第二章 建筑材料

　　知識點九、混凝土

　　混凝土是由水泥、砂、石子、水和外加劑按一定比例配合，經攪拌、搗實、養護而形成的一種人造石。

　　混凝土優點：

　　1.原材料來源廣且造價低。2.具有良好可塑性。3.可調配性好。4.抗壓強度高。5.與鋼筋的共同工作性好。6.耐久性好。7.耐火性好。8.生產工藝簡單、能耗低。9.可澆注成整體建筑物以提高抗震性，也可預制成各種構件再進行裝配。

　　普通混凝土缺陷

　　自重大，比強度小：抗拉強度低，脆性大：受拉時抗變形能力小、容易開裂：導熱系數大，保溫隔熱性差：硬化較慢，生產周期長等。

　　改進——采用輕質骨料，可使其自重或導熱系數降低：摻入纖維或聚合物，可使其韌性提高：采用快硬水泥或摻入早強劑、減水劑、速凝劑等，可縮短硬化周期。

　　（一）混凝土的種類

　　混凝土的品種有很多，其性質和用途各有不同。

　　1.按其質量密度分：

　?。?）重混凝土：表觀密度大于2800kg／m3，主要用于原子能工程的屏蔽結構，具有防X射線和γ射線的作用。

　?。?）普通混凝土。

　?。?）輕混凝土：表觀密度小于2000kg／m3的各種混凝土，用輕骨料如浮石、陶粒、膨脹珍珠巖等制成，可用于承重隔熱結構。

　　2.按其用途分，有：結構混凝土、水工混凝土、保溫混凝土、耐火混凝土、耐酸混凝土、耐堿混凝土、防水混凝土、大壩混凝土、防輻射混凝土等。

　　3.按其強度分：一般強度混凝土，其強度在60MPa以下（C60以下）；高強度混凝土，其強度在60 MPa～100MPa（C60-100）；超強混凝土，其強度大于100MPa（>C100）。

　　4.按拌和料的流動性分，干硬性混凝土、低流動性混凝土、塑性混凝土、流態混凝土等，這是以其坍落度的大小劃分的。

　　5.按施工方法分，有：普通澆筑混凝土，泵送混凝土、噴射混凝土、大體積混凝土、預填骨料混凝土、水下混凝土、預應力混凝土等。

　　6.按配鋼筋情況分：有素（即無筋）混凝土、鋼筋混凝土、勁性鋼筋混凝土、鋼管混凝土、纖維混凝土、預應力鋼筋混凝土等。

　?。ǘ┗炷两M成材料及其要求（相對重要）

　　普通混凝土（簡稱混凝土）的基本組成材料為水泥、水、砂子、石子，此外，還經常加入外加劑和摻和料。

　　碎石——骨架作用，砂——填充空隙。水泥+水——包裹骨料表面并填充骨料的空隙。

　　水泥漿硬化前，潤滑骨料，使混凝土拌和物具有一定的和易性：水泥漿硬化后，將骨料黏結成一個整體，使其具有一定的強度和耐久性。

　　1.水泥。水泥在混凝土中起膠結作用，所以是最重要的材料。水泥強度等級應與混凝土強度等級相匹配。在同等混凝土強度下，水泥強度等級過高或過低，會導致混凝土內水泥用量的過少或過多。

　　2.砂和石子。

　　（1）砂：①含雜質少。②有良好的級配

　?。?）石子：

　　碎石堅硬易黏結牢靠，卵石易拌和，但強度偏低。

　　良好的級配和含雜質少。石子的強度應為混凝土的1.5倍以上，并且針、片狀石子含量不得超過1.5%.

　　3.水，凡是pH值小于4，硫酸鹽含量超過1%的水，都不宜使用。清潔的、可以飲用的自來水、天然水均可以拌制混凝土，海水不得使用在鋼筋混凝土中。

　　4.外加劑：改善混凝土性能的物質。摻量不大于水泥質量的5%（特殊情況除外）。改善和易性，提高強度、耐久性，節約水泥等最有效、最簡便的方法，外加劑已成為混凝土中除水泥、水、砂、石子以外的第五組分。

　　混凝土外加劑按其主要功能分為四類：

　?。?）改善混凝土拌和物流變性能的外加劑，包括減水劑、引氣劑和泵送劑等。

　?。?）調節混凝土凝結時間、硬化性能的外加劑，包括緩凝劑、早強劑和速凝劑等。

　?。?）改善混凝土耐久性的外加劑，包括引氣劑、防水劑、抗凍劑和阻銹劑等。

　?。?）改善混凝土其他性能的外加劑，包括加氣劑、膨脹劑、防凍劑、防水劑、脫模劑等。

　?。ㄈ┗炷僚浜媳?

　　混凝土中水泥、砂、石、水四種主要組成材料用量之間的比例關系。

　　表示方法：（注意換算關系，可以在選擇題中出現小型計算題）

　　方法1：1m3混凝土中各種材料的用量（kg）來表示的。

　　方法2：以水泥的質量為1，用各材料間的質量比來表示：水泥：砂：石：水=1：x：y：z.

　　當摻外加劑或摻和料時，其用量以水泥用量的質量百分比來表示。

　　混凝土配合比的設計：三個比例關系，水灰比（水與水泥用量之比）、砂率（砂的質量占砂、石總質量的百分比）：單位體積用水量（1m3混凝土的用水量）。

　?。ㄋ模┗炷恋募夹g性質

　　普通混凝土的技術性質包括：混凝土硬化前的性質，即混凝土拌和物的和易性，以及混凝土硬化后的性質，即強度、耐久性及變形性能。

　　1.混凝土拌和物的和易性。

　　良好的和易性要求混凝土有良好的流動性、黏聚性和保水性。和易性不好——產生蜂窩、麻面、孔洞、露筋及疏松等質量缺陷。

　　2.混凝土的強度。

　?。?）混凝土強度等級?；炷翉姸鹊燃壥前戳⒎襟w抗壓強度來劃分的。所謂立方體抗壓強度是指制作邊長為150mm標準立方體試件，在溫度為（20±2）℃，相對濕度為95%以上的潮濕環境或水中的養護條件下，經28天養護，采用標準試驗方法測得的混凝土極限抗壓強度，并以此來確定混凝土的強度等級，用fcu表示。混凝土根據強度的不同一般劃分為C15-C80等14個等級。例如，C30表示立方體抗壓強度標準值為30N／mm2.

　?。?）影響混凝土強度的因素。

　　混凝土的強度主要取決于水泥石的強度及與骨料表面的黏結強度，而這些強度又與水泥強度等級、水灰比及骨料性質密切相關。此外，混凝土的強度還受施工質量、養護條件及齡期的影響。

　?、偎冶群退鄰姸鹊燃?。在配合比相同的條件下，水泥強度等級越高，混凝土強度就越高。當用同一品種及相同強度等級水泥時，混凝土強度主要取決于水灰比。

　　一般情況下可以認為，在水泥強度等級相同的情況下，水灰比越小，水泥石的強度越高，與骨料黏結力越大，混凝土強度也就越高。

　?、诠橇系钠贩N、規格與質量。

　　碎石表面粗糙，與水泥石黏結強度較高：卵石表面光滑，與水泥石黏結強度較低，故在水泥強度等級和水灰比不變的條件下，碎石混凝土的強度高于卵石混凝土的強度。

　　當配制高強度混凝土時，往往選擇碎石。

　?、垧B護條件（溫度和濕度）。

　　溫度高、濕度大，強度增長快。

　?、荦g期?；炷猎谡ｐB護條件下，其強度隨著 齡期增加而提高。最初7～14天內，強度增長較快，28天以后增長緩慢。

　　3.混凝土的耐久性。

　　混凝土的耐久性是一項綜合性質，包括：

　　（1）抗滲性。直接影響混凝土的抗凍性、抗侵蝕性等。

　　（2）抗凍性?？箖鲂允侵富炷恋挚箖鋈谘h破壞的能力。

　?。?）抗侵蝕性。

　?。?）碳化。二氧化碳與水泥石中的氫氧化鈣發生作用。

　　碳化影響：鋼筋易銹蝕；表面產生微裂紋；對于防止有害介質的侵入有一定緩沖作用，抗壓強度有所提高，從總體來說是弊大于利。

　　（5）堿集（骨）料反應。

　　集（骨）料中若含有無定型二氧化硅等活性物質，當混凝土中有水分存在時，它能與水泥中的堿（K20及Na20）起反應，產生堿集（骨）料反應，使混凝土發生破壞。對于重要工程混凝土使用集（骨）料，或者懷疑集（骨）料中含有無定型二氧化硅可能引起堿集（骨）料反應時，應進行專門試驗，以確定集（骨）料是否可用。

　　4.混凝土的變形。——導致混凝土開裂的主要原因之一，從而進一步影響混凝土的強度和耐久性。

　　變形主要包括化學收縮、干縮濕脹、溫度變形、碳化收縮、彈塑性變形及徐變。