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1水泥混凝土和砂浆1、水泥混凝土主要介绍普通混凝土的组成材料，新材料混凝土的工作性及评定指标，混凝土外加剂及其作用原理和应用，硬化混凝土的理学性能、耐久性及其影响因素，混凝土配合比设计方法及混凝土质量控制等。此外，还简要介绍了其它品种混凝土。1.1概述1.1.1混凝土的含义水泥混凝土简称混凝土，是以水泥为胶凝材料，砂石为骨料拌制而成的混凝土，即：水泥＋砂＋石＋水＋外加剂（混合材料）→混凝土。1.1.2混凝土的分类最常用：普通水泥混凝土(表观密度约为2400kg/m3，是指道路路面和桥梁结构中最常用的混凝土。1、按表观密度分1)、重混凝土：表观密度2800kg/m32)、普通混凝土:表观密度2000~2800kg/m33)、轻混凝土:表观密度1950kg/m32、按用途分类可分为结构混凝土(普通混凝土)、防水混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、道路混凝土等.3、按所用胶凝材料分类2可分为水泥混凝土、石膏混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土、水玻璃混凝土等.4、按强度等级分可分为低强度混凝土(fcu≤30MPa)、中强度混凝土(fcu=30~60MPa)、高强度混凝土(fcu=60~100MPa);超高强度混凝土(fcu100MPa).5、按生产和施工方法分类可分为普通浇筑混凝土、预拌混凝土、泵送混凝土、喷射混凝土、压力灌浆混凝土等.1.1.3混凝土的特点1、优点：在凝结前具有良好的塑性,因此可以浇筑成各种形状和大小的构件或结构物;它与钢筋有牢固的黏结能力,能制作钢筋混凝土结构和构件;经硬化后有抗压强度高与耐久性良好的特性;2、缺点:存在抗拉强度低,受拉时变形能力小,容易开裂,自重大等缺点.1.1.4混凝土的发展趋向1、高性能混凝土(HPC)2、绿色高性能混凝土(GHPC)3、其它新技术混凝土1.2普通混凝土的组成材料水泥混凝土的技术性质很大程度上是由原材料的性质及3其含量决定的。要得到优质的混凝土，首先要正确选用原材料。普通混凝土的组成材料是水泥、天然砂、石、水、掺合剂和外加剂.其组成过程为水+水泥→水泥浆+砂→水泥砂浆+粗骨料→混凝土1.2.1水泥1、水泥品种的选择水泥品种应根据工程性质及特点、工程所处的环境及施工条件,依据各种水泥的特性,合理选择.常用水泥品种的选用见通用水泥的选用.（硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。）2、水泥强度等级的选择选用原则:选择与混凝土的设计强度等级相适应的水泥标号.如用低强度水泥配制高强度混凝土，一方面会加大水泥用量造成浪费，另一方面需要减少用水量以保证混凝土的强度，给施工造成困难。一般以水泥强度等级为强度等级的1.1~1.6倍为宜。1.2.2粗骨料:粒径＞4.75mm,分为卵石和碎石两类.（卵石由自然条件的作用而形成，碎石是将天然岩石或大卵石破碎、筛分而得，表面粗糙且带有棱角，与水泥粘结比较牢固。）1、混凝土用粗骨料技术要求:强度（可用岩石的立方体强度和压碎值指标两种方法检验）、坚固性、有害杂质含量（泥土、4泥块、云母、轻物质、硫酸盐和硫化物及有机质）碱活性、最大粒径及颗粒级配2、最大粒径和颗粒级配1)、最大粒径应综合考虑以下几点:(1)、结构上考虑:钢筋混凝土:粗骨料最大粒径＜1/4结构截面最小尺寸且＜3/4钢筋间最小净距;混凝土实心板:粗骨料最大粒径不宜超过1/2板厚且不超过50mm;(2)、从施工方面考虑:根据搅拌、运输、振捣方式,选择合适的粒径.(3)、从经济上考虑:粒径越大,水泥用量越小.2)、颗粒级配(1)、连续级配:石子颗粒尺寸由小到大连续分级,每级骨料都占有一定比例.(2)、间断级配:人为剔除某些中间粒级颗粒,用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配.(3)、单粒级:预先分级筛分的粗骨料,用来改善骨料级配或配成较大粒度的连续粒级.3、颗粒形状及表面特征粗骨料比较理想的颗粒现状为三维长度相等或相近的立5方体或球形颗粒而三维长度相差较大的针、片状颗粒形状较差.当针、片状颗粒含量超过一定界限时,使集料空隙有所增加,不仅使混凝土拌合物和易性变差,而且会使混凝土的强度降低.所以混凝土粗集料中针、片状颗粒含量应有限制,应符合规范规定.骨料表面特征指集料表面的粗糙程度及孔隙特征等.它主要影响集料与水泥石之间的黏结性能,从而影响混凝土的强度.一般情况下,碎石表面粗糙并且具有吸收水泥浆的孔隙特征,所以它与水泥石的黏结能力较强;卵石表面圆润光滑,因此与水泥石的黏结能力较差,但混凝土拌合物的和易性较好.当混凝土的水泥用量与用水量相同的情况下,一般来说碎石混凝土比卵石混凝土的强度提高10%左右.4、碱活性检验对于重要的水泥混凝土工程用粗集料,应进行集料碱活性检验.(1)、用岩相法检验确定哪些集料可能与水泥中的碱发生反应.(2)、用砂浆长度法检验集料产生有害反应的可能性.如用高碱硅酸盐水泥制成的砂浆长度膨胀率3个月低于0.05%或者6个月低于0.10%即可判定为非活性集料.超过上述规定时,应通过混凝土试验结果作出最后评定.1.2.3细骨料6细骨料:粒径≤4.75mm.分为:河砂、海砂、山砂、人工砂通常细、粗骨料的总体积占混凝土总体积的70%~80%.1、混凝土用砂技术要求:应具有一定的强度和坚固性.人工砂用压碎值测定,天然砂采用硫酸钠溶液进行坚固性试验,经5次循环后测其质量损失.2、有害物质产生危害的原因:砂中常含有的有害杂质,主要有泥土和泥块、云母、轻物质、硫酸盐和硫化物以及有机质等.3、砂的粗细程度(Mx)及颗粒级配砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒,混合在一起后的总体砂的粗细程度.通常分为粗砂、中砂、细砂等几种.砂的颗粒级配是指不同粒径砂颗粒的分布情况.1)、砂的粗细程度即颗粒级配,常用筛分析的方法进行测定.砂的粗细程度用细度模数表示,颗粒级配用级配区表示.2)、筛分析:用一套方孔孔径为9.50mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm的七个标准筛.(1)、级配区砂按累计筛余百分率,划分为三个级配区即Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区.(2)、筛分曲线以累计筛余百分率为纵坐标,以筛孔尺寸为横坐标,作出三个级配区的筛分曲线.74、砂的选用原则一般配制混凝土时,宜优先选用Ⅱ区砂.若选用Ⅰ区砂,应该适当提高砂率,保证水泥用量.若选用Ⅲ区砂,应该适当降低砂率,保证强度.若某一地区砂料过细,可采用人工级配.1.2.4矿质混合料组成配合比设计图解法试算法1.2.5水混凝土拌合及养护用水:1、宜采用水:饮用水2、不宜采用水:海水、生活污水3、需检验方可使用水:地表水和地下水,须按有关规范检验合格后才能使用1.3混凝土拌合物的和易性混凝土拌合物是指有水泥、砂、石及水拌合物的混合料(水泥混凝土在尚未凝结硬化以前)称为混凝土拌合物,又称新拌混凝土.1.3.1和易性的概念和易性:是指混凝土拌合物能保持其组成成分均匀,不发生分层离析、泌水等现象,适于运输、浇筑、捣实成型等施工作业,并能获得质量均匀、密实的混凝土的性能.和易性是一项综合技术性能,包括流动性、粘聚性和保水性三个方8面.三者关系:互相关联,又互相矛盾.1.3.2和易性的测定方法根据我国现行标准普通混凝土拌合物性能试验方法规定,用坍落度和维勃稠度来测定混凝土拌合物的流动性,并辅以直观经验来评定粘聚性和保水性1、坍落度试验坍落度试验适用于坍落度值大于10mm,集料公称最大粒径不大于31.5mm的混凝土.坍落度试验使用标准坍落度筒测定,该筒为钢皮制成,高度H=300mm,上口直径d=100mm,下底直径D=200mm,试验时,将圆锥置于平台上,然后将混凝土拌合物分三层装入标准圆锥筒内,每层用弹头棒均匀地捣插25次.多余试样用镘刀刮平,然后垂直提取圆锥筒,将圆锥筒与混合料排放于平板上,测量筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高差,即为新拌混凝土的坍落度,以mm为单位(精确至5mm).测定坍落度后,观察拌合物的下述性质:粘聚性:棍度保水性:泌水量多少2、维勃稠度试验维勃稠度试验适用于维勃稠度值在5s~30s之间,集料公称最大粒径不大于31.5mm的干硬性混凝土.维勃稠度试验方法使将坍落筒放在直径为40mm、高度为9200mm的圆筒中,圆筒安装在专用的振动台上.按坍落度试验方法将新拌混凝土装入坍落度筒内再拔去坍落筒,并在新拌混凝土顶上置一透明圆盘.开动振动台并记录时间,从开始振动至透明圆盘底面被水泥浆布满瞬间为止,所经历的时间以s计,即为新拌混凝土的维勃稠度值.1.3.3流动性(坍落度)的选择1、原则1)、结构构件类型及截面尺寸大小.2)、结构构件的配筋疏密.3)、输送方式及施工捣实方法.2、选用根据混凝土结构工程施工及验收规范规定,选用混凝土浇筑的坍落度.1.3.4影响新拌混凝土的和易性的因素1、水泥浆数量的影响2、水泥浆的稠度3、砂率的影响1)、砂率:是指混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率.2)、砂率对和易性的影响砂率过大,孔隙率及总表面积大,拌合物干稠,流动性小;砂率过小,砂浆数量不足,流动性降低,且影响粘聚性及保水性.104、组成材料性质的影响1)水泥品种的影响2)骨料性质的影响5、外加剂的影响6、拌合物存放时间及环境温度的影响7、施工工艺:1.3.5改善新拌混凝土和易性的措施1、调节混凝土的材料组成:2、参加各种外加剂(如减水剂、引气剂等).3、提高振捣机械的效能.1.4硬化混凝土的强度硬化后混凝土的强度包括立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、劈裂抗压强度、抗弯强度、抗剪强度和钢筋的粘接强度等.1.4.1混凝土的抗压强度是指其标准试件在压力作用下直到破坏的单位面积所能承受的最大压力.常作为评定混凝土质量的指标,并作为确定强度等级的依据.1、立方体抗压强度(fcu)按照标准的制作方法制成边长为150mm的正立方体试件,在标准养护条件(温度20±3℃,相对湿度90%以上)下,养护至28d龄期,按照标准的测定发放测定其抗压强度值,称为”混凝土立方体试件抗压强度”(简称”立方体抗压强度”以fcu表示),以MPa计.fcu=F/A11式中:fcu_立方体抗压强度(MPa);F_破坏荷载(N);A_承压面积(mm2)2、立方体抗压强度标准值(fcu;k)按照标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件,在28d龄期,用标准试验测定的抗压强度总体分布中的一个值,强度低于该值的百分率不超过5%(即具有95%保证率的抗压强度),以N/mm2即MPa计.混凝土强度等级是根据立方体抗压强度标准值来确定的.它的表示方法使用”C”和”立方体抗压强度标准值”两项内容表示.我国现行规范规定,普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为:C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等16个强度等级.3、混凝土强度等级的使用意义作为不同结构部位选用混凝土的参考.1.4.2抗弯拉强度（抗折强度）（fcp）将混凝土制成150mm*150mm*550mm的直角棱柱小梁试件，按照规定的养护方法养护到28d龄期。通过采用三分点加荷方式进行试验，测得抗弯拉强度（MPa）。fcp=FL/bh2式中：fcp——抗折强度（MPa）12F——极限荷载N；L——支座间距（450mm）b、h——分别为试件的宽和高（标准均为150mm）。1.4.3轴心抗压强度(fcp)混凝土的抗压强度是采用立方体试件确定的,但在实际工程中,大部分钢筋混凝土结构形式为棱柱体型.为了较真实的反应实际受力情况,在钢筋混凝土结构计算中,计算轴心受压构件时,都是采用混凝土的轴心抗压强度作为设计指标.fcp=F/Afcp——混凝土的轴心抗折强度MPaF——试件破坏荷载NA——试件承压面积mm21.4.4影响硬化后水泥混凝土强度的因素主要影响因素有材料组成、制备方法、养护条件、试验条件等。1、材料组成对混凝土强度的影响1）、水泥的强度和水灰比2）、骨料的影响2、养护条件对混凝土强度的影响1）、温度和湿度2）、龄期3、试验条件对混凝土强度的影响13试验条件包括试件形状与尺寸