第四章混凝土1

1、土木工程材料第四章 混凝土 CONCRETECONCRETE v 掌握普通混凝土组成材料的品种、技术要求掌握普通混凝土组成材料的品种、技术要求 及选用。熟练掌握各种组成材料各项性质的要求，及选用。熟练掌握各种组成材料各项性质的要求，测定方法及对混凝土性能的影响。测定方法及对混凝土性能的影响。v 熟练掌握混凝土拌和物的性质及其测定和调熟练掌握混凝土拌和物的性质及其测定和调整方法。整方法。v 熟练掌握硬化混凝土的力学性质，变形性质熟练掌握硬化混凝土的力学性质，变形性质和耐久性及其影响因素。和耐久性及其影响因素。v 熟练掌握普通混凝土的配合比设计方法熟练掌握普通混凝土的配合比设计方法。v 了解混凝土

2、技术的新进展及其发展趋势。了解混凝土技术的新进展及其发展趋势。v 掌握砌筑砂浆的性质、组成、检测方法。掌握砌筑砂浆的性质、组成、检测方法。v 熟悉抹面砂浆的主要品种性能要求及其配制熟悉抹面砂浆的主要品种性能要求及其配制方法。方法。v本章的难点是混凝土的耐久性和普通混凝土的配本章的难点是混凝土的耐久性和普通混凝土的配合比设计。合比设计。 本章学习指导本章学习指导v混凝土是由胶凝材料、水和粗、细骨料混凝土是由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例配合、拌制成拌合物，经一按适当比例配合、拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。土木建筑定时间硬化而成的人造石材。土木建筑工程对混凝土质量的基本要求是：工

3、程对混凝土质量的基本要求是：v具有与施工条件相适应的和易性具有与施工条件相适应的和易性；v具有符合设计要求的强度；具有符合设计要求的强度；v具有与工程环境相适应的耐久性。具有与工程环境相适应的耐久性。v材料组成经济合理、生产制作节约能源。材料组成经济合理、生产制作节约能源。混凝土的分类混凝土的分类v根据所用根据所用胶凝材料胶凝材料不同分为：不同分为：水泥混凝土水泥混凝土、石、石膏混凝土、硅酸盐混凝土、水玻璃混凝土、沥青混膏混凝土、硅酸盐混凝土、水玻璃混凝土、沥青混凝土及聚合物混凝土等。凝土及聚合物混凝土等。 v根据根据用途用途分为：分为：结构混凝土结构混凝土、道路混凝土、水工、道路混凝土、水工

4、混凝土、耐热混凝土、耐酸泥凝土、隔热混凝土、混凝土、耐热混凝土、耐酸泥凝土、隔热混凝土、防射线混凝土等。防射线混凝土等。 v根据混凝土的根据混凝土的特性或施工方法特性或施工方法分为：分为：防水混凝防水混凝土、高强混凝土、纤维混凝土、泵送混凝土及喷射土、高强混凝土、纤维混凝土、泵送混凝土及喷射混凝土等。混凝土等。 在混凝土中在混凝土中水泥混凝土水泥混凝土应用最广，用量最大。应用最广，用量最大。本章主要介绍水泥混凝土。本章主要介绍水泥混凝土。 混凝土的优缺点混凝土的优缺点 与钢材、木材等其他常用建筑材料相比，混凝与钢材、木材等其他常用建筑材料相比，混凝土具有以下土具有以下优点优点：v1)1)原料丰

5、富，价格低廉；原料丰富，价格低廉； v2)2)良好的可塑性；良好的可塑性； v3)3)通过调整组成材料的品种及配合比，可以制成不通过调整组成材料的品种及配合比，可以制成不同物理力学性能的混凝土，以满足工程上的特殊要同物理力学性能的混凝土，以满足工程上的特殊要求；求；v4)4)与钢筋具有牢固的粘结力和相近的线膨胀系数，与钢筋具有牢固的粘结力和相近的线膨胀系数，钢筋混凝土可以补偿素混凝土抗拉、抗折强度低的钢筋混凝土可以补偿素混凝土抗拉、抗折强度低的弱点，使之能适用于各种工程结构；弱点，使之能适用于各种工程结构； v5)5)良好的耐久性；良好的耐久性； v6)6)耐火性好；耐火性好； v7)7)对保

6、护环境有利。对保护环境有利。 缺点：缺点：v1 1）自重大，比强度小；）自重大，比强度小；v2 2）抗拉强度低，变形能力小，容易开裂，）抗拉强度低，变形能力小，容易开裂， 属于脆性材料，且导热系数大属于脆性材料，且导热系数大 ；v3 3）硬化较慢，生产周期长；）硬化较慢，生产周期长；v4 4）在配制和施工中影响质量的因素较多，质）在配制和施工中影响质量的因素较多，质量波动较大，需要进行严格控制。量波动较大，需要进行严格控制。 第一节第一节 普通混凝土普通混凝土v普通混凝土（简称为混凝土）是普通混凝土（简称为混凝土）是由水泥、砂、由水泥、砂、石和水所组成石和水所组成，另外还常加入适量的，另外还常

7、加入适量的掺合料掺合料和外加剂和外加剂。在混凝土中，砂、石起骨架作用，。在混凝土中，砂、石起骨架作用，称为称为骨料骨料(80%)(80%)；水泥与水形成水泥浆，水；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。在硬化泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。在硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定的前，水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定的和易性，便于施工。水泥浆硬化后，则将骨和易性，便于施工。水泥浆硬化后，则将骨料胶结为一个坚实的整体，使混凝土具有所料胶结为一个坚实的整体，使混凝土具有所需的强度、耐久性等性能。需的强度、耐久性等性能。 砂子水泥浆石子一一 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料

8、1. 1. 水泥水泥1.1 1.1 水泥品种的选择水泥品种的选择 水泥是混凝土中最重要的组分。水泥品种的水泥是混凝土中最重要的组分。水泥品种的选择，应当根据混凝土工程性质与特点，工选择，应当根据混凝土工程性质与特点，工程的环境条件及施工条件，结合各种水泥特程的环境条件及施工条件，结合各种水泥特性进行合理的选择性进行合理的选择。水泥强度等级的选择v水泥强度等级的选择应当与混凝土的设计水泥强度等级的选择应当与混凝土的设计强度等级相适应。强度等级相适应。v工程上不宜用高强度等级水泥配制低强度工程上不宜用高强度等级水泥配制低强度等级的混凝土，也不宜用低强度等级水泥等级的混凝土，也不宜用低强度等级水泥配

9、制高强度等级的混凝土？配制高强度等级的混凝土？v因此，根据经验一般以选择的水泥强度等因此，根据经验一般以选择的水泥强度等级标准值为混凝土强度等级标准值级标准值为混凝土强度等级标准值C30C30以下以下为为1.51.52.02.0倍为宜，倍为宜，C40C40以上为以上为1.01.01.51.5倍倍为宜。为宜。v采用高强度等级水泥配制低强度等级混凝土时，只需少采用高强度等级水泥配制低强度等级混凝土时，只需少量的水泥或较大的水灰比就可满足强度要求，但却满足量的水泥或较大的水灰比就可满足强度要求，但却满足不了施工要求的良好的和易性，使施工困难，并且硬化不了施工要求的良好的和易性，使施工困难，并且硬化后

10、的耐久性较差。后的耐久性较差。因而不宜用高强度等级水泥配制低强因而不宜用高强度等级水泥配制低强度等级的混凝土。度等级的混凝土。v 用低强度等级水泥配制高强度等级的混凝土时，用低强度等级水泥配制高强度等级的混凝土时，一是一是很难达到要求的强度，二是需采用很小的水灰比或者说很难达到要求的强度，二是需采用很小的水灰比或者说水泥用量很大，水泥用量很大，因而硬化后混凝土的干缩变形和徐变变因而硬化后混凝土的干缩变形和徐变变形大，对混凝土结构不利，易于干裂。形大，对混凝土结构不利，易于干裂。同时由于水泥用同时由于水泥用量大，水化放热量也大量大，水化放热量也大，对大体积或较大体积的工程也对大体积或较大体积的工

11、程也极为不利。极为不利。此外经济上也不合理此外经济上也不合理。所以不宜用低强度等所以不宜用低强度等级水泥配制高强度等级的混凝土。级水泥配制高强度等级的混凝土。 v请观察此使用一年多的水泥混凝土道路表面，该水泥混凝土请观察此使用一年多的水泥混凝土道路表面，该水泥混凝土选用普通硅酸盐水泥，其熟料矿物组成分别为选用普通硅酸盐水泥，其熟料矿物组成分别为 C C3 3S 53S 53，C C2 2S 25S 25，C C3 3A 15A 15，C C4 4AF 7AF 7。请从水泥的角度分析其选。请从水泥的角度分析其选用有否不当之处用有否不当之处 。 v该路面磨损较严重，已出现较多裂纹。可见该路面磨损较

12、严重，已出现较多裂纹。可见表面水泥砂浆层干缩较大、耐磨性较差。从表面水泥砂浆层干缩较大、耐磨性较差。从资料可见，所选用的水泥熟料矿物组成中资料可见，所选用的水泥熟料矿物组成中C C3 3A A含量较高，当水泥中含量较高，当水泥中C C3 3A A含量较高，其耐磨性含量较高，其耐磨性较差、干缩较大，可见选用水泥不当。较差、干缩较大，可见选用水泥不当。 2骨料v骨料（也称集料）总体积占混凝土体积的骨料（也称集料）总体积占混凝土体积的60608080，按粒径大小分为粗骨料和细骨料。，按粒径大小分为粗骨料和细骨料。v在混凝土中主要是其骨架作用，还可以降低水在混凝土中主要是其骨架作用，还可以降低水化热，

13、大大减少混凝土由于水泥硬化而产生的化热，大大减少混凝土由于水泥硬化而产生的收缩，并起抑制裂缝扩展的作用，同时集料的收缩，并起抑制裂缝扩展的作用，同时集料的掺入，可以大大节约水泥，降低造价。掺入，可以大大节约水泥，降低造价。 骨料的技术性质骨料的技术性质骨料的各项性能指标将直接影响到混凝土的施工骨料的各项性能指标将直接影响到混凝土的施工性能和使用性能。骨料的主要技术性质包括：性能和使用性能。骨料的主要技术性质包括：颗粒级颗粒级配及粗细程度、颗粒形态和表面特征、强度、坚固性、配及粗细程度、颗粒形态和表面特征、强度、坚固性、含泥量、泥块含量、有害物质及碱集料反应等含泥量、泥块含量、有害物质及碱集料反

14、应等。 v 细骨料细骨料粒径粒径4.75 mm4.75 mm以下的骨料称为细骨料，俗称砂。以下的骨料称为细骨料，俗称砂。砂按产源分为砂按产源分为天然砂、人工砂天然砂、人工砂两类。天然砂是由自然两类。天然砂是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的、粒径小于风化、水流搬运和分选、堆积形成的、粒径小于4.75 4.75 mmmm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。v人工砂是经除土处理的机制砂、混合砂的统称。国家人工砂是经除土处理的机制砂、混合砂的统称。国家标准标准GB/T 14684GB/T 1468420012001建筑用砂建筑用砂规定了建筑用砂

15、规定了建筑用砂的技术要求的技术要求。根据产源不同，天然砂可分为根据产源不同，天然砂可分为其颗粒圆其颗粒圆滑，比较滑，比较洁净，产洁净，产源广；源广；与河砂相比有与河砂相比有棱角，表面粗棱角，表面粗糙，但含砂量糙，但含砂量 和含有机杂质和含有机杂质较多；较多；虽然有河砂虽然有河砂的优点，但的优点，但常混有贝壳常混有贝壳碎片和含较碎片和含较多盐分。多盐分。一般工程上多使用河砂，如使用山砂和海砂应按技术要求进一般工程上多使用河砂，如使用山砂和海砂应按技术要求进行检验。行检验。将岩将岩石破石破碎碎机制砂机制砂和天然和天然砂混合砂混合2.12.1表观密度、堆积密度、空隙率表观密度、堆积密度、空隙率砂表观

16、密度、堆积密度、空隙率应符合如下规定：砂表观密度、堆积密度、空隙率应符合如下规定：表观密度大于表观密度大于2 500 kg/m32 500 kg/m3；松散堆积密度大于；松散堆积密度大于1 1 350 kg/m3350 kg/m3；空隙率小于；空隙率小于4747在拌制混凝土时，在拌制混凝土时，2.22.2颗粒级配及粗细程度颗粒级配及粗细程度v砂的颗粒级配和粗细程度应同时考虑砂的颗粒级配和粗细程度应同时考虑。当砂中含有。当砂中含有较多较多的粗粒径砂，并以适当的的粗粒径砂，并以适当的中粒径中粒径砂及砂及少量细粒少量细粒径径砂填充其空隙，则可达到砂填充其空隙，则可达到空隙及总表面积均较小空隙及总表面

17、积均较小，这样的砂比较理想，不仅水泥浆用量较少，而且还这样的砂比较理想，不仅水泥浆用量较少，而且还可提高混凝土的密实度与强度可提高混凝土的密实度与强度。v砂的颗粒级配和粗细程度，常用砂的颗粒级配和粗细程度，常用筛分析筛分析的方的方法进行测定。用法进行测定。用级配区表示砂的颗粒级配，级配区表示砂的颗粒级配，用细度模数表示砂的粗细。用细度模数表示砂的粗细。v筛分析的方法，是用一筛分析的方法，是用一套孔径（净尺寸）为套孔径（净尺寸）为4.754.75、2.362.36、1.181.18、0.600.60、0.300.30、0.150.15的的标准筛，将标准筛，将500g500g的干砂的干砂试样由粗到

18、细依次过筛，试样由粗到细依次过筛，然后称得各筛余留在各然后称得各筛余留在各个筛上的砂的重量，并个筛上的砂的重量，并计算出各筛上的分计筛计算出各筛上的分计筛余百分率余百分率a ai i及累计筛余及累计筛余百分率百分率i i（各个筛和比（各个筛和比该筛粗的所有分计筛余该筛粗的所有分计筛余百分率之和）。百分率之和）。0.15mm0.3mm0.6mm1.18mm2.36mm4.75mm筛孔尺寸，筛孔尺寸，mmmm分计筛余，分计筛余，% %累计筛余，累计筛余，% %4.754.752.362.361.181.180.60.60.30.30.150.15a a1 1a a2 2a a3 3a a4 4a

19、a5 5a a6 6A A1 1= a= a1 1A A2 2 = a= a1 1+ a+ a2 2A A3 3 = a= a1 1+ a+ a2 2 + a+ a3 3A A4 4 = a= a1 1+ a+ a2 2 + a+ a3 3 + a+ a4 4A A5 5 = a= a1 1+ a+ a2 2 + a+ a3 3 + a+ a4 4 + a+ a5 5A A6 6 = = a a1 1+ a+ a2 2 + a+ a3 3 + a+ a4 4 + a+ a5 5 + a+ a6 6分计筛余和累计筛余的关系分计筛余和累计筛余的关系v细度模数的计算公式为：细度模数的计算公式为：v式

20、中式中a ai i-分计筛余百分率，即该号筛的筛余量除以分计筛余百分率，即该号筛的筛余量除以试样总量；试样总量；vi i-累计筛余百分率，即该号筛与大于该号各筛分计累计筛余百分率，即该号筛与大于该号各筛分计筛余百分率之和。筛余百分率之和。11654321005)(AAAAAAAMxv细度模数（细度模数（x x）愈大，表示砂愈粗，砂的细度模数）愈大，表示砂愈粗，砂的细度模数范围一般为范围一般为3.73.70.70.7，其中，其中vx x在在3.7 3.7 3.3.为粗砂，为粗砂，vx x在在.0.02.32.3为中砂，为中砂，vx x在在2.22.21.61.6为细砂，为细砂，vx x在在1.5

21、1.50.70.7为特细砂。普通混凝土用砂的细度模为特细砂。普通混凝土用砂的细度模数一般数一般. .在在2.2 2.2 3.23.2之间较为适宜之间较为适宜。v国家规范将细度模数为国家规范将细度模数为3.7 3.7 1.61.6的普通混凝土用砂，的普通混凝土用砂，以控制粒级以控制粒级0.600.60筛孔筛孔的累计筛余量分成三个级配区。的累计筛余量分成三个级配区。普通混凝土用砂的筛分曲线必须包容在三个级配曲线普通混凝土用砂的筛分曲线必须包容在三个级配曲线区域中的任一个区域以内。区域中的任一个区域以内。骨料级配良好的标准应当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。是空隙率小，同时比表

22、面积也较小。筛分曲线筛分曲线筛孔尺寸筛孔尺寸I I区区IIII区区IIIIII区区10 mm10 mm0 00 00 04.75 mm4.75 mm10-010-010-010-010-010-02.36 mm2.36 mm35-535-525-025-015-015-01.18 mm1.18 mm65-3565-3550-1050-1025-025-00.6 mm0.6 mm85-7185-7170-4170-4140-1640-160.3 mm0.3 mm95-8095-8092-7092-7085-5585-550.15 mm0.15 mm100-90100-90100-90100-90

23、100-90100-90v例某干砂例某干砂500g500g的筛分结果如下表所列。的筛分结果如下表所列。试计算该砂的细度模数并评定其级配试计算该砂的细度模数并评定其级配计计算算各各筛筛的的分分计计筛筛余余百百分分数数和和累累计计筛筛余余百百分分数数如如下下表表： 筛筛孔孔 尺尺寸寸(mm) 分分计计筛筛余余量量（g） 分分计计筛筛余余（） 累累计计筛筛余余（） 4.75 5 a1=5/500=1 A1=a1=1 2.36 100 a2=100/500=20 A2=A1+ a2=21 1.18 150 a3=150/500=30 A3=A2+ a3=51 0.60 145 a4=145/500=2

24、9 A4=A3+ a4=80 0.30 80 a5=80/500=16 A5=A4+ a5=96 0.15 20 a6=20/500=4 A6=A5+ a6=100 v2.32.3砂中有害杂质的含量砂中有害杂质的含量v为保证混凝土的质量，砂不应混有草根、树叶、树为保证混凝土的质量，砂不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块、炉渣等杂物。砂中如含有云母、枝、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，其含轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐等，其含量应符合规定。量应符合规定。v砂中的粘土、淤泥、细屑等粉状杂质及泥块对混凝砂中的粘土、淤泥、细屑等粉状杂质及泥块对混凝

25、土的性质有哪些影响？土的性质有哪些影响？v砂中的粘土、淤泥、细屑等粉状杂质含量增多，为砂中的粘土、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（）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降低，必须增加水泥用量，但这将使混凝土的变形增大。泥块对混凝土性能的影响与上述粉状物的影增大。

26、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。响基本相同，但对强度和耐久性的影响程度更大。v2.4坚固性坚固性v坚固性是指骨料在自然风化和其它外界物坚固性是指骨料在自然风化和其它外界物理化学因素作用下抵抗破裂的能力理化学因素作用下抵抗破裂的能力 A. A. 天然砂采用硫酸钠溶液法进行试验，砂天然砂采用硫酸钠溶液法进行试验，砂样经样经5 5次循环后其质量损失应符合的规定。次循环后其质量损失应符合的规定。 B. B. 人工砂采用压碎指标法进行试验，压人工砂采用压碎指标法进行试验，压碎指标应小于规范的规定。碎指标应小于规范的规定。2.5碱集料反应碱集料反应砂中不应

27、含有活性氧化硅，因为砂中含有砂中不应含有活性氧化硅，因为砂中含有的活性氧化硅，能与水泥中的碱分（的活性氧化硅，能与水泥中的碱分（2 2及及 2 2）起作用，产生碱骨料反应，使混凝）起作用，产生碱骨料反应，使混凝土发生膨胀开裂。土发生膨胀开裂。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0.10。v砂按技术要求分为三类：砂按技术要求分为三类：vI I类类宜用于强度等级宜用于强度等级C60C60的混凝土的混凝土vIIII类类宜用于强度等级宜用于强度等级C30-C60C30-C60的混凝土及有抗的混凝土及有抗冻抗渗或其他要求的混凝土；冻抗渗或其他要求的

28、混凝土；vIIIIII类类宜用于强度等级宜用于强度等级C30C30的混凝土和建筑砂的混凝土和建筑砂浆浆2.62.6骨料的含水状态骨料的含水状态骨料的含水状况除不含水分的绝干状态骨料的含水状况除不含水分的绝干状态(a)(a)以外，还有含与大气湿以外，还有含与大气湿度平衡的水分时的气干状态度平衡的水分时的气干状态(b)(b)；颗粒表面干燥而颗粒内部的孔隙；颗粒表面干燥而颗粒内部的孔隙含水饱和的饱和面干状态含水饱和的饱和面干状态(c)(c)；颗粒表面吸附了水的润湿状态；颗粒表面吸附了水的润湿状态(d)(d)。骨料在饱和面干状态时的含水率，称为饱和面干吸水率。骨料在饱和面干状态时的含水率，称为饱和面干

29、吸水率。当拌制混凝土时，当拌制混凝土时，由于骨料含水量的不同，将影响混凝土的用水由于骨料含水量的不同，将影响混凝土的用水量和骨料用量。量和骨料用量。计算混凝土中各项材料的配合比时，一般以干燥骨计算混凝土中各项材料的配合比时，一般以干燥骨料为基准，而一些大型水利工程常以饱和面干的骨料为准。砂石骨料为基准，而一些大型水利工程常以饱和面干的骨料为准。砂石骨料的这一特性，在设计和称料拌合混凝土中应加以注意，并作相应料的这一特性，在设计和称料拌合混凝土中应加以注意，并作相应调整。调整。如配合比设计是以干骨料作基准的，确定用水量时应考虑补如配合比设计是以干骨料作基准的，确定用水量时应考虑补充干骨料的吸水；

30、当骨料是润湿态时，确定用水量时又应考虑扣除充干骨料的吸水；当骨料是润湿态时，确定用水量时又应考虑扣除骨料的表面水。骨料的表面水。v思考：在拌制混凝土时，砂的用量应按思考：在拌制混凝土时，砂的用量应按质量质量计，计，还是以还是以体积体积计量，为什么？计量，为什么？v解解: :砂子的体积和堆积密度与其含水状态紧密相关。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，砂颗粒表面包裹着一层水膜，随着含水率的增大，砂颗粒表面包裹着一层水膜，引起砂体积增大。当砂的含水率为时，引起砂体积增大。当砂的含水率为时，其体积最大而堆积密度最小，砂的体积可增加其体积最大而堆积密度最小，砂的体积可增加202

31、03030。若含水率继续增大，砂表面水膜增厚，。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大，则砂粒互相挤紧，这时湿砂的体积可小于干砂。砂。v3. 3. 粗骨料粗骨料v粒径大于粒径大于4.754.75 mm mm的骨料称为粗骨料，俗称石。常用

32、的骨料称为粗骨料，俗称石。常用的有碎石及卵石两种。的有碎石及卵石两种。v碎石是天然岩石或岩石经机械破碎、筛分制成的，碎石是天然岩石或岩石经机械破碎、筛分制成的，粒径大于粒径大于4.75 mm4.75 mm的岩石颗粒。的岩石颗粒。v卵石是由自然风化、水流搬运和分选、堆积而成的、卵石是由自然风化、水流搬运和分选、堆积而成的、粒径大于粒径大于4.75 mm4.75 mm的岩石颗粒。的岩石颗粒。v卵石和碎石颗粒的长度大于该颗粒所属相应粒级的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平均粒径2.42.4倍者为针状颗粒；厚度小于平均粒径倍者为针状颗粒；厚度小于平均粒径0.40.4倍者为片状颗粒（

33、平均粒径指该粒级上、下限粒倍者为片状颗粒（平均粒径指该粒级上、下限粒径的平均值）。径的平均值）。v建筑用卵石、碎石应满足国家标准建筑用卵石、碎石应满足国家标准GB/T 14685GB/T 1468520012001建筑用卵石、碎石建筑用卵石、碎石的技术要求。的技术要求。v3.13.1最大粒径、颗粒级配最大粒径、颗粒级配v粗骨料的级配原理和要求与细骨料基本相同。级配试粗骨料的级配原理和要求与细骨料基本相同。级配试验采用筛分法测定，即用验采用筛分法测定，即用2.362.36、4.754.75、9.59.5、16.016.0、19.019.0、26.526.5、31.531.5、37.537.5、5

34、3.053.0、63.063.0、75.075.0和和9090等十二种孔径的方孔筛进行筛分。等十二种孔径的方孔筛进行筛分。 v（1 1）石子最大粒径（）石子最大粒径（D Dmaxmax）v 对于粗集料，集料的最大粒径对水泥混凝土和沥对于粗集料，集料的最大粒径对水泥混凝土和沥青混合料性能的影响，往往比平均粗细程度的影响大，青混合料性能的影响，往往比平均粗细程度的影响大，因此，在明确了级配要求后，还用最大粒径作为粗集因此，在明确了级配要求后，还用最大粒径作为粗集料颗粒大小的表征。料颗粒大小的表征。最大粒径是指骨料的最大粒径是指骨料的100100都要都要求通过的最小的标准筛筛孔尺寸。公称最大粒径是指

35、求通过的最小的标准筛筛孔尺寸。公称最大粒径是指骨料可能全部通过或允许有少量不通过（一般允许筛骨料可能全部通过或允许有少量不通过（一般允许筛余不超过余不超过1010）的最小的标准筛筛孔尺寸。）的最小的标准筛筛孔尺寸。通常比骨通常比骨料最大粒径小一个粒级。料最大粒径小一个粒级。v石子的最大粒径增大，则相同质量石子的总表面积石子的最大粒径增大，则相同质量石子的总表面积减小，如果集料的级配好，混凝土中包裹石子所需减小，如果集料的级配好，混凝土中包裹石子所需水泥浆体积减少，即混凝土用水量和水泥用量都可水泥浆体积减少，即混凝土用水量和水泥用量都可减少。减少。v粗骨料最大粒径对混凝土的影响如下：粗骨料最大粒

36、径对混凝土的影响如下：v1 1、如果水泥用量不变，混凝土的强度会随着粗骨、如果水泥用量不变，混凝土的强度会随着粗骨料最大粒径料最大粒径DmDm的增大而增大；的增大而增大；v2 2、在保证混凝土强度不变的情况下，随着粗骨料、在保证混凝土强度不变的情况下，随着粗骨料最大粒径最大粒径DmDm的增大可使水泥用量减少，尤其是最大的增大可使水泥用量减少，尤其是最大粒径在粒径在80-150mm80-150mm时，水泥用量能显著减少；时，水泥用量能显著减少；v3 3、有助于提高混凝土的密实度，减少发热量及混、有助于提高混凝土的密实度，减少发热量及混凝土的收缩；凝土的收缩；v4 4、造成的较少粘结面积和不均匀性

37、的不利影响。、造成的较少粘结面积和不均匀性的不利影响。v思考：工程上石子的最大粒径是如何确定的？思考：工程上石子的最大粒径是如何确定的？v工程上对混凝土中每立方米水泥用量小于工程上对混凝土中每立方米水泥用量小于170 kg170 kg的低的低强混凝土，水灰比较大的中低强混凝土，采用强混凝土，水灰比较大的中低强混凝土，采用较大粒较大粒径的粗骨料对混凝土强度有利径的粗骨料对混凝土强度有利。特别在大体积混凝土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。泥水化热有着重要的意义。v不过对于水泥用量较多，水灰比较小的

38、混凝土，尤其不过对于水泥用量较多，水灰比较小的混凝土，尤其是是高强混凝土，从强度观点来看，当使用的粗骨料最高强混凝土，从强度观点来看，当使用的粗骨料最大粒径超过大粒径超过40mm40mm后，并无多大好处，后，并无多大好处，因此，因此，只有在可只有在可能的情况下，粗骨料最大粒径应尽量选用大一些。能的情况下，粗骨料最大粒径应尽量选用大一些。v同时，最大粒径的确定，还要受到混凝土结同时，最大粒径的确定，还要受到混凝土结构截面尺寸及配筋间距的限制。构截面尺寸及配筋间距的限制。v按按混凝土结构工程施工及验收规范混凝土结构工程施工及验收规范规定规定v混凝土用粗骨料的最大粒径不得大于结构截混凝土用粗骨料的最

39、大粒径不得大于结构截面最小尺寸的面最小尺寸的1 14 4，且且不得大于钢筋间最小不得大于钢筋间最小净距的净距的3 34 4。对于混凝土实心板，骨料的最对于混凝土实心板，骨料的最大粒径不宜超过板厚的大粒径不宜超过板厚的1 13 3，且不得超过，且不得超过40mm40mm。v 石子的颗粒级配可分为连续级配和间断级配。石子的颗粒级配可分为连续级配和间断级配。v连续级配及间断级配的特点？连续级配及间断级配的特点？v连续级配是石子粒级呈连续性，即颗粒由小到大，连续级配是石子粒级呈连续性，即颗粒由小到大，每级石子占一定比例。每级石子占一定比例。用连续级配的骨料配制的用连续级配的骨料配制的混凝土混合料，和易

40、性较好，不易发生离析现象。混凝土混合料，和易性较好，不易发生离析现象。连续级配是工程上最常用的级配。连续级配是工程上最常用的级配。v间断级配也称单粒级级配。间断级配是人为地剔间断级配也称单粒级级配。间断级配是人为地剔除骨料中某些粒级颗粒，从而使骨料级配不连续，除骨料中某些粒级颗粒，从而使骨料级配不连续，大骨料空隙由小几倍的小粒径颗粒填充，以降低大骨料空隙由小几倍的小粒径颗粒填充，以降低石子的空隙率。石子的空隙率。由间断级配制成的混凝土，可以由间断级配制成的混凝土，可以节约水泥。由于其颗粒粒径相差较大，混凝土混节约水泥。由于其颗粒粒径相差较大，混凝土混合物容易产生离析现象，导致施工困难。合物容易

41、产生离析现象，导致施工困难。石子颗石子颗粒级配范围应符合规范要求。粒级配范围应符合规范要求。 v 评注评注 颗粒级配对于混凝土的强度、质量、和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。善级配或配成较大粒度的连续级配。 3.23.2表面特征和颗粒形态表面特征和颗粒形态v粗集料的颗粒形状和表面特征主要影响混凝土的和易性性和与胶

42、粗集料的颗粒形状和表面特征主要影响混凝土的和易性性和与胶结料的粘结力。结料的粘结力。v表面粗糙的集料制作的混凝土的和易性较差，但与胶结料的粘结表面粗糙的集料制作的混凝土的和易性较差，但与胶结料的粘结力较强；力较强；v反之，表面光滑的集料制作的混凝土的和易性较好，一般与胶结反之，表面光滑的集料制作的混凝土的和易性较好，一般与胶结料的粘结力较低。料的粘结力较低。v通常，集料颗粒有通常，集料颗粒有浑圆状、多棱角状、针状和片状浑圆状、多棱角状、针状和片状四种类型的形四种类型的形状。状。v其中，其中，较好的是接近球体或立方体的浑圆状和多棱角状颗粒。较好的是接近球体或立方体的浑圆状和多棱角状颗粒。v而呈细

43、长和扁平的针状和片状颗粒对水泥混凝土的而呈细长和扁平的针状和片状颗粒对水泥混凝土的和易性、强度和易性、强度和稳定性等性能有不良影响，和稳定性等性能有不良影响，v因此，在集料中应限制针、片状颗粒的含量。在水泥混凝土中，因此，在集料中应限制针、片状颗粒的含量。在水泥混凝土中，针状颗粒是集料中颗粒长度大于所属粒级平均粒径的针状颗粒是集料中颗粒长度大于所属粒级平均粒径的2.42.4倍的颗倍的颗粒。片状颗粒是指集料颗粒厚度小于所属粒级平均粒径的粒。片状颗粒是指集料颗粒厚度小于所属粒级平均粒径的0.40.4倍倍的颗粒。的颗粒。石子形状对混凝土性能的影响石子形状对混凝土性能的影响 v请观察图中请观察图中A

44、A、B B、C C三种石子的形状有何差别，三种石子的形状有何差别，分析其对拌制混凝土性能会有哪些影响。分析其对拌制混凝土性能会有哪些影响。 A A为碎石为碎石1 1，针片状颗粒含量较多。此针片状的碎石多，表面积大，针片状颗粒含量较多。此针片状的碎石多，表面积大，不仅会影响混凝土和易性，还会影响强度。不仅会影响混凝土和易性，还会影响强度。B B为碎石为碎石2 2，表面较粗糙，多棱角，比表面积较碎石，表面较粗糙，多棱角，比表面积较碎石1 1小，拌制混小，拌制混凝土时的性能优于碎石凝土时的性能优于碎石1 1。C C为卵石，表面光滑、少棱角，空隙率及表面积较小。故拌制混为卵石，表面光滑、少棱角，空隙率

45、及表面积较小。故拌制混凝土时所需水泥量较小。混凝土拌和物和易性较好。但卵石与水泥凝土时所需水泥量较小。混凝土拌和物和易性较好。但卵石与水泥石粘结力会较差。在相同条件下，混凝土强度较低。石粘结力会较差。在相同条件下，混凝土强度较低。v3.3 3.3 粗骨料的强度及坚固性粗骨料的强度及坚固性v（1 1）粗骨料的强度）粗骨料的强度v粗骨料的强度采用岩石立方体强度或粒状石子的压粗骨料的强度采用岩石立方体强度或粒状石子的压碎指标来表示。碎指标来表示。v岩石立方强度试验，是用母岩制成岩石立方强度试验，是用母岩制成5 55 55 5立方立方体，或直径与高度均为体，或直径与高度均为5 5的圆柱体试样，浸泡水的

46、圆柱体试样，浸泡水中，待吸水饱和后进行抗压试验。中，待吸水饱和后进行抗压试验。石子抗压石子抗压强度与设计要求的混凝土强度等级之比，不应低于强度与设计要求的混凝土强度等级之比，不应低于1.51.5。v强度等级为强度等级为C60C60以上的混凝土所用粗集料应进行岩以上的混凝土所用粗集料应进行岩石抗压强度检验。石抗压强度检验。v压碎指标是将一定重量气干状态下压碎指标是将一定重量气干状态下10102020的石子装的石子装入一定规格的金属圆桶内，在试验机上施加荷载到入一定规格的金属圆桶内，在试验机上施加荷载到 200200，卸荷后称取试样质量（，卸荷后称取试样质量（0 0），再用孔径为），再用孔径为2.

47、362.36的筛子筛除被压碎的细粒，称取试样的筛余量的筛子筛除被压碎的细粒，称取试样的筛余量（m m1 1），用下式计算压碎指标：），用下式计算压碎指标：v式中式中a a-压碎指标值，压碎指标值，% %；v0 0-试样质量，试样质量，g g；vm m1 1-压碎试验后试样的筛余量，压碎试验后试样的筛余量，g g。v压碎指标值越小，骨料的强度越高压碎指标值越小，骨料的强度越高。%100010mmma v（2 2）骨料的坚固性）骨料的坚固性v骨料的坚固性是指在气候、外力和其他物理力学骨料的坚固性是指在气候、外力和其他物理力学因素作用（如冻融循环作用）下骨料抗碎裂的能因素作用（如冻融循环作用）下骨料

48、抗碎裂的能力。坚固性试验是用硫酸钠溶液法检验，试样经力。坚固性试验是用硫酸钠溶液法检验，试样经五次干湿循环后，其质量损失应不超过规范的规五次干湿循环后，其质量损失应不超过规范的规定。定。3.33.3有害杂质有害杂质v工程实例：工程实例：某中学一栋砖混结构教学楼，在结构完工，某中学一栋砖混结构教学楼，在结构完工，进行屋面施工时，屋面局部倒塌。经审查设计，未发现进行屋面施工时，屋面局部倒塌。经审查设计，未发现任何问题。对施工方面审查发现：任何问题。对施工方面审查发现：所设计为所设计为C20C20的混凝土，施工时未留试块，事后鉴的混凝土，施工时未留试块，事后鉴定其强度仅定其强度仅C7.5C7.5左右

49、，在断口处可清楚看出砂石未洗左右，在断口处可清楚看出砂石未洗净，管料中混有鸽蛋大小的粘土块粒和树叶等杂质。此净，管料中混有鸽蛋大小的粘土块粒和树叶等杂质。此外梁主筋偏于一侧，梁的受拉区外梁主筋偏于一侧，梁的受拉区1/31/3宽度内几乎无钢筋。宽度内几乎无钢筋。集料的集料的杂质对混凝土强度有重大的影响，必须严格控制杂质对混凝土强度有重大的影响，必须严格控制杂质含量。树叶等杂质固然会影响混凝土的强度，而泥杂质含量。树叶等杂质固然会影响混凝土的强度，而泥黏附在骨料的表面，防水泥石与骨料的黏结，降低混凝黏附在骨料的表面，防水泥石与骨料的黏结，降低混凝土强度，还会增加拌和水量，加大混凝土的干缩，降低土强

50、度，还会增加拌和水量，加大混凝土的干缩，降低抗渗性和抗冻性。泥块对混凝土性质的影响严重。混凝抗渗性和抗冻性。泥块对混凝土性质的影响严重。混凝土用碎石或卵石中的含泥量及有害物质含量应符合定土用碎石或卵石中的含泥量及有害物质含量应符合定。4.4.混凝土拌合及养护用水混凝土拌合及养护用水v在拌制和养护混凝土用的水中，不得含有影响水泥在拌制和养护混凝土用的水中，不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，如油脂、糖类等。正常凝结与硬化的有害杂质，如油脂、糖类等。v凡是能饮用的自来水和清洁的天然水，都能用来拌凡是能饮用的自来水和清洁的天然水，都能用来拌制和养护混凝土。制和养护混凝土。v污水、污水、PHPH

51、值小于的酸性水、含硫酸盐（按值小于的酸性水、含硫酸盐（按3 3计）计）超过水重的水均不得使用。超过水重的水均不得使用。v在对水质有疑问时可将该水与洁净水分别制成混凝在对水质有疑问时可将该水与洁净水分别制成混凝土试块，然后进行强度对比试验，如果用该水制成土试块，然后进行强度对比试验，如果用该水制成的试块强度不低于洁净水制成的试块强度，就可用的试块强度不低于洁净水制成的试块强度，就可用此水来拌制混凝土。此水来拌制混凝土。v海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物，对水泥石有侵海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物，对水泥石有侵蚀作用，对钢筋也会造成锈蚀，因此一般不得用海蚀作用，对钢筋也会造成锈蚀，因此一般不得用海水

52、拌制混凝土。水拌制混凝土。v某糖厂建宿舍，以自来水拌制混凝土，浇注某糖厂建宿舍，以自来水拌制混凝土，浇注后用曾装食糖的麻袋覆盖于混凝土表面，再后用曾装食糖的麻袋覆盖于混凝土表面，再淋水养护。后发现该水泥混凝土两天仍未凝淋水养护。后发现该水泥混凝土两天仍未凝结，而水泥经检验无质量问题，请分析此异结，而水泥经检验无质量问题，请分析此异常现象的原因。常现象的原因。v由于养护水淋于曾装食糖的麻袋，养护由于养护水淋于曾装食糖的麻袋，养护水已成糖水，而含糖份的水对水泥的凝水已成糖水，而含糖份的水对水泥的凝结有抑制作用，故使混凝土凝结异常。结有抑制作用，故使混凝土凝结异常。v5.5. 混凝土外加剂混凝土外加

53、剂混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺入的，混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺入的，用以改善混凝土用以改善混凝土性能的物质。一般情况掺量不性能的物质。一般情况掺量不超过水泥质量的超过水泥质量的5%5%。 混凝土中掺入外加剂，是行之有效的改善混凝土中掺入外加剂，是行之有效的改善混凝土性能的措施。混凝土性能的措施。随着科学技术的不断进步，随着科学技术的不断进步，外加剂已越来越多地得到发展和使用。因此，外加剂已越来越多地得到发展和使用。因此，外加剂已成为混凝土中除由四种基本材料以外外加剂已成为混凝土中除由四种基本材料以外的第五种组分。的第五种组分。v根据国家标准根据国家标准GB18588GB185

54、8820012001混凝土外加剂中混凝土外加剂中释放氨的限量释放氨的限量的规定，混凝土外加剂中释放的规定，混凝土外加剂中释放的氨量必须小于或等于的氨量必须小于或等于0.100.10（质量分数）。（质量分数）。该标准适用于各类具有室内使用功能的混凝土该标准适用于各类具有室内使用功能的混凝土外加剂，而不适用于桥梁、公路及其它室外工外加剂，而不适用于桥梁、公路及其它室外工程用混凝土外加剂。程用混凝土外加剂。 5.1 5.1混凝土外加剂的分类混凝土外加剂的分类 按化学成分可分成三类：按化学成分可分成三类： （）无机化合物，多为电解质盐类。（）无机化合物，多为电解质盐类。 （）有机化合物，多为表面活性剂

55、。（）有机化合物，多为表面活性剂。 （）有机无机复合物。（）有机无机复合物。 按功能分为四类：按功能分为四类： （）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。如（）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。如各种减水剂、泵送剂、保水剂等。各种减水剂、泵送剂、保水剂等。 （）调节混凝土凝结时间，硬化性能的外加剂。（）调节混凝土凝结时间，硬化性能的外加剂。如缓凝剂、早强剂、速凝剂等。如缓凝剂、早强剂、速凝剂等。 （）改善混凝土耐久性能的外加剂。如引气剂、（）改善混凝土耐久性能的外加剂。如引气剂、防水剂和阻锈剂等。防水剂和阻锈剂等。 （）改善混凝土其他性能的外加剂。如引气剂、（）改善混凝土其他性能的外加剂。如引气剂

56、、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂、碱骨料反应抑制膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂、碱骨料反应抑制剂、隔离剂、养护剂等。剂、隔离剂、养护剂等。 5.2 5.2 常用混凝土外加剂常用混凝土外加剂5.2.15.2.1减水剂减水剂 减水剂减水剂是指在混凝土坍落度基本相同的是指在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。条件下，能减少拌合用水量的外加剂。（1 1）减水剂的作用机理）减水剂的作用机理 减水剂多属于表面活性剂，它的分子结减水剂多属于表面活性剂，它的分子结构是由亲水基团和憎水基团组成，当两种物构是由亲水基团和憎水基团组成，当两种物质接触时（如水水泥，水一油，水一气），质接触时（如水

57、水泥，水一油，水一气），表面活性剂的亲水基团指向水，憎水基团朝表面活性剂的亲水基团指向水，憎水基团朝向水泥颗粒（油或气）。减水剂能提高混凝向水泥颗粒（油或气）。减水剂能提高混凝土拌合物和易性及混凝土强度的原因，是由土拌合物和易性及混凝土强度的原因，是由于其表面活性物质间的于其表面活性物质间的吸附吸附一一分散作用分散作用，及及其润滑、湿润作用所致其润滑、湿润作用所致。 水泥加水拌和后，由于水泥颗粒间分子引力的作用，水泥加水拌和后，由于水泥颗粒间分子引力的作用，产生许多絮状物而形成絮凝结构，使产生许多絮状物而形成絮凝结构，使1010 3030的的拌合水（游离水）被包裹在其中，从而降低了混凝土拌合水

58、（游离水）被包裹在其中，从而降低了混凝土拌合物的流动性。当加入适量拌合物的流动性。当加入适量减水剂减水剂后：后：显著降低了水的表面能或水泥颗粒间的界面能，使水显著降低了水的表面能或水泥颗粒间的界面能，使水泥颗粒得以在水中分散；泥颗粒得以在水中分散；减水剂分子定向吸附于水泥颗粒表面，亲水基端指向减水剂分子定向吸附于水泥颗粒表面，亲水基端指向水溶液。由于亲水基团的电离作用，使水泥颗粒表面水溶液。由于亲水基团的电离作用，使水泥颗粒表面带上电性相同的电荷，产生静电斥力，致使水泥颗粒带上电性相同的电荷，产生静电斥力，致使水泥颗粒相互分散，导致絮凝结构解体，释放出游离水，从而相互分散，导致絮凝结构解体，释

59、放出游离水，从而有效地增大了混凝土拌合物的流动性；有效地增大了混凝土拌合物的流动性；同时减水剂的亲水基团还吸附了大量水分，增加了水同时减水剂的亲水基团还吸附了大量水分，增加了水泥颗粒表面水膜厚度，润滑作用加强，使水泥颗粒更泥颗粒表面水膜厚度，润滑作用加强，使水泥颗粒更易分散。易分散。 （）减水剂的经济技术效果（）减水剂的经济技术效果 掺减水剂的混凝土与未掺减水剂基准掺减水剂的混凝土与未掺减水剂基准混凝土相比，具有如下效果：混凝土相比，具有如下效果： 在保证混凝土混合物和易性和水泥在保证混凝土混合物和易性和水泥用量不变的条件下，可减少用水量，降低用量不变的条件下，可减少用水量，降低水灰比，从而提

60、高混凝土的强度和耐久性。水灰比，从而提高混凝土的强度和耐久性。 在保持混凝土水灰比不变和坍落度在保持混凝土水灰比不变和坍落度不变的条件下，可节约水泥用量。不变的条件下，可节约水泥用量。 在保持水灰比与水泥用量不变的条在保持水灰比与水泥用量不变的条件下，可大大提高混凝土混合物的流动性，件下，可大大提高混凝土混合物的流动性，从而方便施工，而不影响混凝土的强度从而方便施工，而不影响混凝土的强度 。v（3 3）减水剂的常用品种）减水剂的常用品种1 1 木质素系减水剂木质素系减水剂木质素系减水剂主要有木质素磺酸钙（木钙）、木木质素系减水剂主要有木质素磺酸钙（木钙）、木质素磺酸钠（木钠）和木质素磺酸镁（木