模块4 混凝土（课件）- 《建筑材料》同步教学（国防科技大学出版社）

建 筑 材 料 目录 模块4 混凝土 4.1 混凝土的概述 4.2 普通混凝土的组成材料 4.3 普通混凝土的技术性质 4.4 普通混凝土的配合比设计 4.5 其他品种混凝土 学习目标 了解普通混凝土组成材料的品种、技术要求及选用。 掌握混凝土的主要技术性能和影响性能的因素。 掌握混凝土配合比设计的方法和步骤。 了解其他品种混凝土的特点和应用。 模块4 凝土 4.1 混凝土的概述 混凝土是由胶凝材料、粗骨料、细骨料和水(或不加水)按适当的比例配合，拌制成拌合物，经一定时间后硬化而成的人造石材。目前，混凝土技术正朝着超高强、轻质、高耐久性、多功能和智能化方向发展。 4.1.1 混凝土的分类 1.按表观密度分类 (1)重混凝土。 (2)普通混凝土。 (3)轻混凝土. 4.1 混凝土的概述 4.1.1 混凝土的分类 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。例如，水泥混凝土中掺入钢纤维时，称为钢纤维混凝土；水泥混凝土中掺大量粉煤灰时，则称为粉煤灰混凝土等。 4.1 混凝土的概述 4.1.1 混凝土的分类 3.按使用功能和特性分类 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。 4.1 混凝土的概述 4.1.1 混凝土的分类 4.按抗压强度分类 混凝土按抗压强度可分为低强混凝土(抗压强度小于30 MPa)、中强混凝土(抗压强度为30～60 MPa)、高强混凝土(抗压强度大于60 MPa)。 4.1 混凝土的概述 4.1.2 普通混凝土的特点 1.普通混凝土的主要优点 (1)原材料来源丰富。 (2)施工方便。 (3)性能可根据需要设计调整。 (4)抗压强度高。 (5)耐久性好。 4.1 混凝土的概述 4.1.2 普通混凝土的特点 1.普通混凝土的主要缺点 (1)自重大。 (2)抗拉强度低。 (3)收缩变形大。 4.1 混凝土的概述 4.1.3 工程中对混凝土的基本要求 工程中对混凝土的基本要求有以下几点 (1)混凝土拌合物应具有与施工条件相适应的施工和易性。 (2)混凝土养护到规定龄期应具有与设计要求相符合的强度 (3)硬化后的混凝土应具有与工程环境相适应的耐久性。 (4)在满足以上三个要求的前提下，使各组成材料经济合理 4.1 混凝土的概述 4.1.4 混凝土的发展方向 (1)高性能化。 (2)智能化。 (3)混凝土虽然拥有众多优势，但其对环境的影响却不能忽视。 (4)以工业废料代替水泥以实现节能减排。 (5)循环利用工业和建筑垃圾来提高混凝土的绿色度。 4.1 混凝土的概述 4.2.1 水泥 1.硅酸盐水泥的生产 4.2 普通混凝土的组成材料 1.水泥品种的选择 配制混凝土一般采用硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和复合水泥等六大品种，在特殊情况下也可采用快硬水泥或其他水泥。 水泥的品种应根据混凝土的工程特点、所处环境条件及施工要求，并参照有关规范进行选择。 4.2.1 水泥 1.硅酸盐水泥的生产 4.2 普通混凝土的组成材料 2.水泥的强度等级 水泥的强度等级应与混凝土的设计强度等级相适应。一般以水泥强度等级为混凝土强度等级的1.5~2.0倍为宜，对于高强度的混凝土可取1倍左右，原则上是高强度等级的水泥配制高强度等级的混凝土。 4.2.2 拌和用水 1.硅酸盐水泥的生产 4.2 普通混凝土的组成材料 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。 4.2.2 拌和用水 1.硅酸盐水泥的生产 4.2 普通混凝土的组成材料 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SO24-含量等进行检测，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。 4.2.3 细骨料（砂） 1.硅酸盐水泥的生产 4.2 普通混凝土的组成材料 1.细骨料的种类及其特性 砂按产源分为天然砂、机制砂两类。天然砂包括河砂、湖砂、淡化海砂和山砂；人工砂包括机制砂和混合砂。《建设用砂》根据砂的技术要求，将砂分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类。天然砂是由天然岩石经自然条件作用而形成的。河砂和湖砂因长期经受流水和波浪的冲洗，颗粒较圆，比较洁净，且分布较广，一般工程都采用这种砂。 4.2.3 细骨料（砂） 1.硅酸盐水泥的生产 4.2 普通混凝土的组成材料 1.细骨料的种类及其特性 海砂因长期受到海流冲刷，颗粒圆滑，比较洁净且粒度一般比较整齐，但常混合有贝壳及盐类等有害杂质，在配制钢筋混凝土时，海砂中Cl-的含量不应大于0.06%。山砂是从山谷或旧河床中采运而得到的，其颗粒多带棱角，表面粗糙，但含泥量和有机物杂质较多，使用时应加以限制。 4.2.3 细骨料（砂） 1.硅酸盐水泥的生产 4.2 普通混凝土的组成材料 1.细骨料的种类及其特性 机制砂是由天然岩石轧碎而成，其颗粒富有棱角，比较洁净，但砂中片状颗粒及细粉含量较大，且成本较高，只有在缺乏天然砂时才采用。混合砂是由机制砂和天然砂混合而成的砂，其性能取决于原料砂的质量及其配制情况。 4.2.3 细骨料（砂） 1.硅酸盐水泥的生产 4.2 普通混凝土的组成材料 1.细骨料的种类及其特性 Ⅰ类砂宜用于配制强度等级大于C60的混凝土，Ⅱ类砂宜用于配制强度等级为C30～C60及有抗冻、抗渗或其他要求的混凝土，Ⅲ类砂宜用于配制强度等级小于C30 的混凝土和建筑砂浆。 4.2.3 细骨料（砂） 1.硅酸盐水泥的生产 4.2 普通混凝土的组成材料 2.细骨料的技术要求 1)有害杂质含量 砂中含有的硫化物、硫酸盐和有机物对水泥石有侵蚀作用；氯盐对钢筋混凝土中的钢筋有锈蚀作用；砂中相对密度小于2 000 kg/m3的物质，定义为轻物质，也是降低混凝土性能的有害物质。砂中有害杂质含量应符合表4-1的规定。 4.2.3 细骨料（砂） 1.硅酸盐水泥的生产 4.2 普通混凝土的组成材料 2.细骨料的技术要求 4.2.3 细骨料（砂） 1.硅酸盐水泥的生产 4.2 普通混凝土的组成材料 2.细骨料的技术要求 2)粗细程度与颗粒匹配 (1)砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合体平均粒径的大小。砂的颗粒级配是指不同粒径的砂粒搭配比例，它反映了空隙率的大小。 4.2.3 细骨料（砂） 1.硅酸盐水泥的生产 4.2 普通混凝土的组成材料 2.细骨料的技术要求 2)粗细程度与颗粒匹配 (2)细度模数和颗粒级配的测定。砂的粗细程度和颗粒级配用筛分析方法测定，用细度模数表示粗细，用级配区表示砂的级配。 (3)砂的颗粒级配根据各筛的累计筛余百分率，评定砂级配。 4.2.3 细骨料（砂） 1.硅酸盐水泥的生产 4.2 普通混凝土的组成材料 2.细骨料的技术要求 3)砂的含水状态 砂的含水状态有如下四种，如图4-5所示。 (1)绝干状态。 (2)气干状态。 (3)饱和面干状态。 (4)湿润状态。 4.2.3 细骨料（砂） 1.硅酸盐水泥的生产 4.2 普通混凝土的组成材料 2.细骨料的技术要求 4.2.3 细骨料（砂） 1.硅酸盐水泥的生产 4.2 普通混凝土的组成材料 2.细骨料的技术要求 4)坚固性和碱活性 砂是由天然岩石经自然风化作用而成，机制砂也会含大量风化岩体，在冻融或干湿循环作用下有可能继续风化，因此对某些重要工程或特殊环境下的混凝土用砂，应做坚固性检验。砂的碱活性是指砂中能与碱性物质发生作用的活性成分的相对含量。当采用具有较高碱活性的砂配制混凝土时，应注意控制其他组成材料中的总碱含量。 4.2.4 粗骨料（石子） 4.2 普通混凝土的组成材料 1.硅酸盐水泥的生产 1.颗粒形状及表面特征 一般把粒径大于5 mm的岩石颗粒称为石子。混凝土工程中常用的有卵石和碎石两大类。 卵石因外形特征而得名，主要由天然岩石经自然风化、水流搬运和分选、堆积等自然作用而形成，根据产源不同可分为河卵石、海卵石和山卵石等。 4.2.4 粗骨料（石子） 4.2 普通混凝土的组成材料 1.硅酸盐水泥的生产 1.颗粒形状及表面特征 碎石由各种天然岩石经机械破碎、筛分和组配而得到，颗粒表面粗糙，棱角较多，易与水泥浆黏结，所配制的混凝土强度较高，但拌合物流动性较差。 粗骨料的颗粒形状以近立方体或近球状体为最佳，但在岩石破碎生产碎石的过程中往往产生一定量的针、片状，使骨料的空隙率增大，降低了混凝土的强度，特别是抗折强度。 4.2.4 粗骨料（石子） 4.2 普通混凝土的组成材料 1.硅酸盐水泥的生产 2.有害杂质 粗骨料的有害杂质主要有黏土、淤泥、硫化物及硫酸盐、有机物等。 4.2.4 粗骨料（石子） 4.2 普通混凝土的组成材料 1.硅酸盐水泥的生产 3.最大粒径和颗粒级配 1)粗骨料最大粒径 混凝土所用粗骨料的公称粒级上限称为最大粒径。骨料粒径越大，其表面积越小，通常空隙率也相应减小，因此所需的水泥浆或砂浆数量也将相应减少，有利于节约水泥、降低成本，并改善混凝土的性能。所以在条件许可的情况下，应尽量选用较大粒径的骨料。 4.2.4 粗骨料（石子） 4.2 普通混凝土的组成材料 1.硅酸盐水泥的生产 3.最大粒径和颗粒级配 2)粗骨料的颗粒级配 粗骨料的颗粒级配可分为连续粒级和单粒级两种。连续粒级指5 mm以上至最大粒径Dmax，各粒级均占一定比例，且在一定范围内。单粒级指从1/2最大粒径开始至Dmax。单粒级用于组成具有要求级配的连续粒级，也可与连续粒级混合使用，以改善级配或配成较大密实度的连续粒级。 4.2.4 粗骨料（石子） 4.2 普通混凝土的组成材料 1.硅酸盐水泥的生产 4.强度与坚固性 1)强度 为了保证所配制混凝土的强度，粗骨料必须结构致密且具有足够的强度。碎石的强度采用压碎指标值或其生产用岩石的抗压强度表示，卵石则仅采用压碎指标值表示。 4.2.4 粗骨料（石子） 4.2 普通混凝土的组成材料 1.硅酸盐水泥的生产 4.强度与坚固性 2)坚固性 坚固性是指在气候、外力和其他物理力学因素作用(如冻融循环作用)下集料抗碎裂的能力。坚固性试验是用硫酸钠溶液法检验，试样经5次干湿循环后，其质量损失应符合表4-7的要求。 4.2.4 粗骨料（石子） 4.2 普通混凝土的组成材料 1.硅酸盐水泥的生产 4.强度与坚固性 2)坚固性 坚固性是指在气候、外力和其他物理力学因素作用(如冻融循环作用)下集料抗碎裂的能力。坚固性试验是用硫酸钠溶液法检验，试样经5次干湿循环后，其质量损失应符合表4-7的要求。 硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-2 4.2.4 粗骨料（石子） 4.2 普通混凝土的组成材料 硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-2 4.2.5 外加剂 外加剂 混凝土外加剂不包括生产水泥时加入的混合材料、石膏和助磨剂，也不同于在混凝土拌制时掺入的掺合料。外加剂在混凝土中的掺量不多，但可显著改善混凝土拌合物的和易性，明显提高混凝土的物理力学性能和耐久性。 4.2 普通混凝土的组成材料 硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-2 4.2.5 外加剂 1.外加剂的分类 外加剂按主要功能分为四类。 (1)改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，如减水剂、引气剂和泵送剂等。 (2)调节混凝土凝结时间和硬化性能的外加剂，如缓凝剂、早强剂和速凝剂等。 4.2 普通混凝土的组成材料 硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-2 4.2.5 外加剂 1.外加剂的分类 (3)改善混凝土耐久性的外加剂，如引气剂、防水剂、防冻剂和阻锈剂等。 (4)改善混凝土其他性能的外加剂，如加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、泵送剂、碱骨料反应抑制剂和道路抗折剂等。 4.2 普通混凝土的组成材料 4.2.5 外加剂 硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-2 2.几种常用的混凝土外加剂 1)碱水剂 在混凝土组成材料的种类和用量不变的情况下，往混凝土中掺入减水剂，混凝土拌合物的流动性将显著提高。若要维持混凝土拌合物的流动性不变，则可减少混凝土的加水量。减水剂是指在混凝土拌合物坍落度基本相同的条件下，能减少拌和用水量的外加剂，是工程中应用最广泛的一种外加剂。 4.2 普通混凝土的组成材料 4.2.5 外加剂 硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-2 2.几种常用的混凝土外加剂 (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，降低水胶比，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。 4.2 普通混凝土的组成材料 4.2.5 外加剂 硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-2 2.几种常用的混凝土外加剂 (1)减水剂的作用机理 减水剂属于表面活性物质，这类物质的分子分为亲水端和憎水端两部分。减水剂提高混凝土拌合物流动性的作用机理主要包括分散作用和润滑作用两方面。 4.2 普通混凝土的组成材料 4.2.5 外加剂 硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-2 2.几种常用的混凝土外加剂 (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。 4.2 普通混凝土的组成材料 4.2.5 外加剂 硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-2 2.几种常用的混凝土外加剂 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，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。其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，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。 4.2 普通混凝土的组成材料 4.2.5 外加剂 硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-2 2.几种常用的混凝土外加剂 2)早强剂 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。 4.2 普通混凝土的组成材料 4.2.5 外加剂 硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-2 2.几种常用的混凝土外加剂 3)引起剂 引气剂是指在搅拌混凝土的过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡(直径10～100 μm)的外加剂。混凝土引气剂有松香树脂类、烷基苯磺酸盐类、脂肪醇磺酸盐类、蛋白质盐及石油磺酸盐等几种。 4.2 普通混凝土的组成材料 4.2.5 外加剂 硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-2 2.几种常用的混凝土外加剂 4)缓凝剂 缓凝剂是指能延缓混凝土凝结时间，而不显著影响混凝土后期强度的外加剂。 缓凝剂分为有机和无机两大类。有机缓凝剂包括木质素磺酸盐、羟基羧基及其盐、糖类及碳水化合物、多元醇及其衍生物等；无机缓凝剂包括硼砂、氯化锌、碳酸锌、硫酸铁(铜、锌、镉等)、磷酸盐及偏磷酸盐等。 4.2 普通混凝土的组成材料 4.2.5 外加剂 硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-2 2.几种常用的混凝土外加剂 5)速凝剂 速凝剂是指能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。大部分速凝剂的主要成分为铝酸钠(铝氧熟料)，此外还有碳酸钠、铝酸钙、氟硅酸锌、氟硅酸镁、氯化亚铁、硫酸铝、氯化铝等盐类。国产的速凝剂主要有“红星1 型”“711 型”和“782型”等。 4.2 普通混凝土的组成材料 4.2.5 外加剂 硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-2 2.几种常用的混凝土外加剂 6)防冻剂 防冻剂是指能使混凝土在负温下硬化，并在规定时间内达到足够防冻强度的外加剂。常用防冻剂由多组分复合而成，主要组分的常用物质及其作用如下。 (1)防冻组分。 (2)引气组分。 (3)早强组分。 (4)减水组分。 4.2 普通混凝土的组成材料 4.2.5 外加剂 硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-2 2.几种常用的混凝土外加剂 7)膨胀剂 膨胀剂是指能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂。混凝土中采用的膨胀剂有硫铝酸钙类、氧化钙类和硫铝酸钙氧化钙类三类。 常用膨胀剂有明矾石膨胀剂(明矾石+无水石膏或二水石膏)、CSA(兰方石+生石灰+无水石膏)、UEA(无水硫铝酸钙+明矾石+石膏)、M 型膨胀剂(铝酸盐水泥+二水石膏)。 4.2 普通混凝土的组成材料 4.2.5 外加剂 硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-2 2.几种常用的混凝土外加剂 8)防水剂 防水剂是指能降低混凝土在静水压力下的透水性的外加剂。它包括以下四类。 (1)无机化合物类。氯化铁、硅灰粉末、锆化合物等。 (2)有机化合物类。脂肪酸及其盐类、有机硅表面活性剂(甲基硅醇钠、乙基硅醇钠、聚乙基羟基硅氧烷)、石蜡、地沥青、橡胶及水溶性树脂乳液等。 4.2 普通混凝土的组成材料 4.2.5 外加剂 硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-2 2.几种常用的混凝土外加剂 8)防水剂 (3)混合物类。无机类混合物、有机类混合物、无机类与有机类混合物。 (4)复合类。上述各类与引气剂、减水剂、调凝剂(指缓凝剂和速凝剂)等外加剂复合的复合型防水剂。 4.2 普通混凝土的组成材料 4.3.1 混凝土拌合物的和易性 1.和易性的概念 4.3 普通混凝土的技术性质 和易性是指混凝土拌合物在一定施工条件下，便于操作并能获得质量均匀而密实的混凝土的性能。和易性是一项综合的技术性质，具有包括流动性、黏聚性和保水性三个方面的含义。 4.3.1 混凝土拌合物的和易性 2.和易性的测定 4.3 普通混凝土的技术性质 评定混凝土拌合物和易性的方法是测定其流动性，根据直观经验观察其黏聚性和保水性。混凝土拌合物根据其坍落度和维勃稠度分级。坍落度适用于流动性较大的混凝土拌合物，维勃稠度适用于干硬的混凝土拌合物。 4.3.1 混凝土拌合物的和易性 3.影响和易性的主要因素 4.3 普通混凝土的技术性质 1)水泥浆的数量 2)水泥浆的稀稠 3)砂率 4)其他因素的影响。除以上影响因素外，拌合物和易性还受水泥品种、集料的性质、外加剂以及时间、温度等条件的影响。 4.3.2 混凝土的强度 1.混凝土立方体抗压强度 4.3 普通混凝土的技术性质 根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081—2002)规定，混凝土立方体抗压强度是指按标准方法制作的，标准尺寸为150 mm×150 mm×150 mm 的立方体试件，在标准养护条件下［(20±2) ℃、相对湿度为95%以上的标准养护室或(20±2) ℃的不流动的Ca(OH)2饱和溶液中］，养护到28 d 龄期，以标准试验方法测得的抗压强度值。 4.3.2 混凝土的强度 2.混凝土轴心抗压强度 4.3 普通混凝土的技术性质 GB/T 50081—2002 规定，混凝土轴心抗压强度是指按标准方法制作的，标准尺寸为150 mm×150 mm×300 mm 的棱柱体试件，在标准养护条件下养护到28 d 龄期，以标准试验方法测得的抗压强度值。 4.3.2 混凝土的强度 3.混凝土抗拉强度 4.3 普通混凝土的技术性质 混凝土是脆性材料，抗拉强度很低，拉压比为1/20～1/10，拉压比随着混凝土强度等级的提高而降低。因此，在钢筋混凝土结构设计时，不考虑混凝土承受的拉力(考虑钢筋承受的拉应力)，但抗拉强度对混凝土的抗裂性具有重要作用，是结构设计时确定混凝土抗裂度的重要指标，有时也用它来间接衡量混凝土与钢筋的黏结强度。 4.3.2 混凝土的强度 4.影响混凝土强度的因素 4.3 普通混凝土的技术性质 (1)水泥的强度等级和水胶比的影响。 (2)骨料的影响。 (3)养护温度及湿度的影响。 4.3.3 混凝土的耐久性 1.抗渗性 4.3 普通混凝土的技术性质 抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透作用的能力。它不但关系到混凝土本身的防渗性能，还直接影响到混凝土的抗冻性、抗腐蚀性等其他耐久性指标。 4.3.3 混凝土的耐久性 2.抗冻性 4.3 普通混凝土的技术性质 抗冻性是指混凝土在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，强度也不严重降低的性能。 混凝土的抗冻性由抗冻等级Fn表示。抗冻等级是采用龄期28d的试块在吸水饱和后，承受反复冻融循环，以抗压强度下降不超过25%，而且质量损失不超过5%时所能承受的最大冻融循环次数确定的。 4.3.3 混凝土的耐久性 3.混凝土的碳化 4.3 普通混凝土的技术性质 混凝土的碳化是指空气中的二氧化碳及水与水泥石中的氢氧化钙反应生成碳酸钙，从而使混凝土的碱度降低的过程。 4.3.3 混凝土的耐久性 3.混凝土的碳化 4.3 普通混凝土的技术性质 混凝土的碳化可使混凝土表面的强度适度提高，但对混凝土有更大的有害作用，碳化造成的碱度降低可使钢筋混凝土中的钢筋丧失碱性保护作用而发生锈蚀，锈蚀的生成物体积膨胀进一步造成混凝土的微裂。碳化还能引起混凝土的收缩，使碳化层处于受拉状态而开裂，降低混凝土的抗拉强度。 4.3.3 混凝土的耐久性 4.碱骨料反应 4.3 普通混凝土的技术性质 碱骨料反应是指水泥石中的碱(Na2O或K2O)与骨料中的活性氧化硅发生反应生成凝胶，此凝胶吸水膨胀会对混凝土造成膨胀开裂，使混凝土的耐久性严重下降。 4.3.3 混凝土的耐久性 4.碱骨料反应 4.3 普通混凝土的技术性质 产生碱骨料反应的原因为：①水泥中碱的含量较高；②骨料中含有活性氧化硅成分；③存在水分的作用。解决碱骨料反应的技术措施主要是选用低碱度水泥(含碱量<0.6%)；选用非活性骨料；降低混凝土的单位水泥用量，以降低单位混凝土的含碱量；在水泥中掺活性混合材料；防止水分侵入混凝土内部。 4.3.3 混凝土的耐久性 5.提高混凝土耐久性的措施 4.3 普通混凝土的技术性质 (1)掺入高效减水剂。 (2)掺入高效活性矿物掺料。 (3)消除混凝土自身的结构破坏因素。 (4)保证混凝土的强度。 4.4.1 混凝土配合比及其表示方法 4.4 普通混凝土的配合比设计 混凝土的配合比一般有两种表示方法。 (1)用1 m3混凝土中各组成材料的实际用量，按顺序表示，如水泥300 kg、水180 kg、砂660 kg、石子1 200 kg。 (2)以各项材料相互间的质量比来表示(以水泥质量为1)，将上例换算成质量比为水泥∶砂∶石∶水=1∶2.20∶4.00∶0.60。 4.4.2 混凝土配合比设计的基本要求 4.4 普通混凝土的配合比设计 (1)满足混凝土结构设计要求的强度等级。 (2)满足混凝土施工所要求的和易性。 (3)满足工程所处环境要求的耐久性。 (4)在满足上述要求的前提条件下，考虑经济原则， 节约水泥、降低成本。 4.4.3 混凝土配合比设计的资料准备 4.4 普通混凝土的配合比设计 在混凝土配合比设计之前，应通过调查研究，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，以便确定混凝土的配制强度。 (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灰比和最小水泥用量。 4.4.3 混凝土配合比设计的资料准备 4.4 普通混凝土的配合比设计 (3)了解结构构件的断面尺寸及钢筋配置情况，以便确定粗骨料的最大粒径。 (4)了解混凝土的施工方法，以便选择混凝土拌合物的坍落度。 (5)掌握各种原材料的性能指标，如水泥的品种、强度等级、密度，砂、石骨料的品种及规格、表现密度、级配等，拌和水的情况，外加剂的品种、掺量等。 4.4.4 混凝土配合比设计的基本参数 4.4 普通混凝土的配合比设计 1.水灰比 水灰比是水与水泥之间的比例关系。其确定原则是在满足混凝土强度和耐久性基础上，尽量选择较大水灰比值，以节约水泥。 4.4.4 混凝土配合比设计的基本参数 4.4 普通混凝土的配合比设计 2.砂率(βs) 砂率是砂与石子之间的比例关系。砂率应以砂在集料中的数量填充石子空隙后略有富裕的原则来确定，在保证混凝土拌合物黏聚性和保水性要求的前提下，尽量取较小值。 4.4.4 混凝土配合比设计的基本参数 4.4 普通混凝土的配合比设计 3.单位用水量 单位用水量是指1 m3混凝土的用水量，它反映了混凝土拌合物中水泥浆与集料质检的比例关系。其确定原则是在达到流动性要求的前提下取较小值。 4.4.5 混凝土配合比设计的步骤 4.4 普通混凝土的配合比设计 混凝土配合比设计，首先按照已选择的原材料性能及对混凝土的技术要求进行初步计算，得出初步计算配合比，并经过实验室试拌调整，得出基准配合比。然后经过强度检验(如有抗渗、抗冻等其他性能要求，应当进行相应的检验)，定出满足设计和施工要求并比较经济的设计配合比(试验室配合比)。最后根据现场砂、石的实际含水率对试验室配合比进行调整，求出施工配合比。 4.5 其他品种混凝土 1. 高强混凝土 高强混凝土是指强度等级不小于C60的混凝土。高强混凝土的强度高、耐久性好、变形小，在相同受力条件下能减小构件体积，降低钢筋用量，能适应现代工程结构向大跨度、重载、高耸发展和承受恶劣环境条件的需要，获得明显的工程效益和经济效益。 4.5 其他品种混凝土 2. 轻混凝土 轻混凝土是指干表观密度小于1 950 kg/m3的混凝土，有轻集料混凝土、多孔混凝土和大孔混凝土。 轻混凝土的最大特点是表现密度小、自重轻、具有良好的保温性能，主要用做有保温要求的墙体、屋面或各种构筑物的保温层。 4.5 其他品种混凝土 3. 泵送混凝土 泵送混凝土是在泵压的作用下混凝土经刚性或柔性管道输送到浇筑地点进行混凝土浇筑。 泵送混凝土要求具有比一般混凝土更好的流动性、可塑性及稳定性。因此，对混凝土集料、水泥品种、外加剂的选择都必须更加严格。 4.5 其他品种混凝土 4. 防辐射混凝土 防辐射混凝土也称防护混凝土、屏蔽混凝土或重混凝土，能屏蔽α、β、γ、X射线和中子射线的辐射，是常用的防护材料。 4.5 其他品种混凝土 5. 纤维混凝土 纤维混凝土是以普通混凝土为基材，将短而细的分散性纤维均匀地撒布在普通混凝土中制成的。掺入纤维的目的是提高混凝土的抗拉强度及抗冲击性，降低混凝土的脆性。 4.5 其他品种混凝土 6. 防水混凝土（抗渗混凝土） 防水混凝土是设法提高抗渗性能，以达到抗渗要求的混凝土。其一般是通过改善混凝土组成材料的质量，合理选择混凝土配合比和集料级配，以及掺加适当外加剂，达到混凝土内部密实或堵塞混凝土毛细管通路，使混凝土具有较高的抗渗性能。 4.5 其他品种混凝土 7. 耐火混凝土 耐火混凝土是由适当的胶凝材料、耐热粗细集料和水按一定比例配制而成的。根据所用胶凝材料不同，其通常可分为硅酸盐水泥耐热混凝土、铝酸盐水泥耐热混凝土、水玻璃耐热混凝土和磷酸盐耐热混凝土。 4.5 其他品种混凝土 8. 耐酸混凝土 耐酸混凝土由水玻璃作胶凝材料、硅氟酸钠作促凝剂，与耐酸粗细集料及掺合料按一定比例配制而成。它能抵抗多种酸和大部分腐蚀性气体的侵蚀。耐酸混凝土适用于输油管、储酸槽、酸洁槽、耐酸地坪及耐酸器材。 4.5 其他品种混凝土 9. 聚合物混凝土 聚合物是指由许多高分子所组成的物质，是有机高分子材料，具有良好的塑性、黏结性、抗腐蚀性与耐火性。由聚合物、无机胶凝材料和集料配制而成的混凝土称为聚合物混凝土。 聚合物混凝土强度高，抗渗性、耐磨性和耐侵蚀性强。其适用于有抗渗、耐磨、耐侵蚀要求的混凝土工程。 1.普通混凝土由哪些材料组成？他们在混凝土凝结硬化前后各起什么作用？ 2.混凝土的和易性包括哪些内容？ 3.影响混凝土和易性的主要因素有哪些？ 模块4 凝土 4.混凝土采用减水剂可取得哪些经济技术效果？ 5.简述混凝土配合比设计的三个基本参数及确定原则。 6.为了节约水泥，在配制混凝土时应采取哪些措施？ 模块4 凝土 $$