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　　第五節 混凝土

　　混凝土是指以膠凝材料、粗細骨料、水(或不加水)及其他材料為原料，按適當比例 配制而成的混合物再經硬化而成的復合材料。按所用膠凝材料的種類不同，混凝土可分為 水泥混凝土(也稱普通混凝土)、瀝青混凝土、樹脂混凝土、聚合物混凝土、水玻璃混凝 土、石膏混凝土等，其中水泥混凝土是土木工程中最常用的混凝土。按照混凝土來源可以 分為現場攪拌混凝土和預拌(商品)混凝土。預拌(商品)混凝土是由水泥、骨料、水及 根據需要摻人的外加劑、礦物摻和料等組分按照一定比例，在攪拌站經計量、拌制后出售 并采用運輸車，在規定時間內運送到使用地點的混凝土拌和物。國家提倡或強制要求采用 預拌(商品)混凝土施工，在采用預拌(商品)混凝土時要考慮混凝土的經濟運距，一般 以15～20km為宜，運輸時間一般不宜超過lh。

　　一、普通混凝土組成材料

　　(一)水泥

　　水泥是影響混凝土強度、耐久性及經濟性的重要因素。配制混凝土時，應根據工程性

　　質與特點、工程部位、工程所處環境以及施工條件等，根據不同品種水泥的特性進行合理地選擇。水泥強度等級的選擇，應與混凝土的設計強度等級相適應。通常，當混凝土強度等級為C30及C30以下時，水泥強度等級為混凝土設計強度等級的1.5～2.5倍;當混凝土強度等級為C30～C50時，水泥強度等級為混凝土設計強度等級的1.1～1.5倍為宜;當混凝土強度等級為C60及以上時，水泥強度等級為混凝土設計強度等級的比值應小于1.0，但一般不低于0.70。

　　(二)砂

　　砂是指在自然條件作用下形成的粒徑在4.75mm以下的巖石粒料，主要有天然砂和人工砂兩類。天然砂包括河砂、湖砂、海砂和山砂。河砂、湖砂、海砂由于受水流的沖刷作用，顆粒表面較光滑，拌制混凝土時需水量較少，但砂粒與水泥間的膠結力較弱，海砂中常含有貝殼碎片及可溶性鹽類等有害雜質;山砂顆粒多具棱角、表面粗糙，需水量較大，和易性差，但砂粒與水泥間的膠結力強，砂中含泥量及有機質等有害雜質較多，建設工程中一般采用河砂作為細骨料。人工砂是機制砂和混合砂的統稱，機制砂是經除土處理，由機械破碎、篩分制成的巖石顆粒，但不含軟質巖、風化巖石的顆粒;混合砂是由機械砂和天然砂混合制成的砂。

　　在《建筑用砂》GB7T 14684中，將砂按技術要求分為工類、Ⅱ類、Ⅲ類o I類宜用于強度等級大于C60的混凝土;Ⅱ類宜用于強度等級為C30～C60及有抗凍、抗滲或其他要求的混凝土;Ⅲ類宜用于強度等級小于C30的混凝土。

　　1.有害雜質含量

　　砂中常有黏土、淤泥、有機物、云母、硫化物及硫酸鹽等雜質。黏土、淤泥粘附在砂粒表面，妨礙水泥與砂粒的粘結，降低混凝土強度、抗凍性和抗磨性，并增大混凝土的干縮。砂中含泥量和泥塊含量規定見表3.5.10云母呈薄片狀，表面光滑，與水泥粘結不牢，降低混凝土的強度。有機物、硫化物和硫酸鹽等對水泥均有腐蝕作用，含量規定見表3.5.20 表3.5.1 砂中含泥量和泥塊含量規定表

　　2.粗細程度及顆粒級配

　　砂的粗細程度是指不同粒徑的砂混合在一起時的平均粗細程度。在砂用量相同的情況 下，若砂子過粗，則拌制的混凝土黏聚性較差，容易產生離析、泌水現象;若砂子過細， 砂子的總表面積增大，雖然拌制的混凝土黏聚性較好，不易產生離析、泌水現象，但水泥 用量增大。所以，用于拌制混凝土的砂，不宜過粗，也不宜過細。

　　砂的顆粒級配是砂大、中、小顆粒的搭配情況。砂大、中、小顆粒含量的搭配適當， 則其空隙率和總表面積均較小，即具有良好的顆粒級配。用這種級配良好的砂配制混凝 土，不僅所用水泥漿量少，節約水泥，而且還可提高混凝土的和易性、密實度和強度。 砂的粗細程度和顆粒級配通過篩分析法確定。

　　篩分析法是用一套孔徑為4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.60mm、0.30mm和 0.15mm的標準方孔篩的，按照篩孔的大小順序，將用9.50mm方孔篩篩出的500g干砂， 由粗到過篩，稱得各號篩上的篩余量。并且計算出各篩上的分計篩余百分率，、、、和(各篩上的篩余量占砂樣總重的百分率)及累計篩余百分率A1，、A2、A3、A4 和A6(各號篩的分計篩余百分率加上大于該篩的分計篩余百分率之和)，其關系見 表3.5.3。

　　表3.5.3 累計篩余與分計篩余的關系

　　砂按細度模數分為粗、中、細三種規格：3.7～3.1為粗砂，3.O～2.3為中砂，2.2～1.6為細砂。粗、中、細砂均可作為普通混凝土用砂，但以中砂為佳。

　　砂的顆粒級配用級配區表示，根據《建筑用砂》GB/T 14684的規定，對細度模數為3.7～1.6的砂，按累計篩余百分率劃分為三個級配區，見表3.5.40混凝土用砂的顆粒級配應處于表3.5.4中的任何一個級配區內，表中所列的累計篩余百分率，除4.75mm和0.60mm篩號外，允許稍有超出分界線，其總量不大于5%。

　　砂顆粒級配區中，1區砂顆粒較粗，宜用來配制水泥用量多(富混凝土)或低流動性普通混凝土;2區為中砂，粗細適宜，配制混凝土宜優先選用2區砂;3區顆粒偏細，所配混凝土拌和物黏聚性較大，保水性好，但硬化后干縮較大，表面易產生微裂縫，使用時宜適當降低砂率。

　　某砂樣篩分結果列于表3.5.5中，試評定該砂的粗細程度和顆粒級配。

　　屬于中砂，查表3.5.4得，該批砂顆粒級配區為2區。 結果評定：該砂樣為2區中砂。

　　3.砂的物理性質

　　表觀密度一般為2.55～2.75g/，干砂堆積密度一般為l450～l700kg/

，隨砂含水率的變化其堆積體積也發生變化。若以干砂為標準，當含水率為5%～7%時，體積增大25%-30%，這是由于砂子表面的吸附水膜造成，而繼續增大水量時，水膜破裂體積反而縮小，所以在拌制混凝土時，’砂子用量以質量控制較為可靠。

　　砂子的含水狀態分全干、氣干、表干和潮濕四種狀態，其含水量各不相同，為了消除其對混凝土質量的影響，標準規定，骨料以干燥狀態設計配合比，其他狀態含水率應進行換算。

　　(三)石子

　　普通石子包括碎石和卵石。碎石是由天然巖石或卵石經破碎、篩分而得到的巖石粒

　　料;卵石是天然巖石由自然條件作用而形成的顆粒。

　　碎石表面粗糙，顆粒多棱角，與水泥漿粘結力強，配制的混凝土強度高，但其總表面積和空隙率較大，拌制混凝土水泥用量較多，拌和物和易性較差;卵石表面光滑，少棱角，空隙率及表面積小，拌制混凝土需用水泥漿量少，拌和物和易性好，便于施工，但所含雜質常較碎石多，與水泥漿粘結力較差，故用其配制的混凝土強度較低。

　　在《建筑用卵石、碎石》GB7T 14685中，將粗骨料按技術要求分為I類、Ⅱ類、Ⅲ類o I類宜用于強度等級大于C60的混凝土;Ⅱ類宜用于強度等級為C30～C60及有抗凍、抗滲或其他要求的混凝土;Ⅲ類宜用于強度等級小于C30的混凝土。

　　1.有害雜質含量

　　石子中含有黏土、淤泥、有機物、硫化物及硫酸鹽和其他活性氧化硅等雜質。有的雜質影響粘結力，有的能和水泥產生化學作用而破壞混凝土結構。此外，針片狀顆粒的含量也不宜過多。其控制含量見表3.5.6和表3.5.7。

　　嘉3.5.6 破石或卵石中的含泥量和泥塊含量及針片狀顆粒含量表

　　2.最大粒徑與顆粒級配

　　(1)最大粒徑。石子中公稱粒級的上限稱為該粒級的最大粒徑。在石子用量一定的情況下，隨著粒徑的增大，總表面積隨之減小。由于結構尺寸和鋼筋疏密的限制，在便于施工和保護工程質量的前提下，根據《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB 50204的規定，粗骨料的最大粒徑不得超過結構截面最小尺寸的1/4，且不超過鋼筋間最小凈距的3/40對于混凝土實心板，粗骨料最大粒徑不宜超過板厚的1/3，且不得超過40mm。若采用泵送混凝土時，還根據泵管直徑加以選擇。

　　(2)顆粒級配。石子級配的原理與砂基本相同，但其級配分為連續級配與間斷級配兩種。

　　連續級配是指顆粒的尺寸由大到小連續分級，其中每一級石子都占適當的比例。連續級配比間斷級配水泥用量稍多，但其拌制的混凝土流動性和粘聚性均較好，是現澆混凝土中最常用的一種級配形式。

　　間斷級配是省去一級或幾級中間粒級的集料級配，其大顆粒之間空隙由比它小幾倍的小顆粒來填充，減少空隙率，節約水泥。但由于顆粒相差較大，混凝土拌和物易產生離析現象。因此，間斷級配較適用于機械振搗流動性低的干硬性拌和物。

　　測定石子的最大粒徑與顆粒級配仍采用篩分法。將石子用標準篩篩分后，計算出各篩分計篩余百分率和累計篩余百分率。以公稱粒級的上限為該粒級的最大粒徑。

　　3.強度與堅固性

　　(1)強度。為能保證混凝土的強度和其他性能達到規定的要求，配制混凝土的碎石或卵石必須具有足夠的強度。石子的強度用巖石立方體抗壓強度和壓碎指標表示。在選擇采石場、對粗集料強度有嚴格要求或對質量有爭議時，，宜用巖石抗壓強度檢驗;對于經常性的生產質量控制則用壓碎指標值檢驗較為方便。

　　采用立方體強度檢驗時，將碎石或卵石制成50mm×50mm×50mm立方體(或直徑與高均為50mm的圓柱體)試件，在水飽和狀態下，測得其抗壓強度與所采用的混凝土設計強度等級之比應不小于1.5;C30以上混凝土應不小于2.00一般情況下，火成巖試件的強度不宜低于80MPa，變質巖不宜低于60MPa，水成巖不宜低于30MPa。

　　用壓碎指標表示石子強度是通過測定石子抵抗壓碎的能力，間接地推測其相應的強度。將一定量9.5～19.5mm的顆粒，在氣干狀態下裝入一定規格的圓筒內，在壓力機上施加一定的荷載，卸荷后稱得試樣質量Gi，用孔徑為2.36mm的篩篩分試樣，稱取試樣。的篩余量G2，則

　　式中 Qe――壓碎指標值(%); G1――試樣的質量(g);

　　G2――壓碎試驗后篩余的試樣質量(g)。

　　壓碎指標應按表3.5.8的規定采用。

　　表3.5.8 碎石和卵石的壓碎指標值

　　(四)水

　　混凝土拌和用水和混凝土養護用水包括飲用水、地表水、地下水、再生水、混凝土企‘業設備洗刷水和海水等。《混凝土用水標準》JGJ 63規定，對于設計使用年限為100年的結構混凝土，氯離子含量不得超過500mg/L;對使用鋼絲或經熱處理鋼筋的預應力混凝土，氯離子含量不得超過350mg/Lo混凝土拌和用水不應有漂浮明顯的油脂和泡沫，不應有明顯的顏色和異味。混凝土企業設備洗刷水不宜用于預應力混凝土、裝飾混凝土活性或潛在堿活性骨料的混凝土。在無法獲得水源的情況下，海水可用于素混凝土，但不宜用于裝飾混凝土。未經處理的海水嚴禁用于鋼筋混凝土和預應力混凝土。

　　.當對拌和水進行檢驗時，被檢驗水樣應與飲用水進行水泥凝結時間對比試驗。對比試驗的水泥初凝時間差及終凝時間差不應大于30min;同時，初凝和終凝時間應符合現行國家標準《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》GB 175的規定。被檢驗水樣與飲用水樣進行水泥膠砂強度對比試驗，被檢水樣配制的水泥膠砂3d和28d強度不應低于飲用水配制的水泥膠砂3d和28d的90%.

　　對硬化混凝土的養護用水，重點控制pH值、氯離子含量、硫酸根離子含量和放射性指標等。對混凝土養護用水的要求，監測項目可適當減少，可不檢驗不溶物和可溶物、泥凝結時間和水泥膠砂強度。

　　(五)外加劑

　　混凝土外加劑是指在拌制混凝土過程中摻人的用以改善新拌混凝土或硬化混凝土性能的材料。在混凝土中應用外加劑，具有投資少、見效快、技術經濟效益顯著的特點。混凝土外加劑的質應符合現行國家標準《混凝土外加劑》GB 8076、《混凝土外加劑應用技術規范》GB 50119及相關的外加劑行業標準的有關規定。

　　1.外加劑的作用

　　(1)能改善混凝土拌和物的和易性，減輕體力勞動強度，有利于機械化作業。

　　(2)能減少養護時間或縮短預制構件的蒸養時間，加快模板周轉，還可以提早對預應力鋼筋混凝土的鋼筋放張。

　　(3)能提高或改善混凝土質量。有些外加劑摻人到混凝土中后，可以提高混凝土強度，增加混凝土的耐久性、密實性、抗凍性及抗滲性，并可改善混凝土的干燥收縮及徐變性能。有些外加劑還能提高混凝土中鋼筋的耐銹蝕性能。

　　(4)在采取一定的工藝措施之后，摻加外加劑能適當地節約水泥并不致影響混凝土的質量。

　　(5)可以使水泥混凝土具備一些特殊性能，如產生膨脹或可以進行低溫施工等。 2.外加劑的分類

　　外加劑種類繁多，功能多樣，所，以國內外分類方法很不一致，通常有以下三種分類方法：

　　(1)混凝土外加劑按其主要功能分為四類：

　　①改善混凝土拌和物流變性能的外加劑，包括各種減水劑、引氣劑和泵送劑等。 ②調節混凝土凝結時間、硬化性能的外加劑，包括緩凝劑、早強劑和速凝劑等。 ③改善混凝土耐久性的外加劑，包括引氣劑、防水劑、防凍劑和阻銹劑等。

　　④改善混凝土其他性能的外加劑，包括加氣劑、膨脹劑、著色劑等。

　　(2)混凝土外加劑按化學成分分為有機外加劑、無機外加劑和有機無機復合外加劑。 (3)混凝土外加劑按使用效果分為減水劑;調凝劑(緩凝劑、早強劑、速凝劑);引氣、加氣劑，防水劑，阻銹劑，膨脹劑，防凍劑，著色劑，泵送劑以及復合外加劑(如早強減水劑、緩凝減水劑、緩凝高效減水劑等)o

　　3.常用混凝土外加劑

　　(1)減水劑。混凝土減水劑是指在保持混凝土坍落度基本相同的條件下，具有減水增強作用的外加劑。

　　1)混凝土摻人減水劑的技術經濟效果。

　　①保持坍落度不變，摻減水劑可降低單位混凝土用水量5%-25%，提高混凝土早期強度，同時改善混凝土的密實度，提高耐久性。

　　②保持用水量不變，摻減水劑可增大混凝土坍落度10～20 cm，能滿足泵送混凝土的施工要求。

　　③保持強度不變，摻減水劑可節約水泥用量5%-20%02)減水劑常用品種。

　　①普通型減水劑木質素磺酸鹽類，如木質素磺酸鈣(簡稱木鈣粉、M型)，適宜摻量為水泥質量的0.2%-0.3%，在保持坍落度不變時，減水率為10%-15%。在相同強度和流動性要求下，節約水泥10%左右。

　　②高效減水劑，如NNO減水劑，摻人NNO的混凝土，其耐久性、抗硫酸鹽、抗滲、抗鋼筋銹蝕等均優于一般普通混凝土。適宜摻量為水泥質量的1%左右，在保持坍落度不變時，減水率為14%-18%o一般3d可提高混凝土強度60%,28d可提高30%左右。在保持相同混凝土強度和流動性的要求下，可節約水泥15%左右。

　　(2)早強劑。混凝土早強劑是指能提高混凝土早期強度，并對后期強度無顯著影響的外加劑。若外加劑兼有早強和減水作用則稱為早強減水劑。

　　早強劑多用于搶修工程和冬季施工的混凝土。目前常用的早強劑有氯鹽、硫酸鹽、三乙醇胺和以它們為基礎的復合早強劑。

　　1)氯鹽早強劑。常用的有氯化鈣(CaCl2)和氯化鈉(NaCl)o氯化鈣能與水泥中的礦物成分(C3 A)或水化物[Ca(OH)2]反應，其生成物增加了水泥石中的固相比例，有助于水泥石結構形成，還能使混凝土中游離水減少、孔隙率降低，因而摻人氯化鈣能縮短水泥的凝結時間，提高混凝土的密實度、強度和抗凍性。氯鹽早強劑不能用于預應力混凝土結構。

　　2)硫酸鹽早強劑。常用的硫酸鈉(Na2 S04)早強劑，又稱元明粉，是一種白色粉狀物，易溶于水，摻人混凝土后能與水泥水化生成的氫氧化鈣作用，生成的CaS04均勻分布在混凝土中，并與C3A反應，迅速生成水化硫鋁酸鈣，加快水泥硬化。

　　3)三乙醇胺[N(C2 H40H3)]早強劑。是一種有機化學物質，強堿性、無毒、不易燃燒，溶于水和乙醇，對鋼筋無銹蝕作用。單獨使用三乙醇胺，早強效果不明顯，若與其他鹽類組成復合早強劑，早強效果較明顯。三乙醇胺復合早強劑是由三乙醇胺、氯化鈉、亞硝酸鈉和二水石膏等復合而成。

　　(3)引氣劑。引氣劑是在混凝土攪拌過程中，能引人大量分布均勻的穩定而密封的微小氣泡，以減少拌和物泌水離析、改善和易性，同時顯著提高硬化混凝土抗凍融耐久性的

　　外加劑。兼有引氣和減水作用的外加劑稱為引氣減水劑。

　　引氣劑主要有松香樹脂類，如松香熱聚物、松脂皂;有烷基苯磺酸鹽類，如烷基苯磺酸鹽、烷基苯酚聚氧乙烯醚等。也采用脂肪醇磺酸鹽類以及蛋白質鹽、石油磺酸鹽等。其中，以松香樹脂類的松香熱聚物的效果較好，最常使用。

　　引氣減水劑減水效果明顯，減水率較大，不僅起引氣作用而且還能提高混凝土強度，彌補由于含氣量而使混凝土強度降低的不利，而且節約水泥。常在道路、橋梁、港口和大壩等工程上采用。解決混凝土遭受冰凍、海水侵蝕等作用時的耐久性問題，可采用的引氣減水劑有改性木質素磺酸鹽類、烷基芳香磺酸鹽類以及由各類引氣劑與減水劑組成的復合劑。

　　引氣劑和引氣減水劑，除用于抗凍、防滲、抗硫酸鹽混凝土外，還宜用于泌水嚴重的混凝土、貧混凝土以及對飾面有要求的混凝土和輕骨料混凝土，不宜用于蒸養混凝土和預應力混凝土。引氣劑或引氣減水劑摻量一般為水泥用量的0.5/10000～1.5/10000。

　　(4)緩凝劑。緩凝劑是指延緩混凝土凝結時間，并不顯著降低混凝土后期強度的外加劑。兼有緩凝和減水作用的外加劑稱為緩凝減水劑。

　　緩凝劑用于大體積混凝土、炎熱氣候條件下施工的混凝土或長距離運輸的混凝土，不宜單獨用于蒸養混凝土。緩凝劑有糖類，如糖鈣;有木質素磺酸鹽類，如木質素磺酸鈣、木質素磺酸鈉羥基羥酸以及鹽類和無機鹽類;還有胺鹽及衍生物、纖維素醚等。最常用的是糖蜜和木質素磺酸鈣，糖蜜的效果最好。

　　(5)泵送劑。泵送劑是指能改善混凝土拌和物的泵送性能，使混凝土具有能順利通過輸送管道，不阻塞，不離析，粘塑性良好的外加劑。其組分包含緩凝及減水組分，增稠組分(保水劑)，引氣組分，及高比表面無機摻和料。應用泵送劑溫度不宜高于35攝氏度，摻泵送劑過量可能造成堵泵現象。泵送混凝土水灰比為0.45～0.60，砂率宜為38%～45%0最小水泥用量應大于0.3t/m30

　　(6)膨脹劑。膨脹劑能使混凝土產生一定的體積膨脹，其與水反應生成膨脹性水化物，與水泥混凝土凝結硬化過程中產生的收縮相抵消。按化學成分可分為硫鋁酸鹽系膨脹劑、石灰系膨脹劑、鐵粉系膨脹劑、氧化鎂型膨脹劑和復合型膨脹劑等。

　　當膨脹劑用于補償收縮混凝土時膨脹率相當于或稍大于混凝土收縮，用于防裂、防水接縫、補強堵塞。當膨脹劑用于自應力混凝土時，膨脹率遠大于混凝土收縮，可以達到預應力或化學自應力混凝土的目的，常用于自應力鋼筋混凝土輸水、輸氣、輸油壓力管，反應罐、水池、水塔及其他自應力鋼筋混凝土構件。

　　摻硫鋁酸鈣膨脹劑的混凝土，不能用于長期處于環境溫度為80℃以上的工程;摻硫鋁酸鈣類或石灰類膨脹劑的混凝土，不宜使用氯鹽類外加劑。

　　.混凝土的技術性質 1.混凝土的強度

　　(1)立方體抗壓強度

。按照標準的制作方法制成邊長為150mm的立方體試件，在標準養護條件(溫度20℃±2℃，相對濕度95%以上或在氫氧化鈣飽和溶液中)下養護到28d，按照標準的測定方法測定其抗壓強度值稱為混凝土立方體試件抗壓強度，簡稱立方體抗壓強度，以

表示。而立方體抗壓強度

只是一組試件抗壓強度的算術平均值，并

　　未涉及數理統計和保證率的概念。立方體抗壓強度標準值

,K是按數理統計方法確定，具有不低于95%保證率的立方體抗壓強度。混凝土的強度等級是根據立方體抗壓強度標準值來確定的。

　　(2)抗拉強度。混凝土在直接受拉時，很小的變形就要開裂。它在斷裂前沒有殘余變形，是一種脆性破壞。混凝土的抗拉強度只有抗壓強度的1110 -1/20，且強度等級越高，該比值越小，所以，混凝土在工作時，一般不依靠其抗拉強度。在設計鋼筋混凝土結構時，不是由混凝土承受拉力，而是由鋼筋承受拉力。但是混凝土的抗拉強度對減少裂縫很重要，有時也用來間接衡量混凝土與鋼筋的粘結強度。

　　目前，許多國家都是采用劈裂抗拉試驗方法，間接地求混凝土抗拉強度，稱為劈裂抗拉強度。

　　(3)抗折強度。在道路和機場工程中，混凝土抗折強度是結構設計和質量控制的重要指標，而抗壓強度作為參考強度指標。各交通等級道路路面要求的水泥混凝土設計抗折強度為5.OMPa(特重和重交通量)、4.5MPa(中等交通量)、4.OMPa(輕交通量)o

　　道路水泥混凝土的抗折強度檢驗的標準試件為150mm×150mm×550mm直方體，是對直角棱柱體小梁按三分點加荷方式測定的。

　　(4)影響混凝土強度的因素。混凝土的強度主要取決于水泥石強度及其與骨料表面的粘結強度，而水泥石強度及其與骨料的粘結強度又與水泥強度等級、水灰比及骨料性質有密切關系。此外混凝土的強度還受施工質量、養護條件及齡期的影響。

　　①水灰比和水泥強度等級。在配合比相同的條件下，所用的水泥強度等級越高，制成的混凝土強度也越高。當用同一品種及相同強度等級水泥時，混凝土強度等級主要取決于水灰比。因為水泥水化時所需的結合水，一般只占水泥重量的25%左右，為了獲得必要的流動性，保證澆灌質量，常需要較多的水，也就是較大的水灰比。當水泥水化后，多余的水分就殘留在混凝土中，形成水泡或蒸發后形成氣孔，減少了混凝土抵抗荷載的實際有效斷面，在荷載作用下，可能在孔隙周圍產生應力集中。因此可以認為，在水泥強度等級相同情況下，水灰比越小，水泥石的強度越高，與骨料粘結力也越大，混凝土強度也就越高。適當控制水灰比及水泥用量，是決定混凝土密實性的主要因素。

　　②養護的溫度和濕度。混凝土的硬化，關鍵在于水泥的水化作用，溫度升高，水泥水化速度加快，因而混凝土強度發展也快。反之，溫度降低，水泥水化速度降低，混凝土強度發展將相應遲緩。周圍環境的濕度對水泥的水化作用能否正常進行有顯著影響，濕度適當，水泥水化便能順利進行，使混凝土強度得到充分發展。如果濕度不夠，混凝土會失水干燥而影響水泥水化作用的正常進行，甚至停止水化。水泥的水化作用不能完成，致使混凝土結構松散，滲水性增大，或形成千縮裂縫，嚴重降低了混凝土的強度，從而影響耐久性。因此，在夏季施工中應特別注意澆水，保持必要的濕度，在冬季特別注意保持必要的溫度。

　　③齡期。混凝土在正常養護條件下，其強度隨著齡期增加而提高。最初7 --14d內，強度增長較快，28d以后增長緩慢。

　　2.混凝土的和易性

　　(1)和易性概念。混凝土的和易性指混凝土拌和物在一定的施工條件下，便于各種施工工序的操作，以保證獲得均勻密實的混凝土的性能。和易性是一項綜合技術指標，包括

　　流動性、黏聚性、保水性三個主要方面。

　　①流動性。指混凝土拌和物在自重或機械振搗作用下，產生流動并均勻密實的充滿模板的能力。

　　②黏聚性。指混凝土拌和物具有一定的黏聚力，在施工、運輸及澆筑過程中不致出現分層離析，使混凝土保持整體均勻性的能力。

　　+③保水性。混凝土拌和物在施工中不致發生嚴重的泌水現象。

　　混凝土拌和物的流動性、黏聚性、保水性三者既相互聯系，又相互矛盾。黏聚性好的混凝土拌和物，其保水性也好，但流動性較差;如增大流動性，則黏聚性、保水性易變差。

　　混凝土拌和物和易性通常采用坍落度及坍落擴展度試驗和維勃稠度試驗進行評定。 (2)影響混凝土和易性的主要因素。

　　1)水泥漿。水泥漿是普通混凝土和易性最敏感的影響因素。

　　2)骨料品種與品質。采用最大粒徑稍小、棱角少、片狀針顆粒少、級配好的粗骨料，細度模數偏大的中粗砂、砂率稍高、水泥漿體量較多的拌和物，混凝土和易性的綜合指標較好。

　　3)砂率。是指混凝土拌和物砂用量與砂石總量比值的百分率。在用水量及水泥用量一定的條件下，存在最佳砂率，使混凝土拌和物獲得最大的流動性，且保持黏聚性和保水性。

　　4)其他因素

　　①水泥與外加劑。與普通硅酸鹽水泥相比，采用礦渣水泥、火山灰水泥的混凝土拌和物流動性較小。在混凝土拌和物中加入適量外加劑，如減水劑、引氣劑等，使混凝土在較低水灰比、較小用水量的條件下仍能獲得很好的流動性。

　　②溫度和時間。混凝土拌和物流動性隨溫度的升高而降低。隨著時間的延長，拌和好的混凝土坍落度逐漸減小。

　　3.混凝土耐久性

　　(1)混凝土耐久性概念。混凝土耐久性是指混凝土在實際使用條件下抵抗各種破壞因素作用，長期保持強度和外觀完整性的能力。包括混凝土的抗凍性、抗滲性、抗蝕性及抗碳化能力等。

　　①抗凍性。指混凝土在飽和水狀態下，能經受多次凍融循環而不破壞，也不嚴重降低強度的性能，是評定混凝土耐久性的主要指標。抗凍性好壞用抗凍等級表示。根據混凝土所能承受的反復凍融次數，劃分為Fl0、F15、F25.F50、Fl00、F150.F200、F250、 F300等9個等級。

　　混凝土的密實度、孔隙的構造特征是影響抗凍性的重要因素。密實或具有封閉孔隙的混凝土，其抗凍性較好。

　　②抗滲性。指混凝土抵抗水、油等液體滲透的能力。抗滲性好壞用抗滲等級表示。根據標準試件28d齡期試驗時，所能承受的最大水壓，分為P4、.P6.P8、Pl0、P12等5個等級，相應所能承受的水壓分別為0.4MPa.0.6MPa、0.8MPa.1.OMPa.1.2MPao混凝土水灰比對抗滲性起決定性作用。

　　③抗侵蝕性。腐蝕的類型通常有淡水腐蝕、硫酸鹽腐蝕、溶解性化學腐蝕、強堿腐蝕

　　等。混凝土的抗侵蝕性與密實度有關，水泥品種、混凝土內部孔隙特征對抗腐蝕性也有較大影響。 .

　　④混凝土碳化。環境中的C02和水與混凝土內水泥石中的Ca(OH)2發生反應，生成碳酸鈣和水，從而使混凝土的堿度降低，減弱了混凝土對鋼筋的保護作用。環境中二氧化碳濃度、環境濕度、混凝土密實度、水泥品種與摻和料用量是影響混凝土碳化的主要因素。

　　(2)提高混凝土耐久性的措施。混凝土耐久性主要取決于組成材料的質量及混凝土密實度。提高混凝土耐久性的主要措施有：

　　①根據工程環境及要求，合理選用水泥品種。 ②控制水灰比及保證足夠的水泥用量。

　　③選用質量良好、級配合理的骨料和合理的砂率。 ④摻用合適的外加劑。

　　三、特種混凝土 1.輕骨料混凝土 輕骨料混凝土是用輕粗骨料、輕細骨料(或普通砂)和水泥配制而成的干表觀密度小

　　于2000kg/m3的混凝土。工程中使用輕骨料混凝土可以大幅度降低建筑物的自重，降低地基基礎工程費用和材料運輸費用;可使建筑物絕熱性改善，節約能源，降低建筑產品的使用費用;可減小構件或結構尺寸，節約原料，使使用面積增加等。

　　(1)輕骨料混凝土的分類。

　　1)按干表觀密度及用途分為：保溫輕骨料混凝土，干表觀密度等級≤0.8t/;結構保溫輕骨料混凝土，干表觀密度等級為0.8～1.4t/;結構輕骨料混凝土，干表觀密度等級為1.4 -2.Ot/。

　　2)按輕骨料的來源分為：工業廢渣輕骨料混凝土，如粉煤灰陶粒混凝土、膨脹礦渣混凝土等;天然輕骨料混凝土，如浮石混凝土等;人造輕骨料混凝土，如膨脹珍珠巖混凝土等。

　　3)按細骨料品種分為：砂輕混凝土，由輕粗骨料和全部或部分普通砂為骨料的混凝土;全輕混凝土，粗、細骨料均為輕質骨料的混凝土。

　　(2)輕骨料混凝土的物理力學性質。不同的輕骨料，其堆積密度相差懸殊，常按其堆積密度分為8個等級(0.3-1.2t/)o輕骨料本身強度較低，結構多孔，表面粗糙，具有較高吸水率，故輕骨料混凝土的性質在很大程度上受輕骨料性能的制約。

　　1)強度等級。強度等級劃分的方法同普通混凝土，按立方體抗壓標準強度分為13個 強度等級：CL5、CL7.5、CL10、CLl.5、CL20.CL25、CL30、CL35、CL40、CL45、 CL50、CL55和CL600

　　2)表觀密度。按干表觀密度分為12個密度等級(0.8～2.Ot/)o在抗壓強度相同的條件下，其干表觀密度比普通混凝土低25%～50%0

　　3)耐久性。因輕骨料混凝土中的水泥水化充分，毛細孔少，與同強度等級的普通混凝土相比，耐久性明顯改善，如抗滲等級可達SD25、抗凍等級可達D150。

　　4)輕骨料混凝土的彈性模量比普通混凝土低20%-50%，保溫隔熱性能較好，導熱 系數相當于燒結普通磚的導熱系數，約0.28～0.87W/(m.K)o

　　2.防水混凝土

　　防水混凝土又叫抗滲混凝土，防水混凝土的抗滲性能不得小于P6，一般通過對混凝土組成材料質量改善，合理選擇配合比和集料級配，以及摻加適量外加劑，達到混凝土內部密實或是堵塞混凝土內部毛細管通路，使混凝土具有較高的抗滲性能，可提高混凝土結構自身的防水能力，節省外用防水材料，簡化防水構造，對地下結構、高層建筑的基礎以及貯水結構具有重要意義。結構混凝土抗滲等級是根據其工程埋置深度來確定的，按《地下工程防水技術規范》GB 50108的規定，設計抗滲等級有P6、P8、Pl0、P12。

　　實現混凝土自防水的技術途徑有以下幾個方面： (1)提高混凝土的密實度。

　　1)調整混凝土的配合比提高密實度。一般應在保證混凝土拌和物和易性的前提下，減小水灰比，降低孔隙率，減少滲水通道。適當提高水泥用量、砂率和灰砂比，在粗骨料周圍形成質量良好的、足夠厚度的砂漿包裹層，阻隔沿粗骨料表面的滲水孔隙。改善骨料顆粒級配，降低混凝土孔隙率。

　　2)摻人化學外加劑提高密實度，在混凝土中摻人適量減水劑、三乙醇胺早強劑或氯化鐵防水劑均可提高密實度，增加抗滲性。減水劑既可減少混凝土用水量，又可使水充分分散，水化加速，水化產物增加;三乙醇胺是水泥水化反應的催化劑，可增加水泥水化產物;氯化鐵防水劑可與水泥水化產物中的Ca(OH)2生成不溶于水的膠體，填塞孔隙，從而配制出高密度、高抗滲的防水混凝土。氯化鐵防水劑的摻量為水泥重量的3%，用水稀釋后使用。

　　3)使用膨脹水泥(或摻用膨脹劑)提高混凝土密實度，提高抗滲性。目前摻用膨脹劑的方法應用頗廣，但必須首先依據《混凝土膨脹劑》JC 476嚴格檢驗膨脹劑本身的質量，合格后摻用，方可取得應有的防水效果。

　　(2)改善混凝土內部孔隙結構。在混凝土中摻人適量引氣劑或引氣減水劑，可以形成大量封閉微小氣泡，這些氣泡相互獨立，既不滲水，又使水路變得曲折、細小、分散，可顯著提高混凝土的抗滲性。 ，

　　防水混凝土施工技術要求較高，施工中應盡量少留或不留施工縫，必須留施工縫時需設止水帶;模板不得漏漿;原材料質量應嚴加控制;加強攪拌、振搗和養護工序等。

　　3.碾壓混凝土

　　碾壓混凝土是由級配良好的骨料、較低的水泥用量和用水量、較多的混合材料(往往加入適量的緩凝劑、減水劑或引氣劑)制成的超干硬性混凝土拌和物，經振動碾壓等工藝達到高密度、高強度的混凝土，是道路工程、機場工程和水利工程中性能好、成本低的新型混凝土材料。

　　(1)對碾壓混凝土組成材料的要求。

　　1)骨料。由于碾壓混凝土用水量低，較大的骨料粒徑會引起混凝土離析并影響混凝土外觀，最大粒徑以20mm為宜，當碾壓混凝土分兩層攤鋪時，其下層集料最大粒徑采用40mmo為獲得較高的密實度應使用較大的砂率，必要時應多種骨料摻配使用。為承受施工中的壓振作用，骨料應具有較高的抗壓強度。

　　2)混合材料。混合材料除具有增加膠結和節約水泥作用外，還能改善混凝土的和易性、密實性及耐久性舢，碾壓混凝土施工操作時間長，碾壓成形后還可能承受上層或附近振

　　動的擾動，為此常加入緩凝劑。為使混凝土在水泥漿用量較少的情況下取得較好的和易性，可加入適量的減水劑;為改善混凝土的抗滲性和抗凍性可加入適量的引氣劑。

　　3)水泥。當混合材料摻量較高時宜選用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，以便混凝土盡早獲得強度;當不用混合材料或用量很少時，宜選用礦渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥，使混凝土取得良好的耐久性。

　　(2)碾壓混凝土的特點。

　　1)內部結構密實、強度高。碾壓混凝土使用的骨料級配孔隙率低，經振動碾壓內部結構骨架十分穩定，因此能夠充分發揮骨料的強度，使混凝土表現出較高的抗壓強度。 2)干縮性小、耐久性好。振動碾壓后，一方面內部結構密實且穩定性好，使其抵抗變形的能力增加;另一方面，由于用水量少，混凝土的干縮減少，水泥石結構中易被腐蝕的氫氧化鈣等物質含量也很少，這些都為其改善耐久性打下了良好的基礎。

　　3)節約水泥、水化熱低。因為碾壓混凝土的孔隙率很低，填充孔隙所需膠結材料比普通混凝土明顯減少;振動碾壓工藝對水泥有良好的強化分散和塑化作用，對混凝土流動性要求低，多為干硬性混凝土，需要起潤滑作用的水泥漿量減少，所以碾壓混凝土的水泥用量大為減少。這不僅節約水泥，而且使水化熱大為減少，使其特別適用于大體積混凝土工程。

　　4.高強混凝土

　　高強度混凝土是用普通水泥、砂石作為原料，采用常規制作工藝，主要依靠高效減水劑，或同時外加一定數量的活性礦物摻和料，使硬化后強度等級不低于C60的混凝土。 (1)高強混凝土的特點。

　　1)高強混凝土的優點。

　　①高強混凝土可減少結構斷面，降低鋼筋用量，增加房屋使用面積和有效空間，減輕地基負荷。

　　②高強混凝土致密堅硬，其抗滲性、抗凍性、耐蝕性、抗沖擊性等諸方面性能均優于普通混凝土。

　　③對預應力鋼筋混凝土構件，高強混凝土由于剛度大、變形小，故可以施加更大的預應力和更早地施加預應力，以及減少因徐變而導致的預應力損失。

　　2)高強混凝土的不利條件。

　　①高強混凝土容易受到施工各環節中環境條件的影響，所以對其施工過程的質量管理水平要求高。

　　②高強混凝土的延性比普通混凝土差。 (2)高強混凝土的物理力學性能。

　　1)抗壓性能。與中、低強度混凝土相比，高強混凝土中的孔隙較少，水泥石強度、水泥漿與骨料之間的界面強度、骨料強度這三者之間的差異也很小，所以更接近勻質材料，使得高強混凝土的抗壓性能與普通混凝土相比有相當大的差別。

　　2)早期與后期強度。高強混凝土的水泥用量大，早期強度發展較快，特別是加入高效減水劑促進水化，早期強度更高，早期強度高的后期增長較小，摻高效減水劑的，其后期強度增長幅度要低于沒有摻減水劑的混凝土。

　　3)抗拉強度。混凝土的抗拉強度雖然隨著抗壓強度的提高而提高，但它們之間的比

　　值卻隨著強度的增加而降低。劈拉強度為立方體的抗壓強度的1/15 -1/18，抗折強度約為的1/8-1/12，而軸拉強度約為的1/20～1/240在低強混凝土中，這些比值均要大得多。

　　4)收縮。高強混凝土的初期收縮大，但最終收縮量與普通混凝土爽體相同，用活性礦物摻和料代替部分水泥還可進一步減小混凝土的收縮。

　　5)耐久性。混凝土的耐久性包括抗滲性、抗凍性、耐磨性及抗侵蝕性等。高強混凝土在這些方面的性能均明顯優于普通混凝土，尤其是外加礦物摻和料的高強度混凝土，其耐久性進一步提高。

　　(3)對高強混凝土組成材料的要求。

　　1)應選用質量穩定、強度等級不低于42.5級的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。

　　2)對強度等級為C60的混凝土，其粗骨料的最大粒徑不應大于31.5mm;對高于 C60的，其粗骨料的最大粒徑不應大于25mm。

　　3)配制高強混凝土所用砂率及所采用的外加劑和礦物摻和料的品種、摻量，應通過試驗確定。

　　4)高強度混凝土的水泥用量不應大于550kg/;水泥和礦物摻和料的總量不應大于600kg/。

　　5.纖維混凝土

　　纖維混凝土是以混凝土為基體，外摻各種纖維材料而成，摻人纖維的目的是提高混凝土的抗拉強度與降低其脆性。纖維包括鋼纖維、碳纖維、玻璃纖維、尼龍、聚丙烯、人造絲以及植物纖維等。纖維混凝土目前已逐漸地應用在高層建筑樓面、高速公路路面、荷載較大的倉庫地面、停車場、貯水池等處。大量材料性能和工程結構試驗證明，纖維混凝土對增強混凝土早期抗拉強度，防止早期由沉陷、水化熱、干縮而產生的內蘊微裂紋，減少表現裂縫和開裂寬度，增強混凝土的防滲性能、抗磨損抗沖擊性能及增強結構整體性有顯著作用。纖維混凝土的作用如下：

　　(1)很好地控制混凝土的非結構性裂縫。 (2)對混凝土具有微觀補強的作用。

　　(3)利用纖維束減少塑性裂縫和混凝土的滲透性。 (4)增強混凝土的抗磨損能力。

　　(5)靜載試驗表明可替代焊接鋼絲網。 (6)增加混凝土的抗破損能力。

　　(7)增加混凝土的抗沖擊能力。