混凝土材料学详细版期末重点.docx

混凝土材料学详细版期末重点
第一章 总概
■什么是砼？
混凝土是指由水泥、石灰、石膏等无机胶凝材料和水或沥青、树脂等有机胶凝材料的胶状物与集料，必要时加入化学外加剂和矿物外加剂，按一定比例混合，并在一定条件下硬化而成的人造石材。
【水泥+水+砂+石=普通水泥混凝土】
■【水泥+水=水泥浆】在混凝土中的作用：
（1）、填充作用：填充砂、石集料间空隙；具有密实性。
（2）、润滑作用：包裹砂、石集料表面；降低摩擦，提高流动性。
（3）、胶结作用：把散粒的砂、石胶结为一个整体。
■【水泥浆+砂=砂浆】在混凝土中的作用：
（1）、填充作用：填充石子之间空隙。
（2）、粘聚作用：粘聚（使粗集料在施工过程中不离析）和保水作用。
（3）、骨架作用：砂是细集料，起骨架和抑制体积变形的作用（收缩）。
{石子（粗骨料）起骨架和抑制体积变形作用，同时降低混凝土经济成本。需透水结构用无沙混凝土}

■混凝土的分类？
胶凝材料（无机、有机）、表观密度、强度等级、用途、施工工艺、配筋方式等

混凝土在工程建设中的重要性：混凝土是现代土木建筑中用量最大、用途最广一种工程材料。
■混凝土的优点：经济、可塑性好、性能可设计、耐久性好、耐火性好、复合能力强、利用废弃物能力强。
■混凝土的缺点：抗拉强度低、抗裂性差、自重大比强度低、质量波动大、施工期长。

第二章 胶凝材料·胶凝材料的定义与分类
定义：凡能在物理、化学作用下，由可塑性浆体变为坚固的石状体，在次过程中能将散粒的砂、石胶结成一个整体，且有一定机械强度的物质，统称胶凝材料。
分类：无机 和 有机 两大类。
有机胶凝材料指沥青和各种树脂等材料。
无机胶凝材料：气硬性（只能在空气中硬化，并保持或持续提高其强度；石膏石灰、水玻璃等）；水硬性（既能在空气中硬化也能在水中硬化，保持并继续提高其强度；各种水泥）

胶凝材料·通用水泥·硅酸盐水泥
■什么是硅酸盐水泥？
凡由硅酸盐水泥孰料、0%~5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，都称为硅酸盐水泥。

孰料：凡以适当组成生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的物料，称为硅酸盐水泥孰料，简称孰料。
硅酸盐水泥分类：P·I（不含掺和料）；P·II（石灰，矿渣<5%）

■硅酸盐水泥的生产过程？
原料：石灰质原料（CaO，石灰石、白垩）；粘土质原料（SiO2、Al2O3、Fe2O3，粘土、页岩）；辅助原料（校正某氧化物不足，铁矿石、砂岩）。
生产：“两磨一烧”，生料的配合与磨细、生料煅烧成孰料、孰料与石膏磨细成水泥。
生料煅烧：干燥、预热、分解、孰料烧成、冷却。

1、 原料破碎、配料与粉磨
石灰石、砂岩、粘土先需粉碎，一般用鄂式破碎机、反击式破碎机等，一起按配料计量入磨机粉磨成生料，生料粉磨一般用球磨机。
2、 生料煅烧的物理化学变化：
（1）、生料的干燥与脱水：自由水蒸发、粘土质原料脱水分解成无定形Al2O3和SiO2。
（2）、碳酸盐分解：碳酸镁和碳酸钙分解成氧化镁、氧化钙和二氧化碳。
（3）、固相反应：孰料矿物的形成（C3S、C2S、C2A、C4AF）
（4）、孰料烧成：液相生成并持续C2S->C3S
（5）、孰料冷却：快速冷却可以阻止C3S分解和C2S向ﻻ型转变。
3、水泥粉磨
水泥孰料和石膏混合材料一起磨细即成水泥，一般用球磨机。

■加入石膏的目的？
加入石膏的目的是调节水泥凝结时间，使水泥不致发生快凝或闪凝现象。同时在最佳水泥掺量时可得到水泥最高强度。

■硅酸盐水泥孰料的组成
化学组成：CaO（62~67）、SiO2（18~24）、Al2O3(4~7)、Fe2O3(2~7);白水泥氧化铁<0.5%。
矿物组成：C3S、C2S、C3A、C4AF；
■组分特点？【 P24页硅酸盐矿物的表，自补】

大体积混凝土希望水化热小。

■有害成分？
孰料中，对水泥影响较大的有
（1） 、游离氧化钙
配料不当、煅烧不良，部分氧化钙未被吸收反应，称为游离氧化钙。游离氧化钙结构致密，水化很慢，水化生成的氢氧化钙会在硬化水泥浆体内部产生局部膨胀应力，导致硬化水泥浆体开裂甚至破坏，即引起安定性不良。
（2） 、方镁石（氧化镁，碳酸镁分解）
孰料中含有少量氧化镁时，能降低液相生成温度，增加液相数量，降低液相粘度，利于孰料形成，并可改善孰料的色泽。2%。多余的氧化镁即游离状态存在的方镁石，含量多时使水泥安定性不良
（3） 、三氧化硫
由石膏带来。石膏掺量合适时，可调节水泥的凝结时间，并可提高水泥性能；石膏掺量过多，使水泥的性能变差。（钙矾石）3.5%
（4） 碱分（K2O、Na2O）
碱分含量高时，会与活性集料作用，产生碱集料反应。

硅酸盐水泥孰料的水化与凝结硬化
水化速率
水化程度
水化深度
关系？：孰料矿物组成与结构、细度、加水量、养护温度、混合材料、外加剂等均会影响水化速率。
凝结：水泥加水后具有可塑性，随时间可塑性降低，最后失去可塑性的过程。
硬化：随水化的不断进行，水泥浆体转变为具有一定强度的固体的过程。
C3S、C2S、C3A、C4AF
C3S、C2S水化产生 水化硅酸钙（凝胶）+氢氧化钙，提供石灰饱和溶液水化环境。
C3A水化产生 水化铝酸三钙，水化铝酸三钙在氢氧化钙环境下变为水化铝酸四钙。
（水化铝酸四钙室温下稳定存在于碱性介质，数量增长快，被认为时瞬凝的主要原因。因此加入石膏调节凝结时间。）
有石膏、氧化钙存在条件下，水化铝酸四钙与石膏反应生成 三硫型水化硫铝酸钙（钙矾石AFt）
（钙矾石时难溶的针状晶体，包围在水泥颗粒周围，形成保护膜延缓水化）
若C3A过量而石膏耗尽，AFt与C3A生成 单硫型水化硫铝酸钙（AFm）
C4AF水化生成 水化铝酸钙+水化铁酸钙/（氢氧化钙或石膏存在）水化铝酸钙+水化硫铁酸钙

■水化产物有哪些?
水化硅酸钙、氢氧化钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙、水化硫铝酸钙。

■石膏为什么可缓凝？
石膏存在时，与水化铝酸四钙生成钙矾石，包裹在水泥颗粒表面，延缓水化作用。
石膏的缓凝机理：一般认为是C3A在石膏、石灰的饱和溶液中生成溶解度极低的钙矾石，这次棱柱状的小晶体覆盖在水泥颗粒表面上成为一层薄膜，封闭水泥颗粒的表面，阻滞水分子以与离子的扩散，从而延缓了水泥颗粒特别是C3A的继续水化。

■水泥问什么会凝结/硬化？
水化反应的发生。
水泥颗粒不断水化，水化产物不断增多，包裹水泥颗粒表面的凝胶膜增厚并破裂，颗粒间空隙减小，相互接触后形成网状结构，水泥浆体就失去塑形出现凝结现场。
随水化反应继续进行，水化产物不断增加并填充颗粒间空隙，晶体长大连生并与凝胶体相互贯穿形成的凝聚结晶网状结构不断加强，结构逐渐紧密，水泥浆体产生强度而开始硬化。
[硬化后的水泥浆体是由 凝胶体、结晶体、未水化的水泥颗粒、水、空隙 组成；表面到内部，越到内部水分难进入水化越难]
■影响硅酸盐水泥凝结硬化的因素？
1、 水泥孰料矿物组成与细度。2、水泥浆的水灰比。3、石膏掺量：过多对缓凝作用不大且会引起安定性不良。4、环境温度与湿度。5、养护时间/龄期。

水灰比：水泥质量和水灰质量之比，w/c。

■为什么强度随龄期增加而增加？/为什么要养护？
水泥的水化是从颗粒表面逐步向内部进行的，随养护时间的增加，水泥的水化程度不断增大，水化产物也不断增多。因此，硬化水泥浆体的强度的发展是随龄期而增长的。

硅酸盐水泥的主要技术性质
1、 密度与堆积密度
2、 细度：水泥的粗细程度。细度的表示用筛余量或比表面积
■水泥细度越细越好？
并不。颗粒越细，表面积就越大，水化作用的发展就越迅速而充分，凝结硬化的速度加快，水泥的早期强度就越高。
但是，水泥磨得越细，消耗粉磨能量越多，成本就越高，在空气中硬化时收缩较大，且越易于与空气中水分与CO2反应，因此不宜久置保存困难。

3、 标准稠度用水量：需水量，占水泥质量的百分比。
■测定方法：标准法和代入法，由矛盾以代入法为准。24%~30%
4、 凝结时间：可塑态到固体的时间
初凝时间：从加水开始，到标准稠度水泥浆开始失去可塑性为止的时间。
终凝时间：从加水开始，到标准稠度水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度的时间。
【初凝不过快>45min，搅拌运输浇筑；终凝不过慢<6.5h，硬化强度下一步施工。】
5、 体积安定性：凝结硬化过程中，体积变化的均匀性。
使用安定性不良水泥，构件产生膨胀性裂缝，降低工程质量，甚至引起严重事故。
■引起水泥体积安定性不良的原因：（熟化产生体积膨胀）
（1） 、f-CaO
（2） 、方镁石
（3） 、掺入石膏过多SO3：过多的SO3会与固态的水化铝酸钙反应成水化硫铝酸钙，膨胀。

■测定方法：试饼法或雷氏法，有争议以雷氏法为准

沸煮法，加速氧化钙的熟化，只能检测f-CaO引起的安定性不良。
压蒸法，检测游离氧化镁的危害，游离氧化镁熟化比f-CaO慢。
浸水法：检测石膏的危害，长期在常温的水中才能发现石膏的危害。
安定性不良的水泥必须做废品处理，不可应用与工程中。
■假凝现象与快凝现象？
假凝，水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬的现象，放热量极微，经搅拌后浆体恢复塑性，正常凝结对强度无不利影响。而，快凝或闪凝的浆体具有一定强度，重拌不能使其再具塑性。
6、 强度：按3d、28d的抗压强度和抗折强度来划分。
7、 水化热
冬季，水化热利于水泥正常凝结。但对于大体积混凝土工程（大坝、桥墩）不利。因建筑内外温差较大，引起局部拉应力产生裂缝。因此，大体积混凝土工程采用水化热较低的水泥，不宜采用硅酸盐水泥。若使用水化热较高的水泥，应采取必要的降温措施（冷却水管）。

硅酸盐水泥的腐蚀与防治
■腐蚀原因？
1、（内因）本身的水化产物，氢氧化钙与其他成分能一定程度溶于水，特别是软水。
2、（外因）氢氧化钙、水化铝酸钙等碱性物质，与环境中的酸类、盐类发生化学反应，生成易溶于水或无胶结能力或结晶膨胀的化合物。
3、水泥石本身不密实，有很多毛细通道，侵蚀介质易于进入其内部。

■侵蚀破坏作用：
1、溶出性侵蚀（软水侵蚀）：水泥的水化产物都必须在一定浓度的石灰溶液中才能稳定存在，若低于该浓度，则水化产物会被溶解或分解（极限石灰浓度）。当环境水质较硬，即重碳酸盐含量高时，反应生成碳酸钙，积聚在硬化水泥浆体孔隙内，形成密实保护层，阻止环境水渗入。所以水的暂时硬度越高，对水泥的侵蚀越小；越软，腐蚀越大。密实性高的混凝土，溶出性侵蚀发展很慢。
2、酸类腐蚀：（1）、碳酸性腐蚀。（2）、一般性酸腐蚀。
3、盐类腐蚀：（1）、硫酸盐腐蚀：二水石膏，体积膨胀。[C3A的水化产物水化铝酸钙 的 与硫酸盐反应。]
（2）、镁盐腐蚀：硫酸镁，溶解+体积膨胀 双重腐蚀。
■防护措施？
1、根据环境侵蚀特点，选择合适的水泥品种。如，软水，含氢氧化钙少的掺活性料硅酸盐水泥；硫酸盐侵蚀，C3A含量较少的抗硫酸盐水泥。
2、提高硬化水泥浆体的密实程度。减少水的渗透作用，则可减轻环境的侵蚀破坏作用。
3、设置防护层。在侵蚀作用较强，上述抵抗侵蚀能力不够时，设置耐腐蚀性高且不透水的防护层，沥青、塑料、玻璃、耐酸陶瓷。

■什么时混合材料？（为什么要加混合材料？）
生产水泥时，为节约水泥孰料，提高水泥产量，扩大水泥品种，同时也为改善水泥性能，调节水泥强度等级而加入水泥中的天然矿物质材料称为水泥混合材料。
■混合材料的分类？以与各类材料的来源与特点。
两大类：活性混合材料 以与 非活性混合材料
一、活性混合材料
1、粒化高炉矿渣
来源：冶炼生铁时的副产品。硅酸钙（镁）与铝硅酸钙（镁）为主。
化学成分与硅酸盐水泥相似，但CaO含量低，SiO2含量偏高。
矿渣分为酸性、碱性、中性。
特点：多用于海洋工程建筑，抵抗氯离子扩散渗透很有效。
活性：CaO、Al2O3越多，活性越高；SiO2越多，活性越低；MgO对活性有利且
在矿渣中不影响水泥安定性；MgO、TiO2降低活性；硫化物和氟化物是矿渣的有害成分；玻璃体越多，活性越高。酸性的粘度比碱性的高，则易生产玻璃体。矿渣冷却速率越快，玻璃体含量越高，但若自然冷却，则为非活性混合材料。质量系数越大，矿渣活性越高。
质量系数公式：
K=

2、火山灰质混合材料
来源：天然的或人工的以SiO2、Al2O3为主的矿物质材料。
特点：本身不会硬化，与石灰加水拌合后具水硬性。（因为火山灰含较多活性SiO2和Al2O3，与氢氧化钙反应）
3、 粉煤灰
来源：火电厂发电燃煤——煤粉的废渣，从煤粉炉烟道气体中收集的粉末。
特点：利用粉煤灰可节约水泥。一般，含量越高，烧失量越小，细度越细，粉煤灰质量越好。

二、非活性混合材料
水化产物无胶凝性，在水泥中起填充作用。
天然：石灰石、砂岩、白云石、粘土质石灰岩
人工：未粒化的块状高炉矿渣、低活性的燃料渣
■非活性混合材料的作用是什么？
在水泥中起调节水泥强度等级、节约水泥孰料、增加水泥产量、降低水化热等作用。

非活性材料应有足够细度，不含或极少含对水泥有害的杂质。

掺混合材料的硅酸盐水泥·普通硅酸盐水泥（P·O）
定义：硅酸盐水泥+6%-15%混合材料+石膏。（新标准的混合材料是6%-20%）
■普通硅酸盐水泥与硅酸盐水泥的区别？
普通硅酸盐水泥掺入了少量混合材料，因此其基本特征与硅酸盐水泥相近，又稍有差异：
水泥强度等级相同时，普通硅酸盐水泥的早期硬化速度稍慢；3d抗压强度稍低，抗冻、耐磨性能也稍差。

■普通硅酸盐水泥技术要求的不同点？
除强度等级外，1、细度：0.08mm方孔筛的筛余<10%
2、凝结时间：初凝>45min，终凝<10h。其他技术要求与硅酸盐水泥相同。
■普通硅酸盐水泥的适用范围？
一般工程混凝土与预应力钢筋混凝土。

掺混合材料的硅酸盐水泥·矿渣硅酸盐水泥（P·S）
■与硅酸盐水泥相比，矿渣水泥的特点？（火山灰与粉煤灰与之相似）
1、早期强度低，后期强度高。 两步水化：首先是水泥孰料的水化。然后生成的氢氧化钙才与矿渣终的活性氧化硅与活性氧化铝反应。由于矿渣中孰料含量相对较少，活性SiO2和Al2O3与氢氧化钙常温下反应较缓慢，故矿渣水泥啊走起硬化较慢，早期强度低，但在硬化后期（28d）以后的强度发展将超过硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。一般，矿渣掺量越多，早期强度越低，但后期强度增长率越大。
2、具有较强的抗溶出性侵蚀与抗硫酸盐侵蚀能力。 因孰料相对少，C3S和C3A含量相对较少；孰料水化的氢氧化钙二次反应使水泥中易受腐蚀的氢氧化钙大为减少；因掺入矿渣，易受腐蚀的C3A含量相对降低。
3、水化热低。 发热量高的C3A和C3A相对较少。
4、环境温度对凝结硬化的影响较大。 湿热条件下（蒸汽养护），硬化速度加快，强度发展较快；但温度低时，硬化缓慢，故冬季施工时，需采取措施，加强保温养护。
5、耐热性好。 矿渣具一定的耐高温性。
（缺）
6、保水性差、泌水性较大。 因为矿渣颗粒难以磨得很细且矿渣玻璃质的亲水性较弱。使混凝土内形成毛细管通道与水囊，水分蒸发后形成孔隙，混凝土的密实性、均匀性和抗渗性降低。
7、抗碳化能力差。 矿渣水泥浆体中氢氧化钙含量较少，碱度较低，碳化较快，碳化深度也较大。
8、干缩性大。
9、抗冻性较差、耐磨性较差。 矿渣不宜用于严寒地区水位经常变动的部位；也不宜用于受高速水流冲刷作用或其他有耐磨要求的工程。
■矿渣水泥的用途？
可广泛用于 地面与地面建筑物，制造各种混凝土和钢筋混凝土构件，适用于有抗溶出性或抗硫酸盐侵蚀要求的水工建筑、地下工程和海港工程，有低热要求的大坝、大型基础等大体积混凝土工程，有耐热要求的高温车间、高炉基础、高热气体通道等耐热工程，特别适用于制作蒸汽养护的混凝土预制构件。
矿渣水泥不适用于受冻融、干湿交替或冲刷磨损作用的建筑物部位。

掺混合材料的硅酸盐水泥·火山灰质硅酸盐水泥（P·P）
两步水化
■火山灰质硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥的共同点？
早期强度低，后期强度增长率大，水化热低，环境温度对凝结硬化影响大，抗侵蚀性较强，抗冻性和抗碳化能力差。
■火山灰水泥的特点？
1、抗渗性好、耐水性好。火山灰水泥颗粒较细，泌水性小，其水化硅酸钙胶体使硬化水泥浆体结构致密。
2、在干燥环境中易产生裂缝。 干缩现象较矿渣水泥更为显著，水化硅酸钙胶体会逐渐干燥，产生干缩裂缝。
3、耐蚀性较强。
■火山灰水泥的适用范围？
适用于蒸汽养护的混凝土构件、大体积工程、抗软水和硫酸盐侵蚀的工程，此外特别适用于有抗渗要求的混凝土结构。不宜用于干燥环境的工程，亦不宜用于有抗冻要求的工程。

掺混合材料的硅酸盐水泥·粉煤灰硅酸盐水泥（P·F）
■与火山灰水泥相比，粉煤灰水泥的主要特点？
1、早期强度低。比矿渣火山灰水泥都低。
2、干缩性小、抗裂性好，配置混凝土和易性好。
3、除可用于一般工业与民用建筑外，特别适用于水利工程、大体积混凝土工程与地下和海港工程，抗硫酸盐侵蚀的一般工程。

复合硅酸盐水泥（P·C）
特点：同时掺入两种或以上混合材料，混合材料相互补充，可更好的发挥混合材料格子的优良特性，使是你性能得到全面改善。如。矿渣和火山灰复掺，可有效改善水泥的需水性。
适用范围：与主要混合材料的品种有关。

通用水泥的选用（考点·选择题）
考题，如，大体积混凝土选用什么水泥？ABCD选项
快硬混凝土选用什么水泥？
P45页表·详记

特种水泥【选择题·品种和适用范围】
一、快硬硅酸盐水泥：早期强度增长率较高
孰料煅烧良好<--生料均匀，比表面积大；硬化速度快，早期强度高<--C3S和C3A含量较高；石膏含量也适当增加；3d抗压强度来表示强度等级。
■适用范围？
主要用于紧急抢修工程、军事工程、预应力钢筋混凝土构件、低温施工工程。由于水化热大，不宜用于大体积混凝土工程。
■特点？
1、水化热高且集中。2、早期强度高，但干缩率较大。3、储存和运输过程容易失效。

二、快硬硫铝酸盐水泥 R·SAC
■特点？
早期强度高，长期强度稳定，低温硬化性能好，在5℃时仍能正常硬化。硬化后水泥浆体结构致密，孔隙率小，抗冻性和抗渗性好，抗硫酸盐腐蚀能力强。
■适用？
主要用于抢修工程，冬季施工工程、地下工程与配置膨胀水泥和自应力水泥。此外，由于水泥浆体碱度低，对玻璃纤维的腐蚀性小，因此可用于生产各种玻璃纤维制品。

三、膨胀水泥
具有膨胀性能。常见有：硅酸盐型、铝酸盐型、硫铝酸盐型。

四、油井水泥
专用于油井、气井的固井工程，又称堵塞水泥。油井地步的温度和压力，随着井深的增加而提高。油井水泥使用的环境为高温高压，要求具有良好的流动性，凝结快且终凝和初凝的时间间隔短，早期强度高。随着井深的增加，C3S和C3A的含量应逐渐减少，以防止流动性和强度的降低，而C2S含量和石英砂等的含量应逐步增加以保证水泥的强度。

五、抗硫酸盐硅酸盐水泥
■特点？
由于限制了水泥孰料中的C3S和C3A含量，水泥的水化热较低，抗硫酸盐侵蚀的能力较强。
■适用？
一般受硫酸盐侵蚀的海港、水利、地下、隧涵、引水、道路和桥梁等基础工程。一般可抵抗硫酸根离子浓度不超2500毫克/升的纯硫酸盐的腐蚀。

六、大坝水泥
大坝水泥（中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥）的主要特点是水化热低，适用于大坝、大型基础等大体积混凝土工程。
各孰料矿物的水化热与放热速率的大小顺序为：C3A>f-CaO>C3S>C4AF>β-C2S。因此，降低C3A、f-CaO、C3S的含量有利于降低水化热。但为了保证水泥的强度，C3S不宜过低。使用时根据实际情况、部位选用合适的大坝水泥品种。

七、白色水泥和彩色水泥
主要用于建筑装饰工程的分数和雕塑，并可制造有艺术性的彩色和白色混凝土。普通硅酸盐水泥的颜色主要是由Fe2O3存在引起的，当3-4，暗灰色；0.45-0.7，淡绿色；降至0.45以下时，基本可达到白水泥的白度要求。此外，应尽量减少氧化锰、氧化铬等着色氧化物的含量。

集料 细集料<5mm<粗集料
表观密度、堆积密度、孔隙率、含水状态和含水率、颗粒形状和表面特征
细集料（砂：天然砂、混合砂、人工砂）
■各种砂的特点？
天然河砂、湖砂、海砂表面光滑，外形近于球形，拌制的混凝土流动性较好，但与水泥浆粘结性较差，因此混凝土强度较低。山砂和人工砂表面粗糙，颗粒多棱角，用其拌制混凝土时需增加包裹集料表面的水泥浆量，流动性较差，但与水泥粘结较好，混凝土强度较高。

砂的颗粒级配：不同粒径的沙粒间的组合情况。
■如何判断级配的好坏？
用孔隙率和比表面积，孔隙率小和比表面积小则构成良好级配。用筛分法测定砂的颗粒级配。用筛上累计筛余百分率表示，按0.63mm筛孔的筛上累计筛余百分率分为三个区间，级配较好的砂，各筛上累计筛余百分率应在同一区间内。取500g试样。配制混凝土时优先用II区砂。当采用I区砂时，应提高砂率，并保持足够的水泥用量，以满足混凝土和易性要求；当采用III区砂时，宜适当降低砂率，以保证混凝土强度。
■级配对混凝土的影响？
级配好，空隙率总表面积小，节约水泥，提高混凝土强度和密实性。

细度模数（ ）：表示砂的粗细程度。
1、 细度模数计算：

A为累积筛余量。
按细度模数的分类：3.7-3.1，粗砂；3.0-23，中砂；2.2-1.6，细砂；1.5-0.7，特细砂，配制混凝土时做特殊考虑。
■砂的选用？
一般优先选用中砂，即不宜过细也不宜过粗。在配比相同的情况下，若砂过粗，拌制的混凝土粘聚性和保水性差，不易捣实成型；若砂过细，虽然粘聚性好，但流动性显著减小，要想满足流动性要求，则需增加水泥浆用量，从而导致混凝土强度降低。

2、 砂的粗细掺配公式

■砂中含泥量有和影响？
泥的颗粒极细，会粘附在砂粒表面，影响沙粒与硬化水泥浆体的粘结，降低混凝土强度，增大混凝土干缩。而当泥以团块存在时，会在混凝土中形成薄弱部分，对混凝土的质量危害更大，且混凝土强度越高影响越明显。
■砂中的危害物质有哪些？分别有哪些危害？
云母：表面光滑，粘结性差。对混凝土拌合物和易性、硬化后抗冻性抗渗性都有不利影响。
硫化物和硫酸盐：天然砂若含有过多硫化物和硫酸盐，与水化产物反应，生成的化合物结晶膨胀而产生内应力，导致混凝土破坏。
有机物：腐殖土或有机土壤，阻碍水泥的水化反应，延缓水泥硬化，降低混凝土强度，尤其实早期强度，低混凝土性能影响较大。
轻物质：与硬化水泥浆体粘结性很低，会降低混凝土强度。

■何为砂的坚固性？如何测量坚固性?
指砂在气候、环境变化或其他物理因素作用下抵抗破坏的能力。砂必须具有一定的坚固性，才能抵抗各种风化因素和冻融破坏作用，使混凝土具有良好的耐久性。
用硫酸钠溶液法测定，试样在硫酸钠溶液中经5次浸泡循环后质量损失的大小来表示。

■何为砂的碱活性？如何测量？
砂本身含有的活性物质在一定条件下与水泥中的碱（K2O、Na2O）发生碱-集料反应，发生膨胀，导致混凝土开裂。
采用化学法、砂浆长度法等方法检验砂的碱活性，以确定集料是否可用。

粗集料（卵石、碎石）
1、视密度呀求不小于2.60g/cm3.
2、吸水率：吸水率越小，骨料孔隙率越小，越坚实致密，强度越高。要求吸水率不大于1.0%，若使用吸水率较大的集料，将降低混凝土的软化系数，并显著影响混凝土的抗冻融性能。
3、混凝土用粗集料的颗粒形状以接近球形或立方形为好，针状或片状颗粒要少。

■粒径的选择以与影响？
采用粒径较大的粗集料，对大体积混凝土较为有利。粒径越大，空隙率和比表面积越小，水泥浆需量少，可节约水泥用量，提高混凝土密实度，减少混你工图的发热量和混凝土收缩。
但当DM超过150mm时，不再使水泥用量显著减少，节约水泥效果不明显。对抗冻性、抗渗性有不良影响，且还会显著降低抗气蚀性能。
最大粒径的确定，与混凝土性能要求即结构断面有关。

颗粒级配：级配好，水泥用量少，质量好。
连续级配：石子由大到小各粒级相连的级配。
间断级配
■单粒级石子能单独使用吗？间断级配的优缺点？
可以，只是比连续粒级稍差，易分解离析；采用间断级配时，集料的空隙率较小，因此可以节约水泥用量，但是，间断级配往往与天然级配情况不能相适应，再拌制混凝土时易出现离析现象，施工称量准确性也不易控制，因此工程中较少采用。

有害物质：粘土、淤泥、硫酸盐等。

强度
（一）、抗压强度
（二）、压碎指标（ ）：集料抵抗压碎的能力[压碎的所占百分比]

加压200kN。压碎指标值越小，说明卵石或碎石抵抗压碎的能力越大，强度越高。

坚固性：硫酸盐溶液法，5次浸泡循环，质量损失大小，不大于8%。
■碱活性检验？

化学外加剂
定义：在混凝土、砂浆和净浆的制备过程中，掺入不超过水泥用量5%（特殊情况除外，膨胀剂掺量10%以上），能对混凝土、砂浆或净浆的正常性能按要求而改性的每一种产品，称为混凝土外加剂。
四大分类：
1、改善混凝土流变性能：减水剂、引气剂、泵送剂。
2、调节混凝土凝结时间、硬化性能：缓凝剂、早强剂、速凝剂。
3、改善混凝土耐久性：引气剂、防水剂、阻锈剂
4、改善混凝土其他性能：加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂、泵送剂。

减水剂
分类（减水能力与增强效果）：普通减水剂、高效减水剂（超塑化剂）、早强型减水剂、引气型减水剂。
■什么是减水剂？
在不影响混凝土拌合物和易性条件下，能减少用水量并提高强度的外加剂。
■减水剂的作用机理？
1、水化产物在水泥颗粒周围形成絮凝节够，流动性很低。当掺有减水剂时，减水剂分子吸附在水泥颗粒表面，其亲水基团携带大量水分子，在水泥颗粒周围形成一定厚度的吸附水层，增大了水泥颗粒之间的可滑动性。
2、当减水剂为离子型表面活性剂时，还能使水泥颗粒表面带上同性电荷，在电性斥力作用下，水泥粒子相互分散，使水泥浆体呈溶胶结构，混你工图流动性可显著增大。
3、减水剂还使溶液的表面张力降低，在机械搅拌作用下使浆体内引入部分气泡，这些微细气泡有利于水泥浆流动性的提高。

■掺用减水剂的效果？
1、在配合比不变的情况下可增大混凝土拌合物的流动性，且不致降低混凝土强度。
2、在保持流动度与水灰比不变的条件下，可减少用水量与水泥用量，以节约水泥。
3、在保持流动度与水泥用量不变的条件下，可减少用水量从而降低水灰比，提高混凝土强度和耐久性。
■常用减水剂有哪些？
木质素系、萘系、树脂系、糖蜜系、复合减水剂。

引气剂
■什么是引气剂？
在混凝搅拌过程中引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡。
■掺加引气剂的优缺点？
优点：1、改善混凝土拌合物的和易性
2、显著提高混凝土的耐久性。由于气泡能融断混凝土中的毛细管通道，并能对水泥石内水分结冰时产生的水压力具有缓冲作用，所以能显著提高混凝土的抗渗性与抗冻性
3、降低混凝土的弹性模量，提高混凝土的抗裂性
4、引气剂不会引起钢筋锈蚀，且对防止碳化作用、减缓混凝土中性化速度有利。
缺点：
降低了混凝土的强度与耐磨性。

缓凝剂
效果：延缓混凝土凝结时间。
适用：在混凝土施工中，防止在气温较高（夏季施工）或运距较长的情况下混凝土过早凝结而影响浇筑质量，另外也为防止分层浇筑时出现冷缝等质量事故，常需在混凝土中加入缓凝剂。
缓凝剂的种类较多：木钙类、糖类、有机酸类、无机盐类。常用 木钙和糖蜜，其中以糖蜜缓凝效果最好，这两种同时具有缓凝和减水效果

早强剂
效果：提高混凝土早期强度，但对后期强度无显著影响。
适用：多用于冬季施工或紧急抢修工程。目前广泛使用的早强剂主要有三类：氯盐类、硫酸盐类、三乙醇胺类，但更多的是他们的复合早强剂。

速凝剂
效果：使混凝土迅速凝结硬化。
适用：多用于喷射混凝土与抢修工程。

其他外加剂：防水剂；防冻剂，负温下硬化；阻锈剂；养护剂；脱模剂（机油啥的）

矿物外加剂（混凝土掺和料）
为了节约水泥，改善混凝土性能。常用：粉煤灰、硅灰、磨细矿渣。

粉煤灰
来源：从燃煤电厂的烟囱收集到的灰尘。
三大效应：形态效应（物理）、活性效应（化学）、微集料效应（填充效应）
掺入方式：等量取代法、超量取代法、粉煤灰代砂、外加法。

磨细矿渣（矿渣微粉）
配制高强混凝土，提高混凝土耐久性，配制大流动度泵送混凝土。

硅灰
硅粉，火山灰活性极强。
■硅粉对混凝土性能的影响？
防止混凝土拌合物离析，提高可泵性；提高混凝土强度；提高混凝土密实性和耐久性；抑制碱-骨料反应。

混凝土拌合物的性能

一、 混凝土拌合物的和易性
包括 流动性、粘聚性、保水性。
和易性的测量方法
坍落度法，常态混凝土，坍落度越大，表示拌合物的流动性越大。
坍落扩展度法
维勃稠度（V-B）法：对坍落度小于10mm的干硬性混凝土拌合物，振实所需的秒数。

和易性的主要影响因素
1、 单位用水量。2、水泥品种。3、集料性质。4、水泥浆的数量——浆集比，水灰比不能变动。5、水泥浆的稠度——水灰（胶）比。6、砂率，砂占砂、石总质量的的百分比。7、掺和料和外加剂。8、环境条件。9、搅拌工艺。10、放置时间。

和易性的改善措施
1、 尽可能降低砂率
2、 改善砂石级配
3、 尽量用较粗的砂石
4、 当混凝土拌合物坍落度太小时，应维持水灰比不变。

混凝土拌合物的凝结时间
■混凝土凝结时间：
初凝：施工时间的极限。
终凝：混凝土力学强度开始迅速发展。
■混凝土凝结时间与水泥凝结时间的区别
水泥凝结：净浆
混凝土凝结：筛出砂浆
■混凝土凝结时间的影响因素
水泥品种、水灰比、掺和料、缓凝剂、环境温度。
■混凝土凝结时间测定方法：贯入法。

下册·混凝土强度
抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪切强度
其中以抗压强度最高，固混凝土主要用于承受压力。

抗压强度
（一） 、立方体抗压强度
混凝土标准立方抗压强度：边长150mm的立方体标准试件，标准养护条件[20+-2℃，相对湿度>95%]，养护到28d，用标准试验方法测得的极限抗压强度，称为混凝土立方体抗压强度。该强度为比较指标，用于对比。在抗压强度总体分布中，具有95%保证率的抗压强度，称为立方抗压强度标准值。
强度等级：根据立方体抗压强度标准值（MPa）的大小，将混凝土划分为不同的强度等级。C7.5、C10、C15、C20、~C60。12个强度等级。如C20指立方体抗压强度标准值为20MPa。不低于数字值。

（二） 、棱柱体抗压强度
棱柱体抗压强度标准值约是0.67倍的立方体抗压强度标准值。混凝土轴心抗压强度。
（三） 、圆柱体抗压强度

■抗压强度影响因素？
1、水泥强度与水灰（胶）比
水泥混凝土的破坏，主要发生在水泥石与骨料的界面处，以与水泥石中，所以混凝土的强度主要决定于水泥石的强度与其与骨料间的粘结力，而水泥石的强度与水灰比的大小，因此，水泥强度和水灰比是影响混凝土强度的最主要因素。
2、 骨料的种类与级配的影响
当有害物质较多且品质低劣的骨料配制混凝土时，会降低混凝土的强度；表面粗糙并富有棱角的骨料如碎石，与水泥石的粘结力较强，而卵石表面光滑，则粘结力较弱。所以在同样条件下，用碎石拌制的混凝土强度比卵石混凝土强度高。
骨料的级配良好，则拌制的混凝土强度也高。
3、 养护条件和龄期的影响
养护条件：冬季施工时，注意温度；夏季施工时，应与时洒水养护；必须高度重视的是，当温度低于0℃与缺养护水时，水泥则停止其水化。
温度：温度高，强度发展快。
湿度：湿度大，水泥水化充分。
龄期：混凝土强度随龄期的增长而增长，而且在最初7-14d内发展最快，28d后增长缓慢。
4、 施工因素的影响
搅拌均匀：机械搅拌
振捣密实：机械振捣
养护：冬季施工时，注意温度；夏季施工时，应与时洒水养护；必须高度重视的是，当温度低于0℃与缺养护水时，水泥则停止其水化。

抗拉强度
混凝土的抗拉强度一般约为抗压强度的1/7~1/14.知抗压强度可据经验公式推算抗拉强度
（一）、劈裂抗拉试验（一般采用）
（二）、轴向拉伸试验：一般会应力分布不均。
劈裂抗拉强度fts计算公式

抗拉强度RL与劈裂抗拉强度的关系：RL=0.9fts

混凝土的变形·混凝土的非荷载变形（物理与化学变形）
一、 混凝土的沉缩
混凝土拌合物沉降、泌水而引起的体积缩减。
二、 混凝土的自生体积变形
水泥水化引起的体积变化。
三、 混凝土的干湿变形
四、 混凝土的碳化收缩
混凝土在二氧化碳作用下也会产生收缩
五、 混凝土的温度变形
热胀冷缩

混凝土的荷载变形
32 / 32