第6章混凝土（课件）- 《建筑材料》同步教学（人民邮电出版社）

建 筑 材 料 2024/8/3 Page 1 第 6 章 6.1 混凝土概述 6.2 混凝土的组成材料 2024/8/3 Page 2 混凝土 6.3 混凝土用骨料性能检测 6.4 混凝土的外加剂 6.5 混凝土拌合物的和易性及检测 6.6 混凝土的强度 第 6 章 6.7 混凝土的变形性能 6.8 混凝土的耐久性 2024/8/3 Page 3 混凝土 6.9 混凝土配合比设计 6.10 混凝土的质量控制 6.11 轻混凝土 6.12 其他品种混凝土 从广义上讲，凡由胶凝材料、骨料和水（或不加水）按适当的比例配合、拌和制成混合物、经一定时间后硬化而成的人造石材，叫做混凝土。目前使用最多的是以水泥为胶凝材料的混凝土，称为水泥混凝土，它是当今世界上用途最广、用量最大的人造建筑材料，而且是最重要的建筑结构材料。 本章以普通混凝土为主，是全书的重点内容之一。本章重点讲述了与混凝土相关的知识，涉及混凝土的组成材料、混凝土的外加剂、混凝土拌合物的性质、混凝土的主要技术性质（强度、变形性能、耐久性）、混凝土配合比设计的原理及方法步骤、混凝土质量控制的参数与强度检验的评定标准以及轻混凝土和其他品种的混凝土。 2024/8/3 Page 4 ● 掌握普通混凝土组成材料的品种、技术要求及选用。 ● 熟练掌握各种组成材料各项性质的要求，测定方法及对混凝土性能的影响。 ● 熟练掌握混凝土拌和物的性质及其测定和调整方法。 ● 熟练掌握硬化混凝土的力学性质，变形性质和耐久性及其影响因素。 ● 熟练掌握普通混凝土的配合比设计方法。 2024/8/3 Page 5 学习目标 2024/8/3 Page 6 6.1.1 混凝土的分类 混凝土是指用胶凝材料将粗细骨料胶结成整体的复合固体材料的总称。混凝土的种类很多，分类方法也很多。 1．按表观密度分类 （1）重混凝土。表观密度大于2600kg/m3的混凝土。常由重晶石和铁矿石配制而成。 （2）普通混凝土。表观密度为1950～2500kg/m3的水泥混凝土。它主要由砂、石子和水泥配制而成，是土木工程中最常用的混凝土品种。 （3）轻混凝土。表观密度小于1950kg/m3的混凝土。它包括轻骨料混凝土、多孔混凝土和大孔混凝土等。 2．按胶凝材料的品种分类 通常根据主要胶凝材料的品种，并以其名称命名，如水泥混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土等。有时也以加入的特种改性材料命名，如水泥混凝土中掺入钢纤维时，称为钢纤维混凝土；水泥混凝土中掺加大量粉煤灰时则称为粉煤灰混凝土等。 3．按使用部位、功能和特性分类 按使用部位、功能和特性通常可分为结构混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、防辐射混凝土、补偿收缩混凝土、防水混凝土、泵送混凝土、自密实混凝土、纤维混凝土、聚合物混凝土、高强混凝土、高性能混凝土等。 6.1 混凝土概述 2024/8/3 Page 7 6.1.2 混凝土的特点 普通混凝土在建筑工程中能得到广泛的应用，其主要原因是由于它具有以下优点。 ① 原材料来源丰富，造价低廉。混凝土中砂、石骨料约占80%，而砂、石为地方性材料，到处可得，因此可就地取材，价格便宜。 ② 混凝土拌合物具有良好的可塑性。可按工程结构要求浇筑成各种形状和任意尺寸的整体结构或预制构件。 ③ 配制灵活、适应性好。改变混凝土组成材料的品种及比例，可制得不同物理力学性能的混凝土，以满足各种工程的不同需要。 ④ 抗压强度。硬化后的混凝土其抗压强度一般为20～40MPa，也可高达60～100MPa，故很适于作建筑结构材料。 ⑤ 与钢筋有牢固的黏结力，并混凝土与钢筋的线膨胀系数基本相同，二者复合成钢筋混凝土后，能保证共同工作，从而大大扩展了混凝土的应用范围。 ⑥ 耐久性良好。混凝土一般不需要维护保养，故维修费用少。 ⑦ 耐火性好。普通混凝土的耐火性远比木材、钢材和塑料好，可经数小时的高温作用而仍保持其力学性能，有利于火灾时扑救。 ⑧ 生产能耗较低。混凝土生产的能源消耗远比烧土制品及金属材料低。 6.1 混凝土概述 2024/8/3 Page 8 6.2.1 水泥 6.2 混凝土的组成材料 8 1．水泥品种的选择 水泥品种的选择主要根据工程结构特点、工程所处环境及施工条件确定。例如，高温车间结构混凝土有耐热要求，一般宜选用耐热性好的矿渣水泥等。 2．水泥强度等级的选择 水泥强度等级的选择原则：混凝土设计强度等级越高，则水泥强度等级也宜越高；设计强度等级低，则水泥强度等级也相应低。 2024/8/3 Page 9 6.2.2 砂 公称粒径在0.15～5.0mm的骨料称为细骨料，亦即砂。常用的细骨料有河砂、海砂、山砂和机制砂（有时也称为人工砂、加工砂）等。通常根据技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类。Ⅰ类用于强度等级大于C60的混凝土；Ⅱ类用于C30～C60的混凝土；Ⅲ类用于小于C30的混凝土。 6.2 混凝土的组成材料 9 1．有害杂质含量 2．颗粒形状及表面特征 3．坚固性 4．粗细程度与颗粒级配 5．砂的含水状态 2024/8/3 Page 10 6.2.2 砂 6.2 混凝土的组成材料 10 1．有害杂质含量 2．颗粒形状及表面特征 3．坚固性 4．粗细程度与颗粒级配 5．砂的含水状态 2024/8/3 Page 11 6.2.3 碎石和卵石 颗粒粒径大于5mm的骨料为粗骨料。混凝土工程中常用的有碎石和卵石两大类。碎石为岩石（有时采用大块卵石，称为碎卵石）经破碎、筛分而得；卵石多为自然形成的河卵石经筛分而得。通常根据卵石和碎石的技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类。Ⅰ类用于强度等级大于C60的混凝土；Ⅱ类用于C30～C60的混凝土；Ⅲ类用于小于C30的混凝土。 粗骨料的主要技术指标有下面几个。 6.2 混凝土的组成材料 11 1．有害杂质 2．颗粒形态及表面特征 3．粗骨料最大粒径 4．粗骨料的颗粒级配 5．粗骨料的强度 2024/8/3 Page 12 6.2.4 混凝土拌和合用水和养护用水 根据《混凝土用水标准》（JGJ 63—2006）的规定，凡符合国家标准的生活饮用水，均可拌制各种混凝土。海水可拌制素混凝土，但不宜拌制有饰面要求的素混凝土，更不得拌制钢筋混凝土和预应力混凝土。 值得注意的是，在野外或山区施工采用天然水拌制混凝土时，均应对水的有机质、Cl-和SO42-含量等进行检测，合格后方能使用。特别是某些污染严重的河道或池塘水，一般不得用于拌制混凝土。 6.2 混凝土的组成材料 12 2024/8/3 Page 13 6.3.1 混凝土用骨料试验基本规定 6.3 混凝土用骨料性能检测 1．细骨料的取样方法 （1）分批方法 （2）抽取试样 （3）取样数量 （4）试样缩分 2．粗骨料取样法 （1）分批方法 （2）抽取试样 （3）取样数量 （4）试样缩分 2024/8/3 Page 14 6.3.2 砂的筛分析检测 6.3 混凝土用骨料性能检测 1．目的 2．主要仪器设备 3．试验步骤 4．试验结果确定 5．试验结果鉴定 2024/8/3 Page 15 6.3.3 碎石或卵石的筛分析检测 6.3 混凝土用骨料性能检测 1．目的 2．主要仪器设备 3．试样制备 4．试验方法与步骤 2024/8/3 Page 16 6.4.1 减水剂 减水剂是指在混凝土坍落度相同的条件下，能减少拌和用水量；或者在混凝土配合比和用水量均不变的情况下，能增加混凝土坍落度的外加剂。根据减水率大小或坍落度增加幅度分为普通减水剂和高效减水剂两大类。此外，尚有复合型减水剂，如引气减水剂，既具有减水作用，同时具有引气作用；早强减水剂，既具有减水作用，又具有提高早期强度作用；缓凝减水剂，同时具有延缓凝结时间的功能等。 6.4 混凝土的外加剂 1．减水剂的主要功能 ① 配合比不变时显著提高流动性。 ② 流动性和水泥用量不变时，减少用水量，降低水灰比，提高强度。 ③ 保持流动性和强度不变时，节约水泥用量，降低成本。 ④ 配置高强高性能混凝土。 2．减水剂的作用机理 （1）分散作用 （2）润滑作用 3．常用减水剂品种 （1）木质素系减水剂 （2）萘磺酸盐系减水剂 （3）树脂系减水剂 （4）糖蜜类减水剂 （5）复合减水剂 2024/8/3 Page 17 6.4.2 早强剂 早强剂是指能加速混凝土早期强度发展的外加剂。其主要作用机理是加速水泥水化速度，加速水化产物的早期结晶和沉淀，主要功能是缩短混凝土施工养护期，加快施工进度，提高模板的周转率。它主要适用于有早强要求的混凝土工程及低温、负温施工混凝土、有防冻要求的混凝土、预制构件、蒸汽养护等。早强剂的主要品种有氯盐、硫酸盐和有机胺三大类，但更多使用的是它们的复合早强剂。 6.4 混凝土的外加剂 1．氯化钙早强剂 2．硫酸盐类早强剂 3．有机胺类早强剂 4．复合早强剂 在规定温度下，能显著降低混凝土的冰点，使混凝土液相不冻结或仅部分冻结，以保证水泥的水化作用，并在一定时间内获得预期强度的外加剂，称防冻剂。 防冻剂可分两类：一类主要是通过降低混凝土冰点，使混凝土在初期养护阶段不遭受冻害。如氯化钠、亚硝酸钠及尿素等；另一类可直接与水泥水化反应，加速混凝土的凝结硬化，有利于混凝土强度增长。如碳酸钾、氯化钙、硝酸钙等。 目前冬季使用的防冻剂大部分是由几种外加剂复合而成的，一般由减水剂、引气剂、早强剂和防冻剂复合而成。这是因为复合防冻剂比单独使用防冻剂能获得更理想的效果。防冻剂的掺入量，应根据施工温度，通过试验确定。 亚硝酸钠虽然对钢筋有阻锈作用，但掺量超过8%，会使水泥水化反应减慢，造成混凝土抗冻性减弱，强度下降。尿素在正温时对混凝土有塑化早强作用，负温时有缓凝作用，但使用尿素防冻剂会使混凝土表面析盐霜，气温越低越明显，尿素的掺量最大不超过4%。碳酸钾掺量过大时，会在混凝土转入正温后遭到破坏，碳酸钾掺量不宜大于10%。 2024/8/3 Page 18 6.4.3 防冻剂 6.4 混凝土的外加剂 引气剂是指加入混凝土拌合物中能产生许多均匀分布的微小气泡（孔径为0.01～2mm），并在硬化后仍能保留其气泡的外加剂。引气剂一般为憎水性表面活性物质，溶于水中能显著降低水的表面张力，因此掺入拌合物后，在混凝土搅拌过程中，由于物理作用会产生无数微细的气泡。这些活性物质定向吸附在气泡表面，形成单分子吸附膜，液膜稳定牢固，不易破裂，能均匀分布于混凝土拌合物中。 大量微细气泡的存在能使混凝土拌合物中的水分较均匀地分布于气泡表面上，从而可大大改善拌合物的保水性和黏聚性，使其泌水现象减轻。气泡介于颗粒之间，能起一定的润滑作用，使颗粒间摩擦力减小，从而提高混凝土拌合物的流动性。 在硬化的混凝土中，由于气泡隔断了毛细孔渗水通路，故能提高抗渗、抗冻性，同时因气泡有较大的弹性变形能力，对冰冻等破坏力能起缓冲作用，故也能提高抗冻性。但大量气泡的存在使混凝土有效受力面积减少，且因气泡多集聚在砂子颗粒外表，削弱了砂粒与水泥石的黏结力，因而使混凝土强度降低。含气量越大，强度降低越明显。 2024/8/3 Page 19 6.4.4 引气剂 6.4 混凝土的外加剂 凡能延续混凝土凝结时间并对后期强度无显著影响的外加剂称为缓凝剂。当混凝土拌合物需长距离运输、采用滑模施工以及在混凝土浇灌中断时为避免设置施工缝或为减少水泥水化热对结构物的影响时，常需采用缓凝剂。 在我国，作为缓凝剂用得较多的是糖蜜及木质素磺酸钙。糖蜜是经石灰处理过的制糖下脚料，将其掺入新拌混凝土中，能吸附在水泥颗粒表面，形成同种电荷的亲水膜，使水泥颗粒相互排斥分散，不致相互聚合成较大的粒子，从而起到缓凝作用。糖蜜的掺加量对混凝土性能影响很大，当其掺量大于水泥质量的1%时，混凝土会长时间疏松不硬，当糖蜜掺入量为4%时，其强度严重下降， 38d的强度仅为空白混凝土的十分之一。但若糖蜜掺量为0.2%～0.5%时，则能适当延长混凝土的凝结时间约lh，同时还能改善混凝土拌合物的流动性及提高混凝土的强度。 其他如酒石酸、柠檬酸、硼酸盐、磷酸盐、锌盐等也都可作为缓凝剂使用，它们可使混凝土凝结时间延缓几小时以上。其具体掺量应根据对混凝土凝结时间的要求，通过试验确定。常用剂量（以占水泥质量的百分数计）约为：木质素磺酸钙0.1%～0.3%，酒石酸0.075%，柠檬酸0.05%。 缓凝剂常用于商品混凝土中及夏季混凝土施工、大体积混凝土施工和流态混凝土施工，若与高效减水剂复合使用可减少坍落度损失并达到节省水泥用量的目的。 2024/8/3 Page 20 6.4.5 缓凝剂 6.4 混凝土的外加剂 膨胀剂是能使混凝土在硬化过程中产生微量体积膨胀以补偿收缩，或少量膨胀使体积更为密实的外加剂。 常用的膨胀剂有硫铝酸钙类（如明矾石膨胀剂、 UEA膨胀剂、 硫铝酸钙膨胀剂）、氧化钙类、氧化镁类和氧化钙—硫铝酸钙类复合膨胀剂等。 以适量膨胀剂掺入混凝土中，可配制成补偿收缩混凝土、填充用膨胀混凝土和自应力混凝土、结构自防水混凝土等。当其膨胀变形受到约束时，其膨胀能将变为预压应力（自应力），这一压应力大致能抵消混凝土在硬化过程中由于收缩而导致的拉应力，从而使混凝土不裂或少裂。 2024/8/3 Page 21 6.4.6 膨胀剂 6.4 混凝土的外加剂 ① 外加剂运到施工现场时，应有专人负责保管，按品种分别放好，以免用错。 ② 外加剂必须有专人负责配制，加入混凝土、砂浆拌合物中应有专人负责，严格掌握配合比，控制掺入量。 ③ 装外加剂的容器和瓶子应有明显标志，各施工单位要对职工加强安全教育，以免发生事故。 ④ 掺入外加剂的混凝土、砂浆等拌合物停放时间不宜过长，否则坍落度、稠度损失过大，造成失效，影响浇灌。 ⑤ 外加剂对不同品种和生产厂的水泥有适应性，因此使用外加剂前必须经过试验。 2024/8/3 Page 22 6.4.7 外加剂使用和保管注意事项 6.4 混凝土的外加剂 2024/8/3 Page 23 新拌混凝土的和易性，也称工作性，是指拌合物易于搅拌、运输、浇捣成型，并获得质量均匀密实的混凝土的一项综合技术性能。通常用流动性、黏聚性和保水性三项内容表示。流动性是指拌合物在自重或外力作用下产生流动的难易程度；黏聚性是指拌合物各组成材料之间不产生分层离析现象；保水性是指拌合物不产生严重的泌水现象。 通常情况下，混凝土拌合物的流动性越大，则保水性和黏聚性越差，反之亦然，相互之间存在一定矛盾。和易性良好的混凝土是指既具有满足施工要求的流动性，又具有良好的黏聚性和保水性。因此，不能简单地将流动性大的混凝土称为和易性好，或者流动性减小说成和易性变差。良好的和易性既是施工的要求也是获得质量均匀密实混凝土的基本保证。 6.5.1 和易性的概念 6.5 混凝土拌合物的和易性及检测 2024/8/3 Page 24 混凝土拌合物和易性是一项极其复杂的综合指标，到目前为止全世界尚无能够全面反映混凝土和易性的测定方法，通常通过测定流动性，再辅以其他直观观察或经验综合评定混凝土和易性。流动性的测定方法有坍落度法、维勃稠度法、探针法、斜槽法、流出时间法和凯利球法等十多种，对普通混凝土而言，最常用的是坍落度法和维勃稠度法。 1．坍落度法 2．维勃稠度法 3．坍落度的选择原则 6.5.2 和易性的测试和评定 6.5 混凝土拌合物的和易性及检测 2024/8/3 Page 25 新拌混凝土拌合物的和易性是保证混凝土便于施工、质量均匀、成型密实的性能，它是保证混凝土施工质量的前提。下面以坍落度来检测新拌混凝土拌合物的和易性。 6.5.3 普通混凝土拌合物和易性检测 6.5 混凝土拌合物的和易性及检测 1．适用范围 2．主要仪器设备 3．试验方法及步骤 4．试验结果确定 5．和易性的调整 2024/8/3 Page 26 6.5.4 影响和易性的主要因素 6.5 混凝土拌合物的和易性及检测 （1）单位用水量 （2）浆骨比 （3）水灰比 （4）砂率 （5）水泥品种及细度 （6）骨料的品种和粗细程度 （7）外加剂 （8）时间、气候条件 2024/8/3 Page 27 ① 当混凝土流动性小于设计要求时，为了保证混凝土的强度和耐久性，不能单独加水，必须保持水灰比不变，增加水泥浆用量。但水泥浆用量过多，则混凝土成本提高，且将增大混凝土的收缩和水化热等。混凝土的黏聚性和保水性也可能下降。 ② 当坍落度大于设计要求时，可在保持砂率不变的前提下，增加砂石用量。实际上相当于减少水泥浆数量。 ③ 改善骨料级配，既可增加混凝土流动性，也能改善黏聚性和保水性。但骨料占混凝土用量的75%左右，实际操作难度往往较大。 ④ 掺减水剂或引气剂，是改善混凝土和易性的最有效措施。 ⑤ 尽可能选用最优砂率。当黏聚性不足时可适当增大砂率。 6.5.5 混凝土和易性的调整和改善措施 6.5 混凝土拌合物的和易性及检测 2024/8/3 Page 28 如前所述，由于水化热、干燥收缩及泌水等原因，混凝土在受力前就在水泥石中存在有微裂纹，特别是在骨料的表面处存在有部分界面微裂纹。当混凝土受力后，在微裂纹处产生应力集中，使这些微裂纹不断扩展、数量不断增多，并逐渐汇合连通，最终形成若干条可见的裂缝而使混凝土破坏。 6.6.1 混凝土的受力破坏特点 6.6 混凝土的强度 2024/8/3 Page 29 1．混凝土的立方体抗压强度 《普通混凝土力学性能试验方法》 （GB/T 50081—2002）规定，将混凝土制作成边长为150mm的立方体试件，在标准养护条件（温度为（20±3）℃，相对湿度为90%以上）下，养护到28d龄期，测得的抗压强度值称为立方体抗压强度，简称抗压强度。 2．混凝土的强度等级 为了正确进行设计和控制工程质量，混凝土的强度等级按立方体抗压强度标准值划分。混凝土的立方体抗压强度标准值（简称抗压强度标准值）是测得的抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%，或具有95%强度保证率的抗压强度值。 6.6.2 混凝土的抗压强度与强度等级 6.6 混凝土的强度 2024/8/3 Page 30 1．混凝土的轴心抗压强度 混凝土的轴心抗压强度又称棱柱体抗压强度，是以150mm×150mm×300mm的试件在标准养护条件下，养护至28d龄期，测得的抗压强度值。 2．普通混凝土立方体抗压强度检测 6.6.3 混凝土的轴心抗压强度及检测 6.6 混凝土的强度 （1）目的 （2）主要仪器设备 （3）制作方法 （4）试件养护 （5）抗压强度测定 （6）试验结果确定 2024/8/3 Page 31 混凝土属于脆性材料，抗拉强度只有抗压强度的1/10～1/20，且比值随混凝土抗压强度的提高而减少。在混凝土结构设计中，通常不考虑混凝土承受拉力，但混凝土的抗拉强度与混凝土构件的裂缝有着密切的关系，是混凝土结构设计中确定混凝土抗裂性的重要依据。 6.6.4 混凝土的抗拉强度 6.6 混凝土的强度 2024/8/3 Page 32 1．水泥标号与水灰比 2．骨料的品种、规格与质量 3．养护温度、湿度 4．龄期 5．施工方法、施工质量及其控制 6.6.5 影响混凝土强度的因素 6.6 混凝土的强度 2024/8/3 Page 33 1．采用高标号水泥或快硬早强型水泥 2．采用干硬性混凝土或较小的水灰比 3．采用级配好、质量高、粒径适宜的骨料 4．采用机械搅拌和机械振动成型 5．加强养护 6．掺加外加剂 7．掺加混凝土掺合料 6.6.6 提高混凝土强度的措施 6.6 混凝土的强度 2024/8/3 Page 34 混凝土在硬化过程中，由于水泥水化产物的体积小于反应物（水泥与水）的体积，导致混凝土在硬化时产生收缩，称为化学收缩。混凝土的化学收缩是不可恢复的，收缩量随混凝土的硬化龄期的延长而增加，一般在40d内逐渐趋向稳定。化学收缩值很小，一般对混凝土的结构没有破坏作用。需指出的是，虽然系统的体积减少了，但水泥水化产物的体积大于反应物水泥和水的体积，即随反应的进行，因相体积增加，密实度提高。 6.7.1 化学变形 6.7 混凝土的变形性能 2024/8/3 Page 35 混凝土干缩变形取决于周围环境的湿度变化。混凝土产生干缩的原因是由于混凝土内部吸附水分的蒸发，引起凝胶体失水产生紧缩，以及毛细管水分蒸发而使混凝土整体内的颗粒受到毛细管压力作用而产生的体积收缩。这种体积收缩是可以恢复的，即重新吸水后产生体积膨胀。混凝土在水中硬化时，也会产生微量膨胀，但这种膨胀值远比干缩值小，不会造成破坏作用。 混凝土的干缩造成结构物一般条件下混凝土的极限收缩值为（50～90） ×10-5mm/mm，混凝土的干缩造成结构物开裂、变形，对工程构成危害。 6.7.2 干缩变形 6.7 混凝土的变形性能 2024/8/3 Page 36 对大体积混凝土工程，在凝结硬化初期，由于水泥水化放出的水化热不易散发而聚集在内部，造成混凝土内外温差很大，有时可达40℃～50℃，从而导致混凝土表面开裂。为降低混凝土内部的温度，应采用水化热较低的水泥和最大粒径较大的粗骨料，并应尽量降低水泥用量，也可掺加缓凝剂或采取人工降温等措施。 混凝土在正常使用条件下也会随温度的变化而产生热胀冷缩变形。混凝土的热膨胀系数与混凝土的组成材料及用量有关，但影响不大。混凝土的热膨胀系数一般为（0.6～1.3） ×10−5，即温度每升降l℃， lm混凝土的胀缩约为0.01mm。温度变形对大体积混凝土工程、大面积混凝土及纵长的混凝土结构等极为不利，易使混凝土产生温度裂纹。对纵长的混凝土结构及大面积的混凝土工程，应每隔一段长度设置一温度伸缩缝。 6.7.3 温度变形 6.7 混凝土的变形性能 2024/8/3 Page 37 1．混凝土徐变 混凝土在长期荷载作用下，沿着作用力方向的变形会随时间不断增长，即荷载不变而变形随时间增加，一般要延续2～3年逐渐趋于稳定。这种在长期荷载作用下产生的变形称为徐变。 2．混凝土的疲劳变形 混凝土的疲劳是在荷载重复作用下产生的。混凝土在荷载重复作用下引起的破坏称为疲劳破坏。疲劳现象大量存在于工程结构中，钢筋混凝土吊车梁受到重复荷载的作用，钢筋混凝土道桥受到车 辆振动的影响以及港口海岸的 混凝土结构受到波浪冲击而损 伤等都属于疲劳破坏现象。疲 劳破坏的特征是裂缝小而变形 大，在重复荷载作用下，混凝 土的强度和变形有着重要的变 化。 6.7.4 荷载作用下的变形 6.7 混凝土的变形性能 2024/8/3 Page 38 抗渗性是混凝土的一项重要性质，它还直接影响混凝土的抗冻性及抗侵蚀性等。 混凝土的抗渗性用抗渗标号来表示。《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082—2009）规定，在标准试验条件下，以6个标准试件（厚度为150mm）中4个试件未出现渗水时，试件所能承受的最大水压力来确定和表示。《混凝土质量控制标准》（GB 50164—2011）规定混凝土的抗渗等级分为P4、 P6、 P8、 P10、 P12、 >P12六级，分别表示混凝土可抵抗0.4MPa、 0.6MPa、 0.8MPa、 1.0MPa、 1.2MPa以及大于1.2MPa的水压力。 混凝土的抗渗性主要与水泥品种和混凝土的孔隙率，特别是开口孔隙率以及成型时造成的蜂窝、孔洞等有关。混凝土的抗渗性与水灰比有着密切的关系。水灰比大于0.60时，混凝土的渗透系数急剧增加，即抗渗性急剧下降。因而配制有抗渗性要求的混凝土时，水灰比必须小于0.60。为提高混凝土的抗渗性应采用级配好、泥及泥块等杂质含量少的骨料，并应加强振捣成型和养护。掺加引气剂、减水剂、防水剂、膨胀剂等可大幅度提高混凝土的抗渗性。 地下工程及有防水或抗渗要求的工程应考虑混凝土的抗渗性。 6.8.1 混凝土的抗渗性 6.8 混凝土的耐久性 2024/8/3 Page 39 混凝土的抗冻性常用抗冻标号来表示。《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082—2009）规定，混凝土的抗冻性是以28d龄期的试件，在吸水饱和状态下反复冻结（−15℃～−20℃的空气中）与融化（+20℃的水中），以混凝土的抗压强度损失不超过25%，并且质量损失不超过5%时混凝土所能经受的最多冻融循环次数来表示。《混凝土质量控制标准》（GB 50164—2011）规定混凝土的抗冻性分为F50、 F100、 F150、 F250、 F300、 F350、 F400、 >F400八个级别，分别表示可抵抗15、 25、 50、 100、 150、 200、 250、 300次的冻融循环。 混凝土的抗冻性还可用快冻法（属于非破损法）进行试验，该法适用于抗冻性高的混凝土。快冻法是以经快速冻融循环后， 混凝土的相对动弹性模量不小于60%， 且质量损失不大于5%时，混凝土所能承受的最多冻融循环次数来表示。 6.8.2 混凝土的抗冻性 6.8 混凝土的耐久性 2024/8/3 Page 40 混凝土所处的环境含有侵蚀介质时，则对混凝土必须有抗侵蚀性要求。混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥的品种与混凝土的密实度。关于水泥品种的选择参见第五章。提高密实度的措施与提高混凝土抗渗性及抗冻性的措施相同。特殊情况下，混凝土的抗侵蚀性也与所用骨科的性质有关，如环境中含有酸性物质时，应采用耐酸性高的骨料（石英岩、花岗岩、安山岩、铸石等）；如环境中含有强碱性的物质时，应采用耐碱性高的骨料（石灰岩、白云岩、花岗岩等）。 6.8.3 混凝土的抗侵蚀性 6.8 混凝土的耐久性 2024/8/3 Page 41 空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水的过程称为碳化，又称中性化。未碳化的混凝土内含有大量的氢氧化钙，毛细孔内氢氧化钙水溶液的pH值可达12.6～13，这种强碱性环境能在钢筋表面形成一层钝化膜，因而对钢筋具有良好的保护力。碳化使混凝土的碱度降低，当碳化深度超过钢筋的保护层时，由于混凝土的中性化，钢筋表面的钝化膜被破坏，钢筋产生锈蚀。钢筋锈蚀还会引起体积膨胀，使混凝土保护层开裂和剥落。混凝土的开裂和剥落又会加速混凝土的碳化和钢筋的锈蚀。因此碳化作用的最大危害是对钢筋的保护作用降低，使钢筋容易锈蚀。 碳化还会引起混凝土表面产生微裂纹，从而降低混凝土的抗拉强度、抗折强度及抗渗性等。但碳化产生的碳酸钙使混凝土的表面更加致密，因而对混凝土的抗压强度有利。总体来讲，碳 化对混凝土弊大于利。 6.8.4 混凝土的碳化 6.8 混凝土的耐久性 2024/8/3 Page 42 水泥石中的碱和集料中的活性成分发生化学反应，在集料表面上生成一层凝胶，遇水时产生很大的体积膨胀，从而导致混凝土产生膨胀开裂而破坏，这种现象称为碱—集料反应。其分为碱—硅酸反应、碱—碳酸盐反应与碱—硅酸盐反应。 碱—集料反应必须具备下面3个条件。 ① 水泥中必须含有相当数量的碱，以等当量Na2O计，即（Na2O+0.658K2O） ＞0.6%； ② 混凝土集料中必须有一定数量能与碱反应的活性岩石或矿物； ③ 能供应水分的潮湿环境。 鉴于碱—集料反应的特点，要避免碱—集料反应对混凝土工程的危害，最好的方法就是在配制混凝土时采取措施。一般可采取控制使用活性集料，采用低碱水泥，控制外加剂含碱量和掺用火山灰粉状掺合料等措施。 6.8.5 混凝土的碱—集料反应 6.8 混凝土的耐久性 2024/8/3 Page 43 在进行混凝土配合比设计的时候，要满足以下四项基本要求。 ① 满足施工要求的和易性。 ② 满足设计的强度等级，并具有95%的保证率。 ③ 满足工程所处环境对混凝土的耐久性要求。 ④ 经济合理，最大限度节约水泥，降低混凝土成本。 在进行混凝土配合比设计之前，应了解工程情况及材料来源，如水泥品种及标号、骨料特征、施工条件及施工方法、养护方法、气候条件等。 6.9.1 混凝土配合比设计的基本要求 6.9 混凝土配合比设计 2024/8/3 Page 44 为了达到混凝土配合设计的四项基本要求，关键是要控制好水灰比（W/C）、单位用量（W0）和砂率（Sp）三个基本参数。这三个基本参数的确定原则如下。 1．水灰比 水灰比根据设计要求的混凝土强度和耐久性确定。确定原则：在满足混凝土设计强度和耐久性的基础上，选用较大水灰比，以节约水泥，降低混凝土成本。 2．单位用水量 单位用水量主要根据坍落度要求和粗骨料品种、最大粒径确定。确定原则：在满足施工和易性的基础上，尽量选用较小的单位用水量，以节约水泥。因为当W/C一定时，用水量越大，所需水泥用量也越大。 3．砂率 合理砂率的确定原则：砂子的用量填满石子的空隙略有富余。砂率对混凝土和易性、强度和耐久性影响很大，也直接影响水泥用量，故应尽可能选用最优砂率，并根据砂子细度模数、坍落度要求等加以调整，有条件时宜通过试验确定。 6.9.2 混凝土配合比设计中的三个基本参数 6.9 混凝土配合比设计 2024/8/3 Page 45 混凝土配合比设计的基本方法有两种：一种是体积法（又称绝对体积法）；另一种是重量法（又称假定表观密度法），基本原理如下。 6.9.3 混凝土配合比设计方法和原理 6.9 混凝土配合比设计 1．体积法基本原理 2．重量法基本原理 2024/8/3 Page 46 混凝土配合比设计步骤为：首先根据原始技术资料“初步计算配合比”；然后经试配调整获得满足和易性要求的“基准配合比”；再经强度和耐久性检验定出满足设计要求、施工要求和经济合理的“试验室配合比”；最后根据施工现场砂、石料的含水率换算成“施工配合比”。 6.9.4 混凝土配合比设计步骤 6.9 混凝土配合比设计 1．初步计算配合比计算步骤 2．基准配合比和试验室配合比的确定 3．施工配合比 2024/8/3 Page 47 6.9.5 混凝土配合比设计实例 [例6-2] 某框架结构钢筋混凝土，混凝土设计强度等级为C30，现场机械搅拌，机械振捣成型，混凝土坍落度要求为50～70mm，并根据施工单位的管理水平和历史统计资料，混凝土强度标准差 取4.0MPa。所用原材料如下： 水泥：普通硅酸盐水泥32.5级，密度 c =3.1，水泥强度富余系数Kc=1.12； 砂：河砂Mx=2.4， Ⅱ 级配区， s =2.65g/cm3； 石子：碎石， Dmax=40mm，连续级配，级配良好， g =2.70g/cm3； 水：自来水。 求：混凝土初步计算配合比。 [例6-3] 承上题，根据初步计算配合比，称取12L各材料用量进行混凝土和易性试拌调整。测得混凝土坍落度T=20mm， 小于设计要求， 增加5%的水泥和水， 重新搅拌测得坍落度为65mm，且黏聚性和保水性均满足设计要求，并测得混凝土表观密度kg/m3，求基准配合比。又经混凝土强度试验，恰好满足设计要求，已知现场施工所用砂含水率4.5%，石子含水率1.0%，求施工配合比。 6.9 混凝土配合比设计 2024/8/3 Page 48 6.9.5 混凝土配合比设计实例 [例6-4] 承上题求得的混凝土基准配合比，若掺入减水率为18%的高效减水剂，并保持混凝土坍落度和强度不变， 实测混凝土表观密度 h =2400kg/m3。 求掺减水剂后混凝土的配合比。 1m3混凝土节约水泥多少千克？ 6.9 混凝土配合比设计 2024/8/3 Page 49 6.10.1 混凝土质量波动的原因 在混凝土施工过程中，原材料、施工养护、试验条件、气候因素的变化，均可能造成混凝土质量的波动，影响到混凝土的和易性、强度及耐久性。由于强度是混凝土的主要技术指标，其他性能可从强度得到间接反映，故以强度为例分析波动的因素。 6.10 混凝土的质量控制 1．原材料的质量波动 2．施工养护引起的混凝土质量波动 3．试验条件变化引起的混凝土质量波动 2024/8/3 Page 50 6.10.2 混凝土质量（强度）波动的规律 在正常的原材料供应和施工条件下，混凝土的强度有时偏高，有时偏低，但总是在配制强度的附近波动，质量控制越严，施工管理水平越高，则波动的幅度越小；反之，则波动的幅度越大。通过大量的数理统计分析和工程实践证明，混凝土的质量波动符合正态分布规律，正态分布曲线如图6.19所示。 6.10 混凝土的质量控制 2024/8/3 Page 51 6.10.3 混凝土强度的匀质性评定 混凝土强度的均匀性，通常采用数理统计方法加以评定，主要评定参数有： 6.10 混凝土的质量控制 1．强度平均值 2．标准差 3．变异系数 Cv 4．强度保证率 P（%） 5．混凝土的配制强度 2024/8/3 Page 52 6.11 轻混凝土 轻混凝土是指表观密度小于1950kg/m3的混凝土。可分为轻集料混凝土、多孔混凝土和无砂大孔混凝土三类。轻混凝土的主要有以下几个特点。 2．保温性能良好 4．力学性能良好 6.11 轻混凝土 1．表观密度小 3．耐火性能良好 5．易于加工 2024/8/3 Page 53 6.11.1 轻集料混凝土 用轻粗骨料、轻细骨料（或普通砂）和水泥配制而成的混凝土，其干表观密度不大于1950kg/m3，称为轻骨料混凝土。当粗细骨料均为轻骨料时，称为全轻混凝土；当细骨料为普通砂时，称砂轻混凝土。 6.11 轻混凝土 1．轻骨料的种类及技术性质 2．轻骨料混凝土的强度等级 3．轻骨料混凝土的制作与使用特点 4．轻骨料混凝土配合比设计要点 2024/8/3 Page 54 6.11.2 多孔混凝土 多孔混凝土中无粗、细骨料，内部充满大量细小封闭的孔，孔隙率高达60%以上。多孔混凝土可分为加气混凝土和泡沫混凝土两种。近年来，也有用压缩空气经过充气介质弥散成大量微气泡，均匀地分散在料浆中而形成多孔结构。这种多孔混凝土称为充气混凝土。 6.11 轻混凝土 1．蒸压加气混凝土 2．泡沫混凝土 2024/8/3 Page 55 6.11.3 大孔混凝土 大孔混凝土指无细骨料的混凝土，按其粗骨料的种类，可分为普通无砂大孔混凝土和轻骨料大孔混凝土两类。普通大孔混凝土是用碎石、卵石、重矿渣等配制而成。轻骨料大孔混凝土则是用陶粒、浮石、碎砖、煤渣等配制而成。有时为了提高大孔混凝土的强度，也可掺入少量细骨料，这种混凝土称为少砂混凝土。 普通大孔混凝土的表观密度为1500～1900kg/m3，抗压强度为3.5～10MPa。轻骨料大孔混凝土的表观密度为500～1500kg/m3，抗压强度为1.5～7.5MPa。 大孔混凝土的导热系数小，保温性能好，收缩一般较普通混凝土小30%～50%，抗冻性优良。 大孔混凝土宜采用单一粒级的粗骨料，如粒径为10～20mm或10～30mm。不允许采用小于5mm和大于40mm的骨料。水泥宜采用等级为32.5或42.5的水泥。水灰比（对轻骨料大孔混凝土为净用水量的水灰比）可在0.30～0.40取用，应以水泥浆能均匀包裹在骨料表面不流淌为准。 大孔混凝土适用于制做墙体小型空心砌块、砖和各种板材，也可用于现浇墙体。普通大孔混凝土还可制成滤水管、滤水板等，广泛用于市政工程。 6.11 轻混凝土 2024/8/3 Page 56 6.12.1 防水混凝土 防水混凝土又称抗渗性混凝土，是指具有较高抗渗性的混凝土，其抗渗性标号不小于S6。 防水混凝土的配制原则为减少混凝土的孔隙率，特别是开口孔隙率；堵塞连通的毛细孔隙或切断连通的毛细孔，并减少混凝土的开裂；使毛细孔隙表面具有憎水性。配制防水混凝土的常用方法有以下三种。 6.12 其他品种混凝土 1．普通防水混凝土 2．外加剂防水混凝土 3．膨胀水泥防水混凝土 2024/8/3 Page 57 6.12.2 耐火混凝土与耐热混凝土 能长期经受高温（高于1300℃）作用，并能保持所要求的物理力学性质的混凝土称为耐火混凝土，通常将在900℃以下使用的混凝土称为耐热混凝土。 6.12 其他品种混凝土 1．硅酸盐水泥耐火混凝土与耐热混凝土 2．铝酸盐水泥耐火混凝土与耐热混凝土 3．水玻璃耐火混凝土与耐热混凝土 4．磷酸盐耐火混凝土与磷酸盐耐热混凝土 2024/8/3 Page 58 6.12.3 耐酸混凝土 常用的耐酸混凝土为水玻璃耐酸混凝土。水玻璃耐酸混凝土是由水玻璃、氟硅酸钠促硬剂、耐酸粉料、耐酸粗、细骨料等配制而成。常用的耐酸粉料为石英粉、安山岩粉、辉绿岩粉、铸石粉、耐酸陶瓷粉等；常用的耐酸粗、细骨料为石英岩、辉绿岩、安山岩、玄武岩、铸石等。 水玻璃耐酸混凝土的配合比一般为水玻璃︰耐酸粉料︰耐酸细骨料︰耐酸粗骨科=0.6～0.7:1:1:1.5～2.0，氟硅酸钠的掺量为12%～15%。水玻璃耐酸混凝土可抵抗除氢氟酸、 300℃以上的磷酸、高级脂肪酸以外的所有无机酸相有机酸以及绝大多数的酸性气体。 耐酸混凝土也可使用沥青、硫磺、合成树脂等来配制。 6.12 其他品种混凝土 2024/8/3 Page 59 6.12.4 硅酸盐混凝土 硅酸盐混凝土是由磨细硅质材料、石灰、石膏、水等材料，有时还加入适量的细骨料，经蒸汽养护或压蒸养护而得的人造石材。硅质材料中的氧化硅及少量的氧化铝在高温下与石灰和石膏发生水化，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙及水化硫铝酸钙等，因而具有一定的强度。常用的硅质材料为粉煤灰、矿渣、硅质砂等。硅酸盐混凝土制品一般以所用的硅质材料来命名，如粉煤灰硅酸盐混凝土砖（简称粉煤灰砖）、矿渣硅酸盐混凝土砖（简称矿渣砖）、灰砂硅酸盐混 凝土砖（简称灰砂砖）等。 6.12 其他品种混凝土 2024/8/3 Page 60 6.12.5 流态混凝土与泵送混凝土 流态混凝土是指坍落度为180～220mm，同时还具有良好的黏聚性和保水性的混凝土。流态混凝土一般是在坍落度为80～120mm的基准混凝土（未掺硫化剂的混凝土）中掺入硫化剂而获得，流硫剂可采用同掺法或后掺法加入。 泵送混凝土是指可用混凝土泵输送的混凝土。泵送混凝土的坍落度一般为80～220mm。配制流态混凝土时，水泥用量不宜小于270kg/m3，且应掺加适量的混凝土掺合料；最大粒径一般不宜超过40mm或需要控制40mm以上的含量，粗、细骨料的级配必须合格，同时宜采用中砂，且小于0.315mm的细骨料含量应较高，一般情况下水泥与小于0.315mm的细骨料的总和不宜少于400～450kg/m3（对应于最大粒径40～20mm） ；混凝土的砂率应较一般混凝土高5%～10%。 流态混凝土所用的流化剂属于高效减水利， 目前国内主要使用荼系和树脂系的高效减水剂。 6.12 其他品种混凝土 2024/8/3 Page 61 6.12.6 高强混凝土 关于高强混凝土，目前没有明确的定义或标准。一般认为C50及C50以上的混凝土为高强混凝土。 配制高强混凝土时，应选用质地坚实的粗、细骨料。粗骨料的最大粒径一般不宜大于20mm，当混凝土强度相对较低时，也可放宽到25～31.5mm，但当强度高于C70以上时，最大粒径必须小于20mm，同时粗骨料的压碎指标必须小于10%。细骨料宜使用细度模数大于2.7。此外粗、细骨料的级配应合格，泥及其他杂质的含量应少，必要时须进行清洗。 应使用不低于525的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，同时应掺加高效减水剂，且水泥用量不宜超过550kg/m3。高于C70以上的高强混凝土或大流动性的高强混凝土，须掺加硅灰或其他掺合料。高强混凝土的水灰比须小于0.35，砂率应为30%～35%，但泵送高强混凝土的砂率应适当增大。高强混凝土在成型后应立即覆盖或采取保湿措施。 高强混凝土的抗拉强度与抗压强度的比值较低，而脆性较大。高强混凝土的密实度很高，因而高强混凝土的抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性等耐久性均很高，其使用寿命大大超过一般的混凝土，可达100年以上。高强混凝土主要用于高层、大跨、桥梁等建筑的混凝土结构以及薄壁混凝土结构、预制构件等。 6.12 其他品种混凝土 2024/8/3 Page 62 6.12.7 高性能混凝土 高性能混凝土目前还没有统一的定义，但高性能混凝土必须具有优良的尺寸稳定性（即混凝土在凝结硬化过程中的沉降与塑性开裂要小，硬化后的干缩裂缝要少）、抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、气密性。高性能混凝土还应具有优良的和易性，其坍落度值应达到流态混凝土的要求，且不应产生离析、分层和泌水等现象，能保证或基本保证混凝土实现自密实。高性能混凝土的强度也应较高，日本与我国学者一般认为高性能混凝土的强度应大于C30，而英美学者则认为应达到高强混凝土的水平。 高性能混凝土在配制时，除应满足流态混凝土与高强混凝土的要求外，必须掺加适当细度的掺合料，使其能填充于水泥颗粒间的细小空隙，以取得最大的密实度。 高性能混凝土具有相当高的耐久性，其使用寿命可达100～150年以上。高性能混凝土特别适合用于大型基础建设，如高速公路、桥梁、隧道、核电站以及海洋工程与军工工程等。 6.12 其他品种混凝土 2024/8/3 Page 63 6.12.8 喷射混凝土 喷射混凝土是利用压缩空气，将配制好的混凝土拌合物通过管道高速喷射到受喷面（横板、旧建筑物等）上凝结硬化而成的一种混凝土。喷射混凝土一般须掺加速凝剂。 喷射混凝土按喷射方式分为干喷法和湿喷法。干喷法是将混凝土干拌合物（水泥、砂、石）利用压缩空气输送至喷嘴处，在喷嘴处加水后喷出。速凝剂可干掺入干拌合物中或掺入水中。干喷法的设备简单，但喷射时空气中粉尘含量高，施工条件恶劣，且混凝土的喷射回弹率高。湿喷法是将混凝土拌合物利用压缩空气输送至喷嘴处，在喷嘴处加入掺有速凝剂的水后喷出。湿喷法的设备较为复杂，但喷射时空气中粉尘含量少，回弹率较小（5%～10%）。 6.12 其他品种混凝土 2024/8/3 Page 64 6.12.9 纤维混凝土 纤维混凝土是指掺有纤维材料的混凝土，也称水泥基纤维复合材料。纤维均匀分布于混凝土中或按一定方式分布于混凝土中，从而起到提高混凝土的抗拉强度或冲击韧性的作用。 常用的高弹性模量纤维有钢纤维、玻璃纤维、石棉等，高弹性模量纤维在混凝土中可起到提高混凝土抗拉强度、刚度及承担动荷载能力的作用。常用的低弹性模量纤维有尼龙纤维、聚丙烯纤维以及其他合成纤维或植物纤维，低弹性模量纤维在混凝土中只起到提高混凝土韧性的作用。纤维的弹性模量越高，其增强效果越好。纤维的直径越小，与水泥石的黏结力越强，增强效果越好，故玻璃纤维和石棉（直径小于10μm）的增强效果远远高于钢纤维（直径为0.35～0.75mm）。玻璃纤维和钢纤维是最常用的两种纤维。短切纤维的长径比（纤维的长度与直径的比值）是一项重要参数，长径比太大不利于搅拌和成型，太小则不能充分发挥纤维的增强作用（易将纤维拔出）。玻璃纤维通常制成玻璃纤维网、布，使用时采用人工或机械铺设；或将玻璃纤维制成连续无捻纤维，使用时采用喷射法施工。 6.12 其他品种混凝土 2024/8/3 Page 65 6.12.10 聚合物混凝土 普通混凝土的最大缺陷是抗拉强度、抗裂性、耐酸碱腐蚀性以及其他耐久性较差，聚合物混凝土则在很大程度上克服了上述缺陷。 6.12 其他品种混凝土 1．聚合物水泥混凝土 2．聚合物浸渍混凝土 3．聚合物胶结混凝土 复习思考题 2024/8/3 Page 66 1．简述砂颗粒级配、细度模数的概念、测试和计算方法。 2．简述石子最大粒径、针片状、压碎指标的概念及测试和计算方法。 3．简述减水剂的作用机理和使用效果。 4．从技术经济及工程持点考虑，针对大体积混凝土、高强混凝土、普通现浇混凝土、混凝土预制构件、喷射混凝土和泵送混凝土工程或制品，如何选用合适的外加剂品种，并简要说明理由。 5．简述混凝土拌合物和易性的概念、测试方法、主要影响因素、调整方法及改善措施。 6．简述混凝土立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、抗拉强度和劈裂抗拉强度的概念及相互关系。 7．影响混凝土强度的主要因素及提高强度的主要措施有哪些？ 8．在什么条件下能使混凝土的配制强度与其所用水泥的强度等级相等？ 9．简述温度变形对混凝土结构的危害。 10．影响混凝土耐久性的主要因素及提高耐久性的措施有哪些？ 复习思考题 2024/8/3 Page 67 11．混凝土的合理砂率及确定的原则是什么？ 12．混凝土质量（强度）波动的主要原因有哪些？ 13．某道路工程用石子进行压碎值指标测定，称取13.2～16mm的试样3000克，压碎试验后采用2.36mm的筛子过筛，称得筛上石子重2815克，筛下细料重185克。求该石子的压碎值指标。 14．钢筋混凝土梁的截面最小尺寸为320mm，配置钢筋的直径为20mm，钢筋中心距离为80mm，问可选用最大粒径为多少的石子？ 15．某工程用碎石和普通水泥32.5级配制C40混凝土，水泥强度富余系数1.10，混凝土强度标准差4.0MPa。求水灰比。若改用普通水泥42.5级，水泥强度富余系数同样为1.10，水灰比为多少。 16．三个建筑工地生产的混凝土，实际平均强度均为23.0MPa，设计要求的强度等级均为C20，三个工地的强度变异系数Cv值分别为0.102、 0.155和0.250。问三个工地生产的混凝土强度保证率（P）分别是多少？并比较三个工地施工质量控制水平。 复习思考题 2024/8/3 Page 68 17．某工程设计要求的混凝土强度等级为C25，要求强度保证率P=95%。试求: （1） 当混凝土强度标准差σ=5.5MPa时，混凝土的配制强度应为多少？ （2） 若提高施工管理水平， σ降为3.0MPa时，混凝土的配制强度为多少？ （3） 若采用普通硅酸盐水泥32.5和卵石配制混凝土，用水量为180kg/m3，水泥富余系数Kc=1.10。问：从5.5MPa降到3.0MPa，每m3混凝土可节约水泥多少kg？ 18. 某工程在一个施工期内浇筑的某部位混凝土，各班测得的混凝土28d的抗压强度值（MPa）如下： 22.6； 23.6； 30.0； 33.0； 23.2； 23.2； 22.8； 27.2； 21.2； 26.0； 24.0； 30.8； 22.4； 21.2； 24.4； 24.4； 23.2； 24.4； 22.0； 26.20； 21.8； 29.0； 19.9； 21.0； 29.4； 21.2； 24.4； 26.8； 24.2； 19.0； 20.6；21.8；28.6；26.8；28.6；28.8；37.8；36.8；29.2；35.6；28.0。 （试件尺寸：150mm×150mm×150mm） 复习思考题 2024/8/3 Page 69 该部位混凝土设计强度等级为C20，试计算此批混凝土的平均强度 f cu 、标准差σ、变异系数Cv及强度保证率P。 19. 已知混凝土的水灰比为0.60，每m3混凝土拌和用水量为180kg，采用砂率33%，水泥的密度c =3.10g/cm3，砂子和石子的表观密度分别为 s =2.62g/cm3及 g =2.70g/cm3。试用体积法求1m3混凝土中各材料的用量。 20. 某实验室试拌混凝土，经调整后各材料用量为：普通水泥4.5kg，水2.7kg，砂9.9kg，碎石18.9kg，又测得拌合物表观密度为2.38kg/L，试求： （1） 每m3混凝土的各材料用量； （2） 当施工现场砂子含水率为3.5%，石子含水率为1%时，求施工配合比； （3） 如果把实验室配合比直接用于现场施工，则现场混凝土的实际配合比将如何变化？对混凝土强度将产生多大影响？ $$