建筑材料课件第四章混凝土

第四章混凝土 第一节概述混凝土是由胶凝材料、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。另外，为了改善混凝土的某些性能，还常在混凝土中掺入适量的外加剂和掺合料。混凝土广泛应用于建筑工程、水利工程、道路、地下工程、国防工程等，是当代最重要的建筑材料之一，也是世界上用量最大的人工建筑材料。第四章混凝土 一、混凝土的分类（一）按表观密度大小分类1.重混凝土2.普通混凝土3.轻混凝土（二）按所用胶凝材料分类水泥混凝土、沥青混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土等（三）按用途分类结构用混凝土、防水混凝土、装饰混凝土、防射线混凝土、装饰混凝土、隔热混凝土、耐酸混凝土、耐火混凝土等第四章混凝土 二、混凝土的特点1、优点：（1）符合就地取材和经济的原则；（2）可根配制成不同性质的混凝土；（3）可根据需要浇制成任何形状和大小的构件或结构物；（4）能制作钢筋混凝土结构和构件；（5）混凝土硬化后抗压强度高，耐久性好。2、缺点：自重大，抗拉强度低，易开裂等。第四章混凝土 第二节普通混凝土的组成材料普通混凝土是由水泥、砂子、石子和水按适当比例配合，拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。水泥混凝土的结构如图4-1所示。第四章混凝土 一、水泥（一）水泥品种的选择配制混凝土用的水泥，应根据混凝土的工程特点和所处的环境，结合各种水泥的不同特性进行选用。（二）水泥强度等级的选择配制混凝土所用水泥的强度等级应与混凝土的设计强度等级相适应。原则上是配制高强度等级的混凝土，选用高强度等级水泥；配制低强度等级的混凝土，选用低强度等级水泥。对于一般强度混凝土，水泥强度等级宜为混凝土强度等级的1.5～2.0倍。如配制C25混凝土，可选用强度等级为42.5的水泥；配制C30混凝土，可选用强度等级为52.5的水泥。第四章混凝土 二、细骨料—砂子粒径小于4.75mm的岩石颗粒称为细骨料（砂）。砂按产源分为天然砂和人工砂两类。天然砂是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的岩石颗粒（不包括软质岩、风化岩石的颗粒），包括河砂、湖砂、山砂和淡化海砂。人工砂是经除土处理的机制砂、混合砂的统称。一般混凝土用砂应优先采用天然砂。《建筑用砂》（GB/T14684—2001）规定，砂按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土；Ⅱ类宜用于强度等级C30~C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。第四章混凝土 （一）有害物质、泥、泥块的含量用来配制混凝土的砂要求清洁不含杂质，以保证混凝土的质量。在实际工程中，砂中常含泥和泥块，还有云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐等有害物质。这些物质粘附在砂的表面，妨碍水泥与砂的粘结，从而降低混凝土的强度和耐久性。另外，硫化物和硫酸盐对水泥石有腐蚀作用，氯盐容易加剧钢筋混凝土中钢筋的锈蚀。砂中的有害物质、泥和泥块和含量应符合表4-1的规定。（二）砂的坚固性砂的坚固性，是指砂在自然风化和其他外界物理化学因素作用下抵抗破裂的能力。天然砂采用硫酸钠溶液法进行试验，砂样经5次循环后其质量损失应符合：Ⅰ类、Ⅱ类砂不大于8%，Ⅲ类砂不大于10%。人工砂采用压碎指标法进行试验，单级最大压碎指标应满足：Ⅰ类砂不大于20%、Ⅱ类砂不大于25%，Ⅲ类砂不大于30%。第四章混凝土 （三）砂的粗细程度与颗粒级配砂的粗细程度是指不同粒径的砂混合在一起的平均粗细程度。砂的颗粒级配是指大小不同粒径的砂粒相互间的搭配情况。混凝土用砂应同时考虑砂的粗细程度和颗粒级配。当砂的颗粒较粗且级配良好时，砂的空隙率和总表面积均较小，这样不仅可以节约水泥，而且还可提高混凝土的强度和密实性。可见，控制混凝土砂的粗细程度和颗粒级配有很大的技术经济意义。砂的粗细程度和颗粒级配常用筛分析的方法进行测定，用细度模数来判断砂的粗细程度，用级配区来表示砂的颗粒级配。第四章混凝土 国家标准《建筑用砂》（GB/T14684—2001）对细度模数为3.7-1.6的普通混凝土用砂，根据0.6mm筛孔的累计筛余百分率分成三个级配区，见表4-3和图4-3（级配曲线）。混凝土用砂的颗粒级配，应处于表4-3或图4-3的任何一个级配区内，否则认为砂的颗粒级配不合格。混凝土用砂的级配必须合理，否则难以配制出性能良好的混凝土。当现有的砂级配不良时，可采用人工级配方法来改善，最简单措施是将粗、细砂按适当比例进行试配，掺和使用。第四章混凝土 三、粗骨料—石子粗骨料一般指粒径大于4.75mm的岩石颗粒，有卵石和碎石两大类。卵石是由于自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的岩石颗粒，分为河卵石、海卵石和山卵石；碎石是由天然岩石或卵石经机械破碎、筛分而制成的。配制混凝土选用碎石还是卵石，要根据工程性质、当地材料的供应情况、成本等各方面综合考虑。《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685—2001）规定，卵石、碎石分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土；Ⅱ类宜用于强度等级C30~C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土。第四章混凝土 （一）有害物质、针片状颗粒、泥和泥块的含量用来配制混凝土的卵石和碎石要求清洁不含杂质，以保证混凝土的质量。在实际工程中，卵石和碎石中常含泥和泥块，针状（颗粒长度大于相应粒级平均粒径的2.4倍）和片状（厚度小于平均粒径的0.4倍）颗粒，以及有机物、硫化物、硫酸盐等有害物质。针、片状颗粒易折断，其含量多时，会降低新拌混凝土的流动性和硬化后混凝土的强度。泥、泥块和有害物质对混凝土的危害作用与细骨料相同。《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685-2001）规定，卵石和碎石中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块、炉渣等杂物，卵石和碎石中的有害物质、针片状颗粒、泥和泥块的含量应符合表4-4的规定。第四章混凝土 （二）强度和坚固性1．强度2．坚固性（三）最大粒径和颗粒级配1.最大粒径粗骨料的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，粗骨料最大粒径不宜超过板厚的1/2，且不得超过50mm；对于泵送混凝土，粗骨料最大粒径与输送管内径之比要求碎石不宜大于1：3,卵石不宜大于1：2.5。2.颗粒级配混凝土用粗骨料的颗粒级配应符合表4-6的规定。第四章混凝土 四、水混凝土用水是混凝土拌合用水和养护用水的总称。混凝土用水宜采用饮用水，当采用其它水源时，水质应符合《混凝土用水标准》（JGJ63-2006）的规定，见表4-7。对于设计使用年限为100年的结构混凝土，氯离子含量不得超过500mg/L；对使用钢丝或热处理钢筋的预应力混凝土，氯离子含量不得超过350mg/L。为了节约用水和保护环境，国家鼓励采用再生水（污水经适当再生工艺处理具有使用功能的水）来拌制混凝土，但前提是再生水的水质必须经过检测，符合混凝土用水标准的要求。第四章混凝土 第三节普通混凝土的主要技术性质一、混凝土拌合物的和易性（一）和易性的概念和易性是指混凝土拌合物易于各种施工工序（拌合、运输、浇筑、振捣等）操作并能获得质量均匀、成型密实的性能。和易性是一项综合技术性质，包括流动性、黏聚性和保水性三方面含义。第四章混凝土 （二）影响和易性的主要因素1.水泥浆的数量2.水泥浆的稠度（水灰比）3.砂率4.温度和湿度5.施工工艺6.其他因素的影响第四章混凝土 二、混凝土的强度（一）混凝土的强度指标1.混凝土立方体抗压强度2.混凝土立方体抗压强度标准值及强度等级3.混凝土轴心抗压强度4.混凝土的抗拉强度第四章混凝土 （二）影响混凝土强度的主要因素1.水泥强度等级和水灰比2.养护的温度与湿度3.养护时间（龄期）4.骨料的种类、质量、表面状况5.试验条件第四章混凝土 （三）提高混凝土强度的主要措施1.选料方面（1）采用高强度等级水泥可配制出高强度的混凝土，但成本较高。（2）选用级配良好的骨料，提高混凝土的密实度。（3）选用合适的外加剂。如掺入减水剂，可在保证和易性不变的情况下减少用水量，提高其强度；掺入早强剂，可提高混凝土的早期强度。2.采用机械搅拌和振捣3.养护工艺方面（1）采用常压蒸汽养护（2）采用高压蒸汽养护（蒸压养护）第四章混凝土 三、混凝土的变形（一）非荷载作用下的变形1.化学收缩一般水泥水化生成物的体积比水化反应前物质的总体积要小，因此会导致水化过程的体积收缩，这种收缩称为化学收缩。2.干湿变形当混凝土在水中硬化时，产生微小膨胀。当混凝土在干燥空气中硬化时，混凝土产生收缩。3.温度变形混凝土的热胀冷缩变形称为温度变形。第四章混凝土 （二）荷载作用下的变形1.短期荷载作用下的变形混凝土是由水泥石、砂、石子等组成的不均匀复合材料，是一种弹塑性体。混凝土受力后既会产生可以恢复的弹性变形，又会产生不可恢复的塑性变形。全部应变是由弹性应变与塑性应变组成。在计算钢筋混凝土构件的变形、裂缝以及大体积混凝土的温度应力时，都需要知道混凝土的弹性模量。在钢筋混凝土构件设计中，常采用一种按标准方法测得的静力受压弹性模量作为混凝土的弹性模量。第四章混凝土 2.徐变混凝土在荷载长期作用下，随时间增长而沿受力方向增加的非弹性变形，称为混凝土的徐变。混凝土的徐变对混凝土构件来说，能消除混凝土内的应力集中，使应力较均匀地重新分布；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。但是，徐变会使构件的变形增加；在预应力钢筋混凝土结构中，徐变会使钢筋的预加应力受到损失，从而降低结构的承载能力。第四章混凝土 四、混凝土的耐久性（一）混凝土的抗渗性混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力液体（水、油等）渗透的能力。抗渗性的大小用抗渗等级表示。（二）混凝土的抗冻性混凝土的抗冻性是指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。抗冻性的大小用抗冻等级表示。第四章混凝土 （三）混凝土抗侵蚀性混凝土抗侵蚀性是指混凝土抵抗外界侵蚀性介质破坏作用的能力。当工程所处的环境有侵蚀介质时，对混凝土必须提出抗侵蚀性要求。混凝土的抗侵蚀性与所用水泥的品种、混凝土的密实程度、孔隙特征等有关。密实性好的、具有封闭孔隙的混凝土，抗侵蚀性好。提高混凝土的抗侵蚀性应根据工程所处环境合理选择水泥品种。第四章混凝土 （四）混凝土的碳化混凝土的碳化作用是指混凝土中的Ca(OH)2与空气中的CO2作用生成CaCO3和水，使表层混凝土的碱度降低。混凝土的碳化还与所用水泥品种有关，在常用水泥中，火山灰水泥碳化速度最快，普通硅酸盐水泥碳化速最慢。碳化对混凝土有不利的影响，碳化减弱了混凝土对钢筋的保护作用，可能导致钢筋锈蚀；碳化还会引起混凝土的收缩，并可能导致产生微细裂缝。因此应设法提高混凝土的抗碳化能力。为防止钢筋锈蚀，钢筋混凝土结构构件必须设置足够的混凝土保护层。第四章混凝土 （五）提高混凝土耐久性的主要措施1.合理选择水泥品种。2.控制混凝土的最大水灰比及最小水泥用量。3.选用较好的砂、石骨料。4.掺入引气剂或减水剂，提高混凝土抗冻性、抗渗性。5.改善混凝土的施工操作方法，应搅拌均匀，振捣密实，加强养护等。第四章混凝土 第四节混凝土外加剂混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺入的用以改善混凝土性能的物质，其掺量一般不超过水泥质量的5%。由于混凝土外加剂掺量较少，一般在混凝土配合比设计时不考虑外加剂对混凝土质量或体积的影响。混凝土外加剂的掺量虽然很小，却能显著的改善混凝土的某些性能。在混凝土中应用外加剂，具有投资少、见效快、技术经济效益显著的特点。随着科学技术的不断进步，外加剂已越来越多地得到应用，现今外加剂已成为混凝土除四种基本组分以外的第5种重要组分。第四章混凝土 一、混凝土外加剂的类型混凝土外加剂按其主要功能可分为以下四类：1、改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，如各种减水剂、泵送剂等。2、调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，如缓凝剂、早强剂、速凝剂等。3、改善混凝土耐久性的外加剂，如引气剂、防水剂、阻锈剂等。4、改善混凝土其它性能的外加剂，如引气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、脱模剂、防水剂等。第四章混凝土 二、常用混凝土外加剂（一）减水剂减水剂是指在保证混凝土坍落度不变的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。减水剂能起到以下经济技术效果：（1）在保持水灰比与水泥用量不变的情况下，可提高混凝土拌合物的流动性。（2）在保证混凝土强度和坍落度不变的情况下，可节约水泥用量。（3）在保证混凝土拌合物和易性和水泥用量不变的条件下，可减少用水量，降低水灰比，从而提高混凝土的强度和耐久性。（4）可减少拌合物的泌水离析现象；延缓拌合物的凝结时间；降低水泥水化放热速度；显著地提高混凝土的抗渗性及抗冻性，改善耐久性能。第四章混凝土 （二）早强剂早强剂是指能提高混凝土早期强度，并对后期强度无显著影响的外加剂。常用早强剂的品种有氯盐类、硫酸盐类、有机氨类及以它们为基础组成的复合早强剂。早强剂可在常温和负温（不小于）条件下加速混凝土硬化过程，多用于冬季施工和抢修工程。（三）引气剂引气剂是指在混凝土拌合物搅拌过程中，能引入大量分布均匀、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。引气剂能有效减少混凝土拌合物的泌水离析，明显改善混凝土拌合物的和易性，提高硬化混凝土的抗冻性和抗渗性。引气剂主要用于抗冻混凝土、防渗混凝土、泌水严重的混凝土、抗硫酸盐混凝土及对饰面有要求的混凝土等，不宜用于蒸汽养护的混凝土和预应力混凝土。第四章混凝土 （四）缓凝剂缓凝剂是指能延缓混凝土凝结时间，并对混凝土后期强度发展无不利影响的外加剂。缓凝剂具有缓凝、减水、降低水化热等多种功能，适用于大体积混凝土、炎热气候条件下施工的混凝土、长期停放及远距离运输的商品混凝土。（五）速凝剂速凝剂是指能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。常用的速凝剂主要有红星1型、711型、782型等品种，见表4-15。速凝剂主要用于矿山井巷、铁路隧洞、引水涵洞、地下厂房等工程以及喷射混凝土工程。第四章混凝土 （六）防冻剂防冻剂是指能使混凝土在负温下硬化，并在规定时间内达到足够防冻、强度的外加剂。防冻剂能使混凝土在负温下免受冻害，适用于负温条件下施工的混凝土。（七）膨胀剂膨胀剂是指能使混凝土产生一定体积微膨胀的外加剂。一般常用的有明矾石膨胀剂（主要成分是明矾石和无水石膏或二水石膏）、CSA膨胀剂（主要成分是无水硫铝酸钙）等。膨胀剂掺量一般为水泥质量的10%～15%，掺量较大时可在钢筋混凝土中产生自应力。在混凝土中掺入膨胀剂后不会对力学性质带来大的影响，却可大幅度提高混凝土的抗裂性和抗渗性。第四章混凝土 （八）泵送剂泵送剂是指能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。 随着高层建筑及超高层建筑的普及，传统的混凝土水平及垂直运输方式已远远满足不了现代施工工艺及质量的要求，促进了混凝土泵送技术的快速发展，而泵送剂是泵送混凝土发展的技术关键。在混凝土工程中，泵送剂一般由减水剂、缓凝剂、引气剂等复合而成。泵送剂能减少混凝土的用水量，显著增加混凝土拌合物的流动性，同时对混凝土强度的增强效果显著。泵送剂适用于需要泵送施工的混凝土，特别适用于大体积混凝土、高层建筑和超高层建筑、滑模施工的混凝土、水下灌注桩混凝土等。第四章混凝土 第五节普通混凝土配合比设计混凝土的配合比是指混凝土中各组成材料数量之间的比例关系。混凝土配合比设计就是要确定混凝土中各组成材料的用量，使得按此用量拌制出的混凝土能够满足工程所需的各项性能要求。混凝土配合比常用的表示方法有两种。一种是以每立方米混凝土中各项材料的质量来表示，例如1m3混凝土中各材料用量为：水泥310kg，水155kg，砂750kg，石1200kg；另一种是以混凝土各项材料之间的质量比来表示（以水泥质量为1），例如，水泥：水：砂：石子=1：0.5:2.4:3.9或水泥：砂：石子：=1：2.4:3.9，W/C=0.5。第四章混凝土 一、混凝土配合比设计的基本要求1、满足混凝土结构设计要求的强度等级；2、满足施工条件所要求的混凝土拌合物的和易性；3、满足工程所处环境和设计规定的耐久性；4、在满足上述三项要求的前提下，尽可能节约水泥，降低混凝土成本。第四章混凝土 二、混凝土配合比设计的三个参数混凝土配合比设计需要确定三个重要参数：水灰比、砂率和单位用水量。水灰比是指混凝土中水的用量与水泥用量的比值；砂率是指混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率；单位用水量是指1m3混凝土中的用水量。水灰比、砂率和单位用水量这三个参数与混凝土各项性能之间有着密切的关系，正确地确定这三个参数，就能使混凝土满足各项技术性能要求。第四章混凝土 三、混凝土配合比设计的资料准备1.了解工程设计要求的混凝土强度等级和反映混凝土生产中强度质量稳定性的强度标准差，以便确定混凝土的配制强度。2.了解工程所处环境对混凝土耐久性的要求，以便确定混凝土的最大水灰比和最小水泥用量。3.了解结构构件的截面尺寸及钢筋配置情况，以便确定混凝土骨料的最大粒径。4.了解混凝土的施工方法及管理水平，以便选择混凝土拌合物的坍落度及骨料的最大粒径。5.掌握混凝土原材料的性能指标，具体包括：水泥的品种、等级、密度；砂、石骨料的种类、级配、最大粒径、表观密度等；拌合用水的水质情况；外加剂的品种、性能、掺量等。第四章混凝土 四、混凝土配合比设计方法及步骤根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000），混凝土的配合比设计一般分三步进行。先根据原材料的性能以及对混凝土的技术要求等进行初步计算，得出初步配合比；再经实验室试配、调整，确定出满足设计和施工要求的较经济合理的实验室配合比（又称设计配合比）；最后再根据施工现场砂、石的含水情况对实验室配合比进行修正，换算成施工配合比。现场混凝土原材料的实际称量应按施工配合比为基准。第四章混凝土 （一）初步配合比的计算1.确定配制强度2.确定水灰比3.选取每立方米混凝土的用水量4.计算每立方米混凝土的水泥用量5.选取砂率6.计算每立方米混凝土的砂、石用量以上混凝土配合比计算的公式和表格中的数值，均以干燥状态骨料为基准，如果以其它含水状态的骨料为基准，则应做相应的修正。第四章混凝土 （二）实验室配合比（设计配合比）的确定1.调整和易性，确定基准配合比2.复核强度，确定实验室配合比3.混凝土表观密度的校正（三）计算施工配合比混凝土的实验室配合比中砂、石是以干燥状态（砂含水量率小于0.5%，石子含水率小于0.2%）为基准计算出的，而施工现场存放的砂、石骨料往往含有一定的水分。所以，现场材料的实际称量应按工地砂、石的含水情况进行修正，同时用水量也应做相应修正。修正后的配合比，称为施工配合比。第四章混凝土 第六节普通混凝土的质量控制一、混凝土的生产控制（一）混凝土原材料的质量控制水泥、水、砂子、石子等原材料必须通过质量检验，符合混凝土用原材料的要求和现行有关标准的规定后方可使用。各种原材料应逐批检查出厂合格证和检验报告，材料在使用前最好进行复检。（二）混凝土配合比的控制混凝土配合比是通过设计计算和试配确定，在施工中，应严格按照配合比进行配料，一般不得随意改变配合比。第四章混凝土 （三）混凝土施工工艺的质量控制1.混凝土拌和时应准确控制原材料的称量，水泥和水的称量误差应控制在2%以内，粗、细骨料的称量误差应控制在3%以内。2.混凝土运输中为防止离析、泌水等不良现象，应尽量减少转运次数，缩短运输时间，采取正确装卸措施。3.浇注时应采取适宜的入仓方法，限制卸料高度，对每层混凝土应按顺序振捣，严防漏振。4.浇注后必须在一定时间内进行养护，保持必要的温度及湿度，保证水泥正常凝结硬化，从而确保混凝土的强度和防止发生干缩裂缝。第四章混凝土 二、混凝土的合格性控制混凝土的合格性控制主要指在正常连续生产的情况下，随机抽取试样进行混凝土抗压强度的测试，用数理统计方法来评定混凝土的质量。（一）混凝土强度评定的数理统计方法1.混凝土强度平均值2.标准差3.变异系数4.强度保证率第四章混凝土 （二）混凝土强度的检验评定混凝土强度应分批进行检验评定，一个验收批的混凝土应由强度等级相同、龄期相同、生产工艺条件和配合比相同的混凝土组成。根据《混凝土强度检验评定标准》（GB50107-2009）规定，混凝土强度评定方法可采用统计方法评定和非统计方法评定。统计方法评定适用于预拌混凝土厂、预制混凝土构件厂和采用现场集中搅拌混凝土的施工单位。非统计方法评定适用于零星生产的预制构件厂的混凝土或现场搅拌量不大的混凝土。第四章混凝土 1.统计方法评定（1）标准差已知的统计方法当混凝土的生产条件在较长时间内能保持一致，且同一品种混凝土的强度变异性能保持稳定时，每批混凝土的强度标准差可根据前一时期生产累计的强度数据确定。（2）标准差未知的统计方法当混凝土生产连续性差，生产条件在较长时间内不能保持一致，或生产周期较短，无法积累强度数据以计算可靠的标准差参数，此时检验评定只能根据每一验收批抽样的强度数据来确定。第四章混凝土 2.非统计方法评定当前我国各地普遍存在着小批量零星混凝土的生产方式，其试件组数有限，不具备按统计方法评定混凝土强度的条件。当用于评定的样本试件组数不足10组且不少3组时，可采用非统计方法评定混凝土强度。按非统计方法评定时，混凝土强度同时满足下列要求：第四章混凝土 （三）混凝土强度合格性判定当混凝土分批进行检验评定时，若检验结果能满足以上述规定要求时，则该批混凝土强度质量判断为合格；当不能满足上述规定时，该批混凝土强度质量判为不合格。对于评定为不合格的混凝土结构或构件，应进行鉴定。对于不合格的混凝土，可采用从结构或构件中钻取试件的方法或采用非破损（回弹法、超声法）检验方法，对结构或构件中混凝土的强度进行检测，作为混凝土强度处理的依据。第四章混凝土 第七节其他种类混凝土一、轻骨料混凝土《轻骨料混凝土技术规程》（JGJ51—2002）规定，用轻粗骨料、轻砂（或普通砂）、水泥和水配制成的，干表观密度不大于1950kg/m3的混凝土，称为轻骨料混凝土。轻骨料混凝土按细骨料的不同，又分为全轻混凝土（由轻砂做细骨料）和砂轻混凝土（由普通砂或部分轻砂做细骨料）。第四章混凝土 （一）轻骨料的技术要求轻骨料分为轻细骨料和轻粗骨料。凡粒径不大于5mm，堆积密度小于1200kg/m3的骨料称为轻细骨料（或轻砂）；粒径大于5mm，堆积密度小于1000kg/m3的骨料称为轻粗骨料。1.颗粒尺寸和级配2.强度3.吸水率第四章混凝土 （二）轻骨料混凝土的技术性质1.和易性2.表观密度3.抗压强度4.其它性质第四章混凝土 （三）轻骨料混凝土的应用虽然人工轻骨料的成本高于就地取材的天然骨料，但轻骨料混凝土的表观密度小，自重轻，保温隔热性好，可降低基础工程费用和材料运输费用，且有利于建筑物的节能，综合效益好。轻骨料混凝土特别适合用于高层、大跨度建筑和有保温要求的建筑，在建筑工程中可用于保温、结构保温和结构承重三方面。第四章混凝土 二、高强混凝土目前，一般把强度等级为C60及其以上的混凝土称为高强混凝土；强度等级超过C100的混凝土称为超高强混凝土。在优选材料与合理设计的情况下，采用普通材料与常规施工工艺，完全可以配制出高强混凝土和超高强混凝土。提高混凝土强度的途径很多，通常是同时采用几种技术措施，增加效果显著。第四章混凝土 1．原材料（1）应选用质量稳定、强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；（2）对强度等级为C60级的混凝土，其粗骨料的最大粒径不应大于31.5mm，对强度等级高于C60的混凝土，其粗骨料的最大粒径不应大于25mm；针、片状颗粒含量不宜大于5.0%，含泥量不应大于0.5%，泥块含量不宜大于0.2%。（3）细骨料的细度模数宜大于2.6；含泥量不应大于2.0%，泥块含量不宜大于0.5%。（4）配置高强混凝土时应掺用高效减水剂或缓凝高效减水剂。（5）配置高强混凝土时应掺用活性较好的矿物掺合料，且宜复合使用矿物掺合料。第四章混凝土 2．配合比高强混凝土配合比的计算方法和步骤除应按普通混凝土配合比设计方法和步骤进行外，尚应符合下列规定：（1）基准配合比中的水灰比，可根据现有试验资料选取；（2）配制高强混凝土所用砂率及所采用的外加剂和矿物掺合料的品种、掺量，应通过试验确定；（3）高强混凝土的水泥用量不应大于550kg/m3，水泥和矿物掺合料的总量不应大于600kg/m3；（4）当采用三个不同的配合比进行混凝土强度试验时，其中一个应为基准配合比，另外两个配合比的水灰比，宜较基准配合比分别增加和减少0.02～0.03；（5）设计配合比确定后，应用该配合比进行不少于6次的重复试验进行验证，其平均值不应低于配制强度。第四章混凝土 高强混凝土最大的优点是抗压强度高，一般为普通强度混疑土的4～6倍，故可减小构件的截面尺寸，减轻自重，最适宜用于高层建筑和大跨度工程。高强混凝土的密实性能好，抗渗、抗冻性能均优于普通混凝土，大量用于海洋和港口工程，它们耐海水侵蚀和海浪冲刷的能力大大优于普通混凝土，可以提高工程使用寿命。大量的工程实践证明，在建筑工程中采用高强混凝土，不仅可以减小结构断面尺寸、减轻结构自重、降低材料用量、有效地利用高强钢筋，而且能增加建筑的抗震能力，加快施工进度，降低工程造价，满足特种工程的要求。因此，在结构工程中推广应用高强混凝土具有重大的技术经济意义。第四章混凝土 三、高性能混凝土目前，不同的国家的不同的学者对高性能混凝土曾提出过不同的解释和定义，而且在性能特征上各有所侧重。但综合国内外一些学者的观点，高性能混凝土是以耐久性和可持续发展为基本要求的，并适应工业化生产和施工的混凝土。高性能混凝土应具有良好的工作性（高流动性、高黏聚性，达到自密实）、较高的抗压强度、较高的体积稳定性（低干缩、低徐变、低温度应变率和高弹性模量）和良好的耐久性（高抗渗性）的混凝土。高性能混凝土既是高强混凝土（强度等级C60），也是流态混凝土（坍落度200mm）。第四章混凝土 高性能混凝土常用的配制途径及措施主要有：1.必须掺入高效减水剂。高效减水剂可减小水灰比，获得高流动性，提高抗压强度。2.必须掺入一定量的活性磨细矿物掺合料，如硅灰、磨细矿渣、优质粉煤灰等,减少水泥用量。3.选择优质的原材料。应采用优质、高强度的水泥；选用级配良好、致密坚硬的骨料。粗骨料粒径不宜过大，在配置C60～C100的高性能混凝土时，粗骨料的最大粒径不宜大于20mm。4.优化配合比。应通过试配优化后确定高性能混凝土的配合比。在满足设计要求的前提下，尽可能降低水泥用量，减小水灰比，并限制水泥浆体的体积。5.加强生产质量管理，严格控制每个施工环节。第四章混凝土 四、防水混凝土防水混凝土也称抗渗混凝土，是指抗渗等级大于或等于P6的混凝土。防水混凝土是靠本身的密实性和抗渗性达到防水抗渗的作用，不需附加任何防水措施。防水混凝土主要是在普通混凝土的基础上通过调整配合比、改善骨料级配、选择水泥品种以及掺入外加剂等方法，改善混凝土自身的密实性，从而达到防水抗渗的目的。目前常用的防水混凝土有：1、普通防水混凝土2、外加剂防水混凝土3、膨胀水泥防水混凝土第四章混凝土 五、耐热混凝土耐热混凝土是指能在长期高温作用下保持其所需的物理力学性能的混凝土，它是由适当的胶凝材料、耐热粗细骨料和水按一定比例配制而成。普通混凝土在长期高温作用下，水泥石中的氢氧化钙会分解，混凝土中的某些骨料在高温下体积膨胀，有些还会分解，这些都会造成混凝土强度显著下降，故普通混凝土不能在高温环境下使用。1、硅酸盐水泥耐热混凝土2、铝酸盐水泥耐热混凝土3、水玻璃耐热混凝土第四章混凝土 六、防辐射混凝土防辐射混凝土又称屏蔽混凝土、防射线混凝土，是指对γ射线、X射线或中子辐射具有屏蔽能力，不易被放射线穿透的混凝土。防辐射混凝土一般都采用重骨料（如含铁质矿石、重晶石以及铁砂、钢段等）。防辐射混凝土各组成材料间的比重相差较大，为了防止在施工过程中发生离析并能获得良好的密实效果，一般在浇注时要求采用灌浆法等特殊措施。防辐射混凝土主要用于原子能反应堆、粒子加速器，以及工业、农业和科研部门的放射性同位素设备的防护。第四章混凝土 七、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。常用的短切纤维材料有尼龙纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、钢纤维、玻璃纤维、碳纤维等。众所周知，普通混凝土虽然抗压强度较高，但其抗拉、抗裂、抗弯、抗冲击等性能较差。在普通混凝土加入纤维制成纤维混凝土可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。目前纤维混凝土已用于屋面板、墙板、路面、桥梁、飞机跑道等方面，并取得了很好的效果，预计在今后的土木建筑工程中将得到更广泛的应用。第四章混凝土 八、多孔混凝土多孔混凝土是一种不用骨料，内部均匀分布着微小气泡的轻混凝土。常用的多孔混凝土有加气混凝土和泡沫混凝土。加气混凝土是用含钙材料（水泥、石灰）、含硅材料（石英砂、粉煤灰等）和发气剂（铝粉）作为原料，经过磨细、配料、搅拌、浇注、成型、切割和蒸压养护等工序生产而成。泡沫混凝土是水泥浆和泡沫剂搅拌均匀后经硬化而成的混凝土。多孔混凝土的孔隙率可达85%，具有承重和保温双重功能，可制成砌块、墙板、屋面板及保温制品，广泛应用于工业与民用建筑及保温工程中。第四章混凝土 九、泵送混凝土混凝土拌合物的坍落度不低于100mm并用泵送施工的混凝土。随着社会发展和人口的迅速膨胀，建筑物逐步向高层化发展，传统的混凝土运输方式已远远满足不了现代施工工艺及质量要求，促使了混凝土泵送技术的快速发展，泵送混凝土的用量越来越多，泵送混凝土的应用更加广泛。泵送混凝土因为混凝土要经过输送泵到达浇注地点，因此要求流动性要好。泵送混凝土的原材料选用和配合比应符合相关规定的要求。第四章混凝土 十、喷射混凝土喷射混凝土是将预先配好的水泥、砂、石子和一定数量的速凝剂装入喷射机，利用压缩空气将其送至喷头与水混合后，以很高的速度喷向岩石或混凝土表面所形成的混凝土。喷射混凝土需要掺加速凝剂，目的是为了保证混凝土在几分钟内就凝结，并能提高混凝土的早期强度，减少回弹量。但速凝剂对后期强度有所降低，所以要控制速凝剂的掺量并通过试配确定。喷射混凝土的抗压强度为25-40MPa，完全能满足地下建筑结构的要求。喷射混凝土广泛应用于锚喷暗挖隧道施工、岩石地下工程和矿井支护工程等。第四章混凝土 十一、大体积混凝土混凝土结构物实体最小尺寸大于或等于1m，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土称为大体积混凝土。在大体积混凝土中，为了减少由于水泥水化热引起的温度应力，应选用水化热低和凝结时间长的水泥，如低热矿渣硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。大体积混凝土应掺用缓凝剂、减水剂和减少水泥水化热的掺合料，粗骨料宜采用连续级配，细骨料宜采用中砂。大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下，应提高掺合料及骨料的含量，以降低每立方米混凝土的水泥用量。第四章混凝土 本讲结束