混凝土讲义

一：混凝土的定义：
①由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例配合、拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材（砼）。

②普通混凝土（简称为混凝土）是由水泥、砂、石和水所组成，另外还常加入适量的掺合料和外加剂。

在混凝土中，砂、石起骨架作用，称为骨料；水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。

在硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定的和易性，便于施工。

水泥浆硬化后，则将骨料胶结为一个坚实的整体。

③钢筋和混凝土是两种全然不同的建筑材料，钢筋的比重大，不仅可以承受压力，也可以承受张力；然而，它的造价高，保温性能很差。

而混凝土的比重比较小，它能承受压力，但不能承受张力；它的价格比较便宜，但是却不坚固。

而钢筋混凝土的诞生，解决了这两者的缺陷问题，并且保留了它们原来的优点，使得钢筋混凝土成为现代建筑物建造的首选材料。

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。

⑤混凝土的发展史：
古罗马人两千年前应经会用火山灰+石灰制作斗兽场
1824年英国人阿斯普定发明“两磨一烧”水泥生产工艺，19世纪20年代出现了波特兰水泥后沿用至今
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。

二组成混凝土的材料
㈠：水泥：起胶结材料作用，硅酸盐水泥内部存在可水化的硅酸钙及铝酸钙，这些矿物遇水生成硅酸钙凝胶和氢氧化钙，凝胶讲砂石料交接在一起，各材料组合硬化形成新的一种人造物质-砼，有一定结构，有一定强度
①通用水泥品种主要有以下几类:硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥
②硅酸盐水泥分为两种类型
不掺加混凝土材料的称为Ⅰ类硅酸盐水泥，代号PⅠ。

硅酸盐水泥粉磨时掺加不超过水泥质量5%石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P 〃Ⅱ。

③使用水泥的注意事项
1）水泥进场必须检查验收才能使用，必须有出厂合格证或进场试验报告。

2）存放时间过长或受潮的水泥要经过试验才能使用。

水泥按出厂日期起算，超过三个月时，应视为过期水泥。

3）不同品种的水泥不能混合使用。

对同一品种的水泥，强度等级不同或出厂日期差距过久的水泥也不能混合使用
㈡粉煤灰：是电厂煤灰烟道气体收集的粉末，主要成分是硅，铝质氧化物，颗粒成玻璃球体：它是等水与水泥水化反应生成氢氧化钙生成可水化的硅酸钙及铝酸钙。

①使用粉煤灰的优点：
⒈提高经济性：在混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料：在一般情况下，在混凝土中合理使用一吨粉煤灰可以取代0.6－0.9吨的水泥，并取代10%左右的细骨料，引桥12000M
⒉增强致密性：减少了用水量，经实验，用30％的粉煤灰代替20％的水泥，搅拌混凝土中用水量可减少7％左右，而且增强了混凝土地密实性。

大部分小于5微米，占组织的50-70%，其中比水泥细的部分可填充水泥空隙，增加密度，细化孔径。

⒊改善了混凝土和易性：粉煤灰改善混凝土拌和的和易性的效果比较显著，对于贫混凝土和细集料用量不足的混凝土特别有效。

增强混凝土的可泵性：对于掺加粉煤灰的泵送混凝土来说，出了因改善和易性而提高了易泵性之外，同时由于泌水性和离析现象改善，以及粉煤灰本身的球形玻璃体效应，可以得到更好的减阻效果。

⒋减少了混凝土的徐变：混泥土的徐变对工程施工是不利的，经实验研究粉煤灰混凝土和基准混凝土的对比，前期接近，而徐变值后期明显较小，经加荷确定约减少50％。

⒌减少水化热、热能膨胀性：混凝土中水泥水化反应要放出热量，在
大体积混凝土构件中会出现中心与边缘温度差而产生应力，导致裂缝。

由于粉煤灰的掺加有利于减少在混凝土内部由于水化热而产生的升温，减少了混凝土热膨胀出现裂缝的危险。

⒍提高混凝土抗渗能力：由于混凝土能减少用水量和降低水灰比，并且在和水泥水化过程中析出氢氧化钙生成水化硅酸钙和水化铝酸钙凝胶，使水泥石中毛细孔的数量减少，孔径变小，增加了对液体和气体的渗透和扩散作用的抵抗力，即抗渗力。

⒎增加混凝土地修饰性：粉煤灰混凝土修饰性比基准混凝土要好，能使表面平整饱满，较容易摸面和修饰而且硬化后的混凝土色泽更为美观。

它是等水与水泥水化反应生成氢氧化钙生成可水化的硅酸钙及铝酸钙对混凝土其增强作用及堵塞混凝土中的抗腐蚀作用。

形态效应：减水作用，粉煤灰表面在显微镜下观察为圆珠颗粒，
㈢：砂石：（粗细骨料）。

在混凝土中起骨架作用，取材容易，价格低廉，大于4.75毫米为粗骨料，小于4.75为细骨料。

混凝土的强度受水泥浆与骨料粘结影响很大
砂：分细，中，粗，（1.6-2.2，2.3-3.0,3.1-3.7），
按来源分河沙，海沙，
按生产工艺来分：为机制砂，天然砂，
配混凝土宜用中砂（2区），当砂细时（3区）比表面积过大，需水增加，应降低用沙量，当砂粗时（1区），流动性差，需提高砂率
①砂的分类及特性
由自然条件作用而形成的，粒经在5mm以下的岩石颗粒，称为天然砂。

按其产源不同，可分为河砂、海砂和山砂。

按细度模数或平均粒径划分，可分为粗砂、中砂、细砂、特细砂。

一般多选用河砂作为混凝土的细骨料。

②砂的质量要求
砂子的粗细程度及颗粒级配的好坏，对混凝土的技术性能有很大影响。

当砂的用量相同时，如果过粗，则搅拌的混凝土粘聚性较差，容易产生离析现象，如果过细，包围在砂子表面的水泥浆较多，搅拌的混凝土粘度较大，水泥的耗用量增大。

因此，在混凝土搅拌中多用的是中砂。

③由天然岩石或卵石经破碎、筛分而得，粒径大于5mm的岩石颗粒，称为碎石，这也是我们搅拌混凝土中所用的石子。

④碎石由于在破碎加工中经筛分，杂质较少；其表面粗糙、富有棱角，表面积较大，与水泥的粘结比卵石好；碎石的的空隙比卵石大，但卵石的空隙率小，在同样配制的混凝土，水泥用量教多，混凝土强度较高。

石分卵石与碎石，，碎石与水泥浆粘结效果好，如同螺纹钢和混凝土，橡胶轮胎好刹车一样，工地提倡使用破碎石。

碎石的特性⑤碎石的质量要求
⒈颗粒级配⑻石子的颗粒级配就是石子颗粒的分级和有良好的搭配。

良好的骨料级配可用较小的加水量搅拌出流动性好、离析泌水少的混合料，并能在相应的成型条件下，得到均匀密实的混凝土，并同
时达到节约水泥的效果。

级配：骨料中各种大小不同的颗粒之间数量比列，称为级配，骨料之间的空隙过大，流动性差，泽需耗费过多的水泥浆，才能是混凝土流动性增强，目前拌合站使用的是加水泥砂浆。

四外加剂:掺量≤胶凝材料质量的5%，使砼改性的物质。

在保持砼稠度不变的条件下，具有减水增强作用，主要成份——表面活性剂1962年日本花王首创奈系减水剂，随后在我国山西万荣80年代后期得到大的发展，2000年以后逐步使用树脂类减水剂，我们目前使用的聚羧酸为树脂类减水剂
①木质素磺酸盐系减水 10～15%
②萘系减水剂减水率15～25%
③树脂系减水剂减水率20～30%
五：水
符合国家标准的饮用水可直接使用
地表水，地下水检验合格可做拌合站用水
工业废水必须经过处理，经验合格后方可使用
海水不能使用钢筋，预应力混凝土
三混凝土的生产
混凝土搅拌前，应测定粗细骨料的含水率，因为理论配合比为干燥的沙石，实际使用的沙石含有一定的水分，需扣除水分，并增加一部位砂石。

，每工班至少一次
搅拌混凝土应采用强制式搅拌机，计量器具应定期鉴定（地方技术监督局）1年，高速公路为省技术监督局鉴定，大修或迁移后，应重新鉴定，每一工班正式称量前，应对计量设备进行检查，咱们每月对拌合站自我鉴定一次。

称量材料允许误差：粉材，水，外加剂：1% ，粗细骨料：2%
材料计量后：先投入骨料，水泥，和粉材，搅拌均匀后，加水和外加剂，搅拌均匀为止，水泥地入机温度不宜大于70
四混凝土的运输
司机要经常对车辆进行检查、保养，使车辆保持良好的技术状况，并对发现的问题协助本项目部汽车修理工一同认真处理，严禁隐瞒车辆故障而进行装料。

装料前必须对车辆进行一些常规检查，如油料是否足够、轮胎是否完好、拌筒里的清洗水是否倒干净等，如因司机原因造成混凝土的质量问题，应由司机负全部责任；
司机要经培训熟识混凝土性能，运输途中不得私自载客和载货，行使路线须以工作目的地为准，尽量缩短运输时间。

混凝土浇筑前后，不得随意加水。

在运输过程中，应确保混凝土运至浇筑地点后，不离析、不分层、组成成分不发生变化，并能保证施工所必需的坍落度。

如混凝土拌合物出现离析或分层现象，应对拌合物进行二次搅拌；
混凝土运到浇筑地点后，应检测其坍落度，所测坍落度应符合设计要
求和国家有关标准，且其允许偏差符合有关规定；
混凝土从搅拌时间起至卸料结束，一般要求在1.5h内完成，运输时
间不宜超过2h；
搅拌运输车的工作转速须在以下范围:
进料: 6--10r.p.m ；混合搅拌:6--10r.p.m；搅动:0.7--3r.p.m 搅动行使:0.7--3r.p.m。

五响混凝土和易性的因素
㈠水泥数量与稠度的影响
混凝土拌合物在自重或外界振动动力的作用下要产生流动，必须克
服其内在的阻力，拌合物内在阻力主要来自两个方面，一为骨料间的
摩擦力，一为水泥浆的粘聚力，骨料间摩擦力的大小主要取决于骨料
颗粒表面水泥浆层的厚度，亦水泥浆的数量。

水泥浆的粘聚力大小主
要取决于浆的干稀程度，亦即水泥浆的稠度。

混凝土拌合物在保持水灰比不变的情况下，水泥浆用量越多，包裹
在骨料颗粒表面的浆层就越厚，润滑作用越好，使骨料间摩擦力减小，混凝土拌合物易于流动，于是流动性就大。

反之则小。

但若水泥浆量
过多，这时骨料用量必然减少，就会出现流浆及泌水现象，而且好多
消耗水泥。

若水泥浆量过少，致使不能填满骨料间的空隙或不够包裹
所有骨料表面时，则拌合物会产生崩塌现象，粘聚性变差，由此可知，
混凝土拌合物水泥浆用量不能太少，但也不能过多，应以满足拌合物流动性要求为度。

在保持混凝土水泥用量不变得情况下，减少拌合用水量，水泥浆变稠，水泥浆的粘聚力增大，使粘聚性和保水性良好，而流动性变小。

增加用水量则情况相反。

当混凝土加水过少时，即水灰比过低，不仅流动性太小，粘聚性也因混凝土发涩而变差，在一定施工条件下难以成型密实。

但若加水过多，水灰比过大，水泥浆过稀，这时拌合物虽流动性大，但将产生严重的分层离析和泌水现象，并且严重影响混凝土的强度和耐久性。

因此，绝不可以单纯以加水的方法来增加流动性。

而应采取在保持水灰比不变的条件下，以增加水泥浆量的办法来调整拌合物的流动性。

以上讨论可以明确，无论是水泥数量的影响，还是水泥稠度的影响，实际都是水的影响。

因此，影响混凝土拌合物和易性的决定性因素是其拌合用水量的多少。

㈡砂率的影响
砂率是指混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分比。

砂率是表示混凝土中砂子与石子二者的组合关系，砂率的变动，会使骨料的总表面积空隙率发生很大的变化，因此对混凝土拌合物的和易性有显著的影响。

当砂率过大时，骨料的总表面积和空隙率均增大，当混凝土中水泥浆量一定的情况下，骨料颗粒表面积将相对减薄，拌合物就显得干稠，流动性就变小，如果保持流动性不变，则需增加水泥浆，就要多耗水泥，反之，若砂率过小，拌合物中显得石子多而砂
子过少，形成的砂浆量不足以包裹石子表面，并不能填满石子间空隙，在石子间没有足够砂浆润滑层时，不但会降低混凝土拌合物的流动性，而且会严重影响其粘聚性和保水性，使混凝土产生骨料离析、水泥浆流失，甚至出现崩散现象。

由上可知，在配臵混凝土时，砂率不能过大，也不能太小，因该选用合理的砂率值。

所谓合理砂率是指在用水量及水泥用量一定的情况下，能使混凝土拌合物获得最大的流动性，且能保持粘聚性及保水性能良好的砂率值。

㈢组成材料性质的影响
⒈泥品种的影响
在水泥用量和用水量一定的情况下，采用矿渣水泥或火山灰水泥拌制的混凝土拌合物，其流动性比用普通水泥时小，这是因为前者水泥的密度较小，所以在相同水泥用量时，它们的绝对体积较大，因此在相同用水量情况下，混凝土就显得较稠，若要二者达到相同的塌落度，前者每立方米混凝土的用水量必须增加一些，另外，矿渣水泥拌制的混凝土拌合物泌水性较大。

⒉料性质的影响
骨料性质指混凝土所用骨料的品种、级配、颗粒粗细及表面形状等。

在混凝土骨料用量一定的情况下，采用卵石和河沙拌制的混凝土拌合物，其流动性比碎石和山砂拌制的好：用级配好的骨料拌制的混凝土拌合物和水性好，用细砂拌制的混凝土拌合物的流动性较差，但粘聚性和保水性好。

⒊外加剂的影响
混凝土拌合物掺入减水剂或引气剂，流动性明显提高，引气剂还可以有效的改善混凝土拌合物的粘聚性和保水性，二者还分别对硬化混凝土的强度与耐久性起着十分有利的作用。

⒋拌合物存放时间及环境温度的影响
搅拌拌制的混凝土拌合物，随着时间的延长会变得越来越干稠，塌落度将逐渐减小，这是由于拌合物中的一些水分逐渐被骨料吸收，一部分被蒸发，以及水泥的水化与凝聚结构的逐渐形成等作用所致。

5凝土拌合物的和易性还受温度的影响，随着环境温度的升高，混凝土的塌落度损失的更快，因为这时的水分蒸发及水泥的化学反应将进行的更快。

6、片状颗粒含量
碎石的颗粒长度大于该颗粒所属粒径的平均粒径2.4倍者称为针状颗粒；厚度小于平均粒径0.4倍者称为片状颗粒。

平均粒径指该粒级上下限粒径的平均值。

石子中的针、片状颗粒过多，会影响混凝土混合料的和易性，并倾向一个方向排列，对混凝土的耐久性不利。

这些颗粒还易于折断，不易振捣密实，从而影响混凝土的质量。

有害杂质
①有机杂质-妨碍水泥水化
②泥-降低界面粘结，增加用水
泥块-形成薄弱区
氯盐-促进钢筋锈蚀。

云母-与水泥粘结
针片状颗粒的危害：
①比表面积大，空隙率大
②②倾向于一个方向排列
七影响混凝土强度的因素
硬化后的混凝土在未受到外力作用之前，由于水泥水化造成的化学收缩和物理收缩引起砂浆体积的变化，在粗骨料与砂浆界面上产生了分布极不均匀的拉应力，从而导致界面上形成了许多微细的裂缝。

另外，还因为混凝土成型后的泌水作用，某些上升的水分为粗骨料颗粒所阻止，因而聚集于粗骨料的下缘，混凝土硬化后就成为界面裂缝。

当混凝土受力时，这些预存的界面裂缝会逐渐扩大、延长并汇合连通起来，形成可见的裂缝，致使混凝土结构丧失连续性而遭到完全破坏。

强度试验也证实，正常配比的混凝土破坏主要是骨料与水泥石的粘结界面发生破坏。

所以，混凝土的强度主要取决于水泥石强度及其与骨料的粘结强度。

而粘结强度又与水泥强度等级、水灰比及骨料的性质有密切关系，此外混凝土的强度还受施工质量、养护条件及龄期的影响。

1）水灰比
水泥强度等级和水灰比是决定混凝土强度最主要的因素。

也是决
定性因素。

水泥是混凝土中的活性组成，在水灰比不变时，水泥强度等级愈高，则硬化水泥石的强度愈大，对骨料的胶结力就愈强，配制成的混凝土强度也就愈高。

如常用的塑性混凝土，其水灰比均在0．4～0．8之间。

当混凝土硬化后，多余的水分就残留在混凝土中或蒸发后形成气孔或通道，大大减小了混凝土抵抗荷载的有效断面，而且可能在孔隙周围引起应力集中。

因此，在水泥强度等级相同的情况下，水灰比愈小，水泥石的强度愈高，与骨料粘结力愈大，混凝土强度也愈高。

但是，如果水灰比过小，拌合物过于干稠，在一定的施工振捣条件下，混凝土不能被振捣密实，出现较多的蜂窝、孔洞，将导致混凝土强度严重下降。

2）骨料的影响
当骨料级配良好、砂率适当时，由于组成了坚强密实的骨架，有利于混凝土强度的提高。

如果混凝土骨料中有害杂质较多，品质低，级配不好时，会降低混凝土的强度。

由于碎石表面粗糙有棱角，提高了骨料与水泥砂浆之间的机械啮合力和粘结力，所以在原材料、坍落度相同的条件下，用碎石拌制的混凝土比用卵石拌制的混凝土的强度要高。

骨料的强度影响混凝土的强度。

一般骨料强度越高，所配制的混凝土强度越高，这在低水灰比和配制高强度混凝土时，特别明显。

骨料粒形以三维长度相等或相近的球形或立方体形为好，若含有较多扁
平或细长的颗粒，会增加混凝土的孔隙率，扩大混凝土中骨料的表面积，增加混凝土的薄弱环节，导致混凝土强度下降。

3）养护温度及湿度的影响
混凝土强度是一个渐进发展的过程，其发展的程度和速度取决于水泥的水化状况，而温度和湿度是影响水泥水化速度和程度的重要因素。

因此，混凝土成型后，必须在一定时间内保持适当的温度和足够的湿度，以使水泥充分水化，这就是混凝土的养护。

养护温度高，水泥水化速度加快，混凝土的强度发展也快；反之，在低温下混凝土强度发展迟缓。

当温度降至冰点以下时，则由于混凝土中的水分大部分结冰，不但水泥停止水化，强度停止发展，而且由于混凝土孔隙中的水结冰，产生体积膨胀(约9％)，而对孔壁产生相当大的压应力(可达100MPa)，从而使硬化中的混凝土结构遭到破坏，导致混凝土已获得的强度受到损失。

还应注意的是，混凝土早期强度低，更容易冻坏。

总之，因为水是水泥水化反应的必要条件，只有周围环境湿度适当，水泥水化反应才能顺利进行，使混凝土强度得到充分发展。

如果湿度不够，水泥水化反应不能正常进行，甚至停止水化，会严重降低混凝土强度。