混凝土课程总结
混凝土课程总结
绪论
晶体：质点在三维方向作周期性排列的物质。性质：形状规则、有固定的熔沸点 非晶体：质点在三维方向不做周期性排列的物质。性质：无固定熔沸点、介稳。
一、晶体的类型和特点
类型：离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体
特点：
离子晶体：方向性小，密度适中，硬度大，强度大，熔点高，导电性一般较小，结合能
力较高，静电引力，库仑力，离子键。（典型：强碱、活泼金属氧化物、大部份盐）
原子晶体：方向性大，密度小，强度大，硬度大，熔点高，导电性小，结合能力高，共
价键。（典型：ⅣA 族元素的单质或化合物）
金属晶体：方向性小，密度大，强度和硬度变化范围大，熔点范围大，热传导性能好。
导电性大，结合能力小，金属键。（典型：金属单质、化合物）
分子晶体：方向性小，密度小，强度小，质软，熔点低，导电性小，结合能力小，分子
极化，范德华力。（典型：非金属氢化物、非金属单质、非金属氧化物、酸等）
二、晶体结构及测定X 射线衍射
晶格：空间格架 晶胞：最小重复单元 晶粒：取向相同晶胞
单晶—所有晶胞取向一致 多晶—晶胞取向不同
第一章 组成材料
一、水泥
定义：一种水硬性无机胶凝材料，即加入一定量水后成为塑性浆体，既能在水中硬化，
又能在空气中硬化，能将砂、石等颗粒或纤维材料牢固地胶接在一起，具有一定强度的
材料，又称为胶结料。
水泥的种类很多，按其用途和性能可分为通用水泥、专用水泥以及特性水泥三大类型
通用水泥：以硅酸盐水泥熟料、适量石膏以及一定质量的混合料制成的水硬性胶凝
材料。常见的水泥有 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸
盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。
专用水泥：专门用于某些工程的水泥。
特种水泥：某些性能较为突出的水泥。
二、化学性质（硬性）、碱含量（选择性）、物理力学性质（除细度，其余硬性）→评价水泥
质量的依据
三、水泥的选择
根据混凝土的使用要求，选用水泥时必须考虑已下技术条件：
1. 选用优质水泥 2. 水泥与混凝土的强度等级要相适应 3. 正确选用水泥品种 4. 注意
妥善储存和使用水泥
四、集料：在混合料中充当骨架和填充作用的粒料 粗集料：d>4.75mm（水泥混凝土）
d>2.36mm(沥青混凝土)
五、最大粒径：通过率100%对应的最小的筛孔粒径 公称最大粒径：通过率90%以上所
对应的筛孔粒径
六、混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入的、用以改善新拌混凝土和硬
化混凝土性能的材料，其掺量通常不大于水泥质量的5% 常用的外加剂：减水剂、缓
凝剂、引气剂、泵送剂等
第二章 混凝土混合物
混凝土是由胶结材和被胶结材复合而成的具有堆聚结构的人造石。
一、混凝土的工作性（流动性、粘聚性、保水性）
混凝土工作性的评定
1. 流动性（稠度）
塑形混凝土流动性的评定——坍落度与坍落扩展度法
干硬性混凝土流动性的评定——维勃稠度法
2. 离析与泌水
离析的半定量评定——粗骨料冲洗试验
二、影响混凝土工作性的因素有：组成材料（水泥品种及细度、骨料的品种和粗细程度）；
配合比（单位用水量、水灰比和集灰比、沙率）；外加剂（减水剂、引气剂）；掺和料（粉煤灰、磨细矿渣、硅灰沸石粉）；时间和气候；工作性的调整
三、凝结时间
与水泥类似，影响混凝土混合料流动性的经时损失的因素有：水泥的种类与细度、水灰比、矿物掺和料、外加剂种类及其参入方式、环境温度和湿度、搅拌与运输方式。
第三章 硬化混凝土结构
一、水泥石结构主要包括固相、孔（气相）和水（液相）。
二、水泥石结构的形成：水泥浆形成水泥石（水化产物、凝胶孔毛细孔）孔隙率、孔径尺寸
及级配、孔形貌、孔排列为混凝土的孔结构。
三、过渡区结构特点：水灰比高、孔隙率大氢氧化钙和AFt 含量多，结晶度大，氢氧化钙取
向生长。 改善措施：降低水灰比，掺入活性掺和料。
四、硬化混凝土结构特点：具有宏观堆聚结构，由于内外分层具有非均匀性。
水泥石与集料间存在界面过度区
存在随机分布的原始裂缝、孔等缺陷。
第四章 混凝土力学性能
一、强度：材料抵抗因荷载及其他作用所产生的的内应力而引起的破坏性能。混凝体主要有
抗压、抗折、抗拉、抗剪、混凝土与钢筋的粘接强度等。其抗压强度是最主要最常用的强度指标。
二、立方体抗压强度测试：立方体试件测试标准试件尺寸为150cm ×150cm×150cm, 标准养
护条件温度为18-22℃. ，相对湿度95%以上，标准龄期28d ，在此条件下测得的抗压强度值称为混凝土立方抗压强度。每三个试件作为一组测试，取试验结果的平均值为试验代表值；但当三个试件的最大值与最小值与中值其一超过15%时，选择中间值为代表值；当试件最大值与最小值均超过了中值的15%,那么该实验结果作废。
三、混凝土受力破坏形式：集料破坏、水泥破坏、集料与水泥石界面破坏。裂纹扩展的三个
区域：1. 水泥石-骨料的过渡区 2. 水泥石或浆体基体内 3. 骨料颗粒内
四、影响混凝土强度的因素有：水泥和水灰比、外加剂矿物掺和料、骨料、集灰比、施工条
件、养护条件、龄期、试验条件
五、混凝土高强化的技术途径
1. 使用高效减水剂以降低水灰比
2. 使用矿物掺和料
3. 改善水泥石的孔结构
4. 改善水泥石—骨料过渡区结构
六、长期荷载作用下的变形
徐变—混凝土在一定应力下保持荷载不变，随着时间的延续而增加的变形。
总变形=总徐变+干燥收缩=（基本徐变+干燥徐变）+干燥收缩
影响徐变的因素：外部因素（加荷龄期、加荷应力、持荷时间、湿度、温度、试件尺寸等）；内部因素（水泥、骨料、水胶比、外加剂以及掺和料等）
第五章 混凝土的尺寸稳定性
一、塑形收缩机理：沉降、离析、泌水导致表面水分蒸发后体积收缩。
二、温度变形：由于水泥水化放热等过程导致混凝土温度升高，达到峰值过后的降温过程产
生的收缩称为温度变形。
三、 影响温度变形的因素：水泥品种及细度、胶凝材料组成，用量、养护条件、骨料品种、
集灰比。
四、化学收缩：水化产物起体积小于水泥和水体系的体积。水泥中硅酸三钙，铝酸三钙含量
越大，化学收缩越大。胶凝材料细度和用量越大，化学收缩越大。
五、自收缩是指水泥基胶凝材料在水泥初凝之后恒温重下产生的宏观体积降低。
六、自收缩影响因素：低水胶比比更容易引发自收缩、胶凝材料总用量增加自收缩增加。
七、影响碳化收缩的因素：水泥中的碱含量、水泥品种及用量、集料品种以及外界条件。
第六章 混凝土耐久性
一、混凝土的耐久性可以定义为在使用过程中，在正常维护下，经收气候变化、化学侵蚀、
磨蚀等各种破坏因素的作用而能保持其使用功能的能力。
二、耐久性的主要影响因素是混凝土和钢筋材料的性质和质量、施工操作质量的优劣、温度
养护条件和使用环境等。
三、混凝土耐久性问题主要包括已下几个方面：
1. 抗冻性，是指混凝土在饱水状态下，经受多次抵抗冻融循环作用，强度和质量的降低
影响混凝土的性能。
2．抗侵蚀性，混凝土暴露在有化学物质的环境和介质中，会遭受化学侵蚀而破坏。
3. 碳化反应，指环境中酸性气体或液体侵入混凝土中，与水泥石中的碱性物质发生反应，
使混凝土中性化的过程。
4. 钢筋的锈蚀，钢筋表面的钝化膜如果遭到破坏，在有足够水和氧气的条件下会产生电
化学腐蚀。
5. 碱骨料反应，是指混凝土中的碱与具有碱活性的骨料间发生的膨胀性反应，这种反应
能引起明显的混凝土体积膨胀和开裂。
四、提高混凝土耐久性的技术途径：
1. 降低混凝土的水胶比。
2. 使用矿物掺和料提高混凝土耐久性。
3. 适当提高钢筋的混凝土保护层厚度。
4. 减轻钢筋混凝土结构表面的开裂。
5. 局部混凝土耐久性保障措施——表面放水处理。
6. 建立混凝土耐久性长期监控措施。
7. 混凝土耐久性的施工质量控制措施。
第七章 混凝土的配合比设计
混凝土工程质量是否优良，其中一个重要的因素就是混凝土性能是否达到设计要求。
一、基本要求（工作性、强度、耐久性、经济性）
二、基本原理
1. 强度设计
σc =A/B1.5(w/c)
σc ——某一定龄期的抗压强度；
A ——经验常数，主要取决于水泥的性能
B ——取决于水泥种类
W/C——水灰比
f cu,o =aa f ce (C/W-aa )
f cu,o ——混凝土在标准养护下28d 龄期的抗压强度
f ce ——水泥28d 抗压强度
a a 、a b ——经验常数，主要与骨料种类有关
C 、W ——单位体积混凝土中的水泥和水用量
2. 耐久性设计（抗碳化耐久性设计、抗冻害耐久性设计、抗盐害破坏的耐久性设计、抗硫酸盐腐蚀耐久性设计）
三、设计步骤
1. 初步计算配合比
①计算混凝土配制强度（f cu,o ）
f cu,o =fcu,k +1.645σ f cu,o ——混凝土的设计强度，MPa
σ——混凝土强度的标准差
②根据配制强度和耐久性要求计算水灰比（W/C）
W/C=aa f ce /(fcu,o +aa a b f ce ) f cu,o ——混凝土配制强度，MPa
f ce ——水泥标准养护28d 的实测强度，MPa
a a 、a b ——经验常数，采用碎石时，a a =0.46，a b =0.07；采用
卵石时，a a =0.48，a b =0.33
③确定用水量（m wo ）
④计算每平方米混凝土的水泥用量（m co ）
⑤确定合理沙率（βs ）
⑥计算砂、石用量（m so 、m go ），并确定初步计算配合比
V cc =vc +vw +vs +vg +va
M co /ρc +mwo /ρw +mso /ρs+mgo /ρg +10α=1
α——混凝土含气量百分率，%，在不使用引气型外加剂时，可取1
⑦外加剂和矿物掺和料的确定
2. 基准配合比和实验配合比
3. 施工配合比
4. 高强混凝土配合比