第四节普通混凝土的组成材料

1、第四节第四节普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料 水泥+水+砂+石子+掺和料和外加剂水泥+水水泥浆（Paste）水泥浆砂水泥砂浆（Mortar）水泥砂浆石子混凝土（Concrete）外加剂Admixture掺和料mineral mixture混凝土中各组成材料的作用混凝土中各组成材料的作用 在混凝土中，砂、石起骨架作用，称为骨料。 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，赋予混凝土拌合物一定的流动性，便于施工。 水泥浆硬化后，起胶结作用，把砂石骨料胶结在一起，成为坚硬的人造石材混凝土，并产生力学强度。

2、水泥的品质要求水泥的品质要求 水泥品种的选择依据工程性质、工程环境、施工条件等合理选择。 水泥强度等级的选择原则上高强度的水泥配置高强度的混凝土 当混凝土强度： C30：fce=(1.52.0)fcu C30：fce=(0.91.5)fcu C50C80：不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。混凝土工程特点或所处环境条件优先选用可以使用不得使用环境条件在普通气候环境中普通水泥矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥干燥环境中普通水泥矿渣水泥火山灰水泥、粉煤灰水泥在高湿环境中或永远处于水下矿渣水泥普通水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥严寒地区露天、寒冷地区处于水位升降区普通水泥矿渣

3、水泥火山灰水泥严寒地区处于水位升降区普通水泥矿渣水泥、火山灰水泥受侵蚀性环境水或侵蚀性气体作用根据侵蚀性介质的种类、浓度等具体条件按专门（或设计）规定选用工程特点厚大体积混凝土矿渣水泥、粉煤灰水泥普通水泥快硬硅酸盐水泥、硅酸盐水泥要求快硬混凝土快硬硅酸盐水泥、硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥高强混凝土硅酸盐水泥普通水泥、矿渣水泥火山灰水泥、粉煤灰水泥有抗渗性要求混凝土普通水泥、火山灰水泥矿渣水泥有耐磨性要求混凝土普通水泥、硅酸盐水泥骨骨 料料对骨料要求主要有：v有害杂质含量少v具有良好的颗粒形状，适宜的颗粒级配和细度；v表面粗糙，与水泥粘结牢固v性能稳定、坚固耐久等。细骨料细

4、骨料v定义：粒径在（0.150.154.754.75）mmmm之间的岩石颗粒称为细骨料。v分类： 天然砂天然砂是由天然岩石经长期风化等自然条件作用而形成的。 人工砂人工砂是将天然岩石轧碎而成，其颗粒棱角多，较洁净，但片状颗粒及细粉含量较多，且成本较高，一般只在当地缺乏天然砂源时才采用人工砂。分分 类类v天然砂：河砂、湖砂、海砂、山砂v河砂、湖砂和海砂由于长期受水流的冲刷作用，颗粒表面比较圆滑，比较洁净，且产源较广，但海砂中常含有贝壳碎片及可溶盐等有害杂质。v山砂颗粒多具棱角，表面粗糙，砂中含泥量及有机质等有害杂质较多。v天然砂按其技术要求分为优等品、一等品、合格品三个等级。品质要求品质要求v依

5、据：建筑用砂（GB14684-2001）普通混凝土用砂质量标准及检验方法(JGJ5292)v对细骨料的质量要求： 1、有害杂质含量 2、砂的粗细程度细度模数 3、砂的级配级配曲线1 1、有害杂质含量、有害杂质含量砂中有害杂质有：v泥块、草根、树叶、树枝、塑料、煤渣等杂物，v云母、硫化物、硫酸盐、氯盐和有机质等砂中有害杂质含量限值砂中有害杂质含量限值有害杂质的危害有害杂质的危害v云母表面光滑的层、片状物质，与水泥粘结性差，影响混凝土的强度和耐久性；v硫化物及硫酸盐对水泥有侵蚀作用；v有机质影响水泥的水化硬化；v粘土、淤泥粘附在砂粒表面妨碍水泥与砂的粘结，增大用水量，降低混凝土的强度和耐久性，并增

6、大混凝土的干缩；v海砂含的氯化钠等氯化物对钢筋有锈蚀作用，因此对使用海砂配制混凝土时，其氯盐含量（折算成NaCl）不应大于0.1%,对预应力钢筋混凝土结构，不宜采用海砂。砂中有机杂质的处理砂中有机杂质的处理 当砂中有害杂质含量多，但又无合适砂源时，可过筛和用清水或石灰水（有机质含量多时）冲洗后使用，以符合就地取材原则。砂的粗细程度和颗粒级配砂的粗细程度和颗粒级配v砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒，混合在一起后的总体的粗细程度。v砂子通常分为粗砂、中砂、细砂和特细砂等几种。v在相同用砂量条件下，细砂的总表面积较大细砂的总表面积较大，粗砂的总表面积较小。在混凝土中砂子表面需用水泥浆包裹，赋予流动性和

7、粘结强度，砂子的总表面积愈大，则需要包需要包裹砂粒表面的水泥浆就愈多裹砂粒表面的水泥浆就愈多，除不经济外，还会导致混凝土水化热大、收缩变形大、易开裂等。砂的颗粒级配砂的颗粒级配v定义：是指不同大小颗粒和数量比例的砂子的组合或搭配情况。v在混凝土中 砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充，为达到节约水泥和提高强度的目的，就应尽量减小砂粒之间的空隙。 从图可看出：同样粒径的砂，空隙率最大;两种粒径的砂搭配起来，空隙率就减小；三种粒径的砂搭配，空隙就更小。因此，要减小砂粒间的空隙，就必须有大小不同的颗粒搭配要减小砂粒间的空隙，就必须有大小不同的颗粒搭配。理想的颗粒级配理想的颗粒级配v在拌制混凝土时，砂的粗细

8、和颗粒级配应同时考虑。v当砂中含有较多的粗颗粒，并以适量的中粗颗粒及少量的细颗粒填充其空隙，则可达到空隙率及总表面积均较小，这种砂是比较理想的，不仅水泥用量少，而且还提高混凝土的密实性与强度。颗粒级配和粗细程度的定量表示颗粒级配和粗细程度的定量表示 砂的颗粒级配和粗细程度，常用筛分析筛分析的方法进行测定。用级配区级配区表示砂的级配，用细细度模数度模数表示砂的粗细。筛分析的方法筛分析的方法v是用一套孔径（净尺寸）为4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15mm的6个标准筛，将500g干砂试样由粗到细依次过筛，然后称量余留在各筛上的砂重；v计算出各筛上的分计筛余百分率分计筛余百分率a1

9、、a2、 a3 、a4、 a5、 a6、（各筛上的筛余量占砂样总重的百分率）及累计筛余百分率累计筛余百分率A1、A2、A3、 A4 、A5、 A6 （各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和）。累计筛余百分率与分计筛余百分率的关系见下表。累计筛余与分计筛余百分率关系累计筛余与分计筛余百分率关系筛孔尺寸（mm） 分计筛余（）累计筛余（）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砂的颗粒级配级配曲线砂的颗粒级配级配曲线v砂

10、的颗粒级配用级配区级配区表示；v以级配区或筛分曲线判定砂级配的合格性；v对细度模数为3.7-1.6的普通混凝土用砂，根据0.6mm0.6mm孔径筛（控制粒级）的累计筛余百分率，划分成为三个级配区，见下表。v普通混凝土用砂的颗粒级配，应处于下表中的任何一个级配区中，才符合级配要求。除4.75mm及0.6mm筛外，允许有部分超出分区界限，但其总量不应大于不应大于5 5。方筛孔累计筛余率，1区2区3区9.50mm4.75mm2.36mm1.18mm600m300m150m01003556535857195801009001002505010704192701009001001502504016855

11、5100901）砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除4.75mm和600m筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于5。2）1区人工砂中150m筛孔的累计筛余可以放宽到10085，2区人工砂中150m筛孔的累计筛余可以放宽到10080，3区人工砂中150m筛孔的累计筛余可以放宽到10075。砂的级配区范围砂的级配区范围筛分曲线筛分曲线v以累计筛余百分率累计筛余百分率为纵坐标，以筛孔尺寸筛孔尺寸为横坐标，根据上表的数值可以画出砂、三个级配区的筛分曲线，如下图。v通过观察所计算的砂的筛分曲线是否完全落在三个级配区的任一区内，即可判定该砂级配的合格性。v同时也可根据筛分曲线偏区情况大致判断砂的粗细程度

12、，当筛分曲线偏向右下方右下方时，表示砂较粗较粗，筛分曲线偏向左上方左上方时，表示砂较细较细。筛分曲线图筛分曲线图砂的选择砂的选择v配制混凝土时宜优先选用区砂区砂。v当采用区区砂时，应适当提高砂率提高砂率，并保证足够的水泥用量，以满足混凝土的和易性；v当采用区区砂时，宜适当降低砂率降低砂率，以满足混凝土强度。v定义：粒径4.75mm的岩石颗粒v分类v1、按产源分2、按技术要求分类 宜用于强度等级大于大于C60C60的混凝土；类 用于强度等级为C30C30C60C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；类 宜用于强度等级小于小于C30C30的混凝土和建筑砂浆。石卵石碎石机制石混合石河卵石、海卵石和山卵

13、石等粗骨料粗骨料卵 石 碎碎 石石品质要求品质要求v洁净洁净v坚硬坚硬v表面粗糙表面粗糙v级配合理级配合理v粒径合适粒径合适强强 度度v原 则： 骨料强度混凝土强度骨料强度混凝土强度v骨料强度指标： 岩石立方体强度 压碎指标v压碎指标检验压碎指标检验实用方便，用于经常性的质量控制。而配制C60以上混凝土时、选择采石场或对粗骨料有严格要求，以及对质量有争议时，宜采用岩石立方体强度岩石立方体强度作检验。岩石立方体强度检验岩石立方体强度检验v方法是将轧制碎石的母岩制成边长为5cm的立方体（或直径与高均为5cm的圆柱体）试件，在水饱和状态下，测定其极限抗压强度值。v根据GB/T146852001的规定

14、： 岩石的抗压强度应不小于混凝土抗压强度的1.51.5倍倍，而且，对于火成岩其强度不宜低于80MPa80MPa，变质岩不宜低于60MPa60MPa，水成岩不宜低于30MPa30MPa。压碎指标压碎指标v压碎指标检验是将一定质量气干状态下粒径9.59.519.0mm19.0mm的石子，装入一标准圆筒内，放在压力机上在3 35min5min内均匀加荷达200kN200kN并稳定5s5s，卸荷后称取试样重m0，然后用孔径为2.36mm2.36mm的筛筛除被压碎的细粒，再称出剩余在筛上的试样重m1，压碎指标a可按下式计算：v压碎指标aa值愈小值愈小，表示粗骨料抵抗受压破坏的能力越强。越强。%1001o

15、oammm普通混凝土用碎石和卵石的压碎指标普通混凝土用碎石和卵石的压碎指标项项 目目指指 标标类类类类类类碎石压碎指标（碎石压碎指标（%）101020203030卵石压碎指标（卵石压碎指标（%）121216161616骨料颗粒形状及表面特征骨料颗粒形状及表面特征v理想的颗粒形状三维长度相等或相近的球形球形或立方体形立方体形颗粒；v而三维长度相差较大的针、片状颗粒粒形较差。粗骨料中针、片状颗粒不仅本身受力时容易折断，影响混凝土的强度，而且会增大骨料的空隙率。v针状颗粒指颗粒长度大于颗粒平均粒径2.4倍者；v片状颗粒指颗粒平均厚度小于骨料平均粒径0.4倍者；v平均粒径指该粒级上、下限粒径的算术平均

16、值碎石、卵石针片状颗粒含量碎石、卵石针片状颗粒含量项项 目目指指 标标类类类类类类针、片状颗粒（针、片状颗粒（%）（质量计）质量计）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影响骨料与水泥石之间的粘结性能，进而影响混凝土的强度。v碎石碎石表面粗糙而且具有吸收水泥浆的孔隙特征，所以它与水泥石的粘结能力强；v卵石卵石表面光滑且少棱角，与水泥石的粘结能力较差，但混凝土拌合物的和易性较好。在相同条件下，碎石混凝土比卵石混凝土强度高10左右。混凝土类型混凝土类型 D Dmaxmax（mm )mm )大坝混凝土大坝混凝土 150150普通混凝土普

17、通混凝土 4040高强混凝土高强混凝土 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骨料最大粒径骨料最大粒径 ( Dmax )( Dmax )定义定义公称粒级的上限（如公称粒级的上限（如2040mm2040mm）最大粒径限值最大粒径限值 混 凝 土 结 构 工 程 施 工 及 验 收 规 范 （GB502042002）规定:v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，同时不得大于钢筋最小净距的3/4；v对于混凝土实心板，可允许采用最大粒径达1/3板厚的骨料，但最大粒径不得超过40mm；v对泵送混凝土，碎石最大粒径与输送管内径之比，

18、宜小于或等于1：3，卵石宜小于或等于1：2.5。颗粒级配颗粒级配v粗骨料与细骨料一样，也要求有良好的颗粒级配颗粒级配，以减少空隙率，增强密实性，从而可以节约水泥，保证混凝土的和易性及混凝土的强度。v粗骨料的级配也是通过筛分试验来确定，其标准筛的孔径为： 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等十二个筛。 分计筛余百分率及累计筛余百分率的计算与砂相同。 连续级配和间断级配连续级配和间断级配v连续级配连续级配是按颗粒尺寸大

19、小由小到大连续分级由小到大连续分级（4.75mmDmax）,每一级骨料都占有一定比例。连续级配颗粒级差小（D/d2）,配制的混凝土拌和物和易性好和易性好，不易发生离析不易发生离析；v间断级配间断级配是人为剔除某些中间粒级颗粒，大颗粒的空隙 直 接 由 比 它 小 得 多 的 颗 粒 去 填 充 ， 颗 粒 级 差 大颗 粒 级 差 大（D/d6）,空隙率的降低比连续级配快得多，可最大限度地发挥骨料的骨架作用，减小水泥用量。但混凝土拌和物易产生离析离析现象；v 单粒级宜用于组合成具有所要求级配的连续粒级，也可与连续粒级配合使用，以改善骨料级配或配成较大粒度的连续粒级。工程中不宜采用单一的单粒级配

20、制混凝土工程中不宜采用单一的单粒级配制混凝土。外加剂外加剂 混凝土外加剂是指在混凝土拌和过程中掺入的，用以改善混凝土性能的物质，掺量一般不超过水泥质量的5%5%。外加剂的分类外加剂的分类按其主要功能分为四类：（1）改善混凝土拌和物流变性能的外加剂。包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。（2）调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。（3）改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。（4）改善混凝土其它性能的外加剂。包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂等。1 1、减水剂、减水剂v定义减水剂是指在混凝土坍落度基本相同的条件下，能显著减少其拌和水量的外加剂。v分类普通减水剂和高效减水剂两大类。v减水剂的主要作用： 1、降低水灰比（水胶比），提高混凝土强度； 2、增大工作度，使混凝土易于浇注、成型密实； 3、不改变混凝土强度和工作度，在减少用水量的同时降低水泥用量。 4、改善混凝土拌合物的可泵性2 2、早强剂、早强剂v定义早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂。适于在低温施工时使用。在负温下使用的早强剂称为防冻剂或防冻早强剂。v用途在低温和负温条件下它能够降低冰点，使拌合物中的水分