第一节 混凝土概述
混凝土是由胶凝材料、水、粗细骨料、矿物掺合料及外加剂等，按照适当比例配合、拌制，经过一定时间硬化而成的人造石材。在混凝土中，砂子和石子起骨架作用，它们称为骨料；水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料的表面并填充其空隙。在未硬化前，水泥浆起到润滑作用，赋予混凝土拌合物一定的和易性，便于使混凝土结构成型，水泥浆硬化后，将骨料胶结成为一个坚实的整体。
一、混凝土的分类
混凝土的分类方法很多，在工程中主要可按表观密度大小、混凝土的用途不同、所用胶凝材料不同、生产与施工方法不同、混凝土强度等级、混凝土配筋情况和混凝土拌合物稠度不同等进行分类。
1.按表观密度大小分类
水泥混凝土按表观密度不同，可分为重混凝土、普通混凝土、轻混凝土、大孔混凝土和多孔混凝土。
（1）重混凝土 重混凝土是指表观密度大于2800kg/m3的混凝土，这类混凝土是采用密度很大的重晶石、铁矿石、铁屑等重骨料，钡水泥、锶水泥等重水泥配制而成。重混凝土具有防射线（X射线和γ射线）的性能，所以又称为防辐射混凝土和屏蔽混凝土，主要用做核能工程的屏蔽结构材料。
（2）普通混凝土 普通混凝土是指干表观密度在2000～2800kg/m3之间的混凝土，这类混凝土一般是采用天然的砂、石为骨料配制而成。普通混凝土在各种工程中用量最大、用途最广泛，主要用于各种建筑的承重结构。
（3）轻混凝土 轻混凝土是指干表观密度小于2000kg/m3的混凝土。轻混凝土用陶粒、多孔烧结块、膨胀矿渣等天然或人造轻骨料为骨料配制而成。轻混凝土主要用于减轻结构自重，改善热工性能。
（4）大孔混凝土 大孔混凝土是用轻粗骨料或普通粗骨料，不掺加细骨料配制而成的，其干表观密度为800～1900kg/m3，适于制作墙板或墙体。
（5）多孔混凝土 多孔混凝土是以专门的方法使胶结料、磨细硅质材料和水的混合物发泡膨胀而制成，其干表观密度为600kg/m3以下，适于制作绝热结构。
2.按混凝土的用途分类
随着各类建筑功能要求的提高，对混凝土的用途也要求越来越高，所以不同功能和用途的混凝土相继出现。如结构混凝土、防辐射混凝土、防水混凝土、耐碱混凝土、耐酸混凝土、耐热混凝土、道路混凝土、装饰混凝土、膨胀混凝土、大体积混凝土等。
3.按胶凝材料不同分类
不同的胶凝材料具有不同的性质，可以配制成不同性能和不同用途的混凝土。按所用胶凝材料不同分类，常见的有水泥混凝土、沥青混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、聚合物混凝土等。在各类工程中，用量最大、用途最广泛的是水泥混凝土。
4.按生产与施工方法分类
按生产与施工方法不同，混凝土可分为商品混凝土、泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土、离心混凝土、预应力混凝土、真空吸水混凝土、水下混凝土、压力灌浆混凝土等。
5.按混凝土强度等级分类
根据国内外有关规定，按强度等级不同混凝土可分为低强度混凝土（抗压强度小于30MPa）、中强度混凝土（抗压强度30～60MPa）、高强度混凝土（抗压强度大于60MPa、小于100MPa）和超高强度混凝土（抗压强度大于100MPa）。
6.按混凝土拌合物稠度分类
按混凝土拌合物稠度不同，可以分为干硬性混凝土、塑性混凝土、流动性混凝土、大流动性混凝土。干硬性混凝土拌合物的坍落度小于10mm且以维勃稠度表示；塑性混凝土拌合物的坍落度为10～90mm；流动性混凝土拌合物的坍落度为100～150mm；大流动性混凝土拌合物的坍落度大于或等于150mm。
7.按混凝土配筋情况分类
按混凝土配筋情况不同，可以分为素混凝土、钢筋混凝土、钢丝网混凝土、钢管混凝土、纤维混凝土和预应力混凝土等。
除了以上用量最大的水泥混凝土外，还有其他的无机胶凝材料混凝土（如石灰—硅质胶结料混凝土、石膏混凝土、镁质水泥混凝土、硫磺混凝土）、有机胶凝材料混凝土（如沥青混凝土、树脂混凝土）、无机有机复合胶凝材料混凝土（如聚合为水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土）等。可根据工程所用混凝土种类，按囯家或行业现行标准进行检测。
二、混凝土的特点
不同材料组成的混凝土，具有不同的特点，工程上最常用的普通（水泥）混凝土，全世界年用量已接近9.0×108t，这种混凝土用量如此之大，是因为其具有以下特点。
1.普通混凝土的优点
（1）普通混凝土的组成材料中砂、石等地方性材料占80％以上，原料丰富，价格低廉，就地取材，容易制得，符合经济实用的原则。
（2）普通混凝土可以根据不同的工程需要，改变组成材料的品种和比例，可以配制成不同性质的混凝土，以满足不同工程的要求。
（3）普通混凝土在凝结硬化前，其拌合物具有良好的可塑性，可根据工程结构设计要求浇筑成各种形状尺寸的构件或结构物。
（4）普通混凝土与钢筋有良好的握裹力，与钢材有基本相同的线膨胀系数，可以制作钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土构件或整体结构。
（5）普通混凝土随着龄期的增长，具有优异的抗渗性、抗冻性和耐腐蚀性能，其强度会不断地提高，具有抗压强度高和耐久性良好等特性。
2.普通混凝土的缺点
普通混凝土的缺点是抗拉强度低，脆性及自重比较大，影响质量的因素多，传热比较快，需要较长的养护时间等。
三、混凝土质量控制标准
根据《混凝土质量控制标准》（GB 50164—2011）中的规定，用于建筑工程的普通混凝土配制的原材料质量，应当分别符合下列要求。
1.水泥质量控制标准
（1）水泥品种与强度等级应根据设计、施工要求以及工程所处环境确定。对于一般建筑结构及预制构件的普通混凝土，宜采用通用硅酸盐水泥；高强混凝土和有抗冻要求的混凝土，宜采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；有预防混凝土碱-骨料反应要求的混凝土，宜采用碱含量低于0.6％的水泥；大体积混凝土，宜采用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥。水泥应符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2007/XG1—2009）和《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥》（GB 200—2003）的有关规定。
（2）配制混凝土所用水泥质量主要控制项目包括凝结时间、安定性、“胶砂”强度、氧化镁和氯离子含量，碱含量低于0.6％的水泥主要控制项目还应包括碱含量。中、低硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥主要控制项目还应包括水化热。
（3）在水泥质量控制方面应符合以下规定：①宜采用新型干法窑生产的水泥；②应注明水泥中的混合材料品种和掺加量；③用于生产混凝土的水泥温度不宜高于60℃。
2.粗骨料质量控制标准
（1）粗骨料应符合现行的行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ 52—2006）中的规定。
（2）粗骨料质量主要控制项目包括针片状含量、含泥量、压碎指标和坚固性，用于高强混凝土的粗骨料质量主要控制指标还应包括岩石抗压强度。
（3）在粗骨料应用方面应符合以下规定：①配制混凝土的粗骨料宜采用连续级配；②对于混凝土结构，粗骨料最大公称粒径不得大于构件截面最小尺寸的1/4，且不得大于钢筋最小净间距的3/4；对于混凝土实心板，粗骨料最大公称粒径不宜大于板厚的1/3，且不得大于40mm；对于大体积混凝土，粗骨料最大公称粒径不宜小于31.5mm；③对于有抗渗、抗冻、抗腐蚀、耐磨或其他特殊要求的混凝土，粗骨料中的含泥量和泥块含量，分别不应大于1.0％和0.5％；坚固性检验的质量损失不应大于8％；④对于高强混凝土，粗骨料的岩石抗压强度应至少比混凝土设计强度高30％，最大公称粒径不宜大于25mm，针片状颗粒含量不宜大于5％且不应大于8％，含泥量和泥块含量分别不应大于0.5％和0.2％；⑤对于粗骨料或用于制作粗骨料的岩石，应进行碱活性检验，包括碱-硅酸反应活性检验、碱-碳酸盐反应活性检验；对于有预防混凝土碱骨料反应要求的混凝土工程，不宜采用有碱活性的粗骨料。
3.细骨料质量控制标准
（1）细骨料应符合现行的行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ 52—2006）中的规定；混凝土所采用的海砂，应符合现行的行业标准《海砂混凝土应用技术规范》（JGJ 206—2010）中的有关规定。
（2）细骨料质量主要控制项目包括细度模数、含泥量、泥块含量、坚固性、氯离子含量和有害物质含量，“海砂”主要控制项目除应包括上述指标外，还应包括贝壳含量；人工砂子主要控制项目除应包括上述指标外，还应包括石粉含量和压碎指标，主要控制项目可不包括氯离子含量和有害物质含量。
（3）在细骨料应用方面应符合以下规定：①泵送混凝土宜采用中砂，且300μm筛孔的颗粒通过量不宜少于15％；②对于有抗渗、抗冻或其他特殊要求的混凝土，细骨料中的含泥量和泥块含量，分别不应大于3.0％和1.0％；坚固性检验的质量损失不应大于8％；③对于高强混凝土，砂的细度模数宜控制在2.6～3.0范围之内，含泥量和泥块含量分别不应大于2.0％和0.5％；④钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土用砂的氯离子含量，分别不应大于0.06％和0.02％；⑤混凝土所采用的海砂，必须经过净化处理；⑥混凝土所采用的海砂，氯离子含量不应大于0.03％，贝壳含量应符合表3-1中的规定。“海砂”不得用于预应力钢筋混凝土；⑦人工砂中的石粉含量，应符合表3-2中的规定；⑧不宜单独采用特细砂作为细骨料配制混凝土；⑨河砂和海砂均应进行碱-硅酸反应活性检验，人工砂子应进行碱-硅酸反应活性检验、碱-碳酸盐反应活性检验；对于有预防混凝土碱骨料反应要求的混凝土工程，不宜采用有碱活性的细骨料。
表3-1 混凝土用海砂贝壳含量
表3-2 人工砂中的石粉含量
4.矿物掺合料质量控制标准
（1）用于混凝土中的矿物掺合料包括粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰、钢渣粉、磷渣粉，可采用2种或2种以上的矿物掺合材料按照一定比例混合使用。粉煤灰应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T 1596—2005）的有关规定；粒化高炉矿渣粉应当符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB/T 18046—2008）的有关规定；钢渣粉应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》（GB/T 20491—2006）的有关规定；其他矿物掺合料应符合现行国家标准的规定并满足混凝土性能要求；矿物掺合料的放射性应符合现行国家标准《建筑材料放射性核素限量》（GB 6566—2010）中的有关规定。
（2）粉煤灰的主要控制项目应包括细度、需水量比、烧失量和三氧化硫含量，C类粉煤灰的主要控制项目还应包括游离氧化钙含量和安定性；粒化高炉矿渣粉的主要控制项目应包括比表面积、活性指数和流动度比；钢渣粉的主要控制项目应包括比表面积、活性指数、流动度比、游离氧化钙含量、三氧化硫含量、氧化镁和安定性；磷渣粉的主要控制项目应包括细度、活性指数、流动度比、五氧化二磷和安定性；“硅灰”的主要控制项目应包括比表面积和二氧化硅含量；矿物掺合料的主要控制项目应包括放射性。
（3）矿物掺合料的应用应符合以下规定：①掺用矿物掺合料的混凝土，宜采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥；②在混凝土中掺用矿物掺合料时，矿物掺合料的种类和掺量应经试验确定；③在配制混凝土时，矿物掺合料与高效减水剂应同时使用；④对于高强混凝土或有抗渗、抗冻、抗腐蚀、耐磨或其他特殊要求的混凝土，不宜采用低于Ⅱ级的粉煤灰；⑤对于高强混凝土和耐腐蚀要求的混凝土，当需要采用“硅灰”时，宜采用二氧化硅含量不小于90％的“硅灰”。
5.外加剂质量控制标准
（1）外加剂应符合现行国家标准《混凝土外加剂》（GB 8076—2008）、《混凝土防冻剂》（JC 475—2004）和《混凝土膨胀剂》（GB 23439—2009）中的有关规定。
（2）外加剂质量主要控制项目应包括 掺加外加剂混凝土性能和外加剂匀质性2方面。混凝土性能方面的主要控制项目应包括减水率、凝结时间差和抗压强度比，外加剂匀质性方面的主要控制项目应包括pH值、氯离子含量、碱含量。引气剂和引气减水剂主要控制项目还应包括含气量；防冻剂主要控制项目还应包括含气量和50次冻融强度损失率比；膨胀剂主要控制项目还应包括凝结时间、限制膨胀率和抗压强度。
（3）外加剂应用方面除应符合现行国家标准《混凝土外加剂应用技术规范》 （GB 50119—2011）中的有关规定外，还应符合下列规定：①在混凝土中掺用外加剂时，外加剂与水泥具有良好的适应性，其种类和掺量应经过试验确定；②高强混凝土宜采用高性能减水剂，有抗冻要求的混凝土宜采用引气剂或引气减水剂，大体积混凝土宜采用缓凝剂或缓凝减水剂，混凝土冬季施工可釆用防冻剂；③外加剂中的氯离子含量、碱含量应满足混凝土的设计要求；④配制混凝土的外加剂，宜采用液态外加剂。
6.混凝土用水质量控制标准
（1）混凝土用水应符合现行的行业标准《混凝土用水标准》（JGJ 63—2006）中的有关规定。
（2）混凝土用水主要控制项目包括pH值、不溶物含量、可溶物含量、硫酸根离子含量、氯离子含量、水泥凝结时间差和水泥“胶砂”强度比，当混凝土骨料为碱活性时，主要控制项目还应包括碱含量。
（3）混凝土用水的应用应符合以下规定：①未经处理海水严禁用于钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土；②当混凝土骨料为碱活性时，混凝土用水不得采用混凝土企业生产设备洗刷水。
四、混凝土检测技术标准
混凝土检测技术标准主要包括《混凝土质量控制标准》（GB 50164—2011）；《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204—2002）（2011年版）；《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ 55—2011）；《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T 50080—2002）；《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081—2002）；《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082—2009）；《混凝土强度检验评定标准》（GB/T 50107—2010）；《混凝土耐久性检验评定标准》（JGJ/T 193—2003）；《地下防水工程施工质量验收规范》（GB 50208—2011）；《建筑地面工程施工质量验收规范》（GB 50209—2010）；《混凝土外加剂应用技术规范》（GB 50119—2011）等。