土木工程材料：4_1-4_2_4混凝土

1、第四章 混凝土 一、概述 二、普通混凝土组成材料 三、普通混凝土的技术性质 四、混凝土质量控制 五、混凝土配合比设计 六、绿色（装饰）混凝土【教学目标与要求】 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，测定方法及对混凝土性能的影响。 熟练掌握混凝土拌和物的性质及其测定和调整方法。 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。 熟练掌握普通混凝土的配合比设计方法。 了解混凝土技术的新进展及其发展趋势。【教学重点与难点】重点：混凝土的和易性，硬化混凝土的力学性能、变形性质和耐久性。难点：混凝土的耐久性和普通混凝土的配合比设计。第一节 概述一、

2、基本概念与分类二、混凝土的性能特点三、混凝土的发展趋向四、混凝土与可持续发展五、混凝土组成、结构与性能 混凝土的研究方法第一节 概述一、基本概念与分类 混凝土”（concrete）一词源自拉丁文术语“Concretus”,是共同生长的意思。 从广义上讲，由胶凝材料、骨料和水（或不加水）按适当比例配合，拌和制成混合物，经一定时间后硬化而成的人造石材叫做混凝土(砼）。 第一节 概述一、基本概念与分类 目前工程中最常用的是以水泥为胶凝材料、水和砂、石（粗、细骨料）为基本材料组成的混凝土，称为水泥混凝土（cement concrete），它是当今世界上用途最广、用量最大的人造建筑材料。 目前，全世界的

3、混凝土用量大约在7080亿m3，我国混凝土的总用量约30亿m3。 1824年英国的阿斯普丁获得波特兰水泥专利以来，以水硬性水泥作为胶结材料的混凝土才得以发展。 1850年法国人朗波制造了第一只钢筋混凝土小船 ，并获得钢筋混凝土专利,混凝土技术获得了第一次突破； 1872年在纽约出现了第一所钢筋混凝土房屋 1928年，法国人Freysslent首次设计了一种张拉钢筋的锚具，开创了预应力钢筋混凝土的应用，使混凝土技术获得了第二次突破； 20世纪60年代，日本、德国分别研制成功了减水率达20的高效减水剂，混凝土的性质和功能得到了很大的改善和提高，混凝土技术获得了第三次突破。 混凝土的种类(表4-1）

4、（1）按干表观密度分类重混凝土（heavy concrete2800kg/m3）采用重骨料重晶石、铁矿石、钢屑等配制而成，也可以同时采用重水泥一钡水泥、锶水泥进行配制。用于防辐射混凝土，例如核能工程的屏蔽结构、核废料容器等工程。 普通混凝土（ordinary concrete20002800kg/m3，多在2400左右。）用天然砂、石作骨料配制而成，土木工程中使用最为普遍的混凝土, 通常简称混凝土。 轻混凝土（light-weight concrete1950kg/m3）采用轻骨料或多孔结构，具有保温隔热性能好、质量轻等特点，多用于保温或结构兼保温构件。（2）按用途或使用部位分类 结构混凝土、

5、防水混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、装饰混凝土、大体积混凝土、膨胀混凝土、防辐射混凝土、道路混凝土等（3）按所用胶凝材料分类 水泥混凝土、聚合物混凝土、树脂混凝土、石膏混凝土、沥青混凝土、水玻璃混凝土、硅酸盐混凝土等。（4）按强度分类低30MPa、中30-60、高强60、超高强100（5）按生产和施工方法分类 按照搅拌（生产）方式预拌混凝土（ready-mixed concrete商品混凝土）和现场搅拌混凝土。 预拌混凝土在搅拌站集中搅拌，用专门的混凝土运输车运送到工地进行浇注。现场搅拌混凝土将原材料直接运送到施工现场，在施工现场搅拌后直接浇注，适用于工程量较小的工程。 按照施工方法泵送混凝土

6、、喷射混凝土、压力灌浆混凝土（预填骨料混凝土）、挤压混凝土、离心混凝土、真空吸水混凝土、碾压混凝土等。 混凝土种类繁多，实际工程中以普通的水泥混凝土使用最为普遍。如果没有特殊说明，通常简称为普通混凝土或混凝土。本章重点讲述水泥混凝土的组成、结构、性能及其在工程中的应用。 二、混凝土的性能特点优点：.砂、石等地方材料占80左右，符合经济性原则。.适应性好改变混凝土组成材料的品种及比例，可制得不同物理力学性能的混凝土，以满足各种工程不同使用功能的需求。.加工性好混凝土凝结前具有良好的可塑性，借助于模板可以浇注成任意形状和尺寸的构件或结构物。可现浇和预制。.抗压强度高、耐久性好、维护维修费用少5.耐

7、火性好6.与钢筋粘结力好。 缺点：.自重大，比强度比较低，对高层、大跨度建筑不利，也给施工安装带来一定困难。.抗拉强度小，拉压比只有1/101/20，为脆性材料，很多情况下必须配制钢筋才能使用。具有体积不稳定性（不可逆收缩大），且受拉变形能力差，容易开裂，. 4、保温隔热性差普通混凝土导热系数为1.8W/（m. K），大约为普通烧结砖的3倍5、混凝土的硬化较慢，与钢结构比施工期长、施工效率较低、施工条件差三、混凝土的发展趋向1.提高并改善混凝土性能（1）高强化减轻建筑物的自重和减少混凝土的用量。目前C30C40，今后应推广C50C60及C80C100。应提高高强混凝土的延性、抗裂性与抗拉强度。

8、（2）高性能化具有良好的耐久性、流动性与体积稳定性，并且利用了大量的工业废渣，在21世纪，HPC作为可持续发展的绿色建筑材料将得到快速发展和应用。（3）多功能化和智能化储存太阳能的蓄热混凝土、夜间导向的发光混凝土，监测建筑物安全性的智能混凝土，光致变色混凝土、温度变色混凝土、导电混凝土、灭菌混凝土、透水混凝土、植被混凝土等一批功能性混凝土将得到广泛应用。（4 ）艺术化在装点自然、美化城市、改善人居环境等方面，混凝土将发挥越来越重要的作用。如用玻纤增强混凝土等制作人造石、雕塑、园林小品、仿生建筑和仿古建筑。 另外，混凝土在轻质化、体积稳定性的改善方面也将进行更多的研究和探索。 绿化混凝土透光混凝

9、土将光导纤维加入混凝土，按照设计要求形成不同的图案，在灯光下达到其艺术效果。用透光混凝土可制成园林建筑制品、装饰板材和装饰砌块，为建筑师的艺术想象与创作提供了实现的可能性（节能）。意大利馆利用这种新型建筑材料来增加室内光线同时调节馆内温度。据介绍，展馆将采用一种透明混凝土，也就是在传统混凝土中加入玻璃质地成分，利用各种成分的比例变化达到不同透明度的渐变。光线透过不同玻璃质地的透明混凝土照射进来，营造出梦幻的色彩效果，而自然光的射入也可以减少室内灯光的使用，从而节约能源。 2 、扩大工程应用领域 由于混凝土性能的不断完善和提高，未来混凝土的应用领域将不断扩大。 陆上建筑工程中，超高层的百层大楼（

10、空中城市）与跨度为400600m的桥梁将可由钢筋混凝土来建造，屋盖结构的跨度可达30m以上。 海洋构筑物中，包括开采海底石油的钻井平台、海上炼油厂、海上机场、海上城市、海上旅游设施、海上渔业养殖场与海底隧道等都将逐步兴起并由混凝土建造。 国防军事方面现俄罗斯正在研究用混凝土建造潜水艇。 在未来的宇宙开发中，混凝土也会占一席之地。在宇宙空间，混凝土系在失重状态下硬化，而且还需经受-150+150交替温度变化。美国波特兰水泥协会（PCA）早在1986年已开始研究直接利用月球表面的材料来制作混凝土，并认为水泥混凝土在月球上是耐久的。3、生产工艺的改进与提高绿色化 节约生产混凝土及其制品的能源及资源是

11、混凝土制备工艺中永恒的课题。 水泥是混凝土组成材料中耗能最多的原材料，在制备混凝土时应合理地减少水泥用量、大量使用工业废渣、再生利用废旧混凝土等 4 、提高混凝土的质量控制 随着混凝土向高强化、高性能化发展，以28d强度作为控制指标已远不能满足需要。 核子示踪技术、声发射技术、同位素技术、红外线摄影技术、磁学和自位测量技术将在混凝土及其工程与制品的质量控制中得到广泛应用。 一种便于检测混凝土质量的“显色剂”将作为“监察性”外加剂而进入混凝土的“快速湿态验收试验”也将得到发展和应用。 5 加强学科的理论研究 混凝土学科涉及工艺技术科学与材料科学。在水泥化学、材料力学、细观力学、断裂力学等多学科发

12、展的带动与促进下，目前已形成以研究混凝土材料组成、结构与性能之间关系和相互影响规律为主要内容的混凝土材料科学一门独立学科。 21世纪，它还将进一步充实和提高而形成。特别是在水泥混凝土与有机高分子材料的复合、与金属的复合以及纤维增强等领域，对复合机理的进一步研究必将使水泥基复合材料得到进一步的发展和应用。四、混凝土与可持续发展 巨大的水泥和混凝土产量给环境带来极大的压力，水泥和混凝土工业正面临着前所未有的可持续发展问题的严重挑战。 人类必须在基础设施建设和环境资源保护这两个同等重要的社会需求之间，找出解决矛盾的办法。 混凝土工业必须向绿色化方向发展：一是节约混凝土原材料（包括资源和能源）、大量利

13、用工业废渣；二是提高混凝土的耐久性；三是解决混凝土生产和使用中的生态环境保护的问题；四是寻找能替代或部分替代硅酸盐水泥的新材料，如辅助胶凝材料掺合料的应用。 实现混凝土的可持续发展，更需要人的正确意识和对传统思维观念的更新。 加强混凝土科学技术知识的普及、宣传和教育。 要推动和促进混凝土原材料行业（包括水泥、掺合料、外加剂、砂、石）、混凝土工业、工程管理、设计和施工行业的战略一体化，避免行业分割带来的诸多弊端。 混凝土科学技术是一门完整的系统科学，在混凝土技术的研究和教育中应采用系统论、辩证法、实践论等科学认知方法。 对待混凝土的设计、生产、施工和使用的全过程，应像对待人的成长过程一样（ “C

14、oncretus”共同生长），应赋予它更多的人性化内涵，追求顺势而为，天人合一,从根本上改变目前许多人对混凝土认识观念上的偏差与不足，引起人们对混凝土问题的足够重视，从而为实现混凝土的可持续发展奠定基础。五、混凝土组成、结构与性能混凝土的研究方法 组成（计算机设计） 工程中砼性能（整体）均匀、密实（引气）体积稳定（时、空上）六种材料空气数量、质量、品种和易性强度耐久性（裂缝）成本生态性其他功能设计施工长期保养荷载及环境作用测试条件及定期检测结构 （整体）系统工程管理水泥浆大颗粒粗骨料小颗粒粗骨料细骨料材料组成（分布）均匀、密实（骨架）过渡区结构示意图 密实-消除薄弱的过渡区(厚度约1050 m

15、) 集料、水泥浆体、砂浆、 骨料对塑性收缩的影响和混凝土的应力应变曲线 体积稳定（时、空上） （密实骨架、骨料多体积稳定）原材料质量问题突出混凝土原材料（个体）混凝土（整体）混凝土裂缝的原因：施工15条、材料及配合比10条、使用及环境条件8条、设计7条（第2版）(肉眼可见裂缝0.05mm)把外荷载引起的满足基本平衡条件的法向应力和剪应力称为一次应力,而把相邻结构的约束或者结构自身约束引起的法向应力和剪应力称为二次应力实验、检测因素-美国：大桥坍塌谁之过？（国内检测又如何？） 2007/8/1，死亡7人79人受伤疲劳破坏美国：大桥坍塌谁之过？ 2007年08月09日15:36 南方周末 实习生

16、钱亦楠20世纪五六十年代美国的造桥热以及出于节约成本的考虑，是造成I35W大桥悲剧的一个深层原因。中国桥梁专家认为，美国的教训值得中国借鉴。20世纪90年代以来，中国也兴起了一股世所罕见的桥梁潮。中国目前的突出问题还在于桥梁建设速度太快，施工质量并不令人满意，这就更需要在养护、维修上加以重视8月1日，美国明尼苏达州境内的一座跨越密西西比河的公路桥成了全美关注的焦点。这座标号为I35W的高速公路桥是连接明尼阿波利斯市和圣保罗市的交通要道，向来车水马龙，十分繁忙。傍晚6点，正值人们下班回家的高峰期，过桥的车辆排起了长龙，车流行驶缓慢。谁也没料到，如此平和的晚归场景竟成为一场灾难的序曲：大约18点0

17、5分，伴随着一阵巨响，I35W公路桥轰然坍塌。在仅仅四秒的时间内，长达150米的桥段分成三截，一一坠入25米之下的密西西比河中。一时间烟雾高高升起，到处是刹车声、尖叫声和哭泣声。悲剧上演，举国震惊。到目前为止，死亡7人，79人受伤，而被埋在钢筋水泥废墟中的失踪者约为20人。据当地警方透露，当时在坍塌桥面上有50多辆汽车。所幸的是，在大桥塌陷时，一辆载有50名学生的学校班车刚好通过坍塌桥段，因而未造成更严重的伤亡。大桥坍塌谁之过？这个问题成为笼罩在全美上空的疑云。评估机制失灵？英尺长以上的桥每两年检查一次，但自1993年起，明尼苏达州就对I35W这样车流量较大的桥每年都进行体检。尽管每次检查的结

18、果不十分满意，但也并没有显示出严重危险的迹象。2001年明尼苏达大学做的报告表明，尽管I35W大桥在引桥段出现很多疲劳痕迹，但在整个应力系统(tension system)中最重要的主桥段上，并未发现有疲劳裂纹(fatigue cracking)。2005年一份类似报告的结论是：“I35W桥将不会因为疲劳裂纹而产生任何问题，所以不必提前更换，以避免为这一巨大工程而支就在去年，明尼苏达州还委托一家独立咨询公司URS对该桥的情况行研究，但最终的分析仍然是，I35W遭受关键性疲劳损伤的可能性很小。于是一份份“亚健康”的报告慢慢堆积起来，但始终等不到一张“病危通知书”。而在此之前，I35W大桥也动过几

19、次“小手术”。就在坍塌事故发生时，维修人员还正在对桥面的混凝土公路进行更换。因大桥是疏通南北的交通要冲，正常时期车流量高达每天14万辆，所以仍开放两条车道。谁知道这座正处于不惑之年(40岁)的大桥，未等“手术”做完，就先倒下了。事后一些工程师也承认，在检查过程中，存在一些疏漏是不可避免的。桥梁存在的问题其实非常复杂，其中有一些很难被检测出来。比如对于那些由金属疲劳引起的裂缝，要无一漏网地全部检测出来，如果没有特殊的影像采集设备的话，则非常困难。I35W大桥屡检屡过，却最终塌陷，令人震惊之余也提醒着美国人，要重新审视他们曾经引以为豪的桥梁评估机制。这样的事件在美国并非首次。1983年，位于康涅狄

20、格州内95号州际公路上的米亚努斯河大桥坍塌，而这座桥在九个月前刚刚做过一次“体检”。1987年，纽约州内一条高速公路桥轰然倒下，原因是桥梁底脚的混凝土桥基受到腐蚀。在此之前，这座桥一直被确诊为“情况良好”。历史遗留问题重庆綦江彩虹桥 钢管混凝土人行拱桥，长约102米，是綦江县城主要的人行桥。1996年2月15日投入使用。 1999年1月4日下午7时，大桥突然整体垮塌，造成40人死亡(包 括18名年轻武警战士)。 14人受伤，直接经济损失631万元管理混乱更要命？！ 月日，经专家鉴定系重大责任事故，彩虹桥突然垮塌是由两方面的原因造成的。：一、直接原因是工程质 量问题主拱钢管焊接存在严重缺陷，个别

21、焊缝出现陈旧性裂痕；焊接质量不合格；钢管内混凝土强度不足，普遍低于设计标号的13；连接桥梁、桥面与钢拱架的拉索、铆片、铆具都有严重锈蚀。二间接原因间接原因 建设过程严重违反基本建设程序。未办理立项及计划审批手续，未办理规划、国土手续，未进行设计审查，未进行施工招投标，未办理建筑施工许可手续，未进行工程竣工验收。 设计、施工主体资格不合格。私人设计，非法出图；施工承包主体不合法；挂靠承包，严重违规。 管理混乱，负责项目管理的少数领导干部存在严重腐败行为。 涉案的14名责任人分别被判刑。其中，綦江县委原副书记林世元、书记张开科，因犯受贿罪、玩忽职守罪，分别被判处死刑，缓期二年执行和无期徒刑（共振？

22、）。（烟台汽车站）混凝土的研究方法1、具有职业人的素养作真人真事2、系统论的观点 （1）整体性和综合化原 则（2）联系性原则（3）动态性原则（4）最优化原则。 即整体和个体结合、中 西医结合、 战略与战术结合单独研究整体抓不住事物的本质，分不清问题的原因单独研究个体易脱离实际，得不出正确的结论混凝土的研究方法3、用辨证法的观点看待、研究和应用混凝土，努力作到因事、因时、因地、因人而宜，追求天时、地利、人和顺势而为，道法自然、天人合一（和谐）之最高境界，自觉应用实践论、一分为二、历史和发展观、量变和质变、否定之否定等观点。 （因事工民建、铁路、水工、公路、楼高低、是否泵送，每个工程都是一个独立的

23、个体，和每个独立的人一样，因材施教是最高境界）4、对待混凝土的设计、生产、施工和使用的全过程，应像对待人的成长过程一样（ “Concretus”共同生长），应赋予它更多的人性化内涵，从根本上改变目前许多人对混凝土认识观念上的偏差与不足，引起人们对混凝土问题的足够重视，为实现混凝土的可持续发展奠定基础第二节 混凝土组成材料一、组成材料及作用二、水泥三、骨料（集料砂石）四、水五、掺合料六、外加剂 七、纤维。 一、组成材料及作用水泥浆占总体积的25-40%，砂石60-75%。水泥7-15%、水14-21%、空气1-8%、砂25-30%、石30-50%。 为改善混凝土的性能还常加入适量的外加剂和掺合料

24、(纤维）（第五和第六组分）。 水泥浆，硬化之前起填充、包裹、润滑作用，赋予混凝土拌合物整体的流动性（粘聚性、保水性）和可塑性，便于施工操作。硬化之后的水泥石，具有胶结作用，把砂石骨料胶结为坚固的整体，使混凝土产生强度，成为坚硬的人造石。 混凝土结构示意图 为改善混凝土的性能还常加入适量的外加剂和掺合料(纤维）（第五和第六组分）。 砂石起骨架、填充和体积稳定作用，故称为骨料，并且降低成本。与水泥石相比，骨料颗粒坚硬、体积稳定性好，相互搭接可形成坚实的骨架，从而抵抗外力的作用；分散、抵抗水泥凝胶体的体积收缩。（E砼砂浆水泥石、减小徐变）混凝土结构示意图混凝土原材料的选择原则：在保证原材料和施工质量

25、的前提下，尽可能降低用水量和节省水泥，提高混凝土的强度和耐久性。方法：1、减小骨料间空隙，则填充骨料空隙的水泥浆量减少；减小骨料的总表面积，则包裹骨料表面的水泥浆量减少。2、选用合适的外加剂和掺合料。二、水泥(1) 水泥品种的选择应根据混凝土工程性质、部位、施工条件、环境状况等，结合设计、施工要求，按各品种水泥的特性作出合理的选择。如大坝工程,宜用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥。(2) 水泥强度等级的选择选择原则：水泥强度等级应与混凝土设计强度等级相适应混凝土设计强度等级越高，则水泥强度等级也宜越高；反之亦然。某施工队使用以煤渣掺量为30的火山灰水泥铺筑路面，见图。使用两年后，表面耐磨性差

26、，已出现露石，且表面有微裂缝。按JTJ 01294公路混凝土路面设计规范，对于水泥混凝土路面，“水泥可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和道路硅酸盐水泥。中等及轻交通的路面，也可以采用矿渣硅酸盐水泥。”所以说火山灰水泥铺筑路面是选用水泥不当。三、骨料（也称集料砂石） 骨料总体积占混凝土体积的60-80，对混凝土性能和成本有重要影响。 骨料按粒径大小分为粗骨料（coarse aggregate 4.75或5mm ）和细骨料（fine aggregate 0.15-4.75或0.16 -5mm ）两种。 由于天然砂石资源的紧张及过度开采对环境的破坏，应结合当地资源，充分利用一些工业废渣（industr

27、ial waste）代替天然砂石，并加强对现有砂石生产的管理及工艺的改进，从而提高砂石的质量。 骨料的主要技术性质包括：有害物质、颗粒级配及粗细程度、颗粒形态及表面特征、强度、坚固性等。普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准（JGJ522006）建设用砂GB/T14684-2011建设用卵石、碎石GB/T14685-2011 （一）细骨料（砂） 1、种类和特性（p55)按产源分为天然砂和人工砂。 天然砂（natural sand）是由自然条件作用而形成，粒径在4.75mm以下的岩石颗粒。按其产源分为： 河砂、湖砂：其颗粒圆滑，比较洁净，产源广；混凝土流动性好、黏结强度低 山砂：与河砂相比有棱角，

28、表面粗糙，但含泥量和有机杂质较多；混凝土流动性差、黏结强度高 淡化海砂：颗粒圆滑，但常混有贝壳碎片和含较多盐分。人工砂（manufactured sand）岩石经机械破碎、筛分制成（机制砂）或机制砂和天然砂混合制成。 我国建筑用砂年需约6亿吨左右。目前我国多数地区应用的是天然砂，天然砂资源是一种地方资源、是短时间内不可再生和长距离运输的，随着基本建设的日益发展和环境保护的需要，在我国不少地区出现天然砂资源逐步减少、砂质量下降、限采或禁采天然砂的情况，混凝土用砂供需矛盾尤为突出，而砂的价格越来越高用砂高峰时甚至无砂可用影响了工程建设的进展。随着混凝土技术的迅速发展，现代混凝土对砂的技术要求则越来

29、越高，特别是高强度等级和高性能混凝土对骨料的要求很严，能满足其要求的天然砂数量越来越少，甚至没有。因此，发展新砂源（人工砂）势在必行。同时，我国有大量的金属矿和非金属矿，在采矿和加工过程中伴随产生约40-60的尾矿，有相当尾矿没有合理利用、浪费资源、占用土地、造成环境污染，而如果经过适当分选与加工，不少尾矿就可以制成人工砂，既解决砂源和环境污染问题，又提高了资源利用率，形成综合效益。 挖砂船砂场根据有关规定，在桥梁上游米以及下游米的水域属于禁止挖砂的区域。如果在桥梁附近进行挖砂，会对桥梁造成一定的危害作用。挖砂将改变河床自然坡度及水流形态，导致河床随水流由高向低处不断下切。河床下切对大桥带来的

30、直接影响是：桥墩基础周围的砂土被淘涮，导致桥基越来越浅，下切的河床与桥墩周边的水泥保护层之间形成空洞，防护层失掉支撑。如果遭遇洪水或其他事故，桥梁的稳固性将大大减弱。乱采、乱挖、乱建、乱占、乱批的问题，“五乱”的直接后果就是河道损毁、砂堆林立，造成行洪不畅，严重危胁河道两岸人民的生命财产安全。建筑工程混凝土用砂数量十分巨大。河滨及地下古河道是建筑用砂的重要来源。虽然如此，也不可小看了海滨建筑用砂的价值。美国就把这项资源看作一项重要的现实资源，并对其储量进行了勘查计算；全美拥有普通海砂和砾石资源l400亿吨。砾右不但是建筑材料，还是化肥、陶瓷生产不可缺少的球磨材料。我国辽东半岛南端旅顺口柏岚子海

31、滨的砾石，一度成为国内外有关厂家争相购买的抢手货。 70年代以来，世界每年开采海滨建筑用砂和砾石的价值，也在2亿美元以上。我国改革开放以前，基建规模不大，河沙即可满足需要。90年代以后，出现了乱挖乱采海沙的问题，已经引起有关政府部门的重视。为了保护海岸稳定和环境的优美，海砂、砾石也不是可以随意开采的。探明可供开采的地点和储量也是必要的。 随着周边国家和地区如日本、香港大型工程项目的兴建，广东、广西、福建、浙江、山东沿岸海砂开采活动日渐频繁。 2、质量要求有害物质（content of harmful matter）：指骨料中含有妨碍水泥水化、或降低骨料与水泥石的粘附性、或与水泥石产生不良化学反

32、应的各种物质。 这些物质包括:粘土、云母、贝壳、轻物质、有机物、硫化物（如FeS2）及硫酸盐、氯盐、活性骨料、针片状颗粒、以及草根、树叶、树枝、塑料、煤块、炉渣等杂物（表4-3）。2、质量要求有害物质（content of harmful matter）：含泥量是指粒径小于75m的粘土、淤泥与岩屑的总和；砂中泥块是指原粒径大于1.18mm，水洗手捏后变成小于600m的块状粘土。石中泥块是指原粒径大于4.75mm，水洗手捏后变成小于2.36mm的块状粘土。 云母、贝壳及轻物质（表观密度小于2000 kg/m3），它们本身强度低，与水泥石黏结不牢，因而会降低混凝土强度及耐久性。 硫化物、硫酸盐、有

33、机物等对水泥石有腐蚀作用，会降低混凝土的耐久性。氯离子对钢筋有腐蚀作用。（洗砂水、碳块工程） (1) 与纯水泥比，内掺5% 泥后减水剂的掺量提高30% 后，才能控制净浆流动度损失。（2）内掺10% 泥后减水剂的掺量提高90% 后，才能控制净浆流动度损失。聚羧酸高效减水剂聚羧酸高效减水剂含泥量3%以下对强度没有太大影响，3%含泥量以上时每增加2%，强度降低5%，同时减水剂的掺量也得提高0.1%左右。FDN高效减水剂含泥量、泥块含量导致混凝土流动性、适应性、强度、耐久性下降、收缩增大砂中有害物质含量砂中含泥量和泥块含量GB/T14684-2011建设用砂规定了砂中有害物质含量的限制（表4-3）：含

34、泥量实际远 超标？沙漠和海滩细砂JGJ 206-2010 海砂混凝土应用技术规范海砂屋海砂桥颗粒粗细程度和颗粒级配（p57)（1）定义 砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合后平均粒径的大小，通常用细度模数（fineness modulus）（Mx）表示。 砂的颗粒级配（grain gradation ）是指不同粒径的砂粒搭配比例。颗粒级配反映了砂的空隙率大小颗粒粗细程度和颗粒级配（2）意义 粗S小骨架作用好，节约水泥。若砂子过粗，易使混凝土拌合物产生离析、泌水等现象 级配好空隙率小骨架密实；节约水泥混凝土性能好、成本低 (3)测定方法粗细程度和颗粒级配用筛分析方法测定（sieve analysi

35、s）（实验演示）。 将500g干砂试样由粗到细依次过筛，称得剩留在各个筛上的砂重量（m），并计算出各筛上的分汁筛余（a）和累计筛余（A）。方孔筛 砂的粗细程度用细度模数（Mx）表示，颗粒级配用级配区表示。 细度模数愈大，表示砂愈粗。 根据细度模数Mx大小将砂按下列分类(表4-6）：Mx3.7 特粗砂Mx=3.13.7 粗砂Mx=3.02.3 中砂Mx=2.21.6 细砂 Mx=1.50.7 特细砂 砂按060mm孔径筛的累计筛余百分率，划分成三个级配区（1区、 II区及III区），三个区的最大和最小孔径筛的累计筛余相同，而其它孔径筛的累计筛余有部分搭接，在工程中，混凝土所用砂的实际颗粒级配的累

36、计筛余百分率，除4.75mm和0.60mm筛号外，允许稍有超出分界线，但其总量百分率不应大于5。p59图4-2（4）应用1)、级配合格方可以配制混凝土。细度模数不能反映级配的优劣，细度模数相同的砂，级配可以不同。2）配制普通混凝土时粗细程度和颗粒级配应同时考虑。中砂（Mx=2.33.0），区为宜。3）当只有一种砂源时，对偏细砂适当减少砂用量，即降低砂率；对偏粗砂则适当增加砂用量，即增加砂率。（4）应用4）当粗砂和细砂可同时提供时，宜将细砂和粗砂按一定比例掺配使用。5）特细砂混凝土应用技术规程DB50/50282004（重庆）质量要求: 表观密度2500 kg/m3 （2600-2700）； 松

37、散堆积密度1400 kg/m3（干砂松1350-1650 、紧1600-1700）； 空隙率44（一般35-45%，好的级配应35%、最好40%，特细砂50%）; 注意风化砂。（二）粗骨料（石） 粗骨料包括碎石、卵石和工业废渣。 碎石（crushed stone）是由天然岩石或卵石经破碎、筛分而得的粒径大于4.75mm的岩石颗粒； 碎石是建筑工程中用量最大的粗骨料。 卵石（ gravel又称砾石）是由自然风化、水流搬运和分选、堆积而成的，粒径大于4.75mm的岩石颗粒。 按其产源分为河卵石、海卵石及山卵石等几种，其中以河卵石应用较多质量要求如下：1.骨料形状和表面特征（p56-4） 颗粒圆、表

38、面光滑时，表面积较小，对混凝土流动性有利，但骨料与水泥石的粘结较差、混凝土强度降低。 碎石表面粗糙、多棱角，成本高，配制的混凝土强度高、流动性低； 卵石反之。在相同条件下，卵石混凝土的强度较碎石混凝土低10%（w/c0.65开始出现差异， 0.4特别明显）； 若保持流动性相同，卵石的拌合用水较碎石少，因此卵石混凝土强度并不一定低。，1.骨料形状和表面特征 颗粒形状以接近立方形或球形为好，针状和片状颗粒含量要少（ elongated flaky particle针状颗粒是指颗粒长度大于骨料平均粒径2.4倍者，片状颗粒则是指颗粒厚度小于骨料平均粒径0.4倍者。平均粒径即指一个粒级的骨料其上、下限粒

39、径的算术平均值）。针、片状颗粒受力时易折断，而且增大骨料空隙率和表面积，使混凝土流动性变差、强度降低、特别是抗折强度。， 2、有害物质（要求同细骨料）： 碱骨料反应（ASR/ACRp56-3，p74-4） （alkali-aggregate reaction） 水泥中碱性氧化物（Na2O、K2O）水解后形成的氢氧化物与骨料中的活性氧化硅起化学反应，在骨料表面生成碱硅酸凝胶吸水肿胀，把水泥石胀裂。 图3-26 典型的碱-骨料反应开裂形式常见的碱骨料反应破坏形式Typical cracking patterns resulting from alkali silica reaction1）水泥或混

40、凝土的含碱量 ；2）活性氧化硅含量 ；3）骨料粒径 ；4）环境潮湿，水分渗入混凝土；5）环境温度 。碱-骨料反应影响因素混凝土含碱量的阈值yu碱骨料破坏性膨胀从整体方法论看待碱骨料反应的发生和发展混凝土匀质性差温度与干燥收缩预制预应力构件内应力过大微裂缝发生碱骨料反应高碱水泥骨料有碱活性水分来源充分临水结构相对湿度大 碱骨料反应（ASR/ACRp75表4-20）预防或抑制碱骨料反应的措施有：使用含碱小于0.6的水泥，并且要控制混凝土各原材料的含碱量和混凝土总含碱量（3kg/m3、北京20年)混凝土所使用的碎石或卵石应进行碱活性检验；使混凝土致密，防止水分进入混凝土内部。采用能抑制碱骨料反应的掺

41、合料，如粉煤灰、硅灰等。 一般来说有两类碱骨料反应：碱-碳反应：碱性物质与含有碳酸盐类物质的骨料（如白云石等）发生化学反应；另一类是碱-硅反应：碱性物质与含硅酸盐类物质的骨料（如蛋白石和硅酸石灰石等）发生化学反应。碱骨料反应的结果是在水泥骨料表面发生膨胀性断裂。比起由于钢筋锈蚀而导致的病害和开裂，碱骨料反应的过程很慢。 碱骨料反应产生的网状裂纹粗骨料中严禁混入煅烧过的白云石、石灰石、一些页岩会吸水或结冰爆裂（2006年太原、榆次工地），3.颗粒级配（p60表4-9）： 分连续粒级（continuous grading）和单粒级(gap grading)。 单粒级一般不宜单独用来配制混凝土。 （

42、空隙率应 43-47，好的级配应40%，目前接近50%，5-10mm没有，高质量混凝土w 160，现175-195，我国水泥用量高50-60kg，石子生产工艺落后，鄂式破碎差）。3.颗粒级配：实验演示抛物线最大密度理想曲线 4、最大粒径- p59（2）(maximum grain size) 粗骨料中公称粒级的上限 最大粒径增大时，骨料总表面积减小包裹和润湿其表面所需的用水量和水泥浆量减少，可节约水泥和提高温凝土强度。所以，在条件许可的情况下，应尽量选用较大粒径的骨料。 4、最大粒径 研究表明，对于贫混凝土（lean concrete）（1m3 混凝土水泥用量170kg），采用大粒径骨料是有利

43、的，如堤坝基础、大体积无钢筋混凝土等。 但是对于结构常用混凝土，骨料粒径大于40mm并无好处，因为这时由于减少用水量获得的强度提高，被大粒径骨料产生的薄弱过渡区和不均匀性的不利影响所抵消。 骨料最大粒径还受结构型式和配筋疏密等限制。 4、最大粒径骨料最大粒径还受结构型式和配筋疏密等限制。 混凝土质量控制标准（GB50164-2011）的规定：最大粒径不得大于构件最小截面尺寸的1/4，同时不得大于钢筋最小净距的3/4。对于混凝土实心板，最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得大于40mm。对于泵送混凝土，骨料最大粒径与输送管内径之比应符合有关规定。5、强度（p60-6） 粗骨料要起骨架作用，必须有足够的强度。以立方强度或压碎指标表示。a.立方强度