混凝土的材料各起什麽作用？
目錄
概述
混凝土的歷史;
混凝土的種類
混凝土的原材料
混凝土的制備
混凝土的性能
概述
混凝土的歷史;
混凝土的種類
混凝土的原材料
混凝土的制備
混凝土的性能
普通混凝土
展望
參考資料
混凝土-概述混凝土也稱砼，是當代最主要的土木工程材料之壹。它是由膠結材料，骨料和水按壹定比例配制，經攪拌振搗成型，在壹定條件下養護而成的人造石材。混凝土具有原料豐富，價格低廉，生產工藝簡單的特點，因而使其用量越來越大；同時混凝土還具有抗壓強度高，耐久性好，強度等級範圍寬，使其使用範圍出十分廣泛，不僅在各種土木工程中使用，就是造船業，機械工業，海洋的開發，地熱工程等，混凝土也是重要的材料。
[編輯本段]混凝土-混凝土的歷史;
混凝土鋸片
可以追溯到古老的年代。其所用的膠凝材料為粘土、石灰、石膏、火山灰等。自19世紀20年代出現了波特蘭水泥後，由於用它配制成的混凝土具有工程所需要的強度和耐久性，而且原料易得，造價較低，特別是能耗較低，因而用途極為廣泛（見無機膠凝材料）。
20世紀初，有人發表了水灰比等學說，初步奠定了混凝土強度的理論基礎。以後，相繼出現了輕集料混凝土、加氣混凝土及其他混凝土，各種混凝土外加劑也開始使用。60年代以來，廣泛應用減水劑，並出現了高效減水劑和相應的流態混凝土；高分子材料進入混凝土材料領域，出現了聚合物混凝土；多種纖維被用於分散配筋的纖維混凝土。現代測試技術也越來越多地應用於混凝土材料科學的研究。
混凝土-混凝土的種類按膠凝材料分有：①無機膠凝材料混凝土，如水泥混凝土、石膏混凝土、矽酸鹽混凝土、水玻璃混凝土等；②有機膠結料混凝土，如瀝青混凝土、聚合物混凝土等。
按容重分有:①重混凝土,容重2600～5500公斤/立方米甚至更大；②普通混凝土,容重2400公斤/立方米左右；③輕混凝土，容重為500～1900公斤/立方米的輕集料混凝土、多孔混凝土、大孔混凝土等。
按使用功能分主要有：結構混凝土、保溫混凝土、裝飾混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防輻射混凝土等。
按施工工藝分主要有：離心混凝土、真空混凝土、灌漿混凝土、噴射混凝土、碾壓混凝土、擠壓混凝土、泵送混凝土等。按配筋方式分有：素(即無筋)混凝土、鋼筋混凝土、鋼絲網水泥、纖維混凝土、預應力混凝土等。按混凝土拌合物的和易性分有：幹硬性混凝土、半幹硬性混凝土、塑性混凝土、流動性混凝土、高流動性混凝土、流態混凝土等。
[編輯本段]混凝土-混凝土的原材料
水泥、石灰、石膏等無機膠凝材料與水拌和使混凝土拌合物具有可塑性；進而通過化學和物理化學作用凝結硬化而產生強度。壹般說來，飲用水都可滿足混凝土拌和用水的要求。水中過量的酸、堿、鹽和有機物都會對混凝土產生有害的影響。集料不僅有填充作用，而且對混凝土的容重、強度和變形等性質有重要影響。
為改善混凝土的某些性質，可加入外加劑。由於摻用外加劑有明顯的技術經濟效果，它日益成為混凝土不可缺少的組分。為改善混凝土拌合物的和易性或硬化後混凝土的性能,節約水泥,在混凝土攪拌時也可摻入磨細的礦物材料──摻合料。它分為活性和非活性兩類。摻合料的性質和數量，影響混凝土的強度、變形、水化熱、抗滲性和顏色等。
編輯本段回目錄混凝土-混凝土的制備1、配合比設計：制備混凝土時，首先應根據工程對和易性、強度、耐久性等的要求，合理地選擇原材料並確定其配合比例，以達到經濟適用的目的。混凝土配合比的設計通常按水灰比法則的要求進行。材料用量的計算主要用假定容重法或絕對體積法。
混凝土攪拌機
2、攪拌：根據不同施工要求和條件，混凝土可在施工現場或攪拌站集中攪拌。流動性較好的混凝土拌合物可用自落式攪拌機；流動性較小或幹硬性混凝土宜用強制式攪拌機攪拌。攪拌前應按配合比要求配料，控制稱量誤差。投料順序和攪拌時間對混凝土質量均有影響，應嚴加掌握，使各組分材料拌和均勻。
3、輸送與灌築：混凝土拌合物可用料鬥、皮帶運輸機或攪拌運輸車輸送到施工現場。其灌築方式可用人工或借助機械。采用混凝土泵輸送與灌築混凝土拌和物，效率高，每小時可達數百立方米。無論是混凝土現澆工程，還是預制構件，都必須保證灌築後混凝土的密實性。其方法主要用振動搗實，也有的采用離心、擠壓和真空作業等。摻入某些高效減水劑的流態混凝土，則可不振搗。
4、養護：養護的目的在於創造適當的溫濕度條件，保證或加速混凝土的正常硬化。不同的養護方法對混凝土性能有不同影響。常用的養護方法有自然養護、蒸汽養護、幹濕熱養護、蒸壓養護、電熱養護、紅外線養護和太陽能養護等。養護經歷的時間稱養護周期。為了便於比較，規定測定混凝土性能的試件必須在標準條件下進行養護。中國采用的標準養護條件是:溫度為20±3°C；濕度不低於90％。
[編輯本段]混凝土-混凝土的性能
主要有以下幾項：
1、和易性：混凝土拌合物最重要的性能。它綜合表示拌合物的稠度、流動性、可塑性、抗分層離析泌水的性能及易抹面性等。測定和表示拌合物和易性的方法和指標很多，中國主要采用截錐坍落筒測定的坍落度(毫米)及用維勃儀測定的維勃時間（秒），作為稠度的主要指標。
混凝土輸送管
2、強度：混凝土硬化後的最重要的力學性能，是指混凝土抵抗壓、拉、彎、剪等應力的能力。水灰比、水泥品種和用量、集料的品種和用量以及攪拌、成型、養護，都直接影響混凝土的強度。混凝土按標準抗壓強度(以邊長為150mm的立方體為標準試件,在標準養護條件下養護28天,按照標準試驗方法測得的具有95%保證率的立方體抗壓強度)劃分的強度等級,稱為標號,分為C10、C15、C20、C25等。混凝土的抗拉強度僅為其抗壓強度的1/8～1/13。提高混凝土抗拉、抗壓強度的比值是混凝土改性的重要方面。
3、變形：混凝土在荷載或溫濕度作用下會產生變形，主要包括彈性變形、塑性變形、收縮和溫度變形等。混凝土在短期荷載作用下的彈性變形主要用彈性模量表示。在長期荷載作用下,應力不變,應變持續增加的現象為徐變,應變不變,應力持續減少的現象為松弛。由於水泥水化、水泥石的碳化和失水等原因產生的體積變形，稱為收縮。
4、耐久性：在壹般情況下，混凝土具有良好的耐久性。但在寒冷地區，特別是在水位變化的工程部位以及在飽水狀態下受到頻繁的凍融交替作用時，混凝土易於損壞。為此對混凝土要有壹定的抗凍性要求。用於不透水的工程時，要求混凝土具有良好的抗滲性和耐蝕性。
混凝土-普通混凝土
[編輯本段]普通混凝土的結構
1．組成材料與結構
普通混凝土是由水泥、粗骨料（碎石或卵石）、細骨料（砂）和水拌合，經硬化而成的壹種人造石材。砂、石在混凝土中起骨架作用，並抑制水泥的收縮；水泥和水形成水泥漿，包裹在粗細骨料表面並填充骨料間的空隙。水泥漿體在硬化前起潤滑作用，使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化後將骨料膠結在壹起，形成堅強的整體。
2．主要技術性質
混凝土的性質包括混凝土拌合物的和易性、混凝土強度、變形及耐久性等。
和易性又稱工作性，是指混凝土拌合物在壹定的施工條件下，便於各種施工工序的操作，以保證獲得均勻密實的混凝土的性能。和易性是壹項綜合技術指標，包括流動性（稠度）、粘聚性和保水性三個主要方面。
強度是混凝土硬化後的主要力學性能，反映混凝土抵抗荷載的量化能力。混凝土強度包括抗壓、抗拉、抗剪、抗彎、抗折及握裹強度。其中以抗壓強度最大，抗拉強度最小。
混凝土的變形包括非荷載作用下的變形和荷載作用下的變形。非荷載作用下的變形有化學收縮、幹濕變形及溫度變形等。水泥用量過多，在混凝土的內部易產生化學收縮而引起微細裂縫。
混凝土耐久性是指混凝土在實際使用條件下抵抗各種破壞因素作用，長期保持強度和外觀完整性的能力。包括混凝土的抗凍性、抗滲性、抗蝕性及抗碳化能力等。
[編輯本段]混凝土-展望
混凝土是土木工程中用途最廣、用量最大的壹種建築材料。按預定性能設計和制作混凝土；研制輕質、高強度、多功能的混凝土新品種；利用現代新技術，大力發展新工藝、新設備；廣泛利用工業廢渣作原材料等，都是今後需要不斷解決的課題。
現代混凝土的發展方向——商品混凝土
摘要]商品混凝土是以集中予拌、遠距離運輸的方式向施工工地提供現澆混凝土。商品混凝土是現代混
凝土與現代化施工工藝的結合的高科技建材產品，它應包括：大流動性混凝土、流態混凝土、泵送混凝
土、自密實混凝土、防滲抗裂大體積混凝土、高強混凝土和高性能混凝土等。為了使商品混凝土性能穩
定、經濟、性價比高，必須嚴格選擇所需的原材料和優化混凝土的配合比。實踐證明，現代混凝土配合
比全計算法設計為此提供了簡單快捷和可靠的技術途徑。
商品混凝土是指以集中攪拌、遠距離運輸的方式向建築工地供應壹定要求的混凝土。它包括混合物攪拌、運輸、泵送和澆築等工藝過程。嚴格地講商品混凝土是指混凝土的工藝和產品，而不是混凝土的品種，它應包括大流動性混凝土、流態混凝土、泵送混凝土、高強混凝土、大體積混凝土、防滲抗裂混凝土或高性能混凝土等。因此、商品混凝土是現代混凝土與現代化施工工藝的結合，它的普及程度能代表壹個國家或地區的混凝土施工水平和現代化程度。集中攪拌的商品混凝土主要用於現澆混凝土工程，混凝土從攪拌、運輸到澆灌需1～2h，有時超過2h。因此商品混凝土攪拌站合理的供應半徑應在l0km之內。隨著商品混凝土的普及和發展，現澆混凝土成為今後發展方向。在我國許多大城市，如北京、上海、天津、廣州、深圳等，商品混凝土攪拌站都在壹百個以上，其規模和工藝水平不亞於發達國家。許多中小城市也在推廣應用商品混凝土。
壹.概述
流態混凝土用作商品混凝土時，對新拌混凝土的流動性和流動性損失的控制要更嚴格。因為運距較長，交通堵塞等因素，要求坍落度損失小，2h(有時超過2h)內混凝土應保持流動性，澆灌時要求泵送。用後摻法雖然能解決坍落度損失和泵送等問題，但是增加了攪拌時間或次數，這樣影響商品混凝土的產量,並且使攪拌操作復雜。即使這樣在泵送前摻超塑化劑，在攪拌運輸車中快速攪拌3min，也不能充分發揮超塑化劑的分散作用，拌合物均勻性差。因此，至少在我國，後摻法不易推廣，還是采用同摻法好。這就要求研究新的超塑化劑，保證新拌混凝土的流動性保持在2h或2h以上，而不影響硬化混凝土的強度，特別是早期強度。
我國商品混凝土中，約70％是標號C25～C40，C50～C60在壹些重要工程中應用，個別特殊情況采用C70～C80。為了減少水泥用量、改善新拌混凝土的工作性，以及提高硬化混凝土性能，特別是耐久性，應當摻用粉煤灰。這樣在摻10％～25％粉煤灰的情況下，可以減少單位水泥用量10％～20％。計算表明，基準混凝土中摻20％粉煤灰(減少水泥用量10％情況下)可節省能源10％。基準混凝土摻超塑化劑(減少水泥用量15％時)配制流態混凝土可節省能源15％。當粉煤灰和超塑化劑同時摻用時可節省能源25.5％。因此，將粉煤灰和超塑化劑同時摻用配制流態混凝土是最節能的，並且在性能和節能兩方面都可得到滿意的效果。
流態混凝土由於摻超塑化劑使拌合物流變性得到改善，即屈服值減小、塑性粘度降低和滯後圈變小，因而幾乎接近牛頓型流體。這樣就增加了流態混凝土的可泵性。基準混凝土中摻0.4％～0.8％(最好是0.75％)超塑化劑所得到的流態混凝土，其泵送壓力降低25％壹35％。
泵送混凝土在泵壓的作用之下，會產生坍落度損失、離析和堵泵現象。關鍵是通過混凝土配合比和超塑化劑的成分來調整拌合物的均勻性和穩定性、流動性和枯聚性。在泵送混凝土中，細粉料(流態混凝土主要用於高層建築的基礎、梁、柱、框架、橋梁等現澆混凝土，以及T型接頭的整體澆灌。特別是配筋密集、不易振搗或不需振搗(“自坍”或“自流平”)的情況下。
二.商品混凝土的特點和原材料的選擇
商品混凝土是以集中攪拌的方式向建築工地供應壹定要求的混凝土。它包括混合物攪拌、運輸、泵送和澆築等工藝過程。商品混凝土在市場競爭中的唯壹要求是保證工作性、強度和耐久性的前提下其成本和售價最低。降低成本的技術途徑是正確選擇原材料和配合比。
1.商品混凝土的特點
(1)由於是集中攪拌，因此能嚴格在線控制原材料質量和配合比，能保證混凝土的質量要求；
(2)要求拌合物具有好的工作性，即高流動性、坍落度損失小，不泌水不離析、可泵性好；
(3)經濟性,要求成本低，性能價格比高。
2.原材料的選擇與要求
1).水泥的選擇
通常采用矽酸鹽水泥、普矽水泥或礦渣水泥，對水泥的基本要求是：
(1).相同標號時,選擇富裕系數大的水泥，因為水泥是使混凝土獲得強度的“基礎”；
(2)相同強度時選擇需水量小的水泥。水泥的標準稠度需水量在21％～27％，在配制混凝土時采用需水量小的水泥可降低水泥用量；
(3).選擇C3S高、C3A低((4)合理使用不同標號的水泥。配制C40以下的流態混凝土時應用32.5Mpa普矽水泥；配制C40以上的高性能混凝土應用42.5Mpa矽酸鹽水泥或普矽水泥；
(5)針對不同用途的混凝土正確選擇水泥品種，如要求早強或冬季施工盡量采用R型矽酸鹽水泥，大體積混凝土采用礦渣水泥或普矽水泥。
2)．礦物細摻料的選擇
常用的礦物細摻料有粉煤灰、磨細礦渣、沸石粉、矽粉等。配制商品混凝土時對礦物細摻料的基本要求是：
(1)售價低、具有壹定的水化活性，能替代部分水泥，在保證強度和其它性能的情況下，應多摻礦物細摻料，使混凝土的成本降低；
(2)需水量比小((3)合理使用不同品種的細摻料，配制C60以下的流態混凝土時采用II級粉煤灰，C60～C80采用I級粉煤灰或磨細礦渣，100Mpa以上的高性能混凝土摻矽粉。
3).集料的選擇
粗細集料都應符合有關標準的要求。正確選擇集料能確保混凝土工作性、強度和經濟性。
(1)細集料：砂子的顆粒級配合理、含泥量低有利於強度和工作性的提高。人工砂和風化山砂的需水量大、顆粒形狀和級配不合理使拌合物流動性下降。河砂是理想的細集料，使用時應正確選擇細度模數。配制高強混凝土時應用粗砂，普通流態混凝土用中砂。砂子的細度模數影響混凝土的砂率和用水量，砂率高用水量大，坍落度損失快。砂率偏低容易產生泌水和離析。
(2)粗集料：石子的最大粒徑和級配影響混凝土的用水量，砂率和工作性。配制高強混凝土和高性能混凝土時應采用高強度的碎石，其最大粒徑應為19mm或25mm，因為高強混凝土的強度幾近為石子強度的二分之壹。普通流態混凝土采用最大粒徑25mm或31.5mm碎石，采用泵送工藝時石子最大粒徑應小於泵出口管徑的三分之壹，否則產生堵泵現象。目前市場連續級配的碎石較少，多數為單壹粒級、這時應采用二級配石子。若采用單壹粒級的石子應提高砂率。
混凝土的砂率與石子的最大粒徑有關，大石子砂率小、小石子砂率大。其中就有合理配合的問題。在配制流態混凝土時，若采用較大粒徑(如31.5mm)碎石與中細砂(Mx=2.50)配合可以降低砂率和用水量，因而降低混凝土的成本。
4)外加劑的選擇
商品混凝土所用的外加劑應包括：引氣減水劑、高效緩凝引氣減水劑、緩凝減水劑、高效緩凝減水劑、泵送劑、高效泵送劑等。選擇外加劑的原則：
(1)根據所配制的混凝土類型選擇相應的外加劑品種;
(2)根據混凝土的原材料、配合比和標號確定對外加劑的減水率和摻量的要求;
(3)根據工程類型、氣候條件、運輸距離，泵送高度等因素，確定對坍落度損失程度、凝結時間和早期強度的要求;
(4)其它特殊要求(如抗滲性、抗凍性、抗浸蝕性、耐磨性等)。
最後、通過混凝土試配，經濟性評估後才能應用外加劑。
三.混凝土配合比設計和優化
商品混凝土的工藝不同於現場攪拌的混凝土，運輸距離和時間的存在必須控制坍落度損失。因此在設計混凝土配合比時應考慮如下因素：
(1)根據運距和運輸時間確定初始坍落度：近距離(10km)或2h時，為20cm～22cm。
(2)控制坍落度損失，即控制入泵前的坍落度應大於15cm。因為坍落度20cm時，澆築後混凝土長時間保持大流動性狀態、其穩定性差容易產生離析，凝結慢。
(3)初凝時間的控制：梁板柱澆築時初凝時間8h～12h，大體積混凝土為12h～15h。
(4)商品混凝土作為壹種建材產品參與市場競爭必須考慮經濟性，在保證技術性能的前提下售價最低。對商品混凝土總的要求是：穩定、可靠、適用和經濟。
傳統的混凝土配合比設計方法(即假定容重法和絕對體積法)是以強度為基礎的，即根據“水灰比定則”設計配合比。而我們提出的全計算配合比設計方法是以工作性、強度和耐久性為基礎，通過混凝土體集模型推導出用水量和砂率計算公式，並且將此二式與水灰比定則相結合實現FLC和HPC的組成和配合比的全計算。全計算法與傳統設計方法相比較，全計算法使混凝土配合比設計由半定量走向全定量，由經驗走向科學。與傳統配合比設計相比，全計算法更方便快捷地得到優化的混凝土配合比。
混凝土分類
（壹）按表觀密度分類
1.重混凝土。表觀密度大於2600kg/m3的混凝土。常由重晶石和鐵礦石配制而成。
2.普通混凝土。表觀密度為1950～2500kg/m3的水泥混凝土。主要以砂、石子和水泥配制而成，是土木工程中最常用的混凝土品種。
3.輕混凝土。表觀密度小於1950kg/m3的混凝土。包括輕骨料混凝土、多孔混凝土和大孔混凝土等。
（二）普通混凝土存在的主要缺點
1.自重大。1m3混凝土重約2400kg，故結構物自重較大，導致地基處理費用增加。
2.抗拉強度低，抗裂性差。混凝土的抗拉強度壹般只有抗壓強度的1/10～1/20，易開裂。
3.收縮變形大。水泥水化凝結硬化引起的自身收縮和幹燥收縮達500×10－6m/m以上，易產生混凝土收縮裂縫。
（三）普通混凝土的基本要求
1.滿足便於攪拌、運輸和澆搗密實的施工和易性。
2.滿足設計要求的強度等級。
3.滿足工程所處環境條件所必需的耐久性。
4.滿足上述三項要求的前提下，最大限度地降低水泥用量，節約成本，即經濟合理性。
二、新拌混凝土的性能
（壹）混凝土的和易性
1．和易性的概念。
新拌混凝土的和易性，也稱工作性，是指拌合物易於攪拌、運輸、澆搗成型，並獲得質量均勻密實的混凝土的壹項綜合技術性能。通常用流動性、粘聚性和保水性三項內容表示。流動性是指拌合物在自重或外力作用下產生流動的難易程度；粘聚性是指拌合物各組成材料之間不產生分層離析現象；保水性是指拌合物不產生嚴重的泌水現象。
通常情況下，混凝土拌合物的流動性越大，則保水性和粘聚性越差，反之亦然，相互之間存在壹定矛盾。和易性良好的混凝土是指既具有滿足施工要求的流動性，又具有良好的粘聚性和保水性。因此，不能簡單地將流動性大的混凝土稱之為和易性好，或者流動性減小說成和易性變差。良好的和易性既是施工的要求也是獲得質量均勻密實混凝土的基本保證。
2．和易性的測試和評定。
混凝土拌合物和易性是壹項極其復雜的綜合指標，到目前為止全世界尚無能夠全面反映混凝土和易性的測定方法，通常通過測定流動性，再輔以其他直觀觀察或經驗綜合評定混凝土和易性。對普通混凝土而言，流動性的測定方法最常用的是坍落度法和維勃稠度法，維勃稠度法用於坍落度小於10mm的幹硬性混凝土。
（1）坍落度法：將攪拌好的混凝土分三層裝入坍落度筒中，每層插搗25次，抹平後垂直提起坍落度筒，混凝土在自重作用下坍落，以坍落高度（單位mm）代表混凝土的流動性。坍落度越大，則流動性越好。