第四節(jié)普通混凝土的組成材料

1、第四節(jié)第四節(jié)普通混凝土的組成材料普通混凝土的組成材料普通混凝土的組成材料普通混凝土的組成材料 水泥+水+砂+石子+摻和料和外加劑水泥+水水泥漿（Paste）水泥漿砂水泥砂漿（Mortar）水泥砂漿石子混凝土（Concrete）外加劑Admixture摻和料mineral mixture混凝土中各組成材料的作用混凝土中各組成材料的作用 在混凝土中，砂、石起骨架作用，稱為骨料。 水泥與水形成水泥漿，水泥漿包裹在骨料表面并填充其空隙。 在混凝土硬化前，水泥漿起潤滑作用，賦予混凝土拌合物一定的流動性，便于施工。 水泥漿硬化后，起膠結(jié)作用，把砂石骨料膠結(jié)在一起，成為堅(jiān)硬的人造石材混凝土，并產(chǎn)生力學(xué)強(qiáng)度。

2、水泥的品質(zhì)要求水泥的品質(zhì)要求 水泥品種的選擇依據(jù)工程性質(zhì)、工程環(huán)境、施工條件等合理選擇。 水泥強(qiáng)度等級的選擇原則上高強(qiáng)度的水泥配置高強(qiáng)度的混凝土 當(dāng)混凝土強(qiáng)度： C30：fce=(1.52.0)fcu C30：fce=(0.91.5)fcu C50C80：不低于42.5級的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥?；炷凉こ烫攸c(diǎn)或所處環(huán)境條件優(yōu)先選用可以使用不得使用環(huán)境條件在普通氣候環(huán)境中普通水泥礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復(fù)合水泥干燥環(huán)境中普通水泥礦渣水泥火山灰水泥、粉煤灰水泥在高濕環(huán)境中或永遠(yuǎn)處于水下礦渣水泥普通水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復(fù)合水泥嚴(yán)寒地區(qū)露天、寒冷地區(qū)處于水位升降區(qū)普通水泥礦渣

3、水泥火山灰水泥嚴(yán)寒地區(qū)處于水位升降區(qū)普通水泥礦渣水泥、火山灰水泥受侵蝕性環(huán)境水或侵蝕性氣體作用根據(jù)侵蝕性介質(zhì)的種類、濃度等具體條件按專門（或設(shè)計(jì)）規(guī)定選用工程特點(diǎn)厚大體積混凝土礦渣水泥、粉煤灰水泥普通水泥快硬硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥要求快硬混凝土快硬硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥高強(qiáng)混凝土硅酸鹽水泥普通水泥、礦渣水泥火山灰水泥、粉煤灰水泥有抗?jié)B性要求混凝土普通水泥、火山灰水泥礦渣水泥有耐磨性要求混凝土普通水泥、硅酸鹽水泥骨骨 料料對骨料要求主要有：v有害雜質(zhì)含量少v具有良好的顆粒形狀，適宜的顆粒級配和細(xì)度；v表面粗糙，與水泥粘結(jié)牢固v性能穩(wěn)定、堅(jiān)固耐久等。細(xì)骨料細(xì)

4、骨料v定義：粒徑在（0.150.154.754.75）mmmm之間的巖石顆粒稱為細(xì)骨料。v分類： 天然砂天然砂是由天然巖石經(jīng)長期風(fēng)化等自然條件作用而形成的。 人工砂人工砂是將天然巖石軋碎而成，其顆粒棱角多，較潔凈，但片狀顆粒及細(xì)粉含量較多，且成本較高，一般只在當(dāng)?shù)厝狈μ烊簧霸磿r才采用人工砂。分分 類類v天然砂：河砂、湖砂、海砂、山砂v河砂、湖砂和海砂由于長期受水流的沖刷作用，顆粒表面比較圓滑，比較潔凈，且產(chǎn)源較廣，但海砂中常含有貝殼碎片及可溶鹽等有害雜質(zhì)。v山砂顆粒多具棱角，表面粗糙，砂中含泥量及有機(jī)質(zhì)等有害雜質(zhì)較多。v天然砂按其技術(shù)要求分為優(yōu)等品、一等品、合格品三個等級。品質(zhì)要求品質(zhì)要求v依

5、據(jù)：建筑用砂（GB14684-2001）普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法(JGJ5292)v對細(xì)骨料的質(zhì)量要求： 1、有害雜質(zhì)含量 2、砂的粗細(xì)程度細(xì)度模數(shù) 3、砂的級配級配曲線1 1、有害雜質(zhì)含量、有害雜質(zhì)含量砂中有害雜質(zhì)有：v泥塊、草根、樹葉、樹枝、塑料、煤渣等雜物，v云母、硫化物、硫酸鹽、氯鹽和有機(jī)質(zhì)等砂中有害雜質(zhì)含量限值砂中有害雜質(zhì)含量限值有害雜質(zhì)的危害有害雜質(zhì)的危害v云母表面光滑的層、片狀物質(zhì)，與水泥粘結(jié)性差，影響混凝土的強(qiáng)度和耐久性；v硫化物及硫酸鹽對水泥有侵蝕作用；v有機(jī)質(zhì)影響水泥的水化硬化；v粘土、淤泥粘附在砂粒表面妨礙水泥與砂的粘結(jié)，增大用水量，降低混凝土的強(qiáng)度和耐久性，并增

6、大混凝土的干縮；v海砂含的氯化鈉等氯化物對鋼筋有銹蝕作用，因此對使用海砂配制混凝土?xí)r，其氯鹽含量（折算成NaCl）不應(yīng)大于0.1%,對預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，不宜采用海砂。砂中有機(jī)雜質(zhì)的處理砂中有機(jī)雜質(zhì)的處理 當(dāng)砂中有害雜質(zhì)含量多，但又無合適砂源時，可過篩和用清水或石灰水（有機(jī)質(zhì)含量多時）沖洗后使用，以符合就地取材原則。砂的粗細(xì)程度和顆粒級配砂的粗細(xì)程度和顆粒級配v砂的粗細(xì)程度是指不同粒徑的砂粒，混合在一起后的總體的粗細(xì)程度。v砂子通常分為粗砂、中砂、細(xì)砂和特細(xì)砂等幾種。v在相同用砂量條件下，細(xì)砂的總表面積較大細(xì)砂的總表面積較大，粗砂的總表面積較小。在混凝土中砂子表面需用水泥漿包裹，賦予流動性和

7、粘結(jié)強(qiáng)度，砂子的總表面積愈大，則需要包需要包裹砂粒表面的水泥漿就愈多裹砂粒表面的水泥漿就愈多，除不經(jīng)濟(jì)外，還會導(dǎo)致混凝土水化熱大、收縮變形大、易開裂等。砂的顆粒級配砂的顆粒級配v定義：是指不同大小顆粒和數(shù)量比例的砂子的組合或搭配情況。v在混凝土中 砂粒之間的空隙是由水泥漿所填充，為達(dá)到節(jié)約水泥和提高強(qiáng)度的目的，就應(yīng)盡量減小砂粒之間的空隙。 從圖可看出：同樣粒徑的砂，空隙率最大;兩種粒徑的砂搭配起來，空隙率就減小；三種粒徑的砂搭配，空隙就更小。因此，要減小砂粒間的空隙，就必須有大小不同的顆粒搭配要減小砂粒間的空隙，就必須有大小不同的顆粒搭配。理想的顆粒級配理想的顆粒級配v在拌制混凝土?xí)r，砂的粗細(xì)

8、和顆粒級配應(yīng)同時考慮。v當(dāng)砂中含有較多的粗顆粒，并以適量的中粗顆粒及少量的細(xì)顆粒填充其空隙，則可達(dá)到空隙率及總表面積均較小，這種砂是比較理想的，不僅水泥用量少，而且還提高混凝土的密實(shí)性與強(qiáng)度。顆粒級配和粗細(xì)程度的定量表示顆粒級配和粗細(xì)程度的定量表示 砂的顆粒級配和粗細(xì)程度，常用篩分析篩分析的方法進(jìn)行測定。用級配區(qū)級配區(qū)表示砂的級配，用細(xì)細(xì)度模數(shù)度模數(shù)表示砂的粗細(xì)。篩分析的方法篩分析的方法v是用一套孔徑（凈尺寸）為4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15mm的6個標(biāo)準(zhǔn)篩，將500g干砂試樣由粗到細(xì)依次過篩，然后稱量余留在各篩上的砂重；v計(jì)算出各篩上的分計(jì)篩余百分率分計(jì)篩余百分率a1

9、、a2、 a3 、a4、 a5、 a6、（各篩上的篩余量占砂樣總重的百分率）及累計(jì)篩余百分率累計(jì)篩余百分率A1、A2、A3、 A4 、A5、 A6 （各篩和比該篩粗的所有分計(jì)篩余百分率之和）。累計(jì)篩余百分率與分計(jì)篩余百分率的關(guān)系見下表。累計(jì)篩余與分計(jì)篩余百分率關(guān)系累計(jì)篩余與分計(jì)篩余百分率關(guān)系篩孔尺寸（mm） 分計(jì)篩余（）累計(jì)篩余（）4.75a1A1=a12.36a2A2=a1+a21.18a3A3= a1+a2+a30.6a4A4= a1+a2+a3+a40.3a5A5=a1+a2+a3+a4+a50.15a6A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6砂的顆粒級配級配曲線砂的顆粒級配級配曲線v砂

10、的顆粒級配用級配區(qū)級配區(qū)表示；v以級配區(qū)或篩分曲線判定砂級配的合格性；v對細(xì)度模數(shù)為3.7-1.6的普通混凝土用砂，根據(jù)0.6mm0.6mm孔徑篩（控制粒級）的累計(jì)篩余百分率，劃分成為三個級配區(qū)，見下表。v普通混凝土用砂的顆粒級配，應(yīng)處于下表中的任何一個級配區(qū)中，才符合級配要求。除4.75mm及0.6mm篩外，允許有部分超出分區(qū)界限，但其總量不應(yīng)大于不應(yīng)大于5 5。方篩孔累計(jì)篩余率，1區(qū)2區(qū)3區(qū)9.50mm4.75mm2.36mm1.18mm600m300m150m01003556535857195801009001002505010704192701009001001502504016855

11、5100901）砂的實(shí)際顆粒級配與表中所列數(shù)字相比，除4.75mm和600m篩檔外，可以略有超出，但超出總量應(yīng)小于5。2）1區(qū)人工砂中150m篩孔的累計(jì)篩余可以放寬到10085，2區(qū)人工砂中150m篩孔的累計(jì)篩余可以放寬到10080，3區(qū)人工砂中150m篩孔的累計(jì)篩余可以放寬到10075。砂的級配區(qū)范圍砂的級配區(qū)范圍篩分曲線篩分曲線v以累計(jì)篩余百分率累計(jì)篩余百分率為縱坐標(biāo)，以篩孔尺寸篩孔尺寸為橫坐標(biāo)，根據(jù)上表的數(shù)值可以畫出砂、三個級配區(qū)的篩分曲線，如下圖。v通過觀察所計(jì)算的砂的篩分曲線是否完全落在三個級配區(qū)的任一區(qū)內(nèi)，即可判定該砂級配的合格性。v同時也可根據(jù)篩分曲線偏區(qū)情況大致判斷砂的粗細(xì)程度

12、，當(dāng)篩分曲線偏向右下方右下方時，表示砂較粗較粗，篩分曲線偏向左上方左上方時，表示砂較細(xì)較細(xì)。篩分曲線圖篩分曲線圖砂的選擇砂的選擇v配制混凝土?xí)r宜優(yōu)先選用區(qū)砂區(qū)砂。v當(dāng)采用區(qū)區(qū)砂時，應(yīng)適當(dāng)提高砂率提高砂率，并保證足夠的水泥用量，以滿足混凝土的和易性；v當(dāng)采用區(qū)區(qū)砂時，宜適當(dāng)降低砂率降低砂率，以滿足混凝土強(qiáng)度。v定義：粒徑4.75mm的巖石顆粒v分類v1、按產(chǎn)源分2、按技術(shù)要求分類 宜用于強(qiáng)度等級大于大于C60C60的混凝土；類 用于強(qiáng)度等級為C30C30C60C60及抗凍、抗?jié)B或其他要求的混凝土；類 宜用于強(qiáng)度等級小于小于C30C30的混凝土和建筑砂漿。石卵石碎石機(jī)制石混合石河卵石、海卵石和山卵

13、石等粗骨料粗骨料卵 石 碎碎 石石品質(zhì)要求品質(zhì)要求v潔凈潔凈v堅(jiān)硬堅(jiān)硬v表面粗糙表面粗糙v級配合理級配合理v粒徑合適粒徑合適強(qiáng)強(qiáng) 度度v原 則： 骨料強(qiáng)度混凝土強(qiáng)度骨料強(qiáng)度混凝土強(qiáng)度v骨料強(qiáng)度指標(biāo)： 巖石立方體強(qiáng)度 壓碎指標(biāo)v壓碎指標(biāo)檢驗(yàn)壓碎指標(biāo)檢驗(yàn)實(shí)用方便，用于經(jīng)常性的質(zhì)量控制。而配制C60以上混凝土?xí)r、選擇采石場或?qū)Υ止橇嫌袊?yán)格要求，以及對質(zhì)量有爭議時，宜采用巖石立方體強(qiáng)度巖石立方體強(qiáng)度作檢驗(yàn)。巖石立方體強(qiáng)度檢驗(yàn)巖石立方體強(qiáng)度檢驗(yàn)v方法是將軋制碎石的母巖制成邊長為5cm的立方體（或直徑與高均為5cm的圓柱體）試件，在水飽和狀態(tài)下，測定其極限抗壓強(qiáng)度值。v根據(jù)GB/T146852001的規(guī)定

14、： 巖石的抗壓強(qiáng)度應(yīng)不小于混凝土抗壓強(qiáng)度的1.51.5倍倍，而且，對于火成巖其強(qiáng)度不宜低于80MPa80MPa，變質(zhì)巖不宜低于60MPa60MPa，水成巖不宜低于30MPa30MPa。壓碎指標(biāo)壓碎指標(biāo)v壓碎指標(biāo)檢驗(yàn)是將一定質(zhì)量氣干狀態(tài)下粒徑9.59.519.0mm19.0mm的石子，裝入一標(biāo)準(zhǔn)圓筒內(nèi)，放在壓力機(jī)上在3 35min5min內(nèi)均勻加荷達(dá)200kN200kN并穩(wěn)定5s5s，卸荷后稱取試樣重m0，然后用孔徑為2.36mm2.36mm的篩篩除被壓碎的細(xì)粒，再稱出剩余在篩上的試樣重m1，壓碎指標(biāo)a可按下式計(jì)算：v壓碎指標(biāo)aa值愈小值愈小，表示粗骨料抵抗受壓破壞的能力越強(qiáng)。越強(qiáng)。%1001o

15、oammm普通混凝土用碎石和卵石的壓碎指標(biāo)普通混凝土用碎石和卵石的壓碎指標(biāo)項(xiàng)項(xiàng) 目目指指 標(biāo)標(biāo)類類類類類類碎石壓碎指標(biāo)（碎石壓碎指標(biāo)（%）101020203030卵石壓碎指標(biāo)（卵石壓碎指標(biāo)（%）121216161616骨料顆粒形狀及表面特征骨料顆粒形狀及表面特征v理想的顆粒形狀三維長度相等或相近的球形球形或立方體形立方體形顆粒；v而三維長度相差較大的針、片狀顆粒粒形較差。粗骨料中針、片狀顆粒不僅本身受力時容易折斷，影響混凝土的強(qiáng)度，而且會增大骨料的空隙率。v針狀顆粒指顆粒長度大于顆粒平均粒徑2.4倍者；v片狀顆粒指顆粒平均厚度小于骨料平均粒徑0.4倍者；v平均粒徑指該粒級上、下限粒徑的算術(shù)平均

16、值碎石、卵石針片狀顆粒含量碎石、卵石針片狀顆粒含量項(xiàng)項(xiàng) 目目指指 標(biāo)標(biāo)類類類類類類針、片狀顆粒（針、片狀顆粒（%）（質(zhì)量計(jì)）質(zhì)量計(jì)）5 515152525骨料表面特征骨料表面特征v骨料表面特征主要是指骨料表面的粗糙程度及孔隙特征等。v影響骨料與水泥石之間的粘結(jié)性能，進(jìn)而影響混凝土的強(qiáng)度。v碎石碎石表面粗糙而且具有吸收水泥漿的孔隙特征，所以它與水泥石的粘結(jié)能力強(qiáng)；v卵石卵石表面光滑且少棱角，與水泥石的粘結(jié)能力較差，但混凝土拌合物的和易性較好。在相同條件下，碎石混凝土比卵石混凝土強(qiáng)度高10左右?；炷令愋突炷令愋?D Dmaxmax（mm )mm )大壩混凝土大壩混凝土 150150普通混凝土普

17、通混凝土 4040高強(qiáng)混凝土高強(qiáng)混凝土 2525（碎石）（碎石） 1515（卵石）（卵石）活性粉末混凝土活性粉末混凝土 0.60.6骨料最大粒徑骨料最大粒徑 ( Dmax )( Dmax )定義定義公稱粒級的上限（如公稱粒級的上限（如2040mm2040mm）最大粒徑限值最大粒徑限值 混 凝 土 結(jié) 構(gòu) 工 程 施 工 及 驗(yàn) 收 規(guī) 范 （GB502042002）規(guī)定:v混凝土用粗骨料的最大粒徑不得大于結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的1/4，同時不得大于鋼筋最小凈距的3/4；v對于混凝土實(shí)心板，可允許采用最大粒徑達(dá)1/3板厚的骨料，但最大粒徑不得超過40mm；v對泵送混凝土，碎石最大粒徑與輸送管內(nèi)徑之比，

18、宜小于或等于1：3，卵石宜小于或等于1：2.5。顆粒級配顆粒級配v粗骨料與細(xì)骨料一樣，也要求有良好的顆粒級配顆粒級配，以減少空隙率，增強(qiáng)密實(shí)性，從而可以節(jié)約水泥，保證混凝土的和易性及混凝土的強(qiáng)度。v粗骨料的級配也是通過篩分試驗(yàn)來確定，其標(biāo)準(zhǔn)篩的孔徑為： 2.362.36、4.754.75、9.509.50、16.016.0、19.019.0、26.526.5、31.531.5、37.537.5、53.053.0、63.063.0、75.075.0及及90mm90mm等十二個篩。 分計(jì)篩余百分率及累計(jì)篩余百分率的計(jì)算與砂相同。 連續(xù)級配和間斷級配連續(xù)級配和間斷級配v連續(xù)級配連續(xù)級配是按顆粒尺寸大

19、小由小到大連續(xù)分級由小到大連續(xù)分級（4.75mmDmax）,每一級骨料都占有一定比例。連續(xù)級配顆粒級差小（D/d2）,配制的混凝土拌和物和易性好和易性好，不易發(fā)生離析不易發(fā)生離析；v間斷級配間斷級配是人為剔除某些中間粒級顆粒，大顆粒的空隙 直 接 由 比 它 小 得 多 的 顆 粒 去 填 充 ， 顆 粒 級 差 大顆 粒 級 差 大（D/d6）,空隙率的降低比連續(xù)級配快得多，可最大限度地發(fā)揮骨料的骨架作用，減小水泥用量。但混凝土拌和物易產(chǎn)生離析離析現(xiàn)象；v 單粒級宜用于組合成具有所要求級配的連續(xù)粒級，也可與連續(xù)粒級配合使用，以改善骨料級配或配成較大粒度的連續(xù)粒級。工程中不宜采用單一的單粒級配

20、制混凝土工程中不宜采用單一的單粒級配制混凝土。外加劑外加劑 混凝土外加劑是指在混凝土拌和過程中摻入的，用以改善混凝土性能的物質(zhì)，摻量一般不超過水泥質(zhì)量的5%5%。外加劑的分類外加劑的分類按其主要功能分為四類：（1）改善混凝土拌和物流變性能的外加劑。包括各種減水劑、引氣劑和泵送劑等。（2）調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間、硬化性能的外加劑。包括緩凝劑、早強(qiáng)劑和速凝劑等。（3）改善混凝土耐久性的外加劑。包括引氣劑、防水劑和阻銹劑等。（4）改善混凝土其它性能的外加劑。包括加氣劑、膨脹劑、防凍劑、著色劑等。1 1、減水劑、減水劑v定義減水劑是指在混凝土坍落度基本相同的條件下，能顯著減少其拌和水量的外加劑。v分類普通減水劑和高效減水劑兩大類。v減水劑的主要作用： 1、降低水灰比（水膠比），提高混凝土強(qiáng)度； 2、增大工作度，使混凝土易于澆注、成型密實(shí)； 3、不改變混凝土強(qiáng)度和工作度，在減少用水量的同時降低水泥用量。 4、改善混凝土拌合物的可泵性2 2、早強(qiáng)劑、早強(qiáng)劑v定義早強(qiáng)劑是加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展的外加劑。適于在低溫施工時使用。在負(fù)溫下使用的早強(qiáng)劑稱為防凍劑或防凍早強(qiáng)劑。v用途在低溫和負(fù)溫條件下它能夠降低冰點(diǎn)，使拌合物中的水分