混凝土外加剂种类

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1、混凝土外加剂种类混凝土外加剂种类2011年09月26日重要提醒：系统检测到您的帐号可能存在被盗风险，请尽快查看风险 提示，并立即修改密码。|关闭网易博客安全提醒：系统检测到您当前密码的安全性较低，为了您的 账号安全，建议您适时修改密码立即修改|关闭混凝土外加剂外加剂能有效改善混凝土某项或多项性能的一类材料，掺量只占水泥 质量的5%以下，却能显著改善混凝土的和易性、强度、耐久性或调节凝结时 间及节约水泥。外加剂的应用促进了混凝土技术的进步经济效益十分显著，使 得高强高性能混凝土的生产和应用成为现实，并解决了许多工程技术难题。如 远距离运输和高耸建筑物的泵送问题；紧急抢修工程的早强速凝问题；大体积

2、 混凝土工程的水化热问题；纵长结构的收缩补偿问题；地下建筑物的防渗漏问 题等。外加剂已成为除水泥、水、砂子、石子以外的第五组成材料，应用越来 越广泛。混凝土外加剂种类有：1. 改善混凝土流变性能的外加剂：如减水剂、引气剂、泵送剂等。2. 调节混凝土凝结硬化性能的外加剂：如缓凝剂、速凝剂、早强剂3. 调节混凝土含气量的外加剂：如引气剂、加气剂、泡沫剂等。4. 改善混凝土耐久性的外加剂：如引气剂、防水剂、阻锈剂和养护剂等。5. 提供混凝土特殊性能的外加剂：如防冻剂、膨胀剂、着色剂、絮 凝剂、减缩剂和泵送剂等。减水剂减水剂是指在混凝土坍落度相同的条件下，能减少拌合用水量；或者 在混凝土配合比和用水量

3、均不变的情况下，能增加混凝土坍落度的外加剂。根 据减水率大小或坍落度增加幅度分为普通减水剂和高效减水剂两大类。此外， 尚有复合型减水剂，如引气减水剂，既具有减水作用，同时具有引气作用；早 强减水剂，既具有减水作用，又具有提高早期强度作用；缓凝减水剂，同时具 有延缓凝结时间的功能等等。减水剂的主要功能：1）配合比不变时显著提高流动性。2）流动性和水泥用量不变时，减少用水量，降低水灰比，提高强 度。3）保持流动性和强度不变时，节约水泥用量，降低成本。4）配置高强高性能混凝土。减水剂的作用机理：减水剂提高混凝土拌合物流动性的作用机理主要 包括分散作用和润滑作用两方而。减水剂实际上为一种表面活性剂，长

4、分子链 的一端易溶于水一亲水基，另一端难溶于水一憎水基，如图4-17所示。分散 作用：水泥加水拌合后，由于水泥颗粒分子引力的作用形成絮凝结构，使10 30%的拌合水被包裹在水泥颗粒之中，不能参与自由流动和润滑作用，从而 影响了拌合物的流动性（如图4-17）。当加入减水剂后，由于减水剂分子能 定向吸附于水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带有同一种电荷，形成静电排斥作 用，促使水泥颗粒相互分散，絮凝结构破坏，释放出被包裹部分水，参与流 动，从而有效地增加混凝土拌合物的流动性。润滑作用：减水剂中的亲水基极 性很强，因此水泥颗粒表面的减水剂吸附膜能与水分子形成一层稳定的溶剂化 水膜，这层水膜具有很好的润滑作

5、用，能有效降低水泥颗粒间的滑动阻力，从 而使混凝土流动性进一步提高。常用减水剂品种木质素系减水剂：主要有木质素磺酸钙MG、木质素磺酸钠和木质素 磺酸镁MG是由生产纸浆的木质废液，经中和发酵等工程而制成的棕黄色粉 末，属缓凝引气型减水剂，掺量拟控制在0.20.3%之间，超掺有可能导致数 天或数十天不凝结影响强度和施工进度，严重时导致工程质量事故。MG的减 水率约为10%，保持流动性不变，可提高混凝土强度8%10%；若不减水则可 增大混凝土坍落度约80100mm；若保持和易性与强度不变时，可节约水泥5% 10%； MG主要适用于夏季混凝土施工、滑模施工、大体积混凝土和泵送混凝 土施工，也可用于一般

6、混凝土工程。MG不宜用于蒸汽养护混凝土制品和工 程。萘磺酸盐系减水剂是以工业萘或由煤焦油中分馏出含萘的同系物经分 馏为原料，经磺化、缩合等一系列复杂的工艺而制成的。其主要成分为B 一 萘磺酸盐甲醛缩合物有FDN、NNO、NF、MF等等。萘系减水剂多数为非引气型 高效减水剂，适宜掺量为0.5%1.2%，减水率可达15%30%，相应地可提高 28天强度10%以上或节约水泥10%20%。萘系减水剂对钢筋无锈蚀作用，具 有早强功能，但混凝土的坍落度损失较大，通常与缓凝剂或引气剂复合。萘系 减水剂主要适用于配制高强、早强、流态和蒸养混凝土制品和工程，也可用于 一般工程。树脂系减水剂为磺化三聚氤胺甲醛树脂

7、减水剂，主要以三聚氤胺、甲 醛和亚硫酸钠为原料，经磺化、缩聚等工艺生产而成的棕色液体。为非引气型 早强高效减水剂，性能优于萘系减水剂，但目前价格较高，适宜掺量0.5 2.0%，减水率可达20%以上，1天强度提高一倍以上，7天强度可达基准28天 强度，长期强度也能提高，且可显著提高混凝土的抗渗、抗冻性和弹性模量。 混凝土粘聚性较大，可泵性较差，且坍落度经时损失也较大。主要用于配制高 强混凝土、早强混凝土、流态混凝土和铝酸盐水泥耐火混凝土等。糖蜜类减水剂：糖蜜类减水剂是以制糖业的糖渣和废蜜为原料，经石 灰中和处理而成的棕色粉末或液体。糖蜜减水剂与MG减水剂性能基本相同， 但缓凝作用比MG强，故通常

8、作为缓凝剂使用。适宜掺量0.2%0.3%，减水率 10%左右。主要用于大体积混凝土、大坝混凝土和有缓凝要求的混凝土工程。单一减水剂往往很难满足不同工程性质和不同施工条件的要求，因 此，减水剂研究和生产中往往复合各种其他外加剂，组成早强减水剂、缓凝减 水剂、引气减水剂、缓凝引气减水剂等等。这一类外加剂主要有：聚羧酸盐与 改性木质素的复合物、带磺酸端基的聚羧酸多元聚合物、芳香族氨基磺酸系高 分子化合物、改性羟基衍生物与烷基芳香磺酸盐的复合物、萘磺酸甲醛缩合物 与木钙等的复合物、三聚氤胺甲醛缩合物与木钙等的复合物。其它减水剂新品 种还有以甲基萘为原料的聚次甲基甲基萘磺酸钠减水剂；以古马隆为原料的氧

9、茚树脂磺酸钠减水剂；胺基磺酸盐系高效减水剂；丙烯酸酯或醋酸乙烯的接枝 共聚物系高效减水剂；聚羧酸醚系与交联聚合物的复合物系高效减水剂；顺丁 烯二酸衍生共聚物系高效减水剂；聚羧酸系高分子聚合物系减水剂等。早强剂早强剂是指能加速混凝土早期强度发展的外加剂。主要作用机理是加 速水泥水化速度，加速水化产物的早期结晶和沉淀。主要功能是缩短混凝土施 工养护期，加快施工进度，提高模板的周转率。主要适用于有早强要求的混凝 土工程及低温、负温施工混凝土、有防冻要求的混凝土、预制构件、蒸汽养护 等等。早强剂的主要品种有氯化钙早强剂、硫酸盐类早强剂和有机胺类早强剂 三大类，但更多使用的是它们的复合早强剂。氯盐类早强

10、剂：氯盐类主要有CaCl2、NaCl、AlCl3和FeCl3等，适 宜掺量0.5%3%。由于Cl对钢筋有腐蚀作用，故钢筋混凝土中掺量应控制在 1%以内。早强剂能使混凝土 3天强度提高50%100%，7天强度提高20% 40%，但后期强度不一定提高，甚至可能低于基准混凝土。此外，氯盐类早强 剂对混凝土耐久性有一定影响，不得在下列工程中使用：1、环境相对湿度大于8%、水位升降区、露天或经常受水淋的结构防 止泛卤。2、镀锌钢材或铝铁相接触部位及有外露钢筋埋件而无防护措施的结 构。3、含有酸碱或硫酸盐侵蚀介质中使用的结构。4、环境温度高于60C的结构。5、使用冷拉钢筋或冷拔低碳钢丝的结构。6、给排水构

11、筑物、薄壁构件、中级和重级吊车、屋架、落锤或锻锤 基础。7、预应力混凝土结构。8、含有活性骨料的混凝土结构。9、电力设施系统混凝土结构。10、此外，为消除对钢筋的锈蚀作用，通常要求与阻锈剂亚硝酸钠复合使用。硫酸盐类早强剂主要有硫酸钠、硫代硫酸钠、硫酸钙、硫酸铝及硫酸铝钾等。建筑工程中最常用的为硫酸钠早强剂。硫酸钠为白色粉末，适宜掺量为0.52.0%；早强效果不及CaCl2。 对矿渣水泥混凝土早强效果较显著，但后期强度略有下降。硫酸钠早强剂在预 应力混凝土结构中的掺量不得大于1%;潮湿环境中的钢筋混凝土结构中掺量 不得大于1.5% ；严格控制最大掺量，超掺可导致混凝土后期膨胀开裂，强度 下降；混

12、凝土表面起“白霜”，影响外观和表面装饰。此外，硫酸钠早强剂不 得用于下列工程：1）与镀锌钢材或铝铁相接触部位及外露钢筋预埋件而无防护措施的 结构。2）使用直流电源的工厂及电气化运输设施的钢筋混凝土结构。3）含有活性骨料的混凝土结构。有机胺类早强剂主要有三乙醇胺、三异醇胺等。工程上最常用的为三 乙醇胺。三乙醇胺为无色或淡黄色油状液体，呈碱性，易溶于水。三乙醇胺的 掺量极微，一般为水泥重的0.020.05%，虽然早强效果不及CaCl2，但后期 强度不下降并略有提高，且无其他影响混凝土耐久性的不利作用。但掺量不宜 超过0.1%，否则可能导致混凝土后期强度下降。掺用时可将三乙醇胺先用水 按一定比例稀释

13、，以便于准确计量。此外，为改善三乙醇胺的早强效果，通常 与其他早强剂复合使用。复合早强剂为了克服单一早强剂存在的各种不足，发挥各自特点，通 常将三乙醇胺、硫酸钠、氯化钙、氯化钠、石膏及其他外加剂复配组成复合早 强剂效果大大改善，有时可产生超叠加作用。常用配方有：1）三乙醇胺 0.02%0.05%+NaCl0.5%。2）三乙醇胺 0.02%0.05%+NaCl0.30.5%+亚硝酸 钠1%2%。3）三乙醇胺0.02%0.05%+生石膏2%+亚硝酸钠1%。4）硫酸钠+ 亚硝酸钠+氯化钙+氯化钠=(11.5%) + (13%) + (0.30.5%) + (0.3 0.5%)。5)硫酸钠+NaCl=

14、 (0.51.5%) + (0.30.5%)。6)硫酸钠+亚硝酸 钠=(0.51.5%) +1.0%。7)硫酸钠+三乙醇胺=(0.51.5%) +0.05%。8) 硫酸钠+三乙醇胺+石膏=(11.5%) +2%+ (0.030.05%)。9) CaCl2+亚硝 酸钠=(0.53.5%)+1%。引气剂引气剂指混凝土在搅拌过程中能引入大量均匀、稳定且封闭的微小气 泡的外加剂。气泡直径一般为0.021.0mm，绝大部分0.2mm。其作用机理为 引气剂作用于气一液界面，使表面张力下降，从而形成稳定的微细封闭气孔。 常用引气剂有松香树脂、烷基苯磺碱盐、脂肪醇磺酸盐等等。最常用的为松香 热聚树脂和松香皂两

15、种。掺量一般为0.0050.01%。严防超量掺用，否则将 严重降低混土强度。当采用高频振捣时，引气剂掺量可适当提高。引气剂的应用和注意事项：引气剂主要应用于具有较高抗渗和抗冻要求的混凝土工程或贫混凝 土，提高混凝土耐久性，也可用来改善泵送性。工程上常与减水剂复合使用， 或采用复合引气减水剂。由于引气剂导致混凝土含气量提高，混凝土有效受力 面积减小，故混凝土强度将下降，一般每增加1%含气量，抗压强度下降5%左 右，抗折强度下降2%3%。故引气剂的掺量必须通过含气量试验严格加以控 制，普通混凝土中含气量的限值可按表4-19控制：表4-19混凝土含气量限 值粗骨料最大粒径(mm) 10 15 20

16、25 40含气量(%) 7.0 6.0 5.5 5.0 4.5引气剂的主要功能：1)改善混凝土拌合物的和易性。在拌合物中，相互封闭的微小气泡 能起到滚珠作用，减小骨料间的摩阻力，从而提高混凝土的流动性。若保持流 动性不变，则可减少用水量，一般每增加1%的含气量可减少用水量6%10%。由于大量微细气泡能吸附一层稳定的水膜，从而减弱了混凝土的泌水性，故能 改善混凝土的保水性和粘聚性。2）提高混凝土耐久性。由于大量的微细气泡堵塞和隔断了混凝土中 的毛细孔通道，同时由于泌水少，泌水造成的孔缝也减少。因而能大大提高混 凝土的抗渗性能。提高抗腐蚀性能和抗风化性能。另一方面，由于连通毛细孔 减少，吸水率相应

17、减小，且能缓冲水结冰时引起的内部水压力，从而使抗冻性 大大提高。缓凝剂是指能延长混凝土的初凝和终凝时间的外加剂。最常用的缓凝 剂为木钙和糖蜜。糖蜜的缓凝效果优于木钙，一般能缓凝3h以上。缓凝剂的 主要功能有：1.降低大体积混凝土的水化热和推迟温峰出现时间，有利于减 小混凝土内外温差引起的应力开裂。2.便于夏季施工和连续浇捣的混凝土， 防止出现混凝土施工缝。3.便于泵送施工、滑模施工和远距离运输。4.通 常具有减水作用，故亦能提高混凝土后期强度或增加流动性或节约水泥用量。速凝剂是指能使混凝土迅速硬化的外加剂。一般初凝时间小于5min，终凝时间小于10h，1h内即产生强度，3天强度可达基准混凝土

18、3倍以 上，但后期强度一般低于基准混凝土。常用的速凝剂品种有红星I型、711 型、782型和8604型等。速凝剂主要用于喷射混凝土和紧急抢修工程、军事 工程、防洪堵水工程等。如矿井、隧道、引水涵洞、地下工程岩壁衬砌、边坡 和基坑支护等等。防冻剂指能使混凝土中水的冰点下降，保证混凝土在负温下凝结硬化 并产生足够强度的外加剂。绝大部分防冻剂由防冻组分、早强组分、减水组分 或引气剂复合而成，主要适用于冬季负温条件下的施工。值得说明的一点是， 防冻组分本身并不一定能提高硬化混凝土抗冻性。常用防冻剂各类有：1.氯 盐类防冻剂：以氯化钙、氯化钠为主与其它低温早强剂、减水剂、引气剂等复 合而成。2.氯盐类阻

19、锈防冻剂：以氯盐和阻锈剂(亚硝酸钠、亚硝酸钙)为 主与其它低温早强剂、减水剂、引气剂等复合而成。3.氯盐类防冻剂：以亚 硝酸盐、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐为主要组分。4.无氯低碱/无碱类防冻剂： 以亚硝酸钙、CO (NH2) 2等为主要早强防冻组分，是一种具有较好发展前景 的外加剂。膨胀剂是指能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂。掺入膨胀剂的目 的是补偿混凝土自身收缩、干缩和温度变形，防止混凝土开裂，并提高混凝土 的密实性和防水性能。常用膨胀剂品种有硫铝酸钙、氧化钙、氧化镁、铁屑膨 胀剂和复合膨胀剂。也有采用加气类膨胀剂，如铝粉膨胀剂。目前建筑工程中 膨胀剂的应用越来越多，如地下室底板和侧墙混凝土、

20、钢管混凝土、超长结构 混凝土、有防水要求的混凝土工程等等。膨胀剂应用过程中应注意的问题：1. 按规定掺量掺加。掺量过低膨胀率小，起不到补偿收缩作用；掺量过高则 会破坏混凝土结构。2.掺膨胀剂混凝土应加强养护，尤其是早期养护，以保 证发挥膨胀剂的补偿收缩作用，浇水养护时间不得少于14天。如果不能保证 充分潮湿养护，有可能产生比不掺膨胀剂更大的收缩，导致混凝土开裂。加气剂以化学反应的方法引入大量封闭气泡调节混凝土的含气量和表 观密度，及用来生产轻混凝土。常用的加气剂有：H2释放型加气剂：金属Al、Mg、Zn等在碱性条件下与水反应放出H2 气。02释放型加气剂：H2O2在氧化剂Ca (ClO) 2、

21、KMnO4等作用下放出 02气。N2释放型加气剂：分子中含有N-N键的化合物在活化剂如铝酸盐、 铜盐的作用下释放出N2气。C2H2释放型加气剂：碳化钙与水反应生成乙炔气体。空气释放型加气剂：通过30目筛的流化焦或活性炭在混凝土拌制过程中逐渐释放吸附的空气。高聚物型加气剂：异丁烯-马来酸酐共聚物的Mg盐、天然高分子物 质，配成水溶液，用发泡机制得密度为0.10.2kg/L的泡沫，引入水泥砂浆 或混凝土中，硬化后即得轻质砂浆或混凝土。综合考虑引气质量、可控制性和经济因素，实际工程中以Al粉较常 用。絮凝剂主要用以提高混凝土的粘聚性和保水性，使混凝土即使受到水 的冲刷，水泥和集料也不离析分散。因此，

22、这种混凝土又称为抗冲刷混凝土或 水下不分散混凝土，适用于水下施工。常用的品种有：纤维素系：主要是非 离子型水溶性纤维素醚，如亲水性强的羟基纤维素（HEC）、羟乙基甲基纤维 素（HEMC）和羟丙基甲基纤维素（PHMC）等。它们的料度随分子量及取代基团 的不同而不同。丙烯基系：以聚丙烯酰胺为主要成分。絮凝剂常与其它外加剂 复合使用。如与减水剂复合、与引气剂复合、与调凝剂复合等。减缩剂的主要作用机理是降低混凝土孔隙水的表面张力，从而减小毛 细孔失水时产生的收缩应力。另一方面，减缩剂增强了水分子在凝胶体中的吸 附作用，进一步减小混凝土的最终收缩值。根据毛细管强力理论，毛细孔失水 时引起的收缩应力：AP

23、=2ocos9/r P：毛细孔水凹液面产生的收缩应力；。：水的表面张力；。：接触 角；r:细孔半径。显而易见，在一定的毛细孔半径时，水的表面张力下降，将直接降低 由毛细减小孔失水时产生的收缩应力。另一方面，由水和减缩剂组成的溶液粘 度增加，使得接触角e增大，即cose减小，从而进一步降低混凝土的收缩 应力。由减缩剂的作用机理可知，在原材料和配合比一定时，减缩率是一个 相对稳定值，施工养护和环境条件对混凝土的减缩率影响较小。亦即当养护条 件差或空气相对湿度小、风速大，混凝土的收缩增大时，由于减缩率基本一 定，故其降低收缩的绝对值也增加。反之亦然。减缩剂几乎没有水泥适应性问题，这是因为减缩剂是通过

24、水的物理过 程起作用的，与水泥的矿物组成和掺合料等无关，且与其它混凝土外加剂有良 好的相容性。随着我国经济基础的加强，特别是混凝土工程裂缝控制的迫切需 要，以及减缩剂研究技术和产品性能的进一步提高，减缩剂这一新材料定将得 到越来越广泛的应用。养护剂的主要作用是涂敷于混凝土表面，形成一层致密的薄膜，使混 凝土表面与空气隔绝，防止水分蒸发，使混凝土利用自身水分最大限度地完成 水化的外加剂。按主要成膜物质分为三大类：无机物类主要成分为水玻璃及硅 溶胶。此类养护剂能与水泥的水化产物氢氧化钙反应生成致密的硅酸钙，堵塞 混凝土表面水分的蒸发孔道而达到加强养护的作用。有机物类主要乳化石蜡类 和氯乙烯-偏氯乙

25、烯共聚乳液类等。此类养护剂基本上不与混凝土组分发生反 应，而是在混凝土表面形成连续的不透水薄膜，起到保水和养护的作用。有 机、无机复合类：主要由有机高分子材料（如氯乙烯-偏氯乙烯共聚乳液、乙 烯-醋酸乙烯共聚乳液、聚醋酸乙烯乳液、聚乙烯醇树脂等）与无机材料及其 它表面活性剂复合而成。阻锈剂指能抑制或减轻混凝土中钢筋或其它预埋金属锈蚀的外加剂。 钢筋或金属预埋件的锈蚀与其表面保护膜的情况有关。混凝土碱度高，埋入的 金属表面形成钝化膜，有效地抑制钢筋锈蚀。若混凝土中存在氯化物，会破坏 钝化膜，加速钢筋锈蚀。加入适宜的阻锈剂可以有效地防止锈蚀的发生或减缓 锈蚀的速度。常用的种类有：阳离子型阻锈剂：以

26、亚硝酸盐、铭酸盐、苯甲酸 盐为主要成分。其特点是具有接受电子的能力，能抑制阳极反应。离子型阻锈 剂：以碳酸钠和氢氧化钠等碱性物质为主要成分。其特点是阴离子为强的质子 受体，它们通过提高溶液pH值，降低Fe离子的溶解度而减缓阳极反应或在阴 极区形成难溶性被复膜而抑制反应。复合型阻锈剂：如硫代羟基苯胺。其特点 是分子结构中具有两个或更多的定位基团，既可作为电子授体，又可作为电子 受体，兼具以上两种阻锈剂的性质，能够同时影响阴阳极反应。因此，它不仅 能抑制氯化物侵蚀，而且能抑制金属表面上微电池反应引起的锈蚀也很有效。泵送剂是能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂，是指混凝土拌合物 具有能顺利通过输送管道

27、、不阻塞、不离析、料塑性良好的性能。泵送剂是流 化剂中的一种，它除了能大大提高拌合物流动性以外，还能使润在60 180min时间内保持其流动性，剩余坍落度应不小于原始的55%。此外，它不是 缓凝剂，缓凝时间不宜超过120min （特殊情况除外）。脱模剂用于减小混凝土与模板粘着力，易于使二者脱离而不损坏混凝 土或渗入混凝土内的外加剂。国内常用的脱模剂主要有下列几种：海藻酸钠 1.5kg，滑石粉20kg，洗衣粉1.5kg，水80kg，将海藻酸钠先浸泡23天， 再与其它材料混合，调制成白色脱模剂。常用于涂刷钢模。缺点是每涂一次不 能多次使用，在冬季、雨季施工时，缺少防冻、防雨的有效措施。乳化机油（又

28、名皂化石油）50%55%，水（6080C） 40%45%，脂肪酸（油酸、硬脂 酸或棕榈脂酸）1.5%2.5%，石油产物（煤油或汽油）2.5%，磷酸（85%浓 度）0.01%，苛性钾0.02%，按上述重量比，先将乳化机油加热到5060C， 并将硬脂酸稍加粉碎，然后倒入已加热的乳化机油中，加以搅拌，使其溶解（硬脂酸溶点为5060C）。第六节混凝土的质量检验和评定 本节主要包括以下内容：1、混凝土质量波动的原因，主要有原材料的质量、施工养护引起以 及试验条件变化引起混凝土质量波动。2、混凝土质量（强度）波动的规律：在正常的原材料供应和施工条 件下，混凝土的强度有时偏高，有时偏低，但总是在配制强度的附

29、近波动，质 量控制越严，施工管理水平越高，则波动的幅度越小；反之，则波动的幅度越 大。通过大量的数理统计分析和工程实践证明，混凝土的质量波动符合正态分 布规律。混凝土质量波动的原因在混凝土施工过程中，原材料、施工养护、试验条件、气候因素的变 化，均可能造成混凝土质量的波动，影响混凝土的和易性、强度及耐久性。由 于强度是混凝土的主要技术指标，故以强度为例分析波动的因素。原材料的质 量波动主要有：砂细度模数和级配的波动；粗骨料最大粒径和级配的波动；超 逊径含量的波动；骨料含泥量的波动；骨料含水量的波动；水泥强度的波动； 外加剂质量的波动等等。所有这些质量波动，均将影响混凝土的强度。在现场 施工或预

30、拌工厂生产混凝土时，必须对原材料的质量加以严格控制，及时检测 并加以调整，尽可能减少原材料质量波动对混凝土质量的影响。混凝土的质量 波动与施工养护有着十分紧密的关系。如混凝土搅拌时间长短；计量时未根据 砂石含水量变动及时调整配合比；运输时间过长引起分层、析水；振捣时间过 长或不足；浇水养护时间，或者未能根据气温和湿度变化及时调整保温保湿措 施等等。试验条件的变化主要指取样代表性，成型质量，试件的养护条件变 化，试验机自身误差以及试验人员操作的熟练程度等等。混凝土质量（强度）波动的规律在正常的原材料供应和施工条件下，混凝土的强度有时偏高，有时偏 低，但总是在配制强度的附近波动，质量控制越严，施工

31、管理水平越高，则波 动的幅度越小；反之，则波动的幅度越大。通过大量的数理统计分析和工程实 践证明，混凝土的质量波动符合正态分布规律，正态分布曲线见图4-19。正 态分布的特点：1.曲线形态呈钟型，在对称轴的两侧曲线上各有一个拐点。 拐点至对称轴的距离等于1个标准差。2.曲线以平均强度为对称轴两边对 称。即小于平均强度和大于平均强度出现的概率相等。平均强度值附近的概率 （峰值）最高。离对称轴越远，出现的概率越小。3.曲线与横座标之间围成 的面积为总概率，即100%。4.曲线越窄、越高，相应的标准差值（拐点离对 称距离）也越小，表明强度越集中于平均强度附近，混凝土匀质性好，质量波 动小，施工管理水

32、平高。若曲线宽且矮，相应的标准差越大，说明强度离散 大、匀质性差、施工管理水平差。因此从概率分布曲线可以比较直观地分析混 凝土质量波动的情况。强度平均值：混凝土强度平均值按下式计算：式中，N为该批混凝土试件立方体抗压强度的总组数；为第i组试 件的强度值。理论上，平均强度与该批混凝土的配制强度相等，它只反映该批 混凝土强度的总平均值，而不能反映混凝土强度的波动情况。例如平均强度 20MPa，可以由 15 MPa、20 MPa、25MPa 求得，也可以由 18 MPa、20 MPa、 22MPa求得，虽然平均值相等，但它们的均匀性显然后者优于前者。标准差和变异系数混凝土强度标准差和变异系数Cv按下

33、式计算：变异系数亦即为标准差与平均强度的比值，实际上反映相对于平均强度而言的变异程度。其值越小，说明混凝土质量越均匀，波动越小。如上例 中，前者的Cv = 5/20 = 0.25；后者的Cv = 5/50 = 0.1。显而易见，后者质量均 匀性好，施工管理水平高。根据GBJ10787中规定，混凝土的生产质量水 平，可根据不同强度等级，在统计同期内混凝土强度的标准差和试件强度不低 于设计等级的百分率来评定。并将混凝土生产单位质量管理水平划分为“优 良”、“一般”及“差”三个等级。见表4-20。强度保证率根据数理统计的概念，强度保证率指混凝土强度总体中大于设计强度 等级的概率，亦即混凝土强度大于设

34、计等级的组数占总组数的百分率。可根据 正态分布的概率函数计算求得：式中：P强度保证率；t概率度，或称为保证率系数，根据下 式计算：式中： 混凝土设计强度等级。根据t值，可计算强度保证率 P。由于计算比较复杂，一般可根据表4-21直接查取P值。混凝土的配制强度从上述分析可知，如果混凝土的平均强度与设计强度等级相等，强度 保证率系数t=0，此时保证率为50%，亦即只有50%的混凝土强度大于等于设 计强度等级，工程质量难以保证。因此，必须适当提高混凝土的配制强度，以 提高保证率。这里指的配制强度实际上等于混凝土的平均强度。根据我国 JGJ552000的规定，混凝土强度保证率必须达到95%以上，此时对

35、应的保证 率系数t=1.645，由下式得：式中：一一混凝土的配制强度（MPa）；当生产单位或施工单位具有统计资料时，可根据实际情况自行控制取值，但强度等级小于等于C25 时，不应小于2.5MPa；当强度等级NC30时，不应小于3.0 MPa；当无统计资 料和经验时，可参考下表4-22取值。混凝土强度检验评定标准1. 当混凝土的生产条件在长时间内能保持一致，且同一品种混凝土 的强度变异性能保持稳定时，由连续的三组试件代表一个验收。其强度应同时符合：fcu.m?fcu.d+0.7。； fcu.min?fcu.d-0.7。当混凝土强度等级不高于C20时，尚应符合：fcu.min?0.85fcu.d当

36、混凝土强度等级高于C20时，尚应符合：fcu.min?0.90fcu.dfcu.m:同一批混凝土强度的平均值（N/mm2）； fcu.d:设计标准值 （N/mm2）；。0:混凝土强度的标准差（N/mm2）； fcu.min:混凝土强度的最小值 （N/mm2）。标准差根据前一检验期内同一品种混凝土试件的强度，按下式确定：式中：前一检验期内第i验收批混凝土试件中强度的最大值与最小 值之差；m:前一检验期内验收批总批数。2. 当混凝土的生产条件不能满足上述条件时，应由不少于10组的试 件代表一个验收批。其强度应同时符合下列要求：fcu.m-入1o?0.9fcu.dfcu.min?入2fcu.d式中：

37、。一验收批混凝土强度的标准差（N/mm2），当。的计算值小 于 0.06fcu.d 时，取。=0.06fcu.d；合格判定系数。按表4-23取值。3. 对零星生产的预制构件或现场搅拌批量不大的混凝土，可采用非 统计方法评定，验收批强度必须同时符合下列要求：fcu.m?1.15fcu.d； fcu.min?0.95fcu.d4. 当对混凝土的试件强度代表性有怀疑时，可采用从结构、构件中 钻取芯样或其他非破损检验方法，对结构、构件中的混凝土强度进行推定，作 为是否应进行处理的依据。普通混凝土的配合比设计混凝土配合比是指1 m3混凝土所需要的水泥、砂、石和水的含量。通 混凝土的配合比设计主要考虑以下

38、几个方面：一、混凝土配合比设计基本要求，包括满足施工要求的和易性满足设 计的强度等级，并具有95%的保证率满足工程所处环境对混凝土的耐久性要求 经济合理，最大限度节约水泥和降低混凝土成本等要求。二、混凝土配合比设计中的三个基本参数为了达到混凝土配合设计的四项基本要求，关键要控制好水灰比 （W/C）、单位用量（W0）和砂率（Sp）三个基本参数。三、混凝土配合比设计方法和原理混凝土配合比设计的基本方法有两种：一是体积法（又称绝对体积 法）；二是重量法（又称假定表观密度法）。四、混凝土配合比设计步骤：首先根据原始技术资料计算“初步计算 配合比”；然后经试配调整获得满足和易性要求的“基准配合比”；再经

39、强度 和耐久性检验定出满足设计要求、施工要求和经济合理的“试验室配合比”； 最后根据施工现场砂、石料的含水率换算成“施工配合比”。混凝土配合比设计中的三个基本参数的确定原则如下:水灰比：根据设计要求的混凝土强度和耐久性确定。原则为：在满足 混凝土设计强度和耐久性的基础上，选用较大水灰比，以节约水泥，降低混凝 土成本。单位用水量：主要根据坍落度要求和粗骨料品种、最大粒径确定。原 则为：在满足施工和易性的基础上，尽量选用较小的单位用水量，以节约水 泥。因为当W/C 一定时，用水量越大，所需水泥用量也越大。合理砂率的确定原则为：砂子的用量填满石子的空隙略有富余。砂率 对混凝土和易性、强度和耐久性影响

40、很大，也直接影响水泥用量，故应尽可能 选用最优砂率，并根据砂子细度模数、坍落度要求等加以调整，有条件时宜通 过试验确定。混凝土配合比设计方法和原理如下：1. 体积法基本原理。体积法的基本原理为混凝土的总体积等于砂 子、石子、水、水泥体积及混凝土中所含的少量空气体积之总和。若以Vh、 Vc、Vw、Vs、Vg、Vk分别表示混凝土、水泥、水、砂、石子、空气的体积， 则有：Vh=Vc+Vw+Vs+Vg+Vk。若以C0、W0、S0、G0分别表示1 m3混凝土中水泥、水、砂、石子的 用量（kg），以PW、PC、PS、Pg分别表示水、水泥的密度和砂、石子的 表观密度（g/cm3），10 a表示混凝土中空气体

41、积，则上式可改为：C0/Pc+W0/Pw+S0/Ps+G0/Pg+10a=1000式中，a为混凝土含气量（%），在不使用引气型外加剂时，可取 a=1。2. 重量法基本原理。重量法基本原理为混凝土的总重量等于各组成 材料重量之和。当混凝土所用原材料和三项基本参数确定后，混凝土的表观密 度（即1m3混凝土的重量）接近某一定值。若预先能假定出混凝土表观密度， 则有：C0+W0+S0+G0=Pch式中Pch为1m3为混凝土的重量（kg），即混凝土的表观密度。可 根据原材料、和易性、强度等级等信息在23502450kg/m3之间选用。混凝土配合比设计中砂、石料用量指的是干燥状态下的重量。水工、 港工、交

42、通系统常采用饱和面干状态下的重量。混凝土初步配合比设计步：1. 计算混凝土配制强度:fcu.h二fcu.d+1.645。2. 根据配制强度和耐久性要求计算水灰比。1）根据强度要求计算水灰比。fcu.h二Afcu（C/W-B）由式：fcu.h二Afcu（C/W-B），则有：W/C=Afcu/（fcu.h+ABfcu）； 2）根据耐久性要求查 表4-18，得最大水灰比限值；3）比较强度要求水灰比和耐久性要求水灰比， 取两者中的最小值。3. 根据施工要求的坍落度和骨料品种、粒径、由表4-12选取每立方 米混凝土用水量W0。4. 计算每立方米混凝土的水泥用量（C0）:C0=W0/（W/C）查表4-18

43、， 复核是否满足耐久性要求的最小水泥用量，取两者中的较大值。5. 确定合理砂率（Sp）:可根据骨料品种、粒径及W/C查表4-13选 取。实际选用时可采用内插法，并根据附加说明进行修正。在有条件时，可通 过试验确定最优砂率。6. 计算砂、石用量（S0、G0），并确定初步计算配合比。1)重量法：C0+W0+S0+G0=Pch； Sp=S0/ (S0+G0)；2）体积法：C0/Pc+W0/Pw+S0/Ps+G0/Pg+I0a=1000； Sp=S0/（S0+G0）7. 配合比的表达方式： 根据上述方法求得C0、W0、S0、G0，直接以每立方米混凝土材料 用量kg表示。 用材料用量间的比例表示：C0：

44、 S0： G0 = 1： S0/C0： G0/C0,再加 上W/C值。基准配合比和试验室配合比的确定（A）初步计算配合比是根据经验公式和经验图表估算而得，因此不一定符 合实际情况，必经通过试拌验证，当不符合设计要求时需通过调整使和易性满 足施工要求使W/C满足强度和耐久性 的要求。1. 和易性调整一一确定基准配合比。根据初步计算配合比配成混凝 土拌合物，先测定混凝土坍落度，同时观察粘聚性和保水性。如不符合要求， 按下列原则进行调整：1）当坍落度小于设计要求时，可在保持水灰比不变的 情况下，增加水泥浆的用量。2）当坍落度大于设计要求时，可在保持砂率不 变的情况下，增加砂、石用量。3）当粘聚性和保

45、水性不良时（通常是砂率不 足），可适当增加砂用量，即增大砂率。4）当拌合物显得砂浆量过多时，可 单独加入适量石子，即降低砂率。在混凝土和易性满足要求后，测定拌合物的实际表观密度（Ph）， 并按下式计算每1m3混凝土的各材料用量一一即基准配合比：令：A = C拌+W 拌+S 拌+G 拌；则有：Cj二 Ph*C 拌/A；Wj二 Ph*W 拌/A；Sj二 Ph*S 拌/A； Gj二Ph*G拌/A；式中：C拌、W拌、S拌、G拌试拌调整后，水泥、水、 砂子、石子实际拌合用量（kg）； Cj、Wj、Sj、Gj基准配合比中1m3混凝 土的各材料用量（kg）。如果初步计算配合比和易性完全满足要求而无需调整，也

46、必须测定实 际混凝土拌合物的表观密度，并利用上式计算Cj、Wj、Sj、Gj。否则将出现 “负方”或“超方”现象。亦即初步计算1m3混凝土，在实际拌制时，少于或 多于1m3。当混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2% 时，则初步计算配合比即为基准配合比，无需调整。2. 强度和耐久性复核一一确定试验室配合比。根据和易性满足要求 的基准配合比和水灰比，配制一组混凝土试件；并保持用水量不变，水灰比分 别增加和减少0.05再配制二组混凝土试件，用水量应与基准配合比相同，砂 率可分别增加和减少1%。制作混凝土强度试件时，应同时检验混凝土拌合物 的流动性、粘聚性、保水性和表观密度，并以此结

47、果代表相应配合比的混凝土 拌合物的性能。三组试件经标准养护28天，测定抗压强度，以三组试件的强 度和相应灰水比作图，确定与配制强度相对应的灰水比，并重新计算水泥和砂 石用量。当对混凝土的抗渗、抗冻等耐久性指标有要求时，则制作相应试件进 行检验。强度和耐久性均合格的水灰比对应的配合比，称为混凝土试验室配合 比。计作C、W、S、G。施工配合比试验室配合比是以干燥材料为基准计算而得，但现场施工所用的砂、 石料常含有一定水分，因此，在现场配料前，必须先测定砂石料的实际含水 率，在用水量中将砂石带入的水扣除，并相应增加砂石料的称量值。设砂的含 水率为a%；石子的含水率为b%，则施工配合比按下列各式计算：

48、水泥： C、=C；砂子 S、=S (1+a%)；石子 G、=G (1+b%)；水 W、=W-S*a%-G*b%例某钢筋混凝土，混凝土设计强度为C30,现场机械搅拌，机械振 捣成型，混凝土坍落度要求为5070mm，根据施工单位的管理水平和历史统 计资料，混凝土强度标准差。取4.0MPa。所用原材料：普通硅酸盐水泥32.5 级，密度Pc=3.1,水泥强度富余系数Kc=1.12；河砂Mx=2.4,II级配区， Ps=2.65g/cm3；碎石，Dmax=40mm，连续级配，级配良好，Pg=2.70g/cm3； 自来水。求：混凝土初步计算配合比。解1.确定混凝土配制强度 fcu.h = fcu.d+1.

49、645 o=30+1.645X4.0 = 36.58 (MPa)2. 确定水灰比，根据强度要求计算：W/C=Afcu/(fcu.h+ABfcu)=0.46*32.5*1.12/(36.58+0.46* 0.03*32.5*1.12)=0.45 ；根据耐久性要求由于结构处于干燥环境，对水灰比无 限制，故取满足强度要求的水灰比。3. 确定用水量，查表4-12可知，坍落度5570mm时，用水量185kg； 4.水泥用量 C0=W0*C/W=185*1/0.45=411kg,查表 4-18，满足耐久性的 要求。5. 确定砂率,参照表4-13，通过插值(内插法)计算，取砂率 Sp=32% 。6. 计算砂

50、、石用量，因无引气剂，取a=1。C0/pc+W0/pw+S0/ps+G0/pg+10a=1000； Sp=S0/ (S0+G0)，解上 述联立方程得：S0=577kg； G0=1227kg。因此，该混凝土初步计算配合为： C0=411kg，W0=185kg，S0=577kg，G0=1227kg。或者：C:S:G=1:1.40:2.99， W/C=0.45。根据初步计算配合比，称取12L各材料用量进行混凝土和易性试拌调 整。混凝土坍落度为20mm，小于设计要求，增加5%的水泥和水，重新搅拌测 得坍落度为65mm，且粘聚性和保水性均满足设计要求，并测得混凝土表观密 度kg/m3，求基准配合比。又经

51、混凝土强度试验，恰好满足设计要求，已知现 场施工所用砂含水率4.5%，石子含水率1.0%，求施工配合比。施工配合比(B)解1 .基准配合比：1)根据初步计算配合比计算12L各材料用量 为：C=4.932kg，W=2.220kg，S=6.92kg，G=14.72kg。2)增加 5%的水泥和水 用量为：C = 0.247kg,AW=0.111kg。3)各材料总用量为A=(4.932+0.247) + (2.220+0.111) +6.92+14.92 = 29.35 (kg) 4)根据式(4 -38)计算得基准配合比为：Cj=422, Wj=190, Sj=564, Gj=1215。2.施工配合比

52、：根据题意，试验室配合比等于基准配合比，则施工配合比为：C = Cj = 422kg S=564X(1+4.5%)=589kgG=1215X(1+1%)=1227kgW=190-564X4.5%-1215X1%=152kg例承上题求得的混凝土基准配合比，若掺入减水率为18%的高效减 水剂，并保持混凝土落度和强度不变，实测混凝土表观密度Ph = 2400kg/m3。求掺减水剂后混凝土的配合比。1m3混凝土节约水泥多少千克？解1)减水率18%，则实际需水量为：W=190-190X18%=156kg2) 保持强度不变，即保持水灰比不变，则实际水泥用量为： C=156/0.45=347kg3) 掺减水

53、剂后混凝土配合比如下：各材料总用量=347+156+564+1215=2282C=(347/2282)*2400=365kg,W、=(156/2282)*2400=164kgS、= (564/2282)*2400=593kg,G=(1215/2282)*2400=1278kg.实际每立方米混凝土节约水泥：422-365=57kg。第八节高强高性能混凝土根据高强混凝土结构技术规程将强度等级大于等于C50的混凝土 称为高强混凝土；将具有良好的施工和易性和优异耐久性，且均匀密实的混凝 土称为高性能混凝土；同时具有上述各性能的混凝土称为高强高性能混凝土； 而普通混凝土配合比设计规范中则将强度等级大于等

54、于C60的混凝土称为 高强混凝土。综合国内外对高强混凝土的研究和应用实践，以及现代混凝土技 术的发展，将大于等于C60的混凝土称为高强度混凝土是比较合理的。获得高强高性能混凝土的最有效途径主要有掺高性能混凝土外加剂和 活性掺合料，并同时采用高强度等级的水泥和优质骨料。对于具有特殊要求的 混凝土，还可掺用纤维材料提高抗拉、抗弯性能和冲击韧性；也可掺用聚合物 等提高密实度和耐磨性。常用的外加剂有高效减水剂、高效泵送剂、高性能引 气剂、防水剂和其它特种外加剂。常用的活性混合材料有I级粉煤灰或超细磨 粉煤灰、磨细矿粉、沸石粉、偏高岭土、硅粉等，有时也可掺适量超细磨石灰 石粉或石英粉。常用的纤维材料有钢纤维、聚酯纤维和玻璃纤维等。琮琮特别声明：I：资料来源于互联网，版权归属原作者2：资料内容属于网络意见，与本账号立场无关3：如有侵权，请告知，立即删除。