5　混凝土（课件）- 《建筑材料》同步教学（北京理工大学版）

5　混凝土 5.1　混凝土概述 5.2　普通混凝土的组成材料 5.3　水泥混凝土的技术性质及检验 5.4　混凝土的外加剂 5.5　混凝土质量控制与强度评定 5.6　普通混凝土的配合比设计 返回 1 5.1　混凝土概述 混凝土是由胶凝材料、粗集料、细集料、水及其他材料为原料按适当的比例混合、拌和制成的混合物，经一定时间后硬化而成的人造石材。混凝土常简称为“砼”。 普通水泥混凝土，简称混凝土，是以水泥为胶凝材料配制而成的混凝土，自19世纪30年代出现以来，它的应用领域不断扩展，随着混凝土技术的不断进步，它不仅成为重要的结构材料，而且也成为重要的装饰、防水、防护等功能材料，是土木工程中最常用的建筑材料之一。自20世纪70年代以来，混凝土的应用水平和施工技术不断提高，应用范围更加广泛，用量逐年增加，目前，全世界普通混凝土年用量达40多亿立方米，我国年用量在15亿立方米以上。 下一页 返回 5.1　混凝土概述 同时，人们对混凝土的性能要求也越来越高，主要表现为对混凝土综合性能的全面改善。目前，混凝土技术正朝着超高强、轻质、高耐久性、多功能和智能化的方向发展。 5.1.1　混凝土的分类 混凝土经过一百多年的发展，已演变成了有多个品种的工程材料，通常从以下几个方面分类。 1．按所用胶凝材料分类 混凝土按所用胶凝材料可分为水泥混凝土、石膏混凝土、沥青混凝土、水玻璃混凝土、聚合物胶结混凝土和硅酸盐混凝土等几种。 上一页 下一页 返回 5.1　混凝土概述 2．按强度等级分类 （1）低强度混凝土。抗压强度小于30 MPa的混凝土为低强度混凝土。 （2）中强度混凝土。抗压强度为30～60 MPa的混凝土为中强度混凝土。 （3）高强度混凝土。抗压强度大于或等于60 MPa的混凝土为高强度混凝土。 （4）超高强度混凝土。抗压强度在100 MPa以上的混凝土为超高强度混凝土。 上一页 下一页 返回 5.1　混凝土概述 3．按用途分类 混凝土按用途可分为结构混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、膨胀混凝土等。 4．按表观密度分类 （1）重混凝土。其表观密度大于2 600 kg/m 3 ，是采用密度很大的重晶石等重集料和钡水泥、锶水泥等重水泥配制而成。重混凝土具有防止放射线的性能，又称防辐射混凝土，主要用作核能工程的屏蔽结构材料。 （2）普通混凝土。其表观密度为2 000～2 600 kg/m 3 ，是以水泥、水与普通的天然砂、石为集料配制而成，为建筑工程中应用最多的混凝土，主要用作各种建筑的承重结构材料。 上一页 下一页 返回 5.1　混凝土概述 （3）轻混凝土。其表观密度小于1 950 kg/m 3 ，包括采用陶粒等轻质、多孔集料配制的轻集料混凝土、无砂的大孔混凝土和不采用集料而掺入加气剂或泡沫剂的多孔混凝土，可用作承重结构、保温结构和承重兼保温结构。 5．按施工工艺分类 混凝土按施工工艺可分为泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、真空脱水混凝土、离心混凝土、压力灌浆混凝土、预拌混凝土（商品混凝土）等。 6．按掺合料分类 混凝土按掺合料可分为粉煤灰混凝土、硅灰混凝土、碱矿渣混凝土和纤维混凝土等。 上一页 下一页 返回 5.1　混凝土概述 5.1.2　混凝土的特点 混凝土作为最重要的建筑材料之一，其技术与经济意义是其他建筑材料所无法比拟的，混凝土之所以能得到广泛的应用，其根本原因是混凝土材料具备很多优点。 （1）组成材料中的80%以上可以就地取材，经济方便。 （2）易于加工。新拌混凝土具有良好的可塑性和浇筑性，可根据设计要求浇筑成各种形状和尺寸的结构或构件。 （3）很好的匹配性。混凝土与钢筋、纤维或其他增强材料拌和后能有效协同工作。 上一页 下一页 返回 5.1　混凝土概述 （4）可调性比较强。混凝土的性能取决于组成材料的种类及组合比例，通过调整组成材料的品种、质量和组合比例来配制不同性质的混凝土。 （5）钢筋混凝土结构可代替钢、木结构，节约大量的钢材和木材。 （6）混凝土具有较高的抗压强度和良好的耐久性。硬化后的混凝土的抗压强度一般可达20～40 MPa，有的高达80～100 MPa，因此，混凝土常作为抗压构件。混凝土在使用过程中的维修费比其他常用建筑材料少。 上一页 下一页 返回 5.1　混凝土概述 混凝土的主要缺点是：自重较大、比强度小、不利于建筑物向高层和大跨度方向发展；抗拉强度低、变形能力差、绝热性差、易开裂、生产周期长等。但混凝土与钢筋或其他增强材料有效协同工作后，可克服混凝土自身的一些缺点，制成各种结构或构件，广泛应用于工业与民用建筑工程中。 上一页 返回 5.2　普通混凝土的组成材料 5.2.1　水泥 水泥是混凝土中最重要的组分，也是混凝土组成材料中价格最高的材料。正确、合理地选择水泥的品种和强度等级，是影响混凝土强度和耐久性及经济性的重要因素。 1．水泥品种的选择 配制混凝土时，应根据工程的性质、部位、施工条件和环境状况等选择水泥的品种，根据水泥的特性，合理地选择水泥品种。 下一页 返回 5.2　普通混凝土的组成材料 2．水泥强度等级的选择 水泥强度等级的选择应与混凝土设计强度等级相适应，可遵循以下原则： （1）配制高强度等级的混凝土时，宜选用高强度等级的水泥；配制低强度等级的混凝土时，宜选用低强度等级的水泥。通常，以水泥强度等级为混凝土强度等级的1.5～2.0倍为宜，对于高强度混凝土可取0.9～1.5倍。 （2）在选用水泥强度等级时，应做到技术上可行，经济上合理，同时又兼顾耐久性。若用低强度等级的水泥配制高强度等级的混凝土时，为满足强度要求，必然增大水泥用量，不经济，混凝土易出现干缩开裂及温度裂缝等裂化现象。 上一页 下一页 返回 5.2　普通混凝土的组成材料 反之，用高强度等级的水泥配制低强度等级的混凝土时，若只考虑满足混凝土强度要求，水泥用量则较少，但难以满足混凝土和易性和耐久性的要求；但若水泥用量兼顾了耐久性等性能，常又会导致混凝土超强和不经济。因此，在选择水泥强度等级时，要做到统筹考虑。表5-1所示为不同水泥强度等级宜配制的混凝土强度等级。 5.2.2　集料 混凝土用集料，按其粒径大小的不同分为细集料和粗集料。粒径为0.15～4.75 mm的岩石颗粒，称为细集料；粒径大于4.75 mm的岩石颗粒，称为粗集料。粗、细集料的总体积占混凝土体积的70%～80%，因此，集料的性能对所配制的混凝土性能有很大影响。 上一页 下一页 返回 5.2　普通混凝土的组成材料 为保证混凝土质量，对集料技术性能的要求主要有：有害杂质含量少；具有良好的颗粒级配和细度；表面粗糙，与水泥粘结牢靠；性能稳定，坚固耐久等。 1．细集料 根据国家标准《建设用砂》（GB/T 14684—2011）的规定，粒径为0.15～4.75 mm的集料，称为细集料。同时，还规定，砂按细度模数（M x ）大小分为粗、中、细三种规格；按技术要求分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种类别。Ⅰ类细集料宜用于强度等级大于C60的混凝土；Ⅱ类细集料宜用于强度等级为C30～C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ类细集料宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。 上一页 下一页 返回 5.2　普通混凝土的组成材料 （1）细集料的种类及其特性。砂按产源分为天然砂、人工砂两类。一般在当地缺乏天然砂资源时，可采用人工砂。 （2）细集料的质量和质量要求。细集料质量的优劣，直接影响到混凝土质量的好坏。 2．粗集料 （1）粗集料的种类及其特性。根据国家标准《建设用卵石、碎石》（GB/T 14685—2011）的规定，粒径为4.75～90 mm的集料，称为粗集料，按技术要求将粗集料分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类。Ⅰ类粗集料宜用于强度等级大于C60的混凝土；Ⅱ类粗集料宜用于强度等级为C30～C60及有抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ类粗集料宜用于强度等级小于C30的混凝土。 上一页 下一页 返回 5.2　普通混凝土的组成材料 普通混凝土常用的粗集料有碎石和卵石。 （2）粗集料的技术要求。粗集料作为混凝土的组成材料之一，其质量的优劣直接影响到混凝土质量的好坏。 5.2.3　混凝土用水 混凝土用水包括拌合用水及养护用水。混凝土用水对保证混凝土的各项技术性能具有十分重要的作用，根据《混凝土用水标准》（JGJ 63—2006）的规定，混凝土拌合用水及养护用水中均不应含有影响混凝土的凝结硬化、强度发展、耐久性及引起钢筋混凝土锈蚀的成分，也不得污染混凝土表面。具体要求见表5-14。 上一页 下一页 返回 5.2　普通混凝土的组成材料 混凝土用水的水源有多种，但无论何种水源，在拌制或养护混凝土时必须符合《混凝土用水标准》（JGJ 63—2006）的规定。当对水质有怀疑时，应将待检验水与蒸馏水分别做水泥凝结时间和砂浆或混凝土强度的对比试验。对比试验测得的水泥初凝时间差和终凝时间差，均不得超过30 min，且其初凝时间和终凝时间应符合水泥标准的规定。 上一页 返回 5.3　水泥混凝土的技术性质及检验 普通水泥混凝土的主要技术性质包括和易性、强度、变形和耐久性。 5.3.1　混凝土拌合物的和易性 水泥混凝土在尚未凝结硬化之前，称为新拌水泥混凝土或混凝土拌合物。新拌水泥混凝土是不同粒径的矿物集料粒子的分散相在胶浆体的分散介质中的一种复杂分散系，它具有弹、黏、塑等性质。目前，在生产实践中对拌合物的性能主要用和易性来表示。 1．和易性的含义 和易性或称工作性，是指混凝土拌合物能保持其组成成分均匀，不发生分层离析、泌水等现象，适用于运输、浇筑、捣实成型等施工作业，并能获得质量均匀、密实的混凝土的性能。通常，和易性包含流动性、黏聚性和保水性三方面的含义。 下一页 返回 5.3　水泥混凝土的技术性质及检验 2．和易性的测定 目前，尚没有能够全面反映混凝土的和易性并被广泛接受的测定方法。通常是测定混凝土拌合物的流动性，再辅以其他方法或结合观察经验来综合评定混凝土拌合物的和易性。测定流动性的方法目前有数十种，最常用的是坍落度试验和维勃稠度试验。 3．影响混凝土拌合物和易性的主要因素 影响因素主要有： （1）内因：组成材料的质量及其用量。 （2）外因：环境条件（如温度、湿度和风速）以及时间两个方面。 上一页 下一页 返回 5.3　水泥混凝土的技术性质及检验 4．改善混凝土拌合物和易性的措施 （1）调整混凝土的材料组成。在保证混凝土强度、耐久性和经济性的前提下，适当调整混凝土的组成配合比例，以提高工作性。 （2）掺入各种外加剂。如减水剂、硫化剂等均能提高新拌混凝土的工作性，同时提高强度、耐久性以及节约水泥。 （3）提高振捣机械的效能。由于振捣效能的提高，可降低施工条件对混凝土拌合物工作性的要求，因而保持原有工作性也能达到捣实的效果。 上一页 下一页 返回 5.3　水泥混凝土的技术性质及检验 5．混凝土拌合物的工作性选择 混凝土拌合物的工作性，依据结构物的断面尺寸、钢筋配置的疏密以及捣实的机械类型和施工方法等来选择。一般对于无筋大结构、钢筋配置稀疏、易于施工的结构，尽可能选用较小的坍落度，以节约水泥；反之，对断面尺寸较小、形象复杂或配筋特密的结构，则应选用较大的坍落度，可易于浇捣密实，以保证施工质量。 铁路所用混凝土拌合物的工作性应根据《铁路混凝土》（TB/T 3275—2011）的规定，具体见表5-15。 上一页 下一页 返回 5.3　水泥混凝土的技术性质及检验 5.3.2　混凝土的强度 1．混凝土的立方体抗压强度标准值和强度等级 进行钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土桥梁结构设计时，混凝土材料的强度是以强度等级作为设计依据的。在结构设计时，混凝土各种力学强度的标准值，均可以由强度等级换算，因此，强度等级是混凝土各种力学强度值的基础。 2．轴心抗压强度 f 当混凝土立方体试件在进行抗压强度试验时，由于材料试验机的承压板对试件端部的摩阻效应，其强度有较大的提高。为使混凝土试件在抗压强度试验中受力状态更接近其在结构中的承压状态，通常采用棱柱体（高宽比h/b=2或圆柱体高径比h/b=2）试块，测定其轴心抗压强度，一般轴心抗压强度为抗压强度的0.7～0.8倍。 上一页 下一页 返回 5.3　水泥混凝土的技术性质及检验 5．提高混凝土强度的措施 （1）选用高强度水泥和早强型水泥。为了缩短养护时间，在供应条件允许时，应优先选用早强型水泥。 （2）采用低水胶比和降低浆集比。一方面采用低的水胶比，这可以减少混凝土中的游离水，从而减小混凝土中的空隙，提高混凝土的密实度和强度，另一方面降低了浆集比，减薄胶浆层厚度，可充分发挥集料的骨架作用，对混凝土强度的提高也有帮助。 （3）掺入混凝土外加剂和掺合料。目前，工程中所用的混凝土必须采用高效减水剂等外加剂，这样才能保证混凝土拌合物的工作性和混凝土的强度。 （4）采用湿热处理——蒸汽养护和蒸压养护。 上一页 下一页 返回 5.3　水泥混凝土的技术性质及检验 5.3.3　混凝土的变形 混凝土的变形按其产生的原因可分为荷载作用下的变形和非荷载作用下的变形两大类。荷载作用下的变形分为短期荷载作用下的弹塑性变形及长期荷载作用下的徐变变形；非荷载作用下的变形包括混凝土的化学收缩、温度变形、干缩湿胀等。 5.3.4　混凝土的耐久性 混凝土的耐久性是指混凝土材料在长期使用过程中，抵抗因服役环境外部因素和材料内部原因造成的侵蚀和破坏，而保持其原有性能不变的能力。 上一页 下一页 返回 5.3　水泥混凝土的技术性质及检验 混凝土在使用过程中随着时间的增长，性能会降低，也称为性能劣化。混凝土性能劣化的表现主要有：组成成分的改变、体积膨胀、裂缝、表面开裂、表面脱落、溶蚀、磨损、结构疏松、承受力下降、弹性模量降低、质量损失、体积增长等。造成混凝土性能劣化的外部环境因素指的是酸、碱、盐的腐蚀的作用，冰冻破坏作用，水压渗透作用，碳化作用，干式循环引起的风化作用，荷载应力作用和振动冲击作用等；材料内部因素主要是指碱-集料反应和自身体积变化。 上一页 下一页 返回 5.3　水泥混凝土的技术性质及检验 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082—2009）中详细规定了混凝土的长期性能和耐久性能的试验主要内容，包括抗冻试验、动弹性模量试验、抗水渗透试验、抗氯离子渗透试验、收缩试验、早期抗裂试验、受压徐变试验、碳化试验、混凝土中钢筋锈蚀试验、抗压疲劳变形试验、抗硫酸盐侵蚀试验和碱-集料反应试验。 通常以混凝土的抗渗性、抗冻性、抗碳化性能、抗腐蚀性能和碱-集料反应综合评价混凝土的耐久性。 上一页 返回 5.4　混凝土的外加剂 混凝土的外加剂是指在混凝土拌和过程中掺入的能显著改善混凝土性能的物质。其掺量一般不大于水泥质量的5%。由于外加剂对混凝土性能的改善，它在工程中的应用比例越来越大，不少国家使用掺外加剂的混凝土已占混凝土总量的60%～90%，因此，外加剂逐渐成为混凝土的第五种成分。 5.4.1　外加剂分类 混凝土外加剂种类繁多，根据《混凝土外加剂定义、分类、命名与术语》（GB/T 8075—2005）的规定，混凝土外加剂按其主要功能分为四类： （1）改善工作性的外加剂：减水剂、泵送剂、引气剂。 下一页 返回 5.4　混凝土的外加剂 （2）调节凝结硬化时间的外加剂：缓凝剂、早强剂、速凝剂。 （3）改善耐久性的外加剂：阻锈剂、防水剂、引气剂。 （4）改善其他性能的外加剂：加气剂、着色剂、膨胀剂、防冻剂。 5.4.2　减水剂 减水剂是指在混凝土坍落度基本相同的条件下，加入能显著减少拌合用水量的外加剂。 1．减水剂的作用机理 减水剂为表面活性物质，其分子由亲水基团和疏水基团两个部分组成。水泥加水拌和，水泥浆成絮凝结构，包裹一部分拌合水，降低了流动性。减水剂的作用机理表现在以下三个方面： 上一页 下一页 返回 5.4　混凝土的外加剂 （1）其疏水基团定向吸附于水泥颗粒表面，亲水基团指向水溶液，使水泥颗粒表面带有相同电荷，斥力作用使水泥颗粒分开，放出絮凝结构游离水，增加流动性。 （2）亲水基团吸附大量极性水分子，增加水泥颗粒表面溶剂化水膜厚度，起润滑作用，改善工作性。 （3）减水剂降低表面张力，使水泥颗粒更易湿润，水化比较充分，从而提高混凝土强度。 2．减水剂的技术经济效果 （1）增大流动性。在用水量及水胶比不变时，混凝土坍落度可增大100～200 mm，且不影响混凝土的强度。 上一页 下一页 返回 5.4　混凝土的外加剂 （2）提高混凝土的强度。在保持流动性及水泥用量不变的条件下，可减少拌合用水量10%～15%，从而降低水胶比，使混凝土强度提高15%～20%。 （3）节约水泥。在保持流动性及水胶比不变的条件下，可以在减少拌合用水量的同时，相应减少水泥用量。 （4）改善混凝土的耐久性。 3．减水剂的种类 按化学成分分类主要有木质素系、萘系、水溶性树脂系、糖蜜类和复合型减水剂等。 上一页 下一页 返回 5.4　混凝土的外加剂 （1）木质素系减水剂。木质素系减水剂包括木质素磺酸钙（木钙）、木质素磺酸钠（木钠）、木质素磺酸镁（木镁）等。其中，以木钙减水剂应用较多。 木钙减水剂是以生产纸浆或纤维浆剩余下来的亚硫酸浆废液为原料，采用石灰乳中和，经生物发酵除糖、蒸发浓缩、喷雾干燥而制得的棕黄色粉末。 木钙减水剂的适宜掺量，一般为水泥质量的0.2%～0.3%，其减水率为10%～15%，混凝土28 d抗压强度可提高10%～20%；若不减水，混凝土坍落度可增大80～100 mm；若保持混凝土的抗压强度和坍落度不变，可节约水泥用量10%左右。 上一页 下一页 返回 5.4　混凝土的外加剂 木钙减水剂对混凝土有缓凝作用，掺量过多或在低温下，其缓凝作用更为显著，而且还可能使混凝土强度降低，使用时应注意。 木钙减水剂可用于一般混凝土工程，尤其适用于大体积浇筑、滑模施工、泵送混凝土及夏季施工等。木钙减水剂不宜单独用于冬期施工，在日最低气温低于5 ℃时，应与早强剂或防冻剂复合使用。木钙减水剂也不宜单独用于蒸养混凝土及预应力混凝土，以免蒸养后混凝土表面出现疏松现象。 （2）萘系减水剂。萘系减水剂是用萘或萘的同系物经磺化与甲醇缩回而成的。目前，我国的产品主要有NNO、NF、FDN、UNF、MF、建1型等减水剂。其中，大部分品牌为非引气型减水剂。 上一页 下一页 返回 5.4　混凝土的外加剂 萘系减水剂的适宜掺量为水泥质量的0.5%～1.0%，减水率为10%～25%，混凝土28 d强度可提高20%以上。萘系减水剂的减水增强效果好，对不同品种水泥的适应性较强。适用于配制早强、高强、流态、蒸养混凝土。 （3）水溶性树脂系减水剂。水溶性树脂系减水剂是以水溶性树脂为主要原料制成的减水剂，如三聚氰胺树脂、古马隆树脂等。该类减水剂增强效果显著，为高效减水剂，我国产品主要有SM树脂减水剂等。 SM减水剂掺量为水泥质量的0.5%～2.0%，其减水率为15%～27%，混凝土3 d强度可提高30%～100%，28 d强度可提高20%～30%。SM减水剂适用于配制高强度混凝土、早强混凝土、流态混凝土及蒸养混凝土等。 上一页 下一页 返回 5.4　混凝土的外加剂 5.4.3　早强剂 早强剂是加速混凝土早期强度发展，并对后期强度无显著影响的外加剂。早强剂可以在常温、低温和负温（不低于 － 5 ℃）的条件下加速混凝土的硬化过程，多用于冬期施工和抢修工程。早强剂主要包括无机盐类（氯盐类、磷酸盐类）、有机胺类和有机-无机的复合物三大类。 5.5.4　缓凝剂 缓凝剂是指能延缓混凝土凝结时间，并对混凝土后期强度发展无不利影响的外加剂。 上一页 下一页 返回 5.4　混凝土的外加剂 缓凝剂主要有：糖类，如糖蜜；木质素磺酸盐类，如木钙、木钠。常用的缓凝剂是木钙和糖蜜，其中，以糖蜜的缓凝效果最好。 缓凝剂具有缓凝、减水、降低水化热和增强作用，对钢筋也无锈蚀作用。其主要适用于大体积混凝土和炎热气候下施工的混凝土以及需长时间停放或长距离运输的混凝土。 5.4.5　引气剂 引气剂是指在混凝土搅拌过程中，能引入大量分布均匀的微小气泡，以减少混凝土拌合物的泌水、离析，改善和易性，并能显著提高硬化混凝土抗冻性、耐久性的外加剂。目前，应用较多的引气剂为松香热聚物、松香皂、烷基苯磺酸盐等。由于大量微小、封闭且均匀分布的气泡的存在，使混凝土的某些性能得到以下明显的改善或改变： 上一页 下一页 返回 5.4　混凝土的外加剂 （1）改善混凝土拌合物的和易性。 （2）显著提高混凝土的抗渗性和抗冻性。 （3）降低混凝土强度。一般混凝土的含气量每增加1%时，其抗压强度将降低4%～6%，抗折强度降低2%～3%。 引气剂可用于抗渗混凝土、抗冻混凝土、抗硫酸盐混凝土、泌水严重混凝土、贫混凝土、轻混凝土以及对饰面有要求的混凝土等，但引气剂不宜用于蒸养混凝土及预应力混凝土。 5.4.6　防冻剂 防冻剂是能使混凝土在负温下硬化，并在规定养护条件下达到预期性能的外加剂。常用的防冻剂有氯盐类、氯盐阻锈类、无氯盐类。 上一页 下一页 返回 5.4　混凝土的外加剂 防冻剂用于负温条件下施工的混凝土。目前，国产防冻剂品种适用于 － 15 ℃～0 ℃的气温，当在更低气温下施工时，应采取其他混凝土冬期施工措施。 5.4.7　速凝剂 速凝剂是指能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。速凝剂主要有无机盐类和有机物类两类。我国常用的速凝剂是无机盐类，主要有红星Ⅰ型、711型、728型、8604型等。 速凝剂掺入混凝土后，能使混凝土在5 min内初凝，10 min内终凝，1 h就可产生强度，1 d强度可提高2～3倍，但后期强度会下降，28 d的强度为不掺时的80%～90%。 上一页 下一页 返回 5.4　混凝土的外加剂 速凝剂的速凝早强作用机理，是使水泥中的石膏变成硫酸钠失去缓凝作用，从而促使C 3 A迅速水化，并在溶液中析出其水化产物晶体，导致水泥浆迅速凝固。速凝剂主要适用于矿山井巷、铁路隧道、公路隧道、饮水涵洞、边坡防护、地下工程等喷锚支护时的喷射混凝土或喷射砂浆工程中。 5.4.8　外加剂的选择和使用 在混凝土中掺用外加剂，若选择和使用不当，则造成质量事故。因此，应注意外加剂品种的选择和外加剂掺量的确定。 1．外加剂品种的选择 在选择外加剂时，应根据工程需要、现场的材料条件，参考有关资料，通过试验确定。 上一页 下一页 返回 5.4　混凝土的外加剂 2．外加剂掺量的确定 混凝土外加剂均应适量掺入，掺量过小，往往达不到预期效果；掺量过大，则会影响混凝土的质量，甚至造成质量事故。因此，应通过试验试配，确定最佳掺量。 5.4.9　外加剂的掺入方法 外加剂的掺量很少，因此，必须保证其均匀分散，一般不能直接加入混凝土搅拌机内。对于可溶于水的外加剂，应先配制成一定浓度的溶液，再随水加入混凝土搅拌机内；对于不溶于水的外加剂，应与适量水泥或砂混合均匀后，再加入混凝土搅拌机内。另外，根据外加剂的掺入时间，减水剂有同掺法、后掺法和分掺法三种方法。实践证明，后掺法最好，最能发挥减水剂的功能。 上一页 返回 5.5　混凝土质量控制与强度评定 5.5.1　评定混凝土强度的质量参数 评定混凝土强度常用以下三个参数： （1）平均值。 （2）标准差。 （3）变异系数。 下一页 返回 5.5　混凝土质量控制与强度评定 上述三个参数中，平均值代表了强度总体的平均水平，并不反映混凝土强度波动情况；标准差又称为均方差，其值越大，说明混凝土强度离散性越大，混凝土质量越不稳定；变异系数是为了进行平均强度不同的混凝土质量之间质量稳定性的比较，其值越小，混凝土强度越稳定，均匀性越好。 5.5.2　强度保证率 在混凝土强度质量控制中，要重点考虑两项指标，即标准差与强度保证率。标准差反映混凝土质量的均匀性，强度保证率是指混凝土强度中不小于设计要求的强度等级的概率（P％），如图5-11所示。 上一页 下一页 返回 5.5　混凝土质量控制与强度评定 计算强度保证率P％，首先求出概率度t： 5.5.3　混凝土配制强度 根据混凝土强度保证率概念可知，如果按设计的强度等级配制混凝土，则其强度保证率只有50％。为使混凝土强度保证率满足规定要求，在设计混凝土配合比时，必须使配制强度高于混凝土设计要求强度，则有： f cu,0=fcu,k +tσ（5-17） 上一页 下一页 返回 5.5　混凝土质量控制与强度评定 可见，设计要求的保证率越大，配制强度就越高；强度质量稳定性越差，配制强度就越大。根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ 55—2011）的规定，工业与民用建筑及一般构筑物所采用的普通混凝土的强度保证率为95％，由表5-18可知，即得： f cu,0 ≥f cu,k +1.645σ （5-18） 式中　f cu,0 ——混凝土配制强度（MPa）； f cu,k ——混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）； σ——混凝土强度标准差（MPa）。 上一页 下一页 返回 5.5　混凝土质量控制与强度评定 5.5.4　混凝土强度评定 混凝土强度评定是以验收批为单位，按《混凝土强度检验评定标准》（GB/T 50107—2010）的规定分批检验，一个验收批的混凝土应由强度等级相同、龄期相同、生产工艺条件和配合比基本相同的混凝土组成。同一验收批的混凝土强度，用同批内标准立方体试件的全部强度代表值作为评定依据。对于现浇混凝土，应按单位工程的验收项目划分验收批，每个验收项目应按国家标准《建筑工程质量验收统一标准》（GB 50300—2013）确定。 上一页 返回 5.6　普通混凝土的配合比设计 5.6.1　混凝土配合比设计的基本要求 配合比设计的任务就是根据原材料的技术性能及施工条件，确定出能满足工程所需要的技术经济指标的各项组成材料的用量。其基本要求是： （1）达到混凝土结构设计的强度等级。 （2）满足混凝土施工要求的和易性。 （3）满足工程所处环境和使用条件对混凝土耐久性的要求。 （4）符合经济原则，节约水泥，降低成本。 下一页 返回 5.6　普通混凝土的配合比设计 5.6.2　混凝土配合比设计的资料准备 在进行混凝土配合比设计之前，必须通过调查研究，预先掌握下列基本资料： （1）了解工程设计要求的混凝土强度等级、质量稳定性的强度标准差，以便确定混凝土配制强度。 （2）了解工程所处环境对混凝土耐久性的要求，以便确定所配制混凝土的最大水胶比和最小水泥用量。 （3）了解结构构件断面尺寸及钢筋配置情况，以便确定混凝土集料的最大粒径。 上一页 下一页 返回 5.6　普通混凝土的配合比设计 （4）了解混凝土施工方法及管理水平，以便选择混凝土拌合物的坍落度及集料的最大粒径。 （5）掌握原材料的性能指标，包括水泥的品种、强度等级、密度；砂、石集料的种类、表观密度、级配、最大粒径；拌合用水的水质情况；外加剂的品种、性能、适宜掺量等。 5.6.3　混凝土配合比设计中的三个参数 混凝土配合比设计，实质上就是确定胶凝材料、水、砂与石子这四种基本组成材料用量之间的三个比例关系。即水与胶凝材料之间的比例关系，常用水胶比表示；砂与石子之间的比例关系，常用砂率表示；胶凝材料浆体与集料之间的关系，常用单位用水量表示。 上一页 下一页 返回 5.6　普通混凝土的配合比设计 水胶比、砂率、单位用水量是混凝土配合比设计的三个重要参数，在配合比设计中正确地确定这三个参数，就能使混凝土满足配合比设计的四项基本要求。 确定这三个参数的基本原则是：在满足混凝土强度和耐久性的基础上，确定混凝土的水胶比；在满足混凝土施工要求的和易性的基础上，根据粗集料的种类和规格，确定混凝土的单位用水量；砂的数量应以填充石子空隙后略有富余的原则来确定砂率。 5.6.4　混凝土配合比设计的步骤 混凝土配合比设计是一个计算、试配、调整的复杂过程，大致可分为四个设计阶段： 上一页 下一页 返回 5.6　普通混凝土的配合比设计 首先，根据配合比设计的基本要求和原材料技术条件，利用混凝土强度经验公式和图表进行计算，得出“计算配合比”；其次，通过试拌、检测，进行和易性调整，得出满足施工要求的“试拌配合比”；再次，通过对水胶比微量调整，得出既满足设计强度又比较经济、合理的“设计配合比”；最后，根据现场砂、石的实际含水率，对设计配合比进行修正，得出“施工配合比”。 5.6.5　普通混凝土配合比设计实例 上一页 返回 表 5 - 1 返回 表 5 - 14 返回 表 5 - 15 返回 图 5 - 11 返回 表 5 - 18 返回 $$