材料工艺学第2篇第3章-混凝土.ppt

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1、第三章第三章 混混 凝凝 土土（concrete）由由胶胶凝凝材材料料、水水和和粗粗、细细骨骨料料按按适适当当比比例例配配合合、拌制，经一定时间拌制，经一定时间硬化硬化而成的而成的人造石材人造石材。按表观密度的大小分类，可分为：按表观密度的大小分类，可分为：1.重混凝土重混凝土 干表观密度大于干表观密度大于2600 kg/m3，由特由特别密实和特别重的骨料制成，如重晶石混凝土、别密实和特别重的骨料制成，如重晶石混凝土、钢屑混凝土等。钢屑混凝土等。不透不透X射线和射线和射线射线的性能。的性能。2.普普通通混混凝凝土土 干干表表观观密密度度为为19002500kg/m3，由天然的砂石作骨料。在建工

2、程中最常用。由天然的砂石作骨料。在建工程中最常用。3.轻轻混混凝凝土土 干干表表观观密密度度小小于于1900 kg/m3，它它可可以分为三类：以分为三类：（1）轻骨料混凝土）轻骨料混凝土（lightweight aggregate concrete）,其表观密度其表观密度8001900kg/m3，由轻骨由轻骨料如料如浮石浮石、火山火山渣、渣、陶粒陶粒、膨胀、膨胀珍珠岩珍珠岩、膨胀、膨胀矿矿渣渣、煤渣煤渣等制成。等制成。（2）多孔混凝土）多孔混凝土（porous concrete）(泡沫混凝泡沫混凝土、加气混凝土土、加气混凝土)，其表观密度，其表观密度3001200kg/m3。泡沫混凝土由水泥浆

3、或水泥浆与泡沫混凝土由水泥浆或水泥浆与泡沫制成泡沫制成。如。如加加气混凝土气混凝土。（3）大孔混凝土，）大孔混凝土，其组成中常不加其组成中常不加细骨料细骨料。混凝土混凝土在国家基本建设中占有重要地位。在国家基本建设中占有重要地位。对对混混凝凝土土质质量量的的要要求求：具具有有符符合合设设计计要要求求的的强强度度；具具有有与与施施工工条条件件相相适适应应的的施施工工和和易易性性；具具有有与工程环境相与工程环境相适应的耐久性适应的耐久性。第一节第一节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料 是是由由水水泥泥、砂砂、石石和和水水组组成成。在在混混凝凝土土中中砂砂、石石起起骨骨架架作作用用，称称为为

4、骨骨料料；水水泥泥浆浆包包裹裹在在骨骨料料表表面面并并填充其空隙填充其空隙。硬硬化化前前，水水泥泥浆浆起起润润滑滑作作用用，赋赋予予拌拌合合物物一一定定的的和易性和易性以便于施工。以便于施工。硬化后，硬化后，将骨料胶结成一个坚实的将骨料胶结成一个坚实的整体整体。混混凝凝土土的的技技术术性性质质是是由由原原材材料料的的性性质质及及其其含含量量决决定。也与施工工艺（定。也与施工工艺（搅拌、成型、养护搅拌、成型、养护）有关。）有关。一一、水水泥泥：根根据据混混凝凝土土工工程程的的特特点点和和所所处处的的环环境境条件条件选用水泥选用水泥。水水泥泥标标号号选选择择与与混混凝凝土土的的设设计计强强度度等等

5、级级相相适适应应。水水泥泥标标号号（以以MPa为为单单位位）为为混混凝凝土土强强度度等等级级的的1.52.0倍倍为宜。为宜。如如用用高高标标号号水水泥泥配配制制低低强强度度等等级级混混凝凝土土时时，水水泥泥用用量量偏偏少少，影影响响和和易易性性及及密密实实度度，应应掺掺入入一一定数量的定数量的混合混合材料。材料。如如用用低低标标号号水水泥泥配配制制高高强强度度等等级级混混凝凝土土时时，会会使使水水泥泥用用量量过过多多，不不经经济济，影影响响混混凝凝土土的的其其他他技术性质。技术性质。二、细骨料（二、细骨料（fine aggregate）粒粒径径在在0.165mm之之间间的的骨骨料料为为细细骨骨

6、料料。一一般般采采用用天然砂，有天然砂，有河砂、海砂及山砂河砂、海砂及山砂。砂砂中中常常含含有有有有害害杂杂质质如如云云母母、粘粘土土、淤淤砂砂等等，粘粘附附在在砂砂的的表表面面有有碍碍水水泥泥与与砂砂的的粘粘结结，降降低低强强度度，还增加还增加用水用水量，加大量，加大收缩收缩，降低，降低抗冻性和抗渗性抗冻性和抗渗性。海海砂砂由由于于含含盐盐量量较较大大，对对钢钢筋筋有有锈锈蚀蚀作作用用，海海砂砂含含盐盐量量（氯氯化化钠钠的的总总含含量量）不不宜宜超超过过0.1%，必必要时就进行要时就进行淋洗淋洗。（二）颗粒形状及表面积特征（二）颗粒形状及表面积特征 山山砂砂的的颗颗粒粒多多具具有有棱棱角角，

7、表表面面粗粗糙糙，与与水水泥泥粘粘结结较较好好；河河砂砂、海海砂砂，其其颗颗粒粒多多呈呈圆形圆形，表面，表面光滑光滑，与水泥的粘结，与水泥的粘结较差较差。在在水水泥泥用用量量、水水用用量量相相同同的的情情况况下下，前前者者拌拌制制的的混混凝凝土土流流动动性性较较差差，但但强强度度较较高高；而后者则；而后者则反之反之。（三）砂的颗粒级配及粗细程度（三）砂的颗粒级配及粗细程度 砂砂的的颗颗粒粒级级配配表表示示砂砂大大小小颗颗粒粒的的搭搭配配情情况况。在在混混凝凝土土中中砂砂粒粒之之间间的的空空隙隙水水泥泥浆浆填填充充，为为节节约约水泥和提高强度水泥和提高强度，应尽量，应尽量减小砂粒之间的空隙减小砂

8、粒之间的空隙。砂的空隙率与级配、颗粒形状及排列方式有关。砂的空隙率与级配、颗粒形状及排列方式有关。如如果果自自然然级级配配不不合合适适，要要采采用用人人工工级级配配的方法来改善。的方法来改善。最最简简单单的的措措施施是是将将粗粗、细细砂砂按按适适当当比比例例进进行行试配试配，掺合使用。，掺合使用。为为调调整整级级配配，也也可可将将砂砂过过筛筛，筛筛除除过过粗粗或或过细过细的颗粒。的颗粒。配配制制混混凝凝土土用用砂砂一一般般选选用用级级配配符符合合要要求求的的粗砂和中砂粗砂和中砂较理想。较理想。三、粗骨料（三、粗骨料（coarse aggregate）粗粗骨骨料料有有碎碎石石和和卵卵石石。应应是

9、是经经破破碎碎、筛筛分分而而得得到的粒径到的粒径大于大于5mm的的天然岩石或卵石天然岩石或卵石。大粒径大粒径所需的所需的水泥浆或砂浆水泥浆或砂浆的数量相应的数量相应少少，粗，粗骨料的骨料的最大粒径最大粒径应条件许可下应条件许可下尽量大尽量大。骨料的最大粒径骨料的最大粒径不得超过不得超过结构截面结构截面最小尺寸最小尺寸的的 1/4，不得，不得大于钢筋最小净距大于钢筋最小净距的的3/4。混凝土混凝土实心板实心板，允许采用，允许采用最大粒径最大粒径达达1/2板厚板厚的骨料，但最大粒径不得超过的骨料，但最大粒径不得超过50mm。（四）强度（四）强度 将将岩岩石石制制成成5cm5cm5cm的的立立方方体

10、体（或或直直径径与与高高均均匀匀为为5cm的的圆圆柱柱体体）试试件件，在在水水饱饱和和状状态态下下，其其抗抗压压强强度度应应小小于于45 M Pa，其其极极限限抗抗压压强强度度与与所所浇浇注注混混凝凝土土强强度度之比不应之比不应小于小于1.5。用用压压碎碎指指标标值值表表示示粗粗骨骨料料强强度度时时，是是将将一一定定质质量量干干状状态态下下1020mm的的石石子子装装入入一一定定规规格格圆圆筒筒内内，在在压压力力机机上上施施加加荷荷载载到到200KN，卸卸荷荷后后称称取取试试样样的的质质量量（G），用用孔孔径径为为2.5mm的的筛筛筛筛除除被被压压的的细细粒粒，称称取取试试样样的的筛筛余余量量

11、（G1）。压碎指标值压碎指标值=(GG1)/G100%表表示示石石子子抵抵抗抗压压碎碎的的能能力力，以以间间接接地地推推测测其其相相反反的的强强度度。应应符符合合GB/T1468593建建筑筑用用卵石、碎石卵石、碎石标准的规定。标准的规定。（五五）坚坚固固性性：有有抗抗冻冻要要求求的的混混凝凝土土所所用用的的粗粗骨料，要求测定其骨料，要求测定其坚固性，见国标坚固性，见国标。四、骨料的饱和面干吸水率四、骨料的饱和面干吸水率 当当拌拌制制混混凝凝土土时时，骨骨料料含含水水量量的的不不同同，将将影影响响混混凝凝土土的的用用水水量量和和骨骨料料用用量量。当当骨骨料料的的颗颗粒粒表表面面干干燥燥，而而颗

12、颗粒粒内内部部的的孔孔隙隙含含水水饱饱和和时时，称称为为饱和面干状态饱和面干状态。五、混凝土拌和及养护用水五、混凝土拌和及养护用水 能能饮饮用用的的自自来来水水和和清清洁洁的的天天然然水水，都都能能用用来来拌拌制制和和养养护护混混凝凝土土。污污水水、PH值值小小于于4的的酸酸性性水水、含含硫硫酸酸盐盐（按按SO3计计）超超过过水水量量1%的的水水、有有害害杂杂质如质如油脂、糖类油脂、糖类等等均不得均不得使用。使用。对对水水质质有有疑疑问问可可将将该该水水与与洁洁净净水水分分别别制制成成混混凝凝土土试试块块，然然后后进进行行强强度度对对比比试试验验。海海水水中中含含有有硫硫酸酸盐盐、镁镁盐盐和和

13、氧氧化化物物，对对水水泥泥石石有有侵侵蚀蚀作作用用，对对钢钢筋筋也也会会造造成成锈锈蚀蚀，因因此此，一一般般不不得得用用海海水水拌拌制混凝土制混凝土。第二节第二节 普通混凝土的主要技术性质普通混凝土的主要技术性质具具有有良良好好的的和和易易性性便便于于施施工工，以以保保证证能能获获得得良好浇灌良好浇灌质量；质量；凝凝结结硬硬化化以以后后，强强度度是是安安全全地地承承受受设设计计荷荷载的载的保证。保证。应具有必要的应具有必要的耐久性耐久性。一、混凝土拌合物的一、混凝土拌合物的和易性和易性（workability）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（拌拌和和、运运

14、输输、浇浇灌灌、捣捣实实），并并能能获获得得质质量均匀、成型密实的混凝土的性能。量均匀、成型密实的混凝土的性能。和和易易性性是是一一项项综综合合的的技技术术性性质质，包包括括流流动性、粘聚性动性、粘聚性和和保水性保水性等三方面的含义。等三方面的含义。（二）和易性的指标（二）和易性的指标 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和和物物和和易易性性的的测测定定方方法法。在在试试验验室室，通通常常测测定定拌拌合合物物的的流流动动性性，并并辅辅以以直直观观经经验验评评定定粘粘聚聚性性和和保保水水性性。方方法法：量量出出混混凝凝土土拌拌合合物物向向下下坍坍的的尺尺寸寸（mm），就

15、就叫叫做做坍坍落落度度（slump）。坍坍落落度度愈愈大表示大表示流动性愈大流动性愈大。坍落度的不同将混凝土拌合物分为：坍落度的不同将混凝土拌合物分为：流态的流态的（坍落度大于（坍落度大于80mm），），流动性的流动性的（坍落度为（坍落度为3080mm），），低流动性的低流动性的（坍落度为（坍落度为1030mm）硬性的（坍落度值硬性的（坍落度值小于小于10mm）适适用用于于骨骨料料最最大大粒粒径径不不大大于于40mm，坍坍落落度度值值不小于不小于10mm的混凝土拌合物。的混凝土拌合物。（三）影响和易性的主要因素（三）影响和易性的主要因素1.水泥浆的数量水泥浆的数量 水泥浆水泥浆愈多愈多，则拌合

16、物，则拌合物流动性愈大流动性愈大。若若水水泥泥浆浆过过多多，使使拌拌合合物物的的粘粘聚聚性性变变差差，对对混混凝土耐久性凝土耐久性也会产生一定影响。也会产生一定影响。水水泥泥浆浆过过少少，不不能能填填满满骨骨料料空空隙隙或或不不能能很很好好地地包裹料表面包裹料表面时，就产生时，就产生崩坍现象崩坍现象，粘聚性，粘聚性变差变差。混混凝凝土土拌拌合合物物水水泥泥浆浆的的含含量量应应以以满满足足流流动动性性要求为度。要求为度。2.水泥浆的稠度水泥浆的稠度 水泥浆的水泥浆的稠度稠度是由是由水灰比水灰比所决定。所决定。水水灰灰比比愈愈小小，水水泥泥浆浆愈愈稠稠，混混凝凝土土拌拌合合物物的的流动性便愈小流动

17、性便愈小。水水灰灰比比过过大大，会会造造成成混混凝凝土土拌拌合合物物的的粘粘聚聚性性和和保保水水性性不不良良，而而产产生生流流浆浆、离离析析现现象象，严重影响混凝土的严重影响混凝土的强度强度。所所以以水水灰灰比比应应根根据据强强度度和和耐耐久久性性要要求求合合理理地地选用选用。3.砂率砂率 砂砂率率是是指指混混凝凝土土中中砂砂量量占占砂砂和和石石总总质质量量的百分率。的百分率。砂砂率率的的变变动动会会使使骨骨料料的的空空隙隙率率和和骨骨料料的的表表面面积积显显著著改改变变，对对混混凝凝土土拌拌合合物物的的和和易易性性产生显著影响。产生显著影响。砂率有一个合理值。砂率的选取见表。砂率有一个合理值

18、。砂率的选取见表。4.时间和温度时间和温度 坍坍落落度度随随时时间间的的推推移移逐逐渐渐减减小小，原原因因有有水水泥泥的的水水化化反反应应、骨骨料料吸吸收收水水分分、水水分分的的蒸蒸发发等等，这这些些因因素素的的作作用用随随着着温温度度的的升升高高而而加加剧剧。在在施施工工中中为为了了保保证证一一定定的的和和易易性性，必必须须注注意意环环境境温温度度的的变变化化，采取相应的采取相应的措施措施。二、混凝土的强度二、混凝土的强度 混凝土划分为下列强度等级：混凝土划分为下列强度等级：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等等十二等级十二等级。

19、（五）影响混凝土强度的因素（五）影响混凝土强度的因素1.水灰比和水泥标号水灰比和水泥标号 在在配配合合比比相相同同的的条条件件下下，所所用用的的水水泥泥标标号号越越高高，制成的混凝土强度，制成的混凝土强度也越高也越高。当当用用同同一一种种水水泥泥（品品种种及及标标号号相相同同）时时，混凝土的混凝土的强度强度主要取决于主要取决于水灰比水灰比。在在水水泥泥标标号号相相同同的的情情况况下下，水水灰灰比比愈愈小小，水水泥泥石石的的强强度度愈愈高高，与与骨骨料料粘粘结结力力也也愈愈大大，混凝土的强度就混凝土的强度就愈高愈高。加加水水太太少少（水水灰灰比比太太小小），拌拌合合物物过过于于干干硬硬，在在一一

20、定定的的捣捣实实成成形形条条件件下下，无无法法保保证证浇浇灌灌质质量量，混混凝凝土土中中将将出出现现较较多多的的峰峰窝窝、孔孔洞，强度也将洞，强度也将下降下降。混混凝凝土土强强度度和和灰灰水水比比（在在1.22.5之之间间）近近似似地地成直线关系，其一般表达式为：成直线关系，其一般表达式为：R28ARc(C/WB)（参见（参见234页）页）Rc水泥的实际强度水泥的实际强度 利利用用强强度度公公式式，可可根根据据水水泥泥标标号号和和水水灰灰比比来来估计所制成估计所制成混凝土的强度混凝土的强度。根根据据水水泥泥标标号号和和要要求求的的混混凝凝土土强强度度等等级级来来计计算应采用的算应采用的水灰比水

21、灰比。2.龄期龄期:混混凝凝土土强强度度的的发发展展大大致致与与龄龄期期的的对对数数成成正正比比关关系系（龄期不小于（龄期不小于3d）：）：Rn=R28(lgn/lg28)式中：式中：Rn第第n天天龄龄期期混混凝凝土土的的抗抗压压强强度度，M Pa；R2828天龄期混凝土的抗压强度，天龄期混凝土的抗压强度，M Pa；Lgn、lg28n(n3)和和28的常用对数。的常用对数。四、混凝土的耐久性四、混凝土的耐久性（一）耐久性的概念（一）耐久性的概念 具具有有适适当当的的强强度度能能安安全全地地承承受受设设计计荷荷载载外外，还还应应根根据据其其周周围围的的自自然然环环境境以以及及在在使使用用上上的的

22、特特殊殊要求，具有各种特殊性能。要求，具有各种特殊性能。1.抗渗性抗渗性(permeability resistance)是是指指混混凝凝土土在在水水、油油等等液液体体压压力力作作用用下下抗抗渗渗透透的的性性能能。它它直直接接影影响响混混凝凝土土抗抗冻冻性性和和抗抗侵侵蚀蚀性性。抗抗渗渗性性主主要要与与其其密密实实度度及及内内孔孔隙隙的的大大小小和和构构造造有有关。混凝土的抗渗性用抗关。混凝土的抗渗性用抗渗标号渗标号表示表示。2.抗冻性（抗冻性（frost resistance）指指混混凝凝土土在在饱饱和和水水状状态态下下，能能受受多多次次冻冻融融循循环环作作用用而而不不破破坏坏，同同时时也也

23、不不严严重重降降低低强强度度的性能。的性能。在在寒寒冷冷地地区区，特特别别是是在在接接触触水水又又受受冻冻的的环境下的混凝土，要求具有较高的环境下的混凝土，要求具有较高的抗冻性能抗冻性能。混混凝凝土土的的密密实实度度、孔孔隙隙混混凝凝土土（如如引引气气混混凝土），其抗冻性都凝土），其抗冻性都较高较高。3.混凝土的碳化混凝土的碳化(carbontation)是是二二氧氧化化碳碳与与水水泥泥石石中中的的氢氢氧氧化化钙钙作作用，生成用，生成碳酸钙和水碳酸钙和水。碳碳化化引引起起水水泥泥石石化化学学组组成成及及组组织织结结构构的的变变化化，从从而而对对混混凝凝土土的的化化学学性性能能和和物物理理力力学

24、学性性能能有有明明显显的的影影响响，主主要要是是对对碱度、强度和收缩碱度、强度和收缩的影响的影响第三节第三节 混凝土的质量控制混凝土的质量控制质质量量控控制制是是一一项项非非常常重重要要的的工工作作。质质量量如如何何要要通通过其性能检验的结果来表达。过其性能检验的结果来表达。影响因素有：影响因素有：水水泥泥、骨骨料料及及外外加加剂剂等等质质量量和和计计量量的的波波动动；用用水水量量和和骨骨料料含含水水量量的的变变化化所所引引起起的的水水灰灰比比的的波波动动；搅搅拌拌、运运输输、浇浇灌灌、振振捣捣、养养护护条条件件的的波波动动以及气温变化等。以及气温变化等。试试验验条条件件方方面面的的影影响响因

25、因素素有有：取取样样方方法法、试试件件成成及及养养护护条条件件的的差差异异、试试验验的的误误差差和和试试验验人人员员的的操操作熟练程度作熟练程度等。等。（有兴趣的同学可以深入学习）（有兴趣的同学可以深入学习）第四节第四节 普通混凝土的配合比设计普通混凝土的配合比设计一、混凝土的配合比设计的基本要求一、混凝土的配合比设计的基本要求确确定定水水泥泥、水水、砂砂与与石石子子这这四四项项基基本本组组成成材材料料用用量量之之间间的三个比例关系。的三个比例关系。即：即：水与水泥之间水与水泥之间的比例关系，常用的比例关系，常用水灰比水灰比表示；表示；砂子与石子砂子与石子之间的比例关系，常用之间的比例关系，常

26、用砂率砂率表示；表示；水水泥泥浆浆与与骨骨料料之之间间的的比比例例关关系系，常常用用单单位位用用水水量量（1m3混凝土的用水量）来反映。混凝土的用水量）来反映。在在配配合合比比设设计计中中，混混凝凝土土的的四四个个基基本本变变量量即即水水泥泥、水水、细细集集料料和和粗粗集集料料，可可分分别别用用C、W、S、G表表示示每每1m3混混凝凝土土的的用用水水量量（kg/m3），配配合合比比设设计计就就是是确确定定这这四四个个基本变量。基本变量。设设计计混混凝凝土土配配合合的的任任务务是是要要根根据据原原材材料料的的技技术术性性能能及及施施工工条条件件，合合理理选选择择原原材材料料，并并确确定定能能满满

27、足足工程要求的工程要求的技术经济指标技术经济指标的各组成材料用量。的各组成材料用量。要求：要求：满足混凝土满足混凝土结构设计结构设计的强度等级；的强度等级；满足施工要求的混凝土拌合物的满足施工要求的混凝土拌合物的和易性和易性；满满足足对对混混凝凝土土的的其其他他技技术术性性要要求求（如如抗抗冻冻标标号号、抗渗标号和侵蚀性等）；抗渗标号和侵蚀性等）；做到做到节约水泥和降低混凝土成本节约水泥和降低混凝土成本。三、混凝土配合比设计实例三、混凝土配合比设计实例某某工工程程的的预预制制钢钢筋筋混混凝凝土土梁梁（不不受受风风雪雪影影响响），混混凝凝土土设设计计强强度度等等级级C20，要要求求强强度度各各证

28、证率率95%。施施工工要要求求坍坍落落度度为为3050mm（混混凝凝土土上上由由机机械械搅搅拌拌及及振振捣捣），该该施施工单位无历史统计资料。工单位无历史统计资料。采采用用的的材材料料：普普通通水水泥泥，425号号（实实测测28d抗抗压压强强度度为为48.0 M Pa），密密度度Pc=3.1 kg/m3；中中砂砂，表表观观密密度度Pos=2.65g/m3，堆堆积积密密度度Pos=1.50 g/m3，表表观观密密度度Pog=2.70 g/m3，堆堆积积密密度度Pog=1.55g/m3，最最大大粒粒径径为为20mm；自来水。自来水。请设计该混凝土的配合比（按干燥材料计算）。请设计该混凝土的配合比（

29、按干燥材料计算）。（在此略，见教材（在此略，见教材242页，重点掌握，必须会进行该项设计页，重点掌握，必须会进行该项设计）。）。第五节第五节 混凝土外加剂混凝土外加剂（concrete admixtures）在在混混凝凝土土拌拌合合物物中中掺掺入入不不超超过过水水泥泥质质量量的的5%，且且能能使使混混凝凝土土按按要要求求改改变变性性质质，称称为为混混凝凝土外加剂土外加剂。一、混凝土外加剂分类一、混凝土外加剂分类通常按通常按外加剂主要作用外加剂主要作用分类分类 根根据据国国际际标标准准，按按外外加加剂剂的的主主要要功功能能可可归归纳纳为为六类六类：（1）改改善善新新混混凝凝土土、砂砂浆浆或或水水

30、泥泥净净浆浆和和易易性性 的的 外外 加加 剂剂，包包 括括 减减 水水 剂剂（water reducers）、）、引气引气（air entrainers）等。等。（2）调调节节混混凝凝土土、砂砂浆浆或或水水泥泥净净浆浆凝凝结结、硬硬 化化 速速 度度 的的 外外 加加 剂剂，包包 括括 早早 强强 剂剂（accelerators）、缓缓凝凝剂剂（retarder）、速速凝剂凝剂等。等。（3）调调节节混混凝凝土土、砂砂浆浆或或水水泥泥净净浆浆空空气气含含量量的的外外加加剂剂，包包括括引引气气剂剂、加加气气剂剂、泡泡沫沫剂剂、消泡剂消泡剂等。等。（4）改改善善混混凝凝土土、砂砂浆浆或或水水泥泥净

31、净浆浆物物理理力力学学性性能能的的外外加加剂剂，包包括括引引气气剂剂、膨膨胀胀剂剂、抗抗冻剂、防水剂冻剂、防水剂等。等。（5）增增强强混混凝凝土土中中钢钢筋筋抗抗腐腐蚀蚀性性的的外外加加剂剂，包括包括阻锈剂阻锈剂等。等。（6）能能为为混混凝凝土土、砂砂浆浆或或水水泥泥净净浆浆提提供供特特殊殊性性能能的的外外加加剂剂，包包括括引引气气剂剂、着着色色剂剂、脱脱模剂模剂等。等。二、表面活性简述二、表面活性简述一一种种物物质质溶溶解解于于液液体体，并并从从溶溶液液中中向向界界面面富富集集，作作定定向向排排列列吸吸附附在在界界面面上上，形形成成单单分分子子吸吸附附膜膜层层，从从而而显显著著地地降降低低溶

32、溶液液的的表表面面能能，这种现象称为这种现象称为表面活性表面活性，具具有有这这种种表表面面活活性性的的物物质质，叫叫做做表表面面活活性性剂剂。由由于于表表面面活活性性，从从而具有湿润、乳化、分散、起泡、润滑等作用。而具有湿润、乳化、分散、起泡、润滑等作用。三、常用混凝土外加剂三、常用混凝土外加剂（一）减水剂（一）减水剂（water reducer）：）：.减水剂的作用机理减水剂的作用机理水水泥泥加加水水拌拌和和后后，水水泥泥颗颗粒粒间间分分子子引引力力的的作作用用，而而产产生生许许多多絮絮状状物物形形成成絮絮凝凝结结构构，在在这这种种结结构构中中水水泥泥颗颗粒粒周周围围包包裹裹着着很很多多拌拌

33、合合水水（图图2312），从从而而降降低低了了混混凝凝土土拌拌合合物物的和易性。的和易性。加入适量的减水剂，由于其表面活性作用，致使加入适量的减水剂，由于其表面活性作用，致使憎憎水基端水基端定向吸附于定向吸附于水泥颗粒表面水泥颗粒表面，亲水基亲水基端指向端指向水溶水溶液，液，使水泥颗粒使水泥颗粒表面表面带带相同相同的电荷，加大了水泥的电荷，加大了水泥颗粒颗粒间的间的静静电斥力电斥力。导致水泥颗粒。导致水泥颗粒互相分散互相分散，如图所示。，如图所示。絮凝结构解体絮凝结构解体，包裹的，包裹的游离水游离水被被释放出来释放出来，从而有效，从而有效地增加了混凝土拌合物的地增加了混凝土拌合物的流动流动性。

34、性。2.减水剂的技术经济效果减水剂的技术经济效果（1）用水量不变时，混凝土）用水量不变时，混凝土坍落度坍落度可增大可增大1020cm；（2）保保持持混混凝凝土土的的和和易易性性不不变变，可可减减水水10%20%，混混凝土的凝土的强度强度可提高可提高1520，早期强度早期强度提高提高更显著；更显著；（3）保保持持混混凝凝土土强强度度不不变变时时，节节约约水水泥泥用用量量10%15%；（4）混混凝凝土土透透水水性性可可降降低低40%80%，提提高高抗抗渗渗、抗抗冻冻、耐化学腐蚀及防锈蚀耐化学腐蚀及防锈蚀等能力；等能力；（5）可可配配制制特特种种混混凝凝土土，这这将将比比采采用用特特种种水水泥泥更更

35、为为经经济济、简便和灵活。简便和灵活。3.目前常用的减水剂目前常用的减水剂 主主要要品品种种是是木木质质素素磺磺酸酸钙钙等等（要要用用时时网网查）。查）。混混凝凝土土外外加加剂剂走走复复合合的的道道路路是是大大有有发发展展前途（有商机）。前途（有商机）。（二）早强剂（二）早强剂 早早强强剂剂又又称称为为促促硬硬剂剂，是是提提高高混混凝凝土土早早期强度的外加剂。期强度的外加剂。早强剂多在早强剂多在冬季施工冬季施工或或紧急抢修紧急抢修时采用。时采用。介绍几种常用品种。介绍几种常用品种。1.氯氯化化钙钙（CaCl2）是是使使用用最最早早的的混混凝凝土土早早强强剂剂。掺掺量量常常为为1%2%，混混凝凝

36、土土23d强强度度可可提提高高40%100%，7d强度提高强度提高25%。注意，注意，CaCl2掺量不能掺量不能过多过多，将引起水泥，将引起水泥快凝快凝。缺点缺点：含有：含有CI离子使离子使钢筋锈蚀钢筋锈蚀。为为了了消消除除这这一一缺缺点点，常常将将CaCl2与与阻阻锈锈剂剂NaNO2复复合合使使用用，亚亚硝硝酸酸钠钠在在钢钢筋筋表表面面形形成成氧氧化化保保护护膜膜，抑制了抑制了钢筋钢筋的的锈蚀锈蚀作用。作用。2.硫酸钠（硫酸钠（Na2SO4）又称元明粉。）又称元明粉。机机理理：与与水水泥泥水水化化产产物物质质Ca（OH）2作作用用，生生成成高高分分散散性性的的硫硫酸酸钙钙，与与C3A的的反反

37、应应比比外外掺掺石石膏膏的的作作用用快快得得多多，使使水水化化硫硫铝铝酸酸钙钙迅迅速速生生成成，大大大加快了水泥的大加快了水泥的硬化硬化。同同时时，使使得得溶溶液液中中Ca（OH）2浓浓度度降降低低，促促使使C3S水化加速水化加速，使混凝土，使混凝土早期强度提高早期强度提高。3.三乙醇胺三乙醇胺 为为无无色色或或淡淡黄黄色色透透明明油油状状液液体体，易易溶溶于于水水、呈呈碱碱性性，属属非离子表面活性剂非离子表面活性剂。掺掺量量极极微微，一一般般掺掺0.02%0.05%，通通常常不不单单掺掺使使用用，与与其其他他外外加加剂剂复复合合，有有显显著著的的早早强强效效果果，并并对对混混凝凝土土后后期强

38、度期强度有一定增强作用。有一定增强作用。常常用用的的复复合合配配方方为为：三三乙乙醇醇胺胺（0.05%）加加亚亚硝硝酸酸钠钠（1%）和和二二水水石石膏膏（2%），适适用用于于严严禁禁掺掺用用量量氯氯盐盐的的钢筋混凝土钢筋混凝土，能使，能使混凝土混凝土3d强度强度提高提高50%。微微量量的的三三乙乙醇醇胺胺并并不不改改变变水水泥泥的的水水化化成成物物，却却能能加加速的水化，它在水泥水化过程中起着速的水化，它在水泥水化过程中起着“催化催化”的作用。的作用。（三三）引引气气剂剂：能能在在混混凝凝土土混混合合物物中中产产生生一一定定量量的的微微小小独独立立气气泡泡，均均匀匀分分布布在在其其中中的的外外

39、加加剂剂，称称为为引引气气剂剂。目目前常用产品有前常用产品有松香热聚物松香热聚物、松香皂松香皂等。等。加加气气剂剂是是指指砂砂浆浆中中加加入入少少量量金金属属粉粉末末（如如铝铝粉粉等等）在在浇浇注注时时发发生生反反应应放放出出大大量量氢氢等等气气体体，使使料料浆浆体体积积显显著著膨胀膨胀的外加剂。的外加剂。掺掺引引气气剂剂其其微微小小的的独独立立气气泡泡在在混混凝凝土土中中起起着着滚滚球球轴轴承承的的作作用用，能能使使混混凝凝土土流流动动性性大大大大提提高高。若若保保持持流流动动不不变变，则则可可减减水水10%左左右右。同同时时，微微小小气气泡泡隔隔断断了了混混凝凝土土中中毛细管渗水毛细管渗水

40、通路，使混凝土的通路，使混凝土的抗冻标号提高抗冻标号提高12倍倍。然然而而，气气泡泡的的存存在在混混凝凝土土有有效效受受压压面面积积减减少少，从从而而使混凝土使混凝土强度有所降低强度有所降低。引气剂掺量以。引气剂掺量以3%6%为宜。为宜。（四四）缓缓凝凝剂剂：能能延延续续混混凝凝土土的的凝凝结结时时间间，而而不不显显著著影影响后期强度的外加剂，称为缓凝剂。响后期强度的外加剂，称为缓凝剂。常常用用品品种种为为木木质质素素磺磺酸酸钙钙和和糖糖蜜蜜，糖糖蜜蜜缓缓效效果果最最好。好。另外还有使用另外还有使用柠檬酸柠檬酸作缓凝剂的。作缓凝剂的。一一般般掺掺量量为为0.03%0.1，随随其其参参加加量量不

41、不同同，凝凝结结时时间可间可延续数小时至十几小时延续数小时至十几小时。（五）速凝剂（五）速凝剂 能能使使混混凝凝土土迅迅速速凝凝结结并并改改善善混混凝凝土土与与基基底底粘粘性性及及稳稳定定性性的的外外加加剂剂称称为为速速凝凝剂剂，多多用于用于喷射混凝土喷射混凝土。主要产品有红星一型、主要产品有红星一型、711型、型、782型等。型等。产产生生速速凝凝早早强强的的机机理理：速速凝凝剂剂与与水水泥泥在在加加水水拌拌和和时时立立即即发发生生反反应应，使使水水泥泥中中的的石石膏膏变变成成Na2SO4，失失去去其其缓缓疑疑作作用用，从从而而让让C3A迅速凝固。迅速凝固。第第六六节节 其其他他品品种种混混

42、凝凝土土（light weight aggregate concrete）一、轻骨料混凝土一、轻骨料混凝土 凡凡是是用用轻轻质质粗粗骨骨料料、轻轻质质细细骨骨料料（或或普普通通砂砂）、水水泥泥和和水水配配制制成成的的混混凝凝土土，其其干干表表现现密密度度不不大大于于1900 kg/m3者，称为轻骨料混凝土。者，称为轻骨料混凝土。如如，粉粉煤煤灰灰陶陶粒粒混混凝凝土土、粘粘土土陶陶粒粒混混凝凝土土、页页岩岩陶粒混凝土、陶粒混凝土、浮石混凝土浮石混凝土。轻轻骨骨料料的的粒粒径径在在5mm以以上上，堆堆积积密密度度小小于于1000kg/m3者，称为者，称为轻细骨料（又称轻砂轻细骨料（又称轻砂）。）。

43、轻骨料按原材料来源分为三类：轻骨料按原材料来源分为三类：1.工工业业废废料料轻轻骨骨料料：如如粉粉煤煤灰灰陶陶粒粒、煤煤矸矸石石陶陶粒粒、膨胀矿渣珠、自燃矸石、煤渣等。膨胀矿渣珠、自燃矸石、煤渣等。2.天然轻骨料：天然轻骨料：如浮石、火山渣等。如浮石、火山渣等。3.人人工工轻轻骨骨料料：如如页页岩岩陶陶粒粒、粘粘土土陶陶粒粒、陶陶粒粒、陶砂、膨胀珍珠岩等。陶砂、膨胀珍珠岩等。耐耐久久性性、体体积积安安定定性性和和有有害害成成分分含含量量应应符符合合国国家家标标准准的的技技术术条条件件，还还要要对对堆堆积积密密度度、强强度度、颗颗粒级配和吸水率粒级配和吸水率这四个这四个技术性质技术性质有一定的要

44、求。有一定的要求。二、加气混凝土（二、加气混凝土（air concrete）用用含含钙钙材材料料(水水泥泥、石石灰灰)、含含硅硅材材料料（石石英英砂砂、尾尾砂砂粉粉、粉粉煤煤灰灰、粒粒化化高高炉炉矿矿渣渣、页页岩岩等等）和和加加气气剂剂作作为为原原材材料料、经经过过磨磨细细、配配料料、搅搅拌拌、浇浇注注、发发气气、静静停停、切切割割和和压压蒸蒸养养护护（0.8 MPa 下养护下养护68h）等工序生产而成。等工序生产而成。采用铝粉作为采用铝粉作为加气剂加气剂，其反应过程如下：，其反应过程如下：2Al+3 Ca（OH）2+6 H2O=3CaOAl2O3+6 H2O+3H2 放气氢气，形成气泡，使料

45、浆形成多孔结构。放气氢气，形成气泡，使料浆形成多孔结构。三、耐酸混凝土（三、耐酸混凝土（acidresistance concrete）是是用用水水玻玻璃璃作作胶胶凝凝材材料料，氟氟硅硅酸酸钠钠作作速速凝凝剂剂，耐酸耐酸粉料和耐酸粉料和耐酸粗细骨料粗细骨料按一定比例配合而成。按一定比例配合而成。水水玻玻璃璃耐耐酸酸混混凝凝土土一一般般用用于于贮贮油油器器、输输油油管管、储酸槽、耐酸地坪及耐酸器材储酸槽、耐酸地坪及耐酸器材等。等。四、纤维混凝土（四、纤维混凝土（fiber concrete）掺掺入入纤纤维维的的目目的的是是提提高高混混凝凝土土的的抗抗拉拉强强度度与与降低脆性。降低脆性。有有钢钢纤

46、纤维维、玻玻璃璃纤纤维维、石石棉棉纤纤维维、碳碳纤纤维维和和合合成成纤纤维维等等。各各类类纤纤维维中中以以钢钢纤纤维维对对抑抑制制混混凝凝土土裂裂缝缝的的形形成成、提提高高混混凝凝土土抗抗拉拉和和抗抗弯弯强强度度、增增加加韧性效果韧性效果最好最好。为为了了节节约约钢钢材材，目目前前国国内内外外都都在在研研制制采采用用玻玻璃纤维、矿棉、岩棉配制璃纤维、矿棉、岩棉配制纤维混凝土。纤维混凝土。五、耐热混凝土（五、耐热混凝土（heat resistance concrete）水水泥泥石石中中的的氢氢氧氧化化钙钙在在长长期期高高温温作作用用下下会会分分解解。某某些些骨骨料料如如石石灰灰岩岩在在高高温温下

47、下也也要要分分解解，石石英英砂砂、砂砂岩岩等等石石英英质质骨骨料料也也将将在在高高温温下下体体积积膨膨胀胀。以以上上原原因因都都会会使使混混凝凝土土强强度度显显著著下下降降，故故普普通通混混凝凝土土不能在不能在高温环境下高温环境下使用。使用。耐耐热热混混凝凝土土是是能能在在长长期期高高温温作作用用下下保保持持所所需需要的物理力学性能的特种混凝土。要的物理力学性能的特种混凝土。（实际是不定形耐火材料实际是不定形耐火材料）六、防水混凝土（六、防水混凝土（watertight concrete）经经常常受受压压力力水水作作用用的的工工程程和和构构筑筑物物，必必须须在在表表面面作作防防水水层层，例例如

48、如使使用用水水泥泥砂砂浆浆防防水水、沥沥青青防防水水层层或或金金属属防防水层水层等。等。防防水水混混凝凝土土是是通通过过各各种种方方法法提提高高抗抗渗渗性性能能，以以达达到到防防水水要求的一种混凝土。要求的一种混凝土。合合理理选选择择混混凝凝土土配配合合比比和和骨骨料料级级配配，以以及及掺掺加加适适量量外外加加剂剂（如如加加气气剂剂或或密密实实剂剂），达达到到混混凝凝土土内内部部密密实实或或是是堵堵塞塞混混凝凝土土内内部部毛毛细细管管通通路路，使使混混凝凝土土具具有有较较高高的的抗抗渗渗性能性能。七七、聚聚 合合 物物 混混 凝凝 土土（concretepolymer material）聚聚合

49、合物物混混凝凝土土是是由由有有机机聚聚合合物物、无无机机胶胶凝材料和骨料结合凝材料和骨料结合而成一种而成一种新型混凝土新型混凝土。聚聚合合物物混混凝凝土土体体现现了了有有机机聚聚合合物物和和无无机机胶胶凝凝材材料料的的优优点点，从从而而克克服服了了水水泥泥混混凝凝土土的的一一些些缺点缺点。八、高性能混凝土八、高性能混凝土 工工程程界界产产生生许许多多前前所所未未有有的的复复杂杂结结构构，如如高高层层和和超超高高层层建建筑筑，大大跨跨度度预预应应力力桥桥梁梁，特特高高强强度度的的混混凝凝土土基基础础工工程程，原原子子反反应应堆堆的的混混凝凝土土容容器器，液液化天然气罐化天然气罐，以及，以及海洋工程、航天工程海洋工程、航天工程等。等。为为了了满满足足混混凝凝土土性性能能施施工工的的要要求求，采采用用了了各各种种先先进进的的施施工工技技术术、各各种种高高效效减减水水剂剂及及复复合合外外加加剂剂，具具有有先先进进自自动动控控制制配配料料装装备备的的商商品品混混凝凝土土搅搅拌拌站站，以以及及垂垂直直泵泵送送可可达达300m以以上上的的泵泵送送混混凝凝土土技技术术。强强度度一一般般可可在在6080 MPa以以上上，是是技技术术发发展展的的方方向向。