建筑材料之混凝土及砂浆

第六章混凝土及砂浆概述

何为混凝土混凝土起源应用领域混凝土分类混凝土特点混凝土是由胶凝材料、骨料及其它外加材料按适当比例配制，再经硬化而成的人工石材。其中应用最广的是以水泥为胶凝材料，以砂石为骨料，加水拌和而成的拌合物，经一定时间硬化而成的水泥混凝土－普通混凝土。1.何为混凝土

2.混凝土起源

混凝土的起源可以追塑到埃及金字塔（最新研究认为：金字塔石料不是天然材料，而是用粘土、石灰等材料制备而成的人工材料）、古罗马时代宫殿的落成。八十年代，我国甘肃省秦安县大地湾新时期时期遗址出土了5000年前的混凝土100m3，其抗压强度为10MPa，这一发现堪称世界建筑史的一大奇迹。3.应用领域

目前混凝土的用量约为120亿吨，是世界上用量最大的人工建筑材料，随着混凝土性能的不断提高，其用量及应用范围还会增加。混凝土广泛应用于建筑、桥梁、道路等土木工程领域。4.混凝土分类

混凝土按胶凝材料分为水泥混凝土、石膏混凝土和沥青混凝土等。水泥混凝土主要用于建筑结构工程，沥青混凝土主要用作路面材料。

5.混凝土特点优点抗压强度高、耐久、耐火、维修费用低原材料丰富、成本低混凝土拌合物具有良好的可性混凝土与钢筋粘结良好，一般不会锈蚀钢筋缺点抗拉强度低（约为抗压强度的1/10～1/20）变形性能差导热系数大体积密度大硬化较缓慢混凝土组成材料六大组分水泥砂石水外加剂外掺料混凝土的结构水泥+水→水泥浆水泥浆+砂→水泥砂浆水泥砂浆+石子→混凝土拌合物→硬化混凝土组成材料硬化前硬化后水泥+水润滑作用胶结作用砂+石子填充作用骨架作用骨料细骨料－砂分类按来源可分为天然砂和人工砂。天然砂按来源又可分为：河砂，海砂，山砂。按技术要求分为三类:Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ。Ⅰ:用于＞C60的混凝土Ⅱ:用于C30－C60的混凝土Ⅲ:用于＜C30的混凝土及建筑砂浆粗骨料－石按来源分碎石和卵石，工程中常用碎石配制混凝土。按技术要求分为三类：Ⅰ：用于＞C60的混凝土。Ⅱ：用于C30－C60的混凝土。Ⅲ：用于＜C30的混凝土及建筑砂浆。颗粒级配区分颗粒级配：混凝土所用骨料的粗细分级与组成情况。粗细程度：不同粒径沙粒混合在一起的总体粗细程度。合理级配：粗细颗粒含量适当；空隙率小；总表面积小；水泥浆的用量少；混凝土的和易性好；密实度高；强度及耐久性高。

砂按细度模数大小分为粗砂、中砂、细砂：粗砂Mx=3.7～3.1；中砂Mx=3.0～2.3；细砂

Mx=2.2～1.6。细度模数按下式计算：式中：Mx——细度模数；

A1、A2、A3、A4、A5、A6——分别为4.75mm、2.36mm、1.18mm、600μm、300μm、150μm筛的累计筛余百分率，％。外加剂

定义：外加剂指在混凝土/砂浆拌合物中掺入的不超过水泥用量5%，且能使混凝土/砂浆按要求改变性能的化学物质。外加剂分为以下4类；改善流变性能-减水剂、引气剂和泵送剂等。调节凝结时间、硬化性能-缓凝剂、早强剂和速凝剂等。改造耐久性-引气剂、防水剂和阻锈剂等。改善其它性能-加气剂、膨胀剂、防冻剂和着色剂等。和易性

和易性：混凝土拌合物易于施工操作，并且获得均匀密实的混凝土的性质。

重要性：新拌混凝土的和易性决定了混凝土是否能正常施工，以满足硬化后的性能要求；不同的混凝土工程对和易性有不同的要求。

流动性：拌合物在自重或外力作用下产生流动,均匀、密实地填充模板的性能。粘聚性：施工过程中各种组成材料之间有一定的粘聚力,不致产生离析或分层现象。离析：由于密度和粒径不同，在外力作用下组成材料的分离析出的现象。

保水性：混凝土在施工过程中有一定的保持水分的能力，不致产生严重的泌水现象。泌水：水分从浆中分离出来，上浮至表面的现象。

和易性的影响因素

W/C的影响水灰比小→混凝土干→坍落度小→不易密实成型；水灰比过小→崩溃→粘聚性差→硬化后混凝土的强度及耐久性降低；水灰比大→混凝土稀→坍落度大→易离析、分层、泌水→硬化后强度及耐久性降低；水泥浆影响

水泥浆多→流动性大；过多→流浆→粘聚性差→影响硬化后的性质。

水泥浆数量少→流动性小→不密实；过少崩溃→粘聚性差→影响硬化后的性质。混凝土质量

强度硬化的混凝土必须有足够的外力以承受结构荷载所造成的应力。由于拌合物的多样性，混凝土必须达到足够高的强度。

耐久性混凝土必须能够承受各种劣化作用如：冻融循环；干湿交替；腐蚀和化学侵蚀。

混凝土配合比设计混凝土配合比设计的任务混凝土配合比设计的任务包括三部分：根据技术性质，结构要求，施工条件因素合理选择原材料。确定出满足工程所要求的技术经济指标。确定材料的用量。配合比设计基本要求配合比设计基本要求包括四部分：强度，和易性，耐久性以及经济合理。混凝土配制强度1.计算混凝土配制强度fcu,0式中:fcu,0——混凝土配制强度，MPa；

fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值，即混凝土强度等级值，MPa；

σ——混凝土强度标准差，MPa。确定水灰比

2.确定水灰比mw/mc（1）按混凝土强度要求计算水灰比式中：αa

＝

0.46，αb＝0.07；卵石混凝土αa＝0.48，αb＝0.33。fce——水泥28d抗压强度实测值(Mpa)确定单位用水量

3.确定单位用水量mw拌合物稠度卵石最大粒径，mm碎石最大粒径，mm项目指标102031.540162031.540坍落度，mm10～3019017016015020018517516535～5020018017016021019518517555～7021019018017022020519518575～90215195185175230215205195确定单位水泥用量4.确定单位水泥用量由选定的用水量W与上式求出的W/C可求出水泥用量选择合理的砂率

5.选择合理的砂率水灰比mw/mc卵石最大粒径，mm碎石最大粒径，mm1020401620400.4026～3225～3124～3030～3529～3427～320.5030～3529～3428～3333～3832～3730～350.6033～3832～3731～3636～4135～4033～380.7036～4135～4034～3939～4438～4336～41计算砂、石子用量6.计算砂、石子用量ms0、mg0

（1）体积法又称绝对体积法。1m3混凝土中的组成材料——水泥、砂、石子、水经过拌合均匀、成型密实后，混凝土的体积为1m3，即：

Vc+Vs+Vg+Vw+Va

＝1计算砂、石子用量解方程组，可得ms0、mg0

。式中：ρc、ρs、ρg、ρw——分别为水泥的密度、砂的表观密度、石子的表观密度、水的密度，kg/m3。水泥的密度可取2900～3100kg/m3；α——混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取α＝1。计算基准配合比

7.计算基准配合比（1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。（2）以组成材料用量之比表示：mc0：ms0：mg0＝1：x：y，mw/mc

＝？。一、砌筑砂浆的组成材料1.胶凝材料及细骨料（掺加料）。砌筑砂浆常用的胶凝材料是水泥，其品种应根据砂浆的用途和使用环境来选择；其强度等级宜为砂浆强度等级的4～5倍，用于配制水泥砂浆的水泥强度等级不宜大于32.5级；用于配制混合砂浆的水泥强度等级不宜大于42.5级。掺加料的选用及质量要求见下表。常用种类质量要求块状生石灰经熟化成石灰膏后使用①消化时应用孔径不超过3mm×3mm的网过滤，消化时间不得少于7d②石灰膏应洁白细腻，不得含未消化颗粒，脱水硬化的石灰膏不得使用；③消石灰粉不得直接用于砌筑砂浆中。建筑石膏凝结时间应符合有关规定，电石渣应经20min加热至没乙炔味方可使用。砂质粘土①干法时，应将其烘干磨细再使用②湿法时，应将其淋浆过筛沉淀再使用。砌筑砂浆的组成材料1.水泥2.外加剂。石灰膏建筑石膏砂质粘土

一、砌筑砂浆的组成材料2.砂砌筑砂浆用细骨料主要为天然砂，宜用中砂，其中毛石砌体宜选用粗砂。砂的含泥量要求：①水泥砂浆、强度等级≥M5的混合砂浆不应超过5%；②强度等级＜M5的水泥混合砂浆，不应超过10%。3.水和外加剂拌制砂浆应采用不含有害杂质的洁净水。为改善或提高砂浆的性能，可掺入一定的外加剂，但对外加剂的品种和掺量必须通过试验确定。二、主要技术性质（性能）砂浆稠度.常用砂浆稠度仪测定，决定其稠度因素有：砌体种类（吸水性）、施工条件、天气条件。保水性。用分程度（拌匀的砂浆静置30min后，底层10cm砂浆沉入度与愿沉入度的差值（cm））表示。砌筑砂浆的保水性要求也是随基底材料种类（多空的或密实的）、施工条件、天气条件而变。为使砂浆有良好保水性，应惨入塑化剂或微沫剂等外加剂，不应采用提高水泥用量的方法。3.强度砂浆强度是以边长为70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方体试块，在温度为20±3℃，一定湿度下养护28d，测得的极限抗压强度。详见实验部分。砂浆按其抗压强度平均值分为M2.5、M5.0、M7.5、M10、M15、M20等六个强度等级。在一般工程中，办公楼、教学楼以及多层建筑物宜选用M5.0～M10的砂浆，平房商店等多选用M2.5～M5.0的砂浆，仓库、食堂、地下室以及工业厂房等多选用M2.5～M10的砂浆，而特别重要的砌体宜选用M10以上的砂浆。二、主要技术性质4.粘结力砖石砌体是靠砂浆把块状材料粘结成坚固整体的，因此要求砂浆具有一定的粘结力。砂浆粘结力的影响因素：

1.粘结力随抗压强度增加而增强；

2.粘结力与砖石表面状态有关；

3.砖石表面清洁程度、湿润情况有关；

4.与施工养护条件有关。三、砌筑砂浆的配合比设计1.计算砂浆配制强度ƒm,o

ƒm,o=ƒ2+0.645σ2.计算每立方米砂浆中的水泥用量QC

3.计算掺加料用量QD

QD=QA－QC4.确定每立方米砂浆中砂的用量QS

1m3干燥状态砂的堆积密度，即1m3砂浆所用的干砂用量。三、砌筑砂浆的配合比设计5.确定每立方米砂浆的用水量QW

根据砂浆稠度要求可选用240～310kg6.配合比的试配、调整与确定首先按计算所得配合比进行试拌，测定其分层度和沉入度，根据要求调整材料用量，得到基准配合比。（二）.普通抹面砂浆一、定义、作用、种类1.定义及作用普通抹面砂浆是以薄层抹在建筑物内外表面，保持建筑物不受风、雨、雪、大气等有害介质侵蚀，提高建筑物的耐久性，并使其表面平整美观。2.普通抹面砂浆的种类按所用材料不同可分为石灰砂浆、水泥混合砂浆、水泥砂浆、麻刀石灰砂浆和纸筋石灰砂浆。按功能不同可分为底层抹面砂浆、中层抹面砂浆和面层抹面砂浆。二、配合比及选用1.普通抹面砂浆的配合比确定抹面砂浆的组成材料及其配合比，主要是依据工程使用部位及基层材料。常用抹面砂浆的参考配合比及应用范围见下页表。2.抹面砂浆的选用用于砖墙的底层抹灰，多选石灰砂浆；有防水、防潮要求时选水泥砂浆；混凝土基层的底层抹灰，多选水泥混合砂浆；中层抹灰多选石灰砂浆或水泥混合砂浆；面层抹灰多用水泥混合砂浆、麻刀灰和纸筋灰。水泥砂浆不得涂在石灰砂浆层上。在易碰撞或潮湿部位应采用水泥砂浆。二、配合比及选用组成材料配合比（体积比）应用范围石灰:砂1:3干燥砖石墙面打底找平1:1墙面石灰面层水泥:石灰:砂1:1:6内外墙面混合砂浆找平1:0.3:3墙面混合砂浆面层水泥:石膏:砂:锯末1:1:3:5吸声粉刷水泥:砂1:2地面顶棚墙面水泥砂浆面石灰膏:磨刀100:2.5（质量比）木板条顶棚底层100:1.3（质量比）木板条顶棚面层石灰膏:纸筋100:3.8（质量比）木板条顶棚面层1m3石灰膏3.6kg纸筋墙面及顶棚常用抹面砂浆参考配合比混凝土在建筑中的应用一、泡沫混凝土1、泡沫混凝土具有许多良好的性能，如轻质、保温隔热性能好、隔音耐火性能好、可泵性好、防水能力强、冲击能量吸收性能好、可大量利用工业废渣、价格低廉等。2、泡沫混凝土在我国的实际应用是多方面的。主要有泡沫混凝土砌块、泡沫混凝土轻质墙板、泡沫混凝土补偿地基等3、在国外泡沫混凝土的应用有了新进展，主要有用作挡土墙、修建运动场和田径跑道、作夹芯构件、用作复合墙板、管线回填、贫混凝土填层、屋面边坡、储罐底脚的支撑，还可用于防火墙的绝缘填充、隔声楼面填充、隧道衬管回填，以及供电、水管线的隔离等方面。

二、清水混凝土简介：清水砼又称装饰砼，因其极具装饰效果而得名。它是砼结构拆模后不另加装饰层，表面直接外露，以其独特的本色，体现简约大方的朴实美感，常用于市政桥梁、建筑小品乃至一些公共建筑的共享空间中的局部构件上。外观质量标准：轴线通直、几何尺寸准确，棱角方正、线条顺直、表面平整光滑、色泽均匀一致。无蜂窝麻面、露筋、渣裂缝、对拉螺杆位和施工缝预留设有规律性且美观，即应达到或接近高级抹灰面的质量标准。1、清水混凝土的优越性从经济的角度上看，应用清水砼技术模板及支架的一次性投入比普通砼大，但只要对清水砼模、架妥善保养，其重复使用次数多于普通砼数倍，并且很少漏浆，从而避免材料浪费，减少清理人工费支出，节省施工成本。同时，清水砼表面平整，只需薄抹灰，相对于传统中、高级抹灰18-23mm的厚度，显然是经济的。从质量方面看，清水砼表面平整，很少麻面，结构构件观感质量好，大大减少了抹灰层空鼓甚至脱落伤人的质量通病，从而减少了相关的客户投诉，社会效益也是比较明显的。2、清水混凝土在实际中的应用福州澳力(中福)广场——澳力广场是集大型商场，酒楼、娱乐中心、金融和高级写字楼为一体的综合性商业大楼。在选择推广应用新技术项目内容时，工程建设相关单位几经讨论，为降低工程成本并有效的提高工程质量，解决普通砼传统工艺施工过程中漏浆严重、浪费工料，砼表面不平整，造成装饰抹灰层过厚及天棚抹灰空鼓、剥落坠灰伤人伤物等质量通病问题，选定应用清水砼技术。三、概念建筑——智能建筑智能建筑中除了建筑内部子系统,还应包括能源优化系统、生态绿化系统、废弃物治理与处置系统、水热光气声环境优化系统等,充分体现建筑与四周环境的协调关系以及自身的稳定性可持续性,充分体现绿色建筑节能建筑和生态建筑的思想内容。由于智能建筑理念的出现，带来了材料上的更新，更多的新型智能建筑材料相继出现，混凝土也出现了特种混凝土。以下列出其中的一部分：1、电磁屏蔽混凝土--掺入金属粉末导电纤维等低电阻导体材料2、调湿混凝土--添加要害组分纳米天然沸石粉制成3、透水混凝土--