混凝土与砂浆基础知识教程

混凝土与砂浆基础知识教程

第一节概述

第二节普通混凝土的组成材料

第三节混凝土拌合物的和易性

第四节硬化混凝土的强度

第五节混凝土的变形性能

第六节混凝土的耐久性

第七节混凝土的外加剂

第八节普通混凝土的配合比设计

第九节小结

第十节复习思考题

混凝土与砂浆是建筑材料课程的重点之一。主要介绍普通混凝土的组成材料，新拌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，硬化混凝土的力学性能、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及建筑砂浆的特性和用途。

第一节概述

一、混凝土（ Concrete ）的含义

凡由胶凝材料（胶结料）、粗细骨料和水及其它材料，按适当的比例配合、拌合配制并硬化而成的具有所需的形体、强度和耐久性的人造石材，叫做砼，如水泥混凝土、沥青混凝土等。

即：胶凝材料＋粒状材料＋水＋其它外加材料（外加剂、混合材料）→硬化得人工石材

水泥砼（Cement Concrete）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）→砼（混凝土）。

水泥混凝土是现代土木工程最主要的结构材料，本章主要介绍水泥混凝土。

二、混凝土的分类

最常用：普通水泥混凝土（Ordinary Cement Concrete）

（一）按表观密度分类

1.重混凝土：为了屏蔽各种射线的辐射，采用各种高密度骨料配制的混凝土，表观密度> 2800kg/m3。骨料为钢屑、重晶石、铁矿石等重骨料，水泥为钡水泥、锶水泥等重水泥。又称防辐射混凝土，用于核能工厂的屏障结构材料。

2.普通混凝土：表观密度 2000～2800kg/m3，骨料为天然砂、石，密度一般多在2500kg/m3左右，简称砼，用于各种建筑的承重结构材料。

3.轻混凝土：表观密度<1950kg/m3，骨料为多孔轻质骨料，或无砂的大孔混凝土或不采用骨料而掺入加气剂或泡沫剂形成的多孔结构混凝土。主要用作轻质结构（大跨度）材料和隔热保温材料。

（二）按用途分类

可分为结构砼（普通砼）、防水砼、耐热砼、耐酸砼、大体积砼、道路砼等。

（三）按所用胶凝材料分类

可分为水泥砼、石膏砼、沥青砼、聚合物砼、水玻璃混凝土等。

（四）按强度等级分

可分为低强度砼（fcu≤ 30MPa）、中强度砼（ fcu= 30 ～60MPa）、高强度砼（ fcu= 60～100MPa）；超高强度砼（ fcu＞ 100MPa）。

（五）按生产和施工方法分类

可分为普通浇筑砼、预拌砼、泵送砼、喷射砼、压力灌浆砼等。

三、混凝土的特点

（一）优点

1.原材料丰富，造价低廉；

2.砼拌和物具有良好的可塑性和浇注性，易加工成型；

3.可调整性强，可根据使用性能的要求与设计来配制相应的混凝土；

4.抗压强度高；

5.匹配性好，与钢筋及钢纤维等有牢固的粘结力；

6.耐久性良好；

7.耐火性好，维修费少；

8.生产能耗低。

1.自重大，比强度小；

2.抗拉强度低；

3.变形能力差，易开裂；

4.导热系数大，保温隔热性能较差；

5.硬化较慢，生产周期长，

四、砼的发展趋向

1.高性能混凝土（HPC）

要求有高强度等级（fcu≥60Mpa）和良好的工作性、体积稳定性和耐久性。

发展途径：

（1）采用高性能的原料以及与之相适应的工艺；

（2）采用多元复合途径提高混凝土的综合性能。如掺入高效减水剂，缓凝剂、引气剂、硅灰、优质粉煤灰、稻壳灰及沸石粉等。

2.绿色高性能混凝土（GHPC）

从节约能源、资源，减少工业废料排放和保护自然环境角度考虑，要求混凝土及其原材料的开发、生产、建筑施工作业等既能满足建设需要，又不危及后代人的延续生存环境。

3.其它新技术混凝土

灭菌、环境调节、变色、智能混凝土等。

第二节普通混凝土的组成材料

通混凝土组成材料是水泥、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→砼

各成分的作用：1.水泥浆能充填砂的空隙，起润滑作用，赋予混凝土拌合物一定的流动性。

2.水泥砂浆能充填石子的空隙，起润滑作用，也能流动。

3.水泥浆在砼硬化后起胶结作用，将砂石胶结成整体，产生强度，成为坚硬的水泥石。

由上可知，在混凝土硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予混凝土拌合物一定的流动，便于施工。水泥浆硬化后起胶结作用，将砂石骨料胶结成整体，产生强度，成为坚硬的水泥石。

图2.1硬化混凝土的结构

一、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。

2.水泥强度等级的选择

选用原则：选择与砼的设计强度等级相适应的水泥标号。

普通砼：水泥强度等级为砼强度等级的1.5～2.0倍；

高强度砼（C>30）：水泥标号为砼强度等级的0.9～1.5倍。

二、骨料（Aggregate）

细骨料（Fine aggregate）：粒径为0.15 ～ 4.75mm

粗骨料（Coarse-aggregate）：粒径> 4.75mm

通常细、粗骨料的总体积占砼总体积的70%～80%。

骨料性能要求：有害杂质含量少；具有良好的颗粒形状，适宜的颗粒级配和细度，表面粗糙，与水泥粘结牢固；性能稳定，坚固耐久。

（一）细骨料（砂）

（1）种类及特性

河砂：洁净、质地坚硬，为配制混凝土的理想材料；