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第四章 混凝土（1） 北京科技大学 刘娟红 混凝土概述与组成材料 Concrete 1 混凝土的组织结构 主要内容 4.0 前言 4.1 混凝土的组成及结构 4.2 混凝土的主要技术性质 4.3 混凝土强度的检验评定 4.4 普通混凝土的配合比设计 4.5 混凝土外加剂 4.6 混凝土掺合料（矿物细掺料） 4.7 轻混凝土 4.8 其它品种混凝土简介 4.0 前言 4.0.1 最早的混凝土 4.0.2 水泥混凝土的发展过程 4.0.3 混凝土分类 2.0.1 最早的混凝土 混凝土的历史可追溯到4000年前的泥结卵石、石灰三合土等时代。郑州仰韶文化遗址发现，草筋泥土涂上细沙泥（一种粘土砂浆）。西安半坡遗址发现用粘土、碎陶或粘土石块掺和夯实作柱子基础。 真正意义上的最早混凝土是2500年前古罗马人利用维苏维火山灰加石灰、石料残渣、砖块、天然卵石，制成坚实的磐石。 公元2世纪古罗马在大型建筑中不同的结构采用了不同的骨料，基础中用凝灰岩，穹顶中用浮石，说明古罗马人已使用了轻混凝土。 古埃及人用石膏作为胶结材料建造金字塔，中国修建长城曾在石灰中添加糯米汁（最早形式的化学外加剂）。 如罗马大圆剧场和著名的万神庙（被称为帝国建筑结构的真正杰作）； 建于公元12-14年的那不勒斯海港，现场观察，至今虽然被海浪磨光了表面，长满青苔，但混凝土却完好无损，数百米长的墙几乎无一裂缝。这说明这种混凝土具有极好的耐久性。 4.0.2 水泥混凝土的发展过程 石灰-火山灰混凝土 硅酸盐水泥混凝土 掺和料水泥混凝土 高标号、早强混凝土 高性能混凝土（High Performance Concrete) 高性能混凝土（HPC） 目前有关建筑法规中，一级建筑的安全使用期只定为50年；高性能混凝土由于其耐久性大幅度提高，安全使用期应更长： 在不利的使用条件下和严峻环境中，冻融、海水、严寒、酷热等地区，经妥善设计和优质施工的HPC结构的安全使用期应不低于100年； 在正常环境中使用的结构，其安全使用期应达200年； 特殊重要工程在采取必要措施后，其安全使用期应达300年。 高性能混凝土的特点 ① 低水胶比，低水泥用量； ② 选用优质原材料； ③ 掺加足够数量的矿物细掺料； ④ 高效外加剂。 高性能混凝土已在国内的许多重要建筑得到应用，如上海南浦大桥、杨浦大桥、北京西客站、首都国际机场、国家大剧院、中央电视台等。 4.0.3 混凝土分类 按胶凝材料分类 按表观密度分类 按使用功能分类 按施工工艺分类 按配筋情况分类 按强度分类 混凝土按胶凝材料分类 石灰 气硬性 石膏 无机 水玻璃 硅酸盐水泥 水硬性 铝酸盐水泥 胶凝材料 …… 沥青 有机 树脂 橡胶 石灰混凝土、石膏混凝土 → ××制品； 水泥混凝土（狭义混凝土或普通混凝土） 水泥 + 砂 + 石 + 水 (+ 外加剂 + 掺合料)； 沥青混凝土、树脂混凝土、橡胶混凝土 有机胶凝材料具有不透水性，可制成防水材料，如沥青防水材料、高聚物改性沥青防水材料、合成高分子防水材料（树脂、橡胶、橡树共混）。 混凝土按表观密度分类 混凝土按使用功能分类 混凝土按施工工艺分类 混凝土按配筋情况分类 混凝土按强度分类 4.1 混凝土的组成及结构 4.1.1 普通混凝土的组成材料 4.1.2 混凝土的结构 一、混凝土组成材料的作用　　 在混凝土组成材料中，水泥和水组成水泥浆，它包裹在所有骨料的表面并填充在骨料空隙中。在混凝土硬化前，水泥浆起润滑作用，赋于混凝土拌合物流动性，便于施工；在混凝土硬化后起胶结作用，把砂、石骨料胶结成为整体，使混凝土产生强度，成为坚硬的人造石材砂、石是骨料，对混凝土起骨架作用，其中小颗粒的骨料填充大颗粒的空隙。粗、细骨料的总体积要占混凝土体积的70％～80％，因此骨料质量的优劣，对混凝土各项性质的影响很大。 二、混凝土原材料的选择 原则：在保证原材料质量的前提下，尽可能减少水泥，保证混凝土的强度和提高耐久性。 方法：减小骨料间空隙，则填充骨料空隙的胶凝材料量减少；减小骨料的总表面积，则包裹骨料表面的胶凝材料浆量减少。 混凝土组成材料之一 关于水泥的几点说明 水泥品种应根据混凝土工程特点、所处的环境条件和施工条件等进行选择。 一般可选用硅酸盐水泥或掺混合材的硅酸盐水泥，必要时也可采用膨胀水泥、自应力水泥或快硬硅酸盐水泥等其他水泥。 例如：在大体积混凝土