建筑材料课件第4章.普通混凝土及砂浆

第四章普通混凝土及砂浆四川建筑职业技术学院材料教研室 §4－1概述 一、混凝土的定义Ì混凝土由胶凝材料、细骨料、粗骨料、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过胶凝材料凝结硬化后，形成具有一定强度和耐久性的人造石材。Ì普通混凝土由水泥、砂、石子、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过水泥凝结硬化后形成的、干体积密度为2000～2800kg/m3，具有一定强度和耐久性的人造石材。又称为水泥混凝土，简称为“混凝土”。 二、混凝土的分类Ì按体积密度分Ø重混凝土ρ0＞2800kg/m3。Ø普通混凝土ρ0＝2000～2800kg/m3。Ø轻混凝土ρ0＜2000kg/m3。Ì按胶凝材料分Ø水泥混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土等。Ì按用途分Ø结构混凝土、防水混凝土、道路混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、防辐射混凝土等。 二、混凝土的分类Ì按生产和施工工艺分Ø预拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、离心混凝土、等。Ì按强度分Ì按配筋情况分Ø普通混凝土＜C60。Ø素混凝土、钢筋混凝Ø高强混凝土≥C60。土、预应力混凝土、Ø超高强混凝土钢纤维混凝土等。≥100MPa。 三、混凝土的特点Ì优点Ø抗压强度高、耐久、耐火、维修费用低；Ø原材料丰富、成本低；Ø混凝土拌合物具有良好的可塑性；Ø混凝土与钢筋粘结良好，一般不会锈蚀钢筋。Ì缺点Ø抗拉强度低（约为抗压强度的1/10～1/20）、变形性能差；Ø导热系数大〔约为1.8W/（m·K）〕；Ø体积密度大（约为2400kg/m3左右）；Ø硬化较缓慢。 §4－2普通混凝土组成材料 混凝土的结构粗集料Ì混凝土的结构水泥+水→水泥浆+砂泌水形成细集料的孔隙→水泥砂浆+石子→混水泥浆凝土拌合物→硬化混凝土孔隙Ì组成材料的作用Ì混凝土体积构成组成材料硬化前硬化后水泥石——25％左右；砂和石子——70％以上；水泥+水润滑作用胶结作用孔隙和自由水——1％～5%。砂+石子填充作用骨架作用 一、水泥的选择Ì品种的选择配制普通混凝土的水泥品种，应根据混凝土的工程特点或所处的环境条件，结合水泥性能，且考虑当地生产的水泥品种情况等，进行合理地选择。Ì强度等级的选择Ø原则上，配制高强度等级的混凝土，选择高强度等级的水泥；Ø一般情况下，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.5～2.0倍；Ø配制高强混凝土时，可选择水泥强度等级为混凝土强度等级的1倍左右。 二、砂的技术质量要求Ì定义砂是指粒径在4.75mm以下的颗粒。河砂、湖砂、山Ì分类砂、和淡化海砂Ø按产源分等天然砂砂机制砂人工砂混合砂Ø按技术要求分•Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土；•Ⅱ类用于强度等级为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。 二、砂的技术质量要求1.表观密度、堆积密度及空隙率Ø表观密度ρs´＞2500kg/m3；Ø松散堆积密度ρso´＞1350kg/m3；Ø空隙率P′＜47%。2.含泥量、泥块含量及石粉含量Ø含泥量是指粒径小于0.075mm的颗粒含量；Ø泥块含量是指粒径大于1.18mm，经水洗、手捏后小于600μm的颗粒含量；Ø石粉含量是指人工砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量。具体指标见表。 二、砂的技术质量要求天然砂含泥量和泥块含量指标项目Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类含泥量（质量计，%）＜1.0＜3.0＜5.0泥块含量（质量计，%）0＜1.0＜2.0人工砂石粉含量和泥块含量指标项目Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类亚MB值＜1.40石粉含量（%）＜3.0＜5.0＜7.0甲或合格泥块含量（%）0＜1.0＜2.0蓝石粉含量（%）＜1.0＜3.0＜5.0试MB值≥1.40验或不合格泥块含量（%）0＜1.0＜2.0 二、砂的技术质量要求3.有害物质含量砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料等杂物，有害物质主要是云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯化物等。见下表。指标项目Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类云母（%)（质量计）＜1.0＜2.0＜2.0轻物质（%)（质量计）＜1.0＜1.0＜1.0有机物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸盐（SO3质量计）＜0.5＜0.5＜0.5氯化物（氯离子质量计）＜0.01＜0.02＜0.06 二、砂的技术质量要求4.颗粒级配（1）颗粒级配是指不同粒径颗粒搭配的比例情况。（2）级配良好的砂，不同粒径颗粒搭配比例适当，其空隙率小，且总表面积小，可以节约水泥或改善混凝土拌合物的和易性。（3）颗粒级配采用筛分法确定，详见实验部分。（4）颗粒级配的指标•级配区按600μm筛的累计筛余率的大小，可分为1区、2区、3区共三个级配区。详见下页表。•级配合格判定砂的实际级配全部在任一级配区规定范围内；除4.75mm和600μm筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于5％。 二、砂的技术质量要求砂的颗粒级配区累计筛余率，％方筛孔1区2区3区9.50mm0004.75mm10～010～010～02.36mm35～525～015～01.18mm65～3550～1025～0600μm85～7170～4140～16300μm95～8092～7085～55150μm100～90100～90100～901）砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除4.75mm和600μm筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于5％。2）1区人工砂中150μm筛孔的累计筛余可以放宽到100～85，2区人工砂中150μm筛孔的累计筛余可以放宽到100～80，3区人工砂中150μm筛孔的累计筛余可以放宽到100～75。 二、砂的技术质量要求（5）级配的选择•宜优先选择级配在2区的砂；当采用1区砂时，应适当提高砂率；当采用3区砂时，应适当减小砂率。5.规格•砂按细度模数大小分为粗砂、中砂、细砂：粗砂Mx=3.7～3.1；中砂Mx=3.0～2.3；细砂Mx=2.2～1.6。•细度模数按下式计算：（AAAAA)5A234561M＝x100A1式中：Mx——细度模数；A1、A2、A3、A4、A5、A6——分别为4.75mm、2.36mm、1.18mm、600μm、300μm、150μm筛的累计筛余百分率，％。 三、石子的技术质量要求Ì定义粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料。Ì分类Ø按产源分：卵石和碎石Ø按技术要求分：•Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土；•Ⅱ类用于强度等级为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。 三、石子的技术质量要求1.表观密度、堆积密度及空隙率Ø表观密度ρg´＞2500kg/m3；Ø松散堆积密度ρgo´＞1350kg/m3；Ø空隙率P′＜47%。2.含泥量、泥块含量及石粉含量Ø含泥量是指粒径小于0.075mm的颗粒含量；Ø泥块含量是指卵石、碎石中粒径大于4.75mm经水洗手捏后小于2.36mm的颗粒含量。具体指标见表。 三、石子的技术质量要求碎石、卵石含泥量和泥块含量指标项目Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类含泥量（质量计，%）＜0.5＜1.0＜1.5泥块含量（质量计，%）0＜0.5＜0.73.针片状颗粒含量Ø针状颗粒是指颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者；Ø片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径0.4倍者。Ø针片状颗粒不仅本身容易折断，而且会增加骨料的空隙率，使拌合物和易性变差，强度降低。见表。 三、石子的技术质量要求碎石、卵石针片状颗粒含量指标项目Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类针、片状颗粒（%）（质量计）＜5＜15＜254.有害物质含量卵石、碎石中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物。见下表。指标项目Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类有机物合格合格合格硫化物及硫酸盐（%）（SO3质量计）＜0.5＜1.0＜1.0 三、石子的技术质量要求5.强度采用岩石抗压强度和压碎指标两种检验：•岩石抗压强度是将母岩制成50mm×50mm×50mm立方体试件，在水饱和状态下测定其极限抗压强度值。•压碎指标是将一定质量风干状态下9.50～19.0mm的颗粒装入标准圆模内，在压力机上按1kN/s速度均匀加荷至200kN并稳定，卸荷后用2.36mm的筛筛除被压碎的细粉，称出筛余量。按下式计算：GG12Q＝100%cG1式中：Qc——压碎指标值；G1——试样的质量，g；G2——压碎后的筛余量，g。 三、石子的技术质量要求碎石、卵石的压碎指标指标项目Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类碎石压碎指标（%）＜10＜20＜30卵石压碎指标（%）＜12＜16＜166.颗粒级配Ø为减少空隙率，改善混凝土拌合物和易性及提高混凝土的强度，粗骨料也要求有良好的颗粒级配。Ø粗骨料的颗粒级配有连续级配与间断级配两种。•连续级配是石子由小到大连续分级；•间断级配是指用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配，中间为不连续的级配，由于易产生离析，应用较少。 三、石子的技术质量要求7.最大粒径Ø粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒级的最大粒径。Ø从结构上考虑•根据规定，混凝土用粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小净间距的3/4；对混凝土实心板，不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。Ø从施工上考虑•对泵送混凝土，粗骨料最大粒径与输送管内径之比碎石不宜大于1：3，卵石不宜大于1：2.5，高层建筑宜在1：3～1：4，超高层建筑宜在1：4～1：5。Ø从经济上考虑•当最大粒径小于80mm时，水泥用量随最大粒径减小而增加，当大于150mm后，节约水泥的效果却不明显。 四、拌合用水的技术质量要求Ì混凝土拌合和养护用水按水源不同分为饮用水、地表水、地下水和经适当处理的工业用水。Ì拌制和养护混凝土宜采用饮用水，当采用其它来源水时，应符合《混凝土拌合用水标准》（JGJ63—1989）的规定。 §4－3混凝土拌合物的技术性质 一、和易性（工作性）的概念混凝土拌合物便于施工操作，能够达到结构均匀、成型密实的性能。和易性主要包括流动性、粘聚性和保水性：在本身自重或施工机械振捣各组成材料之间具有一定的作用下，能产生流动并且均内聚力，在运输和浇注过程匀密实地填满模板的性能。中不致产生离析和分层现象的性质。好流动性易成型密实和易性粘聚性好易达结构均匀保水性具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致发生泌水保证混凝土现象的性质。硬化后的质量 二、和易性的评定Ì定量测定拌合物的流动性、辅以直观经验评定粘聚性和保水性。1.坍落度法Ø测定混凝土拌合物在自重作用下产生的变形值——坍落度（单位mm）。Ø适用范围：•集料最大粒径不大于40mm；•坍落度值不小于10mm的低塑性混凝土、塑性混凝土。 二、和易性的评定2.维勃稠度法Ø测定使拌合物密实所需要的时间，s。Ø适用范围•粗骨料最大粒径不大于40mm；•坍落度小于10mm，维勃稠度在5s～30s之间的干硬性混凝土。 三、混凝土拌合物按流动性的分类按《混凝土质量控制标准》（GB50164）的规定，塑性混凝土、干硬性混凝土分别按坍落度、维勃稠度分为四级。见下表。名称代号指标低塑性混凝土T10mm～40mm1混塑性混凝土塑性混凝土T250mm～90mm凝（坍落度≥10mm）流动性混凝土T3100mm～150mm土大流动性混凝土T≥160mm4拌合超干硬性混凝土V0＞31s物干硬性混凝土特干硬性混凝土V130s～21s（坍落度＜10mm）干硬性混凝土V220s～11s半干硬性混凝土V310s～5s 四、混凝土施工时坍落度的选择混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施工条件、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法等来确定。见下表。结构种类坍落度，mm基础或地面等的垫层，无配筋的大体积结构10～30（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构板、梁和大型及中型截面的柱子等30～50配筋密列的结构（如薄壁、斗仓、筒仓、细50～70柱等）配筋特密的结构70～90 五、影响和易性的因素1.组成材料及其用量之间的关系①水泥浆数量和单位用水量；②骨料的品种、级配和粗细程度；③砂率；④外加剂。见下图。水泥水①砂石子外加剂④mmws水灰比③砂率s＝100%mcms＋mg水泥浆①骨料②混凝土拌合物2.施工环境的温度、搅拌制度等。 五、影响和易性的因素Ø合理砂率的确定•合理砂率是指在水泥浆数量一定的条件下，能使拌合物的流动性（坍落度T）达到最大，且粘聚性和保水性良好时的砂率；或者是在流动性（坍落度T）、强度一定，粘聚性良好时，水泥用量最小的砂率。T，mmmc，kg合理砂率βs合理砂率βs水泥浆数量一定坍落度、强度一定 六、改善和易性的措施掺外加剂的混凝土Ì采用合理砂率；Ì改善砂石的级配；Ì掺外加剂或掺合料；Ì根据环境条件，注意坍落度的现场控制；Ì在水灰比不变的条件下，适当增加水泥浆的用量，可增大拌合物的流动性；Ì在砂率不变的条件下，适当增加砂石的用量，可减小拌合物的流动性。 §4－4硬化混凝土的技术性质 一、混凝土的强度Ì混凝土强度的种类立方体抗压强度抗压强度轴心抗压强度抗拉强度混凝土强度抗剪强度钢筋与混凝土的粘结强度握裹强度 一、混凝土的强度1.立方体抗压强度以边长为150mm的标准立方体试件，在温度为20±2℃，相对湿度为95％以上的潮湿条件下或者在Ca（OH）2饱和溶液中养护，经28d龄期，采用标准试验方法测得的抗压极限强度。用fcu表示。•当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表：粗骨料最大粒径，试件种类试件尺寸，mm换算系数mm标准试件150×150×150401.00100×100×100300.95非标准试件200×200×200601.05•标准试验方法是指《普通混凝土力学性能试验方法》（GB/T50081－2002），详见实验部分。 一、混凝土的强度2.混凝土强度等级•按混凝土立方体抗压强度标准值划分的级别。以“C”和混凝土立方体抗压强度标准值（fcu,k）表示，主要有C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80等十五个强度等级。•立方体抗压强度标准值（fcu,k），是立方体抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%。•强度等级表示的含义：C30“30”代表fcu,k＝30.0MPa；“C”代表“混凝土”。–强度的范围：某混凝土，其fcu＝30.0～34.9MPa；–某混凝土，其fcu≥30.0MPa的保证率为95%。 一、混凝土的强度3.轴心抗压强度FØ采用150mm×150mm×300mm的棱柱体试件。在立方体抗压强度为0～55MPa范围内fcp=（0.7～0.8）fcu。在结构设计计算时，一般取fcp＝0.67fcu。Ø非标准尺寸的棱柱体试件的截面尺寸为100mm×100mm和200mm×200mm，测得的抗压F强度值应分别乘以换算系数0.95和1.05。 一、混凝土的强度P4.劈裂抗拉强度2PPf＝0.637tsAA式中：fts——劈裂抗拉强度，MPa；P——破坏荷载，N；A——试件劈裂面积，mm2。拉应力压应力劈裂抗拉强度较低，一般P为抗压强度的1/10～1/20。 一、混凝土的强度5.影响抗压强度的因素fcufcu（1）水泥的强度和水灰比振动手工捣实mcf＝f（）cuaceb充分密实的混凝土mw式中：fcu——混凝土28d龄期不完全密实的混凝土的抗压强度值，MPa；mw/mcmc/mwfce——水泥28d抗压强度的实测值，MPa；Ø当混凝土水灰比值在0.40～——混凝土灰水比，0.80之间时越大，则混凝土即水灰比的倒数；的强度越低；m/mαa、cαb—w—回归系数。Ø水泥强度越高，则混凝土强度越高。 一、混凝土的强度（2）粗集料的品种•碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强度较高；•卵石呈圆形或卵圆形，表面光滑，与水泥石的粘结强度较低。•在水泥石强度及其它条件相同时，碎石混凝土的强度高于卵石混凝土的强度。（3）养护条件•在保证足够湿度情况下，温度越高，水泥凝结硬化速度越快，早期强度越高；•低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0℃以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。•混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度，以保证混凝土不断地凝结硬化。 一、混凝土的强度（4）龄期•龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。•在正常的养护条件下，混凝土的抗压强度随龄期的增加而不断发展，在7～14d内强度发展较快，以后逐渐减慢，28d后强度发展更慢。•由于水泥水化的原因，混凝土的强度发展可持续数十年。•当采用普通水泥拌制的、中等强度等级的混凝土，在标准养护条件下，混凝土的抗压强度与其龄期的对数成正比。ffn28＝n≥3lgnlg28式中：fn、f28——分别为n、28天龄期的抗压强度，MPa。（5）外加剂 一、混凝土的强度6.提高混凝土抗压强度的措施（1）采用高强度等级水泥；（2）采用单位用水量较小、水灰比较小的干硬性混凝土；（3）采用合理砂率，以及级配合格、强度较高、质量良好的碎石；（4）改进施工工艺，加强搅拌和振捣；（5）采用加速硬化措施，提高混凝土的早期强度；（6）在混凝土拌合时掺入减水剂或早强剂。 二、混凝土的耐久性1.耐久性的主要内容（1）抗渗性•混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的能力。•混凝土的抗渗性用抗渗等级表示。是以28d龄期的标准试件，按规定方法进行试验时所能承受的最大静水压力来确定。可分为P4、P6、P8、P10和P12等五个等级，分别表示混凝土能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0和1.2MPa的静水压力而不发生渗透。（2）抗冻性•混凝土的抗冻性是指混凝土在饱和水状态下，能抵抗冻融循环作用而不发生破坏，强度也不显著降低的性质。•用抗冻等级表示。抗冻等级是以28d龄期的混凝土标准试件，在饱和水状态下，强度损失不超过25％，且质量损失不超过5％时，所能承受的最大冻融循环次数来表示，有F10、F15、F25、F50、F100、F200、F250和F300等九个等级。 二、混凝土的耐久性（3）抗侵蚀性•混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥石的抗侵蚀性。•合理选择水泥品种、提高混凝土制品的密实度均可以提高抗侵蚀性。（4）抗碳化性•混凝土的碳化主要指水泥石的碳化。•混凝土碳化，使其碱度降低，从而使混凝土对钢筋的保护作用降低，钢筋易锈蚀；引起混凝土表面产生收缩而开裂。（5）碱集料反应•碱集料反应是指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与集料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应。•应严格控制水泥中碱的含量和集料中碱活性物质的含量。 二、混凝土的耐久性2.提高混凝土耐久性的措施（1）合理选择混凝土的组成材料•根据混凝土工程特点或所处环境条件，选择水泥品种；•选择质量良好、技术要求合格的骨料。（2）提高混凝土制品的密实度•严格控制混凝土的水灰比和水泥用量。见下页表。•选择级配良好的骨料及合理砂率，保证混凝土的密实度。•掺入适量减水剂，提高混凝土的密实度。•严格按操作规程进行施工操作。（3）改善混凝土的孔隙结构•在混凝土中掺入适量引气剂，可改善混凝土内部的孔结构，封闭孔隙的存在，可以提高混凝土的抗渗性、抗冻性及抗侵蚀性。 二、混凝土的耐久性混凝土最大水灰比和最小水泥用量的规定（JGJ55－2000）最大水灰比最小水泥用量环境条件结构物类别素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土1.干燥环境正常的居住或办公用房屋内不作规定0.650.60200260300无冻高湿度的室内部件.2害室外部件0.700.600.60225280300潮在非侵蚀性土和（或）水中的部件湿环境有经受冻害的室外部件冻在非侵蚀性土和（或）水中且经受冻害害0.550.550.55250280300的部件高湿度且经受冻害的室内部件3.有冻害和除冰剂经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部0.500.500.50300300300的潮湿环境件 §4－5混凝土外加剂 外加剂及其分类Ì定义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。一般情况掺量不超过水泥质量的5%。Ì按主要功能的分类（1）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。（2）调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。（3）改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。（4）改善混凝土其它性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。 一、减水剂混凝土减水剂是指在保持混凝土拌合物和易性一定的条件下，具有减水和增强作用的外加剂，又称为“塑化剂”，高效减水剂又称为“超塑化剂”。1.减水剂的作用机理Ø减水剂多属于表面活性剂，它的分子结构是由亲水基团和憎水基团组成；Ø掺入减水剂前：•当水泥加水拌合形成水泥浆的过程中，水泥颗粒把一部分水包裹在颗粒之间而形成絮凝状结构，水的作用不能充分发挥； 一、减水剂絮凝状结构水泥颗粒水泥颗粒游离水电性斥力溶剂化水膜减水剂水泥颗粒游离水Ø掺入减水剂后：•表面活性剂在水泥颗粒表面作定向排列使水泥颗粒表面带有同种电荷，这种排斥力远远大于水泥颗粒之间的分子引力，使水泥颗粒分散，絮凝状结构中的水分释放出来，混凝土拌合用水的作用得到充分的发挥，拌合物的流动性明显提高；•表面活性剂的极性基与水分子产生缔合作用，使水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，阻止了水泥颗粒之间直接接触，起到润滑作用，改善了拌合物的流动性。 一、减水剂2.减水剂的作用效果（1）减少混凝土拌合物的用水量，提高混凝土的强度。在混凝土拌合物坍落度基本一定的情况下，减少混凝土的单位用水量5％～25％（普通型5％～15％，高效型10％～30％）。（2）提高混凝土拌合物的流动性。在用水量和强度一定的条件下，坍落度可提高100～200mm。（3）节约水泥。在混凝土拌合物坍落度、强度一定的情况下，可节约水泥5％～20％。（4）改善混凝土拌合物的性能。掺入减水剂可以减少混凝土拌合物的泌水、离析现象；延缓拌合物的凝结时间；减缓水泥水化放热速度；显著提高混凝土硬化后的抗渗性和抗冻性。 一、减水剂3.常用的减水剂（1）木质素系减水剂（M型）•木质素系减水剂主要使用木质素磺酸钙（木钙），属于阴离子表面活性剂，为普通减水剂，其适宜掺量为0.2～0.3％，减水率10％左右。对混凝土有缓凝作用，一般缓凝１～３ｈ。（2）萘系减水剂•高效减水剂，其主要成分为β一萘磺酸盐甲醛缩合物，属阴离子表面活性剂。这类减水剂品种很多，目前我国生产的主要有NNO、NF、FDN、UNF、MF、建Ⅰ型等。•萘系减水剂适宜掺量为0.5％～1.0％，其减水率较大，为10％～25%增强效果显著，缓凝性很小，大多为非引气型。适用于日最低气温０℃以上的所有混凝土工程，尤其适用于配制高强、早强、流态等混凝土。 一、减水剂（3）树脂类减水剂•为水溶性树脂，主要为磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂，简称密胺树脂减水剂，为阴离子表面活性剂。我国产品有SM树脂减水剂，为非引气型早强高效减水剂，其各项功能与效果均比萘系减水剂还好。•SM适宜掺量为0.5％～2.0％，减水率达20％～27％。（4）糖蜜类减水剂•普通减水剂。它是以制糖工业的糖渣、废蜜为原料，采用石灰中和而成，为棕色粉状物或糊状物，其中含糖较多，属非离子表面活性剂。国内产品粉状有TF、ST、3FG等。•适宜掺量0.2％～0.3％，减水率10％左右，属缓凝减水剂。 二、早强剂早强剂是指掺入混凝土中能够提高混凝土早期强度，对后期强度无明显影响的外加剂。常用早强剂的品种、掺量及作用效果种类无机盐类早强剂有机物类早强剂复合早强剂三乙醇胺、三异丙二水石膏+亚硝酸钠+三乙主要品种氯化钙、硫酸钠醇胺、尿素等醇胺氯化钙1％～2％；2％二水石膏+1％亚硝酸钠适宜掺量0.02％～0.05％硫酸钠0.5％～2％+0.05％三乙醇胺氯化钙：可使2d～3d强度作用效果提高40％～100％，7d强能使3d强度提高50％度提高25％氯盐会锈蚀钢筋，掺量必早强效果显著，适用于严格注意事项对钢筋无锈蚀作用须符合有关规定禁止使用氯盐的钢筋混凝土 §4－6普通混凝土配合比设计 一、配合比及其表示方法Ì混凝土的配合比Ø是指混凝土各组成材料用量之比。Ø主要有“质量比”和“体积比”两种表示方法。工程中常用“质量比”表示。Ì质量配合比的表示方法（1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。例如水泥mc＝295kg，砂ms＝648kg，石子mg＝1330kg，水mw＝165kg。（2）以各组成材料用量之比表示。例如上例也可表示为：mc：ms：mg＝1：2.20：4.51，mw/mc＝0.56。 二、配合比设计的要求Ì满足结构设计的强度等级要求；Ì满足混凝土施工所要求的和易性；Ì满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；Ì符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。 三、配合比设计基本参数水灰比（mw/mc）、单位用水量（mw）和砂率（βs）是混凝土配合比设计的三个基本参数。水泥水砂石子水泥浆骨料混凝土水灰比mw/mc单位用水量mw砂率βw与强度、耐久与粘聚性、保水与流动性有关性有关性有关 四、配合比设计的步骤与方法（一）确定混凝土基准配合比（二）试配、调整，确定设计配合比（三）计算施工配合比 （一）确定混凝土基准配合比1.计算施工配制强度fcu,0ff1.645cu，0cu，k式中:fcu,0——混凝土配制强度，MPa；fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值，即混凝土强度等级值，MPa；σ——混凝土强度标准差，MPa。•混凝土强度标准差宜根据同类混凝土统计资料确定，并应符合以下规定：•计算时，强度试件组数不应少于25组；•当混凝土强度等级为C20和C25级，其强度标准差计算值σ＜2.5MPa时，取σ＝2.5MPa；当混凝土强度等级等于或大于C30级，其强度标准差计算值σ＜3.0MPa时，取σ＝3.0MPa；•当无统计资料计算混凝土强度标准差时，其值按现行国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204）的规定取用。 （一）确定混凝土基准配合比混凝土强度标准差强度等级＜C20C20～C35≥C35标准差σ，MPa4.05.06.02.确定水灰比mw/mc（1）按混凝土强度要求计算水灰比mfwace＝mffccu，0abce式中：αa、αb——回归系数；应根据工程所用的水泥、集料，通过试验由建立的水灰比与混凝土强度关系式确定；当不具备上述试验统计资料时，可取碎石混凝土αa＝0.46，αb＝0.07；卵石混凝土αa＝0.48，αb＝0.33。fce——水泥28d抗压强度实测值，MPa。 （一）确定混凝土基准配合比（2）复核耐久性•为了使混凝土耐久性符合要求，按强度要求计算的水灰比值不得超过规定的最大水灰比值，否则混凝土耐久性不合格，此时取规定的最大水灰比值作为混凝土的水灰比值。3.确定单位用水量mw（1）水灰比在0.40～0.80范围内时，根据粗集料的品种、粒径及施工要求的坍落度，按下表选取。塑性混凝土的单位用水量，kg拌合物稠度卵石最大粒径，mm碎石最大粒径，mm项目指标102031.540162031.54010～3019017016015020018517516535～50200180170160210195185175坍落度，mm55～7021019018017022020519518575～90215195185175230215205195 （一）确定混凝土基准配合比干硬性混凝土的单位用水量，kg拌合物稠度卵石最大粒径，mm碎石最大粒径，mm项目指标10204016204016～20175160145180170155维勃稠度，11～15180165150185175160s5～10185170155190180165（2）水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土单位用水量应通过试验确定。（3）掺外加剂时混凝土的单位用水量可按下式计算：mwa＝mw0（1－β）式中：mwa——掺外加剂时混凝土的单位用水量，kg；mw0——未掺外加剂时混凝土的单位用水量，kg；β——外加剂的减水率，应经试验确定。 （一）确定混凝土基准配合比4.计算水泥用量mcmw0（1）计算mc0＝m/mwc（2）复核耐久性•将计算出的水泥用量与规定的最小水泥用量比较：如计算水泥用量不低于规定的最小水泥用量，则耐久性合格；否则耐久性不合格，此时应取规定的最小水泥用量。5.确定砂率βs（1）坍落度为10～60mm的混凝土砂率，可根据粗骨料品种、粒径及水灰比按下表选取。（2）坍落度大于60mm的混凝土砂率，可经试验确定；也可在下表基础上，坍落度每增大20mm，砂率增大1％确定。（3）坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验确定。 （一）确定混凝土基准配合比混凝土砂率，％水灰比卵石最大粒径，mm碎石最大粒径，mmm/mwc1020401620400.4026～3225～3124～3030～3529～3427～320.5030～3529～3428～3333～3832～3730～350.6033～3832～3731～3636～4135～4033～380.7036～4135～4034～3939～4438～4336～416.计算砂、石子用量ms0、mg0（1）体积法又称绝对体积法。1m3混凝土中的组成材料——水泥、砂、石子、水经过拌合均匀、成型密实后，混凝土的体积为1m3，即：Vc+Vs+Vg+Vw+Va＝1 （一）确定混凝土基准配合比mc0ms0mg0mw00.01＝1csgwms0＝100％smms0g0解方程组，可得ms0、mg0。式中：ρc、ρs、ρg、ρw——分别为水泥的密度、砂的表观密度、石子的表观密度、水的密度，kg/m3。水泥的密度可取2900～3100kg/m3；α——混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取α＝1。（2）质量法质量法又称为假定体积密度法。假定混凝土拌合物的质量为mcp，kg。 （一）确定混凝土基准配合比mmmm＝mc0s0g0w0cpms0＝100％smms0g0解方程组可得ms0、mg0。式中：mc0、ms0、mg0、mw0——分别为1m3混凝土中水泥、砂、石子、水的用量，kg；mcp——1m3混凝土拌合物的假定质量，kg。可取2350～2450kg/m3。βs——混凝土砂率。7.计算基准配合比（1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。（2）以组成材料用量之比表示：mc0：ms0：mg0＝1：x：y，mw/mc＝？。 （二）试配调整，确定设计配合比1.试配按基准配合比称取一定质量的组成材料，拌制15L或25L混凝土，分别测定其和易性、强度。2.调整（１）调整和易性，确定基准配合比测拌合物坍落度，并检查其粘聚性和保水性能：•如实测坍落度小于或大于设计要求，可保持水灰比不变，增加或减少适量水泥浆；•如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂率；每次调整后再试拌，直到符合要求为止。•记录好各种材料调整后用量，并测定混凝土拌合物的实际体积密度（ρ）。c,t （二）试配调整，确定设计配合比（2）强度调整•一般采用三个不同的配合比，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少0.05，其用水量应该与基准配合比相同，但砂率值可做适当调整并测定体积密度。各种配比制作两组强度试块，标准养护28d进行强度测定。3.设计配合比的确定（1）根据试验得出的混凝土强度与其相应的灰水比（mc/mw）关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu,0）相对应的灰水比，确定1m3混凝土中的组成材料用量：①单位用水量（mw）应在基准配合比用水量的基础上，根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整确定；②水泥用量（mc）应以用水量乘以选定出来的灰水比计算确定；③粗集料和细集料用量（ms、mg）应在基准配合比的用量基础上，按选定的灰水比进行调整后确定。 （二）试配调整，确定设计配合比（2）经试配确定配合比后，按下列步骤进行校正：①按上述方法确定的各组成材料用量按下式计算混凝土的体积密度计算值ρc,c：ρc,c＝mc+ms+mg+mw②应按下式计算混凝土配合比校正系数δ：c，t＝c，c式中：ρc,t——混凝土体积密度实测值，kg/m3；ρc,c——混凝土体积密度计算值，kg/m3。③当体积密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2％时，按（1）条确定的配合比即为设计配合比；当二者之差超过2％时，应将配合比中各组成材料用量均乘以校正系数δ，得到设计配合比。 （三）计算施工配合比假定现场砂、石子的含水率分别为a％和b%，则施工配合比中1m3混凝土的各组成材料用量分别为：mc＝mcms＝ms（1+a％）mg＝mg（1+b％）mw＝mw－ms×a％－mg×b％施工配合比可表示为：m：m：m＝1：x：y，m/m?csgwc 五、配合比计算例题Ì例题某工程现浇室内钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为C30。施工采用机械拌合和振捣，选择的混凝土拌合物坍落度为30～50mm。施工单位无混凝土强度统计资料。所用原材料如下：水泥：普通水泥，强度等级42.5MPa，实测28d抗压强度48.0MPa，密度ρc＝3.1g/cm3;砂：中砂，级配2区合格。表观密度ρs＝2.65g/cm3;石子：卵石，5～40mm。表观密度ρg＝2.60g/cm3;水：自来水，密度ρw＝1.00g/cm3。试用体积法和质量法计算该混凝土的基准配合比。 五、配合比计算例题Ì解:1.计算混凝土的施工配制强度fcu,0：根据题意可得：fcu,k＝30.0MPa，查表3.24取σ＝5.0MPa，则fcu,0＝fcu,k+1.645σ＝30.0+1.645×5.0＝38.2MPa2.确定混凝土水灰比mw/mc（1）按强度要求计算根据题意可得：fce＝48.0MPa，αa＝0.48，αb＝0.33，则：mf0.4848.0wace＝＝＝0.50mff38.20.480.3348.0ccu，0abce（2）复核耐久性：经复核，耐久性合格。 五、配合比计算例题3.确定用水量mw0根据题意，骨料为中砂，卵石，最大粒径为40mm，查表取mw0＝160kg。4.计算水泥用量mc0（1）计算：m160w0m＝＝＝320kgc0m/m0.50wc（2）复核耐久性经复核，耐久性合格。5.确定砂率βs根据题意，采用中砂、卵石（最大粒径40mm）、水灰比0.50，查表βs＝28％～33％，取βs＝30％。6.计算砂、石子用量ms0、mg0 五、配合比计算例题（1）体积法将数据代入体积法的计算公式，取α＝1，可得：ms0mg0320160＝10.012650260031001000ms0100％＝30％ms0mg0解方程组，可得ms0＝570kg、mg0＝1330kg。（2）质量法假定混凝土拌合物的质量为mcp＝2400kg，将数据代入质量法计算公式，得：ms0+mg0＝2400－320－160ms0100％＝30％mms0g0解方程组，可得ms0＝576kg、mg0＝1344kg。 6.计算基准配合比（1）体积法mc0:ms0:mg0＝320:570:1330＝1:1.78:4.16，mw/mc＝0.50；（2）质量法mc0:ms0:mg0＝320:576:1344＝1:1.80:4.20，mw/mc＝0.50。 §4－7建筑砂浆 定义和分类Ì定义砂浆是由胶凝材料、细骨料、掺加料和水按一定比例配制而成的建筑工程材料。Ì分类Ø按用途不同分砌筑砂浆、抹面砂浆和特种砂浆。Ø按胶凝材料分水泥砂浆、石灰砂浆、混合砂浆 一、砌筑砂浆 （一）砌筑砂浆的组成材料1.胶凝材料及掺加料•砌筑砂浆常用的胶凝材料是水泥，其品种应根据砂浆的用途和使用环境来选择；•其强度等级宜为砂浆强度等级的4～5倍，用于配制水泥砂浆的水泥强度等级不宜大于32.5级；•用于配制混合砂浆的水泥强度等级不宜大于42.5级。•掺加料的选用及质量要求见下表。常用种类质量要求①消化时应用孔径不超过3mm×3mm的网过滤，消化时间不得少于7d块状生石灰经熟化成②石灰膏应洁白细腻，不得含未消化颗粒，脱水硬化的石灰膏不得使用；石灰膏后使用③消石灰粉不得直接用于砌筑砂浆中。建筑石膏凝结时间应符合有关规定，电石渣应经20min加热至没乙炔味方可使用。砂质粘土①干法时，应将其烘干磨细再使用②湿法时，应将其淋浆过筛沉淀再使用。 （一）砌筑砂浆的组成材料2.砂Ø砌筑砂浆用细骨料主要为天然砂，宜用中砂，其中毛石砌体宜选用粗砂。Ø砂的含泥量要求：①水泥砂浆、强度等级≥M5的混合砂浆不应超过5%；②强度等级＜M5的水泥混合砂浆，不应超过10%。3.水和外加剂Ø拌制砂浆应采用不含有害杂质的洁净水。Ø为改善或提高砂浆的性能，可掺入一定的外加剂，但对外加剂的品种和掺量必须通过试验确定。 （二）主要技术性质1.和易性砂浆和易性包括流动性和保水性两个方面。（1）流动性指砂浆在自重或外力作用下能产生流动的性能。流动性采用砂浆稠度测定仪测定，以沉入度（mm）表示。见实验部分。 （二）主要技术性质（2）保水性Ø新拌砂浆能够保持水分的能力称为保水性。Ø砂浆的保水性用分层度表示。用分层度测定仪测定。详见实验部分。Ø分层度值越小，则保水性越好。砌筑砂浆的分层度以在30mm以内为宜。 （二）主要技术性质2.强度砂浆强度是以边长为70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方体试块，在温度为20±3℃，一定湿度下养护28d，测得的极限抗压强度。详见实验部分。砂浆按其抗压强度平均值分为M2.5、M5.0、M7.5、M10、M15、M20等六个强度等级。在一般工程中，办公楼、教学楼以及多层建筑物宜选用M5.0～M10的砂浆，平房商店等多选用M2.5～M5.0的砂浆，仓库、食堂、地下室以及工业厂房等多选用M2.5～M10的砂浆，而特别重要的砌体宜选用M10以上的砂浆。 （二）主要技术性质3.粘结力砖石砌体是靠砂浆把块状材料粘结成坚固整体的，因此要求砂浆具有一定的粘结力。砂浆粘结力的影响因素：1.粘结力随抗压强度增加而增强；2.粘结力与砖石表面状态有关；3.砖石表面清洁程度、湿润情况有关；4.与施工养护条件有关。 （三）砌筑砂浆的配合比设计1.计算砂浆配制强度ƒm,oƒm,o=ƒ2+0.645σ2.计算每立方米砂浆中的水泥用量QC100（0f）m,oQ＝cfce3.计算掺加料用量QDQD=QA－QC4.确定每立方米砂浆中砂的用量QS1m3干燥状态砂的堆积密度，即1m3砂浆所用的干砂用量。 （三）砌筑砂浆的配合比设计5.确定每立方米砂浆的用水量QW根据砂浆稠度要求可选用240～310kg6.配合比的试配、调整与确定首先按计算所得配合比进行试拌，测定其分层度和沉入度，根据要求调整材料用量，得到基准配合比。 二、普通抹面砂浆 （一）定义、作用、种类1.定义及作用普通抹面砂浆是以薄层抹在建筑物内外表面，保持建筑物不受风、雨、雪、大气等有害介质侵蚀，提高建筑物的耐久性，并使其表面平整美观。2.普通抹面砂浆的种类Ø按所用材料不同可分为石灰砂浆、水泥混合砂浆、水泥砂浆、麻刀石灰砂浆和纸筋石灰砂浆。Ø按功能不同可分为底层抹面砂浆、中层抹面砂浆和面层抹面砂浆。 （二）配合比及选用1.普通抹面砂浆的配合比确定抹面砂浆的组成材料及其配合比，主要是依据工程使用部位及基层材料。常用抹面砂浆的参考配合比及应用范围见下页表。2.抹面砂浆的选用用于砖墙的底层抹灰，多选石灰砂浆；有防水、防潮要求时选水泥砂浆；混凝土基层的底层抹灰，多选水泥混合砂浆；中层抹灰多选石灰砂浆或水泥混合砂浆；面层抹灰多用水泥混合砂浆、麻刀灰和纸筋灰。水泥砂浆不得涂在石灰砂浆层上。在易碰撞或潮湿部位应采用水泥砂浆。 （二）配合比及选用常用抹面砂浆参考配合比组成材料配合比（体积比）应用范围1:3干燥砖石墙面打底找平石灰:砂1:1墙面石灰面层水泥:石灰:砂1:1:6内外墙面混合砂浆找平1:0.3:3墙面混合砂浆面层水泥:石膏:砂:锯末1:1:3:5吸声粉刷水泥:砂1:2地面顶棚墙面水泥砂浆面100:2.5（质量比）木板条顶棚底层石灰膏:磨刀100:1.3（质量比）木板条顶棚面层100:3.8（质量比）木板条顶棚面层石灰膏:纸筋1m3石灰膏3.6kg纸筋墙面及顶棚 本章小结Ì必须选择合适的组成材料拌制混凝土；Ì混凝土和易性、强度、耐久性为重点内容；Ì要求熟练掌握普通混凝土配合比设计的内容。Ì砂浆按用途分为砌筑砂浆、抹面砂浆和特种砂浆。以砌筑砂浆为学习重点。Ì砌筑砂浆主要技术性质包括和易性、强度和粘结力；熟练掌握砌筑砂浆的配合比设计；了解抹面砂浆的品种及应用。