施工员质量员基础知识：水泥混凝土

1．混凝土概述

水泥混凝土是由水泥，粗、细骨料，水和外加剂以及矿物掺合料，按适当比例配合，拌制、浇筑成型后，经一定时间养护、硬化而成的具有所需形状、一定强度的人造石材。混凝土的分类如下。

（1）按表观密度分类。

①重水泥混凝土。表观密度大于2800 kg/m3，主要用作核能工程的屏蔽结构材料。

②普通水泥混凝土。表观密度为2000～2800 kg/m3，是用普通的天然砂石为骨料配制而成的，主要用作各种建筑的承重结构材料。

③轻水泥混凝土。表观密度小于2000 kg/m3，主要用作轻质结构材料和隔热保温材料。

（2）按用途分类。

水泥混凝土按用途可分为结构水泥混凝土、装饰水泥混凝土、防水水泥混凝土、道路水泥混凝土、防辐射水泥混凝土、耐热水泥混凝土、耐酸水泥混凝土、大体积水泥混凝土、膨胀水泥混凝土等。

（3）按强度等级分类。

①普通水泥混凝土。强度等级一般在C60以下，其中抗压强度小于30 MPa的水泥混凝土为低强度水泥混凝土，抗压强度为30～60 MPa（C30～C60）的混凝土为中强度水泥混凝土。

②高强水泥混凝土。抗压强度大于或等于60 MPa。

③超高强水泥混凝土。抗压强度在100 MPa以上。

（4）按生产和施工方法分类。

水泥混凝土按生产和施工方法可分为泵送水泥混凝土、喷射水泥混凝土、碾压混水泥凝土、真空脱水水泥混凝土、离心水泥混凝土、压力灌浆水泥混凝土、预拌水泥混凝土（商品水泥混凝土）等。

2．普通水泥混凝土

普通水泥混凝土的基本组成材料是天然砂、石子、水泥和水，为了改善混凝土的某些性能还常加入适量的外加剂或掺合料。

（1）普通水泥混凝土的组成材料。

在水泥混凝土中，砂、石起骨架作用，因此称为骨料。水泥和水形成的水泥浆，包裹砂粒表面并填充砂粒间的空隙而形成水泥砂浆，水泥砂浆又包裹石子表面并填充石子间的空隙。在混凝土硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予水泥混凝土拌和物一定的流动性，便于施工。混凝土硬化后，则将骨料胶结成一个坚实的整体，并产生一定的力学强度。

①水泥。

水泥在混凝土中起胶结作用，是最重要的材料。能否正确、合理地选择水泥的品种和强度等级，是影响混凝土强度、耐久性及经济性的重要因素。配制混凝土用的水泥应符合现行国家标准的有关规定。采用何种水泥，应根据工程特点和所处的环境条件决定。

水泥强度等级的选择应与混凝土的设计强度等级相适应。原则上，配制高强度等级的混凝土，选用高强度等级的水泥；配制低强度等级的混凝土，选用低强度等级的水泥。若水泥强度等级过低，会使水泥用量过大而增加成本；若水泥强度等级过高，则水泥用量会偏少，给混凝土的和易性及耐久性带来不利影响。对一般强度等级的混凝土，水泥强度等级宜为混凝土强度等级的1．5～2．0倍，对于较高强度等级的混凝土，水泥强度等级宜为混凝土强度等级的0．9～1．5倍。

②细骨料（砂）。

细骨料是指粒径为0．15～4．75 mm的岩石颗粒，有天然砂和人工砂两大类。

③粗骨料。

为保证混凝土强度的要求，粗骨料都必须质地坚实，具有足够的强度，其强度可采用岩石立方体强度和压碎指标两种方法来表示。

④水泥混凝土拌和用水及养护用水。

水泥混凝土用水，按水源可分为饮用水、地表水、地下水、海水以及工业废水。拌制及养护混凝土宜采用饮用水；地表水和地下水经检验合格后方可使用；海水中含有较多的硫酸盐和氯盐，因此海水可用于拌制素混凝土，但未经处理的海水严禁用于拌制钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土，有饰面要求的素混凝土也不得用海水拌制；工业废水经检验合格后方可用于拌制混凝土。生活污水的水质比较复杂，不能用于拌制混凝土。

对水泥混凝土用水的质量要求是不影响水泥混凝土的凝结和硬化、不影响水泥混凝土的强度发展及耐久性、不加快钢筋锈蚀、不引起预应力钢筋脆断、不污染水泥混凝土表面。

（2）水泥混凝土拌和物的和易性。

和易性是指水泥混凝土拌和物易于施工操作（搅拌、运输、浇筑、捣实），并能获得质量均匀、成型密实的混凝土性能。和易性是一项综合的技术指标，包括流动性、黏聚性和保水性三方面的含义。

流动性是指水泥混凝土拌和物在自重或机械振捣作用下能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。流动性反映混凝土拌和物的稀稠程度。若拌和物太干稠，流动性差，会导致施工困难；若拌和物过稀，流动性虽好，但容易出现分层离析，导致水泥混凝土强度低，耐久性差。

黏聚性是指水泥混凝土各组成材料间具有一定的黏聚力，不致产生分层和离析的现象，使混凝土保持整体均匀的性能。若水泥混凝土拌和物黏聚性差，骨料与水泥浆容易分离，则会造成混凝土不均匀，振捣密实后会出现蜂窝、麻面等现象。

保水性是指水泥混凝土拌和物在施工中具有一定的保水能力，不会产生严重的泌水现象。保水性差的混凝土拌和物，在施工过程中，一部分水易从内部析出至表面，在水泥混凝土内部形成泌水通道，使混凝土的密实性变差，降低水泥混凝土的强度和耐久性。

（3）水泥混凝土的强度。

强度是水泥混凝土最重要的力学性质，因为水泥混凝土主要用于承受荷载或抵抗各种作用力。水泥混凝土的强度包括抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度及与钢筋的黏结强度等。其中水泥混凝土的抗压强度最大，抗拉强度最小。因此，在结构工程中水泥混凝土主要承受压力。

3．水泥混凝土配合比设计

水泥混凝土配合比设计是指混凝土中水泥、粗细骨料和水等各组成材料用量之间的比例关系。常用的表示方法有两种：一种是以1 m3混凝土中各组成材料的质量来表示；另一种是以各组成材料相互间的质量比来表示（以水泥质量为1）。

配合比设计的基本要求为：达到水泥混凝土结构设计的强度等级；满足水泥混凝土施工所要求的和易性；满足工程所处环境和使用条件对水泥混凝土耐久性的要求；符合经济原则，节约水泥，降低成本。(www.xing528.com)

在设计水泥混凝土配合比之前，必须通过调查研究，预先掌握基本资料方能计算。初步配合比是借助于经验公式、图表算出或查得各种材料的用量，以便于采用该数据在实验室进行验证。

根据试验用拌和物的数量，按初步配合比称取实际工程中使用的材料进行试拌，如经试配和易性以及强度不符合设计要求，可做调整，直至满足要求为止。由于施工现场砂石常含一定量的水分，应根据现场砂石含水率对配合比设计值进行修正。

4．其他品种水泥混凝土

普通水泥混凝土虽已广泛用于建筑工程，但随着科学技术不断发展及工程的需要，各种新品种水泥混凝土不断涌现。这些新品种水泥混凝土都有其特殊的性能及施工方法，适用于某些特殊领域，其中许多品种已在国内外得到广泛的应用。大多数新品种水泥混凝土是在普通水泥混凝土的基础上发展起来的，但又不同于普通水泥混凝土。它们的出现扩大了水泥混凝土的使用范围，从长远来看，是很有发展前景的。

（1）轻水泥混凝土。

轻水泥混凝土是指表观密度不大于1950 kg/m3的水泥混凝土，可分为轻骨料水泥混凝土、多孔水泥混凝土和大孔水泥混凝土。

（2）预拌水泥混凝土。

预拌水泥混凝土是指由水泥、骨料、水以及根据需要掺入的外加剂、矿物掺合料等原材料按一定比例组成，在搅拌站经计量、拌制后出售，并采用运输车在规定时间内运至使用地点的水泥混凝土拌和物。

（3）自密实混凝土。

自密实混凝土是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好的匀质性，并且不需要附加振动的混凝土。

（4）海工混凝土。

海工混凝土为海洋工程所用，也称海洋混凝土。一般认为，海工混凝土的特点是高工作性、高耐久性。海工混凝土常用于浪花溅击的结构。

（5）超高性能混凝土。

超高性能混凝土，简称UHPC，也称为活性粉末混凝土，简称RPC，是创新性的水泥工程材料，实现了工程材料性能的大跨越。

5．水泥混凝土外加剂

1）水泥混凝土外加剂的定义和分类。

水泥混凝土外加剂是指在水泥混凝土拌和前或拌和时掺入的用于改善水泥混凝土性能的物质。

水泥混凝土外加剂种类繁多，根据《混凝土外加剂》（GB 8076—2008）的规定，按其主要功能分为四类。

（1）改善水泥混凝土拌和物流动性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。

（2）调节水泥混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和泵送剂等。

（3）改善水泥混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。

（4）改善水泥混凝土其他性能的外加剂，包括引气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂等。

目前在工程中常用的外加剂主要有减水剂、引气剂、早强剂、缓凝剂、防冻剂、速凝剂等。

①减水剂。

减水剂是在水泥混凝土坍落度基本相同的条件下，能显著减少混凝土拌和水量的外加剂。根据减水剂的作用效果及功能情况，可分为普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂等。

②早强剂。

早强剂是指能提高水泥混凝土早期强度并对后期强度无显著影响的外加剂。早强剂多用于冬季施工、紧急抢修工程以及早拆模的工程。

③引气剂。

引气剂是指搅拌水泥混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。引气剂可用于抗渗水泥混凝土、抗冻水泥混凝土、抗硫酸侵蚀水泥混凝土、泌水严重的水泥混凝土、轻水泥混凝土以及对饰面有要求的水泥混凝土等，但引气剂不宜用于蒸养水泥混凝土及预应力钢筋水泥混凝土。

④缓凝剂。

缓凝剂是指能延缓水泥混凝土凝结时间，并对水泥混凝土后期强度发展无不利影响的外加剂。

⑤防冻剂。

防冻剂是指能显著降低混凝土的冰点，使水泥混凝土在负温下硬化，并在一定的时间内获得预期强度的外加剂。

⑥速凝剂。

速凝剂是指能使水泥混凝土迅速凝结硬化的外加剂。速凝剂主要用于矿山井巷、铁路隧道、引水涵洞、地下工程、喷射水泥混凝土工程等。

2）外加剂的选择和使用。

在水泥混凝土中掺入外加剂，可明显改善水泥混凝土的技术性能，取得显著的技术经济效果；但如果选择和使用不当，则会造成事故。在选择外加剂时，应根据工程需要、施工条件和环境、原材料等因素，通过试验确定品种和最佳掺量。