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混凝土的定义

混凝土，简称为“砼（tóng）”，是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶凝材料、颗粒状集料（也称为骨料）、水，以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的一种人工石材。

混凝土的组成材料及其作用

胶凝材料

胶凝材料是混凝土中最重要的组成部分之一，它在混凝土中起着将其他材料粘结在一起，形成具有一定强度和耐久性结构体的关键作用。常见的胶凝材料有水泥、石膏、石灰等，其中水泥是现代混凝土中应用最为广泛的胶凝材料。

水泥是一种水硬性胶凝材料，它与水混合后，会发生一系列复杂的物理和化学变化，称为水化反应。在水化过程中，水泥颗粒逐渐溶解，生成水化产物，这些水化产物相互交织形成网状结构，将骨料牢固地粘结在一起，使混凝土具有强度。不同品种的水泥，其化学成分和矿物组成有所不同，因此具有不同的特性和适用范围。例如，硅酸盐水泥具有早期强度高、凝结硬化快等特点，适用于紧急抢修工程和早期强度要求较高的工程；矿渣硅酸盐水泥则具有耐热性好、抗腐蚀性强等优点，常用于大体积混凝土工程和有耐腐蚀性要求的工程。

石膏也是一种常用的胶凝材料，它分为建筑石膏、高强石膏等。石膏的凝结硬化速度较快，常用于制作石膏制品，如石膏板、石膏砌块等。在混凝土中，石膏有时也作为水泥的缓凝剂使用，适量的石膏可以调节水泥的凝结时间，防止水泥过快凝结，保证混凝土有足够的施工时间。

石灰是一种气硬性胶凝材料，它只能在空气中硬化，并且在潮湿环境中强度会降低。石灰在混凝土中的应用相对较少，但在一些特殊情况下，如制作石灰稳定土、石灰砂浆等，石灰可以作为胶凝材料使用。

颗粒状集料

颗粒状集料在混凝土中起着骨架的作用，它可以减少水泥的用量，降低混凝土的成本，同时还能提高混凝土的体积稳定性和耐久性。集料按粒径大小可分为粗集料和细集料。

粗集料一般是指粒径大于4.75mm的集料，常用的有碎石和卵石。碎石是由天然岩石或卵石经破碎、筛分而成，其表面粗糙，棱角较多，与水泥浆的粘结力较强，因此用碎石配制的混凝土强度较高。卵石是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的，其表面光滑，形状规则，孔隙率和吸水率较小，拌制的混凝土工作性较好，但与水泥浆的粘结力相对较弱。粗集料的最大粒径应根据混凝土的结构特点、施工方法等因素合理选择，一般不宜超过结构截面最小尺寸的1/4和钢筋最小净间距的3/4。

细集料是指粒径小于4.75mm的集料，通常采用天然砂或人工砂。天然砂是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的岩石颗粒，按其产源可分为河砂、海砂和山砂。河砂颗粒圆滑，质地坚硬，是配制混凝土的优质细集料；海砂中含有一定量的盐分，可能会对钢筋产生锈蚀作用，因此在使用前需要进行处理；山砂表面粗糙，含泥量较高，一般需要经过清洗后才能使用。人工砂是由岩石破碎、筛分而成，其颗粒形状不规则，表面粗糙，与水泥浆的粘结力较强，但细度模数和石粉含量需要严格控制。

水

水是混凝土中不可或缺的组成部分，它不仅是水泥水化反应的必要条件，还影响着混凝土的工作性和强度。混凝土用水应符合国家现行标准《混凝土用水标准》（JGJ63）的规定，不得使用含有有害物质的水，如污水、海水等。

在混凝土中，水的用量对混凝土的性能有着重要影响。水灰比（水与水泥的质量比）是影响混凝土强度和耐久性的关键因素之一。一般来说，水灰比越小，混凝土的强度越高，耐久性越好，但混凝土的工作性会变差，施工难度增大；反之，水灰比越大，混凝土的工作性越好，但强度和耐久性会降低。因此，在配制混凝土时，需要根据混凝土的设计要求和施工条件，合理确定水灰比和用水量。

外加剂

外加剂是在混凝土搅拌过程中掺入的，用以改善混凝土性能的物质。外加剂的掺量一般不超过水泥质量的5%，但它可以显著改善混凝土的工作性、强度、耐久性等性能。常见的外加剂有减水剂、早强剂、缓凝剂、引气剂等。

减水剂是一种能在保持混凝土坍落度基本相同的情况下，减少拌合用水量的外加剂。减水剂可以降低水灰比，提高混凝土的强度和耐久性，同时还能改善混凝土的工作性，减少混凝土的泌水和离析现象。根据减水效果的不同，减水剂可分为普通减水剂和高效减水剂。普通减水剂的减水率一般在5%12%之间，高效减水剂的减水率可达15%30%以上。

早强剂是一种能加速混凝土早期强度发展的外加剂，它可以缩短混凝土的养护时间，提高施工效率。早强剂适用于冬季施工、紧急抢修工程等对混凝土早期强度要求较高的工程。常见的早强剂有氯盐类、硫酸盐类、有机胺类等。

缓凝剂是一种能延缓混凝土凝结时间的外加剂，它可以延长混凝土的施工时间，适用于大体积混凝土工程、高温环境下的混凝土施工等。缓凝剂的作用原理是通过吸附在水泥颗粒表面，阻止水泥的水化反应，从而延缓混凝土的凝结。常见的缓凝剂有糖类、木质素磺酸盐类、羟基羧酸及其盐类等