水泥混凝土及砂浆

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第4章水泥混凝土及砂浆 本章的学习目标是：⑴掌握普通混凝土组成材料的品种、技术要求及选用。熟练掌握各种组成材料各项性质的要求，测定方法及对混凝土性能的影响。⑵熟练掌握混凝土拌和物的性质及其测定和调整方法。⑶熟练掌握硬化混凝土的力学性质，变形性质和耐久性及其影响因素。⑷熟练掌握普通混凝土的配合比设计方法。⑸了解混凝土技术的新进展及其发展趋势。本章的难点是混凝土的耐久性和普通混凝土的配合比设计。本章知识点及重点难点 一、混凝土的概念definition1、广义定义由胶凝材料及其他合理组分组成的混合料，经一定时间硬化后形成的具有堆聚状结构的复合材料（简称砼）。2、狭义上由胶凝材料（有机、无机或有机无机复合物）)（cementitiousmaterials、颗粒状骨料／集料（aggregate)，以及必要时加入的化学外加剂和矿物掺合料等组分形成的混合物，开始具有可塑性（plasticity),硬化后具有一定的强度（strength)的具有堆聚状结构的复合材料。 水泥混凝土的优缺点：优点：◆有较高的抗压强度:有一定的承载能力;◆有较好的耐久性:用得越久,强度越高，可抵抗大多数环境破坏作用.◆有较好的可塑性:可以浇筑成任意形状、不同强度、不同性能的建筑物;◆原材料来源广泛，价格低廉. 缺点：◆抗拉强度低，受拉时容易受温度变化而开裂◆自重大◆体积不稳定 分类：按胶结材料分类：水泥混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土等按表观密度分类：轻混凝土、普通混凝土、重混凝土按强度分类：低强度混凝土、中强度混凝土、高强度混凝土按施工工艺分类：泵送混凝土、喷射混凝土、真空脱水混凝土、碾压混凝土、压力灌浆混凝土（预填骨料混凝土）等按用途分类：防水混凝土、防射线混凝土、耐酸混凝土、装饰混凝土、耐火混凝土、补偿收缩混凝土、水下浇筑混凝土等 1、混凝土的发展史波特兰水泥（Portlandcement）发明前东欧（B.C.5000y)、古埃及、古希腊的石灰混凝土；中国（B.C.3000y）低温煅烧礓石混凝土；古罗马（B.C.2000y）石灰和凝灰岩、火山灰混凝土水泥混凝土概述 1、混凝土的发展史Portlandcement发明后（1824年英国人发明）（第一次飞跃）（1）素混凝土优点：价低，制造简单，造型方便，坚固耐久，维护费低，耐火耐震。缺点：抗折强度低，性脆，易裂缝，自重大等。（2）钢筋混凝土（1850年法国人Lambort)(第二次飞跃）：优点：与素混凝土相比，钢筋混凝土抗弯、抗折强度高，促进了混凝土广泛应用于各类工程结构，特别是受弯、受拉构件。缺点：仍克服不了易裂缝问题，抗弯、抗拉强度仍满足不了某些工程的要求。水泥混凝土概述 （3）预应力混凝土(第三次飞跃)：通过张拉钢筋对混凝土预先施以压应力，可以提高混凝土构件的抗拉、抗弯性能，并克服裂缝。有先张法和后张法两种。（4）自应力混凝土（膨胀补偿收缩混凝土）使用膨胀水泥或普通水泥＋膨胀剂补偿收缩并产生一定的自应力张拉钢筋。1、混凝土的发展史水泥混凝土概述 （5）现代混凝土(第四次飞跃)高强高性能混凝土；轻质高强混凝土；纤维混凝土；聚合物混凝土等。（6）普通水泥混凝土的组成材料：4组分混凝土；5组分混凝土；6组分混凝土。1、混凝土的发展史水泥混凝土概述 2、水泥混凝土今后的发展方向高强及超高强混凝土；轻质高强混凝土；高性能混凝土（高耐久性混凝土）；纤维及聚合物混凝土。水泥混凝土概述 喷射混凝土 喷射混凝土喷射混凝土 参与第二次浇注的大象42米泵车 4月16日拍摄的三峡工程三期碾压混凝土围堰俯瞰图。 4月16日，葛洲坝集团公司职工正在三峡工程三期碾压混凝土围堰浇筑最后一方混凝土。 输水管线外径7.5m内径6.6m混凝土输水管 美国加州引水渠 挪威的海上石油钻井平台 加拿大Montreal体育馆 水泥混凝土路面 巴西ItaipuDam混凝土大坝 地铁 日本明石海峡大桥 4.1.普通混凝土的组成材料水泥+水+天然砂+石子+掺和料和外加剂水泥+水——水泥浆（Paste）水泥浆＋砂——水泥砂浆（Mortar）水泥砂浆＋石子——混凝土（Concrete)外加剂－Admixture掺和料－ 4.1.1.混凝土组成材料的作用水和水泥成为水泥浆.在硬化前的混凝土拌和物中,水泥浆在砂,石颗粒之间起润滑作用,硬化后,水泥浆成为水泥石,将骨料牢固地胶结成为整体.混凝土中的骨料,一般不与水泥浆起化学反应,其作用是构成混凝土的骨架. 4.1.2混凝土组成材料的技术要求一、水泥的品质要求水泥品种的选择—依据工程性质、工程环境、施工条件等合理选择。水泥标号的选择—与配制的混凝土强度等级相适应。当混凝土强度：≤C30：fce=(1.5~2.0)fcu＞C30：fce=(0.9~1.5)fcu 水泥强度等级若水泥强度等级过低时,为满足强度要求必然使水泥用量过大,不够经济;若水泥强度等级过高时,较少的水泥用量就可以满足混凝土强度的要求.,但往往不能满足混凝土拌和物和易性和混凝土耐久性的要求,为保证这些性质,还必须再增加水泥,因而也不经济. 二、细骨料（FineAggregate）定义：粒径在150µm～4.75mm之间的岩石颗粒称为细骨料。（GB/T14684-2001）分类：天然砂——天然砂是由天然岩石经长期风化等自然条件作用而形成的。人工砂——人工砂可分为机制砂和混合砂。机制砂是将天然岩石轧碎而成，其颗粒棱角多，较洁净，但片状颗粒及细粉含量较多，且成本较高，一般只在当地缺乏天然砂源时才采用人工砂。 混凝土用砂的质量要求（1）含泥量：泥块含量、石粉含量 Ⅰ类：各种混凝土，包括C60以上高强度混凝土Ⅱ类：60MPa以下混凝土及有抗冻抗渗或其他耐久性要求的混凝土Ⅲ类：强度低于30MPa以下的混凝土 （2）有害物质含量各种可能降低混凝土性能与质量的物质。应限制云母、轻物质、硫化物与硫酸盐、氯盐和有机物等有害物质的含量。且砂中不得含有草根、树叶、塑料、煤块、煤渣等杂物。 （3）碱集料反应（AAR，alkali-aggregatereaction）碱骨料反应是混凝土原材料中的水泥、外加剂、混合材和水中的碱(Na2O或K2O)与骨料中的活性成分反应，在混凝土浇筑成型后若干年(数年至二、三十年)逐渐反应，反应生成物吸水膨胀,使混凝土产生内部应力，膨胀开裂、导致混凝土失去设计性能。由于活性骨料经搅拌后大体上呈均匀分布。所以一旦发生碱骨料反应、混凝土内各部分均产生膨胀应力，将混凝土自身胀裂、发展严重的只能拆除，无法补救，因而被称为混凝土的癌症。 1940年美国加利尼亚州公路局的斯坦敦， 首先发现碱骨料 反应问题，引起全世界混凝土 工程界的重视，这种反应就是碱硅 酸反应。碱硅酸反应是水泥中的碱与骨料中的活性氧化硅成分反应 产生 碱硅酸盐凝胶或称碱硅凝胶，碱硅凝胶固体体积大于 反应前的体积，而且有强烈的吸水性，吸水后膨胀引 起混凝土内部膨胀 应力，而且碱硅凝胶吸水后进一步 促进碱骨料反应的发展、使 混凝土内部膨胀应力增大， 导致混凝土开裂．发展严重的会使混凝土结构崩溃。 能与碱发生反应的活性氧化硅矿物有蛋白石、玉 髓、鳞石英、方英石、火山玻璃及结晶有缺欠的石英 以及微晶、 隐晶石英等，而这些活性矿物广泛存在于 多种岩石中．因而迄今 为止世界各国发生的碱料反应绝大多数为碱硅酸反应。 (4)、砂的粗细程度和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的粗细程度。砂子通常分为—粗砂、中砂、细砂和特细砂等几种。在相同用砂量条件下，细砂的总表面积较大，粗砂的总表面积较小。在混凝土中砂子表面需用水泥浆包裹，赋予流动性和粘结强度，砂子的总表面积愈大，则需要包裹砂粒表面的水泥浆就愈多。一般用粗砂配制混凝土比用细砂所用水泥为省。 砂的颗粒级配定义：是指不同大小颗粒和数量比例的砂子的组合或搭配情况。在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥桨所填充，为达到节约水泥和提高强度的目的，就应尽量减小砂粒之间的空隙。 颗粒级配和粗细程度的定量表示砂的颗粒级配和粗细程度，常用筛分析的方法进行测定。用级配区表示砂的级配，用细度模数（finenessmodule）表示砂的粗细。 筛分析的方法(GB/T14684-2001)是用一套孔径（净尺寸）为4.75mm、2.36mm、1.18mm、600μm、300μm、150μm的6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重，并计算出个筛上的分计筛余百分率a1、a2、a3、a4、a5、a6、（各筛上的筛余量占砂样总重的百分率）及累计筛余百分率A1、A2、A3、A4、A5、A6（各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和）。累计筛余百分率与分计筛余百分率的关系见下表。 分计筛余百分率ai：某号筛上的筛余量占试样总质量的百分率累计筛余百分率Ai：某号筛的分计筛余百分率和大于某号筛的各筛的分计筛余百分率之总和。 砂总量500g筛底（0.075mm) 砂的粗细－细度模数（Mx）砂的粗细程度用表示细度模数（Mx），其计算公式为细度模数（Mx）愈大，表示砂愈粗，普通混凝土用砂的细度模数范围一般为3.7－0.7，其中Mx在3.7－3.1为粗砂，Mx在3.0－2.3为中砂，Mx在2.2－1.6为细砂，Mx在1.5－0.7为特细砂“﹪”不带入计算 （5）砂的坚固性定义：是指砂在气候、环境或其它物理因素作用下抵抗破裂的能力。按标准规定，用硫酸钠溶液检验，砂样经5次循环后其质量损失应符合书中表4-3的规定. 三、粗骨料定义：粒径＞4.75mm的岩石颗粒分类：卵石（砾石）碎石卵石——是由天然岩石经自然条件长期作用而形成的粒径大于4.75mm的颗粒，按其产源可分为河卵石、海卵石、山卵石等几种，其中河卵石应用较多。碎石——由天然岩石经破碎、筛分而成，也可将大卵石轧碎、筛分而得。标准：《建筑用碎石、卵石》（GB/T14685－2001） 骨料最大粒径(Dmax)1.定义:粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径.2.最大粒级径的大小表示骨料的粗细程度,粗骨料粒径增大时,骨料的总表面积减小,因而可使水泥浆用量减小,这不仅能节约水泥,而且有助于提高混凝土的密实度,减少发热量及混凝土的收缩,因此在条件允许的情况下,当配置中等强度等级以下的混凝土时,应尽量采用最大粒径大粗骨料. 最大粒径限值《混凝土结构工程施工及验收规范》规定:混凝土用粗骨料的最大粒径不得大于结构截面最小尺寸的1/4，同时不得大于钢筋最小净距的3/4；对于混凝土实心板，可允许采用最大粒径达1/2板厚的骨料，但最大粒径不得超过50mm； 连续级配和间断级配连续级配——是按颗粒尺寸大小由小到大连续分级（4.75mm—Dmax）,每一级骨料都占有一定比例。连续级配颗粒级差小（D/d≈2）,配制的混凝土拌和物和易性好，不易发生离析；间断级配——是人为剔除某些中间粒级颗粒，大颗粒的空隙直接由比它小得多的颗粒去填充，颗粒级差大（D/d≈6）,空隙率的降低比连续级配快得多，可最大限度地发挥骨料的骨架，减小水泥用量。但混凝土拌和物易产生离析现象. 骨料强度岩石立方体强度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，在水饱和状态下，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。 压碎指标②压碎指标(Aggregatecrusingvalue)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，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（m0),再用孔径为2.36mm的筛进行筛分，称取试样的筛余量（m1）,压碎指标如下计算： 四骨料的含水状态和饱和面干吸水率干燥：含水率接近零饱和面干：表面干燥内部含水饱和饱和面干时的含水率为饱和面干吸水率气干：含水率和大气湿度相平衡湿润：内部充满水，外部附有表面水干燥状态润湿状态气干状态饱和面干状态 五混凝土拌合及养护用水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。 六混凝土外加剂定义：混凝土外加剂是在混凝土生产或施工过程中，掺入不超过水泥质量5％，并能明显改善混凝土性质的物质。品种：14大类数百个品种，其产量也日益增加已经成为现代水泥混凝土技术进步的标志之一。成为现代混凝土中不可缺少的组分. 1.混凝土外加剂的分类(1).按外加剂主要功能划分。按照1980年9月国际标准化组织技术委员会在挪威举行的国际会议（ISOTC71SC3）上，24个国家共同拟定的国际标准，混凝土外加剂按主要功能大致分为以下五类： 改变新拌混凝土、砂浆或净浆流动性能的外加剂，如塑化剂、超塑化剂，统称减水剂；改变砂浆、混凝土气体含量的外加剂，如引气剂、消泡剂、发泡剂等；调节混凝土、砂浆或净浆凝结硬化速度的外加剂，如缓凝剂、调凝剂等；改善混凝土或砂浆耐久性的外加剂；为混凝土提供特殊性能的外加剂，如着色剂、膨胀剂、防冻剂、阻锈剂等。 (2).按外加剂化学成分划分a）无机物类。有些电解质盐类可在混凝土中与水泥产生某些化学或物理反应，并改善混凝土的某些性能。常用的无机类外加剂有某些钠盐、钾盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氯盐、铝酸盐以及某些金属单质（如常用加气剂铝粉）等。b）有机物类。作为混凝土外加剂的有机物质以表面活性剂居多，如常用的减水剂、引气剂等。c）复合型类。将两种或多种外加剂复合使用，使其具有多种功能，从而可获得良好的技术经济效果，这类外加剂称为复合类外加剂。 (2)常用混凝土外加剂1).减水剂在新拌混凝土坍落度基本相同的条件下，能显著减少其用水量的外加剂，称为减水剂。减水剂一般多为表面活性剂，按其减水效果可分为普通减水剂和高效减水剂两类。有些减水剂往往还具其他功能，根据这些功能的不同，减水剂又可分为早强型、缓凝型和引气型等。 A减水剂的作用机理 减水剂的技术经济效果①提高混凝土流动性。在混凝土原配比保持不变的情况下，掺加减水剂后可改变其新拌混凝土的稠度（增大坍落度或减小维勃稠度），从而提高其流动性，且不影响混凝土的强度。②提高混凝土强度。在保持新拌混凝土流动性和水泥用量不变的条件下，掺加减水剂后可减少部分拌合用水量，降低混凝土的实际水灰比，从而提高其强度和耐久性。 ③节约水泥。在保持新拌混凝土流动性及硬化混凝土强度不变的条件下，可以在减少拌合用水量的同时，相应减少水泥用量（维持水灰比不变），从而节省水泥并改善某些性能。④改善硬化混凝土的孔隙结构，增大密实度，从而提高其耐久性；有些减水剂还可以延缓新拌混凝土的凝结时间，降低其水化放热速度，满足大体积混凝土的要求。 B减水剂的掺入方法①先掺法。将减水剂与水泥先混合后再与集料和水一起搅拌。其优点是使用较为方便，缺点是当减水剂中有较粗颗粒时，难以与水泥相互分散均匀而影响其使用效果。不常用。②同掺法。先将减水剂溶解于水溶液中，再以此溶液拌制混凝土。该方法的优点是计量准确且易搅拌均匀，使用方便.常用。 ③后掺法。混凝土初次拌和时不掺加减水剂，待其运至浇筑现场后，再加入减水剂并进行二次搅拌以使其均匀分散于新拌混凝土中。该方法的优点是可避免混凝土在运输过程中的分层、离析及坍落度损失，充分发挥减水剂的使用效果；但其二次搅拌增加了施工操作上的麻烦，该方法比较适合于远距离运输的商品混凝土中应用。 ④滞水法。在混凝土已经搅拌一段时间(1～3min)后再掺加减水剂。其优点是可更充分发挥减水剂的作用效果；但该方法需要延长搅拌时间，影响生产效率。 C常用减水剂1）普通减水剂木质素磺酸盐类减水剂是利用生产化学纤维浆的下脚料，提取酒精后的废液，经喷雾干燥而成。主要品种有M型、CH等。尤以M型应用最广。M型减水剂，简称M剂。其主要成分为木质素磺酸钙，含量60％。M剂适宜掺量为0.2％～0.3％。减水率10％左右。混凝土28d强度提高10％～20％，若保持强度不变，则可节约水泥10％。M剂对混凝土有缓凝作用，一般缓凝1～3h。M剂为引气型减水型，它使混凝土的含气量由不掺时的2％增为3.6％。 糖蜜系减水剂是以制糖厂生产过程中提炼食糖后剩下的废液（糖渣、废蜜）为原料，用石灰中和成盐的物质，为棕褐色粉状固体或糊状液体，其中含还原糖和转化糖糖蜜系减水剂较多。适宜掺量为0.2～0.3％，减水率6％～10％，混凝土28d强度增强15％～20％，若保持原强度不变，可节约水泥10％左右。掺糖蜜减水剂的混凝土，初、终凝时间均要延长，一般延缓3h以上。同时，水化热显著降低，对混凝土弹性模量、抗渗、抗冻等耐久性也均有提高，对钢筋无锈蚀作用。 2）.高效减水剂主要有萘系和树脂系两大系列。萘系减水剂是由煤焦油中分馏出的萘及萘的同系物为原料，经磺化、缩合而成。其主要成分为萘磺酸盐甲醛缩合物。这类减水剂原料大都使用工业下脚料，生产工艺多样，故品种较多。目前国内已有20多个品种，主要有NF、NNO、FDN、UNF、MF、建1、JN、HN等。这些减水剂性能略有差异。萘系减水剂一般减水率在15％以上，早强显著，混凝土28d增强20％以上。 树脂系减水剂我国产品主要有SM。主要成分为三聚氰胺甲醛缩合物，简称密胺树脂，属阴离子表面活性剂。SM掺量为0.5％～2％时，可减水20％～27％，最高可达30％。各龄期强度均有显著提高，1d强度提高1倍以上，7d即可达基准混凝土28d的强度，28d则增强30％～60％。若保持要求强度不变，则可节约水泥25％左右。另外，混凝土的弹性模量、抗渗、抗冻等性能以及与钢筋的粘力等，也均有改善和提高。 2).早强剂早强剂是能显著加速混凝土早期强度发展且对后期强度无显著影响的外加剂。 常用品种早强剂的作用机理（1）氯化钙。CaCl2与水泥浆中的水化C3A反应，生成几乎不溶于水的水化氯铝酸钙(3Ca0·Al203·3CaC12·32H20)，并与水泥水化产物Ca(OH)2反应，生成溶解度极小的氧氯化钙(CaCl2·3Ca(OH)2·12H2O)。Ca(OH)2浓度的降低，又促进了C3S的进一步水化。由于这些反应的综合作用，使混凝土硬化加快，早期强度显著提高。 （2）硫酸钠。它可迅速与水泥水化产物Ca(OH)2反应，生成呈高度分散状态的CaS04·2H20,它又很快与C3A的水化物反应迅速生成难溶于水的水化硫铝酸钙（钙矾石）。加快C3S的反应。（3）三乙醇胺。三乙醇胺是一种络合剂。形成络离子，促进早期骨架形成。 3）.引气剂引气剂是在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分布且稳定而封闭小气泡的外加剂。掺入引气剂后，混凝土中产生的气泡大小均匀，直径在20～1000μm之间，大多在200μm以下. 引气剂对混凝土性能的影响（1）有效改善新拌混凝土的和易性。提高了新拌混凝土的流动性。使新拌混凝土的泌水率显著降低，粘聚性和保水性明显改善。（2）显著提高混凝土的抗渗性和抗冻性。（3）变形能力增大，但强度及耐磨性有所降低。掺入引气剂后，混凝土中大量气泡的存在，可使其弹性模量略有降低，弹性变形能力有所增大。通常，混凝土中含气量每增加1％，其抗压强度可降低4％～6％，抗折强度可降低2％～3％。为防止混凝土强度的显著下降，应严格控制引气剂的掺量，以保证混凝土的含气量不致过大。 可通过复合以减水剂等增强性外加剂（引气减水剂）来弥补或提高其强度。抗冻融性要求高的混凝土，必须掺用引气剂或引气减水剂，其掺量应根据混凝土的含气量要求，通过试验确定。 4）.缓凝剂加入混凝土中后能延长其凝结时间而不显著降低其后期强度的外加剂称为缓凝剂。目前土木工程中较常用的缓凝剂主要有糖类、无机盐类、羟基羧酸及其盐类和木质素磺酸盐类等，主要品种有糖蜜、木质素磺酸盐及柠檬酸等。 有机类缓凝剂多为表面活性剂，掺入混凝土中，能吸附在水泥颗粒表面，并使其表面的亲水膜带有同性电荷，从而使水泥颗粒相互排斥，阻碍了水泥水化产物的凝聚。无机类缓凝剂往往是在水泥颗粒表面形成一层难溶的薄膜，对水泥颗粒的正常水化起阻碍作用，从而导致缓凝。 5）.速凝剂掺入混凝土中后能促使混凝土迅速凝结硬化的外加剂称为速凝剂。速凝剂的主要成分为铝酸钠或碳酸钠等盐类。当混凝土中加入速凝剂后，其中的铝酸钠、碳酸钠等盐类在碱性溶液中迅速与水泥中的石膏反应生成硫酸钠，并使石膏丧失原有的缓凝作用。 6）.防冻剂防冻剂是掺入混凝土后，能使其在负温下正常水化硬化，并在规定时间内硬化到一定程度，且不会产生冻害的外加剂。 防冻剂的作用：①防冻剂中的防冻组分具有降低冰点的作用。②防冻剂中的减水组分可减小混凝土的水灰比或拌合用水量。③防冻剂中的某些成分可使低温下孔隙水结冰时形成的冰晶粒度变得细小且分散均匀。④防冻剂中的早强组分具有促进水泥在较低温度下水化速度的作用。⑤防冻剂中的引气组分通过引入大量均匀分布的微小封闭气泡，可以缓解充水孔隙的局部冻胀，降低其冻胀应力。 7）.膨胀剂掺入混凝土中后能使其产生补偿收缩或微膨胀的外加剂称为膨胀剂。混凝土工程中，可采用下列膨胀剂：①硫铝酸钙类，如明矾石膨胀剂、CSA膨胀剂等；②氧化钙类，如石灰膨胀剂；③氧化钙-硫铝酸钙类，如复合膨胀剂；④氧化镁类，如氧化镁膨胀剂；⑤金属类，如铁屑膨胀剂。 硫铝酸钙类膨胀剂中的无水硫铝酸钙可产生水化并能与水泥水化产物反应，生成三硫型水化硫铝酸钙（钙矾石），使水泥石结构固相体积明显增加而导致宏观体积膨胀。氧化钙类膨胀剂的膨胀作用是利用CaO水化生成Ca(OH)2晶体过程中体积增大的效果，而使混凝土产生结构密实或宏观体积膨胀。 8）.泵送剂泵送剂是指在新拌混凝土泵送过程中能显著改善其泵送性能的外加剂。泵送剂所改进的主要是新拌混凝土在输送过程中的均匀稳定性和流动性。 泵送剂可分为引气型（主要组分为高效减水剂、引气剂，或引气型减水剂等）和非引气型（主要组分为高效减水剂、缓凝型减水剂、保塑剂等）两类。常用的泵送剂多为引气型，而且夏季时多采用具有缓凝作用的泵送剂。对于远距离输送的泵送混凝土，必须掺加抑制流动性损失的保塑剂（也称为坍落度损失抑制剂）。 4.5.3混凝土外加剂的选择与应用1.外加剂的品种选择。外加剂种类繁多，性能各异，品种的选择应根据工程特点及混凝土施工工艺，依据其使用目的、要求的技术性能和技术经济效果来确定。常用混凝土外加剂的适用范围见表。 7.混凝土掺合料粉煤灰：等量、超量、外掺（双掺）硅粉：改善粘聚性、保水性；提高强度；改善孔结构沸石粉：改善和易性；提高强度其它掺合料：粒化高炉矿渣磨细自燃煤矸石粉超细粒化矿物质掺合料：表面能高；微观填充作用；化学活性高 4.2混凝土拌合物的主要技术性质4.2.1混凝土拌合物的和易性1和易性的概念和易性——混凝土拌合物的和易性又称工作性，它是一项综合的技术性质，包括流动性、粘聚性和保水性等三方面的含义。流动性——指混凝土拌合物在自重力或机械振动力作用下易于产生流动、易于输送和易于充满混凝土模板地性质。 粘聚性——混凝土拌合物在施工过程中保持整体均匀一致的能力。粘聚性好可保证混凝土拌合物在输送、浇灌、成型等过程中，不发生分层、离析，即保证硬化后混凝土内部结构均匀。保水性——混凝土拌合物在施工过程中保持水分的能力。保水性好可保证混凝土拌合物在输送、成型及凝结过程中，不发生大的或严重的泌水，既可避免由于泌水产生的大量的连通毛细孔隙，又可避免由于泌水，使水在粗骨料和钢筋下部聚积所造成的界面粘结缺陷。保水性对混凝土的强度和耐久性有较大的影响。 2.和易性测定方法及指标目前，尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易性的测定方法。在工地和试验室，通常是做坍落度试验测定拌合物的流动性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性。测定流动性的方法是：将混凝土拌合物按规定方法装入标准圆锥坍落度筒(无底)内，装满刮平后，垂直向上将筒提起，移到一旁，混凝土拌合物由于自重将会产生坍落现象。然后量出向下坍落的尺寸(mm)就叫做坍落度，作为流动性指标。坍落度愈大表示流动性愈大。点击图标观看坍落度试验视频播放 当混凝土拌和物的坍落度大于220mm时，用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径，在这两个直径之差小于50mm的条件下，用其算术平均值作为坍落扩展度值；否则，此次试验无效。 水泥混凝土坍落度试验试验结果:混凝土拌和物坍落度和坍落扩展度值以mm为单位，测量精确至1mm，结果表达修约至5mm。 VBR-1型维勃稠度仪:用于集料粒径不大于40mm,维勃稠度值在5~30s间的干硬性混凝土的测定。 3.流动性（坍落度）的选择选择混凝土拌合物的坍落度，要根据构件截面大小、钢筋疏密和捣实方法来确定。当构件截面尺寸较小或钢筋较密，或采用人工插捣时，坍落度可选择大些。反之，如构件截面尺寸较大，或钢筋较疏，或采用振动器振捣时，坍落度可选择小些。 和易性的影响因素有：水泥浆量、水泥浆的稠度、水灰比、砂率、骨料的品种、规格和质量、外加剂、温度和时间及其他影响因素。（1）水泥浆量——水泥浆量是指混凝土中水泥及水的总量。混凝土拌合物中的水泥浆，赋予混凝土拌合物以一定的流动性。在水灰比不变的情况下，如果水泥浆越多，则拌合物的流动性越大。但若水泥浆过多，使拌合物的粘聚性变差。4.影响和易性的主要因素 (2)水泥浆的稠度水泥浆的稠度是由水灰比所决定的。在水泥用量不变的情况下，水灰比愈小水泥浆就愈稠，混凝土拌合物的流动性便愈小。当水灰比过小时，水泥浆干稠，混凝土拌合物的流动性过低，会使施工困难，不能保证混凝土的密实性。增加水灰比会使流动性加大。如果水灰比过大，又会造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良，而产生流浆、离析现象，并严重影响混凝土的强度。所以水灰比不能过大或过小。一般应根据混凝土强度和耐久性要求合理地选用。 但应指出，在试拌混凝土时，却不能用单纯改变用水量的办法来调整混凝土拌合物的流动性。因单纯加大用水量会降低混凝土的强度和耐久性。因此，应该在保持水灰比不变的条件下用调整水泥浆量的办法来调整混凝土拌合物的流动性。 胶凝材料浆量与混凝土和易性以下是混凝土胶凝材料浆量与和易性关系的试验录像。请讨论是否水泥浆量增加，混凝土拌和物的和易性越好。点击图标观看水泥浆量多时视频演示点击图标观看水泥浆量少时视频演示 （3）砂率——砂率是指砂用量与砂、石总用量的质量百分比，它表示混凝土中砂、石的组合或配合程度。砂影响混凝土拌合物流动性有两个方面：1.是砂形成的砂浆可减少粗骨料之间的摩擦力，在拌合物中起润滑作用，所以在一定的砂率范围内随砂率增大，润滑作用愈加显著，流动性可以提高； 2.在砂率增大的同时，骨料的总表面积随之增大，包裹集料的水泥浆层变薄，拌合物流动性降低。另外，砂率不宜过小，否则还会使拌合物粘聚性和保水性变差，产生离析、流浆等现象。砂率对混凝土拌合物的和易性有重要影响。 （4）水泥品种和骨料的性质用矿渣水泥和某些火山灰水泥时，拌合物的坍落度一般较用普通水泥时为小，而且矿渣水泥将使拌合物的泌水性显著增加。从前面对骨料的分析可知，一般卵石拌制的混凝土拌合物比碎石拌制的流动性好。河砂拌制的混凝土拌合物比山砂拌制的流动性好。骨料级配好的混凝土拌合物的流动性也好。 (5)外加剂在拌制混凝土时，加入很少量的减水剂能使混凝土拌合物在不增加水泥用量的条件下，获得很好的和易性，增大流动性和改善粘聚性、降低泌水性。并且由于改变了混凝土结构，尚能提高混凝土的耐久性。因此这种方法也是常用的。通常配制坍落度很大的流态混凝土，是依靠掺入流化剂（高效减水剂），这样单位用水量较少，可保证混凝土硬化后具有良好的性能。 （6）时间和温度拌合物拌制后，随时间的延长而逐渐变得干稠，流动性减小，原因是有一部分水供水泥水化，一部分水被骨料吸收，一部分水蒸发以及凝聚结构的逐渐形成，致使混凝土拌合物的流动性变差。拌合物的和易性也受温度的影响，因为环境温度的升高，水分蒸发及水泥水化反应加快，拌合物它的流动性变差，而且坍落度损失也变快。 坍落度损失：新拌会随着存放存放时间的延长而逐渐变得干稠，坍落度将逐渐减小，这种现象称为坍落度损失。原因：水泥水化集料吸收蒸发 5.改善和易性的措施(1)尽可能降低砂率，通过试验，采用合理砂率。有利于提高混凝土的质量和节约水泥。(2)改善砂、石(特别是石子)的级配，好处同上，但要增加备料工作。(3)尽量采用较粗的砂、石。(4)当混凝土拌合物坍落度太小时，维持水灰比不变，适当增加水泥和水的用量，或者加入外加剂等，当拌合物坍落度太大，但粘结性良好时，可保持砂率不变，适当增加砂、石。 6.新拌混凝土的凝结时间水泥的水化是混凝土产生凝结的主要原因，但是，混凝土的凝结时间与所用水泥的凝结时间并不一致。因为水灰比的大小会明显影响水泥的凝结时间，水灰比越大，凝结时间越长，一般混凝土的水灰比与测定水泥凝结时间的水灰比是不同的，凝结时间便有所不同。而且混凝土的凝结时间还受温度、外加剂等其他各种因素的影响。 从混凝土拌合物中筛出砂浆用贯入阻力法来测定坍落度值不为零的混凝土拌合物凝结时间。贯入阻力达到3.5MPa和28.0MPa的时间分别为混凝土拌合物的初凝和终凝时间。 HG-80混凝土贯入阻力仪 4.2.2混凝土的强度1.混凝土受力裂缝扩展过程混凝土的强度是指混凝土试件达到破坏极限的应力最大值。混凝土所受应力超过其强度时，混凝土将产生裂缝而破坏。混凝土的破坏过程可分为四个阶段。1）当荷载到达“比例极限”(约为极限荷裁的30％)以前，界面裂缝无明显变化此时，荷载与变形比较接近直线关系。 2）荷载超过“比例极限”以后，界面裂缝的数量、长度和宽度都不断增大，界面借摩阻力继续承担荷载，但尚无明显的砂浆裂缝，此时，变形增大的速度超过荷载增大的速度，荷载与变形之间不再接近直线关系。 3）荷载超过“临界荷载”(约为极限荷载的70％一90％)以后，在界面裂缝继续发展的同时，开始出现砂浆裂缝，并将邻近的界面裂缝连接起来成为连续裂缝。此时，变形增大的速度进一步加快，荷载—变形曲线明显地弯向变形轴方向。 4）超过极限荷载以后，连续裂缝急速地扩展。此时，混凝土的承载能力下降，荷载减小而变形迅速增大，以至完全破坏，荷载—变形曲线逐渐下降而最后结束。 2.混凝土立方体抗压强度国家标准GB/T50081－2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》规定，将混凝土拌合物制作边长为150mm的立方体试件，在标准条件（温度20℃±2℃，相对湿度95％以上）下，养护到28d龄期，测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度（简称立方体抗压强度），以fcu表示。点击小图播放抗压强度测试视频点击小图播放混凝土强度无损检测视频 混凝土试件受压破坏后形状分析下图是混凝土标准试件抗压强度试验破坏前后的形状，请分析试件破坏后所得形状的原因。图4-18混凝土标准试件抗压强度试验破坏前后的形状 破坏后试件的形状是环箍效应所致。点击图标观看环箍效应机理动画演示⑵试件尺寸换算系数讨论混凝土标准试件为边长150mm的立方体，以相同的混凝土制得边长分别为200mm和100mm的两种非标准立方体试块，非标准立方体试块的抗压强度为读数值乘以尺寸换算系数。点击图标观看试件尺寸换算系数动画演示 3.混凝土立方体抗压强度标准值与强度等级按照国家标准GB50010－2002《混凝土结构设计规范》，混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。立方体抗压强度标准值系指按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期用标准试验方法测得的具有95％保证率的抗压强度，以fcu,k表示。普通混凝土划分为十四个强度等级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80。 4.混凝土的轴心抗压强度和轴心抗拉强度混凝土的轴心抗压强度的测定采用150mm×150mm×300mm棱柱体作为标准试件。轴心抗压强度设计值以fc表示，轴心抗压强度标准值以fck表示。关于轴心抗压强度fc与立方抗压强度fcu之间的关系，通过许多组棱柱体和立方体试件的强度试验表明：在立方抗压强度＝10～55MPa的范围内，轴心抗压强度fc与fcu之比约为0.70—0.80。 5．混凝土的抗拉强度混凝土在直接受拉时，很小的变形就要开裂，它在断裂前没有残余变形，是一种脆性破坏。混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/10~1/20，且随着混凝土强度等级的提高，比值有所降低，也就是当混凝土强度等级提高时，抗拉强度的增加不及抗压强度提高得快。 在结构设计中抗拉强度是确定混凝土抗裂度的重要指标。有时也用它来间接衡量混凝土与钢筋的粘结强度等。混凝土劈裂抗拉强度采用立方体劈裂抗拉试验来测定，称为劈裂抗拉强度fts。 6.混凝土的抗折（弯拉）强度混凝土的弯曲抗拉强度试验采用150mm×150mm×550mm的梁形试件，按三分点加荷方式加载。由于混凝土是一种非线性材料，因此，混凝土的弯曲抗拉强度大于轴心抗拉强度。 7.影响混凝土强度的因素(1)水灰比和水泥强度等级——决定混凝土强度的主要因素水泥是混凝土中的活性组分，其强度的大小直接影响着混凝土强度的高低。在配合比相同的条件下，所用的水泥强度等级越高，制成的混凝土强度也越高。当用同一种水泥(品种及强度等级相同)时，混凝土的强度主要决定于水灰比。 水泥水化时所需的结合水，一般只占水泥质量的23％左右，但在拌制混凝土拌合物时，为了获得必要的流动性，常需用较多的水(约占水泥质量的40％一70％)，也即较大的水灰比。当混凝土硬化后，多余的水分就残留在混凝土中形成水泡或蒸发后形成气孔，大大地减少了混凝土抵抗荷载的实际有效断面，而且可能在孔隙周围产生应力集中。 在水泥强度等级相同的情况下，水灰比愈小，水泥石的强度愈高，与骨料粘结力也愈大，混凝土的强度就愈高。但应说明：如果加水太少(水灰比太小)，拌合物过于干硬，在一定的捣实成型条件下，无法保证浇注质量，混凝土中将出现较多的蜂窝、孔洞，强度也将下降。试验证明，混凝土强度，随水灰比的增大而降低，呈曲线关系，而混凝土强度和灰水比的关系，则呈直线关系(图4—21)。 水泥石与骨料的粘结力还与骨料的表面状况有关，碎石表面粗糙，粘结力比较大．卵石表面光滑，粘结力比较小。因而在水泥强度等级和水灰比相同的条件下，碎石混凝土的强度往往高于卵石混凝土的强度。 根据工程实践的经验，得出关于混凝土强度与水灰比、水泥强度等因素之间保持近似恒定的关系。一般采用下面直线型的经验公式来表示： （2）养护的温度和湿度养护温度较低，早期强度较低；反之，温度较高，早期强度较高，但对后期强度有不利影响。另外潮湿的环境有利于水泥水化，有利于强度，故混凝土需潮湿环境养护。 养护条件对混凝土强度的影响混凝土有四种养护方式：A.标准养护——是指将混凝土制品在温度为20±2℃，相当湿度大于95％的标准条件下进行的养护。评定强度等级时需采用该养护条件。B.自然养护——是指对在自然条件（或气候条件）下的混凝土制品适当的采取一定的保温、保湿措施，并定时定量向混凝土浇水，保证混凝土材料强度能正常发展的一种养护方式。 C.蒸汽养护——是将混凝土材料在小于100℃的高温水蒸汽中进行的一种养护。蒸汽养护可提高混凝土的早期强度，缩短养护时间。D.压蒸养护——是将混凝土材料在8～16大气压下，175～203℃的水蒸汽中进行的一种养护。压蒸养护可大大提高混凝土材料的早期强度。但压蒸、养护需要的蒸压釜设备比较庞大。仅在生产硅酸盐混凝土制品时应用。 龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。在正常养护条件下，混凝土强度将随着龄期的增长而增长。最初7～14d内，强度增长较快，以后逐渐缓慢。但在有水的情况下，龄期延续很久其强度仍有所增长。（3）龄期 普通水泥制成的混凝土，在标准条件养护下，龄期不小于3d的混凝土强度发展大致与其龄期的对数成正比关系。因而在一定条件下养护的混凝土，可按下式根据某一龄期的强度推算另一龄期的强度。式中fn、fa——龄期分别为n天和a天的混凝土抗压强度，n、a——养护龄期（d）,a>3，n>3。 (1)混凝土强度低屋面倒塌某县东园乡美利小学1988年建砖混结构校舍，11月中旬气温已达零下十几度，因人工搅拌振荡，故把混凝土拌得很稀，木模板缝隙又较大，漏浆严重，至12月9日，施工者准备内粉刷，拆去支柱，在屋面上用手推车推卸白灰炉渣以铺设保温层，大梁突然断裂,屋面塌落，并砸死屋内两名取暖的女小学生。 由于混凝土水灰比大，混凝土离析严重。从大梁断裂截面可见，上部只剩下砂和少量水泥，下部全为卵石，且相当多水泥浆已流走。现场用回弹仪检测，混凝土强度仅达到设计强度等级的一半。这是屋面倒塌的技术原因。　　该工程为私人挂靠施工，包工者从未进行过房屋建筑，无施工经验。在冬期施工而无采取任何相应的措施，不具备施工员的素质，且工程未办理任何基建手续。校方负责人自认甲方代表，不具备现场管理资格，由包工者随心所欲施工。这是施工与管理方面的原因。 (2)混凝土质量差梁断倒塌彭泽县一住宅一层砖混结构，1989年元月15日浇注，3月7日拆模时突然梁断倒塌。施工队队长介绍，混凝土配合比是根据当地经验配制的，体积比1.5:3.5:6，即重量比1:2.33:4，水灰比为0.68。现场未粉碎混凝土用回弹仪测试，读数极低（最高仅13.5Mpa，最低为0）。请分析混凝土质量低劣的原因。 其混凝土质量低劣有几方面的原因：A.所用水泥质量差。B.水灰比较大，即使所使用的325水泥能保证按此水灰比配制的混凝土亦难以达到C20的强度等级。 湖南凤凰桥梁坍塌前四大迹象预兆会"出事"2007年08月16日01:34金羊网-新快报昨日，记者走访了多位参与倒塌的堤溪沱江大桥建设的当地工人以及附近的一些村民。“有人早就说过迟早会出事，甚至事发当时有个人在拆模板、看见桥面的裂缝时，还在说‘不会塌了吧’，不一会竟然真的塌桥了。”工人和村民直指该桥是“豆腐渣”工程，并列举出断桥前出现的偷工减料、脚手架下沉、养护不当等种种问题。有工人指出，为给州庆显上这份大礼，施工方盲目赶进度可能也是塌桥的原因之一。 迹象一“工头没钱买水泥就灌沙子”昨日，记者采访到了几位曾在出事大桥工地上做事的工人，说起大桥倒塌的事，他们满腹怨言。“我们这些农民在这里辛辛苦苦赚几个钱，没想到现在钱没拿到，有些人反倒送了命。”几名侥幸逃生的工人说：“这是个典型的“豆腐渣”工程，大家死得太冤枉了。”“工头早就在偷工减料了，听说没钱买水泥了，他（工头）就叫我们用沙子填进去。”一名田姓工人说，他从今年春节开始便在工地上干活，看着这座桥一天天长大的。“它身上有多少问题我们最清楚了，承包公司还说他们做这个工程要亏几百万，上面给这么多钱，怎么能亏？”工人说，当时包工头都在哭穷，所以工资也没发。记者反复向这些工人表示“这种话不能乱说”。但他们称他们所说的话句句属实。 迹象二“施工中脚手架曾下沉”迹象三“拆模时桥上到处是窟窿”“我们在拆除模板的时候，发现拱桥上有好多窟窿，大的可以钻进一个脑袋，一只手伸进去深到肘部。工头就叫我们用沙子填进去，然后弄点水泥浆糊在表面了事。”一位自称亲身参与了大桥模板拆除工作的田某告诉记者。民工伍某等人说，他们在桥下干活时，桥上每天都在“下雨”。“雨天在下面躲雨雨更大，平常养护要浇水，一浇水我们下面施工的就惨了，得四处躲‘雨’。”工人们说，拱桥有1米多厚，但水仍能渗透下来。 有当地村民分析称，乱用石料可能也是导致塌桥的原因之一。他称，一般石拱桥用的石料都是统一规格或样式，这样可以减少石材之间的空隙。但出事大桥的承包方是直接炸山采石，不论大小、方圆全部用到了大桥上，甚至在水泥和沙子还没搅和均匀就朝里灌浆，沙子多的地方肯定就会漏水。“他们养护得也不专业，刚砌好桥面的时候本来应该定时定量浇水，可他们有时倒几桶水就了事。”有人说。有工人当场用手机拍下了一些裂缝，但当记者联系到他时，该工人表示现在不方便透露。 4.3.2混凝土的变形混凝土在硬化和使用过程中，由于受物理、化学等因素的作用，会产生各种变形，这些变形是导致混凝土产生裂纹的主要原因之一，从而进一步影响混凝土的强度和耐久性。 (1)化学变形混凝土在硬化过程中，由于水泥水化产物的体积小于反应物（水泥与水）的体积，导致混凝土在硬化时产生收缩，称为化学收缩。混凝土的化学收缩是不可恢复的，收缩量随混凝土的硬化龄期的延长而增加，一般在40d内逐渐趋向稳定。 (2)干湿变形混凝土在环境中会产生干缩湿胀变形。水泥石内吸附水和毛细孔水蒸发时，会引起凝胶体紧缩和毛细孔负压，从而使混凝土产生收缩。当混凝土吸湿时，由于毛细孔负压减小或消失而产生膨胀。 影响混凝土干湿变形有多种因素。（1）混凝土的干燥收缩不能完全恢复。（2）干燥收缩和水泥品种、水泥用量、用水量有关系。（3）砂、石可以抵抗收缩。（4）水中养护可以减少收缩。 (3)温度变形对大体积混凝土工程，在凝结硬化初期，由于水泥水化放出的水化热不易散发而聚集在内部，造成混凝土内外温差很大，有时可达40～50℃以上，从而导致混凝土表面开裂。 混凝土在正常使用条件下也会随温度的变化而产生热胀冷缩变形。混凝土的热膨胀系数与混凝土的组成材料及用量有关，但影响不大。混凝土的热膨胀系数一般为（0.6～1.3）×10－5/℃。 (4)荷载作用下的变形①混凝土在短期荷载作用下的变形　　混凝土是一种非均质材料属于弹塑性体。在外力作用下，既产生弹性变形，又产生塑性变形，即混凝土的应力与应变的关系不是直线而是曲线。混凝土的塑性变形是内部微裂纹产生、增多、扩展与汇合等的结果。 ②混凝土在长期荷载作用下的变形——徐变　　混凝土在长期不变荷载作用下，沿作用力方向随时间而产生的塑性变形称为混凝土的徐变。一般要延续2～3年才趋于稳定。 混凝土徐变，一般认为是由于水泥石凝胶体在长期荷载作用下的粘性流动，并向毛细孔中移动，同时吸附在凝胶粒子上的吸附水因荷载应力而向毛细孔迁移渗透的结果。 4.3.3混凝土的耐久性(1)混凝土耐久性的概念混凝土的耐久性是混凝土在使用环境下抵抗各种物理和化学作用破坏的能力。混凝土的耐久性直接影响结构物的安全性和使用性能。耐久性包括抗渗性、抗冻性、化学侵蚀和碱集料反应等。 腐蚀氯离子腐蚀酸雨腐蚀 ①抗渗性抗渗性是指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。抗渗性对混凝土的耐久性起重要作用，因为抗渗性控制着水分渗入的速率，这些水可能含有侵蚀性的化合物，同时控制混凝土受热或受冻时水的移动。 混凝土的抗渗性我国一般采用抗渗等级表示，也有采用相对渗透系数来表示的。抗渗等级是按标准试验方法进行试验，用每组6个试件中4个试件未出现渗水时的最大水压力来表示的。如分为P4、P6、P8、P10、P12等5个等级，即相应表示能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0MPa及1.2MPa的水压力而不渗水。抗渗等级≥P6级的混凝土为抗渗混凝土。影响混凝土抗渗性的因素有水灰比、水泥品种、骨料的最大粒径、养护方法、外加剂及掺合料等。permeability 150×175×185抗渗试模混凝土抗渗仪 ②抗冻性混凝土的抗冻性是指混凝土在饱水状态下，经受多次冻融循环作用，能保持强度和外观完整性的能力。在寒冷地区，尤其是在接触水又受冻的环境下的混凝土，要求具有较高的抗冻性能。 混凝土抗冻性一般以抗冻等级表示。抗冻等级是采用慢冻法以龄期28d的试块在吸水饱和后，承受反复冻融循环，以抗压强度下降不超过25％，而且重量损失不超过5％时所能承受的最大冻融循环次数来确定。 将混凝土划分为以下几级抗冻等级；F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250和F300等9个等级，分别表示混凝土能够承受反复冻融循环次数为10、15、25、50、l00、150、200、250和300。抗冻等级≥F50的混凝土为抗冻混凝土。提高混凝土抗冻性的最有效方法是采用加入引气剂(如松香热聚物等)、减水剂和防冻剂的混凝土或密实混凝土。(抗冻性frostresistance) ③化学侵蚀混凝土暴露在有化学物的环境和介质中，有可能遭受化学侵蚀而破坏。一般的化学侵蚀有水泥浆体组分的浸出、硫酸盐侵蚀、氯化物侵蚀、碳化等。 ④碳化混凝土的碳化作用是二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水。碳化过程是二氧化碳由表及里向混凝土内部逐渐扩散的过程。因此，气体扩散规律决定了碳化速度的快慢。碳化引起水泥石化学组成及组织结构的变化，从而对混凝土的化学性能和物理力学性能有明显的影响，主要是对碱度、强度和收缩的影响。 ⑤碱集料反应某些含活性组分的骨料与水泥水化析出的KOH和NaOH相互作用，对混凝土有破坏作用。碱集料反应有三种类型：碱-氧化硅反应、碱-碳酸盐反应和碱-硅酸盐反应。 (2)提高混凝土耐久性的措施提高混凝土耐久性的措施，主要包括以下几个方面：　　①选用适当品种的水泥及掺合料；　　②适当控制混凝土的水灰比及水泥用量；　　③长期处于潮湿和严寒环境中的混凝土，应掺用引气剂；　　④选用较好的砂、石集料；　　⑤掺用加气剂或减水剂；　　⑥改善混凝土的施工操作方法。 混凝土孔结构对耐久性的影响A、B两混凝土采用相同的水泥、砂、石，A掺用了引气剂，并降低了水灰比，其抗渗性优于B。请观察两混凝土断面的孔结构，如图4-24。并讨论如何可提高混凝土抗渗性。AB图4-24混凝土断面的孔结构 A混凝土虽有较多气泡，但这些气泡是不连通的，截断了毛细管通道，从而提高了抗渗性。且其减少了水灰比，使其它部分更为致密。可见，改善混凝土孔结构，提高混凝土密实度，可提高混凝土抗渗性。 §4.4普通混凝土的配合比设计 混凝土配合比的两种表示方法混凝土配合比是指混凝土中各组成材料数量之间的比例关系。常用的表示方法有两种：（1）质量表示法：是以每1m3混凝土中各项材料的质量表示，如水泥300kg、水180kg、砂720kg、石子1200kg，其每1m3混凝土总质量为2400kg。（2）质量比表示法：表示方法是以各项材料相互间的质量比来表示(以水泥质量为1)，将上例换算成质量比为：水:砂:石＝1:2.4:4，水灰比＝0.60。 4.4.1混凝土配合比设计的基本要求设计混凝土配合比的任务，就是要根据原材料的技术性能及施工条件，合理选择原材料，并确定出能满足工程所要求的技术经济指标的各项组成材料的用量。 具体说混凝土配合比设计的基本要求是：1.强度满足混凝土结构设计的强度等级；2.和易性满足施工所要求的混凝土拌合物的和易性；3.耐久性满足混凝土结构设计中耐久性要求指标(如抗冻等级）；4.经济性节约水泥和降低混凝土成本。 混凝土配合比设计的资料准备了解工程设计要求的混凝土强度等级，以便确定混凝土配制强度。了解工程所处环境对混凝土耐久性的要求，以便确定所配制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量。了解结构构件断面尺寸及钢筋配制情况，以便确定混凝土骨料的最大粒径。了解混凝土施工方法及管理水平，以便选择混凝土拌和物坍落度及混凝土强度的标准差。 掌握原材料的性能指标：水泥──品种、标号、密度；砂、石骨料──种类、表观密度、级配、最大粒径等；拌和用水──水质情况；外加剂──品种、性能、适宜掺量；掺和料——粉煤灰、矿渣、硅粉等。 4.4.2配合比设计中的三个参数四项基本组成材料之间的比例关系水与水泥之间的：水灰比砂与石子之间：砂率水泥浆与骨料之间：单位用水量（1m3混凝土用水量） Ⅰ初步计算配合比Ⅲ实验室配合比Ⅱ基准配合比Ⅳ施工配合比调整坍落度校核强度、耐久性扣减工地砂石含水量Ⅰ初步计算配合比Ⅲ实验室配合比Ⅱ基准配合比Ⅳ施工配合比调整坍落度校核强度、耐久性扣减工地砂石含水量4.4.3混凝土配合比设计的步骤 计算步骤：第一步：确定配制混凝土强度第二步：确定水灰比第三步：确定用水量第四步：确定水泥用量第五步：确定砂率第六步：确定砂石用量4.4.3混凝土配合比设计的步骤Ⅰ初步计算配合比 4.4.3混凝土配合比设计的步骤混凝土配合比设计包括初步配合比计算、试配和调整等步骤。1.初步配合比的计算按选用的原材料性能及对混凝土的技术要求进行初步配合比的计算，以便得出供试配用的配合比。(1)配制强度()的确定为了使泥凝土强度具有要求的保证率，则必须使其配制强度高于所设计的强度等级值。因 令配制强度则——混凝土的配制强度，MPa；——设计的混凝土立方体抗压强度标准值——混凝土强度标准差，MPa；——概率度。 当设计要求的混凝土强度等级已知，混凝土的配制强度则可按下式确定：根据《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204—92)和《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55—2000)的规定：即混凝土强度的保证率为95％，对应t＝-1.645。混凝土强度标准差应根据施工单位统计资料，按下列规定确定： 统计周期内同一品种混凝土——第i组试件的强度值，MPa；——n组强度的平均值，MPa；——试件的总组数，M＞25。 当施工单位不具有近期的同一品种混凝土强度资料时，其混凝土强度标准差可按表4-30选取。（P133）当混凝土强度等级为C20、C25，其强度标准差计算值低于2.5MPa时，计算配制强度用的标准差应取不小于2.5MP。当强度等级等于或大于C30级，其强度标准差计算值低于3.0MPa时，计算配制强度用的标准差应不小于3.0MPa。有些情况下要适当提高混凝土配制强度。 (2)初步确定水灰比值（）根据已测定的水泥实际强度(或选用的水泥强度等级)、粗骨料种类及所要求的混凝土配制强度()，按混凝土强度公式计算出所要求的水灰比值(适用于混凝土强度等级小于C60)： 为了保证混凝土必要的耐久性，水灰比还不得大于表4-25（P126）中规定的最大水灰比值，如计算所得的水灰比大于规定的最大水灰比值时，应取规定的最大水灰比值。（AB取值P115） (3)选取每1m3混凝土的用水量（）用水量的多少，主要根据所要求的混凝土坍落度值及所用骨料的种类、规格来选择。所以应先考虑工程种类与施工条件，按表4-19(P102)确定适宜的坍落度值，再参考表4-21(P104)定出每lm3混凝土的用水量。 (4)计算混凝土的单位水泥用量(Co)根据已选定的每1m3混凝土用水量(Wo)和得出的灰水比（）值，可求出水泥用量(Co)：为保证混凝土的耐久性，由上式计算得出的水泥用量还要满足表4.28(P126)中规定的最小水泥用量的要求。如算得的水泥用量少于规定的最小水泥用量，则应取规定的最小水泥用量值。 (5)选取合理的砂率值(SP)合理的砂率值主要应根据混凝土拌合物的坍落度、粘聚性及保水性等特征来确定。一般应通过试验找出合理砂率。如无使用经验，则可按骨料种类、规格及混凝土的水灰比，参考表4-22(P105)另外，砂率也可根据以砂填充石子空隙并稍有富余，以拨开石子的原则来确定。 （6）计算粗、细骨料用量（Go)及（S0）1）体积法：假定混凝土拌合物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌合物中所含空气的体积之总和。因此在计算1m3混凝土拌合物的各材料用量时，可列出下式：又根据砂率可列出下式： 2）质量法： 配合比的试配、调整以上求出的各材料用量，是借助于一些经验公式和数据计算出来的，或是利用经验资料查得的，因而不一定能够完全符合具体的工程实际情况，必须通过试拌调整，直到混凝土拌和物的和易性符合要求为止，然后提出供检验强度用的基准配合比。 二、基准配合比——和易性的调整按初步计算配合比称取实际工程中使用的材料进行试拌，混凝土的搅拌方法，应与生产时使用的方法相同。混凝土搅拌均匀后，检查拌和物的性能。当试拌出的拌和物坍落度或维勃稠度不能满足要求，或粘聚性和保水性不良时，应在保持水灰比不变的条件下相应调整用水量和砂率，直到符合要求为止。然后提出供检验强度用的基准配合比。 三、实验室（设计）配合比——强度校验采用三个不同的配合比，其一为基准配合比，另外两个配合比的W/C较基准配合比分别增加或减少0.05。每种配合比至少制作一组（三块）试件，标准养护到28d时进行强度（活耐久性）测试。由试验得出的各灰水比及其对应的混凝土的强度（和耐久性）关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu,o）相对应的灰水比,并确定出设计配合比。 三、实验室（设计）配合比——强度校验采用三个不同的配合比，其一为基准配合比，另外两个配合比的W/C较基准配合比分别增加或减少0.05。每种配合比至少制作一组（三块）试件，标准养护到28d时进行强度（活耐久性）测试。由试验得出的各灰水比及其对应的混凝土的强度（和耐久性）关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu,o）相对应的灰水比,并确定出设计配合比。 四、施工配合比——现场砂石含水量的扣减设计配合比是以干燥材料为基准的，而工地存放的砂、石的水分随着气候的变化。所以现场材料的实际称量应按工地砂、石的含水情况进行修正，修正后的配合比，叫做施工配合比。现假定工地存放砂的含水率为a（%），石子的含水率为b（％），则将设计配合比换算为施工配合比，其材料称量为：m/c=mc（kg）；m/s=ms(1+a%)（kg）；m/g=mg(1+b%)（kg）m/w=mw-a%ms-b%mg（kg）。 普通混凝土配合比设计实例【例题】某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土的设计强度等级为C30，施工要求坍落度为30～50mm（混凝土由机械搅拌，机械振捣），根据施工单位历史统计资料，混凝土强度标准差σ＝4.8MPa。采用的原材料：325号普通水泥（实测28天强度36.7MPa），密度ρc＝3100kg/m3；中砂，表观密度ρs=2650kg/m3；碎石，表观密度ρg＝2700kg/m3，最大粒径Dmax=20mm；自来水。要求：1、试设计混凝土配合比（按干燥材料计算）。2、施工现场砂含水率3％，碎石含水率1％，求施工配合比。 【解】：初步计算配合比的计算⑴、确定配制强度（fcu,o）fcu,o＝fcu,k+1.645σ＝30＋1.645×4.8=37.9MPa⑵、确定水灰比（W/C）碎石A＝0.46B=0.07W/C=Afce/(fcu,o+ABfce)=0.46×36.7/(37.9+0.46×0.07×36.7)=0.43由于框架结构梁处于干燥环境，查表，（W/C）max=0.65，故可取w/c=0.43。 ⑶、确定单位用水量（mwo）查表取mwo＝195kg⑷、计算水泥用量（mco）mco＝mwo/(W/C)=195/0.43=453(kg)查表最小水泥用量为260kg/，故可取mco＝453kg。⑸、确定合理砂率值（βs）根据骨料及水灰比情况，查表取βs＝34％ ⑹、计算粗、细骨料用量（mgo）及（mso）用质量法计算:假定每立方米混凝土拌和物重mcp=2400kg则解得：mgo＝1189kgmso=641kg B、  用体积法计算方程略解得：mgo＝1168kg，mso＝584kg两种方法计算结果相近。 配合比的试配、调整1、按初步计算配合比试拌15L，其材料用量为水泥0.015×453=6.79kg水0.015×195=2.93kg砂0.015×584=8.76kg石子0.015×1168=17.52kg搅拌均匀后做和易性试验，测得的坍落度为20mm，不符合要求。增加5％的水泥浆，即水泥用量增加到7.12kg，水用量增加到3.08kg，测得坍落度为30mm，粘聚性、保水性均良好。试拌调整后的材料用量为：水泥7.12kg，水3.08kg，砂9.62kg，石子17.52kg，总重量36.45kg。混凝土拌和物的实测表观密度为2410kg/m3。 检验强度在基准配合比的基础上，拌制三种不同水灰比的混凝土，并制作三组强度试件。其一是水灰比为0.52的基准配合比，另两种水灰比分别为0.47及0.57，经试拌检查和易性均满足要求。经标准养护28天后，进行强度试验，得出的强度值分别为：水灰比0.47（灰水比2.13）………45.5MPa水灰比0.52（灰水比1.92）………39.6MPa水灰比0.57（灰水比1.75）………34.5MPa 确定设计配合比根据上述三组灰水比与其相对应的强度关系，计算（或作图）出与混凝土配制强度（37.9MPa）对应的灰水比值为1.86，即水灰比为0.54。则初步定出混凝土的配合比为：水mw=204kg水泥mc=204/0.54=378kg砂ms=636kg石子mg=1180kg 现场施工配合比将设计配合比换算成现场施工配合比，用水量应扣除砂、石所含水量、而砂、石则应增加砂、石的含水量。所以施工配合比：m/c＝378kgm/s=636×（1+3%）=655kgm/g=1180×（1+1%）=1192kgm/w=204-636×3%-1180×1%=173k掺减水剂时，用水量=m/w（1-β）β为外加剂减水率 §4.5水泥混凝土技术进展自从1824年波特兰水泥获得专利之后，各种水泥混凝土陆续问世。在短短180年间共发生四次变革。第一次变革——理论基础时代1930年，[瑞士]鲍罗米（Belomey）根据大量试验数据，应用数理统计方法，纳入了水泥强度因素后，提出了混凝土强度与水泥实际强度及W/C之间的关系。确认了混凝土强度取决于水泥石性能，而水泥石性能又取决于自身的孔隙率。 混凝土技术的变革—第二次变革第二次变革——预应力和干硬性混凝土时代1934年，美国发明了振动器。从此高标号混凝土飞速发展。前苏联根据W/C理论开发了干硬性混凝土，并研制了许多高效重型设备。1940年，[日]吉田德次郎配制了W/C<0.22的混凝土，经加压与振动处理又施高温养护，获得了28d抗压强度>100Mpa的成果。但后来逐步认识到，配制>50Mpa干硬性混凝土十分困难，并很不经济。 混凝土技术的变革—第三次变革第三次变革——干硬性混凝土向流动性混凝土转变时代1937年，[美]E.W斯克里彻取得了用亚硫酸盐纸浆废液改善混凝土和易性，提高强度和耐久性的专利，拉开了现代外加剂之幕。1913年，[美]柯尼尔.开（Cornellkee）设计出曲轴机构传动的立式缸混凝土泵，并取得专利。1936年，保尔（Bell）提出了可泵性问题。通俗讲，可泵性是拌合物在泵送过程，不离析，粘塑性好、磨擦力小、不堵塞、能顺利沿管道输送的性能。 混凝土技术的变革—第三次变革1962年，[日]服部健一等将萘磺酸甲醛高缩合物（聚合度n≈10核体）用于混凝土分散剂，1964年花王石碱公司作为商品出售，名为“麦地”（MT-150）高效减水剂。几乎与此同时（1963年）前联帮德国研制成功三聚氰氨磺酸盐甲醛缩聚物，随后出现的还有环氧树脂（NO89）。上述减水剂减水率高达20%～30%，前联邦德国首先用三聚氰胺“美尔门脱（Melment）”研制成功坍落度18㎝～22㎝的流态混凝土。标示了流动性混凝土时代的开始。 我国前华北窑业公司于1948年引进美国文沙引气剂样品，1949年研制成功松香热聚物为主要成份的引气剂。产品名为长城牌引气剂，在天津新港应用效果显著。我国20世纪50年代开始大量生产使用外加剂，主要产品有松香热聚物和松香皂类的引气剂、纸浆废液（木质素磺酸钙）、氯盐防冻剂等。1970年，国家建材院、清华大学、江西水泥制品研究所率先推出萘系和三聚氰胺系高效减水剂。70～80年代是我国发展高潮时期，高效减水剂与日本的差距只有10年，而前于苏联5年。1999年全国拥有外加剂骨干企业482家，总产量达123.5万吨，已居世界前列。 混凝土技术的变革—第四次变革第四次变革——高强混凝土应用，高性能混凝土萌发时代高强混凝土（HSC）是混凝土技术的高科技，高性能混凝土（HPC）是混凝土技术的前沿。1918年，[美]建造的陶粒钢筋混凝土载重7000t海船，半浸海水之中，至今（80余年）仍很完好。1929年下水，1942年搁浅于挪威海岸，名为Crete Joist的钢筋混凝土船，历经数十年海潮和严寒考验，经取芯测定和电位测试，其混凝土强度可达75MPa～120Mpa，除有少数裂缝外，未见明显腐蚀，钢筋绣蚀亦很缓慢。可见人们很早就开始关注HSC和HPC。 HSC在不同历史阶段涵义不同。20世纪30年代前，全世界用体积配合比，强度10MPa～30Mpa。二战后各国不断提高，强度达到25MPa～40Mpa。我国建国后以北京为先导改为重量配合比，强度11Mpa、14Mpa、20Mpa。50年代HSC强度为35Mpa，60年代为40MPa～50Mpa，70年代为60Mpa。时下采用现代技术配制的HSC强度早已超过了结构设计所采用的强度。使用优质天然骨料能够生产230Mpa的混凝土使用优质陶瓷骨料可以得到460Mpa的混凝土甚至使用轻骨料亦可配制>100Mpa的轻质混凝土。 混凝土技术的变革—第四次变革美国混凝土学会（ACI）和国际预应力混凝土联合会（FIP）与欧洲混凝土委员会（CEB）1990年、1992年公布报告都将HSC的强度界定为≥41Mpa，且不包括应用特种材料和技术制备的混凝土。其理由是超过40Mpa的混凝土性能与生产工艺都会开始变化。一些国家的标准和规范，均在抗压强度40MPa～50Mpa试验基础上制定的，但不限制≥41Mpa的混凝土。HSC的强度低限，将随着研究工作的不断深化而逐步提高。目前抗压强度≥50Mpa或60Mpa通常被认为是HSC。 HSC的技术发展走过三个阶段。没有减水剂前，靠低W/C、振动加压和高温养护制备为第一阶段；以高效减水剂为主开创了HSC发展的第二阶段；采用矿物质细粉料和高效减水剂双掺，以普通工艺制备（亦是当前配制HSC技术路线的主要特征）为第三阶段。 混凝土技术的变革—第四次变革HSC的技术经济效果十分明显，国内外经验表明：用60Mpa代替30Mpa～40Mpa，可减少40%混凝土、39%钢材用量降低工程造价20%～35%。若用于构件生产，每提高强度10Mpa，养生能耗减少标准煤13㎏/m3。当强度由40Mpa提高到80Mpa，其构筑物体积、自重均缩减30%。 世界许多国家HSC在工程上应用始于20世纪六七十年代。1967年，[美]芝加哥建成最早应用HSC的高层建筑Lakepoint塔楼，70层总高197m，底桩使用C65混凝土。同时期还有用C70混凝土修建核电站的报导。1968年，[日]旭化成工业（株）通过离心法成型生产抗压强度80Mpa高强钢筋砂浆桩。1970年小野田水泥公司和日本混凝土工业公司开发了90Mpa桩用混凝土，86m跨公路桥用了C70混凝土。 1973年，[挪威]建成北海油田ф27m，深70m，面积2英亩钻井平台。我国HSC现浇最早的是1998年在沈阳建成的18层62m高的辽宁省工业技术馆，12层以下柱子用了C60混凝土。1990年，广州68层国际大厦，在200m高的顶部直升机坪中用了掺粉煤灰的C60混凝土；北京西客站、电教中心、联合广场分别用了C60～C80混凝土。北京财税大楼设计强度等级C110，实际达到124Mpa～131Mpa。1999年统计，我国已建成超过150m的超高层建筑已有100栋，其中一批使用了C60泵送混凝土。 混凝土技术的变革—第四次变革众所周知，混凝土属脆性材料，强度越高脆性越突出。其抗拉强度不与抗压强度同步成比例增长。研究微观结构，强度达到一定值的HSC为共价键，破坏时突然崩裂，并伴有巨响。要通过掺入纤维或高分子材料等途径改性解决。高性能混凝土，英文译名是HPC，是HighPerfomanceConcrete的缩写。1968年以来日本、美国、加拿大、法国、德国等国家投入了大量的财力、人力和物力致力于开发和研究，并用于一些重要工程。 1990年，美国国家标准与技术研究院（NIST）和ACI201委员会定名为“HPC”。此举否定了过去太偏重强度的发展道路，引导了正确的发展方向。我国译为“高性能混凝土”。 混凝土技术的变革—第四次变革HPC原定义中强调混凝土的耐久性，是指能抵抗气候的作用、化学侵蚀、腐蚀以及其他方面的劣化作用。美国学者认为：HPC是一种易于浇注、捣实、不离析，能长期保持高强度、高韧性和体积稳定性，在严酷条件下寿命很长的混凝土。 日本学者认为：HPC是一种高填充能力的混凝土，新拌阶段不需振捣能完成浇注，水化、硬化早期阶段水化热低、干缩少，具有足够的强度和耐久性。加拿大学者认为：HPC是一种具有高弹性模量、高密度、抗侵蚀、低渗透的混凝土。可见美加学者侧重于硬化后的性能，特别是耐久性。日本学者则重视新拌混凝土的流动性和自密实性。 我国学者吴中伟院士认为：高性能应体现在工程设计（力学概念）和施工要求（非力学概念）及使用寿命（经济学概念）综合的优异技术、经济特性上。应该根据用途和经济合理等条件对性能有所侧重，现阶段HPC强度低限可向中等强(30MPa)适当延伸，但以不损害混凝土内部结构(孔结构、界面结构、水化物结构等)的发展与耐久性为度，因此，高性能混凝土的定义一般也包括高流动性和长期使用的力学性能和耐久性能三方面。 钢纤维 钢纤维混凝土检查井盖钢纤维是当今世界各国普遍采用的混凝土增强材料。它具有抗裂、抗冲击性能强、耐磨强度高、与水泥亲合性好，可增加构件强度，延长使用寿命等优点。　　钢纤维因其不同的加工生产方法而区分为熔抽型、拉丝切断型、剪切型和切削型等。经纬牌钢纤维是剪切型钢纤维。现可生产平直微扭形、波浪形、端勾形、弓形和压痕形五种形状20多个规格的产品。　　钢纤维又因其不同的原材料而分为普碳钢纤维和特种钢纤维。经纬牌钢纤维的普碳钢纤维采用Q195、Q215、Q235等冷轧钢带为原材料；特种钢纤维则采用304#、446#等不锈钢原材料或客户指定的特种钢材料为原料加工成形。 钢纤维砼与普通砼力学性能对照表以上数据取自南京东南大学建筑材料实验室试验报告。力学性能SF-0SF-1.0SF-1.5SF-2.0抗压强度（Mpa）43.649.851.255.3100%114.20%117.40%126.80%劈拉强度（Mpa）3.744.895.76.58100%129.90%152.40%175.90%初裂抗弯强度（Mpa）5.186.987.788.94100%134.70%150.20%172.60%极限抗变强度（Mpa）5.69.410.713.9100%167.80%191.10%248.20%初裂韧度（Nmm）185.2394.1832.11161.1100%212.80%449.30%627.00% 节省施工时间和金钱　　完全的除去钢筋，节省材料和劳工费。　　减少楼板厚度，节省混凝土和浇筑费用。　　更宽的接头间距,节省接头成形费用和接头保养费。　　施工简单。简单的接头及不再有错误定位钢筋。　　增加施工速度。节省时间和减少成本。技术和使用者利益　　大大的减少裂缝的产生；减少接头侧边的剥落；更坚固的接头；高冲击阻力；更大的疲劳耐久极限；减少保养费。　　更长的使用寿命。典型应用范围包括：　　工业地下楼板，仓库，工厂，飞机库，公路，桥面板，停车场，飞机跑道，停机坪和滑行道，商住楼板，打桩，喷浆，遂道，水坝和稳定作用等等。 导电混凝土——深圳市安能达防雷接地技术开发有限公司普通混凝土有一定的离子导电性能，但还不能作为接地的导电材料。本公司在普通混凝土中加入一定量的石墨和碳纤维，使普通混凝土的导电性能大大改善，又不影响其物理力学性能和浇注工艺，从而得到一种新的建筑材料-DDT系列导电混凝土或电工混凝土。DDT系列导电混凝土有两种型号。DDT-M型强度较低，适用于一般接地工程作导电填充材料和防腐以及消除接触电阻的导电材料。DDT-C型强度较高，适用于导电建筑材料。 仿生自愈合混凝土2000年度国家教育部重点研究项目    自愈合仿生混凝土是模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在传统混凝土中复合特殊组分（如含粘结剂的液芯纤维或胶囊）在混凝土内部形成机敏型仿生自愈合的机敏元，当混凝土材料出现裂纹时，部分液芯纤维或胶囊破裂，粘结液流出深入裂缝，粘结液可使混凝土裂缝重新愈合。自愈合仿生混凝土属于机敏型仿生材料范畴。（同济大学张雄教授） 抗菌防霉混凝土抗菌环境材料在日本颇为盛行，它是由纳米级抗菌防霉组分与环境材料复合制成的。最初是为医院防止病毒感染而研制的，以地板材、墙材、地毡、壁纸等产品为主。而近年来除卫生陶瓷、内装饰地板材、涂料等产品之外、还推广到人造大理石、厨房用品、涂抹地板材、天花板等产品。此外还有抗菌防霉混凝土，它是在传统混凝土中掺入纳米级抗菌防霉组分，使混凝土具有抑制霉菌生长和灭菌效果，该混凝土已被应用于畜牧场建筑物。 高智能混凝土何为高智能材料？1989年日本提出的新概念是“对环境变化有智慧地反应，有发挥功能的能力的新物质与新材料”。此材料的特征：不仅具有强度和耐久性的物理性能，而且具有察觉异常变化和要求的信息，并兼有相应的行动的功能。要实现“高智能材料”的作用，材料自身必需内存一系列功能，即检测外部的环境和内部的信息的“传感器功能”。基于该信息判断下一步应采取的行动并发出指令的“处理机功能”，以及接受该指令，并采取实际行动的“执行机构功能”。高智能混凝土就是驱使放进混凝土中的微细材料和装置能发挥上述3项功能的混凝土。有关高智能混凝土的研究刚刚开始，尚处于探索阶段。 高智能混凝土—主要功能裂缝自行修复功能要能自动地检测裂缝的发生，判断补修的必要性，并根据需要自动地进行补修。要使混凝土具有这些功能，关键是要选择对裂缝有检测功能的材料和能修复裂缝的补修剂。封入补修剂的胶囊对裂缝反应敏感，当裂缝发生时，胶囊破坏，胶囊中的补修剂流出，填满裂缝，实行修复。高智能混凝土对裂缝造成的漏水也有止水修复功能。 水化热控制功能要对水化热造成的温度裂缝采取措施。为此，使用封入缓凝剂的微小石蜡胶囊，当混凝土温度上升达到设定温度时，胶囊溶化，缓缓剂流出，自动地停止水泥的水化反应，从而控制温度不上升。此法可以控制混凝土温度的快速上升和下降以及最高温度。 高智能混凝土—其他功能使用CFGFRP的安全金库。开发使用用树脂加固碳纤维（CF）和玻璃纤维（GF）的纤维束复合材料（CFGFRP），查觉混凝土结构物产生损伤的监控系统。如在一金库的混凝土的墙、顶棚及地板上埋入CFGFRP，并测量该复合材料的电阻值，当结构变形增大时，电阻值增加，碳纤维完全断裂时，电阻值达到无限大。此时，警备中心的警报鸣响。 防止高强度混凝土火灾时爆裂。达到防犯功能可以通过混凝土微观结构致密化，实现高强混凝土。但是火灾时混凝土内部所含水分变成蒸气，产生很高的内部压力，从而引起混凝土爆裂现象。为防止此种情况，提出掺入1%左右（容积比）聚丙烯短纤维的方法。掺加率极少，所以对强度和刚度的影响可以忽视。火灾可聚丙烯全部熔化，产生许多极细的空隙。混凝土内部的水分，即使受热变成蒸气，也能顺利地向外部排放，而防止爆裂现象发生。 高智能混凝土—其他功能加固薄板剥离的自行修复系统。近年来多采用在现有的混凝土结构构件上粘贴碳纤维板加固的方法。对这种粘贴碳纤维板加固混凝土，可通过采用光纤维监控检测板的剥离。另外，还提出将单一液体热固性胶粘剂，封入热反应性胶囊中，并埋入胶粘层中，当检测板剥离和预埋胶粘层的镍铬丝升温后，胶囊熔化。这是修补剥离面的高智能补修系统的方案。