原材料基础知识培训

原材料基础知识概述主讲人：王春华2016.1.11

1.用于混凝土的原材料

普通混凝土组成材料是水泥、砂、石、水、掺合料和外加剂，其组成过程为：水＋水泥＋掺合料→水泥浆＋砂→水泥砂浆＋粗骨料→混凝土各成分的作用：

1、水泥浆能填充砂的空隙，起润滑作用，赋予混凝土拌合物一定的流动性。

2、水泥砂浆能填充石子的空隙，起润滑作用，也能流动。

3、水泥浆在混凝土硬化后起胶结作用，将砂石胶结成整体，产生强度，成为坚硬的水泥石。

由上可知，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，将砂石骨料胶结成整体，产生强度，成为坚硬的水泥石。1水泥

水泥是以硅酸盐水泥熟料、适量的石膏以及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。是商品混凝土的最重要原材料之一，也是决定混凝土性能的最重要部分。加水拌和成塑性浆体，能胶结砂、石等适当材料并能在空气和水中硬化。

1.1水泥的分类依据GB175-2007《通用硅酸盐水泥》，通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥（P·IP·II）、普通硅酸盐水泥(P·O)、矿渣硅酸盐水泥（P·S）

、火山灰质硅酸盐水泥(P·P)、粉煤灰硅酸盐水泥(P·F)和复合硅酸盐水泥(P·C)。公司现在使用的是普通硅酸盐水泥（

P·O）。普通硅酸盐水泥的强度等级分为：42.5、42.5R、52.5、52.5R四个等级。我公司用的P·O42.5水泥。1.2普通硅酸盐水泥(P·O)的重要指标1、强度P·O42.5水泥3d抗压强度≥17.0MPa，28d抗压强度≥42.5MPa；3d抗折强度≥3.5MPa，28d抗折强度≥6.5MPa。2、细度

以比表面积表示，比表面积≥300㎡/㎏；3、凝结时间

初凝时间不小于45min，终凝时间不大于600min。4、安定性用试饼法和雷氏法测定。1.3试验条件试验时试验室环境温度为（20±2）℃，相对湿度不低于50%；水泥试样、拌合水、标准砂、试模温度应为（20±2）℃。水泥标准养护箱的温度为20±1）℃，相对湿度不低于90%，水泥养护池水温应为（20±1）℃。

1.4水泥的验收1、按同一生产厂家，同一品种、同一等级、同一批号且连续进场的水泥，袋装不超过200t为一批，散装不超过500t为一批，每批抽样不少于一次。2、当在使用中对水泥质量有怀疑或水泥出厂超过三个月时，应进行复验，并按复验结果使用。2掺合料1、选用的掺合料，应使混凝土达到预定改善性能的要求或在满足性能要求的前提下取代水泥。

2、其掺量应通过试验确定，其水泥的最大取代量应符合有关标准的规定。

3、对每批进厂的掺合料按规定进行相应的试验，严格按品种、批号存储使用，并挂标识牌，以防错用、误用。2.1掺合料的定义和种类

矿物掺合料以硅、铝、钙等一种或多种氧化物为主要成分，掺入混凝土中能改善混凝土性能的活性粉体材料。

目前混凝土中较为常用的矿物掺合料有粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰、钢渣粉、磷渣粉、沸石粉及复合矿物掺合料等。

本公司常用的矿物掺合料是粉煤灰和粒化高炉矿渣粉。

粉煤灰是从燃煤热电厂烟道气体中收集的一种粉状材料，以SiO2和Al2O3为主要成分，含有少量CaO。

实践证明：在混凝土中掺入一定量粉煤灰后，除了可以提高混凝土的后期强度外，用水量不变的情况下显著改善混凝土拌合物的和易性，增加流动性和粘聚性，还可降低水化热；若保持混凝土拌合物原有的和易性不变，使用优质的粉煤灰可减少用水量，起到减水的效果，从而提高混凝土的密实度和强度，增强耐久性。2.2粉煤灰2.2.1粉煤灰的质量要求

分类细度烧失量需水量比三氧化硫含量I级≤12.0%≤5.0%≤95%≤3.0%II级≤25.0%≤8.0%≤105%≤3.0%III级≤45.0%≤15.0%≤115%≤3.0%2.2.2粉煤灰的验收1、粉煤灰的取样，应以连续供应的200吨相同等级的粉煤灰为一批；不足200吨的按一批计。2、每批的粉煤灰试样，应测定细度、烧失量。对同一供灰单位每月测定一次需水量比，每季度应测定一次三氧化硫含量。3、粉煤灰的质量检验，应符合规范对粉煤灰的各项质量指标规定。当有一项指标达不到规定要求时，应重新从同一批中加倍取样进行复检，复检后仍达不到要求的，该批粉煤灰应作为不合格品或降级处理。

4、取样前必须询问司机罐内是否有气压，在确定无压时进行取样，取样时由验料员用取样器分多个点取样，试样不得少于留样桶的三分之二，取样时不允许司机代取。取样后对粉煤灰进行试验，试验结果合格后方可通知司磅员过磅。2.3粒化高炉矿渣粉粒化高炉矿渣粉（即通常所说的矿粉）是指从炼铁高炉中过程中排出的，以硅酸盐和铝硅酸盐为主要成分的熔融物，通过粉磨所得到的一种粉状材料。

2.3.1矿渣粉的质量要求分类比表面积/(㎡/㎏)密度/(g/cm³）流动度比/%7d活性指数/%28d活性指数/%Cl-含量/%S75≥300≥2.8≥95≥55≥75≤0.06S95≥400≥2.8≥95≥75≥95≤0.06S105≥500≥2.8≥95≥95≥105≤0.06做矿粉活性试验时，对比水泥的要求：硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，7天强度35-45MPa;28天50-60MPa，比表面积300-400m²/kg,三氧化硫含量2.3-2.8%，碱含量为0.5-0.9%。

在混凝土中掺加矿渣粉使混凝土的性能得到以下几个方面的改善：1、降低了混凝土的水化热;2、可提高混凝土的耐久性，改善混凝土的抗渗性能;

3、有利于提高混凝土的后期强度；4、对小掺量的混凝土，可以减少混凝土的收缩；5、改善坍落度损失。2.3.2矿渣粉使混凝土的性能改善2.4硅粉

硅粉也称硅灰。在冶炼铁合金或工业硅时，由烟道排出的硅蒸气经收尘装置收集而得的粉尘称为硅粉。硅灰具有较高的活性以及非常强的填充作用，掺入少量硅粉，可使混凝土致密、耐磨，增强其耐久性，一般用于配制高强混凝土。

2.5沸石粉

沸石粉是天然的沸石岩磨细而成的一种火山灰质铝硅酸矿物掺合料。含有一定量活性SiO2和Al2O3，能与水泥生成的Ca(OH)2反应，生成胶凝物质。

沸石粉用作混凝土掺合料可改善混凝土和易性，提高混凝土强度、抗渗性和抗冻性，抑制碱骨料反应。主要用于配制高强混凝土、流态混凝土及泵送混凝土。3骨料

骨料总体积占混凝土体积的60％～80％，根据粒径大小分为粗骨料（粒径＞4.75mm）和细骨料（粒径为0.15～4.75mm）。

骨料的主要技术性质包括：颗粒级配及粗细程度、颗粒形态和表面特征、强度、坚固性、含泥量、泥块含量、有害物质及碱骨料反应等。3.1细骨料（天然砂和机制砂）

1、天然砂：由自然条件作用而形成的，公称粒径小于5.00㎜的岩石颗粒.按其产源不同，可以分为河砂、山砂、海砂。2、机制砂：岩石经除土开采、机械破碎、筛分而成的，公称粒径小于5.00㎜的岩石颗粒。一般要求：质地坚实、清洁、有害杂质含量少。图1.河砂表观图图2.机制砂表观图3.1.1

砂的主要验收指标砂子的主要验收指标：细度模数含水率、含泥量、泥块含量和人工砂或混合砂的石粉含量。表1.天然砂中含泥量及泥块含量对于有抗冻、抗渗或其他特殊要求的≤C25混凝土用天然砂，其含泥量不应大于3.0%，泥块含量不应大于1.0%。表2.人工砂或混合砂中石粉含量

混凝土强度等级≥C60C55-C30≤C25含泥量(按质量计%)≤2.0≤3.0≤5.0泥块含量（按质量计%）≤0.5≤1.0≤2.0混凝土强度等级≥C60C55-C30≤C25石粉含量/%MB＜1.4（合格）≤5.0≤7.0≤10.0MB≥1.4（不合格）≤2.0≤3.0≤5.0砂的粗细程度砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒，混合在一起后的总体砂的粗细程度。通常按细度模数Mx分为粗、中、细、特细四级，其范围应符合下列规定。粗砂（3.7～3.1）、中砂（3.0～2.3）、细砂（2.2～1.6）、特细沙：1.5-0.7。一般配制混凝土时，宜优先选用Ⅱ区中砂。

砂的颗粒级配是指不同粒径砂颗粒的分布情况。在混凝土中为节省水泥和提高混凝土的强度，就应尽量减少砂粒之间的空隙，有大小不同的颗粒合理搭配。如图2-2所示的三种级配，图（a）为单粒级级配，图（c）为连续级配，级配良好。

3.2粗骨料（石）

粗骨料为粒径＞4.75mm的岩石颗粒，分为卵石和碎石两类。卵石：由自然条件作用形成的，公称粒径大于5.00㎜的岩石颗粒。碎石：天然岩石、卵石经机械破碎、筛分而得的，公称粒径大于5.00㎜的岩石颗粒。

粗骨料比较理想的颗粒形状为相近球形颗粒，针、片状颗粒粒形较差，骨料表面的粗糙程度及孔隙特征对混凝土的强度有较高影响。

碎石表观图3.2.1碎石的质量要求1.颗粒级配颗粒级配有连续粒级和单粒粒级两种。混凝土用石应采用连续粒级，单粒级宜用于组合成满足要求的连续粒级，也可以与连续粒级混合使用，以改善其级配情况。2.含泥量、泥块含量及针、片状颗粒含量

混凝土强度等级

≥C60C55-C30

≤C25含泥量/%(按质量计）≤0.5≤1.0≤2.0泥块含量/%(按质量计）

≤0.2≤0.5≤0.7针、片状颗粒含量/%(按质量计)≤8≤15≤25表3.碎石或卵石中含泥量、泥块含量及针片状颗粒含量3.压碎值指标

混凝土强度等级

C60-C40

≤C35碎石压碎指标/%≤10≤16卵石压碎指标/%≤12≤16表4.碎石和卵石的压碎值指标

4.碱活性

对于长期处于潮湿环境的重要结构混凝土，其所使用的碎石或卵石应进行碱活性检验。岩石强度应比所配制的混凝土强度至少高20%，当混凝土强度≥C60时，应进行岩石抗压强度检验。骨料验收要严格按照公司规定执行，在料车进入厂区后，由验料员对砂石进行验收，验料员上车取样，要对砂进行含泥量的试验，结果达不到公司要求的，给予退货；石子对整体的形状、大小、石粉含量、石子材质进行目测，目测达不到公司要求的，给予退货。在卸料时验料员必须监督卸料，发现上下严重不一致的，对其进行复验，复验不合格，让其拉走。3.3骨料的验收控制3.4骨料的劣质性能对混凝土的影响（一）砂石中常含有一些有害物质，如粘附在砂石表面的粘土、淤泥，妨碍水泥与骨料的粘结，增大用水量，降低混凝土的强度、抗冻性和耐磨性，并增大混凝土的干缩。云母呈薄片状，表面光滑，与水泥粘结不劳，影响混凝土颗粒之间的粘结。有机物杂质易于腐烂，析出有机酸，对水泥产生腐蚀作用；硫酸盐和硫化物也会对水泥产生腐蚀作用，造成混凝土的破坏。

含泥量高还会提高减水剂用量，增大坍落度损失，增加成本。（二）砂的粗细程度对混凝土的性能影响甚大。

在砂子用量相同的情况下，如果砂子过粗，拌出的混凝土拌合物粘聚性较差，容易产生离析泌水现象；如果砂子过细，虽然拌出混凝土的粘聚性较好，但需要包围在砂子表面的水泥浆增多，也会增加减水剂和水的用量，增大坍落度损失，降低强度；而且用细砂配制的混凝土干缩大，容易产生微裂纹。

所以混凝土用砂不能过粗或过细，砂子的粗细程度一般认为细度模量在2.6—2.7时最好。（三）石子针片状及粒径

石子中针片状含量超标时，不仅混凝土拌合物的和易性变差，而且会使混凝土的强度降低。石子的粒径过大，用在钢筋间距较小的结构中，会产生石子被卡住，混凝土浇筑不到位，产生蜂窝、孔洞等质量问题。针片状的石子

因此，骨料质量必须符合现行国家标准，地方材料尚应因地制宜。为保证质量，必须有稳定的货源，定期进行系统检验，按批检测骨料的颗粒级配，含泥量及粗骨料的针片状含量、压碎指标等，收料人员逐车对照标准目测，不符合要求的拒收。4化学外加剂

化学外加剂是在拌制混凝土过程中掺入，用于改善混凝土性能的物质。常用化学外加剂有普通减水剂、高效减水剂、引气剂、引气减水剂、缓凝剂、缓凝减水剂、早强剂、早强减水剂、防冻剂、膨胀剂、钢筋阻锈剂等。（外加剂≠减水剂）

选用外加剂时，应根据混凝土的性能要求、施工工艺及气候条件，结合混凝土的原材料性能、配合比及对水泥的适应性等因素，通过试验确定其品种和掺量。4.1主要技术指标高效减水剂的主要技术指标：减水率、含固量、含气量、凝结时间、坍落度1小时经时变化量、抗压强度比等指标。主要是：减水率和坍落度1小时经时变化量。外加剂的掺量应以外加剂质量占混凝土中胶凝材料总质量的百分数表示。外加剂掺量宜按供方的推荐掺量确定。环境变化时可适当调整。普通减水剂：宜用于最低气温5℃以上强度等级为C40以下的混凝土。进场检验项目：PH值、密度、含固量、减水率。用于自密实混凝土泵送剂的减水率不宜小于20%。脂肪族减水剂聚羧酸减水剂有些搅拌站主要使用聚羧酸减水剂。其具有掺量低，减水率高等优点，但也正是这些优点，使得我们在进行质量监控时需要做出更高的要求。4.2外加剂进厂验收控制

在外加剂取样时，不允许使用司机提供的瓶子取样，不允许司机随意取样（一个罐体的车辆除外），由验料员或试验员亲自取样，取样后进行混凝土试拌，合格后给予卸料。5水

水是混凝土的主要组成材料之一，它不仅是保证新拌混凝土有足够的流动度，以满足输送和施工的需要，也是水泥水化反应的一个反应物。

配制混凝土对拌合用水的水质有严格的质量要求。应该满足JGJ63-2006《混凝土用水标准》的规定。

混凝土用水是混凝土拌合用水和混凝土养护用水的总称，包括饮用水、地表水、地下水、再生水、混凝土企业设备洗刷水和海水等。5.1水的取样和检验1.取样

水质检验水样不应少于5L，用于测定水泥凝结时间和胶砂强度的水样不应少于3L。水质全部项目检验宜在取样后7d内完成。

放射性性检验、水泥凝结时间检验和水泥胶砂强度试件成型宜在取样后10d内完成。2.检验频率

地表水每6个月检验一次；

地下水每年检测一次；

再生水每3个月检验一次，在质量稳定一年后，可每6个月检验1次；

混凝土企业设备洗涮水每3个月检验一次，在质量稳定一年后，可一年检验1次；

当发现水受污染和对混凝土性能有影响时，应立即检验。

混凝土拌合用水不应有漂浮明显的油脂和泡沫，不应有明显的颜色和异味。

混凝土企业设备洗涮水不宜用于预应力混凝土、装饰混凝土、加气混凝土和暴露于腐蚀环境的混凝土；不得用于使用碱活性或潜在碱活性骨料的混凝土。未经处理的海水严禁用于钢筋混凝土和预应力混凝土。在无法获得水源的情况下，海水可用于素混凝土，但不宜于装饰混凝土。5.2混凝土拌合用水的要求1、新出厂的水泥为什么不能立即使用？答：新出厂水泥的温度一般较高，有的水泥厂规定应冷却至50℃使残存的游离氧化钙消解，水泥性能得到稳定时才能进行性能检验。但也有的并未能这样做到，以致有的预制厂或工地因立即使用了新出厂的水泥而引起了工程质量事故的发生。原材料基础知识问题解答（一）

2、为什么不能使用过期（水泥出厂日期超过三个月）水泥或者受潮结块的水泥？答：水泥中的活性矿物组成与空气中的水分、CO2等发生化学反应，从而导致水泥变质的现象，称为风化或者受潮。水泥在长期存放的过程中极易受潮，受潮水泥由于水化产物的凝结硬化，大都出现结块现象，失去了活性，强度下降，严重的甚至不能再用于工程中。另一方面，即使水泥不受潮，长期处于大气环境中，其活性也会降低。3、为什么水泥不能随意掺合使用？答：水泥品种很多，强度等级也各不相同，不同品种的水泥性能有些差别很大，当不同品种的水泥掺合以后，水泥性能发生变化，强度等级降低，不但造成浪费，而且往往容易发生质量事故。所以不同品种、不同强度等级的水泥应该分别储运，不能混杂，更不能掺合使用。4、“混凝土中掺粉煤灰而减少水泥是以次充好，获得经济效益”这种说法对不对？答：这种说法是错误的。混凝土中掺粉煤灰而减少水泥获得经济效益是次要因素。长期以来，实践证明：国内外在混凝土中掺入一定量粉煤灰后，除了粉煤灰本身的火山灰活性作用，生成硅酸钙凝胶，作为胶凝材料一部分起增强作用外，在混凝土的用水量不变的情况下，可以起到显著改善混凝土拌合物和易性的效应