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第四章第四章 混凝土混凝土n混凝土是由胶凝材料、粗细骨料混凝土是由胶凝材料、粗细骨料(又称集又称集料料)加水拌和后，经一定时间硬化而成的加水拌和后，经一定时间硬化而成的人造石材。人造石材。世界上用量最大的人工建筑材料。世界上用量最大的人工建筑材料。41 混凝土概述混凝土概述正在施工的秦山核电站正在施工的秦山核电站一、混凝土的定义一、混凝土的定义n混凝土混凝土 由胶凝材料、细骨料、粗由胶凝材料、细骨料、粗骨骨料料、水以及必要时掺入的化、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过胶凝材料学外加剂组成，经过胶凝材料凝结硬化后，形成具有一定强凝结硬化后，形成具有一定强度和耐久性的人造石材。度和耐久性的人造石材。n普通混凝土普通混凝土 由水泥、砂、石子、水以由水泥、砂、石子、水以及必要时掺入的化学外加剂组及必要时掺入的化学外加剂组成，经过水泥凝结硬化后形成成，经过水泥凝结硬化后形成的、干体积密度为的、干体积密度为20002800kg/m3，具有一定强度具有一定强度和耐久性的人造石材。又称为和耐久性的人造石材。又称为水泥混凝土，简称为水泥混凝土，简称为“混凝土混凝土”。三峡工程钢筋混凝土重力坝三峡工程钢筋混凝土重力坝二、混凝土的分类n按体积密度分n重混凝土 02600kg/m3。n普通混凝土 0 20002600kg/m3。n轻混凝土 01950kg/m3。n按胶凝材料分n水泥混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土等。n按用途分n结构混凝土、防水混凝土、道路混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、防辐射混凝土等。二、混凝土的分类n按生产和施工工艺分n预拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、离心混凝土、等。n按强度分n普通混凝土 C60。n高强混凝土 C60。n超高强混凝土 100MPa。n按配筋情况分n素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土等。喷射混凝土施工喷射混凝土施工三、混凝土的特点n优点n抗压强度高、耐久、耐火、维修费用低；n原材料丰富、成本低；n混凝土拌合物具有良好的可塑性；n混凝土与钢筋粘结良好，一般不会锈蚀钢筋。n缺点n抗拉强度低（约为抗压强度的1/101/20）、变形性能差；n导热系数大约为1.8W/（mK）；n体积密度大（约为2400kg/m3左右）；n硬化较缓慢。42 普通混凝土的组成材料混凝土的结构n混凝土的结构 水泥+水水泥浆+砂水泥砂浆+石子混凝土拌合物硬化混凝土n组成材料的作用混凝土体积构成水泥石25左右；砂和石子70以上；孔隙和自由水15%。组成材料硬化前硬化后水泥+水润滑作用胶结作用砂+石子填充作用骨架作用一、水泥n品种的选择 配制普通混凝土的水泥品种，应根据混凝土的工程特点或所处的环境条件，结合水泥性能，且考虑当地生产的水泥品种情况等，进行合理地选择。n强度等级的选择n原则上，配制高强度等级的混凝土，选择高强度等级的水泥；n一般情况下，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.52.0倍；n配制高强混凝土时，可选择水泥强度等级为混凝土强度等级的1倍左右。二、骨料 n定义 砂是指粒径在4.75mm以下的颗粒。n分类n按产源分n按技术要求分n类 宜用于强度等级大于C60的混凝土；n类 用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；n类 宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。砂天然砂人工砂机制砂混合砂河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂等二、骨料1.表观密度、堆积密度及空隙率n表观密度s2500kg/m3；n松散堆积密度so1350kg/m3；n空隙率P47%。2.含泥量、泥块含量及石粉含量n含泥量是指粒径小于0.075mm的颗粒含量；n泥块含量是指粒径大于1.18mm，经水洗、手捏后小于600m的颗粒含量；n石粉含量是指人工砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量。具体指标见表。二、骨料项 目指 标类类类含泥量（质量计，%）1.03.05.0泥块含量（质量计，%）01.02.0天然砂含泥量和泥块含量项 目指 标类类类亚甲蓝试验MB值1.40或合格石粉含量（%）3.05.07.0泥块含量（%）01.02.0MB值1.40或不合格石粉含量（%）1.03.05.0泥块含量（%）01.02.0人工砂石粉含量和泥块含量二、骨料3.有害物质含量有害物质含量 砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料等杂物，砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料等杂物，有害物质主要是云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸有害物质主要是云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯化物等。见下表。盐、氯化物等。见下表。项项 目目指指 标标类类类类类类云母（云母（%)（质量计）质量计）1.02.02.0轻物质轻物质（%)（质量计质量计）1.01.01.0有机物有机物（比色法比色法）合格合格合格合格合格合格硫化物及硫酸盐硫化物及硫酸盐（SO3质量质量计计）0.50.50.5氯化物氯化物（氯离子质量计氯离子质量计）0.010.020.06二、骨料4.颗粒级配颗粒级配（1）颗粒级配是指不同粒径颗粒搭配的比例情况。）颗粒级配是指不同粒径颗粒搭配的比例情况。（2）级配良好的砂，不同粒径颗粒搭配比例适当，）级配良好的砂，不同粒径颗粒搭配比例适当，其空隙率小，且总表面积小，可以节约水泥或改善其空隙率小，且总表面积小，可以节约水泥或改善混凝土拌合物的和易性。混凝土拌合物的和易性。（3）颗粒级配采用筛分法确定，详见实验部分。）颗粒级配采用筛分法确定，详见实验部分。（4）颗粒级配的指标）颗粒级配的指标n级配区级配区 按按600m筛的累计筛余率的大小，可分为筛的累计筛余率的大小，可分为1区、区、2区、区、3区共三个级配区。详见下页表。区共三个级配区。详见下页表。n级配合格判定级配合格判定 砂的实际级配全部在任一级配区规定范围砂的实际级配全部在任一级配区规定范围内；除内；除4.75mm和和600m筛档外，可以略有超出，但超筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于出总量应小于5。筛分法n用一套孔径(方孔)为4.75、2.36、1.18、0.60、0.30及0.15mm的标准筛筛分。砂的累计筛余与分计筛余的关系砂级配区的规定砂级配区的规定砂的细度模数二、骨料n2.石子石子n定义定义 粒径大于粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料。的骨料称为粗骨料。n分类分类n按产源分：卵石和碎石按产源分：卵石和碎石n按技术要求分：按技术要求分：n类类 宜用于强度等级大于宜用于强度等级大于C60的混凝土；的混凝土；n类类 用于强度等级为用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；求的混凝土；n类类 宜用于强度等级小于宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。的混凝土和建筑砂浆。二、骨料1.表观密度、堆积密度及空隙率表观密度、堆积密度及空隙率n表观密度表观密度g2500kg/m3；n松散堆积密度松散堆积密度go1350kg/m3；n空隙率空隙率P47%。2.含泥量、泥块含量及石粉含量含泥量、泥块含量及石粉含量n含泥量是指粒径小于含泥量是指粒径小于0.075mm的颗粒含量；的颗粒含量；n泥块含量是指卵石、碎石中粒径大于泥块含量是指卵石、碎石中粒径大于4.75mm经水经水洗手捏后小于洗手捏后小于2.36mm的颗粒含量。具体指标见表。的颗粒含量。具体指标见表。二、骨料3.针片状颗粒含量针片状颗粒含量n针状颗粒是指颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均针状颗粒是指颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径粒径2.4倍者；倍者；n片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径0.4倍者。倍者。n针片状颗粒不仅本身容易折断，而且会增加骨料的针片状颗粒不仅本身容易折断，而且会增加骨料的空隙率，使拌合物和易性变差，强度降低。见表。空隙率，使拌合物和易性变差，强度降低。见表。项项 目目指指 标标类类类类类类含泥量（质量计，含泥量（质量计，%）0.51.01.5泥块含量（质量计，泥块含量（质量计，%）00.50.7碎石、卵石含泥量和泥块含量碎石、卵石含泥量和泥块含量二、骨料项项 目目指指 标标类类类类类类针、片状颗粒（针、片状颗粒（%）（质量质量计）计）51525碎石、卵石针片状颗粒含量碎石、卵石针片状颗粒含量4.有害物质含量有害物质含量 卵石、碎石中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等卵石、碎石中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物。见下表。杂物。见下表。项项 目目指指 标标类类类类类类有机物有机物合格合格合格合格合格合格硫化物及硫酸盐（硫化物及硫酸盐（%）（SO3质量计）质量计）0.51.01.0二、骨料5.强度强度采用岩石抗压强度和压碎指标两种检验：采用岩石抗压强度和压碎指标两种检验：n岩石抗压强度是将母岩制成岩石抗压强度是将母岩制成50mm50mm50mm立方立方体试件，在水饱和状态下测定其极限抗压强度值。体试件，在水饱和状态下测定其极限抗压强度值。n压碎指标是将一定质量风干状态下压碎指标是将一定质量风干状态下9.5019.0mm的颗的颗粒装入标准圆模内，在压力机上按粒装入标准圆模内，在压力机上按1kN/s速度均匀加荷至速度均匀加荷至200kN并稳定，卸荷后用并稳定，卸荷后用2.36mm的筛筛除被压碎的细的筛筛除被压碎的细粉，称出筛余量。按下式计算：粉，称出筛余量。按下式计算：式中：式中：Qc压碎指标值压碎指标值；G1试样的质量试样的质量，g；G2压碎后的筛余量压碎后的筛余量，g。6.颗粒级配颗粒级配为减少空隙率，改善混凝土拌合物和易性及提高混凝土的强度，粗骨料为减少空隙率，改善混凝土拌合物和易性及提高混凝土的强度，粗骨料也要求有良好的颗粒级配。也要求有良好的颗粒级配。粗骨料的颗粒级配有连续级配与间断级配两种。粗骨料的颗粒级配有连续级配与间断级配两种。连续级配是石子由小到大连续分级；连续级配是石子由小到大连续分级；间断级配是指用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配，中间为不间断级配是指用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配，中间为不连续的级配，由于易产生离析，应用较少。连续的级配，由于易产生离析，应用较少。二、骨料项项 目目指指 标标类类类类类类碎石压碎指标（碎石压碎指标（%）102030卵石压碎指标（卵石压碎指标（%）121616碎石、卵石的压碎指标碎石、卵石的压碎指标三、石子的技术质量要求7.最大粒径最大粒径n粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒级的最粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒级的最大粒径。大粒径。n从结构上考虑从结构上考虑 n根据规定，混凝土用粗骨料的最大粒径不得超过结构截面根据规定，混凝土用粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸最小尺寸的的1/4，且不得超过钢筋最小净间距的，且不得超过钢筋最小净间距的3/4；对；对混凝土实心板，不宜超过板厚的混凝土实心板，不宜超过板厚的1/3，且不得超过，且不得超过40mm。n从施工上考虑从施工上考虑 n对泵送混凝土，粗骨料最大粒径与输送管内径之比碎石不对泵送混凝土，粗骨料最大粒径与输送管内径之比碎石不宜大于宜大于1：3，卵石不宜大于，卵石不宜大于1：2.5，高层建筑宜在，高层建筑宜在1：31：4，超高层建筑宜在，超高层建筑宜在1：41：5。n从经济上考虑从经济上考虑 n当最大粒径小于当最大粒径小于80mm时，水泥用量随最大粒径减小而增时，水泥用量随最大粒径减小而增加，加，当大于当大于150mm后，节约水泥的效果却不明显。后，节约水泥的效果却不明显。n外加剂：外加剂：是在拌制混凝土过程中掺入的用以改是在拌制混凝土过程中掺入的用以改善混凝土性质的物质。掺量很小。一般不大于善混凝土性质的物质。掺量很小。一般不大于水泥重量的水泥重量的5%5%（膨胀剂例外，掺量（膨胀剂例外，掺量10%10%）。）。混凝土第五组分混凝土第五组分矿物外加剂矿物外加剂(掺合料、外掺料掺合料、外掺料)：是指在混凝土是指在混凝土拌合物中掺入量超过水泥质量的拌合物中掺入量超过水泥质量的5，在配合，在配合比设计时，需要考虑体积或质量变化的外加材比设计时，需要考虑体积或质量变化的外加材料。如粉煤灰、矿渣、硅灰、沸石粉等。料。如粉煤灰、矿渣、硅灰、沸石粉等。混凝土第六组分混凝土第六组分四、外加剂n定义 混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺入的，混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺入的，用以改善混凝土性能的物质。一般情况掺量不超过水泥用以改善混凝土性能的物质。一般情况掺量不超过水泥质量的质量的5%。n按主要功能的分类按主要功能的分类（1）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括各种减水）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。剂、引气剂和泵送剂等。（2）调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝）调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。剂、早强剂和速凝剂等。（3）改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和）改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。阻锈剂等。（4）改善混凝土其它性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、）改善混凝土其它性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。混凝土减水剂是指在保持混凝土拌合物和易性一定的条件下，具有减水和增强作用的外加剂，又称为“塑化剂”，高效减水剂又称为“超塑化剂”。1.减水剂的作用机理n减水剂多属于表面活性剂，它的分子结构是由亲水基团和憎水基团组成；n掺入减水剂前：n当水泥加水拌合形成水泥浆的过程中，水泥颗粒把一部分水包裹在颗粒之间而形成絮凝状结构，水的作用不能充分发挥；n掺入减水剂后：n表面活性剂在水泥颗粒表面作定向排列使水泥颗粒表面带有同种电荷，这种排斥力远远大于水泥颗粒之间的分子引力，使水泥颗粒分散，絮凝状结构中的水分释放出来，混凝土拌合用水的作用得到充分的发挥，拌合物的流动性明显提高；n表面活性剂的极性基与水分子产生缔合作用，使水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，阻止了水泥颗粒之间直接接触，起到润滑作用，改善了拌合物的流动性。絮凝状结构一、减水剂2.减水剂的作用效果（1）减少混凝土拌合物的用水量，提高混凝土的强度。在混凝土拌合物坍落度基本一定的情况下，减少混凝土的单位用水量525（普通型515，高效型1030）。（2）提高混凝土拌合物的流动性。在用水量和强度一定的条件下，坍落度可提高100200mm。（3）节约水泥。在混凝土拌合物坍落度、强度一定的情况下，可节约水泥520。（4）改善混凝土拌合物的性能。掺入减水剂可以减少混凝土拌合物的泌水、离析现象；延缓拌合物的凝结时间；减缓水泥水化放热速度；显著提高混凝土硬化后的抗渗性和抗冻性。掺量计算掺量计算n1.减水剂减水剂n1)减水剂的作用机理减水剂的作用机理n吸附一分散作用吸附一分散作用n润滑塑化作用：润滑塑化作用：溶剂化水膜溶剂化水膜n根据使用条件不同，掺减水剂可以产生以下几根据使用条件不同，掺减水剂可以产生以下几个方面的效果：个方面的效果：na在原配合比不变的条件下，可增大混凝土在原配合比不变的条件下，可增大混凝土拌合物的流动性，且不致降低混凝土的强度。拌合物的流动性，且不致降低混凝土的强度。nb在保持流动性及水灰比不变的条件下，可在保持流动性及水灰比不变的条件下，可以减少用水量及水泥用量，节约水泥。以减少用水量及水泥用量，节约水泥。nc在保持流动性及水泥用量不变的条件下，在保持流动性及水泥用量不变的条件下，可以减少用水量，从而降低水灰比，使混凝土可以减少用水量，从而降低水灰比，使混凝土的强度及耐久性得到提高。的强度及耐久性得到提高。n2)减水剂常用品种减水剂常用品种n(1)普通减水剂（减水率普通减水剂（减水率510%）n木质素系减水剂木质素系减水剂n多元醇系多元醇系n(2)高效减水剂高效减水剂(减水率减水率10%25%）n萘系减水剂萘系减水剂n水溶性树脂减水剂水溶性树脂减水剂n(3)高性能减水剂（减水率高性能减水剂（减水率25%）氨基磺酸盐、多羧酸系接枝类共聚物氨基磺酸盐、多羧酸系接枝类共聚物n(4)复合减水剂复合减水剂n2.早强剂早强剂n多用于加速砼硬化，缩短施工周期，加多用于加速砼硬化，缩短施工周期，加快施工速度提高模板周转率以及抢修工快施工速度提高模板周转率以及抢修工程程 n（1）无无机机物物氯氯盐盐类类：CaCl2，NaCl，KCl，AlCl3等等，其其中中，多多用用CaCl2，掺掺量量：0.51.0%为为宜宜，能能使使砼砼3天天强强度度提提高高50100%，7天天提提高高2040%，n（2）硫硫酸酸盐盐类类：Na2SO4(元元明明粉粉)，CaSO4，其其中，中，Na2SO4用的较多，适宜掺量用的较多，适宜掺量0.52.0%。n（3）有机胺类：主要有）有机胺类：主要有TEA（三乙醇胺），三乙醇胺），TP（三异丙醇胺等）三异丙醇胺等）TEA呈无色或淡黄色油状液呈无色或淡黄色油状液体，碱性，能溶于水。掺量为体，碱性，能溶于水。掺量为0.020.05%。n氯盐类早强剂对易使钢筋锈蚀；氯盐类早强剂对易使钢筋锈蚀；n硫酸盐早强剂掺量过多，表面易出现硫酸盐早强剂掺量过多，表面易出现“白霜白霜”。nTEA它单独作用时，更表现出缓凝性，早强它单独作用时，更表现出缓凝性，早强效果不明显，而与无机盐，特别是效果不明显，而与无机盐，特别是Cl盐复合盐复合使用，早强、增强效果才明显发挥。也有资使用，早强、增强效果才明显发挥。也有资料说，掺量稍大时早强效果反而明显，具体料说，掺量稍大时早强效果反而明显，具体原因尚不清楚。原因尚不清楚。n氯盐类早强剂对易使钢筋锈蚀；氯盐类早强剂对易使钢筋锈蚀；n硫酸盐早强剂掺量过多，表面易出现硫酸盐早强剂掺量过多，表面易出现“白霜白霜”。nTEA它单独作用时，更表现出缓凝性，早强它单独作用时，更表现出缓凝性，早强效果不明显，而与无机盐，特别是效果不明显，而与无机盐，特别是Cl盐复合盐复合使用，早强、增强效果才明显发挥。也有资使用，早强、增强效果才明显发挥。也有资料说，掺量稍大时早强效果反而明显，具体料说，掺量稍大时早强效果反而明显，具体原因尚不清楚。原因尚不清楚。n（1）Cl盐不得用于以下结构：盐不得用于以下结构：n相相对对湿湿度度大大于于80%的的环环境境中中的的结结构构，或或其其它它与与水水频频繁接触的结构；繁接触的结构；n有有镀镀锌锌钢钢材材或或铝铝铁铁相相接接触触的的结结构构，以以及及有有外外露露预预埋埋件件而又无防护措施的结构；而又无防护措施的结构；n有酸、碱、硫酸盐侵蚀介质接触的结构；有酸、碱、硫酸盐侵蚀介质接触的结构；n使用中经常处于使用中经常处于T=60以上的结构；以上的结构；n使用冷拉或冷拔低碳钢筋、钢丝的结构；使用冷拉或冷拔低碳钢筋、钢丝的结构；n电解车间或高压直流电源电解车间或高压直流电源100m以内结构；以内结构；n靠近发电站、变电所的所的结构；靠近发电站、变电所的所的结构；n薄壁、预应力砼结构；薄壁、预应力砼结构；n含有活性骨料的砼。含有活性骨料的砼。n（2）SO42盐早强剂不得用于以下结构盐早强剂不得用于以下结构n有有镀镀锌锌钢钢材材或或铝铝铁铁相相接接触触的的结结构构，以以及及有有外外露露预埋件而又无防护措施的结构；预埋件而又无防护措施的结构；n使使用用直直流流电电源源的的企企业业和和电电气气化化运运输输设设施施的的砼砼结结构；构；n含含有有活活性性集集料料的的砼砼针针对对NaSO4注注意意碱碱含含量量K=Na2O+0.658k2On相相对对湿湿度度大大于于80%的的环环境境中中的的结结构构，或或其其它它与与水频繁接触的结构水频繁接触的结构n早强剂与其他外加剂的复配：早强剂与其他外加剂的复配：n（1）复合早强剂）复合早强剂早强效果更好早强效果更好n（2）早强减水剂）早强减水剂发挥早强、减水发挥早强、减水 的共同特点的共同特点 n4.缓凝剂缓凝剂延长混凝土及砂浆的凝结延长混凝土及砂浆的凝结时间时间 常用缓凝剂类别及掺量范围常用缓凝剂类别及掺量范围n无机类：无机类：n（1）硼酸盐、磷酸盐、锌盐等（）硼酸盐、磷酸盐、锌盐等（0.10.2%）n有机类：有机类：n（2）羟羟其其羧羧酸酸及及盐盐类类；酒酒石石酸酸，柠柠檬檬酸酸、葡葡糖糖酸等（酸等（0.030.1%）n（3）含含糖糖碳碳水水化化合合物物类类，糖糖蜜蜜、葡葡糖糖、蔗蔗糖糖等等（0.10.3%）n（4）木木 质质 素素 磺磺 酸酸 类类：MCa，MNa等等（0.20.8%）n（5）多多 元元 醇醇 类类：如如 纤纤 维维 素素，多多 元元 醇醇 等等（0.010.3%主要机理：主要机理：n缓凝剂吸附于水泥颗粒表面，阻碍与水缓凝剂吸附于水泥颗粒表面，阻碍与水的水化而获得缓凝性。的水化而获得缓凝性。缓凝剂使用技术要求：缓凝剂使用技术要求：（1）掺量）掺量凝结时间，凝结时间，强度；强度；（2）与水泥的适应性；）与水泥的适应性；（3）与减水剂的适应性；）与减水剂的适应性；（4）掺掺加加方方法法，如如木木钙钙在在加加水水拌拌合合后后1min加加入入，凝凝结结时时间间（初初、终终）再再延延长长2h，加加水水拌拌合合2min后后，凝凝结结时时间间延延长长2.53h；（5）温度，温度，TC20时mfcufcu,k+0.70fcu,minfcu,k0.70fcu,min0.90fcu,k式中：mfcu同一验收批试块的平均强度，MPa；fcu,k混凝土设计强度等级，MPa；0同一验收批试块强度的标准差，MPa；fcu,min同一验收批强度的最小值，MPa用合格判定系数进行强度的评定mfcu-100.9fcu,kfcu,min2fcu,kn式中：0同一验收批试块强度的标准差，MPa；当0计算值小于0.06fcu,k时，取0=0.06fcu,k；1、2合格判定系数(表5.28)。零星混凝土的非统计法评定 mfcu1.15fcu,kfcu,min0.95fcu,k4.8 普通混凝土配合比设计一、配合比及其表示方法n混凝土的配合比n是指混凝土各组成材料用量之比。n主要有“质量比”和“体积比”两种表示方法。工程中常用“质量比”表示。n质量配合比的表示方法（1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。例如水泥mc295kg，砂ms648kg，石子mg1330kg，水mw165kg。（2）以各组成材料用量之比表示。例如上例也可表示为：mc：ms：mg1：2.20：4.51，mw/mc0.56。二、配合比设计的要求n满足结构设计的强度等级要求；n满足混凝土施工所要求的和易性；n满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；n符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。三、配合比设计基本参数 水灰比（mw/mc）、单位用水量（mw）和砂率（s）是混凝土配合比设计的三个基本参数。水泥水砂石子水泥浆骨料混凝土单位用水量mw砂率w水灰比 mw/mc与强度、耐久性有关与流动性有关与粘聚性、保水性有关四、配合比设计的步骤与方法（一）确定混凝土基准配合比（二）试配、调整，确定设计配合比（三）计算施工配合比（一）确定混凝土基准配合比1.计算施工配制强度 fcu,0式中:fcu,0混凝土配制强度，MPa；fcu,k混凝土立方体抗压强度标准值，即混凝土强度等级值，MPa；混凝土强度标准差，MPa。n混凝土强度标准差宜根据同类混凝土统计资料确定，并应符合以下规定：n计算时，强度试件组数不应少于25组；n当混凝土强度等级为C20和C25级，其强度标准差计算值2.5MPa时，取2.5MPa；当混凝土强度等级等于或大于C30级，其强度标准差计算值3.0MPa时，取3.0MPa；n当无统计资料计算混凝土强度标准差时，其值按现行国家标准混凝土结构工程施工及验收规范（GB50204）的规定取用。（一）确定混凝土基准配合比2.确定水灰比mw/mc（1）按混凝土强度要求计算水灰比式中：a、b回归系数；应根据工程所用的水泥、集料，通过试验由建立的水灰比与混凝土强度关系式确定；当不具备上述试验统计资料时，可取碎石混凝土 a0.46，b0.07；卵石混凝土a0.48，b0.33。fce水泥28d抗压强度实测值，MPa。强度等级C20C20C35C35标准差，MPa4.05.06.0混凝土强度标准差（一）确定混凝土基准配合比（2）复核耐久性n为了使混凝土耐久性符合要求，按强度要求计算的水灰比值不得超过规定的最大水灰比值，否则混凝土耐久性不合格，此时取规定的最大水灰比值作为混凝土的水灰比值。3.确定单位用水量mw（1）水灰比在0.400.80范围内时，根据粗集料的品种、粒径及施工要求的坍落度，按下表选取。拌合物稠度卵石最大粒径，mm碎石最大粒径，mm项目指标102031.540162031.540坍落度，mm1030190170160150200185175165355020018017016021019518517555702101901801702202051951857590215195185175230215205195塑性混凝土的单位用水量，kg（一）确定混凝土基准配合比（2）水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土单位用水量应通过试验确定。（3）掺外加剂时混凝土的单位用水量可按下式计算：mwamw0（1）式中：mwa掺外加剂时混凝土的单位用水量，kg；mw0未掺外加剂时混凝土的单位用水量，kg；外加剂的减水率，应经试验确定。拌合物稠度卵石最大粒径，mm碎石最大粒径，mm项目指标102040162040维勃稠度，s16201751601451801701551115180165150185175160510185170155190180165干硬性混凝土的单位用水量，kg（一）确定混凝土基准配合比4.计算水泥用量mc（1）计算（2）复核耐久性n将计算出的水泥用量与规定的最小水泥用量比较：如计算水泥用量不低于规定的最小水泥用量，则耐久性合格；否则耐久性不合格，此时应取规定的最小水泥用量。5.确定砂率s（1）坍落度为1060mm的混凝土砂率，可根据粗骨料品种、粒径及水灰比按下表选取。（2）坍落度大于60mm的混凝土砂率，可经试验确定；也可在下表基础上，坍落度每增大20mm，砂率增大1确定。（3）坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验确定。（一）确定混凝土基准配合比6.计算砂、石子用量ms0、mg0（1）体积法 又称绝对体积法。1m3混凝土中的组成材料水泥、砂、石子、水经过拌合均匀、成型密实后，混凝土的体积为1m3，即：Vc+Vs+Vg+Vw+Va 1混凝土砂率，水灰比mw/mc卵石最大粒径，mm碎石最大粒径，mm1020401620400.402632253124303035293427320.503035293428333338323730350.603338323731363641354033380.70364135403439394438433641（一）确定混凝土基准配合比 解方程组，可得ms0、mg0。式中：c、s、g、w分别为水泥的密度、砂的表观密度、石子的表观密度、水的密度，kg/m3。水泥的密度可取29003100kg/m3；混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取1。（2）质量法 质量法又称为假定体积密度法。假定混凝土拌合物的质量为mcp，kg。（一）确定混凝土基准配合比 解方程组可得ms0、mg0。式中：mc0、ms0、mg0、mw0分别为1m3混凝土中水泥、砂、石子、水的用量，kg；mcp1m3混凝土拌合物的假定质量，kg。可取23502450kg/m3。s混凝土砂率。7.计算基准配合比（1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。（2）以组成材料用量之比表示：mc0：ms0：mg01：x：y，mw/mc？。（二）试配调整，确定设计配合比1.试配 按基准配合比称取一定质量的组成材料，拌制15L或25L混凝土，分别测定其和易性、强度。2.调整（）调整和易性，确定基准配合比 测拌合物坍落度，并检查其粘聚性和保水性能：n如实测坍落度小于或大于设计要求，可保持水灰比不变，增加或减少适量水泥浆；n如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂率；每次调整后再试拌，直到符合要求为止。n记录好各种材料调整后用量，并测定混凝土拌合物的实际体积密度（c,t）。（二）试配调整，确定设计配合比（2）强度调整n一般采用三个不同的配合比，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少0.05，其用水量应该与基准配合比相同，但砂率值可做适当调整并测定体积密度。各种配比制作两组强度试块，标准养护28d进行强度测定。3.设计配合比的确定（1）根据试验得出的混凝土强度与其相应的灰水比（mc/mw）关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu,0）相对应的灰水比，确定1m3混凝土中的组成材料用量：单位用水量（mw）应在基准配合比用水量的基础上，根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整确定；水泥用量（mc）应以用水量乘以选定出来的灰水比计算确定；粗集料和细集料用量（ms、mg）应在基准配合比的用量基础上，按选定的灰水比进行调整后确定。（二）试配调整，确定设计配合比（2）经试配确定配合比后，按下列步骤进行校正：按上述方法确定的各组成材料用量按下式计算混凝土的体积密度计算值c,c：c,cmc+ms+mg+mw应按下式计算混凝土配合比校正系数：式中：c,t混凝土体积密度实测值，kg/m3；c,c混凝土体积密度计算值，kg/m3。当体积密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2时，按（1）条确定的配合比即为设计配合比；当二者之差超过2时，应将配合比中各组成材料用量均乘以校正系数，得到设计配合比。（三）计算施工配合比 假定现场砂、石子的含水率分别为a和b%，则施工配合比中1m3混凝土的各组成材料用量分别为：mc ms（1+a）mg（1+b）mwmsamgb 施工配合比可表示为：五、配合比计算例题n例题 某工程现浇室内钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为C30。施工采用机械拌合和振捣，选择的混凝土拌合物坍落度为3050mm。施工单位无混凝土强度统计资料。所用原材料如下：水泥：普通水泥，强度等级42.5MPa，实测28d抗压强度48.0MPa，密度c3.1g/cm3;砂：中砂，级配2区合格。表观密度s2.65g/cm3;石子：卵石，540mm。表观密度g2.60g/cm3;水：自来水，密度w1.00g/cm3。试用体积法和质量法计算该混凝土的基准配合比。五、配合比计算例题n解:1.计算混凝土的施工配制强度fcu,0：根据题意可得：fcu,k30.0MPa，查表3.24取5.0MPa，则 fcu,0 fcu,k+1.645 30.0+1.6455.038.2MPa2.确定混凝土水灰比mw/mc（1）按强度要求计算根据题意可得：fce48.0MPa，a0.48，b0.33，则：（2）复核耐久性：经复核，耐久性合格。五、配合比计算例题3.确定用水量mw0 根据题意，骨料为中砂，卵石，最大粒径为40mm，查表取mw0160kg。4.计算水泥用量mc0（1）计算：（2）复核耐久性 经复核，耐久性合格。5.确定砂率s 根据题意，采用中砂、卵石（最大粒径40mm）、水灰比0.50，查表s2833，取s30。6.计算砂、石子用量ms0、mg0五、配合比计算例题（1）体积法将数据代入体积法的计算公式，取1，可得：解方程组，可得ms0570kg、mg01330kg。（2）质量法 假定混凝土拌合物的质量为mcp2400kg，将数据代入质量法计算公式，得：ms0+mg02400320160 解方程组，可得ms0576kg、mg01344kg。6.计算基准配合比（1）体积法 mc0:ms0:mg0320:570:13301:1.78:4.16，mw/mc 0.50；（2）质量法 mc0:ms0:mg0320:576:13441:1.80:4.20，mw/mc 0.50。4.9 其它种类混凝土其它种类混凝土n一、普通砼n二、高强混凝土：C60-C100n三、超高强混凝土：C100n混凝土高强话途径n1加入减水剂可降低W/C，增加砼密实度，从而增强；n2加入掺合料可进一步降低W/C，增加密实质，从而增强，同时，又改善了水泥石集料的粘结力，从而增加了界面强度。n3其他原材料：比如集料、强度、粒形、表面特征是否含有杂质等，以及水泥的细度、品种、强度等级。n四、流态砼n指Slump为200220mm，且粘聚性与保水性符合施工要求的砼泵送砼。n泵送混凝土n泵送混凝土是以混凝土泵为动力，通过管道将搅拌好的混凝土混合料输送到建筑物的模板中去的混凝土。n混凝土的可泵性n流态砼技术途径：高效减水剂 超细掺合料 五、高性能混凝土五、高性能混凝土（High Performance ConcreteHPC)n高性能混凝土定义n高性能混凝土制备工艺n高性能砼原材料的要求n高性能混凝土自身存在的问题n高性能混凝土的发展前景 六、轻混凝土降低砼自重，兼有保温，隔热之功用1.轻骨料混凝土2.大孔混凝土3.多孔混凝土七、防水砼七、防水砼1普通砼的防水抗渗要求：满足一定的密实度，普通砼的防水抗渗要求：满足一定的密实度，W/C，灰砂比灰砂比2外加剂防水砼外加剂防水砼减水剂防水砼减水剂防水砼引气剂防水砼引气剂防水砼膨胀剂防水砼膨胀剂防水砼防防水水剂剂防防水水砼砼如如FeCl3，与与Ca(OH)2 发发生生反反应，生成应，生成Fe3(OH)3胶体，堵塞孔隙，增加密度。胶体，堵塞孔隙，增加密度。n3.防水砼应注意事项：n（1）减少、杜绝泌水，因泌水易在砼内部形成渗水通路；n 不宜用PS，可适当增加FA；改善砂石级配n（2）减少砼收缩；n（3）减少砼水化放热速度。八、特细砂混凝土n(1)配制特细砂混凝土用砂要求：细度模数、含泥量、泥块含量n(2)特细砂混凝土的主要技术性质：干缩率较大，应特别注意早期养护n(3)特细砂混凝土配制特点n1)低砂率n2)低流动性：细粒多；易泌水n(4)特细砂混凝土施工：干缩率较大，应特别注意早期养护九、纤维混凝土n纤维混凝土是一种以普通混凝土为基材，外掺各种短切纤维材料而制成的纤维增强混凝土。n目的是为了有效地降低混凝土的脆性，提高混凝土的抗拉、抗裂、抗弯、抗冲击等性能。用于路面、桥梁、飞机跑道、管道、屋面板、墙板等。n低弹性模量纤维：尼龙纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维(杜拉纤维)等n高弹性模量纤维：钢纤维、碳纤维、玻璃纤维等。十、道路混凝土n(1)水泥：通常采用普通水泥。不用粉煤灰水泥或粉煤灰掺合料。n(2)细骨料n(3)粗骨料n(4)外加剂：早强剂n(5)塌落度一般不超过15cm十一、碾压混凝土n(1)碾压混凝土对原材料的技术要求n1)水泥：水化热低及耐磨性好的水泥n2)骨料：n3)粉煤灰：作为掺合料用于碾压混凝土 n4)外加剂：缓凝引气型n(2)配合比设计：击实试验；用维勃绸度仪测定其工作性十二、智能混凝土（机敏混凝土）n具有应力状态自诊断功能的压敏混凝土；n具有温度分布自诊断和自调节功能的温敏混凝土；n具有结构应力状态和裂缝、损伤自诊断功能、结构变形自监测、自适应功能和仿生自愈合功能的机敏混凝土等。n我校工程院院士黄尚廉教授等，早于1992年开始就广泛研究了各种机敏材料及结构。十三、活性粉末砼活性粉末砼 (Reactive Powder ConcreteRPC）n200MPa级n800MPa级技术途径：技术途径：n为提高砼均质性及消除内应力，不用粗集料（细石英砂、水泥、磨细石英粉、SF、SP、钢纤维）n粉末粒径级配最佳化n热压成型n热养护n加入微纤维（钢）十四、十四、装饰混凝土装饰混凝土表面光滑，色彩均匀一致一次成型后不用另作面光滑，色彩均匀一致一次成型后不用另作装饰装饰 技术要点：n原材料水泥、砂、石同批量；n模板的强度和刚度，保证表面平整、光洁、不漏浆；n分层浇注；n浇注即覆盖养护还允许表面出现裂纹 十五 聚合物混凝土（1）聚合物水泥混凝土（2）聚合物胶结混凝土（3）聚合物浸渍混凝土 n十六、防辐射混凝土n十七、碱矿渣混凝土n十八、钢管混凝土n十九、无宏观缺陷水泥（Micro-Defectfree CementMDF）n二十、超细均布颗粒致密体系（Densified Sys