比表面積越小，包裹砂表面所需的水和水泥漿用量就越少。

采用粗砂配制混凝土，可減少用水量，節(jié)約水泥用量，并可降低水化熱，減少混凝土的溫升、干縮與徐變；若保證用水量不變，則可提高混凝土拌合物的流動(dòng)性；若保證混凝土拌合物的流動(dòng)性和水泥用量不變，則可減少用水量，從而可提高混凝土的強(qiáng)度。但砂過(guò)粗時(shí)，由于粗顆粒砂對(duì)石子的粘聚力較低，會(huì)引起拌合物產(chǎn)生離析、分層。砂的顆粒級(jí)配是指大小不同顆粒的搭配程度。級(jí)配好的砂應(yīng)是大顆粒砂的空隙被中等顆粒砂所填充，而中等顆粒砂的空隙被小顆粒砂所填充，依次填充使骨料的空隙率最小。級(jí)配良好的砂可減少水泥漿用量，節(jié)約水泥，提高混凝土拌合物的流動(dòng)性和粘聚性，提高混凝土的密實(shí)度及混凝土的強(qiáng)度和耐久性，減少徐變和收縮。砂的粗細(xì)與顆粒級(jí)配通常采用篩分法測(cè)定與評(píng)定，即采用一套孔徑為4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15mm的標(biāo)準(zhǔn)篩，將500g干砂由粗到細(xì)依次篩分，然后稱量篩余量，計(jì)算分計(jì)篩余、累計(jì)篩余、細(xì)度模數(shù)。細(xì)度模數(shù)：μf＝3.7～3.1為粗砂，μf=3.0～2.3為中砂，μf=2.2～1.6為細(xì)砂，μf＝1.5~0.7為特細(xì)砂。應(yīng)優(yōu)先選用粗砂或中砂。粗砂特別適合用于配制流動(dòng)性小的混凝土或干硬性混凝土，中砂則適合各種混凝土。砂的級(jí)配用級(jí)配區(qū)來(lái)表示。其主要以0.60mm篩的累計(jì)篩余百分率來(lái)劃分，并分為三個(gè)級(jí)配區(qū)?；炷劣蒙暗念w粒級(jí)配應(yīng)處于三個(gè)級(jí)配區(qū)的任何一個(gè)級(jí)配區(qū)內(nèi)。除0.60和4.75mm篩的累計(jì)篩余外，其它篩的累計(jì)篩余允許稍有超出分界限，但其總量百分率超出不得大于5%，否則為級(jí)配不合格。如砂的自然級(jí)配不符合級(jí)配區(qū)的要求，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。即將粗、細(xì)不同的兩種砂按適當(dāng)比例混合。

(二)泥、泥塊及有害物質(zhì)

1.泥及泥塊粒徑小于0.08mm的粘土、淤泥、石屑等粉狀物統(tǒng)稱為泥。塊狀的粘土、淤泥統(tǒng)稱為泥塊或粘土塊(對(duì)于細(xì)骨料指粒徑大于1.18mm，經(jīng)水洗手捏后成為小于0.60mm的顆粒；對(duì)于粗骨料指粒徑大于4.75mm，經(jīng)水洗手捏后成為小于2.36mm的顆粒)。

泥常包覆在砂粒的表面，會(huì)大大降低砂與水泥石間的界面粘結(jié)力，f↓、流動(dòng)性↓，或W↑、C↑，干縮與徐變↑，并使耐久性↓。泥塊顆粒較大，在混凝土中成為較大的缺陷，對(duì)混凝土的強(qiáng)度影響更大。

2.有害物質(zhì)砂中有害物質(zhì)包括硫酸鹽、硫化物、有機(jī)質(zhì)、云母、輕物質(zhì)、氯鹽等。硫酸鹽、硫化物及有機(jī)質(zhì)對(duì)水泥石有腐蝕作用。云母表面光滑，與水泥石的粘結(jié)力差，且本身強(qiáng)度低，會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度和耐久性。輕物質(zhì)(密度小于2.0g/cm3的物質(zhì))的強(qiáng)度低，會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度和耐久性。氯鹽對(duì)鋼筋有銹蝕作用。

3.活性氧化硅砂中含有活性氧化硅時(shí)，它會(huì)與水泥中的堿發(fā)生反應(yīng)，稱為堿-骨料反應(yīng)。堿-骨料反應(yīng)會(huì)使混凝土的耐久性下降。

(三)堅(jiān)固性骨料在氣候、環(huán)境變化或其它物理因素作用下抵抗破壞的能力稱為堅(jiān)固性。堅(jiān)固性用Na2SO4飽和溶液法測(cè)定，即將細(xì)骨料在Na2SO4飽和溶液中浸泡至飽和，然后取出試樣烘干，經(jīng)5次循環(huán)后，測(cè)定因Na2SO4結(jié)晶膨脹引起的質(zhì)量損失。嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)室外處于潮濕或干濕交替狀態(tài)下的混凝土，以及有抗疲勞、耐磨、抗沖擊要求的混凝土，或有腐蝕介質(zhì)作用的混凝土需考慮堅(jiān)固性。三、粗骨料粒徑大于4.75mm的骨料稱為粗骨料，簡(jiǎn)稱為石子。粗骨料分為碎石和卵石。卵石分為河卵石、海卵石、山卵石等，其中河卵石分布最廣，應(yīng)用較多。卵石的表面光滑，有機(jī)雜質(zhì)含量較多。碎石為天然巖石或卵石破碎而成，其表面粗糙、棱角多，較為清潔。與卵石比較，用碎石配制混凝土?xí)r，需水量及水泥用量較大，或混凝土拌合物的流動(dòng)性較小，但由于碎石與水泥石間的界面粘結(jié)力強(qiáng)，故碎石混凝土的強(qiáng)度高于卵石混凝土。特別是在水灰比較小(<0.40)的情況下，強(qiáng)度相差尤為明顯。

(一)粗骨料的最大粒徑與顆粒級(jí)配粗骨料公稱粒級(jí)的上限稱為該粒級(jí)的最大粒徑。粗骨料的粒徑與級(jí)配對(duì)混凝土性質(zhì)的影響與細(xì)骨料相同，但影響程度更大。用最大粒徑大的粗骨料配制混凝土，可減少用水量，節(jié)約水泥用量，降低混凝土的水化熱及混凝土的干縮與徐變，對(duì)中低強(qiáng)度的混凝土還可提高混凝土的強(qiáng)度與耐久性。因此，應(yīng)盡量選擇最大粒徑較大的粗骨料，但一般也不宜超過(guò)37.5mm(混凝土強(qiáng)度較低時(shí)可適當(dāng)放寬)。因這時(shí)由于減少用水量獲得的強(qiáng)度提高，被大粒徑骨料造成的界面粘結(jié)減少和內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻性所抵消。同時(shí)，最大粒徑還受到混凝土結(jié)構(gòu)截面尺寸和鋼筋凈距等的限制，最大粒徑不得大于結(jié)構(gòu)最小截面尺寸的l/4，且不得大于鋼筋凈距的3/4。對(duì)混凝土實(shí)心板，粗骨料的最大粒徑不宜超過(guò)板厚的l/2，且不得超過(guò)53mm。對(duì)高強(qiáng)混凝土，粗骨料的最大粒徑不宜超過(guò)19mm或16mm。粗骨料的級(jí)配也采用篩分析試驗(yàn)來(lái)測(cè)定，并按各篩上的累計(jì)篩余百分率劃分級(jí)配。粗骨料的級(jí)配分為連續(xù)級(jí)配和間斷級(jí)配兩種。連續(xù)級(jí)配(連續(xù)粒級(jí))是指顆粒由小列大，每一級(jí)粗骨料都占有一定的比例，且相鄰兩級(jí)粒徑相差較小(比值小于2)。連續(xù)級(jí)配的空隙率較小，適合配制各種混凝土，尤其適合配制大流動(dòng)性砼,工程中應(yīng)用最多。間斷級(jí)配是指粒徑不連續(xù)。即中間缺少1～2級(jí)的顆粒，且相鄰兩級(jí)粒徑相差較大(比值約為5～6)。間斷級(jí)配的空隙率最小，有利于節(jié)約水泥用量，但由于骨料粒徑相差較大，使混凝土拌合物易產(chǎn)生離析、分層，造成施工困難。故僅適合配制流動(dòng)性小的混凝土。或半干硬性及干硬性混凝土，或富混凝土(即水泥用量多的混凝土)，且宜在預(yù)制廠使用，而不宜在工地現(xiàn)場(chǎng)使用。粗骨料的級(jí)配對(duì)高強(qiáng)混凝土尤為重要。單粒級(jí)是主要由一個(gè)粒級(jí)組成，空隙率最大，一般不宜單獨(dú)使用。單粒級(jí)主要用來(lái)配制具有所要求級(jí)配的連續(xù)級(jí)配和間斷級(jí)配。級(jí)配或最大粒徑不符合要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。方法是將兩種或兩種以上最大粒徑與級(jí)配不同的粗骨料按適當(dāng)比例混合試配，直至符合要求。表4-6碎石和卵石的顆粒級(jí)配范圍(GB/T14685-2001)

級(jí)配情況公稱粒級(jí)mm累計(jì)篩余（％）方孔篩孔徑（mm）2.364.759.5016.019.026.531.5連續(xù)級(jí)配5~1095~10080~1000~150

5~1695~10085~10030~600~100

5~2095~10090~10040~80－0~100

5~26.595~10090~100－30~70－0~505~31.595~10090~10070~90－15~45－0~55~40－95~10070~90－30~65－－單粒粒級(jí)10~20

－95~10085~100－0~150

16~31.5

－95~100－85~100－－0~1020~40

－

－95~100－80~100－－31.5~63

－

－

－95~100－－75~10040~80

－

－

－

－95~100－－(二)針、片狀顆粒顆粒長(zhǎng)度大于該顆粒所屬粒級(jí)的平均粒徑2.4倍者稱為針狀骨料，顆粒厚度小于該顆粒所屬粒級(jí)的0.4倍平均粒徑的稱為片狀骨料。針片狀骨料的比表面積與空隙率較大，且內(nèi)摩擦力大，受力時(shí)易折斷，含量高時(shí)會(huì)使W↑、C↑及混凝土的干縮↑、徐變↑，流動(dòng)性↓、f↓、耐久性↓。對(duì)于高強(qiáng)和大流動(dòng)性混凝土需嚴(yán)格限制其含量。(三)泥、泥塊及有害物質(zhì)粗骨料中泥、泥塊及有害物質(zhì)對(duì)混凝土性質(zhì)的影響與細(xì)骨料相同，但由于粗骨料的粒徑大，因而造成的缺陷或危害更大。C30以上、有抗凍、抗?jié)B或其它特殊要求的混凝土需加以限制。(四)強(qiáng)度為保證混凝土的強(qiáng)度，粗骨料必須具有足夠的強(qiáng)度。碎石的強(qiáng)度用巖石的抗壓強(qiáng)度和碎石的壓碎指標(biāo)值來(lái)表示，卵石的強(qiáng)度用壓碎指標(biāo)值來(lái)表示。工程上可采用壓碎指標(biāo)值來(lái)進(jìn)行質(zhì)量控制。

巖石的抗壓強(qiáng)度是用50×50×50mm的立方體試件或φ50×50mm的圓柱體試件，在吸水飽和狀態(tài)下測(cè)定的抗壓強(qiáng)度值。壓碎指標(biāo)的測(cè)定，是將一定質(zhì)量氣干狀態(tài)下9.75～19mm的粗骨料(m)裝入壓碎指標(biāo)測(cè)定儀(鋼制的圓筒)內(nèi)，放好壓頭，在試驗(yàn)機(jī)上經(jīng)3～5min均勻加荷至200kN，卸荷后用2.5mm篩篩除被壓碎的細(xì)粒，之后稱量篩上的篩余量m1，則壓碎指標(biāo)為：壓碎指標(biāo)值越大，則粗骨料的強(qiáng)度越小。巖石的抗壓強(qiáng)度與混凝土強(qiáng)度等級(jí)之比不應(yīng)小于1.5，且火成巖的強(qiáng)度不應(yīng)低于80MPa、變質(zhì)巖的強(qiáng)度不宜小于60MPa、沉積巖的強(qiáng)度不應(yīng)小于30MPa。配制高強(qiáng)混凝土?xí)r應(yīng)考慮骨料的壓碎指標(biāo)值。

(五)堅(jiān)固性粗骨料堅(jiān)固性的要求及檢驗(yàn)方法與細(xì)骨料基本相同。

四、混凝土拌合與養(yǎng)護(hù)用水混凝土拌合及養(yǎng)護(hù)用水應(yīng)是清潔的水?；炷涟韬霞梆B(yǎng)護(hù)用水分為飲用水、地表水、地下水、海水以及經(jīng)適當(dāng)處理或處置過(guò)的工業(yè)廢水。水中不得含有有損于混凝土拌合物和易性、凝結(jié)、強(qiáng)度、耐久性，或不得含有促進(jìn)鋼筋銹蝕及污染混凝土表面的酸類、鹽類及其它有害物質(zhì)，即主要限制pH值、Cl-、SO42-、S2-。4.3混凝土外加劑

在拌制混凝土過(guò)程中摻入的，用以改善混凝土性能的化學(xué)物質(zhì)，稱為混凝土化學(xué)外加劑，簡(jiǎn)稱混凝土外加劑或外加劑。其摻量一般不大于水泥質(zhì)量的5%?；炷量茖W(xué)技術(shù)的主要發(fā)展方向是高強(qiáng)、耐久、輕質(zhì)、多功能、節(jié)能、快硬和流態(tài)，這些都離不開(kāi)外加劑，不少國(guó)家使用的混凝土幾乎全部摻入外加劑，已將外加劑視為混凝土的第五種組成材料。每種外加劑按其具有的一種或多種功能給出定義，并根據(jù)其摻入到混凝土中的主要功能命名。例如減水劑、早強(qiáng)劑、引氣劑、防凍劑、阻銹劑等等。外加劑品種很多，為了便于科學(xué)研究和工程應(yīng)用，我國(guó)通常按以下兩種方法將外加劑進(jìn)行分類：按化學(xué)成分分為無(wú)機(jī)化合物和有機(jī)化合物。無(wú)機(jī)化合物多為電解質(zhì)鹽類；有機(jī)化合物多為表面活性劑。按外加劑主要功能分為四類：1.改善混凝土拌合物流變性能的外加劑，包括減水劑、引氣劑和泵送劑等。2.調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時(shí)間、硬化性能的外加劑，包括緩凝劑、早強(qiáng)劑和速凝劑等。3.改善混凝土耐久性的外加劑，包括引氣劑、防水劑和阻銹劑等。4.改善混凝土其它性能的外加劑，包括加氣劑、膨脹劑、防凍劑和著色劑等。一、減水劑

在不影響混凝土拌合物和易性的條件下，具有減水及增強(qiáng)作用的外加劑，稱為減水劑或塑化劑?；炷劣脺p水劑大都是表面活性劑。

(一)表面活性劑的基本知識(shí)

表面活性劑分子由憎水團(tuán)基和親水基基團(tuán)組成，溶于水后可定向排列于液體表面或兩相界面上，從而顯著降低表面張力或界面張力；或能起到濕潤(rùn)、分散、乳化、潤(rùn)滑、起泡等作用。親水基團(tuán)憎水基團(tuán)水泥顆粒或油水空氣定向單分子層吸附膜在表面活性劑—油類(或水泥)—水的體系中，表面活性劑分子多吸附在水—?dú)饨缑嫔?，親水基指向水，憎水基指向空氣，呈定向單分子層排列；或吸附在水—油類(或水泥)顆粒界面上，親水基指向水，憎水基指向油類(或水泥)顆粒，呈定向單分子層排列，使水—?dú)饨缑婊蛩皖?或水泥)顆粒界面的表面能或界面能降低。表面活性劑分為憎水性和親水性；后者又按親水基團(tuán)能否在水中電離分為離子型(按親水集團(tuán)的電性分陰離子型、陽(yáng)離子型和兩性型)和非離子型。(二)減水劑的作用機(jī)理與主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果

1.減水劑的作用機(jī)理

水膜電斥力、吸附水膜水水泥絮狀結(jié)構(gòu)破壞水水水水泥漿中的絮狀結(jié)構(gòu)減水劑起到如下作用：(1)降低了水泥顆粒的表面能，使之易于分散；(2)水泥顆粒表面帶有同性電荷，產(chǎn)生靜電斥力，破壞了水泥漿中的絮凝結(jié)構(gòu)，釋放出被包裹著的水；(3)減水劑的親水基又吸附了大量極性水分子，增加了水泥顆粒表面溶劑化水膜的厚度，潤(rùn)滑作用增強(qiáng)，使水泥顆粒間易于滑動(dòng)；(4)表面活性劑降低了水的表面張力和水與水泥顆粒間的界面張力，水泥顆粒更易于潤(rùn)濕。上述綜合作用起到了在不增加用水量的情況下，提高混凝土拌合物流動(dòng)性的作用；或在不影響混凝土拌合物流動(dòng)性的情況下，起到減水作用。

2.減水劑的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果根據(jù)不同使用條件，混凝土中摻入減水劑后，可獲得以下效果：(1)W不變時(shí)，流動(dòng)性SL↑，如SL↑50～150mm。(2)在保持混凝土拌合物流動(dòng)性及水泥用量不變的條件下，可W↓l0~20%，f↑l0~30%，f早↑↑，且耐久性↑。(3)在保持混凝土拌合物流動(dòng)性和混凝土強(qiáng)度不變的條件下，可W↓10~20%，C↓10~20%。(4)減少混凝土拌合物的分層、離析和泌水。(5)減緩水泥水化放熱速度和減小最高放熱溫度。(6)改善混凝土的耐久性。(7)可配制特殊混凝土或高強(qiáng)混凝土。(8)可降低混凝土成本。(三)常用品種與效果混凝土用減水劑品種很多。按其減水效果及對(duì)混凝土性質(zhì)的作用分為普通減水劑、高效減水劑、早強(qiáng)減水劑、緩凝減水劑和引氣減水劑。按化學(xué)成分分為木質(zhì)素磺酸鹽系、聚烷基芳基磺酸鹽系、三聚氰胺甲醛樹(shù)脂磺酸鹽系、羧酸鹽系、糖蜜系、腐植酸系等減水劑。

1.木質(zhì)素磺酸鈣木質(zhì)素磺酸鈣，又稱M型減水劑，簡(jiǎn)稱木鈣或M劑，屬陰離子型表面活性劑，使用普遍。木鈣屬緩凝引氣減水劑，摻量一般為0.2～0.3%。在混凝土拌合物流動(dòng)性和水泥用量不變的情況下，可W↓10%，f28↑10～20%，并可以使混凝土的抗凍性、抗?jié)B性等耐久性有明顯提高；W不變時(shí)，SL↑50～100mm；流動(dòng)性、強(qiáng)度不變時(shí)，C↓10%；可延緩凝結(jié)時(shí)間1～3h；可使混凝土含氣量增加1～3%；對(duì)鋼筋無(wú)銹蝕作用。廣泛用于一般混凝土工程，特別是有緩凝要求的混凝土(大體積混凝土、夏季施工混凝土、滑模施工混凝土等)；不宜用于低溫季節(jié)(低于5℃)施工或蒸汽養(yǎng)護(hù)。

2.萘系減水劑萘系減水劑是以萘及萘的同系物經(jīng)磺化與甲醛縮合而成。主要成分為聚烷基芳基磺酸鹽，屬陰離子型表面活性劑。對(duì)水泥的分散、減水、早強(qiáng)、增強(qiáng)作用均優(yōu)于木鈣，屬高效減水劑。這類減水劑多為非引氣型，且對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間基本無(wú)影響。目前，國(guó)內(nèi)品種已達(dá)幾十種，常用牌號(hào)有FDN、UNF、NF、NNO、MF、建I、JN、AF、HN等。適宜摻量為0.2~1.8%，常用摻量為0.5~0.75%，可減水12~25%，明顯減少泌水；或增大坍落度提高l00~150mm，但坍損較快；f1和f3↑50%左右，f28↑20~40%，f折和f后有所提高，抗凍性、抗?jié)B性等耐久性也有明顯的改善，C↓12~20%，且對(duì)鋼筋無(wú)銹蝕作用。主要適用于配制高強(qiáng)混凝土、流態(tài)混凝土、泵送混凝土、早強(qiáng)混凝土、冬季施工混凝土、蒸汽養(yǎng)護(hù)混凝土及防水混凝土等。

3.水溶性樹(shù)脂系減水劑主要為三聚氰胺甲醛樹(shù)脂磺酸鹽，屬非引氣型早強(qiáng)高效減水劑。我國(guó)生產(chǎn)的產(chǎn)品主要有SM劑，是陰離子型表面活性劑。其分散、減水、早強(qiáng)、增強(qiáng)效果比萘系減水劑好。SM劑適宜摻量為0.5~2.0%，可減水20~27%，f1↑30~100%，f7↑30~70%(可達(dá)基準(zhǔn)砼28d強(qiáng)度)，f28↑30~60%，可節(jié)省水泥25%左右，f折、f拉、E、抗凍性、抗?jié)B性等性能均有顯著提高，對(duì)鋼筋無(wú)銹蝕作用。SM劑的價(jià)格高，適用于特殊工程，如高強(qiáng)混凝土、早強(qiáng)混凝土、流態(tài)混凝土及耐火混凝土等。4.聚羧酸鹽系減水劑聚羧酸鹽系減水劑多以液體供應(yīng)，坍損小，摻量不大時(shí)不緩凝，有一定的引氣性，不增加混凝土的干縮，可顯著提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性，特別適合泵送混凝土、高性能混凝土等。缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴。常用的合成單體有：不飽和酸—馬來(lái)酸(酐)、丙烯酸、甲基丙烯酸；聚鏈烯基物質(zhì)—聚鏈烯基烴、醚、醇及磺酸；聚苯乙烯磺酸鹽或酯；(甲基)丙烯酸鹽或酯、丙烯酰胺。分子結(jié)構(gòu)大多呈梳形，特點(diǎn)是在主鏈上帶多個(gè)活性基團(tuán)，并且極性很強(qiáng)，側(cè)鏈帶有親水性的聚醚鏈段，并且鏈較長(zhǎng)、數(shù)量多，憎水基的分子鏈段較短，數(shù)量也少。總體上可將聚羧酸類減水劑分為兩大類，一類是以馬來(lái)酸為主鏈接枝不同的聚氧乙烯基(EO)或聚氧丙烯基(PO)支鏈；另一類以甲基丙烯酸為主鏈接枝EO或PO支鏈。此外，也有丙烯醇類為主鏈接枝EO或PO支鏈。

如圖所示，聚羧酸減水劑成梳狀吸附在水泥層上，一方面由于其空間作用使得水泥顆粒分散，減少凝聚。另一方面，其長(zhǎng)的EO側(cè)鏈在有機(jī)礦物相形成時(shí)仍然可以伸展開(kāi)，因此受水泥的水化反應(yīng)影響就小，可以長(zhǎng)時(shí)間地保持優(yōu)異的減水分散效果，使坍落度損失減小。

產(chǎn)品的含固量一般為18%~25%，適宜摻量為0.5%~2.0%，特點(diǎn)是：1)減水率高，一般為18%~35%，最高可達(dá)40%，增強(qiáng)效果顯著，有效提高抗?jié)B、抗凍性；

2)良好的保塑性，坍落度經(jīng)時(shí)損失很小；3)具有一定的減縮功能；4)具有一定的緩凝性和引氣性，但氣孔尺寸較大，須加消泡劑。

5.糖蜜系減水劑主要為糖鈣，屬于非離子型表面活性劑。與M劑相似，屬緩凝型減水劑，適宜摻量0.1%~0.3%，減水6%~10%，坍落度↑50mm，28d強(qiáng)度↑10%~20%，抗凍性、抗?jié)B性等耐久性有所提高，節(jié)省水泥10%，凝結(jié)時(shí)間延緩3h以上，對(duì)鋼筋無(wú)銹蝕作用。糖蜜減水劑主要用于大體積砼、夏季施工砼及水工砼。當(dāng)用于一般砼時(shí)，常與早強(qiáng)劑、高效減水劑復(fù)合作用。

6.氨基磺酸鹽系減水劑氨基磺酸鹽甲醛縮合物，一般由帶氨基、羥基、羧基、磺酸鹽等活性基團(tuán)與甲醛在水溶液中溫?zé)峄蚣訜峥s合而成，以芳香族氨基磺酸鹽甲醛縮合物為主。含固量為25%~55%的液體產(chǎn)品，特點(diǎn)是Cl－含量低(0.01%~0.1%)、Na2SO4含量低(約為0.9%~4.2%)。一般摻量為0.2%~1.0%(最佳摻量0.5%~0.75%)，減水率為17%~23%(塑性砼)、28%~32%(流動(dòng)性砼)，有顯著的早強(qiáng)和增強(qiáng)作用，早期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，坍損明顯小于萘系、三聚氰胺系，但摻量過(guò)大時(shí)，易泌水。

7.脂肪族羥基磺酸鹽減水劑以羥基化合物為主體，通過(guò)磺化打開(kāi)羥基，引入親水性磺酸基團(tuán)，在堿性條件下與甲醛縮合形成一定分子量大小的脂肪族高分子鏈，使該分子形成具有表面活性分子特征的高分子減水劑。主要原料為丙酮、亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉。常用摻量為0.5%~1.0%，減水率15%~20%，屬早強(qiáng)型非引氣減水劑，有一定的坍損，適于混凝土管樁的生產(chǎn)。

8.復(fù)合減水劑早強(qiáng)+減水、緩凝+減水、引氣+減水+緩凝等如2~3h無(wú)坍損的保塑高效減水劑：聚羧酸鹽+改性木質(zhì)素磺酸鹽、帶磺酸端基的聚羧酸多元聚合物、磺酸鹽甲醛縮合物+M劑、三聚+M劑、脂肪族+糖鈣等。

(四)常用品種與效果

1.減水劑與水泥的適應(yīng)性

2.摻加方法先摻法后摻法二、早強(qiáng)劑早強(qiáng)劑是指能提高混凝土早期強(qiáng)度，并對(duì)后期強(qiáng)度無(wú)顯著影響的外加劑。一般，高效減水劑都能在不同程度上提高混凝土的早期強(qiáng)度，但混凝土用早強(qiáng)劑，尤其指能顯著提高混凝土早期強(qiáng)度的外加劑。

1.氯鹽氯鹽系早強(qiáng)劑主要有氯化鈣(CaCl2)和氯化鈉(NaCl)，其中氯化鈣是應(yīng)用最為廣泛的一種早強(qiáng)劑。

CaCl2除具有促凝、早強(qiáng)作用外，還具有降低冰點(diǎn)的作用。因含有Cl－，能促進(jìn)鋼筋銹蝕，故摻量必須嚴(yán)格控制。一般摻量為1%~2%，在鋼筋混凝土中，CaCl2摻量≯1%，在無(wú)筋混凝土中，摻量≯3%；在使用冷拉或冷拔低碳鋼絲t砼結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)中，不允許摻入氯鹽早強(qiáng)劑。為防止CaCl2對(duì)鋼筋的銹蝕作用，常與阻銹劑復(fù)合使用。在砼中摻入適量的CaCl2，可使f1↑70%~140%，f3↑40%~70%，對(duì)后期強(qiáng)度影響較小，且可提高防凍性。主要適宜于冬季施工混凝土、早強(qiáng)混凝土，不適宜于蒸汽養(yǎng)護(hù)混凝土。氯化鈉的摻量、作用及應(yīng)用同氯化鈣的基本相似，但作用效果稍差。

2.硫酸鈉Na2SO4是硫酸鹽系早強(qiáng)劑之一，是應(yīng)用較多的一種早強(qiáng)劑。硫酸鈉Na2SO4，又稱元明粉，具有緩凝、早強(qiáng)作用。硫酸鈉摻入混凝土中，能與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)：Na2SO4+Ca(OH)2+2H2O→CaSO4·2H2O+2NaOH生成的CaSO4·2H2O晶粒細(xì)小，比直接摻入石膏粉分散度大、活性大，因而與C3A的水化反應(yīng)速度加快；同時(shí)，能使水化硫鋁酸鈣迅速生成，大大加快了硬化速度；而且Ca(OH)2被消耗后，又促進(jìn)C3S的水化，使水化產(chǎn)物增多，因而提高了水泥石的密實(shí)度，起到早強(qiáng)作用。但生成的水化硫鋁酸鈣覆蓋在C3A表面，阻止了C3A進(jìn)一步水化，起到一定的緩凝作用。摻量一般為0.5~2.0%,可使f3↑20~40%，28d后的強(qiáng)度基本無(wú)差別，抗凍性及抗?jié)B性有所提高，對(duì)鋼筋無(wú)銹蝕作用。摻量應(yīng)嚴(yán)格控制，摻量較大時(shí)，易產(chǎn)生堿-骨料反應(yīng)。當(dāng)骨料中含有活性SiO2時(shí)(如蛋白石、磷石英及玉髓等骨料)，不能摻加Na2SO4，以防止堿-骨料反應(yīng)。

摻量過(guò)多時(shí)，會(huì)引起硫酸鹽腐蝕。硫酸鈉的應(yīng)用范圍較氯鹽系早強(qiáng)劑更廣泛。

3.三乙醇胺三乙醇胺為無(wú)色或淡黃色油狀液體，無(wú)毒，呈堿性，屬非離子型表面活性劑。三乙醇胺的早強(qiáng)作用機(jī)理與前兩種早強(qiáng)劑的不同，它不參與水化反應(yīng)，不改變水泥的水化產(chǎn)物。它是一種表面活性劑，能降低水溶液的表面張力，使水泥顆粒更易于潤(rùn)濕，且可增加水泥的分散程度，因而加快了水泥的水化速度，對(duì)水泥的水化起到催化作用。水化產(chǎn)物增多，使水泥石的早期強(qiáng)度提高。摻量一般為0.02~0.05%，f3↑20~40%，對(duì)后期強(qiáng)度影響較小，抗凍、抗?jié)B等性能有所提高，對(duì)鋼筋無(wú)銹蝕作用，但會(huì)增大干縮。上述三種早強(qiáng)劑在使用時(shí)，通常復(fù)合使用效果更佳。氯化鈣(或氯化鈉)、硫酸鈉、二水石膏、亞硝酸鈉、三乙醇胺、重鉻酸鈉等復(fù)合制成二元、三元或四元的復(fù)合早強(qiáng)劑，以提高早強(qiáng)劑的效果。三、引氣劑在混凝土攪拌過(guò)程中，能引入大量分布均勻的微小氣泡0.05～1.0mm，以減少混凝土拌合物的泌水、離析，改善和易性，并能顯著提高硬化混凝土抗凍融耐久性的外加劑，屬憎水性表面活性劑。常用引氣劑品種為松香熱聚物、三萜皂甙，此外還使用烷基苯磺酸鈉、脂肪醇硫酸鈉和松香皂等。混凝土拌合物中，氣泡的存在增加了水泥漿的體積，相當(dāng)于增加了水泥漿量；同時(shí)，形成的封閉、球型氣泡有“滾珠軸承”的潤(rùn)滑作用，可提高混凝土拌合物的流動(dòng)性，或可減水。而且在混凝土硬化后，這些微小氣泡具有緩解水分結(jié)冰產(chǎn)生的膨脹壓力的作用，以及阻塞混凝土中毛細(xì)管滲水通路的作用，即可提高混凝土的抗凍性和抗?jié)B性。由于氣泡的彈性變形，使混凝土彈性模量降低。氣泡的存在減少了混凝土承載面積，使強(qiáng)度下降。但如保持混凝土拌合物流動(dòng)性不變，由于減水，可補(bǔ)償一部分由于承載面積減少而產(chǎn)生的強(qiáng)度損失。引氣劑摻量很少，通常為(0.5~1.5)/萬(wàn)，可使混凝土的含氣量達(dá)到3~6%，并可顯著改善混凝土拌合物的粘聚性和保水性，減水8~10%，提高抗凍性1~6倍，提高抗?jié)B性1倍。含氣量每增加1%，混凝土強(qiáng)度下降約3~5%(不減水時(shí))。引氣劑適于用于配制抗凍混凝土、泵送混凝土、港工混凝土、防水混凝土、輕骨料混凝土以及骨料質(zhì)量差、泌水嚴(yán)重的混凝土。

四、緩凝劑能延緩混凝土凝結(jié)時(shí)間，并對(duì)混凝土后期強(qiáng)度發(fā)展無(wú)不利影響的外加劑。緩凝劑的品種繁多，常采用木鈣、糖鈣及檸檬酸等表面活性劑。這些表面活性劑吸附在水泥顆粒表面，并在水泥顆粒表面形成一層較厚的溶劑化水膜，起到緩凝作用。特別是含糖分較多的緩凝劑，糖分的親水性很強(qiáng)，溶劑化水膜厚，緩凝性更強(qiáng)，故糖鈣緩凝效果更好。摻量一般為0.1～0.3%，可緩凝1～5h，可降低水泥水化初期的水化放熱。此外，還具有增強(qiáng)作用。緩凝劑適宜于配制大體積混凝土、水工混凝土、夏季施工混凝土、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)幕炷涟韬衔锛跋募净Ｊ┕せ炷痢Ｎ濉⑺倌齽┧倌齽┦且环N使砂漿或砼迅速凝結(jié)硬化的化學(xué)外加劑。常用速凝劑有711型和紅星I型，以及8604型和8604-2型。適宜摻量為2.5~4.0%，可在5min內(nèi)初凝，10min內(nèi)終凝，1h產(chǎn)生強(qiáng)度，但f28較不摻時(shí)下降20~25%，對(duì)鋼筋無(wú)銹蝕作用。其中8604型f28基本上不降低，且為中性，無(wú)腐蝕作用，可用于配制高強(qiáng)噴射混凝土。速凝劑主要用于噴射混凝土、堵漏等。六、防凍劑防凍劑是能使混凝土在負(fù)溫下硬化，并在規(guī)定養(yǎng)護(hù)條件下達(dá)到預(yù)期性能的外加劑。在我國(guó)北方，冬季施工混凝土為防止早期受凍，常摻加防凍劑。防凍劑能降低水的冰點(diǎn)，避免結(jié)冰帶來(lái)的破壞，同時(shí)使水泥在負(fù)溫下仍能繼續(xù)水化，提高混凝土早期強(qiáng)度，以抵抗水結(jié)冰產(chǎn)生的膨脹壓力，起到防凍作用。常用防凍劑有NaNO2、Ca(NO2)2、CaCl2、NaCl、NH4Cl、K2CO3等。NaNO2和Ca(NO2)2的適宜摻量為1.0~8.0%，具有降低冰點(diǎn)、阻銹、早強(qiáng)作用。氯化鈣和氯化鈉的適宜摻量為0.5~1.0%，具有早強(qiáng)、降低冰點(diǎn)的作用，但對(duì)鋼筋有銹蝕作用。主要用于冬季施工(5℃以下)砼。為提高防凍劑的防凍效果，多與減水劑、早強(qiáng)劑及引氣劑等復(fù)合，使其具有更好的防凍性。目前，工程上使用的都是復(fù)合防凍劑。

七、阻銹劑阻銹劑是指能抑制或減輕混凝土中鋼筋或其它預(yù)埋金屬銹蝕的外加劑。

阻銹劑屬含氧化性離子的鹽類，常用NaNO2、硫代硫酸鈉及鐵鹽等。工程上主要使用亞硝酸鈉。

NaNO2摻量為1.0～8.0%，效果同上。當(dāng)外加劑中含有氯鹽時(shí)，常摻入阻銹劑，以保護(hù)鋼筋。

八、膨脹劑指其在混凝土拌制過(guò)程中與水泥、水拌合后經(jīng)水化反應(yīng)生成鈣礬石或氫氧化鈣等，使混凝土產(chǎn)生膨脹的外加劑。常用品種為硫鋁酸鈣型膨脹劑。摻量為10~15%(內(nèi)摻，即等量替代水泥)，可使混凝土膨脹率達(dá)0.05~0.10%，f28提高10~30%，抗?jié)B性提高2~3倍，或自應(yīng)力值達(dá)0.2~0.6MPa，且對(duì)鋼筋無(wú)銹蝕作用，并使抗裂性大幅度提高。主要用于防水混凝土、補(bǔ)償收縮混凝土、接縫、地腳螺絲灌漿料、自應(yīng)力混凝土等。九、防水劑指能降低砂漿或混凝土在靜水壓力下透水性的外加劑?；炷潦且环N非均質(zhì)材料，體內(nèi)分布著大小不同的孔隙(凝膠孔、毛細(xì)孔和大孔)。防水劑的主要作用是要減少混凝土內(nèi)部的孔隙，提高密實(shí)度或改變孔隙特征以及堵塞滲水通路，以提高混凝土的抗?jié)B性。常采用引氣劑、引氣減水劑、膨脹劑、FeCl3、AlCl3、三乙醇胺、甲基硅酸鈉等復(fù)配而成。防水劑主要用于抗?jié)B性要求較高的混凝土。十、泵送劑指能改善混凝土拌合物泵送性能的外加劑。主要成分為高效減水劑，為保證混凝土拌合物的保水性，也含有適量的引氣劑、緩凝劑等。泵送劑可保證混凝土拌合物在管道內(nèi)輸送時(shí)不發(fā)生嚴(yán)重的離析、泌水，從而保證暢通無(wú)阻。4.4混凝土摻合料

配制混凝土?xí)r，摻加到混凝土中的磨細(xì)礦物材料稱為混凝土摻合料，簡(jiǎn)稱摻合料。通常使用的為具有活性的摻合料，如粉煤灰、硅灰、磨細(xì)粒化高爐礦渣、磨細(xì)自燃煤矸石及其它工業(yè)廢渣，有時(shí)也使用磨細(xì)沸石粉、磨細(xì)硅質(zhì)頁(yè)巖粉等天然礦物材料。摻合料可取代部分水泥、減少水泥用量、降低水化熱與混凝土成本，并可改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土的強(qiáng)度與耐久性等，其經(jīng)濟(jì)、技術(shù)及社會(huì)效益十分顯著。

一、粉煤灰

(一)粉煤灰的技術(shù)要求

氧化鈣含量小于15%的粉煤灰稱為低鈣粉煤灰，大于15%的稱為高鈣粉煤灰或增鈣粉煤灰。增鈣粉煤灰的活性大于低鈣粉煤灰。我國(guó)絕大多數(shù)電廠的粉煤灰均屬于低鈣粉煤灰。按粉煤灰的排放方式分類為干排灰和濕排灰，濕排灰的質(zhì)量低于干排灰。粉煤灰的質(zhì)量要求

(二)粉煤灰在混凝土中的作用及粉煤灰的摻量與摻用方法

粉煤灰屬于活性礦物材料，因而對(duì)混凝土的強(qiáng)度有增進(jìn)作用，特別是對(duì)后期強(qiáng)度有較大的增進(jìn)作用。粉煤灰為球狀玻璃體微珠，摻入到混凝土中可減少用水量，或可提高混凝土拌合物的的流動(dòng)性。粉煤灰微珠還可填充水泥石中的孔隙與毛細(xì)孔，改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)和增大混凝土的密實(shí)度，提高混凝土的耐久性。摻粉煤灰的混凝土簡(jiǎn)稱粉煤灰混凝土。粉煤灰摻量過(guò)大時(shí)，混凝土的抗碳化性變差，對(duì)鋼筋的保護(hù)力降低，所以粉煤灰取代水泥的最大限量須滿足規(guī)定?；炷林袚接梅勖夯铱刹捎靡韵氯N方法：

(1)等量取代法以粉煤灰取代混凝土中的等量(以質(zhì)量計(jì))水泥。當(dāng)配制超強(qiáng)較大混凝土或大體積混凝土?xí)r，可采用此法。

(2)超量取代法粉煤灰摻量超過(guò)取代的水泥量，超量的粉煤灰取代部分細(xì)骨料。超量取代的目的是增加混凝土中膠凝材料的數(shù)量，以補(bǔ)償由于粉煤灰取代水泥而造成的混凝土強(qiáng)度降低。

(3)外加法在水泥用量不變的情況下，摻入一定數(shù)量的粉煤灰，主要用于改善混凝土拌合物的和易性。

(三)粉煤灰應(yīng)用范圍粉煤灰適合用于各類結(jié)構(gòu)用的混凝土，尤其適用于配制泵送混凝土、大體積混凝土、抗?jié)B混凝土、抗硫酸鹽與抗軟水侵蝕的混凝土、蒸養(yǎng)混凝土、輕骨料混凝土、地下與水下工程混凝土、壓漿混凝土及碾壓混凝土。

二、硅灰硅灰又稱硅粉，SiO2的含量達(dá)80%以上，主要是非晶態(tài)的SiO2。硅灰顆粒的平均粒徑為0.1~0.2μm，比表面積為20000~25000m2/kg，因而具有極高的活性。硅灰取代水泥的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于粉煤灰，它可大幅度提高混凝土的強(qiáng)度、抗凍性、抗?jié)B性、抗侵蝕性，并可明顯抑制堿-骨料反應(yīng)，降低水化熱。由于硅灰的活性極高，即使在早期也會(huì)與氫氧化鈣發(fā)生水化反應(yīng)，所以利用硅灰取代水泥后還可提高混凝土的早期強(qiáng)度。硅灰的取代水泥量一般為5~15%，當(dāng)超過(guò)20%時(shí)混凝土拌合物的流動(dòng)性明顯降低。由于硅灰的比表面積巨大，為降低用水量，取得良好的效果，必須同時(shí)摻加減水劑。同時(shí)摻用硅灰和高效減水劑可配制出100MPa的高強(qiáng)混凝土。但由于硅灰的價(jià)格很高，故一般只用于高強(qiáng)或超高強(qiáng)混凝土、高耐久性的混凝土以及其它高性能的混凝土。（三）磨細(xì)粒化高爐礦渣由?；郀t礦渣磨細(xì)而得(磨細(xì)時(shí)可添加少量的石膏)，簡(jiǎn)稱磨細(xì)礦渣或礦渣粉，代號(hào)S。礦渣的活性與其堿性系數(shù)(M>1為堿性礦渣，M=1為中性礦渣，M<1為酸性礦渣)和質(zhì)量系數(shù)有著密切的關(guān)系。通常采用堿性系數(shù)M>1，質(zhì)量系數(shù)K≥1.2的?；郀t礦渣來(lái)磨制。磨細(xì)礦渣除含有活性SiO2和Al2O3外，還含有部分β-C2S，因而磨細(xì)礦渣具有較高的活性，其摻量與效果均高于粉煤灰。磨細(xì)礦渣的摻量為10~70%。對(duì)拌合料的流動(dòng)性影響不大，可明顯降低混凝土的溫升。細(xì)度較低時(shí)，隨摻量的增大泌水量增大。對(duì)混凝土的干縮影響不大，但超細(xì)礦渣會(huì)加大混凝土的塑性開(kāi)裂。磨細(xì)礦渣的適用范圍與粉煤灰基本相同，但摻量更高。

四、其它摻合料目前我國(guó)使用的摻合料還有：磨細(xì)沸石粉，其效果優(yōu)于粉煤灰，摻量一般為10~20%，摻量大時(shí)流動(dòng)性顯著降低。磨細(xì)硅質(zhì)頁(yè)巖，其效果優(yōu)于粉煤灰，摻量一般為10~20%，摻量大時(shí)將顯著降低流動(dòng)性。磨細(xì)自燃煤矸石，效果與摻量均低于粉煤灰。4.5混凝土拌合物的和易性

一、和易性的測(cè)定與選擇(一)和易性的測(cè)定

1.坍落度法坍落度法是用來(lái)測(cè)定混凝土拌合物在自重力作用下的流動(dòng)性，適用于流動(dòng)性較大的混凝土拌合物。坍落的高度(以mm計(jì))稱為坍落度。坍落度越大，則混凝土拌合物的流動(dòng)性越大。該法在工程中應(yīng)用最多，適用于坍落度≥10mm，且最大粒徑≤40mm的混凝土拌合物。SL坍落度用插搗棒輕輕敲擊已坍落的混凝土拌合物錐體的側(cè)面，如混凝土拌合物錐體保持整體緩慢、均勻下沉，則表明粘聚性良好，如混凝土拌合物錐體突然發(fā)生崩塌或出現(xiàn)石子離析,則表明粘聚性差?；炷涟韬衔镥F體的底部，如有較多的稀水泥漿或水析出，或因失漿而使骨料外露，則說(shuō)明保水性差；如混凝土拌合物錐體的底部沒(méi)有或僅有少量的水泥漿析出，則說(shuō)明保水性良好。2.維勃稠度法維勃稠度法用來(lái)測(cè)定混凝土拌合物在機(jī)械振動(dòng)力作用下的流動(dòng)性，適用于流動(dòng)性較小的混凝土拌合物。測(cè)定當(dāng)透明圓盤(pán)的底面剛剛被水泥漿所布滿時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間(以s計(jì))，稱為維勃稠度VB。VB值越大，則混凝土拌合物的流動(dòng)性越小。該法適用于維勃稠度在5～30s，且最大粒徑小于40mm的混凝土拌合物。透明有機(jī)玻璃板導(dǎo)桿混凝土錐振動(dòng)臺(tái)(二)混凝土拌合物流動(dòng)性的級(jí)別

(三)混凝土拌合物流動(dòng)性的選擇混凝土拌合物的流動(dòng)性大，易于施工，但水泥用量大，且易產(chǎn)生離析、分層。因此，選擇流動(dòng)性的原則是：在滿足施工條件及保證密實(shí)成型的前提下，盡可能選擇較小的流動(dòng)性。工程中根據(jù)混凝土構(gòu)件的截面最小尺寸、配筋的疏密及成型搗實(shí)方法來(lái)選擇。

二、影響和易性的因素(一)用水量與水灰比

在W/C不變的情況下，混凝土拌合物的W越多，則水泥漿的數(shù)量越多，混凝土拌合物的流動(dòng)性越大。但W過(guò)多(即水泥漿的數(shù)量過(guò)多)，會(huì)產(chǎn)生流漿、泌水、離析和分層等現(xiàn)象，使混凝土拌合物的粘聚性和保水性降低，并使混凝土的強(qiáng)度和耐久性降低，而使混凝土的干縮與徐變?cè)黾樱瑫r(shí)也增加了C和水化熱。W過(guò)少(即水泥漿數(shù)量過(guò)少)，則不能填滿砂、石骨料的空隙，也不能很好地潤(rùn)滑砂、石的表面，因而混凝土拌合物的流動(dòng)性、粘聚性降低，易產(chǎn)生崩塌現(xiàn)象，且使混凝土的強(qiáng)度、耐久性降低。故混凝土拌合物的用水量W(或水泥漿數(shù)量)不能過(guò)多，也不宜過(guò)少，應(yīng)以滿足流動(dòng)性為準(zhǔn)。W/C越大，則水泥漿的稠度越小，拌合物的流動(dòng)性越大,黏聚性與保水性越差，混凝土的強(qiáng)度與耐久性降低，干縮與徐變?cè)黾印?/p>

W/C過(guò)大時(shí)，則水泥漿過(guò)稀，會(huì)使混凝土拌合物的粘聚性與保水性顯著降低，并產(chǎn)生流漿、泌水、離析和分層等現(xiàn)象，從而使混凝土的強(qiáng)度和耐久性大大降低，干縮和徐變顯著增加。

W/C過(guò)小時(shí)，則水泥漿的稠度過(guò)大，使混凝土拌合物的流動(dòng)性顯著降低。故混凝土拌合物的W/C應(yīng)以滿足混凝土的強(qiáng)度和耐久性為宜，在滿足強(qiáng)度和耐久性的前提下，應(yīng)選擇較大的W/C，以節(jié)約水泥用量C。實(shí)踐證明，當(dāng)砂、石品種和用量一定時(shí)，混凝土拌合物的流動(dòng)性主要取決于混凝土拌合物用水量的多少。用水量一定時(shí)，即使水泥用量有所變動(dòng)(增減50~100kg/m3)，混凝土拌合物的流動(dòng)性也基本上保持不變。這種關(guān)系稱為混凝土的恒定用水量法則?；炷恋挠盟縒可通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定或根據(jù)施工要求的流動(dòng)性及骨料的品種與規(guī)格來(lái)選擇。缺乏經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可按下表選擇。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/mm10～3019017016015020018517516535～5020018017016021019518517555～7021019018017022020519518575～90215195185175230215205195混凝土的用水量選擇表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)102040162040維勃稠度（s）16~2017516014518017015511~151801651501851751605~10185170155190180165混凝土的用水量選擇表

(二)骨料的品種、規(guī)格與質(zhì)量

骨料的品種、規(guī)格與質(zhì)量對(duì)混凝土拌合物的和易性有較大的影響。卵石和河砂的表面光滑，因而采用卵石、河砂配制混凝土?xí)r，混凝土拌合物的流動(dòng)性大于用碎石、山砂和破碎砂配制的混凝土。采用粒徑粗大、級(jí)配良好的粗、細(xì)骨料時(shí)，由于骨料的比表面積和空隙率較小，因而混凝土拌合物的流動(dòng)性大，粘聚性及保水性好，但細(xì)骨料過(guò)粗時(shí)，會(huì)引起粘聚性和保水性下降。采用含泥量、泥塊含量、云母含量及針、片狀顆粒含量較少的粗、細(xì)骨料時(shí)，混凝土拌合物的流動(dòng)性較大。(三)砂率Sp砂率是指砂用量與砂S、石G總用量的質(zhì)量百分比，即砂率表示混凝土中砂、石的組合或配合程度。砂率對(duì)粗、細(xì)骨料總的比表面積和空隙有很大的影響。砂率大，則粗、細(xì)骨料總的比表面積和空隙率大，在水泥漿數(shù)量一定的前提下，減薄了起到潤(rùn)滑骨料作用的水泥漿層的厚度，使混凝土拌合物的流動(dòng)性減小。若SP過(guò)小，則則粗、細(xì)骨料的總空隙率大，混凝土拌合物中砂漿量不足，包裹在粗骨料表面的砂漿層厚度過(guò)薄，對(duì)粗骨料的潤(rùn)滑程度和粘聚力不夠，甚至不能填滿粗骨料的空隙。因而SP過(guò)小會(huì)降低拌合物的流動(dòng)性，特別是使混凝土拌合物的粘聚性及保水性大大降低，產(chǎn)生離析、分層、流漿及泌水等現(xiàn)象，并對(duì)混凝土的其它性能也產(chǎn)生不利的影響。砂率Sp合理砂率水泥用量坍落度一定砂率SP合理砂率坍落度水和水泥用量一定若要保持混凝土拌合物的流動(dòng)性不變，則須增加水泥漿的數(shù)量，即必須增加水泥用量及用水量，同時(shí)對(duì)混凝土的其它性質(zhì)也造成不利的影響?？傊?，SP既不能過(guò)大，又不能過(guò)小，中間存在一個(gè)合理砂率值。合理砂率應(yīng)是砂子體積填滿石子的空隙后略有富余，以起到較好的填充、潤(rùn)滑、保水及粘聚石子的作用。因此，合理砂率是指在用水量及水泥用量一定的情況下，使混凝土拌合物獲得最大的流動(dòng)性及良好的粘聚性與保水性時(shí)的砂率值；或合理砂率是指在保證混凝土拌合物具有所要求的流動(dòng)性及良好的粘聚性與保水性條件下，使水泥用量最少的砂率值。合理SP與許多因素有關(guān)。粗骨料的Dmax較大，級(jí)配較好(即空隙率P′較小)，故合理砂率SP較小；細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)μf較大時(shí)，由于細(xì)骨料對(duì)粗骨料的粘聚力較低，且其保水性也較差，故合理SP需較大；碎石的表面粗糙、棱角多，因而合理SP較大；W/C較小時(shí)，水泥漿較為粘稠，混凝土拌合物的粘聚性及保水性易得到保證，故合理砂率SP較小；混凝土拌合物的流動(dòng)性較大時(shí)，為保證粘聚性及保水性，合理砂率SP需較大；使用減水劑，特別是引氣劑時(shí)，粘聚性及保水性易得到保證，故合理SP較小。確定或選擇砂率的原則是：在保證混凝土拌合物的粘聚性及保水性的前提下，應(yīng)盡量使用較小的SP，以節(jié)約水泥用量，提高混凝土拌合物的流動(dòng)性。對(duì)于混凝土量大的工程，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定合理SP。當(dāng)混凝土量較小，或缺乏經(jīng)驗(yàn)或缺乏試驗(yàn)條件時(shí)，可根據(jù)骨料的品種(碎石、卵石)、骨料的規(guī)格(最大粒徑Dmax與細(xì)度模數(shù)μf)及所采用的水灰比W/C,參考下表確定。混凝土的砂率選用表（%）水灰比（W/C）卵石最大粒徑（mm）碎石最大粒徑（mm）1020401620400.4026～3225～3124～3030～3529～3427～320.5030～3529～3428～3333～3832～3730～350.6033～3832～3731～3636～4135～4033～380.7036～4135～4034～3939～4438～4336～41

(四)外加劑

混凝土拌合物中摻入減水劑時(shí)，可明顯提高其流動(dòng)性。摻入引氣劑，可顯著提高混凝土拌合物的粘聚性和保水性，且流動(dòng)性也有一定的改善。(五)其它影響因素

在條件相同的情況下，用火山灰質(zhì)水泥拌制的混凝土拌合物的流動(dòng)性較小，而用礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土拌合物的保水性較差。摻加高質(zhì)量的粉煤灰等摻合料，可提高混凝土拌合物的粘聚性和保水性，特別是在W/C和流動(dòng)性較大時(shí)，同時(shí)對(duì)流動(dòng)性也有一定的改善。混凝土拌合物的流動(dòng)性隨時(shí)間的延長(zhǎng)，由于水分的蒸發(fā)、骨料的吸水及水泥的水化與凝結(jié)，而變得干稠，流動(dòng)性逐漸降低。這種減少稱為坍落度經(jīng)時(shí)損失。溫度越高，流動(dòng)性損失越大，且溫度每升高10℃，坍落度下降20～40mm。0306090分坍落度摻加減水劑時(shí)，流動(dòng)性的損失較大。施工時(shí)應(yīng)考慮到流動(dòng)性損失這一因素。拌制好的混凝土拌合物一般應(yīng)在45min內(nèi)成型完畢。

三、改善和易性的措施

調(diào)整拌合物的和易性時(shí)，一般應(yīng)先調(diào)整粘聚性和保水性，然后調(diào)整流動(dòng)性，且調(diào)整流動(dòng)性時(shí)，須保證粘聚性和保水性不受大的損害，并不得損害混凝土的強(qiáng)度和耐久性。

(一)改善粘聚性和保水性的措施

(1)選用級(jí)配良好的粗、細(xì)骨料，并選用連續(xù)級(jí)配；(2)適當(dāng)限制粗骨料的最大粒徑，避免選用過(guò)粗的細(xì)骨料；(3)適當(dāng)增大砂率或摻加粉煤灰等摻合料；(4)摻加引氣劑。

(二)改善流動(dòng)性的措施

(1)盡可能選用較粗大的粗、細(xì)骨料；(2)采用泥及泥塊等雜質(zhì)含量少，級(jí)配好的粗、細(xì)骨料；4.6混凝土的強(qiáng)度(3)盡量降低砂率；(4)在上述基礎(chǔ)上，保持水灰比不變，適當(dāng)增加水泥用量和用水量；如流動(dòng)性太大，則保持砂率不變，適當(dāng)增加砂、石用量；(5)摻加減水劑。一、混凝土的受力破壞特點(diǎn)

如前所述，由于水化熱、干燥收縮及泌水等原因，混凝土在受力前就在水泥石中存在有微裂紋，特別是在骨料的表面處存在有部分界面微裂紋。當(dāng)混凝土受力后，在微裂紋處產(chǎn)生應(yīng)力集中，使這些微裂紋不斷擴(kuò)展、數(shù)量不斷增多，并逐漸匯合連通，最終形成若干條可見(jiàn)的裂縫而使混凝土破壞。通過(guò)顯微鏡觀測(cè)混凝土的受力破壞過(guò)程，表明混凝土的破壞過(guò)程是內(nèi)部裂紋產(chǎn)生、發(fā)生與匯合的過(guò)程，可分為四個(gè)階段?；炷羻屋S靜力受壓時(shí)的變形與荷載關(guān)系如右圖所示。10070～90300σ/f(%)εⅢⅡⅠⅤⅥ0ⅣBACDⅠ-界面裂紋無(wú)明顯變化；Ⅱ-界面裂紋增長(zhǎng)；Ⅲ-出現(xiàn)砂漿裂紋和連續(xù)裂紋；Ⅳ-連續(xù)裂紋迅速擴(kuò)展；Ⅴ-裂紋緩慢增長(zhǎng)；Ⅵ-裂紋迅速增長(zhǎng)ⅣⅢⅡⅠ達(dá)到極限荷載后，裂紋急劇擴(kuò)展、匯合，并貫通成若干條寬度很大的裂紋，同時(shí)混凝土的承載力下降，變形急劇增大，直至破壞。二、混凝土的抗壓強(qiáng)度與強(qiáng)度等級(jí)(一)混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件(溫度為20±2℃，相對(duì)濕度為95%以上)下，養(yǎng)護(hù)到28d齡期，測(cè)得的抗壓強(qiáng)度值稱為立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu，簡(jiǎn)稱抗壓強(qiáng)度。采用非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的試件，其結(jié)果應(yīng)乘以換算系數(shù)以換算成標(biāo)準(zhǔn)尺寸試件的強(qiáng)度值。邊長(zhǎng)為100、200mm的非標(biāo)準(zhǔn)立方體試件的換算系數(shù)分別為0.95、1.05。工程中常將混凝土立方體試件放在與工程中混凝土構(gòu)件相同的養(yǎng)護(hù)條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，如常用的自然養(yǎng)護(hù)(須采取一定的保溫與保濕措施)、蒸汽養(yǎng)護(hù)等。自然養(yǎng)護(hù)、蒸汽養(yǎng)護(hù)條件下測(cè)得抗壓強(qiáng)度，分別稱為自然養(yǎng)護(hù)抗壓強(qiáng)度和蒸汽養(yǎng)護(hù)抗壓強(qiáng)度，二者用以檢驗(yàn)和控制混凝土的質(zhì)量，但不能用以確定混凝土的強(qiáng)度等級(jí)。(二)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值劃分。混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(簡(jiǎn)稱抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值)是測(cè)得的抗壓強(qiáng)度總體分布中的一個(gè)值，強(qiáng)度低于該值的百分率不超過(guò)5%，或具有95%強(qiáng)度保證率的抗壓強(qiáng)度值fcu,k。混凝土的強(qiáng)度等級(jí)用符號(hào)C和立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)表示，分為C7.5、C10、C15、C20、C100等。C7.5~C15砼主要用于墊層、基礎(chǔ)、地坪及受力不大的結(jié)構(gòu)；C15~C30砼主要用于普通砼結(jié)構(gòu)的梁、板、柱、屋架、樓梯等；C25~C30砼主要用于大跨度結(jié)構(gòu)、耐久性較高的結(jié)構(gòu)及預(yù)制構(gòu)件；C30~C50砼主要用于預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)、吊車(chē)梁及特種結(jié)構(gòu)；C40以上砼主要用于高層建筑的梁、柱等。三、軸心抗壓強(qiáng)度軸心抗壓強(qiáng)度又稱棱柱體抗壓強(qiáng)度，是以150×150×300mm的試件在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，養(yǎng)護(hù)至28d齡期，測(cè)得的抗壓強(qiáng)度值?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中計(jì)算軸心受壓構(gòu)件時(shí)，以混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度為設(shè)計(jì)取值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，軸壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的比值為0.7～0.8。四、抗拉強(qiáng)度混凝土屬于脆性材料，抗拉強(qiáng)度只有抗壓強(qiáng)度的1/10～1/20，且比值隨混凝土抗壓強(qiáng)度的提高而減少。通常采用劈拉法測(cè)定，即采用邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件進(jìn)行試驗(yàn)，劈拉強(qiáng)度按下式計(jì)算：應(yīng)力分布－－＋式中P—破壞荷載，N；

A—試件受劈面的面積，mm2試驗(yàn)結(jié)果表明：混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度與劈拉強(qiáng)度的比值約為0.9。五、影響混凝土強(qiáng)度的因素

(一)水泥強(qiáng)度等級(jí)與水灰比水泥強(qiáng)度等級(jí)越高，水泥石的強(qiáng)度越高，對(duì)骨料的粘結(jié)作用也越強(qiáng)。W/C越大，在水泥石內(nèi)造成的孔隙越多，混凝土的強(qiáng)度越小。在能保證混凝土密實(shí)成型的前提下，混凝土的W/C越小，混凝土的強(qiáng)度越高。當(dāng)W/C過(guò)小時(shí)，水泥漿稠度過(guò)大，混凝土拌合物的流動(dòng)性過(guò)小，在一定的施工成型工藝條件下，混凝土不能密實(shí)成型，反而導(dǎo)致強(qiáng)度嚴(yán)重降低。大量試驗(yàn)表明：在原材料相同的條件下，混凝土的強(qiáng)度隨水灰比的增加而有規(guī)律降低，并近似呈雙曲線關(guān)系，而與灰水比(C/W)的關(guān)系近似呈直線關(guān)系。成型密實(shí)成型不密實(shí)W/CfcuC/Wfcu上述直線關(guān)系可表示為：式中f28(即fcu)—混凝土28d的強(qiáng)度f(wàn)ce—水泥的實(shí)際強(qiáng)度。Fce=γc

fce,g，γc－水泥的強(qiáng)度富余系數(shù)，fce,g－水泥的強(qiáng)度等級(jí)值。

αa、αb—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。無(wú)統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，碎石αa=0.46、αb=0.07；卵石αa=0.48、αb=0.33

用途：可根據(jù)所用水泥的強(qiáng)度等級(jí)和水灰比來(lái)估計(jì)混凝土的強(qiáng)度，或根據(jù)要求的混凝土強(qiáng)度和所用水泥的強(qiáng)度等級(jí)來(lái)計(jì)算配制混凝土?xí)r應(yīng)采用的水灰比。

(二)骨料的品種、規(guī)格與質(zhì)量

在水泥強(qiáng)度等級(jí)與水灰比相同條件下，碎石混凝土的強(qiáng)度往往高于卵石混凝土，特別是在低水灰比時(shí)。如W/C為0.40時(shí)，碎石混凝土較卵石混凝土的強(qiáng)度高20~35%，而當(dāng)W/C為0.65時(shí)，二者的強(qiáng)度基本上相同。泥及泥塊等雜質(zhì)含量少、級(jí)配好的骨料，有利于骨料與水泥石間的粘結(jié)，充分發(fā)揮骨料的骨架作用，并可降低用水量及W/C，因而有利于強(qiáng)度。二者對(duì)高強(qiáng)混凝土尤為重要。粒徑粗大的骨料，可降低用水量及W/C，有利于提高混凝土的強(qiáng)度。對(duì)高強(qiáng)混凝土，較小粒徑的粗骨料可明顯改善粗骨料與水泥石的界面粘結(jié)強(qiáng)度，提高混凝土的強(qiáng)度。(三)養(yǎng)護(hù)溫度、濕度

1.溫度28齡期（d）抗壓強(qiáng)度一直處于常溫1d后受凍一直處于潮濕保濕3d保濕1d28齡期（d）抗壓強(qiáng)度混凝土在達(dá)到具有抗凍能力的臨界強(qiáng)度后，方可撤除保溫措施。

2.濕度

環(huán)境濕度越高，水泥水化程度越高，強(qiáng)度就越高。如環(huán)境濕度低，則由于水分大量蒸發(fā)，使混凝土不能正常水化，嚴(yán)重影響混凝土的強(qiáng)度。受干燥作用的時(shí)間越早，造成的干縮開(kāi)裂越嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)越疏松，混凝土的強(qiáng)度損失越大?；炷翍?yīng)在澆注后12h內(nèi)進(jìn)行覆蓋草袋、塑料薄膜等，以防水分蒸發(fā)過(guò)快，并應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)。使用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥時(shí)，保濕時(shí)間應(yīng)不小于7d；使用火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥時(shí)，或摻用緩凝型外加劑或有抗?jié)B性要求時(shí)，應(yīng)不小于14d。粉煤灰混凝土的保濕時(shí)間不得少于14d，干燥或炎熱氣候條件下不得少于21d。高強(qiáng)混凝土則在成型后須立即覆蓋或采取保濕措施。(四)齡期在正常養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土強(qiáng)度隨齡期的增加而增大，最初7～14d內(nèi)強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，28d以后增長(zhǎng)緩慢。用中等強(qiáng)度非R型普通硅酸鹽水泥配制的混凝土，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，其強(qiáng)度與齡期的對(duì)數(shù)成正比，其關(guān)系為：對(duì)使用普通硅酸鹽水泥的中低強(qiáng)度混凝土和高強(qiáng)度混凝土也可分別按f7＝(0.55~0.75)f28、f7＝(0.85~0.95)f28估算強(qiáng)度，混凝土強(qiáng)度高時(shí)取上限。中低強(qiáng)度混凝土在3、6、12個(gè)月齡期時(shí)的強(qiáng)度分別約為28d齡期時(shí)的1.2、1.4、1.5倍。

(五)施工方法、施工質(zhì)量及其控制

采用機(jī)械攪拌、機(jī)械振動(dòng)成型時(shí)，有利于獲得致密結(jié)構(gòu)，這對(duì)水灰比小的混凝土或流動(dòng)性小的混凝土尤為顯著。此外，計(jì)量的準(zhǔn)確性、攪拌時(shí)的投料次序與攪拌制度、混凝土拌合物的運(yùn)輸與澆灌方式(不正確的運(yùn)輸與澆灌方式會(huì)造成離析、分層)對(duì)混凝土的強(qiáng)度也有一定的影響。六、提高混凝土強(qiáng)度的措施

(一)采用高強(qiáng)水泥或快硬早強(qiáng)型水泥采用高強(qiáng)水泥可提高砼28d齡期的強(qiáng)度；采用快硬早強(qiáng)水泥可提高砼的早期強(qiáng)度，即3d或7d齡期的強(qiáng)度。(二)采用干硬性混凝土或較小的水灰比干硬性砼的用水量小，即水灰比小，因而硬化后砼的密實(shí)度高，故可顯著提高砼的強(qiáng)度。(三)采用級(jí)配好、質(zhì)量高、粒徑適宜的骨料級(jí)配好，泥、泥塊等有害雜質(zhì)少以及針、片狀顆粒含量較少的粗、細(xì)骨料，有利于降低水灰比，可提高砼的強(qiáng)度。對(duì)中低強(qiáng)度砼，應(yīng)采用最大粒徑較大的粗骨料；對(duì)HSC，則應(yīng)采用最大粒徑較小的的粗骨料，同時(shí)應(yīng)采用較粗的細(xì)骨料。

(四)采用機(jī)械攪拌和機(jī)械振動(dòng)成型

采用機(jī)械攪拌和機(jī)械振動(dòng)成型可進(jìn)一步降低水灰比，并能保證混凝土密實(shí)成型。在低水灰比情況下，效果尤為顯著。

(五)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)

混凝土在成型后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)以保證水泥能正常水化與凝結(jié)硬化。應(yīng)特別注意混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，早期受凍。

(六)摻加外加劑

摻加減水劑，特別是高效減水劑，可大幅度降低用水量和水灰比，使混凝土的28d強(qiáng)度顯著提高，高效減水劑還能提高混凝土的早期強(qiáng)度。摻加高效減水劑是配制高強(qiáng)混凝土的主要措施之一。摻加早強(qiáng)劑可顯著提高混凝土的早期強(qiáng)度。4.7混凝土的變形性能

(七)摻加混凝土摻合料摻加細(xì)度大的活性摻合料，如硅灰、磨細(xì)粉煤灰、沸石粉、硅質(zhì)頁(yè)巖粉等可提高混凝土的強(qiáng)度。特別是硅灰可大幅度提高混凝土的強(qiáng)度。特殊情況下，可摻加合成樹(shù)脂或合成樹(shù)脂乳液，這對(duì)提高混凝土的強(qiáng)度及其它性能十分有利。

一、化學(xué)變形

混凝土在硬化過(guò)程中，由于水泥水化產(chǎn)物的體積小于反應(yīng)物(水泥與水)的體積，導(dǎo)致混凝土在硬化時(shí)產(chǎn)生收縮，稱為化學(xué)收縮?；炷恋幕瘜W(xué)收縮是不可恢復(fù)的，收縮量隨混凝土的硬化齡期的延長(zhǎng)而增加，一般在40d內(nèi)逐漸趨向穩(wěn)定。化學(xué)收縮值很小，一般對(duì)混凝土的結(jié)構(gòu)沒(méi)有破壞作用。

二、塑性收縮指混凝土在澆注后尚未硬化前因混凝土表面水分蒸發(fā)而引起的收縮。當(dāng)混凝土表面的水分蒸發(fā)速率大于內(nèi)部向表面泌水的速度，且水分得不到補(bǔ)充時(shí)，混凝土表面就會(huì)失水干燥，在表面產(chǎn)生較大的濕度梯度，從而導(dǎo)致混凝土表面開(kāi)裂。HSC和HPC的用水量較小，基本不泌水，尤其是摻較多摻合料時(shí)保水性更好，故非常容易發(fā)生塑性開(kāi)裂。塑性收縮裂縫寬度一般為0.1~2mm，深度25~50mm，且很多相互平行，間距25~75mm。若泌水嚴(yán)重，則會(huì)產(chǎn)生塑性沉降，出現(xiàn)塑性沉降裂縫，長(zhǎng)度一般為0.1~2mm，寬度0.2~2mm，外觀為不規(guī)則網(wǎng)絡(luò)狀、稍有規(guī)則的斜紋狀或反映布筋和截面變化的規(guī)則形狀。三、干濕變形混凝土在環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生干縮濕脹變形。水泥石內(nèi)吸附水和毛細(xì)孔水蒸發(fā)時(shí)，會(huì)引起凝膠體緊縮和毛細(xì)孔負(fù)壓，從而使混凝土產(chǎn)生收縮。當(dāng)混凝土吸濕時(shí)，由于毛細(xì)孔負(fù)壓減小或消失而產(chǎn)生膨脹?；炷恋臐衩涀冃魏苄。话銦o(wú)破壞作用。干縮變形對(duì)有混凝土較大的危害。因?yàn)楦煽s可使混凝土的表面產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力而引起開(kāi)裂，從而使混凝土的抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性等降低。齡期水中養(yǎng)護(hù)空氣中養(yǎng)護(hù)膨脹收縮混凝土的干濕變形采用100×100×515mm的試件，在規(guī)定的條件下進(jìn)行測(cè)試，其值可達(dá)(3~5)×10-4。實(shí)際構(gòu)件的尺寸較大，干縮值遠(yuǎn)大于試驗(yàn)值，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)取(1.5~2.0)×10-4，即收縮為0.15~0.20mm/m。影響混凝土干縮變形的因素主要有：

(1)水泥用量、細(xì)度、品種水泥用量越多，水泥石含量越多，干縮越大。水泥的細(xì)度越大，混凝土的用水量越多，干縮越大。高強(qiáng)水泥的細(xì)度往往較大。故使用高強(qiáng)水泥的混凝土干縮較大。

(2)水灰比水灰比越大，混凝土內(nèi)的毛細(xì)孔隙數(shù)量越多，混凝土的干縮越大。一般用水量每增加1%，混凝土的干縮率增加2%~3%。

(3)骨料的規(guī)格與質(zhì)量骨料的粒徑越大，級(jí)配越好，水與水泥用量越少，混凝土的干縮越小。骨料的含泥量及泥塊含量越少，水與水泥用量越少，混凝土