混凝土基础知识

混凝土基础知识

混凝土的历史可以追溯到古老的年代。其所用的胶凝材料为粘土、石灰、石膏、火山灰等。自19世纪20年代出现了波特兰水泥后，由于用它配制成的混凝土具有工程所需要的强度和耐久性，而且原料易得，造价较低，特别是能耗较低，因而用途极为广泛。1861年钢筋混凝土得到了第一次的应用，首先建造的是水坝、管道和楼板。1875年，法国的一位园艺师蒙耶（1828～1906年）建成了世界上第一座钢筋混凝土桥。

20世纪初，有人发表了水灰比等学说，初步奠定了混凝土强度的理论基础。以后，相继出现了轻集料混凝土、加气混凝土及其他混凝土，各种混凝土外加剂也开始使用。60年代以来，广泛应用减水剂，并出现了高效减水剂和相应的流态混凝土；高分子材料进入混凝土材料领域，出现了聚合物混凝土；多种纤维被用于分散配筋的纤维混凝土。现代测试技术也越来越多地应用于混凝土材料科学的研究。

第一章混凝土

一、混凝土：

是由胶凝材料、状粒材料、水及其他外加剂按照适量的比例配制而成的一种建筑材料

二、普通混凝土：

以水泥为胶凝材料，砂子和石子为骨料，以及根据需要掺入的外加剂、矿物掺合料等组分按一定比例，经加水搅拌、浇筑成型、凝结固化成具有一定强度的“人工石材”，也就是水泥混凝土，“混凝土”一词通常可简作“砼”,英文“Concrete”。

三、混凝土的分类：

(1)按表观密度分类混凝土按表观密度大小不同可分为三类：

①重混凝土它是指干表观密度大于2600kg／m的混凝土，通常是采用高密度集料(如重晶石、铁矿石、钢屑等)或同时采用重水泥(如钡水泥、锶水泥等)制成的混凝土。因为它主要用作核能工程的辐射屏蔽结构材料，又称为防辐射混凝土。

②普通混凝土它是指干表观密度为2000～2600kg／m的混凝土，通常是以常用水泥为胶凝材料，且以天然砂、石为集料配制而成的混凝土。它是目前土木工程中最常用的水泥混凝土。

③轻混凝土它是指干表观密度小于1950ks的混凝土，通常是采用陶粒等轻质多孔的集料，或者不用集料而掺人加气剂或泡沫剂等而形成多孔结构的混凝土。根据其性能与用途的不同又可分为结构用轻混凝土、保温用轻混凝土和结构保温轻混凝土等。

(2)按用途分类

按混凝土在工程中的用途不同可分为结构混凝土、水工混凝土、海洋混凝土、道路混凝上、防水混凝土、补偿收缩混凝土、装饰混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、防辐射混凝土等。

(3)按强度等级分类按混凝土的抗压强度可分为低强混凝土、中强混凝土、高强混凝土及超高强混凝土等。

(4)按生产和施工方法分类按棍凝土的生产和施工方法不同可分为预拌(商品)混凝土、泵送混凝土、喷射混凝土、压力灌浆混凝土(预填骨料混凝土)、挤压混凝土、离心混凝土、真空吸水混凝土、碾压混凝土等。

此外，按每立方米混凝土中水泥用量(C)分为贫混凝土(C≤170kg／m)和富凝土(C≥230kg／m)。另外，还有掺加其他辅助材料的特种混凝土，如粉煤灰混凝土、纤维棍凝土、硅灰混凝土、磨细高炉矿渣混凝土、硅酸盐混凝土等。四、混凝土的特点

优点

➢原材料来源丰富

➢施工方便

➢性能可根据需要设计调整

➢抗压强度高

➢耐久性好

缺点

➢自重大

➢抗拉强度低，抗裂性差

➢收缩变形大

五、混凝土的性质

混凝土原材料加水拌合后形成混凝土拌合物，其具有一定得流动性、粘聚性和可塑性。随着时间的推移，胶凝材料的反应不断进行，水化产物不断增加，形成凝聚结构。此时混凝土开始凝结硬化，逐渐失去流动性和可塑性，最终形成具有一定强度的水泥石，凝结硬化以前的混凝土拌合物称为新拌混凝土，凝结硬化以后的混凝土称为硬化混凝土。新拌混凝土是在搅拌站形成的，并一直保持到提供给用户以后，因此，新拌混凝土的性能主要是由搅拌站控制的（主要控制其工作性等指标）；硬化混凝土则是在用户处形成的，并经过一系列的操作过程，这

些操作过程对硬化混凝土的性能会产生非常大的影响，因此，硬化混凝土的性能则受混凝土搅拌站和施工单位双方控制。

六、普通混凝土的基本要求

1、满足便于搅拌、运输和浇捣密实的施工和易性；

2、满足设计要求的强度等级

3、满足工程所处环境条件所必需的耐久性；

4、经济合理

普通混凝土是由水泥、砂、石、水、掺合料和外加剂等材料组成的。

第二章混凝土的组成材料

一、水泥

凡细磨成粉末状，加入适量水后，可成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称水泥。

按用途及性能分为三大类：

①通用水泥。用于一般土木建筑工程，如硅酸盐水泥（以硅酸钙为主要矿物组成的水泥的统称，国际上统称为波特兰水泥，包括普通硅酸盐水泥，矿渣、火山灰质、粉煤灰、混合硅酸盐水泥等）。

②专用水泥。用于某种专用工程，如油井水泥、型砂水泥等。

③特种水泥。用于对混凝土某些性能有特殊要求的工程，如快硬水泥、水工水泥、抗硫酸盐水泥、膨胀水泥、自应力水泥等。水泥的性能必须符合国家标准规定的细度、凝结时间、安定性、强度、比重、水化热、抗渗性、抗冻性、胀缩性、耐热性和耐蚀性等指标。

硅酸盐水泥：凡是由硅酸盐为主要成份的熟料、适量石膏、0～70%的不同品种的混合材料，磨细制得的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐系列水泥。

硅酸盐水泥熟料化学组成：CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3。

二、粉煤灰

粉煤灰是从燃煤热电厂烟道气体中收集的一种粉状材料，以SiO2和Al2O3为主要成分，含有少量Fe2O3、CaO。粉煤灰根据各项技术指标，分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三级，相对来说，其中Ⅰ级粉煤灰的性能最优。

在混凝土中掺加粉煤灰使混凝土的性能得到以下几个方面的改善：

1、可以提高混凝土的后期强度；

2、在混凝土的用水量不变的情况下，可以起到显著改善混凝土拌合物和易性

的效应，增加流动性和粘聚性，还可降低水化热；

3、若保持混凝土拌合物原有的和易性不变，则可减少用水量，起到减水的效

果，从而提高混凝土的密实度和强度，增强耐久性。

三、矿粉

磨细矿渣（即通常所说的矿粉）是指在高炉炼铁过程中排出的非金属矿物熔渣，通过粉磨所得到的一种粉状材料，主要化学组成为CaO、SiO2 、Al2O3。

在混凝土中掺加磨细矿渣使混凝土的性能得到以下几个方面的改善：

1、降低了混凝土的水化热；

2、可提高混凝土的耐久性，改善混凝土的抗渗性能；

3、具有物理辅助减水效果；

4、有利于提高混凝土的后期强度；

5、改善坍落度损失。