钢筋混凝土结构用钢—热轧钢筋

冷加工钢筋

在常温下对热轧钢筋进行机械加工（冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、冲压等）而成。常见的品种有冷拉热轧钢筋、冷轧带肋钢筋和冷拔低碳钢丝。

1）冷拉热轧钢筋。在常温下将热轧钢筋拉伸至超过屈服点小于抗拉强度的某一应力，然后卸荷，即制成了冷拉热轧钢筋。如卸荷后立即重新拉伸，卸荷点成为新的屈服点，因此，冷拉可使屈服点提高，材料变脆、屈服阶段缩短，塑性、韧性降低。若卸荷后不立即重新拉伸，而是保持一定时间后重新拉伸，钢筋的屈服强度、抗拉强度进一步提高，而塑性、韧性继续降低，这种现象称为冷拉时效。

2）冷轧带肋钢筋。用低碳钢热轧盘圆条直接冷轧或经冷拔后再冷轧，形成三面或两面横肋的钢筋。冷轧带肋钢筋分为CRB550、CRB650、CRB800、CRB600H、CRB680H、CRB800H六个牌号。CRB550、CRB600H为普通钢筋混凝土用钢筋，CRB650、CRB800、CRB800H为预应力混凝土用钢筋，CRB680H均可。冷轧带肋钢筋克服了冷拉、冷拔钢筋握裹力低的缺点，具有强度高、握裹力强、节约钢材、质量稳定等优点，但塑性降低，强屈比变小。

2）冷轧带肋钢筋。

（4）预应力混凝土用钢丝与钢绞线

预应力钢丝与钢绞线均属于冷加工强化及热处理钢材，拉伸试验时无屈服点，但抗拉强度远远超过热轧钢筋和冷轧钢筋，并具有很好的柔韧性，应力松弛率低，适用于大荷载、大跨度及需要曲线配筋的预应力混凝土结构，如大跨度屋架、薄腹梁、吊车梁等大型构件的预应力结构。　　

预应力钢丝与钢绞线均属于冷加工强化及热处理钢材，拉伸试验时无屈服点，但抗拉强度远远超过热轧钢筋和冷轧钢筋，并具有很好的柔韧性，应力松弛率低，适用于大荷载、大跨度及需要曲线配筋的预应力混凝土结构，如大跨度屋架、薄腹梁、吊车梁等大型构件的预应力结构。　　

钢结构用钢

钢结构用钢主要是热轧成型的钢板、型钢等，其中型钢又分热轧型钢和冷弯薄壁型钢。钢材所用的母材主要是普通碳素结构钢及低合金高强度结构钢。

（1）热轧型钢。按钢材的外形，钢结构常用热轧型钢有：工字钢、H型钢、T型钢、槽钢、等边角钢、不等边角钢等。

（2）冷弯薄壁型钢。薄壁型钢是用薄钢板（通常2～6mm）冷弯或者模压而成，其截面形状多样，可分为角钢、槽钢等开口薄壁型钢及方形、矩形等空心薄壁型钢。薄壁轻型钢结构中主要采用薄壁型钢、圆钢和小角钢，壁厚一般为1.5～5mm，多用于轻型钢结构。

（3）钢板和压型钢板。

按轧制温度的不同，钢板又可分热轧和冷轧两类。土木工程用钢板的钢种主要是碳素结构钢，某些重型结构、大跨度桥梁等也采用低合金钢。钢板规格表示方法为“宽度×厚度×长度”（单位为mm）。按厚度来分，热轧钢板可分为厚板（厚度大于4mm）和薄板（厚度不大于4mm）两种；冷轧钢板只有薄板。厚板可用于型钢的连接与焊接，组成钢结构承力构件，薄板可用作屋面或墙面等围护结构，或作为薄壁型钢的原料。

薄钢板经辊压或冷弯可制成截面呈V形、U形、梯形或类似形状的波纹，并可采用有机涂层、镀锌等表面保护层的钢板，称压型钢板，在建筑上常用作屋面板、楼板、墙板及装饰板等。还可将其与保温材料等复合，制成复合墙板等，用途十分广泛。

钢材的性能

钢材的主要性能包括力学性能和工艺性能。其中力学性能包括抗拉性能、冲击性能、硬度、耐疲劳性能等。工艺性能表示钢材在各种加工过程中的行为，包括弯曲性能和焊接性能等。

1．抗拉性能

表征抗拉性能的技术指标主要是屈服强度、抗拉强度和伸长率。低碳钢（软钢）受拉的应力-应变图能够较好地解释这些重要的技术指标。

四个阶段：

弹性阶段（0→A）

弹塑性阶段（A→B）

塑性阶段（B→C）

应变强化阶段（C→D）

超过D点后试件产生颈缩和断裂。

（1）屈服强度。在弹性阶段0A段，如卸去拉力，试件能恢复原状，此阶段的变形为弹性变形，应力与应变成正比，其比值即为钢材的弹性模量。与A点对应的应力称为弹性极限。

（1）屈服强度。当对试件的拉伸进入塑性变形的屈服阶段AB时，应力的增长滞后于应变的增加，下屈服点（ReL）作为屈服强度的标准值。预应力钢筋混凝土用的高强度钢筋和钢丝具有硬钢的特点，没有明显的屈服平台，这类钢材的屈服点以产生残余变形达到原始标距长度L₀的0.2%时所对应的应力作为规定的屈服强度极限。

（2）抗拉强度。CD阶段曲线逐步上升，其抵抗塑性变形的能力又重新提高，称为强化阶段。对应于最高点D的应力称为抗拉强度（Rm）。

（2）抗拉强度。设计中抗拉强度虽然不能利用，但强屈比（Rm/ReL）能反映钢材的利用率和结构安全可靠程度。强屈比越大，反映钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大，因而结构的安全性越高。但强屈比太大，则反映钢材不能有效地被利用。

（3）伸长率。表征了钢材塑性变形能力。断后伸长率A、最大伸长率Agt。伸长率的大小与标距长度有关。塑性变形在标距内的分布是不均匀的，颈缩处的伸长较大，离颈缩部位越远变形越小。因此原标距与试件的直径之比越大，颈缩处伸长值在整个伸长值中的比重越小，计算伸长率越小。

硬度

钢材的硬度是指表面层局部体积抵抗较硬物体压入产生塑性变形的能力。表征值常用布氏硬度值HB表示。测试钢材硬度的方法常采用布氏法，钢材的布氏硬度值，数值越大，表示钢材越硬。

（一）水泥

水泥是一种良好的矿物胶凝材料，属于水硬性胶凝材料。

1．硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥及掺混合料的硅酸盐水泥（见表）

水泥的凝结硬化包括化学反应（水化）及物理化学作用（凝结硬化）。水泥的水化反应过程是指水泥加水后，熟料矿物及掺入水泥熟料中的石膏与水发生一系列化学反应。

（3）硅酸盐水泥及普通水泥的技术性质

1）细度。表示硅酸盐水泥及普通水泥颗粒的粗细程度。水泥的细度直接影响水泥的活性和强度。颗粒越细，与水反应的表面积大，水化速度快，早期强度高，但硬化收缩较大，且粉磨时能耗大，成本高。但颗粒过粗，又不利于水泥活性的发挥，强度也低。

2）凝结时间。初凝时间为水泥加水拌和起，至水泥浆开始失去塑性所需的时间；终凝时间从水泥加水拌和起，至水泥浆完全失去塑性并开始产生强度所需的时间。硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于6.5h。普通硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h。水泥初凝时间不合要求，该水泥报废；终凝时间不合要求，视为不合格。

3）体积安定性。指水泥在硬化过程中，体积变化是否均匀的性能，简称安定性。水泥安定性不良会导致构件（制品）产生膨胀性裂纹或翘曲变形，造成质量事故。引起安定性不良的主要原因是熟料中游离氧化钙、游离氧化镁或石膏含量过多。安定性不合格的水泥不得用于工程，应废弃。

4）强度。水泥强度是指胶砂的强度而不是净浆的强度，是评定水泥强度等级的依据。按照（质量比）水泥：标准砂=1：3拌和用0.5的水灰比，按规定的方法制成胶砂试件，在标准温度下20±1℃的水中养护，测3d和28d的试件抗折和抗压强度划分强度等级。

5）碱含量。水泥的碱含量将影响构件（制品）的质量或引起质量事故。水泥中碱含量不得大于0.60%或由供需双方商定。

6）水化热。水泥的水化热是水化过程中放出的热量。

（4）混合材料

在生产水泥时，为改善水泥性能，调节水泥强度等级，而加到水泥中的人工或天然矿物材料，称为水泥混合材料。按其性能分为活性（水硬性）混合材料和非活性（填充性）混合材料两类。

1）活性混合材料。常用的活性混合材料有符合国家相关标准的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料。水泥熟料中掺入活性混合材料，可以改善水泥性能、调节水泥强度等级、扩大水泥使用范围、提高水泥产量、利用工业废料、降低成本，有利于环境保护。

2）非活性混合材料。非活性混合材料是指与水泥成分中的氢氧化钙不发生化学作用或很少参加水泥化学反应的天然或人工的矿物质材料，如砂岩、石灰石，活性指标低于相应国家标准要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料。水泥熟料掺入非活性混合材料可以增加水泥产量、降低成本、降低强度等级、减少水化热、改善混凝土及砂浆的和易性等。

其他水泥

（1）铝酸盐水泥

特点：铝酸盐水泥早期强度高，凝结硬化快，具有快硬、早强的特点，水化热高，放热快且放热量集中，同时具有很强的抗硫酸盐腐蚀作用和较高的耐热性，但抗碱性差。

适用于：配制不定型耐火材料；可制成耐高温的耐热混凝土；用于工期紧急的工程；也可用于抗硫酸盐腐蚀的工程和冬季施工的工程。

不适用：不宜用大体积混凝土工程；不能用于与碱溶液接触的工程；不得与未硬化的硅酸盐水泥混凝土接触使用，更不得与硅酸盐水泥或石灰混合使用；不能蒸汽养护，不宜在高温季节施工。

（2）硫铝酸盐水泥

特点及应用：具有快凝、早强、不收缩的特点，宜用于配制早强、抗渗和抗硫酸盐侵蚀等混凝土，适用于浆锚、喷锚支护、抢修、抗硫酸盐腐蚀、海洋建筑等工程。不宜用于高温施工及处于高温环境的工程。

（3）道路硅酸盐水泥

石油沥青中的三大主要组分：油分、树脂和地沥青质。

1）油分。油分为淡黄色至红褐色的油状液体，是沥青中分子量最小和密度最小的组分。油分不溶于酒精。油分赋予沥青以流动性。

2）树脂（沥青脂胶）。沥青脂胶为黄色至黑褐色黏稠状物质（半固体），分子量比油分大，使石油沥青具有良好的塑性和黏结性。沥青脂胶中绝大部分属于中性树脂，在酒精和丙酮中难溶解或溶解度低，赋予沥青以良好的黏结性、塑性和可流动性。沥青树脂中还含有少量的酸性树脂，是沥青中的表面活性物质，改善了石油沥青对矿物材料的浸润性，特别是提高了对碳酸盐类岩石的黏附性，并有利于石油沥青的可乳化性。

3）地沥青质（沥青质）。地沥青质为深褐色至黑色固态无定形物质（固体粉末），不溶于酒精、正戊烷，但溶于三氯甲烷和二硫化碳，染色力强，对光的敏感性强，感光后就不能溶解。地沥青质是决定石油沥青温度敏感性、黏性的重要组成部分，其含量越多，则软化点越高，黏性越大，即越硬脆。

4）其他。沥青碳和似碳物，是石油沥青中分子量最大的，它能降低石油沥青的黏结力。蜡是石油沥青的有害成分。

石油沥青的技术性质

1）防水性。具有良好的防水性（憎水性材料）

2）黏滞性（黏性）。黏滞性的大小与组分及温度有关。地沥青质含量较高，同时又有适量树脂，而油分含量较少时，则黏滞性较大。在一定温度范围内，当温度升高时，则黏滞性随之降低，反之则随之增大。

测定相对黏度的主要方法是用标准黏度计和针入度仪。

对于液体石油沥青或较稀的石油沥青的相对黏度，可用标准黏度计测定的标准黏度表示。

对于黏稠石油沥青的相对黏度是用针入度仪测定的针入度来表示，反映石油沥青抵抗剪切变形的能力。针入度值越小，表明黏度越大。

石油沥青的塑性用延度（伸长度）表示。延度越大，塑性越好。

4）温度敏感性

温度敏感性是指石油沥青的黏滞性和塑性随温度升降而变化的性能。

土木建筑工程宜选用温度敏感性较小的沥青。通常石油沥青中地沥青质含量较多，在一定程度上能够减小其温度敏感性。在工程使用时往往加入滑石粉、石灰石粉或其他矿物填料来减小其温度敏感性。沥青中含蜡量较多时，则会增大温度敏感性。

沥青软化点是反映沥青的温度敏感性的重要指标。一般采用环球法软化点仪测定沥青软化点。

5）大气稳定性

石油沥青在外界条件的综合作用下，随着时间的推移，各组分不断递变，流动性和塑性逐渐减小，硬脆性逐渐增大，直至脆裂，这个过程就是石油沥青的老化。

石油沥青的大气稳定性常以蒸发损失和蒸发后针入度比来评定。蒸发损失百分数越小和蒸发后针入度比越大，则表示大气稳定性越高，“老化”越慢。

注：针入度比即蒸发后针入度占原针入度的百分数。

改性沥青

改性沥青一是改变沥青化学组成，二是使改性剂均匀分布于沥青中形成一定的空间网络结构。

1）橡胶改性沥青

橡胶沥青有较好的混溶性，能使沥青具有橡胶的很多优点，如高温变形性小，低温柔性好。

常见的橡胶改性沥青：

氯丁橡胶改性沥青可用于路面的稀浆封层和制作密封材料和涂料。

丁基橡胶改性沥青多用于道路路面工程和制作密封材料和涂料。

SBS改性沥青具有良好的耐高温性、优异的低温柔性和耐疲劳性，是目前应用最成功和用量最大的一种改性沥青。主要用于制作防水卷材和铺筑高等级公路路面等。

再生橡胶改性沥青可以制成卷材、片材、密封材料、胶粘剂和涂料等。

2）树脂改性沥青

常用的树脂有古马隆树脂、聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯共聚物（EVA），无规聚丙烯（APP）等。古马隆树脂又名香豆桐树脂，树脂掺量约40%，黏性较大。聚乙烯树脂改性沥青的耐高温性和耐疲劳性有显著改善，低温柔性也有所改善。

3）橡胶和树脂改性沥青

使沥青同时具有橡胶和树脂的特性。且树脂比橡胶便宜，橡胶和树脂又有较好的混溶性，所以效果较好。

4）矿物填充料改性沥青

（一）普通混凝土组成材料（水泥+砂子+石子+水+外加剂）

（1）粗细程度及颗粒级配

在砂用量相同的情况下，若砂子过粗，则拌制的混凝土黏聚性较差，容易产生离析、泌水现象；若砂子过细，砂子的总表面积增大，虽然拌制的混凝土黏聚性较好，不易产生离析、泌水现象，但水泥用量增大。

用这种级配良好的砂配制混凝土，不仅所用水泥浆量少，节约水泥，而且可提高混凝土的和易性、密实度和强度。

（2）含泥量（石粉含量）、亚甲蓝（MB）值、泥块含量。根据《混凝土结构通用规范》GB 55008-2021，对于有抗渗、抗冻、抗腐蚀、耐磨或其他特殊要求的混凝土，砂的含泥量和泥块含量分别不应大于3.0%和1.0%； 高强混凝土用砂的含泥量和泥块含量分别不应大于2.0%和0.5% ；机制砂应按石粉的亚甲蓝值指标和石粉的流动比指标控制石粉含量。

（3）坚固性

砂的坚固性是指砂在气候、环境变化或其他物理因素作用下抵抗破裂的能力。按《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52，砂的坚固性用硫酸钠溶液检验，试样经5次循环后其质量损失应符合规范中的要求。建设用砂的坚固性指标不应大于10%。对于有抗渗、抗冻、抗腐蚀、耐磨或其他特殊要求的混凝土，砂的坚固性指标不应大于8%。

（4）有害杂质含量

砂中常有黏土、淤泥、有机物、云母、硫化物及硫酸盐等杂质。砂中有害杂质含量不超过规范规定的标准。钢筋混凝土用砂的氯离子含量不应大于0.03%，预应力混凝土用砂的氯离子含量不应大于0.01%。对于重要工程混凝土所用的砂，还应进行碱活性检验，以确定其适用性。

粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料（石子），包括碎石和卵石。　　

建设用石按卵石含泥量（碎石泥粉含量），泥块含量，针、片状颗粒含量，不规则颗粒含量，硫化物及硫酸盐含量，坚固性，压碎指标，连续级配松散堆积空隙率，吸水率等分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。

（1）含泥量、泥块含量。对于有抗渗、抗冻、抗腐蚀、耐磨或其他特殊要求的混凝土，粗骨料中含泥量和泥块含量分别不应大于1.0%和0.5%； 高强混凝土用粗骨料的含泥量和泥块含量分别不应大于0.5%和0.2%。

（2）最大粒径与颗粒级配。

1）最大粒径。

石子的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，同时不得大于钢筋间最小净距的3/4。对于混凝土实心板，粗骨料最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。

对于泵送混凝土应根据粗骨料品种、泵送高度、输送管径确定最大粒径，碎石的最大粒径应不大于输送管径的1/3，卵石的最大粒径应不大于输送管径的1/2.5。

水泥混凝土路面混凝土板用粗骨料，其最大粒径不应超过40mm。

连续级配是指颗粒的尺寸由大到小连续分级，其中每一级石子都占适当的比例，是现浇混凝土中最常用的一种级配形式。间断级配是省去一级或几级中间粒级的集料级配，其大颗粒之间空隙由比它小几倍的小颗粒来填充。

1）强度。石子的强度用岩石立方体抗压强度和压碎指标表示。

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。在选择采石场或对集料强度有严格要求或对质量有争议时，宜用岩石抗压强度检验。

用压碎指标表示石子强度是通过测定石子抵抗压碎的能力，间接地推测其相应的强度。对于经常性的生产质量控制则用压碎指标值检验较为方便。

2）坚固性

坚固性试验一般采用硫酸钠溶液浸泡法，即将一定量的石子浸泡在一定浓度的硫酸钠溶液中，使溶液渗入集料中，形成结晶膨胀力，会对石子产生破坏，按破坏程度间接判断其坚固性。

结构混凝土用粗骨料的坚固性指标不应大于12%；对于有抗渗、抗冻、抗腐蚀、耐磨或其他特殊要求的混凝土，粗骨料坚固性指标不应大于8%。

（4）有害杂质含量。

石子中含有黏土、淤泥、有机物、硫化物及硫酸盐和其他活性氧化硅等杂质。石子中有害杂质含量不超过规范规定的标准。对于重要工程混凝土所用的卵石、碎石，还应进行碱活性检验，以确定其适用性。

总结：砂子和石子的质量要求（不大于）

（1）外加剂的分类

①改善混凝土拌和物流变性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。

②调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。

③改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂、防冻剂和阻锈剂等。

④改善混凝土其他性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、着色剂等。

（2）常用混凝土外加剂

1）减水剂。混凝土掺入减水剂的技术经济效果。

①保持坍落度不变，掺减水剂可降低单位混凝土用水量，从而降低了水灰比，提高混凝土强度，同时改善混凝土的密实度，提高耐久性。

②保持用水量不变，掺减水剂可增大混凝土坍落度（流动性）。

③保持强度不变，掺减水剂可节约水泥用量。

2）早强剂。常用的早强剂有：氯盐、硫酸盐、三乙醇胺和以它们为基础的复合早强剂。早强剂多用于抢修工程和冬季施工的混凝土。炎热条件以及环境温度低于－5℃时不宜使用早强剂。早强剂不宜用于大体积混凝土。

氯盐早强剂不能用于预应力混凝土结构。

三乙醇胺早强剂对钢筋无锈蚀作用，但三乙醇胺等有机胺类早强剂不宜用于蒸养混凝土。

硫酸盐等无机盐类早强剂不宜用于：

①处于水位变化的结构；

②露天结构及经常受水淋、受水流冲刷的结构；

③相对湿度大于80％环境中使用的结构；

④直接接触酸、碱或其他侵蚀性介质的结构；

⑤有装饰要求的混凝土，特别是要求色彩一致或表面有金属装饰的混凝土。

3）引气剂及引气减水剂。

引气剂是在混凝土搅拌过程中，能引入大量分布均匀的稳定而密封的微小气泡，以减少拌和物泌水离析、改善和易性，同时显著提高硬化混凝土抗冻融耐久性的外加剂。

兼有引气和减水作用的外加剂称为引气减水剂。以松香树脂类的松香热聚物的效果较好，最常使用。引气减水剂减水效果明显，减水率较大，不仅起引气作用而且还能提高混凝土强度，弥补由于含气量而使混凝土强度降低的缺陷，而且节约水泥。

引气剂和引气减水剂，除用于抗冻、防渗、抗硫酸盐混凝土外，还宜用于泌水严重的混凝土、贫混凝土以及对饰面有要求的混凝土和轻骨料混凝土，不宜用于蒸养混凝土和预应力混凝土。

4）缓凝剂。缓凝剂是指延缓混凝土凝结时间，并不显著降低混凝土后期强度的外加剂。兼有缓凝和减水作用的外加剂称为缓凝减水剂。

缓凝剂用于大体积混凝土、炎热气候条件下施工的混凝土或长距离运输的混凝土。最常用的是糖蜜和木质素磺酸钙，糖蜜的效果最好。

5）泵送剂。泵送剂是指能改善混凝土拌和物的泵送性能，使混凝土能顺利通过输送管道，不阻塞，不离析，黏塑性良好。其组分包含缓凝及减水组分，增稠组分（保水），引气组分及高比表面无机掺合料。应用泵送剂温度不宜高于35℃，掺泵送剂过量可能造成堵泵现象。泵送剂不宜用于蒸汽养护混凝土和蒸压养护的预制混凝土。

6）膨胀剂。当膨胀剂用于补偿收缩混凝土时，膨胀率相当于或稍大于混凝土收缩，用于防裂、防水接缝、补强堵塞。当膨胀剂用于自应力混凝土时，膨胀率远大于混凝土收缩率，可以达到预应力或化学自应力混凝土的目的，常用于自应力钢筋混凝土输水、输气、输油压力管，反应罐、水池、水塔及其他自应力钢筋混凝土构件。

掺硫铝酸钙膨胀剂的混凝土，不能用于长期处于环境温度为80℃以上的工程；掺硫铝酸钙类或石灰类膨胀剂的混凝土，不宜使用氯盐类外加剂。

混凝土的强度

（1）立方体抗压强度（f_cu）。按照标准的制作方法制成边长为150mm的立方体试件，在标准养护条件（温度20℃±2℃，相对湿度95%以上或在氢氧化钙饱和溶液中）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，简称立方体抗压强度，是一组试件抗压强度的算术平均值。

（2）立方体抗压强度标准值（f_cu，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（f_cu，K）来确定的。

采用符号C与立方体抗压强度标准值（单位为MPa）表示。普通混凝土划分为C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、 C55、C60、C65、C70、C75和C80共14个等级，C30即表示混凝土立方体抗压强度标准值30MPa≦ f_cu，K < 35MPa。混凝土强度等级是混凝土结构设计、施工质量控制和工程验收的重要依据。

1．设计混凝土配合比的基本要求

①满足混凝土设计的强度等级；②满足施工要求的混凝土和易性；③满足混凝土使用要求的耐久性；④满足上述条件下做到节约水泥和降低混凝土成本。实质上是根据组成材料的情况，确定满足上述四项基本要求的三大参数：水灰比、单位用水量和砂率。

2．混凝土配合比设计的规定

根据混凝土强度等级、耐久性和工作性等要求进行配合比设计。

3．结构混凝土强度等级要求

结构混凝土强度等级的选用应满足工程结构的承载力、刚度及耐久性要求。对设计工作年限为50年的混凝土结构，结构混凝土的强度等级尚应符合下列规定。对设计工作年限大于50年的混凝土结构，结构混凝土的最低强度等级应比下列规定提高。

结构混凝土强度等级之规定：

1．高性能混凝土

高性能混凝土是一种新型高技术混凝土。即采用常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求的各项力学性能，具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。这种混凝土特别适用于高层建筑，桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑物。

（1）特性

1）自密实性好。高性能混凝土的用水量较低，流动性好，抗离析性高，具有较优异的填充性。因此，配合比恰当的大流动性高性能混凝土有较好的自密实性。

2）体积稳定性高。高性能混凝土的体积稳定性较高，具有高弹性模量、低收缩与徐变、低温度变形。高性能混凝土弹性模可达40～50GPa。采用高弹性模量、高强度的粗集料并降低混凝土中水泥浆体的含量，选用合理的配合比配制的高性能混凝土90天龄期的干缩值低于0.04%。

3）强度高。高性能混凝土的抗压强度已超过200MPa。高性能混凝土抗拉强度与抗压强度值比较高强混凝土有明显增加，高性能混凝土的早期强度发展较快，而后期强度的增长率却低于普通强度混凝土。

4）水化热低。由于高性能混凝土的水灰比较低，会较早的终止水化反应，因此，水化热相应的降低。

5）收缩量小。高性能混凝土的总收缩量与其强度成反比，强度越高，总收缩量越小。但高性能混凝土的早期收缩率，随着早期强度的提高而增大。相对湿度和环境温度仍然是影响高性能混凝土收缩性能的两个主要因素。

6）徐变少。高性能混凝土的徐变变形显著低于普通混凝土，高性能混凝土与普通强度混凝土相比较，高性能混凝土的徐变总量（基本徐变与干燥徐变之和）有显著减少。

7）耐久性好。高性能混凝土除通常的抗冻性、抗渗性明显高于普通混凝土之外，高性能混凝土的Cl^-渗透率明显低于普通混凝土。高性能混凝土具有较高的密实性和抗渗性，其抗化学腐蚀性能显著优于普通强度混凝土。

8）耐高温（火）差。高性能混凝土在高温作用下会产生爆裂、剥落。为克服这一性能缺陷，可在高性能混凝土中掺入有机纤维，在高温下混凝土中的纤维能溶解、挥发，形成许多连通的孔隙，使高温作用产生的蒸汽压力得以释放，从而改善高性能混凝土的耐高温性能。

（2）制备高性能混凝土的技术途径

1）选用优质的、符合要求的水泥和粗细集料。

2）选用高效减水剂。

3）选用微细粉。

4）改善混凝土的施工工艺。

4）改善混凝土的施工工艺。

①水泥裹砂混凝土搅拌工艺。

②采用超声波振动或高频振动密实。

③对浇筑成型的新拌混凝土进行真空吸水。

④在真空吸水的同时，最好采用适当的机械振动从而促使新拌混凝土的“液化”而降低脱水阻力，有利于同相颗粒位置的调整，有利于气泡的排出。

高强度混凝土是用普通水泥、砂石作为原料，采用常规制作工艺，主要依靠高效减水剂，或同时外加一定数量的活性矿物掺和料，使硬化后强度等级不低于C60的混凝土。

（1）高强混凝土的特点

1）高强混凝土的优点

①高强混凝土可减少结构断面，降低钢筋用量，增加房屋使用面积和有效空间，减轻地基负荷。

②高强混凝土致密坚硬，其抗渗性、抗冻性、耐蚀性、抗冲击性等诸方面性能均优于普通混凝土。

③对预应力钢筋混凝土构件，高强混凝土由于刚度大、变形小，故可以施加更大的预应力和更早地施加预应力，以及减少因徐变而导致的预应力损失。

2）高强混凝土的不利条件

①高强混凝土容易受到施工各环节中环境条件的影响，所以对其施工过程的质量管理水平要求高。

②高强混凝土的延性比普通混凝土差。

（2）高强混凝土的物理力学性能

1）抗压性能。与中、低强度混凝土相比密实的多，高强混凝土的抗压性能与普通混凝土相比有相当大的差别。

2）早期与后期强度。高强混凝土的水泥用量大，早期强度发展较快，特别是加入高效减水剂促进水化，早期强度更高，早期强度高的后期增长较小，掺高效减水剂的混凝土后期强度增长幅度要低于没有掺减水剂的混凝土。

3）抗拉强度。混凝土的抗拉强度虽然随着抗压强度的提高而提高，但它们之间的比值却随着强度的增加而降低。

4）收缩。高强混凝土的初期收缩大，但最终收缩量与普通混凝土大体相同，用活性矿物拌和料代替部分水泥还可进一步减小混凝土的收缩。

5）耐久性。混凝土的耐久性包括抗渗性、抗冻性、耐磨性及抗侵蚀性等。高强混凝土在这些方面的性能均明显优于普通混凝土，尤其是外加矿物掺和料的高强度混凝土，其耐久性进一步提高。

（3）对高强混凝土组成材料的要求

①应选用质量稳定的硅酸盐或普通硅酸盐水泥；

②粗骨料应采用连续级配，其最大公称粒径不应大于25.0mm；

③细骨料的细度模数2.6～3.0，含泥量不大于2.0%；

④高强度混凝土的水泥用量不应大于550kg/m³。

轻骨料混凝土是用轻粗骨料、轻砂（或普通砂）、胶凝材料、外加剂和水配制而成的干表观密度不大于1950kg/m³的混凝土。

（1）轻骨料混凝土的分类

（2）轻骨料混凝土的物理力学性质。轻骨料本身强度较低，结构多孔，表面粗糙，具有较高吸水率，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13个强度等级。

②表观密度。在抗压强度相同条件下，其干表观密度比普通混凝土低。

③耐久性。因轻骨料混凝土中的水泥水化充分，毛细孔少，与同强度等级的普通混凝土相比，耐久性明显改善。

④轻骨料混凝土的弹性模量比普通混凝土低，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。

防水混凝土又叫抗渗混凝土，防水混凝土的抗渗性能不得小于P₆，一般通过对混凝土组成材料质量改善，合理选择配合比和集料级配，以及掺加适量外加剂，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。

实现混凝土自防水的技术途径有以下几个方面：

（1）提高混凝土的密实度

①调整混凝土的配合比提高密实度。一般应在保证混凝土拌和物和易性的前提下，减小水灰比，改善骨料颗粒级配，降低孔隙率，减少渗水通道。适当提高水泥用量、砂率和灰砂比，在粗骨料周围形成质量良好的、足够厚度的砂浆包裹层，阻断沿粗骨料表面的渗水孔隙。

②掺入化学外加剂提高密实度，在混凝土中掺入适量减水剂、三乙醇胺早强剂或氯化铁防水剂均可提高密实度，增加抗渗性。

③使用膨胀水泥（或掺用膨胀剂）提高混凝土密实度，提高抗渗性。

（2）改善混凝土内部孔隙结构。在混凝土中掺入适量引气剂或引气减水剂，可以形成大量封闭微小气泡，这些气泡相互独立，既不渗水，又使水路变得曲折、细小、分散，可显著提高混凝土的抗渗性。

（3）防水混凝土施工技术要求较高，施工中应尽量少留或不留施工缝，必须留施工缝时需设止水带；模板不得漏浆；原材料质量应严加控制；加强搅拌、振捣和养护工序等。

碾压混凝土是由级配良好的骨料、较低的水泥用量和用水量、较多的混合材料制成的超干硬性混凝土拌和物，经振动碾压等工艺达到高密度、高强度的混凝土，是道路工程、机场工程和水利工程中性能好、成本低的新型混凝土材料。

（1）对碾压混凝土组成材料的要求

①骨料。最大粒径以20mm为宜，当碾压混凝土分两层摊铺时，其下层集料最大粒径采用40mm。

②混合材料。碾压混凝土施工操作时间长，碾压成形后还可能承受上层或附近振动的扰动，为此常加入缓凝剂。为使混凝土在水泥浆用量较少的情况下取得较好的和易性，可加入适量的减水剂；为改善混凝土的抗渗性和抗冻性可加入适量的引气剂。

③水泥。当混合材料掺量较高时宜选用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，以便混凝土尽早获得强度；当不用混合材料或用量很少时，宜选用矿渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥，使混凝土取得良好的耐久性。

（2）碾压混凝土的特点

①内部结构密实、强度高。

②干缩性小、耐久性好。

③节约水泥、水化热低。特别适用于大体积混凝土工程。

混凝土拌和用水和混凝土养护用水包括饮用水、地表水、再生水、混凝土企业设备洗刷水和海水等。对于设计使用年限为100年的结构混凝土，氯离子含量不得超过500mg/L；对使用钢丝或经热处理钢筋的预应力混凝土，氯离子含量不得超过350mg/L。混凝土企业设备洗刷水不宜用于预应力混凝土、装饰混凝土、不得用于使用碱活性或潜在碱活性骨料的混凝土。

在无法获得水源的情况下，海水可用于素混凝土，但不宜用于装饰混凝土。未经处理的海水严禁用于钢筋混凝土和预应力混凝土。

根据《混凝土结构通用规范》GB 55008-2021，混凝土拌合用水应控制PH、硫酸根离子含量、氯离子含量、不溶物含量、可溶物含量；当混凝土骨料具有碱活性时，还应控制碱含量；地表水、地下水、再生水在首次使用前应检测放射性。

（二）沥青混合料的技术性质

沥青混合料应具有抗高温变形、抗低温脆裂、抗滑、耐久等技术性质以及施工和易性。

1．高温稳定性

在综合作用下，能抵抗高温的作用，保持稳定而不产生车辙和波浪等破坏现象。

通常采用高温强度与稳定性作为主要技术指标。常用的测试评定方法有：马歇尔试验法、无侧限抗压强度试验法、史密斯三轴试验法等。

马歇尔试验法比较简便，既便于沥青混合料的配合比设计，也便于工地现场质量检验，我国国家标准也采用了这一方法。但该方法仅适用于热拌沥青混合料。

2．低温抗裂性

低温开裂是由混合料的低温脆化、低温收缩和温度疲劳引起的。

混合料低温脆化用不同温度下弯拉破坏试验评定。

混合料低温收缩可采用低温收缩试验评定。

混合料温度疲劳则可以用低频疲劳试验来评定。

3．耐久性

与组成材料的性质和配合比关系密切。

首先，沥青在大气因素作用下，组分会产生转化，油分减少，沥青质增加，使沥青的塑性逐渐减小，脆性增加，路面的使用品质下降。

其次，以耐久性考虑，沥青混合料应有较高的密实度和较小的空隙率，但是，空隙率过小，将影响沥青混合料的高温稳定性，因此，在我国的有关规范中，对空隙率和饱和度均提出了要求。

耐久性用浸水马歇尔试验或真空饱水马歇尔试验评价。

4．抗滑性

沥青路面的抗滑性能与集料的表面结构（粗糙度）、级配组成、沥青用量等因素有关。

为保证抗滑性能，面层集料应选用质地坚硬具有棱角的碎石，通常采用玄武岩。采取适当增大集料粒径、减少沥青用量及控制沥青的含蜡量等措施，均可提高路面的抗滑性。

5．施工和易性

沥青混合料应具备良好的施工和易性，使混合料易于拌合、摊铺和碾压施工。影响施工和易性的因素很多，如气温、施工机械条件及混合料性质等。

从混合料的材料性质看，影响施工和易性的是混合料的级配和沥青用量。

1．烧结砖（普通砖、多孔砖、空心砖等）

（1）烧结普通砖。其标准尺寸为240mm×115mm×53mm。强度等级（五个等级MU10-MU30）。烧结普通砖具有较高的强度，良好的绝热性、耐久性、透气性和稳定性，且原料广泛，生产工艺简单，因而可用作墙体材料，砌筑柱、拱、窑炉、烟囱、沟道及基础等。

（2）烧结多孔砖。烧结多孔砖是以黏土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原料烧制的主要用于结构承重的多孔砖。多孔砖大面有孔，孔多而小，孔洞垂直于大面（即受压面），孔洞率不小于25%。

烧结多孔砖主要用于六层以下建筑物的承重墙体。

（3）烧结空心砖。其顶面有孔、孔大而少，孔洞为矩形条孔或其他孔形，孔洞率大于40%。由于其孔洞平行于大面和条面，垂直于顶面，使用时大面承压，承压面与孔洞平行，所以这种砖强度不高，而且自重较轻，因而多用于非承重墙。如多层建筑内隔墙或框架结构的填充墙等。

（4）砖的耐久性包括：抗风化性、泛霜、石灰爆裂等指标。抗风化性通常以其抗冻性、吸水率及饱和系数等来进行判别。而石灰爆裂与泛霜均与砖中石灰夹杂有关。

2．轻骨料混凝土小型空心砌块

与普通混凝土小型空心砌块相比，轻骨料混凝土小型空心砌块密度较小、热工性能较好，但干缩值较大，使用时更容易产生裂缝，目前主要用于非承重的隔墙和围护墙。

3．蒸压加气混凝土砌块

加气混凝土砌块广泛用于一般建筑物墙体，还用于多层建筑物的非承重墙及隔墙，也可用于低层建筑的承重墙。体积密度级别低的砌块还用于屋面保温。

3．蒸压加气混凝土砌块

如无切实有效的措施，加气混凝土砌块墙不得在建筑±0.000 以下，或长期浸水、干湿交替部位，以及受化学侵蚀的环境，制品表面经常处于80 ℃ 以上的高温环境。

1．材料要求（包括胶凝材料、细骨料、掺合料、水、外加剂和纤维）

（1）胶凝材料（水泥、石灰、石膏）

在干燥条件下使用的砂浆：气硬性胶凝材料（石灰、石膏），也可选用水硬性胶凝材料（水泥）；

在潮湿环境或水中使用砂浆，则必须选用水泥。

M15及以下砂浆宜选用32.5级的通用硅酸盐水泥或砌筑水泥；

M15以上强度等级的砌筑砂浆宜选用42.5级通用硅酸盐水泥。

（2）细骨料。

对于砌筑砂浆用砂，优先选用中砂，既可满足和易性要求，又可节约水泥。毛石砌体宜选用粗砂。

（3）掺合料。掺合料是指为改善砂浆和易性而加入的无机材料，如石灰膏、电石膏、黏土膏、粉煤灰、沸石粉等。掺合料对砂浆强度无直接影响。消石灰粉不能直接用于砌筑砂浆。

（4）水。拌制砂浆的水应是不含有害物质的洁净水，食用水可用来拌制各类砂浆。若用工业废水和矿泉水时，须经化验合格后才能使用。

（5）纤维。为改善砂浆韧性，提高抗裂性，常在砂浆中加入纸筋、麻刀、木纤维、合成纤维等。

　 2．砌筑砂浆的主要技术性质

（1）流动性。砂浆在自重或外力作用下流动的性能，用稠度表示。圆锥沉入深度越大，砂浆的流动性越大。对于吸水性强的砌体材料和高温干燥的天气，要求砂浆稠度要大些；反之，对于密实不吸水的砌体材料和湿冷天气，砂浆稠度可小些。

（2）保水性。

保水性指砂浆拌合物保持水分的能力，用分层度表示。砂浆的分层度不得大于30mm。通过保持一定数量的胶凝材料和掺合料，或采用较细砂并加大掺量，或掺入引气剂等，可改善砂浆保水性。

（3）抗压强度与强度等级。

以边长为70.7mm的立方体试件，在标准养护条件下，用标准试验方法测得28d龄期的抗压强度值。

水泥砂浆及预拌砂浆强度等级（7个等级）： M5、M7.5、M10、M15、M20、M25、M30；

水泥混合砂浆强度等级（4个等级）： M5、M7.5、M10、M15。

影响砂浆强度的因素：除了砂浆的组成材料、配合比、施工工艺、施工及硬化时的条件等因素外，砌体材料的吸水率也会对砂浆强度产生影响

3．预拌砂浆

预拌砂浆是指由专业化厂家生产的，用于建设工程中的各种砂浆拌合物。按生产方式，可将预拌砂浆分为湿拌砂浆和干混砂浆两大类。

湿拌砂浆是指将水泥、细骨料、矿物掺合料、外加剂、添加剂和水，按一定比例，在搅拌站经计量、拌制后，运至使用地点，并在规定时间内使用的拌合物。湿拌砂浆按用途可分为湿拌砌筑砂。