第三章 混凝土（ concrete）
?混凝土是由胶凝材料、粗细骨料 (又称集
料 )加水拌和后，经一定时间硬化而成的
人造石材。
世界上用量最大的人工建筑材料。
? 第一节 概 述
– 混凝土按照表观密度大小分为三类：
? (1)重混凝土 (?0>2500Kg/M3)
? (2)普通混凝土 (?0=1950~2500Kg/M3)
? (3)轻混凝土 (?0<1950Kg/M3)
? ① 轻骨料混凝土
? ②多孔混凝土 (泡沫混凝土、加气混凝土 )
? ③ 大孔混凝土
– 混凝土按强度等级可分为：
? ①普通混凝土：强度等级为 C7.5-C60；
? ②高强混凝土：强度等级为 C60-000；
? ③超高强混凝土：强度等级大于 C100。
——按流动性分类：
? 干硬性混凝土、流动性混凝土、自流平
（自密实）混凝土、泵送混凝土
——按胶凝材料分类：
?水泥混凝土、石膏混凝土、沥青混凝土、
水玻璃混凝土、碱矿渣混凝土、聚合物
混凝土。
–混凝土按施工工艺可分为：
?泵送混凝土、喷射混凝土、
真空脱水混凝土、造壳混凝
土 (裹砂混凝土 )、碾压混凝
土、压力灌浆混凝土 (预填
骨料混凝土 )、热拌混凝土、
太阳能养护混凝土等多种。
–混凝土按掺合料可分为：
?粉煤灰混凝土、硅灰混凝土、
磨细高炉矿渣混凝土、纤维
混凝土等多种。
–混凝土也可按功能或材料分类
?如防水混凝土、耐热混
凝土、耐酸混凝土、纤
维混凝土和聚合物混凝
土。
第二节 普通混凝土的原材料
?基本组分：水泥、集料 (砂、石 )和水
?现代混凝土：水泥、集料 (砂、石 )、
水、外加剂、掺合料 (矿物外加剂 )
一,水泥 cement
? 1,水泥作用
? 与水形成水泥浆流动性（水泥浆）、
强度（水泥石），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，赋于拌合物一
定的和易性，便于施工，硬化后，
将骨料胶结成一个整体。
? 2,水泥选择
? （ 1）水泥品种选择
? 根据砼所要求的性能指标及所处的环境条
件、砼工程特点而选择水泥。
? （ 2）水泥强度等级的选择
–一般强度混凝土，水泥强度等级一般
为混凝土强度等级的 1.5-2倍。
–对高强度混凝土，水泥强度等级一般
为混凝土强度等级的 1.0-1.5倍。
–对超高强混凝土，选用高强度等级的
水泥。
二、拌和与养护用水 ——提供流动性
（水泥浆）及水泥水化。
? 优先采用符合国家标准的饮用
水。
? 水中杂质含量限制值 (pH值、
氯化物、硫酸盐 )
三,细骨料（ fine aggregate）
——砂 sand
?砂、石 ——起到骨架的作用，故而又称
集料。
?粒径在 0.15-4.75mm之间
1,有害杂质
?① 粘土, 粉砂, 淤泥 ——影响与水泥石
的粘结强度, 增加需水量, 从而增加了
砼的收缩, 降低砼强度与耐久性 。
?② 有机杂质, 硫酸盐 ——影响砼整体强
度, 对水泥腐蚀作用 。
?③ 海砂中对 Cl-的控制
? 2,颗粒形状及表面特征
–天然砂 (natural sand)：河砂、海砂
–人工砂 (artificial sand)：山砂、机制
砂
–从流动性上看，人工砂的颗粒形状及
表面特征不及天然砂好
–从粘结力上看，天然砂的颗粒形状及
表面特征不及人工砂好
?3,砂的粗细程度和颗粒级配
? 骨料颗粒级配
?筛分法
? 累计筛余与分计筛余的关系
? 砂级配区的规定, 砂的级配区筛分曲线
? 砂的细度模数 及级配评定
4,砂的坚固性
? 在气候、环境温、湿度及其他物理
因素作用下抵抗破裂的能力 ——用
Na2SO4溶液浸泡。
5,砂的物理性质
?（ 1） 密度、表观密度、堆积密度
?（ 2） 空隙率和填充率
?（ 3） 含水状态：全干、气干、饱和面
干、润湿四种状态
四,粗骨料 (coarse aggregate)——石
子 (crushed stone)
? 粒径大于 4.75mm
? (1)有害杂质含量 (含泥量, 针片状颗
粒含量,碱骨料反应 )
? (2)颗粒形状及表面特征 (碎石、卵石 )
? (3)强度和坚固性
–1)强度 (抗压强度, 压碎指标 )
–2)坚固性
? (4)最大粒径与颗粒级配
–1)最大粒径
–2)颗粒级配 (筛分析试验 )
5,石子的物理性质
?（ 1） 密度、表观密度、堆积密度
?（ 2） 空隙率和填充率
?（ 3） 孔隙率和密实度
?（ 4） 含水状态：全干、气干、饱和面
干、润湿四种状态
五、其他品种的砼骨料
? 1,矿渣骨料：
? ① 粗骨料 ——高炉重矿渣破碎, 筛分而成；
? ② 细骨料 ——水淬高炉矿渣或粉碎后的高炉重
矿渣与普通骨料砼相比, 矿渣骨料砼有以下特
点,① 早强较高, 后期相同或略有下降； ② 注
意矿渣的稳定性, 主要是 CaO； ③ 由于矿渣表
面粗糙, 易吸水, 因而和易性不利； ④ 不得使
用矾水泥与矿值共同使用 。
2．轻骨料 ——配制轻砼
? ① 工业废料轻骨料：膨胀矿渣珠, 自然煤矸石,
轻砂等；
? ② 天然轻骨料：浮石, 火山渣等；
? ③ 人造轻骨料：粘陶粒, 页岩陶粒, 粉煤灰陶
粒等 。
用于：
? （ 1） 用于承重结构；
? （ 2） 用于非承重结构, 起隔热, 保温, 隔声
等作用 。
? 3,防护砼骨料 ——防射线幅射 ——比重
较大, 含水量调的重骨料或含硼较多的
骨料 。
? 4,再生砼骨料
六、原材料间配合比
? 1,水灰比和用水量
? 决定水灰比与用水量的因素,① 强度 ② 流
动性
? 2,砂率：砂在砂, 石总质量中的百分率 。
? 3,水泥用量：考察因素,① 强度； ② 和
易性； ③ 经济性
? 4,单位用水量
? ——和易性
一,混凝土拌合物的和易性
? (1)和易性的概念 (流动性, 粘聚性 和
保水性 )
第三节 普通混凝土拌和物
? (2)和易性的检测 (流动性的检测 )
–1)坍落度试验
–2)维勃稠度试验
–3)其它方法
?二、流动性 (坍落度 )指标的选择
?三、砼流动性（ Slump）损失
? 四、影响和易性的主要因素
–1)材料品种与用量的影响
? ①水泥品种和细度,用粉煤灰水泥拌制
的混凝土流动性最好，保水性和粘聚性
也较好。
? ②水泥浆数量,水泥浆数量不能太多也
不能太少
? ③水灰比 (单位用水量 )
混凝土用水量选用表（ kg/m3）
?④ 砂率 (sand percentage)
砂率与坍落度的关系曲线 (最优砂率 )
砂率与水泥浆用量的关系曲线
混凝土砂率选用表／％ 与 砂率的计算公式
?⑤外加剂 (减水剂、泵送剂 )和掺合料 (粉煤
灰 )
–2)环境的温度与湿度的影响
?环境的温度 高,空气湿度小，
拌合物水分蒸发快，坍落度损
失大，坍落度小。
–3)工艺对和易性 (workability)影响
?拌合好，塌落度 (slump)大。
五、混凝土拌和物流变性
?凡在适当外力作用下，材料的流动和变
形性能，即为材料的流变性。
?混凝土材料在拌和物阶段，由于有浆体
的作用，因而具有流变性，但粗、细集
料使得其流变性能的研究很复杂。
?一般认为，混凝土拌和物符合宾汉姆模
型。
宾汉姆模型
圣维南模型牛顿模型
虎克模型
?0
d?/dt
?
?
?
dt
d ???? ??
0
?混凝土拌和物流变性能研究的对象就是
测试屈服剪切应力和塑性粘度这两个流
变参数。
?测试方法：回转粘度计
?混凝土和易性测试塌落度，也就是对流
变参数的简单反映。
第四节 混凝土结构和强度
?随着水化的进行，混凝土开始凝结、硬
化，最后形成具有强度的固体。在此过
程中，混凝土的结构不断发生变化，其
强度也在不断的增加。
一、混凝土的结构与结构缺陷
? 1,强度产生的原因：
?胶凝材料水化产物, 形成水泥石, 水泥
石包裹在集料周围 。
二、混凝土强度
? 2,强度构成
?（ 1）集料强度；
?（ 2）水泥石强度
?（ 3）界面强度
集料
界面
水泥石
受力前，在水泥石和界面处存在缺
陷和裂缝：
? ① 由于水泥的收缩, 引起砂浆与粗骨料间产生
拉应力, 产生裂缝；
? ② 水泥的泌水使与集料间形成界面裂缝；
? ③ 水泥水化热引起的裂缝；
? ④ 多余水的蒸发留下的孔隙；
? ⑤ 外力碰撞, 振动不均匀, 不密实产生的裂缝
（ 如拆模式时 ） ；
? ⑥ 施工时不可能达到完全密实, 留有孔隙；
? 加外力后，以上裂缝，孔隙不断发展，砼破坏。
3,混凝土的抗压强度与强度等级
–1)混凝土标准立方体抗压强度
–2)混凝土立方体抗压强度标准值
–3)强度等级
–4)轴心 (棱柱体 )抗压强度
? 4,混凝土受压破坏
? 混凝土受压变形曲线
? 不同受力阶段裂缝示意图
? 5,影响混凝土强度的因素
– 1)水泥强度等级和水灰比 (保罗米公式 )
? 混凝土强度与灰水比的关系
– 2)骨料的种类、质量及数量
– 3)湿度与温度的影响
? 混凝土强度与保持潮湿日期关系
? 养护工艺
? 养护温度对混凝土强度的影响
?
?
–4)龄期的影响
? 混凝土强度增长曲线
? 用 32.5普通水泥拌制的混凝土
? 用 32.5矿渣水泥拌制的混凝土
? 用 42.5普通水泥拌制的混凝土
? 用 42.5矿渣水泥拌制的混凝土
?混凝土强度发展过程中，养护温度和龄
期（时间）对其影响很重要，因此有人
提出成熟度的概念，又叫时度积。
?成熟度 =f(T× t)
?凡成熟度相同的混凝土，其强度也大概
相近。
–成熟度
–5) 加荷速度的影响
–加荷速度越快，强度越大。
? 6）试件自身情况
?（ 1）含水率（ 尖劈效应 ）
?（ 2）表面粗糙度（ 环箍效应 ）
?（ 3）试件尺寸
?（ 4）试件形状
混凝土试件的破坏状态
? 6,提高混凝土强度的主要措施
–1)选料,水泥、骨料、外加剂、掺合料
–2)采用机械搅拌和振捣
? 捣实方法对混凝土强度的影响
–3)养护工艺方面
7,混凝土的其它各种强度
?抗拉强度
?抗折强度
?粘结强度（ 1）新旧混凝土粘结强度
? （ 2）混凝土与钢筋的粘结强度
?疲劳强度
?混凝土抗拉强度
–1)轴心抗拉强度
–2)劈裂抗拉强度
? 混凝土劈裂抗拉实验装置图
?混凝土抗折强度
P
三、强度理论
? 1,水灰比理论
? 2,孔隙率理论
? 3,胶空比理论
? 4,脆性断裂理论
1,无荷载作用时的变形
? (1)化学收缩
? (2)湿胀干缩变形
? 混凝土的胀缩
? ( 3)温度变形 （热变形）
? (4)碳化收缩
第五节 混凝土变形性能
?2,荷载作用下的变形
（ 1）短期荷载
弹塑性变形和弹性模量
? 混凝土在压力作用下的应力 —应变曲线
? 混凝土弹性模量 （静弹性模量）
? 影响弹性模量的因素
? 动弹性模量
动弹性模量
k
a
fWL
E d ???
?
4
2
4
3
1046.9
（ 2）混凝土的徐变
? 混凝土的变形与荷载作用时间关系
? 素混凝土的标准徐变曲线
? 影响徐变的因素
?一、混凝土耐久性的概念
?耐久性的概念：砼抵抗所处环境的作用破坏
的能力, 如温度, 湿度, 化学侵蚀介质等 。
?环境对砼的作用：
?①物理作用如冻融、渗透以及磨蚀，空蚀等；
?②化学作用，如各种酸、碱、侵蚀，碳化、
碱集料反应以及砼中的钢筋锈蚀等。
第六节 混凝土的耐久性
二、耐久性类型
–1)混凝土的抗渗 性
–2)混凝土的抗冻性
–3)混凝土抗侵蚀性
–4)混凝土的碳化
–5)混凝土的碱 一 骨料反应
–6）磨损与气蚀
?三、提高混凝土耐久性的主要措施
?1．合理选择水泥品种
?2．增加砼密实度 ① W/C ② 成型方法 ③集料级
配（包括砂率）等
?3．质量性能稳定的集料 ——针对碱 —集料反应
尤其注意。
?4．掺加矿物掺合料、引合剂、防渗剂等
?5．砼表面处理（特别是裂缝防护）
?6,规定最小水泥用量
第七节 混凝土的外加材料
– 外加剂,是在拌制混凝土过程中掺入的用以
改善混凝土性质的物质。掺量很小。一般不
大于水泥重量的 5%（膨胀剂例外，掺量
>10%）。 ——混凝土第五组分
– 矿物外加剂 (掺合料、外掺料 ),是指在混凝
土拌合物中掺入量超过水泥质量的 5％，在
配合比设计时，需要考虑体积或质量变化的
外加材料。如粉煤灰、矿渣、硅灰、沸石粉
等。 ——混凝土第六组分
掺量计算
掺和料）质量胶凝材料（包括水泥、
外加剂质量外加剂掺量 ?
膨胀剂质量胶凝材料质量
外加剂质量膨胀剂掺量
??
一,混凝土外加剂
?混凝土外加剂分类
?表面活性剂的分子模型
?表面活性剂的分子在水表面吸附定向排列
示意图
? 1,减水剂
– 1)减水剂的作用机理
? ①吸附一分散作用
? 水泥絮凝结构示意图
? 减水剂的作用简图
? ②润滑塑化作用,溶剂化水膜
?根据使用条件不同，掺减水剂可以
产生以下几个方面的效果：
?a．在原配合比不变的条件下，可增
大混凝土拌合物的流动性，且不致
降低混凝土的强度。
?b．在保持流动性及水灰比不变的条
件下，可以减少用水量及水泥用量，
节约水泥。
?c．在保持流动性及水泥用量不变的
条件下，可以减少用水量，从而降
低水灰比，使混凝土的强度及耐久
性得到提高。
? 2)减水剂常用品种
? (1)普通减水剂（减水率 5~10%）
– ①木质素系减水剂
– ② 多元醇系
? (2)高效减水剂 (减水率 10%~25%）
– ①萘系减水剂
– ②水溶性树脂减水剂
? (3)高性能减水剂（减水率 >25%）
氨基磺酸盐、多羧酸系接枝类共聚物
? (4)复合减水剂
?3)减水剂的使用技术
–饱和点问题
–掺量,0.3%~1%不等
–掺法：同掺、后掺
–与水泥的相容性
? 2,早强剂
?多用于加速砼硬化，缩短施工周期，加
快施工速度提高模板周转率以及抢修工
程
? （ 1） 无机物氯盐类,CaCl2,NaCl,KCl，
AlCl3等, 其中, 多用 CaCl2,掺量,0.5~1.0%为
宜, 能使砼 3天强度提高 50~100%,7天提高
20~40%，
? （ 2） 硫酸盐类,Na2SO4(元明粉 ),CaSO4,其
中, Na2SO4用的较多, 适宜掺量 0.5~2.0%。
? （ 3）有机胺类：主要有 TEA（三乙醇胺）,TP
（三异丙醇胺等） TEA呈无色或淡黄色油状液体，
碱性，能溶于水。掺量为 0.02~0.05%。
– 氯盐类早强剂对易使钢筋锈蚀；
– 硫酸盐早强剂掺量过多，表面易出现, 白
霜, 。
– TEA它单独作用时，更表现出缓凝性，早强
效果不明显，而与无机盐，特别是 Cl－ 盐复
合使用，早强、增强效果才明显发挥。也有
资料说，掺量稍大时早强效果反而明显，具
体原因尚不清楚。
? （ 1） Cl－ 盐不得用于以下结构：
? ① 相对湿度大于 80%的环境中的结构, 或其它与水频繁
接触的结构；
? ② 有镀锌钢材或铝铁相接触的结构, 以及有外露预埋件
而又无防护措施的结构；
? ③ 有酸, 碱, 硫酸盐侵蚀介质接触的结构；
? ④ 使用中经常处于 T=60℃ 以上的结构；
? ⑤ 使用冷拉或冷拔低碳钢筋, 钢丝的结构；
? ⑥ 电解车间或高压直流电源 100m以内结构；
? ⑦ 靠近发电站, 变电所的所的结构；
? ⑧ 薄壁, 预应力砼结构；
? ⑨含有活性骨料的砼。
? （ 2） SO42－ 盐早强剂不得用于以下结构
? ① 有镀锌钢材或铝铁相接触的结构, 以及有外露
预埋件而又无防护措施的结构；
? ② 使用直流电源的企业和电气化运输设施的砼结
构；
? ③ 含有活性集料的砼 ——针对 NaSO4注意碱含量
K=Na2O+0.658k2O
? ④ 相对湿度大于 80%的环境中的结构, 或其它与
水频繁接触的结构
?早强剂与其他外加剂的复配：
?（ 1） 复合早强剂 ——早强效果更好
?（ 2） 早强减水剂 ——发挥早强, 减水
的共同特点
? 3,引气剂
?使砼在搅拌过程中引入在量的均匀分布
的封闭的微小气泡，（ 20~1000um）。
主要目的：
?（ 1） 改善砼和易性 ——滚珠作用；
?（ 2） 提高防渗, 抗冻性 （ 一定引气量范
围内 ） ；
?（ 3） 强度一般降低, 但可以由减水作用
得到一定的补偿 。
? 松香类：松香热聚物, 松香皂 0.005~0.02%；
引气量 3~5%；
? 木质素类：不是以引气为主要目的, 故掺量稍
大, 且引气量也不大；
? 烷 基 苯 磺 酸 盐 类, 十 二 烷 基 苯 磺 钠 等
（ 0.005~0.02%）
? 皂素类,0.001~0.01%
常用引气剂品种
引气量影响因素
?（ 1） 掺量
?（ 2） 原材料影响
?（ 3） 引气剂最好配制成液体再加入 （ 由
于掺量小的不易均匀分散 ）
?（ 4） 振动时间 与之相对应又有稳泡剂
和消泡剂之分 。 （ 与减水剂复配, 可减
少强度降低值 。 ）
? 4,缓凝剂 ——延长混凝土及砂浆的凝结
时间
常用缓凝剂类别及掺量范围
? 无机类：
? （ 1） 硼酸盐, 磷酸盐, 锌盐等 （ 0.1~0.2%）
? 有机类：
? （ 2） 羟其羧酸及盐类；酒石酸, 柠檬酸, 葡糖
酸等 （ 0.03~0.1%）
? （ 3） 含糖碳水化合物类, 糖蜜, 葡糖, 蔗糖等
（ 0.1~0.3%）
? （ 4 ） 木质素磺酸类,M—Ca, M—Na 等
（ 0.2~0.8%）
? （ 5 ） 多 元 醇 类, 如 纤 维 素, 多 元 醇 等
（ 0.01~0.3%
主要机理：
?缓凝剂吸附于水泥颗粒表面，阻碍与水
的水化而获得缓凝性。
缓凝剂使用技术要求：
（ 1） 掺量 ——① 凝结时间, ② 强度；
（ 2） 与水泥的适应性；
（ 3） 与减水剂的适应性；
（ 4） 掺加方法, 如木钙在加水拌合后
1min加入, 凝结时间 （ 初, 终 ） 再延长
2h,加水拌合 2min后, 凝结时间延长
2.5~3h；
（ 5） 温度, T<5℃ 时不宜用缓凝剂
5,速凝剂
?——矿山井巷, 隧道, 涵洞, 地下工程中
的喷射砼或喷射砂浆 。 （ 快速消耗水泥中
的 CaSO4·2H2O）
?速凝剂加入后，砼在 5min内初凝,10min
内终凝,1h可产生强度，但后期强度，弹
性模量、粘结力等下降，干缩增加。
分类：
? （ 1） 喷砼速凝剂, 包括红星 Ⅰ 型等, 主要成
分为铝酸钠, 碳酸钠或碳酸钾与生石灰按比例
混合而成, 强度损失率较大, 掺量,2.5~4%
（ 2） 复合硫铝酸盐型, 成分中包括石膏或矾
水泥等, 强度损失率较小, 掺量 3~5%（ 如 711
型 ）
? （ 3） 硅酸钠型 ——水玻璃, 这一类与其它两
类相比, 不但凝结所化快, 且早强也高, 以抵
抗渗水冲刷等作用 。
? 速凝剂应用技术要点：
? （ 1） 注意掺量的多少, 且掺量随气温增加而
酌减, 气温降低可增加, 掺量超过上限, 砼凝
结时间不再缩短；
? （ 2） 水泥中 CsA和 CsS含量高, 速凝效果好,
P.S效果较差；
? （ 3） 水灰比控制在 0.4左右
? （ 4） 注养加入速凝砼的养护
? 泵送剂 ——由高效减水剂、缓凝剂、引
气剂和增稠剂等复合制成。
? 抗冻剂 ——由防冻组分（降低水的冰
点）、减水组分、引气组分和早强组分
复合而成。
? 膨胀剂 ——使混凝土产生膨胀的外加剂。
? 防水剂
其它外加剂
? 总之，无论何种外机剂，均应以其中离子对砼
性能，特别是强度和耐久性不产生影响。再者
要注意 外加剂使用要点：①掺量；②掺加方法；
③与水泥的适应性；④相互间适应性；⑤有害
离子； ⑥品种选择；
二,混凝土外掺料
1,掺合料分类：
（ 1） 活性掺合料 ——活性混合材
（ 2） 非活性掺合料
2,加入目的：
（ 1） 节约水泥 （ 经济性, 环保 ）
（ 2）改善砼性能；①施工性能，②强度，③耐久性
?（ 1）火山灰效应,（ 2） 比重效应，
?（ 3） 填充效应,（ 4） 微集料效应,
?（ 5） 形貌效应,（ 6） 分散效应，
?（ 7）经济效应,（ 8）环保效应，
?（ 9）降低砼化热
作用机理
? (1)粉煤灰
–1)粉煤灰成品的质量要求与等级
? 粉煤灰质量指标与等级／％
–2)粉煤灰掺合料的工程应用
?泵送混凝土、大体积混凝土、低强
度混凝土
? (2)粒化高炉矿渣粉
? 矿渣粉技术要求
? 工程应用：大体积混凝土、高
强混凝土
? (3)硅灰
–1)硅灰的化学成分及主要性能
?①化学成分 (二氧化硅含量
为 85％ -98％ )
?② 主要性能
–a.密度 2.2g／ cm3，堆积密度为
250~300kg／ m3
–b.细度,粒径 0.1~0.5μ m。其比
表面积为 25—30m2/g，是水泥比表
面积 (0.3m2／ g)的 50-100倍。
–c.火山灰活性：最高
–2)应用技术
? ①掺用方式及适宜掺量：试配
? ②对混凝土性能的影响
? a.能防止混凝土拌合物的离析，提
高其可泵性
? b.提高混凝土的抗压强度
? c.提高混凝土的密实性、抗渗性、
抗冻性及耐久性
? d.抑制碱 —骨料反应
– 混凝土强度的波动规律 ——正态分布
? 混凝土强度的正态分布曲线
?第八节 普通混凝土的质量控制
– 混凝土强度平均值、标准差、变异系数
? (1)混凝土强度平均值
? (2)标准差 σ(又称均方差 )
? (3)变异系数 Cv
?混凝土强度保证率
– 强度保证率
– 不同 t值的保证率 P
–混凝土的配制强度
v
kcu
cu
kcucu
tC
f
f
tff
?
?
??
1
,
0,
,0,
或?
?强度检验评定
– (1)统计法
? 生产长期稳定时强度的检验评定
? 用合格判定系数进行强度的评定
– (2)非统计法
第九节 普通混凝土的配合比设计
一,混凝土配合比的表示方法
?以每 lm3混凝土中各项材料的质量比表示。例如
lm3混凝土：水泥 300kg，水 180kg，砂 720kg，
石子 1200kg，每 lm3混凝土总质量为 2400kg。
?以各项材料间的质量比来表示 (以水泥质量为 1)。
例如，将上例换算成质量比为：水泥 ∶ 砂 ∶ 石
=1∶ 2.4∶ 4.0，水灰比 0.60。
二、混凝土配合比设计的基本要求
? ①满足施工所要求的混凝土拌合物
的和易性；
? ②满足混凝土结构设计的强度等级；
? ③满足耐久性要求；
? ④节约水泥，降低成本。
三,混凝土配合比设计中的三个基本参数
? 水与水泥之间的比例关系，用水灰比表示；
? 砂与石子之间的比例关系，用砂率表示；
? 水泥浆与骨料之间的比例关系，常用单位
用水量来反映 (1m3混凝土的用水量 )。
四,混凝土配合比设计的步骤
? (1)初步配合比的计算
? (2)基准配合比的确定
? (3)实验室配合比的确定
? (4)施工配合比
五,混凝土配合比设计
–(1)初步配合比的计算
–(2)基准配合比的确定
–(3)实验室配合比的确定
–(4)现场施工配合比
六、掺减水剂砼配合比设计
?砼中掺减水剂的目的：①改善砼和易性；
②增加强度；③节省水泥
?（ 1）为改善和易性：在流动性增大的同
时，为保证砼的粘聚性和保水性，应适
当增加砂率，根据改变后的砂率重新计
算粗、细集料用量，然后再经试配和调
整。
?（ 2） 为增加强度 ——减水剂减水率为
a%,掺量为 b%（ 胶凝物料用量百分
比 ）, 此时, Ｃ＝ Co,W=Wo(1－ a%)
减水剂用量 =C·b%
?砂率适当减小, 确定为,
')(
Poh SWCS ???? 计?
)1()( 'Poh SWCG ????? 计?
?（ 3） 减小水泥用量
? W/C=Wo/Co W=Wo(1－ a%)
o
o
C
W
W
C ?
Poh SWCS ???? )( 计?
)1()( Poh SWCG ????? 计?
第十节 其它品种混凝土
?一, 普通砼
?二、高强混凝土,C60-C100
?三、超高强混凝土：＞ C100
? 混凝土高强话途径
? 1,加入减水剂可降低 W/C,增加砼密实度, 从
而增强；
? 2,加入掺合料可进一步降低 W/C,增加密实质,
从而增强, 同时, 又改善了水泥石 —集料的粘
结力, 从而增加了界面强度 。
? 3．其他原材料：比如集料、强度、粒形、表
面特征是否含有杂质等，以及水泥的细度、品
种、强度等级。
? 四, 流态砼
? ——指 Slump为 200~220mm,且粘聚性与保
水性符合施工要求的砼 ——泵送砼 。
– 泵送混凝土
?泵送混凝土是以混凝土泵为动力，通过管
道将搅拌好的混凝土混合料输送到建筑物
的模板中去的混凝土。
?混凝土的可泵性
? 流态砼技术途径,高效减水剂
超细掺合料
五、高性能混凝土
（ High Performance Concrete——HPC)
?高性能混凝土定义
?高性能混凝土制备工艺
?高性能砼原材料的要求
?高性能混凝土自身存在的问题
?高性能混凝土的发展前景
六、轻混凝土 ——降低砼自重，兼
有保温，隔热之功用
1,轻骨料混凝土
2,大孔混凝土
3,多孔混凝土
七, 防水砼
1,普通砼的防水抗渗要求：满足一定的密实度,
① W/C,② 灰砂比
2,外加剂防水砼
① 减水剂防水砼
② 引气剂防水砼
③ 膨胀剂防水砼
④ 防水剂防水砼 ——如 FeCl3,与 Ca(OH)2 发生反
应, 生成 Fe3(OH)3胶体, 堵塞孔隙, 增加密度 。
? 3,防水砼应注意事项：
?（ 1） 减少, 杜绝泌水, 因泌水易在砼内
部形成渗水通路；
? ① 不宜用 PS,可适当增加 FA； ② 改
善砂石级配
?（ 2） 减少砼收缩；
?（ 3） 减少砼水化放热速度 。
八,特细砂混凝土
? (1)配制特细砂混凝土用砂要求,细
度模数, 含泥量、泥块含量
? (2)特细砂混凝土的主要技术性质：
干缩率较大，应特别注意早期养护
? (3)特细砂混凝土配制特点
–1)低砂率
–2)低流动性：细粒多；易泌水
? (4)特细砂混凝土施工,干缩率
较大，应特别注意早期养护
九、纤维混凝土
?纤维混凝土是一种以普通混凝土为
基材，外掺各种短切纤维材料而制
成的纤维增强混凝土。
?目的是为了有效地降低混凝土的脆
性，提高混凝土的抗拉、抗裂、抗
弯、抗冲击等性能。用于路面、桥
梁、飞机跑道、管道、屋面板、墙
板等。
?低弹性模量纤维, 尼龙纤维、聚乙
烯纤维、聚丙烯纤维 (杜拉纤维 )等
?高弹性模量纤维, 钢纤维、碳纤维、
玻璃纤维等。
十、道路混凝土
? (1)水泥,通常采用普通水泥。 不用
粉煤灰水泥或粉煤灰掺合料。
? (2)细骨料
? (3)粗骨料
? (4)外加剂：早强剂
? (5)塌落度一般不超过 15cm
十一,碾压混凝土
? (1)碾压混凝土对原材料的技术要求
–1)水泥,水化热低及耐磨性好的水泥
–2)骨料：
–3)粉煤灰,作为掺合料用于碾压混凝
土
–4)外加剂,缓凝引气型
? (2)配合比设计,击实试验 ； 用维勃绸度
仪测定其工作性
十二,智能混凝土（机敏混凝土）
– 具有应力状态自诊断功能的压敏混凝土；
– 具有温度分布自诊断和自调节功能的温敏混
凝土；
– 具有结构应力状态和裂缝、损伤自诊断功能、
结构变形自监测、自适应功能和仿生自愈合
功能的机敏混凝土等。
– 我校工程院院士黄尚廉教授等，早于 1992
年开始就广泛研究了各种机敏材料及结构。
十三,活性粉末砼
(Reactive Powder Concrete——RPC）
? 200MPa级
? 800MPa级
技术途径：
?① 为提高砼均质性及消除内应力, 不用
粗集料 （ 细石英砂, 水泥, 磨细石英粉,
SF,SP,钢纤维 ）
?② 粉末粒径级配最佳化
?③ 热压成型
?④ 热养护
?⑤加入微纤维（钢）
十四,装饰混凝土
—— 表 面光滑，色彩均匀一致一次成
型后不用另作装饰
技术要点：
? ① 原材料 ——水泥, 砂, 石同批量；
? ② 模板的强度和刚度, 保证表面平整, 光洁,
不漏浆；
? ③ 分层浇注；
? ④ 浇注即覆盖养护还允许表面出现裂纹
十五 聚合物混凝土
（ 1）聚合物水泥混凝土
（ 2）聚合物胶结混凝土
（ 3）聚合物浸渍混凝土
? 十六、防辐射混凝土
? 十七、碱矿渣混凝土
? 十八、钢管混凝土
? 十九、无宏观缺陷水泥（ Micro-Defect–free
Cement——MDF）
? 二十、超细均布颗粒致密体系（ Densified
Systems Containing Homogeneously
Arranged Ultrafine Particles——DSP）
二十一、硅酸盐混凝土
? 1,原材料
? 2,生产工艺
? 3,应用
二十二、砂浆（无粗集料混凝土）
规范更新
,混凝土结构工程施工及验收规范,
(GB50204-92)
,混凝土结构工程施工质量验收规范,
(GB50204-2002)
? 思考题
? (1)普通混凝土的基本组成材料有哪
些?各自在混凝土中起什么作用?
? (2)配制混凝土选择石子最大粒
径应从哪几方面考虑?
? (3)简述减水剂的作用机理。
? (4)混凝土和易性包括哪些内容?
如何判断混凝土和易性?
? (5)影响混凝土和易性的主要因
素有哪些?
? (6)混凝土强度和混凝土强度等
级是一回事吗?为什么?
? (7)影响混凝土强度的主要因素
有哪些?
? (8)为什么要控制混凝土的最大
水灰比和最少水泥用量?
? (9)甲、乙施工队用同样材料和同一
配合比生产 C20混凝土。甲队生产
混凝土的平均强度为 24MPa，标准
差为 2.4MPa，乙队生产混凝土的平
均强度为 26MPa，标准差为 3.6MPa。
① 试绘制各施工队的混凝土强度分布
曲线示意图 。 并对比施工质量状况 。
②哪个施工队的强度保证率大?
? (10)轻骨料怎样分类?轻骨料混
凝土怎样分类?
? (11)配制轻骨料混凝土为什么要
加大用水量?与普通混凝土相比
轻骨料混凝土施工要注意什么？
? (13)称取砂样 500g，经筛分析试
验称得各号筛的筛余量如表：
? (14)已知甲、乙两种砂的累计筛
余百分率如表：
? (15)现浇钢筋混凝土梁式楼梯，
混凝土 C20，楼梯截面最小尺寸
150mm；钢筋间最小净距
29mm，提供普通水泥 42.5和矿
渣水泥 52.5R，备有粒级为 5-
20mm卵石。
? (16)甲、乙、丙工程的混凝土变
异系数分别为 10％,15％,20
％，平均强度为 23MPa，设计
强度等级 C20，求各工程混凝土
的标准差和强度保证率。
? (17)混凝土 C20的配合比为
1∶ 2.2∶ 4.4∶ 0.58(水泥 ∶ 砂 ∶
石子 ∶ 水 )，已知砂、石含水率
分别为,3％,1％。计算 1袋水
泥 (50kg)拌制混凝土的加水量。
? (18)混凝土表观密度为 2400kg
／ m3，水泥用量 300kg／ m3，
水灰比 0.60，砂率 35％，计算混
凝 混凝土 土质量配合比。
附录
筛分法
?用一套孔径 (方孔 )为 4.75,2.36,1.18、
0.60,0.30及 0.15mm的标准筛筛分。
砂的累计筛余与分计筛余的关系
筛孔尺
寸 /m m
分计筛余量
m
i
／ g
分计筛余
a
i
／％
累计筛余 A
i
／％
4.7 5 m
1
a
1
A
1
=a
1
2.3 6 m
2
a
2
A
2
=a
1
+a
2
1.1 8 m
3
a
3
A
3
=a
1
+a
2
+a
3
0.6 0 m
4
a
4
A
4
=a
1
+a
2
+a
3
+a
4
0.3 0 m
5
a
5
A
5
=a
1
+a
2
+a
3
+a
4
+a
5
0.1 5 m
6
a
6
A
6
=a
1
+a
2
+a
3
+a
4
+a
5
+a
6
< 0.1 5 m 底
注,a i =m i /500
砂级配区的规定
级配区
Ⅰ区 Ⅱ区 Ⅲ区 筛孔尺寸 / m m
累计筛余 ( 按重量计 ) ／％
9, 5 0 0 0 0
4, 7 5 10 - 0 10 - 0 10 - 0
2, 3 6 35 - 5 25 - 0 15 - 0
1, 1 8 65 - 35 50 - 10 25 - 0
0, 6 0 85 - 71 70 - 41 40 - 16
0, 3 0 95 - 80 92 - 70 85 - 55
0, 1 5 100 - 90 100 - 90 100 - 90
砂的细度模数
1
165432
100
5A-)AAAA(A
A
M
x
?
????
?
细度模数愈大，表示砂愈粗,M X 在 3,70 - 3, 10
为粗砂,M X 在 3,00~ 2, 30 为中砂,M X 在 2,20 - 1, 60
为细砂,M X 在 1,50~ 0,70 为特细砂。
碱骨料反应
? 碱骨料反应是指当水泥中含碱量 (K2O,Na2O)较高，
又使用了活性骨料 (主要指活性 SiO2)，水泥中的碱类
便可能与骨料中的活性二氧化硅发生反应，在骨料表
面生成复杂的碱一硅酸凝胶。这种凝胶体吸水时，体
积会膨胀，从而改变了骨料与水泥浆原来的界面，所
生成的凝胶是无限膨胀性的，会把水泥石胀裂。
? 引起碱骨料反应的必要条件是：①水泥超过安全含碱
量 (以 Na2O计，为水泥质量的 0.6％ )；②使用了活性骨
料；③水。
粗骨料的岩石立方体强度
– 50mm× 50mm× 50mm的立方体 (或直径
与高均为 50mm的圆柱体 )试件，在水饱
和状态下，测其极限抗压强度。岩石
的极限抗压强度应不小于混凝土强度
的 1.5倍。同时，火成岩试件的强度不
宜低于 80MPa，变质岩不宜低于 60MPa，
水成岩不宜低于 30MPa。
粗骨料的压碎指标
–将一定质量气干状态下 10—20mm的
石子装入一标准圆筒内, 在压力机上
经 160—300s内均匀地加荷到 200kN；
卸荷后称出试样质量 G0,然后用孔径
为 2.5mm的筛筛除被压碎的碎粒, 称
取试样的筛余量 G1,则压碎指标值按
下式计算：
%100
0
10 ???
G
GG压碎指标
粗骨料的 坚固性
?用硫酸盐浸泡法来检验，试样经 5次循环
后，其质量损失应不超过规定。
? （ 1） 最大粒径 （ 最大粒径的选择要考虑 ① 钢
筋间隙； ② 结构尺寸； ③ 搅拌； ④ 流动性； ⑤
强度等因素 ） 。
? ① 粒径大的好处 （ 流动性好, 水泥用量, 对强
度不利, 粒径大, 则水泥用量可较少 ）
? ② 粒径小的好处 （ 强度, 施工时的配筋等 ）
? 但凡事应辩证的看，粒径越大，虽对强度不利，
但它又对需水量有减少的有利的一面，从而也
对强度有利。
粗骨料的最大粒径
? 条件允许时应尽可能把石子选得大一些。
? 从结构的角度规定，混凝土用粗骨料最大粒径不得超
过结构截面最小尺寸的 1／ 4；同时不得超过钢筋间最
小净距的 3／ 4。对混凝土实心板，骨料的最大粒径不
宜超过板厚的 1／ 2，且不得超过 50mm。
? 从泵送的角度，粗集料最大粒径与输送管径之比为：
泵送高度在 50m以下时，对碎石不宜大于 1∶3,对卵石
不宜大于 1∶2.5 ；泵送高度在 50～ 100m时，宜为
1∶3 ～ 1∶4 ；泵送高度在 100m以上时，宜为 1∶4 ～
1∶5 。目前所有工地常用 5～ 20mm的碎石。
混凝土拌合物的 和易性的概念
?和易性，又称工作度，是指混凝土拌合
物易于施工操作 (拌和、运输、浇灌、捣
实 )并能获得质量均匀，成型密实的性能。
?和易性是一项综合的技术性质，包括有
流动性、粘聚性和保水性等三方面的含
义。
混凝土拌合物的流动性
?流动性是指混凝土拌合物在本身自重或
施工机械振捣的作用下，能产生流动，
并均匀密实地填满模板的性能。
混凝土拌合物的粘聚性
?粘聚性是指混凝土拌合物具有一定的粘
聚力，在施工、运输及浇筑过程中，不
致出现分层离析，使混凝土保持整体均
匀的性能。
?离析
混凝土拌合物的保水性
?保水性是指混凝土拌合物具有一定的保
水能力，在施工过程中不致产生严重的
泌水现象。
?泌水
维勃稠度试验
塌落度流动
速度试验
测定自重下扩散速度, 其值主要与拌和物粘性系数 η
有关；
塌落扩展度 配合塌落度实验来测定其扩展度。
Orimet试验 测定 Orimet试验仪内混凝土拌和物自重下流出速度，
其值主要与拌和物粘性系数有关；
L流动试验 测定 L型模子内混凝土拌和物自重下塌落高度、扩散
距离
小球上浮试
验
测定埋入混凝土拌和物中的小球在振动作用下浮到
表面所需的时间，其值主要与拌和物屈服值与粘性
系数有关；
回转粘度计 测定转筒在混凝土拌和物中转动时某一点的角速度
与转距，可计算出屈服值与粘性系数；
回去
混凝土用水量选用表
拌合物稠度 卵石最大粒径（ mm ） 碎石最大粒径（ mm ）
项目 指标 10 20 3 1, 5 40 16 20 3 1, 5 40
10 ～
30
190 170 160 150 200 185 175 165
35 ～
50
200 180 170 160 210 195 185 175
55 ～
70
210 190 180 170 220 205 195 185
坍落度
（ mm ）
75 ～
90
215 195 185 175 230 215 205 195
注：摘自《普通混凝土配合比设计规程,JG J5 5 — 2000 。
砂率
?砂率是指混凝土中砂的质量占砂、石总
质量的百分率。
GS
S
S p
?
?
影响砂率的因素
影响砂率的因素：
?① 石子级配与最大粒径 ↑，
?② 砂的细度模数 Mx↓,Sp↓
?③ W/ C↓,Sp↓，
?④ 外加剂；可适当降低 Sp
混凝土砂率选用表
卵石最大粒径／ mm 碎石最大粒径／ mm
水灰比 (W ／ C)
10 20 40 15 20 40
0,4 0 26 - 32 25 - 31 24 - 30 30 - 35 29 - 34 27 - 32
0,5 0 30 - 35 29 - 34 28 - 33 33 - 38 32 - 37 30 - 35
0,6 0 33 - 38 32 - 37 31 - 36 36 - 41 35 - 40 33 - 38
0,7 0 36 - 41 35 - 40 34 - 39 39 - 44 38 - 43 36 - 41
? 本表适用于坍落度 10—60mm的混凝土 。 坍落
度若大于 60mm或小于 10mm,应相应增加或
减少砂率 。
砂率的计算公式
式中,ρs0——砂子堆积密度, kg／ m3；
ρg0——石子堆积密度, kg／ m3；
P空 ——空隙率；
α——砂子富余系数 (1.1-1.4)。
?
??
?
00
0
gs
s
p
P
P
S
??
?
?
空
空
混凝土标准立方体抗压强度
(standard cube compressive strength)
?以边长为 150mm的立方体试件为标准试
件，标准养护 28d，测定其抗压强度来确
定。
?边长为 100mm的立方体试件，应乘以强
度换算系数 0.95
?边长为 200mm的立方体试件，应乘以强
度换算系数 1.05。
混凝土立方体抗压强度标准值
? 混凝土立方体抗
压强度标准值是
指具有 95％强度
保证率的标准立
方体抗压强度值，
也就是指在混凝
土立方体抗压强
度测定值的总体
分布中，低于该
值的百分率不超
过 5％。
混凝土强度等级
(strength grading)
?混凝土强度等级是根据混凝土立方体抗压
强度标准值 (MPa)来确定，用符号 C表示，
划分为 C7.5,C10,C15,C20,C25、
C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60、
C70,C80等。
轴心 (棱柱体 )抗压强度
? 150mm× l50mm× 300mm的棱柱体作
为轴心抗压强度的标准试件。
?采用 100mm× 100mm× 300mm棱柱体试件，
最后计算强度值时，乘以相应的尺寸换
算系数 (0.95)。
?棱柱体试件抗压强度与立方体试件抗压
强度之比为 0.7-0.8。一般取 0.76。 (原因 )
混凝土单轴受压时的变形
混凝土受力破坏的过程，实际是混凝土
裂缝的发生及发展的过程，也是混凝土
内部结构从连续到不连续的演变过程。
保罗米公式
fcu28=Afce(C／ W-B)
式中 fcu28——混凝土 28d龄期立方体抗压强度, MPa；
fce——水泥实际强度, MPa,可通过试验测定, 也可根据
,普通混凝土配合比设计规程, (JGJ55-2000)规定取富余系
数 Kc=1.13,按 fce=1.13× 计算；
——水泥强度等级, MPa；
C——每立方米混凝土中水泥用量, kg；
W——每立方米混凝土中用水量, kg；
A,B——经验系数, 与骨料品种, 水泥品种和施工方法有
关, 当原材料与工艺措施相同时, A,B可视为常数值 。 碎
石,A=0.46,B=0.07；卵石,A=0.48,B=0.33。 当材料的
品种和质量不同时, 应尽可能结合工程实际通过试验求得数
据 。
bcf
bcf
骨料对强度的影响
?骨料强度高，混凝土强度高
?骨料与水泥石的粘结强度高，混
凝土强度高。在相同水泥强度等
级及相同水灰比的条件下，碎石
混凝土的强度较卵石混凝土高。
?骨料粒径越大，对强度反而不利；
养护工艺
? a,标准养护：温度为 ℃, 相对湿度为 90%以上；
? b,水中养护：试件全浸在水中, 水温为 20℃, 试件与
周围介质可以实现水分自由交换 。
? c,绝湿养护：温度 20 ℃, 试件与周围介质无水分自由
交换 。
? d,自然养护：周围介质为空气, 温度自由变化, 表面
保湿 。
? 蒸汽养护：
? 蒸压：温度大于 100 ℃,压力大于 1 个大气压的水蒸气
? 蒸养：温度等于 100 ℃,压力等于 1 个大气压的水蒸气
养护温度和龄期对混凝土强度的影响
28lglg
28,,cuncu f
n
f
?
环箍效应
?试件受压面与试验机承压板 (钢板 )之间存
在着摩擦力，当试件受压时，承压板的
横向应变小于混凝土试件的横向应变，
因而承压板对试件的横向膨胀起约束作
用。这种约束作用通常称为, 环箍效
应, 。
尖劈效应
? 在持续加载下，混凝土中裂缝的扩展对水的存
在反应敏感（尖劈效应）。干燥的混凝土试件
要经历更长时间才断裂破坏（荷载更大）；而
水饱和混凝土试件裂缝扩展更迅速，于是在较
低的荷载下便断裂破坏了。这可能是饱水的混
凝土在裂缝扩展时，有应力腐蚀作用存在（因
有害液体或气体的侵入使材料结构受到削弱，
而使材料在较低应力下断裂叫应力腐蚀）。
轴心抗拉强度
?用, ∞, 字形试件或棱柱体试件直接测
定 。
?试件夹头附近的局部破坏很难避免，而
且外力作用线与试件轴心方向不易一致，
试验难度较大，试验结果不准确 。
劈裂抗拉强度
水灰比理论
?
?
?
?
?
?
??? B
W
C
fAf ccu 28,
公式中,A,B值大小与集料种类有关。
孔隙率理论
kpeRR ???
0
)1( 20 rRR ???
r
胶空比理论
?所谓胶空比，就是水泥水化产物对水泥
水化产物与毛细管体积之和的比值。
0
06.2
WCV
CVX
c
c
?
?
?
?
X——胶空比
C——水泥重量
Vc——水泥比容； Vc =1/?c
W0——水的体积
?——水化程度
2.06——水泥完全水化后,1体积水泥
生成 2.06体积的水化产物。
?若 V=0.319，可以计算出：
C
W
X
0319.0
657.0
?
?
?
?
? n:常数，其值约
为 2.5~3.0之间；
? A：水化产物固
有强度
强度可以由以下经验公式得到：
nAXR ?
X
R
? X越大，强度越高；
?硅酸盐水泥矿物组分变化，特别是 C3A，
虽然 X不变化，但强度仍然下降；
?胶空比理论只是水灰比理论的不同表达；
?胶空比与水胶比理论的不足。
脆性断裂理论
0
m ax
r
E ?
? ?
C
E
f
?
?
?
2
?
化学收缩 (chemical shrinkage)
?水泥水化后生成物的体积比反应前物质
的总体积小，而使混凝土产生收缩；这
种收缩称为化学收缩。
湿胀干缩
与干湿变形相关的因素：
?① 水泥用量； ②水灰比；③水泥细度；
④水泥品种（ P.S比 P.C大）；⑤集灰比；
⑥集料种类（随集料弹性模量 E↑而 ↑）；
⑦外加剂；⑧配筋率；⑨构件尺寸（尺
寸越小，收缩越大）； ⑩ 龄期
热胀冷缩
△ L=aL△ t
式中,△ L——混凝土结构长度变化, m；
L——混凝土结构长度, m；
△ t——温差, ℃ ；
a——混凝土温度变形系数 。
?AC卸荷应力应
变曲线呈直线
?有残余变形
?初始弹性模量
Ec=tanα 0
?割线弹性模量
?切线弹性模量
混凝土弹性模量
(elasticity modulus)
1
1
1
' t an
?
?? ??
cE
c
c
c d
dE
?
?? ??
2
'' t an
影响 Ec的因素：
?① 集料与水泥石的 Ec，主要是骨料 Ec
（集料 Ec↑，则砼 Ec↑）；
?② W/C；
?③龄期；
?④强度 ↑，则 Ec↑；
?⑤砼试件的含水率 ↓，则 Ec↑；
?⑥集灰比
影响徐变的因素：
?① W/C；②水泥用量；③集料 Ec↑，徐变
↓；④砼 Ec；⑤集料含量（集灰比）；⑥
外加剂，如加入减水剂或缓凝剂，不改
变 W/C，则徐变 ↑，若减小 W/C，则对徐
变无增长影响；⑦环境温度 ↑，徐变 ↑，
湿度 ↓，则徐变 ↑。
混凝土的抗渗性
?抗渗性指的是砼抵抗水、油等液体在压
力作用下渗透的性能，它直接影响砼的
抗冻性及抗化学侵蚀性及钢筋锈蚀等。
?抗渗性主要与砼内部的孔隙大小及孔隙
（开放的孔隙及毛细管通路）特征以及
砼密（蜂窝、孔洞等）实行有关。
?混凝土的抗渗性用抗渗标号表示。抗渗
标号是以 28d龄期的标准试件，按规定方
法进行试验，以所能承受的最大水压力
确定，分为 P2,P4,P6,P8,P10,P12
等，它们分别表示试件出现渗水时的最
大压力为 0.2,0.4,0.6,0.8,1.0、
1.2MPa。
?影响砼抗渗性的因素：
?① W/C ② 骨料的最大粒径 ③养护条件
④水泥品种及细度过⑤外加剂 ⑥掺合料
⑦龄期
混凝土的抗冻性
? 砼抗冻性是指砼在水饱和状态下, 经多次冻融
循环作用, 能保持强度和外观完整性的能力 。
? 在寒冷地区, 砼在接触水又受冻的环境下, 由
于砼孔隙中的水结冰, 膨胀；同时因为冰与水
的蒸气压不同造成的渗透压力, 这两种作用若
超过砼 （ 砼是脆性材 ） 的抗拉强度, 砼就会产
生裂缝 。
? 裂缝一经产生，待水融化后更多水渗入砼内部，
造成的裂缝就更多。
? 混凝土的抗冻性，常用抗冻标号来表示。抗冻
标号是以 28d龄期的混凝土试件，在水饱和状
态下所能承受的冻融循环次数而确定的。混凝
土的抗冻标号分为,F10,F15,F25,F50、
F100,F150,F200,F250,F300等九个等
级。分别表示混凝土能够承受反复冻融循环次
数为,10,15,25,50,100,150,200、
250,300。例如，混凝土试件经 50次冻融循
环后，强度降低不超过 25％，质量损失率不超
过 5％时，它的抗冻标号就达到 F50。
?决定砼抗冻性的因素：
?① 砼的密实度 ② 孔隙结构特征 ③ 砼龄
期 ④ 砼强度 ⑤ 引气剂
混凝土抗侵蚀性
? 混凝土可能因化学介质的作用而遭受腐蚀。一
般来说，化学腐蚀破坏的形式不外乎：水泥石
中某些组分被介质溶解；介质与水泥石发生化
学反应后的生成物是溶于水的；化学反应后生
成物体积与反应前比显著增大，即体积膨胀。
化学腐蚀介质主要指流动的淡水、某些盐类、
酸类、碱类的溶液、海水等。混凝土受这些介
质作用后是如何遭受破坏的，已在, 水泥, 一
章中叙述。
?影响因素：
?①砼密实度 a.水灰比 b.成型方法 ； ②
孔隙特征； ③砼强度
混凝土的碳化 (carbonation)
? 又叫混凝土的中性化。
? 混凝土的碳化作用是空气中的二氧化碳与水泥石中
的氢氧化钙在有水存在的条件下发生化学作用，生
成碳酸钙和水。
? 碳化过程是二氧化碳由表及里向混凝土内部逐渐扩
散的过程。
? 碳化对混凝土最主要的影响是使混凝土的碱度降低，
减弱了对钢筋的保护作用，可能导致钢筋锈蚀。
? 碳化还会引起混凝土收缩 (碳化收缩 )，容易使混凝
土的表面产生微细裂缝。
混凝土的碱一骨料反应
? 骨料中的活性氧化硅（ SiO2）与水泥中的碱
（并非 Ca(OH)2等）性氧化物之间发生反应，
碱性氧化物水斛，生成 NaOH,KOH，与 SiO2
反应生成碱 ——硅酸凝胶，吸水可以无限膨胀，
由于此反应发生在集料 ——水泥石界面，被水
泥石包裹，碱 ——硅酸凝胶膨胀使水泥石胀裂。
? 除此之外，还有碱 ——碳酸凝胶反应等；
这一反应发生的条件：
?①集料中的活性 SiO2，
?②水泥中的含碱量；这一反应很慢，一
般等待几条后才有可能出现。只有当
K=Na2O%+0.658K2O%>0.6%时，
?③水是其充分条件
?影响碱集料反应的因素：
?①集料活性，②水泥中的碱含量，③水
份，④集料粒径，粒径越小，则反应膨
胀越大，⑤砼密实度，⑥所采取的措施
抑制碱集料反应的措施：
?① 断绝三条件中的任何一条件, 包括外加剂中
的碱含量；
?② 掺用活性混合材, （ 掺合料 ）
?机理,a.混合材与碱起反应, 同时混合材粒径
小, 比表面积大, 因此反应快； b.降低了作用
于集料表面的碱含量, 使碱组分的发挥分散于
整个砼体系中； c.形成了石灰 ——碱 ——氧化
硅络合物, 此物不膨胀
?③ 增加砼密实度, 减小水份的渗透
?④ 加入引气剂
粉煤灰
?粉煤灰是以燃煤发电的火力发电厂排出
的一种工业废渣。磨成一定细度的煤粉
在煤粉锅炉中燃烧后（炉膛内温度高达
1100℃ ～ 1500℃ ），由吸尘器负压抽风
收集的细飞灰（ Fly Ash）称为粉煤灰。
粉煤灰质量指标与等级
表 5.18 粉煤灰质量指标与等级／％
等级
质量指标
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
细度 (0.0 45m m 方孔筛筛余量 ),不大于 12 20 45
需水量比，不大于 95 105 1 15
烧失量，不大于 5 8 12
含水率，不大于 1 1 不作规定
三氧化硫，不大于 3 3 3
粒化高炉矿渣粉
? 高炉矿渣是炼铁过程中的废渣。在高炉炼铁时，
铁矿石、燃料及溶剂矿物（石灰石或白云石），
在冶炼条件下氧化铁还原成金属铁，溶剂矿物
分解后产生的氧化钙与矿石中杂质 SiO2、
Al2O3等相熔并互相作用生成为一种熔融液的
非金属物，其密度比铁水小，熔融液的 ρ ＝
2.5～ 2.8，而铁水的 ρ ＝ 7.0～ 8.0，它易与铁
水相分离，炉子的下方排出铁水，而炉子上方
排出熔融液，经水淬后呈粒状的高炉矿渣。
矿渣粉技术要求
级别
项目
S 1 0 5 S 9 5 S 7 5
密度／ g · cm
- 3
≥ 2, 8
比表面积／ (m
2
· kg
- 1
) ≥ 350
活性指数／％ 7 d
28d
≥ 9 5 ≥ 7 5 ≥ 55*
≥ 1 0 5 ≥ 9 5 ≥ 75
流动度比／％
含水量／％
三氧化硫 * ／％
氯离子 ** ／％
烧失量 * ；／％
≥ 8 5 ≥ 9 0 ≥ 95
≤ 1, 0
≤ 4, 0
≤ 0, 0 2
≤ 3, 0
硅灰
?硅灰是铁合金厂回收的废灰，在采用电
炉炼制硅铁时，由炉烟所滤收集的烟灰，
其主要成分是二氧化硅，故称之硅灰。
硅灰中的非晶态的 SiO2含量大于 90％；
硅灰颗粒为微细球形，平均粒径为
0.1μ m，比表面积为 2万 cm2/g～ 3万
cm2/g，比普通水泥所要求的细度小近百
倍，而密度又较小，约为 2.2g／ cm3左
右。
（ 1） 按砼外加剂作用分类
a：用以改善拌合物性质 （ 包括砼, 砂浆, 净浆 ）
——减水剂, 引气剂；
b：调节凝结时间, 硬化时间
——早强剂, 缓凝剂, 促凝剂；
c：调节含气量
——引气剂, 加气剂, 泡沫剂, 消泡剂等；
d：硬化后力学性能
——引气剂, 膨胀剂, 抗冻剂, 防水剂；
e：抗钢筋腐蚀性 ——阻锈剂；
f：提供特殊性能
——引气剂、着色剂、脱模剂、养护剂。
（ 2） 按化学成分：
? ① 无机化合物：多为影响砼凝结时间；
? ② 有机：多为表面活性剂；
? ③ 复合外加剂 ——外加剂的发展方向之一 。
? 曲线窄而高，
说明强度比
较集中，波
动小，混凝
土的均匀性
好，施工水
平较高 。
曲线矮而宽，
表示强度数
据的离散程
度大，说明
施工控制水
平差
混凝土强度平均值
?
?
?
n
i
i
cucu
f
n
f
1
,
1
标准差
? ?
1
1
2
,
?
?
?
?
?
n
ff
n
i
cuicu
?
变异系数
cu
v
f
C
?
?
不同 t值的保证率 P
cuv
c u kcuc u kcu
fC
ffff
t
?
?
?
?
?
?
t 0.00 0.50 0.80 0.84 1.00 1.04 1.20 1.28 1.40 1.50 1.60
P ／％ 50.0 69.2 78.8 80.0 84.1 85.1 88.5 90.0 91.9 93.5 94.5
t 1.645 1.70 1.75 1.81 1.88 1.96 2.00 2.05 2.33 2.50 3.00
P ／％ 95.0 95.5 96.0 96.5 97.0 97.5 97.7 98.0 99.0 99.4 99.87
生产长期稳定时强度的检验评定
① 当混凝土强度等级 ≤C20时
mfcu≥fcu,k+0.7σ0
fcu,min≥fcu,k—0.7σ0
fcu,min≥0.85fcu,k
② 当混凝土强度等级 >C20时
mfcu≥fcu,k+0.7σ0
fcu,min≥fcu,k—0.7σ0
fcu,min≥0.90fcu,k
式中,mfcu——同一验收批试块的平均强度, MPa；
fcu,k——混凝土设计强度等级, MPa；
σ 0——同一验收批试块强度的标准差, MPa；
fcu,min——同一验收批强度的最小值, MPa
?? ?? mi icufm 1,0 59.0?
用合格判定系数进行强度的评定
mfcu-λ1σ0≥0.9fcu,k
fcu,min≥λ2fcu,k
?式中,σ 0——同一验收批试块强度的标
准差, MPa；当 σ 0计算值小于 0.06fcu,k
时, 取 σ 0=0.06fcu,k；
λ 1,λ 2——合格判定系数 (表 5.28)。
? ?
1
1
2
,
0 ?
?
?
?
?
n
mff
n
i
cuicu
?
零星混凝土的非统计法评定
mfcu≥1.15fcu,k
fcu,min≥0.95fcu,k
混凝土配合比设计实例
?某工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计
强度等级为 C25，施工要求坍落度为 50-
70mm。不受风雪等作用。施工单位的
强度标准差为 4.0MPa。所用材料,42.5
普通硅酸盐水泥，实测 28d强度 48MPa，
ρ c=3.15g／ cm3；中砂，符合 Ⅱ 区级配，
ρ 0s=2.6g／ cm3；碎石，粒级 5-40mm，
ρ 0g=2.65g／ cm3；自来水。现场砂含水
率 3％，石含水率 1％，求施工配合比。
初步配合比的计算
–1)确定配制强度
–2)初步确定水灰比值（ W/C）
–3)选择每 1m3混凝土的用水量 (W0)
–4)计算混凝土的单位水泥用量 (C0)
–5)选取合理砂率 Sp
–6)计算 1m3混凝土中砂、石骨料
的用量
–7)书写初步配合比
确定配制强度
计算混凝土试配强度 (fcu,0)
fcu,0=fcu,k+tσ
=25+1.645× 4
=31.58MPa
确定水灰比（ W/C）
?
?
??
?
? ???
bcacu W
Cff ??
28,
67.0
4807.046.058.31
4846.0
,
?
???
?
?
???
?
?
cebaocu
cea
ff
f
C
W
??
?
选择每 1m3混凝土的用水量 (W0)
?查 表 5.15,取 W0=190kg(按新规范应为
185kg)。
计算混凝土的单位水泥用量 (C0)
kg
W
C
WC
284
67.0
1
190
00
?
??
??
选取合理砂率 Sp
?参照本章 5.3
?查 表 5.16，取 Sp=33％。
计算 1m3混凝土中砂、石骨料的用量
?① 绝对体积法
?②假定表观密度法
绝对体积法
? 绝对体积法是基于这样考虑：即捣实后, 混凝土拌合
物的体积等于各组成材料体积及少量空气体积之总和 。
? 式中 α——混凝土含气量系数, 在不使用含气型外加剂
时, α可为 1（ 即含气量为 1%） 。
kgGkgSS
GS
S
SG
L
WSGC
p
wosogc
1 2 5 4,6 1 433.0
1 0 0 0110
00.1
1 9 0
60.265.215.3
2 8 4
1 0 0 010
00
00
0
00
0000
?????
?
??????
?????? ?
????
假定表观密度法
?一般强度等级为 C7.5～ C15的混凝土，
其表观密度为 2360kg／ m3左右；强度等
级 C20～ C30的为 2400kg／ m3左右；强
度等级 C40，为 2450kg／ m3。
W0＋ C0＋ S0＋ G0＝ ρoh
190＋ 284＋ S0＋ G0＝ 2400
式中 ρoh——为捣实后混凝土的表现密度。
S0=636kg,G0=1290kg
书写初步配合比
?绝对体积法结果：
C0∶S 0∶G 0=284∶614∶1254
W0／ C0=190／ 284
C0∶ S0∶ G0=1∶ 2.16∶ 4.42 W0／ C0=0.67
?假定表观密度法结果：
C0∶ S0∶ G0=284∶ 636∶ 1290=1∶ 2.24∶ 4.
54
W0／ C0=0.67
基准配合比的确定
? 根据骨料最大粒径, 配制 30L混凝土拌合物 (在此以
绝对体积法的配比为例 )。 测定其坍落度值为 85mm，
大于设计要求的 50-70mm,故需进行坍落度调整,
其方法如下：保持水灰比不变, 增加砂用量 1％ 和碎
石用量 1％ 后, 测得坍落度为 70mm,粘聚性, 保水
性均良好, 满足设计要求, 同时, 测得混凝土表观
密度为 2410kg／ m3。 由此得到基准配合比为：
C1∶ S1∶ G1∶ W1=290∶ 633∶ 1293∶ 194
=1∶ 2.18∶ 4.46∶ 0.67
实验室配合比的确定
? 拌制不少于 3种不同配合比的混凝土制作试件
检验混凝土的强度。其中一种为基准配合比，
另外两种配合比的水灰比值，应较基准配合比
分别增加及减少 0.05，其用水量应与基准配合
比相同，但砂率值可作适当调整。
? 编号 W/C fcu,0(MPa) 要求
? Ⅰ 0.62 36.8
? Ⅱ 0.67 32.4 31.6 √
? Ⅲ 0.72 27.2
? 实验室配合比为 Ⅱ 。
现场施工配合比
? C1=C =290 (kg)
? S1=S(1＋ a％ )=633(1+3%)=652 (kg)
? G1=G(1＋ b％ ) =1293× (1+1％ )kg=1306 (kg)
? W1=W－ S× a％ － G× b％ =(194-633× 3％ -
1293× 1％ )=162(kg)
轻骨料混凝土
?用轻粗骨料、轻砂 (或普通砂 )、水泥和水
配制的，干表观密度不大于 1950kg／ m3
的混凝土，称轻骨料混凝土。
?轻骨料混凝土的强度等级用 CL表示，如
CL5.0-CL50。
?轻质、保温隔热
?（ 1） 轻集料来源：
? ① 工业废弃物, 粉煤灰陶粒, 自燃煤矸石, 煤
渣等；
? ② 天然轻集料：浮石, 火山渣, 及其他轻砂；
? ③ 人造轻集料, 以地方材料加工而成, 如页岩
陶粒, 粘土陶粒 。
? 以集料不同而可将轻集料砼分为以上三类。
（ 2）轻集料砼施工中应注意的问题
? ① 轻集料由于孔隙率大, 吸水性强, 在施工时
一般先将集料润湿, 再拌制砼；
? ② 轻集料润湿, 易上浮, 注意砼的均匀性；
? ③ 外加剂应在轻集料吸水后再加入；
? ④ 注意流动性损失；
? ⑤ 注意早期养护, 因为轻集料砼表面失水更快,
表面起网状裂纹 。
?（ 1） 加气砼：钙质材料 （ 水泥, 石灰 ）,
硅质材料 （ 石英砂, FA,Slag等 ） 和加
气剂 （ AL粉为多 ） 作为原材料, 经磨细,
配料, 搅拌, 浇注, 切割和压蒸养护而
成 。
?（ 2）泡沫砼：水泥也可掺入掺和料，水
泥浆与泡沫剂搅拌，硬化而成。
特细砂混凝土
?凡砂的细度模数在 1.6以下或平均粒径在
0.25mm以下的称为特细砂。使用这种砂
配制的混凝土称为特细砂混凝土。
?有关技术规程：, 特细砂混凝土配制及
应用规程, (BJG19-65)；, 特细砂混凝
土应用技术规程, (DB51/5002)
低砂率
?当用碎石为粗骨料时，砂率应控制在
15％ -30％；
?当用卵石为粗骨料时，砂率应控制在
14％ -25％。
离析
? 混凝土各组成材料密度大小不一，在自重作用
下，使得集料与浆体分布不均匀。
? 离析的测试方法通常在测塌落度时肉眼观察离
析情况。
? 离析对混凝土性能影响（ 1）施工性能；（ 2）
强度（ 3）耐久性。
? 促使离析加重的因素 （ 1）粗、细集料粒径相
差过大；（ 2）砂率过小；（ 3）水灰比过大；
? 加入引齐剂和掺和料、提高砂率、降低水胶比
可以尽力避免离析。
泌水
?混凝土在凝结之间，水中最轻的水从其余混合料
中分离。通常也是通过肉眼观察。
?泌浆
泌水的危害：
? （ 1）当泌水层出现混凝土表面时，使表面水灰比
过大，表面疏松出现裂缝。
? （ 2）泌水发生在钢筋底部，形成泌水区域，水分
蒸发后留下孔隙，使钢筋与混凝土粘结强度下降，
钢筋也容易被锈蚀；
? （ 3）泌水发生在混凝土中集料下部，也引起混凝
土强度与耐久性下降。
? （ 4）泌水过程中形成泌水通道，导致强度与耐久
性降低；
? （ 5）在混凝土泵送施工中，容易泌水的混凝土也
容易发生泵送管道堵塞的情况。
降低泌水的技术措施：
? 1,引气剂
? 2,超细掺和料
? 3,提高水泥细度
? 4,降低水灰比
原材料影响：
? ① 水泥细度 ↑,引气量 ↓；
? ② 水泥掺量 ↑,引气量 ↓；
? ③ 最大集料粒径 ↑,引气量 ↓；
? ④ Sp↑,引气量 ↓；
? ⑤ 天然砂引气量大于人造砂, 卵石大于碎石；
? ⑥ 温度 ↑,含气量 ↓；
? ⑦ 搅拌时间；
? ⑧ W/C↑,含气量 ↓；
填充效应
掺和料
颗粒
微集料效应模型
水化产物 （
CSH,CH等 ）
水泥 熟料颗粒
矿物掺和料
气泡
液相
? 掺和料的形貌效应包括掺和料的粒形, 表面光滑度
及颗粒质地是否致密, 坚硬 。
? 分析掺和料的形貌效应大小, 很明显, 颗粒呈球形,
表面光滑且颗粒坚硬致密的掺和料形貌效应要好 。
光滑, 坚硬的球形颗粒在混凝土中可以起到一种
,滚珠, 的作用, 对混凝土浆体具有润滑性, 增加
混凝土拌合物的流动性 。
? 同时，若掺和料表面粗燥、多孔，且若质地较软的
话，它的表面吸附性也强，吸附大量的水分，减少
了浆体中的自由水，而自由水对混凝土的流动性至
关重要，所以导致混凝土拌合物流动性不好。表面
光滑、质地坚硬的掺和料对水的吸附量少，所以混
凝土拌合物的流动性高。
比重效应
?在掺和料加入到水泥混凝土中时，一般
都采用的是重量置换法，即以相同重量
的掺和料替代同重量的水泥。掺和料比
重小于水泥，所以，在等重量置换水泥
的条件下，可以获得更多的胶凝材料浆
体体积，提高混凝土拌合物的浆体，从
而提高混凝土拌合物的流动性。
? 磨细的掺和料在水泥混凝土中, 由于其颗粒粒
径远小于水泥颗粒粒径, 所以, 掺和料颗粒使
水泥颗粒分散均匀, 增强了水泥的水化, 但同
时, 细小的掺和料颗粒对水泥水化过程中形成
的, 絮凝结构, 有着解絮作用, 这就是矿物掺
和料的分散效应 。
? 矿物掺和料的分散效应的产生还有可能是由于
掺和料在磨细过程中，使掺和料颗粒带上了电
荷，同性的电荷相斥，也会使掺和料颗粒相互
分散，对提高混凝土拌合物流动性有利
高性能混凝土定义
?具有良好的工作性 (坍落度大于
200mm)，早期强度高而后期强度
不倒缩，体积稳定性好，耐久性
好，在恶劣的使用环境条件下寿
命长和匀质性好。
制备工艺
?硅酸盐水泥 +超细矿物掺和料 +高效减水剂
高性能砼原材料的要求
?（ 1）水泥；
?（ 2）超细掺和料；
?（ 3）高效减水剂；
?（ 4）粗集料；
?（ 5）细集料等。
高性能混凝土自身存在的问题
?（ 1）高脆性；
?（ 2）高粘聚性；
?（ 3）收缩；
?（ 4）尺寸效应；
?（ 5）高温爆裂性；
?（ 6）龄期
大孔混凝土
?无砂大孔混凝土是由水泥、粗骨
料和水拌制而成的一种不含砂、
或含少量砂的轻混凝土。
?保温性能好，吸湿性小，收缩小。
适宜用作墙体材料。
?混凝土是由胶凝材料、粗细骨料 (又称集
料 )加水拌和后，经一定时间硬化而成的
人造石材。
世界上用量最大的人工建筑材料。
? 第一节 概 述
– 混凝土按照表观密度大小分为三类：
? (1)重混凝土 (?0>2500Kg/M3)
? (2)普通混凝土 (?0=1950~2500Kg/M3)
? (3)轻混凝土 (?0<1950Kg/M3)
? ① 轻骨料混凝土
? ②多孔混凝土 (泡沫混凝土、加气混凝土 )
? ③ 大孔混凝土
– 混凝土按强度等级可分为：
? ①普通混凝土：强度等级为 C7.5-C60；
? ②高强混凝土：强度等级为 C60-000；
? ③超高强混凝土：强度等级大于 C100。
——按流动性分类：
? 干硬性混凝土、流动性混凝土、自流平
（自密实）混凝土、泵送混凝土
——按胶凝材料分类：
?水泥混凝土、石膏混凝土、沥青混凝土、
水玻璃混凝土、碱矿渣混凝土、聚合物
混凝土。
–混凝土按施工工艺可分为：
?泵送混凝土、喷射混凝土、
真空脱水混凝土、造壳混凝
土 (裹砂混凝土 )、碾压混凝
土、压力灌浆混凝土 (预填
骨料混凝土 )、热拌混凝土、
太阳能养护混凝土等多种。
–混凝土按掺合料可分为：
?粉煤灰混凝土、硅灰混凝土、
磨细高炉矿渣混凝土、纤维
混凝土等多种。
–混凝土也可按功能或材料分类
?如防水混凝土、耐热混
凝土、耐酸混凝土、纤
维混凝土和聚合物混凝
土。
第二节 普通混凝土的原材料
?基本组分：水泥、集料 (砂、石 )和水
?现代混凝土：水泥、集料 (砂、石 )、
水、外加剂、掺合料 (矿物外加剂 )
一,水泥 cement
? 1,水泥作用
? 与水形成水泥浆流动性（水泥浆）、
强度（水泥石），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，赋于拌合物一
定的和易性，便于施工，硬化后，
将骨料胶结成一个整体。
? 2,水泥选择
? （ 1）水泥品种选择
? 根据砼所要求的性能指标及所处的环境条
件、砼工程特点而选择水泥。
? （ 2）水泥强度等级的选择
–一般强度混凝土，水泥强度等级一般
为混凝土强度等级的 1.5-2倍。
–对高强度混凝土，水泥强度等级一般
为混凝土强度等级的 1.0-1.5倍。
–对超高强混凝土，选用高强度等级的
水泥。
二、拌和与养护用水 ——提供流动性
（水泥浆）及水泥水化。
? 优先采用符合国家标准的饮用
水。
? 水中杂质含量限制值 (pH值、
氯化物、硫酸盐 )
三,细骨料（ fine aggregate）
——砂 sand
?砂、石 ——起到骨架的作用，故而又称
集料。
?粒径在 0.15-4.75mm之间
1,有害杂质
?① 粘土, 粉砂, 淤泥 ——影响与水泥石
的粘结强度, 增加需水量, 从而增加了
砼的收缩, 降低砼强度与耐久性 。
?② 有机杂质, 硫酸盐 ——影响砼整体强
度, 对水泥腐蚀作用 。
?③ 海砂中对 Cl-的控制
? 2,颗粒形状及表面特征
–天然砂 (natural sand)：河砂、海砂
–人工砂 (artificial sand)：山砂、机制
砂
–从流动性上看，人工砂的颗粒形状及
表面特征不及天然砂好
–从粘结力上看，天然砂的颗粒形状及
表面特征不及人工砂好
?3,砂的粗细程度和颗粒级配
? 骨料颗粒级配
?筛分法
? 累计筛余与分计筛余的关系
? 砂级配区的规定, 砂的级配区筛分曲线
? 砂的细度模数 及级配评定
4,砂的坚固性
? 在气候、环境温、湿度及其他物理
因素作用下抵抗破裂的能力 ——用
Na2SO4溶液浸泡。
5,砂的物理性质
?（ 1） 密度、表观密度、堆积密度
?（ 2） 空隙率和填充率
?（ 3） 含水状态：全干、气干、饱和面
干、润湿四种状态
四,粗骨料 (coarse aggregate)——石
子 (crushed stone)
? 粒径大于 4.75mm
? (1)有害杂质含量 (含泥量, 针片状颗
粒含量,碱骨料反应 )
? (2)颗粒形状及表面特征 (碎石、卵石 )
? (3)强度和坚固性
–1)强度 (抗压强度, 压碎指标 )
–2)坚固性
? (4)最大粒径与颗粒级配
–1)最大粒径
–2)颗粒级配 (筛分析试验 )
5,石子的物理性质
?（ 1） 密度、表观密度、堆积密度
?（ 2） 空隙率和填充率
?（ 3） 孔隙率和密实度
?（ 4） 含水状态：全干、气干、饱和面
干、润湿四种状态
五、其他品种的砼骨料
? 1,矿渣骨料：
? ① 粗骨料 ——高炉重矿渣破碎, 筛分而成；
? ② 细骨料 ——水淬高炉矿渣或粉碎后的高炉重
矿渣与普通骨料砼相比, 矿渣骨料砼有以下特
点,① 早强较高, 后期相同或略有下降； ② 注
意矿渣的稳定性, 主要是 CaO； ③ 由于矿渣表
面粗糙, 易吸水, 因而和易性不利； ④ 不得使
用矾水泥与矿值共同使用 。
2．轻骨料 ——配制轻砼
? ① 工业废料轻骨料：膨胀矿渣珠, 自然煤矸石,
轻砂等；
? ② 天然轻骨料：浮石, 火山渣等；
? ③ 人造轻骨料：粘陶粒, 页岩陶粒, 粉煤灰陶
粒等 。
用于：
? （ 1） 用于承重结构；
? （ 2） 用于非承重结构, 起隔热, 保温, 隔声
等作用 。
? 3,防护砼骨料 ——防射线幅射 ——比重
较大, 含水量调的重骨料或含硼较多的
骨料 。
? 4,再生砼骨料
六、原材料间配合比
? 1,水灰比和用水量
? 决定水灰比与用水量的因素,① 强度 ② 流
动性
? 2,砂率：砂在砂, 石总质量中的百分率 。
? 3,水泥用量：考察因素,① 强度； ② 和
易性； ③ 经济性
? 4,单位用水量
? ——和易性
一,混凝土拌合物的和易性
? (1)和易性的概念 (流动性, 粘聚性 和
保水性 )
第三节 普通混凝土拌和物
? (2)和易性的检测 (流动性的检测 )
–1)坍落度试验
–2)维勃稠度试验
–3)其它方法
?二、流动性 (坍落度 )指标的选择
?三、砼流动性（ Slump）损失
? 四、影响和易性的主要因素
–1)材料品种与用量的影响
? ①水泥品种和细度,用粉煤灰水泥拌制
的混凝土流动性最好，保水性和粘聚性
也较好。
? ②水泥浆数量,水泥浆数量不能太多也
不能太少
? ③水灰比 (单位用水量 )
混凝土用水量选用表（ kg/m3）
?④ 砂率 (sand percentage)
砂率与坍落度的关系曲线 (最优砂率 )
砂率与水泥浆用量的关系曲线
混凝土砂率选用表／％ 与 砂率的计算公式
?⑤外加剂 (减水剂、泵送剂 )和掺合料 (粉煤
灰 )
–2)环境的温度与湿度的影响
?环境的温度 高,空气湿度小，
拌合物水分蒸发快，坍落度损
失大，坍落度小。
–3)工艺对和易性 (workability)影响
?拌合好，塌落度 (slump)大。
五、混凝土拌和物流变性
?凡在适当外力作用下，材料的流动和变
形性能，即为材料的流变性。
?混凝土材料在拌和物阶段，由于有浆体
的作用，因而具有流变性，但粗、细集
料使得其流变性能的研究很复杂。
?一般认为，混凝土拌和物符合宾汉姆模
型。
宾汉姆模型
圣维南模型牛顿模型
虎克模型
?0
d?/dt
?
?
?
dt
d ???? ??
0
?混凝土拌和物流变性能研究的对象就是
测试屈服剪切应力和塑性粘度这两个流
变参数。
?测试方法：回转粘度计
?混凝土和易性测试塌落度，也就是对流
变参数的简单反映。
第四节 混凝土结构和强度
?随着水化的进行，混凝土开始凝结、硬
化，最后形成具有强度的固体。在此过
程中，混凝土的结构不断发生变化，其
强度也在不断的增加。
一、混凝土的结构与结构缺陷
? 1,强度产生的原因：
?胶凝材料水化产物, 形成水泥石, 水泥
石包裹在集料周围 。
二、混凝土强度
? 2,强度构成
?（ 1）集料强度；
?（ 2）水泥石强度
?（ 3）界面强度
集料
界面
水泥石
受力前，在水泥石和界面处存在缺
陷和裂缝：
? ① 由于水泥的收缩, 引起砂浆与粗骨料间产生
拉应力, 产生裂缝；
? ② 水泥的泌水使与集料间形成界面裂缝；
? ③ 水泥水化热引起的裂缝；
? ④ 多余水的蒸发留下的孔隙；
? ⑤ 外力碰撞, 振动不均匀, 不密实产生的裂缝
（ 如拆模式时 ） ；
? ⑥ 施工时不可能达到完全密实, 留有孔隙；
? 加外力后，以上裂缝，孔隙不断发展，砼破坏。
3,混凝土的抗压强度与强度等级
–1)混凝土标准立方体抗压强度
–2)混凝土立方体抗压强度标准值
–3)强度等级
–4)轴心 (棱柱体 )抗压强度
? 4,混凝土受压破坏
? 混凝土受压变形曲线
? 不同受力阶段裂缝示意图
? 5,影响混凝土强度的因素
– 1)水泥强度等级和水灰比 (保罗米公式 )
? 混凝土强度与灰水比的关系
– 2)骨料的种类、质量及数量
– 3)湿度与温度的影响
? 混凝土强度与保持潮湿日期关系
? 养护工艺
? 养护温度对混凝土强度的影响
?
?
–4)龄期的影响
? 混凝土强度增长曲线
? 用 32.5普通水泥拌制的混凝土
? 用 32.5矿渣水泥拌制的混凝土
? 用 42.5普通水泥拌制的混凝土
? 用 42.5矿渣水泥拌制的混凝土
?混凝土强度发展过程中，养护温度和龄
期（时间）对其影响很重要，因此有人
提出成熟度的概念，又叫时度积。
?成熟度 =f(T× t)
?凡成熟度相同的混凝土，其强度也大概
相近。
–成熟度
–5) 加荷速度的影响
–加荷速度越快，强度越大。
? 6）试件自身情况
?（ 1）含水率（ 尖劈效应 ）
?（ 2）表面粗糙度（ 环箍效应 ）
?（ 3）试件尺寸
?（ 4）试件形状
混凝土试件的破坏状态
? 6,提高混凝土强度的主要措施
–1)选料,水泥、骨料、外加剂、掺合料
–2)采用机械搅拌和振捣
? 捣实方法对混凝土强度的影响
–3)养护工艺方面
7,混凝土的其它各种强度
?抗拉强度
?抗折强度
?粘结强度（ 1）新旧混凝土粘结强度
? （ 2）混凝土与钢筋的粘结强度
?疲劳强度
?混凝土抗拉强度
–1)轴心抗拉强度
–2)劈裂抗拉强度
? 混凝土劈裂抗拉实验装置图
?混凝土抗折强度
P
三、强度理论
? 1,水灰比理论
? 2,孔隙率理论
? 3,胶空比理论
? 4,脆性断裂理论
1,无荷载作用时的变形
? (1)化学收缩
? (2)湿胀干缩变形
? 混凝土的胀缩
? ( 3)温度变形 （热变形）
? (4)碳化收缩
第五节 混凝土变形性能
?2,荷载作用下的变形
（ 1）短期荷载
弹塑性变形和弹性模量
? 混凝土在压力作用下的应力 —应变曲线
? 混凝土弹性模量 （静弹性模量）
? 影响弹性模量的因素
? 动弹性模量
动弹性模量
k
a
fWL
E d ???
?
4
2
4
3
1046.9
（ 2）混凝土的徐变
? 混凝土的变形与荷载作用时间关系
? 素混凝土的标准徐变曲线
? 影响徐变的因素
?一、混凝土耐久性的概念
?耐久性的概念：砼抵抗所处环境的作用破坏
的能力, 如温度, 湿度, 化学侵蚀介质等 。
?环境对砼的作用：
?①物理作用如冻融、渗透以及磨蚀，空蚀等；
?②化学作用，如各种酸、碱、侵蚀，碳化、
碱集料反应以及砼中的钢筋锈蚀等。
第六节 混凝土的耐久性
二、耐久性类型
–1)混凝土的抗渗 性
–2)混凝土的抗冻性
–3)混凝土抗侵蚀性
–4)混凝土的碳化
–5)混凝土的碱 一 骨料反应
–6）磨损与气蚀
?三、提高混凝土耐久性的主要措施
?1．合理选择水泥品种
?2．增加砼密实度 ① W/C ② 成型方法 ③集料级
配（包括砂率）等
?3．质量性能稳定的集料 ——针对碱 —集料反应
尤其注意。
?4．掺加矿物掺合料、引合剂、防渗剂等
?5．砼表面处理（特别是裂缝防护）
?6,规定最小水泥用量
第七节 混凝土的外加材料
– 外加剂,是在拌制混凝土过程中掺入的用以
改善混凝土性质的物质。掺量很小。一般不
大于水泥重量的 5%（膨胀剂例外，掺量
>10%）。 ——混凝土第五组分
– 矿物外加剂 (掺合料、外掺料 ),是指在混凝
土拌合物中掺入量超过水泥质量的 5％，在
配合比设计时，需要考虑体积或质量变化的
外加材料。如粉煤灰、矿渣、硅灰、沸石粉
等。 ——混凝土第六组分
掺量计算
掺和料）质量胶凝材料（包括水泥、
外加剂质量外加剂掺量 ?
膨胀剂质量胶凝材料质量
外加剂质量膨胀剂掺量
??
一,混凝土外加剂
?混凝土外加剂分类
?表面活性剂的分子模型
?表面活性剂的分子在水表面吸附定向排列
示意图
? 1,减水剂
– 1)减水剂的作用机理
? ①吸附一分散作用
? 水泥絮凝结构示意图
? 减水剂的作用简图
? ②润滑塑化作用,溶剂化水膜
?根据使用条件不同，掺减水剂可以
产生以下几个方面的效果：
?a．在原配合比不变的条件下，可增
大混凝土拌合物的流动性，且不致
降低混凝土的强度。
?b．在保持流动性及水灰比不变的条
件下，可以减少用水量及水泥用量，
节约水泥。
?c．在保持流动性及水泥用量不变的
条件下，可以减少用水量，从而降
低水灰比，使混凝土的强度及耐久
性得到提高。
? 2)减水剂常用品种
? (1)普通减水剂（减水率 5~10%）
– ①木质素系减水剂
– ② 多元醇系
? (2)高效减水剂 (减水率 10%~25%）
– ①萘系减水剂
– ②水溶性树脂减水剂
? (3)高性能减水剂（减水率 >25%）
氨基磺酸盐、多羧酸系接枝类共聚物
? (4)复合减水剂
?3)减水剂的使用技术
–饱和点问题
–掺量,0.3%~1%不等
–掺法：同掺、后掺
–与水泥的相容性
? 2,早强剂
?多用于加速砼硬化，缩短施工周期，加
快施工速度提高模板周转率以及抢修工
程
? （ 1） 无机物氯盐类,CaCl2,NaCl,KCl，
AlCl3等, 其中, 多用 CaCl2,掺量,0.5~1.0%为
宜, 能使砼 3天强度提高 50~100%,7天提高
20~40%，
? （ 2） 硫酸盐类,Na2SO4(元明粉 ),CaSO4,其
中, Na2SO4用的较多, 适宜掺量 0.5~2.0%。
? （ 3）有机胺类：主要有 TEA（三乙醇胺）,TP
（三异丙醇胺等） TEA呈无色或淡黄色油状液体，
碱性，能溶于水。掺量为 0.02~0.05%。
– 氯盐类早强剂对易使钢筋锈蚀；
– 硫酸盐早强剂掺量过多，表面易出现, 白
霜, 。
– TEA它单独作用时，更表现出缓凝性，早强
效果不明显，而与无机盐，特别是 Cl－ 盐复
合使用，早强、增强效果才明显发挥。也有
资料说，掺量稍大时早强效果反而明显，具
体原因尚不清楚。
? （ 1） Cl－ 盐不得用于以下结构：
? ① 相对湿度大于 80%的环境中的结构, 或其它与水频繁
接触的结构；
? ② 有镀锌钢材或铝铁相接触的结构, 以及有外露预埋件
而又无防护措施的结构；
? ③ 有酸, 碱, 硫酸盐侵蚀介质接触的结构；
? ④ 使用中经常处于 T=60℃ 以上的结构；
? ⑤ 使用冷拉或冷拔低碳钢筋, 钢丝的结构；
? ⑥ 电解车间或高压直流电源 100m以内结构；
? ⑦ 靠近发电站, 变电所的所的结构；
? ⑧ 薄壁, 预应力砼结构；
? ⑨含有活性骨料的砼。
? （ 2） SO42－ 盐早强剂不得用于以下结构
? ① 有镀锌钢材或铝铁相接触的结构, 以及有外露
预埋件而又无防护措施的结构；
? ② 使用直流电源的企业和电气化运输设施的砼结
构；
? ③ 含有活性集料的砼 ——针对 NaSO4注意碱含量
K=Na2O+0.658k2O
? ④ 相对湿度大于 80%的环境中的结构, 或其它与
水频繁接触的结构
?早强剂与其他外加剂的复配：
?（ 1） 复合早强剂 ——早强效果更好
?（ 2） 早强减水剂 ——发挥早强, 减水
的共同特点
? 3,引气剂
?使砼在搅拌过程中引入在量的均匀分布
的封闭的微小气泡，（ 20~1000um）。
主要目的：
?（ 1） 改善砼和易性 ——滚珠作用；
?（ 2） 提高防渗, 抗冻性 （ 一定引气量范
围内 ） ；
?（ 3） 强度一般降低, 但可以由减水作用
得到一定的补偿 。
? 松香类：松香热聚物, 松香皂 0.005~0.02%；
引气量 3~5%；
? 木质素类：不是以引气为主要目的, 故掺量稍
大, 且引气量也不大；
? 烷 基 苯 磺 酸 盐 类, 十 二 烷 基 苯 磺 钠 等
（ 0.005~0.02%）
? 皂素类,0.001~0.01%
常用引气剂品种
引气量影响因素
?（ 1） 掺量
?（ 2） 原材料影响
?（ 3） 引气剂最好配制成液体再加入 （ 由
于掺量小的不易均匀分散 ）
?（ 4） 振动时间 与之相对应又有稳泡剂
和消泡剂之分 。 （ 与减水剂复配, 可减
少强度降低值 。 ）
? 4,缓凝剂 ——延长混凝土及砂浆的凝结
时间
常用缓凝剂类别及掺量范围
? 无机类：
? （ 1） 硼酸盐, 磷酸盐, 锌盐等 （ 0.1~0.2%）
? 有机类：
? （ 2） 羟其羧酸及盐类；酒石酸, 柠檬酸, 葡糖
酸等 （ 0.03~0.1%）
? （ 3） 含糖碳水化合物类, 糖蜜, 葡糖, 蔗糖等
（ 0.1~0.3%）
? （ 4 ） 木质素磺酸类,M—Ca, M—Na 等
（ 0.2~0.8%）
? （ 5 ） 多 元 醇 类, 如 纤 维 素, 多 元 醇 等
（ 0.01~0.3%
主要机理：
?缓凝剂吸附于水泥颗粒表面，阻碍与水
的水化而获得缓凝性。
缓凝剂使用技术要求：
（ 1） 掺量 ——① 凝结时间, ② 强度；
（ 2） 与水泥的适应性；
（ 3） 与减水剂的适应性；
（ 4） 掺加方法, 如木钙在加水拌合后
1min加入, 凝结时间 （ 初, 终 ） 再延长
2h,加水拌合 2min后, 凝结时间延长
2.5~3h；
（ 5） 温度, T<5℃ 时不宜用缓凝剂
5,速凝剂
?——矿山井巷, 隧道, 涵洞, 地下工程中
的喷射砼或喷射砂浆 。 （ 快速消耗水泥中
的 CaSO4·2H2O）
?速凝剂加入后，砼在 5min内初凝,10min
内终凝,1h可产生强度，但后期强度，弹
性模量、粘结力等下降，干缩增加。
分类：
? （ 1） 喷砼速凝剂, 包括红星 Ⅰ 型等, 主要成
分为铝酸钠, 碳酸钠或碳酸钾与生石灰按比例
混合而成, 强度损失率较大, 掺量,2.5~4%
（ 2） 复合硫铝酸盐型, 成分中包括石膏或矾
水泥等, 强度损失率较小, 掺量 3~5%（ 如 711
型 ）
? （ 3） 硅酸钠型 ——水玻璃, 这一类与其它两
类相比, 不但凝结所化快, 且早强也高, 以抵
抗渗水冲刷等作用 。
? 速凝剂应用技术要点：
? （ 1） 注意掺量的多少, 且掺量随气温增加而
酌减, 气温降低可增加, 掺量超过上限, 砼凝
结时间不再缩短；
? （ 2） 水泥中 CsA和 CsS含量高, 速凝效果好,
P.S效果较差；
? （ 3） 水灰比控制在 0.4左右
? （ 4） 注养加入速凝砼的养护
? 泵送剂 ——由高效减水剂、缓凝剂、引
气剂和增稠剂等复合制成。
? 抗冻剂 ——由防冻组分（降低水的冰
点）、减水组分、引气组分和早强组分
复合而成。
? 膨胀剂 ——使混凝土产生膨胀的外加剂。
? 防水剂
其它外加剂
? 总之，无论何种外机剂，均应以其中离子对砼
性能，特别是强度和耐久性不产生影响。再者
要注意 外加剂使用要点：①掺量；②掺加方法；
③与水泥的适应性；④相互间适应性；⑤有害
离子； ⑥品种选择；
二,混凝土外掺料
1,掺合料分类：
（ 1） 活性掺合料 ——活性混合材
（ 2） 非活性掺合料
2,加入目的：
（ 1） 节约水泥 （ 经济性, 环保 ）
（ 2）改善砼性能；①施工性能，②强度，③耐久性
?（ 1）火山灰效应,（ 2） 比重效应，
?（ 3） 填充效应,（ 4） 微集料效应,
?（ 5） 形貌效应,（ 6） 分散效应，
?（ 7）经济效应,（ 8）环保效应，
?（ 9）降低砼化热
作用机理
? (1)粉煤灰
–1)粉煤灰成品的质量要求与等级
? 粉煤灰质量指标与等级／％
–2)粉煤灰掺合料的工程应用
?泵送混凝土、大体积混凝土、低强
度混凝土
? (2)粒化高炉矿渣粉
? 矿渣粉技术要求
? 工程应用：大体积混凝土、高
强混凝土
? (3)硅灰
–1)硅灰的化学成分及主要性能
?①化学成分 (二氧化硅含量
为 85％ -98％ )
?② 主要性能
–a.密度 2.2g／ cm3，堆积密度为
250~300kg／ m3
–b.细度,粒径 0.1~0.5μ m。其比
表面积为 25—30m2/g，是水泥比表
面积 (0.3m2／ g)的 50-100倍。
–c.火山灰活性：最高
–2)应用技术
? ①掺用方式及适宜掺量：试配
? ②对混凝土性能的影响
? a.能防止混凝土拌合物的离析，提
高其可泵性
? b.提高混凝土的抗压强度
? c.提高混凝土的密实性、抗渗性、
抗冻性及耐久性
? d.抑制碱 —骨料反应
– 混凝土强度的波动规律 ——正态分布
? 混凝土强度的正态分布曲线
?第八节 普通混凝土的质量控制
– 混凝土强度平均值、标准差、变异系数
? (1)混凝土强度平均值
? (2)标准差 σ(又称均方差 )
? (3)变异系数 Cv
?混凝土强度保证率
– 强度保证率
– 不同 t值的保证率 P
–混凝土的配制强度
v
kcu
cu
kcucu
tC
f
f
tff
?
?
??
1
,
0,
,0,
或?
?强度检验评定
– (1)统计法
? 生产长期稳定时强度的检验评定
? 用合格判定系数进行强度的评定
– (2)非统计法
第九节 普通混凝土的配合比设计
一,混凝土配合比的表示方法
?以每 lm3混凝土中各项材料的质量比表示。例如
lm3混凝土：水泥 300kg，水 180kg，砂 720kg，
石子 1200kg，每 lm3混凝土总质量为 2400kg。
?以各项材料间的质量比来表示 (以水泥质量为 1)。
例如，将上例换算成质量比为：水泥 ∶ 砂 ∶ 石
=1∶ 2.4∶ 4.0，水灰比 0.60。
二、混凝土配合比设计的基本要求
? ①满足施工所要求的混凝土拌合物
的和易性；
? ②满足混凝土结构设计的强度等级；
? ③满足耐久性要求；
? ④节约水泥，降低成本。
三,混凝土配合比设计中的三个基本参数
? 水与水泥之间的比例关系，用水灰比表示；
? 砂与石子之间的比例关系，用砂率表示；
? 水泥浆与骨料之间的比例关系，常用单位
用水量来反映 (1m3混凝土的用水量 )。
四,混凝土配合比设计的步骤
? (1)初步配合比的计算
? (2)基准配合比的确定
? (3)实验室配合比的确定
? (4)施工配合比
五,混凝土配合比设计
–(1)初步配合比的计算
–(2)基准配合比的确定
–(3)实验室配合比的确定
–(4)现场施工配合比
六、掺减水剂砼配合比设计
?砼中掺减水剂的目的：①改善砼和易性；
②增加强度；③节省水泥
?（ 1）为改善和易性：在流动性增大的同
时，为保证砼的粘聚性和保水性，应适
当增加砂率，根据改变后的砂率重新计
算粗、细集料用量，然后再经试配和调
整。
?（ 2） 为增加强度 ——减水剂减水率为
a%,掺量为 b%（ 胶凝物料用量百分
比 ）, 此时, Ｃ＝ Co,W=Wo(1－ a%)
减水剂用量 =C·b%
?砂率适当减小, 确定为,
')(
Poh SWCS ???? 计?
)1()( 'Poh SWCG ????? 计?
?（ 3） 减小水泥用量
? W/C=Wo/Co W=Wo(1－ a%)
o
o
C
W
W
C ?
Poh SWCS ???? )( 计?
)1()( Poh SWCG ????? 计?
第十节 其它品种混凝土
?一, 普通砼
?二、高强混凝土,C60-C100
?三、超高强混凝土：＞ C100
? 混凝土高强话途径
? 1,加入减水剂可降低 W/C,增加砼密实度, 从
而增强；
? 2,加入掺合料可进一步降低 W/C,增加密实质,
从而增强, 同时, 又改善了水泥石 —集料的粘
结力, 从而增加了界面强度 。
? 3．其他原材料：比如集料、强度、粒形、表
面特征是否含有杂质等，以及水泥的细度、品
种、强度等级。
? 四, 流态砼
? ——指 Slump为 200~220mm,且粘聚性与保
水性符合施工要求的砼 ——泵送砼 。
– 泵送混凝土
?泵送混凝土是以混凝土泵为动力，通过管
道将搅拌好的混凝土混合料输送到建筑物
的模板中去的混凝土。
?混凝土的可泵性
? 流态砼技术途径,高效减水剂
超细掺合料
五、高性能混凝土
（ High Performance Concrete——HPC)
?高性能混凝土定义
?高性能混凝土制备工艺
?高性能砼原材料的要求
?高性能混凝土自身存在的问题
?高性能混凝土的发展前景
六、轻混凝土 ——降低砼自重，兼
有保温，隔热之功用
1,轻骨料混凝土
2,大孔混凝土
3,多孔混凝土
七, 防水砼
1,普通砼的防水抗渗要求：满足一定的密实度,
① W/C,② 灰砂比
2,外加剂防水砼
① 减水剂防水砼
② 引气剂防水砼
③ 膨胀剂防水砼
④ 防水剂防水砼 ——如 FeCl3,与 Ca(OH)2 发生反
应, 生成 Fe3(OH)3胶体, 堵塞孔隙, 增加密度 。
? 3,防水砼应注意事项：
?（ 1） 减少, 杜绝泌水, 因泌水易在砼内
部形成渗水通路；
? ① 不宜用 PS,可适当增加 FA； ② 改
善砂石级配
?（ 2） 减少砼收缩；
?（ 3） 减少砼水化放热速度 。
八,特细砂混凝土
? (1)配制特细砂混凝土用砂要求,细
度模数, 含泥量、泥块含量
? (2)特细砂混凝土的主要技术性质：
干缩率较大，应特别注意早期养护
? (3)特细砂混凝土配制特点
–1)低砂率
–2)低流动性：细粒多；易泌水
? (4)特细砂混凝土施工,干缩率
较大，应特别注意早期养护
九、纤维混凝土
?纤维混凝土是一种以普通混凝土为
基材，外掺各种短切纤维材料而制
成的纤维增强混凝土。
?目的是为了有效地降低混凝土的脆
性，提高混凝土的抗拉、抗裂、抗
弯、抗冲击等性能。用于路面、桥
梁、飞机跑道、管道、屋面板、墙
板等。
?低弹性模量纤维, 尼龙纤维、聚乙
烯纤维、聚丙烯纤维 (杜拉纤维 )等
?高弹性模量纤维, 钢纤维、碳纤维、
玻璃纤维等。
十、道路混凝土
? (1)水泥,通常采用普通水泥。 不用
粉煤灰水泥或粉煤灰掺合料。
? (2)细骨料
? (3)粗骨料
? (4)外加剂：早强剂
? (5)塌落度一般不超过 15cm
十一,碾压混凝土
? (1)碾压混凝土对原材料的技术要求
–1)水泥,水化热低及耐磨性好的水泥
–2)骨料：
–3)粉煤灰,作为掺合料用于碾压混凝
土
–4)外加剂,缓凝引气型
? (2)配合比设计,击实试验 ； 用维勃绸度
仪测定其工作性
十二,智能混凝土（机敏混凝土）
– 具有应力状态自诊断功能的压敏混凝土；
– 具有温度分布自诊断和自调节功能的温敏混
凝土；
– 具有结构应力状态和裂缝、损伤自诊断功能、
结构变形自监测、自适应功能和仿生自愈合
功能的机敏混凝土等。
– 我校工程院院士黄尚廉教授等，早于 1992
年开始就广泛研究了各种机敏材料及结构。
十三,活性粉末砼
(Reactive Powder Concrete——RPC）
? 200MPa级
? 800MPa级
技术途径：
?① 为提高砼均质性及消除内应力, 不用
粗集料 （ 细石英砂, 水泥, 磨细石英粉,
SF,SP,钢纤维 ）
?② 粉末粒径级配最佳化
?③ 热压成型
?④ 热养护
?⑤加入微纤维（钢）
十四,装饰混凝土
—— 表 面光滑，色彩均匀一致一次成
型后不用另作装饰
技术要点：
? ① 原材料 ——水泥, 砂, 石同批量；
? ② 模板的强度和刚度, 保证表面平整, 光洁,
不漏浆；
? ③ 分层浇注；
? ④ 浇注即覆盖养护还允许表面出现裂纹
十五 聚合物混凝土
（ 1）聚合物水泥混凝土
（ 2）聚合物胶结混凝土
（ 3）聚合物浸渍混凝土
? 十六、防辐射混凝土
? 十七、碱矿渣混凝土
? 十八、钢管混凝土
? 十九、无宏观缺陷水泥（ Micro-Defect–free
Cement——MDF）
? 二十、超细均布颗粒致密体系（ Densified
Systems Containing Homogeneously
Arranged Ultrafine Particles——DSP）
二十一、硅酸盐混凝土
? 1,原材料
? 2,生产工艺
? 3,应用
二十二、砂浆（无粗集料混凝土）
规范更新
,混凝土结构工程施工及验收规范,
(GB50204-92)
,混凝土结构工程施工质量验收规范,
(GB50204-2002)
? 思考题
? (1)普通混凝土的基本组成材料有哪
些?各自在混凝土中起什么作用?
? (2)配制混凝土选择石子最大粒
径应从哪几方面考虑?
? (3)简述减水剂的作用机理。
? (4)混凝土和易性包括哪些内容?
如何判断混凝土和易性?
? (5)影响混凝土和易性的主要因
素有哪些?
? (6)混凝土强度和混凝土强度等
级是一回事吗?为什么?
? (7)影响混凝土强度的主要因素
有哪些?
? (8)为什么要控制混凝土的最大
水灰比和最少水泥用量?
? (9)甲、乙施工队用同样材料和同一
配合比生产 C20混凝土。甲队生产
混凝土的平均强度为 24MPa，标准
差为 2.4MPa，乙队生产混凝土的平
均强度为 26MPa，标准差为 3.6MPa。
① 试绘制各施工队的混凝土强度分布
曲线示意图 。 并对比施工质量状况 。
②哪个施工队的强度保证率大?
? (10)轻骨料怎样分类?轻骨料混
凝土怎样分类?
? (11)配制轻骨料混凝土为什么要
加大用水量?与普通混凝土相比
轻骨料混凝土施工要注意什么？
? (13)称取砂样 500g，经筛分析试
验称得各号筛的筛余量如表：
? (14)已知甲、乙两种砂的累计筛
余百分率如表：
? (15)现浇钢筋混凝土梁式楼梯，
混凝土 C20，楼梯截面最小尺寸
150mm；钢筋间最小净距
29mm，提供普通水泥 42.5和矿
渣水泥 52.5R，备有粒级为 5-
20mm卵石。
? (16)甲、乙、丙工程的混凝土变
异系数分别为 10％,15％,20
％，平均强度为 23MPa，设计
强度等级 C20，求各工程混凝土
的标准差和强度保证率。
? (17)混凝土 C20的配合比为
1∶ 2.2∶ 4.4∶ 0.58(水泥 ∶ 砂 ∶
石子 ∶ 水 )，已知砂、石含水率
分别为,3％,1％。计算 1袋水
泥 (50kg)拌制混凝土的加水量。
? (18)混凝土表观密度为 2400kg
／ m3，水泥用量 300kg／ m3，
水灰比 0.60，砂率 35％，计算混
凝 混凝土 土质量配合比。
附录
筛分法
?用一套孔径 (方孔 )为 4.75,2.36,1.18、
0.60,0.30及 0.15mm的标准筛筛分。
砂的累计筛余与分计筛余的关系
筛孔尺
寸 /m m
分计筛余量
m
i
／ g
分计筛余
a
i
／％
累计筛余 A
i
／％
4.7 5 m
1
a
1
A
1
=a
1
2.3 6 m
2
a
2
A
2
=a
1
+a
2
1.1 8 m
3
a
3
A
3
=a
1
+a
2
+a
3
0.6 0 m
4
a
4
A
4
=a
1
+a
2
+a
3
+a
4
0.3 0 m
5
a
5
A
5
=a
1
+a
2
+a
3
+a
4
+a
5
0.1 5 m
6
a
6
A
6
=a
1
+a
2
+a
3
+a
4
+a
5
+a
6
< 0.1 5 m 底
注,a i =m i /500
砂级配区的规定
级配区
Ⅰ区 Ⅱ区 Ⅲ区 筛孔尺寸 / m m
累计筛余 ( 按重量计 ) ／％
9, 5 0 0 0 0
4, 7 5 10 - 0 10 - 0 10 - 0
2, 3 6 35 - 5 25 - 0 15 - 0
1, 1 8 65 - 35 50 - 10 25 - 0
0, 6 0 85 - 71 70 - 41 40 - 16
0, 3 0 95 - 80 92 - 70 85 - 55
0, 1 5 100 - 90 100 - 90 100 - 90
砂的细度模数
1
165432
100
5A-)AAAA(A
A
M
x
?
????
?
细度模数愈大，表示砂愈粗,M X 在 3,70 - 3, 10
为粗砂,M X 在 3,00~ 2, 30 为中砂,M X 在 2,20 - 1, 60
为细砂,M X 在 1,50~ 0,70 为特细砂。
碱骨料反应
? 碱骨料反应是指当水泥中含碱量 (K2O,Na2O)较高，
又使用了活性骨料 (主要指活性 SiO2)，水泥中的碱类
便可能与骨料中的活性二氧化硅发生反应，在骨料表
面生成复杂的碱一硅酸凝胶。这种凝胶体吸水时，体
积会膨胀，从而改变了骨料与水泥浆原来的界面，所
生成的凝胶是无限膨胀性的，会把水泥石胀裂。
? 引起碱骨料反应的必要条件是：①水泥超过安全含碱
量 (以 Na2O计，为水泥质量的 0.6％ )；②使用了活性骨
料；③水。
粗骨料的岩石立方体强度
– 50mm× 50mm× 50mm的立方体 (或直径
与高均为 50mm的圆柱体 )试件，在水饱
和状态下，测其极限抗压强度。岩石
的极限抗压强度应不小于混凝土强度
的 1.5倍。同时，火成岩试件的强度不
宜低于 80MPa，变质岩不宜低于 60MPa，
水成岩不宜低于 30MPa。
粗骨料的压碎指标
–将一定质量气干状态下 10—20mm的
石子装入一标准圆筒内, 在压力机上
经 160—300s内均匀地加荷到 200kN；
卸荷后称出试样质量 G0,然后用孔径
为 2.5mm的筛筛除被压碎的碎粒, 称
取试样的筛余量 G1,则压碎指标值按
下式计算：
%100
0
10 ???
G
GG压碎指标
粗骨料的 坚固性
?用硫酸盐浸泡法来检验，试样经 5次循环
后，其质量损失应不超过规定。
? （ 1） 最大粒径 （ 最大粒径的选择要考虑 ① 钢
筋间隙； ② 结构尺寸； ③ 搅拌； ④ 流动性； ⑤
强度等因素 ） 。
? ① 粒径大的好处 （ 流动性好, 水泥用量, 对强
度不利, 粒径大, 则水泥用量可较少 ）
? ② 粒径小的好处 （ 强度, 施工时的配筋等 ）
? 但凡事应辩证的看，粒径越大，虽对强度不利，
但它又对需水量有减少的有利的一面，从而也
对强度有利。
粗骨料的最大粒径
? 条件允许时应尽可能把石子选得大一些。
? 从结构的角度规定，混凝土用粗骨料最大粒径不得超
过结构截面最小尺寸的 1／ 4；同时不得超过钢筋间最
小净距的 3／ 4。对混凝土实心板，骨料的最大粒径不
宜超过板厚的 1／ 2，且不得超过 50mm。
? 从泵送的角度，粗集料最大粒径与输送管径之比为：
泵送高度在 50m以下时，对碎石不宜大于 1∶3,对卵石
不宜大于 1∶2.5 ；泵送高度在 50～ 100m时，宜为
1∶3 ～ 1∶4 ；泵送高度在 100m以上时，宜为 1∶4 ～
1∶5 。目前所有工地常用 5～ 20mm的碎石。
混凝土拌合物的 和易性的概念
?和易性，又称工作度，是指混凝土拌合
物易于施工操作 (拌和、运输、浇灌、捣
实 )并能获得质量均匀，成型密实的性能。
?和易性是一项综合的技术性质，包括有
流动性、粘聚性和保水性等三方面的含
义。
混凝土拌合物的流动性
?流动性是指混凝土拌合物在本身自重或
施工机械振捣的作用下，能产生流动，
并均匀密实地填满模板的性能。
混凝土拌合物的粘聚性
?粘聚性是指混凝土拌合物具有一定的粘
聚力，在施工、运输及浇筑过程中，不
致出现分层离析，使混凝土保持整体均
匀的性能。
?离析
混凝土拌合物的保水性
?保水性是指混凝土拌合物具有一定的保
水能力，在施工过程中不致产生严重的
泌水现象。
?泌水
维勃稠度试验
塌落度流动
速度试验
测定自重下扩散速度, 其值主要与拌和物粘性系数 η
有关；
塌落扩展度 配合塌落度实验来测定其扩展度。
Orimet试验 测定 Orimet试验仪内混凝土拌和物自重下流出速度，
其值主要与拌和物粘性系数有关；
L流动试验 测定 L型模子内混凝土拌和物自重下塌落高度、扩散
距离
小球上浮试
验
测定埋入混凝土拌和物中的小球在振动作用下浮到
表面所需的时间，其值主要与拌和物屈服值与粘性
系数有关；
回转粘度计 测定转筒在混凝土拌和物中转动时某一点的角速度
与转距，可计算出屈服值与粘性系数；
回去
混凝土用水量选用表
拌合物稠度 卵石最大粒径（ mm ） 碎石最大粒径（ mm ）
项目 指标 10 20 3 1, 5 40 16 20 3 1, 5 40
10 ～
30
190 170 160 150 200 185 175 165
35 ～
50
200 180 170 160 210 195 185 175
55 ～
70
210 190 180 170 220 205 195 185
坍落度
（ mm ）
75 ～
90
215 195 185 175 230 215 205 195
注：摘自《普通混凝土配合比设计规程,JG J5 5 — 2000 。
砂率
?砂率是指混凝土中砂的质量占砂、石总
质量的百分率。
GS
S
S p
?
?
影响砂率的因素
影响砂率的因素：
?① 石子级配与最大粒径 ↑，
?② 砂的细度模数 Mx↓,Sp↓
?③ W/ C↓,Sp↓，
?④ 外加剂；可适当降低 Sp
混凝土砂率选用表
卵石最大粒径／ mm 碎石最大粒径／ mm
水灰比 (W ／ C)
10 20 40 15 20 40
0,4 0 26 - 32 25 - 31 24 - 30 30 - 35 29 - 34 27 - 32
0,5 0 30 - 35 29 - 34 28 - 33 33 - 38 32 - 37 30 - 35
0,6 0 33 - 38 32 - 37 31 - 36 36 - 41 35 - 40 33 - 38
0,7 0 36 - 41 35 - 40 34 - 39 39 - 44 38 - 43 36 - 41
? 本表适用于坍落度 10—60mm的混凝土 。 坍落
度若大于 60mm或小于 10mm,应相应增加或
减少砂率 。
砂率的计算公式
式中,ρs0——砂子堆积密度, kg／ m3；
ρg0——石子堆积密度, kg／ m3；
P空 ——空隙率；
α——砂子富余系数 (1.1-1.4)。
?
??
?
00
0
gs
s
p
P
P
S
??
?
?
空
空
混凝土标准立方体抗压强度
(standard cube compressive strength)
?以边长为 150mm的立方体试件为标准试
件，标准养护 28d，测定其抗压强度来确
定。
?边长为 100mm的立方体试件，应乘以强
度换算系数 0.95
?边长为 200mm的立方体试件，应乘以强
度换算系数 1.05。
混凝土立方体抗压强度标准值
? 混凝土立方体抗
压强度标准值是
指具有 95％强度
保证率的标准立
方体抗压强度值，
也就是指在混凝
土立方体抗压强
度测定值的总体
分布中，低于该
值的百分率不超
过 5％。
混凝土强度等级
(strength grading)
?混凝土强度等级是根据混凝土立方体抗压
强度标准值 (MPa)来确定，用符号 C表示，
划分为 C7.5,C10,C15,C20,C25、
C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60、
C70,C80等。
轴心 (棱柱体 )抗压强度
? 150mm× l50mm× 300mm的棱柱体作
为轴心抗压强度的标准试件。
?采用 100mm× 100mm× 300mm棱柱体试件，
最后计算强度值时，乘以相应的尺寸换
算系数 (0.95)。
?棱柱体试件抗压强度与立方体试件抗压
强度之比为 0.7-0.8。一般取 0.76。 (原因 )
混凝土单轴受压时的变形
混凝土受力破坏的过程，实际是混凝土
裂缝的发生及发展的过程，也是混凝土
内部结构从连续到不连续的演变过程。
保罗米公式
fcu28=Afce(C／ W-B)
式中 fcu28——混凝土 28d龄期立方体抗压强度, MPa；
fce——水泥实际强度, MPa,可通过试验测定, 也可根据
,普通混凝土配合比设计规程, (JGJ55-2000)规定取富余系
数 Kc=1.13,按 fce=1.13× 计算；
——水泥强度等级, MPa；
C——每立方米混凝土中水泥用量, kg；
W——每立方米混凝土中用水量, kg；
A,B——经验系数, 与骨料品种, 水泥品种和施工方法有
关, 当原材料与工艺措施相同时, A,B可视为常数值 。 碎
石,A=0.46,B=0.07；卵石,A=0.48,B=0.33。 当材料的
品种和质量不同时, 应尽可能结合工程实际通过试验求得数
据 。
bcf
bcf
骨料对强度的影响
?骨料强度高，混凝土强度高
?骨料与水泥石的粘结强度高，混
凝土强度高。在相同水泥强度等
级及相同水灰比的条件下，碎石
混凝土的强度较卵石混凝土高。
?骨料粒径越大，对强度反而不利；
养护工艺
? a,标准养护：温度为 ℃, 相对湿度为 90%以上；
? b,水中养护：试件全浸在水中, 水温为 20℃, 试件与
周围介质可以实现水分自由交换 。
? c,绝湿养护：温度 20 ℃, 试件与周围介质无水分自由
交换 。
? d,自然养护：周围介质为空气, 温度自由变化, 表面
保湿 。
? 蒸汽养护：
? 蒸压：温度大于 100 ℃,压力大于 1 个大气压的水蒸气
? 蒸养：温度等于 100 ℃,压力等于 1 个大气压的水蒸气
养护温度和龄期对混凝土强度的影响
28lglg
28,,cuncu f
n
f
?
环箍效应
?试件受压面与试验机承压板 (钢板 )之间存
在着摩擦力，当试件受压时，承压板的
横向应变小于混凝土试件的横向应变，
因而承压板对试件的横向膨胀起约束作
用。这种约束作用通常称为, 环箍效
应, 。
尖劈效应
? 在持续加载下，混凝土中裂缝的扩展对水的存
在反应敏感（尖劈效应）。干燥的混凝土试件
要经历更长时间才断裂破坏（荷载更大）；而
水饱和混凝土试件裂缝扩展更迅速，于是在较
低的荷载下便断裂破坏了。这可能是饱水的混
凝土在裂缝扩展时，有应力腐蚀作用存在（因
有害液体或气体的侵入使材料结构受到削弱，
而使材料在较低应力下断裂叫应力腐蚀）。
轴心抗拉强度
?用, ∞, 字形试件或棱柱体试件直接测
定 。
?试件夹头附近的局部破坏很难避免，而
且外力作用线与试件轴心方向不易一致，
试验难度较大，试验结果不准确 。
劈裂抗拉强度
水灰比理论
?
?
?
?
?
?
??? B
W
C
fAf ccu 28,
公式中,A,B值大小与集料种类有关。
孔隙率理论
kpeRR ???
0
)1( 20 rRR ???
r
胶空比理论
?所谓胶空比，就是水泥水化产物对水泥
水化产物与毛细管体积之和的比值。
0
06.2
WCV
CVX
c
c
?
?
?
?
X——胶空比
C——水泥重量
Vc——水泥比容； Vc =1/?c
W0——水的体积
?——水化程度
2.06——水泥完全水化后,1体积水泥
生成 2.06体积的水化产物。
?若 V=0.319，可以计算出：
C
W
X
0319.0
657.0
?
?
?
?
? n:常数，其值约
为 2.5~3.0之间；
? A：水化产物固
有强度
强度可以由以下经验公式得到：
nAXR ?
X
R
? X越大，强度越高；
?硅酸盐水泥矿物组分变化，特别是 C3A，
虽然 X不变化，但强度仍然下降；
?胶空比理论只是水灰比理论的不同表达；
?胶空比与水胶比理论的不足。
脆性断裂理论
0
m ax
r
E ?
? ?
C
E
f
?
?
?
2
?
化学收缩 (chemical shrinkage)
?水泥水化后生成物的体积比反应前物质
的总体积小，而使混凝土产生收缩；这
种收缩称为化学收缩。
湿胀干缩
与干湿变形相关的因素：
?① 水泥用量； ②水灰比；③水泥细度；
④水泥品种（ P.S比 P.C大）；⑤集灰比；
⑥集料种类（随集料弹性模量 E↑而 ↑）；
⑦外加剂；⑧配筋率；⑨构件尺寸（尺
寸越小，收缩越大）； ⑩ 龄期
热胀冷缩
△ L=aL△ t
式中,△ L——混凝土结构长度变化, m；
L——混凝土结构长度, m；
△ t——温差, ℃ ；
a——混凝土温度变形系数 。
?AC卸荷应力应
变曲线呈直线
?有残余变形
?初始弹性模量
Ec=tanα 0
?割线弹性模量
?切线弹性模量
混凝土弹性模量
(elasticity modulus)
1
1
1
' t an
?
?? ??
cE
c
c
c d
dE
?
?? ??
2
'' t an
影响 Ec的因素：
?① 集料与水泥石的 Ec，主要是骨料 Ec
（集料 Ec↑，则砼 Ec↑）；
?② W/C；
?③龄期；
?④强度 ↑，则 Ec↑；
?⑤砼试件的含水率 ↓，则 Ec↑；
?⑥集灰比
影响徐变的因素：
?① W/C；②水泥用量；③集料 Ec↑，徐变
↓；④砼 Ec；⑤集料含量（集灰比）；⑥
外加剂，如加入减水剂或缓凝剂，不改
变 W/C，则徐变 ↑，若减小 W/C，则对徐
变无增长影响；⑦环境温度 ↑，徐变 ↑，
湿度 ↓，则徐变 ↑。
混凝土的抗渗性
?抗渗性指的是砼抵抗水、油等液体在压
力作用下渗透的性能，它直接影响砼的
抗冻性及抗化学侵蚀性及钢筋锈蚀等。
?抗渗性主要与砼内部的孔隙大小及孔隙
（开放的孔隙及毛细管通路）特征以及
砼密（蜂窝、孔洞等）实行有关。
?混凝土的抗渗性用抗渗标号表示。抗渗
标号是以 28d龄期的标准试件，按规定方
法进行试验，以所能承受的最大水压力
确定，分为 P2,P4,P6,P8,P10,P12
等，它们分别表示试件出现渗水时的最
大压力为 0.2,0.4,0.6,0.8,1.0、
1.2MPa。
?影响砼抗渗性的因素：
?① W/C ② 骨料的最大粒径 ③养护条件
④水泥品种及细度过⑤外加剂 ⑥掺合料
⑦龄期
混凝土的抗冻性
? 砼抗冻性是指砼在水饱和状态下, 经多次冻融
循环作用, 能保持强度和外观完整性的能力 。
? 在寒冷地区, 砼在接触水又受冻的环境下, 由
于砼孔隙中的水结冰, 膨胀；同时因为冰与水
的蒸气压不同造成的渗透压力, 这两种作用若
超过砼 （ 砼是脆性材 ） 的抗拉强度, 砼就会产
生裂缝 。
? 裂缝一经产生，待水融化后更多水渗入砼内部，
造成的裂缝就更多。
? 混凝土的抗冻性，常用抗冻标号来表示。抗冻
标号是以 28d龄期的混凝土试件，在水饱和状
态下所能承受的冻融循环次数而确定的。混凝
土的抗冻标号分为,F10,F15,F25,F50、
F100,F150,F200,F250,F300等九个等
级。分别表示混凝土能够承受反复冻融循环次
数为,10,15,25,50,100,150,200、
250,300。例如，混凝土试件经 50次冻融循
环后，强度降低不超过 25％，质量损失率不超
过 5％时，它的抗冻标号就达到 F50。
?决定砼抗冻性的因素：
?① 砼的密实度 ② 孔隙结构特征 ③ 砼龄
期 ④ 砼强度 ⑤ 引气剂
混凝土抗侵蚀性
? 混凝土可能因化学介质的作用而遭受腐蚀。一
般来说，化学腐蚀破坏的形式不外乎：水泥石
中某些组分被介质溶解；介质与水泥石发生化
学反应后的生成物是溶于水的；化学反应后生
成物体积与反应前比显著增大，即体积膨胀。
化学腐蚀介质主要指流动的淡水、某些盐类、
酸类、碱类的溶液、海水等。混凝土受这些介
质作用后是如何遭受破坏的，已在, 水泥, 一
章中叙述。
?影响因素：
?①砼密实度 a.水灰比 b.成型方法 ； ②
孔隙特征； ③砼强度
混凝土的碳化 (carbonation)
? 又叫混凝土的中性化。
? 混凝土的碳化作用是空气中的二氧化碳与水泥石中
的氢氧化钙在有水存在的条件下发生化学作用，生
成碳酸钙和水。
? 碳化过程是二氧化碳由表及里向混凝土内部逐渐扩
散的过程。
? 碳化对混凝土最主要的影响是使混凝土的碱度降低，
减弱了对钢筋的保护作用，可能导致钢筋锈蚀。
? 碳化还会引起混凝土收缩 (碳化收缩 )，容易使混凝
土的表面产生微细裂缝。
混凝土的碱一骨料反应
? 骨料中的活性氧化硅（ SiO2）与水泥中的碱
（并非 Ca(OH)2等）性氧化物之间发生反应，
碱性氧化物水斛，生成 NaOH,KOH，与 SiO2
反应生成碱 ——硅酸凝胶，吸水可以无限膨胀，
由于此反应发生在集料 ——水泥石界面，被水
泥石包裹，碱 ——硅酸凝胶膨胀使水泥石胀裂。
? 除此之外，还有碱 ——碳酸凝胶反应等；
这一反应发生的条件：
?①集料中的活性 SiO2，
?②水泥中的含碱量；这一反应很慢，一
般等待几条后才有可能出现。只有当
K=Na2O%+0.658K2O%>0.6%时，
?③水是其充分条件
?影响碱集料反应的因素：
?①集料活性，②水泥中的碱含量，③水
份，④集料粒径，粒径越小，则反应膨
胀越大，⑤砼密实度，⑥所采取的措施
抑制碱集料反应的措施：
?① 断绝三条件中的任何一条件, 包括外加剂中
的碱含量；
?② 掺用活性混合材, （ 掺合料 ）
?机理,a.混合材与碱起反应, 同时混合材粒径
小, 比表面积大, 因此反应快； b.降低了作用
于集料表面的碱含量, 使碱组分的发挥分散于
整个砼体系中； c.形成了石灰 ——碱 ——氧化
硅络合物, 此物不膨胀
?③ 增加砼密实度, 减小水份的渗透
?④ 加入引气剂
粉煤灰
?粉煤灰是以燃煤发电的火力发电厂排出
的一种工业废渣。磨成一定细度的煤粉
在煤粉锅炉中燃烧后（炉膛内温度高达
1100℃ ～ 1500℃ ），由吸尘器负压抽风
收集的细飞灰（ Fly Ash）称为粉煤灰。
粉煤灰质量指标与等级
表 5.18 粉煤灰质量指标与等级／％
等级
质量指标
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
细度 (0.0 45m m 方孔筛筛余量 ),不大于 12 20 45
需水量比，不大于 95 105 1 15
烧失量，不大于 5 8 12
含水率，不大于 1 1 不作规定
三氧化硫，不大于 3 3 3
粒化高炉矿渣粉
? 高炉矿渣是炼铁过程中的废渣。在高炉炼铁时，
铁矿石、燃料及溶剂矿物（石灰石或白云石），
在冶炼条件下氧化铁还原成金属铁，溶剂矿物
分解后产生的氧化钙与矿石中杂质 SiO2、
Al2O3等相熔并互相作用生成为一种熔融液的
非金属物，其密度比铁水小，熔融液的 ρ ＝
2.5～ 2.8，而铁水的 ρ ＝ 7.0～ 8.0，它易与铁
水相分离，炉子的下方排出铁水，而炉子上方
排出熔融液，经水淬后呈粒状的高炉矿渣。
矿渣粉技术要求
级别
项目
S 1 0 5 S 9 5 S 7 5
密度／ g · cm
- 3
≥ 2, 8
比表面积／ (m
2
· kg
- 1
) ≥ 350
活性指数／％ 7 d
28d
≥ 9 5 ≥ 7 5 ≥ 55*
≥ 1 0 5 ≥ 9 5 ≥ 75
流动度比／％
含水量／％
三氧化硫 * ／％
氯离子 ** ／％
烧失量 * ；／％
≥ 8 5 ≥ 9 0 ≥ 95
≤ 1, 0
≤ 4, 0
≤ 0, 0 2
≤ 3, 0
硅灰
?硅灰是铁合金厂回收的废灰，在采用电
炉炼制硅铁时，由炉烟所滤收集的烟灰，
其主要成分是二氧化硅，故称之硅灰。
硅灰中的非晶态的 SiO2含量大于 90％；
硅灰颗粒为微细球形，平均粒径为
0.1μ m，比表面积为 2万 cm2/g～ 3万
cm2/g，比普通水泥所要求的细度小近百
倍，而密度又较小，约为 2.2g／ cm3左
右。
（ 1） 按砼外加剂作用分类
a：用以改善拌合物性质 （ 包括砼, 砂浆, 净浆 ）
——减水剂, 引气剂；
b：调节凝结时间, 硬化时间
——早强剂, 缓凝剂, 促凝剂；
c：调节含气量
——引气剂, 加气剂, 泡沫剂, 消泡剂等；
d：硬化后力学性能
——引气剂, 膨胀剂, 抗冻剂, 防水剂；
e：抗钢筋腐蚀性 ——阻锈剂；
f：提供特殊性能
——引气剂、着色剂、脱模剂、养护剂。
（ 2） 按化学成分：
? ① 无机化合物：多为影响砼凝结时间；
? ② 有机：多为表面活性剂；
? ③ 复合外加剂 ——外加剂的发展方向之一 。
? 曲线窄而高，
说明强度比
较集中，波
动小，混凝
土的均匀性
好，施工水
平较高 。
曲线矮而宽，
表示强度数
据的离散程
度大，说明
施工控制水
平差
混凝土强度平均值
?
?
?
n
i
i
cucu
f
n
f
1
,
1
标准差
? ?
1
1
2
,
?
?
?
?
?
n
ff
n
i
cuicu
?
变异系数
cu
v
f
C
?
?
不同 t值的保证率 P
cuv
c u kcuc u kcu
fC
ffff
t
?
?
?
?
?
?
t 0.00 0.50 0.80 0.84 1.00 1.04 1.20 1.28 1.40 1.50 1.60
P ／％ 50.0 69.2 78.8 80.0 84.1 85.1 88.5 90.0 91.9 93.5 94.5
t 1.645 1.70 1.75 1.81 1.88 1.96 2.00 2.05 2.33 2.50 3.00
P ／％ 95.0 95.5 96.0 96.5 97.0 97.5 97.7 98.0 99.0 99.4 99.87
生产长期稳定时强度的检验评定
① 当混凝土强度等级 ≤C20时
mfcu≥fcu,k+0.7σ0
fcu,min≥fcu,k—0.7σ0
fcu,min≥0.85fcu,k
② 当混凝土强度等级 >C20时
mfcu≥fcu,k+0.7σ0
fcu,min≥fcu,k—0.7σ0
fcu,min≥0.90fcu,k
式中,mfcu——同一验收批试块的平均强度, MPa；
fcu,k——混凝土设计强度等级, MPa；
σ 0——同一验收批试块强度的标准差, MPa；
fcu,min——同一验收批强度的最小值, MPa
?? ?? mi icufm 1,0 59.0?
用合格判定系数进行强度的评定
mfcu-λ1σ0≥0.9fcu,k
fcu,min≥λ2fcu,k
?式中,σ 0——同一验收批试块强度的标
准差, MPa；当 σ 0计算值小于 0.06fcu,k
时, 取 σ 0=0.06fcu,k；
λ 1,λ 2——合格判定系数 (表 5.28)。
? ?
1
1
2
,
0 ?
?
?
?
?
n
mff
n
i
cuicu
?
零星混凝土的非统计法评定
mfcu≥1.15fcu,k
fcu,min≥0.95fcu,k
混凝土配合比设计实例
?某工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计
强度等级为 C25，施工要求坍落度为 50-
70mm。不受风雪等作用。施工单位的
强度标准差为 4.0MPa。所用材料,42.5
普通硅酸盐水泥，实测 28d强度 48MPa，
ρ c=3.15g／ cm3；中砂，符合 Ⅱ 区级配，
ρ 0s=2.6g／ cm3；碎石，粒级 5-40mm，
ρ 0g=2.65g／ cm3；自来水。现场砂含水
率 3％，石含水率 1％，求施工配合比。
初步配合比的计算
–1)确定配制强度
–2)初步确定水灰比值（ W/C）
–3)选择每 1m3混凝土的用水量 (W0)
–4)计算混凝土的单位水泥用量 (C0)
–5)选取合理砂率 Sp
–6)计算 1m3混凝土中砂、石骨料
的用量
–7)书写初步配合比
确定配制强度
计算混凝土试配强度 (fcu,0)
fcu,0=fcu,k+tσ
=25+1.645× 4
=31.58MPa
确定水灰比（ W/C）
?
?
??
?
? ???
bcacu W
Cff ??
28,
67.0
4807.046.058.31
4846.0
,
?
???
?
?
???
?
?
cebaocu
cea
ff
f
C
W
??
?
选择每 1m3混凝土的用水量 (W0)
?查 表 5.15,取 W0=190kg(按新规范应为
185kg)。
计算混凝土的单位水泥用量 (C0)
kg
W
C
WC
284
67.0
1
190
00
?
??
??
选取合理砂率 Sp
?参照本章 5.3
?查 表 5.16，取 Sp=33％。
计算 1m3混凝土中砂、石骨料的用量
?① 绝对体积法
?②假定表观密度法
绝对体积法
? 绝对体积法是基于这样考虑：即捣实后, 混凝土拌合
物的体积等于各组成材料体积及少量空气体积之总和 。
? 式中 α——混凝土含气量系数, 在不使用含气型外加剂
时, α可为 1（ 即含气量为 1%） 。
kgGkgSS
GS
S
SG
L
WSGC
p
wosogc
1 2 5 4,6 1 433.0
1 0 0 0110
00.1
1 9 0
60.265.215.3
2 8 4
1 0 0 010
00
00
0
00
0000
?????
?
??????
?????? ?
????
假定表观密度法
?一般强度等级为 C7.5～ C15的混凝土，
其表观密度为 2360kg／ m3左右；强度等
级 C20～ C30的为 2400kg／ m3左右；强
度等级 C40，为 2450kg／ m3。
W0＋ C0＋ S0＋ G0＝ ρoh
190＋ 284＋ S0＋ G0＝ 2400
式中 ρoh——为捣实后混凝土的表现密度。
S0=636kg,G0=1290kg
书写初步配合比
?绝对体积法结果：
C0∶S 0∶G 0=284∶614∶1254
W0／ C0=190／ 284
C0∶ S0∶ G0=1∶ 2.16∶ 4.42 W0／ C0=0.67
?假定表观密度法结果：
C0∶ S0∶ G0=284∶ 636∶ 1290=1∶ 2.24∶ 4.
54
W0／ C0=0.67
基准配合比的确定
? 根据骨料最大粒径, 配制 30L混凝土拌合物 (在此以
绝对体积法的配比为例 )。 测定其坍落度值为 85mm，
大于设计要求的 50-70mm,故需进行坍落度调整,
其方法如下：保持水灰比不变, 增加砂用量 1％ 和碎
石用量 1％ 后, 测得坍落度为 70mm,粘聚性, 保水
性均良好, 满足设计要求, 同时, 测得混凝土表观
密度为 2410kg／ m3。 由此得到基准配合比为：
C1∶ S1∶ G1∶ W1=290∶ 633∶ 1293∶ 194
=1∶ 2.18∶ 4.46∶ 0.67
实验室配合比的确定
? 拌制不少于 3种不同配合比的混凝土制作试件
检验混凝土的强度。其中一种为基准配合比，
另外两种配合比的水灰比值，应较基准配合比
分别增加及减少 0.05，其用水量应与基准配合
比相同，但砂率值可作适当调整。
? 编号 W/C fcu,0(MPa) 要求
? Ⅰ 0.62 36.8
? Ⅱ 0.67 32.4 31.6 √
? Ⅲ 0.72 27.2
? 实验室配合比为 Ⅱ 。
现场施工配合比
? C1=C =290 (kg)
? S1=S(1＋ a％ )=633(1+3%)=652 (kg)
? G1=G(1＋ b％ ) =1293× (1+1％ )kg=1306 (kg)
? W1=W－ S× a％ － G× b％ =(194-633× 3％ -
1293× 1％ )=162(kg)
轻骨料混凝土
?用轻粗骨料、轻砂 (或普通砂 )、水泥和水
配制的，干表观密度不大于 1950kg／ m3
的混凝土，称轻骨料混凝土。
?轻骨料混凝土的强度等级用 CL表示，如
CL5.0-CL50。
?轻质、保温隔热
?（ 1） 轻集料来源：
? ① 工业废弃物, 粉煤灰陶粒, 自燃煤矸石, 煤
渣等；
? ② 天然轻集料：浮石, 火山渣, 及其他轻砂；
? ③ 人造轻集料, 以地方材料加工而成, 如页岩
陶粒, 粘土陶粒 。
? 以集料不同而可将轻集料砼分为以上三类。
（ 2）轻集料砼施工中应注意的问题
? ① 轻集料由于孔隙率大, 吸水性强, 在施工时
一般先将集料润湿, 再拌制砼；
? ② 轻集料润湿, 易上浮, 注意砼的均匀性；
? ③ 外加剂应在轻集料吸水后再加入；
? ④ 注意流动性损失；
? ⑤ 注意早期养护, 因为轻集料砼表面失水更快,
表面起网状裂纹 。
?（ 1） 加气砼：钙质材料 （ 水泥, 石灰 ）,
硅质材料 （ 石英砂, FA,Slag等 ） 和加
气剂 （ AL粉为多 ） 作为原材料, 经磨细,
配料, 搅拌, 浇注, 切割和压蒸养护而
成 。
?（ 2）泡沫砼：水泥也可掺入掺和料，水
泥浆与泡沫剂搅拌，硬化而成。
特细砂混凝土
?凡砂的细度模数在 1.6以下或平均粒径在
0.25mm以下的称为特细砂。使用这种砂
配制的混凝土称为特细砂混凝土。
?有关技术规程：, 特细砂混凝土配制及
应用规程, (BJG19-65)；, 特细砂混凝
土应用技术规程, (DB51/5002)
低砂率
?当用碎石为粗骨料时，砂率应控制在
15％ -30％；
?当用卵石为粗骨料时，砂率应控制在
14％ -25％。
离析
? 混凝土各组成材料密度大小不一，在自重作用
下，使得集料与浆体分布不均匀。
? 离析的测试方法通常在测塌落度时肉眼观察离
析情况。
? 离析对混凝土性能影响（ 1）施工性能；（ 2）
强度（ 3）耐久性。
? 促使离析加重的因素 （ 1）粗、细集料粒径相
差过大；（ 2）砂率过小；（ 3）水灰比过大；
? 加入引齐剂和掺和料、提高砂率、降低水胶比
可以尽力避免离析。
泌水
?混凝土在凝结之间，水中最轻的水从其余混合料
中分离。通常也是通过肉眼观察。
?泌浆
泌水的危害：
? （ 1）当泌水层出现混凝土表面时，使表面水灰比
过大，表面疏松出现裂缝。
? （ 2）泌水发生在钢筋底部，形成泌水区域，水分
蒸发后留下孔隙，使钢筋与混凝土粘结强度下降，
钢筋也容易被锈蚀；
? （ 3）泌水发生在混凝土中集料下部，也引起混凝
土强度与耐久性下降。
? （ 4）泌水过程中形成泌水通道，导致强度与耐久
性降低；
? （ 5）在混凝土泵送施工中，容易泌水的混凝土也
容易发生泵送管道堵塞的情况。
降低泌水的技术措施：
? 1,引气剂
? 2,超细掺和料
? 3,提高水泥细度
? 4,降低水灰比
原材料影响：
? ① 水泥细度 ↑,引气量 ↓；
? ② 水泥掺量 ↑,引气量 ↓；
? ③ 最大集料粒径 ↑,引气量 ↓；
? ④ Sp↑,引气量 ↓；
? ⑤ 天然砂引气量大于人造砂, 卵石大于碎石；
? ⑥ 温度 ↑,含气量 ↓；
? ⑦ 搅拌时间；
? ⑧ W/C↑,含气量 ↓；
填充效应
掺和料
颗粒
微集料效应模型
水化产物 （
CSH,CH等 ）
水泥 熟料颗粒
矿物掺和料
气泡
液相
? 掺和料的形貌效应包括掺和料的粒形, 表面光滑度
及颗粒质地是否致密, 坚硬 。
? 分析掺和料的形貌效应大小, 很明显, 颗粒呈球形,
表面光滑且颗粒坚硬致密的掺和料形貌效应要好 。
光滑, 坚硬的球形颗粒在混凝土中可以起到一种
,滚珠, 的作用, 对混凝土浆体具有润滑性, 增加
混凝土拌合物的流动性 。
? 同时，若掺和料表面粗燥、多孔，且若质地较软的
话，它的表面吸附性也强，吸附大量的水分，减少
了浆体中的自由水，而自由水对混凝土的流动性至
关重要，所以导致混凝土拌合物流动性不好。表面
光滑、质地坚硬的掺和料对水的吸附量少，所以混
凝土拌合物的流动性高。
比重效应
?在掺和料加入到水泥混凝土中时，一般
都采用的是重量置换法，即以相同重量
的掺和料替代同重量的水泥。掺和料比
重小于水泥，所以，在等重量置换水泥
的条件下，可以获得更多的胶凝材料浆
体体积，提高混凝土拌合物的浆体，从
而提高混凝土拌合物的流动性。
? 磨细的掺和料在水泥混凝土中, 由于其颗粒粒
径远小于水泥颗粒粒径, 所以, 掺和料颗粒使
水泥颗粒分散均匀, 增强了水泥的水化, 但同
时, 细小的掺和料颗粒对水泥水化过程中形成
的, 絮凝结构, 有着解絮作用, 这就是矿物掺
和料的分散效应 。
? 矿物掺和料的分散效应的产生还有可能是由于
掺和料在磨细过程中，使掺和料颗粒带上了电
荷，同性的电荷相斥，也会使掺和料颗粒相互
分散，对提高混凝土拌合物流动性有利
高性能混凝土定义
?具有良好的工作性 (坍落度大于
200mm)，早期强度高而后期强度
不倒缩，体积稳定性好，耐久性
好，在恶劣的使用环境条件下寿
命长和匀质性好。
制备工艺
?硅酸盐水泥 +超细矿物掺和料 +高效减水剂
高性能砼原材料的要求
?（ 1）水泥；
?（ 2）超细掺和料；
?（ 3）高效减水剂；
?（ 4）粗集料；
?（ 5）细集料等。
高性能混凝土自身存在的问题
?（ 1）高脆性；
?（ 2）高粘聚性；
?（ 3）收缩；
?（ 4）尺寸效应；
?（ 5）高温爆裂性；
?（ 6）龄期
大孔混凝土
?无砂大孔混凝土是由水泥、粗骨
料和水拌制而成的一种不含砂、
或含少量砂的轻混凝土。
?保温性能好，吸湿性小，收缩小。
适宜用作墙体材料。
