課程編號：081811404
第一章概述（2學時）
1.1混凝土基本理論
1.1.1混凝土定義
有時縮寫為砼（tong），用膠凝材料（水泥或膠結料）將集料膠結成整體的復合固體材料的總稱。通常用水泥、水、砂、石子以及外加劑按設計比例配製，經攪拌、成形、養護而得的水泥混凝土，成為普通混凝土，簡稱混凝土。是一種原料易得、施工便利、具有較好耐久性和強度的建築材料，應用極為廣泛。
1.1.2砼的組成及組成作用介紹
（1）混凝土組成：
水泥、水（膠凝、粘結作用，形成水泥漿，包裹在粗細骨料表面並填充骨料間的空隙）；
石、砂子（骨料，石子可稱為粗骨料，起骨架作用；砂子可稱為細骨料，起填充孔隙作用）；
處理劑（分為新增劑和外加劑兩種，其中，新增劑不與水泥發生化學反應，起從填作用，可減少水泥用量，如超細礦粉等；外加劑與水泥發生化學反應，從而改變砼效能，如早強劑、速凝劑、緩凝劑等
（2）水泥：膠凝作用。
凝結硬化過程：水泥的硬化過程是乙個複雜的物理—化學過程，其根本原因在於構成水泥熟料的礦物成分本身的特性。水泥熟料礦物遇水後會發生水解或水化反應而變成水化物，由這些水化物按照一定的方式靠多種引力相互搭接和聯結形成水泥石的結構，從而產生強度。
水泥水化反應一般由矽酸二鈣、三鈣生成含水矽酸鈣；由鋁酸三鈣生成含水鋁酸鈣；含水鋁酸鈣與石膏反應生成含水硫鋁酸鈣；鐵鋁酸四鈣與水反應生成含水鋁酸鈣和含水鐵酸鈣。
（3）石子、砂等骨料：
啟骨架作用，對混凝土的抗壓強度及彈性模量能起到決定性作用。砂子還具有充填作用，可以較少水泥用量，充填砼中孔隙，從而增加砼的密度，提供砼力學強度。
1.2水泥種類及特點
1.2.1水泥分類
（1）按化學成份分為：①矽酸鹽類水泥、②鋁酸鹽類水泥、③無熟料（少熟料）類水泥。
（2）矽酸鹽類水泥有六大類：矽酸鹽水泥、普通矽酸鹽水泥、火山灰矽酸鹽水泥、粉煤灰矽酸鹽水泥、礦渣矽酸鹽水泥、復合矽酸鹽水泥。
其中，凡由矽酸鹽水泥熟料、0.5％石灰石或粒化高爐礦渣、適量石膏磨細製成的水硬性膠凝材料，稱為矽酸鹽水泥（即國外通稱的波特蘭水泥）。矽酸鹽水泥分兩種型別，不摻加混合材料的ⅰ類矽酸鹽水泥，代號p.
ⅰ；在矽酸鹽水泥粉磨時摻加不超過水泥質量5％石灰石或粒化高爐礦渣混合材料的稱ⅱ型矽酸鹽水泥，代號p.ⅱ。
（3）混合水泥：為改善矽酸鹽水泥水泥的某些效能，增加水泥品種，擴大水泥使用範圍，並達到降低成本，增加產量的目的，可以在硬矽酸鹽水泥熟料中摻入適量的混合料，與石膏共同磨細製成的不同品種的矽酸鹽水泥，稱為摻混合料的矽酸鹽水泥，簡稱混合水泥。
混合水泥分為：
①礦渣矽酸鹽水泥：由矽酸鹽水泥熟料和粒化高爐礦渣，適量石膏磨細製成的水硬性膠凝材料。
②火山灰水泥：由矽酸鹽水泥熟料和火山灰質混合料，適量石膏磨細製成的水硬性膠凝材料。
③粉煤灰矽酸鹽水泥：由矽酸鹽水泥熟料和粉煤灰，適量石膏磨細製成的水硬性膠凝材料。
1.2.2 水泥的特點分析
（1）矽酸鹽水泥和普通矽酸鹽水泥（簡稱普通水泥）的比較
共同特點：
a) 早期強度較高；凝結硬化速度快（前者比後者還要快）；
b) 水化熱較大(前者比後者還要大得多)；
c) 耐凍性差；
d) 耐熱性較差；
e) 耐腐蝕及耐水性較差。
不同點：
a) 矽酸鹽水泥適用於快硬早強的工程、高強度等級的砼。不適用於大體積砼工程（發熱量比普通水泥大得多，不用）、受化學侵蝕、壓力水（軟水）作用及海水侵蝕的工程。
b) 普通矽酸鹽水泥適用於地上、地下及水中的大部分砼結構工程。不適用於大體積砼、受化學侵蝕、壓力水（軟水）作用及海水侵蝕的工程。
（2）粉煤灰水泥特點：
a）早期強度低後期強度增進率大：粉煤灰水泥的早期強度低，隨著粉煤灰摻加量的增多早期強度出現較大幅度下降。因為粉煤灰中的玻璃體極其穩定，在粉煤灰水泥水化過程中其粉煤灰顆粒被ca(oh)2侵蝕和破壞的速度很慢，所以粉煤灰水泥的強度發育主要反映在後期，其後期強度增進率大，甚至可以超過相應矽酸鹽水泥的後期強度。
b）和易性好，乾縮性小：由於粉煤灰顆粒大都呈封閉結實的球形，且內表面積和單分子吸附水小，使粉煤灰水泥的和易性好，乾縮性小，具有抗拉強度高，抗裂效能好的特點。這是粉煤灰水泥的明顯優點。
c）耐腐蝕性好：粉煤灰水泥具有較高抗淡水和抗硫酸鹽的腐蝕能力，由於粉煤灰中的活性sio2與ca(oh)2結合生成的水化矽酸鈣，平衡時所需的極限濃度（即液相鹼度）比普通矽酸鹽水泥中水化矽酸鈣平衡時所需的極限濃度低得多，所以在淡水中浸析速度顯著降低，從而提高了水泥耐淡水腐蝕能力和抗硫酸鹽的破壞能力。
d）水化熱低：粉煤灰水泥的水化速度緩慢，水化熱低，尤其是粉煤灰摻加量較大時水化熱降低十分明顯。
（3）礦渣矽酸鹽水泥特點：
與普通水泥比較有如下特點：
a）礦渣矽酸鹽水泥水化熱低，適用大體積混凝土工程。因為矽酸鹽水泥中鋁酸三鈣、矽酸三鈣水化時放熱量最大，而矽酸二鈣放熱量較小。礦渣中多為低鹼度的矽酸鹽，水化時放熱量很小，由於這個特性，這種水泥適用於大體積混凝土構築物中。
此外，礦渣矽酸鹽水泥早期強度低，而後期強度增長率高。所以施工中，應注意早期養護
b）礦渣矽酸鹽抗蝕性強，抗碳化能力差。故適用於水上工程、海港及地下工程等，但在酸性水及含鎂鹽的水中，礦渣水泥的抗侵蝕性較普通水泥差，不適用於co2濃度高的工業廠房（如鑄造翻砂車間）
c）耐熱性好，適用於有耐熱要求的混凝土工程。
d）乾縮大，抗滲性差。由於混合材料摻量大，而且高爐礦渣有尖銳稜角，拌和用水量大，保水性差，易產生泌水通道。
e）抗凍性差：早期強度低，且火山灰需水量大；此外，該水泥溫度敏感性大適合高溫養護。
（4）火山灰水泥特點：
抗滲性好，從用於要求抗滲抗的工程，以及軟水、酸類侵蝕的工程。
1.3 砼的分類
（1）按膠凝材料分類：有水泥混凝土、矽酸鹽混凝土、聚合物混凝土、瀝青混凝土等
（2）按容重分類：有普通混凝土、輕混凝土、重混凝土等
（3）按強度標號分類：有低標號混凝土、高標號混凝土、超高標號混凝土等
（4）按其功能分類：有水工混凝土、耐火混凝土、防輻射混凝土等
（5）其它：
為了克服混凝土抗拉強度低的缺陷，人們還將水泥混凝土與其他材料復合，出現了鋼筋混凝土，預應力混凝土，各種纖維增強混凝土及聚合物浸漬混凝土等。
隨著混凝土的發展和工程的需要，還出現了膨脹混凝土，加氣混凝土，纖維混凝土等各種特殊功能的混凝土。
1.4 混凝土技術發展現狀及發展趨勢
1.4.1混凝土發展現狀
1.4.2發展趨勢
a) 耐久、高強、變形小的高強混凝土，能適應現代工程結構向大跨度、過載、高聳發展和承受惡劣環境條件的需要。
b) 混凝土外加劑發展方向
（1）高效減水劑：萘系及三聚氰胺系高效減水劑的改性、聚丙烯酸鹽超塑化劑、聚丙烯酸接支共聚物超塑化劑、氨基磺酸鹽超塑化劑、磺化酮醛縮聚物、木質素磺酸鹽高效化、工業廢料生產超塑化劑。
（2）復合外加劑：低鹼低摻量液體復合外加劑、復合超塑化劑及其配方設計、低鹼低摻量液體復合防凍劑、微膨脹多功能防水劑、液體膨脹劑、液體速凝劑、超緩凝劑
（3）其它外加劑：減縮劑、鹼骨料反應抑止劑、表面硬化劑、高效脫模劑
第二章新型混凝土外加劑
2.1混凝土高效減水劑
2.1.1 基本定義
高效減水劑又稱為超塑化劑。當前國內外配製高強度混凝土都採用高效減水劑。高效減水劑主要有4大類：
萘系、多羧酸系、三氰胺系、氨基磺酸系。與普通減水劑相比，高效減水劑即使用量較大，坍落度達到20~30cm，也不會造成過分泌水而出現離析現象及延緩凝結時間。
我國目前出現的減水劑有：木質系、硫化煤焦油系、樹脂系、復合系等多種。
2.1.2 高效減水劑的選用
一般情況下，應選擇非引氣性高效減水劑，如國產的nf、unf、fdn、sn等，用量一般為水泥用量的0.5%～1.5%。
因為引入空氣將損害混凝土的強度。高效減水劑使用是容易引起坍落度損失，尤其是溫度較高時，坍落度損失更大。新一代的高效減水劑往往復合另外一些材料，如同時加入緩凝劑或者將高效減水劑加入某種載體使其緩慢溶解釋放從而延遲坍落度損失。
2.1.3高效減水劑的作用
高效減水劑不但可以提高混凝土的施工效能和硬化後的效能，而且能節約水泥，降低耗能。利用高效減水劑，在達到同樣強度下可以節約10%～20%以上的水泥。具體如下：
① 在不改變各種原材料配比的情況下，新增混凝土高效減水劑，不會改變混凝土強度，同時可以大幅度提高混凝土的流變性及可塑性，使得混凝土施工可以採用自流、幫浦送、無需振動等方式進行施工，提高施工速度、降低施工能耗。
② 在不改變各種原材料配比（除水）及混凝土的坍落度的情況下，減少水的用量，可以大大提高混凝土的強度，早強和後期強度分別比不加減水劑的混凝土提高60%及20%以上，通過減水，可以實現澆築c100標號的高強混凝土。
③ 在不改變各種原材料配比（除水泥）及混凝土強度的情況下，可以減少水泥的用量，摻加水泥質量0.2%～0.5%的混凝土減水劑，可以節省水泥量的15～30%以上。
④ 摻加混凝土高效減水劑，可以提高混凝土的壽命一倍以上，即使建築物的正常使用壽命延長一倍以上。
2.1.4主要用途
適用於強度等級為c30～c60及以上的幫浦送或常態混凝土工程。特別適用於配製高耐久、高流態、高保坍、高強以及對外觀質量要求高的混凝土工程。對於配製高流動性混凝土、自密實混凝土、清水飾面混凝土極為有利。
2.1.5使用方法
①摻量為膠凝材料總重量的0.4%～2.0%，常用摻量為0.4%～1.2%；使用前應進行混凝土試配試驗，以求最佳摻量；
②不可與萘系高效減水劑復配使用，與其它外加劑復配使用時也應預先進行混凝土相容性實驗；
③坍落度對用水量的敏感性較高，使用時必須嚴格控制用水量；④注意混凝土表面養護。
2.1.6 常見減水劑介紹
（1）nno減水劑（又稱擴散劑n）
nno減水劑是染料工業的擴散n，由萘經磺化後與甲醛縮合，再經中和而製成。市場上nno有高濃型（硫酸鈉含量小於3%）和低濃型（硫酸鈉含量為30%左右）兩種。nno減水劑主要用於早強混凝土、流態混凝土、防水混凝土等。
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