【正文】 壓強度高于 60MPa(包括 60MPa)的混凝土稱為高強混凝土，如果抗壓強度大于或等于 100MPa 的混凝土，則稱為超高強混凝土。 普通混凝土組成材料 普通混凝土主要是由水泥、水和天然的砂、石骨料所組成的復合材料，通常還摻入一定量的摻合料和外加劑。在混凝土凝結(jié)、硬化以前，水泥漿體起著潤滑作用，賦予混凝土拌合物流動性，便于施工；在混凝土硬化以后，水泥漿體起著膠粘劑作用，將砂、石骨料粘結(jié)成為一個整體，使混凝土產(chǎn)生強度，成為堅硬的人造材料。 配制混凝土首先應(yīng)該根據(jù)混凝土工程的性質(zhì)與特點、工程所處環(huán)境及施工條件，結(jié)合水泥的特性，合理地選用水泥品種。 如果采用低強度等級水泥配制高強度等級混凝土，為了滿足強度要求，必然導致水泥用量過多，這不僅不經(jīng) 濟，而且會引起混凝土收縮和水化熱增大，對于大體積混凝土，使得混凝土溫升增大，影響到混凝土強度的發(fā)展及耐久性能。反之，如果采用高強度等級水泥配制低強度等級混凝土，也是既不經(jīng)濟又不合理。但是如果水泥用量太少，混凝土中漿體量很少，這勢必會影響到新拌混凝土和易性和硬化混凝土耐久性。普通混凝土用骨料通常細骨料是指普通砂，粗骨料則是指碎石、卵石或碎卵石。按照來源，細骨料可以分為河砂、海砂和山砂。按照細度模數(shù)，砂又可以分為粗砂、中砂和細砂以及特細砂。顆粒級配 是評定砂質(zhì)量的一個重要指標。但是在拌制混凝土時，并不是砂子越粗越好，砂子太粗，會導致混凝土泌水、離析等現(xiàn)象，從而影響混凝土和易性。砂篩分析法是用一套孔徑為 、 、 、 、 及 的標準篩，稱取烘干的砂樣 500 克，由粗到細依次過篩，然后計算各篩上分計篩余百分率 (各篩上的篩余量占砂樣總重量的百分率，以 ai表示 )以及各篩上的累計篩余百分率 (即各篩與比該篩粗的所有篩的分計篩余百分率之和，以 Ai表示， 普通混凝土的砂的細度模數(shù)范圍一般在 ~,其中采用中砂較好。普通混凝土用砂，其顆粒級配應(yīng)該處于表中某一級配區(qū)。 (ii) 含泥量和泥塊含量：嚴重影響砂的質(zhì)量，從而影響混凝土的性能。對于普通混凝土用砂，砂中的含泥量及泥塊含量必須符合《普通混凝土用砂質(zhì)量及檢驗方法》 (JGJ52— 92)規(guī)定。 (iv) 有害雜質(zhì)含量：對于普通混凝土用砂，國家標準對其中有害物質(zhì)含量有明確的限制。在自然條件作用下形成，粒徑大于 5mm 的巖石顆粒，稱為卵石。 普通混凝土用粗骨料的質(zhì)量要求，主要應(yīng)該控制以下幾個指標： （ i） 最大粒徑和顆粒級配 粗骨料公稱粒級的上限稱為該粒級的最大粒徑。一般，在可能情況下，混凝土應(yīng)盡量選用大粒徑的粗骨料。 按照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》 (GB50204— 92)規(guī)定，混凝土用粗骨料的最大粒徑不得大于結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的 1／ 4，且不得大于鋼筋間最小凈距的 3／ 4 等。 粗骨料的顆粒級配也是通過篩分析試驗測定的，普通混凝土用碎石或卵石的顆粒級配范圍應(yīng)符合國家標準《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標準及檢驗方法》 (JGJ53— 92)規(guī)定，粗骨料的級配有連續(xù)級配和間斷級配兩種，通常建筑工程中多采用連續(xù)級配。碎石的強度可用其母巖巖石的立方體抗壓強度或碎石的壓碎指標來表示，而卵石的強度就用壓碎指標來表示。 （ iv）含泥量和泥塊含量 （ v）有害物質(zhì)含量 下面我們簡單說一下混凝土中水的質(zhì)量要求 （ 3）水： 按照水源，水可以分為飲用水、地表水、地下水、海水、生活污水和工業(yè)廢水等多種，拌制混凝土及混凝土的養(yǎng)護宜采用飲用水。海水因含有大量氯鹽，不得用于混凝土中。 普通混凝土的配合比設(shè)計 普通混凝土配合比 是指混凝土中組成材料相互之間的配合比例，可以用體積比，也可以用重量比，通常是按水泥：細骨料：粗骨料 =1： X： Y 的重量比形式表示。根據(jù)混凝土種類不同，其配合比設(shè)計也不相同。 普通混凝土配合比設(shè)計可以按照《普通混凝土配合比設(shè)計技術(shù)規(guī)程》 (JGJ55— 2020)執(zhí)行 。 (iii)當無統(tǒng)計資料計算混凝土強度標準差時，其值應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》 (GB50204)的規(guī)定取用。 水灰比小于 的混凝土以及采用特殊成型工藝的混凝土用水量應(yīng)通過試驗確定。摻外加劑時的混凝土用水量可按下式計算： mwa=mw0(1β) mwa—— 摻外加劑混凝土的用水量（ kg/m3） 。 （ ii） 坍落度大于 60mm 的混凝土砂率，可經(jīng)試驗確定，也可在上表的基礎(chǔ)上，按坍落度每增大 20mm，砂率增大 1%的幅度進行調(diào)整。 第二步：混凝土配合比的計算 （ 1）計算混凝土配制強度 fcu,0。 （ 4） 選取砂率 （ 5） 計算粗、細骨料用量 （ i） 當采用重量法時，應(yīng)按下列公式計算： mc0— 每立方米混凝土水泥用量（ kg） mg0— 每立方米混凝土粗骨料用量（ kg） ms0— 每立方米混凝土細骨料用量（ kg） mw0— 每立方米混凝土水用量（ kg） β s— 砂率（ %） mcp— 每立方米混凝土拌和物假定重量（ kg），其值可取 2350~2450kg （ ii）當采用體積法時，應(yīng)按下列公式計算： ρ c— 水泥密度（ kg/m3）可取 2900~3100 kg/m3； ρ g— 粗骨料表觀密度（ kg/m3）； ρ s— 細骨料表觀密度（ kg/m3）； ρ w— 水的密度（ kg/m3）可取 1000kg/m3； α — 混凝土含氣量百分數(shù)，在不使用引氣型外加劑時， α 可取1 （ 6） 寫出混凝土配合比：按上述方法得到的配合比稱為計算配合比。根據(jù)計算的混凝土配合比進行試配時，首先應(yīng)進行試拌，檢查拌合物性能，當拌合物的坍落度或維勃稠度不能滿足要求，或粘聚性和保水性不好時，應(yīng)在保證水灰比不變的條件下相應(yīng)調(diào)整用水量或砂率，直到符合要求為止。混凝土強度試驗時至少應(yīng)采用三個不同的配合比。進行混凝土強度試驗時，每種配合比至少應(yīng)制作一組（三塊）試件，標準養(yǎng)護到 28 時試壓。 (ii)配合比的校正 經(jīng)試配確定配合比后，尚應(yīng)按下列步驟進行校正： 應(yīng)根據(jù)配合比調(diào)整后的材料用量按下式計算混凝土的表觀密度計算值 ρ c,c ρ c,c =m c+mg+ms+mw 對值不超過計算值的 2%時，按上述方法確定的配合 比即為確定的設(shè)計配合比。 新拌混凝土的性能 工作性的定義： 新拌混凝土的工作性包括流動性、充填性、粘聚性、保水性、可泵性等，是混凝土拌合物運輸、澆搗、抹面等主要操作工序能夠順利地進行的保證，故又稱和易性。流動性的大小，反映拌合物的稠度，它直接影響施工的難易和混凝土的質(zhì)量。 保水性是指混凝土拌合物具有一定的保持內(nèi)部水分的能力，在施工中不致產(chǎn)生嚴 重的泌水現(xiàn)象。 影響工作性的因素 （ 1）用水量 用水量的大小是影響新拌混凝土工作性的決定性因素。拌合物內(nèi)部阻力主要來自兩個方面， 一是骨料間的摩阻力，二是水泥漿的粘聚力。在混凝土骨料用量一定的情況下，采用卵石和河砂拌制的混凝土拌合物，其流動性比用碎石和山砂拌制的好。 砂率對混凝土拌合物的工作性也有顯著影響。混凝土工作性還受溫度的影響。 工作性的表征 混凝土拌合物工作性的內(nèi)容比較復雜，通常是采用一定的實驗方法測定混凝土拌合物的流動性，再輔以直觀經(jīng)驗，綜合評定其粘聚性和保水性。坍落度適用于流動性較大的混凝土拌合物，維勃稠度適用于干硬性混凝土。 混凝土立方體抗壓強度與強度等級 根據(jù)國家標準規(guī)定，我國采用標準立方體抗壓強度作為混凝土強度特征值。3 0C,相對濕度大于 90%）下，養(yǎng)護至 28 天齡期，用標準試驗方法測得的抗壓強度值稱為混凝土立方體抗壓強度。混凝土立方體抗壓強度標準值是指用標準方法制作并養(yǎng)護的邊長為 150mm 的立方體試件，在 28 天齡期，用標準試驗方法測得的具有 95％保證率的抗壓強度。 混凝土軸心抗壓強度：混凝土軸心抗壓強度又稱棱柱體抗壓強度。標準棱柱體試件的制作、養(yǎng)護條件與標準立方體試件相同，混凝土的軸心抗壓強度值遠小于其立方體抗壓強度值。采用劈裂法測定劈裂抗拉強度，采用邊長為 150mm 的立方體作為標準試件，通過計算求得混凝土的劈裂抗拉強度 混凝土抗折強度： 混凝土小梁在彎曲壓力下，單位面積上所能承受的最大荷載稱為混凝土抗折強度?？拐蹚姸仍囼灢捎?150mm150mm600mm( 或 550mm)的小梁作為標準試件。 硬化混凝土的變形性能： 混凝土的變形主要有三種，一是彈性變形，二是收縮，三是徐變?；炷猎陟o力受壓時，其應(yīng)力 (σ) 與應(yīng)變（ ε ）之間的關(guān)系是非線性關(guān)系，如下圖所示，這是由于混凝土的變形不可逆所致。另外，在混凝土硬化前，由于塑性階段混凝土表面失水而產(chǎn)生的收縮，稱為塑性收縮。混凝土徐變是指混凝土在恒定荷載長期作用下，隨時間而增加的變形。 耐久性包括：混凝土的抗?jié)B性，混凝土的抗凍性，混凝土的抗侵蝕性，以及混凝土的碳化和堿集料反應(yīng)。 外加劑作用：改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土力學性能和耐久性，節(jié)約水泥用量，降低成本，調(diào)節(jié)混凝土的凝結(jié)、硬化速度，改善混凝土的細觀結(jié)構(gòu)等。 以上就是這一講的全部內(nèi)容，下面舉幾個例子。而 D 強度和堅固性屬于粗骨料的質(zhì)量要求應(yīng)控制的指標。 二、本講的重點與難點是： 硅酸鹽水泥的技術(shù)要求、性能、以及水化和硬化問題。 水泥的分類：按照化學成分，水泥可以分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥等系列，其中以硅酸鹽水泥應(yīng)用最廣。 硅酸鹽水泥包括六大品種：硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥 (簡稱普通水泥 )、礦渣硅酸鹽水泥 (稱礦渣水泥 PF) 、火山灰 質(zhì)硅酸鹽水泥 (簡稱火山灰水泥 P另外，還有具有一些功能要求的特殊硅酸鹽水泥，如白色硅酸鹽水泥、抗硫酸鹽水泥等。硅酸鹽水泥又分為兩種類型：不摻混合材料的硅酸鹽水泥稱為 I 型硅酸鹽水泥，代號為 PⅡ 。O 。 水泥的生產(chǎn) 硅酸鹽水泥的生產(chǎn)主要經(jīng)過三個階段：即生料制備、熟料煅燒與水泥粉磨，簡稱二磨一燒。 生產(chǎn)硅酸鹽水泥的主要原料有石灰石質(zhì)原料 (鈣質(zhì)原料 )和粘土質(zhì)原料 (硅質(zhì)原料 )。粘土質(zhì)原料是水泥熟料中二氧化硅、氧化鋁成分的主要來源。將原料同時烘干與粉磨或先烘干后粉磨成生料粉，然后喂人干法窯內(nèi)煅燒成熟料，稱為干法生產(chǎn)；將原料加水粉磨成生料漿后喂入濕法回轉(zhuǎn)窯煅燒成熟料，則稱為濕法生產(chǎn)。前者產(chǎn)量大，質(zhì)量穩(wěn)定，但投資較大。其中燒成帶的反應(yīng)是煅燒水泥的技術(shù)關(guān)鍵。水泥體積安定性、凝結(jié)時間的測定均是以標準稠度的水泥凈漿為基礎(chǔ)。硅酸鹽水泥標準稠度用水量，一般在 (24～ 30)％之間。試驗方法：采用試餅法或雷氏法檢驗。 試餅法：是將標準稠度的水泥凈漿做成試餅經(jīng)恒沸 3 小時后，用肉眼觀察未出現(xiàn)裂紋，用直尺檢查沒有彎曲現(xiàn)象，則判定該水泥的體積安定性合格，反之為不合格。 水泥體積安定性不良的原因：是由于其熟料礦物組成中含有過多的游離氧化鈣或游離氧化鎂，以及水泥粉磨時所摻石膏超量所致。由于游離氧化鎂的水化作用比游離氧化鈣更加緩慢，所以必須用壓蒸法才能檢驗其危害作用。因此國家標準 規(guī)定，水泥中游離氧化鎂含量不宜超過 5％，三氧化硫含量不得超過 3． 5％。 初凝：自加水時起至水泥漿開始失去塑性，流動性降低所需的時間，稱為初凝時間。國家標準規(guī)定硅酸鹽水泥的初凝時間不得早于 45 分鐘，終凝時間不得遲于 小時，普通硅酸鹽水泥的初凝時間不得早于 45 分鐘，終凝時間不得遲于 10 小時。 （ 3）細度 細度：是指水泥顆粒的粗細程度，它是決定水泥性能的重要因素之一。水泥的細度通常采用篩分析法或比表面積法 (勃氏法 )測定。比表面積法則是以 lkg 水泥所具有的總表面積 (㎡／ kg)來表示。根據(jù)國家標準《水泥膠砂強度檢驗方法 (ISO 法 )》 (GB／ T17671— 1999)規(guī)定，水泥強度的測定方法是將水泥和中國 ISO 標準 砂按照質(zhì)量計以 1： 3 混合，用 的水灰比，按規(guī)定的方法制成 40mm40mm160mm 的棱柱體試件，在 20177。 國家標準《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》 (GB175— 1999)規(guī)定，根據(jù)水泥強度等 級值，將硅酸鹽水泥共分為： 、 、 、 、 和 6 六個強度等 級。根據(jù) 3 天強度大小，水泥又分為普通型和早強型兩種類型，其中有代號 R 的水泥為早強型水泥。 判定規(guī)則 如果水泥中氧化鎂、三氧化硫、初凝時間、安定性中任一項不符合國家標準《硅酸 鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》 (GBl75— 1999)規(guī)定，則該水泥被判為廢品； 如果水泥細度、終凝時間中任一項不符合國家標準規(guī)定或強度低于商品強度等級的指標時為不合格品。 水泥熟料中除了上述四種主要氧化物以外，還有含量不到 5％的其他少量氧化物，如氧化鎂 (MgO)、氧化鈦 (Ti02)、三氧化硫 (S03)等。一般情況下，隨著熟料中 CaO 含量的增加，熟料中礦物成分 C3S 含量增大，從而可以提高水泥的強度。它在高溫下與 CaO 發(fā)生反應(yīng)，生成硅酸鹽礦物硅酸三鈣 (C3S)和硅酸二鈣 (C2S)。另外 SiO2含量對熟料煅燒也會產(chǎn)生很大影響。當 A1203含量增加時，水泥的凝結(jié)、硬化速度加快，但是水泥后期強度增長緩慢，并且降低了水泥的抗硫酸鹽