第三節(jié)混凝土和鋼筋混凝土
一、混凝土
混凝土的特點：(掌握)
(1)原材料來源廣且造價低。
(2)據(jù)有良好可塑性。
(3)可調(diào)配性好。
(4)抗壓強度高。適合做結(jié)構(gòu)材料。
(5)與鋼筋的共同工作性好?；炷翢崤蛎浵禂?shù)與鋼筋相近，受力特點可以互補，且與鋼筋的粘結(jié)力較強，可制成鋼筋混凝土，擴大應用范圍。
(6)耐久性好。混凝土一般不需要維護、維修及保養(yǎng)。
(7)耐火性好?？山?jīng)數(shù)小時高溫作用而仍保持其力學性質(zhì)。
(8)生產(chǎn)工藝簡單、能耗低。
(9)可澆注成整體建筑物以提高抗震性，也可預制成各種構(gòu)件再進行裝配。
但普通混凝土也有不足之處，如自重大，比強度小;抗拉強度低，脆性大;受拉時抗變形能力小、容易開裂;導熱系數(shù)大，保溫隔熱性差;硬化較慢，生產(chǎn)周期長等。
例題:1.下列()屬于混凝土的特點。
A可調(diào)配性好B強度大C抗拉強度高D導熱系數(shù)小E據(jù)有良好可塑性
答案：A,E
(一)混凝土的種類(熟悉)
混凝土的品種有很多，其性質(zhì)和用途各有不同。
1.按其質(zhì)量密度分：
(1)特重混凝土：其表觀密度>2500ks/m3，主要用于原子能工程的屏蔽結(jié)構(gòu)。
(2)重混凝土：表觀密度在1900—2500kg/m3之間，用天然砂、石作骨料制成，主要用于各種承重結(jié)構(gòu)，是我們常稱的普通混凝土。
(3)輕混凝土：表觀密度在500-1900kS/m3，可用于承重隔熱結(jié)構(gòu)。
(4)特輕混凝土：表觀密度在500kg/m3以下的混凝土，主要用于隔熱保溫層。
2.按其用途分：
3.按其強度分：一般強度混凝土，其強度在10-40N/mm2;高強混凝土，其強度≥50N/mm2;超強混凝土，其強度≥100N/mm2。
4.按拌合料的流動性分：干硬性混凝土、低流動性混凝土、塑性混凝土、流態(tài)混凝土等，這是以其坍落度的大小劃分的。
5.按施工方法分：
6.按配鋼筋情況分：素(即無筋)混凝土、鋼筋混凝土、勁性鋼筋混凝土、鋼管混凝土、纖維混凝土、預應力鋼筋混凝土等。
例2.下列有關重混凝土正確的表述有()。
A：表觀密度在500-1900kS/m3
B：主要用于原子能工程的屏蔽結(jié)構(gòu)
C：用天然砂、石作骨料制成
D：是我們常稱的普通混凝土
E:主要用于各種承重結(jié)構(gòu)
答案：C,D,E
(二)混凝土組成材料及其要求(掌握)
普通混凝土(簡稱混凝土)的基本組成材料為水泥、水、砂子、石子，另外還經(jīng)常加入外加劑和摻合料。在這些組成材料中，碎石起骨架作用，砂填充石子的空隙。水泥與水形成水泥漿包裹骨料表面并填充骨料的空隙
1.水泥。水泥在混凝土中起膠結(jié)作用，所以是最重要的材料。水泥的品種主要根據(jù)工程性質(zhì)及其所處的環(huán)境進行選擇。水泥強度等級應與混凝土強度等級相匹配。在同等混凝土強度下，水泥強度等級過高或過低會導致混凝土內(nèi)水泥用量的過少或過多。
2.砂和石子。
(1)砂：砂的顆粒直徑在0.15-5.0mm之間。建筑用砂的質(zhì)量要求：
①含雜質(zhì)量少。雜質(zhì)多，泥土粘結(jié)力遠小于水泥，會大大降低混凝土強度。
②有良好的級配(級配是指砂子不同粒徑的組合情況)，砂級配對混凝土的影響很大，如果都用大粒徑，會造成顆粒間孔隙加大，而這些孔隙要由水泥去填充，加大了水泥用量。相反，如都用小顆粒細砂，單位體積砂子顆粒數(shù)增多，而每個顆粒都需水泥去包裹，同樣會加大水泥用量。只有當大顆粒砂子的架空孔隙由中顆粒砂去填充，中顆粒砂的架空孔隙由小顆粒砂去填充，才達到砂子孔隙率最小，需要由水泥包裹的砂子總面積小的效果，這就是良好的級配。良好的級配既節(jié)省水泥，又可提高混凝土的強度。
(2)石子：混凝土常用的石子有碎石和卵石，碎石堅硬易粘結(jié)牢靠，卵石易拌合，但強度偏低。對石子的要求和砂子一樣，要有良好的級配和含雜質(zhì)少。另外，要求石子的強度應為混凝土的I.5倍以上，并且針、片狀石子含量不得超過1.5%(針、片狀石子過多，會降低混凝土強度)。
3.水：混凝土的拌合及養(yǎng)護用水應符合規(guī)范的規(guī)定，要求不含影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)。
4.外加劑。摻量不大于水泥質(zhì)量的5%(特殊情況除外)。
混凝土外加劑按其主要功能分為四類：
(1)改善混凝土拌合物流變性能的外加劑，包括：減水劑、引氣劑和泵送劑等。
(2)調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間、硬化性能的外加劑，包括：緩凝劑、早強劑和速凝劑等。
(3)改善混凝土耐久性的外加劑，包括：引氣劑、防水劑、抗凍劑和阻銹劑等。
(4)改善混凝土其他性能的外加劑，
(三)混凝土配合比(掌握)
混凝土的配合比通常是指混凝土中水泥、砂、石、水四種主要組成材料用量之間的比例關系。常用的表示方法有兩種，一種是以混凝土中各種材料的用量(kg)來表示的，例如水泥300kg，砂690kg，石子1200kg，水190kg;
另一種是以水泥的質(zhì)量為1，用各材料間的質(zhì)量比來表示，如上述數(shù)據(jù)可寫成：水泥：砂：石：水：=1：2.3：4.0：0.63。
當摻外加劑或摻合料時，其用量以水泥用量的質(zhì)量百分比來表示。
混凝土配合比的設計的三個比例關系可以用三個參數(shù)來表示。即：水與水泥的關系，用水灰比(水與水泥用量之比)表示;砂與石子的關系，用砂率(砂的質(zhì)量占砂、石總質(zhì)量的百分比)來表示;水泥漿與骨料的關系，用單位用水量(1立方米混凝土的用水量)來表示。
(四)混凝土的技術性質(zhì)(掌握)
普通混凝土的技術性質(zhì)包括：
混凝土硬化前的性質(zhì)，即混凝土拌合物的和易性;以及混凝土硬化后的性質(zhì)，即強度、耐久性及變形性能。
1.混凝土拌合物的和易性。良好的和易性要求混凝土有良好的流動性、粘聚性和保水性?；炷涟韬衔锏暮鸵仔圆缓?，對混凝土的施工質(zhì)量將產(chǎn)生影響，如產(chǎn)生蜂窩、麻面、孔洞、露筋及疏松等質(zhì)量缺陷。
2.混凝土的強度。
(1)混凝土強度等級?；炷翉姸鹊燃壥前戳⒎襟w抗壓強度來劃分的。所謂立方體抗壓強度是指制作邊長為150mm標準立方體試件，在溫度為20±2度，相對濕度為95%以上的潮濕環(huán)境或水中的養(yǎng)護條件廠，經(jīng)28天養(yǎng)護，采用標準試驗方法測得的混凝土極限抗壓強度，并以此來確定混凝土的強度等級，用Fcu表示。
混凝土根據(jù)強度的不同一般劃分為C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75及C80十四個等級。例如，C30表示立方體抗壓強度標準值為30N/mm2。
(2)影響混凝土強度的因素。混凝土的強度主要取決于水泥石的強度及與骨料表面的粘結(jié)強度，而這些強度又與水泥強度等級、水灰比及骨料性質(zhì)密切相關。
①水灰比和水泥強度等級。當用同—品種及相同強度等級水泥時，混凝土強度主要取決于水灰比。一般情況下可以認為，在水泥強度等級相同的情況下，水灰比越小，混凝土強度也就越高。
②骨料的品種、規(guī)格與質(zhì)量。在水泥強度等級和水灰比不變的條件下，碎石混凝上的強度高于卵石混凝土的強度。骨料的級配良好，雜質(zhì)少，針、片狀骨料少，砂率合理，可使骨料組成密實的骨架，充分發(fā)揮骨架作用。并可降低用水量及水灰比，有利于強度的提高。
③養(yǎng)護條件：(溫度和濕度)。溫度升高，水泥的水化速度加快，因而混凝土強度發(fā)展也快。反之，則強度發(fā)展遲緩。濕度適當，水泥水化便能順利進行，使混凝土強度得到充分發(fā)展。
④齡期?；炷猎谡ｐB(yǎng)護條件下，其強度隨著齡期增加而提高。最初7、14d內(nèi)，強度增長較快，28d以后增長緩慢。
3.混凝土的耐久性。耐久性指標：
(1)抗?jié)B性?？?jié)B性是指混凝土抵抗液體在壓力作用下滲透的性能。它直接影響混凝土的抗凍性、抗侵蝕性等。
(2)抗凍性?？箖鲂允侵富炷恋挚箖鋈谘h(huán)破壞的能力。
(3)抗侵蝕性。環(huán)境介質(zhì)對混凝土的侵蝕主要是對水泥石的侵蝕。
(4)碳化?；炷恋奶蓟侵缚諝庵械亩趸寂c水泥石中的氫氧化鈣作用，生成碳酸鈣和水的過程。
碳化對混凝土的影響有如下幾點：
混凝土的堿度降低，使其對鋼筋的保護能力降低，鋼筋易銹蝕，是碳化的危害;
碳化產(chǎn)生收縮，在其表面產(chǎn)生微裂紋.使其抗拉、抗折強度降低;
碳化產(chǎn)生的碳酸鈣可減少水泥石的孔隙，對防止有害介質(zhì)的侵入，同時可使抗壓強度有所提高。
但碳化對混凝土的影響，從總體來說是弊大于利。
(5)堿集料反應
堿-硅酸集料反應 堿-碳酸鹽反應
4.混凝土的變形?；炷猎谀Y(jié)硬化過程或使用過程中，受各種因素作用會產(chǎn)各種變形，這些變形是導致混凝土開裂的主要原因之一，從而進一步影響混凝土的強度和耐久性。
一、混凝土
混凝土的特點：(掌握)
(1)原材料來源廣且造價低。
(2)據(jù)有良好可塑性。
(3)可調(diào)配性好。
(4)抗壓強度高。適合做結(jié)構(gòu)材料。
(5)與鋼筋的共同工作性好?；炷翢崤蛎浵禂?shù)與鋼筋相近，受力特點可以互補，且與鋼筋的粘結(jié)力較強，可制成鋼筋混凝土，擴大應用范圍。
(6)耐久性好。混凝土一般不需要維護、維修及保養(yǎng)。
(7)耐火性好?？山?jīng)數(shù)小時高溫作用而仍保持其力學性質(zhì)。
(8)生產(chǎn)工藝簡單、能耗低。
(9)可澆注成整體建筑物以提高抗震性，也可預制成各種構(gòu)件再進行裝配。
但普通混凝土也有不足之處，如自重大，比強度小;抗拉強度低，脆性大;受拉時抗變形能力小、容易開裂;導熱系數(shù)大，保溫隔熱性差;硬化較慢，生產(chǎn)周期長等。
例題:1.下列()屬于混凝土的特點。
A可調(diào)配性好B強度大C抗拉強度高D導熱系數(shù)小E據(jù)有良好可塑性
答案：A,E
(一)混凝土的種類(熟悉)
混凝土的品種有很多，其性質(zhì)和用途各有不同。
1.按其質(zhì)量密度分：
(1)特重混凝土：其表觀密度>2500ks/m3，主要用于原子能工程的屏蔽結(jié)構(gòu)。
(2)重混凝土：表觀密度在1900—2500kg/m3之間，用天然砂、石作骨料制成，主要用于各種承重結(jié)構(gòu)，是我們常稱的普通混凝土。
(3)輕混凝土：表觀密度在500-1900kS/m3，可用于承重隔熱結(jié)構(gòu)。
(4)特輕混凝土：表觀密度在500kg/m3以下的混凝土，主要用于隔熱保溫層。
2.按其用途分：
3.按其強度分：一般強度混凝土，其強度在10-40N/mm2;高強混凝土，其強度≥50N/mm2;超強混凝土，其強度≥100N/mm2。
4.按拌合料的流動性分：干硬性混凝土、低流動性混凝土、塑性混凝土、流態(tài)混凝土等，這是以其坍落度的大小劃分的。
5.按施工方法分：
6.按配鋼筋情況分：素(即無筋)混凝土、鋼筋混凝土、勁性鋼筋混凝土、鋼管混凝土、纖維混凝土、預應力鋼筋混凝土等。
例2.下列有關重混凝土正確的表述有()。
A：表觀密度在500-1900kS/m3
B：主要用于原子能工程的屏蔽結(jié)構(gòu)
C：用天然砂、石作骨料制成
D：是我們常稱的普通混凝土
E:主要用于各種承重結(jié)構(gòu)
答案：C,D,E
(二)混凝土組成材料及其要求(掌握)
普通混凝土(簡稱混凝土)的基本組成材料為水泥、水、砂子、石子，另外還經(jīng)常加入外加劑和摻合料。在這些組成材料中，碎石起骨架作用，砂填充石子的空隙。水泥與水形成水泥漿包裹骨料表面并填充骨料的空隙
1.水泥。水泥在混凝土中起膠結(jié)作用，所以是最重要的材料。水泥的品種主要根據(jù)工程性質(zhì)及其所處的環(huán)境進行選擇。水泥強度等級應與混凝土強度等級相匹配。在同等混凝土強度下，水泥強度等級過高或過低會導致混凝土內(nèi)水泥用量的過少或過多。
2.砂和石子。
(1)砂：砂的顆粒直徑在0.15-5.0mm之間。建筑用砂的質(zhì)量要求：
①含雜質(zhì)量少。雜質(zhì)多，泥土粘結(jié)力遠小于水泥，會大大降低混凝土強度。
②有良好的級配(級配是指砂子不同粒徑的組合情況)，砂級配對混凝土的影響很大，如果都用大粒徑，會造成顆粒間孔隙加大，而這些孔隙要由水泥去填充，加大了水泥用量。相反，如都用小顆粒細砂，單位體積砂子顆粒數(shù)增多，而每個顆粒都需水泥去包裹，同樣會加大水泥用量。只有當大顆粒砂子的架空孔隙由中顆粒砂去填充，中顆粒砂的架空孔隙由小顆粒砂去填充，才達到砂子孔隙率最小，需要由水泥包裹的砂子總面積小的效果，這就是良好的級配。良好的級配既節(jié)省水泥，又可提高混凝土的強度。
(2)石子：混凝土常用的石子有碎石和卵石，碎石堅硬易粘結(jié)牢靠，卵石易拌合，但強度偏低。對石子的要求和砂子一樣，要有良好的級配和含雜質(zhì)少。另外，要求石子的強度應為混凝土的I.5倍以上，并且針、片狀石子含量不得超過1.5%(針、片狀石子過多，會降低混凝土強度)。
3.水：混凝土的拌合及養(yǎng)護用水應符合規(guī)范的規(guī)定，要求不含影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)。
4.外加劑。摻量不大于水泥質(zhì)量的5%(特殊情況除外)。
混凝土外加劑按其主要功能分為四類：
(1)改善混凝土拌合物流變性能的外加劑，包括：減水劑、引氣劑和泵送劑等。
(2)調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間、硬化性能的外加劑，包括：緩凝劑、早強劑和速凝劑等。
(3)改善混凝土耐久性的外加劑，包括：引氣劑、防水劑、抗凍劑和阻銹劑等。
(4)改善混凝土其他性能的外加劑，
(三)混凝土配合比(掌握)
混凝土的配合比通常是指混凝土中水泥、砂、石、水四種主要組成材料用量之間的比例關系。常用的表示方法有兩種，一種是以混凝土中各種材料的用量(kg)來表示的，例如水泥300kg，砂690kg，石子1200kg，水190kg;
另一種是以水泥的質(zhì)量為1，用各材料間的質(zhì)量比來表示，如上述數(shù)據(jù)可寫成：水泥：砂：石：水：=1：2.3：4.0：0.63。
當摻外加劑或摻合料時，其用量以水泥用量的質(zhì)量百分比來表示。
混凝土配合比的設計的三個比例關系可以用三個參數(shù)來表示。即：水與水泥的關系，用水灰比(水與水泥用量之比)表示;砂與石子的關系，用砂率(砂的質(zhì)量占砂、石總質(zhì)量的百分比)來表示;水泥漿與骨料的關系，用單位用水量(1立方米混凝土的用水量)來表示。
(四)混凝土的技術性質(zhì)(掌握)
普通混凝土的技術性質(zhì)包括：
混凝土硬化前的性質(zhì)，即混凝土拌合物的和易性;以及混凝土硬化后的性質(zhì)，即強度、耐久性及變形性能。
1.混凝土拌合物的和易性。良好的和易性要求混凝土有良好的流動性、粘聚性和保水性?；炷涟韬衔锏暮鸵仔圆缓?，對混凝土的施工質(zhì)量將產(chǎn)生影響，如產(chǎn)生蜂窩、麻面、孔洞、露筋及疏松等質(zhì)量缺陷。
2.混凝土的強度。
(1)混凝土強度等級?；炷翉姸鹊燃壥前戳⒎襟w抗壓強度來劃分的。所謂立方體抗壓強度是指制作邊長為150mm標準立方體試件，在溫度為20±2度，相對濕度為95%以上的潮濕環(huán)境或水中的養(yǎng)護條件廠，經(jīng)28天養(yǎng)護，采用標準試驗方法測得的混凝土極限抗壓強度，并以此來確定混凝土的強度等級，用Fcu表示。
混凝土根據(jù)強度的不同一般劃分為C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75及C80十四個等級。例如，C30表示立方體抗壓強度標準值為30N/mm2。
(2)影響混凝土強度的因素。混凝土的強度主要取決于水泥石的強度及與骨料表面的粘結(jié)強度，而這些強度又與水泥強度等級、水灰比及骨料性質(zhì)密切相關。
①水灰比和水泥強度等級。當用同—品種及相同強度等級水泥時，混凝土強度主要取決于水灰比。一般情況下可以認為，在水泥強度等級相同的情況下，水灰比越小，混凝土強度也就越高。
②骨料的品種、規(guī)格與質(zhì)量。在水泥強度等級和水灰比不變的條件下，碎石混凝上的強度高于卵石混凝土的強度。骨料的級配良好，雜質(zhì)少，針、片狀骨料少，砂率合理，可使骨料組成密實的骨架，充分發(fā)揮骨架作用。并可降低用水量及水灰比，有利于強度的提高。
③養(yǎng)護條件：(溫度和濕度)。溫度升高，水泥的水化速度加快，因而混凝土強度發(fā)展也快。反之，則強度發(fā)展遲緩。濕度適當，水泥水化便能順利進行，使混凝土強度得到充分發(fā)展。
④齡期?；炷猎谡ｐB(yǎng)護條件下，其強度隨著齡期增加而提高。最初7、14d內(nèi)，強度增長較快，28d以后增長緩慢。
3.混凝土的耐久性。耐久性指標：
(1)抗?jié)B性?？?jié)B性是指混凝土抵抗液體在壓力作用下滲透的性能。它直接影響混凝土的抗凍性、抗侵蝕性等。
(2)抗凍性?？箖鲂允侵富炷恋挚箖鋈谘h(huán)破壞的能力。
(3)抗侵蝕性。環(huán)境介質(zhì)對混凝土的侵蝕主要是對水泥石的侵蝕。
(4)碳化?；炷恋奶蓟侵缚諝庵械亩趸寂c水泥石中的氫氧化鈣作用，生成碳酸鈣和水的過程。
碳化對混凝土的影響有如下幾點：
混凝土的堿度降低，使其對鋼筋的保護能力降低，鋼筋易銹蝕，是碳化的危害;
碳化產(chǎn)生收縮，在其表面產(chǎn)生微裂紋.使其抗拉、抗折強度降低;
碳化產(chǎn)生的碳酸鈣可減少水泥石的孔隙，對防止有害介質(zhì)的侵入，同時可使抗壓強度有所提高。
但碳化對混凝土的影響，從總體來說是弊大于利。
(5)堿集料反應
堿-硅酸集料反應 堿-碳酸鹽反應
4.混凝土的變形?；炷猎谀Y(jié)硬化過程或使用過程中，受各種因素作用會產(chǎn)各種變形，這些變形是導致混凝土開裂的主要原因之一，從而進一步影響混凝土的強度和耐久性。