发布时间： 2016年08月05日
第五节 混凝土
混凝土是指以胶凝材料、粗细骨料、水(或不加水)及其他材料为原料，按适当比例 配制而成的混合物再经硬化而成的复合材料。按所用胶凝材料的种类不同，混凝土可分为 水泥混凝土(也称普通混凝土)、沥青混凝土、树脂混凝土、聚合物混凝土、水玻璃混凝 土、石膏混凝土等，其中水泥混凝土是土木工程中最常用的混凝土。按照混凝土来源可以 分为现场搅拌混凝土和预拌(商品)混凝土。预拌(商品)混凝土是由水泥、骨料、水及 根据需要掺人的外加剂、矿物掺和料等组分按照一定比例，在搅拌站经计量、拌制后出售 并采用运输车，在规定时间内运送到使用地点的混凝土拌和物。国家提倡或强制要求采用 预拌(商品)混凝土施工，在采用预拌(商品)混凝土时要考虑混凝土的经济运距，一般 以15～20km为宜，运输时间一般不宜超过lh。
一、普通混凝土组成材料
(一)水泥
水泥是影响混凝土强度、耐久性及经济性的重要因素。配制混凝土时，应根据工程性
质与特点、工程部位、工程所处环境以及施工条件等，根据不同品种水泥的特性进行合理地选择。水泥强度等级的选择，应与混凝土的设计强度等级相适应。通常，当混凝土强度等级为C30及C30以下时，水泥强度等级为混凝土设计强度等级的1.5～2.5倍;当混凝土强度等级为C30～C50时，水泥强度等级为混凝土设计强度等级的1.1～1.5倍为宜;当混凝土强度等级为C60及以上时，水泥强度等级为混凝土设计强度等级的比值应小于1.0，但一般不低于0.70。
(二)砂
砂是指在自然条件作用下形成的粒径在4.75mm以下的岩石粒料，主要有天然砂和人工砂两类。天然砂包括河砂、湖砂、海砂和山砂。河砂、湖砂、海砂由于受水流的冲刷作用，颗粒表面较光滑，拌制混凝土时需水量较少，但砂粒与水泥间的胶结力较弱，海砂中常含有贝壳碎片及可溶性盐类等有害杂质;山砂颗粒多具棱角、表面粗糙，需水量较大，和易性差，但砂粒与水泥间的胶结力强，砂中含泥量及有机质等有害杂质较多，建设工程中一般采用河砂作为细骨料。人工砂是机制砂和混合砂的统称，机制砂是经除土处理，由机械破碎、筛分制成的岩石颗粒，但不含软质岩、风化岩石的颗粒;混合砂是由机械砂和天然砂混合制成的砂。
在《建筑用砂》GB7T 14684中，将砂按技术要求分为工类、Ⅱ类、Ⅲ类o I类宜用于强度等级大于C60的混凝土;Ⅱ类宜用于强度等级为C30～C60及有抗冻、抗渗或其他要求的混凝土;Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土。
1.有害杂质含量
砂中常有黏土、淤泥、有机物、云母、硫化物及硫酸盐等杂质。黏土、淤泥粘附在砂粒表面，妨碍水泥与砂粒的粘结，降低混凝土强度、抗冻性和抗磨性，并增大混凝土的干缩。砂中含泥量和泥块含量规定见表3.5.10云母呈薄片状，表面光滑，与水泥粘结不牢，降低混凝土的强度。有机物、硫化物和硫酸盐等对水泥均有腐蚀作用，含量规定见表3.5.20 表3.5.1 砂中含泥量和泥块含量规定表
2.粗细程度及颗粒级配
砂的粗细程度是指不同粒径的砂混合在一起时的平均粗细程度。在砂用量相同的情况 下，若砂子过粗，则拌制的混凝土黏聚性较差，容易产生离析、泌水现象;若砂子过细， 砂子的总表面积增大，虽然拌制的混凝土黏聚性较好，不易产生离析、泌水现象，但水泥 用量增大。所以，用于拌制混凝土的砂，不宜过粗，也不宜过细。
砂的颗粒级配是砂大、中、小颗粒的搭配情况。砂大、中、小颗粒含量的搭配适当， 则其空隙率和总表面积均较小，即具有良好的颗粒级配。用这种级配良好的砂配制混凝 土，不仅所用水泥浆量少，节约水泥，而且还可提高混凝土的和易性、密实度和强度。 砂的粗细程度和颗粒级配通过筛分析法确定。
筛分析法是用一套孔径为4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.60mm、0.30mm和 0.15mm的标准方孔筛的，按照筛孔的大小顺序，将用9.50mm方孔筛筛出的500g干砂， 由粗到过筛，称得各号筛上的筛余量。并且计算出各筛上的分计筛余百分率
，
、
、
、
和
(各筛上的筛余量占砂样总重的百分率)及累计筛余百分率A1，、A2、A3、A4 和A6(各号筛的分计筛余百分率加上大于该筛的分计筛余百分率之和)，其关系见 表3.5.3。
表3.5.3 累计筛余与分计筛余的关系
砂按细度模数
分为粗、中、细三种规格：3.7～3.1为粗砂，3.O～2.3为中砂，2.2～1.6为细砂。粗、中、细砂均可作为普通混凝土用砂，但以中砂为佳。
砂的颗粒级配用级配区表示，根据《建筑用砂》GB/T 14684的规定，对细度模数为3.7～1.6的砂，按累计筛余百分率划分为三个级配区，见表3.5.40混凝土用砂的颗粒级配应处于表3.5.4中的任何一个级配区内，表中所列的累计筛余百分率，除4.75mm和0.60mm筛号外，允许稍有超出分界线，其总量不大于5%。
砂颗粒级配区中，1区砂颗粒较粗，宜用来配制水泥用量多(富混凝土)或低流动性普通混凝土;2区为中砂，粗细适宜，配制混凝土宜优先选用2区砂;3区颗粒偏细，所配混凝土拌和物黏聚性较大，保水性好，但硬化后干缩较大，表面易产生微裂缝，使用时宜适当降低砂率。
某砂样筛分结果列于表3.5.5中，试评定该砂的粗细程度和颗粒级配。
属于中砂，查表3.5.4得，该批砂颗粒级配区为2区。 结果评定：该砂样为2区中砂。
3.砂的物理性质
表观密度一般为2.55～2.75g/
，干砂堆积密度一般为l450～l700kg/
，随砂含水率的变化其堆积体积也发生变化。若以干砂为标准，当含水率为5%～7%时，体积增大25%-30%，这是由于砂子表面的吸附水膜造成，而继续增大水量时，水膜破裂体积反而缩小，所以在拌制混凝土时，’砂子用量以质量控制较为可靠。
砂子的含水状态分全干、气干、表干和潮湿四种状态，其含水量各不相同，为了消除其对混凝土质量的影响，标准规定，骨料以干燥状态设计配合比，其他状态含水率应进行换算。
(三)石子
普通石子包括碎石和卵石。碎石是由天然岩石或卵石经破碎、筛分而得到的岩石粒
料;卵石是天然岩石由自然条件作用而形成的颗粒。
碎石表面粗糙，颗粒多棱角，与水泥浆粘结力强，配制的混凝土强度高，但其总表面积和空隙率较大，拌制混凝土水泥用量较多，拌和物和易性较差;卵石表面光滑，少棱角，空隙率及表面积小，拌制混凝土需用水泥浆量少，拌和物和易性好，便于施工，但所含杂质常较碎石多，与水泥浆粘结力较差，故用其配制的混凝土强度较低。
在《建筑用卵石、碎石》GB7T 14685中，将粗骨料按技术要求分为I类、Ⅱ类、Ⅲ类o I类宜用于强度等级大于C60的混凝土;Ⅱ类宜用于强度等级为C30～C60及有抗冻、抗渗或其他要求的混凝土;Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土。
1.有害杂质含量
石子中含有黏土、淤泥、有机物、硫化物及硫酸盐和其他活性氧化硅等杂质。有的杂质影响粘结力，有的能和水泥产生化学作用而破坏混凝土结构。此外，针片状颗粒的含量也不宜过多。其控制含量见表3.5.6和表3.5.7。
嘉3.5.6 破石或卵石中的含泥量和泥块含量及针片状颗粒含量表
2.最大粒径与颗粒级配
(1)最大粒径。石子中公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。在石子用量一定的情况下，随着粒径的增大，总表面积随之减小。由于结构尺寸和钢筋疏密的限制，在便于施工和保护工程质量的前提下，根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204的规定，粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不超过钢筋间最小净距的3/40对于混凝土实心板，粗骨料最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。若采用泵送混凝土时，还根据泵管直径加以选择。
(2)颗粒级配。石子级配的原理与砂基本相同，但其级配分为连续级配与间断级配两种。
连续级配是指颗粒的尺寸由大到小连续分级，其中每一级石子都占适当的比例。连续级配比间断级配水泥用量稍多，但其拌制的混凝土流动性和粘聚性均较好，是现浇混凝土中最常用的一种级配形式。
间断级配是省去一级或几级中间粒级的集料级配，其大颗粒之间空隙由比它小几倍的小颗粒来填充，减少空隙率，节约水泥。但由于颗粒相差较大，混凝土拌和物易产生离析现象。因此，间断级配较适用于机械振捣流动性低的干硬性拌和物。
测定石子的最大粒径与颗粒级配仍采用筛分法。将石子用标准筛筛分后，计算出各筛分计筛余百分率和累计筛余百分率。以公称粒级的上限为该粒级的最大粒径。
3.强度与坚固性
(1)强度。为能保证混凝土的强度和其他性能达到规定的要求，配制混凝土的碎石或卵石必须具有足够的强度。石子的强度用岩石立方体抗压强度和压碎指标表示。在选择采石场、对粗集料强度有严格要求或对质量有争议时，，宜用岩石抗压强度检验;对于经常性的生产质量控制则用压碎指标值检验较为方便。
采用立方体强度检验时，将碎石或卵石制成50mm×50mm×50mm立方体(或直径与高均为50mm的圆柱体)试件，在水饱和状态下，测得其抗压强度与所采用的混凝土设计强度等级之比应不小于1.5;C30以上混凝土应不小于2.00一般情况下，火成岩试件的强度不宜低于80MPa，变质岩不宜低于60MPa，水成岩不宜低于30MPa。
用压碎指标表示石子强度是通过测定石子抵抗压碎的能力，间接地推测其相应的强度。将一定量9.5～19.5mm的颗粒，在气干状态下装入一定规格的圆筒内，在压力机上施加一定的荷载，卸荷后称得试样质量Gi，用孔径为2.36mm的筛筛分试样，称取试样。的筛余量G2，则
式中 Qe――压碎指标值(%); G1――试样的质量(g);
G2――压碎试验后筛余的试样质量(g)。
压碎指标应按表3.5.8的规定采用。
表3.5.8 碎石和卵石的压碎指标值
(四)水
混凝土拌和用水和混凝土养护用水包括饮用水、地表水、地下水、再生水、混凝土企‘业设备洗刷水和海水等。《混凝土用水标准》JGJ 63规定，对于设计使用年限为100年的结构混凝土，氯离子含量不得超过500mg/L;对使用钢丝或经热处理钢筋的预应力混凝土，氯离子含量不得超过350mg/Lo混凝土拌和用水不应有漂浮明显的油脂和泡沫，不应有明显的颜色和异味。混凝土企业设备洗刷水不宜用于预应力混凝土、装饰混凝土活性或潜在碱活性骨料的混凝土。在无法获得水源的情况下，海水可用于素混凝土，但不宜用于装饰混凝土。未经处理的海水严禁用于钢筋混凝土和预应力混凝土。
.当对拌和水进行检验时，被检验水样应与饮用水进行水泥凝结时间对比试验。对比试验的水泥初凝时间差及终凝时间差不应大于30min;同时，初凝和终凝时间应符合现行国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB 175的规定。被检验水样与饮用水样进行水泥胶砂强度对比试验，被检水样配制的水泥胶砂3d和28d强度不应低于饮用水配制的水泥胶砂3d和28d的90%.
对硬化混凝土的养护用水，重点控制pH值、氯离子含量、硫酸根离子含量和放射性指标等。对混凝土养护用水的要求，监测项目可适当减少，可不检验不溶物和可溶物、泥凝结时间和水泥胶砂强度。
(五)外加剂
混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺人的用以改善新拌混凝土或硬化混凝土性能的材料。在混凝土中应用外加剂，具有投资少、见效快、技术经济效益显著的特点。混凝土外加剂的质应符合现行国家标准《混凝土外加剂》GB 8076、《混凝土外加剂应用技术规范》GB 50119及相关的外加剂行业标准的有关规定。
1.外加剂的作用
(1)能改善混凝土拌和物的和易性，减轻体力劳动强度，有利于机械化作业。
(2)能减少养护时间或缩短预制构件的蒸养时间，加快模板周转，还可以提早对预应力钢筋混凝土的钢筋放张。
(3)能提高或改善混凝土质量。有些外加剂掺人到混凝土中后，可以提高混凝土强度，增加混凝土的耐久性、密实性、抗冻性及抗渗性，并可改善混凝土的干燥收缩及徐变性能。有些外加剂还能提高混凝土中钢筋的耐锈蚀性能。
(4)在采取一定的工艺措施之后，掺加外加剂能适当地节约水泥并不致影响混凝土的质量。
(5)可以使水泥混凝土具备一些特殊性能，如产生膨胀或可以进行低温施工等。 2.外加剂的分类
外加剂种类繁多，功能多样，所，以国内外分类方法很不一致，通常有以下三种分类方法：
(1)混凝土外加剂按其主要功能分为四类：
①改善混凝土拌和物流变性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。 ②调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。 ③改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂、防冻剂和阻锈剂等。
④改善混凝土其他性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、着色剂等。
(2)混凝土外加剂按化学成分分为有机外加剂、无机外加剂和有机无机复合外加剂。 (3)混凝土外加剂按使用效果分为减水剂;调凝剂(缓凝剂、早强剂、速凝剂);引气、加气剂，防水剂，阻锈剂，膨胀剂，防冻剂，着色剂，泵送剂以及复合外加剂(如早强减水剂、缓凝减水剂、缓凝高效减水剂等)o
3.常用混凝土外加剂
(1)减水剂。混凝土减水剂是指在保持混凝土坍落度基本相同的条件下，具有减水增强作用的外加剂。
1)混凝土掺人减水剂的技术经济效果。
①保持坍落度不变，掺减水剂可降低单位混凝土用水量5%-25%，提高混凝土早期强度，同时改善混凝土的密实度，提高耐久性。
②保持用水量不变，掺减水剂可增大混凝土坍落度10～20 cm，能满足泵送混凝土的施工要求。
③保持强度不变，掺减水剂可节约水泥用量5%-20)减水剂常用品种。
①普通型减水剂木质素磺酸盐类，如木质素磺酸钙(简称木钙粉、M型)，适宜掺量为水泥质量的0.2%-0.3%，在保持坍落度不变时，减水率为10%-15%。在相同强度和流动性要求下，节约水泥10%左右。
②高效减水剂，如NNO减水剂，掺人NNO的混凝土，其耐久性、抗硫酸盐、抗渗、抗钢筋锈蚀等均优于一般普通混凝土。适宜掺量为水泥质量的1%左右，在保持坍落度不变时，减水率为14%-18%o一般3d可提高混凝土强度60%,28d可提高30%左右。在保持相同混凝土强度和流动性的要求下，可节约水泥15%左右。
(2)早强剂。混凝土早强剂是指能提高混凝土早期强度，并对后期强度无显著影响的外加剂。若外加剂兼有早强和减水作用则称为早强减水剂。
早强剂多用于抢修工程和冬季施工的混凝土。目前常用的早强剂有氯盐、硫酸盐、三乙醇胺和以它们为基础的复合早强剂。
1)氯盐早强剂。常用的有氯化钙(CaCl2)和氯化钠(NaCl)o氯化钙能与水泥中的矿物成分(C3 A)或水化物[Ca(OH)2]反应，其生成物增加了水泥石中的固相比例，有助于水泥石结构形成，还能使混凝土中游离水减少、孔隙率降低，因而掺人氯化钙能缩短水泥的凝结时间，提高混凝土的密实度、强度和抗冻性。氯盐早强剂不能用于预应力混凝土结构。
2)硫酸盐早强剂。常用的硫酸钠(Na2 S04)早强剂，又称元明粉，是一种白色粉状物，易溶于水，掺人混凝土后能与水泥水化生成的氢氧化钙作用，生成的CaS04均匀分布在混凝土中，并与C3A反应，迅速生成水化硫铝酸钙，加快水泥硬化。
3)三乙醇胺[N(C2 H40H3)]早强剂。是一种有机化学物质，强碱性、无毒、不易燃烧，溶于水和乙醇，对钢筋无锈蚀作用。单独使用三乙醇胺，早强效果不明显，若与其他盐类组成复合早强剂，早强效果较明显。三乙醇胺复合早强剂是由三乙醇胺、氯化钠、亚硝酸钠和二水石膏等复合而成。
(3)引气剂。引气剂是在混凝土搅拌过程中，能引人大量分布均匀的稳定而密封的微小气泡，以减少拌和物泌水离析、改善和易性，同时显著提高硬化混凝土抗冻融耐久性的
外加剂。兼有引气和减水作用的外加剂称为引气减水剂。
引气剂主要有松香树脂类，如松香热聚物、松脂皂;有烷基苯磺酸盐类，如烷基苯磺酸盐、烷基苯酚聚氧乙烯醚等。也采用脂肪醇磺酸盐类以及蛋白质盐、石油磺酸盐等。其中，以松香树脂类的松香热聚物的效果较好，最常使用。
引气减水剂减水效果明显，减水率较大，不仅起引气作用而且还能提高混凝土强度，弥补由于含气量而使混凝土强度降低的不利，而且节约水泥。常在道路、桥梁、港口和大坝等工程上采用。解决混凝土遭受冰冻、海水侵蚀等作用时的耐久性问题，可采用的引气减水剂有改性木质素磺酸盐类、烷基芳香磺酸盐类以及由各类引气剂与减水剂组成的复合剂。
引气剂和引气减水剂，除用于抗冻、防渗、抗硫酸盐混凝土外，还宜用于泌水严重的混凝土、贫混凝土以及对饰面有要求的混凝土和轻骨料混凝土，不宜用于蒸养混凝土和预应力混凝土。引气剂或引气减水剂掺量一般为水泥用量的0.5/10000～1.5/10000。
(4)缓凝剂。缓凝剂是指延缓混凝土凝结时间，并不显著降低混凝土后期强度的外加剂。兼有缓凝和减水作用的外加剂称为缓凝减水剂。
缓凝剂用于大体积混凝土、炎热气候条件下施工的混凝土或长距离运输的混凝土，不宜单独用于蒸养混凝土。缓凝剂有糖类，如糖钙;有木质素磺酸盐类，如木质素磺酸钙、木质素磺酸钠羟基羟酸以及盐类和无机盐类;还有胺盐及衍生物、纤维素醚等。最常用的是糖蜜和木质素磺酸钙，糖蜜的效果最好。
(5)泵送剂。泵送剂是指能改善混凝土拌和物的泵送性能，使混凝土具有能顺利通过输送管道，不阻塞，不离析，粘塑性良好的外加剂。其组分包含缓凝及减水组分，增稠组分(保水剂)，引气组分，及高比表面无机掺和料。应用泵送剂温度不宜高于35摄氏度，掺泵送剂过量可能造成堵泵现象。泵送混凝土水灰比为0.45～0.60，砂率宜为38%～45%0最小水泥用量应大于0.3t/m30
(6)膨胀剂。膨胀剂能使混凝土产生一定的体积膨胀，其与水反应生成膨胀性水化物，与水泥混凝土凝结硬化过程中产生的收缩相抵消。按化学成分可分为硫铝酸盐系膨胀剂、石灰系膨胀剂、铁粉系膨胀剂、氧化镁型膨胀剂和复合型膨胀剂等。
当膨胀剂用于补偿收缩混凝土时膨胀率相当于或稍大于混凝土收缩，用于防裂、防水接缝、补强堵塞。当膨胀剂用于自应力混凝土时，膨胀率远大于混凝土收缩，可以达到预应力或化学自应力混凝土的目的，常用于自应力钢筋混凝土输水、输气、输油压力管，反应罐、水池、水塔及其他自应力钢筋混凝土构件。
掺硫铝酸钙膨胀剂的混凝土，不能用于长期处于环境温度为80℃以上的工程;掺硫铝酸钙类或石灰类膨胀剂的混凝土，不宜使用氯盐类外加剂。
.混凝土的技术性质 1.混凝土的强度
(1)立方体抗压强度
。按照标准的制作方法制成边长为150mm的立方体试件，在标准养护条件(温度20℃±2℃，相对湿度95%以上或在氢氧化钙饱和溶液中)下养护到28d，按照标准的测定方法测定其抗压强度值称为混凝土立方体试件抗压强度，简称立方体抗压强度，以
表示。而立方体抗压强度
只是一组试件抗压强度的算术平均值，并
未涉及数理统计和保证率的概念。立方体抗压强度标准值
,K是按数理统计方法确定，具有不低于95%保证率的立方体抗压强度。混凝土的强度等级是根据立方体抗压强度标准值来确定的。
(2)抗拉强度。混凝土在直接受拉时，很小的变形就要开裂。它在断裂前没有残余变形，是一种脆性破坏。混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1110 -1/20，且强度等级越高，该比值越小，所以，混凝土在工作时，一般不依靠其抗拉强度。在设计钢筋混凝土结构时，不是由混凝土承受拉力，而是由钢筋承受拉力。但是混凝土的抗拉强度对减少裂缝很重要，有时也用来间接衡量混凝土与钢筋的粘结强度。
目前，许多国家都是采用劈裂抗拉试验方法，间接地求混凝土抗拉强度，称为劈裂抗拉强度。
(3)抗折强度。在道路和机场工程中，混凝土抗折强度是结构设计和质量控制的重要指标，而抗压强度作为参考强度指标。各交通等级道路路面要求的水泥混凝土设计抗折强度为5.OMPa(特重和重交通量)、4.5MPa(中等交通量)、4.OMPa(轻交通量)o
道路水泥混凝土的抗折强度检验的标准试件为150mm×150mm×550mm直方体，是对直角棱柱体小梁按三分点加荷方式测定的。
(4)影响混凝土强度的因素。混凝土的强度主要取决于水泥石强度及其与骨料表面的粘结强度，而水泥石强度及其与骨料的粘结强度又与水泥强度等级、水灰比及骨料性质有密切关系。此外混凝土的强度还受施工质量、养护条件及龄期的影响。
①水灰比和水泥强度等级。在配合比相同的条件下，所用的水泥强度等级越高，制成的混凝土强度也越高。当用同一品种及相同强度等级水泥时，混凝土强度等级主要取决于水灰比。因为水泥水化时所需的结合水，一般只占水泥重量的25%左右，为了获得必要的流动性，保证浇灌质量，常需要较多的水，也就是较大的水灰比。当水泥水化后，多余的水分就残留在混凝土中，形成水泡或蒸发后形成气孔，减少了混凝土抵抗荷载的实际有效断面，在荷载作用下，可能在孔隙周围产生应力集中。因此可以认为，在水泥强度等级相同情况下，水灰比越小，水泥石的强度越高，与骨料粘结力也越大，混凝土强度也就越高。适当控制水灰比及水泥用量，是决定混凝土密实性的主要因素。
②养护的温度和湿度。混凝土的硬化，关键在于水泥的水化作用，温度升高，水泥水化速度加快，因而混凝土强度发展也快。反之，温度降低，水泥水化速度降低，混凝土强度发展将相应迟缓。周围环境的湿度对水泥的水化作用能否正常进行有显著影响，湿度适当，水泥水化便能顺利进行，使混凝土强度得到充分发展。如果湿度不够，混凝土会失水干燥而影响水泥水化作用的正常进行，甚至停止水化。水泥的水化作用不能完成，致使混凝土结构松散，渗水性增大，或形成千缩裂缝，严重降低了混凝土的强度，从而影响耐久性。因此，在夏季施工中应特别注意浇水，保持必要的湿度，在冬季特别注意保持必要的温度。
③龄期。混凝土在正常养护条件下，其强度随着龄期增加而提高。最初7 --14d内，强度增长较快，28d以后增长缓慢。
2.混凝土的和易性
(1)和易性概念。混凝土的和易性指混凝土拌和物在一定的施工条件下，便于各种施工工序的操作，以保证获得均匀密实的混凝土的性能。和易性是一项综合技术指标，包括
流动性、黏聚性、保水性三个主要方面。
①流动性。指混凝土拌和物在自重或机械振捣作用下，产生流动并均匀密实的充满模板的能力。
②黏聚性。指混凝土拌和物具有一定的黏聚力，在施工、运输及浇筑过程中不致出现分层离析，使混凝土保持整体均匀性的能力。
③保水性。混凝土拌和物在施工中不致发生严重的泌水现象。
混凝土拌和物的流动性、黏聚性、保水性三者既相互联系，又相互矛盾。黏聚性好的混凝土拌和物，其保水性也好，但流动性较差;如增大流动性，则黏聚性、保水性易变差。
混凝土拌和物和易性通常采用坍落度及坍落扩展度试验和维勃稠度试验进行评定。 (2)影响混凝土和易性的主要因素。
1)水泥浆。水泥浆是普通混凝土和易性最敏感的影响因素。
2)骨料品种与品质。采用最大粒径稍小、棱角少、片状针颗粒少、级配好的粗骨料，细度模数偏大的中粗砂、砂率稍高、水泥浆体量较多的拌和物，混凝土和易性的综合指标较好。
3)砂率。是指混凝土拌和物砂用量与砂石总量比值的百分率。在用水量及水泥用量一定的条件下，存在最佳砂率，使混凝土拌和物获得最大的流动性，且保持黏聚性和保水性。
4)其他因素
①水泥与外加剂。与普通硅酸盐水泥相比，采用矿渣水泥、火山灰水泥的混凝土拌和物流动性较小。在混凝土拌和物中加入适量外加剂，如减水剂、引气剂等，使混凝土在较低水灰比、较小用水量的条件下仍能获得很好的流动性。
②温度和时间。混凝土拌和物流动性随温度的升高而降低。随着时间的延长，拌和好的混凝土坍落度逐渐减小。
3.混凝土耐久性
(1)混凝土耐久性概念。混凝土耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观完整性的能力。包括混凝土的抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力等。
①抗冻性。指混凝土在饱和水状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，也不严重降低强度的性能，是评定混凝土耐久性的主要指标。抗冻性好坏用抗冻等级表示。根据混凝土所能承受的反复冻融次数，划分为Fl0、F15、F25.F50、Fl00、F150.F200、F250、 F300等9个等级。
混凝土的密实度、孔隙的构造特征是影响抗冻性的重要因素。密实或具有封闭孔隙的混凝土，其抗冻性较好。
②抗渗性。指混凝土抵抗水、油等液体渗透的能力。抗渗性好坏用抗渗等级表示。根据标准试件28d龄期试验时，所能承受的最大水压，分为P4、.P6.P8、Pl0、P12等5个等级，相应所能承受的水压分别为0.4MPa.0.6MPa、0.8MPa.1.OMPa.1.2MPao混凝土水灰比对抗渗性起决定性作用。
③抗侵蚀性。腐蚀的类型通常有淡水腐蚀、硫酸盐腐蚀、溶解性化学腐蚀、强碱腐蚀
等。混凝土的抗侵蚀性与密实度有关，水泥品种、混凝土内部孔隙特征对抗腐蚀性也有较大影响。 .
④混凝土碳化。环境中的C02和水与混凝土内水泥石中的Ca(OH)2发生反应，生成碳酸钙和水，从而使混凝土的碱度降低，减弱了混凝土对钢筋的保护作用。环境中二氧化碳浓度、环境湿度、混凝土密实度、水泥品种与掺和料用量是影响混凝土碳化的主要因素。
(2)提高混凝土耐久性的措施。混凝土耐久性主要取决于组成材料的质量及混凝土密实度。提高混凝土耐久性的主要措施有：
①根据工程环境及要求，合理选用水泥品种。 ②控制水灰比及保证足够的水泥用量。
③选用质量良好、级配合理的骨料和合理的砂率。 ④掺用合适的外加剂。
三、特种混凝土 1.轻骨料混凝土 轻骨料混凝土是用轻粗骨料、轻细骨料(或普通砂)和水泥配制而成的干表观密度小
于2000kg/m3的混凝土。工程中使用轻骨料混凝土可以大幅度降低建筑物的自重，降低地基基础工程费用和材料运输费用;可使建筑物绝热性改善，节约能源，降低建筑产品的使用费用;可减小构件或结构尺寸，节约原料，使使用面积增加等。
(1)轻骨料混凝土的分类。
1)按干表观密度及用途分为：保温轻骨料混凝土，干表观密度等级≤0.8t/
;结构保温轻骨料混凝土，干表观密度等级为0.8～1.4t/
;结构轻骨料混凝土，干表观密度等级为1.4 -2.Ot/
。
2)按轻骨料的来源分为：工业废渣轻骨料混凝土，如粉煤灰陶粒混凝土、膨胀矿渣混凝土等;天然轻骨料混凝土，如浮石混凝土等;人造轻骨料混凝土，如膨胀珍珠岩混凝土等。
3)按细骨料品种分为：砂轻混凝土，由轻粗骨料和全部或部分普通砂为骨料的混凝土;全轻混凝土，粗、细骨料均为轻质骨料的混凝土。
(2)轻骨料混凝土的物理力学性质。不同的轻骨料，其堆积密度相差悬殊，常按其堆积密度分为8个等级(0.3-1.2t/
)o轻骨料本身强度较低，结构多孔，表面粗糙，具有较高吸水率，故轻骨料混凝土的性质在很大程度上受轻骨料性能的制约。
1)强度等级。强度等级划分的方法同普通混凝土，按立方体抗压标准强度分为13个 强度等级：CL5、CL7.5、CL10、CLl.5、CL20.CL25、CL30、CL35、CL40、CL45、 CL50、CL55和CL600
2)表观密度。按干表观密度分为12个密度等级(0.8～2.Ot/
)o在抗压强度相同的条件下，其干表观密度比普通混凝土低25%～50%0
3)耐久性。因轻骨料混凝土中的水泥水化充分，毛细孔少，与同强度等级的普通混凝土相比，耐久性明显改善，如抗渗等级可达SD25、抗冻等级可达D150。
4)轻骨料混凝土的弹性模量比普通混凝土低20%-50%，保温隔热性能较好，导热 系数相当于烧结普通砖的导热系数，约0.28～0.87W/(m.K)o
2.防水混凝土
防水混凝土又叫抗渗混凝土，防水混凝土的抗渗性能不得小于P6，一般通过对混凝土组成材料质量改善，合理选择配合比和集料级配，以及掺加适量外加剂，达到混凝土内部密实或是堵塞混凝土内部毛细管通路，使混凝土具有较高的抗渗性能，可提高混凝土结构自身的防水能力，节省外用防水材料，简化防水构造，对地下结构、高层建筑的基础以及贮水结构具有重要意义。结构混凝土抗渗等级是根据其工程埋置深度来确定的，按《地下工程防水技术规范》GB 50108的规定，设计抗渗等级有P6、P8、Pl0、P12。
实现混凝土自防水的技术途径有以下几个方面： (1)提高混凝土的密实度。
1)调整混凝土的配合比提高密实度。一般应在保证混凝土拌和物和易性的前提下，减小水灰比，降低孔隙率，减少渗水通道。适当提高水泥用量、砂率和灰砂比，在粗骨料周围形成质量良好的、足够厚度的砂浆包裹层，阻隔沿粗骨料表面的渗水孔隙。改善骨料颗粒级配，降低混凝土孔隙率。
2)掺人化学外加剂提高密实度，在混凝土中掺人适量减水剂、三乙醇胺早强剂或氯化铁防水剂均可提高密实度，增加抗渗性。减水剂既可减少混凝土用水量，又可使水充分分散，水化加速，水化产物增加;三乙醇胺是水泥水化反应的催化剂，可增加水泥水化产物;氯化铁防水剂可与水泥水化产物中的Ca(OH)2生成不溶于水的胶体，填塞孔隙，从而配制出高密度、高抗渗的防水混凝土。氯化铁防水剂的掺量为水泥重量的3%，用水稀释后使用。
3)使用膨胀水泥(或掺用膨胀剂)提高混凝土密实度，提高抗渗性。目前掺用膨胀剂的方法应用颇广，但必须首先依据《混凝土膨胀剂》JC 476严格检验膨胀剂本身的质量，合格后掺用，方可取得应有的防水效果。
(2)改善混凝土内部孔隙结构。在混凝土中掺人适量引气剂或引气减水剂，可以形成大量封闭微小气泡，这些气泡相互独立，既不渗水，又使水路变得曲折、细小、分散，可显著提高混凝土的抗渗性。 ，
防水混凝土施工技术要求较高，施工中应尽量少留或不留施工缝，必须留施工缝时需设止水带;模板不得漏浆;原材料质量应严加控制;加强搅拌、振捣和养护工序等。
3.碾压混凝土
碾压混凝土是由级配良好的骨料、较低的水泥用量和用水量、较多的混合材料(往往加入适量的缓凝剂、减水剂或引气剂)制成的超干硬性混凝土拌和物，经振动碾压等工艺达到高密度、高强度的混凝土，是道路工程、机场工程和水利工程中性能好、成本低的新型混凝土材料。
(1)对碾压混凝土组成材料的要求。
1)骨料。由于碾压混凝土用水量低，较大的骨料粒径会引起混凝土离析并影响混凝土外观，最大粒径以20mm为宜，当碾压混凝土分两层摊铺时，其下层集料最大粒径采用40mmo为获得较高的密实度应使用较大的砂率，必要时应多种骨料掺配使用。为承受施工中的压振作用，骨料应具有较高的抗压强度。
2)混合材料。混合材料除具有增加胶结和节约水泥作用外，还能改善混凝土的和易性、密实性及耐久性舢，碾压混凝土施工操作时间长，碾压成形后还可能承受上层或附近振
动的扰动，为此常加入缓凝剂。为使混凝土在水泥浆用量较少的情况下取得较好的和易性，可加入适量的减水剂;为改善混凝土的抗渗性和抗冻性可加入适量的引气剂。
3)水泥。当混合材料掺量较高时宜选用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，以便混凝土尽早获得强度;当不用混合材料或用量很少时，宜选用矿渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥，使混凝土取得良好的耐久性。
(2)碾压混凝土的特点。
1)内部结构密实、强度高。碾压混凝土使用的骨料级配孔隙率低，经振动碾压内部结构骨架十分稳定，因此能够充分发挥骨料的强度，使混凝土表现出较高的抗压强度。 2)干缩性小、耐久性好。振动碾压后，一方面内部结构密实且稳定性好，使其抵抗变形的能力增加;另一方面，由于用水量少，混凝土的干缩减少，水泥石结构中易被腐蚀的氢氧化钙等物质含量也很少，这些都为其改善耐久性打下了良好的基础。
3)节约水泥、水化热低。因为碾压混凝土的孔隙率很低，填充孔隙所需胶结材料比普通混凝土明显减少;振动碾压工艺对水泥有良好的强化分散和塑化作用，对混凝土流动性要求低，多为干硬性混凝土，需要起润滑作用的水泥浆量减少，所以碾压混凝土的水泥用量大为减少。这不仅节约水泥，而且使水化热大为减少，使其特别适用于大体积混凝土工程。
4.高强混凝土
高强度混凝土是用普通水泥、砂石作为原料，采用常规制作工艺，主要依靠高效减水剂，或同时外加一定数量的活性矿物掺和料，使硬化后强度等级不低于C60的混凝土。 (1)高强混凝土的特点。
1)高强混凝土的优点。
①高强混凝土可减少结构断面，降低钢筋用量，增加房屋使用面积和有效空间，减轻地基负荷。
②高强混凝土致密坚硬，其抗渗性、抗冻性、耐蚀性、抗冲击性等诸方面性能均优于普通混凝土。
③对预应力钢筋混凝土构件，高强混凝土由于刚度大、变形小，故可以施加更大的预应力和更早地施加预应力，以及减少因徐变而导致的预应力损失。
2)高强混凝土的不利条件。
①高强混凝土容易受到施工各环节中环境条件的影响，所以对其施工过程的质量管理水平要求高。
②高强混凝土的延性比普通混凝土差。 (2)高强混凝土的物理力学性能。
1)抗压性能。与中、低强度混凝土相比，高强混凝土中的孔隙较少，水泥石强度、水泥浆与骨料之间的界面强度、骨料强度这三者之间的差异也很小，所以更接近匀质材料，使得高强混凝土的抗压性能与普通混凝土相比有相当大的差别。
2)早期与后期强度。高强混凝土的水泥用量大，早期强度发展较快，特别是加入高效减水剂促进水化，早期强度更高，早期强度高的后期增长较小，掺高效减水剂的，其后期强度增长幅度要低于没有掺减水剂的混凝土。
3)抗拉强度。混凝土的抗拉强度虽然随着抗压强度的提高而提高，但它们之间的比
值却随着强度的增加而降低。劈拉强度为立方体的抗压强度
的1/15 -1/18，抗折强度约为
的1/8-1/12，而轴拉强度约为
的1/20～1/240在低强混凝土中，这些比值均要大得多。
4)收缩。高强混凝土的初期收缩大，但最终收缩量与普通混凝土爽体相同，用活性矿物掺和料代替部分水泥还可进一步减小混凝土的收缩。
5)耐久性。混凝土的耐久性包括抗渗性、抗冻性、耐磨性及抗侵蚀性等。高强混凝土在这些方面的性能均明显优于普通混凝土，尤其是外加矿物掺和料的高强度混凝土，其耐久性进一步提高。
(3)对高强混凝土组成材料的要求。
1)应选用质量稳定、强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
2)对强度等级为C60的混凝土，其粗骨料的最大粒径不应大于31.5mm;对高于 C60的，其粗骨料的最大粒径不应大于25mm。
3)配制高强混凝土所用砂率及所采用的外加剂和矿物掺和料的品种、掺量，应通过试验确定。
4)高强度混凝土的水泥用量不应大于550kg/
;水泥和矿物掺和料的总量不应大于600kg/
。
5.纤维混凝土
纤维混凝土是以混凝土为基体，外掺各种纤维材料而成，掺人纤维的目的是提高混凝土的抗拉强度与降低其脆性。纤维包括钢纤维、碳纤维、玻璃纤维、尼龙、聚丙烯、人造丝以及植物纤维等。纤维混凝土目前已逐渐地应用在高层建筑楼面、高速公路路面、荷载较大的仓库地面、停车场、贮水池等处。大量材料性能和工程结构试验证明，纤维混凝土对增强混凝土早期抗拉强度，防止早期由沉陷、水化热、干缩而产生的内蕴微裂纹，减少表现裂缝和开裂宽度，增强混凝土的防渗性能、抗磨损抗冲击性能及增强结构整体性有显著作用。纤维混凝土的作用如下：
(1)很好地控制混凝土的非结构性裂缝。 (2)对混凝土具有微观补强的作用。
(3)利用纤维束减少塑性裂缝和混凝土的渗透性。 (4)增强混凝土的抗磨损能力。
(5)静载试验表明可替代焊接钢丝网。 (6)增加混凝土的抗破损能力。
(7)增加混凝土的抗冲击能力。
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