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项目3混凝土任务3.1混凝土的预备知识•3.1.1什么是混凝土•混凝土（简称砼）泛指是由胶凝材料、水、骨料（粗骨料、细骨料），必要时掺入外加剂、掺合料按适当配合比拌合，经凝结硬化养护而成的人造石材。•其中施工中应用最普遍、用量最大的是普通混凝土，本书中若无特别说明，混凝土均为普通混凝土。3.1.2混凝土的分类•按施工工艺、功能及用途分：•喷射混凝土、泵送混凝土、震动灌浆混凝土、结构混凝土、防水混凝土、装饰混凝土、修补混凝土、高强混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、耐碱混凝土、纤维混凝土、聚合物混凝土、流态混凝土等。•按强度不同：•普通砼C60以下•高强砼等于或大于C60•超高强砼C100以上•按胶凝材料：•无机胶凝材料混凝土•有机胶凝材料混凝土3.1.3混凝土的特点•1）符合就地取材、经济原则。•2）易于加工成型。•3）匹配性好。•4）可调节性强。•5）钢筋砼结构可代替钢、木结构。•6）耐久性好，维修费用少。•7）自重大，比强度小，脆性大，抗拉强度低，变形能力差、易开裂，施工周期长。3.1.4组成材料在混凝土中的作用•在混凝土中，集料（粗、细骨料骨料）起总的骨架作用，水泥、水组成水泥浆，水泥浆包裹在集料表面并填充其空隙，在硬化前，填充粗骨料的空隙、包裹粗骨料的表面起到粘结和润滑作用，从而使混凝土拌合物具有流动性和可塑性，即混凝土的和易性（便于施工浇注成型）；混凝土拌合物中的水泥浆使混凝土拌合物具有一定在硬化后，水泥浆变成水泥石，则起到了胶结作用，将粗、细骨料胶结为一整体，粗、细骨料在混凝土起到了骨架作用，提高混凝土的力学性能（主要是抗压强度）和耐久性，减小混凝土的变形。水泥浆硬化后，则将集料胶结成一个坚实的整体任务3.2.水泥和水的要求3.2.1.水泥的要求•1.水泥品种选择2.水泥强度等级的选择•水泥强度等级应与混凝土的设计强度等级相适应，经验证明，不掺加减水剂和掺合材料的混凝土，一般水泥强度等级28d抗压强度指标值为混凝土强度等级的1.5～2.0倍为宜。3.2.2混凝土拌合用水任务3.3细骨料•3.3.1储备知识•粒径0.16～5mm之间的骨料称为细骨料。•细骨料一般用天然砂，天然砂有河砂、海砂、山砂之分，以洁净的河砂为优，海砂经洗去盐分筛去贝壳等轻物质后，也可使用。山砂风化较强烈，含泥量大，必须经充分论证后方可使用。3.3.2技术要求•（1）砂的粗细程度•砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合在一起的平均粗细程度。•砂的粗细程度通常用细度模数表示。•细度模数用筛分析法测定。筛分析试验•筛分析试验是将预先通过10mm孔径的干砂，称取500g置于一套孔径为5、2.5、1.25、0.63、0.315、0.16mm（方孔筛）标准筛上依次过筛，称取各筛上筛余物的质量，计算各筛分计筛余百分数(各筛筛余物质量占砂样总量的百分数)及累计筛余百分数(该筛及比该筛孔径大的筛的所有分计筛余百分数之和)然后按下式计算砂的细度模数。砂的级配区范围•5A1=a1•2.5A2=a1+a2•1.25A3=a1+a2+a3•0.6A4=a1+a2+a3+a4•0.3A5=a1+a2+a3+a4+a5•0.15A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6•↑→砂粒径↑一般3.7～0.7•分：粗砂3.7～3.1中砂3.0～2.3•细砂2.2～1.6特细1.5～0.7•（2）砂的颗粒级配•砂的颗粒级配是指砂中各种粒径颗粒的砂互相搭配及组合情况。•级配良好的砂，大小颗粒搭配适当，一般有较多粗颗粒，并有适当数量的中等颗粒及少量的细颗粒填充其空隙，砂的总表面积及空隙率均较小。•砂的级配可用级配曲线表示。2.砂的质量标准•要严格控制砂中的含泥量、泥块含量。••由于海砂含盐量大，对钢筋有锈蚀作用，对于钢筋混凝土用砂，其氯离子不得大于0.06％（以干砂的质量百分率计）；对于预应力混凝土用砂，其氯离子不得大于0.02％（以干砂的质量百分率计）。必要时应进行淋洗，也可掺入亚硝酸钠(NaNO)(掺量为水泥质量的0.6％～1.0％)，以抑制钢筋锈蚀。任务3.4粗骨料的检测•3.4.1储备知识•骨料中粒径大于5mm的颗粒为粗骨料，普通混凝土常用卵石或碎石作粗骨料。•卵石与碎石各具特点，应根据就地取材的原则选用。在卵石储量大，质量好的地区，应优先考虑使用卵石；在缺少卵石的地区或要求混凝土强度等级较高时，宜采用碎石。1.粗骨料的最大粒径及颗粒级配•（1）最大粒径(D)•粗骨料中公称粒级的上限为该粒级的最大粒径。•根据《混凝土工程施工及验收规范》(GB50204—2002)的规定•混凝土用的粗骨料，其最大颗粒粒径不得超过结构截面最小尺寸的1／4，且不得超过钢筋间最小净距的3／4。对混凝土实心板，骨料的最大粒径不宜超过板厚的1／3，且不得超过40mm。（2）颗粒级配•粗骨料级配好坏，对保证混凝土和易性、强度及耐久性更具重要意义。要求大小石子搭配适当，骨料的空隙率及总表面积均较小，使混凝土的水泥用量少，质量好。•按现行《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52—2006）规定，普通混凝土用碎石或卵石的级配应符合表3-14的规定。2.粗骨料的质量要求•（1）含泥量及有害杂质（2）颗粒形状•卵石及碎石的形状以接近卵形或立方体为较好。•针状颗粒(颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径的2.4倍)。•片状颗粒(厚度小于平均粒径的0.4倍)不仅本身容易折断，而且使空隙率增大，影响混凝土的质量。（3）强度•用压碎指标表示粗骨料的强度时，是将一定质量气干状态下的10～20mm的石子装入一定规格的圆筒内，在压力机上施加荷载到200kN，卸荷后称取试样质量(m)，用孔径为2.5mm的筛筛除被压碎的细粒后称取试样的筛余量(m1)。•压碎指标：•Q＝(m-m1)/m×100％（3—6）•式中m——试样的质量(g)；•m1——压碎试验后筛余的试样质量(g)。•压碎指标表示石子抵抗压碎的能力，以间接推测其相应的强度。（4）坚固性•有抗冻要求的混凝土所用的粗骨料，要求测定其坚固性。坚固性用硫酸钠溶液法检验，石料试样经五次循环后，其质量损失应不超过规范规定，见表3-19质量损失规定。3.骨料含水状态•骨料的几种含水状态如图3-3所示。在100~105条件下烘至恒重时，称为全干状态。长期放在一定湿度的空气中会使骨料吸收或散失水分而达到稳定的含水状态，称为气干状态。当骨料的颗粒表面干燥，而颗粒内部的孔隙含水饱和时，称为饱和面干状态。当骨料不仅内部孔隙含水饱和，而且表面还吸附水分时，称为湿润状态。任务3.5混凝土稠度的测定•3.5.1混凝土拌和物的和易性•新拌混凝土（混凝土拌合物）是将水泥、砂及粗集料用水拌和而成的尚未凝固的混合物，是混凝土生产过程中的一种过渡状态。•新拌混凝土的性质既影响到浇筑施工质量，又影响混凝土性质的发展，因此它必须具有良好的工作性和合适的凝结时间，以便于施工，确保获得良好的浇筑质量；混凝土凝结硬化以后，应该具有足够的强度，以保证建筑物能安全地承受设计荷载，并应具有必要的耐久性。1.和易性•和易性是指在一定的施工条件下，混凝土拌和物易于施工操作，并获得均匀密实混凝土的性质。•和易性包括流动性、粘聚性、保水性三方面的涵义。•流动性是指混凝土拌和物在自重或施工机械的作用下，产生流动，并获得均匀密实混凝土的性能。流动性反映了混凝土的稀稠程度。•粘聚性是指混凝土拌和物有一定的粘聚力，在运输及浇捣过程中，不致发生分层离析，使混凝土保持整体均匀的性能。•保水性是指混凝土拌和物有一定的保水能力，在施工过程中不致产生严重泌水现象。2.和易性的测定•通常通过坍落度试验来测定和易性进行坍落度试验时，将混凝土拌和物用小铲分三层均匀装入截头圆锥坍落度筒内，使捣实后每层高度为筒高的三分之一左右。每层用震捣棒沿螺旋方向由外向中心插捣25次。顶层插捣完毕后，刮去多余的混凝土，抹平，将筒垂直提起，提离过程测定在5~10s内完成，从装料到提离应在150s内完成。提起坍落度筒后，测定拌和物下坍的高度，即坍落度，以mm表示。坍落度的大小反映了混凝土拌和物的流动性，根据坍落度的大小，可将混凝土拌和物分为四级.3.影响混凝土拌和物和易性的主要因素•（1）混凝土拌合物单位用水量混凝土拌合物单位用水量增大，其流动性随之增大。•（2）水泥浆用量当水灰比不变时，单位体积混凝土拌和物的水泥浆用量大，富裕的用于润滑的水泥浆就多，混凝土的流动性好。•（3）水灰比水泥浆的稀稠取决于水灰比的大小，水灰比是混凝土拌和物中用水量与水泥用量之比。水灰比小时，水泥浆较稠，拌和物的粘聚性、保水性好，但流动性差。•（4）砂率砂率是拌和物中，砂的质量占砂石总量的百分数。砂率大，砂子的相对用量较多，砂石的总表面积及空隙率较大。•（5）组成材料的选择•①水泥：水泥对拌合料和易性的影响主要反映在水泥的需水性上。不同品种的水泥、不同水泥的细度、不同的水泥矿物组成及混合料，其需水性不同。•②集料：由于集料在混凝土中占据的体积最大，因此它的特性对拌合物和易性的影响也较大。这些特性包括集料级配、颗粒形状、表面状态及最大粒径。•（6）外加剂•外加剂对拌合物的和易性有较大影响。如加入减水剂可大幅度提高拌合物的流动性，改善粘聚性，降低泌水性。•（7）温度和时间•混凝土拌合物的和易性随环境温度，或随混凝土自身温度的升高而降低，见图3-11。这是由于温度升高可加速水泥的水化，增加水分的蒸发，所以夏季施工时，为了保持一定的和易性应适当提高拌合物的用水量。4.流动性指标的选择•《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204一2002)中推荐的混凝土浇筑时的坍落度任务3.6混凝土强度的检测•混凝土强度是混凝土硬化后的主要力学性能。混凝土强度有立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度和与钢筋的粘结强度等，其中以抗压强度最大，抗拉强度最小，因此结构工程中混凝土的主要用于承受压力。1.混凝土的抗压强度•（1）．混凝土立方体抗压强度（）•根据国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081—2002)的规定，将混凝土拌和物制成边长为150mm的立方体试件，在标准条件(温度20℃±2℃，相对湿度95％以上)下养护或在温度为20℃±2℃的不流动的Ca(OH)饱和溶液中养护到28d，测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度(即立方体抗压强度)。•根据粗骨料的最大粒径，按表3-28选择立方体试件的尺寸，若为非标准试件时，测得的抗压强度应乘以换算系数，以换算成相当于标准试件的试验结果。选用边长为100mm的立方体试件时，换算系数为0.95；选用边长为200mm的立方体试件时，换算系数为1.05。（2）．混凝土立方体抗压标准强度•混凝土立方体抗压标准强度(或称为立方体抗压强度标准值)，是具有95％保证率的立方体试件抗压强度。抗压标准强度是用数理统计的方法计算得到的达到规定保证率的某一强度数值，并非实测的立方体试件的抗压强度。（3）混凝土的强度等级•混凝土强度等级是按混凝土立方体抗压标准强度来确定的。我国现行《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）规定，普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等14个强度等级，其数字表示该等级混凝土的立方体抗压强度标准值(MPa)。2.混凝土的轴心抗压强度•确定混凝土的强度等级是采用立方体试件，但在实际工程中，钢筋混凝土构件大部分是棱柱体或圆柱体。为了符合实际情况，在结构设计中混凝土受压构件的计算采用混凝土的轴心抗压强度。3.混凝土的抗拉强度•测定混凝土抗拉强度的方法，有轴心抗拉试验及劈裂抗拉试验两种。前者用8字形试件或棱柱形试件，由于试验时，试件的轴线很难与力的作用线一致，而稍有偏心将影响试验结果的准确性，而且夹具附近混凝土很容易产生局部破坏，也影响试验的结果。按(GB/T50081—2002)标准规定，我国测定混凝土的抗拉强度，是采用劈裂法间接测定。劈裂抗拉试验方法祥见混凝土试验部分。4.影响混凝土强度的因素•（1）水泥强