土木工程材料：混凝土-骨料

第6章混凝土

Concrete概述1、定义：混凝土是由胶结料、和骨料混合、通过一定的工艺成型后、硬化而成的复合材料。注：胶结料可能是无机胶凝材料、有机胶凝材料或二者的复合。认识混凝土土木工程中用量最大、应用最广，对行业发展起到至关重要的作用。2、混凝土的分类

轻混凝土

0≤1950kg/m3；次轻混凝土1950kg/m3

＜

0≤2300kg/m3

；普通混凝土2300kg/m3＜

0≤2800kg/m3；重混凝土

0>2800kg/m3；

混凝土根据表观密度

0的不同：结构混凝土；道路混凝土；水工混凝土；耐热混凝土；耐腐蚀混凝土；防辐射混凝土；膨胀混凝土；装饰混凝土……混凝土根据使用功能不同：泵送混凝土喷射混凝土碾压混凝土挤压混凝土压力灌浆混凝土预应力混凝土离心混凝土等。……混凝土根据施工方法不同：普通混凝土≤C50高强混凝土C55--C80超高强混凝土>C80混凝土根据混凝土强度不同：大流动性混凝土流动性混凝土塑性混凝土低塑性混凝土干硬性混凝土混凝土根据流动性不同：一、普通混凝土的组成水泥水水泥浆砂子石子骨料新拌混凝土100%体积60~75%7~15%25~40%14~21%21~28%39~42%凝结硬化硬化混凝土混凝土外加剂

为了改善或提高混凝土的性能§6.1

普通混凝土的组成结构与性能各组成材料的作用骨料廉价的填充材料，节省水泥用量混凝土的骨架，减小收缩，抑制裂缝的扩展传力作用降低水化热提供耐磨性水泥浆润滑作用——与水形成水泥浆，赋予新拌混凝土以流动性胶结作用——包裹在所有骨料表面，通过水泥浆的凝结硬化，将砂、石骨料胶结成整体，形成固体二、硬化混凝土的结构1.宏观结构混凝土是一个砂石颗粒状骨料与水泥石形成的二相复合结构：

砂、石骨料是混凝土的骨架——分散相；

水泥石是混凝土的基体相——连续相；2.微观结构骨料，水泥水化产物，未水化水泥颗粒，气相（毛细孔、凝胶孔、气孔），液相注：骨料与水泥石间的过渡区——界面相。

1.具有符合设计要求的强度；

2.具有与施工条件相适应的和易性；

流动性、粘聚性、保水性

3.具有与工程环境相适应的耐久性；

4.材料组成经济合理、生产制作节约能源。三、土木工程对混凝土的质量要求一、水泥水泥品种的选择依据工程性质及所处的环境；施工条件；混凝土的强度等级。

注1：若用高强度等级水泥配制低强度等级混凝土时：虽然满足强度要求的水泥用量少，但难以满足混凝土的和易性和耐久性的要求，不可取。

注2：若用低强度等级水泥配制高强度等级混凝土，满足强度要求的水灰比会很小，其和易性难以满足施工要求，也不可取。§6.2水泥混凝土的组成材料

二、骨料（集料）骨料的种类按照骨料粒径粗骨料：粒径大于4.75mm的岩石颗粒，如卵石、碎石细骨料：粒径小于4.75mm的岩石颗粒，如河砂、山砂、海砂按照骨料的密度普通骨料：表观密度：2500～2700kg/m3的骨料轻骨料：表观密度：～1000kg/m3重骨料：表观密度：3500～kg/m3

由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的、粒径在0.15─4.75ｍｍ的岩石颗粒。来源不同可分为：河砂、山砂、海砂

1、砂的细度与颗粒级配

砂的细度，是指不同粒径的砂粒，混合在一起后的总体的粗细程度，按照粗细程度的不同可分为：粗砂、中砂、细砂（一）细集料FineAggregate1）砂的细度模数实验方法：筛分

1.筛孔径尺寸：4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15㎜的标准筛

2.样品重量：500g

3.计算各筛上的分计筛余百分率αi及累计筛余百分率βi4.752.361.180.600.300.15β1=α1分计筛余αi%累计筛余βi%筛余量/gm1m2m3m4m5m6α1α2α3α4α5α6β2=β1+α2β3=β2+α3β4=β3+α4β5=β4+α5β6=β5+α6细度模数的计算公式为：

μf＝3.7～3.１──粗砂；μf

＝３.0～2.3──为中砂，μf

＝2.2～1.6

──细砂，μf

＝1.5～0.6

──特细砂。建筑及道路混凝土优先用中砂注：砂的细度模数无量纲2）砂的颗粒级配注：级配分区主要以0.6筛的累计筛余百分率划分。砂的颗粒级配，即表示砂中大小颗粒的搭配情况。砂的级配区曲线III区Ⅱ区Ⅰ区2.砂的质量要求砂中有害杂质含量的规定（GB/T14684-2001）项目品质要求（按质量计）（%）I类II类III类含泥量＜1.03.05.0泥块含量0＜1.0＜2.0云母含量＜1.02.02.0轻物质＜1.01.01.0有机物含量合格合格合格硫化物、硫酸盐＜0.50.50.5氯化物＜0.010.020.06坚固性质量损失8810

注：1.砂中不应含有活性氧化硅；

2.I类砂用于C60以上的高强混凝土，II类砂用于C30─C60普通混凝土，III类砂用于低强度混凝土；

3.高速公路、一级公路、二级公路及有抗冻要求的混凝土要用II级以上砂；

1、最大粒径、颗粒级配1）石子最大粒径（Dmax）石子各粒级的公称上限粒径称为这种石子的最大粒径。最大粒径的选用原则：

(1)混凝土强度；

(2)Dmax不大于构件小断面短边长度的１／４；

(3)Dmax不大于钢筋最小净距的３／４。

(4)搅拌机以及输送管道等条件限制。（二）粗集料CoarseAggregate2）颗粒级配

粗骨料的粒级：

2.36、4.75、9.5、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.0和90ｍｍ等十二种孔径的方孔筛进行筛分。

间断级配──间断级配是人为地剔除骨料中某些粒级颗粒，从而使骨料级配不连续。特点：空隙率小，节约水泥，颗粒粒径相差较大，混凝土混合物容易产生离析现象，导致施工困难。

级配：骨料不同粒级颗粒之间的比例搭配。

连续级配──连续级配是石子粒级呈连续性，即颗粒由小到大，每级石子占一定比例。特点：混合料和易性好，不易发生离析现象。连续级配是工程上最常用的级配。注：建筑工程多用连续级配，交通工程多用间断级配。2.针片状颗粒含量

针状颗粒：颗粒长度大于该颗粒所属粒级平均粒径的2.4倍；片状颗粒：颗粒厚度小于该颗粒所属粒级平均粒径的0.4倍；针状颗粒的影响：1.降低强度；2.影响工作性；C60及以上、泵送及自密实混凝土：针片状＜10％C50─C30，针片状颗粒＜15％C10～30,＜25％3.泥及泥块

粒径小于0.08mm的粘土颗粒称为泥；泥及泥块的影响：1）影响骨料与水泥石的粘结；2）收缩大；C30及以上，＜1％C30,＜2％4.粗骨料的强度及坚固性（1）粗骨料的强度评价指标：立方体强度，压碎指标岩石立方强度试验:

用母岩制成50×50×50立方体，或直径与高度均为50mm㎝的圆柱体；

注：试样浸泡水中４８ｈ，饱和后试验

要求：岩石抗压强度与设计要求的混凝土强度等级之比，不应低于1.5。1.称取粒径9.5～19.0ｍｍ，质量为ｍ0的骨料；2.石子装入φ152㎜×120㎜的金属圆桶内；3.在试验机上3～5min施加荷载到200ｋＮ；4.再用孔径为2.36ｍｍ的筛子筛除被压碎的细粒，称取试样的筛余量（m1），5.计算压碎指标试验：δa─压碎指标值，%；ｍ0─试样质量，g；m1─压碎试验后试样筛余量，g。（2）骨料的坚固性坚固性──是指在气候、外力和其他物理力学因素作用（如冻融循环作用）下骨料抗碎裂的能力。坚固性试验：用硫酸钠溶液法检验，试样经五次干湿循环后，其质量损失应不超过规范的规定。水泥混凝土用粗骨料中有害杂质的含量，应符合GB/T14685-2001（JTGF30─2003）的规定项目指标IIIIII压碎指标（％）

卵石1216（14）16碎石1020（15）30（20）含泥量（<0.08㎜）＜0.5%1.0%1.5%泥块含量％＜00.5（0.2）0.7（0.5）针片状颗粒含量％＜51525（20）SO3含量＜0.5%1%1%有机质含量＜合格合格合格坚固性质量损失＜5%8