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（一）普通混凝土的主要優(yōu)點(diǎn)1. 原材料來源豐富。混凝土中約70%以上的材料是砂石料，屬地方性材料，可就地取材，避免遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，因而價(jià)格低廉。2. 施工方便?；炷涟韬衔锞哂辛己玫牧鲃有院涂伤苄裕筛鶕?jù)工程需要澆筑成各種形狀尺寸的構(gòu)件及構(gòu)筑物。既可現(xiàn)場澆筑成型，也可預(yù)制。3. 性能可根據(jù)需要設(shè)計(jì)調(diào)整。通過調(diào)整各組成材料的品種和數(shù)量，特別是摻入不同外加劑和摻合料，可獲得不同施工和易性、強(qiáng)度、耐久性或具有特殊性能的混凝土，滿足工程上的不同要求。4. 抗壓強(qiáng)度高?；炷恋目箟簭?qiáng)度一般在7.5～60MPa之間。當(dāng)摻入高效減水劑和摻合料時(shí)，強(qiáng)度可達(dá)100MPa以上。而且，混凝土與鋼筋具有良好的匹配性，澆筑成鋼筋混凝土后，可以有效地改善抗拉強(qiáng)度低的缺陷，使混凝土能夠應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)部位。5. 耐久性好。原材料選擇正確、配比合理、施工養(yǎng)護(hù)良好的混凝土具有優(yōu)異的抗?jié)B性、抗凍性和耐腐蝕性能，且對鋼筋有保護(hù)作用，可保持混凝土結(jié)構(gòu)長期使用性能穩(wěn)定。（二）普通混凝土存在的主要缺點(diǎn)1. 自重大。1m3混凝土重約2400kg，故結(jié)構(gòu)物自重較大，導(dǎo)致地基處理費(fèi)用增加。2. 抗拉強(qiáng)度低，抗裂性差?；炷恋目估瓘?qiáng)度一般只有抗壓強(qiáng)度的1/10～1/20，易開裂。3. 收縮變形大。水泥水化凝結(jié)硬化引起的自身收縮和干燥收縮達(dá)500×10－6m/m以上，易產(chǎn)生混凝土收縮裂縫。（三）普通混凝土的基本要求1. 滿足便于攪拌、運(yùn)輸和澆搗密實(shí)的施工和易性。2. 滿足設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度等級。3. 滿足工程所處環(huán)境條件所必需的耐久性。4. 滿足上述三項(xiàng)要求的前提下，最大限度地降低水泥用量，節(jié)約成本，即經(jīng)濟(jì)合理性。為了滿足上述四項(xiàng)基本要求，就必須研究原材料性能，研究影響混凝土和易性、強(qiáng)度、耐久性、變形性能的主要因素；研究配合比設(shè)計(jì)原理、混凝土質(zhì)量波動規(guī)律以及相關(guān)的檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)等等。這也是本章的重點(diǎn)和緊緊圍繞的中心。第二節(jié)     普通混凝土的組成材料混凝土的性能在很大程度上取決于組成材料的性能。因此必須根據(jù)工程性質(zhì)、設(shè)計(jì)要求和施工現(xiàn)場條件合理選擇原料的品種、質(zhì)量和用量。要做到合理選擇原材料，則首先必須了解組成材料的性質(zhì)、作用原理和質(zhì)量要求。一、水泥（一）水泥品種的選擇水泥品種的選擇主要根據(jù)工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工程所處環(huán)境及施工條件確定。如高溫車間結(jié)構(gòu)混凝土有耐熱要求，一般宜選用耐熱性好的礦渣水泥等等。詳見第三章水泥。（二）水泥強(qiáng)度等級的選擇水泥強(qiáng)度等級的選擇原則為：混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級越高，則水泥強(qiáng)度等級也宜越高；設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級低，則水泥強(qiáng)度等級也相應(yīng)低。例如：C40以下混凝土，一般選用強(qiáng)度等級32.5級；C45～C60混凝土一般選用42.5級，在采用高效減水劑等條件下也可選用32.5級；大于C60的高強(qiáng)混凝土，一般宜選用42.5級或更高強(qiáng)度等級的水泥；對于C15以下的混凝土，則宜選擇強(qiáng)度等級為32.5級的水泥，并外摻粉煤灰等混合材料。目標(biāo)是保證混凝土中有足夠的水泥，既不過多，也不過少。因?yàn)樗嘤昧窟^多（低強(qiáng)水泥配制高強(qiáng)度混凝土），一方面成本增加。另一方面，混凝土收縮增大，對耐久性不利。水泥用量過少（高強(qiáng)水泥配制低強(qiáng)度混凝土），混凝土的粘聚性變差，不易獲得均勻密實(shí)的混凝土，嚴(yán)重影響混凝土的耐久性。二、細(xì)骨料公稱粒徑在0.15～5.0mm之間的骨料稱為細(xì)骨料，亦即砂。常用的細(xì)骨料有河砂、海砂、山砂和機(jī)制砂（有時(shí)也稱為人工砂、加工砂）等。通常根據(jù)技術(shù)要求分為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類。Ⅰ類用于強(qiáng)度等級大于C60的混凝土；Ⅱ類用于C30～C60的混凝土；Ⅲ類用于小于C30的混凝土。海砂可用于配制素混凝土，但不能直接用于配制鋼筋混凝土，主要是氯離子含量高，容易導(dǎo)致鋼筋銹蝕，如要使用，必須經(jīng)過淡水沖洗，使有害成份含量減少到要求以下。山砂可以直接用于一般工程混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)用于重要結(jié)構(gòu)物時(shí)，必須通過堅(jiān)固性試驗(yàn)和堿活性試驗(yàn)。機(jī)制砂是指將卵石或巖石用機(jī)械破碎的方法，通過沖洗、過篩制成。通常是在加工碎卵石或碎石時(shí)，將小于10mm的部分進(jìn)一步加工而成。細(xì)骨料的主要質(zhì)量指標(biāo)有：1. 有害雜質(zhì)含量。細(xì)骨料中的有害雜質(zhì)主要包括兩方面：①粘土和云母。它們粘附于砂表面或夾雜其中，嚴(yán)重降低水泥與砂的粘結(jié)強(qiáng)度，從而降低混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B性和抗凍性，增大混凝土的收縮。②有機(jī)質(zhì)、硫化物及硫酸鹽。它們對水泥有腐蝕作用，從而影響混凝土的性能。因此對有害雜質(zhì)含量必須加以限制?！督ㄖ蒙啊罚℅B/T14684-2001） 對有害物質(zhì)含量的限值見表4-1。《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》（JGJ52-1992）中對有害雜質(zhì)含量也作了相應(yīng)規(guī)定。其中云母含量不得大于2%，輕物質(zhì)含量和硫化物及硫酸鹽含量分別不得大于1%，含泥量及泥塊含量的限值為：當(dāng)小于C30時(shí)分別不大于5%和1%，當(dāng)大于等于C30時(shí)，分別不大于3%和1%。表4-1 砂中有害物質(zhì)含量限值項(xiàng) 目 Ⅰ類 Ⅱ類 Ⅲ類云母含量（按質(zhì)量計(jì)，%） ＜ 1.0 2.0 2.0硫化物與硫酸鹽含量（按SO3質(zhì)量計(jì)，%） ＜ 0.5 0.5 0.5有機(jī)物含量（用比色法試驗(yàn)） ＜ 合格 合格 合格輕物質(zhì) ＜ 1.0 1.0 1.0氯化物含量（以NaCl質(zhì)量計(jì)，%） ＜ 0.01 0.02 0.06含泥量（按質(zhì)量計(jì)，%） ＜ 1.0 3.0 5.0粘土塊含量（按質(zhì)重量計(jì)，%） ＜ 0 1.0 2.此外，由于氯離子對鋼筋有嚴(yán)重的腐蝕作用，當(dāng)采用海砂配制鋼筋混凝土?xí)r，海砂中氯離子含量要求小于0.06%（以干砂重計(jì)）；對預(yù)應(yīng)力混凝土不宜采用海砂，若必須使用海砂時(shí)，需經(jīng)淡水沖洗至氯離子含量小于0.02%。用海砂配制素混凝土，氯離子含量不予限制。2. 顆粒形狀及表面特征。河砂和海砂經(jīng)水流沖刷，顆粒多為近似球狀，且表面少棱角、較光滑，配制的混凝土流動性往往比山砂或機(jī)制砂好，但與水泥的粘結(jié)性能相對較差；山砂和機(jī)制砂表面較粗糙，多棱角，故混凝土拌合物流動性相對較差，但與水泥的粘結(jié)性能較好。水灰比相同時(shí)，山砂或機(jī)制砂配制的混凝土強(qiáng)度略高；而流動性相同時(shí)，因山砂和機(jī)制砂用水量較大，故混凝土強(qiáng)度相近。3. 堅(jiān)固性。砂是由天然巖石經(jīng)自然風(fēng)化作用而成，機(jī)制砂也會含大量風(fēng)化巖體，在凍融或干濕循環(huán)作用下有可能繼續(xù)風(fēng)化，因此對某些重要工程或特殊環(huán)境下工作的混凝土用砂，應(yīng)做堅(jiān)固性檢驗(yàn)。如嚴(yán)寒地區(qū)室外工程，并處于濕潮或干濕交替狀態(tài)下的混凝土，有腐蝕介質(zhì)存在或處于水位升降區(qū)的混凝土等等。堅(jiān)固性根據(jù)GB/T14684規(guī)定，采用硫酸鈉溶液浸泡→烘干→浸泡循環(huán)試驗(yàn)法檢驗(yàn)。測定5個(gè)循環(huán)后的重量損失率。指標(biāo)應(yīng)符合表4-2的要求。表4-2 砂的堅(jiān)固性指標(biāo)項(xiàng) 目 Ⅰ類 Ⅱ類 Ⅲ類循環(huán)后質(zhì)量損失（%） ≤8 ≤8 ≤104. 粗細(xì)程度與顆粒級配。砂的粗細(xì)程度是指不同粒徑的砂粒混合體平均粒徑大小。通常用細(xì)度模數(shù)（Mx）表示，其值并不等于平均粒徑，但能較準(zhǔn)確反映砂的粗細(xì)程度。細(xì)度模數(shù)Mx越大，表示砂越粗，單位重量總表面積（或比表面積）越??；Mx越小，則砂比表面積越大。砂的顆粒級配是指不同粒徑的砂粒搭配比例。良好的級配指粗顆粒的空隙恰好由中顆粒填充，中顆粒的空隙恰好由細(xì)顆粒填充，如此逐級填充（如圖4-1所示）使砂形成最密致的堆積狀態(tài)，空隙率達(dá)到最小值，堆積密度達(dá)最大值。這樣可達(dá)到節(jié)約水泥，提高混凝土綜合性能的目標(biāo)。因此，砂顆粒級配反映空隙率大小。圖4-1 砂顆粒級配示意圖（1）細(xì)度模數(shù)和顆粒級配的測定。砂的粗細(xì)程度和顆粒級配用篩分析方法測定，用細(xì)度模數(shù)表示粗細(xì)，用級配區(qū)表示砂的級配。根據(jù)《建筑用砂》（GB/T14684－2001），篩分析是用一套孔徑為4.75，2.36，1.18，0.600，0.300，0.150mm的標(biāo)準(zhǔn)篩，將500克干砂由粗到細(xì)依次過篩（詳見試驗(yàn)），稱量各篩上的篩余量（g），計(jì)算各篩上的分計(jì)篩余率（%），再計(jì)算累計(jì)篩余率（%）。和的計(jì)算關(guān)系見表4-3。（JGJ52采用的篩孔尺寸為5.00、2.50、1.25、0.630、0.315及0.160mm。其測試和計(jì)算方法均相同，目前混凝土行業(yè)普遍采用該標(biāo)準(zhǔn)。）表4-3 累計(jì)篩余與分計(jì)篩余計(jì)算關(guān)系篩孔尺寸（mm） 篩余量（g） 分計(jì)篩余（%） 累計(jì)篩余（%）4.75 m12.36 m21.18 m30.600 m40.300 m50.150 m6底盤 m低細(xì)度模數(shù)根據(jù)下式計(jì)算（精確至0.01）：               （4-1）根據(jù)細(xì)度模數(shù)Mx大小將砂按下列分類：Mx＞3.7 特粗砂；Mx=3.1～3.7粗砂；Mx=3.0～2.3中砂；Mx=2.2～1.6細(xì)砂；Mx=1.5～0.7特細(xì)砂。砂的顆粒級配根據(jù)0.600mm篩孔對應(yīng)的累計(jì)篩余百分率A4，分成Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)三個(gè)級配區(qū)，見表4-4。級配良好的粗砂應(yīng)落在Ⅰ區(qū)；級配良好的中砂應(yīng)落在Ⅱ區(qū)；細(xì)砂則在Ⅲ區(qū)。實(shí)際使用的砂顆粒級配可能不完全符合要求，除了4.75mm和0.600mm對應(yīng)的累計(jì)篩余率外，其余各檔允許有5%的超界，當(dāng)某一篩檔累計(jì)篩余率超界5%以上時(shí)，說明砂級配很差，視作不合格。以累計(jì)篩余百分率為縱坐標(biāo)，篩孔尺寸為橫坐標(biāo)，根據(jù)表4-4的級區(qū)可繪制Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級配區(qū)的篩分曲線，如圖4-2所示。在篩分曲線上可以直觀地分析砂的顆粒級配優(yōu)劣。表4-4 砂的顆粒級配區(qū)范圍篩孔尺寸（mm） 累計(jì)篩余（％）Ⅰ 區(qū) Ⅱ 區(qū) Ⅲ 區(qū)10.0 0 0 04.75 10～0 10～0 10～02.36 35～5 25～0 15～01.18 65～35 50～10 25～00.600 85～71 70～41 40～160.300 95～80 92～70 85～550.150 100～90 100～90 100～90圖4-2 砂級配曲線圖[例4-1] 某工程用砂，經(jīng)烘干、稱量、篩分析，測得各號篩上的篩余量列于表4-5。試評定該砂的粗細(xì)程度（Mx）和級配情況。表4-5 篩分析試驗(yàn)結(jié)果篩孔尺寸（mm） 4.75 2.36 1.18 0.600 0.300 0.150 底 盤 合 計(jì)篩余量（g） 28.5 57.6 73.1 156.6 118.5 55.5 9.7 499.5[解] ① 分計(jì)篩余率和累計(jì)篩余率計(jì)算結(jié)果列于表4-6。表4-6 分計(jì)篩余和累計(jì)篩余計(jì)算結(jié)果分計(jì)篩余率（%） a1 a2 a3 a4 a5 a65.71 11.53 14.63 31.35 23.72 11.11累計(jì)篩余率（%） A1 A2 A3 A4 A5 A65.71 17.24 31.87 63.22 86.94 98.05② 計(jì)算細(xì)度模數(shù)：③ 確定級配區(qū)、繪制級配曲線：該砂樣在0.600mm篩上的累計(jì)篩余率A4=63.22落在Ⅱ級區(qū)，其他各篩上的累計(jì)篩余率也均落在Ⅱ級區(qū)規(guī)定的范圍內(nèi)，因此可以判定該砂為Ⅱ級區(qū)砂。級配曲線圖見4-3。④ 結(jié)果評定：該砂的細(xì)度模數(shù)Mx=2.85，屬中砂；Ⅱ級區(qū)砂，級配良好?？捎糜谂渲苹炷?。圖4-3 級配曲線（2）砂的摻配使用。配制普通混凝土的砂宜為中砂（Mx=2.3～3.0），Ⅱ級區(qū)。但實(shí)際工程中往往出現(xiàn)砂偏細(xì)或偏粗的情況。通常有兩種處理方法：① 當(dāng)只有一種砂源時(shí)，對偏細(xì)砂適當(dāng)減少砂用量，即降低砂率；對偏粗砂則適當(dāng)增加砂用量，即增加砂率。② 當(dāng)粗砂和細(xì)砂可同時(shí)提供時(shí)，宜將細(xì)砂和粗砂按一定比例摻配使用，這樣既可調(diào)整Mx，也可改善砂的級配，有利于節(jié)約水泥，提高混凝土性能。摻配比例可根據(jù)砂資源狀況，粗細(xì)砂各自的細(xì)度模數(shù)及級配情況，通過試驗(yàn)和計(jì)算確定。5. 砂的含水狀態(tài)。砂的含水狀態(tài)有如下4種，如圖4-4所示。圖4-4 骨料含水狀態(tài)示意圖① 絕干狀態(tài)：砂粒內(nèi)外不含任何水，通常在105±5℃條件下烘干而得。② 氣干狀態(tài)：砂粒表面干燥，內(nèi)部孔隙中部分含水。指室內(nèi)或室外（天晴）空氣平衡的含水狀態(tài)，其含水量的大小與空氣相對濕度和溫度密切相關(guān)。③ 飽和面干狀態(tài)：砂粒表面干燥，內(nèi)部孔隙全部吸水飽和。水利工程上通常采用飽和面干狀態(tài)計(jì)量砂用量。④ 濕潤狀態(tài)：砂粒內(nèi)部吸水飽和，表面還含有部分表面水。施工現(xiàn)場，特別是雨后常出現(xiàn)此種狀況，攪拌混凝土中計(jì)量砂用量時(shí)，要扣除砂中的含水量；同樣，計(jì)量水用量時(shí)，要扣除砂中帶入的水量。三、粗骨料顆粒粒徑大于5mm的骨料為粗骨料?；炷凉こ讨谐Ｓ玫挠兴槭吐咽瘍纱箢?。碎石為巖石（有時(shí)采用大塊卵石，稱為碎卵石）經(jīng)破碎、篩分而得；卵石多為自然形成的河卵石經(jīng)篩分而得。通常根據(jù)卵石和碎石的技術(shù)要求分為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類。Ⅰ類用于強(qiáng)度等級大于C60的混凝土；Ⅱ類用于C30～C60的混凝土；Ⅲ類用于小于C30的混凝土。粗骨料的主要技術(shù)指標(biāo)有：1. 有害雜質(zhì)。與細(xì)骨料中的有害雜質(zhì)一樣，主要有粘土、硫化物及硫酸鹽、有機(jī)物等。根據(jù)《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685-2001），其含量應(yīng)符合表4-7的要求。JGJ53《普通混凝土用碎石和卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》也作了相應(yīng)規(guī)定。表4-7 碎石或卵石中技術(shù)指標(biāo)項(xiàng) 目指標(biāo)Ⅰ類 Ⅱ類 Ⅲ類含泥量（按質(zhì)量計(jì)），% ＜ 0.5 1.0 1.5粘土塊含量（按質(zhì)重量計(jì)），% ＜ 0 0.5 0.7硫化物與硫酸鹽含量（以SO3重量計(jì)），% ＜ 0.5 1.0 1.0有機(jī)物含量（用比色法試驗(yàn)） ＜ 合格 合格 合格針片狀（按質(zhì)量計(jì)），% ＜ 5 15 25堅(jiān)固性質(zhì)量損失，% ＜ 5 8 12碎石壓碎指標(biāo)， ＜ 10 20 30卵石壓碎指標(biāo)， ＜ 12 16 162. 顆粒形態(tài)及表面特征。粗骨料的顆粒形狀以近立方體或近球狀體為最佳，但在巖石破碎生產(chǎn)碎石的過程中往往產(chǎn)生一定量的針、片狀，使骨料的空隙率增大，并降低混凝土的強(qiáng)度，特別是抗折強(qiáng)度。針狀是指長度大于該顆粒所屬粒級平均粒徑的2.4倍的顆粒；片狀是指厚度小于平均粒徑0.4倍的顆粒。各別類粗骨料針片狀含量要符合表4－7的要求。粗骨料的表面特征指表面粗糙程度。碎石表面比卵石粗糙，且多棱角，因此，拌制的混凝土拌合物流動性較差，但與水泥粘結(jié)強(qiáng)度較高，配合比相同時(shí)，混凝土強(qiáng)度相對較高。卵石表面較光滑，少棱角，因此拌合物的流動性較好，但粘結(jié)性能較差，強(qiáng)度相對較低。但若保持流動性相同，由于卵石可比碎石少用適量水，因此卵石混凝土強(qiáng)度并不一定低。3. 粗骨料最大粒徑。混凝土所用粗骨料的公稱粒級上限稱為最大粒徑。骨料粒徑越大，其表面積越小，通?？障堵室蚕鄳?yīng)減小，因此所需的水泥漿或砂漿數(shù)量也可相應(yīng)減少，有利于節(jié)約水泥、降低成本，并改善混凝土性能。所以在條件許可的情況下，應(yīng)盡量選得較大粒徑的骨料。但在實(shí)際工程上，骨料最大粒徑受到多種條件的限制：①最大粒徑不得大于構(gòu)件最小截面尺寸的1/4，同時(shí)不得大于鋼筋凈距的3/4。②對于混凝土實(shí)心板，最大粒徑不宜超過板厚的1/3，且不得大于40mm。③對于泵送混凝土，當(dāng)泵送高度在50m以下時(shí)，最大粒徑與輸送管內(nèi)徑之比，碎石不宜大于1:3；卵石不宜大于1:2.5。④對大體積混凝土（如混凝土壩或圍堤）或疏筋混凝土，往往受到攪拌設(shè)備和運(yùn)輸、成型設(shè)備條件的限制。有時(shí)為了節(jié)省水泥，降低收縮，可在大體積混凝土中拋入大塊石（或稱毛石），常稱作拋石混凝土。4. 粗骨料的顆粒級配。石子的粒級分為連續(xù)粒級和單位級兩種。連續(xù)粒級指5mm以上至最大粒徑Dmmax，各粒級均占一定比例，且在一定范圍內(nèi)。單粒級指從1/2最大粒徑開始至Dmax。單粒級用于組成具有要求級配的連續(xù)粒級，也可與連續(xù)粒級混合使用，以改善級配或配成較大密實(shí)度的連續(xù)粒級。單粒級一般不宜單獨(dú)用來配制混凝土，如必須單獨(dú)使用，則應(yīng)作技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，并通過試驗(yàn)證明不發(fā)生離析或影響混凝土的質(zhì)量。石子的級配與砂的級配一樣，通過一套標(biāo)準(zhǔn)篩篩分試驗(yàn)，計(jì)算累計(jì)篩余率確定。根據(jù)GB/T14685，碎石和卵石級配均應(yīng)符合表4-8的要求。JGJ53的要求與此相似。表4-8 碎石或卵石的顆粒級配范圍級配情況公 稱粒 級（mm） 累計(jì)篩余（％）篩孔尺寸（方孔篩）（mm）2.36 4.75 9.50 16.0 19.0 26.5 31.5 37.5 53.0 63.0 75.0 90連續(xù)粒級 5～10 95～100 80～100 0～15 0 － － － － － － － －5～16 95～100 85～100 30～60 0～10 0 － － － － － － －5～20 95～100 90～100 40～80 － 0～10 0 － － － － － －5～25 95～100 90～100 － 30～70 － 0～5 0 － － － － －5～31.5 95～100 90～100 70～90 － 15～45 － 0～5 0 － － － －5～40 － 95～100 75～90 － 30～65 － － 0～5 0 － － －單粒級 10～20 － 95～100 85～100 － 0～15 0 － － － － － －16～31.5 － 95～100 － 85～100 － － 0～10 0 － － － －20～40 － － 95～100 － 80～100 － － 0～10 0 － － －31.5～63 － － － 95～100 － － 75～100 45～75 － 0～10 0 －40～80 － － － － 95～100 － － 70～100 － 30～60 0～105. 粗骨料的強(qiáng)度。根據(jù)GB/T14685和JGJ53規(guī)定，碎石和卵石的強(qiáng)度可用巖石的抗壓強(qiáng)度或壓碎值指標(biāo)兩種方法表示。巖石的抗壓強(qiáng)度采用50mm×50mm的圓柱體或邊長為50mm的立方體試樣測定。一般要求其抗壓強(qiáng)度大于配制混凝土強(qiáng)度的1.5倍，且不小于45MPa（飽水）。根據(jù)GB/T14685，壓碎值指標(biāo)是將9.5～19mm的石子m克，裝入專用試樣筒中，施加200KN的荷載，卸載后用孔徑2.36mm的篩子篩去被壓碎的細(xì)粒，稱量篩余，計(jì)作m1，則壓碎值指標(biāo)Q按下式計(jì)算：                     （4-2）壓碎值越小，表示石子強(qiáng)度越高，反之亦然。各類別骨料的壓碎值指標(biāo)應(yīng)符合表4－7的要求。6．粗骨料的堅(jiān)固性。粗骨料的堅(jiān)固性指標(biāo)與砂相似，各類別骨料的質(zhì)量損失應(yīng)符合表4－7的要求。四、拌合用水根據(jù)《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ63—89）的規(guī)定，凡符合國家標(biāo)準(zhǔn)的生活飲用水，均可拌制各種混凝土。海水可拌制素混凝土，但不宜拌制有飾面要求的素混凝土，更不得拌制鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土。值得注意的是，在野外或山區(qū)施工采用天然水拌制混凝土?xí)r，均應(yīng)對水的有機(jī)質(zhì)、Cl-和含量等進(jìn)行檢測，合格后方能使用。特別是某些污染嚴(yán)重的河道或池塘水，一般不得用于拌制混凝土。第三節(jié)    道路與橋梁工程用石料的技術(shù)性質(zhì)一、水泥混凝土路面用粗集料壓碎值水泥混凝土路面用粗集料的壓碎值指標(biāo)試驗(yàn)方法（JTJ058T0315—1994）與前述普通混凝土相同。二、瀝青路面用粗集料壓碎值瀝青路面用粗集料壓碎值指標(biāo)的測定，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)程（JTJ058T0316—2000）的規(guī)定，是將13.2～16mm的試樣m0克，裝入專用試樣筒中，逐級施加400KN的荷載，卸荷后用孔徑2.36mm的篩子過篩，稱取通過2.36mm篩孔的全部細(xì)料重量計(jì)作m1，則壓碎值指標(biāo)按下式計(jì)算：       （4-3）式中：——集料壓碎值（%）；m0——試驗(yàn)前試樣重量（g）；m1——試驗(yàn)后通過2.36mm篩孔的細(xì)料重量（g）。三、道路用粗集料磨光值高等級公路對路面的抗滑性能有一定的要求，作為路面用的集料，在車輛輪胎的作用下，不僅要求具有高的抗磨耗性能，而且要求具有高的抗磨光性。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)程（JTJ058T0321—94）的規(guī)定，集料的抗磨光性采用磨光值表示（簡稱PSV）。磨光值的測試方法是選取10～15mm的試樣，密排于試模中，用環(huán)氧樹脂砂漿固結(jié)成一整體，每組4個(gè)試件。加速磨光機(jī)的道路輪在試樣表面以640±10r/min的速度旋轉(zhuǎn)，先用30號金剛砂水磨3h，再用280號金剛砂水磨3h，用擺式摩擦系數(shù)儀測定摩擦系數(shù)值，經(jīng)換算后得磨光值（詳見試驗(yàn)部分）。集料的磨光值越高，表示抗滑性能越好。高速公路和一級公路的集料磨光值要求不小于42，普通公路不小于35。玄武巖、安山巖、砂巖和花崗巖的磨光值一般較高。幾種常用集料的磨光值列于表4-9。表4-9 常用巖石的磨光值巖石名稱 石灰?guī)r 角頁巖 斑巖 石英巖 花崗巖 玄武巖 砂巖磨光值 平均值 43 45 56 58 59 62 72范 圍 30～70 40～50 43～71 45～67 45～70 45～81 60～82四、道路用粗集料沖擊值集料抵抗多次連續(xù)重復(fù)沖擊荷載作用的性能，稱為抗沖擊韌性，常用集料沖擊值（LSV）表示。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)程（JTJ058T0322—2000）的規(guī)定，集料沖擊值的測試是采用方孔篩篩取9.5～13.2mm的試樣m克，裝入金屬盛樣器中，在沖擊值試驗(yàn)儀中用沖擊錘自380±5mm的高度自由落錘沖擊15次，再用2.36mm的篩篩去被沖碎的細(xì)粒，稱量篩余，計(jì)作m1，則沖擊值指標(biāo)LSV按下式計(jì)算：                           （4-4）式中：LSV——集料的沖擊值（%）；m——原試樣重量（g）；m1——試驗(yàn)后通過2.36mm的試樣重量（g）。集料的沖擊值越大，表明集料的抗沖擊性能越差。高速公路和一級公路的 值要求不大于28%，普通公路不大于30%。五、道路用粗集料磨耗值集料磨耗值用于評定抗滑表層的集料抵抗車輪撞擊及磨耗的能力。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)程（JTJ058T0323—2000）的規(guī)定，集料磨耗值采用道瑞磨耗機(jī)測定。將10～15mm的石子單層緊排于兩個(gè)試模內(nèi)（每個(gè)試模內(nèi)不少于24粒），用環(huán)氧樹脂砂漿固結(jié)成一整體，用石英砂磨料在磨盤上磨500轉(zhuǎn)，稱取磨耗前后的試樣重量，按下式計(jì)算集料的磨耗值。                    （4-5）式中：AAV——集料道瑞磨耗值；m0——磨耗前試件的重量（g）；m1——磨耗后試件的重量（g）；——集料飽和面干密度（g/cm3）。集料磨耗值越高，表示集料的耐磨性越差。高速公路和一級公路抗滑面層用集料的磨耗值不大于14，普通公路不大于16。六、道路用集料磨耗性磨耗性是石料抵抗撞擊、剪切和摩擦等綜合作用的性能。常用洛杉機(jī)法磨耗試驗(yàn)（JTJ058T0317—2000）和狄法爾法磨耗試驗(yàn)（礫石JTJ058T0318—1994，碎石JTJ058T0319—1994）兩種方法（詳見試驗(yàn)部分），用磨耗損失大小評價(jià)石料的抗磨耗性。磨耗損失按下式計(jì)算：             （4-6）式中：Q——石料的磨耗率（%）；m0 ——試驗(yàn)前石料的重量（g）；m1 ——試驗(yàn)后石料在1.7mm（方孔篩）或2.0mm（圓孔篩）上的重量（g）。石料的磨耗率越大，表示石料的耐磨性能越差。七、道路用石料耐候性用于道路與橋梁工程的石料抵抗大氣自然因素作用的能力稱為耐候性。道路與橋梁工程由于都是暴露于大自然中無遮蓋的建筑物，長期受到各種自然因素的作用。如溫度升降引起的溫度應(yīng)力作用；干濕循環(huán)引起的風(fēng)化作用；冰凍引起的膨脹破壞作用等等。其力學(xué)性能將逐漸下降。通常用抗凍性和堅(jiān)固性兩項(xiàng)指標(biāo)來衡量石料的耐候性優(yōu)劣。對于用于橋梁工程的石料，當(dāng)月平均氣溫低于－10℃時(shí)，抗凍性試驗(yàn)必須合格，其中耐凍系數(shù)（凍融循環(huán)前后飽水抗壓強(qiáng)度比）必須大于0.75。八、道路用石料的技術(shù)要求道路工程用石料根據(jù)造巖礦物的成分、含量以及組織結(jié)構(gòu)分為四大巖類：Ⅰ. 巖漿巖類：如花崗巖、正長巖、輝長巖、輝綠巖、閃長巖、橄欖巖、玄武巖、安山巖、流紋巖等。Ⅱ. 石灰?guī)r類：石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r等。Ⅲ. 砂巖和片麻巖類：石英巖、砂巖、片麻巖、石英片麻巖等。Ⅳ. 礫石類。根據(jù)石料的飽水抗壓強(qiáng)度和磨耗率，各巖石類分為四個(gè)等級：1級：最堅(jiān)硬的巖石；2級：堅(jiān)硬的巖石；3級：中等強(qiáng)度的巖石；4級：較軟的巖石。常用天然石料的主要技術(shù)指標(biāo)見表4-10。表4-10 常用天然石料的主要技術(shù)指標(biāo)巖石類別 主要巖石名稱 石料等級 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)飽水強(qiáng)度（MPa）磨耗率（%）洛杉機(jī)法 狄法爾法Ⅰ　巖漿巖類 花崗巖、輝綠巖、玄武巖、安山巖等 1 ＞120 ＜25 ＜42 100～120 25～30 4～53 80～100 30～45 5～74   45～60 7～10Ⅱ　石灰?guī)r類 石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r等 1 ＞100 ＜30 ＜52 80～100 30～35 5～63 60～80 35～50 6～124 30～60 50～60 12～20Ⅲ　砂巖和片麻巖類 石英巖、砂巖、片麻巖、石英片、麻巖等 1 ＞100 ＜30 ＜52 80～100 30～35 5～73 50～80 35～45 7～104 30～50 45～60 10～15Ⅳ　礫石類   1   ＜20 ＜52   20～30 5～73   30～50 7～124   50～60 12～20第四節(jié)    普通混凝土的技術(shù)性質(zhì)一、新拌混凝土的性能（一）混凝土的和易性1．和易性的概念。新拌混凝土的和易性，也稱工作性，是指拌合物易于攪拌、運(yùn)輸、澆搗成型，并獲得質(zhì)量均勻密實(shí)的混凝土的一項(xiàng)綜合技術(shù)性能。通常用流動性、粘聚性和保水性三項(xiàng)內(nèi)容表示。流動性是指拌合物在自重或外力作用下產(chǎn)生流動的難易程度；粘聚性是指拌合物各組成材料之間不產(chǎn)生分層離析現(xiàn)象；保水性是指拌合物不產(chǎn)生嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象。通常情況下，混凝土拌合物的流動性越大，則保水性和粘聚性越差，反之亦然，相互之間存在一定矛盾。和易性良好的混凝土是指既具有滿足施工要求的流動性，又具有良好的粘聚性和保水性。因此，不能簡單地將流動性大的混凝土稱之為和易性好，或者流動性減小說成和易性變差。良好的和易性既是施工的要求也是獲得質(zhì)量均勻密實(shí)混凝土的基本保證。2．和易性的測試和評定。混凝土拌合物和易性是一項(xiàng)極其復(fù)雜的綜合指標(biāo)，到目前為止全世界尚無能夠全面反映混凝土和易性的測定方法，通常通過測定流動性，再輔以其他直觀觀察或經(jīng)驗(yàn)綜合評定混凝土和易性。流動性的測定方法有坍落度法、維勃稠度法、探針法、斜槽法、流出時(shí)間法和凱利球法等十多種，對普通混凝土而言，最常用的是坍落度法和維勃稠度法。（1）坍落度法：將攪拌好的混凝土分三層裝入坍落度筒中（見圖4-5a），每層插搗25次，抹平后垂直提起坍落度筒，混凝土則在自重作用下坍落，以坍落高度（單位mm）代表混凝土的流動性。坍落度越大，則流動性越好。粘聚性通過觀察坍落度測試后混凝土所保持的形狀，或側(cè)面用搗棒敲擊后的形狀判定，如圖4-5所示。當(dāng)坍落度筒一提起即出現(xiàn)圖中（c）或（d）形狀，表示粘聚性不良；敲擊后出現(xiàn)（b）狀，則粘聚性好；敲擊后出現(xiàn)（c）狀，則粘聚性欠佳；敲擊后出現(xiàn)（d）狀，則粘聚性不良。保水性是以水或稀漿從底部析出的量大小評定（見圖4-5b）。析出量大，保水性差，嚴(yán)重時(shí)粗骨料表面稀漿流失而裸露。析出量小則保水性好。圖4-5 混凝土拌合物和易性測定根據(jù)坍落度值大小將混凝土分為四類：① 大流動性混凝土：坍落度≥160mm；② 流動性混凝土：坍落度100～150mm；③ 塑性混凝土：坍落度10～90mm；④ 干硬性混凝土：坍落度<10mm坍落度法測定混凝土和易性的適用條件為：a. 粗骨料最大粒徑≤40mm；b. 坍落度≥10mm。對坍落度小于10mm的干硬性混凝土，坍落度值已不能準(zhǔn)確反映其流動性大小。如當(dāng)兩種混凝土坍落度均為零時(shí)，但在振搗器作用下的流動性可能完全不同。故一般采用維勃稠度法測定。（2）維勃稠度法：坍落度法的測試原理是混凝土在自重作用下坍落，而維勃稠度法則是在坍落度筒提起后，施加一個(gè)振動外力，測試混凝土在外力作用下完全填滿面板所需時(shí)間（單位：秒）代表混凝土流動性。時(shí)間越短，流動性越好；時(shí)間越長，流動性越差。見示意圖4-6。圖4-6 維勃稠度試驗(yàn)儀1. 容器；2. 坍落度筒；3. 圓盤；4. 滑棒；5. 套筒；6.13. 螺栓；7. 漏斗；8. 支柱；9. 定位螺絲；10. 荷重；11. 元寶螺絲；12. 旋轉(zhuǎn)架（3）坍落度的選擇原則：實(shí)際施工時(shí)采用的坍落度大小根據(jù)下列條件選擇。① 構(gòu)件截面尺寸大?。航孛娉叽绱?，易于振搗成型，坍落度適當(dāng)選小些，反之亦然。② 鋼筋疏密：鋼筋較密，則坍落度選大些。反之亦然。③ 搗實(shí)方式：人工搗實(shí)，則坍落度選大些。機(jī)械振搗則選小些。④ 運(yùn)輸距離：從攪拌機(jī)出口至澆搗現(xiàn)場運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)考慮途中坍落度損失，坍落度宜適當(dāng)選大些，特別是商品混凝土。⑤ 氣候條件：氣溫高、空氣相對濕度小時(shí)，因水泥水化速度加快及水份揮發(fā)加速，坍落度損失大，坍落度宜選大些，反之亦然。一般情況下，坍落度可按表4-11選用。表4-11 混凝土澆筑時(shí)的坍落度（mm）構(gòu)件種類 坍落度基礎(chǔ)或地面等的墊層、無配筋的大體積結(jié)構(gòu)（擋土墻、基礎(chǔ)等）或配筋稀疏的結(jié)構(gòu) 10～30板、梁和大型及中型截面的柱子等 30～50配筋密列的結(jié)構(gòu)（薄壁、斗倉、簡倉、細(xì)柱等） 50～70配筋特密的結(jié)構(gòu) 70～903．影響和易性的主要因素。（1）單位用水量單位用水量是混凝土流動性的決定因素。用水量增大，流動性隨之增大。但用水量大帶來的不利影響是保水性和粘聚性變差，易產(chǎn)生泌水分層離析，從而影響混凝土的勻質(zhì)性、強(qiáng)度和耐久性。大量的實(shí)驗(yàn)研究證明在原材料品質(zhì)一定的條件下，單位用水量一旦選定，單位水泥用量增減50～100kg/m3，混凝土的流動性基本保持不變，這一規(guī)律稱為固定用水量定則。這一定則對普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)帶來極大便利，即可通過固定用水量保證混凝土坍落度的同時(shí)，調(diào)整水泥用量，即調(diào)整水灰比，來滿足強(qiáng)度和耐久性要求。在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，單位用水量可根據(jù)施工要求的坍落度和粗骨料的種類、規(guī)格，根據(jù)JGJ55-2000《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》按表4-12選用，再通過試配調(diào)整，最終確定單位用水量。表4-12 混凝土單位用水量選用表項(xiàng)目 指標(biāo) 卵石最大粒徑（mm） 碎石最大粒徑（mm）10 20 31.5 40 16 20 31.5 40坍落度（mm） 10～30 190 170 160 150 200 185 175 16535～50 200 180 170 160 210 195 185 17555～70 210 190 180 170 220 205 195 18575～90 215 195 185 175 230 215 205 195維勃稠度（s） 16～20175 160 - 145 180 170 - 15511～15 180 165 - 150 185 175 - 1605～10 185 170 - 155 190 180 - 165注：1. 本表用水量系采用中砂時(shí)的平均取值，如采用細(xì)砂，每立方米混凝土用水量可增加5～10kg，采用粗砂時(shí)則可減少5～10kg。2. 摻用各種外加劑或摻合料時(shí)，可相應(yīng)增減用水量。3. 本表不適用于水灰比小于0.4時(shí)的混凝土以及采用特殊成型工藝的混凝土。（2）漿骨比漿骨比指水泥漿用量與砂石用量之比值。在混凝土凝結(jié)硬化之前，水泥漿主要賦予流動性；在混凝土凝結(jié)硬化以后，主要賦予粘結(jié)強(qiáng)度。在水灰比一定的前提下，漿骨比越大，即水泥漿量越大，混凝土流動性越大。通過調(diào)整漿骨比大小，既可以滿足流動性要求，又能保證良好的粘聚性和保水性。漿骨比不宜太大，否則易產(chǎn)生流漿現(xiàn)象，使粘聚性下降。漿骨比也不宜太小，否則因骨料間缺少粘結(jié)體，拌合物易發(fā)生崩塌現(xiàn)象。因此，合理的漿骨比是混凝土拌合物和易性的良好保證。（3）水灰比水灰比即水用量與水泥用量之比。在水泥用量和骨料用量不變的情況下，水灰比增大，相當(dāng)于單位用水量增大，水泥漿很稀，拌合物流動性也隨之增大，反之亦然。用水量增大帶來的負(fù)面影響是嚴(yán)重降低混凝土的保水性，增大泌水，同時(shí)使粘聚性也下降。但水灰比也不宜太小，否則因流動性過低影響混凝土振搗密實(shí)，易產(chǎn)生麻面和空洞。合理的水灰比是混凝土拌合物流動性、保水性和粘聚性的良好保證。（4）砂率砂率是指砂子占砂石總重量的百分率，表達(dá)式為：                                 （4-7）式中：——砂率；S——砂子用量（kg）；G——石子用量（kg）。砂率對和易性的影響非常顯著。① 對流動性的影響。在水泥用量和水灰比一定的條件下，由于砂子與水泥漿組成的砂漿在粗骨料間起到潤滑和輥珠作用，可以減小粗骨料間的摩擦力，所以在一定范圍內(nèi)，隨砂率增大，混凝土流動性增大。另一方面，由于砂子的比表面積比粗骨料大，隨著砂率增加，粗細(xì)骨料的總表積增大，在水泥漿用量一定的條件下，骨料表面包裹的漿量減薄，潤滑作用下降，使混凝土流動性降低。所以砂率超過一定范圍，流動性隨砂率增加而下降，見圖4-7a。圖4-7 砂率與混凝土流動性和水泥用量的關(guān)系② 對粘聚性和保水性的影響。砂率減小，混凝土的粘聚性和保水性均下降，易產(chǎn)生泌水、離析和流漿現(xiàn)象。砂率增大，粘聚性和保水性增加。但砂率過大，當(dāng)水泥漿不足以包裹骨料表面時(shí)，則粘聚性反而下降。③ 合理砂率的確定。合理砂率是指砂子填滿石子空隙并有一定的富余量，能在石子間形成一定厚度的砂漿層，以減少粗骨料間的摩擦阻力，使混凝土流動性達(dá)最大值?；蛘咴诒３至鲃有圆蛔兊那闆r下，使水泥漿用量達(dá)最小值。如圖4-7b。合理砂率的確定可根據(jù)上述兩原則通過試驗(yàn)確定。在大型混凝土工程中經(jīng)常采用。對普通混凝土工程可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或根據(jù)JGJ55參照表4-13選用。表4-13 混凝土砂率選用表水灰比（W/C） 卵石最大粒徑（mm） 碎石最大粒徑（mm）10 20 40 16 20 400.40 26～32 25～31 24～30 30～35 29～34 27～32注：①表中數(shù)值系中砂的選用砂率。對細(xì)砂或粗砂，可相應(yīng)地減少或增大砂率；②本砂率適用于坍落度為10～60mm的混凝土。坍落度如大于60mm或小于10mm時(shí)，應(yīng)相應(yīng)增大或減小砂率；按每增大20mm，砂率增大1%的幅度予以調(diào)整。③只用一個(gè)單粒級粗骨料配制混凝土?xí)r，砂率值應(yīng)適當(dāng)增大；④摻有各種外加劑或摻合料時(shí)，其合理砂率值應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)或參照其他有關(guān)規(guī)定選用；⑤對薄壁構(gòu)件砂率取偏大值。（5）水泥品種及細(xì)度水泥品種不同時(shí)，達(dá)到相同流動性的需水量往往不同，從而影響混凝土流動性。另一方面，不同水泥品種對水的吸附作用往往不等，從而影響混凝土的保水性和粘聚性。如火山灰水泥、礦渣水泥配制的混凝土流動性比普通水泥小。在流動性相同的情況下，礦渣水泥的保水性能較差，粘聚性也較差。同品種水泥越細(xì)，流動性越差，但粘聚性和保水性越好。（6）骨料的品種和粗細(xì)程度卵石表面光滑，碎石粗糙且多棱角，因此卵石配制的混凝土流動性較好，但粘聚性和保水性則相對較差。河砂與山砂的差異與上述相似。對級配符合要求的砂石料來說，粗骨料粒徑越大，砂子的細(xì)度模數(shù)越大，則流動性越大，但粘聚性和保水性有所下降，特別是砂的粗細(xì)，在砂率不變的情況下，影響更加顯著。（7）外加劑改善混凝土和易性的外加劑主要有減水劑和引氣劑。它們能使混凝土在不增加用水量的條件下增加流動性，并具有良好的粘聚性和保水性。詳見第五節(jié)。（8）時(shí)間、氣候條件隨著水泥水化和水分蒸發(fā)，混凝土的流動性將隨著時(shí)間的延長而下降。氣溫高、濕度小、風(fēng)速大將加速流動性的損失。4．混凝土和易性的調(diào)整和改善措施（1）當(dāng)混凝土流動性小于設(shè)計(jì)要求時(shí)，為了保證混凝土的強(qiáng)度和耐久性，不能單獨(dú)加水，必須保持水灰比不變，增加水泥漿用量。但水泥漿用量過多，則混凝土成本提高，且將增大混凝土的收縮和水化熱等?；炷恋恼尘坌院捅Ｋ砸部赡芟陆?。（2）當(dāng)坍落度大于設(shè)計(jì)要求時(shí)，可在保持砂率不變的前提下，增加砂石用量。實(shí)際上相當(dāng)于減少水泥漿數(shù)量。（3）改善骨料級配，既可增加混凝土流動性，也能改善粘聚性和保水性。但骨料占混凝土用量的75%左右，實(shí)際操作難度往往較大。（4）摻減水劑或引氣劑，是改善混凝土和易性的最有效措施。（5）盡可能選用最優(yōu)砂率。當(dāng)粘聚性不足時(shí)可適當(dāng)增大砂率。（二）混凝土的凝結(jié)時(shí)間混凝土的凝結(jié)時(shí)間與水泥的凝結(jié)時(shí)間有相似之處，但由于骨料的摻入，水灰比的變動及外加劑的應(yīng)用，又存在一定的差異。水灰比增大，凝結(jié)時(shí)間延長；早強(qiáng)劑、速凝劑使凝結(jié)時(shí)間縮短；緩凝劑則使凝結(jié)時(shí)間大大延長。混凝土的凝結(jié)時(shí)間分初凝和終凝。初凝指混凝土加水至失去塑性所經(jīng)歷的時(shí)間，亦即表示施工操作的時(shí)間極限；終凝指混凝土加水到產(chǎn)生強(qiáng)度所經(jīng)歷時(shí)間。初凝時(shí)間希望適當(dāng)長，以便于施工操作；終凝與初凝的時(shí)間差則越短越好。混凝土凝結(jié)時(shí)間的測定通常采用貫入阻力法。影響混凝土實(shí)際凝結(jié)時(shí)間的因素主要有水灰比、水泥品種、水泥細(xì)度、外加劑、摻合料和氣候條件等等。第五節(jié)    混凝土外加劑外加劑是指能有效改善混凝土某項(xiàng)或多項(xiàng)性能的一類材料。其摻量一般只占水泥量的5%以下，卻能顯著改善混凝土的和易性、強(qiáng)度、耐久性或調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間及節(jié)約水泥。外加劑的應(yīng)用促進(jìn)了混凝土技術(shù)的飛速進(jìn)步，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，使得高強(qiáng)高性能混凝土的生產(chǎn)和應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)，并解決了許多工程技術(shù)難題。如遠(yuǎn)距離運(yùn)輸和高聳建筑物的泵送問題；緊急搶修工程的早強(qiáng)速凝問題；大體積混凝土工程的水化熱問題；縱長結(jié)構(gòu)的收縮補(bǔ)償問題；地下建筑物的防滲漏問題等等。目前，外加劑已成為除水泥、水、砂子、石子以外的第五組成材料，應(yīng)用越來越廣泛。一、外加劑的分類混凝土外加劑一般根據(jù)其主要功能分類：1．改善混凝土流變性能的外加劑。主要有減水劑、引氣劑、泵送劑等。2．調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)硬化性能的外加劑。主要有緩凝劑、速凝劑、早強(qiáng)劑等。3．調(diào)節(jié)混凝土含氣量的外加劑。主要有引氣劑、加氣劑、泡沫劑等。4．改善混凝土耐久性的外加劑。主要有引氣劑、防水劑、阻銹劑等。5．提供混凝土特殊性能的外加劑。主要有防凍劑、膨脹劑、著色劑、引氣劑和泵送劑等。二、建筑工程中常用的混凝土外加劑品種（一）減水劑減水劑是指在混凝土坍落度相同的條件下，能減少拌合用水量；或者在混凝土配合比和用水量均不變的情況下，能增加混凝土坍落度的外加劑。根據(jù)減水率大小或坍落度增加幅度分為普通減水劑和高效減水劑兩大類。此外，尚有復(fù)合型減水劑，如引氣減水劑，既具有減水作用，同時(shí)具有引氣作用；早強(qiáng)減水劑，既具有減水作用，又具有提高早期強(qiáng)度作用；緩凝減水劑，同時(shí)具有延緩凝結(jié)時(shí)間的功能等等。1．減水劑的主要功能。（1）配合比不變時(shí)顯著提高流動性。（2）流動性和水泥用量不變時(shí)，減少用水量，降低水灰比，提高強(qiáng)度。（3）保持流動性和強(qiáng)度不變時(shí)，節(jié)約水泥用量，降低成本。（4）配置高強(qiáng)高性能混凝土。2．減水劑的作用機(jī)理。減水劑提高混凝土拌合物流動性的作用機(jī)理主要包括分散作用和潤滑作用兩方而。減水劑實(shí)際上為一種表面活性劑，長分子鏈的一端易溶于水——親水基，另一端難溶于水——憎水基，如圖4-17所示。圖4-17 表面活性劑（減水劑）                           圖4-18 減水劑作用機(jī)理示意圖（1）分散作用：水泥加水拌合后，由于水泥顆粒分子引力的作用，使水泥漿形成絮凝結(jié)構(gòu)，使10%～30%的拌合水被包裹在水泥顆粒之中，不能參與自由流動和潤滑作用，從而影響了混凝土拌合物的流動性（如圖4-18a）。當(dāng)加入減水劑后，由于減水劑分子能定向吸附于水泥顆粒表面，使水泥顆粒表面帶有同一種電荷（通常為負(fù)電荷），形成靜電排斥作用，促使水泥顆粒相互分散，絮凝結(jié)構(gòu)破壞，釋放出被包裹部分水，參與流動，從而有效地增加混凝土拌合物的流動性（如圖4-18b）。（2）潤滑作用：減水劑中的親水基極性很強(qiáng)，因此水泥顆粒表面的減水劑吸附膜能與水分子形成一層穩(wěn)定的溶劑化水膜（圖4-18c），這層水膜具有很好的潤滑作用，能有效降低水泥顆粒間的滑動阻力，從而使混凝土流動性進(jìn)一步提高。3. 常用減水劑品種。（1）木質(zhì)素系減水劑：木素質(zhì)系減水劑主要有木質(zhì)素磺酸鈣（簡稱木鈣，代號MG），木質(zhì)素磺酸鈉（木鈉）和木質(zhì)素磺酸鎂（木鎂）三大類。工程上最常使用的為木鈣。MG是由生產(chǎn)紙漿的木質(zhì)廢液，經(jīng)中和發(fā)酵、脫糖、濃縮、噴霧干燥而制成的棕黃色粉末。MG屬緩凝引氣型減水劑，摻量擬控制在0.2%～0.3%之間，超摻有可能導(dǎo)致數(shù)天或數(shù)十天不凝結(jié)，并影響強(qiáng)度和施工進(jìn)度，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致工程質(zhì)量事故。MG的減水率約為10%，保持流動性不變，可提高混凝土強(qiáng)度8%～10%；若不減水則可增大混凝土坍落度約80～100mm；若保持和易性與強(qiáng)度不變時(shí)，可節(jié)約水泥5%～10%；MG主要適用于夏季混凝土施工、滑模施工、大體積混凝土和泵送混凝土施工，也可用于一般混凝土工程。MG不宜用于蒸汽養(yǎng)護(hù)混凝土制品和工程。（2）萘磺酸鹽系減水劑：萘磺酸鹽系減水劑簡稱萘系減水劑，它是以工業(yè)萘或由煤焦油中分餾出含萘的同系物經(jīng)分餾為原料，經(jīng)磺化、縮合等一系列復(fù)雜的工藝而制成的棕黃色粉末或液體。其主要成分為β—萘磺酸鹽甲醛縮合物。品種很多，如FDN、NNO、NF、MF、UNF、XP、SN－Ⅱ、建1、NHJ等等。萘系減水劑多數(shù)為非引氣型高效減水劑，適宜摻量為0.5%～1.2%，減水率可達(dá)15%～30%，相應(yīng)地可提高28天強(qiáng)度10%以上，或節(jié)約水泥10%～20%。萘系減水劑對鋼筋無銹蝕作用，具有早強(qiáng)功能。但混凝土的坍落度損失較大，故實(shí)際生產(chǎn)的萘系減水劑，極大多數(shù)為復(fù)合型的，通常與緩凝劑或引氣劑復(fù)合。萘系減水劑主要適用于配制高強(qiáng)、早強(qiáng)、流態(tài)和蒸養(yǎng)混凝土制品和工程，也可用于一般工程。（3）樹脂系減水劑：樹脂系減水劑為磺化三聚氰胺甲醛樹脂減水劑，通常稱為密胺樹脂系減水劑。主要以三聚氰胺、甲醛和亞硫酸鈉為原料，經(jīng)磺化、縮聚等工藝生產(chǎn)而成的棕色液體。最常用的有SM樹脂減水劑。SM為非引氣型早強(qiáng)高效減水劑，性能優(yōu)于萘系減水劑，但目前價(jià)格較高，適宜摻量0.5%～2.0%，減水率可達(dá)20%以上，1天強(qiáng)度提高一倍以上，7天強(qiáng)度可達(dá)基準(zhǔn)28天強(qiáng)度，長期強(qiáng)度也能提高，且可顯著提高混凝土的抗?jié)B、抗凍性和彈性模量。摻SM減水劑的混凝土粘聚性較大，可泵性較差，且坍落度經(jīng)時(shí)損失也較大。目前主要用于配制高強(qiáng)混凝土、早強(qiáng)混凝土、流態(tài)混凝土、蒸汽養(yǎng)護(hù)混凝土和鋁酸鹽水泥耐火混凝土等。（4）糖蜜類減水劑：糖蜜類減水劑是以制糖業(yè)的糖渣和廢蜜為原料，經(jīng)石灰中和處理而成的棕色粉末或液體。國產(chǎn)品種主要有3FG、TF、ST等。糖蜜減水劑與MG減水劑性能基本相同，但緩凝作用比MG強(qiáng)，故通常作為緩凝劑使用。適宜摻量0.2%～0.3%，減水率10%左右。主要用于大體積混凝土、大壩混凝土和有緩凝要求的混凝土工程。（5）復(fù)合減水劑：單一減水劑往往很難滿足不同工程性質(zhì)和不同施工條件的要求，因此，減水劑研究和生產(chǎn)中往往復(fù)合各種其他外加劑，組成早強(qiáng)減水劑、緩凝減水劑、引氣減水劑、緩凝引氣減水劑等等。隨著工程建設(shè)和混凝土技術(shù)進(jìn)步的需要，各種新型多功能復(fù)合減水劑正在不斷研制生產(chǎn)中，如2～3h內(nèi)無坍落度損失的保塑高效減水劑等，這一類外加劑主要有：聚羧酸鹽與改性木質(zhì)素的復(fù)合物、帶磺酸端基的聚羧酸多元聚合物、芳香族氨基磺酸系高分子化合物、改性羥基衍生物與烷基芳香磺酸鹽的復(fù)合物、萘磺酸甲醛縮合物與木鈣等的復(fù)合物、三聚氰胺甲醛縮合物與木鈣等的復(fù)合物。其它減水劑新品種還有以甲基萘為原料的聚次甲基甲基萘磺酸鈉減水劑；以古馬隆為原料的氧茚樹脂磺酸鈉減水劑；胺基磺酸鹽系高效減水劑；丙烯酸酯或醋酸乙烯的接枝共聚物系高效減水劑；聚羧酸醚系與交聯(lián)聚合物的復(fù)合物系高效減水劑；順丁烯二酸衍生共聚物系高效減水劑；聚羧酸系高分子聚合物系減水劑等。（二）早強(qiáng)劑早強(qiáng)劑是指能加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展的外加劑。主要作用機(jī)理是加速水泥水化速度，加速水化產(chǎn)物的早期結(jié)晶和沉淀。主要功能是縮短混凝土施工養(yǎng)護(hù)期，加快施工進(jìn)度，提高模板的周轉(zhuǎn)率。主要適用于有早強(qiáng)要求的混凝土工程及低溫、負(fù)溫施工混凝土、有防凍要求的混凝土、預(yù)制構(gòu)件、蒸汽養(yǎng)護(hù)等等。早強(qiáng)劑的主要品種有氯鹽、硫酸鹽和有機(jī)胺三大類，但更多使用的是它們的復(fù)合早強(qiáng)劑。1．氯化鈣早強(qiáng)劑。氯鹽類早強(qiáng)劑主要有CaCl2、NaCl、KCl、AlCl3和FeCl3等。工程上最常用的是CaCl2，為白色粉末，適宜摻量0.5%～3%。由于Cl-對鋼筋有腐蝕作用，故鋼筋混凝土中摻量應(yīng)控制在1%以內(nèi)。CaCl2早強(qiáng)劑能使混凝土3天強(qiáng)度提高50%～100%，7天強(qiáng)度提高20%～40%，但后期強(qiáng)度不一定提高，甚至可能低于基準(zhǔn)混凝土。此外，氯鹽類早強(qiáng)劑對混凝土耐久性有一定影響，因此CaCl2早強(qiáng)劑及氯鹽復(fù)合早強(qiáng)劑不得在下列工程中使用：（1）環(huán)境相對濕度大于8%、水位升降區(qū)、露天結(jié)構(gòu)或經(jīng)常受水淋的結(jié)構(gòu)。主要是防止泛鹵。（2）鍍鋅鋼材或鋁鐵相接觸部位及有外露鋼筋埋件而無防護(hù)措施的結(jié)構(gòu)。（3）含有酸堿或硫酸鹽侵蝕介質(zhì)中使用的結(jié)構(gòu)。（4）環(huán)境溫度高于60℃的結(jié)構(gòu)。（5）使用冷拉鋼筋或冷拔低碳鋼絲的結(jié)構(gòu)。（6）給排水構(gòu)筑物、薄壁構(gòu)件、中級和重級吊車、屋架、落錘或鍛錘基礎(chǔ)。（7）預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。（8）含有活性骨料的混凝土結(jié)構(gòu)。（9）電力設(shè)施系統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)。此外，為消除CaCl2對鋼筋的銹蝕作用，通常要求與阻銹劑亞硝酸鈉復(fù)合使用。2．硫酸鹽類早強(qiáng)劑。硫酸鹽類早強(qiáng)劑主要有硫酸鈉（即元明粉，俗稱芒硝）、硫代硫酸鈉、硫酸鈣、硫酸鋁及硫酸鋁鉀（即明礬）等。建筑工程中最常用的為硫酸鈉早強(qiáng)劑。硫酸鈉為白色粉末，適宜摻量為0.5%～2.0%；早強(qiáng)效果不及CaCl2。對礦渣水泥混凝土早強(qiáng)效果較顯著，但后期強(qiáng)度略有下降。硫酸鈉早強(qiáng)劑在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的摻量不得大于1%；潮濕環(huán)境中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中摻量不得大于1.5%；嚴(yán)格控制最大摻量，超摻可導(dǎo)致混凝土后期膨脹開裂，強(qiáng)度下降；混凝土表面起“白霜”，影響外觀和表面裝飾。此外，硫酸鈉早強(qiáng)劑不得用于下列工程：（1）與鍍鋅鋼材或鋁鐵相接觸部位的結(jié)構(gòu)及外露鋼筋預(yù)埋件而無防護(hù)措施的結(jié)構(gòu)。（2）使用直流電源的工廠及電氣化運(yùn)輸設(shè)施的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。（3）含有活性骨料的混凝土結(jié)構(gòu)。3．有機(jī)胺類早強(qiáng)劑。有機(jī)胺類早強(qiáng)劑主要有三乙醇胺、三異醇胺等。工程上最常用的為三乙醇胺。三乙醇胺為無色或淡黃色油狀液體，呈堿性，易溶于水。三乙醇胺的摻量極微，一般為水泥重的0.02%～0.05%，雖然早強(qiáng)效果不及CaCl2，但后期強(qiáng)度不下降并略有提高，且無其他影響混凝土耐久性的不利作用。但摻量不宜超過0.1%，否則可能導(dǎo)致混凝土后期強(qiáng)度下降。摻用時(shí)可將三乙醇胺先用水按一定比例稀釋，以便于準(zhǔn)確計(jì)量。此外，為改善三乙醇胺的早強(qiáng)效果，通常與其他早強(qiáng)劑復(fù)合使用。4．復(fù)合早強(qiáng)劑。為了克服單一早強(qiáng)劑存在的各種不足，發(fā)揮各自特點(diǎn)，通常將三乙醇胺、硫酸鈉、氯化鈣、氯化鈉、石膏及其他外加劑復(fù)配組成復(fù)合早強(qiáng)劑效果大大改善，有時(shí)可產(chǎn)生超疊加作用。常用配方有：（1）三乙醇胺0.02%～0.05%+NaCl0.5%。（2）三乙醇胺0.02%～0.05%+NaCl0.3～0.5%+亞硝酸鈉1%～2%。（3）三乙醇胺0.02%～0.05%+生石膏2%+亞硝酸鈉1%。（4）硫酸鈉+亞硝酸鈉+氯化鈣+氯化鈉＝（1%～1.5%）+（1%～3%）+（0.3%～0.5%）+（0.3%～0.5%）。（5）硫酸鈉+NaCl=（0.5%～1.5%）+（0.3%～0.5%）。（6）硫酸鈉+亞硝酸鈉＝（0.5%～1.5%）+1.0%。（7）硫酸鈉+三乙醇胺＝（0.5%～1.5%）+0.05%。（8）硫酸鈉+三乙醇胺+石膏＝（1%～1.5%）+2%+（0.03%～0.05%）。（9）CaCl2+亞硝酸鈉＝（0.5%～3.5%）+1%。第六節(jié)    混凝土的質(zhì)量檢驗(yàn)和評定一、混凝土質(zhì)量波動的原因在混凝土施工過程中，原材料、施工養(yǎng)護(hù)、試驗(yàn)條件、氣候因素的變化，均可能造成混凝土質(zhì)量的波動，影響到混凝土的和易性、強(qiáng)度及耐久性。由于強(qiáng)度是混凝土的主要技術(shù)指標(biāo)，其他性能可從強(qiáng)度得到間接反映，故以強(qiáng)度為例分析波動的因素。（一）原材料的質(zhì)量波動原材料的質(zhì)量波動主要有：砂細(xì)度模數(shù)和級配的波動；粗骨料最大粒徑和級配的波動；超遜徑含量的波動；骨料含泥量的波動；骨料含水量的波動；水泥強(qiáng)度（不同批或不同廠家的實(shí)際強(qiáng)度可能不同）的波動；外加劑質(zhì)量的波動（如液體材料的含固量、減水劑的減水率等）等等。所有這些質(zhì)量波動，均將影響混凝土的強(qiáng)度。在現(xiàn)場施工或預(yù)拌工廠生產(chǎn)混凝土?xí)r，必須對原材料的質(zhì)量加以嚴(yán)格控制，及時(shí)檢測并加以調(diào)整，盡可能減少原材料質(zhì)量波動對混凝土質(zhì)量的影響。（二）施工養(yǎng)護(hù)引起的混凝土質(zhì)量波動混凝土的質(zhì)量波動與施工養(yǎng)護(hù)有著十分緊密的關(guān)系。如混凝土攪拌時(shí)間長短；計(jì)量時(shí)未根據(jù)砂石含水量變動及時(shí)調(diào)整配合比；運(yùn)輸時(shí)間過長引起分層、析水；振搗時(shí)間過長或不足；澆水養(yǎng)護(hù)時(shí)間，或者未能根據(jù)氣溫和濕度變化及時(shí)調(diào)整保溫保濕措施等等。（三）試驗(yàn)條件變化引起的混凝土質(zhì)量波動試驗(yàn)條件的變化主要指取樣代表性，成型質(zhì)量（特別是不同人員操作時(shí)），試件的養(yǎng)護(hù)條件變化，試驗(yàn)機(jī)自身誤差以及試驗(yàn)人員操作的熟練程度等等。二、混凝土質(zhì)量（強(qiáng)度）波動的規(guī)律在正常的原材料供應(yīng)和施工條件下，混凝土的強(qiáng)度有時(shí)偏高，有時(shí)偏低，但總是在配制強(qiáng)度的附近波動，質(zhì)量控制越嚴(yán)，施工管理水平越高，則波動的幅度越??；反之，則波動的幅度越大。通過大量的數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析和工程實(shí)踐證明，混凝土的質(zhì)量波動符合正態(tài)分布規(guī)律，正態(tài)分布曲線見圖4-19。圖4-19 正態(tài)分布曲線正態(tài)分布的特點(diǎn)：1．曲線形態(tài)呈鐘型，在對稱軸的兩側(cè)曲線上各有一個(gè)拐點(diǎn)。拐點(diǎn)至對稱軸的距離等于1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差 。2．曲線以平均強(qiáng)度為對稱軸兩邊對稱。即小于平均強(qiáng)度和大于平均強(qiáng)度出現(xiàn)的概率相等。平均強(qiáng)度值附近的概率（峰值）最高。離對稱軸越遠(yuǎn)，出現(xiàn)的概率越小。3．曲線與橫座標(biāo)之間圍成的面積為總概率，即100%。4．曲線越窄、越高，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差值（拐點(diǎn)離對稱距離）也越小，表明強(qiáng)度越集中于平均強(qiáng)度附近，混凝土勻質(zhì)性好，質(zhì)量波動小，施工管理水平高。若曲線寬且矮，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差越大，說明強(qiáng)度離散大、勻質(zhì)性差、施工管理水平差。因此從概率分布曲線可以比較直觀地分析混凝土質(zhì)量波動的情況。三、混凝土強(qiáng)度的勻質(zhì)性評定混凝土強(qiáng)度的均勻性，通常采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法加以評定，主要評定參數(shù)有：（一）強(qiáng)度平均值混凝土強(qiáng)度平均值按下式計(jì)算：                （4-17）式中，N為該批混凝土試件立方體抗壓強(qiáng)度的總組數(shù)；為第i組試件的強(qiáng)度值。理論上，平均強(qiáng)度與該批混凝土的配制強(qiáng)度相等，它只反映該批混凝土強(qiáng)度的總平均值，而不能反映混凝土強(qiáng)度的波動情況。例如平均強(qiáng)度20MPa，可以由15 MPa、20 MPa、25MPa求得，也可以由18 MPa、20 MPa、22MPa求得，雖然平均值相等，但它們的均勻性顯然后者優(yōu)于前者。（二）標(biāo)準(zhǔn)差混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差按下式計(jì)算：                             （4-18）由正態(tài)分布曲線可知，標(biāo)準(zhǔn)差在數(shù)值上等于拐點(diǎn)至對稱軸的距離。其值越小，反映混凝土質(zhì)量波動越小，均勻性越好。對平均強(qiáng)度相同的混凝土而言，標(biāo)準(zhǔn)差 能確切反映混凝土質(zhì)量的均勻性，但當(dāng)平均強(qiáng)度不等時(shí)，并不確切。例如平均強(qiáng)度分別為20MPa和50MPa的混凝土，當(dāng) 均等于5MPa時(shí)，對前者來說波動已很大，而對后者來說波動并不算大。因此，對不同強(qiáng)度等級的混凝土單用標(biāo)準(zhǔn)差值尚難以評判其勻質(zhì)性，宜采用變異系數(shù)加以評定。（三）變異系數(shù)Cv變異系數(shù)Cv根據(jù)下式計(jì)算：                                      （4-19）變異系數(shù)亦即為標(biāo)準(zhǔn)差與平均強(qiáng)度的比值，實(shí)際上反映相對于平均強(qiáng)度而言的變異程度。其值越小，說明混凝土質(zhì)量越均勻，波動越小。如上例中，前者的Cv＝5/20＝0.25；后者的Cv＝5/50＝0.1。顯而易見，后者質(zhì)量均勻性好，施工管理水平高。根據(jù)GBJ107—87中規(guī)定，混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量水平，可根據(jù)不同強(qiáng)度等級，在統(tǒng)計(jì)同期內(nèi)混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差和試件強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)等級的百分率來評定。并將混凝土生產(chǎn)單位質(zhì)量管理水平劃分為“優(yōu)良”、“一般”及“差”三個(gè)等級。見表4-20。表4-20 混凝土生產(chǎn)質(zhì)量水平生產(chǎn)質(zhì)量水平 優(yōu)良 一般 差評定指標(biāo) 強(qiáng)度等級生產(chǎn)單位 ＜C20 ≥C20 ＜C20 ≥C20 ＜C20 ≥C20混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差σ（MPa） 預(yù)拌混凝土和預(yù)制混凝土構(gòu)件廠 ≤3.0 ≤3.5 ≤4.0 ≤5.0 ＞4.0 ＞5.0集中攪拌混凝土的施工現(xiàn)場 ≤3.5 ≤4.0 ≤4.5 ≤5.5 ＞4.5 ＞5.5強(qiáng)度等于或高于要求強(qiáng)度等級的百分率P（％） 預(yù)拌混凝土廠和預(yù)制構(gòu)件廠及集中攪拌的施工現(xiàn)場 ≥95 ≥85 ≤85（四）強(qiáng)度保證率（P%）根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)的概念，強(qiáng)度保證率指混凝土強(qiáng)度總體中大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級的概率，亦即混凝土強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)等級的組數(shù)占總組數(shù)的百分率。可根據(jù)正態(tài)分布的概率函數(shù)計(jì)算求得：                         （4-20）式中：P——強(qiáng)度保證率；t——概率度，或稱為保證率系數(shù)，根據(jù)下式計(jì)算:                     （4-21）式中：——混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級。根據(jù)t值，可計(jì)算強(qiáng)度保證率P。由于計(jì)算比較復(fù)雜，一般可根據(jù)表4-21直接查取P值。表4-21 不同t值的強(qiáng)度保證率P值t 0.00 0.50 0.80 0.84 1.00 1.04 1.20 1.28 1.40 1.50 1.60P（%） 50.0 69.2 78.8 80.0 84.1 85.1 88.5 90.0 91.9 93.5 94.5t 1.645 1.70 1.75 1.81 1.88 1.96 2.00 2.05 2.33 2.50 3.00P（%） 95.0 95.5 96.0 96.5 97.0 97.5 97.7 98.0 99.0 99.4 99.87（五）混凝土的配制強(qiáng)度從上述分析可知，如果混凝土的平均強(qiáng)度與設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級相等，強(qiáng)度保證率系數(shù)t=0，此時(shí)保證率為50%，亦即只有50%的混凝土強(qiáng)度大于等于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級，工程質(zhì)量難以保證。因此，必須適當(dāng)提高混凝土的配制強(qiáng)度，以提高保證率。這里指的配制強(qiáng)度實(shí)際上等于混凝土的平均強(qiáng)度。根據(jù)我國JGJ55—2000的規(guī)定，混凝土強(qiáng)度保證率必須達(dá)到95%以上，此時(shí)對應(yīng)的保證率系數(shù)t=1.645，由下式得：                （4-22）式中：——混凝土的配制強(qiáng)度（MPa）；——當(dāng)生產(chǎn)單位或施工單位具有統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況自行控制取值，但強(qiáng)度等級小于等于C25時(shí)，不應(yīng)小于2.5MPa；當(dāng)強(qiáng)度等級≥C30時(shí)，不應(yīng)小于3.0 MPa；當(dāng)無統(tǒng)計(jì)資料和經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可參考下表4-22取值。表4-22 標(biāo)準(zhǔn)差的取值表混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級 ＜C20 C20～C50 ＞C50（MPa） 4.0 5.0 6.0四、混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)1．當(dāng)混凝土的生產(chǎn)條件在較長時(shí)間內(nèi)能保持一致，且同一品種混凝土的強(qiáng)度變異性能保持穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)由連續(xù)的三組試件代表一個(gè)驗(yàn)收批，其強(qiáng)度應(yīng)同時(shí)符合下列要求：                              （4-23）                       （4-24）當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級不高于C20時(shí)，尚應(yīng)符合下式要求：                               （4-25）當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級高于C20時(shí)，尚應(yīng)符合下式要求：                                        （4-26）式中：——同一驗(yàn)收批混凝土強(qiáng)度的平均值（N/mm2）；——設(shè)計(jì)的混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2）；——驗(yàn)收批混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差（N/mm2）；——同一驗(yàn)收批混凝土強(qiáng)度的最小值（N/mm2）。驗(yàn)收批混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差，應(yīng)根據(jù)前一檢驗(yàn)期內(nèi)同一品種混凝土試件的強(qiáng)度數(shù)據(jù)，按下式確定：                                       （4-27）式中：——前一檢驗(yàn)期內(nèi)第i驗(yàn)收批混凝土試件中強(qiáng)度的最大值與最小值之差；m——前一檢驗(yàn)期內(nèi)驗(yàn)收批總批數(shù)。2．當(dāng)混凝土的生產(chǎn)條件不能滿足上述條件的規(guī)定時(shí)，或在前一檢驗(yàn)期內(nèi)的同一品種混凝土沒有足夠的強(qiáng)度數(shù)據(jù)用以確定驗(yàn)收批混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)，應(yīng)由不少于10組的試件代表一個(gè)驗(yàn)收批，其強(qiáng)度應(yīng)同時(shí)符合下列要求：                                         （4-28）                                                （4-29）式中：——驗(yàn)收批混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差（N/mm2），當(dāng)的計(jì)算值小于0.06時(shí)，取=0.06；——合格判定系數(shù)。按下表取值。表4-23 合格判定系數(shù)試件組數(shù) 10～14 15～24 ≥251.7 1.65 1.600.9 0.853．對零星生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件或現(xiàn)場攪拌批量不大的混凝土，可采用非統(tǒng)計(jì)方法評定，驗(yàn)收批強(qiáng)度必須同時(shí)符合下列要求：                                                  （4-30）                                                  （4-31）式中：——驗(yàn)收批混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差（N/mm2），當(dāng)的計(jì)算值小于0.06時(shí)，取=0.06；——合格判定系數(shù)。按下表取值。表4-23 合格判定系數(shù)試件組數(shù) 10～14 15～24 ≥251.7 1.65 1.600.9 0.853．對零星生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件或現(xiàn)場攪拌批量不大的混凝土，可采用非統(tǒng)計(jì)方法評定，驗(yàn)收批強(qiáng)度必須同時(shí)符合下列要求：                        （4-30）                           （4-31）4．當(dāng)對混凝土的試件強(qiáng)度代表性有懷疑時(shí)，可采用從結(jié)構(gòu)、構(gòu)件中鉆取芯樣或其他非破損檢驗(yàn)方法，對結(jié)構(gòu)、構(gòu)件中的混凝土強(qiáng)度進(jìn)行推定，作為是否應(yīng)進(jìn)行處理的依據(jù)。第七節(jié)    普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)一、混凝土配合比設(shè)計(jì)基本要求混凝土配合比是指1m3混凝土中各組成材料的用量，或各組成材料之重量比。配合比設(shè)計(jì)的目的是為滿足以下四項(xiàng)基本要求：1．滿足施工要求的和易性。2．滿足設(shè)計(jì)的強(qiáng)度等級，并具有95%的保證率。3．滿足工程所處環(huán)境對混凝土的耐久性要求。4．經(jīng)濟(jì)合理，最大限度節(jié)約水泥，降低混凝土成本。二、混凝土配合比設(shè)計(jì)中的三個(gè)基本參數(shù)為了達(dá)到混凝土配合設(shè)計(jì)的四項(xiàng)基本要求，關(guān)鍵是要控制好水灰比（W/C）、單位用量（W0）和砂率（Sp）三個(gè)基本參數(shù)。這三個(gè)基本參數(shù)的確定原則如下：1．水灰比。水灰比根據(jù)設(shè)計(jì)要求的混凝土強(qiáng)度和耐久性確定。確定原則為：在滿足混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度和耐久性的基礎(chǔ)上，選用較大水灰比，以節(jié)約水泥，降低混凝土成本。2．單位用水量。單位用水量主要根據(jù)坍落度要求和粗骨料品種、最大粒徑確定。確定原則為：在滿足施工和易性的基礎(chǔ)上，盡量選用較小的單位用水量，以節(jié)約水泥。因?yàn)楫?dāng)W/C一定時(shí)，用水量越大，所需水泥用量也越大。3．砂率。合理砂率的確定原則為：砂子的用量填滿石子的空隙略有富余。砂率對混凝土和易性、強(qiáng)度和耐久性影響很大，也直接影響水泥用量，故應(yīng)盡可能選用最優(yōu)砂率，并根據(jù)砂子細(xì)度模數(shù)、坍落度要求等加以調(diào)整，有條件時(shí)宜通過試驗(yàn)確定。三、混凝土配合比設(shè)計(jì)方法和原理混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本方法有兩種：一是體積法（又稱絕對體積法）；二是重量法（又稱假定表觀密度法），基本原理如下：1. 體積法基本原理。體積法的基本原理為混凝土的總體積等于砂子、石子、水、水泥體積及混凝土中所含的少量空氣體積之總和。若以Vh、Vc、Vw、Vs、Vg、Vk分別表示混凝土、水泥、水、砂、石子、空氣的體積，則有：                                （4-32）若以C0、W0、S0、G0分別表示1m3混凝土中水泥、水、砂、石子的用量（kg），以、、、分別表示水、水泥的密度和砂、石子的表觀密度（g/cm3），10表示混凝土中空氣體積，則上式可改為：                       （4-33）式中，為混凝土含氣量百分率（%），在不使用引氣型外加劑時(shí)，可取=1。2. 重量法基本原理。重量法基本原理為混凝土的總重量等于各組成材料重量之和。當(dāng)混凝土所用原材料和三項(xiàng)基本參數(shù)確定后，混凝土的表觀密度（即1m3混凝土的重量）接近某一定值。若預(yù)先能假定出混凝土表觀密度，則有：                                               （4-34）式中為1m3為混凝土的重量（kg），即混凝土的表觀密度?？筛鶕?jù)原材料、和易性、強(qiáng)度等級等信息在2350～2450kg/m3之間選用。混凝土配合比設(shè)計(jì)中砂、石料用量指的是干燥狀態(tài)下的重量。水工、港工、交通系統(tǒng)常采用飽和面干狀態(tài)下的重量。四、混凝土配合比設(shè)計(jì)步驟混凝土配合比設(shè)計(jì)步驟為：首先根據(jù)原始技術(shù)資料計(jì)算“初步計(jì)算配合比”；然后經(jīng)試配調(diào)整獲得滿足和易性要求的“基準(zhǔn)配合比”；再經(jīng)強(qiáng)度和耐久性檢驗(yàn)定出滿足設(shè)計(jì)要求、施工要求和經(jīng)濟(jì)合理的“試驗(yàn)室配合比”；最后根據(jù)施工現(xiàn)場砂、石料的含水率換算成“施工配合比”。（一）初步計(jì)算配合比計(jì)算步驟1．計(jì)算混凝土配制強(qiáng)度（）。                                         （4-35）2．根據(jù)配制強(qiáng)度和耐久性要求計(jì)算水灰比（W/C）。（1）根據(jù)強(qiáng)度要求計(jì)算水灰比。由式：，則有：（2）根據(jù)耐久性要求查表4-18，得最大水灰比限值。（3）比較強(qiáng)度要求水灰比和耐久性要求水灰比，取兩者中的最小值。3．根據(jù)施工要求的坍落度和骨料品種、粒徑、由表4-12選取每立方米混凝土的用水量（W0）。4．計(jì)算每立方米混凝土的水泥用量（C0）。（1）計(jì)算水泥用量：（2）查表4-18，復(fù)核是否滿足耐久性要求的最小水泥用量，取兩者中的較大值。5．確定合理砂率（Sp）。（1）可根據(jù)骨料品種、粒徑及W/C查表4-13選取。實(shí)際選用時(shí)可采用內(nèi)插法，并根據(jù)附加說明進(jìn)行修正。（2）在有條件時(shí)，可通過試驗(yàn)確定最優(yōu)砂率。6．計(jì)算砂、石用量（S0、G0），并確定初步計(jì)算配合比。（1）重量法：                                        （4-36）（2）體積法：                                     （4-37）（3）配合比的表達(dá)方式：① 根據(jù)上述方法求得的C0、W0、S0、G0，直接以每立方米混凝土材料的用量（kg）表示。② 根據(jù)各材料用量間的比例關(guān)系表示：C0：S0：G0＝1：S0/C0：G0/C0，再加上W/C值。（二）基準(zhǔn)配合比和試驗(yàn)室配合比的確定初步計(jì)算配合比是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式和經(jīng)驗(yàn)圖表估算而得，因此不一定符合實(shí)際情況，必經(jīng)通過試拌驗(yàn)證。當(dāng)不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，需通過調(diào)整使和易性滿足施工要求，使W/C滿足強(qiáng)度和耐久性要求。1．和易性調(diào)整——確定基準(zhǔn)配合比。根據(jù)初步計(jì)算配合比配成混凝土拌合物，先測定混凝土坍落度，同時(shí)觀察粘聚性和保水性。如不符合要求，按下列原則進(jìn)行調(diào)整：（1）當(dāng)坍落度小于設(shè)計(jì)要求時(shí)，可在保持水灰比不變的情況下，增加用水量和相應(yīng)的水泥用量（水泥漿）。（2）當(dāng)坍落度大于設(shè)計(jì)要求時(shí)，可在保持砂率不變的情況下，增加砂、石用量（相當(dāng)于減少水泥漿用量）。（3）當(dāng)粘聚性和保水性不良時(shí)（通常是砂率不足），可適當(dāng)增加砂用量，即增大砂率。（4）當(dāng)拌合物顯得砂漿量過多時(shí)，可單獨(dú)加入適量石子，即降低砂率。在混凝土和易性滿足要求后，測定拌合物的實(shí)際表觀密度（），并按下式計(jì)算每1m3混凝土的各材料用量——即基準(zhǔn)配合比：令：A＝C拌+W拌+S拌+G拌則有：                                                （4-38）式中：A——試拌調(diào)整后，各材料的實(shí)際總用量（kg）；——混凝土的實(shí)測表觀密度（kg/m3）；C拌、W拌、S拌、G拌——試拌調(diào)整后，水泥、水、砂子、石子實(shí)際拌合用量（kg）；Cj、Wj、Sj、Gj——基準(zhǔn)配合比中1m3混凝土的各材料用量（kg）。如果初步計(jì)算配合比和易性完全滿足要求而無需調(diào)整，也必須測定實(shí)際混凝土拌合物的表觀密度，并利用上式計(jì)算Cj、Wj、Sj、Gj。否則將出現(xiàn)“負(fù)方”或“超方”現(xiàn)象。亦即初步計(jì)算1m3混凝土，在實(shí)際拌制時(shí)，少于或多于1m3。當(dāng)混凝土表觀密度實(shí)測值與計(jì)算值之差的絕對值不超過計(jì)算值的2%時(shí)，則初步計(jì)算配合比即為基準(zhǔn)配合比，無需調(diào)整。2．強(qiáng)度和耐久性復(fù)核——確定試驗(yàn)室配合比。根據(jù)和易性滿足要求的基準(zhǔn)配合比和水灰比，配制一組混凝土試件；并保持用水量不變，水灰比分別增加和減少0.05再配制二組混凝土試件，用水量應(yīng)與基準(zhǔn)配合比相同，砂率可分別增加和減少1%。制作混凝土強(qiáng)度試件時(shí)，應(yīng)同時(shí)檢驗(yàn)混凝土拌合物的流動性、粘聚性、保水性和表觀密度，并以此結(jié)果代表相應(yīng)配合比的混凝土拌合物的性能。三組試件經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天，測定抗壓強(qiáng)度，以三組試件的強(qiáng)度和相應(yīng)灰水比作圖，確定與配制強(qiáng)度相對應(yīng)的灰水比，并重新計(jì)算水泥和砂石用量。當(dāng)對混凝土的抗?jié)B、抗凍等耐久性指標(biāo)有要求時(shí)，則制作相應(yīng)試件進(jìn)行檢驗(yàn)。強(qiáng)度和耐久性均合格的水灰比對應(yīng)的配合比，稱為混凝土試驗(yàn)室配合比。計(jì)作C、W、S、G。（三）施工配合比試驗(yàn)室配合比是以干燥（或飽和面干）材料為基準(zhǔn)計(jì)算而得，但現(xiàn)場施工所用的砂、石料常含有一定水分，因此，在現(xiàn)場配料前，必須先測定砂石料的實(shí)際含水率，在用水量中將砂石帶入的水扣除，并相應(yīng)增加砂石料的稱量值。設(shè)砂的含水率為a%；石子的含水率為b%，則施工配合比按下列各式計(jì)算：[例4-4] 某框架結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為C30，現(xiàn)場機(jī)械攪拌，機(jī)械振搗成型，混凝土坍落度要求為50～70mm，并根據(jù)施工單位的管理水平和歷史統(tǒng)計(jì)資料，混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差取4.0MPa。所用原材料如下：水泥：普通硅酸鹽水泥32.5級，密度=3.1，水泥強(qiáng)度富余系數(shù)Kc=1.12；砂：河砂Mx=2.4，Ⅱ級配區(qū)，=2.65g/cm3；石子：碎石，Dmax=40mm，連續(xù)級配，級配良好，=2.70g/cm3；水：自來水。求：混凝土初步計(jì)算配合比。[解] 1. 確定混凝土配制強(qiáng)度（）。＝+1.645＝30+1.645×4.0＝36.58（MPa）. 確定水灰比（W/C）。（1）根據(jù)強(qiáng)度要求計(jì)算水灰比（W/C）：（2）根據(jù)耐久性要求確定水灰比（W/C）：由于框架結(jié)構(gòu)混凝土梁處于干燥環(huán)境，對水灰比無限制，故取滿足強(qiáng)度要求的水灰比即可。3. 確定用水量（W0）。查表4-12可知，坍落度55～70mm時(shí)，用水量185kg；4. 計(jì)算水泥用量（C0）。根據(jù)表4-18，滿足耐久性對水泥用量的最小要求。5．確定砂率（Sp）。參照表4-13，通過插值（內(nèi)插法）計(jì)算，取砂率Sp=32% 。6．計(jì)算砂、石用量（S0、G0）。采用體積法計(jì)算，因無引氣劑，取＝1。解上述聯(lián)立方程得：S0=577kg； G0=1227kg。因此，該混凝土初步計(jì)算配合為：C0=411kg，W0=185kg，S0=577kg，G0=1227kg?；蛘撸篊:S:G=1:1.40:2.99，W/C=0.45[例4-5] 承上題，根據(jù)初步計(jì)算配合比，稱取12L各材料用量進(jìn)行混凝土和易性試拌調(diào)整。測得混凝土坍落度T=20mm，小于設(shè)計(jì)要求，增加5%的水泥和水，重新攪拌測得坍落度為65mm，且粘聚性和保水性均滿足設(shè)計(jì)要求，并測得混凝土表觀密度kg/m3，求基準(zhǔn)配合比。又經(jīng)混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)，恰好滿足設(shè)計(jì)要求，已知現(xiàn)場施工所用砂含水率4.5%，石子含水率1.0%，求施工配合比。[解] 1. 基準(zhǔn)配合比：（1）根據(jù)初步計(jì)算配合比計(jì)算12L各材料用量為：C=4.932kg，W=2.220kg，S=6.92kg，G=14.72kg（2）增加5%的水泥和水用量為：ΔC＝0.247kg，ΔW＝0.111kg（3）各材料總用量為；A＝（4.932+0.247）+（2.220+0.111）+6.92+14.92＝29.35（kg）（4）根據(jù)式（4－38）計(jì)算得基準(zhǔn)配合比為：Cj=422，Wj=190，Sj=564，Gj=1215。2．施工配合比：根據(jù)題意，試驗(yàn)室配合比等于基準(zhǔn)配合比，則施工配合比為：C＝Cj＝422kgS=564×（1+4.5%）＝589kgG＝1215×（1+1%）＝1227kgW＝190-564×4.5%-1215×1%＝152kg［例4-6］ 承上題求得的混凝土基準(zhǔn)配合比，若摻入減水率為18%的高效減水劑，并保持混凝土落度和強(qiáng)度不變，實(shí)測混凝土表觀密度ρh＝2400kg/m3。求摻減水劑后混凝土的配合比。1m3混凝土節(jié)約水泥多少千克？[解] （1）減水率18%，則實(shí)際需水量為：W＝190-190×18%＝156kg（2）保持強(qiáng)度不變，即保持水灰比不變，則實(shí)際水泥用量為：C=156/0.45=347kg（3）摻減水劑后混凝土配合比如下：各材料總用量＝347+156+564+1215=2282∴ 實(shí)際每立方米混凝土節(jié)約水泥：422-365=57kg。第八節(jié)    高強(qiáng)高性能混凝土根據(jù)《高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS104：99），將強(qiáng)度等級大于等于C50的混凝土稱為高強(qiáng)混凝土；將具有良好的施工和易性和優(yōu)異耐久性，且均勻密實(shí)的混凝土稱為高性能混凝土；同時(shí)具有上述各性能的混凝土稱為高強(qiáng)高性能混凝土；而《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ55－2000）中則將強(qiáng)度等級大于等于C60的混凝土稱為高強(qiáng)混凝土；《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010－2002）則未明確區(qū)分普通混凝土或高強(qiáng)混凝土，只規(guī)定了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C15，混凝土強(qiáng)度范圍從C15～C80。綜合國內(nèi)外對高強(qiáng)混凝土的研究和應(yīng)用實(shí)踐，以及現(xiàn)代混凝土技術(shù)的發(fā)展，將大于等于C60的混凝土稱為高強(qiáng)度混凝土是比較合理的。獲得高強(qiáng)高性能混凝土的最有效途徑主要有摻高性能混凝土外加劑和活性摻合料，并同時(shí)采用高強(qiáng)度等級的水泥和優(yōu)質(zhì)骨料。對于具有特殊要求的混凝土，還可摻用纖維材料提高抗拉、抗彎性能和沖擊韌性；也可摻用聚合物等提高密實(shí)度和耐磨性。常用的外加劑有高效減水劑、高效泵送劑、高性能引氣劑、防水劑和其它特種外加劑。常用的活性混合材料有Ⅰ級粉煤灰或超細(xì)磨粉煤灰、磨細(xì)礦粉、沸石粉、偏高嶺土、硅粉等，有時(shí)也可摻適量超細(xì)磨石灰石粉或石英粉。常用的纖維材料有鋼纖維、聚酯纖維和玻璃纖維等。一、高強(qiáng)高性能混凝土的原材料（一）水泥水泥的品種通常選用硅酸鹽水泥和普通水泥，也可采用礦渣水泥等。強(qiáng)度等級選擇一般為：C50～C80混凝土宜用強(qiáng)度等級42.5；C80以上選用更高強(qiáng)度的水泥。1m3混凝土中的水泥用量要控制在500kg以內(nèi)，且盡可能降低水泥用量。水泥和礦物摻合料的總量不應(yīng)大于600kg/m3。（二）摻合料1．硅粉：它是生產(chǎn)硅鐵時(shí)產(chǎn)生的煙灰，故也稱硅灰，是高強(qiáng)混凝土配制中應(yīng)用最早、技術(shù)最成熟、應(yīng)用較多的一種摻合料。硅粉中活性SiO2含量達(dá)90%以上，比表面積達(dá)15000m2/kg以上，火山灰活性高，且能填充水泥的空隙，從而極大地提高混凝土密實(shí)度和強(qiáng)度。硅灰的適宜摻量為水泥用量的5%～10%。研究結(jié)果表明，硅粉對提高混凝土強(qiáng)度十分顯著，當(dāng)外摻6～8%的硅灰時(shí)，混凝土強(qiáng)度一般可提高20%以上，同時(shí)可提高混凝土的抗?jié)B、抗凍、耐磨、耐堿－骨料反應(yīng)等耐久性能。但硅灰對混凝土也帶來不利影響，如增大混凝土的收縮值、降低混凝土的抗裂性、減小混凝土流動性、加速混凝土的坍落度損失等。2．磨細(xì)礦渣：通常將礦渣磨細(xì)到比表面積350m2/kg以上，從而具有優(yōu)異的早期強(qiáng)度和耐久性。摻量一般控制在20%～50%之間。礦粉的細(xì)度越大，其活性越高，增強(qiáng)作用越顯著，但粉磨成本也大大增加。與硅粉相比，增強(qiáng)作用略遜，但其它性能優(yōu)于硅粉。3．優(yōu)質(zhì)粉煤灰：一般選用I級灰，利用其內(nèi)含的玻璃微珠潤滑作用，降低水灰比，以及細(xì)粉末填充效應(yīng)和火山灰活性效應(yīng)，提高混凝土強(qiáng)度和改善綜合性能。摻量一般控制在20%～30%之間。I級粉煤灰的作用效果與礦粉相似，且抗裂性優(yōu)于礦粉。4．沸石粉：天然沸石含大量活性SiO2和微孔，磨細(xì)后作為混凝土摻合料能起到微粉和火山灰活性功能，比表面積500m2/kg以上，能有效改善混凝土粘聚性和保水性，并增強(qiáng)了內(nèi)養(yǎng)護(hù)，從而提高混凝土后期強(qiáng)度和耐久性，摻量一般為5%～15%。5．偏高嶺土：偏高嶺土是由高嶺土（）在700～800℃條件下脫水制得的白色粉末，平均粒徑1～2μm，SiO2和Al2O3含量90%以上，特別是Al2O3較高。在混凝土中的作用機(jī)理與硅粉及其他火山灰相似，除了微粉的填充效應(yīng)和對硅酸鹽水泥的加速水化作用外，主要是活性SiO2和Al2O3與Ca（OH）2作用生成CSH凝膠和水化鋁酸鈣（C4AH13、C3AH6）水化硫鋁酸鈣（C2AH8）。由于其極高的火山灰活性，故有超級火山灰（Super-Pozzolan）之稱。研究結(jié)果表明，摻入偏高嶺土能顯著提高混凝土的早期強(qiáng)度和長期抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度及劈裂抗拉強(qiáng)度。由于高活性偏高嶺土對鉀、鈉和氯離子的強(qiáng)吸附作用和對水化產(chǎn)物的改善作用，能有效抑制混凝土的堿－骨料反應(yīng)和提高抗硫酸鹽腐蝕能力。J.Bai的研究結(jié)果表明，隨著偏高嶺土摻量的提高，混凝土的坍落度將有所下降，因此需要適當(dāng)增加用水量或高效減水劑的用量。A.Dubey的研究結(jié)果表明，混凝土中摻入高活性偏高嶺土能有效改善混凝土的沖擊韌性和耐久性。我國《高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑》（GB/T18736－2002）規(guī)定了用于高強(qiáng)高性能混凝土有礦物外加劑的技術(shù)性能要求。見表4－23。表4－23　高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑的技術(shù)要求試驗(yàn)項(xiàng)目 指標(biāo)磨細(xì)礦渣 磨細(xì)粉煤灰 磨細(xì)天然沸石 硅灰Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ化學(xué)性能 MgO/%≤ 14 1 － －SO3/%≤ 4 3 － －燒失量/%≤ 3 5 8 － 6Cl/%≤ 0.02 0.02 0.02 0.02SiO2/%≥ － － － 85吸銨值/mmol/100g≥ － － 130 100 －物理性能 比表面積/m2/kg≥750 550 350 600 400 700 500 15000含水率/%≤ 1.0 1.0 － － 3膠砂性能 需水量比/%≤ 100 95 105 110 115 125活性指數(shù) 3d/%≥ 85 70 55 － － － － －7d/%≥ 100 85 75 80 75 － － －28d/%≥ 115 105 100 90 85 90 85 85（三）外加劑高效減水劑（或泵送劑）是高強(qiáng)高性能混凝土最常用的外加劑品種，減水率一般要求大于20%，以最大限度降低水灰比，提高強(qiáng)度。為改善混凝土的施工和易性及提供其它特殊性能，也可同時(shí)摻入引氣劑、緩凝劑、防水劑、膨脹劑、防凍劑等。摻量可根據(jù)不同品種和要求根據(jù)需要選用。（四）砂、石料一般宜選用級配良好的中砂，細(xì)度模數(shù)宜大于2.6。含泥量不應(yīng)大于1.5%，當(dāng)配制C70以上混凝土，含泥量不應(yīng)大于1.0%。有害雜質(zhì)控制在國家標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。石子宜選用碎石，最大骨料粒徑一般不宜大于25mm，強(qiáng)度宜大于混凝土強(qiáng)度的1.20倍。對強(qiáng)度等級大于C80的混凝土，最大粒徑不宜大于20mm。針片狀含量不宜大于5%，含泥量不應(yīng)大1.0%，對強(qiáng)度等級大于C100的混凝土，含泥量不應(yīng)大于0.5%。二、高強(qiáng)高性能混凝土的配合比設(shè)計(jì)高強(qiáng)高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)理論尚不完善，一般可尊循下列原則進(jìn)行。（一）水灰比W/C普通混凝土配合比設(shè)計(jì)中的鮑羅米公式對C60以上的混凝土已不盡適用，但水灰比仍是決定混凝土強(qiáng)度的主要因素，目前尚無完善的公式可供選用，故配合比設(shè)計(jì)時(shí)通常根據(jù)設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級、原材料和經(jīng)驗(yàn)選定水灰比。（二）用水量和水泥用量普通水泥中用水量根據(jù)坍落度要求、骨料品種、粒徑選擇。高強(qiáng)度高性能混凝土可參考執(zhí)行，當(dāng)由此確定的用水量導(dǎo)致水泥或膠凝材料總用量過大時(shí)，可通過調(diào)整減水劑品種或摻量來降低用水量或膠凝材料用量。也可以根據(jù)強(qiáng)度和耐久性要求，首先確定水泥或膠凝材料用量，再由水灰比計(jì)算用水量，當(dāng)流動性不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，再通過調(diào)整減水劑品種或摻量加以調(diào)整。（三）砂率對泵送高強(qiáng)混凝土，砂率的選用要考慮可泵性要求，一般為34%～44%，在滿足施工工藝和施工和易性要求時(shí)，砂率宜盡量選小些，以降低水泥用量。從原則上來說，砂率宜通過試驗(yàn)確定最優(yōu)砂率。（四）高效減水劑高效減水劑的品種選擇原則，除了考慮減水率大小外，尚要考慮對混凝土坍落度損失、保水性和粘聚性的影響，更要考慮對強(qiáng)度、耐久性和收縮的影響。減水劑的摻量可根據(jù)減水率的要求，在允許摻量范圍內(nèi)，通過試驗(yàn)確定。但一般不宜因減水的需要而超量摻用。（五）摻合料其摻量通常根據(jù)混凝土性能要求和摻合料品種性能，結(jié)合原有試驗(yàn)資料和經(jīng)驗(yàn)選擇并通過試驗(yàn)確定。其他設(shè)計(jì)計(jì)算步驟與普通混凝土基本相同。三、高強(qiáng)高性能混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)1．高強(qiáng)混凝土的早期強(qiáng)度高，但后期強(qiáng)度增長率一般不及普通混凝土。故不能用普通混凝土的齡期—強(qiáng)度關(guān)系式（或圖表），由早期強(qiáng)度推算后期強(qiáng)度。如C60～C80混凝土，3天強(qiáng)度約為28天的60%～70%；7天強(qiáng)度約為28天的80%～90%。2．高強(qiáng)高性能混凝土由于非常致密，故抗?jié)B、抗凍、抗碳化、抗腐蝕等耐久性指標(biāo)均十分優(yōu)異，可極大地提高混凝土結(jié)構(gòu)物的使用年限。3．由于混凝土強(qiáng)度高，因此構(gòu)件截面尺寸可大大減小，從而改變“肥梁胖柱”的現(xiàn)狀，減輕建筑物自重，簡化地基處理，并使高強(qiáng)鋼筋的應(yīng)用和效能得以充分利用。4．高強(qiáng)混凝土的彈性模量高，徐變小，可大大提高構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)剛度。特別是對預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，可大大減小預(yù)應(yīng)力損失。5．高強(qiáng)混凝土的抗拉強(qiáng)度增長幅度往往小于抗壓強(qiáng)度，即拉壓比相對較低，且隨著強(qiáng)度等級提高，脆性增大，韌性下降。6．高強(qiáng)混凝土的水泥用量較大，故水化熱大，自收縮大，干縮也較大，較易產(chǎn)生裂逢。四、高強(qiáng)高性能混凝土的應(yīng)用高強(qiáng)高性能混凝土作為建設(shè)部推廣應(yīng)用的十大新技術(shù)之一，是建設(shè)工程發(fā)展的必然趨勢。發(fā)達(dá)國家早在20世紀(jì)50年代即已開始研究應(yīng)用。我國約在20世紀(jì)80年代初首先在軌枕和預(yù)應(yīng)力橋梁中得到應(yīng)用。高層建筑中應(yīng)用則始于80年代末，進(jìn)入90年代以來，研究和應(yīng)用增加，北京、上海、廣州、深圳等許多大中城市已建起了多幢高強(qiáng)高性能混凝土建筑。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高強(qiáng)高性能混凝土在建筑、道路、橋梁、港口、海洋、大跨度及預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)、高聳建筑物等工程中的應(yīng)用將越來越廣泛，強(qiáng)度等級也將不斷提高，C50～C80的混凝土將普遍得到使用，C80以上的混凝土將在一定范圍內(nèi)得到應(yīng)用。第九節(jié)    粉煤灰混凝土粉煤灰混凝土是指以一定量粉煤灰取代部分水泥配制而成的混凝土。一、粉煤灰的技術(shù)要求粉煤灰的技術(shù)性能和主要功能在“水泥”一章中已有闡述，在混凝土中的主要功能是利用其火山灰活性、玻璃微珠改善和易性及粉末效應(yīng)。根據(jù)《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（GBJ146—90）和《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596—96），粉煤灰按其品質(zhì)指標(biāo)分為三級，見表4-24。表4-24 粉煤灰質(zhì)量指標(biāo)的分級粉煤灰等級 細(xì)度（45μm）方孔篩篩余（%） 燒失量（%） 需水量比（%） SO3含量（%）Ⅰ級 ≤12 ≤5 ≤95 ≤3Ⅱ級 ≤20 ≤8 ≤105 ≤3Ⅲ級 ≤45 ≤15 ≤115 ≤3Ⅰ級灰的品位較高，具有一定減水作用，強(qiáng)度活性也較高，可用于普通鋼筋混凝土，高強(qiáng)混凝土和后張法預(yù)應(yīng)力混凝土。Ⅱ級灰一般不具有減水作用，主要用于普通鋼筋混凝土。Ⅲ級灰品位較低，也較粗，活性較差，一般只能用于素混凝土和砂漿，若經(jīng)專門試驗(yàn)也可以用于鋼筋混凝土。二、粉煤灰取代水泥的最大限量混凝土中摻入粉煤灰后，雖然可以改善混凝土的某些性能（降低水化熱、提高抗侵蝕性、提高密實(shí)度、改善抗?jié)B性等），但由于粉煤灰的水化消耗了Ca（OH）2 ，降低混凝土的堿度，因而影響了混凝土的抗碳化性能，減弱了混凝土對鋼筋銹蝕的保護(hù)作用。為了保證混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，GBJ146—90中規(guī)定了粉煤灰的最大限量，見表4-25。表4-25 粉煤灰取代水泥的最大限量（GBJ146-90）混凝土種類 粉煤灰取代水泥的最大限量（%）硅酸鹽水泥 普通水泥 礦渣水泥 火山灰水泥預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土 25 15 10 —鋼筋混凝土，高強(qiáng)度混凝土，高抗凍融性混凝土，蒸養(yǎng)混凝土 30 25 20 15中、低強(qiáng)度混凝土，泵送混凝土，大體積混凝土，水下混凝土，地下混凝土，壓漿混凝土 50 40 30 20碾壓混凝土 65 55 45 35三、粉煤灰混凝土配合比設(shè)計(jì)粉煤灰混凝土配合比的設(shè)計(jì)是以普通混凝土初步計(jì)算配合比為標(biāo)準(zhǔn)，按等和易性、等強(qiáng)度原則，用超量取代法、等量取代法或外摻法設(shè)計(jì)計(jì)算，再經(jīng)試配調(diào)整確定。最常用的方法是超量取代法，其配合比設(shè)計(jì)的基本原理如下。1．按表4-25選擇粉煤灰取代率（f）。2．計(jì)算粉煤灰混凝土中水泥用量（C）。                                      （4-39）式中：C0——每m3混凝土初步計(jì)算水泥用量（kg）。3．按表4-26選擇超量系數(shù)（K）。表4-26 粉煤灰超量系數(shù)（GBJ146-90）粉煤灰級別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ超量系數(shù)K 1.0～1.4 1.3～1.7 1.5～2.04．計(jì)算1m2混凝土中的粉煤灰用量F（kg）。                                       （4-40）5．計(jì)算超量部分粉煤灰的體積（VR）。                                          （4-41）式中：和分別為粉煤灰和水泥的密度。6．計(jì)算細(xì)骨料（砂）用量。根據(jù)粉煤灰混凝土的設(shè)計(jì)原理，要扣除與粉煤灰超量部分等體積的砂。按下式計(jì)算：                                                         （4-42）7．水和粗骨料用量保持不變。四、粉煤灰混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)1．粉煤灰混凝土的施工和易性優(yōu)于普通混凝土，可泵性明顯改善，特別是較易振搗密實(shí)，均質(zhì)性良好，因而抗?jié)B性能較好。2．粉煤灰混凝土的水化熱較低，較適合于大體積混凝土工程。3．粉煤灰混凝土的抗侵蝕性能較好。4．粉煤灰混凝土的堿度降低，故抗碳化性能下降，對鋼筋的保護(hù)作用有所下降。5．粉煤灰混凝土的早期強(qiáng)度較低，后期強(qiáng)度增長較大，因此，地下結(jié)構(gòu)和大體積混凝土宜采用56天、60天或90天作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級的齡期，地上結(jié)構(gòu)有條件的也可采用56天或60天齡期。對堤壩及某些大型基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)甚至可以采用180天齡期。第十節(jié)    輕混凝土輕混凝土是指表觀密度小于1950kg/m3的混凝土?？煞譃檩p集料混凝土、多孔混凝土和無砂大孔混凝土三類。輕混凝土的主要特點(diǎn)為：1．表觀密度小。輕混凝土與普通混凝土相比，其表觀密度一般可減小1/4～3/4，使上部結(jié)構(gòu)的自重明顯減輕，從而顯著地減少地基處理費(fèi)用，并且可減小柱子的截面尺寸。又由于構(gòu)件自重產(chǎn)生的恒載減小，因此可減少梁板的鋼筋用量。此外，還可降低材料運(yùn)輸費(fèi)用，加快施工進(jìn)度。2．保溫性能良好。材料的表觀密度是決定其導(dǎo)熱系數(shù)的最主要因素，因此輕混凝土通常具有良好的保溫性能，降低建筑物使用能耗。3．耐火性能良好。輕混凝土具有保溫性能好、熱膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)，遇火強(qiáng)度損失小，故特別適用于耐火等級要求高的高層建筑和工業(yè)建筑。4．力學(xué)性能良好。輕混凝土的彈性模量較小、受力變形較大，抗裂性較好，能有效吸收地震能，提高建筑物的抗震能力，故適用于有抗震要求的建筑。5．易于加工。輕混凝土中，尤其是多孔混凝土，易于打入釘子和進(jìn)行鋸切加工。這對于施工中固定門窗框、安裝管道和電線等帶來很大方便。輕混凝土在主體結(jié)構(gòu)的中應(yīng)用尚不多，主要原因是價(jià)格較高。但是，若對建筑物進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)分析，則可收到顯著的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益，尤其是考慮建筑物使用階段的節(jié)能效益，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益更佳。一、輕骨料混凝土用輕粗骨料、輕細(xì)骨料（或普通砂）和水泥配制而成的混凝土，其干表觀密度不大于1950kg/m3，稱為輕骨料混凝土。當(dāng)粗細(xì)骨料均為輕骨料時(shí)，稱為全輕混凝土；當(dāng)細(xì)骨料為普通砂時(shí)，稱砂輕混凝土。（一）輕骨料的種類及技術(shù)性質(zhì)1．輕骨料的種類。凡是骨料粒徑為5mm以上，堆積密度小于1000kg/m3的輕質(zhì)骨料，稱為輕粗骨料。粒徑小于5mm，堆積密度小于1200kg/m3的輕質(zhì)骨料，稱為輕細(xì)骨料。輕骨料按來源不同分為三類：①天然輕骨料（如浮石、火山渣及輕砂等）；②工業(yè)廢料輕骨料（如粉煤灰陶粒、膨脹礦渣、自燃煤矸石等）；③人造輕骨料（如膨脹珍珠巖、頁巖陶粒、粘土陶粒等）。2．輕骨料的技術(shù)性質(zhì)。輕骨料的技術(shù)性質(zhì)主要有松堆密度、強(qiáng)度、顆粒級配和吸水率等，此外，還有耐久性、體積安定性、有害成分含量等。（1）松堆密度：輕骨料的表現(xiàn)密度直接影響所配制的輕骨料混凝土的表觀密度和性能，輕粗骨料按松堆密度劃分為8個(gè)等級：300、400、500、600、700、800、900、1000kg/m3。輕砂的松堆密度為410～1200kg/m3。（2）強(qiáng)度：輕粗骨料的強(qiáng)度，通常采用“筒壓法”測定其筒壓強(qiáng)度。筒壓強(qiáng)度是間接反映輕骨料顆粒強(qiáng)度的一項(xiàng)指標(biāo)，對相同品種的輕骨料，筒壓強(qiáng)度與堆積密度常呈線性關(guān)系。但筒壓強(qiáng)度不能反映輕骨料在混凝土中的真實(shí)強(qiáng)度，因此，技術(shù)規(guī)程中還規(guī)定采用強(qiáng)度標(biāo)號來評定輕粗骨料的強(qiáng)度?！巴矇悍ā焙蛷?qiáng)度標(biāo)號測試方法可參考有關(guān)規(guī)范。（3）吸水率：輕骨料的吸水率一般都比普通砂石料大，因此將顯著影響混凝土拌合物的和易性、水灰比和強(qiáng)度的發(fā)展。在設(shè)計(jì)輕骨料混凝土配合比時(shí)，必須根據(jù)輕骨料的一小時(shí)吸水率計(jì)算附加用水量。國家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于輕骨料一小時(shí)吸水率的規(guī)定是：輕砂和天然輕粗骨料吸水率不作規(guī)定，其他輕粗骨料的吸水率不應(yīng)大于22%。（4）最大粒徑與顆粒級配：保溫及結(jié)構(gòu)保溫輕骨料混凝土用的輕骨料，其最大粒徑不宜大于40mm。結(jié)構(gòu)輕骨料混凝土的輕骨料不宜大于20mm。對輕粗骨料的級配要求，其自然級配的空隙率不應(yīng)大于50%。輕砂的細(xì)度模數(shù)不宜大于4.0；大于5mm的篩余量不宜大于10%。（二）輕骨料混凝土的強(qiáng)度等級輕骨料混凝土按干表觀密度一般為800～1950kg/m3，共分為12個(gè)等級。強(qiáng)度等級按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值分為CL5.0、CL7.5、CL10、CL15、CL20、CL25、CL30、CL35、CL40、CL45、CL50等11個(gè)等級。按用途不同，輕骨料混凝土分為三類，其相應(yīng)的強(qiáng)度等級和表觀密度要求見表4-26。表4-26 輕骨料混凝土按用途分類類別名稱 混凝土強(qiáng)度等級的合理范圍 混凝土表觀密度等級的合理范圍 用 途保溫輕骨料混凝土 CL5.0 800 主要用于保溫的圍護(hù)結(jié)構(gòu)或熱工構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)保溫輕骨料混凝土 CL5.0、CL7.5、CL10、CL15 800～1400 主要用于既承重又保溫的圍護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)輕骨料混凝土 CL15、CL20、CL25、CL30、CL35、CL40、CL45、CL50 1400～1950 主要用于承重構(gòu)件或構(gòu)筑物輕骨料混凝土由于其輕骨料具有顆粒表觀密度小、總表面積大、易于吸水等特點(diǎn)，所以其拌合物適用的流動范圍比較窄，過大的流動性會使輕骨料上浮、離析；過小的流動性則會使搗實(shí)困難。流動性的大小主要取決于用水量，由于輕骨料吸水率大，因而其用水量的概念與普通混凝土略有區(qū)別。加入拌合物中的水量稱為總用水量，可分為兩部分，一部分被骨料吸收，其數(shù)量相當(dāng)于1h的吸水量，這部分水稱為附加用水量，其余部分稱為凈用水量，使拌合物獲得要求的流動性和保證水泥水化的進(jìn)行。凈用水量可根據(jù)混凝土的用途及要求的流動性來選擇。另外，輕骨料混凝土的和易性也受砂率的影響，尤其是采用輕細(xì)骨料時(shí)，拌合物和易性隨著砂率的提高而有所改善。輕骨料混凝土的砂率一般比普通混凝土的砂率略大。對于輕骨料混凝土，由于輕骨料自身強(qiáng)度較低，因此其強(qiáng)度的決定因素除了水泥強(qiáng)度與水灰比（水灰比考慮凈用水量）外，還取決于輕骨料的強(qiáng)度。與普通混凝土相比，采用輕骨料會導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度下降，并且骨料用量越多，強(qiáng)度降低越大，其表觀密度也越小。輕骨料混凝土的另一特點(diǎn)是，由于受到輕骨料自身強(qiáng)度的限制，因此，每一品種輕骨料只能配制一定強(qiáng)度的混凝土，如要配制高于此強(qiáng)度的混凝土，即使降低水灰比，也不可能使混凝土強(qiáng)度有明顯提高，或提高幅度很小。輕骨料混凝土的變形比普通混凝土大，彈性模量較小，約為同級別普通混凝土的50%～70%，制成的構(gòu)件受力后撓度較大是其缺點(diǎn)。但因極限應(yīng)變大，有利于改善構(gòu)筑物的抗震性能或抵抗動荷載能力。輕骨料混凝土的收縮和徐變比普通混凝土相應(yīng)地大20%～50%和30%～60%，熱膨脹系數(shù)則比普通混凝土低20%左右。（三）輕骨料混凝土的制作與使用特點(diǎn)1．輕骨料本身吸水率較天然砂、石為大，若不進(jìn)行預(yù)濕，則拌合物在運(yùn)輸或澆注過程中的坍落度損失較大，在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)須考慮輕骨料附加水量。2．拌合物中粗骨料容易上浮，也不易攪拌均勻，應(yīng)選用強(qiáng)制式攪拌機(jī)作較長時(shí)間的攪拌。輕骨料混凝土成型時(shí)振搗時(shí)間不宜過長，以免造成分層，最好采用加壓振搗。3．輕骨料吸水能力較強(qiáng)，要加強(qiáng)澆水養(yǎng)護(hù)，防止早期干縮開裂。（四）輕骨料混凝土配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn)輕骨料混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本要求與普通混凝土相同，但應(yīng)滿足對混凝土表觀密度的要求。輕骨料混凝土配合比設(shè)計(jì)方法與普通混凝土基本相似，分為絕對體積法和松散體積法。砂輕混凝土宜采用絕對體積法，即按每立方米混凝土的絕對體積為各組成材料的絕對體積之和進(jìn)行計(jì)算。松散體積法宜用于全輕混凝土，即以給定每立方米混凝土的粗細(xì)骨料松散總體積為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，然后按設(shè)計(jì)要求的混凝土表觀密度為依據(jù)進(jìn)行校核，最后通過試拌調(diào)整得出（詳見規(guī)范JG51—90）。輕骨料混凝土與普通混凝土配合比設(shè)計(jì)中的不同之處主要有兩點(diǎn)，一是用水量為凈用水量與附加用水量兩者之和；二是砂率為砂的體積占砂石總體積之比值。二、多孔混凝土多孔混凝土中無粗、細(xì)骨料，內(nèi)部充滿大量細(xì)小封閉的孔，孔隙率高達(dá)60%以上。多孔混凝土可分為加氣混凝土和泡沫混凝土兩種。近年來，也有用壓縮空氣經(jīng)過充氣介質(zhì)彌散成大量微氣泡，均勻地分散在料漿中而形成多孔結(jié)構(gòu)。這種多孔混凝土稱為充氣混凝土。根據(jù)養(yǎng)護(hù)方法不同，多孔混凝土可分為蒸壓多孔混凝土和非蒸壓（蒸養(yǎng)或自然養(yǎng)護(hù)）多孔混凝土兩種。由于蒸壓加氣混凝土在生產(chǎn)和制品性能上有較多優(yōu)越性，以及可以大量地利用工業(yè)廢渣，故近年來發(fā)展應(yīng)用較為迅速。多孔混凝土質(zhì)輕，其表觀密度不超過1000kg/m3，通常在300～800kg/m3之間；保溫性能優(yōu)良，導(dǎo)熱系數(shù)隨其表觀度降低而減小，一般為0.09～0.17W/m·k；可加工性好，可鋸、可刨、可釘、可鉆，并可用膠粘劑粘結(jié)。（一）蒸壓加氣混凝土蒸壓加氣混凝土是用鈣質(zhì)材料（水泥、石灰）、硅質(zhì)材料（石英砂、尾礦粉、粉煤灰、粒狀高爐礦渣、頁巖等）和適量加氣劑為原料，經(jīng)過磨細(xì)、配料、攪拌、澆注、切割和蒸壓養(yǎng)護(hù)（在壓力為0.8MPa～1.5MPa下養(yǎng)護(hù)6～8h）等工序生產(chǎn)而成。加氣劑一般采用鋁粉膏，它能迅速與鈣質(zhì)材料中的氫氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，形成氣泡，使料漿形成多孔結(jié)構(gòu)。其化學(xué)反應(yīng)過程如下：除鋁粉膏外，也可采用雙氧水、碳化鈣、漂白粉等作為加氣劑。蒸壓加氣混凝土通常是在工廠預(yù)制成砌塊或條板等制品。蒸壓加氣混凝土砌塊按其強(qiáng)度和表觀密度劃分產(chǎn)品等級。根據(jù)我國《蒸壓加氣混凝土砌塊》（GB/T11968－1997）規(guī)定。表4-27 蒸壓加氣混凝土砌塊的立方體抗強(qiáng)度強(qiáng)度等級 A1.0 A2.0 A2.5 A3.5 A5.0 A7.5 A10平均值/MPa　　　　　　≥ 1.0 2.0 2.5 3.5 5.0 7.5 10單塊最小值/MPa　　　　≥ 0.8 1.6 2.0 2.8 4.0 6.0 8.0強(qiáng)度級別分為A1.0，A2.0，A2.5，A3.0，A3.5，A5.0，A7.5，A10共七個(gè)級別，其強(qiáng)度平均值和單塊最小值應(yīng)分別滿足表4－27的要求。體積密度級別分為B03，B04，B05，B06，B07，B08共六個(gè)級別。各強(qiáng)度級別和密度級別的要求見表4-28。表4-28 蒸壓加氣混凝土砌塊的強(qiáng)度級別和密度級別密度等級 B03 B04 B05 B06 B07 B08強(qiáng)度級別 優(yōu)等品（A） A1.0 A2.0 A3.5 A5.0 A7.5 A10.0一等品（B） A3.5 A5.0 A7.5 A10.0合格品（C） A2.5 A3.5 A5.0 A7.5蒸壓加氣混凝土砌塊在溫度為20±2℃、相對濕度為41%～45%的條件下，測定的干燥收縮值不大于0.5mm/m。表觀密度為B03，B04，B05的導(dǎo)熱系數(shù)分別小于0.10 W/m·k ，0.12 W/m·k ，0.14W/m·k，可用作保溫層。蒸壓加氣混凝土砌塊適用于承重和非承重的內(nèi)墻和外墻。強(qiáng)度等級A3.5級、密度等級B05和B06級的砌塊用于橫墻承重的房屋時(shí)，其樓層數(shù)不得超過三層?？偢叨炔怀^10m; 強(qiáng)度等級A5.0級、密度等級B06級和B07級的砌塊，一般不宜超過五層，總高度不超過16m。蒸壓加氣混凝土砌塊可用作框架結(jié)構(gòu)中的非承重墻。加氣混凝土條板可用于工業(yè)和民用建筑中，作承重和保溫合一的屋面板和隔墻板。條板均配有鋼筋，鋼筋必須預(yù)先經(jīng)防銹處理。另外，還可用加氣混凝土和普通混凝土預(yù)制成復(fù)合墻板，用作外墻板。蒸壓加氣混凝土還可做成各種保溫制品，如管道保溫殼等。蒸壓加氣混凝土的吸水率大，且強(qiáng)度較低，所以其所用砌筑砂漿及抹面砂漿與砌筑磚墻時(shí)不同，需專門配制。墻體外表面必須作飾面處理，與門窗固定方法也與磚墻不同。（二）泡沫混凝土泡沫混凝土是將由水泥等拌制的料漿與由泡沫劑攪拌造成的泡沫混合攪拌，再經(jīng)澆注、養(yǎng)護(hù)硬化而成的多孔混凝土。配制自然養(yǎng)護(hù)的泡沫混凝土?xí)r，水泥強(qiáng)度等級不宜低于32.5，否則強(qiáng)度太低。當(dāng)生產(chǎn)中采用蒸汽養(yǎng)護(hù)或蒸壓養(yǎng)護(hù)時(shí)，不僅可縮短養(yǎng)護(hù)時(shí)間，且能提高強(qiáng)度，還能摻用粉煤灰、煤渣或礦渣，以節(jié)省水泥，甚至可以全部利用工業(yè)廢渣代替水泥。如以粉煤灰、石灰、石膏等為膠凝材料，再經(jīng)蒸壓養(yǎng)護(hù)，制成蒸壓泡沫混凝土。泡沫混凝土的技術(shù)性質(zhì)和應(yīng)用，與相同表觀密度的加氣混凝土大體相同。也可在現(xiàn)場直接澆注，用作屋面保溫層。三、大孔混凝土大孔混凝土指無細(xì)骨料的混凝土，按其粗骨料的種類，可分為普通無砂大孔混凝土和輕骨料大孔混凝土兩類。普通大孔混凝土是用碎石、卵石、重礦渣等配制而成。輕骨料大孔混凝土則是用陶粒、浮石、碎磚、煤渣等配制而成。有時(shí)為了提高大孔混凝土的強(qiáng)度，也可摻入少量細(xì)骨料，這種混凝土稱為少砂混凝土。普通大孔混凝土的表觀密度在1500～1900kg/m3之間，抗壓強(qiáng)度為3.5～10MPa。輕骨料大孔混凝土的表現(xiàn)密度在500～1500kg/m3之間，抗壓強(qiáng)度為1.5～7.5MPa。大孔混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)小，保溫性能好，收縮一般較普通混凝土小30%～50%，抗凍性優(yōu)良。大孔混凝土宜采用單一粒級的粗骨料，如粒徑為10～20mm或10～30mm。不允許采用小于5mm和大于40mm的骨料。水泥宜采用等級為32.5或42.5的水泥。水灰比（對輕骨料大孔混凝土為凈用水量的水灰比）可在0.30～0.40之間取用，應(yīng)以水泥漿能均勻包裹在骨料表面不流淌為準(zhǔn)。大孔混凝土適用于制做墻體小型空心砌塊、磚和各種板材，也可用于現(xiàn)澆墻體。普通大孔混凝土還可制成濾水管、濾水板等，廣泛用于市政工程。第十一節(jié)    特種混凝土一、抗?jié)B混凝土抗?jié)B混凝土系指抗?jié)B等級不低于P6級的混凝土。即它能抵抗0.6MPa靜水壓力作用而不發(fā)生透水現(xiàn)象。為了提高混凝土的抗?jié)B性，通常采用合理選擇原材料、提高混凝土的密實(shí)程度以及改善混凝土內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)等方法來實(shí)現(xiàn)。目前，常用的防水混凝土的配制方法有以下幾種。（一）富水泥漿法這種方法是依靠采用較小的水灰比，較高的水泥用量和砂率，提高水泥漿的質(zhì)量和數(shù)量，使混凝土更密實(shí)。防水混凝土所用原材料應(yīng)符合下列要求：（1）水泥強(qiáng)度等級不宜低于32.5，其品種應(yīng)按設(shè)計(jì)要求選用，當(dāng)有抗凍要求時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用硅酸鹽水泥；（2）粗骨料的最大粒徑不宜大于40mm，其含泥量不得大于1%，泥塊含量不得超過0.5%；（3）細(xì)骨料的含泥量不得大于3%，泥塊含量不得大于1%；（4）外加劑宜采用防水劑、膨脹劑、引氣劑或減水劑。防水混凝土配合比計(jì)算應(yīng)遵守以下幾項(xiàng)規(guī)定：（1）每立方米混凝土中的水泥用量（含摻合料）不宜少于320kg；（2）砂率宜為35%～40%；灰砂比宜為1:2～2.5；（3）防水混凝土的最大水灰比應(yīng)符合表4-29規(guī)定。表4-29 防水混凝土的最大水灰比限值抗?jié)B等級 P6 P8～P12 P12以上C20～C30 0.60 0.55 0.50C30以上 0.55 0.50 0.45（二）骨料級配法骨料級配法是通過改善骨料級配，使骨料本身達(dá)到最大密實(shí)程度的堆積狀態(tài)。為了降低空隙率，還應(yīng)加入約占骨料量5%～8%的粒徑小于0.16mm的細(xì)粉料。同時(shí)嚴(yán)格控制水灰比、用水量及拌合物的和易性，使混凝土結(jié)構(gòu)致密，提高抗?jié)B性。（三）外加劑法這種方法與前面兩種方法比較，施工簡單，造價(jià)低廉，質(zhì)量可靠，被廣泛采用。它是在混凝土中摻入適當(dāng)品種的外加劑，改善混凝土內(nèi)孔結(jié)構(gòu)，隔斷或堵塞混凝土中各種孔隙、裂縫、滲水通道等，以達(dá)到改善混凝土抗?jié)B的目的。常采用引氣劑（如松香熱聚物）、密實(shí)劑（如采用FeCl3防水劑）、高效減水劑（降低水灰比）、膨脹劑（防止混凝土收縮開裂）等。（四）采用特種水泥采用無收縮不透水水泥、膨脹水泥等來拌制混凝土，能夠改善混凝土內(nèi)的孔結(jié)構(gòu)，有效提高混凝土的致密度和抗?jié)B能力。二、耐熱混凝土耐熱混凝土是指能長期在高溫（200～900℃）作用下保持所要求的物理和力學(xué)性能的一種特種混凝土。普通混凝土不耐高溫，故不能在高溫環(huán)境中使用。其不耐高溫的原因是：水泥石中的氫氧化鈣及石灰?guī)r質(zhì)的粗骨料在高溫下均要產(chǎn)生分解，石英砂在高溫下要發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變而體積膨脹，加之水泥石與骨料的熱膨脹系數(shù)不同。 所有這些，均將導(dǎo)致普通混凝土在高溫下產(chǎn)生裂縫，強(qiáng)度嚴(yán)重下降，甚至破壞。耐熱混凝土是由合適的膠凝材料、耐熱粗、細(xì)骨料及水，按一定比例配制而成。根據(jù)所用膠凝材料不同，通?？煞譃橐韵聨追N：（一）礦渣水泥耐熱混凝土礦渣水泥耐熱混凝土是以礦渣水泥為膠結(jié)材料，安山巖、玄武巖、重礦渣、粘土碎磚等為耐熱粗、細(xì)骨料，并以燒粘土、磚粉等作磨細(xì)摻合料，再加入適量的水配制而成。耐熱磨細(xì)摻合料中的二氧化硅和三氧化鋁在高溫下均能與氧化鈣作用，生成穩(wěn)定的無水硅酸鹽和鋁酸鹽，它們能提高水泥的耐熱性。礦渣水泥配制的耐熱混凝土其極限使用溫度為900℃。（二）鋁酸鹽水泥耐熱混凝土鋁酸鹽水泥耐熱混凝土是采用高鋁水泥或硫鋁酸鹽水泥、耐熱粗細(xì)骨料、高耐火度磨細(xì)摻合料及水配制而成。這類水泥在300～400℃下其強(qiáng)度會發(fā)生急劇降低，但殘留強(qiáng)度能保持不變。到1100℃時(shí)，其結(jié)構(gòu)水全部脫出而燒結(jié)成陶瓷材料，則強(qiáng)度重又提高。常用粗、細(xì)骨料有碎鎂磚、燒結(jié)鎂磚、礬土、鎂鐵礦和燒粘土等。鋁酸鹽水泥耐熱混凝土的極限使用溫度為1300℃。（三）水玻璃耐熱混凝土水玻璃耐熱混凝土是以水玻璃作膠結(jié)材料，摻入氟硅酸鈉作促硬劑，耐熱粗、細(xì)骨料可采用碎鐵礦、鎂磚、鉻鎂磚、滑石、焦寶石等。磨細(xì)摻合料為燒粘土、鎂砂粉、滑石粉等。水玻璃耐熱混凝土的極限使用溫度為1200℃。施工時(shí)嚴(yán)禁加水；養(yǎng)護(hù)時(shí)也必須干燥，嚴(yán)禁澆水養(yǎng)護(hù)。（四）磷酸鹽耐熱混凝土磷酸鹽耐熱混凝土是由磷酸鋁和高鋁質(zhì)耐火材料或鋯英石等制備的粗、細(xì)骨料及磨細(xì)摻合料配制而成，目前更多的是直接采用工業(yè)磷酸配制耐熱混凝土。這種混凝土具有高溫韌性強(qiáng)、耐磨性好、耐火度高的特點(diǎn)，其極限使用溫度為1500～1700℃。磷酸鹽耐熱混凝土的硬化需在150℃以上烘干，總干燥時(shí)間不少于24h，硬化過程中不允許澆水。耐熱混凝土多用于高爐基礎(chǔ)、焦?fàn)t基礎(chǔ)，熱工設(shè)備基礎(chǔ)及圍護(hù)結(jié)構(gòu)、護(hù)襯、煙囪等。三、耐酸混凝土能抵抗多種酸及大部分腐蝕性氣體侵蝕作用的混凝土稱為耐酸混凝土。（一）水玻璃耐酸混凝土水玻璃耐酸混凝土由水玻璃作膠結(jié)料，氟硅酸鈉作促硬劑，與耐酸粉料及耐酸粗、細(xì)骨料按一定比例配制而成。耐酸粉料由輝綠巖、耐酸陶瓷碎料、石英質(zhì)材料磨細(xì)而成。耐酸粗、細(xì)骨料常用石英巖、輝綠巖、安山巖、玄武巖、鑄石等。水玻璃耐酸混凝土的配合比一般為水玻璃：耐酸粉料：耐酸細(xì)骨料：耐酸粗骨料=0.6～0.7:1:1:1.5～2.0。水玻璃耐酸混凝土養(yǎng)護(hù)溫度不低于10℃，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于6天。水玻璃耐酸混凝土能抵抗除氫氟酸以外的各種酸類的侵蝕，特別是對硫酸、硝酸有良好的抗腐性，且具有較高的強(qiáng)度，其3d強(qiáng)度約為11MPa，28d強(qiáng)度可達(dá)15MPa。多用于化工車間的地坪、酸洗槽、貯酸池等。（二）硫磺耐酸混凝土它是以硫磺為膠凝材料，聚硫橡膠為增韌劑，摻入耐酸粉料和細(xì)骨料，經(jīng)加熱（160～170℃）熬制成硫磺砂漿，灌入耐酸粗骨料中冷卻后即為硫磺耐酸混凝土。其抗壓強(qiáng)度可達(dá)40MPa以上，常用于地面、設(shè)備基礎(chǔ)、貯酸池槽等。四、泵送混凝土泵送混凝土系指坍落度不小于100mm，并用泵送施工的混凝土。它能一次連續(xù)完成水平運(yùn)輸和垂直運(yùn)輸，效率高、節(jié)約勞動力，因而近年來國內(nèi)外應(yīng)用也十分廣泛。泵送混凝土拌合物必須具有較好的可泵性。所謂可泵性，即拌合物具有順利通過管道、摩擦阻力小、不離析、不阻塞和粘聚性良好的性能。保證混凝土良好可泵性的基本要求是：（一）水泥泵送混凝土應(yīng)選用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥，不宜采用火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。（二）骨料泵送混凝土所用粗骨料宜用連續(xù)級配，其針片狀含量不宜大于10%。最大粒徑與輸送管徑之比，當(dāng)泵送高度50m以下時(shí)，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5；泵送高度在50～100m時(shí)，碎石不宜大于1:4，卵石不宜大于1:3，泵送高度在100m以上時(shí)，不宜大于1:4.5。宜采用中砂，其通過0.315mm篩孔的顆粒含量不應(yīng)少于15%，通過0.160mm篩孔的含量不應(yīng)少于5%。（三）摻合料與外加劑泵送混凝土應(yīng)摻用泵送劑或減水劑，并宜摻用粉煤灰或其他活性摻合料以改善混凝土的可泵性。（四）坍落度泵送混凝土入泵時(shí)的坍落度一般應(yīng)符合表4-30的要求。表4-30 混凝土入泵坍落度選用表泵送高度（m） 30以下 30～60 60～100 100以上坍落度（mm） 100～140 140～160 160～180 180～200（五）泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)泵送混凝土的水膠比不宜大于0.60，水泥和礦物摻合料總量不宜小于300kg/m3，且不宜采用火山灰水泥，砂率宜為35～45%。采用引氣劑的泵送混凝土，其含氣量不宜超過4%。實(shí)踐證明，泵送混凝土摻用優(yōu)質(zhì)的磨細(xì)粉煤灰和礦粉后，可顯著改善和易性及節(jié)約水泥，而強(qiáng)度不降低。泵送混凝土的用水量和用灰量較大，使混凝土易產(chǎn)生離析和收縮裂紋等問題。五、聚合物混凝土聚合物混凝土是由有機(jī)聚合物、無機(jī)膠凝材料和骨料結(jié)合而成的新型混凝土，常用的有以下兩類。（一）聚合物浸漬混凝土（PIC）將已硬化的混凝土干燥后浸入有機(jī)單體中，用加熱或輻射等方法使混凝土孔隙內(nèi)的單體聚合，使混凝土與聚合物形成整體，稱為聚合物浸漬混凝土。由于聚合物填充了混凝土內(nèi)部的孔隙和微裂縫，從而增加了混凝土的密實(shí)度，提高了水泥與骨料之間的粘結(jié)強(qiáng)度，減少了應(yīng)力集中，因此具有高強(qiáng)、耐蝕、抗沖擊等優(yōu)良的物理力學(xué)性能。與基材（混凝土）相比，抗壓強(qiáng)度可提高2～4倍，一般可達(dá)150MPa。浸漬所用的單體有：甲基丙烯酸甲酯（MMA）、苯乙烯（S）、丙烯腈（AN）、聚脂—苯乙烯等。對于完全浸漬的混凝土應(yīng)選用粘度盡可能低的單體，如MMA、S等，對于局部浸漬的混凝土，可選用粘度較大的單體如聚脂—苯乙烯等。聚合物浸漬混凝土適用于要求高強(qiáng)度、高耐久性的特殊構(gòu)件，特別適用于輸送液體的有筋管道、無筋管和坑道。（二）聚合物水泥混凝土（PCC）聚合物水泥混凝土是用聚合物乳液拌和水泥，并摻入砂或其他骨料而制成。生產(chǎn)工藝與普通混凝土相似，便于現(xiàn)場施工。聚合物可用天然聚合物（如天然橡膠）和各種合成聚合物（如聚醋酸乙烯、苯乙烯、聚氯乙烯等）。礦物膠凝材料可用普通水泥和高鋁水泥。通常認(rèn)為，在混凝土凝結(jié)硬化過程中，聚合物與水泥之間沒有發(fā)生化學(xué)作用，只是水泥水化吸收乳液中水分，使乳液脫水而逐漸凝固，水泥水化產(chǎn)物與聚合物互相包裹填充形成致密的結(jié)構(gòu)，從而改善了混凝土的物理力學(xué)性能，表現(xiàn)為粘結(jié)性能好，耐久性和耐磨性高，抗折強(qiáng)度明顯提高，但不及聚合物浸漬混凝土顯著，抗壓強(qiáng)度有可能下降。聚合物水泥混凝土多用于無縫地面，也常用于混凝土路面和機(jī)場跑道面層和構(gòu)筑物的防水層。六、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。摻入纖維的目的是提高混凝土的抗拉、抗彎、沖擊韌性，也可以有效改善混凝土的脆性性質(zhì)。常用的纖維材料有鋼纖維、玻璃纖維、石棉纖維、碳纖維和合成纖維等。所用的纖維必須具有耐堿、耐海水、耐氣候變化的特性。國內(nèi)外研究和應(yīng)用鋼纖維較多，因?yàn)殇摾w維對抑制混凝土裂縫的形成，提高混凝土抗拉和抗彎、增加韌性效果最佳，但成本較高，因此，近年來合成纖維的應(yīng)用技術(shù)研究較多，有可能成為纖維混凝土主要品種之一。在纖維混凝土中，纖維的含量，纖維的幾何形狀以及纖維的分布情況，對其性質(zhì)有重要影響。以鋼纖維為例：為了便于攪拌，一般控制鋼纖維的長徑比為60～100，摻量為0.5%～1.3%（體積比），盡可能選用直徑細(xì)、截面形狀非圓形的鋼纖維，鋼纖維混凝土一般可提高抗拉強(qiáng)度2倍左右，抗沖擊強(qiáng)度提高5倍以上。纖維混凝土目前主要用于復(fù)雜應(yīng)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件、對抗沖擊性要求高的工程，如飛機(jī)跑道、高速公路、橋面面層、管道等。隨著纖維混凝土技術(shù)的提高，各類纖維性能的改善，成本的降低，在建筑工程中的應(yīng)用將會越來廣泛。七、防輻射混凝土能遮蔽x、γ射線等對人體有危害的混凝土，稱為防輻射混凝土。它由水泥、水及重骨料配制而成，其表觀密度一般在3000kg/m3以上?；炷劣兀浞雷o(hù)x、γ射線的性能越好，且防護(hù)結(jié)構(gòu)的厚度可減小。但對中子流的防護(hù)，除需要混凝土很重外，還需要含有足夠多的最輕元素——?dú)洹?div 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