四、五水泥混凝土与砂浆

水泥混凝土与砂浆

简介

普通混凝土

轻混凝土

其它品种的混凝土

砂浆简介一、混凝土的概念：混凝土是由胶凝材料，水和粗、细骨料按适当比例配合、拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。“混凝土”—“砼”二、混凝土的分类：（一）按表观密度的大小分类：

1、重砼—干

>2600kg/m32、普通砼—干

=1950~2500kg/m33、轻砼—干

<1950kg/m3

轻砼又分为：（1）轻骨料砼—干

=800~1950kg/m3

（2）多孔砼—干

=300~1000kg/m3

（3）大孔砼：普通大孔砼—干

=1500~1900kg/m3

轻骨料大孔砼——干

=500~1500kg/m3（二）按混凝土的抗压强度的大小分类：

1、普通砼

2、高强砼—fcu60MPa3、超高强砼—fcu100MPa（三）按砼生产和施工方法的不同可分为：泵送砼、喷射砼、碾压砼、压力灌浆砼及商品砼等。（四）根据用途不同可分为：结构砼、防水砼、道路砼、水工砼、耐热砼、耐酸砼、防射线砼、膨胀砼等。（五）根据所用胶凝材料的不同可分为：水泥砼、沥青砼、石膏砼、水玻璃砼、硅酸盐砼及聚合物砼等。第一节普通混凝土一:对普通混凝土的基本要求二:普通混凝土的组成材料三:普通混凝土的主要技术性质四:混凝土外加剂五:混凝土质量控制六:混凝土的配合比设计一:对普通混凝土的基本要求1、满足设计强度要求2、满足施工和易性要求3、满足耐久性要求4、经济性要求二:普通混凝土的组成材料一、水泥二、砂子三、石子四、水一、水泥品种：要满足使用环境（施工环境和使用环境）对耐久性的要求。标号（强度等级）：水泥强度为混凝土强度的0.9~2.0倍。C30以下混凝土为1.5~2.0倍；

C30以上混凝土为1.5~0.9倍。二、砂子砂：粒径在0.15~4.75ｍｍ之间的集料，称为砂。来源：天然砂（山砂、河砂、海砂）、人工砂和混合砂。混凝土用砂的质量要求

Ａ：粗细程度与颗粒级配Ｂ：砂的视密度、堆积密度、空隙率Ｃ：有害杂质含量

D：坚固性

砂子的粗细程度与颗粒级配

粗细程度是指不同粒径的砂粒，混合在一起总的粗细程度。砂的粗细用细度模数μｆ＝(A2+A3+A4+A5+A6-5A1)/(100-A1)来表示。细度模数为3.7~3.1时为粗砂；

3.0~2.3时为中砂；

2.2~1.6时为细砂。颗粒级配是指集料中大小颗粒的搭配情况。用级配区来衡量砂的级配好坏。级配良好的粗砂表面积小、孔隙率小。

砂子的有害杂质含量

项目质量指标泥块含量,%,（按质量计）C30以上不超过1%;小于C30不超过2%云母含量,%,不大于2轻物质含量,%,不大于1硫化物及硫酸盐含量(SO3),%,不大于1有机物含量颜色不应深于标准色,如深于标准色则应进行强度复核试验,抗压强度比不低于0.95三、石子石子（粗集料）－碎石、卵石：粒径大于4.75毫米的岩石颗粒，称为粗集料。1：颗粒级配和最大粒径2：石子的强度3：坚固性4：颗粒形状5：有害杂质含量

1：颗粒级配和最大粒径颗粒级配与砂子的颗粒级配一样，把满足某一筛分区的石子，定义为相应的公称粒级。公称粒级的上限称为最大粒径。石子的最大粒径在满足下列条件的前题下尽量大

①不得大于结构最小截面的最小边长的1/4。

②不得大于钢筋最小净距的3/4。

③混凝土实心板，允许采用最大粒径为板厚1/2的颗粒，但最大粒径不得超过50mm。

2：有害杂质含量项目质量指标泥块含量（按质量计）C30及以上不超过0.5%;小于C30不超过0.7%含泥量,%C30及以上不超过1%;小于C30不超过2%硫化物及硫酸盐含量(SO3)不大于1有机物含量

颜色不应深于标准色,如深于标准色则应进行强度复核试验,抗压强度比不低于0.953：石子的强度原岩强度：5×5×5ｃｍ或φ５×５ｃｍ试件，浸泡48小时的抗压强度与混凝土的强度之比不得小于1.5。火成岩不低于80MPa；变质岩不低于60MPa；水成岩不低于30MPa。压碎指标：将气干状态10~20mm的石子装入压碎指标测定仪，在压力机上加荷至200KN卸荷后，用2.5mm筛过筛，筛余质量为m1

压碎指标=(m0-m1)/m0混凝土强度等级55~C40小于等于C35水成岩≤10%≤16%变质岩或深成火成岩≤12%≤20%火成岩≤13%≤30%卵石≤12%≤16%四、水Ａ：不含对水泥凝结硬化有影响的物质。油、脂、糖。Ｂ：不含对水泥有侵蚀性的物质。酸水、硫酸盐、镁盐Ｃ：不含对钢筋有锈蚀作用的物质。氯离子、酸水、硫酸盐。 使用饮用水和清洁天然水，作为混凝土的拌合水和养护用水。项目预应力砼钢筋砼素砼PH值>4>4>4不溶物mg/l<2000<2000<5000可溶物mg/l<2000<5000<10000氯化物(Cl-)mg/l<500<1200<3500硫酸盐(SO42-)mg/l<600<2700<2700硫化物(S2-)mg/l<100----------三:普通混凝土的主要技术性质混凝土凝结硬化前称为混凝土混合物或混凝土拌合物。混凝土混合物凝结硬化后称为混凝土。（一）普通混凝土的和易性（拌合物）（二）强度、强度等级（三）变形性能（四）混凝土的耐久性（一）普通混凝土的和易性1：和易性概念2：和易性测试方法3：影响和易性的因素4：改善和易性的措施

1：和易性概念（1）混凝土凝结前易出现的问题：Ａ、离析：混合物各组分分离，造成不均匀和失去连续性的现象。Ｂ、泌水：浇注成型后，凝结以前，水在表面或粗集料、钢筋下部聚积析出的现象。危害：浮浆；粉尘；耐久性差；砂纹等。（2）和易性：全部含义是流动性、可塑性、稳定性和易密性。

流动性:混凝土拌合物在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。取决于固液比。

粘聚性：混凝土拌合物在施工过程中，组成材料趋于聚集在一起的性能。粘聚性不良将产生分层、离析。

保水性：混凝土拌合物在施工过程中，保持水分不致泌水的能力。2：和易性测试方法1、坍落度法：在自重作用下产生塑性变形。可用极限剪切应力来解释。2、ＶＢ稠度：有机玻璃板重2750±50克，直径230，振动频率3000次/分；测试范围5～30秒（干硬性混凝土）。ＶＢ＝(V0/Vt)·t砼拌合物和易性实验设备3：影响和易性的因素Ａ：单位加水量Ｂ：水灰比和集灰比Ｃ：砂率Ｄ：组成材料的特性： 水泥的矿物组成、保水性、标准稠度用水量等 集料的种类、表面状况等。Ｅ：外加剂 减水剂；塑化剂Ｆ：温度、时间：4：改善和易性的措施Ａ：选用最佳砂率Ｂ：改善砂、石级配Ｃ：尽量采用较粗的砂石Ｄ：增加水泥浆量Ｅ：使用外加剂（减水剂、塑化剂）

（二）强度、强度等级

1：强度

2：影响强度的因素

3：提高混凝土强度的措施

1：强度

混凝土的强度包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、抗弯强度、与钢筋粘结强度、棱柱抗压强度。 混凝是由于横向受拉而破坏的。这说明混凝土是抗压强度较高、抗拉强度较低的材料。 产生抗拉破坏的原因是原来结构中存在大量的裂纹和孔隙，在垂直于加荷方向的拉应力推动裂缝扩展而发生破坏。 混凝土强度等级按混凝土立方抗压强度标准值划分为c7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55和C60十二个强度等级。立方抗压强度标准值是具有95%强度保证率的标准（试件150mm、200C、RH>90%、28天抗压强度）立方抗压强度。2：影响强度的因素Ａ：水灰比Ｂ：水泥强度Ｃ：集料品种Ｄ：温度、湿度Ｅ：龄期Ｆ：施工操作3：提高混凝土强度的措施Ａ：高标号水泥，快硬水泥Ｂ：采用较小的水灰比Ｃ：采用级配良好、颗粒形状好的集料Ｄ：热养护Ｅ：采用机械施工Ｆ：掺入早强剂；减水剂（三）变形性能1：化学收缩2：干湿变形3：温度变形4：在荷载作用下的变形Ａ：短期荷载作用下的变形Ｂ：在长期荷载作用下的变形－－徐变

1：化学收缩

水泥水化产物的体积，比反应前物系的总体积小，而使混凝土收缩。与时间成对数关系。40天内增长较快，以后逐渐稳定。是不可恢复的收缩。2：干湿变形

Ａ：残余收缩占30～60％Ｂ：与水泥品种、水泥用量和用水量有关Ｃ：砂、石形成骨架，抵抗收缩Ｄ：加强养护减小收缩，压蒸效果最好3：温度变形

线膨胀系数：0.00001

Ａ：短期荷载作用下的变形

在压力作用下，经裂缝压合、裂缝引发、裂缝稳定扩展和裂缝迅速扩展而破坏。由于混凝土的细观不均质性，这就决定了混凝土是弹塑性体。在外力作用下即发生弹性变形，又发生塑性变形。Ｂ：在长期荷载作用下的变形

混凝土在长期荷载作用下，沿着作用力方向的变形会随时间不断增加，这种变形称为徐变。一般2～3年后才逐渐趋于稳定。影响徐变的因素：湿度；加荷时混凝土的强度；外加应力大小方向；集料弹性模量与集料体积率；混凝土尺寸；温度。徐变的后果：对钢筋混凝土构件，能消除应力集中，使应力重新分配；对大体积混凝土，消除部分温度应力；使预应力钢筋混凝土的预应力受到损失。（四）混凝土的耐久性1：耐久性的概念：在环境介质作用下，混凝土保持其物理力学性能的能力。包括抗冻性、抗渗性、抗蚀性、抗碳化性、碱集料反应等。2：提高混凝土耐久性的措施

Ａ：合理选择水泥品种 Ｂ：控制水灰比和水泥最小用量 Ｃ：选择较好的砂石 Ｄ：掺加外加剂：引气剂、减水剂 Ｅ：改善混凝土的施工操作方法四:混凝土外加剂

外加剂：是在拌制混凝土过程中掺入的，能明显改善混凝土性能的，掺量一般不超过水泥质量5％的化学外加物。是混凝土的第五种组成材料。混凝土外加剂按化学成分分为有机和无机外加剂两类。按作用分为：影响混凝土混合物性能的（减水剂、塑化剂、引气剂）；影响凝结硬化过程（早强剂、速凝剂、缓凝剂）；其它作用（抗渗剂、防冻剂、阻锈剂、膨胀剂）。减水剂减水剂：在保持混凝土流动性不变的情况下，能减少用水量；或者在不增加用水量的情况下能提高混凝土流动性的外加剂。1：减水机理：破坏水泥浆的絮凝结构，释放出自由水，使混凝土的流动性提高。由于分散作用，使混凝土有一定的缓凝。2：常用减水剂：木钙、萘系减水剂、水溶性树脂减水剂、糖蜜类减水剂早强剂

早强剂：能提高混凝土的早期强度，对后期强度无显著影响的外加剂。早强剂的早强机理：改变水化反应历程或水化产物从而加速水化；或加速水化改善孔结构。

早强剂主要有以下几种：氯化钙 硫酸钠 三乙醇胺

引气剂

引气剂：能使混凝土混合物中产生一定量的微小独立空气泡，均匀分布在其中的外加剂。

松香热聚物：松香经硫酸、石碳酸加热起聚合反应，再经氢氧化钠中和。可降低表面张力。混凝土的流动性增加，耐久性提高（抗渗、抗冻）。掺量万分之0.5～1.2。

缓凝剂、密实剂、抗冻剂、速凝剂缓凝剂：能延缓混凝土的凝结时间，而不显著影响混凝土后期强度的外加剂。常用的缓凝剂有Ｍ剂、糖蜜、柠檬酸。密实剂：氯化铁、氯化铝等。抗冻剂：降低水的冰点或早强（CaCl2、NaNO2等）速凝剂：红星—Ｉ（Na2AlO240%；Na2CO340%；CaO20%）

711型（Na2AlO2CaSO4

）混凝土强度验收混凝土强度验收的评定标准：ＧＢ107—87

Ａ：统计方法一：当混凝土生产条件在较长时间内能保持一致，每批混凝土强度变异系数基本稳定，每批的强度标准差可按常数考虑。 Ｂ：统计方法二：当混凝土的生产条件在较长时间内不能保持一致，或生产期较短，无法积累强度数据以计算标准差，检评中的标准差直接根据验收抽样的强度数据确定。此时应由不少于10组的试件组成一个验收批。 Ｃ：非统计方法：对于小批量混凝土，其试件组数不足10组时，不具备按统计方法评定混凝土强度的条件时，采用非统计方法。

平均强度标准差变异系数概率度保证率

评定方法注：fcu,min－－混凝土抗压强度最小值

fcu,k－－－设计强度等级（抗压强度标准值）

λ1λ2－－统计方法二，合格判定系数基本要求

同时要求统计方法一

f平均≥fcu,k+0.7σ0fcu,min≥fcu,k-0.7σ0

当≤C20时,fcu,min≥0.85fcu,k当＞C20时,fcu,min≥0.90fcu,k

统计方法二f平均-λ1σ0≥0.9fcu,kfcu,min≥λ2fcu,k

试件组数不少于10组非统计方法f平均≥1.15fcu,kfcu,min≥0.95fcu,kλ1

、λ2

试件组数10~1415~24≥25λ11.701.651.60λ20.900.850.85六:混凝土的配合比设计1：设计要求：强度要求；施工和易性要求；耐久性要求；经济性要求。2：初步配合比设计：Ａ：原材料选择：砂、石、水泥。Ｂ：确定配制强度： ｆh＝ｆcu,k＋ｔσC：计算水灰比：ｆh＝ｆcＡ（Ｃ/W—B)

Ｄ：选择用水量：mW(kg/m3)Ｅ：确定水泥用量

mc=mW/(W/C)Ｆ：校核耐久性：Ｇ：选择砂率：SP=ms/(ms+mG)Ｈ：计算砂石用量：

a：绝对体积法：mc/ρc+ms/ρs+mG/ρg+mW/ρw+10α=1000b：假定表观密度法：mc+ms+mG+mW=ρh3：基准配合比

在初步计算配合比的基础上，通过试验调整配比使混合物的和易性满足要求的配合比，称为基准配合比。4：试验室配合比计算的初步配合比不一定满足强度的要求，调整水灰比，使其强度满足要求。满足强度要求的基准配合比称为试验室配合比。5：施工配合比由于施工工地所使用的砂、石子都含有一定水分，而试验室配合比是以干燥材料为基准的。故不能直接应用于现场。要经含水率校正。

mc施工=mc试验室

ms施工=ms试验室(1+a%)

mG施工=mG试验室(1+b%)

mW施工=mW试验室-ms试验室a%-mG试验室b%第二节轻混凝土一：轻集料混凝土：1：组成：轻粗集料、轻细集料或普通砂、水泥、水2：特点：Ａ：比强度高。Ｂ：隔热性能好：导热系0.18~0.7KCal/m.h.Ｃ：弹性模量小，比普通混凝土低25％到50Ｄ：耐火性好；Ｅ：抗冻、抗渗性好3：轻集料混凝土的结构特征

一强一弱：集料弱、粘结面强。4：技术性质：Ａ：强度等级;

Ｂ：和易性Ｃ：变形性能;

Ｄ：热工性能;

Ｅ：耐久性;5：配合比设计：设计要求：见前面混凝土的设计要求设计过程：选择原材料；确定配制强度；确定水泥用量；确定净用水量；确定砂率（轻集料混凝土中的砂率是体积砂率－－细集料的体积与集料体积之比）；计算粗细集料用量。二：大孔混凝土：无砂混凝土，多采用单一粒级集料特点：强度低；表观密度小；导热系数小；收缩小；水泥用量少。三：多孔混凝土：一种不用集料，内部充满着大量细小封闭的气孔，孔隙率极大的混凝土。根据原材料和生产工艺的不同分为加气混凝土和泡沫混凝土。第三节其它品种的混凝土一：防水混凝土： 普通防水砼、外加剂防水砼、特种水泥防水砼。二：耐热混凝土： 硅酸盐水泥耐热砼、铝酸盐水泥耐热砼、水玻璃耐热砼。三：耐酸混凝土：水玻璃砼。四：纤维混凝土： 钢纤维、玻璃纤维、石棉等。五：防辐射混凝土： 防Ｘ射线、α射线、β射线、γ射线的辐射。六：聚合物混凝土： 聚合物水泥砼、聚合物浸渍砼、聚合物胶结砼。七：特细砂混凝土： 宜采用低砂率、低流动性，并控制砂的含泥量。混凝土的干缩较大应注意早期养护。八：硅酸盐混凝土： 常压蒸养（90℃～100℃）、高压蒸养（175℃；0.8Mpa）。 常用材料：粉煤灰、炉渣、粒化高炉矿渣、石灰、石膏。九：喷射混凝土： 需掺加速凝剂，宜采用普通水泥、骨料级配良好、10毫米以上的粗骨料在30％以下，不宜采用细砂。第四节砂浆一、砂浆的分类、组成材料及技术性质（一）砂浆的分类：

1、按所用的胶凝材料分类：

水泥砂浆、石灰砂浆、混合砂浆、聚合物砂浆等。

2、按功能分类：砌筑砂浆、抹面砂浆、装饰砂浆、绝热砂浆、防水砂浆等。（二）、砂浆的组成材料建筑砂浆的组成材料主要有：胶结材料、砂、掺加料、水和外加剂等1、胶结材料

建筑砂浆常用的胶结材料有：水泥、石灰、石膏等.在选用时应根据使用环境、用途等合理选择。在干燥条件下使用的砂浆即可选用气硬性胶凝材料（石灰、石膏），也可选用水硬性胶凝材料（水泥）；若在潮湿环境或水中使用的砂浆则必须选用水泥作为胶结材料。

2、砂

建筑砂浆用砂，应符合混凝土用砂的技术要求。砌筑砂浆用砂，优先选用中砂，即可满足和易性要求，又可节约水泥。毛石砌体宜选用粗砂。3、掺加料

掺加料是指为改善砂浆和易性而加入的无机材料，例如:石灰膏、电石膏、粘土膏、粉煤灰等。掺加料对砂浆强度无直接贡献。它们都需要经孔径不大于3mm×3mm的网过滤后方可使用。

《砌筑砂浆配合比设计规程》(JGJ98-2000)规定：石灰膏、粘土膏和电石膏试配时的稠度，应为120±5mm。

4、水

对水质的要求，与混凝土的要求基本相同。5、外加剂

砂浆掺入外加剂是发展方向。砂浆中掺入的砂浆外加剂，应具有法定检测机构出具的该产品砌体强度型式检验报告，并经砂浆性能试验合格后，方可使用。应用于建筑砂浆的常用外加剂是引气剂。

（三）砂浆的技术性质1、砂浆的和易性

砂浆的和易性包括流动性和保水性。砂浆的流动性也叫稠度，是指在自重或外力作用下流动的性能，用砂浆稠度测定仪测定，以沉入度（mm）表示。沉入度越大，流动性越好。砂浆的保水性是指新拌砂浆保持其内部水分不泌出流失的能力。保水性不良的砂浆在存放、运输和施工过程中容易产生离析泌水现象。砂浆的保水性用砂浆分层度测量仪来测量，以分层度（mm）表示，分层度大的砂浆保水性差，不利于施工。2、砂浆强度等级

砂浆强度等级是以边长为7.07cm的立方体试块，按标准条件(在（20±3）℃温度和相对湿度为60％～80％的条件下或相对湿度为90％以上的条件)下养护至28d的抗压强度值确定。砂浆的强度等级分为M2.5、M5、M7．5、M10、M15、M20等6个等级。用于不吸水底面(如密实的石材)的砂浆抗压强度，与混凝土相似，主要取决于水泥强度和水灰比。关系式如下：用于吸水底面(如砖或其他多孔材料)的砂浆，抗压强度主要取决于水泥强度及水泥用量，而与砌筑前砂浆中的水灰比基本无关。其关系式如下：

3、收缩性能

收缩性能是指砂浆因物理化学作用而产生的体积缩小现象。其表现形式为由于水分散失和湿度下降而引起的干缩、由于内部热量的散失和温度下降而引起的冷缩、由于水泥水化而引起的减缩和由于砂颗粒沉降而引起的沉缩。4、粘结力

砂浆的粘结力主要是指砂浆与基体的粘结强度的大小。砂浆的粘结力是影响砌体抗剪强度、耐久性和稳定性，乃至建筑物抗震能力和抗裂性的基本因素之一。通常，砂浆的抗压强度越高粘结力越大二、砌筑砂浆的配合比设计1、砌筑砂浆的技术条件

将砖、石及砌块粘结成为砌体的砂浆称为砌筑砂浆。按国家行业标准JGJ98-2000《砌筑砂浆配合比设计规程》规定，砌筑砂浆需符合以下技术条件：

①砌筑砂浆的强度等级宜采用M20，M15，M10，M7.5，