普通水泥混凝土（Ordinary Cement Concrete）是以通用水泥为胶结材料，用普通砂石为集料，并以水为原材料，按专门设计的配合比，经搅拌、成型、养护而得到的复合材料。现代水泥混凝土中，为了调节和改善其工艺性能和力学性能，还加入各种化学外加剂（Admixture）和磨细矿质掺合料（Additive）。
普通水泥混凝土具有原料丰富，便于施工和浇筑成各种形状的构件，硬化后性能优越、耐久性好，节约能源，成本低廉等优点，因此广泛应用于道路与桥梁工程。
（一）主要技术性质
水泥混凝土的主要性质包括：新拌混凝土的工作性及硬化后混凝土的力学性质和耐久性。
1.新拌水泥混凝土的工作性（和易性）
水泥混凝土在尚未凝结硬化以前，称为新拌混凝土（Fresh Concrete）或称混凝土拌和物。新拌水泥混凝土是不同粒径的矿制集料粒子的分散相在水泥浆体的分散介质中的一种复杂分散系，它具有弹—粘—塑性质，许多研究者应用流变学的理论，假设各种模型来进行新拌混凝土“流变特性”的研究。但是这些研究至今还未达到生产应用的成熟程度。目前在生产实践上，对新拌混凝土的性质，主要用工作性（Workability）或称和易性来表征。
工作性（或称和易性）这一术语的含意，虽然目前仍有争议，但通常认为它包含“流动性”、“可塑性”、“稳定性”和“易密性”这四方面的含意。优质的新拌混凝土应该具有满足输送和浇捣要求的流动性，不为外力作用产生脆断的可塑性，不产生分层、泌水的稳定性和易于浇捣密致的密实性。
目前国际上还没有一种能够全面表征新拌水泥混凝土工作性的测定方法，按我国国家标准《普通混凝土拌和物的试验方法》规定，混凝土拌和物的稠度试验方法有坍落度试验和维勃稠度试验两种方法。
影响新拌混凝土的工作性的因素主要有内因——组成材料的质量及其用量、外因——环境条件以及时间等两个方面。组成材料质量及其用量的影响考虑了水泥特性、集料特性、集浆比、水灰比、砂率和外加剂。引起混凝土拌和物工作性降低的环境因素主要有温度、湿度和风速。对于给定组成材料性质和配合比例的混凝土拌和物，其工作性的变化，主要受水泥的水化率和水分的蒸发率所支配。温度的升高会加速水化率以及水由于蒸发而损失，这些都会导致拌和物坍落度的减小。同样，风速和湿度因素会影响拌和物水分的蒸发率，因而影响坍落度。混凝土拌和物在搅拌后，其坍落度随时间的增长而逐渐减小，称为坍落度损失（Slump Loss）。
改善新拌混凝土的工作性可从下列途径采取必要的技术措施：
（1）调节混凝土的材料组成。在保证混凝土强度、耐久性和经济性的前提下，适当调整混凝土的组成配合比例，以提高工作性。
（2）掺加各种外加剂。如减水剂、流化剂等均能提高新拌混凝土的工作性，同时并能提高强度、耐久性以及节约水泥。
（3）提高振捣机械的效能。由于振捣效能提高，可降低施工条件对混凝土拌和物工作性的要求，因而保持原有工作性能同时又能达到捣实的效果。
混凝土拌和物的工作性，依据结构物的断面尺寸、钢筋配置的疏密以及捣实的机械类型和施工方法等来选择。一般对无筋厚大结构、钢筋配置稀疏易于施工的结构，尽可能选用较小的坍落度，以节约水泥。反之，对断面尺寸较小、形状复杂或配筋特密的结构，则应选用较大的坍落度，以便易于浇捣密实，保证施工质量。水泥混凝土路面用道路混凝土拌和物的工作性，按GBJ97—94《水泥混凝土路面施工及验收规范》的规定：坍落度宜为10～25mm。坍落度小于1cm时，采用维勃稠度仪测验维勃时间宜为10～30s。
2.硬化混凝土的力学性质
硬化后混凝土（Hardened Concrete）的力学性质，主要包括强度和变形两方面。
强度是混凝土硬化后的主要力学性能，按我国国家标准GBJ81—85《普通混凝土力学性能试验方法》的规定，混凝土强度有立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、剪切强度和粘结强度等几种。
影响硬化后水泥混凝土强度的因素是多方面的，归纳起来主要有材料组成、制备方法、养生条件和试验条件等四大方面。材料组成是混凝土强度形成的内因，主要取决于组成材料的质量及其在混凝土中的数量。就数量方面（即混凝土组成材料的比例）对混凝土强度的影响包括：①水泥的强度和水灰比；②集料特性；③集浆比。对于相同配合组成和施工方法的水泥混凝土，其力学强度还取决于养生条件，包括湿度、温度和龄期（Age）。
3.耐久性（Durability）
道路工程用混凝土除了要满足前述的工作性和强度要求外，还要求具有优良的耐久性。由于无遮盖而裸露于大气中，长期受风霜雨雪的侵蚀，因此耐久性的首要要求是抗冻性（Frost Resistance）；其次对道路混凝土，因受车辆轮胎的作用，还要求其有耐磨性；由于水的作用，还要求具有抗化学侵蚀的耐蚀性。此外，碱—集料反应引起高速公路的破坏，亦应予以高度重视。
水泥混凝土中水泥的碱与某些碱活性集料发生化学反应，可引起混凝土产生膨胀、开裂，甚至破坏，这种化学反应称为碱—集料反应（A1kali-Aggregate Reaction，简称AAR）。含有这种碱活性矿物的集料，称为碱活性集料（简称碱集料）。近年来，随着我国水泥含碱量的增加、水泥用量的提高以及含碱外加剂的普遍应用，增加了碱—集料反应破坏的潜在危险。碱—集料反应有两种类型：①碱—硅反应（A1akali-Silica Reaction，简称ASR），是指碱与集料中活性二氧化硅反应；②碱—碳酸盐反应（A1akali-Carbonate Reaction，简称ACR），是指碱与集料中活性碳酸盐反应。为防止碱—硅反应的危害，按现行规范规定应使用含碱量小于0.6%的水泥或采用抑制碱—集料反应的掺合料。当使用钾、钠离子的混凝土外加剂时，必须做专门试验。
（二）普通水泥混凝土的组成材料
在了解混凝土的技术性质（工作性、强度和耐久性）的基础上，我们才能进一步认识“组成混凝土的材料应具备怎样的技术质量，才能制作出符合技术性质的混凝土”，以及“组成材料质量如不符合技术要求，将会给混凝土的技术性能带来怎样的影响”。水泥混凝土由水泥、细集料、粗集料和水四组分构成，其组成材料应具有相应技术质量的要求。
1.水泥
水泥是混凝土的胶结材料，混凝土的性能很大程度上取决于水泥的质量。同时，在混凝土组成材料中水泥所耗费的费用最高。所以我们在选择混凝土组成材料时，对水泥的品种和强度的选择必须特别慎重。
2.细集料（Fine Aggregate）(www.xing528.com)
主要技术要求有：级配和细度模数、有害杂质含量及细集料的含水率和湿胀。
3.粗集料（Coarse Aggregate）
主要技术要求有：强度、坚固性、级配、最大粒径、表面特征和形状、含泥量和泥块含量、有害杂质含量及碱活性。
4.混凝土拌和用水
符合国家标准的生活饮用水均可使用，地表水、地下水首次使用时，须进行适用性检验，合格者才能使用。
（三）普通水泥混凝土的组成设计
混凝土配合设计（Concrete Mix Design）包括两方面的内容：
（1）选料。按照道路工程设计和施工的要求，选择适合制备所需混凝土的材料。
（2）配料。根据道路设计中指定的混凝土性能（包括工作性、强度、耐久性等）和经济的原则，选择混凝土各组分的最佳配合和用料量。
关于选料的方法，考虑混凝土中各种材料的技术质量与要求，在混凝土配合设计时，应根据其性能来合理选用。
在混凝土配合比表示上，可以单位用量表示法：以每1m3混凝土中各种材料的用量表示。相对用量表示法：以水泥的质量为1，并按“水泥∶细集料∶粗集料；水灰比”的顺序排列表示。
混凝土配合比设计，应满足下列四项基本要求：
（1）满足结构物设计强度的要求。不论混凝土路面或桥梁，在设计时都会对不同的结构部位提出不同的“设计强度”要求。为了保证结构物的可靠性，在配制混凝土配合比时，必须要考虑到结构物的重要性、施工单位的施工水平等因素，采用一个比设计强度高的“配制强度”，才能满足设计强度的要求。配制强度定得太低，结构物不安全；定得太高又浪费资金。
（2）满足施工工作性的要求。按照结构物断面尺寸和形状、配筋的疏密以及施工方法和设备来确定工作性（坍落度或维勃稠度）。
（3）满足环境耐久性的要求。根据结构物所处环境条件，为保证结构的耐久性，在设计混凝土配合比时应考虑允许的“最大水灰比”和“最小水泥用量”。
（4）满足经济的要求。在满足设计强度、工作性和耐久性的前提下，配合设计中尽量降低高价材料（水泥）的用量，并考虑应用就地材料和工业废料（如粉煤灰等），以配制成性能优越、价格便宜的混凝土。
由水泥、水、细集料和粗集料组成的普通混凝土配合比设计，就是确定这四组分之间的分配比例。四组分的比例可以由下列三参数来控制，即：水灰比、砂率、用水量。上述三参数与四组分间的关系如图2-9所示。在混凝土配合比设计中，如能正确处理好四种组成材料之间的三参数关系，就能使设计的混凝土达到上述基本要求。三参数与技术性能的关系如图2-10所示。
图2-9 混凝土四组分三参数的关系图
图2-10 三参数对技术性质的影响
混凝土配合比设计可按下列步骤进行：
（1）计算“初步配合比”。根据原始资料，按我国现行的配合比设计方法，计算初步配合比。
（2）提出“基准配合比”。根据初步配合比，采用施工实际材料，进行试拌，测定混凝土拌和物的工作性（坍落度或维勃稠度），调整材料用量，提出一个满足工作性要求的“基准配合比”。
（3）确定“试验室配合比”。以基准配合比为基础，增加和减少水灰比，拟定几组（通常为三组）适合工作性要求的配合比，通过制备试块，测定强度，确定既符合强度和工作性要求，又较经济的试验室配合比。
（4）换算“工地配合比”。根据工地现场材料的实际含水率，将试验室配合比，换算为工地配合比。
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