土木工程材料普通混凝土的組成材料

土木工程材料普通混凝土的組成材料第1頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六

普通混凝土的組成材料

水泥+水+砂+石子+摻和料和外加劑水泥+水——水泥漿（Paste）水泥漿＋砂——水泥砂漿（Mortar）水泥砂漿＋石子——混凝土（Concrete）外加劑－Admixture摻和料－mineralmixture第2頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六混凝土的分類

(一)按表觀密度分類1.普通混凝土其表觀密度為2100-2500kg/m3,一般多在2400kg/m3左右。它是用普通的天然砂、石作骨料配制而成，為建筑工程中最常用的面廣量大的混凝土，通常簡稱混凝土。主要用作各種建筑的承重結(jié)構(gòu)材料。2.輕混凝土其表觀密度小于1950kg/m3。它是采用輕質(zhì)多孔的骨料,或者不用骨料而摻入加氣劑或泡沫劑等造成多孔結(jié)構(gòu)的混凝土。其用途可分為結(jié)構(gòu)用、保溫用和結(jié)構(gòu)兼保溫等幾種。3.重混凝土其表觀密度大于2600kg/m3。它是采用了密度很大的重骨料—重晶石、鐵礦石、鋼屑等配制而成，也可以同時采用重水泥—鋇水泥、鍶水泥進行配制。重混凝土具有防射線的性能，故又稱防輻射混凝土，主要用作核能工程的屏蔽結(jié)構(gòu)材料。第3頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六混凝土的分類

(二)按用途分類結(jié)構(gòu)混凝土(即普通混凝土)防水混凝土耐熱混凝土耐酸混凝土裝飾混凝土大體積混凝土膨脹混凝土防輻射混凝土道路混凝土第4頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六混凝土的分類

(三)按所用膠凝材料分類水泥混凝土瀝青混凝土聚合物水泥混凝土樹脂混凝土石膏混凝土水玻璃混凝土硅酸鹽混凝土第5頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六混凝土的分類

(四)按生產(chǎn)和施工方法分類預(yù)拌混凝土(商品混凝土)泵送混凝土噴射混凝土壓力灌漿混凝土(預(yù)填骨料混凝土)擠壓混凝土離心混凝土真空吸水混凝土碾壓混凝土熱拌混凝土第6頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六混凝土的分類

(五)按抗壓強度分類低強混凝土<30MPa高強混凝土>61MPa超高強混凝土>100Mpa第7頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六混凝土的特點

優(yōu)點：

1.原材料來源豐富，造價低廉

2.混凝土拌合物具有良好的可塑性

3.配制靈活、適應(yīng)性好

4.抗壓強度高

5.與鋼筋能很好配合

6.耐久性良好

7.耐火性好

8.生產(chǎn)能耗較低缺點：1.自重大，比強度小2.抗拉強度低3.導(dǎo)熱系數(shù)大4.硬化較慢，生產(chǎn)周期長第8頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六混凝土發(fā)展趨向

預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土高強混凝土高性能混凝土綠色混凝土復(fù)合混凝土第9頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六混凝土中各組成材料的作用在混凝土中，砂、石起骨架作用，稱為骨料。水泥與水形成水泥漿，水泥漿包裹在骨料表面并填充其空隙。在混凝土硬化前，水泥漿起潤滑作用，賦予混凝土拌合物一定的流動性，便于施工。水泥漿硬化后，起膠結(jié)作用，把砂石骨料膠結(jié)在一起，成為堅硬的人造石材——混凝土，并產(chǎn)生力學(xué)強度。

第10頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六混凝土工程特點或所處環(huán)境條件優(yōu)先選用可以使用不得使用環(huán)境條件在普通氣候環(huán)境中普通水泥礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復(fù)合水泥干燥環(huán)境中普通水泥礦渣水泥火山灰水泥、粉煤灰水泥在高濕環(huán)境中或永遠處于水下礦渣水泥普通水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復(fù)合水泥嚴寒地區(qū)露天、寒冷地區(qū)處于水位升降區(qū)普通水泥礦渣水泥火山灰水泥嚴寒地區(qū)處于水位升降區(qū)普通水泥礦渣水泥、火山灰水泥受侵蝕性環(huán)境水或侵蝕性氣體作用根據(jù)侵蝕性介質(zhì)的種類、濃度等具體條件按專門（或設(shè)計）規(guī)定選用工程特點厚大體積混凝土礦渣水泥、粉煤灰水泥普通水泥快硬硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥要求快硬混凝土快硬硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥高強混凝土硅酸鹽水泥普通水泥、礦渣水泥火山灰水泥、粉煤灰水泥有抗?jié)B性要求混凝土普通水泥、火山灰水泥礦渣水泥有耐磨性要求混凝土普通水泥、硅酸鹽水泥第11頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六骨

料對骨料要求主要有：有害雜質(zhì)含量少具有良好的顆粒形狀，適宜的顆粒級配和細度；表面粗糙，與水泥粘結(jié)牢固性能穩(wěn)定、堅固耐久等。第12頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六二、細骨料FineAggregate定義：粒徑在（0.15－4.75）mm之間的巖石顆粒稱為細骨料。分類：天然砂——天然砂是由天然巖石經(jīng)長期風(fēng)化等自然條件作用而形成的。人工砂——人工砂是將天然巖石軋碎而成，其顆粒棱角多，較潔凈，但片狀顆粒及細粉含量較多，且成本較高，一般只在當(dāng)?shù)厝狈μ烊簧霸磿r才采用人工砂。第13頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六分

類天然砂：河砂、湖砂、海砂、山砂河砂、湖砂和海砂由于長期受水流的沖刷作用，顆粒表面比較圓滑，比較潔凈，且產(chǎn)源較廣，但海砂中常含有貝殼碎片及可溶鹽等有害雜質(zhì)。山砂顆粒多具棱角，表面粗糙，砂中含泥量及有機質(zhì)等有害雜質(zhì)較多。天然砂按其技術(shù)要求分為優(yōu)等品、一等品、合格品三個等級。第14頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六有害雜質(zhì)的危害云母——表面光滑的層、片狀物質(zhì)，與水泥粘結(jié)性差，影響混凝土的強度和耐久性；硫化物及硫酸鹽——對水泥有侵蝕作用；有機質(zhì)——影響水泥的水化硬化；粘土、淤泥——粘附在砂粒表面妨礙水泥與砂的粘結(jié)，增大用水量，降低混凝土的強度和耐久性，并增大混凝土的干縮；海砂——含的氯化鈉等氯化物對鋼筋有銹蝕作用，因此對使用海砂配制混凝土?xí)r，其氯鹽含量（折算成NaCl）不應(yīng)大于0.1%,對預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，不宜采用海砂。第15頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六2、砂的粗細程度和顆粒級配砂的粗細程度——是指不同粒徑的砂粒，混合在一起后的總體的粗細程度。砂子通常分為——粗砂、中砂、細砂和特細砂等幾種。在相同用砂量條件下，細砂的總表面積較大，粗砂的總表面積較小。在混凝土中砂子表面需用水泥漿包裹，賦予流動性和粘結(jié)強度，砂子的總表面積愈大，則需要包裹砂粒表面的水泥漿就愈多，除不經(jīng)濟外，還會導(dǎo)致混凝土水化熱大、收縮變形大、易開裂等。第16頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六從圖可看出：同樣粒徑的砂，空隙率最大;兩種粒徑的砂搭配起來，空隙率就減??；三種粒徑的砂搭配，空隙就更小。因此，要減小砂粒間的空隙，就必須有大小不同的顆粒搭配。砂的顆粒級配第17頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六理想的顆粒級配在拌制混凝土?xí)r，砂的粗細和顆粒級配應(yīng)同時考慮。當(dāng)砂中含有較多的粗顆粒，并以適量的中粗顆粒及少量的細顆粒填充其空隙，則可達到空隙率及總表面積均較小，這種砂是比較理想的，不僅水泥用量少，而且還提高混凝土的密實性與強度。第18頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六顆粒級配和粗細程度的定量表示砂的顆粒級配和粗細程度，常用篩分析的方法進行測定。用級配區(qū)表示砂的級配，用細度模數(shù)表示砂的粗細。第19頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六第20頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六砂級配的調(diào)整在實際工程中，若砂的級配不合適，可采用人工摻配的方法來改善，即將粗、細砂按適當(dāng)?shù)谋壤M行摻合使用；或?qū)⑸斑^篩，篩除過粗或過細顆粒。第21頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六定義：粒徑＞4.75mm的巖石顆粒分類1、按產(chǎn)源分2、按技術(shù)要求分Ⅰ類宜用于強度等級大于C60的混凝土；Ⅱ類用于強度等級為C30～C60及抗凍、抗?jié)B或其他要求的混凝土；Ⅲ類宜用于強度等級小于C30的混凝土和建筑砂漿。石卵石碎石機制石混合石河卵石、、海卵石和山卵石等三、粗骨料第22頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六卵石

碎石第23頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六品質(zhì)要求潔凈堅硬表面粗糙級配合理粒徑合適第24頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六1、有害雜質(zhì)含量的限值粗骨料中的有害雜質(zhì)：

粘土物質(zhì)、石粉（<0.15mm）、

硫化物、硫酸鹽、氯化物、有機質(zhì)、

針片狀顆粒、云母、

風(fēng)化顆粒、泥巖、活性骨料等第25頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六2、強

度原

則：

骨料強度＞混凝土強度第26頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六骨料表面特征骨料表面特征——主要是指骨料表面的粗糙程度及孔隙特征等。影響骨料與水泥石之間的粘結(jié)性能，進而影響混凝土的強度。碎石→表面粗糙而且具有吸收水泥漿的孔隙特征，所以它與水泥石的粘結(jié)能力強；卵石→表面光滑且少棱角，與水泥石的粘結(jié)能力較差，但混凝土拌合物的和易性較好。在相同條件下，碎石混凝土比卵石混凝土強度高10％左右。第27頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六連續(xù)級配和間斷級配連續(xù)級配——是按顆粒尺寸大小由小到大連續(xù)分級（4.75mm—Dmax）,每一級骨料都占有一定比例。連續(xù)級配顆粒級差?。―/d≈2）,配制的混凝土拌和物和易性好，不易發(fā)生離析；間斷級配——是人為剔除某些中間粒級顆粒，大顆粒的空隙直接由比它小得多的顆粒去填充，顆粒級差大（D/d≈6）,空隙率的降低比連續(xù)級配快得多，可最大限度地發(fā)揮骨料的骨架作用，減小水泥用量。但混凝土拌和物易產(chǎn)生離析現(xiàn)象；

單粒級宜用于組合成具有所要求級配的連續(xù)粒級，也可與連續(xù)粒級配合使用，以改善骨料級配或配成較大粒度的連續(xù)粒級。工程中不宜采用單一的單粒級配制混凝土。第28頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六6、骨料的體積穩(wěn)定性

定義：當(dāng)骨料由于干濕循環(huán)或凍融交替等風(fēng)化作用引起體積變化而導(dǎo)致混凝土破壞時，即認為體積穩(wěn)定性不良。現(xiàn)象：具有某種特征孔結(jié)構(gòu)的巖石會表現(xiàn)出不良的體積穩(wěn)定性。如頁巖、砂巖較易遭受冰凍以及骨料內(nèi)鹽類結(jié)晶所導(dǎo)致的破壞。檢驗方法：

硫酸鈉溶液浸漬法骨料越密實，強度高，吸水率小時，其堅固性越好；而結(jié)構(gòu)疏松，礦物成份越復(fù)雜不均勻，其堅固性越差。第29頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六四、混凝土拌和及養(yǎng)護用水對混凝土用水的質(zhì)量要求是:

不影響混凝土的凝結(jié)硬化

無損于混凝土強度發(fā)展及耐久性

不加快鋼筋銹蝕

不引起預(yù)應(yīng)力鋼筋脆斷

不污染混凝土表面第30頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六拌和及養(yǎng)護用水的選擇依《混凝土拌和用水標準》（JGJ63－2006）飲用水——可以直接使用；地表水和地下水——按標準規(guī)定檢驗合格后可使用。海水——可以拌制素混凝土；

不得拌制鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，

對有飾面要求的混凝土，也不得采用海水拌制；工業(yè)廢水——經(jīng)檢驗合格后可用于拌制混凝土。生活污水——水質(zhì)比較復(fù)雜，不能用于拌制混凝土。第31頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六對水質(zhì)懷疑的處理用待檢驗水與蒸餾水分別做：

水泥凝結(jié)時間

砂漿或混凝土強度對比試驗。對比試驗測得的：

水泥初凝時間差和終凝時間差，均不得超過30min，且其初凝及終凝時間應(yīng)符合國家水泥標準的規(guī)定。

用待檢驗水配制的水泥砂漿或混凝土的28d抗壓強度不得低于用蒸餾水配制的對比砂漿或混凝土強度的90％第32頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六混凝土養(yǎng)護混凝土養(yǎng)護的目的混凝土養(yǎng)護的分類:混凝土的養(yǎng)護包括自然養(yǎng)護和蒸汽養(yǎng)護混凝土蒸汽養(yǎng)護箱梁混凝土蒸汽養(yǎng)護混凝土自然養(yǎng)護混凝土養(yǎng)生液養(yǎng)護滿水法養(yǎng)護節(jié)水保濕養(yǎng)護膜養(yǎng)護混凝土養(yǎng)護的時間混凝土養(yǎng)護溫控要求第33頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六五、外加劑

混凝土外加劑是指在混凝土拌和過程中摻入的，用以改善混凝土性能的物質(zhì)，摻量一般不超過水泥質(zhì)量的5％。第34頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六外加劑的分類按其主要功能分為四類：（1）改善混凝土拌和物流變性能的外加劑。包括各種減水劑、引氣劑和泵送劑等。（2）調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間、硬化性能的外加劑。包括緩凝劑、早強劑和速凝劑等。（3）改善混凝土耐久性的外加劑。包括引氣劑、防水劑和阻銹劑等。（4）改善混凝土其它性能的外加劑。包括加氣劑、膨脹劑、防凍劑、著色劑等。第35頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六使用外加劑的主要目的Ⅰ、改善新拌混凝土、砂漿、水泥漿的性能如：不增加用水量而提高和易性、或和易性相同但能減少用水量；縮短或延長初凝時間；減少泌水和離析；大幅度提高可泵性；減小坍落度損失。第36頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六使用外加劑的主要目的Ⅱ、改善硬化混凝土、砂漿、水泥漿的性能，如：延緩或減少水化熱；加速早期強度增長率；提高混凝土強度（壓、拉、彎）；提高耐久性，特別是抵抗嚴酷的暴露環(huán)境；阻止或減緩混凝土中鋼筋的銹蝕；控制與減緩堿骨料反應(yīng)造成的膨脹破壞。第37頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六常用外加劑的性能與選用工程上常用的混凝土外加劑主要有：

各類減水劑

早強劑、防凍劑

引氣劑

緩凝劑等第38頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六1、減水劑定義——減水劑是指在混凝土坍落度基本相同的條件下，能顯著減少其拌和水量的外加劑。分類——普通減水劑和高效減水劑兩大類。減水劑的主要作用：

1、降低水灰比（水膠比），提高混凝土強度；

2、增大工作度，使混凝土易于澆注、成型密實；

3、不改變混凝土強度和工作度，在減少用水量的同時降低水泥用量。

4、改善混凝土拌合物的可泵性第39頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六

目前常用的減水劑普通減水劑：

木質(zhì)素系（木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉、

木質(zhì)素磺酸鎂）

糖蜜系（糖化鈣、低聚糖）

高效減水劑：

萘系（萘磺酸鹽甲醛縮合物）

樹脂系（三聚氰胺磺酸鹽甲醛縮聚物）第40頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六2、早強劑定義——早強劑是加速混凝土早期強度發(fā)展的外加劑。適于在低溫施工時使用。在負溫下使用的早強劑稱為防凍劑或防凍早強劑，用途——在低溫和負溫條件下它能夠降低冰點，使拌合物中的水分不會很快結(jié)冰，使水泥繼續(xù)水化，達到抵抗冰體膨脹的臨界強度。多用于冬期施工和搶修工程。分類——主要有

氯鹽類

硫酸鹽類

有機胺類三種。第41頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六3、緩凝劑緩凝劑——是指能延緩混凝土凝結(jié)時間，并對混凝土后期強度發(fā)展無不利影響的外加劑。緩凝劑主要有四類：

糖類，如糖蜜；

木質(zhì)素磺酸鹽類，如木鈣、木鈉；

羥基羧酸及其鹽類，如檸檬酸、酒石酸；

無機鹽類，如鋅鹽、硼酸鹽等。常用的緩凝劑是木鈣和糖蜜，其中糖蜜的緩凝效果最好。第42頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六4、引氣劑定義——引氣劑是指在混凝土攪拌過程中，能引入大量分布均勻的微小氣泡，以減少混凝土拌和物泌水離析，改善和易性，并能顯著提高硬化混凝土抗凍融耐久性的外加劑。目前應(yīng)用較多的引氣劑為松香熱聚物、松香皂、烷基苯磺酸鹽等。第43頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六5.防凍劑定義——指在規(guī)定溫度下，能顯著降低混凝土的冰點，使混凝土液相不凍結(jié)或僅部分凍結(jié)，以保證水泥的水化作用，并在一定的時間內(nèi)獲得預(yù)期強度的外加劑。常用的防凍劑有：

氯鹽類（氯化鈣、氯化鈉）；

氯鹽阻銹類（以氯鹽與亞硝酸鈉阻銹劑復(fù)合而成）；

無氯鹽類（以硝酸鹽、亞硝酸鹽、碳酸鹽、乙酸鈉或尿素復(fù)合而成）。第44頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六6.速凝劑定義——是指能使混凝土迅速凝結(jié)硬化的外加劑。速凝劑主要有無機鹽類和有機物類。常用的速凝劑主要是無機鹽類，型號有紅星Ⅰ型、711型、728型、8604型等紅星Ⅰ型速凝劑是由鋁氧熟料、碳酸鈉、生石灰按質(zhì)量1：1：0.5的比例配制而成的一種粉狀物，適