《[工學]第5章 混凝土 質(zhì)量控制 配合比計算》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《[工學]第5章 混凝土 質(zhì)量控制 配合比計算（63頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、5.4 普通混凝土的質(zhì)量控制v混凝土的質(zhì)量控制（quality control），具有十分重要的意義，否則，即使有良好的原材料和正確的配合比，仍不一定能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的混凝土。5.4.1混凝土質(zhì)量的波動與控制v引起混凝土質(zhì)量波動的因素:v原材料質(zhì)量的波動，組成材料計量的誤差，攪拌時間、振搗條件與時間、養(yǎng)護條件的波動與變化，以及試驗條件等的變化。v混凝土生產(chǎn)中的質(zhì)量控制，可以分為三個階段：v初步控制為混凝土的生產(chǎn)控制提供組成材料的有關(guān)參數(shù)，包括組成材料的質(zhì)量檢驗與控制、混凝土配合比的確定等。v生產(chǎn)控制這是使生產(chǎn)和施工全過程的工序能正常運行，它主要包括混凝土組成材料的計量、混凝土拌合物的攪拌、運輸、澆

2、筑和養(yǎng)護等工序的控制。v合格控制包括對混凝土產(chǎn)品的檢驗與驗收、混凝土強度的合格評定等。5.4.2混凝土強度波動規(guī)律正態(tài)分布v反映工程質(zhì)量的混凝土試塊強度值，可以看作是遵循正態(tài)分布曲線分布的。（1）曲線呈鐘形，在對稱軸兩側(cè)曲線上各有一個拐點，拐點距對稱軸等距離。（2）曲線高峰為混凝土平均強度 的概率，以平均強度為對稱軸，左右兩邊曲線是對稱的。距對稱軸愈遠，出現(xiàn)的概率愈小，并逐漸趨近于零，亦即強度測定值比強度平均值愈低或愈高者，其出現(xiàn)的概率就愈少，最后逐漸趨近于零。（3）曲線與橫坐標之間圍成的面積為概率的總和，等于100%。v可見，若概率分布曲線形狀窄而高，說明強度測定值比較集中，混凝土均勻性較好

3、、質(zhì)量波動小，施工控制水平高，這時拐點至對稱軸的距離小。若曲線寬而矮，則拐點距對稱軸遠，說明強度離散程度大，施工控制水平低。cuf5.4.3混凝土質(zhì)量評定的數(shù)理統(tǒng)計方法 v用數(shù)理統(tǒng)計方法求出正常生產(chǎn)控制條件下混凝土強度的平均值、標準差、變異系數(shù)和強度保證率等指標，然后進行綜合評定。v（1）混凝土強度平均值v（2）混凝土強度標準差（）v 標準差又稱均方差，它表明分布曲線拐點距強度平均值的距離。值愈大，說明其強度離散程度愈大，混凝土質(zhì)量也愈不穩(wěn)定。v（3）變異系數(shù)（CV）v變異系數(shù)又稱離散系數(shù)或標準差系數(shù)。CV值愈小，說明混凝土質(zhì)量愈穩(wěn)定，混凝土生產(chǎn)的質(zhì)v量水平愈高，可根據(jù)標準差和強度不低于要求強

4、度等級值的百分率P，參照表5.23 來評定混凝土生產(chǎn)管理水平。v(4)混凝土的強度保證率（P）混凝土的強度保證率P（%）是指混凝土強度總體中，大于設計強度等級（fcu，k）的概率，以混凝土強度正態(tài)分布曲線上的陰影部分來表示。低于設計強度等級（fcu，,k）的強度所出現(xiàn)的概率為不合格率。v混凝土強度保證率P（%）的計算方法為：v則強度保證率P（%）就可由正態(tài)分布曲線方程積分求得，或由數(shù)理統(tǒng)計書中的表內(nèi)查到P值。v工程中P（%）值，可根據(jù)統(tǒng)計周期內(nèi)混凝土試件強度不低于要求強度等級的組數(shù)N0與試件總數(shù)N（N25）之比求得，即5.4.4.混凝土配制強度 v v在施工中配制混凝土時，如果所配制混凝土的強

5、度平均值等于設計強度（fcu,，k），則由圖5.35 可知，這時混凝土強度保證率只有50%。v因此，為了保證工程混凝土具有設計所要求的95%強度保證率，則在進行混凝土配合比設計時，必須要使混凝土的配制強度大于設計強度。5.4.5混凝土強度的合格性判定 v混凝土強度的評定采用抽樣檢驗，根據(jù)設計對混凝土強度的要求和抽樣檢驗的原理劃分驗收批、確定驗收規(guī)則。v混凝土強度應分批進行檢驗評定?；炷翉姸仍u定分為統(tǒng)計法和非統(tǒng)計法兩種,采用何種方法評定應根據(jù)實際生產(chǎn)情況確定，應符合國家標準混凝土強度檢驗評定標準（GBJ107）的規(guī)定。v當評定結(jié)果滿足標準規(guī)定時時，該批混凝土強度判為合格。否則，判為不合格。v

6、由不合格批混凝土制成的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，應進行鑒定。對不合格的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件必須及時處理。當對混凝土試件強度的代表性有懷疑時，可采用從結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中鉆取試件的方法或采用非破損檢驗方法，按有關(guān)標準的規(guī)定對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中混凝土的強度進行推定，并作為處理的依據(jù)。v結(jié)構(gòu)或構(gòu)件拆模、出池、出廠、吊裝、預應力筋張拉或放張，以及施工期間需短暫負荷時的混凝土強度，應滿足設計要求或現(xiàn)行國家標準的有關(guān)規(guī)定。v。5.5普通混凝土配合比設計v混凝土配合比是指混凝土中各組成材料數(shù)量之間的比例關(guān)系。v常用的表示方法有兩種：一種是以每1 m3混凝土中各項材料的質(zhì)量表示，如水泥300 kg、水180kg、砂720kg、石子1200kg，其

7、每1m3混凝土總質(zhì)量為2400kg；v另一種表示方法是以各項材料相互間的質(zhì)量比來表示（以水泥質(zhì)量為1），將上例換算成質(zhì)量比為：水泥砂石=12.44,水灰比=0.60。當摻加外加劑或混凝土摻合料時，其用量以水泥（或膠凝材料）用量的質(zhì)量百分比來表示。5.5.1混凝土配合比設計的基本要求和主要參數(shù)任務根據(jù)材料的技術(shù)性能、工程要求、結(jié)構(gòu)形式和施工條件來確定混凝土各組分的配合比例。4項基本要求：(1)滿足結(jié)構(gòu)設計的強度等級要求；(2)應使混凝土拌合物具有良好的和易性；(3)應滿足工程所處環(huán)境對混凝土耐久性的要求，即滿足抗凍、抗?jié)B、抗腐蝕等方面的要求；(4)符合經(jīng)濟原則，在保證混凝土質(zhì)量的前提下，應盡量做

8、到節(jié)約水泥，合理地使用材料和降低成本。配合比設計，就是確定水泥、水、砂與石子這四項基本組成材料用量之間的三個比例關(guān)系：v水與水泥之間的比例關(guān)系，用水灰比表示；v砂與石之間的比例關(guān)系，用砂率表示；v水泥漿與骨料之間的比例關(guān)系，用單位用水量（1m3混凝土的用水量）來反映5.5.2混凝土配合比設計的步驟v5.5.2.1初步配合比的計算 v（1）配制強度（fcu,o）的確定v 當設計要求的混凝土強度等級已知，混凝土的配制強度可按下式確定：fcu,o fcu,k+1.645 (5.14)其中混凝土強度標準差可由混凝土生產(chǎn)單位同類混凝土統(tǒng)計資料計算確定（n25）。v當混凝土強度等為C20、C25，其強度標

9、準差計算值低于2.5MPa時，計算配制強度用的標準差應取不低于2.5MPa；當強度等級等于或大于C30級，其強度標準差計算值低于3.0MPa時，計算配制強度用的標準差應取不低于3.0MPa。無統(tǒng)計資料計算混凝土強度標準差時，其可按表5.25取用。v（2）初步確定水灰比值（W/C）v根據(jù)已測定的水泥實際強度fce、粗骨料種類及所要求的混凝土配制強度（fcu,0）v當混凝土強度等級小于C60時，按混凝土強度公式計算所要求的水灰比值；v為了保證混凝土必要的耐久性，水灰比還不得大于表5.21中規(guī)定的最大水灰比值，如計算所得的水灰比大于規(guī)定的最大水灰比值時，應取規(guī)定的最大水灰比值。v（3）選取每1m3混

10、凝土的用水量（mw0）v用水量的多少，主要根據(jù)所要求的混凝土坍落度值及所用骨料的種類、最大粒徑來選擇。所以v應先考慮工程種類與施工條件，按表5.17 確定適宜的坍落度值，再確定每1m3混凝土的用水量。v1）干硬性和塑性混凝土用水量的確定 水灰比范圍在0.40.8之間的干硬性和塑性混凝土，其用水量按表5.26和表5.27選取。水灰比小于0.4的混凝土以及采用特殊成型工藝的混凝土用水量應通過試驗確定。v 2)流動性或大流動性混凝土用水量的確定v用水量以表5.26中坍落度為90mm的用水量為基礎(chǔ)，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg，計算出未摻外加劑時的混凝土用水量。v摻外加劑時的混凝土用水量可按

11、下式計算：v v式中 mwa摻外加劑混凝土每立方米混凝土的用水量，kg；vmw0未摻外加劑混凝土每立方米混凝土的用水量，kg；v外加劑的減水率（），由試驗確定。v（4）計算1m3混凝土的水泥用量（mco）v根據(jù)已選定的1m3混凝土用水量（mw0）和算出的水灰比（W/C）值，可求出水泥用量（mC0）：v為保證混凝土的耐久性，由上式計算得出的水泥用量還要滿足表5.21中規(guī)定的最小水泥用量的要求v如計算出水泥用量小于規(guī)定的最小水泥用量，則取規(guī)定的最小水泥用量值。v（5）選取合理的砂率值（S）v合理的砂率值主要應根據(jù)混凝土拌合物的坍落度、粘聚性及保水性等特征來確定。一般應通過v試驗找出合理砂率。如無使

12、用經(jīng)驗和歷史資料可參考時，混凝土砂率可按表5.28選取。另外，砂率也可根據(jù)以砂填充石子空隙，并稍有富余，以撥開石子的原則來確定。根據(jù)此原則可列出砂率計算公式如下：v式中 s砂率，%；v ms0、mg0分別為每1m3混凝土中砂及石子用量，kg；v Vos、Vog分別為每1m3混凝土中砂及石子松散體積，m3；v osog分別為砂和石子堆積密度，kg/m3；v P石子空隙率，%；v 砂漿剩余系數(shù)，又稱撥開系數(shù)，一般取1.11.4。v（6）計算粗、細骨料的用量（mg0和ms0）v粗、細骨料用量的計算方法有假定表觀密度法和體積法：v1）假定表觀密度法（重量法）根據(jù)經(jīng)驗，如果原材料質(zhì)量比較穩(wěn)定，所配制的混

13、凝土拌合物的表觀密度接近一個固定值。根據(jù)工程經(jīng)驗估計每立方米混凝土拌合物的重量，按下列方程組計算粗、細骨料用量：v每立方米混凝土拌合物的假設重量可根據(jù)歷史經(jīng)驗取值。如無資料時可根據(jù)骨料的類型、粒徑以及混凝土強度等級，在2350kg2450kg范圍內(nèi)選取。v2）體積法 假定混凝土拌合物的體積等于各組成材料絕對體積和混凝土拌合物中所含空氣體積之總和。因此對1m3 混凝土拌合物，可按下列方程組計算出粗細骨料的用量：v式中 c水泥密度，kg/m3，可取2900kg/m33100kg/m3；v混凝土含氣量百分數(shù)，；在不使用引氣型外加時，可取為1；v通過以上步驟便可將水、水泥、砂和石子的用量全部求出，得到

14、初步配合比，供試配用。v以上混凝土配合比計算公式和表格，均以干燥狀態(tài)骨料為基準（干燥狀態(tài)骨料系指含水率小于0.5%的細骨料或含水率小于0.2%的粗骨料），如需以飽和面干骨料為基準進行計算時，則應作相應的修改。v5.5.2.2 配合比的試配、調(diào)整與確定（1）配合比的試配、調(diào)整 以上求出的各材料的用量，是借助于一些經(jīng)驗公式和數(shù)據(jù)計算出來的，或是利用經(jīng)驗資料查得的，不一定能夠符合實際情況，必須通過試拌調(diào)整，和易性符合要求為止，然后提出供檢驗混凝土強度用的基準配合比。和易性的調(diào)整方法：v 按初步配合比稱取材料進行試拌?；炷涟韬衔飻嚢韬髴獪y定坍落度，并檢查其粘聚性和保水性能的好壞。v當坍落度低于設計要

15、求，可保持水灰比不變，增加適量水泥漿。如坍落度太大，可在保持砂率不變條件下增加骨料。如出現(xiàn)含砂不足，粘聚性和保水性不良時，可適當增大砂率；反之應減小砂率。每次調(diào)整后再試拌，直到符合要求為止。當試拌調(diào)整工作完成后，應測出混凝土拌合物的表觀密度（c,t）。v 強度、水灰比檢驗經(jīng)過和易性調(diào)整試驗得出的混凝土基準配合比，其水灰比值不一定選用恰當，其結(jié)果是強度不一定符合要求。v檢驗混凝土的強度時，一般采用三個不同的配合比，其中一個為基準配合比，另外兩個配合比的水灰比值，應較基準配合比增加及減少0.05，其用水量與基準配合比相同，砂率值可分別增加或減少1%。v每種配合比制作一組（三塊）試塊，標準養(yǎng)護28d

16、試壓（在制作混凝土強度試塊時，尚需檢驗混凝土拌合物的和易性及測定表觀密度，并以此結(jié)果作為代表這一配合比的混凝土拌合物的性能）。v（2）配合比的確定 由試驗得出的各灰水比值時的混凝土強度，用作圖法或計算求出與fcu,0 相對應的灰水比值。并按下列原則確定每立方米混凝土的材料用量：v 用水量（mw）取基準配合比中的用水量值，并根據(jù)制作強度試塊時測得的坍落度（或維勃稠度）值，加以適當調(diào)整;v 水泥用量（mc）取用水量乘以經(jīng)試驗定出的、為達到fcu,0 所必需的灰水比值；v 粗、細骨料用量（mg）及（ms）取基準配合比中的粗、細骨料用量，并按定出的水灰比值作適當調(diào)整。v（3）混凝土表觀密度的校正v經(jīng)試

17、配確定配合比后的混凝土，尚應按下列步驟進行校正：v1）應根據(jù)前面確定的材料用量按下式計算混凝土的表觀密度計算值c,c：v2）按下式計算混凝土配合比校正系數(shù)：v當混凝土表觀密度實測值與計算值之差的絕對值不超過計算值2時，由以上步驟定出的配合比即為確定的設計配合比；v當二者之差超過2時，應將配合比中每項材料用量均乘以校正系數(shù)，即為確定的設計配合比。v若對混凝土還有其它技術(shù)性能要求，如抗?jié)B等級、抗凍等級、高強、泵送、大體積等方面要求，混凝土的配合比設計應按普通混凝土配合比設計規(guī)程（JGJ 55-2000）的有關(guān)規(guī)定進行。v5.5.2.3.施工配合比v設計配合比時是以干燥材料為基準的，而工地存放的砂、

18、石料都含有一定的水分，所以現(xiàn)場材料的實際稱量應按工地砂、石的含水情況進行修正，修正后的配合比，叫做施工配合比。施工配合比按下列公式計算：5.5.3混凝土配合比設計實例v【例題】某工程的預制鋼筋混凝土梁（不受風雪影響）。混凝土設計強度等級為C25，要求強度保證率95。施工要求坍落度為30mm50mm（混凝土由機械攪拌、機械振搗。）該施工單位無歷史統(tǒng)計資料。采用的材料：v普通水泥：32.5（實測28天強度35.0MPa），表觀密度C=3.1g/m3；v中砂：表觀密度s=2.65g/cm3，堆積密度s=1500kg/m3；v碎石，表觀密度g=2.70g/cm3，堆積密度g=1550kg/m3，最大粒

19、徑為20mm；v自來水。v設計該混凝土的配合比（按干燥材料計算）。v 施工現(xiàn)場砂含水率3，碎石含水率1，求施工配合比。v【解】v（1）計算初步配合比v計算配制強度（fcu,o）v查表5.25，當混凝土強度等級為C25時，=5.0MPa，試配強度fcu,o為：vfcu,o=251.6455.0=33.2MPav計算水灰比（W/C）v已知水泥實際強度fce=35.0MPa；v所用粗骨料為碎石，查表5.19，回歸系數(shù)a=0.46，b=0.07。按下式計算水灰比W/C：v 確定每立方米混凝土用水量（mw0）v該混凝土所用碎石最大粒徑為20mm，坍落度要求為3050mm，查表5.26，取mw0=195k

20、g。v計算水泥用量（mc0）v確定砂率（）v該混凝土用碎石最大粒徑為20mm，計算出水灰比為0.47，查表5.27，取s=30。v計算粗，細骨料用量（mg）及（ms）重量法按下面方程組計算：v假定每立方米混凝土重量mcp=2400kg；則：v解得砂、石用量分別為ms0=537.2kg，mg0=1253.3kg。v按重量法算得該混凝土基準配合比：vmc0:ms0:mg0:mw0=414.9:537.2:1253.3:195=1:1.29:3.02:0.47v體積法按下面方程組計算：v配合比的試配、調(diào)整v按初步配合比試拌15L，其材料用量：v水泥 0.015414.9=6.22kg,v水 0.01

21、5195=2.93kgv砂 0.015537.2=8.06kgv碎石 0.0151253.3=18.80kgv攪拌均勻后，做坍落度試驗，測得的坍落度為20mm。增加水泥漿用量5，即水泥用量增加到6.53kg,水用量增加到3.07kg，坍落度測定為40mm，粘聚性、保水性均良好。v經(jīng)調(diào)整后各項材料用量：水泥6.53kg，水3.07kg，砂8.06kg，碎石18.80kg，因此其總量為m=36.46kg。實測混凝土的表觀密度c,t為2420kg/m3。v設計配合比的確定v采用水灰比為0.42、0.47和0.52三個不同的配合比（水灰比為0.42和0.52二個配合比也經(jīng)坍落度試驗調(diào)整，均滿足坍落度要

22、求），并測定出表觀密度分別為2415kg/m3、2420kg/m3、2425kg/m3。28d強度實測結(jié)果見表5.29。v從圖5.37可判斷，配制強度33.2MPa對應的灰水比C/W=2.00為，即水灰比W/C=0.50。至此，可初步定出混凝土配合比為：v計算該混凝土的表觀密度：vc,c=203.7407.4535.01247.82393.7kg/m3。v重新按確定的配合比測得其表觀密度c,t=2412kg/m3。其校正系數(shù)為：v混凝土表觀密度的實測值與計算值之差（）為：v由于混凝土表觀密度的實測值與計算值之差不超過計算值的2，所以前面的計算配合比即為確定的設計配合比，即：vmc:ms:mg:

23、mw=407.4:535.0:1247.8:203.7=1:1.31:3.06:0.50v（3）計算施工配合比v將設計配合比換算為現(xiàn)場施工配合比，用水量應扣除砂、石所含水量，而砂石則應增加砂、石的含水量。施工配合比計算如下：5.6 其他品種混凝土v5.6.1 綠色混凝土v5.6.1.1可持續(xù)發(fā)展與綠色材料v傳統(tǒng)的材料已經(jīng)不適應社會發(fā)展的進程，傳統(tǒng)的材料從設計制造、使用到最后廢棄的過程中，因為大量生產(chǎn)、大量廢氣，造成資源枯竭、能源短缺、環(huán)境污染、生態(tài)破壞等一系列問題，與地球資源、地球環(huán)境容量的有限性以及地球生態(tài)系統(tǒng)的安全性之間產(chǎn)生了尖銳的矛盾，對社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展和人類自身的生存構(gòu)成嚴重的障礙

24、和威脅。v綠色材料的特點包括材料本身的先進性（優(yōu)質(zhì)的、生產(chǎn)能耗低的材料）；生產(chǎn)過程的安全性（低噪聲、無污染）；材料使用的合理性（節(jié)省的、可以回收的）以及符合現(xiàn)代工程學的要求等。綠色材料是材料發(fā)展的必然。開發(fā)自然、造福人類是我們的責任，然而在利用自然的同時，保護自然、節(jié)約能源和原材料更是我們的義務。v5.6.1.2綠色混凝土的含義v在以上大背景條件下，作為綠色建材的一個分支，具有環(huán)境協(xié)調(diào)性和自適應性的綠色混凝土應運而生。v綠色混凝土的環(huán)境協(xié)調(diào)性是指對資源和能源消耗少、對環(huán)境污染小和循環(huán)再生利用率高。綠色混凝土的自適應性是指具有滿意的使用性能，能夠改善環(huán)境，具有感知、調(diào)節(jié)和修復等機敏特性。v 自2

25、0世紀90年代以來，國內(nèi)外科技工作者對綠色混凝土開展了廣泛深入地研究。其涉及的研究范圍包括：v綠色高性能混凝土、v再生骨料混凝土、v環(huán)保型混凝土和v機敏混凝土等。v（1）綠色高性能混凝土v高性能混凝土的共性可歸結(jié)為：在新拌階段具有高工作性，易于施工，甚至無需振搗就能密實成型；在水化、硬化早期和使用過程中具有高體積穩(wěn)定性，很少產(chǎn)生由于水化熱和干縮等因素而形成的裂縫；在硬化后具有足夠的強度和低滲透性，滿足工程所需的力學性能和耐久性。v高性能混凝土的綠色化特征主要體現(xiàn)為：v更多地節(jié)約熟料水泥，減少環(huán)境污染；v更多地摻加以工業(yè)廢渣為主的活性細摻料；v 更大地發(fā)揮高性能優(yōu)勢，減少水泥和混凝土的用量。因而

26、可稱之為綠色混凝土。v高性能混凝土在微觀結(jié)構(gòu)方面與普通混凝土相比有以下特點：未水化水泥顆粒增多，這些未水化顆?？梢暈橛不炷林械奈⒐橇希炷恋墓羌茏饔玫玫郊訌?；孔隙率很低，而且基本上不存在大于100nm的大孔；骨料與水泥石的界面與水泥石本體無明顯區(qū)別，消除了普通混凝土中的薄弱環(huán)節(jié)-界面過渡區(qū)；游離氧化鈣含量低；自身收縮造成混凝土內(nèi)部產(chǎn)生自應力狀態(tài)，導致骨料受到強有力的約束。v配制高性能混凝土時應遵循以下法則：v1）水灰比法則 與普通混凝土一樣，水灰比的大小決定硬化后高性能混凝土的強度，并影響其耐久性?；炷恋膹姸扰c灰水比成正比。水灰比一經(jīng)確定，絕不能隨意變動。為保證高性能混凝土的耐久性，通

27、常其水灰比較低，一般在0.20.45。當然這里的“灰”包括所有膠凝材料，因此水灰比也稱之為水膠比（water to binder ratio）。v2）混凝土密實體積法則 混凝土的組成是以石子為骨架、以砂子填充石子空隙，又以漿體填充砂石空隙，并包裹砂石表面，以減少砂石之間的摩擦阻力，保證混凝土有足夠的流動性。這樣，可塑狀態(tài)混凝土總體積為水、水泥（膠凝材料）、砂、石的密實體積之和。v3）最小單位加水量或最小膠凝材料用量法則 在水灰比固定、原材料一定的情況下，使用滿足工作性的最小加水量（即最小的漿體量），可以得到體積穩(wěn)定的、經(jīng)濟的混凝土。通常情況下，干燥的、級配良好的砂、石混合體的空隙率約為21%2

28、2%，綜合考慮強度、工作性和體積穩(wěn)定性能達到最佳的均衡，水泥漿體體積以25%30%為宜。膠凝材料宜在300500kg/m3之間，用水量應小于175 kg/m3。v4）最小水泥用量法則 為降低混凝土的溫升、提高混凝土抗環(huán)境因素的侵蝕能力，在滿足混凝土早期強度要求的前提下，應盡量減少膠凝材料中的水泥用量。v5）最小砂率法則 在最小膠凝材料用量、并且砂石顆粒實現(xiàn)最密實堆積的條件下，使用滿足工作性要求的最小砂率，以提高混凝土的彈性模量，降低收縮和徐變。v高性能混凝土并不是完善的混凝土或理想的混凝土，其最為突出的弱點是自收縮和脆性增大。v（2）再生骨料混凝土 再生骨料混凝土，是指用廢混凝土、廢磚塊、廢砂

29、漿做骨料而制得的混凝土。v混凝土制備過程還將消耗大量砂石。若以每噸水泥生產(chǎn)混凝土時消耗610噸砂石材料計，我國每年將生產(chǎn)砂石材料（4880）億噸。全球已面臨優(yōu)質(zhì)砂石材料短缺的問題，我國不少城市亦將遠距離運送砂石材料。v我國每年拆除的建筑垃圾產(chǎn)生的廢棄混凝土約為1360萬噸，新建房屋產(chǎn)生的廢棄混凝土約為4000萬噸，大部分是送到廢料堆積場堆埋。因此實現(xiàn)再生骨料的循環(huán)利用對保護環(huán)境，節(jié)約能源、資源意義是十分顯著的。v（3）環(huán)保型混凝土 環(huán)保型混凝土則是指能夠改善、美化環(huán)境，對人類與自然的協(xié)調(diào)具有積極作用的混凝土材料。目前所研究和開發(fā)的品種主要有透水、排水性混凝土，綠化植被混凝土和凈水混凝土等。v利

30、用多孔混凝土多孔的特性，將使混凝土具備透水、排水、凈水、綠化植被、吸音、隔音等功能。多孔混凝土由粗骨料與水泥漿結(jié)合而成，具有連續(xù)孔隙結(jié)構(gòu)是其一大特征。它具有良好的透水性和透氣性，孔隙率一般為5%-35%，因而具有能夠提供生物的繁殖生長空間、凈化和保護地下水資源、吸收環(huán)境噪聲等功能。v 將光催化技術(shù)應用于水泥混凝土材料中而制成的光催化混凝土則可以起到凈化城市大氣的作用。如在建筑物表面使用摻有Ti02 的混凝土，可以通過光催化走用，使汽車和工業(yè)排放的氮氧化物、硫化物等污染物氧化成碳酸、硝酸和硫酸等隨雨水排掉，從而凈化環(huán)境。v(4)機敏混凝土v機敏混凝土是指具有感知、調(diào)節(jié)和修復等功能的混凝土，它是通

31、過在傳統(tǒng)的混凝土組分中復合特殊的功能組分而制備的具有本征機敏特性的混凝土。v機敏混凝土是信息科學與材料科學相結(jié)合的產(chǎn)物，其目標不僅僅是將混凝土作為具有優(yōu)良力學性能的建筑材料，而且更注重混凝土與自然的融合和適應性。v自感知機敏混凝土材料對諸如熱，電和磁等外部信號刺激具有監(jiān)測、感知和反饋的能力，是未來智能建筑的必須組件。自感知機敏混凝土材料是本征機敏材料，它與其他土木工程材料具有很好的兼容性，它可以在非破損情況下感知并獲得被測結(jié)構(gòu)物全部的物理、力學參數(shù)，如：溫度、變形、應力應變場等。v自調(diào)節(jié)機敏混凝土v材料對由于外力、溫度、電場或磁場等變化具有產(chǎn)生形狀、剛度、濕度或其他機械特性相應的能力。v如在建

32、筑物遭受臺風、地震等自然災害期間，能夠調(diào)整承載能力和減緩結(jié)構(gòu)振動。對于那些對室內(nèi)濕度有嚴格要求的建筑物，如各類展覽館、博物館及美術(shù)館等，為實現(xiàn)穩(wěn)定的濕度控制，往往需要許多濕度傳感器、控制系統(tǒng)及復雜的布線等，其成本和使用維持的費用都較高。v目前人們研制的自動調(diào)節(jié)環(huán)境濕度的混凝土材料自身即可完成對室內(nèi)環(huán)境濕度的探測，并根據(jù)需求對其進行調(diào)控。這種材料已成功用于多家美術(shù)館的室內(nèi)墻壁，取得非常好的效果 v自修復機敏混凝土材料v是模仿動物的骨組織結(jié)構(gòu)和受創(chuàng)傷后的再生、恢復機理，采用粘接材料和水泥基材相符合的方法，對材料損傷破壞具有自行愈合和再生功能，恢復甚至提高材料性能的新型復合材料。v日本學者將內(nèi)含粘結(jié)

33、劑的空心膠囊摻入混凝土材料中，一旦混凝土材料在外力作用下發(fā)生開裂，空心膠囊就會破裂而釋放粘結(jié)劑，粘結(jié)劑流向開裂處，使之重新粘結(jié)起來，起到愈傷的效果。v美國學者采用類似的方法，所不同的是以玻璃空心纖維替代空心膠囊，其內(nèi)注入縮醛高分子溶液作為粘結(jié)劑。v將先進的機敏混凝土材料融入智能建筑的安全系統(tǒng)，形成具有傳感、調(diào)節(jié)和修復一體化的高智能結(jié)構(gòu)，是未來智能建筑的發(fā)展趨勢。v它使智能建筑能夠自行診斷變形、損傷和老化的發(fā)生；能夠自發(fā)產(chǎn)生對應與其狀態(tài)的形狀變化；本身能夠?qū)φ駝?、沖擊產(chǎn)生適應性調(diào)整；能夠根據(jù)需要對結(jié)構(gòu)或材料進行控制和修復。高智能結(jié)構(gòu)不僅提高了智能建筑的性能和安全度、綜合利用了有限的建筑空間、減少

34、了綜合布線的工序、節(jié)省建筑運行和維修費用，而且延長了建筑物的壽命。v總之，綠色混凝土具有降低混凝土制造、使用過程的的環(huán)境負荷；保護生態(tài)、美化環(huán)境；提高居住環(huán)境的舒適和安全性的巨大優(yōu)越性，將是21世紀大力提倡、發(fā)展和應用的混凝土。5.6.2高強混凝土v在20世紀20年代，超過21MPa的混凝土可稱為高強混凝土(high strength concrete)，20世紀70年代，強度達到40MPa看作是高強混凝土?，F(xiàn)在的高強混凝土是指強度等級為C60及其以上的混凝土。v5.6.2.1高強混凝土的優(yōu)點和缺點v優(yōu)點：v高強混凝土可以減少結(jié)構(gòu)斷面，增加房屋使用面積和有效空間，減輕地基負荷。高層建筑柱結(jié)構(gòu)、

35、建筑物剪力墻和承重墻、橋梁箱梁（尤其是大跨度橋梁）中的應用，具有廣闊的應用前景。但對于樓板和梁，高強度并不能改變構(gòu)件的尺寸，高強混凝土并不具有經(jīng)濟優(yōu)勢。v（2）對于預應力鋼筋混凝土構(gòu)件，高強混凝土由于剛度大、變形小，故可以施加更大的預應力和更早地施加預應力，以及減少因徐變導致的預應力損失。v高強混凝土致密堅硬，抗?jié)B性、抗凍性、耐磨性等耐久性大大提高。應用在極端暴露條件下的混凝土結(jié)構(gòu)中（例如公路橋面和停車場），則可大大提高其耐久性。v高強混凝土的缺點：v高強混凝土對原材料質(zhì)量要求嚴格。v生產(chǎn)、施工各環(huán)節(jié)的質(zhì)量管理水平要求高，高強混凝土的質(zhì)量對生產(chǎn)、運輸、澆注、養(yǎng)護、環(huán)境條件等因素非常敏感。v高強

36、混凝土的延性差、脆性大、自收縮大。5.6.2.2高強度混凝土的配制要求：（1）選用質(zhì)量穩(wěn)定、強度等級不低于42.5級的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。水泥用量不宜大于550kg/m3；水泥和礦物摻合料的總量不應大于600kg/m3，（2）粗骨料的最大粒徑不宜大于25mm，強度等級高于C80級的混凝土，其粗骨料的最大粒徑不宜大于20mm，并嚴格控制其針片狀顆粒含量、含泥量和泥塊含量。細骨料的細度模數(shù)宜大于2.6，并嚴格控制其含泥量和泥塊含量?；炷恋纳奥室藶?834%，泵送時可為3444%。（3）配制高強混凝土時應摻用高效減水劑或緩凝高效減水劑，其品種、摻量應通過試驗確定。（4）配制高強混凝土時應該

37、摻用活性較好的摻合料，宜復合使用摻合料，品種、摻量應通過試驗確定。（5）高強混凝土的水膠比采用0.250.42，強度等級愈高，水膠比愈低。（6）當采用三個不同配合比進行混凝土強度試驗時，其中一個應為基準配合比，另兩個配合比的水灰比，宜較基準配合比分別增加和減少0.020.03；高強混凝土設計配合比確定后，還應用該配合比進行不少于6次的重復試驗驗證，其平均值不應低于配制強度。5.6.3 輕混凝土v表觀密度小于1950kg/m3的混凝土稱為輕混凝土（light-weight concrete），輕混凝土又可分為輕骨料混凝土、多孔混凝土及無砂大孔混凝土三類。v5.6.3.1輕骨料混凝土v凡是用輕粗骨

38、料、輕細骨料（或普通砂）、水泥和水配制而成的輕混凝土、稱為輕骨料混凝土。由于輕骨料種類繁，故混凝土常以輕骨料的種類命名。v例如：粉煤灰陶粒混凝土、浮石混凝土等。輕骨料按來源分為三類：工業(yè)廢渣輕骨料（如粉煤灰陶粒、煤渣等）；天然輕骨料（如浮石、火山渣等）；人工輕骨料（如頁巖陶粒、粘土陶粒、膨脹珍珠巖等）。v v輕骨料混凝土強度等級與普通混凝土相對應，按立方體抗壓標準強度劃分為：LC5.0、LC7.5、LC10、LC15、LC20、LC25、LC30、LC35、LC40、LC45、LC50、LC55和 LC60。v輕骨料混凝土的應變值比普通混凝土大，其彈性模量為同強度等級普通混凝土的50%70%。

39、輕骨料混凝土的收縮和徐變約比普通混凝土相應大20%50%和30%60%。v許多輕骨料混凝土具有良好的保溫性能，當其表觀密度為1000 kg/m3時，導熱系數(shù)為0.28W/(m.K);表觀密度為1800 kg/m3時，導熱系數(shù)為0.87W/(mK)?？捎米鞅夭牧?、結(jié)構(gòu)保溫材料或結(jié)構(gòu)材料。5.6.3.2多孔混凝土（porous concrete）v是一種不用骨料的輕混凝土，內(nèi)部充滿大量細小封閉的氣孔，孔隙率極大，一般可達混凝土總體積的85%。它的表觀密度一般在3001200kg/m3之間，導熱系數(shù)為0.080.29W/(mK)。v因此多孔混凝土是一種輕質(zhì)多孔材料，兼有結(jié)構(gòu)及保溫、隔熱等功能，同時

40、容易切削、鋸解和握釘性好。多孔混凝土可制作屋面板、內(nèi)外墻板、砌塊和保溫制品，廣泛地用于工業(yè)及民用建筑和管道保溫。v 根據(jù)氣孔產(chǎn)生的方法，多孔混凝土可分為加氣混凝土和泡沫混凝土。加氣混凝土在生產(chǎn)上比泡沫混凝土具有更多的的優(yōu)越性，所以生產(chǎn)和應用發(fā)展較快。v加氣混凝土(aerated concrete)是用含鈣材料（水泥、石灰）、含硅材料（石英砂、粉煤灰、礦渣、頁巖等）和加氣劑為原料，經(jīng)磨細、配料、澆注、切割和壓蒸養(yǎng)護等工序而成。（1）加氣劑一般采用鋁粉、它與含鈣材料中的氫氧化鈣反應放出氫氣，形成氣泡，使料漿成為多孔結(jié)構(gòu)。加氣混凝土的抗壓強度一般為0.57.5MPa。（2）泡沫混凝土是將水泥漿和泡沫

41、劑拌合后形成的多孔混凝土。其表觀密度多在300500kg/m3，強度不高，僅0.57MPa。通常用氫氧化鈉加水拌入松香粉（堿：水：松香=1：2：4），再與溶化的膠液（皮膠或骨膠）攪拌制成松香膠泡沫劑。將泡沫劑加溫水稀釋，用力攪拌即成穩(wěn)定的泡沫。然后加入水泥漿（也可摻入磨細的石英砂、粉煤灰、礦渣等硅質(zhì)材料）與泡沫拌勻，成型后蒸養(yǎng)或壓蒸善養(yǎng)護即成泡沫混凝土。5.6.3.3無砂大孔混凝土(no-fines concrete)v 無砂大孔混凝土是以粗骨料、水泥、水配制而成的一種輕混凝土，表觀密度為5001000kg/m3，抗壓強度為3.510MPa。v無砂大孔混凝土中因無細骨料，水泥漿僅將粗骨料膠結(jié)在

42、一起，所以是一種大孔材料。它具有導熱性低、透水性好等特點，也可作絕熱材料及濾水材料。水工建筑中常用作排水暗管、井壁濾管等。5.6.4纖維混凝土是以混凝土為基體，外摻各種纖維材料而成，摻入纖維的目的是提高混凝土的力學性能，如抗拉、抗裂、抗彎、沖擊韌性，也可以有效地改善混凝土的脆性性質(zhì)。v常用的纖維材料有鋼纖維、玻璃纖維、石棉纖維、碳纖維和合成纖維等。所用的纖維必須具有耐堿、耐海水、耐氣候變化的特性。v在纖維混凝土中，纖維的含量、纖維的幾何形狀以及纖維的分布情況，對混凝土性能有重要影響。鋼纖維混凝土一般可提高抗拉強度2倍左右，抗沖擊強度提高5倍以上。v纖維混凝土目前主要用對抗裂、抗沖擊性要求高的工

43、程，如機場跑道、高速公路、橋面面層、管道、屋面板、墻板等。5.6.5 防水混凝土v是通過調(diào)整混凝土配合比、摻入外加劑或采用合理的膠凝材料等方法提高其自身密實性、憎水性、抗?jié)B性以滿足抗?jié)B防水要求的混凝土。有防水和承重功能，能節(jié)約材料，加快施工進度；在結(jié)構(gòu)復雜的情況下施工簡便，防水性能可靠；滲漏發(fā)生時易于檢查和維修；耐久性好；材料來源廣，成本較低。（1）普通防水混凝土 普通防水混凝土通過配合比的設計和調(diào)整，改善混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)以提高混凝土自身的密實性，從而達到防水的目的。（2）外加劑防水混凝土 外加劑防水混凝土通過在混凝土中摻入少量有機或無機外加劑來改善混凝土拌和物工作性，提高混凝土密實性和抗?jié)B

44、性以滿足抗?jié)B防水的要求。常用的外加劑包括減水劑、防水劑、引氣劑、膨脹劑等。（3）膨脹水泥防水混凝土 膨脹水泥混凝土是以膨脹水泥為膠凝材料配制而成的防水混凝土。依靠膨脹水泥自身水化反應過程中的體積膨脹提高混凝土密實性、補償收縮，從而提高混凝土的防水抗?jié)B性能。5.6.6 裝飾混凝土(decoration concrete)v水泥混凝土外觀顏色單調(diào)、灰暗、呆板、給人以壓抑感，裝飾性差。于是人們設法在建筑物混凝土的表面（混凝土墻面、地面、屋面等）作適當處理，使其產(chǎn)生一定的裝飾效果，具有藝術(shù)感，這就成了裝飾混凝土。v混凝土的色彩可以加入一些著色劑來改善水泥顏色，也可使用白水泥配制淺色混凝土或白色混凝土。

45、v著色劑 要得到整體性的彩色混凝土，最常用的方法是在拌合過程中加入色素。色素包括氧化鐵（紅色、黃色、棕色）、氧化鉻（綠色）、氧化鈷（藍色）、石墨（黑色）等。v色素是固體粉末，可以和外加劑一起使用。減水劑能提高色素的分散性，降低色素顆粒浮向表面的趨勢。v集料 自然界中由很多彩色石頭可以用作混凝土集料，從而獲得很好的顏色效果。集料所能獲得的顏色種類比用單純的色素所能獲得的顏色要多得多。最常見的顏色是白色、棕色和赭石色。v混凝土表面的織構(gòu)可以通過模板襯托、露石飾面以及機械抹面等方法獲得。v試驗及試驗報告說明v試驗三試驗報告中要求補充的內(nèi)容：將本組的試驗結(jié)果與相鄰一組的試驗結(jié)果進行比較（即塑性混凝土和大坍落度混凝土的試驗結(jié)果），并分析造成兩種結(jié)果的原因。v試驗四試驗報告補充內(nèi)容：將本組的試驗結(jié)果與相鄰一組的試驗結(jié)果進行比較（即塑性混凝土和大坍落度混凝土的試驗結(jié)果），并分析造成兩種結(jié)果的原因。