混凝土是由膠凝材料、粗細骨料、水按適當比例配制，再經硬化而成的人工石材。按其表觀密度，一般可分為重混凝土(干表觀密度>2800 kg/m3)、普通混凝土(干表觀密度為2000～2800kg/m3)和輕混凝土(干表觀密度<1950 kg/m3)三類。在建筑工程中應用最廣泛、用量最大的是普通水泥混凝土，由水泥、砂、石和水組成，成型方便，與鋼筋有牢固的粘結力(在鋼筋混凝土結構中，鋼筋承受拉力，混凝土承受壓力，兩者膨脹系數大致相同)，硬化后抗壓強度高、耐久性好，組成材料中砂、石及水占80%以上，成本較低且可就地取材�；炷林饕秉c是抗拉強度低，受拉時變形能力小、易開裂，另外，自重較大。
一般對混凝土質量的基本要求是：①具有符合設計要求的強度;②具有與施工條件相適應的施工和易性;③具有與工程環(huán)境相適應的耐久性。
一、普通混凝土原材料的技術要求
普通混凝土原材料為水泥、水、細骨料(砂)及粗骨料(石子)，必要時還可加入各種外加劑及礦物摻合料。在混凝土中，砂與石子主要起骨架作用，稱為骨料，還可起到減小混凝土因水泥硬化產生的收縮作用。水泥與水形成水泥漿，包裹在骨料表面并填充在骨料空隙中，在硬化前(稱為混凝土拌合物)，水泥漿起潤滑作用，賦予拌合物一定的流動性，便于施工，水泥漿硬化后，則將骨料膠結成一個堅實的整體(膠結作用)。
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選擇水泥要考慮品種與強度等級兩個方面：
1.品種
應根據混凝土工程特點、工程所處環(huán)境條件及施工條件，進行合理選擇。
2.強度等級
水泥強度等級的選擇，應與混凝土的設計強度相適應。一般以水泥強度等級(以MPa為單位)為混凝土強度的0.5～2.0倍為宜，對于高強度的混凝土，可取0.9～1.5倍左右。
若用高強度等級水泥配制低強度等級的混凝土，只需用少量水泥就可滿足混凝土強度要求，但水泥用量偏少，會影響混凝土拌合物的工作性與密實度，可考慮摻入一定數量的摻合料(如粉煤灰)。若用低強度等級水泥配制高強度等級的混凝土，為滿足強度要求，需較多的水泥用量，過多的水泥用量不僅不經濟，還會影響混凝土其他技術性質(如硬化收縮增大，會引起混凝土開裂)。
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粒徑在0.16~5mm之間的骨粒為細骨料，一般采用天然砂(河砂、海砂及山砂)。
細骨料的要求有下列幾方面：
1.有害雜質
砂中有害雜質包括泥、泥塊、云母、輕物質、硫化物與硫酸鹽、有機物質及氯化物等。其中泥是指粒徑<0.08mm的粘土、淤泥與巖屑;泥塊是指水浸后粒徑>0.63mm的塊狀粘土。泥、云母、輕物質等能降低骨料與水泥漿的粘結，泥多還增加混凝土的用水量，從而加大混凝土的收縮，降低抗凍性與抗?jié)B性;硫化物與硫酸鹽、有機物質等對水泥有侵蝕作用;泥塊、輕物質強度較低，會形成混凝土中的薄弱部分。氯鹽對鋼筋有銹蝕作用。有害雜質會降低混凝土的強度與耐久性。
砂中的無定形二氧化硅含量可用試驗測定其堿-骨料反應的活性即堿活性后，再確定其適用性。
2.砂的粗細程度與顆粒級配
混凝土用砂的選用，主要應從砂對混凝土的和易性、水泥用量(即混凝土的經濟性)的影響這兩個方面進行考慮�；炷劣蒙暗倪x用，主要考慮砂的粗細程度(細度模數)、級配。級配良好的砂，具有較小的空隙率，用來配制混凝土，不僅所需水泥漿量較少，而且還可提高混凝土的流動性、密實度和強度。
砂的粗細程度是指不同粒徑的砂�；旌显谝黄鸷蟮钠骄旨毘潭龋ǔＳ写稚�、中砂、細砂之分。在相同用砂量條件下，粗砂的總表面積小，包裹砂粒表面所需的水泥漿少，節(jié)省水泥。
砂的顆粒級配與粗細程度，常用篩分析的方法進行測定。
細度模數愈大，表示砂愈粗。其中模數3.0～3.1粗砂，3.0～2.3中砂，2.2～1.6細砂，1.5～0.7特細砂。
混凝土用砂，應優(yōu)先選用級配良好的粗砂，這種砂的空隙率與總表面積均小，不僅水泥用量較少，還保證了混凝土有較高的密實度與強度。若用特細砂配制混凝土，因其比表面積大、空隙率大、含泥量大，可考慮采取某些措施，如采用低砂率(適當少用砂)、低流動性拌合物(在振動條件下，吸附于砂粒表面的水分被大量釋放出來，和易性可得以改善)、水泥的強度與用量適當高些等。因混凝土干縮率大，應特別注意早期養(yǎng)護，適當延長養(yǎng)護期。因砂率低，拌合物的粘聚性及保水性難以保證，用特細砂配制混凝土，不宜摻減水劑。
(三)粗骨料
骨料中粒徑大于5mm的稱為粗骨料，混凝土用粗骨料有碎石、卵石兩種。在水泥用量和水用量相同的情況下，碎石拌制的混凝土強度較高，但流動性較小。
混凝土用石子的技術要求有下列幾方面：
1.有害雜質
包括泥、泥塊、硫化物與硫酸鹽、有機質等。對重要工程的混凝土所使用的石子，應進行堿活性檢驗。
2.針、片狀顆粒含量
石子的形狀以接近立方體或球形的為好，不應含有較多的針、片狀顆粒。針狀顆粒是指顆粒長度大于該顆粒所屬粒級的平均粒徑2.4倍;片狀顆粒是指顆粒厚度小于平均粒徑0.4倍。平均粒徑是指該粒級上、下限粒徑的平均值。針、片狀顆粒受力易折斷;當含量較多時，會增大粗骨料空隙率，影響混凝土的工作性及強度，含量應加以限制。
3.強度
碎石的強度用巖石的塊體抗壓強度或壓碎指標表示，卵石的強度用壓碎指標表示。
石子的抗壓強度，是在母巖中取樣制作邊長為50mm的立方體試件(或直徑與高度均為50mm的圓柱體試件)，在水中浸泡48h測強度，要求巖石的抗壓強度與混凝土抗壓強度之比不小于1.5。而且，火成巖的抗壓強度≥80MPa，變質巖≥60MPa，水成巖≥45MPa。
4.顆粒級配與最大粒徑
石子級配好壞對節(jié)約水泥、混凝土密實度、強度與工作性有很密切的關系。石子的級配通過篩分試驗來確定。
連續(xù)粒級的石子按粒徑可分為5～10mm、5～16mm、5～20mm、5～25mm、5～31.5mm、5～40mm六種粒級。
單粒級一般不單獨使用，可用于組合成具有要求級配的連續(xù)粒級，也可與連續(xù)粒級的石子混合使用，以改善它們的級配或配成較大粒度的連續(xù)粒級。
石子公稱粒級的上限，稱為石子的最大粒徑。隨著石子最大粒徑增大，在質量相同時，其總表面積減小，因此，在條件許可下，石子的最大粒徑應盡可能選得大一些，以節(jié)約水泥。
從結構的角度規(guī)定，混凝土用石子最大粒徑不得超過結構截面最小尺寸的1/4;同時不得超過鋼筋間最小凈距的3/4。對混凝土實心板，石子的最大粒徑不宜超過板厚的1/3，且不得超過40mm。
5.堅固性
有抗凍要求的混凝土所用的石子，要測定其堅固性。即用硫酸鈉溶液浸漬法檢驗，試樣經5次循環(huán)浸漬后，其質量損失應不超過規(guī)范的規(guī)定。
6.堿一骨料反應
經堿一骨料反應試驗后，由卵石、碎石制備的試件無裂縫、酥裂、膠體外溢等現象，在規(guī)定的試驗齡期的膨脹率應小于0.1%。
(四)水
拌制混凝土用水宜優(yōu)先采用符合國家標準的飲用水。若采用其他水源時，水質要符合規(guī)定，特別對水的pH值以及不溶物、可溶物、氯化鈉、硫化物、硫酸鹽等含量均有限制。
(五)外加劑與摻合料
外加劑是指在混凝土拌合物中摻入不超過水泥質量的5%，且能使混凝土按要求改變性質的物質，并在混凝土配合比設計時，不考慮對混凝土體積或質量的影響。常用的外加劑有減水劑、早強劑、緩凝劑、速凝劑、引氣劑、防水劑、防凍劑、膨脹劑等。
1.減水劑
指在保持混凝土稠度不變的條件下，具有減水增強作用的外加劑。
(1)混凝土中摻入減水劑的經濟技術效果：
�、偬岣吡鲃有浴Ｔ谂浜媳炔蛔兊那闆r下，可增大坍落度100～200mm，且不影響強度。
�、谔岣邚姸�。在保持坍落度不變的情況下，可減少用水量10%一15%，混凝土強度可提高10%～20%，特別是早期強度提高更顯著。
�、酃�(jié)約水泥。保持混凝土強度不變時，可節(jié)約水泥用量10%一15%。
④改善混凝土某些性能。如減少混凝土拌合物的泌水、離析現象，延緩拌合物凝結，減慢水化放熱速度，提高抗?jié)B性及抗凍性等。
(2)常用減水劑品種有：
�、倌举|素系減水劑：主要品種是木質素磺酸鈣(簡稱木鈣粉，又名M型減水劑，簡稱M劑)，適宜摻量為水泥用量的0.2%～0.3%，減水率為10%左右，對混凝土有緩凝作用，一般緩凝1～3h，低溫下尤甚。對混凝土有引氣效果，一般引氣量為1%～2%。M劑常用于一般混凝工程，尤其適用于夏季混凝土施工、滑模施工、大體積混凝土、泵送混凝土等施工，不宜采用蒸汽養(yǎng)護。
�、谳料禍p水劑：主要成分為β-萘磺酸鹽甲醛縮合物。高效減水劑，摻量為0.5%～1.0%，減水率為10%～25%，緩凝性小，大多為非引氣型，適用于所有混凝土工程，更適于配制高強混凝土、流態(tài)混凝土。
③聚羧酸系減水劑：高效減水劑，坍落度經時損失小，摻量為0.2%～0.3%，減水率為25%～30%，適用于高強高性能混凝土。
�、軜渲禍p水劑：我國產品有SM，主要成分為三聚氰胺甲醛縮合物，簡稱密胺樹脂，屬早強、非引氣型高效減水劑，當摻量為0.5%～2%時，減水率為20%～30%。因價貴，適用于特殊要求的混凝土工程。
�、萏敲巯禍p水劑：為棕色粉狀物或糊狀物。適宜摻量為0.2%～0.3%，減水率6%～10%，能顯著降低水化熱，緩凝性強，一般緩凝時間大于3h，低溫尤甚，通常多作緩凝劑使用，適用于大體積混凝土工程、夏季混凝土施工、水工混凝土工程等。
�、迯秃蠝p水劑：常采用與其他外加劑進行復合，組成復合減水劑，以滿足不同施工要求及降低成本的效果。如MF為引氣型減水劑，可與消泡劑GXP--103復合，可彌補混凝土因引氣而導致后期強度降低的缺點。
2.早強劑
能提高混凝土早期強度的外加劑，多在冬季或緊急搶修時采用。
常用的早強劑有：
(1)氯化物系早強劑
如CaCl2效果好，除提高混凝土早期強度外，還有促凝、防凍效果，價低，使用方便，一般摻量為1%～2%，缺點是會使鋼筋銹蝕，在鋼筋混凝土中CaCl2摻量不得超過水泥用量的1%，通常與阻銹劑NaNO2復合使用。
(2)硫酸鹽系早強劑
如硫酸鈉，又名元明粉，為白色粉末，適宜摻量為0.5%～2%，多復合使用。
(3)三乙醇胺系早強劑
三乙醇胺為無色或淡黃色透明油狀液體，易溶于水，一般摻量為0.02%～0.05%，有緩凝作用，多復合使用。
3.緩凝劑
是指能延緩混凝土的凝結的外加劑。目前常用的有木質素磺酸鈣與糖蜜。適用于高溫季節(jié)施工、大體積混凝土工程、泵送、滑模方法施工、較長時間停放或遠距離運送的商品混凝土。
4.速凝劑
是指能使混凝土迅速凝結硬化的外加劑。我國常用的有紅星一型、711型等品種。主要用于隧道與地下工程、引水涵洞等工程噴錨支護時的噴射混凝土。
5.引氣劑
是指在攪拌混凝土過程中能引人大量分布均勻穩(wěn)定而封閉的微小氣泡的外加劑。引氣劑產生的氣泡直徑在0.05～1.25mm之間，目前常用的引氣劑有松香熱聚物、松香皂等，適宜摻量為0.05%～0.12%。采用引氣劑主要是為了提高混凝土的抗?jié)B、抗凍等耐久性、改善拌合物的工作性(保水性)，多用于水工混凝土。引氣劑的使用使得混凝土含氣量增大，故使混凝土的強度較未摻引氣劑者有所下降。
外加劑除上述幾種外，還有防水劑(如三氯化鐵防水劑、硅酸鈉類防水劑等)，防凍劑(如亞硝酸鈉型防凍劑、硝酸鈣型防凍劑、氯鹽類防凍劑等)、膨脹劑(如硫鋁酸鈣類膨脹劑等)、發(fā)氣劑(如鋁粉)等。
摻合料一般是指混凝土拌合物中摻入量超過水泥質量的5%，且在配合比設計時，需要考慮體積或質量變化的外加材料。工程中常采用粉煤灰作為混凝土的摻合料，也可用硅灰、磨細礦渣粉等具有一定活性的工業(yè)廢渣，摻合料不僅可以取代部分水泥、降低成本，而且可以改善混凝土性能，如提高強度、改善和易性、降低水化熱等。通常摻合料是活性礦物質，如�；郀t礦渣與粉煤灰等活性混合材料。但摻合料是在混凝土的攪拌時摻入使用的，而混合材料則是在水泥生產的熟料磨細時摻入的。
二、普通混凝土的主要技術性質
(一)混凝土拌合物的和易性(又稱工作性)
1.和易性的概念及指標
和易性是指混凝土拌合物易于施工操作(拌合、運輸、澆筑、搗實)，并能獲得質量均勻、密實的混凝土的性能，和易性為一項綜合的技術性質，包括流動性、粘聚性、保水性三方面的含義。流動性以坍落度(cm)或維勃稠度(s)作為指標，坍落度適用于流動性較大的混凝土拌合物(坍落度值≥10mm，骨料最大粒徑≤40mm)，維勃稠度適用于干硬性的混凝土拌合物(坍落度值<10mm，骨料最大粒徑≤40mm，維勃稠度在5～30s之間)。粘聚性與保水性無指標，憑直觀經驗目測評定。
按坍落度值不同，可將混凝土拌合物分為大流動性混凝土(坍落度≥160mm)、流動性混凝土(坍落度100～150mm)、塑性混凝土(坍落度10～90mm)。
2.坍落度的選擇
施工中選擇混凝土拌合物的坍落度，一般依據構件截面的大小，鋼筋疏密、搗實方法來確定。當構件截面尺寸較小或鋼筋較密或人工插搗時，坍落度可選擇大些。在保證能順利施工的前提下，坍落度盡量選小些為宜。
混凝土澆筑時的坍落度
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結構種類 |
坍落度（mm） |
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基礎或地面等的墊層、無配筋的大體積結構（擋土墻、基礎等）或配筋稀疏的結構 |
10～30 |
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板、梁或大型及中型截面的柱子等 |
30～50 |
|
配筋密列的結構（薄壁、斗倉、筒倉、細柱等） |
50～70 |
|
配筋特密的結構 |
70～90 |
注：1.本表系指采用機械振搗的坍落度，采用人工搗實時可適當增大;
2.泵送混凝土拌合物坍落度不低于100mm，應摻用外加劑(如減水劑)。
3.影響和易性的主要因素
(1)水泥漿的數量與稠度
對混凝土拌合物和易性起決定作用的是用水量的多少。當使用確定的材料拌制混凝土時，水泥用量在一定范圍內(1m3混凝土水泥用量增減不超過50～100kg)，為達到一定流動性，所需加水量為一常值。
(2)砂率
砂率是指混凝土中砂的質量占砂、石總質量的百分率。在水泥漿含量不變的情況下，砂率過大或過小，均會使混凝土拌合物的流動性減小。因此，在配制混凝土時，砂率不能過大，也不能太小，應選用合理砂率值。所謂合理砂率是指在用水量及水泥用量一定的情況下，能使混凝土拌合物獲得最大的流動性，且能保持粘聚性及保水性良好時的砂率值，從另一角度考慮，當采用合理砂率時，能使混凝土拌合物獲得所要求的流動性及良好的粘聚性與保水性，而水泥用量為最少。
確定砂率的方法較多，可參照表20—23選用。也可根據砂、石的表觀密度與堆積密度等數據進行計算確定。
(3)水泥品種與骨料品種、性質
如用礦渣水泥時，拌合物的坍落度一般較用普通水泥時為小，泌水性則顯著增加，一般卵石拌制的混凝土拌合物比碎石拌制的流動性大，級配好的骨料拌制的混凝土拌合物的流動性也大。
(4)除以上所述外，影響混凝土拌合物和易性的因素，還有外加劑、時間、環(huán)境的溫度與濕度等。
在實際工作中，調整拌合物的和易性(需考慮對混凝土強度、耐久性等的影響)的措施：
�、俦M可能采用合理砂率，以提高混凝土的質量與節(jié)約水泥;
�、诟纳粕啊⑹壟�;
�、郾M量采用較粗的砂、石;
�、墚敾炷恋呐浜媳瘸醪酱_定后，如發(fā)現當拌合物坍落度太小時，可保持水灰比不變，增加適量的水泥漿以提高混凝土坍落度，滿足施工要求;當坍落度太大時，可增加適量砂、石，從而減小坍落度，達到施工要求，避免出現離析、泌水等不利現象;
⑤摻外加劑(減水劑、引氣劑)，均可提高混凝土的流動性。
(二)混凝土的強度
1.混凝土立方體抗壓強度及強度等級
將混凝土拌合物制成邊長為150mm的立方體標準試件，在標準條件(溫度20±3℃，相對濕度90%以上)下，養(yǎng)護到28d齡期，用標準試驗方法測得的抗壓強度值，稱為混凝土立方體抗壓強度，用fcu表示。非標準尺寸試件的抗壓強度應折算成標準尺寸試件的抗壓強度值，換算系數如表。
|
試件邊長（mm） |
100 |
150 |
200 |
|
換算系數 |
0.95 |
1.00 |
1.05 |
混凝土強度等級采用“C”與立方體抗壓強度標準值fcu,k表示。指混凝土立方體抗壓強度測定值的總體分布中，低于該值標準值fcu,k的百分率≤5%，普通混凝土按立方體抗壓強度標準值劃分為12個強度等級：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60。我國一般鋼筋混凝土梁、板的混凝土強度等級為C15～C30。
2.混凝土軸心抗壓強度(又稱棱柱抗壓強度)
實際工程中，混凝土受壓構件大部分是棱柱體或圓柱體，為了與實際情況相符，在混凝土結構設計、計算軸心受壓構件(如柱子、桁架的腹桿等)時，應采用軸心抗壓強度作為設計依據。軸心抗壓強度應采用150mm×l50mm×300mm的棱柱體作為標準試件，實驗表明，軸心抗壓強度約為立方體抗壓強度的0.7～0.8。在結構設計中，設計采用的軸心抗壓強度為立方體抗壓強度的0.67倍。
3.混凝土抗拉強度
混凝土的抗拉強度很低，只有其抗壓強度的1/10—1/20，且這個比值隨著強度等級的提高而降低。混凝土抗拉強度對于混凝土抗裂性具有重要作用，是結構設計中確定混凝土抗裂度的主要指標，有時也用來間接衡量混凝土與鋼筋的粘結強度等。一般采用劈裂法來測定混凝土的抗拉強度，簡稱劈拉強度。
4.影響混凝土抗壓強度的因素：水泥強度和水灰比、溫度和濕度、齡期
(1)水泥強度和水灰比
水泥強度、水灰比是影響混凝土強度最主要的因素。實驗證明：水泥強度愈高，則混凝土的強度愈高;在水泥品種、強度相同時，混凝土的強度隨著水灰比的增大而有規(guī)律地降低。水灰比增大，多余的水多(水泥水化所需的結合水，一般只占水泥質量的23%左右)，當混凝土硬化后，多余的水分就殘留在混凝土中形成水泡或蒸發(fā)后形成氣孔，大大地減少了混凝土抵抗荷載的實際有效斷面，而且可能在孔隙周圍產生應力集中，使混凝土強度降低，反之，水灰比越小，水泥漿硬化后強度越高，與骨料表面粘結力也增強，則混凝土強度也越高。但若水灰比過小，拌合物過于干稠，難搗密實，混凝土出現較多的蜂窩、空洞、強度也會下降。
(2)溫度和濕度
混凝土所處環(huán)境的溫度與濕度，對混凝土強度有很大影響。若溫度升高，水泥水化速度加快，混凝土強度發(fā)展也就加快;反之，溫度降低時，水泥水化速度降低，混凝土強度發(fā)展相應遲緩。當溫度降至冰點以下時，水泥水化反應停止，混凝土的強度也停止發(fā)展，而且還會因混凝土中的水結冰產生體積膨脹導致開裂。所以冬期施工混凝土時，要特別注意保溫養(yǎng)護，以免混凝土早期受凍破壞。
周圍環(huán)境的濕度對混凝土強度也有顯著影響。若濕度不夠，混凝土會因失水干燥而影響水泥水化作用的正常進行，甚至停止水化。這將導致嚴重降低混凝土的強度，且因水化作用不充分，使混凝土結構疏松，或形成千縮裂縫，從而影響混凝土耐久性。因此，已澆筑完畢的混凝土，必須注意在一定時間內維持周圍環(huán)境有一定溫度和濕度�；炷猎谧匀粭l件下養(yǎng)護，稱為自然養(yǎng)護，即在混凝土凝結后(一般在12h以內)，表面加以覆蓋和澆水，一般硅酸鹽水泥、普通水泥與礦渣水泥配制的混凝土，需澆水保溫至少7d，使用火山灰水泥、粉煤灰水泥或摻用緩凝型外加劑，或有抗?jié)B要求的混凝土，不少于14d。
(3)齡期
混凝土在正常養(yǎng)護條件下，其強度隨齡期的增加而增長，最初7～14d內，強度增長較快，28d以后增長緩慢，但只要有一定的溫度與濕度，強度仍有所增長�？筛鶕炷恋脑缙趶姸却笾鹿烙嬈�28d的強度。
5.提高混凝土抗壓強度的措施
(1)采用低水灰比或低水膠比的混凝土
可提高混凝土28d的強度或后期強度。
(2)采用高強度等級水泥或早強類水泥
這類混凝土特點是用水量少，水灰比小(一般為0.3～0.5)，拌合物中游離水分少，從而硬化后留下的孔隙少，混凝土強度高。
(3)采用濕熱養(yǎng)護——蒸汽養(yǎng)護與蒸壓養(yǎng)護
蒸汽養(yǎng)護是將混凝土放在低于100℃的常壓蒸汽中養(yǎng)護。目的是提高混凝土的早期強度。一般混凝土經16h左右蒸汽養(yǎng)護后，其強度可達正常條件下養(yǎng)護28d強度的70%～80%。蒸汽養(yǎng)護的最適宜溫度，普通水泥或硅酸鹽水泥為80℃左右，礦渣水泥及火山灰水泥為90℃左右。
蒸壓養(yǎng)護是將混凝土放在溫度175℃及8個大氣壓的蒸壓釜中進行養(yǎng)護。水泥水化析出的氫氧化鈣，不僅能與活性氧化硅結合，而且也能與結晶狀態(tài)的氧化硅結合，生成結晶較好的水化硅酸鈣，使水泥水化、硬化加速，可有效地提高混凝土的強度。
(4)采用機械攪拌與振搗
可提高混凝土均勻性、密實度與強度，對用水量少、水灰比小的干硬性混凝土，效果顯著。
(5)摻入混凝土外加劑和摻合料
在混凝土中摻入早強劑，可顯著提高混凝土早期強度。摻入減水劑，拌合水量減少，降低水灰比，可提高混凝土強度。在混凝土拌合物中，除摻入高效減水劑、復合外加劑外，還同時摻入硅粉、粉煤灰等礦物摻合料，可配制高強度混凝土。
(三)混凝土的變形性能
1.化學收縮
混凝土的化學收縮是由于水泥水化引起的。這種收縮是不能恢復的，收縮量隨齡期的延長而增加，一般在混凝土成型后40多天內增長較快，以后就漸趨穩(wěn)定。總收縮量一般不大。
2.干濕變形
干濕變形是指混凝土隨周圍環(huán)境變化而產生的濕脹干縮變形。一般濕脹的變形量很小，無明顯破壞作用，而干縮則顯著且往往引起混凝土開裂。影響混凝土干縮的因素主要有水泥品種、細度與用量、水灰比、骨料品種與質量及養(yǎng)護條件等。一般來說，水泥用量大、水灰比大;砂石用量少，則干縮值大(水泥用量不宜大于550kg/m3)。
在一般工程設計中，通常采用混凝土的線收縮值為(15～20)×10-5，即每lm收縮0.15～0.20mm。
3.溫度變形
溫度變形即混凝土熱脹冷縮的變形，其線脹系數約為1×10-5/℃，即溫度每升高1℃，每lm膨脹0.01mm。
溫度變形對大體積混凝土極為不利�；炷林幸蛩嗨懦龅臒崃烤鄯e造成內部溫度升高，而外部混凝土溫度則隨氣溫升降，有時內外溫差達50～60℃，導致內脹外縮，在混凝土表面產生很大的拉應力，嚴重的會產生裂縫。因此，大體積混凝土應采用低熱水泥、減少水泥用量、人工降溫、對混凝土表層加強養(yǎng)護等措施。對縱長的鋼筋混凝土結構應預留伸縮縫、在結構物內配置溫度鋼筋。
4.在荷載作用下的變形
(1)在短期荷載作用下的變形
混凝土靜力彈性模量(簡稱彈性模量)的測定，是指應力為1/3軸心抗壓強度時的割線彈性模量�；炷恋膹椥阅Ａ恐饕Q于骨料與水泥石的彈性模量，以及它們之間的體積比和混凝土含氣量。所以水灰比較小，水泥用量較少、骨料彈性模量較高、養(yǎng)護較好及齡期較長時，混凝土的彈性模量就較大。
(2)徐變
混凝土在長期荷載作用下隨時間而增加的變形稱為徐變。在荷載作用初期，徐變變形增長較快，以后逐漸變慢，一般延續(xù)2～3年漸趨于穩(wěn)定�；炷恋男熳冎蹬c水泥品種、水泥用量、水灰比、混凝土的彈性模量、養(yǎng)護條件等因素有關。如水灰比較小或混凝土在水中養(yǎng)護、骨料用量較多時，其徐變較小。
混凝土的徐變作用：①消除鋼筋混凝土內的應力集中，使應力較均勻地重新分布;②消除一部分大體積混凝土因溫度變形所產生的破壞應力。但會使預應力鋼筋混凝土結構中鋼筋的預加應力受到損失。
(四)混凝土的耐久性
混凝土除應具有適當的強度，能安全地承受荷載作用外，還應具有耐久性能，以滿足在所處環(huán)境及使用條件下的經久耐用要求。耐久性包括抗?jié)B性、抗凍性、抗化學侵蝕性、耐熱性、堿一骨料反應、抗碳化性等。
1.抗?jié)B性
混凝土的抗?jié)B性是指混凝土抵抗壓力水(或油等液體)滲透的性能。抗?jié)B性是混凝土的一個重要性質，直接影響混凝土的抗凍性與抗侵蝕性�？�?jié)B性主要取決于混凝土的密實度及內部孔隙的特征(大小、構造)。
混凝土的抗?jié)B性用抗?jié)B等級表示。抗?jié)B等級是以28d齡期的標準抗?jié)B試件，按規(guī)定方法試驗，以不滲水時所能承受的最大水壓來確定。如抗?jié)B等級為P4、P6、P8、P10、P12分別表示能抵抗0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.2MPa的水壓而不滲透。抗?jié)B混凝土的抗?jié)B等級≥P6。通常以提高混凝土的密實度的方法提高混凝土的抗?jié)B性。
2.抗凍性
指混凝土在水飽和狀態(tài)下，能經受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，同時也不嚴重降低強度的性能。
混凝土的抗凍性一般以抗凍等級表示�；炷量箖龅燃壍臏y定，是以標準養(yǎng)護28d齡期的立方體試件，在吸水飽和后，進行凍融循環(huán)試驗(-15℃，+20℃)，以同時滿足抗壓強度損失率不超過25%，質量損失率不超過5%時的最大循環(huán)次數表示。混凝土抗凍等級有F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300共七個等級，分別表示混凝土能承受反復凍融循環(huán)次數為25、50、100、150、200、250和300�？箖龌炷恋目箖龅燃�≥F50。
混凝土的抗凍性主要取決于混凝土中孔隙的數量、特征、充水程度、環(huán)境的溫濕度與經歷凍融的次數等。通常以①提高混凝土的密實度、②摻加引氣劑以減小混凝土內孔隙的連通程度等方法提高混凝土的抗凍性。
3.堿一骨料反應
堿一骨料反應是指混凝土內水泥中的堿性氧化物(Na2O、K2O)與骨料中的活性二氧化硅或活性碳酸鹽發(fā)生化學反應，生成堿一硅酸凝膠或堿一碳酸鹽凝膠，該凝膠吸水后會產生很大的體積膨脹，導致混凝土產生膨脹開裂而破壞。這種堿性氧化物和骨料中活性成分之間的化學反應通常稱為堿一骨料反應。
為防止堿—骨料反應對混凝土的破壞作用，應①嚴格控制水泥中堿(Na2O、K2O)的含量，②禁止使用含有活性氧化硅(如蛋白石)或活性碳酸鹽的骨料，對骨料應進行堿—骨料反應檢驗，③可在混凝土配制中加入活性摻合料，以吸收Na+、K+，使反應不集中于骨料表面。
4.抗碳化性
指混凝土抵抗內部的Ca(OH)2與空氣中的CO2在有水的條件下反應生成CaCO3，導致混凝土內部原來的堿性環(huán)境變?yōu)橹行原h(huán)境的能力。故又可稱為抗中性化的能力�？固蓟缘母叩椭饕馕吨炷量逛摻钿P蝕能力的高低，因為混凝土內部的堿性環(huán)境是使鋼筋得到保護而免遭銹蝕的環(huán)境，而中性環(huán)境則使鋼筋易于銹蝕從而引起進一步的鋼筋混凝土破壞。通常以提高混凝土密實度、增大混凝土內Ca(OH)2數量等方法提高混凝土的抗碳化性。
5.抗化學侵蝕性
混凝土的抗化學侵蝕性指混凝土抗各種化學介質侵蝕的能力，主要取決于混凝土中水泥的抗化學侵蝕性。
6.提高混凝土耐久性的措施
(1)選擇適當品種的水泥。
(2)嚴格控制水灰比與水泥用量。選擇與所處環(huán)境相應的混凝土最大水灰比和最小水泥用量。
(3)選用質量好的骨料。
(4)摻入減水劑、引氣劑等外加劑。
(5)保證混凝土施工質量。
三、普通混凝土配合比設計
混凝土配合比，是指為配制有一定性能要求的混凝土，單位體積的混凝土中各組成材料的用量或其之間的比例關系�；炷僚浜媳仍O計的任務，就是在滿足混凝土操作性、強度和耐久性等技術要求的條件下，比較經濟合理地確定水泥、水、砂和石子四種材料的用量比例關系。混凝土配合比應根據原材料性能及對混凝土的技術要求進行計算，并經試驗室試配試驗，再進行調整后確定。
(一)混凝土配合比設計計算步驟：
1.確定混凝土配制強度
2.確定水灰比(W/C)
3.確定單位用水量
4.確定水泥用量
5.確定砂率
6.確定粗骨料和細骨料用量
(1)重量法
(2)體積法
(二)混凝土配合比的試配、調整與確定
必須檢驗其和易性，并加以調整，使之符合設計要求，然后實測拌合物的表觀密度，計算出調整后的配合比(基準配合比)，再以此配合比復核強度，按規(guī)定方法確定混凝土設計配合比(通常稱實驗室配合比)。
(三)混凝土施工配合比換算
混凝土實驗室配合比計算用料是以干燥骨料為基準的，實際工地使用的骨料常含有一定的水分，因此需根據工地石子和砂的實際含水率進行換算。
四、輕混凝土
(一)輕骨料混凝土
用輕粗骨料、輕細骨料(或普通砂)、水泥和水配制干表觀密度≤1950kg/m3的混凝土，稱為輕骨料混凝土。若粗細骨料均采用輕骨料，則為全輕混凝土;若細骨料為部分或全部采用普通砂，則為砂輕混凝土。
1.輕骨料的種類及技術性質
輕骨料按原材料來源可分為三類：
(1)天然輕骨料：如浮石、火山渣、輕砂等。
(2)工業(yè)廢料輕骨料：如粉煤灰陶粒、膨脹礦渣珠等。
(3)人工輕骨料：如粘土陶粒、頁巖陶粒、膨脹珍珠巖等。
輕粗骨料按粒型可分為圓球型、普通型以及碎石型三類。
輕骨料性質直接影響混凝土的性質，各項技術指標應符合有關規(guī)定。主要技術要求有堆積密度、強度(筒壓強度或強度標號)、級配及吸水率等。國家標準規(guī)定，1h吸水率粉煤灰陶粒≤22%，粘土及頁巖陶粒≤10%。
2.輕骨料混凝土的技術性質
影響輕骨料混凝土強度的因素有水泥強度、水灰比、輕骨料的性質與用量等。
輕骨料混凝土按其用途可分為三大類.
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類別名稱 |
主要用途 |
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保溫輕骨料混凝土 |
保溫的圍護結構或熱工構筑物 |
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結構保溫輕骨料混凝土 |
既承重又保溫的圍護結構 |
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結構輕骨料混凝土 |
承重構件或構筑物 |
輕骨料混凝土的變形性比普通混凝土大，彈性模量較小，制成構件的剛度較差，但因極限應變大，有利于改善建筑物的抗震性能和抵抗動荷載的能力。
輕骨料混凝土的收縮與徐變分別比普通混凝土大20%～50%和30%～60%。
當輕骨料混凝土表觀密度≤1000kg/m3時，其導熱系數≤0.28W/(m·K)，具有較好的保溫性能。
(二)多孔混凝土
1.加氣混凝土
由硅質材料(砂、粉煤灰、礦渣等)、鈣質材料(水泥、石灰等)、發(fā)氣劑(鋁粉等)、經攪拌、澆筑、切割、養(yǎng)護而成。
反應生成的氫氣，在料漿中產生大量的氣泡而形成多孔結構。
加氣混凝土表觀密度為400～700kg/m3，抗壓強度一般為0.5～1.5MPa。其制品有砌塊與條板兩種，條板可配有鋼筋。在建筑物中可作屋面板、墻體材料。
2.泡沫混凝土
由水泥漿與泡沫拌合后硬化而成。泡沫劑常用松香泡沫劑等，在機械攪拌作用下產生大量穩(wěn)定的氣泡。
(三)大孔混凝土(又稱無砂混凝土)
由水泥、水、粗集料配制而成。有時也加入少量砂子以提高混凝土強度。水泥用量少、強度較低、保溫性能好，可制作小型空心砌塊和板材，用于非承重的墻體。
五、防水混凝土
抗?jié)B性能以抗?jié)B等級表示，應根據最大作用水頭(即該處在自由水面以下的垂直深度)與建筑物最小壁厚的比值來選擇抗?jié)B等級，通常該比值越大，則混凝土的抗?jié)B等級應該越高。
防水混凝土按配制方法不同可分為以下幾種：
(一)骨料級配法防水混凝土
特點是砂石混合級配滿足混凝土最大密實度的要求，提高抗?jié)B性能，達到防水目的。
(二)普通防水混凝土(富水泥漿防水混凝土)
特點是密實度高，具體要求是：水泥用量不小于320kg/m3，水泥強度等級不宜小于42.5;水灰比不大于0.6;砂率35%～40%為宜;灰砂比1:2.0～1:2.5為宜;粗骨料最大粒徑不宜大于40mm，使用自然級配;坍落度一般為30～50mm等。
(三)外加劑防水混凝土
外加劑防水混凝土是在混凝土中摻入外加劑，用以隔斷或堵塞混凝土中各種孔隙、裂縫及滲水通路，以達到抗?jié)B要求。常用的外加劑有引氣劑、減水劑、三乙醇胺、氯化鐵防水劑及氫氧化鐵、密實劑等。
(四)膨脹水泥防水混凝土
由于膨脹水泥在水化過程中形成大量的水化硫鋁酸鈣，產生一定的膨脹，在有約束的條件下，改善了混凝土的孔結構，降低了孔隙率，從而提高了混凝土的抗?jié)B性。
防水混凝土施工時澆水保濕不應少于14d，測試用28d齡期的圓臺體標準試件。
六、聚合物混凝土
可分為聚合物水泥混凝土(PCC)、聚合物浸漬混凝土(PIC)及聚合物膠結混凝土(PC)三種。
聚合物混凝土具有強度高(如聚合物浸漬混凝土抗壓強度可達200MPa以上)。抗?jié)B性好、抗凍性好、耐蝕性好、耐磨性好以及抗沖擊性好等特點。
七、耐熱混凝土
耐熱混凝土又稱耐火混凝土，是一種能長期經受900℃以上(有的可達1800℃)的高溫作用并在高溫下保持所需要的物理力學性能的混凝土。同耐火磚相比，具有工藝簡單、使用方便、成本低廉等優(yōu)點，而且具有可塑性和整體性，便于復雜制品的成型，其使用壽命有的與耐火磚相近，有的比耐火磚長。耐熱混凝土是由膠凝材料、耐熱粗細骨料(有時摻入礦粉)和水按比例配制而成，主要用于工業(yè)窯爐上。耐熱混凝土可用硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥以及水玻璃等膠凝材料配制。
八、耐酸混凝土
耐酸混凝土由水玻璃(加硅氟酸鈉促硬劑)、耐酸骨料及耐酸粉料按比例配合而成。能抵抗各種酸(氫氟酸、300℃以上的熱磷酸等除外)和大部分腐蝕性氣體(氯氣、二氧化硫、三氧化硫等)的侵蝕，不耐高級脂肪酸或油酸的侵蝕。
水玻璃耐酸混凝土的施工要點：①環(huán)境溫度應在10℃以上;②施工及養(yǎng)護期間，嚴禁與水或水蒸氣直接接觸，并防止烈日曝曬;③嚴禁直接鋪設在水泥砂漿或普通混凝土的基層上;④施工后必須經過養(yǎng)護，養(yǎng)護后還需進行酸化處理。
水玻璃耐酸混凝土抗壓強度一般為15～20MPa。
九、纖維混凝土
纖維混凝土以普通混凝土為基體，外摻各種纖維材料而成。摻入纖維目的是提高混凝土的抗拉強度與降低其脆性。常用的纖維有鋼纖維、聚丙烯纖維等，通常最優(yōu)含纖體積率在0.1%～3%之間。鋼纖維混凝土現已用在飛機跑道、高速公路路面、斷面較薄的輕型結構、壓力管道等處。
