混凝土知识1
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一、混凝土概述
（一）混凝土概念与分类
从广义上讲，由胶结材料、骨料和水（或不加水）按适当比例配合，拌合制成具有一定可塑性的混合物，经一定时间后硬化而成的人造石材叫做混凝土。其中的胶结材料可以是水泥、石灰、石膏等无机胶凝材料，也可以是、树脂等有机胶凝材料。工程中最常用的混凝土是由水泥、水和砂、石（粗、细骨料）为基本材料组成的水泥混凝土。其中水泥叫做胶凝材料，与水拌合后形成水泥浆，具有胶结作用，砂、石分别叫做粗细骨料，刚刚拌合、未硬化之前的物料叫做混凝土拌合物，硬化之后叫做混凝土。
混凝土的种类有很多，通常有以下分类方法和种类。
1.按表现密度分类
按照表观密度，混凝土可分为重混凝土、普通混凝土和轻混凝土。重混凝土表观密度超过2600kg/m3，主要用于防辐射混凝土，如核能工程的屏蔽结构、核废料容器等工程。普通混凝土是指表观密度在kg/m3范围内的混凝土，是土木、建筑工程中普遍使用的混凝土，大量用做各种建筑物、结构物的承重材料。轻混凝土是指表观密度小于2000kg/m3的混凝土，采用轻骨料或多孔结构，具有保温隔热性能好、质量轻等特点，多用于保温或结构兼保温构件。
2.按用途分类
按照在工程中的用途或使用部位，混凝土可分为结构混凝土、防水混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、装饰混凝土、大体积混凝土、膨胀混凝土、防辐射混凝土、混凝土等。
3.按所用胶凝材料分类
按照所用胶凝材料的种类，混凝土可分为水泥混凝土，聚合物混凝土，树脂混凝土，石膏混凝土，沥青混凝土，水玻璃混凝土，硅酸盐混凝土等。
4.按生产和施工方法分类
按照搅拌（生产）方式，混凝土可分为预拌混凝土（也叫商品混凝土）和现场搅拌混凝土，预拌混凝土是在搅拌站集中搅拌，用专门的混凝土运输车运送到工地进行浇筑的混凝土，由于搅拌站专业性强，原材料波动性小，称量准确度高，所以混凝土的质量波动性小，故预拌混凝土的使用量越来越多。现场搅拌混凝土是将原材料直接运送到施工现场，在施工现场搅拌后直接浇筑，适用于工程量小、配比变化比较多的工程。按照施工方法分为泵送混凝土、喷射混凝土、压力灌浆混凝土、挤压混凝土、离心混凝土、真空吸水混凝土、碾压混凝土等。
建设工程中最常用的是以水泥为胶结材料、表观密度为2400kg/m3左右的普通水泥混凝土，其供应方式有现场搅拌和在专门的搅拌站搅拌、用混凝土运输车送到现场的商品混凝土两种。
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（二）混凝土的基本组成材料及其作用
水泥混凝土的基本组成材料有水泥、水、粗骨料（碎石或砾石）和细骨料（砂子），其中的水泥和水占总容积的20%～30%，砂石骨料占容积的70%～80%。
混凝土中的水泥和水在未硬化之前叫做水泥浆，具有流动性和可塑性，并将骨料联结起来，使混凝土拌合物整体上形成具有流动性和可塑性的不定形体，有利于浇筑和施工。水泥浆硬化之后叫做水泥石，本身具有一定的强度，并具有胶结作用，能将粒状的骨料联结起来，形成坚固的整体。虽然水泥和水在混凝土总量中所占比例较少，但所起的作用至关重要，可以说水泥浆是混凝土拌合物整体流动性、可塑性的来源，也是硬化后混凝土具有整体强度的重要组分。
混凝土中的骨料起骨架和填充作用。与水泥石相比，骨料颗粒坚硬，体积稳定性好，相互搭接可形成坚实的骨架，抵抗外力的作用，分散、抵抗水泥凝胶体的体积收缩，对保证混凝土的体积稳定性具有重要作用。同时骨料的成本大大低于水泥，在混凝土中占据大部分体积，使混凝土的成本大大降低。
（三）混凝土的性能特点
1.优点。混凝土原材料来源丰富，造价低廉，砂、石等骨料材料占总量的80%左右，在大部分地方可以就地取材，并且价格便宜。混凝土是从不定型的、可塑性材料利用自身的物理化学变化逐渐硬化变成具有强度的材料，所以其形状、尺寸不受限制，借助于模板可以浇筑成任意形状和尺寸的构件。硬化后的混凝土具有较高的抗压强度，一般工程的混凝土抗压强度为20～40MPa，同时根据需要可以设计不同的配比，制造不同强度的混凝土材料。目前已经开发出具有100MPa强度的高强混凝土，50～60MPa的混凝土已经实用化。混凝土与钢材的粘结能力强，利用这一特点可复合制成钢筋混凝土，一方面利用钢材的韧性和较高的抗拉强度弥补混凝土容易开裂、脆性的弱点，同时碱性的混凝土环境可以保护钢筋不生锈;与传统的结构材料木材、钢材等材料相比，混凝土材料耐久性好，不腐朽，不生锈，不易燃烧，耐火性能好。同时混凝土的生产能耗低。
2.缺点。首先，自重大、强重比较低。现代建筑越来越朝着高层、大跨度方向发展，要求材料具有轻质高强的性能，混凝土在这方面存在着先天不足。其次，混凝土的抗拉强度低，拉压比只有1/10～1/20，容易开裂;混凝土属于脆性材料，抗冲击能力差，在冲击荷载作用下容易产生脆断;混凝土的导热系数大，大约为普通烧结砖的3倍，所以保温隔热性差。混凝土的硬化较慢，生产周期长，与钢材相比施工效率较低。
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二、普通混凝土
（一）普通混凝土用骨料
混凝土中的砂、石起骨架作用，故称骨料，它既降低了混凝土的成本，又可传递荷载，并显着减少混凝土的收缩。
1.砂子。砂子的颗粒直径在0.15～5.0mm之间。由于产地不同，可分为河砂、海砂和山砂。砂子按其直径划分为三种：粗砂平均直径不少于0.5mm，中砂平均直径不小于0.35mm，细砂平均直径不小于0.25mm。
（1）砂子的颗粒级配及粗细程度。砂子的颗粒级配表示大小颗粒砂的搭配情况，混凝土或砂浆中砂的空隙是由水泥来填充的，为达到节约水泥、提高强度和耐久性，应尽量减少砂粒之间的空隙。良好的级配应有较多的粗颗粒，同时配有适当的中颗粒及少量细颗粒填充其空隙。所以控制砂子的颗粒级配和粗细程度既有经济意义，也有技术意义。
（2）砂子的含水量与其体积之间的关系。砂子的外观体积随着砂子的湿度变化而变化，假定以干砂体积为标准，当砂的含水率为5%～7%时，砂堆的体积最大，比干松状态下的体积增大30%～35%;含水率再增加时，体积便开始逐渐减小，当含水率增到17%时，体积将缩至与干松状态下相同;当砂子完全水浸泡之后，其密度反而超过干砂，体积可较原来干松体积缩小7%～8%左右。因此，再设计混凝土和各种砂浆配合比时，均应以干松状态下的砂为标准进行计算。
（3）天然砂、天然净砂、净干砂。天然砂系指从砂坑开采的未经加工（过筛）而运至施工现场的砂，含有少量泥土、石子、杂质和水分。天然净砂系将天然砂过筛后，筛选掉石子、杂质含量的砂。天然净砂经过烘干后，称为净干砂。工作中应避免混淆三种状态砂子的概念，否则换算时往往产生错误。
（4）天然砂含水率与表观密度的关系。砂子的体积随其含水率的不同而发生变化，导致砂子表观密度随含水率不同而变化。因此，在设计各种砂浆配合比时，必须注意砂的体积、表观密度与含水率的关系。抹灰的水泥砂浆配合比为体积比，系指水泥与净干砂体积比，不得当作水泥与天然净砂的体积比，这样每立方米的水泥砂浆大约增加水泥用量18%左右。
2.石子。石子分为砾石和碎石，按粒径分：5～10mm、5～16mm、5～20mm、5～25mm、5～31.5mm、5～40mm。
（1）最大粒径。混凝土用的砾石或碎石中粒级的上限，称为该粒级的最大粒径。石子粒径大，其表面积随之减少。因此保证一定厚度的润滑层所需的水泥砂浆的数量也相应减少，所以石子最大粒径在条件许可下，应尽量选用大些的。但石子粒径的选用，取决于构件截面尺寸和配筋的疏密。根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB的规定，石子最大颗粒尺寸不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小间距的3/4。对于混凝土实心板，骨料的最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。
（2）颗粒级配。石子级配好坏对节约水泥和保证混凝土具有良好的和易性又很大关系。特别是拌制高强度混凝土，石子级配更为重要。石子级配也通过筛分试验，计算分析筛余百分率和累计筛余百分率确定的，要求各筛上的累计筛余百分率满足《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》的规定，否则，应采取措施。比如，分级过筛重新组合，或用不同级配的骨料经过试验取得结果能够保证工程质量的，可以考虑使用。
（3）强度。为保证混凝土的强度要求，粗骨料都必须是质地致密、具有足够的强度。碎石或砾石的强度可用岩石立方体强度和压碎指标两种方法表示。岩石立方体强度比较直观，但试件加工比较困难，其抗压强度未能反映出石子在混凝土中的真实受力情况，只有当混凝土强度等级为C60及以上时，应进行岩石抗压强度检验;在选择采石场或对粗骨料强度有严格要求或对质量有争议时，也宜用岩石立方体强度作检验。压碎指标反映了石子的抗压碎能力，间接地表示了石子强度的高低，对经常性的生产质量控制则可用压碎指标值检验。
（二）混凝土拌和物的和易性
1.和易性是反映新拌混凝土施工难易程度的性能，是指混凝土拌合物能保持其组分均匀，易于运输、浇筑、捣实、成型等施工作业，并能获得质量均匀、密实的混凝土的性能。和易性包括三方面的含义，即流动性（稠度）、粘聚性和保水性。
流动性是指混凝土拌合物在自重或外力作用下，能产生流动并均匀、密实地充满模型的能力。
粘聚性也叫抗离析性，是指混凝土拌合物在运输、浇筑和振捣过程中，能保持组分均匀，不发生分层离析现象的性能。
保水性是指混凝土拌合物具有一定的涵养内部水分的能力，在施工过程中不致产生严重泌水的性能。
2.和易性指标。目前为止，混凝土拌合物的和易性还没有一个综合的定量指标来衡量。通常采用坍落度来定量地测量流动性，粘聚性和保水性主要通过目测观察来判定。
3.坍落度（流动性）的选择。选择混凝土拌和物的坍落度，要根据构件截面尺寸、钢筋疏密和捣实方法来确定。当构件截面尺寸较小或钢筋较密，或采用人工振捣时，坍落度可选择大些。反之，如构件截面尺寸较大，或钢筋较疏，或采用振动器振捣时，坍落度可选择小些。
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4.影响和易性的主要因素
（1）水泥浆量与水泥浆稠度。水泥浆是由水泥和水拌合而成的浆体，具有流动性和可塑性，是混凝土拌合物和易性的决定性组分。在混凝土中，水泥浆填充砂子的空隙，并包裹砂粒表面组成砂浆。砂浆填充于石子空隙之间，并包裹在石子表面，使混凝土拌合物整体上具有流动性和可塑性。如果骨料颗粒之间直接接触，相互之间摩擦力较大，不易流动。所以，除必须有足够的水泥浆填充骨料的空隙外，还需要有一些富余的浆体包裹在骨料周围，使骨料颗粒之间有一定厚度的水泥浆润滑层，以减少骨料颗粒之间的摩阻力，在水泥浆稀稠程度不变的前提下，水泥浆量越多，拌合物的流动性越大。但是水泥浆量过多，骨料的含量相对减少，容易出现流浆和泌水现象，使拌合物的粘聚性和保水性变差。由于水泥用量多，不仅经济成本高，还会对混凝土的强度及耐久性产生不利的影响。所以，水泥浆量以使拌合物达到要求的流动度为宜。
水泥浆的稀稠程度决定水泥浆的粘聚力，水泥浆越稠，混凝土拌合物的流动性就越小。在水泥用量不变的情况下，水泥浆的稀稠程度是由水灰比所决定的。水灰比即混凝土用水量与水泥用量之比。水灰比越小，水泥浆越干稠，则拌合物的流动性越低，但水灰比过大，又会造成拌合物的粘聚性下降和保水性不良，产生流浆、泌水或离析现象，严重影响硬化后混凝土的性能。
（2）砂率。砂率是指混凝土中砂的重量占砂、石总重量的百分率。砂率过大，意味着骨料的总表面积很大，在水泥浆量不变的条件下，水泥浆包裹层将很薄，减弱了润滑作用，致使流动性降低。若砂率过小，说明用砂量很小，而粗骨料很多，这时很小的水泥浆量也难以充分包裹粗骨料表面，也将使流动性下降。为了保证混凝土拌和物具有良好的和易性，应选用最佳砂率。在水泥浆量不变的条件下，采用最佳砂率可以使拌和物具有最大的流动性，且能保持良好的粘聚性和保水性而达到水泥用量最小。影响最佳砂率大小的因素很多，如合理的石子级配、砂子粗细、水灰比、施工要求的混凝土的流动性以及掺用外加剂等。因此，不可能用计算的方法得出准确的最佳砂率，一般根据经验在保证拌和物的不离析、便于浇筑、捣实的条件下，应尽量选用较小砂率
（3）水泥品种与骨料性质。与普通硅酸盐水泥相比，采用矿渣水泥、火山灰水泥的混凝土拌合物流动性较小。矿渣水泥泌水性大，所以采用矿渣水泥的混凝土容易产生离析与泌水现象。在水灰比、用水量条件不变的条件下，采用碎石、山砂等表面粗糙、富有棱角的骨料，则混凝土的流动性差;而采用砾石、河砂等粒表面光滑、没有棱角的骨料则混凝土的流动性较好。
（4）外加剂的影响。进入20世纪80年代以来，混凝土中普遍开始使用减水剂、高效减水剂、引气剂等改善混凝土流动性的化学外加剂，使混凝土在较低水灰比、较小用水量的条件下仍能获得很高的流动性。例如根据工程需要，在水灰比小于0.3的条件下，通过掺入高效减水剂可使混凝土的坍落度值达到200mm以上，这可以说是100多年来混凝土技术的突破性进展。
5.改善和易性的措施
（1）采用合理砂率，有利于和易性的改善，同时可节省水泥，提高混凝土强度。
（2）改善骨料的级配，特别是粗骨料的级配。
（3）当混凝土拌合物坍落度太小时，保持水灰比不变，适当增加水泥浆量，当坍落度过大时，保持砂率不变，适当增加砂、石骨料用量。
（4）掺矿物掺合料和化学外加剂，改善、调整拌合物的工作性，以满足施工要求。
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（三）混凝土的强度
1.混凝土的抗压强度（fcu）与强度等级
按照标准的制作方法制成边长150mm的立方体试件，在标准养护条件（温度20℃±3℃，相对湿度90%以上）下，养护到28d，按照标准的测定方法测定其抗压强度值称为混凝土立方体试件抗压强度，以fcu表示。而立方体抗压强度（fcu）只是一组试件抗压强度的算术平均值，并未涉及数理统计和保证率的概念。立方体抗压强度标准值（fcu，k）是按数理统计方法确定，具有不低于95%保证率的立方体抗压强度。
混凝土的强度等级是根据立方体抗压强度标准值（fcu，k）来确定的。《混凝土结构设计规范》GB规定，钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不低于C15。强度等级表示中的“C”为混凝土强度符号。“C”后面的数值，即为混凝土立方体抗压强度标准值。
2.混凝土的抗拉强度
混凝土在直接受拉时，很小的变形就要开裂。它在断裂前没有残余变形，是一种脆性破坏。混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/10～1/20，且强度等级越高，该比值越小，所以，混凝土在工作时，一般不依靠其抗拉强度。在设计钢筋混凝土结构时，不是由混凝土承受拉力，而是由钢筋承受拉力。但是混凝土的抗拉强度对减少裂缝很重要，有时也用来间接衡量混凝土与钢筋的粘结强度。
目前，许多国家都是采用劈裂抗拉试验方法，间接地求混凝土抗拉强度，称为劈裂抗拉强度。
3.影响混凝土强度的因素
在混凝土中，骨料最先破坏的可能性小，因为骨料强度经常大大超过水泥石和粘结面的强度，所以混凝土的强度主要取决于水泥石强度及其与骨料表面的粘结强度，而水泥石强度及其与骨料的粘结强度又与水泥强度等级、水灰比及骨料性质又密切关系。此外混凝土的强度还受施工质量、养护条件及龄期的影响。
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（1）水灰比和水泥强度等级。在配合比相同的条件下，所用的水泥强度等级越高，制成的混凝土强度也越高。当用同一品种及相同强度等级水泥时，混凝土强度等级主要取决于水灰比。因为水泥水化时所需的结合水，一般只占水泥重量的25%左右，为了获得必要的流动性，保证浇灌质量，常需要较多的水，也就是较大的水灰比。当水泥水化后，多余的水分就残留在混凝土中，形成水泡和蒸发后形成气孔，减少了混凝土抵抗荷载的实际有效断面，在荷载作用下，可能在孔隙周围产生应力集中。因此可以认为，在水泥强度等级相同情况下，水灰比越小，水泥石的强度越高，与骨料粘结力也越大，混凝土强度也就越高。
适当控制水灰比及水泥用量，是决定混凝土密实性的主要因素。《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000对普通混凝土的最大水灰比和最小水泥用量做了规定。
（2）养护的温度和湿度。混凝土的硬化，关键在于水泥的水化作用，温度升高，水泥水化速度加快，因而混凝土强度发展也快。反之，温度降低，水泥水化速度降低，混凝土强度发展将相应迟缓。周围环境的湿度，对水泥的水化作用能否正常进行有显着影响，湿度适当，水泥水化便能顺利进行，使混凝土强度得到充分的发展。如果湿度不够，混凝土会失水干燥而影响水泥水化作用的正常进行，甚至停止水化。水泥的水化作用不能完成，致使混凝土结构松散，渗水性增大，或形成干缩裂缝，严重降低了混凝土的强度，从而影响耐久性。因此，在夏季施工中应特别注意浇水，保持必要的湿度，在冬季特别注意保持必要的温度。
（3）龄期。混凝土在正常养护条件下，其强度随着龄期增加而提高。最初7～14d内，强度增长较快，28d以后增长缓慢。普通水泥配制的流动性混凝土，在标准养护条件下，混凝土强度发展，大致与其龄期的对数成正比关系：
式中 fn——n天龄期混凝土的抗压强度（MPa）
f28——28天龄期混凝土的抗压强度（MPa）
n——养护龄期（d），≥3
根据上式可由已知龄期的混凝土强度，估算另一个龄期（如28d）的强度。但因为混凝土强度的影响因素很多，强度发展不可能一致，故此式也只能作为参考。
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（四）混凝土外加剂
1. 外加剂的定义与分类
混凝土外加剂是在拌制混凝土时掺入的、掺量一般不大于水泥质量的5%（特殊情况除外），用以改善混凝土性能的化学物质。外加剂掺量虽少，但能显着地改善混凝土某方面的性能，在现代混凝土工程中的应用越来越普遍，已经成为混凝土的重要组成材料之一。按照外加剂的主要功能，可将混凝土外加剂分为以下四大类。
（1）改善混凝土拌合物和易性的外加剂，主要有减水剂、高效减水剂、引气剂、泵送剂等。
（2）调节混凝土凝结时间和硬化速度的外加剂，主要有缓凝剂、早强剂、速凝剂等。
（3）改善混凝土耐久性的外加剂，主要有引气剂、防水剂、阻锈剂等。
（4）改善混凝土其他性能的外加剂，例如膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂等。
在混凝土拌合物坍落度基本相同的条件下，能显着减少拌合用水量的外加剂称为减水剂，又叫塑化剂。根据减水能力大小分为普通减水剂和高效减水剂。相对于普通减水剂，高效减水剂的减水能力更强，引气量低，也叫做超塑化剂或流化剂。减水剂的主要技术性质包括减水率、泌水率比、含气量、凝结时间差和各龄期的抗压强度比等。工程中使用时要根据所用类型和品种，按照标准要求进行有关性能的试验。使用减水剂可以实现如下的技术经济效果。
（1）提高混凝土拌合物的流动性。在拌合水量不变的条件下，掺入减水剂可使混凝土的坍落度提高100～200mm。
（2）减少用水量，降低水灰比，提高混凝土强度。在保持拌合物坍落度不变的条件下，能减少用水量10%～15%。如果水泥用量不变，减少用水量即降低水灰比，因此能提高混凝土强度15%～20%。
（3）节省水泥，降低成本。若保持混凝土强度不变，即保持水灰比不变，可在减水的同时减少水泥用量，节约水泥10%～15%，降低混凝土的成本。
（4）减慢水化放热速度，推迟放热峰的出现。缓凝型减水剂具有延缓水泥水化的作用，其机理是减水剂分子定向吸附在水泥颗粒表面，起抑制和延缓水泥水化的作用，同时，在满足相同强度、相同耐久性要求的条件下，使用减水剂可减少水泥用量，降低总的水化热量。这两点有利于克服大体积混凝土由于温度应力所产生的裂缝。
（5）有利于提高耐久性。掺入减水剂后使拌合物流动性提高，易于浇筑密实，且减少混凝土用水量，可减少混凝土的泌水，使混凝土内部毛细孔孔隙减少，有利于提高混凝土的抗冻性和抗渗性。
能加速混凝土早期强度发展、明显提高混凝土早期强度的外加剂称为早强剂。早强剂常用于道路抢修、冬季施工等要求早期强度较高的混凝土工程。主要有无机、有机和复合型三大类。其中以无机早强剂应用最为普遍。无机早强剂的主要品种有氯化物系和硫酸盐类;有机早强剂主要有三乙醇胺、三异丙醇胺、甲醇、乙酸钠、甲酸钙、尿素等品种。早强剂最主要的技术性能指标是1d和28d抗压强度比。按照国家标准规定，掺入早强剂的混凝土与基准混凝土1d抗压强度之比不能低于125%，28d抗压强度比不低于95%。
在搅拌混凝土过程中引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡（直径20～1000um），从而改善混凝土和易性与耐久性的外加剂叫做引气剂。兼有引气和减水功能的外加剂叫做引气减水剂。引气剂将对混凝土性能产生如下影响。
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（1）改善混凝土拌合物的和易性。由于在混凝土拌合物中引入了大量球状的、微小且独立的气泡，如同滚珠一样减小骨料之间的摩擦，增强润滑作用，使拌合物的流动性得到提高，随着含气量增加，混凝土的坍落度值增大，大致上含气量每增加l%，坍落度值提高10如果保持坍落度不变，可减少拌合用水量大约6%～10%。同时由于气泡的存在，使整个拌合物体系的表面积增大，能提高拌合物的粘聚性，使泌水和沉降、分层和离析现象减少。因此，引气剂能明显改善混凝土的和易性。
（2）提高抗冻性和抗渗性。混凝土的抗冻融性能与本身的强度和变形性能密切相关。混凝土中封闭气泡的引入，可缓冲冻结时的膨胀压力，增加混凝土的变形能力，所以抗冻性得到提高。但是，含气量增加会明显降低混凝土的强度，所以引气量要控制在适当水平。实验表明，当混凝土的含气量超过6%时，抗冻融性不再提高，反而有下降的趋势。对于抗冻性来讲，砂浆的最佳含气量为9%，混凝土的最佳含气量为3%～6%。
此外引气剂的掺入能减少混凝土泌水现象，提高和易性，使混凝土内部的毛细孔数量减少，微观结构更加完善密实，因此能够提高混凝土的抗渗性。
（3）使混凝土的强度和弹性模量降低。混凝土内部大量气泡的存在，减少了混凝土的有效受压面积，因此，掺入引气剂使混凝土的强度和弹性模量有所下降。一般混凝土的含气量每增加1%，其抗压强度将降低4%～6%，抗折强度下降2%～3%。为了使混凝土的强度不致明显降低，要严格控制引气剂的掺量;可根据需要减少拌合用水量5%左右，以补偿由于引气造成的强度损失;同时要使用优质的引气剂，使气泡微小分布均匀;施工时尽量密实成型。
引气剂主要应用于混凝土道路、大坝、港工、桥梁等工程中，可大大延长它们的使用寿命。但不宜用于蒸汽养护的混凝土及预应力混凝土。引气剂的主要性能指标是掺引气剂混凝土的含气量，要大于3.0%，由于引气将造成强度下降，因此要检验掺引气剂的混凝土3d、7d、28d的抗压强度比必须满足规定的指标。
混凝土膨胀剂是指与水泥、水拌合后经水化反应生成钙矾石、氢氧化钙，能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂。混凝土膨胀剂分为三类，即硫铝酸钙类、硫铝酸钙一氧化钙类和氧化钙类膨胀剂。
混凝土中的水泥浆体在凝结硬化过程中，由于水化反应、水分蒸发及内吸、温度变化等原因，必然要产生一定量的收缩变形，使混凝土内部产生微裂缝。如果在混凝土中掺入适量的膨胀剂，生成膨胀性物质，则可以补偿水泥凝胶体的收缩，使混凝土内部组织更加密实完好。
与其他外加剂相比，膨胀剂掺量较大，一般可达到胶凝材料总量的10%左右。在计算膨胀剂掺量时，通常是将膨胀剂计入胶凝材料总量，以膨胀剂用量占胶凝材料总量的百分率作为膨胀剂掺量。检验膨胀剂技术性质时最大掺量为12%，但允许小于12%。如果生产厂家规定产品的掺量小于12%，可以按照产品说明中规定的掺量进行试验。
能延缓混凝土的凝结时间，使混凝土拌合物在较长时间内保持其塑性，以利于浇灌成型，提高施工质量或降低水化热的外加剂叫做缓凝剂。缓凝剂的主要种类有木质素磺酸盐类;有机酸类（羟基羧酸盐）类，包括酒石酸、酒石酸钾钠、柠檬酸、水杨酸等;糖类，糖蜜、含氧有机酸等多元醇多羟基碳水化合物;以及无机化合物Na2PO4等。
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缓凝剂多数用于大体积混凝土、夏季施工的混凝土工程，需要延缓凝结，推迟水化放热过程，减少温度应力所引起的裂缝。用于泵送、或运输距离较长的大流动性混凝土，为了保证浇筑时必要的流动性也需要加缓凝剂。有时将缓凝剂与高效减水剂复合用于大流动性混凝土，以减少坍落度损失。使用缓凝剂时主要考虑凝结时间差和抗压强度比。要求掺缓凝剂后混凝土的初凝和终凝时间至少延缓90min，但3d以后的抗压强度比不低于90%。缓凝剂将对混凝土性能产生如下影响：
（1）延缓水泥的水化反应，推迟混凝土的初凝和终凝时间。延缓效果除了与缓凝剂品种、掺量有关之外，还与拌合物的组分、水泥品种等有关。但是缓凝剂的掺入不应该对混凝土的后期强度和强度增长产生太大的影响。
（2）可降低早期水化放热量，有利于减少混凝土内部由于水化热引起的温度裂缝。同时缓凝剂分子多数具有分散、减水作用，使拌合物的和易性得到改善，因此能够提高混凝土的密实性和耐久性。
（3）混凝土的早期强度有所降低，由于抑制了水泥的早期水化，因此掺缓凝剂的混凝土早期强度较低，施工时应注意拆模时间。
能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。主要用于喷射混凝土、喷射砂浆，用于矿山井巷、隧道、引水涵洞及地下工程的岩壁衬砌、坡面支护等喷锚支护施工。速凝剂有粉状和液状两大类，其主要成分有铝酸钠、碳酸钠、氧化钙及无速凝作用的增强成分，例如硅酸二钙、硅酸钠、铁酸钠等
由于掺入速凝剂后，水化初期形成了疏松的铝酸盐结构，水泥中主要矿物成分的进一步水化会受到一些阻碍，以及水泥凝胶体的内部结构不够密实，存在一些缺陷，因此会导致混凝土后期强度降低。掺速凝剂的水泥浆体在3～5min内达到初凝;10min内达到终凝。1h即能产生强度。但28d抗压强度比只有70%～75%。同时，掺速凝剂的混凝土通常水泥用量较大，干缩比普通混凝土大。喷射施工均匀性较差，且以铝酸盐为主体形成的结构内部缺陷较多，所以形成的水泥石结构不够密实，抗渗性较差。
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三、特种混凝土
（一）轻骨料混凝土
轻骨料混凝土是轻混凝土的一种，它是用轻粗骨料、轻细骨料（或普通砂）和水泥配制而成的干表现密度小于2000kg/m3的混凝土。工程中使用轻骨料混凝土可以大幅度降低建筑物的自重，降低地基基础工程费用和材料运输费用;可使建筑物绝热性改善，节约能源，降低建筑物产品的使用费用;可减少构件或结构尺寸，节约原料，使使用面积增加等。
1.轻骨料混凝土的分类
（1）按干表观密度及用途分为：保温轻骨料混凝土，干表面密度等级≤800kg/m3;结构保温轻骨料混凝土，干表观密度等级为800～1400kg/m3;结构轻骨料混凝土，干表观密度等级为kg/m3。
（2）按轻骨料来源分为：工业废渣轻骨料混凝土，如粉煤灰陶类混凝土、膨胀矿渣混凝土等;天然轻骨料混凝土，如浮石混凝土等;人造轻骨料混凝土，如膨胀珍珠岩混凝土等。
（3）按细骨料品种分为：砂轻混凝土，由轻粗骨料和全部或部分普通砂为骨料的混凝土;全轻混凝土，粗、细骨料均为轻质骨料的混凝土。
2.轻骨料混凝土的物理力学性质
不同的轻骨料，其堆积密度相差悬殊，常按其堆积密度分为8个等级（300～1200kg/m3）。轻骨料本身强度较低，结构多孔，表面粗糙，具有较高的吸水率，故轻骨料混凝土的性质在很大程度上受轻骨料性能的制约。
（1）强度等级。强度等级划分的方法同普通混凝土，按立方体抗压标准强度分为11个强度等级：CL5、CL7.5、CL10、CL15、CL20、CL25、CL30、CL35、CL40、CL45和CL50。
（2）表观密度。按干表观密度分为12个密度等级（800～2000kg/m3）。在抗压强度相同的条件下，其干表观密度比普通混凝土低25%～50%。
（3）耐久性。因轻骨料混凝土中的水泥水化充分，毛细孔少，在同强度等级的普通混凝土相比，耐久性明显改善，如抗渗等级可达S25、抗冻等级可达D150。
（4）轻骨料混凝土的弹性模量比普通混凝土低20%～50%，保温隔热性能较好，导热系数相当于烧结普通砖的导热系数，约0.28～0.87W/（m·K）。
（二）防水混凝土
防水混凝土又叫抗渗混凝土，一般通过对混凝土组成材料的质量改善，合理选择配合比和集料级配，以及渗加适量外加剂，达到混凝土内部密实或是堵塞混凝土内部毛细管通路，使混凝土具有较高的抗渗性能。它可提高混凝土结构自身的防水能力，节省外用防水材料，简化防水构造，对地下结构、高层建筑的基础以及贮水结构具有重要意义。结构混凝土抗渗等级是根据其工程埋置深度来确定的，按《地下工程防水技术规范》GB5的规定，设计抗渗等级有S6，S8，S10，S12。
实现混凝土自防水的技术途径有以下几个方面。
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