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混凝土与砂浆基础知识教程
第一节 概述
 第二节 普通混凝土的组成材料
 第三节 混凝土拌合物的和易性
 第四节 硬化混凝土的强度
 第五节 混凝土的变形性能
 第六节 混凝土的耐久性
 第七节 混凝土的外加剂
 第八节 普通混凝土的配合比设计
 第九节小结
 第十节 复习思考题
      混凝土与砂浆是建筑材料课程的重点之一。主要介绍普通混凝土的组成材料，新拌混凝土的工作性及评定指标，混凝土外加剂及其作用原理和应用，硬化混凝土的力学性能、耐久性及其影响因素，混凝土配合比设计方法及混凝土质量控制等。此外，还简要介绍了其它品种混凝土及建筑砂浆的特性和用途。
第一节 概述
一、混凝土（ Concrete ）的含义 
   凡由胶凝材料（胶结料）、粗细骨料和水及其它材料，按适当的比例配合、拌合配制并硬化而成的具有所需的形体、强度和耐久性的人造石材，叫做砼，如水泥混凝土、沥青混凝土等。
即：胶凝材料＋粒状材料＋水＋其它外加材料（外加剂、混合材料） → 硬化得人工石材
   水泥砼（Cement Concrete）简称混凝土，是以水泥为胶凝材料，砂石为骨料拌制而成的混凝土，即： 水泥 ＋ 砂 ＋石＋水＋外加剂（混合材料） → 砼（混凝土） 。
水泥混凝土是现代土木工程最主要的结构材料，本章主要介绍水泥混凝土。
二、混凝土的分类
最常用：普通水泥混凝土（Ordinary Cement Concrete）
（一）按表观密度分类
1.重混凝土：为了屏蔽各种射线的辐射，采用各种高密度骨料配制的混凝土，表观密度> 2800kg/m3。骨料为钢屑、重晶石、铁矿石等重骨料，水泥为钡水泥、锶水泥等重水泥。又称防辐射混凝土，用于核能工厂的屏障结构材料。
2.普通混凝土：表观密度 2000～2800kg/m3，骨料为天然砂、石，密度一般多在2500kg/m3左右，简称砼，用于各种建筑的承重结构材料。
3.轻混凝土：表观密度<1950kg/m3，骨料为多孔轻质骨料，或无砂的大孔混凝土或不采用骨料而掺入加气剂或泡沫剂形成的多孔结构混凝土。主要用作轻质结构（大跨度）材料和隔热保温材料。
（二）按用途分类
  可分为结构砼（普通砼）、 防水砼 、耐热砼 、耐酸砼 、大体积砼、道路砼等。       
（三）按所用胶凝材料分类
  可分为水泥砼、石膏砼 、沥青砼、聚合物砼、水玻璃混凝土 等。
（四）按强度等级分
    可分为低强度砼（fcu≤ 30MPa）、 中强度砼（ fcu= 30 ～60MPa）、 高强度砼（ fcu= 60～100MPa）； 超高强度砼（ fcu＞ 100MPa）。
（五）按生产和施工方法分类
  可分为普通浇筑砼、预拌砼 、泵送砼、喷射砼、压力灌浆砼 等。
三、混凝土的特点
（一）优点
1.原材料丰富，造价低廉；
2.砼拌和物具有良好的可塑性和浇注性，易加工成型；
3.可调整性强 ，可根据使用性能的要求与设计来配制相应的混凝土；
4.抗压强度高；
5.匹配性好，与钢筋及钢纤维等有牢固的粘结力；
6.耐久性良好；
7.耐火性好，维修费少 ；
8.生产能耗低。
（二）缺点
1.自重大，比强度小；
2.抗拉强度低；
3.变形能力差，易开裂；
4.导热系数大，保温隔热性能较差；
5.硬化较慢，生产周期长，
四、砼的发展趋向
1.高性能混凝土（HPC）
  要求有高强度等级（fcu≥60Mpa）和良好的工作性、体积稳定性和耐久性。
  发展途径：
  （1）采用高性能的原料以及与之相适应的工艺；
  （2）采用多元复合途径提高混凝土的综合性能。如掺入高效减水剂，缓凝剂、引气剂、硅灰、优质粉煤灰、稻壳灰及沸石粉等。
2.绿色高性能混凝土（GHPC） 
    从节约能源、资源，减少工业废料排放和保护自然环境角度考虑，要求混凝土及其原材料的开发、生产、建筑施工作业等既能满足建设需要，又不危及后代人的延续生存环境。
3.其它新技术混凝土
  灭菌、环境调节、变色、智能混凝土等。
第二节 普通混凝土的组成材料
通混凝土组成材料是水泥、天然砂、石、水、掺合剂和外加剂 。
    其组成过程为：水＋水泥 → 水泥浆＋砂 → 水泥砂浆＋粗骨料 → 砼   
    各成分的作用：1.水泥浆能充填砂的空隙，起润滑作用，赋予混凝土拌合物一定的流动性。
             2.水泥砂浆能充填石子的空隙，起润滑作用，也能流动。
             3.水泥浆在砼硬化后起胶结作用，将砂石胶结成整体，产生强度，成为坚硬的 水泥石。
    由上可知，在混凝土硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予混凝土拌合物一定的流动，便于施工。水泥浆硬化后起胶结作用，将砂石骨料胶结成整体，产生强度，成为坚硬的水泥石。

                   图2.1  硬化混凝土的结构
一、水泥
1.水泥品种的选择
  水泥品种应根据工程性质及特点、工程所处环境及施工条件，依据各种水泥的特性，合理选择。常用水泥品种的选用见通用水泥的选用。
2.水泥强度等级的选择
  选用原则：选择与砼的设计强度等级相适应的水泥标号。
       普通砼：水泥强度等级为砼强度等级的1.5～2.0倍 ；
  高强度砼（C>30）：水泥标号为砼强度等级的0.9～1.5倍 。
二、骨料（Aggregate）
  细骨料 （Fine aggregate）：粒径为0.15 ～ 4.75mm
  粗骨料（Coarse-aggregate）：粒径> 4.75mm
  通常细、粗骨料的总体积占砼总体积的70%～80%。
  骨料性能要求：有害杂质含量少；具有良好的颗粒形状，适宜的颗粒级配和细度，表面粗糙，与水泥粘结牢固；性能稳定，坚固耐久。
（一）细骨料（砂）
（1）种类及特性
  河砂：洁净、质地坚硬，为配制混凝土的理想材料；
  海砂：质地坚硬，但夹有贝壳碎片及可溶性盐类
  山砂：含有粘土及有机杂质，坚固性差；
  人工砂：富有棱角，比较洁净，但细粉、片状颗较多，成本高 。
（2）砼用砂质量要求
  一般要求：质地坚实、清洁、有害杂质含量少。
①含泥量、石粉含量和泥块含量
  天然砂含泥量和泥块含量及人工砂石粉含量和泥块含量应分别符合表6.2.1和表6.2.2的规定。
                        表2.1  天然砂含泥量和泥块含量
项    目
 指        标
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
含泥量（按质量计）（%）
<1.0
<3.0
<5.0
泥块含量（按质量计）（%）
0
<1.0
<2.0
                       表2.2  人工砂石粉含量和泥块含量
项                   目
指        标
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
亚甲蓝试验
MB值<1.40 或合格
含泥量（按质量计）（%）
<3.0
<5.0
<7.0
泥块含量（按质量计）（%）
0
<1.0
<2.0
MB值≥1.40 或不合格
含泥量（按质量计）（%）
<1.0
<3.0
<5.0
泥块含量（按质量计）（%）
0
<1.0
<2.0
②有害物质含量
  砂中不应混有草根、树叶、树枝塑料等杂物，如含有云母、有机物及硫酸盐等，其含量应符合表6.2.3的规定。
                            表2.3  砂中有害物质含量
项     目
 指        标
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
云母（按质量计）（%），＜
1.0
2.0
2.0
轻物质（按质量计）（%），＜
1.0
1.0
1.0
有机物（比色法）
合格
合格
合格
硫化物及硫酸盐（按SO3质量计）（%），＜
0.5
0.5
0.5
氯化物（以氯离子质量计）（%），＜
0.01
0.02
0.06
  有害物质产生危害的原因：
①泥块阻碍水泥浆与砂粒结合，使强度降低；含泥量过大，会增加混凝土用水量，从而增大混凝土收缩；                
②云母表面光滑，为层状、片状物质，与水泥浆粘结力差，易风化，影响混凝土强度及耐久性；
③泥块阻碍水泥浆与砂粒结合，使强度降低；
④硫化物及硫酸盐：对水泥起腐蚀作用，降低混凝土的耐久性；
⑤有机质可腐蚀水泥，影响水泥的水化和硬化。 氯盐会腐蚀钢筋。
（3）砂的粗细程度（Mx）及颗粒级配 
  砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒，混合在一起后的总体砂的粗细程度。通常分为粗砂、中砂、细砂等几种。在相同砂用量条件峡，粗砂的总表面积比细砂小，则所需要包裹砂粒表面的水泥浆少。因此，用粗砂配制混凝土比用细砂所用水泥量要省。
  砂的颗粒级配是指不同粒径砂颗粒的分布情况。在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充，为节省水泥和提高混凝土的强度，就应尽量减少砂粒之间的空隙。要减少砂粒之间的空隙,就必须有大小不同的颗粒合理搭配。如图6.2.2。

                                                                    图2.2  骨料的颗粒级配
  砂的粗细程度及颗粒级配,常用筛分析的方法进行测定。砂的粗细程度用细度模数表示，颗粒级配用级配区表示。
  筛分析：用一套方孔孔径为9.50mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm的七个标准筛，将500g干砂试样由粗到细依次过筛，然后称量余留在各筛上的砂量，并计算出各筛上的分计筛余百分率（各筛上的筛余量占砂子总量的百分率）a1、 a2、 a3、 a4、 a5、a6 及累计筛余百分率（各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和） A1、 A2、 A3、 A4、 A5、A6计算而得，即                                Ai=a1+a2+···+ai
  如：对于2.36mm孔径，其分计筛余百分率为a2，累计筛余百分率为（a1+a2） 。
  其中a1=m1/500，a2=m2/500，a3=m3/500，以此类推。m1，m2，m3等分别为对应各筛的筛余量。分计筛余百分率与累计筛余百分率的关系见表6.2.4。
                    表2.4  分计筛余百分率与累计筛余百分率的关系
筛孔尺寸
分计筛余（％）
累计筛余（％）
   4.75
a1
    A1=a1
2.36
a2
    A2=a1+a2
1.18
a3
    A3=a1+a2＋a3
0.6
a4
    A4=a1+a2＋a3＋a4
0.3
a5
    A5=a1+a2＋a3＋a4＋a5
0.15
a6 
    A6=a1+a2＋a3＋a4＋a5＋a6 
  其中0.6mm为控制粒径，它使任一砂样只能处于某一级配区内，不会同时属于两个级配区。
①砂的粗细程度（Coarseness）
  砂的粗细程度用细度模数（Fineness Modulus）（Mx）表示。
  细度模数（Mx）通过累计筛余百分率（Cumulative percentage retained）计算而得。

  按Mx 将砂分为：
  粗砂： Mx=3.7～3.1；中砂：Mx = 3.0～2.3；
  细砂： Mx = 2.2～1.6；特细砂：Mx = 1.5～0.7
  普通砼用砂得细度模数： Mx = 3.7～1.6
②砂的颗粒级配（Gradation）
  砂的颗粒级配：骨料各级粒径颗粒的分布情况 ，以级配区或筛分曲线判定砂级配的合格性。
a) 级配区
  砂按0.6mm孔径筛的累计筛余百分率，划分成三个级配区即Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区，如表6.2.5。普通砼用砂的颗粒级配应处于任何一个区内，否则不合格。
                               表2.5  砂的颗粒级配区
         级配区
累计筛余
方孔筛径
Ⅰ区
Ⅱ区
Ⅲ区
9.50mm
0
0
0
4.75mm
10～0
10～0
10～0
2.36mm
35～5
25～0
15～0
1.18mm
65～35
50～10
25～0
0.6mm
85～71
70～41
40～16
0.3mm
95～80
92～70
85～55
0.15mm
100～90
100～90
100～90
b)筛分曲线
  以累计筛余百分率为纵坐标，以筛孔尺寸为横坐标，作出三个级配区的筛分曲线。观察所计算的砂的筛分曲线是否完全落在三个级配区的任一区内，即可判断该砂级配的合格性。

                             图2.3 筛分曲线
（4）砂的选用原则
  一般配制砼时，宜优先选用Ⅱ区砂。
  若选用Ⅰ区砂，应该适当提高砂率，保证水泥用量。
  若选用Ⅲ区砂，应该适当降低砂率，保证强度。
  若某一地区砂料过细，可采用人工级配。
  图6.2.3和图6.2.4均为级配较差的砂。

  图2.3  级配较差的砂

     图2.4  级配较差的砂
    例题：特制砼采用河砂，取砂样烘干，特取500g，按规定步骤进行了筛分，称得各筛号上的筛余量如下表。
筛孔尺寸（mm）
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
〈 0.15
筛  编  号
1
2
3
4
5
6
7
筛余量（ g）
15
75
70
100
120
100
20
  求：（1）该砂的细度模数；（2）判断该砂的级配合格否？
（3）绘制筛分曲线图。
  解：（1）求分计筛余百分率  

（2）求累计筛余百分率A

（3）计算砂的细度模数

（4）判断：用各筛号的A值与表6.5对比，该砂的累计筛余百分率落在Ⅱ区，该砂级配合格。
  因Mx = 2.67，所以是中砂
（5）绘制筛分曲线图(如图6.2.4)。

                              图2.4 筛分曲线

（二）粗骨料
  粗骨料为粒径＞4.75mm的岩石颗粒 分为卵石和碎石两类。
  卵石（ 砾石）包括河卵石、海卵石和山卵石等，其中河卵石应用较多。碎石大多由天然岩石径破碎筛分而成。碎石和卵石按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类三种类别。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及抗冻、抗渗或其它要求的混凝土；Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土。
（1）质量及技术要求
a）含泥量及泥块含量，其含量应分别符合表6.2.6的规定。
b）有害物质含量，其含量应分别符合表6.2.7的规定。
                         表2.6  卵石、碎石含泥量和泥块含量
项目
指标
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
含泥量（按质量计）（％）
<0.5
<1.0
<1.5
泥块含量（按质量计）（％）
0
<0.5
<0.7
                         表2.7   卵石、碎石中有害物质含量
项目
指标
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
有机物
合格
合格
合格
硫化物及硫酸盐（按SO3质量计）（％），<
0.5
1.0
1.0
（2）强度
  碎石强度采用岩石立方体抗压强度和碎石的压碎指标两种方法检验。         
① 岩石立方体抗压强度检验，是将碎石的母岩制成直径余高均为50mm的圆柱体或边长为50mm的立方体，在水饱和状态峡，测定其极限抗压强度值。一般要求碎石母岩岩石的抗压强度不小于混凝土抗压强度的1.5倍，还要考虑母岩的风化程度。
②压碎指标(Aggregate crusing value)是指将一定质量气干状态的9.0～9.5mm的石子，按一定的方法装入压碎指标值测定仪（内径152mm的圆筒）内，上面加压头后放在试验机上，在3～5min内均匀加荷到200KN，卸荷后称取试样质量（G0 ),再用孔径为2.36mm的筛进行筛分，称取试样的筛余量（G1 ）,压碎指标Qc 如下计算：

（3）颗粒形状及表面特征
  粗骨料比较理想的颗粒形状为三维长度相等或相近的立方体或球形颗粒而三维长度相差较大的针、片状颗粒粒形较差。颗粒长度大于平均粒径2.4倍为针状颗粒，颗粒厚度小于平均粒径0.4倍的为片状颗粒。平均粒径为一个粒级的骨料其上、下限粒径的算术平均值。
  骨料表面的粗糙程度及孔隙特征影响混凝土的强度。
  卵石：光滑少棱角，孔隙率及总表面积小，工作性好，水泥用量少，但粘结力差，强度低。
  碎石：多棱角，孔隙率及总表面积大，工作性差，水泥用量多，但粘结力强，强度高。在相同条件下，碎石混凝土比卵石混凝土的强度约高10％左右。
（4）最大粒径和颗粒级配
① 最大粒径
  粗骨料公称粒级的上限称该粒级的最大粒径。
  最大粒径的选用原则：质量相同的石子，粒径越大，总表面积越小，越节约水泥，故尽量选用大粒径石子。同时应综合考虑以下 几点：
a.结构上考虑：建筑构件的截面尺寸及配筋疏密
  钢筋砼 ：粗骨料最大粒径 <1/4结构截面最小尺寸且<3/4钢筋间最小净距；
  砼实心板：粗骨料最大粒径不宜超过/2板厚且不超过50mm；
b.从施工方面考虑：根据搅拌、运输、振捣方式，选择合适的粒径 。对泵送混凝土，碎石最大粒径与输送管内径之比，宜小于或等于1：3，卵石宜小于或等于1：2.5；
c.从经济上考虑：粒径越大，水泥用量越小
  当最大粒径小于80mm时，节约效果显著，粒径再大，节约效果不明显。故一般取粒径小于80mm。
② 颗粒级配
  良好的级配可减小孔隙率，节约水泥，提高密实度及良好的工作性。
  粗骨料的级配也是1通过筛分试验来确定，其方孔标准筛为孔径2.36、4.75、9.50、16、19、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.0及90mm共12个筛孔。普通混凝土用卵石及碎石的颗粒级配应符合国家标准的规定。
  粗骨料的级配有连续级配和间断级配两种。
a）连续级配：石子颗粒尺寸由小到大连续分级，每级骨料都占有一定比例，如天然卵石。通常工程中多采用连续级配的石子。
b）间断级配：人为剔除某些中间粒级颗粒，用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配， 颗粒级差大，空隙率的降低比连续继配快得多，可最大限度地发挥骨料的骨架作用，减少水泥用量。但混凝土拌和物易产生离析现象，工程应用较少。
c）单粒级：预先分级筛分的粗骨料，用来改善骨料级配或配成较大粒度的连续粒级。
  应用：分别堆放，需要时按要求的比例配合。
思考题：
1.混凝土的组成材料有哪几种？在混凝土凝固硬化前各起什么作用？
2.何谓骨料级配？骨料级配良好的标准是什么？
三、砼拌合及养护用水
1.宜采用水：饮用水
2.不宜采用水：海水、生活污水
3.需检验方可使用水：地表水和地下水,须按有关《规范》检验合格后才能使用。
第三节 混凝土拌合物的和易性
    混凝土拌合物是指由水泥、砂、石及水拌制的混合料（水泥砼在尚未凝结硬化以前）称为砼拌合物，又称新拌砼（Fresh concrete）。 如图6.3.1。

                            图3.1  混凝土拌合物

一、和易性的概念
  和易性：是指砼拌合物能保持其组成成分均匀，不发生分层离析、泌水等现象，适于运输、浇筑、捣实成型等施工作业，并能获得质量均匀、密实的砼的性能。
  和易性是一项综合技术性能，包括流动性、粘聚性和保水性三个方面。
1.流动性：指砼拌合物在自重或机械振捣力的作用下，能产生流动并均匀密实地充满模型的性能。反应拌合物的稀稠程度。
（1）拌合物太稠，砼难以振捣，易造成内部孔隙；
（2）拌合物过稀，会分层离析，影响砼的均匀性。
2、粘聚性：指砼拌合物内部组分间具有一定的粘聚力，在运输和浇筑过程中不致发生离析分层现象，而使砼能保持整体均匀的性能。
3、保水性：指砼拌合物具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致产生严重的泌水现象。
4、关系：互相关联，又互相矛盾。
  如：流动性很大时，往往粘聚性和保水性差。反之亦然。粘聚性好，一般保水性较好。
  因此，所谓的拌合物和易性良好，就是使这三方面的性能，在某种具体条件下得到统一，达到均为良好的状况。

二、和易性的测定方法
  混凝土拌合物的和易性内涵比较复杂，难以用一种简单的测定方法和指标来全面恰当得表达。根据我国现行标准《普通混凝土拌合物性能试验方法》规定，用坍落度和维勃稠度 来测定混凝土拌合物的流动性，并辅以直观经验来评定粘聚性和保水性。
1、坍落度试验（Slump Test）
  坍落度试验是用标准坍落圆锥筒 （如图6.3.1）测定，该筒为钢皮制成，高度H=300mm，上口直径d=100mm，下底直径D=200mm，试验时，将圆锥置于平台上，然后将混凝土拌合物分三层装入标准圆锥筒内，每层用弹头棒均匀地捣插25次。多余试样用镘刀刮平，然后垂直提取圆锥筒，将圆锥筒与混合料排放于平板上，测量筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高差，即为新拌混凝土的坍落度，以mm为单位（精确至5mm）。如图6.3.2。

              图3.1  坍落度筒    图3.2  混凝土拌合物的坍落度                                                                                    
  坍落度越大，流动性越好。根据混凝土拌合物坍落度S大小，可将混凝土进行如下分级：
            T1低塑性砼        S=10～40mm
            T2塑性砼          S＝50～90mm
            T3流动性砼        S＝100～150mm
            T4大流动性砼      S≥160mm
       若S ≤10mm则为干硬性砼。
  测定坍落度后，观察拌合物的下述性质：
  粘聚性 ：用捣棒在已坍落的拌合物锥体侧面轻轻敲打，如果锥体逐步下沉，表示粘聚性良好；如果突然倒塌，部分崩裂或石子离析，则为粘聚性不好的表现。
  保水性：当提起坍落度筒后如有较多的稀浆从底部析出，锥体部分的拌合物也因失浆而骨料外露，则表明保水性不好。如无这种现象，则表明保水性良好。
2、维勃稠度试验（Vebe ConsistometerTest）
  维勃稠度试验方法使将坍落度筒放在直径位40mm、高度为200mm圆筒中，圆筒安装在专用的振动台上 ，如图6.3.3。按坍落度试验的方法将新拌砼装入坍落度筒内后再拔去坍落筒，并在新拌砼顶上置一透明圆盘。开动振动台并记录时间，从开始振动至透明圆盘底面被水泥浆布满瞬间止，所经历的实践，以s计（精确至1s），即为新拌砼的维勃稠度值。 

                              图3.3   维勃稠度仪
  根据混凝土拌合物维勃稠度t值大小，可将混凝土进行如下分级：
        V0超干硬性砼              t≥31s
        V1特干硬性砼              t＝30～21s
        V2干硬性砼                t＝20～11s
        V3半干硬性砼              t＝10～5s 
三、流动性（坍落度）的选择
1.原则
（1）结构构件类型及截面尺寸大小。构件截面尺寸较大时，选用较小的坍落度。
（2）结构构件的配筋疏密。钢筋较疏时，选用较小的坍落度。
（3）输送方式及施工捣实方法。机械振捣时，选用较小的坍落度；人工振捣时，选用较大的坍落度。
2.选用
   根据《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204）规定，混凝土浇注的坍落度宜按表6.3.1选用。
                            表3.1  混凝土浇注时的坍落度
项目
结构种类
坍落度（mm）
1
基础或地面等的垫层、无配筋的大体积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构 
10～30
2
板、梁或大型及中型截面的柱子等
30～50
3
配筋密列的结构（薄壁、斗仓、筒仓、细柱等
50～70
4
配筋特密的结构 
70～90
四、影响新拌混凝土的和易性的因素
1.水泥浆数量的影响
  水泥浆作用为填充骨料空隙，包裹骨料形成润滑层，增加流动性。
  砼拌合物保持水灰比不变的情况下，水泥浆用量越多，流动性越大，反之越小。但水泥浆用量过多，粘聚性及保水性变差，对强度及耐久性产生不利影响。水泥浆用量过小，粘聚性差。
  因此，水泥浆不能用量太少，但也不能太多，应 以满足拌合物流动性、粘聚性、保水性要求为宜。
2. 水泥浆的稠度
  当水泥浆用量一定时 ，水泥浆的稠度决定于水灰比大小，水灰比（W/C）为用水量与水泥质量之比。
  但W/C过小时，水泥浆干稠，拌合物流动性过低，给施工造成困难。W/C过大，水泥浆稀使拌合物的粘聚性和、保水性变差，产生流浆及离析现象，并严重影响混凝土的强度。          
  故水灰比大小应根据混凝土强度和耐久性要求合理选用，取值范围为0.40～0.75之间。
  无论是水泥浆的数量还是水泥浆的稠度，实际上对混凝土拌合物流动性起决定作用的是单位体积用水量的多少，即恒定用水量法则：在配制混凝土时，若所用粗、细骨料种类及比例一定，水灰比在一定范围内（0.4～0.8）变动时，为获得要求的流动性，所需拌合用水量基本是一定的。即骨料一定时，混凝土的坍落度只与单位用水量有关。
3.砂率的影响
（1）砂率：是指混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率。
（2）砂率对和易性的影响
  砂率过大 ，孔隙率及总表面积大，拌合物干稠,流动性小；
  砂率过小，砂浆数量不足，流动性降低，且影响粘聚性和保水性 。
  故砂率大小影响拌合物的工作性及水泥用量。
（3）合理砂率：是指在用水量及水泥用量一定的情况下，能使砼拌合物获得最大的流动性，且能保持粘聚性及保水性良好时的砂率值。或指混凝土拌合物获得所要求的流动性及良好的粘聚性及保水性，而水泥用量为最少时的砂率值。如图6.3.4和图6.3.5。

         图3.4  砂率与坍落度的关系                           图3.5  砂率与水泥用量的关系
                     （水与水泥用量一定）                                      （达到相同的坍落度）

4、组成材料性质的影响
（1）水泥品种的影响
  水泥对和易性的影响主要表现在水泥的需水性上。使用不同水泥拌制的混凝土其和易性由好至坏：粉煤灰水泥——普通水泥、硅酸盐水泥——矿渣水泥（流动性大，但粘聚性差） ——火山灰水泥（流动性差，但粘聚性和保水性好）
（2）骨料性质的影响
  最大粒径：粒径越大，总比表面积越小，拌合物流动性大；
  品种：卵石拌制的砼拌合物优于碎石；
  级配：具有优良级配的砼拌合物具有较好的和易性和保水性。
5、外加剂的影响
  外加剂（如减水剂、引气剂等）对混凝土的和易性有很大的影响。少量的外加剂能使混凝土拌合物在不增加水泥用量的条件下，获得良好的和易性。 不仅流动性显著增加，而且还有效地改善拌合物 的粘聚性和保水性。
6、 拌合物存放时间及环境温度的影响
（1）温度：环境温度升高，水分蒸发及水化反应加快，相应坍落度下降。
（2）时间：时间延长，水分蒸发，坍落度下降。
7、施工工艺：
  同样的配合比设计：机械拌和时S>人工拌和时S，且搅拌时间长，则S大。
五 、改善新拌混凝土和易性的措施
1、调节混凝土的材料组成:
①采用合理砂率,并尽可能使用较低的砂率；
②改善砂、石的级配；
③在可能的条件下，尽量采用较粗的砂、石；
④当拌和物坍落度太小时，保持水灰比不变，增加适量的水泥浆；当拌和物坍落度太大时，保持砂率不变，增加适量的砂石。
2、掺加各种外加剂（如减水剂、引气剂等）。
3、提高振捣机械的效能 。
思考题：
1.什么是混凝土拌合物的和易性？它有哪些含义？
2.影响混凝土和易性的因素有哪些？如何影响？
3.什么是合理砂率？采用合理砂率有何技术及经济意义？
第四节 硬化混凝土的强度
    硬化后混凝土（ Hardened concrete）的强度（Strength）包括立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度和与钢筋的粘结强度等。
  抗压强度 > 抗弯强度 > 抗剪强度> 抗拉强度
一、混凝土的抗压强度与强度等级
  混凝土的抗压强度是指其标准试件在压力作用下直到破坏的单位面积所能承受的最大应力。常作为评定混凝土质量的指标，并作为确定强度等级的依据。
1、立方体抗压强度（fcu） 
    按照标准的制作方法制成边长为150mm的正立方体试件，在标准养护条件（温度20±3℃，相对湿度90%以上）下，养护至28d龄期，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“立方抗压强度”以fcu表示），以MPa计。
2、立方体抗压强度标准值（ fcu，k ）
    按照标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期，用标准试验测定的抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%（即具有95%保证率的抗压强度），以N/mm2即MPa计。
3、强度等级（Grading Strength）
  混凝土强度等级是根据立方体抗压强度标准值来确定的。它的表示方法 是用“C”和“立方体抗压强度标准值”两项内容表示，如：“C30”即表示混凝土立方体抗压强度标准值fcu，k =30MPa 。
  我国现行规范（GBJ10—89）规定，普通混凝土按立方抗压强度标准值划分为：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等16个强度等级。
  立方体强度>强度等级
4、砼强度等级的实用意义
  C7.5～C15：用于垫层、基础、地坪及受力不大的结构；
  C15～C25：用于普通砼结构的梁、板、柱、楼梯及屋架；
  C25～C30：用于大跨度结构、耐久性要求较高的结构、预制构件等；
  C30以上：用于预应力钢筋混凝土结构、吊车梁及特种构件等。
5、砼的轴心抗压强度（fcp）
  轴心抗压强度采用150mm×150mm×300mm的棱柱体作为标准试件，如有必要，也可采用非标准尺寸的棱柱体试件，但其高宽比（h/a）应在2～3的范围。 在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心受压构件时，都采用混凝土的轴心抗压强度fcp作为设计依据。fcp比同截面的 fcu小，且h/a越大， fcp 越小。在立方体抗压强度为10～55Mpa范围内时，fcp ≈（0.70～0.80）fcu。
二、砼的抗拉强度
  劈裂试验测得劈裂抗拉强度（Splitting tension strength）。混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/10～1/20，故在结构设计中，不考虑混凝土承受拉力，而是在混凝土中配以钢筋，由钢筋来承受拉力 。但确定抗裂度时，须考虑抗拉强度，它是结构设计中确定混凝土抗裂度的主要指标。
  试验方法：劈裂法，测出强度为劈裂抗拉强度fts 。
  混凝土的劈裂抗拉强度与混凝土标准立方体抗压强度之间的关系，可用经验公式表达如下：

三、砼与钢筋的粘结强度
  强度主要来源：混凝土与钢筋间的摩擦力、钢筋与水泥石间的粘结力、变形钢筋的表面机械咬合力。
  影响因素：混凝土质量（强度）、钢筋尺寸及种类、钢筋在混凝土中的位置、加载类型、干湿变化和温度变化等。
四、影响硬化后水泥砼强度的因素
  砼破坏:  a）硬化水泥石与骨料间破坏（ 与水泥强度、水灰比、骨料性质有关）
           b）硬化水泥石的破坏（水泥石强度有关）
           c）骨料本身的破坏 （与骨料强度有关）
  主要影响因素有材料组成、制备方法、养护条件、试验条件等。
1、材料组成对混凝土强度的影响
（1）水泥的强度和水灰比

fcu——混凝土28d龄期的立方体抗压强度（MPa）;
fce ——水泥实际强度（MPa）， 可取 fce =1.13× fce,k，fce,k为水泥强度的标准值;
C/W——灰水比；
αa、αb——回归系数，碎石：α a =0.46；αb=0.07
            卵石：α a =0.48；αb=0.33
  以上经验公式一般只适用于流动性混凝土、低流动性混凝土 ，不适于干硬性混凝土。
（2）骨料的影响
    当骨料级配良好、砂率适当时，由于组成了坚强密实的骨架，有利于混凝土强度的提高。如果混凝土骨料中有害杂质较多，品质低，级配不好时，会降低混凝土的强度。
2、养护条件对混凝土强度的影响
（1）温度及湿度
  养护温度高，水泥水化速度快，混凝土强度的发展也快；反之，在低温下混凝土强度发展迟缓。当温度降到冰点以下时，水泥将停止水化，强度停止发展，而且易使硬化的混凝土结构遭到破坏。因此，冬季施工时，混凝土应特别注意保温养护，防止早期受冻破坏。 温度对强度发展的影响如图6.4.1。
  水是水泥水化的必要条件。如果湿度不够，水泥水化反应不能正常进行，甚至停止水化，会严重降低混凝土强度。因此在混凝土浇筑完毕后，应在12h内进行覆盖；在夏季施工的混凝土，要特别注意浇水保湿。 湿度对强度发展的影响如图6.4.2。 

                             图4.1  温度对强度发展的影响

                             图4.2  湿度对强度发展的影响
                         1-空气养护           2-九个月后水中养护 
                         3-三个月后水中养护   4-标准湿度条件下养护  
（3）龄期（Age）
  龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。 砼的强度随龄期的增长而提高 ，早期显著，后期缓慢。