§5.4混凝土強度混凝土質(zhì)量荷載下的變形和破壞過程強度的定義普通混凝土的強度等級其它類型的強度強度影響因素提高強度的方法途徑混凝土的質(zhì)量通過下述值進行評定：強度耐久性體積穩(wěn)定性Back混凝土質(zhì)量硬化的混凝土必須有足夠的外力以承受結(jié)構(gòu)荷載所造成的應(yīng)力。由于拌合物的多樣性，混凝土必須達到足夠高的強度。強度Back混凝土質(zhì)量耐久性混凝土必須能夠承受各種劣化作用如：凍融循環(huán)干濕交替腐蝕和化學(xué)侵蝕由于外部荷載和混凝土自身的化學(xué)反應(yīng)作用，合格的混凝土應(yīng)該有最小的收縮或膨脹。體積穩(wěn)定性Back混凝土質(zhì)量

受力變形和破壞過程：受壓破壞過程初始裂紋單軸靜力受壓破壞Back受力變形和破壞過程混凝土受壓破壞形式破壞形式原因可能性水泥石破壞水泥等級低造成經(jīng)常出現(xiàn)粘結(jié)面(界面)破壞由于表面裂縫經(jīng)常出現(xiàn)粗骨料破壞正常情況下，

f巖石>fcu,很少出現(xiàn)表4.4.1受力破壞形式，原因及可能性分析

在壓力作用下混凝土破壞有三種破壞形式：破壞類型，原因和可能性分析如表4.4.1和圖4.4.1所示，

受力作用破壞類型圖4.4.1受力作用下的破壞類型Back由于混凝土界面初始裂紋的存在，界面破壞經(jīng)常發(fā)生。初始裂紋是指混凝土受力前，粗骨料與砂漿界面等部位已有裂紋。

初始裂紋示意圖如圖4.4.2.所示初始裂紋圖4.4.2初始裂紋示意圖初始裂紋類型干縮冷縮體積減縮沉縮塑性收縮泌水通道Back單軸靜力受壓破壞過程

機理混凝土在外力作用下,內(nèi)部產(chǎn)生變形，變形增大,裂紋擴展,連通,使結(jié)構(gòu)破壞。方法變形/破壞與內(nèi)部裂紋變化通過力學(xué)試驗、顯微鏡觀察研究?；炷疗茐倪^程與內(nèi)部裂紋變化關(guān)系階段荷載σ～ε內(nèi)部裂縫Ⅰ-OA比例極限(30%極限荷載)σ=ε無明顯變化Ⅱ-AB臨界荷載(70%-90%的極限荷載)σ<ε產(chǎn)生裂紋,限于界面(尺寸,數(shù)量增加)Ⅲ-BC極限荷載σ<<ε裂紋擴至砂漿內(nèi)部,形成連續(xù)裂紋Ⅳ-CD達到極限荷載后ε增大連續(xù)裂紋發(fā)展,混凝土破壞表4.4.2混凝土破壞過程與內(nèi)部裂紋變化關(guān)系表4.4.2說明了混凝土破壞過程與內(nèi)部裂紋變化關(guān)系關(guān)于強度有三個重要的概念：混凝土立方體抗壓強度混凝土強度保證率混凝土立方體抗壓強度標準值強度定義Back混凝土抗壓強度圖4.4.3混凝土抗壓強度試驗儀器概念邊長為150mm的立方體試件，標準方法成型，標準條件養(yǎng)護，28d齡期的抗壓強度。標準條件溫度=20℃±3℃，濕度﹥90%標準條件養(yǎng)護試驗儀器設(shè)備如圖

4.4.4.所示混凝土立方體抗壓強度－fcu圖4.4.4強度試驗儀器混凝土強度保證率P%

混凝土強度保證率P%是指混凝土強度總體中大于設(shè)計強度等級的概率。

圖4.4.5混凝土強度保證率P%

示意圖P（t）＝90%t0tψ(l)

混凝土立方體抗壓強度標準值是指具有95%以上強度保證率的立方體抗壓強度。

fcuP=95%+fcu,k混凝土立方體抗壓強度標準值－fcu,kfcu,k是結(jié)構(gòu)設(shè)計強度取值的依據(jù)，fcu,k

被用于質(zhì)量控制，fcu,k被用于工程驗收，例如.非統(tǒng)計法驗收混凝土:平均值≥1.15fcu,k,

最小值fcu,min≥0.95fcu,k說明：混凝土立方體抗壓強度標準值－fcu,kBack普通混凝土強度等級根據(jù)fcu,k.劃分普通混凝土強度等級的普通混凝土的十二個等級如下圖所示：GradesC60C7.5C10C55C50C35C15C20C25C30C45C40C25concretefcu,kBack

軸心抗壓強度fcp以150×150×300mm的棱柱體為標準試件,其它條件與立方體抗壓強度相同.與抗壓強度關(guān)系:fcp=0.7～0.8fcu其它強度Back抗拉強度—劈裂抗拉強度原理在試件的兩個相對的表面素線上作用著均勻分布的壓應(yīng)力，這樣就能夠在外力作用的豎向平面內(nèi)產(chǎn)生均布拉伸應(yīng)力。該力可據(jù)彈性理論計算得出。公式P—破壞荷載,NA—試件的劈裂面面積,mm2圖4.4.6

劈裂抗拉試驗示意圖抗折強度抗折強度通過三分點加荷試驗測試。圖4.4.7是混凝土抗折試驗示意圖試件：150×150×600(550)mm梁型試件圖4.4.7混凝土抗折強度試驗示意圖公式Back

水泥強度等級水灰比混凝土強度公式骨料的影響?zhàn)B護條件試驗條件Back強度影響因素水泥強度等級水泥等級提高水泥石強度提高混凝土強度提高與骨料的粘結(jié)強度提高水泥強度等級對混凝土強度是很重要的一個因素。配合比相同時，水泥強度等級提高，水泥石本身的強度及與骨料的粘結(jié)強度高，混凝土的強度高。Back上述規(guī)律的前提條件是混凝土密實成型。強度降低過大的孔隙率水泥用量過低水泥強度等級過高Back水泥強度等級水灰比

水泥品種及強度等級均相同的情況下，混凝土的強度取決于W/C。

I．W/C在一定范圍內(nèi)(混凝土密實成型)，W/C降低，抗壓強度增大。II.當(dāng)W/C過小(不能密實成型)W/C降低，孔隙率升高，強度降低。IIIw/c過小W/C在一定范圍內(nèi)W/C強度W/C強度人工振搗f28W/C機械振搗圖4.4.7f28

與W/C關(guān)系水灰比f28

與W/C關(guān)系如圖4.4.7所示

正常水泥水化僅需水泥用量23%的水量(W/C=0.23)。為了使混凝土拌合物有較好的流動性，加入的拌合水量一般為水泥量的40～70%。(W/C=0.4～0.7)多余的水分在混凝土中留下了許多孔隙，使混凝土的實際受力面積下降。形成應(yīng)力集中?；炷翉姸冉档汀Ｋ冶日f明：水灰比徹底排氣減少拌和用水量密實度強度﹢目前合理的方法是減少拌合用水并同時徹底排氣，使混凝土密實度提高，提高混凝土的強度。目前，工程中采用下述的施工技術(shù)高速攪拌聲波攪拌高頻振幅多頻振幅水灰比提高施工技術(shù)Back混凝土強度公式fcu—混凝土28d抗壓強度（Mpa)fce—水泥的實際強度；fceb－水泥28d的抗壓強度Kc—水泥的富裕系數(shù)=1.13AB—經(jīng)驗系數(shù),與骨料的種類有關(guān)公式適用范圍：塑性和低塑性混凝土AB碎石0.460.07卵石0.480.33骨料的影響骨料的影響表面特征粒徑粗骨料強度粗骨料的強度、粒徑及級配等是影響混凝土強度的重要因素.Back粗骨料的強度裂紋擴展至骨料時繞界面而過骨料強度高混凝土強度高Factorsofaggregate當(dāng)骨料強度高時，裂紋擴展至骨料時繞界面而過，混凝土強度高。Dmax對普通混凝土的影響小對于高強混凝土,Dmax

提高，則強度降低。(尺寸效應(yīng))粒徑

DmaxDmax強度尺寸效應(yīng)粒徑無影響W/C＞0.65fcu

碎石=1.38fcu卵石W/C＜0.4W/C＞0.65,表面特征對強度沒有影響。W/C＜0.4fcu碎石=1.38fcu

卵石

Back表面特征養(yǎng)護條件混凝土強度受到水泥水化程度和速度的影響，而這又受到濕度和溫度的影響。溫度越高，水泥的水花速度越快，混凝土強度越高。濕度越大，水泥水化程度越高。溫度水泥水化速度混凝土強度溫度水泥水化速度混凝土強度Back養(yǎng)護條件濕度水泥水化速度混凝土強度濕度水泥水化速度混凝土強度溫度對強度的影響fcu203040100齡期沒有凍結(jié)增長1天后凍結(jié)增長7天后凍結(jié)養(yǎng)護條件9365齡期(d)200406080100120140長期保持潮濕保持潮濕14天保持潮濕7天保持潮濕3天保持潮濕1天圖4.4.9強度和混凝土養(yǎng)護時間之間的關(guān)系f28(%)養(yǎng)護混凝土成型后一段時間內(nèi)維持一定的溫度和相對濕度，保證混凝土強度等性能的正常發(fā)展。這個過程叫做養(yǎng)護。有三種類型的養(yǎng)護：自然養(yǎng)護，蒸汽養(yǎng)護和蒸壓養(yǎng)護。A．自然養(yǎng)護B．蒸汽養(yǎng)護C.蒸壓養(yǎng)護A．自然養(yǎng)護

自然溫度和溫度條件下養(yǎng)護

P.Ⅰ、P.Ⅱ、P.O、P.S養(yǎng)護7d；

P.P及P.F養(yǎng)護14d；高鋁水泥養(yǎng)護3d。B．蒸汽養(yǎng)護蒸汽養(yǎng)護壓力=1個標準大氣壓溫度>100℃蒸汽養(yǎng)護可使摻混合材料水泥的28d提高10～40%.P.Ⅰ、P.Ⅱ及P.O降低10～15%.C.壓力≮

8個標準大氣壓

溫度>174.5℃場所:高壓釜中蒸壓養(yǎng)護齡期適用范圍對數(shù)公式f28=fn

×(lg28/lgn)fn—

混凝土n天的強度f28—

混凝土28天強度標準條件養(yǎng)護32.5—42.5級的P.O(n>3)Back試驗條件混凝土強度影響因素操作試驗設(shè)備試件表面形狀尺寸Back試驗條件環(huán)箍效應(yīng)尺寸效應(yīng)試驗條件環(huán)箍效應(yīng)混凝土試件受軸向壓力作用壓力機壓板橫向變形小于混凝土橫向變形故混凝土試件在與壓板的接觸面上受到向內(nèi)的約束力此力在范圍內(nèi)有效使混凝土強度提高。試件被破壞后上、下部各呈一個較完整的棱錐體。骨料Dmax（mm）試件尺寸（mm）環(huán)箍效應(yīng)強度換算系數(shù)≤60≤40≤31.5200150100弱偏低強偏高1.051.000.95試件尺寸≮3Dmax尺寸效應(yīng)

表4.4.3試件尺寸對混凝土強度的影響混凝土強度的尺寸效應(yīng)如表4.4.3所示。Back采用高強度等級的水泥和快硬早強水泥。降低水灰比，提高混凝土密實度。采用干硬性混凝土(多用于預(yù)制構(gòu)件或條件好的工地)：強力振搗。其強度=1.4～1.8普通混凝土強度。濕熱處理：可提高效率,節(jié)約場地提高強度采用機械攪拌和振搗：強力攪拌,高頻振搗等工藝.摻外加劑及摻合料:代表混凝土的發(fā)展方向。Back提高混凝土強度的途徑5.5混凝土的變形一、化學(xué)收縮

水泥水化后生成物的體積比反應(yīng)前物質(zhì)的總體積小，而使混凝土產(chǎn)生收縮；這種收縮稱為化學(xué)收縮。 化學(xué)收縮不可恢復(fù)，收縮量隨齡期延長而增加，早期收縮大，后期收縮小。 收縮量與水泥用量和水泥品種有關(guān)。水泥用量越大，化學(xué)收縮值越大。二、干濕變形

周圍環(huán)境的濕度變化時，混凝土將產(chǎn)生濕漲干縮。 濕漲變形量很小，一般沒有破壞作用。但干縮變形對混凝土的危害較大，可使混凝土表面出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力，引起表面開裂，導(dǎo)致混凝土的耐久性下降。 混凝土干縮變形主要是由混凝土中水泥石的干縮引起的，骨料對干縮有制約作用。混凝土中水泥漿含量越多，混凝土的干縮率越大。三、溫度變形

與其他材料一樣，砼也具有熱脹冷縮的性能。 溫度變形對大體積混凝土、縱長結(jié)構(gòu)混凝土及大面積混凝土非常不利，極易產(chǎn)生溫度裂縫。四、荷載作用下的變形

1.短期荷載作用下的變形

1)彈塑性變形和彈性模量 混凝土?xí)r一種彈塑性體。2）混凝土的徐變 混凝土在長期荷載作用下隨時間而增加的變形稱為徐變?！?.6混凝土耐久性定義重要性抗?jié)B性抗凍性碳化/中性化堿骨料反應(yīng)提高耐久性的措施Back混凝土抵抗環(huán)境介質(zhì)作用，并長期保持良好的使用性能和外觀完整性，從而維持混凝土結(jié)構(gòu)安全、正常使用的能力。簡單地說，耐久性指混凝土在長期使用中能保持質(zhì)量穩(wěn)定的性質(zhì)。包括：

抗?jié)B性抗凍性防腐抗碳化耐磨損耐堿骨料反應(yīng)等定義Back材料破壞所引起的結(jié)構(gòu)修理和更換在整個施工預(yù)算中占有很大的比重，總投資的較大比例用于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的修理和維護，防止材料過早和突然破壞所導(dǎo)致的人身和經(jīng)濟兩者損失。耐久性的重要性圖4.5.1工程中混凝土的劣化材料破壞所引起的結(jié)構(gòu)修理和更換在整個施工預(yù)算中占有很大的比重，工業(yè)發(fā)達國家建筑工業(yè)總投資40%以上用于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的修理和維護，60%以下用于新的設(shè)施圖4.5.2建設(shè)投資比例耐久性的重要性Back混凝土抵抗壓力水滲透的能力?？?jié)B性是混凝土耐久性的一個重要標志。直接影響混凝土的抗凍和防腐性等。抗?jié)B性定義Back圖4.5.4

抗?jié)B試驗儀器設(shè)備以28天齡期標準試件，按規(guī)定方法檢驗混凝土所能承受的最水壓力（MPa），例如，P2、P4、P8分別表示混凝土能抵抗0.2、

0.4、0.8MPa的水壓力而不滲水.抗?jié)B等級提高密實度、改善孔隙構(gòu)造等

如減小W/C，摻加引氣劑、膨脹劑提高抗?jié)B性的措施圖4.5.5海工混凝土柱的開裂

Back混凝土吸水飽和后，能抵抗凍融循環(huán)作用，不破壞的性質(zhì)?；炷恋拿軐嵍取⒖紫稊?shù)量及構(gòu)造、孔隙的充水程度均是決定抗凍性的重要因素。對寒冷地區(qū)，與水接觸，且受凍的環(huán)境中使用的混凝土，采用F50以上的抗凍混凝土。定義Back抗凍性抗凍等級以28天試件在吸水飽和后，承受反復(fù)凍融循環(huán)，抗壓強度下降不大于25%，重量損失不超過5%時所能承受的最大凍融循環(huán)的次數(shù)表示。

抗凍等級例如:F25、F50、F100……F300選擇抗凍等級應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂?、環(huán)境及構(gòu)筑物類別選擇。如環(huán)境為海水，每天兩次漲落，冬季（北方）混凝土頻繁受凍融循環(huán)。如天津新港，每冬可能發(fā)生凍融循環(huán)82次，選F250。圖4.5.6抗凍試驗儀器設(shè)備Back碳化/中性化圖4.5.7混凝土碳化示意圖碳化是指混凝土中的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳反應(yīng)。碳化引起混凝土的中性化，使混凝土保護鋼筋的性能降低減弱對鋼筋的保護增大混凝土的收縮，產(chǎn)生細微裂紋使抗壓強度增加（回彈法應(yīng)考慮）CaCO3堵孔，碳化放出水分，有利水泥水化Back圖4.5.8碳化試驗儀器設(shè)備影響碳化的主要因素水泥品種（有摻合料的碳化快）水灰比碳化時間濕度CO2濃度外加劑碳化/中性化堿骨料反應(yīng)圖4.5.9堿骨料反應(yīng)示意圖水泥中堿性物質(zhì)(氧化鈉或氧化鉀)過多，且粗骨料中含有活性成分（活性氧化硅或活性氧化鋁）,二者反應(yīng)生成堿—硅酸凝膠,引起體積膨脹,使混凝土開裂，最終破壞的現(xiàn)象ActiveaggregateWaterCementwithhighalkalicontent水泥含堿量高(>0.6%)骨料含活性氧化硅水份堿骨料反應(yīng)的條件Alkali-aggregateReaction圖4.5.10堿骨料反應(yīng)條件示意圖Back合理選擇水泥品種控制最大水灰比和最少水泥用量選擇合適的骨料選擇合適的摻合料和外加劑保證施工質(zhì)量提高混凝土耐久性的措施Back5.6混凝土的外加劑混凝土第五組分——化學(xué)外加劑定義：在混凝土拌和時或拌和中摻入的、摻量不大于水泥質(zhì)量5%（特殊情況下除外）并能對混凝土的正常性能按要求而改善的物質(zhì)。種類：①改善新拌混凝土流變性能的外加劑，如普通減水劑、高效減水劑，早強減水劑、緩凝減水劑、引氣減水劑、泵送劑 ②調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)硬化性能的外加劑，如早強劑、緩凝劑、速凝劑。 ③調(diào)節(jié)混凝土氣體含量的外加劑，如引氣劑、加氣劑、泡沫劑。

④改善混凝土耐久性的外加劑，如阻銹劑、防凍劑

混凝土第六組分定義：除水泥、水、砂、石及化學(xué)外加劑之外的，用于改善混凝土性能或增加其功能或賦予其智能的成分。分類（按特性）①改性型第六組分能顯著改善混凝土物理力學(xué)性能，主要有礦物外加劑、聚合物和各類纖維。②功能型第六組分賦予混凝土一些功能特性性能，主要形成以下特殊混凝土，如導(dǎo)電混凝土、磁性混凝土、屏蔽磁場混凝土、屏蔽電磁波混凝土③智能型第六組分賦予混凝土一些智能屬性或機敏特性，主要有：應(yīng)力、應(yīng)變和損傷自檢混凝土，溫度自測混凝土，調(diào)濕混凝土，仿生自愈合混凝土混凝土外加劑功能品種較多，功能各異，提高和改善混凝土各項性能。外加劑新品種和應(yīng)用技術(shù)迅速發(fā)展，促進了混凝土施工新技術(shù)的發(fā)展，在保證順利施工和控制質(zhì)量方面功效巨大。滿足工程耐久性要求的最佳、最有效、最易行的途徑之一。

改善混凝土性能，促進了施工技術(shù)革命通過應(yīng)用泵送劑和泵送技術(shù)將混凝土一泵到頂投資5.6億美元88層420.5米中國第三高樓金茂大廈上海中心大廈建筑造價：148億127層632米中國國內(nèi)規(guī)劃的第一高樓臺北101建筑造價：580億新臺幣地上101層，地下3層508米哈利法塔——迪拜塔總投資超70億美元160層828米世界第一高樓三峽大壩以百年耐久性設(shè)計為目標的舉世矚目的工程青藏鐵路自然條件嚴酷的青藏鐵路順利施工世界最長的跨海大橋造橋史上的豐碑筑向大海的世紀長虹全長36公里，投資118億，混凝土240萬方，橋墩660個杭州灣跨海大橋

外加劑——優(yōu)質(zhì)工程必不可少的新材料高難混凝土技術(shù)的實現(xiàn)都離不開混凝土外加劑；幾乎所有重要的混凝土工程、所有的混凝土攪拌站均使用各類外加劑。外加劑促進了工業(yè)副產(chǎn)品（如磨細礦渣、粉煤灰、硅灰、鋼渣等）的應(yīng)用；節(jié)約水泥10~15%，即少用20~45kg/m3，一個工程可以節(jié)約成千上萬噸的水泥。盧溝橋畔300萬t鋼渣堆場混凝土外加劑功能

節(jié)約資源，保護環(huán)境

木質(zhì)素磺酸鹽減水劑環(huán)保作用每生產(chǎn)1噸木質(zhì)素磺酸鹽減水劑可以消納2.5噸造紙廢液（濃度40%）避免了廢液直接排入江河中造成環(huán)境污染在取得良好經(jīng)濟效益的同時，為保護環(huán)境做出了突出的貢獻。在改善和提高混凝土各種物理性能，延長建筑工程的使用壽命的同時，減少了混凝土現(xiàn)場攪拌時產(chǎn)生的粉塵污染和施工噪音，改善了現(xiàn)場施工環(huán)境。外加劑在商品混凝土中使用外加劑的發(fā)展歷程國際：上個世紀30年代開始30年代，美國E.W.斯克里徹用亞硫酸鹽紙漿廢液改善砼性能；

62年，日本服部鍵一成功合成萘磺酸鹽甲醛縮合物（高效減水劑）；同年，聯(lián)邦德國研制成功三聚氰胺磺酸鹽甲醛縮合物。

我國：上個世紀50年代開始70年代外加劑行業(yè)開始興起；1982年成立了中國混凝土外加劑學(xué)會；1986年成立了中國混凝土外加劑協(xié)會；經(jīng)過近30年的努力，我國的外加劑行業(yè)已經(jīng)得到長足的發(fā)展。減水劑概念減水劑是指在保持混凝土稠度不變的條件下，具有減水增強作用的外加劑。根據(jù)減水劑的作用效果及功能情況，可分為普通減水劑、高效減水劑、早強減水劑、緩凝減水劑、緩凝高效減水劑及引氣減水劑等。

分類減水劑

作用機理常用減水劑均屬表面活性物質(zhì)，其分子是由親水基團和憎水基團兩個部分組成。減水劑

水泥加水拌合后結(jié)構(gòu)特征當(dāng)水泥加水拌合后，由于水泥顆粒間分子凝聚力的作用，使水泥漿形成絮凝結(jié)構(gòu)。減水劑的表面活性作用，致使憎水基團定向吸附于水泥顆粒表面，親水基團指向水溶液，使水泥顆粒表面帶有相同的電荷，在電斥力作用下，水泥顆?；ハ喾珠_，絮凝結(jié)構(gòu)解體，包裹的游離水被釋放出來，從而有效地增加了混凝土拌合物的流動性。減水劑作用原理可由吸咐——分散作用、潤滑作用、濕潤作用三部分組成。只要摻入少量的減水劑，就可使硬化前混凝土和易性改善，硬化后混凝土性能改善，減水劑已成為高性能混凝土主要成分。減水劑的技術(shù)經(jīng)濟效果根據(jù)使用目的不同，在混凝土中加入減水劑后，一般可取得以下效果：

增加流動性在用水量及水泥用量不變時，混凝土坍落度可增大100～200mm，明顯提高混凝土流動性，且不影響混凝土的強度。泵送混凝土或其他大流動性混凝土均需摻入高級減水劑；提高混凝土強度在保持流動性及水泥用量不變的條件下，可減少拌合水量10％～15％，從而降低了水灰比，使混凝土強度提高15％～20％。特別是早期強度提高更為顯著。摻人高效減水劑是制備早強、高強、高性能混凝土的技術(shù)措施之一；減水劑減水劑節(jié)約水泥在保持流動性及水灰比不變的條件下，可以在減少拌合水量的同時，相應(yīng)減少水泥用量，即在保持混凝土強度不變時，可節(jié)約水泥用量10％～15％，且有利于降低工程成本；改善混凝土的耐久性

由于減水劑的摻入，顯著地改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，使混凝土的密實度提高，透水性降低，從而可提高抗?jié)B、抗凍、抗化學(xué)腐蝕及防銹蝕等能力。摻用減水劑后，還可以改善混凝土拌合物的泌水、離析現(xiàn)象，延緩混凝土拌合物的凝結(jié)時間，減慢水泥水化放熱速度。防止因內(nèi)外溫差而引起的裂縫。早強劑

定義是加速混凝土早期強度發(fā)展，并對后期強度無顯著影響的外加劑。早強劑能加速水泥的水化和硬化，縮短養(yǎng)護期，從而達到盡早拆模、提高模板周轉(zhuǎn)率，加快施工速度的目的。早強劑可以在常溫、低溫和負溫(不低于一5°C)條件下加速混凝土的硬化過程，多用于冬季施工和搶修工程。分類無機鹽類(氯鹽類、硫酸鹽類)；有機胺；有機一無機的復(fù)合物；概念是指能延緩混凝土凝結(jié)時間，并對混凝土后期強度發(fā)展無不利影響的外加劑。分類：緩凝劑主要有四類：糖類，如糖蜜：木質(zhì)素磺酸鹽類，如木鈣、木鈉：羥基羧酸及其鹽類，如檸檬酸、酒石酸：無機鹽類，如鋅鹽、硼酸鹽等。常用的緩凝劑是木鈣和糖蜜，基中糖蜜的緩凝效果最好。緩凝劑

緩凝劑的作用原理緩凝劑的作用原理十分復(fù)雜，至今尚沒有一個比較完滿的分析理論。常有以下幾種解釋：吸附理論認為緩凝劑被吸附在未水化水泥顆粒表面上，這是通過離子鍵、氫鍵或偶極間作用，由于屏蔽而防止水分子靠近，阻礙了水化反應(yīng)。沉淀理論認為是緩凝劑與水泥中某些組分生成了不溶性物質(zhì)，它包圍了水泥顆粒從而阻礙了水化反應(yīng)進行。又有的理論認為是Ca(OH)2晶核上吸附了緩凝劑，妨礙了它的進一步生成、長大，這須使溶相中達到一定過飽和以后，Ca(OH)2才能繼續(xù)生長。由于Ca(0H)2

不能及時析出就妨礙了硅酸鹽相的進一步水化。緩凝劑引氣劑是指在混凝土攪拌過程中，能引入大量分布均勻的微小氣泡，以減少混凝土拌合物的泌水、離析，改善和易性，并能顯著提高硬化混凝土抗凍性、耐久性的外加劑。

種類應(yīng)用較多的引氣劑為松香熱聚物、松香皂、烷基苯磺酸鹽等

性能特點

松香熱聚物是松香與苯酚、硫酸、氫氧化鈉以一定配比經(jīng)加熱縮聚而成。松香皂是由松香經(jīng)氫氧化鈉皂化而成。松香熱聚物的適宜摻量為水泥質(zhì)量的0.005％～0.02％，混凝土的含氣量為3％～5％，減水率為8％左右。

概念

引氣劑屬憎水性表面活性劑，表面活性作用類似減水劑，區(qū)別在于減水劑的I界面活性作用主要發(fā)生在液一固界面，而引氣劑的界面活性作用主要在氣一液界I面上。由于能顯著降低水的表面張力和界面能，使水溶液在攪拌過程中極易產(chǎn)生許多微小的封閉氣泡，氣泡直徑多在50～250μm。同時，因引氣劑定向吸附在氣泡表面，形成較為牢固的液膜，使氣泡穩(wěn)定而不破裂。按混凝土含氣量3％～5％計(不加引氣劑的混凝土含氣量為1％)，1m3混凝土拌合物中含數(shù)百億個氣泡。由于大量微小、封閉并均勻分布的氣泡的存在，使混凝土的某些性能得到明顯改善或改變。引氣劑改善混凝土拌合物的和易性；顯著提高混凝土的抗?jié)B性、抗凍性；降低混凝土強度

一般混凝土的含氣量每增加1％時，其抗壓強度將降低4％～6％，抗折強度降低2％～3％。引氣劑可用于抗?jié)B混凝土、抗凍混凝土、抗硫酸鹽侵蝕混凝土、泌水嚴重的混凝土、貧混凝土、輕混凝土，以及對飾面有要求的混凝土等，但引氣劑不宜用于蒸養(yǎng)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土。引氣劑

作用概念是能使混凝土在負溫下硬化，并在規(guī)定養(yǎng)護條件下達到預(yù)期足夠防凍強度的外加劑。分類常用的防凍劑為復(fù)合型，由防凍、早強、減水、引氣等多組分組成各盡其能，完成預(yù)定抗凍性能。防凍劑

應(yīng)用不同類別的防凍劑、性能具有差異的，合理的選用十分重要。氯鹽類防凍劑適用于無筋混凝土；氯鹽阻銹類防凍劑可用于鋼筋混凝土；無氯鹽類防凍劑可用于鋼筋混凝土工程和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土工程。硝酸鹽、亞硝酸鹽、碳酸鹽易引起鋼筋的應(yīng)力腐蝕，故此類防凍劑不適用于預(yù)應(yīng)力混凝土以及與鍍鋅鋼材相接觸部位的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。含有六價鉻鹽，亞硝酸鹽等有毒成分的防凍劑，嚴禁用于飲水工程及與儀器接觸的部位。防凍劑用于負溫條件下施工的混凝土。目前，國產(chǎn)防凍劑品種適用于0～一20°C的氣溫，當(dāng)在更低氣溫下施工時，應(yīng)增加其他混凝土冬季施工措施，如暖棚法、原料(砂、石、水)預(yù)熱法等。防凍劑定義

是指能使混凝土迅速凝結(jié)硬化的外加劑。類別

速凝劑主要有無機鹽類和有機物類兩類。我國常用的速凝劑是無機鹽類，主要有紅星I型、711型、728型、8604型等。在滿足施工要求的前提下，以最小摻量為宜。性能特點

能使混凝土在5min內(nèi)初凝，10min內(nèi)終凝，1h就可產(chǎn)生強度，1d強度提高2～3倍，但后期強度會下降，28d強度約為不摻時的80％～90％。工程應(yīng)用

礦山井巷、鐵路隧道、引水涵洞、地下工程以及噴錨支護時的噴射混凝土或噴射砂漿工程。速凝劑

定義混凝土很大的一個缺點是在干燥條件下產(chǎn)生收縮，這種收縮導(dǎo)致了硬化混凝土的開裂和其他缺陷的形成和發(fā)展，使混凝土的使用壽命大大下降。在混凝土中加入減縮劑能大大降低混凝土的干燥收縮，典型性的能使混凝土的28d收縮值減少50％～80％，最終收縮值減少25％～50％。

機理主要是能降低混凝土中的毛細管張力，從本質(zhì)上講，減縮劑是表面活性物質(zhì)，有些種類的減縮劑還是表面活性劑。當(dāng)混凝土由于干燥而在毛細孔中形成毛細管張力使混凝土收縮時，減縮劑的存在使毛細管張力下降，從而使得混凝土的宏觀收縮值降低，所以混凝土減縮劑對減少混凝土的干縮和自縮有較大作用。

應(yīng)用混凝土減縮劑已經(jīng)發(fā)展成為一個新系列的混凝土外加劑。隨著對混凝土減縮劑研究的深入以及其性能的提高，在日益關(guān)注混凝土耐久性的情況下，混凝土減縮劑作為一種能提高混凝土耐久性的外加劑即將會有大的發(fā)展。減縮劑外加劑的選擇和使用

在混凝土中摻用外加劑，若選擇和使用不當(dāng)，會造成質(zhì)量事故。因此，應(yīng)注意以下幾點：外加劑品種的選擇

外加劑品種、品牌很多，效果各異，特別是對不同品種水泥效果不同。在選擇外加劑時，應(yīng)根據(jù)工程需要，現(xiàn)場的材料條件，參考有關(guān)資料，通過試驗確定。外加劑摻量的確定

混凝土外加劑均有適宜摻量。摻量過小，往往達不到預(yù)期效果；摻量過大，則會影響混凝土質(zhì)量，甚至造成質(zhì)量事故。因此，應(yīng)通過試驗試配，確定最佳摻量。外加劑的選擇和使用外加劑的摻加方法外加劑的摻量很少，必須保證其均勻分散，一般不能直接加入混凝土攪拌機內(nèi)。摻入方法會因外加劑不同而異，其效果也會因摻入方法不同而存在差異。故應(yīng)嚴格按產(chǎn)品技術(shù)說明操作。如：減水劑有同摻法、后滲法、分摻法等三種方法。同摻法為減水劑在混凝土攪拌時一起摻入；后摻法是攪拌好混凝土后間隔一定時間，然后再摻入：分摻法是一部分減水劑在混凝土攪拌時摻人，另一部分在間隔一段時間后再摻人。而實踐證明，后摻法最好，能充分發(fā)揮減水劑的功能。外加劑的選擇和使用外加劑的儲運保管混凝土外加劑大多為表面活性物質(zhì)或電解質(zhì)鹽類，具有較強的反應(yīng)能力，敏感性較高，對混凝土性能影響很大，所以在儲存和運輸中應(yīng)加強管理。失效的、不合格的、長期存放、質(zhì)量未經(jīng)明確的禁止使用；不同品種類別的外加劑應(yīng)分別儲存運輸；應(yīng)注意防潮、防水、避免受潮后影響功效；有毒的外加劑必須單獨存放，專人管理；有強氧化性外加劑必須進行密封儲存；同時還必須注意儲存期不得超過外加劑的有效期。外加劑的儲運和保管5.7混凝土的質(zhì)量控制

為保證結(jié)構(gòu)的可靠，必須在施工過程的各個工序?qū)υ牧?、混凝土拌和物及硬化后的混凝土進行必要的質(zhì)量檢驗和控制。一、混凝土質(zhì)量波動的規(guī)律波動的因素：正常因素——是指施工中不可避免的正常變化因素，如砂、石質(zhì)量的波動，稱量時的微小誤差，操作人員技術(shù)上的微小差異等。受正常因素的影響而引起的質(zhì)量波動，是正常波動。異常因素——是指施工中出現(xiàn)的不正常情況，如攪拌時任意改變水灰比而隨意加水，混凝土組成材料稱量誤差等。它們是可以避免克服的因素。受異常因素影響引起的質(zhì)量波動，是異常波動。混凝土質(zhì)量控制的目的

在于發(fā)現(xiàn)和排除異常因素，使混凝土質(zhì)量波動呈正常波動狀態(tài)。二、混凝土的質(zhì)量檢驗包括：組成材料的質(zhì)量和用量進行檢驗；拌和物的質(zhì)量檢驗——和易性和水灰比。按規(guī)定在攪拌機出口檢查和易性是混凝土質(zhì)量控制的一個重要環(huán)節(jié)。硬化后混凝土的質(zhì)量檢驗——抗壓強度（或其它力學(xué)性能及抗?jié)B、抗凍試驗）。對已建成的混凝土結(jié)構(gòu)，也可采用非破損試驗方法進行檢驗。三、混凝土質(zhì)量評定的數(shù)理統(tǒng)計方法

根據(jù)《混凝土及預(yù)制混凝土構(gòu)件質(zhì)量控制規(guī)程》（CECS40：92）：在正常生產(chǎn)控制的條件下，用數(shù)理統(tǒng)計的方法，求出混凝土強度的算術(shù)平均值標準差大于或等于要求強度等級值的百分率等指標，綜合評定混凝土質(zhì)量；繪出混凝土質(zhì)量控制圖進行混凝土強度等質(zhì)量控制。數(shù)理統(tǒng)計指標1、強度平均值

式中n───試件組數(shù)；

fcu,i───第i組試驗值。2、

標準差σ3、百分率（P）

式中

No───統(tǒng)計周期內(nèi)同批混凝土試件強度大于或等于規(guī)定強度等級值的組數(shù)；

N───統(tǒng)計周期內(nèi)同批混凝土試件總組數(shù),N≥25?；炷临|(zhì)量控制圖質(zhì)量控制圖說明中心控制線為強度平均值fcu（也是混凝土的配制強度fcu,o）；下控制線為混凝土的設(shè)計強度等級fcu,k，最低限值線fcu,min=fcu,k

－0.7σ。把每次試驗結(jié)果逐日填畫在圖上。若強度測定值全部落在上、下控制線內(nèi)，而且其排列是隨機的沒有異常情況，說明生產(chǎn)過程處于正常穩(wěn)定狀態(tài)。如果強度測定值落在下控制線以下，就要及時查明原因予以糾正。如果強度測定值落于最低限制線以下，則混凝土質(zhì)量有問題，不能驗收。四、混凝土強度的合格評定根據(jù)《混凝土強度檢驗評定標準》（GBJ107），混凝土強度評定可分為：Ⅰ統(tǒng)計方法——適用于預(yù)拌混凝土廠、預(yù)制混凝土構(gòu)件廠和采用現(xiàn)場集中攪拌混凝土的施工單位；Ⅱ非統(tǒng)計方法——適用于零星生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件廠或現(xiàn)場攪拌批量不大的混凝土。Ⅰ統(tǒng)計方法評定A、標準差已知方案－（連續(xù)的三組試件組成一個驗收批）

1、其強度應(yīng)同時滿足：

fcu≥fcu,k+0.7σfcu,min≥fcu,k－0.7σ

2、強度≤C20時，應(yīng)同時滿足：

fcu,min≥0.85fcu,k3、強度＞C20時，應(yīng)同時滿足：

fcu,min≥0.90fcu,kB、標準差未知方案－（不少于10組的試件組成一個驗收批）其強度應(yīng)同時滿足：

fcu－λ1Sfcu≥0.9fcu,k

fcu,min≥λ2fcu,k

式中Sfcu——同一驗收批混凝土立方體抗壓強度標準差

λ1、λ2——合格判定系數(shù)

混凝土強度的合格判定系數(shù)驗收批混凝土的標準差Sfcu

：

試件組數(shù)10～1415～24≥25λ11.701.651.60λ20.900.85Ⅱ

非統(tǒng)計方法評定

對小批量零星混凝土的生產(chǎn)，不具備統(tǒng)計方法評定混凝土強度的條件，可采用非統(tǒng)計方法。其強度應(yīng)同時滿足：

fcu≥1.15fcu,k

fcu,min≥0.95fcu,k混凝土強度的合格性判定混凝土強度應(yīng)分批進行檢驗評定，當(dāng)檢驗結(jié)果能滿足以上評定公式的時，則該批混凝土判為合格，否則為不合格。不合格批混凝土制成的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，應(yīng)進行鑒定。對不合格的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件必須及時處理.什么是配合比任務(wù)基本要求原理方法和步驟初步計算配合比確定基準配合比實驗室配合比施工配合比§5.7混凝土配合比設(shè)計Back什么是配合比？配合比表示混凝土中各組成材料用量之間的比例關(guān)系表示方法用1m3混凝土中各種材料的重量表示

CSGW(Kg/m3)

3007201200180用各種材料的重量比例表示(水泥用量為1)C:S:G=1:2.4:4.0W/C=0.6如果摻外加劑，其用量以水泥重量的百分數(shù)表示。Back混凝土配合比設(shè)計的任務(wù)根據(jù)以下因素合理選擇原材料技術(shù)性質(zhì)結(jié)構(gòu)要求施工條件確定出滿足工程所要求的技術(shù)經(jīng)濟指標確定材料的用量Back配合比設(shè)計基本要求強度—符合結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求和易性—符合施工條件的要求耐久性—符合工程環(huán)境的要求經(jīng)濟合理Back混凝土配合比設(shè)計的原理混凝土性能變化規(guī)律W/CSpW0GCSWBack混凝土配合比設(shè)計的基本原理是建立在混凝土性能變化規(guī)律的基礎(chǔ)。普通混凝土配合比由四個基本變量:C、W、S、G配合比設(shè)計方法和步驟BackⅠ初步計算配合比Ⅲ實驗室配合比Ⅱ基準配合比Ⅳ施工配合比調(diào)整坍落度校核強度、耐久性扣減工地砂石含水量一、初步計算配合比計算步驟：第一步：確定配制混凝土強度第二步：確定水灰比第三步：確定用水量第四步：確定水泥用量第五步：確定砂率第六步：確定砂石用量第一步：混凝土配制強度的確定依據(jù)公式：fcu.0

＝fcu.k

+1.645σ式中：fcu.0——混凝土配制強度（MPa）

fcu.k——混凝土立方體抗壓強度標準值；

σ——混凝土強度標準差（MPa）。σ的確定：A、施工單位有強度歷史資料時，依公式計算；B、施工單位無強度歷史資料時，查表取用。如何得到值有統(tǒng)計資料時,可參考下式計算無統(tǒng)計資料時,可參考下表選擇?；炷翉姸鹊燃壍陀贑20C20～C35高于C35σ4.05.06.0表4.6.1

值的選擇第二步：初步確定水灰比（W/C）依混凝土強度公式：fcu,o=Afce(C/W-B)W/C=Afce/(fcu,o+A·B·fce)耐久性校核：水灰比還不得大于表5－17中規(guī)定的最大水灰比值結(jié)果——兩者取最小值。第三步選取1m3混凝土的用水量（mwo)

根據(jù)所用粗骨料種類、最大粒徑及施工所要求的坍落度值，查表5-15選取1m3混凝土的用水量。第四步

計算1m3混凝土的水泥用量（mco）計算——根據(jù)確定的水灰比（W/C）和選用的單位用水量（mwo），可計算出水泥用量（mco）。

W/C=mwo/mcomco=mwo/(W/C)校核——為保證混凝土的耐久性，由上式計算得出的水泥用量還應(yīng)滿足表5－17規(guī)定的最小水泥用量的要求；取值——兩者最大值。第五步選取合理砂率值（SP）方法：Ⅰ、依據(jù)填充理論和砂石狀態(tài)參數(shù)，計算砂率；Ⅱ、根據(jù)混凝土拌和物的和易性，通過試驗求出合理砂率——坍落度最大的最小砂率；Ⅲ、如無試驗資料，可根據(jù)骨料品種、規(guī)格和水灰比，按表5-16選用?；炷恋纳奥剩ǎィ┑诹接嬎愦?、細骨料的用量

（So）及（Go）A體積法：假定混凝土拌和物的體積等于各組成材料絕對體積和混凝土拌和物中所含空氣體積之總和。

B

質(zhì)量法： 若原材料情況比較穩(wěn)定，所配制的混凝土拌和物的表觀密度將接近一個固定值。A絕對體積法B假定表觀密度法（質(zhì)量法）

C0+G0+S0+W0=ρoh=2400(二)

基準配合比概念：初步計算配合比經(jīng)和易性試拌調(diào)整所得到的配合比稱為基準配合比。調(diào)整和易性的步驟和方法坍落度試驗按初步配合比稱料，拌勻并測坍落度，同時觀察粘聚性和保水性。和易性調(diào)整：見表4.6.5坍落度滿足要求后，測出試拌調(diào)整后的實際表觀密度，供確定試驗室配合比使用。確定基準配合比C拌’=Co+△CS拌’=So+△SG拌’=Go+△GW拌’=Wo+△WBack低坍落度高坍落度保持W/C不變，提高水泥漿用量保持Sp不變提高骨料的用量如何調(diào)整和易性坍落度

現(xiàn)象

調(diào)整大

薄;易流淌保持Sp，提高S

和G

小稠；easytoisolate

保持w/c,提高C

和W

表4.6.5調(diào)整混凝土和易性(三)試驗室配合比

基準配合比經(jīng)強度檢驗調(diào)整所得到的配合比稱為試驗室配合比。采用三組不同的配合比同時進行強度檢驗：

Group1:W/C基準

W

SpGroup2:W/C基準+0.05

W

SpGroup3:

W/C基準-0.05

W

Sp

Back兩種選擇方法：1、選擇強度滿足要求，且水泥用量最少的配合比：2、作圖或計算：由三組配合比作出f-C/W圖，求出與fcu,0對應(yīng)的C/W，即為所求的配合比。(三)試驗室配合比

C/WC/

W(三)試驗室配合比顯然，在實驗室中配制1m3混凝土并不實用。所以，配合比仍然需要根據(jù)下式進行表觀密度校正。

ρoh,計=C+W+S+Gδ=ρoh,實/ρoh,計ρohr—混凝土拌合物的測試密度ρohc——混凝土拌合物的計算密度.If

ρohr-ρohc

≯2%ρohc,

不需要校正，上述方法確定的配合比即為試驗室配合比；If

ρohr-ρohc

>2%ρohc,

各材料用量均乘以δ，換算為1m3混凝土各材料用量。(四)施工配合比

考慮到砂和石中的含水量，實驗室配合比應(yīng)根據(jù)下式換算成施工配合比：C’=CS’=S（1+a%）G’=G（1+b%）W’=W-S×a%-G×b%C’,S’,G’,W’—施工配合比中的各組分含量C,S,G,W—實驗室配合比中的各組分含量a,b-—砂和石的含水量

Back混凝土配合比設(shè)計實例(1)某工程現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁，混凝土設(shè)計強度等級為C25，施工要求坍落度為50-70mm。不受風(fēng)雪等作用。施工單位的強度標準差為4.0MPa。所用材料：42.5普通硅酸鹽水泥，實測28d強度48MPa，ρc=3.15g／cm3；中砂，符合Ⅱ區(qū)級配，ρ0s=2.6g／cm3；碎石，粒級5-40mm，ρ0g=2.65g／cm3；自來水。求初步配合比。初步配合比的計算1)確定配制強度2)初步確定水灰比值（W/C）并查表5.17校核3)選擇每1m3混凝土的用水量(W0)4)計算混凝土的單位水泥用量(C0)并查表5.17校核5)選取合理砂率Sp6)計算1m3混凝土中砂、石骨料的用量體積法、重量法7)書寫初步配合比確定配制強度計算混凝土試配強度(fcu,0)fcu,0=fcu,k+tσ=25+1.645×4=31.58MPa確定水灰比（W/C）校核耐久性，查表5.17選擇每1m3混凝土的用水量(W0)查表5.15，取W0=185kg計算混凝土的單位水泥用量(C0)校核耐久性，查表5.17選取合理砂率Sp參照本章5.3查表5.16，取Sp=35％絕對體積法重量法一般強度等級為C7.5～C15的混凝土，其表觀密度為2360kg／m3左右；強度等級C20～C30的為2400kg／m3左右；強度等級C40，為2450kg／m3。W0＋C0＋S0＋G0＝ρoh185＋285＋S0＋G0＝2400式中ρoh——為搗實后混凝土的表觀密度。S0=676kg,G0=1254kg書寫初步配合比絕對體積法結(jié)果：

C0∶S0∶G0=285∶658∶1222

=1∶2.31∶4.29W0／C0=185／285=0.65假定表觀密度法結(jié)果：

C0∶S0∶G0=285∶676∶1254=1∶2.37∶4.4W0／C0=0.65基準配合比的確定根據(jù)骨料最大粒徑，配制30L混凝土拌合物(在此以絕對體積法的配比為例)。測定其坍落度值為85mm，大于設(shè)計要求的50-70mm，故需進行坍落度調(diào)整，其方法如下：保持水灰比不變，增加砂用量1％和碎石用量1％后，測得坍落度為70mm，粘聚性、保水性均良好，滿足設(shè)計要求，同時，測得混凝土表觀密度為2410kg／m3。由此得到基準配合比為：

C1∶S1∶G1∶W1=290∶676∶1256∶188