1、武警水電一支隊八中隊陳國冬混凝土基礎知識講座混凝土基礎知識講座1.1 1.1 混凝土的定義混凝土的定義 混凝土混凝土：是由膠凝材料、狀粒材料、水及其他外加劑按照適量的比例配制而成的一種建筑材料。 普通混凝土普通混凝土：以水泥為膠凝材料，砂子和石子為骨料，以及根據需要摻入的外加劑、礦物摻合料等組分按一定比例，經加水攪拌、澆筑成型、凝結固化成具有一定強度的“人工石材”，也就是水泥混凝土，“混凝土”一詞通常可簡作“砼”。 混凝土的優點混凝土的優點混凝土的缺點混凝土的缺點 1、自重大2、抗拉強度低，抗裂性差3、收縮變形大1.3 1.3 混凝土的發展趨向混凝土的發展趨向 粗集料細集料水泥漿孔 隙泌水形成

2、的孔隙 普通混凝土組成材料是水泥、天然砂、石、水、摻合料和外水泥、天然砂、石、水、摻合料和外加劑加劑，其組成過程為：水水泥摻合料水泥漿砂水泥砂漿粗骨料混凝土。 磨細礦渣（即通常所說的礦粉）是指在高爐煉鐵過程中排出的非金屬礦物熔渣，通過粉磨所得到的一種粉狀材料。在混凝土中摻加磨細礦渣使混凝土的性能得到以下幾個方面的改善：1、降低了混凝土的水化熱；2、可提高混凝土的耐久性，改善混凝土的抗滲性能；3、具有物理輔助減水效果；4、有利于提高混凝土的后期強度；5、改善坍落度損失。 骨料（也稱集料）總體積占混凝土體積的6080，根據粒徑大小分為粗骨料（粒徑4.75mm）和細骨料（粒徑為0.154.75mm）

3、。圖2-2 砂、石表觀圖1 1、種類、種類 河砂、海砂、江砂、山砂、人工砂等。2 2、混凝土用砂質量要求、混凝土用砂質量要求 一般要求：質地堅實、清潔、有害雜質含量少。圖2-3 江 砂 圖2-4 河 砂 砂的顆粒級配是指不同粒徑砂顆粒的分布情況。在混凝土中砂粒之間的空隙是由水泥漿所填充，為節省水泥和提高混凝土的強度，就應盡量減少砂粒之間的空隙。要減少砂粒之間的空隙，就必須有大小不同的顆粒合理搭配。（粗骨料的顆粒級配也如此。）如下圖所示的三種級配，圖（a）為單粒級級配，圖（c）為連續級配，級配良好。 3 3、砂的顆粒級配、砂的顆粒級配1 1、粗骨料的種類、粗骨料的種類 粗骨料為粒徑4.75mm的

4、巖石顆粒，分為卵石和碎石兩類。 卵石：卵石：光滑少棱角，孔隙率及總表面積小，混凝土拌和物和易性好，水泥用量少，但粘結力差，強度低。 碎石：碎石：表面較粗糙，多棱角，孔隙率及總表面積大，拌制混凝土時的性能較好，水泥用量多，但粘結力強，強度高。在相同條件下，碎石混凝土比卵石混凝土的強度約高10左右。 圖2-6 卵 石圖2-7 碎 石 骨料的各項性能指標將直接影響到混凝土的施工性能和使用性能。骨料的主要技術性質包括：顆粒級配及粗細程度、顆粒形態和表面特顆粒級配及粗細程度、顆粒形態和表面特征、強度、堅固性、含泥量、泥塊含量、有害物質及堿骨料反應征、強度、堅固性、含泥量、泥塊含量、有害物質及堿骨料反應等

5、。 砂石中常含有一些有害物質，如粘附在砂石表面的粘土、淤泥，妨礙水泥與骨料的粘結，增大用水量，降低混凝土的強度（當含泥量為15時，混凝土的強度降低012；當含泥量超過7時，混凝土的強度降低達30以上）、抗凍性和耐磨性，并增大混凝土的干縮。 混凝土用砂不能過粗或過細，砂子的粗細程度一般認為細度模量在2.62.7時最好。 碎石因生產工藝不同會有數量不等的石粉。這些石粉遇水后包于這些石粉遇水后包于骨料表面或分散在碎石中，影響碎骨料表面或分散在碎石中，影響碎石與水泥石的粘結力，提高減水劑石與水泥石的粘結力，提高減水劑和水的用量，降低混凝土的強度。和水的用量，降低混凝土的強度。 圖2-8 針片狀的石子

6、當石子中的針片狀含量超標時，使骨料的空隙增加，不僅混凝土拌合物的和易性變差，而且會使混凝土的強度降低。 碎石的粒型均勻，針片狀含量少，顆粒級配良好，可以使骨料的堆實程度高，具有較小的空隙率，填充于這些空隙間的水泥砂漿用量就減少，可以有效地降低混凝土的成本。如果碎石的顆粒級配不好，為單粒級或不連續級配單粒級或不連續級配，所拌制的混凝土就容易離析，施工性能差，混凝土的強度、耐久性都會降低。 減水劑是最常用的一類化學外加劑，在混凝土中使用減水劑主要有以下幾個作用： 1、在保持用水量不變的情況下，改善新拌混凝土的工作度，提 高流動性： 2、在保持新拌混凝土工作度不變的情況下，減少用水量，以 提高混凝土

7、的強度； 3、在保持新拌混凝土一定強度前提情況下，減少水泥用量，以 改善硬化混凝土的體積穩定性，提高抗裂性； 4、改善新拌混凝土的可泵性，提高施工速度。 經常使用的減水劑萘系減水劑萘系減水劑與聚羧酸減水劑聚羧酸減水劑兩種。 圖2-9 萘系減水劑 圖2-10 聚羧酸減水劑 萘萘系減水劑是我國目前生產量最大，使用最廣的高效減水劑（占減水劑用量的70%以上），其特點是：1、減水率較高（15%25%），不引氣，對凝結時間影響小。2、與水泥適應性相對較好，能與其他各種外加劑復合使用，價格也 相對便宜。萘系減水劑常被用于配制大流動性、高強、高性能混 凝土。 3、單純摻加萘系減水劑的混凝土坍落度損失較快。

8、為了解決這個問題，通常在減水劑體系中復合一定量的緩凝組 分，但是摻加了緩凝組分，一旦摻量偏高，很容易出現混凝土長期不凝結的現象，發生工程事故。另外，萘系減水劑與某些水泥適應性不好，會增加減水劑的用量。 聚羧酸鹽系高效減水劑與萘系高效減水劑相比，其突出優點主要表現為：1、優良的保塑性能，能夠保持混凝土坍落度在12h內不損失；2、摻量低，減水率高，其最高減水率可達40；3、對混凝土的早強及增強效果明顯高于其它類型的高效減水劑；4、能夠提高抗壓、抗彎和抗拉強度；5、大幅提高混凝土耐久性，降低混凝土堿-骨料反應，提高混凝 土的抗凍融能力；6、優異的保水性能，摻用該產品后的混凝土，比基礎產品混凝土 泌水

9、明顯減少，且無離析；更容易實現施工作業；7、降低混凝土的單方成本；8、合成中不使用甲醛，對環境不造成污染，屬于綠色環保產品。2.5 2.5 水水 水是混凝土的主要組成材料之一，水中的某些雜質（如油水中的某些雜質（如油類、酸、堿、糖、有機雜質等）會影響混凝土的正常凝結時間類、酸、堿、糖、有機雜質等）會影響混凝土的正常凝結時間與硬化，影響混凝土的強度發展和耐久性，加快鋼筋的銹蝕，與硬化，影響混凝土的強度發展和耐久性，加快鋼筋的銹蝕，污染混凝土表面，影響表面裝飾。水中含泥會增大減水劑、水污染混凝土表面，影響表面裝飾。水中含泥會增大減水劑、水的用量，增加混凝土的成本；泥粒會妨礙水泥與骨料的粘結，的用量

10、，增加混凝土的成本；泥粒會妨礙水泥與骨料的粘結，形成混凝土的薄弱環節，降低混凝土的強度。形成混凝土的薄弱環節，降低混凝土的強度。3. 3. 新拌混凝土的性能新拌混凝土的性能 混凝土原材料加水拌合后形成混凝土拌和物，這一拌和物具有一定的流動性、粘聚性和可塑性。隨著時間的推移，膠凝材料的反應不斷進行，水化產物不斷增加，形成凝聚結構。此時混凝土開始凝結硬化，逐步失去流動性和可塑性，最終形成具有一定強度的水泥石。凝結硬化以前的混凝土拌和物通常稱為新拌混凝新拌混凝土土，凝結硬化以后的混凝土稱為硬化混凝土硬化混凝土。 新拌混凝土的性能包括和易性、凝結時間、含氣量、塑性收縮和塑性沉降等。3.1 3.1 新拌

11、混凝土的和易性新拌混凝土的和易性 新拌混凝土的和易性，也稱工作性，是指拌合物易于攪拌、運輸、澆搗成型，并獲得質量均勻密實的混凝土的一項綜合技術性能。 新拌混凝土的各種性能常常是相互關聯的，過分大的流動性有可過分大的流動性有可能使穩定性降低，就很難保證混凝土的均勻性，容易產生離析、泌水。能使穩定性降低，就很難保證混凝土的均勻性，容易產生離析、泌水。在提高混凝土的流動性時，混凝土的用水量將會增加，如果不增加膠在提高混凝土的流動性時，混凝土的用水量將會增加，如果不增加膠凝材料用量，將會降低混凝土的強度；如果保證混凝土的強度，增加凝材料用量，將會降低混凝土的強度；如果保證混凝土的強度，增加膠凝材料的用

12、量，混凝土的干縮變形、放熱量也會相應增加，容易出膠凝材料的用量，混凝土的干縮變形、放熱量也會相應增加，容易出現裂縫。現裂縫。3.1 3.1 新拌混凝土的和易性新拌混凝土的和易性3.1 3.1 新拌混凝土的和易性新拌混凝土的和易性圖3-1 和易性良好的泵送混凝土 3.1.2 3.1.2 和易性測定方法和易性測定方法 通常是以測定拌合物的流動性來評定和易性，而粘聚性和保水性主要通過觀察的方法進行評定。目前，最常用的方法為坍落度法。圖3-3 測量坍落度圖3-4 測量擴展度3.1.3 3.1.3 影響混凝土和易性的主要因素影響混凝土和易性的主要因素 1、單位用水量 單位用水量是混凝土流動性的決定因素。

13、用水量增大，流動性隨之增大，但用水量大帶來的不利影響是保水性和粘聚性變差，易產生泌水分層離析，從而影響混凝土的勻質性、強度和耐久性。 2、漿骨比 漿骨比指水泥漿用量與砂石用量之比值。 3、水膠比 水膠比即水用量與膠凝材料用量之比。 4、砂率 砂率是指砂用量與砂、石總用量的質量百分比。3.1.3 3.1.3 影響混凝土和易性的主要因素影響混凝土和易性的主要因素 5、水泥品種及細度 6、骨料的品種和粗細程度 7、外加劑 一般來說，混凝土的流動度隨著減水劑用量的增加而增大，但每種減水劑都有一個最佳摻量，減水劑的作用在此時達到極限，繼續增大摻量，流動度不再增大，甚至還有可能減小。所以要通過試驗來確定最

14、佳摻量，不可盲目地超量使用減水劑。 8、時間、氣候條件3.3.2 2 混凝土的凝結時間混凝土的凝結時間 混凝土的凝結時間分初凝和終凝。初凝初凝指混凝土加水至失去塑性所經歷的時間，亦即表示施工操作的時間極限；終凝終凝指混凝土加水到產生強度所經歷時間。初凝時間希望適當長，以便于施工操作；終凝與初凝的時間差則越短越好。混凝土初凝時間一般在2-4h，加了緩凝劑可以達到6-8h；一般商品混凝土終凝時間控制要求在12-16h。這是最保守的設計時間。4. 4. 硬化混凝土的性能硬化混凝土的性能 商品混凝土的制備過程和施工過程都將影響硬化混凝土的性能。硬化混凝土的性能很多，包括混凝土的物理性能（密實度與容重、

15、滲透性能、熱學性能），力學性能（抗壓強度、抗拉強度、多軸強度），變形性能（水泥水化反應而產生的變形、外力作用下的變形、環境因素作用下的變形），耐久性（抗凍融性能、堿-骨料反應、抗化學腐蝕性能、耐高溫性能）等等。4.1 4.1 混凝土的抗壓強度混凝土的抗壓強度 抗壓強度是硬化混凝土性能的主要指標，是指按照國家標準普通混凝土力學性能試驗方法規定，將混凝土拌合物制作邊長為150mm的立方體試件，在標準條件（溫度202，相對濕度95以上）下，養護到28d齡期，測得的抗壓強度值為混凝土立方體試件抗壓強度（簡稱立方體抗壓強度）。 普通混凝土劃分為十個強度等級：C7.5C7.5、C15C15、C20C20、

16、C25C25、C30C30、C35C35、C40C40、C45C45、C50C50、C55C55；一般把C60以上的混凝土稱為高強混凝土。影響混凝土強度的因素影響混凝土強度的因素有：有：1、水泥強度和水灰比2、骨料的影響3、齡期 齡期是指混凝土在正常養護條件下所經歷的時間。4、養護條件 混凝土的養護條件主要指所處的環境溫度和濕度。4.1 4.1 混凝土的抗壓強度混凝土的抗壓強度4.2 4.2 混凝土的變形性能混凝土的變形性能1、化學收縮 2、濕脹干縮 3、溫度變形 4、徐變4.3 4.3 混凝土的耐久性能混凝土的耐久性能1、抗滲性 2、抗凍性 3、抗侵蝕性 4、堿骨料反應5 5. . 商品混凝

17、土的施工商品混凝土的施工5.1 商品混凝土的現場調整1、不能加生水 大家知道，在相同材料和工藝條件下，混凝土強度主要取決于水膠比，即混凝土強度隨著水膠比增大而降低，這就是水膠比定則。但是有些操作工作對現場加水破壞混凝土耐久性與和易性認識不足，以為用水稀釋拌合物，增大坍落度，便于攪拌、泵送、澆筑。殊不知，合理水灰比每增加0.05，混凝土強度就可能降低10MPa。 另外，攪拌好的混凝土是水與水泥、水泥漿與砂子、砂漿與石子之間彼此包裹和填充的混合結構，向其加水，會加劇混凝土離析和泌水，影響硬化后混凝土強度和耐久性，同時會造成混凝土泵送、澆筑過程脹模、跑漿現象，從而產生蜂窩、麻面、露筋等質量問題。因此

18、，在現場調整混凝土坍落度時，切不可加水，否則，混凝土的性能就得不到保證。2、不要使用緩凝型減水劑5 5. . 商品混凝土的施工商品混凝土的施工5 5.2 .2 混凝土的成型混凝土的成型 混凝土的成型是混凝土結構實現的重要一步，它包括模板的潤濕、澆筑密實、壓光抹面等環節。圖6-3 現場壓光抹面圖6-1 混凝土施工現場 5 5.3 .3 混凝土混凝土的養護的養護5.3.1 養護的重要性 混凝土性能的變化和周圍環境有著很大的關系，好的環境可以促進混凝土性能的發展，使其更好地服務于結構。惡劣的環境也可以使混凝土性能劣化，影響整個工程的質量。混凝土性能早期早期變化較快，后期逐步平穩，這是混凝土性能依時變

19、化的一個基本規律。因此，在早期為混凝土提供一個良好的環境條件，對保證混凝土性能的實現有著特別重要的意義。5 5.3.2 .3.2 混凝土的養護方法和要求混凝土的養護方法和要求對混凝土進行養護的主要內容就是保證適當的溫度和濕度。圖6-4 混凝土現場覆蓋養護圖6-5 冬季大體積混凝土保溫養護5 5.3.2 .3.2 混凝土的養護方法和要求混凝土的養護方法和要求 在正常情況下，澆筑完畢后12h內對混凝土加以覆蓋，適時澆水。一般地說，初凝后可以覆蓋，終凝后可以澆水。混凝土強度未達到1.2MPa以前不得上人踩踏或安裝模板和支架。如遇到高溫、大風、干燥天氣，應及時覆蓋。對于較大面積的澆筑，覆蓋應隨工作面的

20、推進同步進行。 覆蓋物可用麻袋片，草簾，竹簾，鋸末，砂及爐渣等，覆蓋物應保持濕潤，以防從混凝土表面吸水。澆水養護時，澆水次數以始終保持混凝土表面濕潤為準，養護用水應以拌制用水相同。澆水時不得直對混凝土表面沖刷，以免混凝土表面受損。 混凝土的澆水養護時間，對于采用硅酸鹽水泥，普通硅酸鹽水泥，礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土，且在混凝土中礦物外加劑摻量不大時澆水養護時間不得少于7d。 有條件時可以采用塑料布覆蓋養護，混凝土敞露的表面應全部覆蓋嚴密，并保持塑料布內有凝結水。 混凝土在養護過程中，如發現遮蓋不全，澆水不足，以至表面泛白或出現細小干縮裂縫時，應立即仔細遮蓋，充分澆水，加以養護，并延長澆水養護時

21、間加以補救。5 5.3.2 .3.2 混凝土的養護方法和要求混凝土的養護方法和要求5.5.3 3. .3 3 混凝土養護不善帶來的問題混凝土養護不善帶來的問題1、混凝土強度不足 當養護不善時，盡管混凝土的配制強度較高，但混凝土的實際強度也可能較低，達不到設計要求。2、產生裂縫 在自然環境下，混凝土的變形常常表現收縮，而混凝土的收縮變形恰恰使混凝土處于受拉狀態，因此容易產生裂縫。3、表面粉化6 6. . 與混凝土有關的問題與混凝土有關的問題6.1 混凝土的離析與泌水 離析離析是指混凝土內混合料各組分彼此分離，造成不均勻和失去連續性的現象；而泌水泌水是指混凝土內拌和水析出于表面，所以又稱為“析水”

22、。 導致混凝土離析泌水的原因很多，如：水泥用量小、單位用水量導致混凝土離析泌水的原因很多，如：水泥用量小、單位用水量偏大、砂率小、砂石的級配不好、外加劑的保水性、增稠性、引氣性偏大、砂率小、砂石的級配不好、外加劑的保水性、增稠性、引氣性差、外加劑的超量使用等等。差、外加劑的超量使用等等。6 6.2 .2 混凝土的坍落度損失混凝土的坍落度損失 混凝土的坍落度損失是商品混凝土使用過程中經常遇到的一個問題。造成混凝土坍落度損失的原因有： 外加劑與膠凝材料不適應； 膠凝材料水化速度較快； 骨料吸水率大； 水分蒸發； 氣泡逃逸，混凝土中含氣量減少。 現代的商品混凝土，為減少混凝土坍落度的損失，往往向外加向外加劑中加入適量的緩凝劑劑中加入適量的緩凝劑來延遲水泥的水化，并在混凝土攪拌站對混凝土的坍落度進行適當的放大適當的放大來保證現場的混凝土順利施工。 管理混亂的現場，工人往往自行向混凝土內添加生水，強烈攪拌進行泵送，由于混凝土內部添加的生水不可能均勻，同時嚴重改由于混凝土