混凝土原材料

1、混凝土原材料性能检测混凝土原材料性能检测 绵阳职业技术学院贾陆军绵阳职业技术学院贾陆军 20212021年年7 7月月12 12日星期一日星期一 TELTEL：1898014285318980142853 Cement Concrete 南京市电视台南京市电视台浇注之前的演浇注之前的演 播厅顶板播厅顶板 倒塌现场倒塌现场 概概 述述 一、混凝土的定义 混凝土混凝土 由胶凝材料、细骨料、粗骨料、 水以及必要时掺入的化学外加剂组成， 经过胶凝材料凝结硬化后，形成具有 一定强度和耐久性的人造石材。 普通混凝土普通混凝土 由水泥、砂、石子、水以及必要 时掺入的化学外加剂组成，经过水泥 凝结硬化后形成的

2、、干体积密度为 19502800kg/m3，具有一定强度和 耐久性的人造石材。又称为水泥混凝 土，简称为“混凝土”。 二、混凝土的分类二、混凝土的分类 按体积密度分按体积密度分 重混凝土 02800kg/m3。 普通混凝土 0 1950 2800kg/m3。 轻混凝土 01950kg/m3。 按胶凝材料分按胶凝材料分 水泥混凝土、硅酸盐混凝土、沥青 混凝土、聚合物水泥混凝土、聚合物 浸渍混凝土等。 按用途分按用途分 结构混凝土、防水混凝土、道路混 凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、 防辐射混凝土等 。 按生产和施工工艺分按生产和施工工艺分 预拌混凝土（商品混凝 土）、泵送混凝土、喷 射混凝土、碾

3、压混凝土、 离心混凝土、等。 按强度分按强度分 普通混凝土 C60。 高强混凝土 C60。 超高强混凝土 100MPa。 按配筋情况分按配筋情况分 素混凝土、钢筋混凝土、素混凝土、钢筋混凝土、 预应力混凝土、钢纤维预应力混凝土、钢纤维 混凝土等。混凝土等。 三、混凝土的特点 优点优点 1）地方材料占80%以上，原材料易得且成本低。 2）易于加工成型：凝结前具有良好的可塑性，可以按 工程结构的要求浇筑成各种形状和任意尺寸的结构或预制 构件。 3）匹配性好：与钢筋有牢固的粘结力，复合成钢筋混 凝土能大大扩展了混凝土的应用范围。 4）可调整性强：可根据不同要求，通过调整配比配制 出不同性质的混凝土。

4、 5）硬化后有高的力学强度（抗压强度可达120MPa)和 良好的耐久性。维修费少。 6）可充分利于工业废料作骨料或掺和料，有利于环境 保护。 缺点 抗拉强度低（约为抗压强度的1/101/20）、变形性 能差； 导热系数大约为1.8W/（mK）； 体积密度大（约为2400kg/m3左右）； 硬化较缓慢。 改性改性 采用轻质骨料可显著降低混凝土的自重，提高比强度； 掺入纤维或聚合物，可提高抗拉强度，大大降低混 凝土的脆性； 掺入减水剂、早强剂等外加剂，可显著缩短硬化周 期，改善力学性能。 第一讲第一讲 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料 混凝土的组成： 水泥 粗骨料粗骨料(碎石或卵石) 细骨

5、料细骨料(砂) 水（水（拌和） 外加剂 经硬化而成的一种人造石材（砼）。 普通混凝土各各组成材料的作用的作用 在混凝土中，水泥与水形成水泥浆，水泥浆包 裹在骨料表面并填充其空隙。在混凝土硬化前， 水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定的流动性、 粘聚性，便于施工。在硬化后则起到了将砂、石 胶结为一个整体的作用，使混凝土具有一定的强 度、耐久性等性能。砂、石在混凝土中起骨架作 用，可以降低水泥用量、减小干缩、提高混凝土 的强度和耐久性。其结构如图1。 图1 普通混凝土结构示意图 1石子；2砂子；3水泥石；4气孔 普通混凝土的组成材料 普通混凝土的组成材料 1.1细骨料砂 1.2粗骨料石子 1.3 混凝

6、土用水 普通混凝土的细骨料主要采用天然砂和人工砂。 天然砂是由自然条件作用而形成的,公称粒径小 于5mm的岩石颗粒。 按其产源不同，天然砂分为河 砂、山砂和海砂。 人工砂是岩石经除土开采、机械破碎、筛分而 成的公称粒径小于5mm的岩石颗粒。 混合砂是由天然砂与人工砂按一定比例组合而成 的砂。 混凝土强度等级不同，所用砂的技术要求也不同 1.1细骨料砂 普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准JGJ52-2006 （1）选择细骨料的原则 为了节约水泥，并使混凝土结构达到较高 密实度，选择骨料时，应尽可能选用总表 面积较小、空隙率较小的骨料（砂子的总 表面积与粗细程度有关，空隙率则与颗粒 级配有关 ）

7、。 (2)粗细程度 砂的粗细程度砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合 在一起的总体粗细程度。 1.1.1 1.1.1 砂的粗细程度及颗粒级配砂的粗细程度及颗粒级配 (3)颗粒级配 砂的颗粒级配是指粒径不同的砂粒互 相搭配的情况。 同样粒径的砂空隙率最大，若大颗粒 间空隙由中颗粒填充，空隙率会减小， 若再填充以小颗粒，空隙率更小，如图2 所示。 图2 骨料颗粒级配示意图 (a)单一粒径；(b)两种粒径；(c)多种粒径 (4)砂的粗细程度与颗粒级配的评定 砂的粗细程度和颗粒级配，常用筛分析方法进行 评定。 将试样烘干，冷却后筛除大于9.50mm的颗粒， 称取试样500g,将试样倒入按孔径大小从上到下

8、组 合的套筛(附筛底)上进行筛分，然后称取各筛上的 筛余量，计算各筛的分计筛余百分率a1、a2、a3、 a4、a5、a6及累计筛余百分率1、2 、 3 、 4 、 5 、 6，其计算关系如表1。 砂子筛析试验砂子筛析试验 摇筛机摇筛机 砂筛砂筛 表1.1 累计筛余率与分计筛余率计算关系 筛孔尺寸筛孔尺寸 筛余量筛余量 (g) 分计筛余百分率分计筛余百分率 (%) 累计筛余百分率累计筛余百分率(%) 4.75mmm1a1=(m1/500)100 1=a1 2.36mmm2a2=(m2/500)100 2=a1+a2 1.18mmm3a3=(m3/500)100 3=a1+a2+a3 600m m

9、4a4=(m4/500)100 4=a1+a2+a3+a4 300mm5a5=(m5/500)100 5=a1+a2+a3+a4+a5 150mm6a6=(m6/500)100 6=a1+a2+a3+a4+a5 +a6 砂的粗细程度用细度模数 表示，其 计算式如下： 砂按细度模数分为粗、中、细三种规 格，其细度模数分别为： 粗砂：3.73.1； 中砂：3.02.3； 细砂：2.21.6。 特细砂：1.50.7 1 165432 100 5)( f f 粗砂粗砂中砂中砂细砂细砂标准砂标准砂 测水泥胶砂测水泥胶砂 强度用强度用 砂的颗粒级配用级配区表示，以级配 区或级配曲线判定砂级配的合格性。对

10、细度模数为3.7 1.6的建筑用砂，其颗粒 级配必须符合见表2。 为了更直观地反映砂的颗粒级配，以 累计筛余百分率为纵坐标，筛孔尺寸为 横坐标，根据表2的数值可以画出砂子3 个级配区的级配曲线，如图3所示。 表表1.2 1.2 建筑用砂的颗粒级配建筑用砂的颗粒级配(JGJ52(JGJ522006)2006) 公称粒径公称粒径 I区区区区区区 累计筛余百分率累计筛余百分率(%) 10.0mm000 5.00mm*100 100100 2.50mm355250150 1.25mm65355010250 630m* 857170414016 315m958092708555 160m10090100

11、9010090 图3 砂的级配曲线 普 通 混普 通 混 凝 土 用凝 土 用 砂 的 筛砂 的 筛 分 曲 线分 曲 线 必 须 包必 须 包 容 在 三容 在 三 个 级 配个 级 配 曲 线 区曲 线 区 域 中 的域 中 的 任 一 个任 一 个 区 域 以区 域 以 内。内。 【例题】用500g烘干砂进行筛分试验，其结果如表3 所求。试分析该砂的粗细程度与颗粒级配。 【解】计算细度模数 评定结果：将累计筛余百分率与表2作对照，此 砂处于区，级配良好；细度模数为2.66（2.7）， 属中砂。(标准要求两次试验平均值,精确至0.1。当 两次试验所得结果之差大于0.2时，重做试验。) 12

12、34561 1 ()5 100 (13.923.361.682.1 98.5)5 5.5 2.66 1005.5 x AAAAAAA M A 1 165432 100 5)( f f 公称粒径公称粒径筛余量筛余量(g) 分计筛余百分率分计筛余百分率 (%) 累计筛余百分率累计筛余百分率 (%) 5.00mm27.55.55.5 2.50mm428.413.9 1.25mm479.423.3 630m 191.538.361.6 315m102.520.582.1 160m8216.498.5 160m7.51.5100 表1.3 砂样筛分结果 骨料级配良好的标准应当是空隙率小，同时 比表面积也

13、较小 石子的空隙是由砂浆所填充的；砂子的空隙是 由水泥浆所填充的。砂子的空隙率愈小，则填充的 水泥浆量越少，达到同样和易性的混凝土混合料所 需水泥量较少，因此可以节约水泥。 砂粒的表面是由水泥浆所包裹的。在空隙率相 同的条件下，砂粒的比表面积愈小，则所需包裹的 水泥浆也就愈少，达到同样和易性的混凝土混合料 ，其水泥用量较少。 由此可见，骨料级配良好的标准应当是空隙率 小，同时比表面积也较小。 含泥量是指天然砂中粒径小于80（75）m 的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒径小于 80（75）m的颗粒含量；泥块含量是指砂中 原粒径大于1.18mm，经水浸洗、手捏后小于 630（600）m的颗粒含量。

14、 天然砂的含泥量,泥块含量应符合表1.4的规 定。 人工砂的石粉含量,泥块含量应符合表1.5 的规定。 1.1.2 含泥量、石粉含量和泥块含量 表1.4 天然砂的含泥量和泥块含量( JGJ52 2006) 混凝土强度等级混凝土强度等级 指标指标 C60C60C55-C30C55-C30C25C25 含泥量含泥量 （按质量计）（按质量计）（%） 2.0 2.0 3.0 3.0 5.0 5.0 泥块含量（按质量计）（泥块含量（按质量计）（%） 0.5 0.5 1.0 1.0 2.0 2.0 表1.5 人工砂的石粉含量和泥块含量(JGJ522006) 混凝土强度等级 指标 C6 0 C55- C30

15、 C2 5 1 亚 甲 蓝 试 验 MB值 1.40或合 格 石粉含量(按质 量计)(%) 5.0 7.0 10. 0 2 泥块含量(按质 量计)(%) 0.5 1.0 2.0 3 MB值 1.40或 不合格 石粉含量(按质 量计)(%) 2.0 3.0 5.0 4 泥块含量(按质 量计)(%) 0.5 1.0 2.0 加入亚甲蓝溶液总量试样质量；:10VG G V MB 国家标准规定砂中不应混有草根、树 叶、塑料、煤块、炉渣等杂物，砂中如 含有云母、轻物质、有机物、硫化物及 硫酸盐、氯盐等，其含量应符合表1.6的 规定。 1.1.3 有害物质含量 表1.6 砂中有害物质含量（JGJ 5220

16、06） 项 目 质量指标 云母(按质量计, %） 2.0 轻物质(按质量计, %） 1.0 硫化物及硫酸盐 (SO3质 量计, %） 1.0 有机物（比色法） 颜色不应深于标准色,当颜色深于 标准色时,应按水泥胶砂强度试验 方法进行强度对比试验,抗压强度 比不应低于0.95 砂的坚固性是指砂在自然风化和其他 外界物理、化学因素作用下，抵抗破裂 的能力。 天然砂坚固性采用硫酸钠溶液法进行 试验，砂样经5次循环后其质量损失应符 合表1.7的规定。 人工砂采用压碎指标 法进行试验，总压碎值指标值应小于 30%。 1.1.4 坚固性 表表1.7 1.7 天然砂坚固性指标天然砂坚固性指标(JGJ 52(

17、JGJ 522006)2006) 混凝土所处的环境条件及其性能要求 5次循环后的质 量损失（%） 在严寒地区室外使用并经常处于潮湿或 干湿交替状态下的混凝土 对于有抗疲劳、耐磨、抗冲击要求的混 凝土 有腐蚀介质作用或经常处于水位变化区 的地下结构混凝土 8 其他条件下使用的混凝土 10 砂的表观密度、堆积密度、空隙率应 符合如下规定：表观密度大于 2500kg/m3，松散堆积密度大于 1350kg/m3，空隙率小于47%。 1.1.5 表观密度、堆积密度、空隙率 为什么在拌制混凝土时，砂的用量应按质 量计，而不能以体积计量？ 砂子的体积和堆积密度与其含水状态紧密相关。随着 含水率的增大，砂颗粒

18、表面包裹着一层水膜，引起砂体 积增大。当砂的含水率为58时，其体积最大而堆 积密度最小，砂的体积可增加2030。若含水率继 续增大，砂表面水膜增厚，由于水的自重超过砂粒表面 对水的吸附力而产生流动，并迁入砂粒间的空隙中，于 是砂粒表面的水膜被挤破消失，砂体积减小。当含水率 达左右时，湿砂体积与干砂相近；含水率继续增 大，则砂粒互相挤紧，这时湿砂的体积可小于干砂。 碱集料反应是指水泥、外加剂等混凝土组成 物及环境中的碱与砂中碱活性矿物在潮湿环境 下缓慢发生反应，并导致混凝土的膨胀甚至开 裂破坏。 经碱集料反应试验后，由砂制备的试件无裂 缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定的试验龄 期膨胀率应小于0.

19、10%。 1.1.6 碱集料反应 公称粒径大于5.00mm的骨料称粗骨料。 普通混凝土常用的粗骨料分卵石和碎石两类。 卵石是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形 成的，公称粒径大于5（4.75）mm的岩石颗粒。按 其产源不同可分为河卵石、海卵石、山卵石等。 碎石是天然岩石或卵石经机械破碎、筛分制成 的，粒径大于5（4.75）mm的岩石颗粒。 不同的混凝土强度等级对卵石、碎石有不同的 技术要求。 1.2 粗骨料石子 普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准JGJ52-2006 (1)最大粒径Dmax 粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的 最大粒径。 1.2.1 最大粒径和颗粒级配 粗骨料粒径对混凝土的影响

20、 工程上对混凝土中每立方米水泥用量小于170 kg 的贫混凝土，采用较大粒径的粗骨料对混凝土强度 有利。特别在大体积混凝土中，采用大粒径粗骨料 ，对于减少水泥用量、降低水泥水化热有着重要的 意义。不过对于结构常用的混凝土，尤其是高强混 凝土，从强度观点来看，当使用的粗骨料最大粒径 超过40mm后，并无多大好处，因为这时由于减少 用水量获得的强度提高，被大粒径骨料造成的较少 粘结面积和不均匀性的不利影响所抵消。因此，只 有在可能的情况下，粗骨料最大粒径应尽量选用大 一些。 工程上石子的最大粒径如何确定 最大粒径的确定，要受到混凝土结构截面尺 寸及配筋间距的限制。按混凝土结构工程施 工及验收规范规

21、定，混凝土用粗骨料的最大 粒径不得大于结构截面最小尺寸的1/4，且不得 大于钢筋间最小净距的3/4。对于混凝土实心板 ，骨料的最大粒径不宜超过板厚的1/2，且不得 超过50mm。 工程上石子的最大粒径如何确定 粗骨料最大粒径增大时，骨料总表面积减小 ，因此包裹其表面所需的水泥浆量减少，可节约 水泥，并且在一定和易性及水泥用量条件下，能 减少用水量而提高混凝土强度。因此，在可能的 情况下，粗骨料最大粒径应尽量选用大一些。 最大粒径的选用，除了受结构上诸因素的限 制外，还受搅拌机以及输送管道等条件的限制。 (2)颗粒级配 骨料级配是指骨料中不同粒径颗粒的组配情况。 粗骨料的颗粒级配分连续粒级和单粒

22、粒级。 粗骨料颗粒级配好坏的判定也是通过筛分析法筛分析法 进行的。据国家标准，建筑用卵石、碎石的颗粒 级配应符合表1.8的规定。 表1.8建筑用卵石、碎石的颗粒级配(JGJ 522006) 颗粒级配 颗粒级配对于混凝土的强度、质量、和易性、节约 水泥等都具有重要意义。 石子的连续级配及间断级配一般由各种单粒级组合 为所要求的级配。单粒级也可与连续级配混合使用 ，以改善级配或配成较大粒度的连续级配。 骨料级配良好的标准是什么？ 骨料级配良好的标准是骨料的空隙率和总表面积均 较小。使用良好级配的骨料，不仅所需水泥浆量较 少，经济性好，而且还可提高混凝土的和易性、密 实度和强度。 粗骨料中含泥量是指

23、粒径小于80（75）m的颗 粒含量；泥块含量是指原粒径大于5（4.75）mm， 经水浸洗、手捏后小于2.5（2.36）mm的颗粒含量 。 粗骨料中含泥量和泥块含量应符合表1.9的规定。 1.2.2 含泥量和泥块含量 表1.9 含泥量和泥块含量(JGJ 522006) 项目项目 指标指标 C60C60C55-C30C55-C30C25C25 含泥量（按质量计）（含泥量（按质量计）（%） 0.5 0.5 1.0 1.0 2.0 2.0 泥块含量（按质量计）（泥块含量（按质量计）（%） 0.2 0.2 0.5 0.5 0.7 0.7 砂、石中的粘土、淤泥、细屑等粉状杂 质及泥块对混凝土的性质有哪些影

24、响 砂、石中的粘土、淤泥、细屑等粉状杂质含量 增多，为保证拌合料的流动性，将使混凝土的拌 合用水量（）增大，即增大，粘土等粉 状物还降低水泥石与砂、石间的界面粘结强度， 从而导致混凝土的强度和耐久性降低，变形增大 ；若保持强度不降低，必须增加水泥用量，但这 将使混凝土的变形增大。 砂、石中的粘土、淤泥、细屑等粉状杂 质及泥块对混凝土的性质有哪些影响 泥块对混凝土性能的影响与上述粉状物的 影响基本相同，但对强度和耐久性的影响 程度更大。 粘土、淤泥、细屑等粉状杂质本身强度极 低，且总表面积很大，因此包裹其表面所 需的水泥浆量增加，造成混凝土的流动性 降低且大大降低了水泥石与砂、石间的界 面粘结强

25、度。 卵石和碎石颗粒的长度大于该颗粒所属 相应粒级的平均粒径2.4倍者为针状颗粒； 厚度小于平均粒径0.4倍者为片状颗粒(平 均粒径指该粒级上、下限粒径的平均值)。 针片状颗粒易折断，且会增大骨料的空 隙率和总表面积，使混凝土拌合物的和易 性、强度、耐久性降低。 其含量应符合表1.10的规定。 1.2.3 针片状颗粒含量 表1.10 针片状颗粒含量(JGJ 522006) 项 目 指 标 C60C55-C30C25 针、片状颗粒(按质量计) (%) 8 15 25 卵石和碎石中不应混有草根、树叶、 树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物。 卵石和碎石中如含有有机物、硫化物 及硫酸盐，其含量应符合表1.1

26、1的规定。 1.2.4 有害物质 表1.11 碎石或卵石有害物质含量（JGJ 522006） 项 目 质量指标 硫化物及硫酸盐 (SO3质量 计, %） 1.0 卵石中有机物（比色法） 颜色应不深于标准色,当颜色 深于标准色时,应配制成混凝 土进行强度对比试验,抗压强 度比不应低于0.95 坚固性是指卵石、碎石在自然风化和 其他外界物理化学因素作用下抵抗破裂 的能力。 采用硫酸钠溶液法进行试验，卵石和 碎石经5次循环后，其质量损失应符合表 1.12的规定。 1.2.5 坚固性 表表1.121.12碎石或卵石坚固性指标碎石或卵石坚固性指标(JGJ 522006)(JGJ 522006) 混凝土所

27、处的环境条件及其性能要求 5次循环后的质 量损失（%） 在严寒地区室外使用并经常处于潮 湿或干湿交替状态下的混凝土 对于有抗疲劳、耐磨、抗冲击要求 的混凝土 有腐蚀介质作用或经常处于水位变 化区的地下结构混凝土 8 其他条件下使用的混凝土 12 (1)岩石抗压强度 岩石抗压强度是将母岩制成 50mm50mm50mm的立方体试件 或50mm50mm的圆柱体试件，测得 的其在饱和水状态下的抗压强度值。 岩石抗压强度应比所配制的混凝土强 度至少高20%。 1.2.6 强度 (2)压碎指标 压碎指标表示石子抵抗压碎的能力，以 间接地推测其相应的强度，其值越小，说 明强度越高。 碎石和卵石的压碎指标应符合标准规定 。 碎石和卵石的表观密度、堆积密 度、空隙率应符合如下规定：表观密 度大于2500kg/m3，松散堆积密度大 于1350kg/