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1绪论一、定义与分类㈠定义混凝土是指由胶凝材料（无机胶凝材料、有机或复合胶凝材料）、水、集料，必要时还有化学外加剂和矿物掺合料等组分按一定比例合理配料，经成型、硬化后制成的人造石材。㈡分类混凝土因其成分不同，性能各异，可分成很多不同的种类。1.按胶凝材料的不同划分混凝土按胶凝材料的不同，可分为三类：⑴无机胶凝材料混凝土。有水泥混凝土、石膏混凝土和水玻璃混凝土等。⑵有机胶凝材料混凝土。有沥青混凝土、聚合物胶凝混凝土等。⑶有机与无机复合胶凝材料混凝土。有聚合物水泥混凝土和聚合物浸渍混凝土。2.按混凝土的密度划分混凝土按密度划分，可分为四类：⑴特重混凝土。密度大于2700kg／m3的混凝土。⑵普通混凝土。密度为1900～2500kg／m3的混凝土。⑶轻混凝土。密度为1000～1900kg／m3的混凝土。⑷特轻混凝土。密度小于1000kg／m3的混凝土。如加气混凝土、泡沫混凝土属于这类特轻混凝土。3.按使用的功能划分混凝土按使用功能一般可分为结构混凝土、耐酸碱混凝土、耐热混凝土、防水泥凝土、海洋混凝土以及水工混凝土等。4.按配筋情况划分混凝土按配筋情况一般可分为无筋混凝土(又称素混凝土)、钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土、劲性钢筋混凝土、纤维混凝土以及钢丝网水泥等。5.按施工工艺划分混凝土按施工工艺一般可分为普通浇筑混凝土、泵送混凝土、喷射混凝土及离心成型混凝土等。6.按流动性划分混凝土按其流动性—般可分为塑性混凝土、干硬性混凝土、半干硬性混凝土、流动性混凝土以及大流动性混凝土等。二、组成成分虽然用于制造混凝土的材料的成分和性质在后面章节中将要讨论，在现阶段给混凝土的主要组成成分作出定义是有用的。集料：是粒状材料，如砂、卵石、碎石或化铁高炉矿渣，与胶凝介质共同形成水硬－水泥混凝土或砂浆。粗集料指集料粒径小于50mm而大于4.75mm（4号筛），细集料指集料粒径小于4.75mm而大于75um（200号筛）。卵石为岩石自然分裂和磨损或将粘结不牢的砾石进行加工而得的粗集料。砂通常指岩石自然分裂和磨损或将脆性的砂岩加工而得的细集料。碎石是将岩石、巨砾或大的鹅卵石进行工业破碎而得的粗集料。化铁高炉矿渣是炼铁工业的一种副产品，是将在大气条件下固化的高炉矿渣破碎而得的材料。砂浆是砂、水泥和水的混合物，实质上是没有粗集料的混凝土。灌浆是胶凝材2料和集料（常为细集料）的混合物，加进足够的水经调拌后所得的、一种成分不会离析的稠度适于浇注的浆体。喷射混凝土是指以压缩空气通过软管输送并以高速喷射到表面上的砂浆或混凝土。水泥:本身不是粘合料，但水化后产生了粘合性质，即具有水硬性，通常为波特兰水泥（即硅酸盐水泥）外加剂：可定义为集料、水泥和水之外的材料，是在搅拌即将开始或在搅拌过程中加进混凝土配料中的材料。现在其应用越来越广泛，如化学外加剂（影响水泥水化速度）、减水剂（减小水的表面张力，塑化新拌混凝土）、加气外加剂（改善寒冷气候中混凝土的耐久性）、矿物外加剂（如含活性氧化硅的火山灰，能减少大体积混凝土中的热开裂）。三、混凝土的特性混凝土从制作到制得成品都要经历拌合物、凝结硬化及硬化后三个阶段，掌握这三个阶段混凝土的性质特征，对于选择施工方法，控制质量将大有益处。㈠混凝土拌合物的基本性能混凝土搅拌后尚未凝结硬化的混合物称为拌合物，又称为新拌制的混凝土。新拌制的混凝土应具有—定的弹性、塑性和粘性。这些性质综合起来通常叫做和易性(稠度)。1．和易性的概念。和易性是混凝土拌合物的一种综合性的技术性质，包括流动性、粘聚性和保水性三方面的含义。⑴流动性，是指混凝土拌合物在自重或施工机械振捣的作用下，产生流动并均匀密实地填满模板各个角落的能力。流动性的大小，反映混凝土拌合物的稀稠程度，又称之为稠度。它可以影响施工捣实的难易和灌筑的质量。流动性一般以坍落度的大小来表示。⑵粘聚性，是指混凝土拌合物所表现的粘聚力。这种粘聚力使混凝土在受作用力后不致出现离析现象。⑶保水性，是指混凝土拌合物保持水分不易析出的能力。保持水分的能力一般以稀浆析出的程度来测定。混凝土拌合物的和易性是用坍落度或工作度(干硬度)来表示的。2．影响混凝土和易性的主要因素：⑴水泥浆量。在一定范围内，水泥浆量越多，混凝土拌合物流动性越大。但如水泥浆量过多，不仅流动性无明显增大，反而加大泌水率，降低粘聚性，影响施工质量。⑵水灰比。水灰比不同，水泥浆的稀稠程度也不同。一般在水泥浆量不变的条件下，增大水灰比，即减少水泥用量或增加用水量时，水泥浆就变稀，使水泥浆的粘聚性降低，流动性增大。如水灰比过大，使水泥浆的粘聚性降低过多，保水性差，就会出现泌水现象，影响混凝土质量。反之，如水灰比过小，水泥浆较稠，采用一般施工方法时也难以灌筑捣实。故水灰比不能过大，也不能过小。一般认为水灰比在0.45～0.55的范围内，可以得到较好的技术经济效果，和易性也比较理想。3⑶砂率。指砂的用量占砂石总用量的百分数。在一定的水泥浆量条件下，如砂率过大，则砂石总表面积及空隙宰增大，混凝土拌合物就显得干稠，流动性小；如砂率过小，砂浆量不足，不能在石子周围形成足够的砂浆层以起润滑作用，也会使坍落度降低，并影响粘聚性和保水性，使拌合物显得粗涩，石子离析，水泥浆流失。为保证混凝土拌合物的质量，砂率不可过大，也不可过小，应通过试验确定最佳砂率。此外，水泥种类和细度，石子种类及粒形和级配，以及外加剂等，都对拌合物和易性有影响。㈡混凝土在硬化过程中的性能混凝土的凝结硬化，要经历初凝、终凝到产生初期强度等三个过程，这主要是靠水泥的水化作用来实现。水泥的水化反应放出热量，使混凝土升温，将会出现初期体积变化和可能出现裂缝现象。了解混凝土在这一阶段的性质，对于控制混凝土的施工质量大有益处。1．混凝土初期的性能和变化：混凝土初期的体积变化。当混凝土在干燥空气中硬化时，混凝土中的水分会逐渐蒸发散失，使水泥石中的凝结胶体逐渐干燥而收缩，这称为混凝土的干缩；当混凝土长期在水中硬化时，由于水泥水化充分，内部游离水充满混凝土颗粒之间的空隙和毛细孔道，混凝土会发生微量的膨胀，这称为混凝土的湿涨。混凝土这种干缩、湿涨变形现象部是混凝土中所含水分的变化而引起的。其湿涨值很小，不会引起混凝土的破坏。混凝土干缩变形对构筑物的危害较大，它可能使混凝土表面出现较大的拉应力，从而引起表面开裂，影响混凝土的耐久性。2.影响混凝土干缩的因素：⑴用水量混凝土中用水量与干缩值有着密切关系，当用水量增加一定百分数时，混凝土干缩值增加这个百分数的两倍或数倍。减少用水量是减少干缩值的首要措施。⑵水灰比一般来说，低水灰比多采用富配合，但水泥用量大，单位用水量也多。在这种条件下，由于富配合较大的用水量和水泥用量而增大的收缩值超过了低水灰比而减少的收缩值，采用富配合低水灰比的混凝土有时比贫配合高水灰比的收缩值还大。所以，在泥凝土配制中应控制水泥的用量和水的用量，降低混凝土的收缩值。⑶水泥品种一般情况下，高标号水泥颗粒较细，收缩较大。矿渣水泥、火山灰质水泥配制的混凝土干缩较大；粉煤灰水泥配制的混凝土干缩较小；矾土水泥配制的混凝土干缩较快。所以，在混凝土浇筑完后的一段时间内，务必要加强养护．使混凝土表面和内部的温差不致过大，防止混凝土表面因水分急剧蒸发而干燥裂缝。此外，集料的大小和级配等对混凝土的干缩也有较大的影响。㈢混凝土硬化后的性能1．强度强度是混凝土的最主要的技术特性，也是施工过程中必须达到的首要指标。混凝土强度主要有立方体抗压强度、轴心抗压强度与轴心抗拉强度、弯曲抗压强度、4疲劳强度、抗剪强度、握裹强度等。在混凝土的各种强度中，以抗压强度值为最大，因而在混凝土结构中主要是利用它来设计承受的压力。在钢筋混凝土结构中，则尽量利用钢筋承受拉力，而主要利用混凝土来承受压力。混凝土的强度等级(旧规范称为标号)是按立方体标准抗压强度确定的。立方体标准抗压强度系指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，用标准试验方法测得的，具有95％保证率的抗压强度。根据混凝土立方体抗压强度的标准值．把混凝土的强度等级分为12个，即C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60。其中C表示泥凝土，C后面的数字表示混凝土立方体标淮抗压强度值，单位是N／mm2。例如C20，表示混凝土的标难抗压强度值为20N／mm2，即20MPa。凡介于两个等级之间的抗压强度值，均按较低的—个强度等级使用。混凝土的强度和强度等级是两个既有联系又有区别的技术概念。混凝土强度等级，它是以抗压强度为依据的特征强度指标，是为了科研、设计、施工生产和质量枪验的方便而人为划分出来的，是一个等级或范围。同一个强度等级可以包含一系列的强度值，如强度等级为C20时，它的强度值可介于20.0～24.9MPa之间。而强度只是一个具体的数值。混凝土的抗拉、抗弯和抗剪强度都与抗压强度存在一定关系，一般可利用这种关系来判断其他强废，见表1。表1混凝土各种强度的关系强度名称与抗压强度的比例与抗拉强度的比例抗拉强度14％～7％――抗弯强度24％～12％150％～200％抗剪强度25％～16％230％～250％握裹力光圆钢筋13％～9％――变形钢筋20％～17％2．混凝土的耐久性。混凝土耐久性的涵义很广，有的认为耐久性是对于被破坏或侵蚀作用的抵抗能力。也有的认为耐久性是抵抗随着时间的增长而引起的性能与状态的改变的能力。但都说明混凝土对破坏的抵抗力是受外界与内部引起破坏的作用力所决定的。因此，对混凝土耐久性的理解只能说是在满足设计要求的状态下，经过一定时期使用而不破坏，这种混凝土就可称为具有耐久性的混凝土。混凝土耐久性涉及安全使用时间、混凝土内在质量和外界侵蚀作用三个方向。混凝土耐久性一般认为应包括抵抗炭化或氯离子渗透引起的钢筋锈蚀及冻融交替作用、干湿交替作用、化学腐蚀作用等使混凝土遭受到破坏的能力，以及抵抗渗透对混凝土的作用，碱骨科反应和磨损作用的能力等。但混凝土的破坏绝非是某一孤立的原因所造成的，多是与其他综合不利因素有关。3．混凝土的密实度。混凝土的密实度是指其体积内固体物质充实的程度，即混凝土硬化后本身的密实程度。5混凝土体积内的孔隙越少，其密实度越大。密实度和孔隙率是从不同的方面表明材料的密实程度，二者之和为1或100％，它们是混凝土的重要性能。混凝土几乎所有性能都与密实度、孔隙率有关，当然还与孔隙的特征有关，如孔隙的大小、形状、分布是否均匀及孔隙的封闭程度等。混凝土的密实度与强度有着密切的关系，密实度越大、强度越高；反之，则越低。混凝土的密实度直接影响混凝土的抗渗性和抗冻性。(1)混凝土的抗渗性。混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗液体、气体在压力作用下渗透的能力。混凝土的抗渗性主要与其孔隙率的大小及孔隙特征有关。水灰比是影响混凝土抗渗性能的重要因素。水灰比过大，泌水量就增多，泌水过程中形成厂许多毛细孔通道，压力液体将顺着这些通道渗入混凝土内部。当环境水中含有侵蚀性介质时，混凝土就容易受到侵蚀作用而引起破坏；对于钢筋混凝土，还容易因密实性差而引起钢筋锈胀，破坏钢筋的保护层，带来更严重的后果。(2)混凝土的抗冻性。是指混凝土在水饱和状态下，经过多次冻融循环不破坏，强度也不严重降低的性能。混凝土的抗冻性与其孔隙率及孔隙特征、强度、耐水性等因素有关。由于混凝土内部存在连通或不连通的孔隙(这些孔隙是渗水的途径)，当混凝土处于饱和状态并遇到正负气温交替变化时，就会出现冻融现象。随着冻融循环次数的增多，必使混凝土开裂甚至遭受破坏。由此可见，混凝土的密实度是直接影响混凝土的抗渗性和抗冻性的主要因素。也是混凝土耐久性的重要指标。提高混凝土的密实度，可显著提高混凝土的抗渗性能。提高抗渗性又是提高抗冻性的必要条件。提高混凝土的密实度，实际上就是减少混凝土体内的孔隙。孔隙按形成的原因可分为施工孔隙和构造孔隙。施工孔隙是因灌筑、振捣质量不良而引起的。构造孔隙主要是水泥水化过程中多余水分蒸发后在混凝土中留下的孔隙，它与水灰比有密切关系。因此，对于有抗渗性要求的混凝土，水灰比一般应小于0.6，有特殊要求时应小于0.5。也可在混凝土中加