第五章 混 凝 土
Concrete
本章重点介绍普通混凝土的组成及各个组成材料的质量要求和砂石级配的概念、
作用及评定方法；
普通混凝土的主要技术性质 ---和易性、强度、变形性质及耐久性；
普通混凝土质量控制的方法和意义；
普通混凝土配合比设计的原理方法和步骤；
混凝土的定义
广义上 ----凡由胶凝材料、骨料按适当比例配合，拌合制成的混合物，经一定时间硬化而成的人造石材统称之为混凝土。
目前工程上使用最多的是以水泥为胶结材料，以砂、石为骨料，加水及掺入适量外加剂和掺和料拌制的普通水泥混凝土（简称普通混凝土）
5.1.混泥土的基本要求一,混凝土组成材料的作用水和水泥成为水泥浆,
在硬化前 的混凝土拌和物中,水泥浆在砂,
石颗粒之间起润滑作用,
硬化后,水泥浆成为水泥石,将骨料牢固地胶结成为整体,
混凝土中的骨料,一般不与水泥浆起化学反应,其作用是构成混凝土的骨架,
二,混凝土的基本要求四项性能要求,
(1)混凝土拌和物的和易性
(2)强度
(3)耐久性
(4)经济性
5.2 普通混凝土的组成材料水泥 +水 +天然砂 +石子 +掺和料和外加剂水泥 +水 —— 水泥桨（ Paste）
水泥浆＋砂 —— 水泥砂浆（ Mortar）
水泥砂浆＋石子 —— 混凝土（ Concrete)
外加剂－ Admixture
掺和料－
一、水泥的品质要求水泥品种的选择 — 依据工程性质、工程环境、施工条件等合理选择。
水泥标号的选择 — 与配制的混凝土强度等级相适应。
当混凝土强度：
≤ C30,fce=(1.5~2.0)fcu
＞ C30,fce=(0.9~1.5)fcu
水 泥 标 号若水泥标号过低时,为满足强度要求必然使水泥用量过大,不够经济 ;
若水泥标号过高时,较少的水泥用量就可以满足混凝土强度的要求,,但往往不能满足混凝土拌和物和易性和混凝土耐久性的要求,为保证这些性质,还必须再增加水泥,因而也不经济二、细 骨 料
Fine Aggregate
定义,粒径在 0.16— 5mm之间的岩石颗粒称为细骨料。
分类：
天然砂 —— 天然砂是由天然岩石经长期风化等自然条件作用而形成的。
人工砂 —— 人工砂是将天然岩石轧碎而成，其颗粒棱角多，较洁净，但片状颗粒及细粉含量较多，且成本较高，一般只在当地缺乏天然砂源时才采用人工砂。
(一 )、砂的粗细程度和颗粒级配砂的粗细程度 — 是指不同粒径的砂粒，混合在一起后的总体的粗细程度。
砂子通常分为 — 粗砂、中砂、细砂和特细砂等几种。
在相同用砂量条件下，细砂的总表面积较大，粗砂的总表面积较小。在混凝土中砂子表面需用水泥桨包裹，赋予流动性和粘结强度，砂子的总表面积愈大，则需要包裹砂粒表面的水泥桨就愈多。一般用粗砂配制混凝土比用细砂所用水泥为省。
砂的颗粒级配定义,是指不同大小颗粒和数量比例的砂子的 组合或搭配 情况。
在混凝土中 砂粒之间的空隙是由水泥桨所填充，为达到节约水泥和提高强度的目的，就应尽量减小砂粒之间的空隙。
颗粒级配和粗细程度的定量表示砂的颗粒级配和粗细程度，常用筛分析的方法进行测定。用级配区表示砂的级配，用细度模数表示沙的粗细。
筛分析的方法
是用一套孔径（净尺寸）为 5,2.5,1.25、
0.63,0.315,0.16mm的 6个标准筛，将 500g干砂试样由粗到细依次过筛，然后称量余留在各筛上的砂重，并计算出个筛上的 分计筛余百分率 a1,a2,a3,a4,a5,a6、（各筛上的筛余量占砂样总重的百分率）及 累计筛余百分率 A1,A2,A3,A4,A5,A6 （各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和）。累计筛余百分率与分计筛余百分率的关系见下表。
砂的粗细－细度模数（ μ f）
砂的粗细程度用表示细度模数（ μf ），其计算公式为
μf=(β2+β3+β4+β5+β6)-5 β1 /100
细度模数（ μf ）愈大，表示砂愈粗，普通混凝土用砂的细度模数范围一般为 3.7－ 0.7，其中 μf
在 3.7－ 3.1为粗砂，
μf在 3.0－ 2.3为中砂，
μf在 2.2－ 1.6为细砂，
μf在 1.5－ 0.7为特细砂砂的坚固性 与饱和面干
定义,是指砂在气候、环境或其它物理因素作用下抵抗破裂的能力。
按标准规定,用硫酸钠溶液检验，砂样经 5次循环后其质量损失应符合书中表 5-
5的规定
饱和面干定义,
当骨料颗粒表面干燥,而颗粒内部的孔隙含水饱和时,称为饱和面干状态,此时的含水率,称为饱和面干吸水率,
三、粗 骨 料
定义,粒径＞ 5mm的岩石颗粒
分类,卵石（砾石） 碎石
卵石 —— 是由天然岩石经自然条件长期作用而形成的粒径大于 5mm的颗粒，按其产源可分为河卵石,海卵石,山卵石 等几种，其中河卵石应用较多。
碎石 —— 由天然岩石经破碎、筛分而成，也可将大卵石轧碎、筛分而得。
标准：,普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验办法,（ JGJ53－ 92）
(一 )、骨料最大粒径 (Dmax)
1.定义,
粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大立径
2.最大粒级径的大小表示骨料的粗细程度,粗骨料粒径增大时,骨料的总表面积件小,因而可使水泥浆用量减小,这不仅能节约水泥,而且有助于提高混凝土的密实度,件小发热量及混凝土的收缩,因此在条件允许的情况下,当配置中等强度等级以下的混凝土时,应尽量采用最大粒径大粗骨料,
最大粒径限值
,混凝土结构工程施工及验收规范,
（ GBJ50204— 92）规定,
混凝土用粗骨料的最大粒径不得大于结构截面最小尺寸的 1/4，同时不得大于钢筋最小净距的
3/4；
对于混凝土实心板，可允许采用最大粒径达 1/2
板厚的骨料，但最大粒径不得超过 50mm；
对泵送混凝土，碎石最大粒径与输送管内径之比，宜小于或等于 1,3，卵石宜小于或等于 1：
2.5
连续级配和间断级配
连续级配 —— 是按颗粒尺寸大小由小到大连续分级（ 5mm— Dmax）,每一级骨料都占有一定比例。连续级配颗粒级差小（ D/d≈2 ）,配制的混凝土拌和物和易性好，不易发生离析；
间断级配 —— 是人为剔除某些中间粒级颗粒，
大颗粒的空隙直接由比它小得多的颗粒去填充，
颗粒级差大（ D/d≈6 ）,空隙率的降低比连续级配快得多，可最大限度地发挥骨料的骨架，
减小水泥用量。但混凝土拌和物易产生离析现象；
5.3普通混凝土的拌和物的性质混凝土硬化前,
混凝土拌合物的和易性（工作性
Workability）
混凝土硬化后,
混凝土的强度、变形性能和耐久性一,和 易 性
和易性 —— 指混凝土拌和物易于各施工工序施工操作（搅拌、运输、浇注、捣实）并能获得质量均匀，成型密实的混凝土的性能。
和易性是一 项综合性的技术指标，包括：
a.流动性 b,粘聚性 c.保水性
不同的施工方式，所要求的和易性不同。
(一 ).黏 聚 性
粘聚性 — 是指混凝土拌和物内部组分之间具有一定的凝聚力，在运输和浇注过程中不致发生分层离析现象使混凝土保持整体均匀的性能。
粘聚性差的混凝土拌合物，在施工过程中易出现 分层,离析 现象。
离析 — 指混凝土拌合物各组分分离，造成不均匀和失去连续性的现象。常有两种形式：粗骨料从混合料中分离；稀水泥浆从混合料中淌出。
分层 — 指混凝土浇注后由于重力沉降产生的不均匀分布现象。
(二 ).流 动 性
流动性 —— 是指混凝土拌和物在 自重 或机械振捣 作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。
（广义上：流动性是固、液体混合物，
即分散系统中克服内阻力而产生变形的性能，其大小取决于固、液相的比例）。
流动性的大小，反映混凝土拌和物的稀稠，直接影响着浇捣施工的难易和混凝土的质量。
(三 ).保 水 性
保水性 —— 是指混凝土拌和物具有一定的保持内部水份的能力，在施工过程中不致产生严重的泌水现象,
保水性差的混凝土拌和物，在施工过程中，一部分水易从内部析出至表面，在混凝土内部形成泌水通道，使混凝土的密实性变差，降低混凝土的强度和耐久性。它反映混凝土拌和物的稳定性。
影响和易性的因素
水泥浆的数量
水泥浆的稠度
砂率
组成材料性质的影响
外加剂
时间和温度
5.4普通混凝土结构及性质一,砼的抗压强度与强度等级
定义：混凝土的抗压强度是指标准试件在压力作用下 直到破坏的单位面积所能承受的最大应力 （亦称极限强度）。
混凝土结构物常以抗压强度为主要参数进行设计，而且抗压强度与其它强度及变形有良好的相关性，因此，抗压强度常作为评定混凝土质量的指标，并作为确定强度二、影响混凝土强度的因素
砼结构连续性的丧失：
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破环,
三,荷载作用下的变形
(一 )混凝土的弹性模量
定义 —— 在应力－应变曲线上任一点的应力 σ 与其应变 ε 的比值，称作混凝土在该应力下的变形模量。
弹性模量的三种表示方法,
a.初始切线模量 b.切线模量
c.割线模量
(二 )影响混凝土弹性模量的因素
混凝土的强度越高,弹性模量也越大 ;
骨料弹性模量越高,混凝土的弹性模量越大 ;状态下的混凝土弹性模量要比干燥的高 ;混凝土中水泥浆含量较少,弹性模量较大 ;蒸气养护混凝土比潮湿养护混凝土的弹性模量低 10%.
(三 ).徐变及其对结构物的影响
定义,混凝土在持续荷载作用下,随时间增长的变形,
有利面：
徐变可消除钢筋混凝土内的应力集中，使应力重分布，从而使局部应力集中得到缓解；
对大体积混凝土则能消除一部分由于温度变形所产生的破坏应力。
不利面：
在预应力钢筋混凝土中，混凝土的徐变将使钢筋的预加应力受到损失 。
四,混凝土的耐久性
DURABILITY of CONCRETE
长期以来，人们一直认为混凝土材料是一种耐久性良好的材料，因为不少用其建造的结构物使用寿命长久。如一些早期建成的混凝土建筑物，已经使用了 100年上下仍然完好。但与此同时不少结构物过早地毁坏，维修困难而且费用高昂，促使人们重视耐久性问题；许多大型结构物的兴建，例如海底隧道、跨海大桥,石油钻井平台、核废料储存容器等，对使用寿命提出了更高的要求，如 100年,150年，甚至几百年
(一 ).耐久性的定义
定义 —— 混凝土抵抗 环境介质作用 并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全、正常使用的能力称为耐久性。
(二 ).提高混凝土耐久性的措施
a.合理选择水泥品种。
b.选用质量良好，技术条件合格的砂石骨料。
c.控制水灰比及保证足够的水泥用量是保证混凝土密实度的重要措施，是提高混凝土耐久性的关键。
d.掺入减水剂或引气剂，改善混凝土的孔结构，对提高混凝土的抗渗性和抗冻性有良好作用,
e.改善施工操作，保证施工质
5.6 混 凝 土 配 合 比 设 计
目的：
确定混凝土中各组成材料数量之间的比例关系。
常用的表示方法：
以每 1混凝土中各项材料的质量表示，
水泥（ mc） 300 kg、水（ mw） 180 kg、
砂（ ms） 720 kg、石子（ mg） 1200 kg
以各项材料的质量比来表示（以水泥质量为 1）
如,
水泥：砂：石子：水＝ 1,2.4:4:0.6
一,混凝土配合比设计中的三个参数
Ⅰ,水与水泥之间的比例关系 —
水灰比表示；
Ⅱ,砂与石子之间的比关系 —
砂率表示；
Ⅲ,水泥浆与骨料之间的比例关系 —
单位体积用水量来表示确定三个参数的基本原则：
在满足混凝土强度和耐久性的基础上，确定混凝土的水灰比；
在满足混凝土施工要求的和易性基础上，根据粗骨料的种类和规格确定混凝土的单位用水量；
砂在骨料中的数量应以填充石子空隙后略有富余的原则来确定砂率。
混凝土配合比设计的步骤
Ⅰ 初步计算配合比
Ⅱ 基准配合比 (调整坍落度 )
Ⅲ 实验室配合比 (校核强度、耐久性 )
Ⅳ 施工配合比 (扣减工地砂石含水量 )
二、初步计算配合比
计算步骤：
第一步：确定配制混凝土强度
第二步：确定水灰比
第三步：确定用水量
第四步：确定水泥用量
第五步：确定砂率
第六步：确定砂石用量第一步：混凝土配制强度的确定
依据公式：
fcu.＝ fcu.k + 1.645σ
式中,fcu.—— 混凝土配制强度（ MPa）
fcu.k—— 设计要求的混凝土强度等级；
σ —— 混凝土强度标准差（ MPa）。
σ 的确定：
A、施工单位有强度历史资料时，依公式计算；
B、施工单位无强度历史资料时，查表 5-15取用。
第二步,初步确定水灰比（ W/C）
依混凝土强度公式：
fcu,=Afc(C/W-B)
W/C=Afc/(fcu,+ABfc)
fc — 水泥实际强度,如无法取得实际强度可按
fc =Kc* fcb=1.13 fcb(水泥标号 )计算
A,B — 经验系数,如,啐石 A=0.46,B=0.52
卵石 A=0.48,B=0.61
耐久性校核：
上式水灰比还不得大于表 5－ 11中规定的最大水灰比值,否则结果两者取最小值。
第三步,选取 1M3混凝土的用水量
根据所用粗骨料的种类、最大粒径及施工所要求的坍落度值，
查表 5－ 16，选取 1 M3混凝土的用水量。
第四步,计算 1M3混凝土的水泥用量
计算 —— 根据确定的水灰比（ W/C）和选用的单位用水量（ W），
可计算出水泥用量（ C0）,
C0 =W/(W/C)
校核 —— 为保证混凝土的耐久性，由上式计算得出的水泥用量还应满足表 5－ 11
规定的最小水泥用量的要求 ;当计算的水泥用量小于最小水泥用量时,取两者最大值。
第五步,选取合理砂率值
方法：
Ⅰ,依据填充理论和砂石状态参数，计算砂率；
Ⅱ,根据混凝土拌和物的和易性，通过试验求出合理砂率 —— 坍落度最大的最小砂率；
Ⅲ,如无试验资料，可根据骨料品种、
规格和水灰比，按表 5－ 17选用 。
第六步,计算砂、石的用量 S,G
A 质量法：
若原材料情况比较稳定，所配制的混凝土拌和物的表观密度将接近一个固定值。
B体积法,
假定混凝土拌和物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌和物中所含空气体积之总和。
体 积 法
假定混凝土拌和物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌和物中所含空气体积之总和，
可列出下式：
C/ Ρ c+ W/ ρ w+S/ ρ s’+G/ ρ g+10α L=1000L
式中,
Ρ c─ 水泥密度,可取 2900～ 3100 （ kg/m3）；
ρ g─ 粗骨料的表观密度（ kg/m3 ）；
ρ s─ 细骨料的表观密度（ kg/m3 ）；
ρ w─ 水的密度,可取 1000 （ kg/m3 ）；
α ─ 混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，又可取 1.联立两式即可求出 mgo、
mso。
配合比的试配、调整
以上求出的各材料用量，是借助于一些经验公式和数据计算出来的，或是利用经验资料查得的，因而不一定能够完全符合具体的工程实际情况，必须通过试拌调整，直到混凝土拌和物的和易性符合要求为止，然后提出供检验强度用的基准配合比。
二,基准配合比 — 和易性的调整
按估计的初步配合比,称取 15— 30L混凝土拌和物进行试拌,检验混凝土拌和物的和易性,当流动性大于要求值时,可保持砂率不变,适当增加砂,石用量 ;若流动性小于要求值,可保持水灰比不变,适当增加水和水泥用量 ;若 黏聚性和保水性差,
可适当增加砂率,
三、实验室配合比 — 强度校验
采用三个不同的配合比，其一为基准配合比，另外两个配合比的 W/C较基准配合比分别增加或减少 0.05。
每种配合比至少制作一组（三块）试件，
标准养护到 28d时进行强度（活耐久性）
测试。
由试验得出的各灰水比及其对应的混凝土的强度（和耐久性）关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（ fcu,）
相对应的灰水比,并确定出设计配合比。
实验室配合比的确定
用水量（ W） ── 取基准配合比中的用水量，并根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度，进行适当的调整；
水泥用量（ C） ── 以用水量乘以选定出的灰水比计算确定；
粗、细骨料用量（ S,G） ── 取基准配合比中的粗、细骨料用量，并按选定的灰水比进行适当的调整。
四,换算施工配合比
经测定工地上砂的含水率为 Ws,石自含水率 Wg,则施工配合比为,
水泥用量 与实验室配合比相同为 C’
砂用量 S’ S’=S(1+Ws)
石子用量 G’ G’=G(1+Wg)
用水量 W’ W’ =W-S*Ws-G*Wg
Concrete
本章重点介绍普通混凝土的组成及各个组成材料的质量要求和砂石级配的概念、
作用及评定方法；
普通混凝土的主要技术性质 ---和易性、强度、变形性质及耐久性；
普通混凝土质量控制的方法和意义；
普通混凝土配合比设计的原理方法和步骤；
混凝土的定义
广义上 ----凡由胶凝材料、骨料按适当比例配合，拌合制成的混合物，经一定时间硬化而成的人造石材统称之为混凝土。
目前工程上使用最多的是以水泥为胶结材料，以砂、石为骨料，加水及掺入适量外加剂和掺和料拌制的普通水泥混凝土（简称普通混凝土）
5.1.混泥土的基本要求一,混凝土组成材料的作用水和水泥成为水泥浆,
在硬化前 的混凝土拌和物中,水泥浆在砂,
石颗粒之间起润滑作用,
硬化后,水泥浆成为水泥石,将骨料牢固地胶结成为整体,
混凝土中的骨料,一般不与水泥浆起化学反应,其作用是构成混凝土的骨架,
二,混凝土的基本要求四项性能要求,
(1)混凝土拌和物的和易性
(2)强度
(3)耐久性
(4)经济性
5.2 普通混凝土的组成材料水泥 +水 +天然砂 +石子 +掺和料和外加剂水泥 +水 —— 水泥桨（ Paste）
水泥浆＋砂 —— 水泥砂浆（ Mortar）
水泥砂浆＋石子 —— 混凝土（ Concrete)
外加剂－ Admixture
掺和料－
一、水泥的品质要求水泥品种的选择 — 依据工程性质、工程环境、施工条件等合理选择。
水泥标号的选择 — 与配制的混凝土强度等级相适应。
当混凝土强度：
≤ C30,fce=(1.5~2.0)fcu
＞ C30,fce=(0.9~1.5)fcu
水 泥 标 号若水泥标号过低时,为满足强度要求必然使水泥用量过大,不够经济 ;
若水泥标号过高时,较少的水泥用量就可以满足混凝土强度的要求,,但往往不能满足混凝土拌和物和易性和混凝土耐久性的要求,为保证这些性质,还必须再增加水泥,因而也不经济二、细 骨 料
Fine Aggregate
定义,粒径在 0.16— 5mm之间的岩石颗粒称为细骨料。
分类：
天然砂 —— 天然砂是由天然岩石经长期风化等自然条件作用而形成的。
人工砂 —— 人工砂是将天然岩石轧碎而成，其颗粒棱角多，较洁净，但片状颗粒及细粉含量较多，且成本较高，一般只在当地缺乏天然砂源时才采用人工砂。
(一 )、砂的粗细程度和颗粒级配砂的粗细程度 — 是指不同粒径的砂粒，混合在一起后的总体的粗细程度。
砂子通常分为 — 粗砂、中砂、细砂和特细砂等几种。
在相同用砂量条件下，细砂的总表面积较大，粗砂的总表面积较小。在混凝土中砂子表面需用水泥桨包裹，赋予流动性和粘结强度，砂子的总表面积愈大，则需要包裹砂粒表面的水泥桨就愈多。一般用粗砂配制混凝土比用细砂所用水泥为省。
砂的颗粒级配定义,是指不同大小颗粒和数量比例的砂子的 组合或搭配 情况。
在混凝土中 砂粒之间的空隙是由水泥桨所填充，为达到节约水泥和提高强度的目的，就应尽量减小砂粒之间的空隙。
颗粒级配和粗细程度的定量表示砂的颗粒级配和粗细程度，常用筛分析的方法进行测定。用级配区表示砂的级配，用细度模数表示沙的粗细。
筛分析的方法
是用一套孔径（净尺寸）为 5,2.5,1.25、
0.63,0.315,0.16mm的 6个标准筛，将 500g干砂试样由粗到细依次过筛，然后称量余留在各筛上的砂重，并计算出个筛上的 分计筛余百分率 a1,a2,a3,a4,a5,a6、（各筛上的筛余量占砂样总重的百分率）及 累计筛余百分率 A1,A2,A3,A4,A5,A6 （各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和）。累计筛余百分率与分计筛余百分率的关系见下表。
砂的粗细－细度模数（ μ f）
砂的粗细程度用表示细度模数（ μf ），其计算公式为
μf=(β2+β3+β4+β5+β6)-5 β1 /100
细度模数（ μf ）愈大，表示砂愈粗，普通混凝土用砂的细度模数范围一般为 3.7－ 0.7，其中 μf
在 3.7－ 3.1为粗砂，
μf在 3.0－ 2.3为中砂，
μf在 2.2－ 1.6为细砂，
μf在 1.5－ 0.7为特细砂砂的坚固性 与饱和面干
定义,是指砂在气候、环境或其它物理因素作用下抵抗破裂的能力。
按标准规定,用硫酸钠溶液检验，砂样经 5次循环后其质量损失应符合书中表 5-
5的规定
饱和面干定义,
当骨料颗粒表面干燥,而颗粒内部的孔隙含水饱和时,称为饱和面干状态,此时的含水率,称为饱和面干吸水率,
三、粗 骨 料
定义,粒径＞ 5mm的岩石颗粒
分类,卵石（砾石） 碎石
卵石 —— 是由天然岩石经自然条件长期作用而形成的粒径大于 5mm的颗粒，按其产源可分为河卵石,海卵石,山卵石 等几种，其中河卵石应用较多。
碎石 —— 由天然岩石经破碎、筛分而成，也可将大卵石轧碎、筛分而得。
标准：,普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验办法,（ JGJ53－ 92）
(一 )、骨料最大粒径 (Dmax)
1.定义,
粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大立径
2.最大粒级径的大小表示骨料的粗细程度,粗骨料粒径增大时,骨料的总表面积件小,因而可使水泥浆用量减小,这不仅能节约水泥,而且有助于提高混凝土的密实度,件小发热量及混凝土的收缩,因此在条件允许的情况下,当配置中等强度等级以下的混凝土时,应尽量采用最大粒径大粗骨料,
最大粒径限值
,混凝土结构工程施工及验收规范,
（ GBJ50204— 92）规定,
混凝土用粗骨料的最大粒径不得大于结构截面最小尺寸的 1/4，同时不得大于钢筋最小净距的
3/4；
对于混凝土实心板，可允许采用最大粒径达 1/2
板厚的骨料，但最大粒径不得超过 50mm；
对泵送混凝土，碎石最大粒径与输送管内径之比，宜小于或等于 1,3，卵石宜小于或等于 1：
2.5
连续级配和间断级配
连续级配 —— 是按颗粒尺寸大小由小到大连续分级（ 5mm— Dmax）,每一级骨料都占有一定比例。连续级配颗粒级差小（ D/d≈2 ）,配制的混凝土拌和物和易性好，不易发生离析；
间断级配 —— 是人为剔除某些中间粒级颗粒，
大颗粒的空隙直接由比它小得多的颗粒去填充，
颗粒级差大（ D/d≈6 ）,空隙率的降低比连续级配快得多，可最大限度地发挥骨料的骨架，
减小水泥用量。但混凝土拌和物易产生离析现象；
5.3普通混凝土的拌和物的性质混凝土硬化前,
混凝土拌合物的和易性（工作性
Workability）
混凝土硬化后,
混凝土的强度、变形性能和耐久性一,和 易 性
和易性 —— 指混凝土拌和物易于各施工工序施工操作（搅拌、运输、浇注、捣实）并能获得质量均匀，成型密实的混凝土的性能。
和易性是一 项综合性的技术指标，包括：
a.流动性 b,粘聚性 c.保水性
不同的施工方式，所要求的和易性不同。
(一 ).黏 聚 性
粘聚性 — 是指混凝土拌和物内部组分之间具有一定的凝聚力，在运输和浇注过程中不致发生分层离析现象使混凝土保持整体均匀的性能。
粘聚性差的混凝土拌合物，在施工过程中易出现 分层,离析 现象。
离析 — 指混凝土拌合物各组分分离，造成不均匀和失去连续性的现象。常有两种形式：粗骨料从混合料中分离；稀水泥浆从混合料中淌出。
分层 — 指混凝土浇注后由于重力沉降产生的不均匀分布现象。
(二 ).流 动 性
流动性 —— 是指混凝土拌和物在 自重 或机械振捣 作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。
（广义上：流动性是固、液体混合物，
即分散系统中克服内阻力而产生变形的性能，其大小取决于固、液相的比例）。
流动性的大小，反映混凝土拌和物的稀稠，直接影响着浇捣施工的难易和混凝土的质量。
(三 ).保 水 性
保水性 —— 是指混凝土拌和物具有一定的保持内部水份的能力，在施工过程中不致产生严重的泌水现象,
保水性差的混凝土拌和物，在施工过程中，一部分水易从内部析出至表面，在混凝土内部形成泌水通道，使混凝土的密实性变差，降低混凝土的强度和耐久性。它反映混凝土拌和物的稳定性。
影响和易性的因素
水泥浆的数量
水泥浆的稠度
砂率
组成材料性质的影响
外加剂
时间和温度
5.4普通混凝土结构及性质一,砼的抗压强度与强度等级
定义：混凝土的抗压强度是指标准试件在压力作用下 直到破坏的单位面积所能承受的最大应力 （亦称极限强度）。
混凝土结构物常以抗压强度为主要参数进行设计，而且抗压强度与其它强度及变形有良好的相关性，因此，抗压强度常作为评定混凝土质量的指标，并作为确定强度二、影响混凝土强度的因素
砼结构连续性的丧失：
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破环,
三,荷载作用下的变形
(一 )混凝土的弹性模量
定义 —— 在应力－应变曲线上任一点的应力 σ 与其应变 ε 的比值，称作混凝土在该应力下的变形模量。
弹性模量的三种表示方法,
a.初始切线模量 b.切线模量
c.割线模量
(二 )影响混凝土弹性模量的因素
混凝土的强度越高,弹性模量也越大 ;
骨料弹性模量越高,混凝土的弹性模量越大 ;状态下的混凝土弹性模量要比干燥的高 ;混凝土中水泥浆含量较少,弹性模量较大 ;蒸气养护混凝土比潮湿养护混凝土的弹性模量低 10%.
(三 ).徐变及其对结构物的影响
定义,混凝土在持续荷载作用下,随时间增长的变形,
有利面：
徐变可消除钢筋混凝土内的应力集中，使应力重分布，从而使局部应力集中得到缓解；
对大体积混凝土则能消除一部分由于温度变形所产生的破坏应力。
不利面：
在预应力钢筋混凝土中，混凝土的徐变将使钢筋的预加应力受到损失 。
四,混凝土的耐久性
DURABILITY of CONCRETE
长期以来，人们一直认为混凝土材料是一种耐久性良好的材料，因为不少用其建造的结构物使用寿命长久。如一些早期建成的混凝土建筑物，已经使用了 100年上下仍然完好。但与此同时不少结构物过早地毁坏，维修困难而且费用高昂，促使人们重视耐久性问题；许多大型结构物的兴建，例如海底隧道、跨海大桥,石油钻井平台、核废料储存容器等，对使用寿命提出了更高的要求，如 100年,150年，甚至几百年
(一 ).耐久性的定义
定义 —— 混凝土抵抗 环境介质作用 并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全、正常使用的能力称为耐久性。
(二 ).提高混凝土耐久性的措施
a.合理选择水泥品种。
b.选用质量良好，技术条件合格的砂石骨料。
c.控制水灰比及保证足够的水泥用量是保证混凝土密实度的重要措施，是提高混凝土耐久性的关键。
d.掺入减水剂或引气剂，改善混凝土的孔结构，对提高混凝土的抗渗性和抗冻性有良好作用,
e.改善施工操作，保证施工质
5.6 混 凝 土 配 合 比 设 计
目的：
确定混凝土中各组成材料数量之间的比例关系。
常用的表示方法：
以每 1混凝土中各项材料的质量表示，
水泥（ mc） 300 kg、水（ mw） 180 kg、
砂（ ms） 720 kg、石子（ mg） 1200 kg
以各项材料的质量比来表示（以水泥质量为 1）
如,
水泥：砂：石子：水＝ 1,2.4:4:0.6
一,混凝土配合比设计中的三个参数
Ⅰ,水与水泥之间的比例关系 —
水灰比表示；
Ⅱ,砂与石子之间的比关系 —
砂率表示；
Ⅲ,水泥浆与骨料之间的比例关系 —
单位体积用水量来表示确定三个参数的基本原则：
在满足混凝土强度和耐久性的基础上，确定混凝土的水灰比；
在满足混凝土施工要求的和易性基础上，根据粗骨料的种类和规格确定混凝土的单位用水量；
砂在骨料中的数量应以填充石子空隙后略有富余的原则来确定砂率。
混凝土配合比设计的步骤
Ⅰ 初步计算配合比
Ⅱ 基准配合比 (调整坍落度 )
Ⅲ 实验室配合比 (校核强度、耐久性 )
Ⅳ 施工配合比 (扣减工地砂石含水量 )
二、初步计算配合比
计算步骤：
第一步：确定配制混凝土强度
第二步：确定水灰比
第三步：确定用水量
第四步：确定水泥用量
第五步：确定砂率
第六步：确定砂石用量第一步：混凝土配制强度的确定
依据公式：
fcu.＝ fcu.k + 1.645σ
式中,fcu.—— 混凝土配制强度（ MPa）
fcu.k—— 设计要求的混凝土强度等级；
σ —— 混凝土强度标准差（ MPa）。
σ 的确定：
A、施工单位有强度历史资料时，依公式计算；
B、施工单位无强度历史资料时，查表 5-15取用。
第二步,初步确定水灰比（ W/C）
依混凝土强度公式：
fcu,=Afc(C/W-B)
W/C=Afc/(fcu,+ABfc)
fc — 水泥实际强度,如无法取得实际强度可按
fc =Kc* fcb=1.13 fcb(水泥标号 )计算
A,B — 经验系数,如,啐石 A=0.46,B=0.52
卵石 A=0.48,B=0.61
耐久性校核：
上式水灰比还不得大于表 5－ 11中规定的最大水灰比值,否则结果两者取最小值。
第三步,选取 1M3混凝土的用水量
根据所用粗骨料的种类、最大粒径及施工所要求的坍落度值，
查表 5－ 16，选取 1 M3混凝土的用水量。
第四步,计算 1M3混凝土的水泥用量
计算 —— 根据确定的水灰比（ W/C）和选用的单位用水量（ W），
可计算出水泥用量（ C0）,
C0 =W/(W/C)
校核 —— 为保证混凝土的耐久性，由上式计算得出的水泥用量还应满足表 5－ 11
规定的最小水泥用量的要求 ;当计算的水泥用量小于最小水泥用量时,取两者最大值。
第五步,选取合理砂率值
方法：
Ⅰ,依据填充理论和砂石状态参数，计算砂率；
Ⅱ,根据混凝土拌和物的和易性，通过试验求出合理砂率 —— 坍落度最大的最小砂率；
Ⅲ,如无试验资料，可根据骨料品种、
规格和水灰比，按表 5－ 17选用 。
第六步,计算砂、石的用量 S,G
A 质量法：
若原材料情况比较稳定，所配制的混凝土拌和物的表观密度将接近一个固定值。
B体积法,
假定混凝土拌和物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌和物中所含空气体积之总和。
体 积 法
假定混凝土拌和物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌和物中所含空气体积之总和，
可列出下式：
C/ Ρ c+ W/ ρ w+S/ ρ s’+G/ ρ g+10α L=1000L
式中,
Ρ c─ 水泥密度,可取 2900～ 3100 （ kg/m3）；
ρ g─ 粗骨料的表观密度（ kg/m3 ）；
ρ s─ 细骨料的表观密度（ kg/m3 ）；
ρ w─ 水的密度,可取 1000 （ kg/m3 ）；
α ─ 混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，又可取 1.联立两式即可求出 mgo、
mso。
配合比的试配、调整
以上求出的各材料用量，是借助于一些经验公式和数据计算出来的，或是利用经验资料查得的，因而不一定能够完全符合具体的工程实际情况，必须通过试拌调整，直到混凝土拌和物的和易性符合要求为止，然后提出供检验强度用的基准配合比。
二,基准配合比 — 和易性的调整
按估计的初步配合比,称取 15— 30L混凝土拌和物进行试拌,检验混凝土拌和物的和易性,当流动性大于要求值时,可保持砂率不变,适当增加砂,石用量 ;若流动性小于要求值,可保持水灰比不变,适当增加水和水泥用量 ;若 黏聚性和保水性差,
可适当增加砂率,
三、实验室配合比 — 强度校验
采用三个不同的配合比，其一为基准配合比，另外两个配合比的 W/C较基准配合比分别增加或减少 0.05。
每种配合比至少制作一组（三块）试件，
标准养护到 28d时进行强度（活耐久性）
测试。
由试验得出的各灰水比及其对应的混凝土的强度（和耐久性）关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（ fcu,）
相对应的灰水比,并确定出设计配合比。
实验室配合比的确定
用水量（ W） ── 取基准配合比中的用水量，并根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度，进行适当的调整；
水泥用量（ C） ── 以用水量乘以选定出的灰水比计算确定；
粗、细骨料用量（ S,G） ── 取基准配合比中的粗、细骨料用量，并按选定的灰水比进行适当的调整。
四,换算施工配合比
经测定工地上砂的含水率为 Ws,石自含水率 Wg,则施工配合比为,
水泥用量 与实验室配合比相同为 C’
砂用量 S’ S’=S(1+Ws)
石子用量 G’ G’=G(1+Wg)
用水量 W’ W’ =W-S*Ws-G*Wg
