混凝土基礎知識

混社淑知識完整教程

第一節(jié)概述

第二節(jié)普通混凝土的組成材料

第三節(jié)道路與橋梁工程用石料的技術性質(zhì)

第四節(jié)普通混凝土的技術性質(zhì)

第五節(jié)混凝土外加劑

第六節(jié)混虹的質(zhì)量檢驗和評定

第七節(jié)普通混凝土的配合比設計

第八節(jié)高強高性能混凝土

第九節(jié)粉煤灰混凝土

第十節(jié)輕混凝土

第十一節(jié)特種混凝土

附錄：習題與復習思考題

第一節(jié)概述

一、混凝土的分類

混凝土是指用膠凝材料將粗細骨料膠結(jié)成整體的復合固體材料的總稱?；炷?/p>

土的種類很多，分類方法也很多。

（一）按表觀密度分類

1.重混凝土。表觀密度大于2600kg/m3的混凝土。常由重晶石和鐵礦石配

制而成。

2.普通混凝土。表觀密度為1950?2500kg/m3的水泥混凝土。主要以砂、

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石子和水泥配制而成，是土木工程中最常用的混凝土品種。

3.輕混凝土。表觀密度小于1950kg/m3的混凝土。包括輕骨料混凝土、多

孔混凝土和大孔混凝土等。

（二）按膠凝材料的品種分類

通常根據(jù)主要膠凝材料的品種，并以其名稱命名，如水泥混凝土、石膏混凝

土、水玻璃混凝土、硅酸鹽混凝土、瀝青混凝土、聚合物混凝土等等。有時也以

加入的特種改性材料命名，如水泥混凝土中摻入鋼纖維時，稱為鋼纖維混凝土；

水泥混凝土中摻大量粉煤灰時則稱為粉煤灰混凝土等等。

（三）按使用功能和特性分類

按使用部位、功能和特性通?？煞譃椋航Y(jié)構(gòu)混凝土、道路混凝土、水工混凝

土、耐熱混凝土、耐酸混凝土、防輻射混凝土、補償收縮混凝土、防水混凝土、

泵送混凝土、自密實混凝土、纖維混凝土、聚合物混凝土、高強混凝土、高性能

混凝土等等。

二、普通混凝土

普通混凝土是指以水泥為膠凝材料，砂子和石子為骨料，經(jīng)加水攪拌、澆筑

成型、凝結(jié)固化成具有一定強度的“人工石材”，即水泥混凝土，是目前工程上

最大量使用的混凝土品種。“混凝土”一詞通?？珊喿鳌八?/p>

（-）普通混凝土的主要優(yōu)點

1.原材料來源豐富?；炷林屑s70%以上的材料是砂石料，屬地方性材料,

可就地取材，避免遠距離運輸，因而價格低廉。

2.施工方便。混凝土拌合物具有良好的流動性和可塑性，可根據(jù)工程需要

澆筑成各種形狀尺寸的構(gòu)件及構(gòu)筑物。既可現(xiàn)場澆筑成型，也可預制。

3.性能可根據(jù)需要設計調(diào)整。通過調(diào)整各組成材料的品種和數(shù)量，特別是

摻入不同外加劑和摻合料，可獲得不同施工和易性、強度、耐久性或具有特殊性

能的混凝土，滿足工程上的不同要求。

4.抗壓強度高?；炷恋目箟簭姸纫话阍?.5?60MPa之間。當摻入高效

減水劑和摻合料時，強度可達100MPa以上。而且，混凝土與鋼筋具有良好的

匹配性，澆筑成鋼筋混凝土后，可以有效地改善抗拉強度低的缺陷，使混凝土能

夠應用于各種結(jié)構(gòu)部位。

5.耐久性好。原材料選擇正確、配比合理、施工養(yǎng)護良好的混凝土具有優(yōu)

異的抗?jié)B性、抗凍性和耐腐蝕性能，且對鋼筋有保護作用，可保持混凝土結(jié)構(gòu)長

期使用性能穩(wěn)定。

（二）普通混凝土存在的主要缺點

1.自重大。1m3混凝土重約2400kg,故結(jié)構(gòu)物自重較大，導致地基處理費

用增加。

2.抗拉強度低，抗裂性差?；炷恋目估瓘姸纫话阒挥锌箟簭姸鹊?/10?

1/20,易開裂。

3.收縮變形大。水泥水化凝結(jié)硬化引起的自身收縮和干燥收縮達500義10一

6m/m以上，易產(chǎn)生混凝土收縮裂縫。

（三）普通混凝土的基本要求

1.滿足便于攪拌、運輸和澆搗密實的施工和易性。

2.滿足設計要求的強度等級。

3.滿足工程所處環(huán)境條件所必需的耐久性。

4.滿足上述三項要求的前提下，最大限度地降低水泥用量，節(jié)約成本，即

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經(jīng)濟合理性。

為了滿足上述四項基本要求，就必須研究原材料性能，研究影響混凝土和易

性、強度、耐久性、變形性能的主要因素；研究配合比設計原理、混凝土質(zhì)量波

動規(guī)律以及相關的檢驗評定標準等等。這也是本章的重點和緊緊圍繞的中心。

第二節(jié)普通混凝土的組成材料

混凝土的性能在很大程度上取決于組成材料的性能。因此必須根據(jù)工程性

質(zhì)、設計要求和施工現(xiàn)場條件合理選擇原料的品種、質(zhì)量和用量。要做到合理選

擇原材料，則首先必須了解組成材料的性質(zhì)、作用原理和質(zhì)量要求。

一、水泥

（-）水泥品種的選擇

水泥品種的選擇主要根據(jù)工程結(jié)構(gòu)特點、工程所處環(huán)境及施工條件確定。如

高溫車間結(jié)構(gòu)混凝土有耐熱要求，一般宜選用耐熱性好的礦渣水泥等等。詳見第

三章水泥。

（二）水泥強度等級的選擇

水泥強度等級的選擇原則為：混凝土設計強度等級越高，則水泥強度等級也

宜越高；設計強度等級低，則水泥強度等級也相應低。例如：C40以下混凝土，

一般選用強度等級32.5級；C45?C60混凝土一般選用42.5級，在采用高效減

水劑等條件下也可選用32.5級；大于C60的高強混凝土，一般宜選用42.5級

或更高強度等級的水泥；對于C15以下的混凝土，則宜選擇強度等級為32.5級

的水泥，并外摻粉煤灰等混合材料。目標是保證混凝土中有足夠的水泥，既不過

多，也不過少。因為水泥用量過多（低強水泥配制高強度混凝土），一方面成本

增加。另一方面，混凝土收縮增大，對耐久性不利。水泥用量過少（高強水泥配

制低強度混凝土），混凝土的粘聚性變差，不易獲得均勻密實的混凝土，嚴重影

響混凝土的耐久性。

二、細骨料

公稱粒徑在0.15?5.0mm之間的骨料稱為細骨料，亦即砂。常用的細骨料

有河砂、海砂、山砂和機制砂（有時也稱為人工砂、加工砂）等。通常根據(jù)技術

要求分為I類、II類和III類。I類用于強度等級大于C60的混凝土；II類用于

C30?C60的混凝土；HI類用于小于C30的混凝土。

海砂可用于配制素混凝土，但不能直接用于配制鋼筋混凝土，主要是氯離子

含量高，容易導致鋼筋銹蝕，如要使用，必須經(jīng)過淡水沖洗，使有害成份含量減

少到要求以下。山砂可以直接用于一般工程混凝土結(jié)構(gòu)，當用于重要結(jié)構(gòu)物時，

必須通過堅固性試驗和堿活性試驗。機制砂是指將卵石或巖石用機械破碎的方

法，通過沖洗、過篩制成。通常是在加工碎卵石或碎石時，將小于10mm的部

分進一步加工而成。

細骨料的主要質(zhì)量指標有：

1.有害雜質(zhì)含量。細骨料中的有害雜質(zhì)主要包括兩方面：①粘土和云母。它

們粘附于砂表面或夾雜其中，嚴重降低水泥與砂的粘結(jié)強度，從而降低混

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凝土的強度、抗?jié)B性和抗凍性，增大混凝土的收縮。②有機質(zhì)、硫化物及

硫酸鹽。它們對水泥有腐蝕作用，從而影響混凝土的性能。因此對有害雜

質(zhì)含量必須加以限制?！督ㄖ蒙啊罚℅B/T14684-2001）對有害物質(zhì)含

量的限值見表4-1?！镀胀ɑ炷劣蒙百|(zhì)量標準及檢驗方法》（JGJ52-1992）

中對有害雜質(zhì)含量也作了相應規(guī)定。其中云母含量不得大于2%,輕物質(zhì)

含量和硫化物及硫酸鹽含量分別不得大于1%,含泥量及泥塊含量的限值

為：當小于C30時分別不大于5%和1%,當大于等于C30時，分別不大

于3%和1%。

表4-1砂中有害物質(zhì)含量限值

項目1類II類ni類

云母含量（按質(zhì)量計，%）<1.02.02.0

硫化物與硫酸鹽含量（按SO3質(zhì)量計，%）<0.50.50.5

有機物含量（用比色法試驗）<合格合格合格

輕物質(zhì)<1.01.01.0

氯化物含量（以NaCI質(zhì)量計，%）<0.010.020.06

含泥量（按質(zhì)量計，%）<1.03.05.0

粘土塊含量（按質(zhì)重量計，%）<01.02.

此外，由于氯離子對鋼筋有嚴重的腐蝕作用，當采用海砂配制鋼筋混凝土時，海

砂中氯離子含量要求小于0.06%（以干砂重計）；對預應力混凝土不宜采用海砂,

若必須使用海砂時，需經(jīng)淡水沖洗至氯離子含量小于0.02%。用海砂配制素混凝

土，氯離子含量不予限制。

2.顆粒形狀及表面特征。河砂和海砂經(jīng)水流沖刷，顆粒多為近似球狀，且

表面少棱角、較光滑，配制的混凝土流動性往往比山砂或機制砂好，但與水泥的

粘結(jié)性能相對較差；山砂和機制砂表面較粗糙，多棱角，故混凝土拌合物流動性

相對較差，但與水泥的粘結(jié)性能較好。水灰比相同時，山砂或機制砂配制的混凝

土強度略高；而流動性相同時，因山砂和機制砂用水量較大，故混凝土強度相近。

3.堅固性。砂是由天然巖石經(jīng)自然風化作用而成，機制砂也會含大量風化

巖體，在凍融或干濕循環(huán)作用下有可能繼續(xù)風化，因此對某些重要工程或特殊環(huán)

境下工作的混凝土用砂，應做堅固性檢驗。如嚴寒地區(qū)室外工程，并處于濕潮或

干濕交替狀態(tài)下的混凝土，有腐蝕介質(zhì)存在或處于水位升降區(qū)的混凝土等等。堅

固性根據(jù)GB/T14684規(guī)定,采用硫酸鈉溶液浸泡一烘干一浸泡循環(huán)試驗法檢驗。

測定5個循環(huán)后的重量損失率。指標應符合表4-2的要求。

表4-2砂的堅固性指標

項目]|I類||H類||III類

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循環(huán)后質(zhì)量損失（％）W8W8W10

4.粗細程度與顆粒級配。砂的粗細程度是指不同粒徑的砂粒混合體平均粒徑大

小。通常用細度模數(shù)（Mx）表示，其值并不等于平均粒徑，但能較準確反映砂

的粗細程度。細度模數(shù)應越大，表示砂越粗，單位重量總表面積（或比表面積）

越?。籑x越小，則砂比表面積越大。

砂的顆粒級配是指不同粒徑的砂粒搭配比例。良好的級配指粗顆粒的空隙恰

好由中顆粒填充，中顆粒的空隙恰好由細顆粒填充，如此逐級填充（如圖4-1所

示）使砂形成最密致的堆積狀態(tài)，空隙率達到最小值，堆積密度達最大值。這樣

可達到節(jié)約水泥，提高混凝土綜合性能的目標。因此，砂顆粒級配反映空隙率大

小。

圖4-1砂顆粒級配示意圖

（1）細度模數(shù)和顆粒級配的測定。砂的粗細程度和顆粒級配用篩分析方法測定,

用細度模數(shù)表示粗細，用級配區(qū)表示砂的級配。根據(jù)《建筑用砂》（GB/T14684

-2001）,篩分析是用一套孔徑為4.75,2.36,1.18,0.600,0,300,0.150mm

的標準篩，將500克干砂由粗到細依次過篩（詳見試驗），稱量各篩上的篩余

量肛（g）,計算各篩上的分計篩余率4（%），再計算累計篩余率4（%）。。，

和4的計算關系見表43（JGJ52采用的篩孔尺寸為5.00、2.50、1.25、0.630、

0.315及0.160mm。其測試和計算方法均相同，目前混凝土行業(yè)普遍采用該標

準。）

表4-3累計篩余與分計篩余計算關系

篩孔尺寸（mm）篩余量（g）分計篩余（%）累計篩余（%）

4.75mi&=*'m

&=叫加4=4+4

2.36m2

&4=4+0

1.18m3

0.600rri44=4+%

0=嗎/"4=4+4

0.300m5s

0.150me4=叫加4=4+4

底盤m低m=町+叫+叫+鞏+加$+叫+加&

細度模數(shù)根據(jù)下式計算（精確至0.01）：

M_（4+氏+4+4+4）-54

100-4（4-1）

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根據(jù)細度模數(shù)Mx大小將砂按下列分類：

Mx>3.7特粗砂；Mx=3.1?3.7粗砂;Mx=3.0?2.3中砂；Mx=2.2?1.6細

砂；Mx=1.5?0.7特細砂。

砂的顆粒級配根據(jù)0.600mm篩孔對應的累計篩余百分率A4,分成I區(qū)、

II區(qū)和III區(qū)三個級配區(qū)，見表4-4。級配良好的粗砂應落在I區(qū)；級配良好的中

砂應落在II區(qū)；細砂則在HI區(qū)。實際使用的砂顆粒級配可能不完全符合要求，除

了4.75mm和0.600mm對應的累計篩余率外，其余各檔允許有5%的超界，當

某一篩檔累計篩余率超界5%以上時，說明砂級配很差，視作不合格。

以累計篩余百分率為縱坐標，篩孔尺寸為橫坐標，根據(jù)表4-4的級區(qū)可繪制

I、II、III級配區(qū)的篩分曲線，如圖4-2所示。在篩分曲線上可以直觀地分析砂

的顆粒級配優(yōu)劣。

表4-4砂的顆粒級配區(qū)范圍

累計篩余（％）

篩孔尺寸（mm）

I區(qū)II區(qū)III區(qū)

10.0000

4.7510-010-010-0

2.3635?525-015-0

1.1865~3550?1025-0

0.60085-7170-4140?16

0.30095-8092-7085-55

0.150100-90100-90100-90

tn

01JQ0300O.iOO11823,?75

檢扎尺寸(mm)

圖4-2砂級配曲線圖

［例4-1］某工程用砂，經(jīng)烘干、稱量、篩分析，測得各號篩上的篩余量列于表4-5

試評定該砂的粗細程度（Mx）和級配情況。

表4-5篩分析試驗結(jié)果

篩孔尺寸（mm）4.75|2.36|1.18|0.600|[0.300|0.15N|底盤|合計

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篩余量(g)28.557.673.1156.6118.555.59.7499.5

［解］①分計篩余率和累計篩余率計算結(jié)果列于表4-6。

表4-6分計篩余和累計篩余計算結(jié)果

ala2a3a4a5a6

分計篩余率(％)

5.7111.5314.6331.3523.7211.11

AlA2A3A4A5A6

累計篩余率(％)

5.7117.2431.8763.2286.9498.05

②計算細度模數(shù):

力疝_+4+4+&

100-4

(17.24+31.87+63.22+86.94+98,05)-5x5.71_

----------------------------------------------------------------------------------------------oD

100-5.71

③確定級配區(qū)、繪制級配曲線：該砂樣在0.600mm篩上的累計篩余率A4=63.22

落在n級區(qū)，其他各篩上的累計篩余率也均落在n級區(qū)規(guī)定的范圍內(nèi)，因此可以

判定該砂為n級區(qū)砂。級配曲線圖見4-3。

④結(jié)果評定：該砂的細度模數(shù)Mx=2.85,屬中砂；II級區(qū)砂，級配良好。

可用于配制混凝土。

(2D卬

f

)

張

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士E

魄E

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0.1500.300OJOOO1.182364.7595

篩孔尺寸(mm)

圖4-3級配曲線

(2)砂的摻配使用。

配制普通混凝土的砂宜為中砂(Mx=2.3?3.0),II級區(qū)。但實際工程中往

往出現(xiàn)砂偏細或偏粗的情況。通常有兩種處理方法：

24

①當只有一種砂源時，對偏細砂適當減少砂用量，即降低砂率；對偏粗砂

則適當增加砂用量，即增加砂率。

②當粗砂和細砂可同時提供時，宜將細砂和粗砂按一定比例摻配使用，這

樣既可調(diào)整Mx,也可改善砂的級配，有利于節(jié)約水泥，提高混凝土性能。摻配

比例可根據(jù)砂資源狀況，粗細砂各自的細度模數(shù)及級配情況，通過試驗和計算確

°

5.砂的含水狀態(tài)。砂的含水狀態(tài)有如下4種，如圖4-4所示。

a.絕干狀態(tài)b氣干狀態(tài)c.飽和面干狀態(tài)比濕潤狀態(tài)

圖4-4骨料含水狀態(tài)示意圖

①絕干狀態(tài)：砂粒內(nèi)外不含任何水，通常在105±5℃條件下烘干而得。

②氣干狀態(tài)：砂粒表面干燥，內(nèi)部孔隙中部分含水。指室內(nèi)或室外（天晴）

空氣平衡的含水狀態(tài)，其含水量的大小與空氣相對濕度和溫度密切相關。

③飽和面干狀態(tài)：砂粒表面干燥，內(nèi)部孔隙全部吸水飽和。水利工程上通

常采用飽和面干狀態(tài)計量砂用量。

④濕潤狀態(tài)：砂粒內(nèi)部吸水飽和，表面還含有部分表面水。施工現(xiàn)場，特

別是雨后常出現(xiàn)此種狀況，攪拌混凝土中計量砂用量時，要扣除砂中的含水量;

同樣，計量水用量時，要扣除砂中帶入的水量。

三、粗骨料

顆粒粒徑大于5mm的骨料為粗骨料?；炷凉こ讨谐Ｓ玫挠兴槭吐咽瘍?/p>

大類。碎石為巖石（有時采用大塊卵石，稱為碎卵石）經(jīng)破碎、篩分而得；卵石

多為自然形成的河卵石經(jīng)篩分而得。通常根據(jù)卵石和碎石的技術要求分為I類、

II類和III類。I類用于強度等級大于C60的混凝土；II類用于C30?C60的混

凝土；HI類用于小于C30的混凝土。

粗骨料的主要技術指標有：

1.有害雜質(zhì)。與細骨料中的有害雜質(zhì)一樣，主要有粘土、硫化物及硫酸鹽、

有機物等。根據(jù)《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685-2001）,其含量應符合表4-7

的要求。JGJ53《普通混凝土用碎石和卵石質(zhì)量標準及檢驗方法》也作了相應規(guī)

定。

表4-7碎石或卵石中技術指標

指標

項目

I類n類HI類

含泥量（按質(zhì)量計），%<0.51.01.5

粘土塊含量（按質(zhì)重量計），%<00.50.7

硫化物與硫酸鹽含量（以S03重量計），%<0.51.01.0

有機物含量（用比色法試驗）<合格合格合格

25

針片狀（按質(zhì)量計），%<51525

堅固性質(zhì)量損失，%<5812

碎石壓碎指標，<102030

卵石壓碎指標，<121616

2.顆粒形態(tài)及表面特征。粗骨料的顆粒形狀以近立方體或近球狀體為最佳，但

在巖石破碎生產(chǎn)碎石的過程中往往產(chǎn)生一定量的針、片狀，使骨料的空隙率增大,

并降低混凝土的強度，特別是抗折強度。針狀是指長度大于該顆粒所屬粒級平均

粒徑的2.4倍的顆粒；片狀是指厚度小于平均粒徑0.4倍的顆粒。各別類粗骨料

針片狀含量要符合表4—7的要求。

粗骨料的表面特征指表面粗糙程度。碎石表面比卵石粗糙，且多棱角，因此,

拌制的混凝土拌合物流動性較差，但與水泥粘結(jié)強度較高，配合比相同時，混凝

土強度相對較高。卵石表面較光滑，少棱角，因此拌合物的流動性較好，但粘結(jié)

性能較差，強度相對較低。但若保持流動性相同，由于卵石可比碎石少用適量水,

因此卵石混凝土強度并不一定低。

3.粗骨料最大粒徑。混凝土所用粗骨料的公稱粒級上限稱為最大粒徑。骨

料粒徑越大，其表面積越小，通?？障堵室蚕鄳獪p小，因此所需的水泥漿或砂漿

數(shù)量也可相應減少，有利于節(jié)約水泥、降低成本，并改善混凝土性能。所以在條

件許可的情況下，應盡量選得較大粒徑的骨料。但在實際工程上，骨料最大粒徑

受到多種條件的限制：①最大粒徑不得大于構(gòu)件最小截面尺寸的1/4,同時不得

大于鋼筋凈距的3/4。②對于混凝土實心板，最大粒徑不宜超過板厚的1/3,且

不得大于40mm。③對于泵送混凝土，當泵送高度在50m以下時，最大粒徑與

輸送管內(nèi)徑之比，碎石不宜大于1:3；卵石不宜大于1:2.5。④對大體積混凝土（如

混凝土壩或圍堤）或疏筋混凝土，往往受到攪拌設備和運輸、成型設備條件的限

制。有時為了節(jié)省水泥，降低收縮，可在大體積混凝土中拋入大塊石（或稱毛石）,

常稱作拋石混凝土。

4.粗骨料的顆粒級配。石子的粒級分為連續(xù)粒級和單位級兩種。連續(xù)粒級

指5mm以上至最大粒徑Dmmax,各粒級均占一定比例，且在一定范圍內(nèi)。單粒

級指從1/2最大粒徑開始至Dmax。單粒級用于組成具有要求級配的連續(xù)粒級，也

可與連續(xù)粒級混合使用，以改善級配或配成較大密實度的連續(xù)粒級。單粒級一般

不宜單獨用來配制混凝土，如必須單獨使用，則應作技術經(jīng)濟分析，并通過試驗

證明不發(fā)生離析或影響混凝土的質(zhì)量。

石子的級配與砂的級配一樣，通過一套標準篩篩分試驗，計算累計篩余率確

定。根據(jù)GB/T14685,碎石和卵石級配均應符合表4-8的要求。JGJ53的要求

與此相似。

26

95?80~0?

5-100—

10010015

95?85、30?0?

5-160一

1001006010

連95?90?40?0~

5-20—0—

續(xù)1001008010

粒95~90~30?0?

5?25——0————一

級100100705

5?95?90?70?15?

——0-50————

31.51001009045

95~75~30?

5-40————0?50———

1009065

10-95?85?0~

———0——————

2010010015

16?95~85?0?

—————0————

31.510010010

單

20?95~80?0?

?！灰弧?———

級4010010010

31.595?75?45?0?

——————0—

~631001007510

30

40~95?70?0~

——————————————

8010010010

60

5.粗骨料的強度。根據(jù)GB/T14685和JGJ53規(guī)定，碎石和卵石的強度可用巖

石的抗壓強度或壓碎值指標兩種方法表示。

巖石的抗壓強度采用夕50mmX50mm的圓柱體或邊長為50mm的立方體試

樣測定。一般要求其抗壓強度大于配制混凝土強度的1.5倍，且不小于45MPa

(飽水)。

根據(jù)GB/T14685,壓碎值指標是將9.5?19mm的石子m克，裝入專用試

樣筒中，施加200KN的荷載，卸載后用孔徑2.36mm的篩子篩去被壓碎的細粒,

稱量篩余，計作rm,則壓碎值指標Q按下式計算：

如寧加。。

(4-2)

壓碎值越小，表示石子強度越高，反之亦然。各類別骨料的壓碎值指標應符合表

4—7的要求。

6.粗骨料的堅固性。粗骨料的堅固性指標與砂相似，各類別骨料的質(zhì)量損

失應符合表4—7的要求。

四、拌合用水

根據(jù)《混凝土拌合用水標準》(JGJ63-89)的規(guī)定，凡符合國家標準的生

活飲用水，均可拌制各種混凝土。海水可拌制素混凝土，但不宜拌制有飾面要求

27

的素混凝土，更不得拌制鋼筋混凝土和預應力混凝土。

值得注意的是，在野外或山區(qū)施工采用天然水拌制混凝土時，均應對水的有

機質(zhì)、CI-和.含量等進行檢測，合格后方能使用。特別是某些污染嚴重的河道

或池塘水，一般不得用于拌制混凝土。

第三節(jié)道路與橋梁工程用石料的技術性質(zhì)

一、水泥混凝土路面用粗集料壓碎值

水泥混凝土路面用粗集料的壓碎值指標試驗方法（JTJ058T0315—1994）

與前述普通混凝土相同。

二、瀝青路面用粗集料壓碎值

瀝青路面用粗集料壓碎值指標的測定，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)程（JTJO58To316—

2000）的規(guī)定，是將13.2?16mm的試樣mo克，裝入專用試樣筒中，逐級施加

400KN的荷載，卸荷后用孔徑2.36mm的篩子過篩，稱取通過2.36mm篩孔的

全部細料重量計作mi,則壓碎值指標按下式計算：

0=嘰100

叫（4-3）

式中：

2——集料壓碎值（％）；

mo----試驗前試樣重量（g）；

mi----試驗后通過2.36mm篩孔的細料重量（g）。

三、道路用粗集料磨光值

高等級公路對路面的抗滑性能有一定的要求，作為路面用的集料，在車輛輪

胎的作用下，不僅要求具有高的抗磨耗性能，而且要求具有高的抗磨光性。根據(jù)

現(xiàn)行規(guī)程（JTJO58To321—94）的規(guī)定，集料的抗磨光性采用磨光值表示（簡

稱PSV）。磨光值的測試方法是選取10?15mm的試樣，密排于試模中，用環(huán)

氧樹脂砂漿固結(jié)成一整體，每組4個試件。加速磨光機的道路輪在試樣表面以

640±10r/min的速度旋轉(zhuǎn)，先用30號金剛砂水磨3h,再用280號金剛砂水磨

3h,用擺式摩擦系數(shù)儀測定摩擦系數(shù)值，經(jīng)換算后得磨光值（詳見試驗部分）.

集料的磨光值越高，表示抗滑性能越好。高速公路和一級公路的集料磨光值

要求不小于42,普通公路不小于35。玄武巖、安山巖、砂巖和花崗巖的磨光值

一般較高。幾種常用集料的磨光值列于表4-9。

表4-9常用巖石的磨光值

巖石名稱石灰?guī)r角頁巖斑巖石英巖花崗巖玄武巖砂巖

平均值43455658596272

磨光值

范圍30?7040?5043?7145?6745?7045?8160?82

28

四、道路用粗集料沖擊值

集料抵抗多次連續(xù)重復沖擊荷載作用的性能，稱為抗沖擊韌性，常用集料沖

擊值（LSV）表示。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)程（JTJ058T0322-2000）的規(guī)定，集料沖擊

值的測試是采用方孔篩篩取9.5?13.2mm的試樣m克，裝入金屬盛樣器中，在

沖擊值試驗儀中用沖擊錘自380±5mm的高度自由落錘沖擊15次，再用

2.36mm的篩篩去被沖碎的細粒，稱量篩余，計作則沖擊值指標LSV按下

式計算：

*（4-4）

式中：

LSV——集料的沖擊值（%）；

m-----原試樣重量（g）；

mi-----試驗后通過2.36mm的試樣重量（g）。

集料的沖擊值越大，表明集料的抗沖擊性能越差。高速公路和一級公路的值要

求不大于28%,普通公路不大于30%。

五、道路用粗集料磨耗值

集料磨耗值用于評定抗滑表層的集料抵抗車輪撞擊及磨耗的能力。根據(jù)現(xiàn)行

規(guī)程（JTJ058T0323—2000）的規(guī)定，集料磨耗值采用道瑞磨耗機測定。將10~

15mm的石子單層緊排于兩個試模內(nèi)（每個試模內(nèi)不少于24粒）,用環(huán)氧樹脂

砂漿固結(jié)成一整體，用石英砂磨料在磨盤上磨500轉(zhuǎn)，稱取磨耗前后的試樣重

量，按下式計算集料的磨耗值。

._3(叫辿

人(4-5)

式中：

AAV——集料道瑞磨耗值；

m0-----磨耗前試件的重量（g）；

mi-----磨耗后試件的重量（g）；

區(qū)一一集料飽和面干密度（g/cm3）o

集料磨耗值越高，表示集料的耐磨性越差。高速公路和一級公路抗滑面層用集料

的磨耗值不大于14,普通公路不大于16。

六、道路用集料磨耗性

磨耗性是石料抵抗撞擊、剪切和摩擦等綜合作用的性能。常用洛杉機法磨耗

試驗（JTJO58To317—2000）和狄法爾法磨耗試驗（礫石JTJ058T0318—1994.

碎石JTJO58To319—1994）兩種方法（詳見試驗部分），用磨耗損失大小評價

石料的抗磨耗性。磨耗損失按下式計算：

0=91.100

%（4-6）

式中：

Q——石料的磨耗率（％）；

29

mo-----試驗前石料的重量（g）；

mi-----試驗后石料在1.7mm（方孔篩）或2.0mm（圓孔篩）上的重量（g）。

石料的磨耗率越大，表示石料的耐磨性能越差。

七、道路用石料耐候性

用于道路與橋梁工程的石料抵抗大氣自然因素作用的能力稱為耐候性。道路

與橋梁工程由于都是暴露于大自然中無遮蓋的建筑物，長期受到各種自然因素的

作用。如溫度升降引起的溫度應力作用；干濕循環(huán)引起的風化作用；冰凍引起的

膨脹破壞作用等等。其力學性能將逐漸下降。通常用抗凍性和堅固性兩項指標來

衡量石料的耐候性優(yōu)劣。

對于用于橋梁工程的石料，當月平均氣溫低于一10C時，抗凍性試驗必須合

格，其中耐凍系數(shù)（凍融循環(huán)前后飽水抗壓強度比）必須大于0.75。

八、道路用石料的技術要求

道路工程用石料根據(jù)造巖礦物的成分、含量以及組織結(jié)構(gòu)分為四大巖類：

I,巖漿巖類：如花崗巖、正長巖、輝長巖、輝綠巖、閃長巖、橄欖巖、玄

武巖、安山巖、流紋巖等。

II.石灰?guī)r類：石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r等。

III.砂巖和片麻巖類：石英巖、砂巖、片麻巖、石英片麻巖等。

IV.礫石類。

根據(jù)石料的飽水抗壓強度和磨耗率，各巖石類分為四個等級：

1級：最堅硬的巖石；

2級：堅硬的巖石；

3級：中等強度的巖石；

4級：較軟的巖石。

常用天然石料的主要技術指標見表4-10。

表4-10常用天然石料的主要技術指標

技術標準

石料等飽水強磨耗率（％）

巖石類別主要巖石名稱

級度洛杉機狄法爾

（MPa）法法

1>120<25<4

100?25~

24-5

12030

花崗巖、輝綠巖、玄武巖、安山

I巖漿巖類80?30?

巖等35~7

10045

45、

47?10

60

1>100<30<5

II石灰?guī)r類石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r等80~30?

25?6

10035

30

35?

360?806~12

50

50?12-

430-60

6020

1>100<30<5

80?30?

25?7

10035

III砂巖和片石英巖、砂巖、片麻巖、石英片、

35~

麻巖類麻巖等350?807?10

45

45?10?

430-50

6015

1<20<5

20~

25~7

30

IV礫石類30?

37~12

50

50~12、

4

6020

第四節(jié)普通混凝土的技術性質(zhì)

一、新拌混凝土的性能

(-)混凝土的和易性

1.和易性的概念。

新拌混凝土的和易性，也稱工作性，是指拌合物易于攪拌、運輸、澆搗成型,

并獲得質(zhì)量均勻密實的混凝土的一項綜合技術性能。通常用流動性、粘聚性和保

水性三項內(nèi)容表示。流動性是指拌合物在自重或外力作用下產(chǎn)生流動的難易程

度；粘聚性是指拌合物各組成材料之間不產(chǎn)生分層離析現(xiàn)象；保水性是指拌合物

不產(chǎn)生嚴重的泌水現(xiàn)象。

通常情況下，混凝土拌合物的流動性越大，則保水性和粘聚性越差，反之亦

然，相互之間存在一定矛盾。和易性良好的混凝土是指既具有滿足施工要求的流

動性，又具有良好的粘聚性和保水性。因此，不能簡單地將流動性大的混凝土稱

之為和易性好，或者流動性減小說成和易性變差。良好的和易性既是施工的要求

也是獲得質(zhì)量均勻密實混凝土的基本保證。

2.和易性的測試和評定。

混凝土拌合物和易性是一項極其復雜的綜合指標，到目前為止全世界尚無能

夠全面反映混凝土和易性的測定方法，通常通過測定流動性，再輔以其他直觀觀

察或經(jīng)驗綜合評定混凝土和易性。流動性的測定方法有坍落度法、維勃稠度法、

探針法、斜槽法、流出時間法和凱利球法等十多種，對普通混凝土而言，最常用

的是坍落度法和維勃稠度法。

31

（1）坍落度法：將攪拌好的混凝土分三層裝入坍落度筒中（見圖4-5a）,

每層插搗25次，抹平后垂直提起坍落度筒，混凝土則在自重作用下坍落，以坍

落高度（單位mm）代表混凝土的流動性。坍落度越大，則流動性越好。

粘聚性通過觀察坍落度測試后混凝土所保持的形狀，或側(cè)面用搗棒敲擊后的

形狀判定，如圖4-5所示。當坍落度筒一提起即出現(xiàn)圖中（c）或（d）形狀，表

示粘聚性不良；敲擊后出現(xiàn)（b）狀，則粘聚性好；敲擊后出現(xiàn)（c）狀，則粘聚

性欠佳；敲擊后出現(xiàn)（d）狀，則粘聚性不良。

保水性是以水或稀漿從底部析出的量大小評定（見圖4-5b）。析出量大，

保水性差，嚴重時粗骨料表面稀漿流失而裸露。析出量小則保水性好。

圖4-5混凝土拌合物和易性測定

根據(jù)坍落度值大小將混凝土分為四類：

①大流動性混凝土：坍落度2160mm；

②流動性混凝土：坍落度100?150mm；

③塑性混凝土：坍落度10?90mm；

④干硬性混凝土：坍落度＜10mm

坍落度法測定混凝土和易性的適用條件為：

a.粗骨料最大粒徑W40mm；

b.坍落度210mm。

對坍落度小于10mm的干硬性混凝土，坍落度值已不能準確反映其流動性

大小。如當兩種混凝土坍落度均為零時，但在振搗器作用下的流動性可能完全不

同。故一般采用維勃稠度法測定。

（2）維勃稠度法：坍落度法的測試原理是混凝土在自重作用下坍落，而維

勃稠度法則是在坍落度筒提起后，施加一個振動外力，測試混凝土在外力作用下

完全填滿面板所需時間（單位：秒）代表混凝土流動性。時間越短，流動性越好;

時間越長，流動性越差。見示意圖4-6。

32

圖4-6維勃稠度試驗儀

1.容器；2.坍落度筒；3.圓盤；4.滑棒；5.套筒；6.13.螺栓；7.漏斗；

8.支柱；9.定位螺絲；10.荷重；11.元寶螺絲；12.旋轉(zhuǎn)架

（3）坍落度的選擇原則：實際施工時采用的坍落度大小根據(jù)下列條件選擇。

①構(gòu)件截面尺寸大?。航孛娉叽绱?，易于振搗成型，坍落度適當選小些，

反之亦然。

②鋼筋疏密：鋼筋較密，則坍落度選大些。反之亦然。

③搗實方式：人工搗實，則坍落度選大些。機械振搗則選小些。

④運輸距離：從攪拌機出口至澆搗現(xiàn)場運輸距離較遠時，應考慮途中坍落

度損失，坍落度宜適當選大些，特別是商品混凝土。

⑤氣候條件：氣溫高、空氣相對濕度小時，因水泥水化速度加快及水份揮

發(fā)加速，坍落度損失大，坍落度宜選大些，反之亦然。

一般情況下，坍落度可按表4-11選用。

表4-11混凝土澆筑時的坍落度（mm）

構(gòu)件種類坍落度

基礎或地面等的墊層、無配筋的大體積結(jié)構(gòu)（擋土墻、基礎等）或配筋10~

稀疏的結(jié)構(gòu)30

30~

板、梁和大型及中型截面的柱子等

50

50~

配筋密列的結(jié)構(gòu)（薄壁、斗倉、簡倉、細柱等）

70

70~