混凝土的主要性能要求简介

混凝土拌和物：混凝土的各组成材料按一定比例配料、经搅拌均匀后的混和物，在其未凝固前称为混凝土拌和物，也有人称之为新拌混凝土，以区别于硬化后的混凝土。为了保证混凝土的强度、耐久性及其它性能要求，混凝土拌合物应具有良好和易性能。那么何为砼拌和物的和易性呢？
砼拌和物的和易性就是指混凝土拌和物易于施工操作，并使成型后的混凝土密实、均匀的性质。当然，砼拌和物的和易性是一项综合的技术指标，它包括有流动性、粘聚性和保水性等到三个方面的含义。这三个方面各有各自的内容，它们之间既互有联系，又存在着矛盾。
    首先介绍，什么是拌和物的流动性，流动性就是指混凝土拌和物在自重或施工机械振捣作用下，能产生流动。并均匀密实地充满模型的性质。流动性的大小主要取决单位用水量的多少。单位用水量或水泥浆量越多，混凝土拌和物的流动性就越大，浇筑时就容易充满模型，（混凝土拌和物的流动性常以稠度表示，根据流动性大小分别以坍落度值或维勃稠度值作为流动性指标，其中坍落度适用于塑性混凝土拌和物，维勃稠密度适用于干硬性混凝土拌和物。）
其次，砼拌和物的粘聚性是指混凝土拌和物在施工过程中其组成材料之间有一定粘聚力，不至产生分层和离析的现象。混凝土拌和物是由密度不同、颗粒大小不同的固体材料和水组成的混和物，在外力作用下，各组成材料移动的倾向性不同。如果各组成材料的配比不适当，容易产生分层和离析现象，使硬化后混凝土内组成材料分布不均匀，影响质量，甚至产生蜂窝、麻面等质量事故。粘聚性的评定是在测量坍落度时，用捣棒轻轻敲打混凝土拌和物锥体侧面，如果锥体逐渐下沉，则表示粘聚性良好；如锥体倒塌、部分崩裂或出现离析，则表示粘聚性不好。
第三、砼拌和物的保水性是指混凝土拌和物在施工过程中，具有一定的保水能力，不至产生严重的泌水现象，保水性的反义就是泌水性。发生泌水现象的混凝土内部的泌水通道形成孔隙，降低混凝土的密实性，影响混凝土的质量。保水性的好坏以混凝土拌和物中稀浆析出的程度来评定。坍落度筒提起时如有较多稀浆从底部析出，则表明混凝土拌和物的保水性能不好，如无稀浆或仅有少量稀浆自底部析出，则表示混凝土拌和物保水性能良好。保水性主要与水泥性质及混凝土配比有关，如水泥品种、细度和矿物组成、用水量、振动时间有关。

我们通常所说混凝土的物理性能主要包括其表观密度、密实度、热工性能、各种强度及收缩、弹性变形性能等。其中混凝土的强度是混凝土最为重要的性质，也是平常我们最为关心的性能之一，这是因为混凝土结构通常主要是用来承受荷载或抵抗其它各种作用力的，而且混凝土其它各种性能与混凝土强度之间存在着密切关系，从混凝土的强度中可以反映出混凝土质量的全貌，因此，通常以混凝土的强度来评定和控制混凝土质量。
混凝土的强度主要有抗压、抗拉、抗折、抗剪以及与钢筋的粘结强度等。由于混凝土的抗压强度比其它强度大得多，结构物主要利用其抗压强度来承受载荷，并常以抗压强度为主要设计参数，且抗压强度与其它强度及变形特性有良好的相关关系，抗压强度试验方法易于实施，所以，在混凝土各强度中，常用抗压强度作为一般评定混凝土质量的指标，并作为确定混凝土强度等级的依据。通常在实际工程中，单纯说混凝土强度，就是指混凝土抗压强度。
根据混凝土强度检验评定标准（GBJ107）的规定，混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值划分。立方体抗强度标准值系指按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28天龄期用标准试验方法测得的抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%。混凝土强度等级采用符号C与立方体抗压强度标准值（以N/m2计）表示，共划分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55及C60等12个强度等级。其实，目前国外已有C100砼用在工程中，1989年在美国西雅图建造的太平洋第一中心，所用的砼强度高达124Mpa；该城的双联大厦使用的砼强度达138Mpa，是目前高层建筑中砼强度的建筑物。
对混凝土强度影响因素主要有以下几方面：
1>。水泥强度等级和水灰比；该因素是影响混凝土抗压强度的决定性因素，许多研究工作表明，混凝土的抗压与其水灰比及所用的水泥强度之间成直线关系；
2>。粗骨料；粗骨料的种类和其自身强度对混凝土有一定影响。当水灰比小于0.4时用碎石比用卵石的混凝土强度增高约35%以上；
3>。测试因素；试件尺寸不同试压出的混凝土数据也不尽相同，我国有关规范规定立方体混凝土抗压强度的尺寸换算系数为：200×200×200mm3  1.05，150×150×150mm3  1.00，100×100×100mm3  0.95。另外试模质量、加荷速度及压力机钢度等因素都将对混凝土结果产生影响；
4>、其它如骨灰比、搅拌工艺、捣固方法和捣实程度、养护、龄期以及掺用外加剂，种各掺合料等都有会对混凝土强度产生影响。

混凝土的耐久性主要包括抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化性以及抵抗碱-骨料反应等。
1〉、混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗液体在压力作用下渗透的性能。它是混凝土的一种重要性能，它除直接关系到混凝土阻挡水或溶液的透过作用外，还直接影响到混凝土的抗冻性和抗侵蚀性的强弱。混凝土的抗渗性用抗渗标号或渗透系数来表示。我国采用抗渗标号。混凝土的抗渗标号是以28天龄期的标准试件（顶面尺寸175mm，底面尺寸185mm，高为150mm的圆台或直径与高均为150mm的圆柱体），按标准试验方法进行试验时所能承受最大水压来确定。混凝土的抗渗标号常划分为S4、S6、S8、S10、S12等（混凝土的抗渗标号是以六个试件中四个未出现渗水时最大水压力来表示，其计算公式为S=10B-1，B为压力）。试验表明，随着水灰比的增大，混凝土的密实度降低，混凝土的抗渗性逐渐变差。
2〉、混凝土的抗冻性是指混凝土在饱水状态下能经受多次冻融循环而不破坏，同时强度也不严重降低的性能。混凝土的抗冻性用抗冻标号表示，抗冻标号是以28天龄期的试件（抗压试件），按标准试验方法进行反复冻融循环试验时（标准试验方法就是指把试块放在-15—-20度放置4小时后再放在15—20度水中浸泡4小时，如此反复冻融循环），以同时满足强度损失不超过25%，重量损失率不超过5%时所能承受的最大冻融循环次数来表示。混凝土抗冻标号划分为D10、D15、D25、D50、D100、D150、D200、D250、及D300等九个等级。混凝土的抗冻性主要与混凝土的密实度、内部孔隙结构及饱水程度等因素有关。混凝土越密实，它的抗冻性就越好；孔隙率大、开口孔隙多，其抗冻性差。混凝土内部毛细管孔隙充水达到饱和状态，当温度降低时，吸附于浆体中毛细管内的水结冰，体积增大约9%，将使混凝土承受结冰的膨胀破坏力。如融化后又冻结，将使混凝土产生进一步的膨胀。可见，反复冻融循环具有累积的破坏效果。提高混凝土抗冻性的最主要的措施是减少毛细孔体系的体积，提高混凝土密实度，改善孔隙结构特征。
3〉、混凝土的抗蚀性性，混凝土腐蚀是指混凝土在外界侵蚀介质（如软水，含有酸、盐的水等）作用下，结构受到破坏，强度降低的现象.依据导致混凝土结构破坏、性能降低的机理，可将混凝土腐蚀分为：溶出性腐蚀、溶解性化学腐蚀和膨胀性化学腐蚀。实际上混凝土被侵蚀是一个复杂的物理化学过程，往往是几种腐蚀同时发生，相互影响的结果。下面分别介绍这三种腐蚀：
<1>.溶出性腐蚀（也称软水腐蚀）
雨水、雪水及多数的河水、湖水均属软水。当混凝土与这些水长期接触时，混凝土中的氢氧化钙将很快地溶解于周围水中。在静水或无水压的情况下，当周围的水为氢氧化钙所饱和时，溶解作用中止，这时氢氧化钙的溶出仅限于表层。如在流动水或有压力水作用下，氢氧化钙不断溶解流失，一方面混凝土变得疏松，另一方面使混凝土的碱度降低。而水泥的水化产物水化硅酸钙、水化铝酸钙等都只能在一定的碱度环境中才能稳定存在，所以氢氧化钙的不断溶出又导致其它水化产物的分解溶蚀，最终使混凝土结构遭到破坏。

    <2>.溶解性化学腐蚀，当混凝土与溶解有某些酸类或盐类的水长期接触时，水泥石中的氢氧化钙可以与溶解于水中的酸类或盐类起置换反应，生成易溶性或无胶结力的物质，使混凝土结构破坏。最常见的腐蚀有碳酸、盐酸及镁盐的侵蚀。例如，在工业污水、地下水中常溶解有较多的碳酸，当含量超过一定量时，混凝土中的氢氧化钙将于之反应生成碳酸钙，碳酸钙再与含碳酸的水作用转变为易溶于水的碳酸氢钙而溶失。氢氧化钙浓度的降低，还导致其它水泥水化产物的分解，使混凝土结构进一步破坏。（如果水中碳酸浓度不高时不会产生腐蚀。）
<3>.膨胀性化学腐蚀，当混凝土与含有硫酸或硫酸盐的水
接触时，水泥石中氢氧化钙与之反应生成二水石膏，二水石膏或直接在混凝土孔隙中结晶产生膨胀，或再混凝土中的水化铝酸钙反应生成膨胀更大的水化硫铝酸钙（生成的水化硫铝酸钙，由于含有大量结晶水，体积膨胀1.5倍左右），对混凝土造成更大的破坏作用。水化硫铝酸钙是呈针状结晶体，故常称之为‘水泥杆菌’。
    除上述三种主要腐蚀类型外，还有强碱的腐蚀，碱类溶液浓度不大时，一般对混凝土是无害的，但硅酸盐水泥遇到强碱作用后也会导致破坏。例如氢氧化钠会与水泥中铝酸三钙反应，生成易溶于水的铝酸钠。混凝土被氢氧化钠溶液浸透后又在空气中干燥时，氢氧化钠被子空气中的二氧化碳碳化生成碳酸钠，碳酸钠在混凝土毛细孔中沉积结晶，会使混凝土膨胀破坏。
可见产生混凝土侵蚀主要是因为外界侵蚀介质与混凝土中胶结砂石骨料的水泥石的某些组分（氢氧化钙、水化铝酸钙等）发生破坏性反应所至。具体的讲主要原因有：外界具有一定浓度与数量的侵蚀介质以液相形式与混凝土接触；混凝土内胶结砂石骨料的水泥石中存在有引起腐蚀的组分氢氧化钙及水化铝酸钙等成份；混凝土本身结构不密实，存在一些可供侵蚀介质浸入的毛细孔道。为提高混凝土的抗侵蚀性，可采取如下措施：
A、根据环境条件选用适当品种的水泥。如受软水侵蚀的混凝土选用水化后产生氢氧化钙少的水泥 ；受硫酸盐侵蚀混凝土选用含铝酸钙少的抗硫酸盐水泥或高抗硫酸盐水泥。也可掺用活性混合材，因为活性混合材会与水泥水化产物氢氧化钙结成次生水化物，从而减少混凝土中氢氧化钙含量，可以有效提高混凝土的抗浸蚀能力。

B、提高混凝土的密实度，减少侵蚀性介质渗入内部的通道。
C、在混凝土表面设置适当材料的保护层，隔离侵蚀介质与混凝土的接触。还可以采取聚合物混凝土等耐腐蚀性强的混凝土代替普通混凝土。
〈4〉、混凝土的抗碳化性能，混凝土的碳化是指在大气中的二氧化碳在有水存在的条件下与水泥水化产物氢氧化钙反应，生成碳酸钙和水的作用。氢氧化钙属碱性，碳酸钙是中性，所以碳化又称为中性化。碳化作用实际上也是对混凝土锓蚀的一种类型。
碳化过程是二氧化碳由混凝土表面向内部逐渐深入扩散的过程。碳化引起水泥石化学组成及组织结构的变化，从而影响了混凝土的化学性质和物理力学性能，主要是影响混凝土的碱度、强度及收缩性能。碳化使混凝土碱度降低，破坏了对钢筋起保护作用的钝化薄膜，从而可能导致钢筋锈蚀。碳化作用生成碳酸钙、硅胶、铝胶及游离水，从而引起收缩，可能产生细微裂纹，使混凝土抗拉、抗折强度降低。另外碳化作用产生游离水，有助于水泥水化，使混凝土抗压强度增高。
混凝土的碳化深度随龄期的延长而增加，随所用水泥品种、水灰比、环境条件、外加剂及施工质量而异。掺混合材的水泥水化后其碱度较硅酸盐水泥低，碳化速度较快。水灰比较大，水泥石孔隙通道较多，透气性大，碳化速度较快。混凝土处于水中或相对湿度100%条件下，由于混凝土孔隙中水分阻止二氧化碳的向内扩散而碳化停止。同样，处于相对湿度25%以下的干燥条件下，由于缺乏使二氧化碳与氢氧化钙作用所需的水分，碳化也就停止进行。环境中二氧化碳浓度大，碳化进程就快。掺用引气剂或减水剂的混凝土，因可改善混凝土和易性及孔隙构造，减小水灰比，可以使碳化速度减缓。
为了减少碳化作用对混凝土及钢筋混凝土结构的不利影响，可以采取以下几方面措施：
    在钢筋混凝土结构构件中，采用适当厚度的混凝土保护层，使碳化深度在建筑物设计年限内达不到钢筋表面，使钢筋免于因混凝土碳化而锈蚀；根据工程所处环境及使用条件，选用适当品种水泥；使用外加剂，改善混凝土和易性，提高混凝土密实度；采用水灰比小、单位水泥用量较大的混凝土配合比；加强施工质量控制，保证振捣质量，加强养护；在混凝土表面涂刷涂料或做水泥砂浆抹面等。
〈5〉、混凝土中碱-骨料反应是反指当混凝土中的碱含量（主要来自水泥、外加剂以及混合材或水中）较高时，在有水存在的条件下，混凝土中的碱与混凝土中的某些矿物成份发生化学反应，产生不均匀膨胀，导致混凝土出现裂缝及强度、弹性模量下降，降低混凝土的耐久性，直至造成混凝土结构毁坏。可见碱-骨料反应的危害不仅在于使混凝土的强度大大降低，而且由于裂缝的产生、持续发展、加剧了环境水及其它腐蚀介质的侵入和冻融等破坏作用，从而大大降低混凝土的耐久性。
碱- 骨料反应的内在条件是在配制混凝土时形成的。因此，为防止碱-骨料反应的危害，要在配制混凝土时就采取措施，使混凝土不具备碱-骨料反应条件。混凝土发生碱- 骨料反应的必要条件主要有以下几点：
A.有足够的碱含量；
B.有活性骨料；
C.有一定的湿度，因干燥状态不会发生碱- 骨料反应。
三个条件同时具备后才有可能发生碱-骨料反应。
为此防止碱- 骨料反应主要有以下几种措施：
    A、控制水泥碱含水量量；水泥中含碱当量小于0.6%，混凝土中总的含碱量应限制在不大于3kg/m3；
B、控制用来配制混凝土的外加剂、混合材、水以及骨料中碱含量，即控制混凝土总的含碱量；
C、选择优质骨料。对可能引起碱骨料反应的可疑骨料，应进行活性检验。如水泥含碱量高或混凝土总碱量高时，不得使用活性骨料，或将活性骨料与非活性骨料按一定比例混合，并经试验验证确认对工程无害时，方可按规定比例混合使用。也有的国家规定，如混凝土总碱含量低于3kg/m3，所有骨料可不作活性检验。
D、掺用掺合料。硅灰、高炉矿渣、粉煤灰等活性混合材可缓解、抑制混凝土的碱-骨料反应。
E、隔绝水和湿空气对混凝土内渗入，可以缓和碱-骨料反应对混凝土工程的损害。