混凝土是由胶凝材料、粗细骨料、水按适当比例配制，再经硬化而成的人工石材。按其表观密度，一般可分为重混凝土(干表观密度>2800 kg/m3)、普通混凝土(干表观密度为2000～2800kg/m3)和轻混凝土(干表观密度<1950 kg/m3)三类。在建筑工程中应用最广泛、用量最大的是普通水泥混凝土，由水泥、砂、石和水组成，成型方便，与钢筋有牢固的粘结力(在钢筋混凝土结构中，钢筋承受拉力，混凝土承受压力，两者膨胀系数大致相同)，硬化后抗压强度高、耐久性好，组成材料中砂、石及水占80%以上，成本较低且可就地取材。混凝土主要缺点是抗拉强度低，受拉时变形能力小、易开裂，另外，自重较大。
一般对混凝土质量的基本要求是：①具有符合设计要求的强度;②具有与施工条件相适应的施工和易性;③具有与工程环境相适应的耐久性。
一、普通混凝土原材料的技术要求
普通混凝土原材料为水泥、水、细骨料(砂)及粗骨料(石子)，必要时还可加入各种外加剂及矿物掺合料。在混凝土中，砂与石子主要起骨架作用，称为骨料，还可起到减小混凝土因水泥硬化产生的收缩作用。水泥与水形成水泥浆，包裹在骨料表面并填充在骨料空隙中，在硬化前(称为混凝土拌合物)，水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定的流动性，便于施工，水泥浆硬化后，则将骨料胶结成一个坚实的整体(胶结作用)。
㈠水泥
选择水泥要考虑品种与强度等级两个方面：
1.品种
应根据混凝土工程特点、工程所处环境条件及施工条件，进行合理选择。
2.强度等级
水泥强度等级的选择，应与混凝土的设计强度相适应。一般以水泥强度等级(以MPa为单位)为混凝土强度的0.5～2.0倍为宜，对于高强度的混凝土，可取0.9～1.5倍左右。
若用高强度等级水泥配制低强度等级的混凝土，只需用少量水泥就可满足混凝土强度要求，但水泥用量偏少，会影响混凝土拌合物的工作性与密实度，可考虑掺入一定数量的掺合料(如粉煤灰)。若用低强度等级水泥配制高强度等级的混凝土，为满足强度要求，需较多的水泥用量，过多的水泥用量不仅不经济，还会影响混凝土其他技术性质(如硬化收缩增大，会引起混凝土开裂)。
㈡细骨料
粒径在0.16~5mm之间的骨粒为细骨料，一般采用天然砂(河砂、海砂及山砂)。
细骨料的要求有下列几方面：
1.有害杂质
砂中有害杂质包括泥、泥块、云母、轻物质、硫化物与硫酸盐、有机物质及氯化物等。其中泥是指粒径<0.08mm的粘土、淤泥与岩屑;泥块是指水浸后粒径>0.63mm的块状粘土。泥、云母、轻物质等能降低骨料与水泥浆的粘结，泥多还增加混凝土的用水量，从而加大混凝土的收缩，降低抗冻性与抗渗性;硫化物与硫酸盐、有机物质等对水泥有侵蚀作用;泥块、轻物质强度较低，会形成混凝土中的薄弱部分。氯盐对钢筋有锈蚀作用。有害杂质会降低混凝土的强度与耐久性。
砂中的无定形二氧化硅含量可用试验测定其碱-骨料反应的活性即碱活性后，再确定其适用性。
2.砂的粗细程度与颗粒级配
混凝土用砂的选用，主要应从砂对混凝土的和易性、水泥用量(即混凝土的经济性)的影响这两个方面进行考虑。混凝土用砂的选用，主要考虑砂的粗细程度(细度模数)、级配。级配良好的砂，具有较小的空隙率，用来配制混凝土，不仅所需水泥浆量较少，而且还可提高混凝土的流动性、密实度和强度。
砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合在一起后的平均粗细程度，通常有粗砂、中砂、细砂之分。在相同用砂量条件下，粗砂的总表面积小，包裹砂粒表面所需的水泥浆少，节省水泥。
砂的颗粒级配与粗细程度，常用筛分析的方法进行测定。
细度模数愈大，表示砂愈粗。其中模数3.0～3.1粗砂，3.0～2.3中砂，2.2～1.6细砂，1.5～0.7特细砂。
混凝土用砂，应优先选用级配良好的粗砂，这种砂的空隙率与总表面积均小，不仅水泥用量较少，还保证了混凝土有较高的密实度与强度。若用特细砂配制混凝土，因其比表面积大、空隙率大、含泥量大，可考虑采取某些措施，如采用低砂率(适当少用砂)、低流动性拌合物(在振动条件下，吸附于砂粒表面的水分被大量释放出来，和易性可得以改善)、水泥的强度与用量适当高些等。因混凝土干缩率大，应特别注意早期养护，适当延长养护期。因砂率低，拌合物的粘聚性及保水性难以保证，用特细砂配制混凝土，不宜掺减水剂。
(三)粗骨料
骨料中粒径大于5mm的称为粗骨料，混凝土用粗骨料有碎石、卵石两种。在水泥用量和水用量相同的情况下，碎石拌制的混凝土强度较高，但流动性较小。
混凝土用石子的技术要求有下列几方面：
1.有害杂质
包括泥、泥块、硫化物与硫酸盐、有机质等。对重要工程的混凝土所使用的石子，应进行碱活性检验。
2.针、片状颗粒含量
石子的形状以接近立方体或球形的为好，不应含有较多的针、片状颗粒。针状颗粒是指颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍;片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径0.4倍。平均粒径是指该粒级上、下限粒径的平均值。针、片状颗粒受力易折断;当含量较多时，会增大粗骨料空隙率，影响混凝土的工作性及强度，含量应加以限制。
3.强度
碎石的强度用岩石的块体抗压强度或压碎指标表示，卵石的强度用压碎指标表示。
石子的抗压强度，是在母岩中取样制作边长为50mm的立方体试件(或直径与高度均为50mm的圆柱体试件)，在水中浸泡48h测强度，要求岩石的抗压强度与混凝土抗压强度之比不小于1.5。而且，火成岩的抗压强度≥80MPa，变质岩≥60MPa，水成岩≥45MPa。
4.颗粒级配与最大粒径
石子级配好坏对节约水泥、混凝土密实度、强度与工作性有很密切的关系。石子的级配通过筛分试验来确定。
连续粒级的石子按粒径可分为5～10mm、5～16mm、5～20mm、5～25mm、5～31.5mm、5～40mm六种粒级。
单粒级一般不单独使用，可用于组合成具有要求级配的连续粒级，也可与连续粒级的石子混合使用，以改善它们的级配或配成较大粒度的连续粒级。
石子公称粒级的上限，称为石子的最大粒径。随着石子最大粒径增大，在质量相同时，其总表面积减小，因此，在条件许可下，石子的最大粒径应尽可能选得大一些，以节约水泥。
从结构的角度规定，混凝土用石子最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4;同时不得超过钢筋间最小净距的3/4。对混凝土实心板，石子的最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。
5.坚固性
有抗冻要求的混凝土所用的石子，要测定其坚固性。即用硫酸钠溶液浸渍法检验，试样经5次循环浸渍后，其质量损失应不超过规范的规定。
6.碱一骨料反应
经碱一骨料反应试验后，由卵石、碎石制备的试件无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定的试验龄期的膨胀率应小于0.1%。
(四)水
拌制混凝土用水宜优先采用符合国家标准的饮用水。若采用其他水源时，水质要符合规定，特别对水的pH值以及不溶物、可溶物、氯化钠、硫化物、硫酸盐等含量均有限制。
(五)外加剂与掺合料
外加剂是指在混凝土拌合物中掺入不超过水泥质量的5%，且能使混凝土按要求改变性质的物质，并在混凝土配合比设计时，不考虑对混凝土体积或质量的影响。常用的外加剂有减水剂、早强剂、缓凝剂、速凝剂、引气剂、防水剂、防冻剂、膨胀剂等。
1.减水剂
指在保持混凝土稠度不变的条件下，具有减水增强作用的外加剂。
(1)混凝土中掺入减水剂的经济技术效果：
①提高流动性。在配合比不变的情况下，可增大坍落度100～200mm，且不影响强度。
②提高强度。在保持坍落度不变的情况下，可减少用水量10%一15%，混凝土强度可提高10%～20%，特别是早期强度提高更显著。
③节约水泥。保持混凝土强度不变时，可节约水泥用量10%一15%。
④改善混凝土某些性能。如减少混凝土拌合物的泌水、离析现象，延缓拌合物凝结，减慢水化放热速度，提高抗渗性及抗冻性等。
(2)常用减水剂品种有：
①木质素系减水剂：主要品种是木质素磺酸钙(简称木钙粉，又名M型减水剂，简称M剂)，适宜掺量为水泥用量的0.2%～0.3%，减水率为10%左右，对混凝土有缓凝作用，一般缓凝1～3h，低温下尤甚。对混凝土有引气效果，一般引气量为1%～2%。M剂常用于一般混凝工程，尤其适用于夏季混凝土施工、滑模施工、大体积混凝土、泵送混凝土等施工，不宜采用蒸汽养护。
②萘系减水剂：主要成分为β-萘磺酸盐甲醛缩合物。高效减水剂，掺量为0.5%～1.0%，减水率为10%～25%，缓凝性小，大多为非引气型，适用于所有混凝土工程，更适于配制高强混凝土、流态混凝土。
③聚羧酸系减水剂：高效减水剂，坍落度经时损失小，掺量为0.2%～0.3%，减水率为25%～30%，适用于高强高性能混凝土。
④树脂系减水剂：我国产品有SM，主要成分为三聚氰胺甲醛缩合物，简称密胺树脂，属早强、非引气型高效减水剂，当掺量为0.5%～2%时，减水率为20%～30%。因价贵，适用于特殊要求的混凝土工程。
⑤糖蜜系减水剂：为棕色粉状物或糊状物。适宜掺量为0.2%～0.3%，减水率6%～10%，能显著降低水化热，缓凝性强，一般缓凝时间大于3h，低温尤甚，通常多作缓凝剂使用，适用于大体积混凝土工程、夏季混凝土施工、水工混凝土工程等。
⑥复合减水剂：常采用与其他外加剂进行复合，组成复合减水剂，以满足不同施工要求及降低成本的效果。如MF为引气型减水剂，可与消泡剂GXP--103复合，可弥补混凝土因引气而导致后期强度降低的缺点。
2.早强剂
能提高混凝土早期强度的外加剂，多在冬季或紧急抢修时采用。
常用的早强剂有：
(1)氯化物系早强剂
如CaCl2效果好，除提高混凝土早期强度外，还有促凝、防冻效果，价低，使用方便，一般掺量为1%～2%，缺点是会使钢筋锈蚀，在钢筋混凝土中CaCl2掺量不得超过水泥用量的1%，通常与阻锈剂NaNO2复合使用。
(2)硫酸盐系早强剂
如硫酸钠，又名元明粉，为白色粉末，适宜掺量为0.5%～2%，多复合使用。
(3)三乙醇胺系早强剂
三乙醇胺为无色或淡黄色透明油状液体，易溶于水，一般掺量为0.02%～0.05%，有缓凝作用，多复合使用。
3.缓凝剂
是指能延缓混凝土的凝结的外加剂。目前常用的有木质素磺酸钙与糖蜜。适用于高温季节施工、大体积混凝土工程、泵送、滑模方法施工、较长时间停放或远距离运送的商品混凝土。
4.速凝剂
是指能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。我国常用的有红星一型、711型等品种。主要用于隧道与地下工程、引水涵洞等工程喷锚支护时的喷射混凝土。
5.引气剂
是指在搅拌混凝土过程中能引人大量分布均匀稳定而封闭的微小气泡的外加剂。引气剂产生的气泡直径在0.05～1.25mm之间，目前常用的引气剂有松香热聚物、松香皂等，适宜掺量为0.05%～0.12%。采用引气剂主要是为了提高混凝土的抗渗、抗冻等耐久性、改善拌合物的工作性(保水性)，多用于水工混凝土。引气剂的使用使得混凝土含气量增大，故使混凝土的强度较未掺引气剂者有所下降。
外加剂除上述几种外，还有防水剂(如三氯化铁防水剂、硅酸钠类防水剂等)，防冻剂(如亚硝酸钠型防冻剂、硝酸钙型防冻剂、氯盐类防冻剂等)、膨胀剂(如硫铝酸钙类膨胀剂等)、发气剂(如铝粉)等。
掺合料一般是指混凝土拌合物中掺入量超过水泥质量的5%，且在配合比设计时，需要考虑体积或质量变化的外加材料。工程中常采用粉煤灰作为混凝土的掺合料，也可用硅灰、磨细矿渣粉等具有一定活性的工业废渣，掺合料不仅可以取代部分水泥、降低成本，而且可以改善混凝土性能，如提高强度、改善和易性、降低水化热等。通常掺合料是活性矿物质，如粒化高炉矿渣与粉煤灰等活性混合材料。但掺合料是在混凝土的搅拌时掺入使用的，而混合材料则是在水泥生产的熟料磨细时掺入的。
二、普通混凝土的主要技术性质
(一)混凝土拌合物的和易性(又称工作性)
1.和易性的概念及指标
和易性是指混凝土拌合物易于施工操作(拌合、运输、浇筑、捣实)，并能获得质量均匀、密实的混凝土的性能，和易性为一项综合的技术性质，包括流动性、粘聚性、保水性三方面的含义。流动性以坍落度(cm)或维勃稠度(s)作为指标，坍落度适用于流动性较大的混凝土拌合物(坍落度值≥10mm，骨料最大粒径≤40mm)，维勃稠度适用于干硬性的混凝土拌合物(坍落度值<10mm，骨料最大粒径≤40mm，维勃稠度在5～30s之间)。粘聚性与保水性无指标，凭直观经验目测评定。
按坍落度值不同，可将混凝土拌合物分为大流动性混凝土(坍落度≥160mm)、流动性混凝土(坍落度100～150mm)、塑性混凝土(坍落度10～90mm)。
2.坍落度的选择
施工中选择混凝土拌合物的坍落度，一般依据构件截面的大小，钢筋疏密、捣实方法来确定。当构件截面尺寸较小或钢筋较密或人工插捣时，坍落度可选择大些。在保证能顺利施工的前提下，坍落度尽量选小些为宜。
混凝土浇筑时的坍落度
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结构种类 |
坍落度（mm） |
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基础或地面等的垫层、无配筋的大体积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构 |
10～30 |
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板、梁或大型及中型截面的柱子等 |
30～50 |
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配筋密列的结构（薄壁、斗仓、筒仓、细柱等） |
50～70 |
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配筋特密的结构 |
70～90 |
注：1.本表系指采用机械振捣的坍落度，采用人工捣实时可适当增大;
2.泵送混凝土拌合物坍落度不低于100mm，应掺用外加剂(如减水剂)。
3.影响和易性的主要因素
(1)水泥浆的数量与稠度
对混凝土拌合物和易性起决定作用的是用水量的多少。当使用确定的材料拌制混凝土时，水泥用量在一定范围内(1m3混凝土水泥用量增减不超过50～100kg)，为达到一定流动性，所需加水量为一常值。
(2)砂率
砂率是指混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率。在水泥浆含量不变的情况下，砂率过大或过小，均会使混凝土拌合物的流动性减小。因此，在配制混凝土时，砂率不能过大，也不能太小，应选用合理砂率值。所谓合理砂率是指在用水量及水泥用量一定的情况下，能使混凝土拌合物获得最大的流动性，且能保持粘聚性及保水性良好时的砂率值，从另一角度考虑，当采用合理砂率时，能使混凝土拌合物获得所要求的流动性及良好的粘聚性与保水性，而水泥用量为最少。
确定砂率的方法较多，可参照表20—23选用。也可根据砂、石的表观密度与堆积密度等数据进行计算确定。
(3)水泥品种与骨料品种、性质
如用矿渣水泥时，拌合物的坍落度一般较用普通水泥时为小，泌水性则显著增加，一般卵石拌制的混凝土拌合物比碎石拌制的流动性大，级配好的骨料拌制的混凝土拌合物的流动性也大。
(4)除以上所述外，影响混凝土拌合物和易性的因素，还有外加剂、时间、环境的温度与湿度等。
在实际工作中，调整拌合物的和易性(需考虑对混凝土强度、耐久性等的影响)的措施：
①尽可能采用合理砂率，以提高混凝土的质量与节约水泥;
②改善砂、石级配;
③尽量采用较粗的砂、石;
④当混凝土的配合比初步确定后，如发现当拌合物坍落度太小时，可保持水灰比不变，增加适量的水泥浆以提高混凝土坍落度，满足施工要求;当坍落度太大时，可增加适量砂、石，从而减小坍落度，达到施工要求，避免出现离析、泌水等不利现象;
⑤掺外加剂(减水剂、引气剂)，均可提高混凝土的流动性。
(二)混凝土的强度
1.混凝土立方体抗压强度及强度等级
将混凝土拌合物制成边长为150mm的立方体标准试件，在标准条件(温度20±3℃，相对湿度90%以上)下，养护到28d龄期，用标准试验方法测得的抗压强度值，称为混凝土立方体抗压强度，用fcu表示。非标准尺寸试件的抗压强度应折算成标准尺寸试件的抗压强度值，换算系数如表。
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试件边长（mm） |
100 |
150 |
200 |
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换算系数 |
0.95 |
1.00 |
1.05 |
混凝土强度等级采用“C”与立方体抗压强度标准值fcu,k表示。指混凝土立方体抗压强度测定值的总体分布中，低于该值标准值fcu,k的百分率≤5%，普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为12个强度等级：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60。我国一般钢筋混凝土梁、板的混凝土强度等级为C15～C30。
2.混凝土轴心抗压强度(又称棱柱抗压强度)
实际工程中，混凝土受压构件大部分是棱柱体或圆柱体，为了与实际情况相符，在混凝土结构设计、计算轴心受压构件(如柱子、桁架的腹杆等)时，应采用轴心抗压强度作为设计依据。轴心抗压强度应采用150mm×l50mm×300mm的棱柱体作为标准试件，实验表明，轴心抗压强度约为立方体抗压强度的0.7～0.8。在结构设计中，设计采用的轴心抗压强度为立方体抗压强度的0.67倍。
3.混凝土抗拉强度
混凝土的抗拉强度很低，只有其抗压强度的1/10—1/20，且这个比值随着强度等级的提高而降低。混凝土抗拉强度对于混凝土抗裂性具有重要作用，是结构设计中确定混凝土抗裂度的主要指标，有时也用来间接衡量混凝土与钢筋的粘结强度等。一般采用劈裂法来测定混凝土的抗拉强度，简称劈拉强度。
4.影响混凝土抗压强度的因素：水泥强度和水灰比、温度和湿度、龄期
(1)水泥强度和水灰比
水泥强度、水灰比是影响混凝土强度最主要的因素。实验证明：水泥强度愈高，则混凝土的强度愈高;在水泥品种、强度相同时，混凝土的强度随着水灰比的增大而有规律地降低。水灰比增大，多余的水多(水泥水化所需的结合水，一般只占水泥质量的23%左右)，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，使混凝土强度降低，反之，水灰比越小，水泥浆硬化后强度越高，与骨料表面粘结力也增强，则混凝土强度也越高。但若水灰比过小，拌合物过于干稠，难捣密实，混凝土出现较多的蜂窝、空洞、强度也会下降。
(2)温度和湿度
混凝土所处环境的温度与湿度，对混凝土强度有很大影响。若温度升高，水泥水化速度加快，混凝土强度发展也就加快;反之，温度降低时，水泥水化速度降低，混凝土强度发展相应迟缓。当温度降至冰点以下时，水泥水化反应停止，混凝土的强度也停止发展，而且还会因混凝土中的水结冰产生体积膨胀导致开裂。所以冬期施工混凝土时，要特别注意保温养护，以免混凝土早期受冻破坏。
周围环境的湿度对混凝土强度也有显著影响。若湿度不够，混凝土会因失水干燥而影响水泥水化作用的正常进行，甚至停止水化。这将导致严重降低混凝土的强度，且因水化作用不充分，使混凝土结构疏松，或形成千缩裂缝，从而影响混凝土耐久性。因此，已浇筑完毕的混凝土，必须注意在一定时间内维持周围环境有一定温度和湿度。混凝土在自然条件下养护，称为自然养护，即在混凝土凝结后(一般在12h以内)，表面加以覆盖和浇水，一般硅酸盐水泥、普通水泥与矿渣水泥配制的混凝土，需浇水保温至少7d，使用火山灰水泥、粉煤灰水泥或掺用缓凝型外加剂，或有抗渗要求的混凝土，不少于14d。
(3)龄期
混凝土在正常养护条件下，其强度随龄期的增加而增长，最初7～14d内，强度增长较快，28d以后增长缓慢，但只要有一定的温度与湿度，强度仍有所增长。可根据混凝土的早期强度大致估计其28d的强度。
5.提高混凝土抗压强度的措施
(1)采用低水灰比或低水胶比的混凝土
可提高混凝土28d的强度或后期强度。
(2)采用高强度等级水泥或早强类水泥
这类混凝土特点是用水量少，水灰比小(一般为0.3～0.5)，拌合物中游离水分少，从而硬化后留下的孔隙少，混凝土强度高。
(3)采用湿热养护——蒸汽养护与蒸压养护
蒸汽养护是将混凝土放在低于100℃的常压蒸汽中养护。目的是提高混凝土的早期强度。一般混凝土经16h左右蒸汽养护后，其强度可达正常条件下养护28d强度的70%～80%。蒸汽养护的最适宜温度，普通水泥或硅酸盐水泥为80℃左右，矿渣水泥及火山灰水泥为90℃左右。
蒸压养护是将混凝土放在温度175℃及8个大气压的蒸压釜中进行养护。水泥水化析出的氢氧化钙，不仅能与活性氧化硅结合，而且也能与结晶状态的氧化硅结合，生成结晶较好的水化硅酸钙，使水泥水化、硬化加速，可有效地提高混凝土的强度。
(4)采用机械搅拌与振捣
可提高混凝土均匀性、密实度与强度，对用水量少、水灰比小的干硬性混凝土，效果显著。
(5)掺入混凝土外加剂和掺合料
在混凝土中掺入早强剂，可显著提高混凝土早期强度。掺入减水剂，拌合水量减少，降低水灰比，可提高混凝土强度。在混凝土拌合物中，除掺入高效减水剂、复合外加剂外，还同时掺入硅粉、粉煤灰等矿物掺合料，可配制高强度混凝土。
(三)混凝土的变形性能
1.化学收缩
混凝土的化学收缩是由于水泥水化引起的。这种收缩是不能恢复的，收缩量随龄期的延长而增加，一般在混凝土成型后40多天内增长较快，以后就渐趋稳定。总收缩量一般不大。
2.干湿变形
干湿变形是指混凝土随周围环境变化而产生的湿胀干缩变形。一般湿胀的变形量很小，无明显破坏作用，而干缩则显著且往往引起混凝土开裂。影响混凝土干缩的因素主要有水泥品种、细度与用量、水灰比、骨料品种与质量及养护条件等。一般来说，水泥用量大、水灰比大;砂石用量少，则干缩值大(水泥用量不宜大于550kg/m3)。
在一般工程设计中，通常采用混凝土的线收缩值为(15～20)×10-5，即每lm收缩0.15～0.20mm。
3.温度变形
温度变形即混凝土热胀冷缩的变形，其线胀系数约为1×10-5/℃，即温度每升高1℃，每lm膨胀0.01mm。
温度变形对大体积混凝土极为不利。混凝土中因水泥水化放出的热量聚积造成内部温度升高，而外部混凝土温度则随气温升降，有时内外温差达50～60℃，导致内胀外缩，在混凝土表面产生很大的拉应力，严重的会产生裂缝。因此，大体积混凝土应采用低热水泥、减少水泥用量、人工降温、对混凝土表层加强养护等措施。对纵长的钢筋混凝土结构应预留伸缩缝、在结构物内配置温度钢筋。
4.在荷载作用下的变形
(1)在短期荷载作用下的变形
混凝土静力弹性模量(简称弹性模量)的测定，是指应力为1/3轴心抗压强度时的割线弹性模量。混凝土的弹性模量主要取决于骨料与水泥石的弹性模量，以及它们之间的体积比和混凝土含气量。所以水灰比较小，水泥用量较少、骨料弹性模量较高、养护较好及龄期较长时，混凝土的弹性模量就较大。
(2)徐变
混凝土在长期荷载作用下随时间而增加的变形称为徐变。在荷载作用初期，徐变变形增长较快，以后逐渐变慢，一般延续2～3年渐趋于稳定。混凝土的徐变值与水泥品种、水泥用量、水灰比、混凝土的弹性模量、养护条件等因素有关。如水灰比较小或混凝土在水中养护、骨料用量较多时，其徐变较小。
混凝土的徐变作用：①消除钢筋混凝土内的应力集中，使应力较均匀地重新分布;②消除一部分大体积混凝土因温度变形所产生的破坏应力。但会使预应力钢筋混凝土结构中钢筋的预加应力受到损失。
(四)混凝土的耐久性
混凝土除应具有适当的强度，能安全地承受荷载作用外，还应具有耐久性能，以满足在所处环境及使用条件下的经久耐用要求。耐久性包括抗渗性、抗冻性、抗化学侵蚀性、耐热性、碱一骨料反应、抗碳化性等。
1.抗渗性
混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水(或油等液体)渗透的性能。抗渗性是混凝土的一个重要性质，直接影响混凝土的抗冻性与抗侵蚀性。抗渗性主要取决于混凝土的密实度及内部孔隙的特征(大小、构造)。
混凝土的抗渗性用抗渗等级表示。抗渗等级是以28d龄期的标准抗渗试件，按规定方法试验，以不渗水时所能承受的最大水压来确定。如抗渗等级为P4、P6、P8、P10、P12分别表示能抵抗0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.2MPa的水压而不渗透。抗渗混凝土的抗渗等级≥P6。通常以提高混凝土的密实度的方法提高混凝土的抗渗性。
2.抗冻性
指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。
混凝土的抗冻性一般以抗冻等级表示。混凝土抗冻等级的测定，是以标准养护28d龄期的立方体试件，在吸水饱和后，进行冻融循环试验(-15℃，+20℃)，以同时满足抗压强度损失率不超过25%，质量损失率不超过5%时的最大循环次数表示。混凝土抗冻等级有F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300共七个等级，分别表示混凝土能承受反复冻融循环次数为25、50、100、150、200、250和300。抗冻混凝土的抗冻等级≥F50。
混凝土的抗冻性主要取决于混凝土中孔隙的数量、特征、充水程度、环境的温湿度与经历冻融的次数等。通常以①提高混凝土的密实度、②掺加引气剂以减小混凝土内孔隙的连通程度等方法提高混凝土的抗冻性。
3.碱一骨料反应
碱一骨料反应是指混凝土内水泥中的碱性氧化物(Na2O、K2O)与骨料中的活性二氧化硅或活性碳酸盐发生化学反应，生成碱一硅酸凝胶或碱一碳酸盐凝胶，该凝胶吸水后会产生很大的体积膨胀，导致混凝土产生膨胀开裂而破坏。这种碱性氧化物和骨料中活性成分之间的化学反应通常称为碱一骨料反应。
为防止碱—骨料反应对混凝土的破坏作用，应①严格控制水泥中碱(Na2O、K2O)的含量，②禁止使用含有活性氧化硅(如蛋白石)或活性碳酸盐的骨料，对骨料应进行碱—骨料反应检验，③可在混凝土配制中加入活性掺合料，以吸收Na+、K+，使反应不集中于骨料表面。
4.抗碳化性
指混凝土抵抗内部的Ca(OH)2与空气中的CO2在有水的条件下反应生成CaCO3，导致混凝土内部原来的碱性环境变为中性环境的能力。故又可称为抗中性化的能力。抗碳化性的高低主要意味着混凝土抗钢筋锈蚀能力的高低，因为混凝土内部的碱性环境是使钢筋得到保护而免遭锈蚀的环境，而中性环境则使钢筋易于锈蚀从而引起进一步的钢筋混凝土破坏。通常以提高混凝土密实度、增大混凝土内Ca(OH)2数量等方法提高混凝土的抗碳化性。
5.抗化学侵蚀性
混凝土的抗化学侵蚀性指混凝土抗各种化学介质侵蚀的能力，主要取决于混凝土中水泥的抗化学侵蚀性。
6.提高混凝土耐久性的措施
(1)选择适当品种的水泥。
(2)严格控制水灰比与水泥用量。选择与所处环境相应的混凝土最大水灰比和最小水泥用量。
(3)选用质量好的骨料。
(4)掺入减水剂、引气剂等外加剂。
(5)保证混凝土施工质量。
三、普通混凝土配合比设计
混凝土配合比，是指为配制有一定性能要求的混凝土，单位体积的混凝土中各组成材料的用量或其之间的比例关系。混凝土配合比设计的任务，就是在满足混凝土操作性、强度和耐久性等技术要求的条件下，比较经济合理地确定水泥、水、砂和石子四种材料的用量比例关系。混凝土配合比应根据原材料性能及对混凝土的技术要求进行计算，并经试验室试配试验，再进行调整后确定。
(一)混凝土配合比设计计算步骤：
1.确定混凝土配制强度
2.确定水灰比(W/C)
3.确定单位用水量
4.确定水泥用量
5.确定砂率
6.确定粗骨料和细骨料用量
(1)重量法
(2)体积法
(二)混凝土配合比的试配、调整与确定
必须检验其和易性，并加以调整，使之符合设计要求，然后实测拌合物的表观密度，计算出调整后的配合比(基准配合比)，再以此配合比复核强度，按规定方法确定混凝土设计配合比(通常称实验室配合比)。
(三)混凝土施工配合比换算
混凝土实验室配合比计算用料是以干燥骨料为基准的，实际工地使用的骨料常含有一定的水分，因此需根据工地石子和砂的实际含水率进行换算。
四、轻混凝土
(一)轻骨料混凝土
用轻粗骨料、轻细骨料(或普通砂)、水泥和水配制干表观密度≤1950kg/m3的混凝土，称为轻骨料混凝土。若粗细骨料均采用轻骨料，则为全轻混凝土;若细骨料为部分或全部采用普通砂，则为砂轻混凝土。
1.轻骨料的种类及技术性质
轻骨料按原材料来源可分为三类：
(1)天然轻骨料：如浮石、火山渣、轻砂等。
(2)工业废料轻骨料：如粉煤灰陶粒、膨胀矿渣珠等。
(3)人工轻骨料：如粘土陶粒、页岩陶粒、膨胀珍珠岩等。
轻粗骨料按粒型可分为圆球型、普通型以及碎石型三类。
轻骨料性质直接影响混凝土的性质，各项技术指标应符合有关规定。主要技术要求有堆积密度、强度(筒压强度或强度标号)、级配及吸水率等。国家标准规定，1h吸水率粉煤灰陶粒≤22%，粘土及页岩陶粒≤10%。
2.轻骨料混凝土的技术性质
影响轻骨料混凝土强度的因素有水泥强度、水灰比、轻骨料的性质与用量等。
轻骨料混凝土按其用途可分为三大类.
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类别名称 |
主要用途 |
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保温轻骨料混凝土 |
保温的围护结构或热工构筑物 |
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结构保温轻骨料混凝土 |
既承重又保温的围护结构 |
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结构轻骨料混凝土 |
承重构件或构筑物 |
轻骨料混凝土的变形性比普通混凝土大，弹性模量较小，制成构件的刚度较差，但因极限应变大，有利于改善建筑物的抗震性能和抵抗动荷载的能力。
轻骨料混凝土的收缩与徐变分别比普通混凝土大20%～50%和30%～60%。
当轻骨料混凝土表观密度≤1000kg/m3时，其导热系数≤0.28W/(m·K)，具有较好的保温性能。
(二)多孔混凝土
1.加气混凝土
由硅质材料(砂、粉煤灰、矿渣等)、钙质材料(水泥、石灰等)、发气剂(铝粉等)、经搅拌、浇筑、切割、养护而成。
反应生成的氢气，在料浆中产生大量的气泡而形成多孔结构。
加气混凝土表观密度为400～700kg/m3，抗压强度一般为0.5～1.5MPa。其制品有砌块与条板两种，条板可配有钢筋。在建筑物中可作屋面板、墙体材料。
2.泡沫混凝土
由水泥浆与泡沫拌合后硬化而成。泡沫剂常用松香泡沫剂等，在机械搅拌作用下产生大量稳定的气泡。
(三)大孔混凝土(又称无砂混凝土)
由水泥、水、粗集料配制而成。有时也加入少量砂子以提高混凝土强度。水泥用量少、强度较低、保温性能好，可制作小型空心砌块和板材，用于非承重的墙体。
五、防水混凝土
抗渗性能以抗渗等级表示，应根据最大作用水头(即该处在自由水面以下的垂直深度)与建筑物最小壁厚的比值来选择抗渗等级，通常该比值越大，则混凝土的抗渗等级应该越高。
防水混凝土按配制方法不同可分为以下几种：
(一)骨料级配法防水混凝土
特点是砂石混合级配满足混凝土最大密实度的要求，提高抗渗性能，达到防水目的。
(二)普通防水混凝土(富水泥浆防水混凝土)
特点是密实度高，具体要求是：水泥用量不小于320kg/m3，水泥强度等级不宜小于42.5;水灰比不大于0.6;砂率35%～40%为宜;灰砂比1:2.0～1:2.5为宜;粗骨料最大粒径不宜大于40mm，使用自然级配;坍落度一般为30～50mm等。
(三)外加剂防水混凝土
外加剂防水混凝土是在混凝土中掺入外加剂，用以隔断或堵塞混凝土中各种孔隙、裂缝及渗水通路，以达到抗渗要求。常用的外加剂有引气剂、减水剂、三乙醇胺、氯化铁防水剂及氢氧化铁、密实剂等。
(四)膨胀水泥防水混凝土
由于膨胀水泥在水化过程中形成大量的水化硫铝酸钙，产生一定的膨胀，在有约束的条件下，改善了混凝土的孔结构，降低了孔隙率，从而提高了混凝土的抗渗性。
防水混凝土施工时浇水保湿不应少于14d，测试用28d龄期的圆台体标准试件。
六、聚合物混凝土
可分为聚合物水泥混凝土(PCC)、聚合物浸渍混凝土(PIC)及聚合物胶结混凝土(PC)三种。
聚合物混凝土具有强度高(如聚合物浸渍混凝土抗压强度可达200MPa以上)。抗渗性好、抗冻性好、耐蚀性好、耐磨性好以及抗冲击性好等特点。
七、耐热混凝土
耐热混凝土又称耐火混凝土，是一种能长期经受900℃以上(有的可达1800℃)的高温作用并在高温下保持所需要的物理力学性能的混凝土。同耐火砖相比，具有工艺简单、使用方便、成本低廉等优点，而且具有可塑性和整体性，便于复杂制品的成型，其使用寿命有的与耐火砖相近，有的比耐火砖长。耐热混凝土是由胶凝材料、耐热粗细骨料(有时掺入矿粉)和水按比例配制而成，主要用于工业窑炉上。耐热混凝土可用硅酸盐水泥、铝酸盐水泥以及水玻璃等胶凝材料配制。
八、耐酸混凝土
耐酸混凝土由水玻璃(加硅氟酸钠促硬剂)、耐酸骨料及耐酸粉料按比例配合而成。能抵抗各种酸(氢氟酸、300℃以上的热磷酸等除外)和大部分腐蚀性气体(氯气、二氧化硫、三氧化硫等)的侵蚀，不耐高级脂肪酸或油酸的侵蚀。
水玻璃耐酸混凝土的施工要点：①环境温度应在10℃以上;②施工及养护期间，严禁与水或水蒸气直接接触，并防止烈日曝晒;③严禁直接铺设在水泥砂浆或普通混凝土的基层上;④施工后必须经过养护，养护后还需进行酸化处理。
水玻璃耐酸混凝土抗压强度一般为15～20MPa。
九、纤维混凝土
纤维混凝土以普通混凝土为基体，外掺各种纤维材料而成。掺入纤维目的是提高混凝土的抗拉强度与降低其脆性。常用的纤维有钢纤维、聚丙烯纤维等，通常最优含纤体积率在0.1%～3%之间。钢纤维混凝土现已用在飞机跑道、高速公路路面、断面较薄的轻型结构、压力管道等处。