2.3　框架结构材料

2.3.1　水泥

水泥为粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好地硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。cement一词由拉丁文caementum发展而来，是碎石及片石的意思。早期石灰与火山灰的混合物与现代的石灰火山灰水泥很相似，用它胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。长期以来，它作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。

（1）水泥按用途及性能分

① 通用水泥　通用水泥指一般土木建筑工程通常采用的水泥。通用水泥主要是指：GB 175—2007规定的六大类水泥，即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。

② 专用水泥　专用水泥指有专门用途的水泥。如G级油井水泥，道路硅酸盐水泥。

③ 特性水泥　特性水泥指某种性能比较突出的水泥。如快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、磷铝酸盐水泥和磷酸盐水泥。

（2）水泥类型的定义

① 硅酸盐水泥　由硅酸盐水泥熟料、0～5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥，分P.Ⅰ和P.Ⅱ，即国外通称的波特兰水泥。

② 普通硅酸盐水泥　由硅酸盐水泥熟料、6%～20%混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥），代号：P·O。

③ 矿渣硅酸盐水泥　由硅酸盐水泥熟料、20%～70%粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥，代号：P·S。

④ 火山灰质硅酸盐水泥　由硅酸盐水泥熟料、20%～40%火山灰质混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为火山灰质硅酸盐水泥，代号：P·P。

⑤ 粉煤灰硅酸盐水泥　由硅酸盐水泥熟料、20%～40%粉煤灰和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，代号：P·F。

⑥ 复合硅酸盐水泥　由硅酸盐水泥熟料、20%～50%两种或两种以上规定的混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水泥），代号P·C。

⑦ 中热硅酸盐水泥　以适当成分的硅酸盐水泥熟料、加入适量石膏磨细制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料。

⑧ 低热矿渣硅酸盐水泥　以适当成分的硅酸盐水泥熟料、加入适量石膏磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料。

⑨ 快硬硅酸盐水泥　由硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成早强度高的以3d抗压强度表示标号的水泥。

⑩ 抗硫酸盐硅酸盐水泥　由硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏磨细制成的抗硫酸盐腐蚀性能良好的水泥。

白色硅酸盐水泥　由氧化铁含量少的硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成的白色水泥。

道路硅酸盐水泥　由道路硅酸盐水泥熟料、0～10%活性混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为道路硅酸盐水泥，简称道路水泥。

砌筑水泥　由活性混合材料，加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏，磨细制成主要用于砌筑砂浆的低标号水泥。

油井水泥　由适当矿物组成的硅酸盐水泥熟料、适量石膏和混合材料等磨细制成的适用于一定井温条件下油、气井固井工程用的水泥。

石膏矿渣水泥　以粒化高炉矿渣为主要组分材料，加入适量石膏、硅酸盐水泥熟料或石灰磨细制成的水泥。

新型复合水泥　一种新型纤维混凝土材料ECC，它具有比普通混凝土更高的抗拉、耐磨、韧性、耐酸碱、致密性、抗击打等一系列优质的特性，耐冲击力和次数是普通混凝土的3倍以上，裂缝控制能力使其能自我修复。更具神奇色彩的是，它有类似金属材料的拉伸强化性能，极限拉伸应变可达5%～6%，接近钢材的塑性，因此被俗称为“可弯曲水泥”。

铝酸盐水泥　以铝酸钙为主的铝酸盐水泥熟料，磨细制成的水硬性胶凝材料称为铝酸盐水泥，代号CA。其性质是快硬、早强、高温下后期强度不变；水化热高，放热快；耐热性强；耐腐蚀性强。

硫铝酸盐水泥　以适当成分的生料，经煅烧所得的以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物成分的水泥熟料掺加不同量的石灰石、适量石膏共同磨细制成，具有水硬性的胶凝材料。硫铝酸盐水泥分为快硬硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥、自应力硫铝酸盐水泥。

彩色硅酸盐水泥　在白色水泥生料中加入少量金属氧化物作为着色剂，直接烧成彩色熟料，然后再磨细制成彩色水泥。若制造红色、黑色或棕色水泥时，可在普通水泥中加耐碱矿物颜料，不一定用白色水泥。

明矾石膨胀水泥　以硅酸盐水泥熟料为主，掺合铝质熟料、石膏和粒化高炉矿渣（或粉煤灰），按适当比例磨细制成的具有膨胀性能的水硬性胶凝材料，称为明矾石膨胀水泥。

2.3.2　骨料

骨料，即在混凝土中起骨架或填充作用的粒状松散材料。骨料作为混凝土中的主要原料，在建筑物中起骨架和支撑作用。在拌料时，水泥经水搅拌时，成稀糊状，如果不加骨料的话，它将无法成形，将导致无法使用，所以说骨料是建筑中十分重要的原料。

粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料，俗称石。常用的有碎石及卵石两种。碎石是天然岩石或岩石经机械破碎、筛分制成的，粒径大于4.75mm的岩石颗粒。卵石是由自然风化、水流搬运和分选、堆积而成的、粒径大于4.75mm的岩石颗粒。

粒径4.75mm以下的骨料称为细骨料，俗称砂。砂按产源分为天然砂、人工砂两类。天然砂是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的、粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。天然砂包括河砂、湖砂、山砂和淡化海砂。人工砂是经除土处理的机制砂、混合砂的统称。

再生骨料，即由废弃混凝土制备的骨料称为再生混凝土骨料，简称再生骨料。仅仅通过简单破碎和筛分工艺制备的再生骨料颗粒棱角多、表面粗糙、组分中还含有硬化水泥砂浆，再加上混凝土块在破碎过程中因损伤累积在内部造成大量微裂纹，导致再生骨料自身的孔隙率大、吸水率大、堆积密度小、空隙率大、压碎指标高。这种再生骨料制备的再生混凝土水量较大、硬化后的强度低、弹性模量低，而且抗渗性、抗冻性、抗碳化能力、收缩、徐变和抗氯离子渗透性等耐久性能均低于普通混凝土。为了提高再生混凝土的性能，须对简单破碎获得的低品质再生骨料进行强化处理，即通过改善骨料粒形和除去再生骨料表面所附着的硬化水泥石，提高骨料的性能。强化后的再生骨料不仅性能显著提高，而且不同强度等级废混凝土制备的再生骨料性能差异也较小，有利于再生骨料的质量控制，便于再生混凝土的推广应用。

中华人民共和国国家标准《混凝土和砂浆用再生细骨料》（GB/T 25176—2001）中对“混凝土和砂浆用建筑垃圾再生细骨料”定义为：由建（构）筑废物中的混凝土、砂浆、石、砖瓦等加工而成，用于配制混凝土和砂浆的粒径不大于4.75mm的颗粒。建筑垃圾再生粗骨料、建筑垃圾再生细骨料不仅用于配制混凝土和砂浆，还可用于生产建筑垃圾再生骨料砖、建筑垃圾再生骨料砌块等，所以，建筑垃圾再生粗骨料、建筑垃圾再生细骨料定义只规定来源和粒径，且废弃混凝土除了废弃普通混凝土，还可以是废弃陶粒混凝土、废弃加气混凝土等。事实上，建筑垃圾再生粗骨料、建筑垃圾再生细骨料的来源也不仅局限于定义中列出的几种建筑垃圾，还可能来源于废弃墙板、废弃砌块等。有些建筑垃圾生产的建筑垃圾再生骨料可能不适于配制混凝土或砂浆，但是可以用来生产建筑垃圾再生骨料砖、建筑垃圾再生骨料砌块等，这样就可以大大提高建筑垃圾的再生利用率，有利于节能减排。在我国，建筑垃圾再生骨料主要用于取代天然骨料来配制普通混凝土或普通砂浆，或者作为原材料用于生产非烧结砌块或非烧结砖。采用建筑垃圾再生骨料部分取代或全部取代天然骨料配制混凝土和砂浆已经在很多工程中得以成功应用，有些商品混凝土搅拌站已经专设储存库将建筑垃圾再生骨料作为一种原材料；利用建筑垃圾再生骨料生产非烧结砌块和非烧结砖能够消化更多的建筑垃圾，是目前我国建筑垃圾资源化利用的重要途径。

2.3.3　矿物掺合料

矿物掺合料，指以氧化硅、氧化铝为主要成分，在混凝土中可以代替部分水泥、改善混凝土性能，且掺量不小于5%的具有火山灰活性的粉体材料。

矿物掺合料是混凝土的主要组成材料，它起着根本改变传统混凝土性能的作用。在高性能混凝土中加入较大量的磨细矿物掺合料，可以起到降低温升，改善工作性，增进后期强度，改善混凝土内部结构，提高耐久性，节约资源等作用。其中某些矿物细掺合料还能起到抑制碱-骨料反应的作用。可以将这种磨细矿物掺合料作为胶凝材料的一部分。高性能混凝土中的水胶比是指水与水泥加矿物细掺合料之比。

矿物掺合料不同于传统的水泥混合材，虽然两者同为粉煤灰、矿渣等工业废渣及沸石粉、石灰粉等天然矿粉，但两者的细度有所不同，由于组成高性能混凝土的矿物细掺合料细度更细，颗粒级配更合理，具有更高的表面活性能，能充分发挥细掺合料的粉体效应，其掺量也远远高过水泥混合材。不同的矿物掺合料对改善混凝土的物理、力学性能与耐久性具有不同的效果，应根据混凝土的设计要求与结构的工作环境加以选择。使用矿物细掺合料与使用高效减水剂同样重要，必须认真试验选择。

矿物掺合料由于其独特的微细集料效应、形态效应及化学活性效应，能改善混凝土的多项性能及有效降低生产成本，在混凝土配制技术中发挥着其他组成材料难以替代的作用。近年来随着预拌混凝土的日益普及，粉煤灰、矿渣粉等矿物掺合料的使用已经非常普遍，而因地域的差异，矿渣粉、粉煤灰等矿物掺合料资源分布不均，对于Ⅰ级粉煤灰、S95等级的矿渣粉这些优质的矿物掺合料在预拌混凝土用量较多的大中城市更是供不应求，导致各种各样的废渣磨细后都成为“粉煤灰”掺合料进入预拌混凝土的原材料市场。

2.3.4　外加剂

混凝土外加剂是在搅拌混凝土过程中掺入，占水泥质量5%以下的，能显著改善混凝土性能的化学物质。在混凝土中掺入外加剂，具有投资少、见效快、技术经济效益显著的特点。随着科学技术的不断进步，外加剂已越来越多地得到应用，外加剂已成为混凝土除4种基本组分以外的第5种重要组分。

（1）品种

① 早强剂

a.无机盐：氯化物、碳酸盐、硝酸盐、硫代硫酸盐、硅酸盐、铝酸盐、碱性氢氧化物等。

b.有机物：三乙醇胺、甲酸钙、乙酸钙、丙酸钙和丁酸钙、尿素、草酸、胺与甲醛缩合物。

② 促凝剂　铁盐、氟化物、氯化铝、铝酸钠、碳酸钾。

③ 减水剂　萘磺酸盐甲醛缩合物、多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩聚物、对氨基苯磺酸甲醛缩聚物、磺化酮醛缩聚物、聚丙烯酸盐及其接枝共聚物等。

④ 膨胀剂　细铁粉或粒状铁粉与氧化促进剂、石灰系、硫铝酸盐系。

⑤ 泵送剂　合成或天然水溶性聚合物增加剂、有机絮凝剂、高比表面无机材料（膨润土、二氧化硅、石棉粉、石棉短纤维等）、水泥外掺料（粉煤灰、水硬石灰、石粉等）。

⑥ 碱-骨料反应抑制剂　锂盐、钡盐、某些引气剂、减水剂、缓凝剂、火山灰。

⑦ 阻锈剂　亚硝酸钠、硝酸钙、苯甲酸钠、木质素磺酸钙、磷酸盐、氟硅酸钠、氟铝酸钠。

（2）外加剂在改善混凝土的性能方面具有以下作用

① 可以减少混凝土的用水量，或者不增加用水量就能增加混凝土的流动度。

② 可以调整混凝土的凝结时间。

③ 减少泌水和离析，改善和易性。

④ 可以减少坍落度损失，增加泵送混凝土的可泵性。

⑤ 可以减少收缩，加入膨胀剂还可以补偿收缩。

⑥ 延缓混凝土初期水化热，降低大体积混凝土的温升速度，减少裂缝发生。

⑦ 提高混凝土早期强度，防止负温下冻结。

⑧ 提高强度，增加抗冻性、抗渗性、抗磨性、耐腐蚀性。

⑨ 控制碱-骨料反应阻止钢筋锈蚀，减少氯离子扩散。

⑩ 制成其他特殊性能的混凝土。

降低混凝土黏度系数等。

2.3.5　建筑砂浆

建筑砂浆是由无机胶凝材料（水泥）、细骨料和水，有时也掺入某些掺合料组成。建筑砂浆是建筑工程中用量最大、用途最广的建筑材料之一，它常用于砌筑砌体，大型墙板、砖石墙的勾缝，以及装饰材料的黏结等。砂浆的种类很多，根据用途不同可分为砌筑砂浆、抹面砂浆。抹面砂浆包括普通抹面砂浆、装饰抹面砂浆、特种砂浆，如防水砂浆、耐酸砂浆、吸声砂浆等。根据胶凝材料的不同可分为水泥砂浆、石灰砂浆、混合砂浆，包括水泥石灰砂浆、水泥黏土砂浆、石灰黏土砂浆、石灰粉煤灰砂浆等。

（1）砌筑砂浆　将砖、石、砌块等黏结成为砌体的砂浆称为砌筑砂浆。它起着黏结和传递荷载的作用，是砌体的重要组成部分。主要品种有水泥砂浆和水泥混合砂浆。水泥砂浆是由水泥、细骨料和水配制成的砂浆。水泥混合砂浆是由水泥、细骨料、掺加料及水配制成的砂浆。

（2）抹面砂浆　凡涂抹在建筑物或建筑构件表面的砂浆，统称为抹面砂浆。根据抹面砂浆功能的不同，可将抹面砂浆分为普通抹面砂浆、装饰砂浆和具有某些特殊功能的抹面砂浆（如防水砂浆、绝热砂浆、吸声砂浆和耐酸砂浆等）。对抹面砂浆要求具有良好的和易性，容易抹成均匀平整的薄层，便于施工。还应有较高的黏结力，砂浆层应能与底面黏结牢固，长期不致开裂或脱落。处于潮湿环境或易受外力作用的部位（如地面和墙裙等），还应具有较高的耐水性和强度。与砌筑砂浆相比，抹面砂浆具有抹面层不承受荷载；抹面层与基底层要有足够的黏结强度，使其在施工中或长期自重和环境作用下不脱落、不开裂；抹面层多为薄层，并分层涂抹，面层要求平整、光洁、细致、美观等。

① 普通抹面砂浆　普通抹面砂浆是建筑工程中用量最大的抹灰砂浆。其功能主要是保护墙体、地面不受风雨及有害杂质的侵蚀，提高防潮、防腐蚀、抗风化性能，增加耐久性；同时可使建筑达到表面平整、清洁和美观的效果。

抹面砂浆通常分为两层或三层进行施工。各层砂浆要求不同，因此每层所选用的砂浆也不一样。一般底层砂浆起黏结基层的作用，要求砂浆应具有良好的和易性和较高的黏结力，因此底面砂浆的保水性要好，否则水分易被基层材料吸收而影响砂浆的黏结力。基层表面粗糙些有利于与砂浆的黏结。中层抹灰主要是为了找平，有时可省略去不用。面层抹灰主要为了平整美观，因此选用细砂。

用于砖墙的底层抹灰，多用石灰砂浆；用于板条墙或板条顶棚的底层抹灰多用混合砂浆或石灰砂浆；混凝土墙、梁、柱、顶板等底层抹灰多用混合砂浆、麻刀石灰浆或纸筋石灰浆。

在容易碰撞或潮湿的地方，应采用水泥砂浆。如墙裙、踢脚板、地面、雨棚、窗台以及水池、水井等处，一般多用1∶2.5的水泥砂浆。

② 特种抹面砂浆

a.防水砂浆。防水砂浆是一种抗渗性高的砂浆。防水砂浆层又称刚性防水层，适用于不受震动和具有一定刚度的混凝土或砖石砌体的表面，对于变形较大或可能发生不均匀沉陷的建筑物，都不宜采用刚性防水层。

防水砂浆按其组成可分为：多层抹面水泥砂浆、掺防水剂防水砂浆、膨胀水泥防水砂浆和掺聚合物防水砂浆四类。

常用的防水剂有氯化物金属盐类防水剂、水玻璃类防水剂和金属皂类防水剂等。

防水砂浆的防渗效果在很大程度上取决于施工质量，因此施工时要严格控制原材料的质量和配合比。防水砂浆层一般分四层或五层施工，每层厚约5mm，每层在初凝前压实一遍，最后一层要进行压光。抹完后要加强养护，防止脱水过快造成干裂。总之刚性防水必须保证砂浆的密实性，对施工操作要求高，否则难以获得理想的防水效果。

b.保温砂浆。

保温砂浆又称绝热砂浆，是采用水泥、石灰和石膏等胶凝材料与膨胀珍珠岩或膨胀蛭石、陶砂等轻质多孔骨料按一定比例配合制成的砂浆。保温砂浆具有轻质、保温隔热、吸声等性能，其热导率为0.07～0.10W/（m·K），可用于屋面保温层、保温墙壁以及供热管道保温层等处。

常用的保温砂浆有水泥膨胀珍珠砂浆、水泥膨胀蛭石砂浆和水泥石灰膨胀蛭石砂浆等。随着国内节能减排工作的推进，出现了众多新型墙体保温材料，其中EPS（聚苯乙烯）颗粒保温砂浆就是一种得到广泛应用的新型外保温砂浆，其采用分层抹灰的工艺，最大厚度可达100mm，此砂浆保温、隔热、阻燃、耐久。

c.吸声砂浆。

一般绝热砂浆是由轻质多孔骨料制成的，都具有吸声性能。另外，也可以用水泥、石膏、砂、锯末按体积比为1∶1∶3∶5配制成吸声砂浆，或在石灰、石膏砂浆中掺入玻璃纤维和矿棉等松软纤维材料制成。吸声砂浆主要用于室内墙壁和平顶。

d.耐酸砂浆。

用水玻璃（硅酸钠）与氟硅酸钠拌制成耐酸砂浆，有时也可掺入石英岩、花岗岩、铸石等粉状细骨料。水玻璃硬化后具有很好的耐酸性能。耐酸砂浆多用作衬砌材料、耐酸地面和耐酸容器的内壁防护层。

e.装饰砂浆。

装饰砂浆是直接用于建筑物内外表面，以提高建筑物装饰艺术性为主要目的的抹面砂浆。它是常用的装饰手段之一。装饰砂浆的底层和中层抹灰与普通抹面砂浆基本相同，主要是装饰砂浆的面层，要选用具有一定颜色的胶凝材料和骨料以及采用某种特殊的操作工艺，使表面呈现出各种不同的色彩、线条与花纹等装饰效果。

装饰砂浆所采用的胶凝材料有普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥和白水泥、彩色水泥，常用的水泥中掺加耐碱矿物颜料配成彩色水泥以及石灰、石膏等。骨料常采用大理石、花岗岩等带颜色的细石渣或玻璃、陶瓷碎粒。

2.3.6　混凝土

混凝土，是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料，与水（可含外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。

（1）混凝土分类

① 按胶凝材料分

a.无机胶凝材料混凝土，包括石灰硅质胶凝材料混凝土（如硅酸盐混凝土）、硅酸盐水泥系混凝土（如硅酸盐水泥、普通水泥，矿渣水泥，粉煤灰水泥、火山灰质水泥、早强水泥混凝土等）、钙铝水泥系混凝土（如高铝水泥、纯铝酸盐水泥、喷射水泥，超速硬水泥混凝土等）、石膏混凝土、镁质水泥混凝土、硫黄混凝土、水玻璃氟硅酸钠混凝土、金属混凝土（用金属代替水泥作胶结材料）等。

b.有机胶凝材料混凝土。主要有沥青混凝土和聚合物水泥混凝土、树脂混凝土、聚合物浸渍混凝土等。

② 按使用功能分　结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土等。

③ 按掺合料分　粉煤灰混凝土、硅灰混凝土、矿渣混凝土、纤维混凝土等。

另外，混凝土还可按抗压强度分为：低强混凝土（抗压强度＜30MPa）、中强度混凝土（抗压强度30～60MPa）和高强度混凝土（抗压强度≥60MPa）；按每立方米水泥用量又可分为：贫混凝土（水泥用量≤170kg）和富混凝土（水泥用量≥230kg）等。

（2）混凝土的腐蚀　混凝土材料是一种耐久性材料，但是本质上是一种非均匀的多孔材料，在二氧化碳、水、氯离子、硫酸盐等的介质的侵蚀作用下，不可避免地受到外来因素的影响而腐蚀，混凝土会加速破坏，其使用寿命会大大缩短。

① 盐类结晶　当混凝土与含有大量可溶性盐类化合物的水接触时，这些盐类化合物会渗入混凝土中，经过水分的蒸发，盐类在混凝土中不断浓缩，最后形成结晶，而结晶过程还往往伴随体积的增大。因此，造成混凝土材料的开裂破坏。典型当属硫酸盐腐蚀。在混凝土材料的使用中，化学腐蚀中最广泛和最普通的形式是硫酸盐的腐蚀。硫酸盐与水泥中的钙钒石发生反应生成硫铝酸盐，并伴有体积的增大，而导致混凝土材料的开裂。这种开裂进一步加速了硫酸盐对混凝土基体的腐蚀。

② 渗滤盐霜　当水分从混凝土表面渗出时，混凝土表面总会出现盐霜。这些盐类由混凝土渗析出，经蒸发水分后结晶而成，或是与大气中二氧化碳相互作用的结晶。表明混凝土内部发生了明显的渗滤，严重的渗滤导致孔隙率增加，从而降低了混凝土层的强度和增加了受侵蚀性化合物的作用。

③ 酸碱腐蚀　混凝土材料是一种碱性材料，一般不会遭受碱性物质的腐蚀。但在化工企业中，长时间接触高浓度碱性物质也会使混凝土材料破坏。混凝土材料对酸的抵抗能力较弱。比如，碳酸与氢氧化钙反应形成可溶性的碳酸氢钙。因此，碳酸对混凝土有较大的腐蚀性，是空气中的二氧化碳对混凝土材料产生腐蚀的原因。

（3）混凝土性能

① 和易性　混凝土拌和物最重要的性能，主要包括流动性、黏聚性和保水性三个方面。它综合表示拌合物的稠度、流动性、可塑性、抗分层离析泌水的性能及易抹面性等。测定和表示拌合物和易性的方法和指标很多，中国主要采用截锥坍落筒测定的坍落度（mm）及用维勃仪测定的维勃时间（s），作为稠度的主要指标。

② 强度　强度是混凝土硬化后的最重要的力学性能，是指混凝土抵抗压、拉、弯、剪等应力的能力。水灰比、水泥品种和用量、集料的品种和用量以及搅拌、成形、养护，都直接影响混凝土的强度。混凝土按标准抗压强度（以边长为150mm的立方体为标准试件，在标准养护条件下养护28d，按照标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度）划分的强度等级，称为标号，分为C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80、C85、C90、C95、C100共19个等级。混凝土的抗拉强度仅为其抗压强度的1/10～1/20。提高混凝土抗拉、抗压强度的比值是混凝土改性的重要方面。

③ 变形　混凝土在荷载或温湿度作用下会产生变形，主要包括弹性变形、塑性变形、收缩和温度变形等。混凝土在短期荷载作用下的弹性变形主要用弹性模量表示。在长期荷载的作用下，应力不变，应变持续增加的现象为徐变，应变不变，应力持续减少的现象为松弛。由于水泥水化、水泥石的碳化和失水等原因产生的体积变形，称为收缩。

④ 耐久性　耐久性是混凝土在使用过程中抵抗各种破坏因素作用的能力。混凝土耐久性的好坏，决定混凝土工程的寿命。它是混凝土的一个重要性能，因此长期以来受到人们的高度重视。

在一般情况下，混凝土具有良好的耐久性。但在寒冷地区，特别是在水位变化的工程部位以及在饱水状态下受到频繁的冻融交替作用时，混凝土易于损坏。为此对混凝土要有一定的抗冻性要求。用于不透水的工程时，要求混凝土具有良好的抗渗性和耐蚀性。抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性为混凝土耐久性。

影响混凝土耐久性的破坏作用主要有6种。

a.冻融：是最常见的破坏作用，以致有时人们用抗冻性来代表混凝土的耐久性。冻融循环在混凝土中产生内应力，促使裂缝发展、结构疏松，直至表层剥落或整体崩溃。

b.水的浸蚀：包括淡水的浸溶作用、含盐水和酸性水的侵蚀作用等。其中硫酸盐、氯盐、镁盐和酸类溶液在一定条件下可产生剧烈的腐蚀作用，导致混凝土的迅速破坏。环境水作用的破坏过程可概括成为两种变化：一是减少组分，即混凝土中的某些组分直接溶解或经过分解后溶解；二是增加组分，即溶液中的某些物质进入混凝土中产生化学、物理或物理化学变化，生成新的产物。上述组分的增减导致混凝土体积的不稳定。

c.风化：包括干湿、冷热的循环作用。在温度、湿度变幅大、变化快的地区以及兼有其他破坏因素（例如盐、碱、海水、冻融等）作用时，常能加速混凝土的崩溃。

d.中性化：在空气中的某些酸性气体，如Cl2、H2S和CO2在适当温、湿度条件下使混凝土中液相的碱度降低，引起某些组分的分解，并使体积发生变化。

e.钢筋锈蚀：在钢筋混凝土中，钢筋因电化学作用生锈，体积增加，胀坏混凝土保护层，结果又加速了钢筋的锈蚀，这种恶性循环使钢筋与混凝土同时受到严重的破坏，成为毁坏钢筋混凝土结构的一个最主要原因。

f.碱-集料反应：最常见的是水泥或水中的（碱分Na2O、K2O）和某些活性集料（如蛋白石、燧石、安山岩、方石英）中的SiO2起反应，在界面区生成碱的硅酸盐凝胶，使体积膨胀，最后能使整个混凝土建筑物崩解。这种反应又名碱-硅酸反应。此外还有碱-硅酸盐反应与碱-碳酸盐反应。

此外，有人将抵抗磨损、气蚀、冲击以至高温等作用的能力也纳入耐久性的范围。

上述各种破坏作用还常因其具有循环交替和共存叠加而加剧。前者导致混凝土材料的疲劳；后者则使破坏过程加剧并复杂化而难于防治。

要提高混凝土的耐久性，必须从抵抗力和作用力两个方面入手。一方面增加抵抗力就能抑制或延缓作用力的破坏。因此提高混凝土的强度和密实性常常有利于耐久性的改善，其中密实性尤为重要，因为孔缝常是破坏因素进入混凝土内部的途径，所以混凝土的抗渗性和抗冻性密切相关。另一方面通过改善环境以削弱作用力，也能提高混凝土的耐久性。此外，还可采用外加剂（例如引气剂之对于抗冻性等），谨慎选择水泥和集料，掺加聚合物，使用涂层材料等，来有效地改善混凝土的耐久性，延长混凝土工程的安全使用期。

耐久性是一项长期性能，而破坏过程又十分复杂。因此，要较准确地进行测试及评价，还存在着不少困难。只是采用快速模拟试验，对在一个或少数几个破坏因素作用下的一种或几种性能变化，进行对比并加以测试的方法还不够理想，评价标准也不统一，对于破坏机理及相似规律更缺少深入的研究，因此到目前为止，混凝土的耐久性还难于预测。除了试验室的快速试验以外，进行长期暴露试验和工程实物的观测，从而积累长期数据，将有助于耐久性的正确评定。

（4）商品混凝土　商品混凝土是指以集中搅拌、远距离运输的方式向建筑工地供应一定要求的混凝土。它包括混合物搅拌、运输、泵送和浇筑等工艺过程。严格地讲商品混凝土是指混凝土的工艺和产品，而不是混凝土的品种，它应包括大流动性混凝土、流态混凝土、泵送混凝土、高强混凝土、大体积混凝土、防渗抗裂混凝土或高性能混凝土等。因此、商品混凝土是现代混凝土与现代化施工工艺的结合，它的普及程度能代表一个国家或地区的混凝土施工水平和现代化程度。集中搅拌的商品混凝土主要用于现浇混凝土工程，混凝土从搅拌、运输到浇灌需1～2h，有时超过2h。因此商品混凝土搅拌站合理的供应半径应在10km之内。

（5）纤维混凝土　纤维混凝土是由纤维和水泥基料（水泥石、砂浆或混凝土）组成的复合材料的统称。水泥石、砂浆与混凝土的主要缺点是：抗拉强度低、极限延伸率小、性脆，加入抗拉强度高、极限延伸率大、抗碱性好的纤维，可以克服这些缺点。

所用纤维按其材料性质可分为：

金属纤维：如钢纤维（钢纤维混凝土）、不锈钢纤维（适用于耐热混凝土）。

无机纤维：主要有天然矿物纤维（温石棉、青石棉、铁石棉等）和人造矿物纤维（抗碱玻璃纤维及抗碱矿棉等碳纤维）。

有机纤维：主要有合成纤维（聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、尼龙、芳族聚酰亚胺等）和植物纤维（西沙尔麻、龙舌兰等），合成纤维混凝土不宜使用于高于60℃的热环境中。

纤维混凝土与普通混凝土相比，虽有许多优点，但毕竟代替不了钢筋混凝土。人们开始在配有钢筋的混凝土中掺加纤维，使其成为钢筋-纤维复合混凝土，这又为纤维混凝土的应用开发了一条新途径。

纤维混凝土的主要品种有石棉水泥、钢纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土及碳纤维混凝土、植物纤维混凝土和高弹模合成纤维混凝土等。

① 钢纤维混凝土　普通钢纤维混凝土，主要使用低碳钢纤维。耐火混凝土，则必须使用不锈钢纤维。钢纤维混凝土一般使用425号、525号普通硅酸盐水泥，高强钢纤维混凝土可使用625号硅酸盐水泥或明矾石水泥。使用的粗骨料最大粒径以不超过15mm为宜。为改善拌合物的和易性，必须使用减水剂或高效减水剂。混凝土的砂率一般不应低于50%，水泥用量比普通未掺纤维的应高10%左右。

② 玻璃纤维混凝土　在玻璃纤维混凝土中使用的纤维必须是抗碱玻璃纤维，以抵抗混凝土中Ca（OH）2的侵蚀。抗碱玻璃纤维，在普通硅酸盐水泥中也只能减缓侵蚀，欲大幅度提高使用寿命，应该使用硫铝酸盐水泥。

③ 聚丙烯纤维混凝土　聚丙烯膜裂纤维是一种束状的合成纤维，拉开后成网络状，也可切成长度为19～64mm的短切使用。为防止老化，使用前应装于黑色包装容器中。

2.3.7　钢筋

（1）热轧钢筋　热轧钢筋是钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土的主要组成材料之一，不仅要求有较高的强度，而且应有良好的塑性、韧性和可焊性能。热轧钢筋主要有Q235轧制的光圆钢筋和由合金钢轧制的带肋钢筋两类。

① 热轧光圆钢筋　热轧光圆钢筋按照强度等级分类为Ⅰ级钢筋，其强度等级代号为R235，用Q235碳素结构钢轧制而成。它的强度较低，但具有塑性好、伸长率高、便于弯曲成形、容易焊接等特点。它的使用范围很广，可用作中、小型钢筋混凝土结构的主要受力钢筋、构件的箍筋，还可作为冷轧带肋钢筋和冷拔低碳钢丝的原材料。

② 热轧带肋钢筋。钢筋混凝土用热轧带肋钢筋采用低合金钢热轧而成，横截面通常为圆形，且表面带有两条纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋。其含碳量为0.17%～0.25%，主要合金元素有硅、锰、钒、铌、钛等，有害元素硫和磷的含量应控制在0.045%以下。其牌号有HRB335、HRB400、HRB500三种。热轧带肋钢筋具有较高的强度，塑性和可焊性也较好。钢筋表面带有纵肋和横肋，从而加强了钢筋与混凝土之间的握裹力。可用于钢筋混凝土结构的受力钢筋以及预应力钢筋。

（2）冷拉热轧钢筋　将热轧钢筋在常温下拉伸至超过屈服点小于抗拉强度的某一应力，然后卸荷，即成了冷拉钢筋。冷拉可使屈服点提高17%～27%，材料变脆、屈服阶段缩短，伸长率降低，冷拉时效后强度略有提高。实际操作中可将冷拉、除锈、调直、切断合并为一道工序，这样简化了流程，提高了效率。冷拉既可以节约钢材，又可制作预应力钢筋，是钢筋加工的常用方法之一。

（3）冷轧带肋钢筋　冷轧带肋钢筋采用热轧圆盘条经冷轧而成，表面带有沿长度方向均匀分布的二面或三面的月牙肋。

冷轧带肋钢筋强度高，塑性、焊接性较好，握裹力强，广泛用于中、小预应力混凝土结构构件和普通钢筋混凝土结构构件中，也可以用冷轧带肋钢筋焊接成钢筋网使用于上述构件的生产。

根据国家标准《冷轧带肋钢筋》（GB 13788—2008）规定，冷轧带肋钢筋的牌号表示为CRBXXX。钢筋牌号共有CRB550、CRB650、CRB800、CRB970牌号，分别表示抗拉强度不小于550MPa、650MPa、800MPa、970MPa的钢筋。公称直径范围为4～12mm。其中CRB650的公称直径为4mm、5mm、6mm。

（4）热处理钢筋　预应力混凝土用热处理钢筋是用热轧中碳低合金钢钢筋经淬火、回火调质处理的钢筋。通常有直径为6mm、8.2mm、10mm三种规格，抗拉强度1470MPa，屈服强度≥1323MPa，伸长率≥6%。为增加与混凝土的黏结力，钢筋表面常轧有通长的纵筋和均布的横肋。一般卷成直径为1.7～2.0m的弹性盘条供应，开盘后可自行伸直。使用时应按所需长度切割，不能用电焊或氧气切割，也不能焊接，以免引起强度下降或脆断。热处理钢筋的设计强度取标准强度的0.8，先张法和后张法预应力的张拉控制应力分别为标准强度的0.7和0.65。

（5）冷拔低碳钢丝　冷拔低碳钢丝是用6.5～8mm的碳素结构钢Q235或Q215盘条，通过多次强力拔制而成的直径为3mm、4mm、5mm的钢丝。其屈服强度可提高40%～60%。但失去了低碳钢的性能，变得硬脆，属硬钢类钢丝。冷拔低碳钢丝按力学强度分为两级：甲级为预应力钢丝；乙级为非预应力钢丝。冷拔时，应对钢丝的质量严格控制，对其外观要求分批抽样，表面不准有锈蚀、油污、伤痕、皂渍、裂纹等，逐盘检査其力学、工艺性质并要符合表2-1的规定，凡伸长率不合格者，不准用于预应力混凝土构件中。

（6）预应力混凝土用钢丝及钢绞线　预应力混凝土用钢丝及钢绞线是以优质高碳钢圆盘条经等温淬火并拔制而成。按照《预应力混凝土用钢丝》（GB/T 5223—2002）的规定，钢丝可分为冷拉钢丝（代号为RCD）和消除应力钢丝（代号为S）两种，预应力钢丝的直径有3mm、4mm、5mm三种规格，抗拉强度可达1670MPa。

若将预应力钢丝辊压出规律性凹痕，以增强与混凝土的黏结，则成刻痕钢丝。

若将两根、三根或七根圆形断面的钢丝捻成一束，而成预应力混凝土用钢绞线。

钢丝、刻痕钢丝及钢绞线均属于冷加工强化的钢材，没有明显的屈服点，但抗拉强度远远超过热轧钢筋和冷轧钢筋，并具有较好的柔韧性，应力松弛率低。

预应力钢丝、刻痕钢丝和钢绞线适用于大荷载、大跨度及曲线配筋的预应力混凝土。