土木建筑材料混凝土

第五章混凝土6.1普通混凝土的组成材料6.2混凝土的技术性质和质量控制6.3混凝土外加剂6.4普通混凝土配合比设计6.5其他品种混凝土及砂浆主要内容

学习重点1.普通混凝土的组成及各个组成材料的质量要求和砂石级配的概念、作用及评定方法；2.普通混凝土的主要技术性质---和易性、强度、变形性质及耐久性；普通混凝土质量控制的方法和意义；3.混凝土的外加剂的作用及作用机理；4.普通混凝土配合比设计的原理方法和步骤；

混凝土是指以胶凝材料、集料（或称骨料）、水及其他材料（必要的外加剂和矿物混合材料）为原料，按适当的比例配制而成的混合物经过硬化形成的复合材料。以通用水泥、水和集料按适当比例配合、拌制成拌合物，经一定时间凝结硬化而成的人造石材，称为普通水泥混凝土，简称混凝土，又称为砼。混凝土（concrete）一词源自于拉丁文术语“Concretus”—“共同生长”混凝土的定义混凝土的优点耐水性能好，用途广泛；组成材料来源丰富，可就地取材，经济；易成型形状与尺寸变化范围很大的构件；生产耗能比钢低，可大量利用工业废料；可与钢材复合为钢筋混凝土、预应力混凝土使用；抗压强度高；耐久性良好。挪威的海上石油钻井平台输水管线外径7.5m内径6.6m1919年Selma号轻混凝土船在美国Alabama下水混凝土的分类1按所用胶凝材料分水泥混凝土石灰混凝土石膏混凝土水玻璃混凝土硫黄混凝土沥青混凝土聚合物水泥混凝土树脂混凝土聚合物浸渍混凝土2按表观密度大小分重混凝土普通混凝土。>2600kg/m³。=2000~2500kg/m³轻集料混凝土。<1950kg/m³无机胶凝材料有机胶凝材料3按施工工艺分普通现浇混凝土泵送混凝土喷射混凝土真空吸水混凝土灌浆混凝土振压混凝土挤压混凝土离心混凝土4按用途分水工混凝土海工混凝土防水混凝土道路混凝土耐热混凝土耐酸火混凝土防辐射混凝土装饰混凝土现浇类预制类粉煤煤灰灰混混凝凝土土硅灰灰混混凝凝土土5按按掺掺合合料料分分6按按抗抗压压强强度度分分低强强混混凝凝土土(抗抗压压强强度度<30MPa)中强强混混凝凝土土(抗压压强强度度30~60MPa)高强强混混凝凝土土(抗抗压压强强度度≥60MPa)7按按每每立立方方米米水水泥泥含含量量分分贫混混凝凝土土(水水泥泥用用量量不不小小于于170kg)富混混凝凝土土(水水泥泥用用量量不不小小于于230kg)磨细细高高炉炉矿矿渣渣混混凝凝土土纤维维混混凝凝土土泵送送混混凝凝土土PumpingConcrete喷射射混混凝凝土土Shotcrete轻质质、、高高强强、、快快硬硬、、高高耐耐久久、、多多功功能能、、节节能能、、绿绿色色环环保保。。混凝凝土土发发展展方方向向混凝凝土土质质量量基基本本要要求求符合合设设计计要要求求的的强度度与施施工工条条件件相相适适应应的的施施工工和易易性性与工工程程环环境境相相适适应应的的耐久久性性变形形值值较较小小，，满满足足抗抗裂裂性性要要求求经济济上上合合理理，，即即水水泥泥用用量量较较少少。。§6.1普通通混混凝凝土土的的组组成成材材料料普通通混混凝凝土土组组成成材材料料：水泥泥、、粗粗细细骨骨料料、、水水，，以以及及适适量量的的掺掺合合料料和和外外加加剂剂。。各组组成成材材料料的的作作用用：粗细细骨骨料料起起骨骨架架作作用用，，水水泥泥和和水水组组成成水水泥泥浆浆包包裹裹骨骨料料表表面面并并填填充充在在骨骨料料空空隙隙中中。。在在混混凝凝土土拌拌和和物物中中，，水水泥泥浆浆起起润滑滑作作用用，赋赋予予混混凝凝土土拌拌和和物物流流动动性性，，便便于于施施工工；；混混凝凝土土硬化化后后起起胶胶结结作作用用，将将骨骨料料胶胶结结成成整整体体。。水水泥泥水泥泥浆浆石子子砂子子骨料料新拌拌混混凝凝土土100%体积积60~75%7~15%25~40%14~21%21~28%39~42%凝结结硬硬化化硬化化混混凝凝土土混凝凝土土外外加加剂剂为了了改改善善或或提提高高混混凝凝土土的的性性能能普通通水水泥泥混混凝凝土土的的组组成成材材料料混凝凝土土的的宏宏观观结结构构粗骨骨料料细骨骨料料水泥泥石石过渡渡区区1水水泥泥水泥泥品品种种的的选选择择水泥泥强强度度等等级级的的选选择择根据据工工程程性性质质、、部部位位、、施施工工条条件件、、环环境境状状况况、、水水泥泥特特性性作作出出合合理理选选择择。。应与与混混凝凝土土设设计计强强度度等等级级相相适适应应，，配配制制普通通混混凝凝土土时选选择择的的水水泥泥强强度度等等级级标标准准值值应应为为混混凝凝土土强强度度等等级级标标准准值值1.5~2.0倍倍，配配制制高强强混混凝凝土土时选选择择的的水水泥泥强强度度等等级级标标准准值值应应为为混混凝凝土土强强度度等等级级标标准准值值0.9~1.5倍倍。混凝凝土土工工程程特特点点或或所所处处环环境境条条件件优先先选选用用可以以使使用用不宜宜使使用用普通通硅硅酸酸盐盐水水泥泥1.在普普通通气气候候环环境境中中的的混混凝凝土土矿渣渣硅硅酸酸盐盐水水泥泥、、火火山山灰灰质质硅硅酸酸盐盐水水泥泥、、粉粉煤煤灰灰硅硅酸酸盐盐水水泥泥、、复复合合硅硅酸酸盐盐水水泥泥火山山灰灰质质硅硅酸酸盐盐水水泥泥、、粉粉煤煤灰灰硅硅酸酸盐盐水水泥泥2.在在干干燥燥环环境境中中的的混混凝凝土土普通通硅硅酸酸盐盐水水泥泥矿渣渣硅硅酸酸盐盐水水泥泥粉煤煤灰灰硅硅酸酸盐盐水水泥泥3.在在高高温温度度环环境境中中或或永永远远处处在在水水下下的的混混凝凝土土复合合硅硅酸酸盐盐水水泥泥矿渣渣硅硅酸酸盐盐水水泥泥普通通硅硅酸酸盐盐水水泥泥、、火山山灰灰质质硅硅酸酸盐盐水水泥泥、、粉煤煤灰灰硅硅酸酸盐盐水水泥泥、、火山山灰灰质质硅硅酸酸盐盐水水泥泥复合合硅硅酸酸盐盐水水泥泥硅酸酸盐盐水水泥泥、、快快硬硬硅硅酸酸盐盐水水泥泥4.厚厚大大体体积积的的混混凝凝土土普通通硅硅酸酸盐盐水水泥泥矿渣渣硅硅酸酸盐盐水水泥泥普通通混混凝凝土土混凝凝土土工工程程特特点点或或所所处处环环境境条条件件优先先选选用用可以以使使用用不宜宜使使用用快硬硬硅硅酸酸盐盐水水泥泥硅硅酸酸盐盐水水泥泥1.要求快硬硬的混凝凝土普通硅酸酸盐水泥泥火山灰质质硅酸盐盐水泥、、粉煤灰灰硅酸盐盐水泥2.高高强(大大于C40级的混凝凝土)硅酸盐水水泥普通硅酸酸盐水泥泥、矿渣渣硅酸盐盐水泥普通硅酸酸盐水泥泥(标号号425号)3.严严寒地区区的露天天混凝土土，寒冷冷地区的的处在水水位升降降范围内内的混凝凝土普通硅酸酸盐水泥泥(标号号325号)普通硅酸酸盐水泥泥、矿渣渣硅酸盐盐水泥火山灰质质硅酸盐盐水泥、、矿渣硅硅酸盐水水泥、粉粉煤灰硅硅酸盐水水泥、复复合夺酸酸盐水泥泥4.严严寒地区区处在水水位升降降范围内内的混凝凝土有特殊要要求的混混凝土矿渣硅酸酸盐水泥泥、火山山灰质硅硅酸盐水水泥、粉粉煤灰硅硅酸盐水水泥、复复合硅酸酸盐水泥泥火山灰质质硅酸盐盐水泥、、粉煤灰灰硅酸盐盐水泥5.有有抗渗性性要求的的混凝土土普通硅酸酸盐水泥泥、火山山灰质硅硅酸盐水水泥矿渣硅酸酸盐水泥泥6.有有耐磨性性要求的的混凝土土硅酸盐水水泥、普普通硅酸酸盐水泥泥(标号号325)矿渣硅酸酸盐水泥泥(标号号325)火山灰质质硅酸盐盐水泥、、粉煤灰灰硅酸盐盐水泥2细细集料—砂粒径在0.15~4.75mm之之间的岩岩石颗粒粒。细骨骨料主要要采用天天然砂和和人工砂砂。细骨料天然砂人工砂河砂海砂机制砂混合砂根据国标标GB/T14684-2001《《建筑用用砂》的的规定，，混凝土土用砂可可分为Ⅰ类、ⅡⅡ类、ⅢⅢ类。ⅠⅠ类宜用于强强度等级级大于C60的的混凝土土；Ⅱ类宜用于强强度等级级C30~C60及抗抗冻、抗抗渗或其其他要求求的混凝凝土；Ⅲ类宜用于强强度等级级小于C30的的混凝土土和建筑筑砂浆。。表观密度度、堆积积密度、、空隙率率应符合合如下规规定：表表观密度度大于2500kg/m3，松散堆堆积密度度大于1350kg/m3，空隙率率小于47%。。砂子技术术性能含泥量、、石粉含含量和泥泥块含量量有害物质质含量表观密度度、堆积积密度、、空隙率率坚固性粗细程度度和颗粒粒级配碱的含量量砂中的含泥量是指天然砂中中粒径小小于75um的颗粒含含量；石粉含量量是指人工砂中中粒径小小于75um的颗粒含含量；泥块含量量是指砂中中所含粒径大于于1.18mm、水洗洗手捏后后粒径小小于600um的颗粒含含量。泥的颗粒粒极细,粘附在在骨料表表面影响响水泥石石与骨料料之间的的胶结，，泥块在在混凝土土中形成成薄弱部部分影响响混凝土土质量。。对骨料料中泥和和泥块含含量必须须严加限限制(表表6-1)。而而人工砂砂中含有有的少量量石粉可可改善新新拌混凝凝土的施施工性能能。（1）混混凝土用用砂的质质量要求求含泥量、、石粉含含量和泥泥块含量量砂中的有有害物质质是指各各种可能能降低混混凝土性性能和质质量的物物质。包包括草根根、树叶叶、树枝枝、塑料料、炉渣渣、煤块块、硫化化物、硫硫酸盐、、有机物物、云母母、轻物物质、氯氯盐含量量等。有害物质质含量项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类云母(按质量计)(%，小于）1.02.02.0轻物质(按质量计)(%，小于）1.01.01.0有机物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸盐(SO3质量计)（%）0.50.50.5氯化物(以氯离子质量计)(%，小于)0.010.020.06坚固性坚固性是是指砂对对环境破破坏作用用的抵抗抗能力。通常是是用硫酸酸钠溶液液来检验验砂的坚坚固性。。砂的坚坚固性指指标参见见表6-6和表表6-7。碱活性若水泥或或混凝土土中含有有较多的的强碱（（如Na2O）时，，强碱可可与含有有活性SiO2的集料反反应，这这种反应应称为碱碱集料反反应（碱碱骨料反反应）。。造成局局部体积积膨胀造造成混凝凝土破坏坏。（2）砂砂的粗细细程度和和颗粒级级配砂的粗细细程度，，是指不不同粒径径的砂粒粒，混合合在一起起后的平均粗细细程度。通常有有粗砂、、中砂与与细砂之之分。在相同用用量条件件下，细细砂的总总表面积积较大，，而粗砂砂的总表表面积较较小。配配制混凝凝土时，，砂子的的表面需需要由水水泥浆包包裹，砂砂子的总总表面积积愈大，，则需要要包裹砂砂粒表面面的水泥泥浆愈多多，所以以通常使用粗砂砂比使用用细砂所所需的水水泥浆要要少。但是砂子过粗粗会影响响混凝土土拌和物物的和易易性，并且拌拌和物易易离析泌泌水。级配是指指骨料中中颗粒的的组配情情况。在混凝土土中砂粒粒之间的的空隙是是由水泥泥浆填充充，为了了节约水水泥并提提高强度度，应尽尽量减小小砂粒之之间的空空隙。因因此需用大小小不同的的颗粒搭搭配，使使得砂的的孔隙率率和总表表面积较较小。使用良良好级配配的砂，，不仅可可节省水泥泥使用量量，降低成本本，还可以以提高混凝凝土的和和易性、密实度和和强度。。图5.2骨骨料颗粒粒级配示示意图(a)单单一粒径径；(b)两种种粒径；；(c)多种粒粒径→评定砂砂的粗细细程度和颗粒级级配150μμm300μμm600μμm1.18mm2.36mm4.75mm9.50mm砂子的筛筛分析m1m2m3m4m5m6M底筛余量累计筛余余率与分分计筛余余率计算算关系筛孔尺寸筛余量(g)分计筛余百分率(%)累计筛余百分率(%)4.75mmm1a1=(m1/m)×100%A1=a12.36mmm2a2=(m2/m)×100%A2=a1+a21.18mmm3a3=(m3/m)×100%A3=a1+a2+a3600μmm4a4=(m4/m)×100%A4=a1+a2+a3+a4300μmm5a5=(m5/m)×100%A5=a1+a2+a3+a4+a5150μmm6a6=(m6/m)×100%A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6为粗砂为中砂为细砂砂的粗细细程度用用细度模模数表示示。细度模数数f＝Ai/100，因粒径>5mm的不属属于细骨骨料，所所以：建筑用砂砂的颗粒粒级配(GB/T14684—2001)筛孔尺寸1区2区3区累计筛余百分率(%)9.50mm0004.75mm10~010~010~02.36mm35~525~015~01.18mm65~3550~1025~0600μm85~7170~4140~16300μm95~8092~7085~55150μm100~90100~90100~90砂的筛分分曲线砂的细度度模数不不能反映映其级配配的优劣劣，细度模模数相同同的砂级级配可以以很不相相同。配配制混凝凝土时必必须同时考虑虑砂的级级配和细细度模数数。通过600um的的累计筛筛余量判判断砂的的级配，4.75mm和600um对应的的累计筛筛余百分分数必须须合格，，其他各各筛允许许超出5%以内内。注意筛孔尺寸甲砂乙砂混合砂累计筛余百分率(%)4.75mm01062.36mm040241.18mm47345.4600μm518068.4300μm709082150μm959796.2细度模数2.193.673.04例：两种种砂的累累计筛余余百分率率如下表表，求其其细度模模数并进进行级配配评定。。若按照照甲砂40%乙乙砂60%混合合，求混混合砂的的细度模模数并进进行级配配评定。。3粗粗集料—石子普通混凝凝土常用用的粗骨骨料分卵石和碎碎石两类。卵石是由由自然风风化、水水流搬运运和分选选、堆积积形成的的，粒径大于于4.75mm的岩石石颗粒。按其产产源不同同可分为为河卵石石、海卵卵石、山山卵石等等。碎石是天天然岩石石或卵石石经机械械破碎、、筛分制制成的，，粒径大于于4.75mm的岩石石颗粒。卵石、碎碎石按技技术要求求分为ⅠⅠ、Ⅱ、、Ⅲ类。。Ⅰ类宜宜用于强强度等级级大于C60的的混凝土土；Ⅱ类类宜用于于强度等等级在C30~C60及抗冻冻、抗渗渗或其他他要求的的混凝土土；Ⅲ类类宜用于于强度等等级小于于C30混凝土土。混凝凝土土用用石石子子的的质质量量要要求求项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类含泥量（按质量计），%＜0.51.01.5粘土块含量（按质重量计），%＜00.50.7硫化物与硫酸盐含量（以SO3重量计），%＜0.51.01.0有机物含量（用比色法试验）＜合格合格合格针片状（按质量计），%＜51525坚固性质量损失，%＜5812碎石压碎指标，＜102030卵石压碎指标，＜121616颗粒粒级级配配粗骨骨料料颗颗粒粒级级配配指的的是是大大小小粒粒径径的的骨骨料料颗颗粒粒的的互互相相搭搭配配的的比比例例情情况况———不不同同粒粒径径颗颗粒粒的的分分布布。。粗骨骨料料的的颗颗粒粒级级配配分分连续续级级配配和间断断级级配配（（P102））。评定定方方法法同砂砂子子颗颗粒粒级级配配的的评评定定方方法法。。筛孔孔系系列列2.36、、4.75、、9.50、、16.0、、19.0、、26.5、、31.5、、37.5、、53、、63、、75、、90最大大粒粒径径最大大粒粒径径公称称粒粒级级的的上上限限称称为为该该粒粒级级的的最最大大粒粒径径。。GB50204－－2002规规定定最大大粒粒径径不不得得超超过过结结构构截截面面最最小小尺尺寸寸的的1/4；；不得得超超过过钢钢筋筋最最小小净净距距的的3/4；；对于于实实心心板板不不得得超超过过板板厚厚的的1/2且且不不得得超超过过50mm；；对于于泵泵送送混混凝凝土土，，最最大大粒粒径径与与输输送送管管道道内内径径之之比比，，碎碎石石不不宜宜大大于于1:3，，卵卵石石不不宜宜大大于于1:2.5。。石子子强强度度指指标标(2)压压碎碎指指标标值值:PP(1)岩岩石石立立方方体体强强度度:将母母岩岩制制成成50mm××50mm××50mm的的立立方方体体试试件件或或ФФ50mm××50mm的的圆圆柱柱体体试试件件，，在在水水中中浸浸泡泡48h以以后后，，取取出出擦擦干干表表面面水水分分，，测测得得其其在在饱饱和和水水状状态态下下的的抗抗压压强强度度值值不不应应小小于于混混凝凝土土强强度度的的1.5倍倍坚固固性性定义义骨料料不不因因干干/湿湿循循环环或或冻冻/融融循循环环等等气气候候变变化化而而产产生生体体积积变变化化导导致致混混凝凝土土的的劣劣化化。。骨料料的的坚坚固固性性取取决决于于孔孔隙隙率率、、裂裂缝缝和和杂杂质质。。测试试方方法法：：用硫硫酸酸钠钠溶溶