模块一 普通混凝土的组成材料VIP

情境六混凝土一、混凝土的定义

（一）混凝土（广义角度）

凡是以胶凝材料、粗细骨料和水（有的不加水）等按适当比例配制，并经一定的工序，最终硬化而成的人造石材。（二）水泥混凝土即以水泥、砂、石和水为主要原材料，也可加入外加剂和矿物掺合料等材料，经拌合、成型、养护等工艺制作的、硬化后具有强度的工程材料。

概述二、混凝土的分类

（一）按照表观密度的大小分类（二）按胶凝材料种类分类

按照表观密度普通混凝土轻混凝土重混凝土干表观密度为2000～2800kg/m3干表观密度不大于1950kg/m3干表观密度大于2800kg/m3按胶凝材料种类水泥混凝土沥青混凝土水玻璃混凝土等

（三）按强度等级分类（四）按用途分类

按强度等级中强混凝土高强混凝土超高强混凝土强度等级＜C30C30≤强度等级＜C60C60≤强度等级≤C100按用途结构混凝土低强混凝土强度等级＞C100耐热混凝土耐酸混凝土道路混凝土水工混凝土

（五）按施工方式分类（六）按生产方式分类

按施工方式耐热混凝土耐酸混凝土泵送混凝土喷射混凝土碾压混凝土真空吸水混凝土水下不分散混凝土按生产方式三、混凝土的特点（一）优点

1.原材料资源丰富，价格便宜

2.具有良好的可塑性

3.性能可调整性好

4.强度高，耐久性好

5.可充分利用工业废料，降低成本

6.生产能耗相对较低

（二）混凝土的缺点

1.强度受诸多因素的影响较大

2.硬化慢，生产周期较长

3.自重大、比强度值小

4.脆性大，抗拉强度低，易开裂

5.导热系数较大，绝热性能较差四、混凝土的发展趋势（一）商品混凝土

（二）高性能混凝土（简称HPC）

1.新拌混凝土要求高工作性

2.硬化混凝土要求高强度的同时还要求具有高耐久性

模块一普通混凝土的组成材料普通混凝土是由水泥、砂和石子组成，通常还掺加一定量的矿物掺合料和适量外加剂等组成。

砂、石主要起骨架作用，还可约束混凝土硬化过程中产生的收缩。在混凝土硬化前水泥浆起润滑作用；硬化后,起胶结作用。外加剂和矿物掺合料可以改善混凝土的某些性能。

一、水泥（一）水泥品种的选择水泥品种应根据设计、施工要求以及工程所处环境条件确定，以满足混凝土强度和耐久性要求。

（二）水泥强度等级的选择

水泥强度等级应与混凝土强度等级相适宜。原则上低强度等级的混凝土选用低强度等级的水泥，高强度等级的混凝土选用高强度等级的水泥。一般情况下，水泥的强度为混凝土强度的1.5～2.0倍。二、细骨料

混凝土用细骨料天然砂（用的最多）人工砂混合砂河砂海砂山砂混凝土用骨料粗骨料细骨料公称粒径小于5.00mm公称粒径大于5.00mm

（一）砂的粗细程度和颗粒级配砂的粗细程度是指不同粒径的砂混合在一起后总体上的粗细程度。

砂的颗粒级配是指不同公称粒径砂颗粒的分布情况，直接影响砂在堆积状态下的堆积密度和空隙率。粗细适宜、级配良好，即总的表面积小、总的空隙率小。

骨料的颗粒级配示意图

累计筛余与分计筛余的关系

筛孔的公称直径（mm）各筛筛余试样的质量（g）分计筛余（%）累计筛余（%）5.002.501.250.630.3150.16表6-1

细度模数的计算

砂的粗细程度按细度模数分为粗、中、细、特细四级。粗砂：=3.7～3.1；中砂：=3.0～2.3；细砂：=2.2～1.6；特细砂：=1.5～0.7。除特细砂外，砂的颗粒级配可按公称直径0.63mm筛孔（控制粒径）的累计筛余分成三个级配区，见表6-2，且砂的颗粒级配应处于表6-2的某一区内。

砂颗粒级配区

级配区累计筛余（%）公称粒径Ⅰ区Ⅱ区Ⅲ区5.00mm10～010～010～02.50mm35～525～015～01.25mm65～3550～1025～00.63mm85～7170～4140～160.315mm95～8092～7085～550.16mm100～90100～90100～90表6-2（二）含泥量、泥块含量和石粉含量

含泥量天然砂中公称粒径小于0.08mm颗粒的含量泥块含量砂中公称粒径大于1.25mm，经水洗、手捏后变成0.63mm颗粒的含量石粉含量人工砂或混合砂中公称粒径小于0.08mm，且其矿物组成和化学成分与被加工母岩相同的颗粒含量表6-3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含泥量、泥块含量、石粉含量定义天然砂中含泥量、泥块含量表6-4（三）砂的坚固性砂的坚固性是指砂在气候、环境变化或其他物理因素作用下抵抗破裂的能力。砂的坚固性采用硫酸钠溶液法检验。（四）砂的压碎指标

砂的压碎指标是指人工砂抵抗压碎的能力，砂的粒径在0.315mm～5.00mm范围内。

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（合格)≤2.0≤3.0≤5.0人工砂或混合砂石粉含量表6-5测定方法将样品筛分成四个粒级：5.00mm～2.50mm、2.50mm～1.25mm、1.25mm～0.63mm、0.63mm～0.315mm，每级试样质量不得少于1000g。按规定方法装入钢模内加荷、卸荷、筛分，称出该粒级试样的筛余量（m1），第i单级砂样的压碎指标按下式计算：式中—第i单级砂样压碎指标，%；—第i单级试样的质量，g；—第i单级试样的压碎试验后筛余的试样质量，g。

以三份试样试验结果的算术平均值作为各单级试样的测定值。

四级砂样总的压碎指标按下式计算：式中—总的压碎指标，%；a1、

a2、a3、a4—公称直径分别为2.50mm、1.25mm、0.63mm、0.315mm各方孔筛的分计筛余,%；—公称粒级分别为5.00mm～2.50mm、

2.50mm～1.25mm、

1.25mm～0.63mm、

0.63mm～0.315单级试样压碎指标，%。

人工砂的总压碎指标值应小于30

%。

（五）有害物质含量（六）碱活性

碱活性骨料是指能在一定条件下与混凝土中的碱发生化学反应导致混凝土产生开裂甚至破坏的骨料。经判断为有潜在危害时，应控制混凝土中碱含量不超过3kg/m3，或采用能抑制碱骨料反应的有效措施。

砂中的有害物质云母轻物质有机物硫化物、硫酸盐氯离子与水泥的粘结性差，影响混凝土强度和耐久性砂中表观密度＜2000kg/m3的物质，易上浮影响水泥的正常水化，降低混凝土强度对水泥石有侵蚀作用会引起钢筋的锈蚀，导致混凝土沿顺筋方向开裂三、粗骨料（卵石、碎石）

（一）颗粒级配和最大粒径1.颗粒级配

粗骨料在混凝土中起总体骨架作用，其颗粒间的空隙由水泥浆所填充，良好的颗粒级配可使颗粒间的空隙减小，混凝土越密实，在提高混凝土强度和耐久性的同时，还可节约胶凝材料用量。

测定方法筛分析法

分计筛余和累计筛余的计算与砂相同。

粗骨料的级配连续粒级单粒级有利于改善混凝土拌合物的和易性，混凝土不易发生分层和离析现象能使骨料总体上的空隙更小，骨架更加密实，可节约胶凝材料

2.最大粒径

最大粒径粗骨料公称粒级的上限。

根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204—2002）的规定，混凝土用粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小净距的3/4；对于混凝土实心板，骨料的最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。

（二）针、片状颗粒

针状颗粒凡岩石颗粒的长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者。

片状颗粒厚度小于平均粒径的0.4倍者。

（三）含泥量和泥块含量含泥量和泥块含量对混凝土性能的影响与砂中的相同。

（四）强度

1.岩石抗压强度

试样边长为50mm的立方体，或钻取直径和高度均为50mm的圆柱体，在吸水饱和状态下测定岩石抗压强度。岩石的抗压强度应比所配制的混凝土强度至少高20%。

当混凝土强度等级大于或等于C60时，应进行岩石抗压强度检验。

2.压碎指标

试样：风干状态、公称粒径为10.0～20.0mm的颗粒按规定装入圆筒加荷卸荷。

称出试样的质量（m0）用公称粒径为2.50mm的方孔筛筛出被压碎的细粒，称量剩留在筛上的试样质量（m1）。碎石或卵石的压碎指标（）按下式计算：

压碎指标愈小，说明骨料抵抗受压破坏的能力愈强。（五）坚固性

碎石或卵石的坚固性是指其在气候、环境变化或其他物理因素作用下抵抗破裂的能力，用硫酸钠溶液法检验。

（六）有害物质含量

有害物质包括：硫化物、硫酸盐及卵石中的有机物。

（七）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。

经检验，当判定骨料存在碱—碳酸盐反应危害时，不宜用作混凝土的骨料；当判定存在碱—硅反应危害时，应控制混凝土中的碱含量不宜超过3kg/m3，或采用能抑制碱—骨料反应的有效措施。四、混凝土拌合及养护用水对混凝土用水的质量要求：不影响混凝土的凝结硬化；无损于混凝土强度发展及耐久性；不加快钢筋的锈蚀；不引起预应力钢筋脆断；不污染混凝土表面质量。五、混凝土外加剂

混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或搅拌过程中加入的、用以改善新拌混凝土和（或）硬化混凝土性能的材料。

（一）外加剂的分类

1.改善混凝土拌合物流变性能的外加剂

2.调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂

3.改善混凝土耐久性的外加剂

4.改善混凝土其他性能的外加剂

（二）常用外加剂的品种

1.减水剂

减水剂是指掺入混凝土拌合物中后，在保持混凝土拌合物流动性不变的情况下，能够减少拌合用水量的外加剂。

（1）减水剂的作用原理

起分散和润滑作用。

（2）减水剂的技术经济效果

1）增大流动性

2）节约胶凝材料

3）提高混凝土强度

4）提高混凝土耐久性

（3）常用减水剂的品种及使用范围

1）木质素磺酸盐类减水剂木钙应用最为广泛

具有缓凝、引气作用。可用于大体积混凝土和一般混凝土工程，并可制备高强、高性能混凝土；不宜单独用于蒸养混凝土和低温季节施工的混凝土。

2）多环芳香族硫酸盐类减水剂

属于高效减水剂，其中萘系减水剂应用较多。萘系减水剂减水效果良好，还有早强作用。适用于高强、高性能混凝土，泵送混凝土及冬期施工的混凝土。

3）水溶性树脂磺酸盐类减水剂

属于高效减水剂。适用于配制高强混凝土、高性能混凝土、流态混凝土等。4）糖类减水剂

其效果与木钙减水剂相近，其缓凝作用较明显，但后期强度增长较快。

2.缓凝剂

缓凝剂是指能延长混凝土凝结时间的外加剂。

（1）缓凝剂的作用机理

一般认为，主要是缓凝剂分子吸附于水泥颗粒表面，一方面抑制和减缓水泥水化及固相物的生成；另一方面能对水泥水化所生成的胶体状产物起稀释作用，阻碍胶体凝聚，从而延缓了混凝土的凝结时间。

（2）常用的缓凝剂品种

主要有糖类、木质素磺酸盐类、烃基羟酸及其盐类、无机盐类等。

（3）缓凝剂的适用范围

适用于大体积混凝土、泵送混凝土等。柠檬酸及酒石酸钾钠等缓凝剂不宜单独用于水泥用量较低、水胶比较大的贫混凝土。

3.引气剂

引气剂是指在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡且能保留在硬化混凝土中的外加剂。

（1）引气剂对混凝土性能的影响

1）改善混凝土拌合物的和易性

2）提高混凝土的抗渗性和抗冻性

3）降低混凝土强度和弹性模量

（2）引气剂的适用范围

1）引气剂可用于抗冻混凝土、抗渗混凝土、抗硫酸盐混凝土、泌水严重的混凝土和贫混凝土、轻骨料混凝土、人工骨料配制的混凝土、高性能混凝土以及有饰面要求的混凝土。

2）引气剂不宜用于蒸养混凝土、预应力混凝土。

4.泵送剂

泵送剂是指能改善混凝土泵送性能的外加剂。

泵送剂适用于工业与民用建筑及其他构筑物泵送施工的混凝土