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第三篇 建筑材料部分第章第章 水泥水泥 水泥水泥既能在水中凝结，又能在空气中既能在水中凝结，又能在空气中 凝结的胶凝材料。凝结的胶凝材料。.1.1 水泥分类水泥分类v硅酸盐水泥硅酸盐水泥v铝酸盐水泥铝酸盐水泥v硫酸盐水泥硫酸盐水泥v铁铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥(2)(2)按性能和用途分类按性能和用途分类v通用水泥通用水泥v专用水泥专用水泥v特性水泥特性水泥 按化学成分按化学成分 .2 .2 硅酸盐水泥硅酸盐水泥 1.1.硅酸盐水泥的生产工艺概述硅酸盐水泥的生产工艺概述 2.2.硅酸盐水泥的组成材料硅酸盐水泥的组成材料 3.3.硅酸盐水泥的水化和硬化硅酸盐水泥的水化和硬化 4.4.硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质 5.5.硅酸盐水泥的技术标准硅酸盐水泥的技术标准 6.6.硅酸盐水泥石的腐蚀与防止硅酸盐水泥石的腐蚀与防止 1.1.硅酸盐水泥的生产工艺概述硅酸盐水泥的生产工艺概述 （1 1）生产工艺）生产工艺 两磨一烧两磨一烧生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个过程生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个过程 （2 2）生产原料）生产原料石灰石质原料石灰石质原料石灰石、白垩等石灰石、白垩等粘土质原料粘土质原料粘土、页岩等粘土、页岩等校正原料（少量）校正原料（少量）铁粉铁粉CaOCaOSiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3FeFe2 2O O3 32.2.硅酸盐水泥的组成材料硅酸盐水泥的组成材料 （1 1）硅酸盐水泥熟料）硅酸盐水泥熟料 （2 2）石膏）石膏 （3 3）混合材料）混合材料（1 1）硅酸盐水泥熟料（）硅酸盐水泥熟料（简称为熟料简称为熟料）1 1）硅酸盐水泥熟料的矿物组成）硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸三钙硅酸三钙主要矿物组成主要矿物组成分子式分子式分子简式分子简式 3CaOSiO3CaOSiO2 2C C3 3S SC C2 2S SC C3 3A AC C4 4AFAF2CaOSiO2CaOSiO2 23CaOAl3CaOAl2 2O O3 34CaOAl4CaOAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3硅酸二钙硅酸二钙铝酸三钙铝酸三钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙名名 称称注注 意意水泥中的其它成分：水泥中的其它成分：v原因：原因：v煅烧水泥中反应：煅烧水泥中反应：v危害：危害：影响水泥影响水泥体积安定性体积安定性石灰石质原料富含石灰石质原料富含潜在危害非常严重潜在危害非常严重v 2 2）硅酸盐水泥熟料矿物组成的反应特性）硅酸盐水泥熟料矿物组成的反应特性矿物组成矿物组成硅酸三钙硅酸三钙硅酸二钙硅酸二钙铝酸三钙铝酸三钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙C3SC2SC3AC4AF含量含量/%/%37376060最多最多15153737次之次之7 715 15 少少101018 18 少少水化速度水化速度较快较快慢慢快快中中水化热水化热中中低低高高中中强度强度高高早期低后期高早期低后期高低低中中（抗折强度）（抗折强度）耐化学侵蚀耐化学侵蚀中中良良差差优优干缩性干缩性中中小小大大小小实实 例例快硬水泥：快硬水泥：3d3d抗压强度高，熟料中抗压强度高，熟料中C3A、C3S含量高。含量高。适用于适用于紧急抢修工程、军事工程、冬季施工工程。紧急抢修工程、军事工程、冬季施工工程。道路水泥：道路水泥：抗折强度高，耐磨、抗冲击、抗冻和抗硫酸性好、抗折强度高，耐磨、抗冲击、抗冻和抗硫酸性好、干缩性小。干缩性小。C4AF、C2S含量高。含量高。适用于适用于道路路面、机场道面、城市广场等工程。道路路面、机场道面、城市广场等工程。大坝水泥：大坝水泥：简称中热水泥简称中热水泥低热矿渣水泥：低热矿渣水泥：加入矿渣加入矿渣适用于适用于大坝工程、大型构筑物、大型房屋的基础等大体积工程。大坝工程、大型构筑物、大型房屋的基础等大体积工程。水化放热较低，水化放热较低，C2S含量高，含量高，C3A含量低含量低 （2 2）石）石 膏膏 作用：缓凝剂作用：缓凝剂 水水泥泥熟熟料料磨磨成成细细粉粉与与水水相相遇遇会会很很快快凝凝结结，无无法法施施工工。加加入入适适量量的的石石膏膏会会延延缓缓凝凝结结时时间间，同同时时还还有利于提高水泥早期强度、降低干缩变形等性能有利于提高水泥早期强度、降低干缩变形等性能。石膏品种：主要采用天然石膏、工业副产石膏。石膏品种：主要采用天然石膏、工业副产石膏。（3 3）混合材料）混合材料 1 1）活性混合材料）活性混合材料 2 2）非活性混合材料）非活性混合材料1 1）活性混合材料）活性混合材料 系指具有火山灰性或潜在水硬性的混合料。系指具有火山灰性或潜在水硬性的混合料。炼钢厂冶炼生铁时的副产品。炼钢厂冶炼生铁时的副产品。主要成分：主要成分：CaOCaO、AlAl2 2O O3 3、SiOSiO2 2。具有较高的化学潜能，但稳定性差。具有较高的化学潜能，但稳定性差。粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣 火山灰质混合材料火山灰质混合材料 粉煤灰粉煤灰火力发电厂煤粉燃料排出的细颗粒废渣。火力发电厂煤粉燃料排出的细颗粒废渣。主要成分：较多的主要成分：较多的SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3和少量的和少量的CaOCaO具有较高的活性。具有较高的活性。v天然的天然的v人工的人工的主要成分：主要成分：AlAl2 2O O3 3、SiOSiO2 2。本身不硬化，本身不硬化，+石灰石灰+水起胶凝作用。水起胶凝作用。2 2）非活性混合材料）非活性混合材料 定义：定义：在水泥中主要起填充作用，本身不具有在水泥中主要起填充作用，本身不具有 （或具有微弱的）潜在的水硬性或火山灰性。（或具有微弱的）潜在的水硬性或火山灰性。目的：目的：调节水泥强度，增加水泥产量，降低水化热。调节水泥强度，增加水泥产量，降低水化热。常用种类：常用种类：磨细的石灰石、石英岩、粘土、慢冷矿渣、磨细的石灰石、石英岩、粘土、慢冷矿渣、高硅质炉灰等。高硅质炉灰等。五大品种硅酸盐水泥五大品种硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥不掺混合材不掺混合材+少量混合材少量混合材（水泥量水泥量5%5%）硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料+适量石膏适量石膏+多量混合材多量混合材PPPP+少量混合材少量混合材（水泥量（水泥量6%6%15%15%）PPO O粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣PPP PPPF FPPS S火山灰火山灰粉煤灰粉煤灰 3.3.硅酸盐水泥的水化硬化硅酸盐水泥的水化硬化（1）水）水化化 水化速度快水化速度快 长纤维状长纤维状 短纤维状短纤维状六方板结晶六方板结晶缓凝机理：缓凝机理：同上同上针状结晶针状结晶 立方板状结晶立方板状结晶 第一阶段：第一阶段：大大约约在在水水泥泥拌拌水水起起至至初初凝凝时时止止，C C3 3S S迅迅速速反反应应生生成成Ca(OH)Ca(OH)2 2。石石膏膏和和C C3 3A A反反应应生成钙矾石晶体。生成钙矾石晶体。水泥浆呈塑性状态。水泥浆呈塑性状态。第二阶段：第二阶段：大大约约从从初初凝凝起起至至24h24h止止，水水泥泥水水化化加加速速，生生成成较较多多的的Ca(OH)Ca(OH)2 2、钙钙矾矾石石晶晶体体、水化硅酸钙凝胶。水化硅酸钙凝胶。水化产物大量生成，水泥凝结。水化产物大量生成，水泥凝结。第三阶段：第三阶段：指指24h24h以以后后直直到到水水化化结结束束。所所有有水水化化产产物物生生成成，数数量量不不断断增增加加，结结构构更更加加致密，强度不断提高。致密，强度不断提高。（2 2）水泥的硬化）水泥的硬化水泥硬化研究理论水泥硬化研究理论 水化过程在不同的情况下会有不同的水化机理；水化过程在不同的情况下会有不同的水化机理；不同的矿物在不同的阶段，水化机理也会不完全相同。不同的矿物在不同的阶段，水化机理也会不完全相同。4 4、硅酸盐水泥的技术性质、硅酸盐水泥的技术性质（1）化学性质）化学性质不不溶溶物物主主要要指指煅煅烧烧过过程程中中存存留留的的残残渣渣，不不溶溶物物的的含含量量会影响水泥的粘结质量。会影响水泥的粘结质量。烧烧失失量量水水泥泥煅煅烧烧不不理理想想或或者者受受潮潮后后，会会导导致致烧烧失失量量增增加。因此，烧失量是检验水泥质量的一项指标。加。因此，烧失量是检验水泥质量的一项指标。氧化镁氧化镁水化慢、体积膨胀水化慢、体积膨胀,影响安定性影响安定性 三氧化硫三氧化硫 碱碱限制发生碱限制发生碱-集料反应，按（集料反应，按（NaNa2 2O+0.658 KO+0.658 K2 2O O）值计。）值计。（2）物理力学性质）物理力学性质细度细度 方孔筛筛余量方孔筛筛余量:%:%负压筛法负压筛法（适用于其它水泥）（适用于其它水泥）比表面积：比表面积：m m2 2/kg/kg，cmcm2 2/g/g勃氏法勃氏法（适用于硅酸盐水泥）（适用于硅酸盐水泥）a.a.指标指标 凝结时间凝结时间 a.a.定义：水泥加水拌和起至水泥浆定义：水泥加水拌和起至水泥浆失去可塑性失去可塑性所需的时间所需的时间,称为凝结时间。称为凝结时间。初凝状态：初凝状态：水泥加水起至水泥浆水泥加水起至水泥浆刚刚失去可塑性刚刚失去可塑性 所需的时间所需的时间初凝时间初凝时间。终凝状态：水泥加水起至水泥浆终凝状态：水泥加水起至水泥浆完全失去可塑性完全失去可塑性 所需的时间所需的时间终凝时间终凝时间。c.c.凝结时间的测定凝结时间的测定：b.b.两种状态两种状态（1）采用凝结时间测定仪（）采用凝结时间测定仪（维卡仪维卡仪）；）；（2）采用水泥标准稠度净浆。）采用水泥标准稠度净浆。安定性安定性 a.a.定义定义:指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。b.b.安全性不良的因素：安全性不良的因素：（1 1）MgOMgO过量；过量；（2 2）石膏掺量过多；）石膏掺量过多；（3 3）水泥中游离过多）水泥中游离过多CaOCaO。c.c.试验方法试验方法:试饼法试饼法雷氏法雷氏法发生争议以雷氏法为主发生争议以雷氏法为主 强度强度 a.a.检验方法检验方法（ISOISO法）法）水水泥泥:标标准准砂砂:水水，制制成成40mm40mm40mm40mm160mm160mm棱棱柱柱体体试试件件,标标准准养护养护3d3d、28d28d，分别测定抗折强度、抗压强度。，分别测定抗折强度、抗压强度。b.b.强度等级强度等级fce,kfce,k(1)(1)以水泥以水泥28d28d抗压强度确定抗压强度确定(2)(2)为强度范围的下限为强度范围的下限(3)(3)水泥实际强度水泥实际强度 fce=c fce=cfce,kfce,k c c水泥富裕系数，水泥富裕系数，c.c.分类：普通型、早强型分类：普通型、早强型 5.5.硅酸盐水泥的技术标准硅酸盐水泥的技术标准（1 1）技术标准）技术标准（2 2）废品水泥和不合格水泥）废品水泥和不合格水泥 凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合本标准规定时，均为本标准规定时，均为废品废品。凡细度、终凝时间中任一项不符合本标准规定或混合材料掺加凡细度、终凝时间中任一项不符合本标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标时为量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标时为不合格品不合格品。水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号不全的也属于不全的也属于不合格品不合格品。6.6.硅酸盐水泥石的腐蚀与防止硅酸盐水泥石的腐蚀与防止（1）腐蚀）腐蚀 1 1）软水侵蚀）软水侵蚀溶出溶出Ca(OH)Ca(OH)2 2降低碱度降低碱度 2 2）硫酸盐腐蚀）硫酸盐腐蚀3 3）镁盐腐蚀）镁盐腐蚀4 4）一般的腐蚀）一般的腐蚀 中和反应中和反应5 5）碳酸腐蚀）碳酸腐蚀6 6）强碱腐蚀）强碱腐蚀 .3.3 其他通用水泥其他通用水泥 1.1.技术性质技术性质 物理力学性质同硅酸盐水泥物理力学性质同硅酸盐水泥,技术指标基本相同，技术指标基本相同，但细度试验方法不同，采用负压筛析法。但细度试验方法不同，采用负压筛析法。2.2.技术标准技术标准（1 1）普通水泥的技术标准）普通水泥的技术标准2.2.技术标准技术标准（）矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥的技术标准（）矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥的技术标准3.3.五大品种硅酸盐水泥的特性及应用五大品种硅酸盐水泥的特性及应用.4 .4 特性水泥特性水泥 和专用水泥和专用水泥特性水泥：特性水泥：铝酸盐水泥铝酸盐水泥快硬流铝酸盐水泥快硬流铝酸盐水泥道路硅酸盐水泥道路硅酸盐水泥白色和彩色水泥白色和彩色水泥抗硫酸盐硅酸盐水泥抗硫酸盐硅酸盐水泥专用水泥：专用水泥：砌筑水泥砌筑水泥膨胀和自应力水泥膨胀和自应力水泥中热水泥和低热矿渣水泥中热水泥和低热矿渣水泥 第章第章混凝土和砂浆混凝土和砂浆混混凝凝土土是是由由胶胶凝凝材材料料，水水和和粗粗细细集集料料按按适适当当比比例例配配合、拌制成拌和物，经一定时间硬化而成的人造石材。合、拌制成拌和物，经一定时间硬化而成的人造石材。低强度混凝土低强度混凝土 20MPa 20MPa中强度混凝土中强度混凝土 20 2060MPa60MPa高强度混凝土高强度混凝土 60MPa 60MPa按密度分按密度分按抗压强度标准值分按抗压强度标准值分（fcu,kfcu,k）重砼重砼 2600kg/m 2600kg/m3 3普通砼普通砼 1950 19502500kg/m2500kg/m3 3轻砼轻砼 1950kg/m 1950kg/m3 3 .1.1.1.1 水泥水泥 1.1.品种品种五大品种水泥、特种水泥五大品种水泥、特种水泥 2.2.强度等级强度等级原则：高对高，低对低原则：高对高，低对低 3.3.用量用量混凝土配合比设计计算确定混凝土配合比设计计算确定 .1.1 普通砼的组成材料普通砼的组成材料.1.2.1.2 集料集料(骨料骨料)1.1.粗集料粗集料（1 1）强度）强度（2 2）坚固性）坚固性（3 3）级配）级配（4 4）最大粒径的选择）最大粒径的选择（5 5）表面特征和形状）表面特征和形状 （6 6）有害杂质的含量）有害杂质的含量（7 7）碱活性检验）碱活性检验2.2.细集料细集料（1 1）级配和细度模数）级配和细度模数（2 2）有害杂质的含量）有害杂质的含量 1 1）含泥量和泥块含量）含泥量和泥块含量 2 2）云母含量）云母含量 3 3）轻物质含量）轻物质含量 4 4）有机质含量）有机质含量 5 5）硫化物和硫酸盐含量）硫化物和硫酸盐含量还还需要测定需要测定表观密度表观密度 1.1.外加剂的定义外加剂的定义 在拌制砼过程中掺入能改善砼性能的物质，一般掺量在拌制砼过程中掺入能改善砼性能的物质，一般掺量 不大于水泥质量的不大于水泥质量的5%5%。（砼第五组分）（砼第五组分）2.2.功能功能:（1 1）改善流变性能）改善流变性能（减水剂、引气剂、泵送剂、保水剂、灌浆剂等）（减水剂、引气剂、泵送剂、保水剂、灌浆剂等）（2 2）调节凝结时间）调节凝结时间 硬化性能硬化性能（缓缓凝凝剂剂、早、早强强剂剂、速凝、速凝剂剂等等）（3 3）改善耐久性）改善耐久性（引气引气剂剂、阻、阻锈剂锈剂、防水、防水剂剂等等）（4 4）改善其他性能）改善其他性能（加气加气剂剂、膨、膨胀剂胀剂、防、防冻剂冻剂、着色、着色剂剂、碱、碱-集料反集料反应应 抑制抑制剂剂等等）3.3.掺加方法：掺加方法：先掺法、后掺法、同掺法。先掺法、后掺法、同掺法。.1.3 .1.3 砼外加剂砼外加剂 4.4.常用外加剂常用外加剂 （1 1）减水剂）减水剂 1 1）技术经济效益）技术经济效益 工作性、水泥用量不变工作性、水泥用量不变,可以减少用水量可以减少用水量,提高混凝土强度提高混凝土强度 用水量、水泥用量不变用水量、水泥用量不变,可增大混凝土的流变性可增大混凝土的流变性 工作性、强度不变工作性、强度不变,可节约水泥用量可节约水泥用量 2 2）减水剂的种类）减水剂的种类 木木质质素磺酸素磺酸盐类盐类 聚聚烷烷基芳族磺酸基芳族磺酸盐类盐类 三三氯氰氯氰氨胶甲氨胶甲醛树醛树脂磺酸脂磺酸盐类盐类 3 3）注意）注意 掺掺量量为为水泥量的水泥量的0.5%0.5%1.0%1.0%，减水率，减水率为为10%10%27%27%；28d 28d强强度提高度提高30%30%50%50%；当水泥用量相同和当水泥用量相同和强强度相近度相近时时，可使塑性混凝土的坍落度增加，可使塑性混凝土的坍落度增加 150mm 150mm以上。以上。适用于蒸养混凝土、高适用于蒸养混凝土、高强强混凝主、早混凝主、早强强混凝土及流混凝土及流态态混凝土。混凝土。1 1）机理：）机理：引气剂为憎水性表面活性物质，能降低水泥引气剂为憎水性表面活性物质，能降低水泥-水水-空气的界面能，空气的界面能，而且由于它的定向排列，形成单分子吸附膜提高泡膜的强度，并而且由于它的定向排列，形成单分子吸附膜提高泡膜的强度，并 使气泡排开水分而吸着固相粒子表面，因而能使搅拌过程混进的使气泡排开水分而吸着固相粒子表面，因而能使搅拌过程混进的 空气形成微小而稳定的气泡、均匀分布于混凝土中。空气形成微小而稳定的气泡、均匀分布于混凝土中。2 2）常用种类：）常用种类：有松香热聚物、烷基磺酸钠和烷基苯碳酸钠等阴离子表面活有松香热聚物、烷基磺酸钠和烷基苯碳酸钠等阴离子表面活 性剂。性剂。3 3）适宜掺加量：）适宜掺加量：为水泥用量的为水泥用量的0.005%0.005%0.01%,0.01%,混凝土中含气量为混凝土中含气量为3%3%6%6%4 4）作用：）作用：由于气泡的存在，可改善新拌混凝土的和易性；减少泌水和离析由于气泡的存在，可改善新拌混凝土的和易性；减少泌水和离析 对硬化后的混凝土，由于气泡彼此隔离，切断毛细孔通道，使对硬化后的混凝土，由于气泡彼此隔离，切断毛细孔通道，使 水分不易渗入。又可缓冲其结冰膨胀的作用，因而提高混凝土水分不易渗入。又可缓冲其结冰膨胀的作用，因而提高混凝土 的抗冻性、抗渗性和抗蚀性。的抗冻性、抗渗性和抗蚀性。5 5）缺点：）缺点：由于气泡的存在，混凝土强度有些降低。由于气泡的存在，混凝土强度有些降低。（2 2）引气剂）引气剂11）机理）机理 早早强强剂剂是是加加速速混混凝凝土土早早期期强强度度发发展展的的外外加加剂剂。早早强强剂剂对对水水泥泥中中的的硅硅酸酸三三钙钙和和硅硅酸酸二二钙钙等等矿矿物物的的水水有有催催化化作作用用，能能加加速速水水泥泥的的水水化化和和硬硬化化，而而具具有有早强的作用。早强的作用。2 2）种类）种类 通常采用复合早强剂，可以获得更为有效的早强作用。通常采用复合早强剂，可以获得更为有效的早强作用。常用的早强剂有三类：无机盐类、有机盐类和有机复合早强剂。常用的早强剂有三类：无机盐类、有机盐类和有机复合早强剂。3 3）作用）作用 掺掺加加三三乙乙醇醇胺胺复复合合早早强强剂剂能能提提高高砼砼的的早早期期强强度度（2d2d强强度度）40%40%以以上上，使使砼达到砼达到28d28d强度的养护时间缩短强度的养护时间缩短1/21/2。常用于混凝土快速低温施工。常用于混凝土快速低温施工。（3 3）早强剂）早强剂 1 1）机理）机理 缓凝剂是能延缓混凝土的凝结时间，对混凝土后期物理力学性能无缓凝剂是能延缓混凝土的凝结时间，对混凝土后期物理力学性能无 不利影响的外加剂。缓凝剂能延缓水泥凝结时间，是因为在水泥及其水不利影响的外加剂。缓凝剂能延缓水泥凝结时间，是因为在水泥及其水 化物表面上的吸附作用，或与水泥反应生成不溶层而达到缓凝的效果。化物表面上的吸附作用，或与水泥反应生成不溶层而达到缓凝的效果。2 2）常用缓凝剂的种类）常用缓凝剂的种类 羟基羧酸盐羟基羧酸盐 如酒石酸、酒石酸甲纳、柠檬酸、水杨酸等。如酒石酸、酒石酸甲纳、柠檬酸、水杨酸等。多羟基碳水化合物多羟基碳水化合物 如糖蜜、含氧有机酸、多元醇等。如糖蜜、含氧有机酸、多元醇等。无机化合物无机化合物 如如NaNa3 3POPO4 4、NaNa2 2B B4 4O O7 7、NaNa2 2SOSO4 4等。等。3 3）应用）应用 缓凝剂用于桥梁大体积混凝土工程，可延缓混凝土的凝结时间，缓凝剂用于桥梁大体积混凝土工程，可延缓混凝土的凝结时间，保持工作性，延长放热时间，消除或减少裂缝，保证结构整体性。保持工作性，延长放热时间，消除或减少裂缝，保证结构整体性。（4 4）缓凝剂缓凝剂最常用的两大种最常用的两大种粉煤灰粉煤灰硅粉硅粉.1.4.1.4 掺和料掺和料火力发电厂工业废渣火力发电厂工业废渣生产硅铁合金或硅钢的副产品生产硅铁合金或硅钢的副产品 具有很高的火山灰活性具有很高的火山灰活性配制一般混凝土，掺量为水泥用量的配制一般混凝土，掺量为水泥用量的 5%5%10%10%；配制高强混凝土，掺量为水泥用量的配制高强混凝土，掺量为水泥用量的 20%20%30%30%。.2.2 混凝土拌和物的性能混凝土拌和物的性能 混凝土拌合物混凝土拌合物混凝土在未凝结硬化以前，称作混凝土在未凝结硬化以前，称作新拌混凝土，或混凝土拌合物。新拌混凝土，或混凝土拌合物。混凝土拌合物必须具有良好的和易性，以便于施工，混凝土拌合物必须具有良好的和易性，以便于施工，保证能获得良好的浇灌质量。保证能获得良好的浇灌质量。1.1.和易性的概念和易性的概念 和和易易性性是是指指混混凝凝土土拌拌合合物物易易于于施施工工操操作作（拌拌合合、运运输、浇灌、捣实）并能获致质量均匀、成型密实的性能。输、浇灌、捣实）并能获致质量均匀、成型密实的性能。和易性是一项综合的技术性质和易性是一项综合的技术性质，包括三方面的含义。，包括三方面的含义。.2.1.2.1 混凝土拌合物的和易性混凝土拌合物的和易性流动性流动性粘聚性粘聚性保水性保水性和易性的三个方面和易性的三个方面 2.2.和易性测定方法和易性测定方法 目目前前，尚尚没没有有能能够够全全面面反反映映混混凝凝土土拌拌合合物物和和易易性性的的测测定定方方法法。在在工工地地和和试试验验室室，通通常常采采用用测测定定拌拌合合物物的的流流动动性性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性三方面结合的方法。并辅以直观经验评定粘聚性和保水性三方面结合的方法。主要的试验方法有：主要的试验方法有：（）坍落度与坍落扩展度法（）坍落度与坍落扩展度法（）维勃稠度法（）维勃稠度法混凝土按坍落度的分类混凝土按坍落度的分类根据坍落度不同，可将混凝土分为：根据坍落度不同，可将混凝土分为：1.1.大流动性混凝土：大流动性混凝土：坍落度大于坍落度大于160mm160mm；2.2.流动性混凝土：流动性混凝土：坍落度为坍落度为100100150mm150mm；3.3.塑性混凝土：塑性混凝土：坍落度为坍落度为101090mm90mm；4.4.干硬性混凝土：干硬性混凝土：坍落度小于坍落度小于10mm10mm。3.3.影响和易性的因素影响和易性的因素（1 1）水泥品种）水泥品种（2 2）集料的性质）集料的性质（3 3）水泥浆的数量）水泥浆的数量（4 4）水泥浆的稠度）水泥浆的稠度（5 5）砂率）砂率（6 6）外加剂）外加剂（7 7）时间和温度（）时间和温度（外因外因）.3 .3 硬化后混凝土的性能硬化后混凝土的性能 .3.1.3.1 混凝土的强度混凝土的强度 1.1.混凝土立方体抗压强度和强度等级混凝土立方体抗压强度和强度等级（1 1）立方体抗压强度（）立方体抗压强度（fcufcu）按照标准的制作方法制成边长为按照标准的制作方法制成边长为150150的正立方体的正立方体试件，在标准养护条件（温度士试件，在标准养护条件（温度士22，相对湿度，相对湿度9595以上）下，养护至以上）下，养护至2828龄期，按照标准的测定方法测定其龄期，按照标准的测定方法测定其抗压强度值，称为混凝土立方体抗压强度。抗压强度值，称为混凝土立方体抗压强度。（2 2）立方体试件抗压强度标准值（）立方体试件抗压强度标准值（f fcu,kcu,k）立方体抗压强度只是一组混凝土试件抗压强度的算术立方体抗压强度只是一组混凝土试件抗压强度的算术平均值，并未涉及数理统计和保证率的概念。平均值，并未涉及数理统计和保证率的概念。而立方体抗压强度标准值是按数理统计方法确定，具而立方体抗压强度标准值是按数理统计方法确定，具有不低于保证率的立方体抗压强度。有不低于保证率的立方体抗压强度。（3 3）强度等级）强度等级 混凝土的混凝土的“强度等级强度等级”是根据是根据“立方体抗压强度标准立方体抗压强度标准值值”来确定的。来确定的。如：如：C30C30，表示混凝土立方体抗压强度标准值，表示混凝土立方体抗压强度标准值,f fcu,kcu,k=30MPa=30MPa。我国现行我国现行GB50010-2010GB50010-2010混凝土结构设计规范规定混凝土结构设计规范规定,普普通通混混凝凝土土按按立立方方体体抗抗压压强强度度标标准准值值划划分分为为：C15C15、C20C20、C25C25、C30C30、C35C35、C40C40、C45C45、C50C50、C55C55、C60C60、C65C65、C70C70、C75C75等等1313个强度等级。个强度等级。2.2.轴心抗压强度轴心抗压强度 为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情况，在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心受压构件（例如况，在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心受压构件（例如柱子、衍架的腹杆等）时，都是采用混凝土的轴心抗压强柱子、衍架的腹杆等）时，都是采用混凝土的轴心抗压强度作为依据。度作为依据。测定其轴心抗压强度，采用测定其轴心抗压强度，采用150mm150m300mm150mm150m300mm棱柱棱柱体作为标准试件，轴心抗压强度以体作为标准试件，轴心抗压强度以f fcpcp表示，以表示，以MPaMPa计。计。3.3.劈裂抗拉强度劈裂抗拉强度 我我国国现现行行标标准准规规定定，采采用用标标准准试试件件立立方方体体，按按规规定定的的劈劈裂裂抗抗拉拉试试验验装装置置测测得得的的强强度度为为劈劈裂裂抗抗拉拉强强度度，简称劈拉强度简称劈拉强度f ftsts计算公式：计算公式：4.4.混凝土抗折强度混凝土抗折强度(f(fcf cf)道路路面或机场跑道用混凝土，是以抗弯强度（或称道路路面或机场跑道用混凝土，是以抗弯强度（或称抗折强度）为主要设计指标。抗折强度）为主要设计指标。水泥混凝土的抗弯强度试验是以标准方法制备成水泥混凝土的抗弯强度试验是以标准方法制备成 150mm150mm550mm150mm150mm550mm的梁形试件，在标准条件下养护的梁形试件，在标准条件下养护 后，按三分点加荷，测定其抗弯强度（后，按三分点加荷，测定其抗弯强度（f fcf cf）。）。计算公式：计算公式：1.1.原材料的因素原材料的因素 （1 1）水泥强度）水泥强度 （2 2）水灰比）水灰比 .3.2.3.2 影响混凝土强度的因素影响混凝土强度的因素（3 3）集料的种类、质量和数量）集料的种类、质量和数量（4 4）外加剂和掺和料）外加剂和掺和料碎石：碎石：a a，b b卵石：卵石：a a，b b 2.2.生产工艺因素生产工艺因素 （1 1）施工条件）施工条件 搅拌与振捣搅拌与振捣 （2 2）养护条件）养护条件 （3 3）龄期）龄期 3.3.试验因素试验因素 （1 1）试件形状尺寸）试件形状尺寸 （2 2）表面状态）表面状态 （3 3）试件湿度）试件湿度 （4 4）加荷速度）加荷速度（5 5）支承条件）支承条件（6 6）加载方式）加载方式.3.3.3.3 混凝土的变形性能混凝土的变形性能 引起混凝土变形的因素很多，归纳起来有两类：引起混凝土变形的因素很多，归纳起来有两类：非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。1.1.混凝土在非荷载作用下的变形混凝土在非荷载作用下的变形 （1 1）化学收缩）化学收缩 （2 2）塑性收缩）塑性收缩 （3 3）干湿变形）干湿变形 （4 4）温度变形）温度变形 .3.4.3.4 混凝土的耐久性混凝土的耐久性 1.1.混凝土的抗渗性混凝土的抗渗性 指混凝土抵抗压力水渗透的能力。指混凝土抵抗压力水渗透的能力。2.2.混凝土的抗冻性混凝土的抗冻性 指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻融循环指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻融循环 作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。3.3.抗侵蚀性抗侵蚀性 指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学 侵蚀、物理作用不破坏的能力。侵蚀、物理作用不破坏的能力。4.4.混凝土的碳化混凝土的碳化 指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作指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。用，生成碳酸钙和水。5.5.碱集料反应碱集料反应 是指混凝土中所含的碱（是指混凝土中所含的碱（NaNa2 2O O或或K K2 2O O）与骨料）与骨料 的活性成分（活性的活性成分（活性SiOSiO2 2），在混凝土硬化后潮湿条），在混凝土硬化后潮湿条 件下逐渐发生化学反应，反应生成复杂的碱件下逐渐发生化学反应，反应生成复杂的碱硅酸硅酸 凝胶，这种凝胶吸水膨胀，导致混凝土开裂的现象。凝胶，这种凝胶吸水膨胀，导致混凝土开裂的现象。反应慢，潜在危害相当大。反应慢，潜在危害相当大。6.6.提高混凝土耐久性的主要措施提高混凝土耐久性的主要措施 （1 1）合理选择水泥品种）合理选择水泥品种 （2 2）适当控制混凝土的水灰比及水泥用量）适当控制混凝土的水灰比及水泥用量 （3 3）选用质量良好的砂石骨料）选用质量良好的砂石骨料 （4 4）掺入引气剂或减水剂）掺入引气剂或减水剂 （5 5）加强混凝土的施工质量控制）加强混凝土的施工质量控制 .4.4 混凝土的配合比设计和质量控制混凝土的配合比设计和质量控制 .4.1 .4.1 混凝土的基本要求与质量控制混凝土的基本要求与质量控制 1.1.混凝土的基本要求混凝土的基本要求 2.2.混凝土的质量控制混凝土的质量控制 3.3.混凝土生产质量水平判定混凝土生产质量水平判定混凝土配合比：混凝土配合比：是指单位体积的混凝土中各组成材料的是指单位体积的混凝土中各组成材料的 质量比例。质量比例。确定这种数量比例关系的工作确定这种数量比例关系的工作,称为混凝土配合比设计。称为混凝土配合比设计。混凝土配合比的表示方法混凝土配合比的表示方法:（1 1）相对用量表示法）相对用量表示法 （2 2）绝对用量表示法）绝对用量表示法.4.2 .4.2 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求（1 1）满足结构设计的强度等级要求；）满足结构设计的强度等级要求；（2 2）满足混凝土施工所要求的和易性；）满足混凝土施工所要求的和易性；（3 3）满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；）满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；（4 4）符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。）符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。混凝土配合比设计基本参数混凝土配合比设计基本参数 配合比设计的三参数：水灰比、单位用水量、砂率。配合比设计的三参数：水灰比、单位用水量、砂率。水灰比水灰比混凝土中水与水泥的比例称为水灰比混凝土中水与水泥的比例称为水灰比 砂子占砂石总量的百分率称为砂率砂子占砂石总量的百分率称为砂率 用水量是指用水量是指1m1m3 3混凝土拌和物中水的混凝土拌和物中水的 用量（用量（kg/mkg/m3 3）n 单位用水量单位用水量n 砂率砂率三个步骤三个步骤 混凝土配合比设计混凝土配合比设计 1.1.初步配合比设计初步配合比设计2.2.实验室配合比设计实验室配合比设计3.3.施工配合比设计施工配合比设计（1 1）确定试配强度（）确定试配强度（f fcu,0cu,0）1.1.混凝土初步配合比设计计算混凝土初步配合比设计计算（2 2）计算水灰比）计算水灰比 （W/CW/C）耐久性复核耐久性复核 （3 3）选定单位用水量（）选定单位用水量（w0w0）拌合物稠度卵石最大粒径()碎石最大粒径()项目指标102031.540162031.540坍落度()1030190170160150200185175165305020018017016021019518517550702101901801702202051951857090215195185175230215205195注：注：本表用水量系采用中砂时的平均取值，采用细砂时，每立方米混凝土本表用水量系采用中砂时的平均取值，采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加用水量可增加510，采用粗砂则可减少，采用粗砂则可减少510。掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。（4 4）计算水泥用量（）计算水泥用量（c0c0）（5 5）选择合理的砂率值）选择合理的砂率值 合理砂率可通过试验、计算或查表求得。合理砂率可通过试验、计算或查表求得。耐久性复核耐久性复核混凝土砂率选用表混凝土砂率选用表（%）水灰比水灰比卵石最大粒径卵石最大粒径()碎石最大粒径碎石最大粒径()1020401620400.402632253124303035293427320.503035293428333338323730350.603338323731363641354033380.70364135403439394438433641（6 6）计算粗、细骨料用量）计算粗、细骨料用量 质量法（假定表现密度法）质量法（假定表现密度法）计算公式：计算公式：c0c0g0g0s0s0w0w0 cpcp式中：式中：c0c0每立方米混凝土的水泥用量（每立方米混凝土的水泥用量（kgkg）；）；g0g0每立方米混凝土的粗骨料用量（每立方米混凝土的粗骨料用量（kgkg）；）；s0s0每立方米混凝土的细骨料用量（每立方米混凝土的细骨料用量（kgkg）；）；w0w0每立方米混凝土的用水量（每立方米混凝土的用水量（kgkg）；）；s s 砂率（）；砂率（）；c cP P每立方米混凝土拌合物的假定重量（每立方米混凝土拌合物的假定重量（kgkg）；）；可取可取240024002450kg2450kg。采用体积法（绝对体积法）采用体积法（绝对体积法）计算公式：计算公式：式中：式中：c c水泥密度（水泥密度（kg/kg/3 3）,可取可取290029003100 kg/3100 kg/3 3；g g 粗骨料的表观密度（粗骨料的表观密度（kg/kg/3 3）；）；s s细骨料的表观密度（细骨料的表观密度（kg/kg/3 3）；）；w w水的密度（水的密度（kg/kg/3 3），可取），可取1000 kg/1000 kg/3 3；s s砂率（）；砂率（）；混凝土的含气量百分数。混凝土的含气量百分数。在不使用引气型外加剂时，在不使用引气型外加剂时，可取可取。（7 7）得出初步配合比）得出初步配合比 通过以上计算，得出每立方米混凝土各种材料用量，通过以上计算，得出每立方米混凝土各种材料用量，即初步配合比计算完成。即初步配合比计算完成。表示为：表示为：混凝土实验室配合比设计包括配合比的混凝土实验室配合比设计包括配合比的试配、调整与确定试配、调整与确定。按初步配合比计算实际各项材料用量，进行试拌，过程如下：按初步配合比计算实际各项材料用量，进行试拌，过程如下：（1 1）检验工作性，确定基准配合比）检验工作性，确定基准配合比 （2 2）检验强度）检验强度 （3 3）复核密度，确定试验室配合比）复核密度，确定试验室配合比2.2.混凝土实验室配合比设计混凝土实验室配合比设计（1 1）检验工作性，确定基准配合比）检验工作性，确定基准配合比 按按计计算算出出的的初初步步配配合合比比进进行行试试拌拌，以以校校核核混混凝凝土土拌拌和和物的工作性。物的工作性。如如试试拌拌得得出出的的拌拌和和物物的的坍坍落落度度（或或维维勃勃稠稠度度）不不能能满满足足