【正文】 磨損沖擊與氣蝕破壞，是水工建筑物常見的病害之一。 混凝土的碳化 混凝土的碳化作用是空氣中二氧化碳與水泥石中的氫氧化鈣作用，生成碳酸鈣和水。但碳化可使混凝土的抗壓強(qiáng)度增大。常見的有堿 — 氧化硅反應(yīng)、堿 — 硅酸鹽反應(yīng)、堿 — 碳酸鹽反應(yīng)三種類型。 表 混凝土的最大水灰比及最小水泥用量（ JGJ552022） 混凝土外加劑 在混凝土中摻適量外加劑可提高混凝土強(qiáng)度、改善混凝土各種性能，而且對(duì)減少用水量、節(jié)約水泥有著十分顯著的效果。 ? （ 2）調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時(shí)間、硬化性能的外加劑，如緩凝劑、早強(qiáng)劑和速凝劑。 減水劑 減水劑的種類 （ 1）按照不同減水效果分類 ? ①普通減水劑：在保持混凝土稠度不變的條件下，具有一般減水增強(qiáng)作用的外加劑，減水率在 5% 以上。 ? ⑤引氣減水劑：兼有引氣和減水作用的外加劑。在液體中顯示出表面活性作用。同時(shí)，減水劑分子定向吸附于水泥顆粒表面，親水基團(tuán)指向水溶液，使水泥顆粒表面的溶劑化層增厚，增加了水泥顆粒間的滑動(dòng)能力，又起了潤(rùn)滑作用[圖 (a)、 (b)]。 （ 3）保持混凝土強(qiáng)度不變時(shí)，可節(jié)約水泥用量10%～ 15%。 早強(qiáng)劑及早強(qiáng)減水劑 早強(qiáng)劑是能提高混凝土早期強(qiáng)度并對(duì)后期強(qiáng)度無(wú)顯著影響的外加劑，與減水劑復(fù)合兼有減水作用的為早強(qiáng)減水劑。3 Ca(OH)2水化氯鋁酸鈣和氧氯化鈣固相的早期析出，加速水泥漿體結(jié)構(gòu)的形成，利于早期強(qiáng)度的發(fā)展 (2)硫酸鹽類 以硫酸鈉為例，硫酸鈉摻入后能發(fā)生如下反應(yīng)： Na2S04+Ca(OH)2+2H2O――CaSO４ ?2H2O+2NaOH反應(yīng)中所生成的硫酸鈣具有高度分散性，且分布均勻，這種硫酸鈣極易與 C3A反應(yīng)，迅速形成水化硫鋁酸鈣晶體。同時(shí)隨著體系中固相析出量的增加，水泥混凝土的早期強(qiáng)度提高。 為防止氯鹽對(duì)鋼筋的銹蝕，一般氯鹽與阻銹劑(如亞硝酸鈉、鉻酸鹽、磷酸鹽、錳酸鹽等氧化劑 )復(fù)合使用，其中亞硝酸鈉的阻銹效果最佳。此外，硫酸鈉的摻入會(huì)提高混凝土中堿含量，當(dāng)混凝土中有活性骨料時(shí)，就會(huì)加速堿骨料反應(yīng)，因此硫酸鈉不得用于含有活性骨料的混凝土。多用于冬季施工或緊急搶修工程。其次有羥基羥酸及其鹽類，為檸檬酸、酒石酸鉀鈉等。因此，使用前必須進(jìn)行試拌，檢測(cè)效果。 速凝劑 速凝劑加入混凝土后，其主要成分中的鋁酸鈉、碳酸鈉在堿性溶液中迅速與水泥中的石膏反應(yīng)形成硫酸鈉，使石膏喪失其原有的緩凝作用，從而導(dǎo)致鋁酸鈣礦物迅速水化，并在溶液中析出其水化產(chǎn)物晶體。 引氣劑及引氣減水劑 引氣劑是在攪拌混凝土過(guò)程中能引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡的外加劑。同時(shí)由于水分均勻分布在大量氣泡的表面，這就使能自由移動(dòng)的水量減少，混凝土拌合物的泌水量因此減少，而保水性、粘聚性相應(yīng)隨之提高。當(dāng)水灰比固定時(shí)，空氣量每增加 1％體積時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度要降低 4％～ 5％，抗折強(qiáng)度降低 2％～ 3 ％。引氣劑使混凝土拌合物泌水性減小 (一般泌水量可減少 30％～ 40％ )。 引氣劑的摻量是根據(jù)混凝土含氣量要求而定的，一般混凝土的含氣量為 %～ 7%；有凍融要求的混凝土，其含氣量在 5%～ 7%。 防凍組分是復(fù)合防凍劑中的重要組分，按其成分可分為三類：①氯鹽類； ②氯鹽阻銹類； ③無(wú)氯鹽類。含有六價(jià)鉻鹽、亞硝酸鹽等有毒防凍劑，嚴(yán)禁用于飲水工程及與食品接觸的部位。膨脹劑的種類有：硫鋁酸鈣類、氧化鈣類、氧化鎂類、金屬類等。因此，在使用外加劑時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1)外加劑品種的選擇 外加劑品種很多，效果各異，特別是對(duì)不同品種水泥效果不同。 (3)外加劑的摻加方法 外加劑摻入混凝土拌合物中的方法不同，其效果也不同。 混凝土的摻合料（外摻料） 粉煤灰 粉煤灰的化學(xué)成分主要有 SiO Al2O Fe2O3等，其中 SiO2及 Al2O3兩者含量之和常在 60%以上，是決定粉煤灰活性的主要成分。 混凝土中摻入粉煤灰的效果與粉煤灰的摻入方式有關(guān)。因混凝土內(nèi)水泥用量減少，減少了混凝土發(fā)熱量，還可以改善和易性，提高抗?jié)B性，故此法常用于大體積混凝土。 混凝土中摻入粉煤灰時(shí)，常與減水劑、引氣劑或阻銹劑同時(shí)摻用，稱為雙摻技術(shù)。主要成分為 SiO2，活性很高，是一種新型改善混凝土性能的摻合料。 （ 4）硅粉混凝土的抗沖磨性隨硅粉摻量的增加而提高，它比其他抗沖磨材料具有價(jià)廉、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，適用于水工建筑物的抗沖刷部位及高速公路路面； （ 5）硅粉混凝土抗侵蝕性較好，適用于要求抗溶出性侵蝕及抗硫酸鹽侵蝕的工程。 混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本要求 設(shè)計(jì)混凝土配合比的任務(wù)，就是要根據(jù)原材料的技術(shù)性能及施工條件，確定出能滿足工程所要求的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)并符合經(jīng)濟(jì)原則的各項(xiàng)組成材料的用量。 （ 4）在滿足各項(xiàng)技術(shù)性質(zhì)的前提下，使各組成材料經(jīng)濟(jì)合理，盡量做到節(jié)約水泥和降低混凝土成本。 混凝土配合比設(shè)計(jì)的三個(gè)參數(shù) (1)水灰比（ W/C） 水灰比是混凝土中水與水泥質(zhì)量的比值，是影響混凝土強(qiáng)度和耐久性的主要因素。砂率的確定原則是在保證混凝土拌和物粘聚性和保水性要求的前提下，盡量取小值。 水灰比、砂率、單位用水量是混凝土配合比設(shè)計(jì)的三個(gè)重要參數(shù)。 ? （２）重量法（假定表觀密度法）。為使混凝土的強(qiáng)度保證率能滿足規(guī)定的要求，在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)，必須使混凝土的配制強(qiáng)度 fcu,0高于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí) fcu,k可按公式（ ）估計(jì)： fcu,0≥fcu,ktσ （ ） 式中 fcu,0—— 混凝土的配制強(qiáng)度， MPa； fcu,k—— 設(shè)計(jì)要求的混凝土強(qiáng)度等級(jí)， MPa； σ—— 施工單位的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差的歷史統(tǒng)計(jì)水平，MPa；若無(wú)統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，可參考表 。 同時(shí)滿足強(qiáng)度、耐久性要求的水灰比，取 1）、 2）中的小值。 3）使用碎石時(shí)，用水量酌加 10～ 15kg。 表 水工混凝土單位用水量參考值（ kg/m3） 項(xiàng)目 指標(biāo) 卵石最大粒徑 (mm) 碎石最大粒徑 (mm) 10 20 40 16 20 40 坍落度（ mm） 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 75～ 90 215 195 185 175 230 215 205 195 維勃稠度（ s） 16～ 20 175 160 145 180 170 155 11～ 15 180 165 150 185 175 160 5～ 10 185 170 155 190 180 165 表 混凝土單位用水量選用表（ kg/m3）（ JGJ552022） 注 :① 本表用水量系采用中砂時(shí)的平均取值 ,采用細(xì)砂時(shí) ,1m3混凝土用水量可增加工 5～ 10kg，采用粗砂則可減少 5～ 10kg。 2）流動(dòng)性、大流動(dòng)性混凝土的用水量按下列步驟計(jì)算： ①以表 90mm的用水量為基礎(chǔ)，按坍落度每增大 20mm用水量增加 5kg，計(jì)算出未摻外加劑的混凝土用水量；②摻外加劑時(shí)混凝土用水量按公式（ ）計(jì)算： mwa = mw0（ 1β） （ ） 式中 mwa—— 摻外加劑混凝土的單位用水量， kg/m3； mw0—— 未摻外加劑混凝土的單位用水量，kg/m3； β—— 外加劑的減水率， %，經(jīng)試驗(yàn)確定。 %100%100000000 ????????? gssgSSs PkPkmmm????os?? og??粗骨料最大粒徑（ mm） 水 灰 比 0． 55 0． 60 0． 65 0． 70 0． 75 20 40 80 150 35 29 24 21 36 30 25 22 37 31 26 23 38 32 27 24 39 33 28 25 40 34 29 26 41 35 30 27 2）試驗(yàn)法：在用水量和水灰比不變的條件下，拌制 5組以上不同砂率的試樣，每組相差 2%～ 3%。 ②砂的細(xì)度模數(shù)每增減 ，砂率相應(yīng)增減 %～ %。 水灰比 （ W/C） 卵石最大粒徑 /mm 碎石最大粒徑 /mm 10 20 40 16 20 40 26～ 32 25～ 31 24～ 30 30～ 35 29～ 34 27～ 32 30～ 35 29～ 34 28～ 33 33～ 38 32～ 37 30～ 35 33～ 38 32～ 37 31～ 36 36～ 41 35～ 40 33～ 38 36～ 41 35～ 40 34～ 39 39～ 44 38～ 43 36～ 41 3）查實(shí)踐資料法：根據(jù)本單位對(duì)所用材料的使用經(jīng)驗(yàn)選用砂率。對(duì)坍落度大于 60mm的混凝土，應(yīng)在上表的基礎(chǔ)上，按坍落度每增大 20mm，砂率增大 1%的幅度予以調(diào)整。 砂、石用量可用質(zhì)量法或體積法求得，實(shí)際工程中常以質(zhì)量法為準(zhǔn)。 ④對(duì)薄壁構(gòu)件砂率取偏大值。 表 混凝土砂率選用表（ %）（ JGJ552022） 注： ①本表數(shù)值系中砂的選用砂率，對(duì)細(xì)砂或粗砂，可相應(yīng)地減小或增大砂率。 ④使用人工砂時(shí)，砂率應(yīng)增加 2%～ 3%。在坐標(biāo)上繪出砂率與坍落度（或維勃稠度）關(guān)系圖，從曲線上找出極大值所對(duì)應(yīng)的砂率即為所求的最優(yōu)含砂率。 CWmm WC/00 ?（ 5）確定砂率（ βs） 1）計(jì)算法：測(cè)得混凝土所用砂、石的表觀密度和堆積密度，求出石子的空隙率，按以下原理計(jì)算砂率：砂子填充石子空隙并略有剩余。 ③本表不適用于水灰比小于 凝土。 5）使用人工砂時(shí)，用水量酌加 5～ 10kg。 注 1）本表適用于卵石、中砂所拌制的混凝土。 根據(jù) 《 普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程 》 （ JGJ55— 2022）的規(guī)定，fcu,k為具有 95%保證率時(shí)的抗壓強(qiáng)度值，此時(shí) t=,式 變?yōu)椋? fcu,0≥fcu,k+ （ ） 混凝土強(qiáng)度等級(jí) 低于 C20 C20～ C35 高于 C35 σ t P（ %） t P（ %） 表 混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差 σ值 （單位： MPa） 注 在采用本表，施工單位可根據(jù)實(shí)際情況，對(duì) σ值作適當(dāng)調(diào)整。 ｍ c0 ＋ｍ g0 ＋ｍ s0 ＋ｍ w0 ＝ ｍ cp 式中 ｍ c0 —— 每立方米混凝土的水泥用量（ kg ）； ｍ g0 —— 每立方米混凝土的粗骨料用量（ kg ）； ｍ s0 —— 每立方米混凝土的細(xì)骨料用量（ kg ）； ｍ w0 —— 每立方米混凝土的用水量（ kg ）； ｍ cp —— 每立方米混凝土拌合物的假定重量（ kg ）； 其值可取 2400 ～ 2450 kg 。 000????? ?????wwssoggccmmmm 式中 ρc—— 水泥密度（ kg / ｍ3），可取 2 1 00 ～ 28 0 0 k g / ｍ3。在混凝土拌和物中，水泥漿的多少顯著影響混凝土的和易性，同時(shí)也影響強(qiáng)度和耐久性。 (2)砂率（ βS） 砂率是指砂子質(zhì)量占砂石總質(zhì)量的百分率。 （ 2）合理選擇原材料，并預(yù)先檢驗(yàn)，明確所用原材料的品質(zhì)及技術(shù)性能指標(biāo)，如水泥品種及強(qiáng)度等級(jí)、密度等；砂的細(xì)度模數(shù)及級(jí)配；石子種類、最大粒徑及級(jí)配；是否摻用外加劑及摻和料 。 （ 2）滿足施工所要求的混凝土拌和物的和易性。 混凝土配合比是指混凝土中各組成材料（水泥、水、砂、石）用量之間的比例關(guān)系。 （ 2）配制高強(qiáng)混凝土。 硅粉 （ 硅灰 ） 硅粉亦稱硅灰，是從冶煉硅鐵和其他硅金屬工廠的廢煙氣中回