模塊一 普通混凝土的組成材料

情境六混凝土一、混凝土的定義

（一）混凝土（廣義角度）

凡是以膠凝材料、粗細(xì)骨料和水（有的不加水）等按適當(dāng)比例配制，并經(jīng)一定的工序，最終硬化而成的人造石材。（二）水泥混凝土即以水泥、砂、石和水為主要原材料，也可加入外加劑和礦物摻合料等材料，經(jīng)拌合、成型、養(yǎng)護(hù)等工藝制作的、硬化后具有強(qiáng)度的工程材料。

概述二、混凝土的分類

（一）按照表觀密度的大小分類（二）按膠凝材料種類分類

按照表觀密度普通混凝土輕混凝土重混凝土干表觀密度為2000～2800kg/m3干表觀密度不大于1950kg/m3干表觀密度大于2800kg/m3按膠凝材料種類水泥混凝土瀝青混凝土水玻璃混凝土等

（三）按強(qiáng)度等級分類（四）按用途分類

按強(qiáng)度等級中強(qiáng)混凝土高強(qiáng)混凝土超高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度等級＜C30C30≤強(qiáng)度等級＜C60C60≤強(qiáng)度等級≤C100按用途結(jié)構(gòu)混凝土低強(qiáng)混凝土強(qiáng)度等級＞C100耐熱混凝土耐酸混凝土道路混凝土水工混凝土

（五）按施工方式分類（六）按生產(chǎn)方式分類

按施工方式耐熱混凝土耐酸混凝土泵送混凝土噴射混凝土碾壓混凝土真空吸水混凝土水下不分散混凝土按生產(chǎn)方式三、混凝土的特點(diǎn)（一）優(yōu)點(diǎn)

1.原材料資源豐富，價格便宜

2.具有良好的可塑性

3.性能可調(diào)整性好

4.強(qiáng)度高，耐久性好

5.可充分利用工業(yè)廢料，降低成本

6.生產(chǎn)能耗相對較低

（二）混凝土的缺點(diǎn)

1.強(qiáng)度受諸多因素的影響較大

2.硬化慢，生產(chǎn)周期較長

3.自重大、比強(qiáng)度值小

4.脆性大，抗拉強(qiáng)度低，易開裂

5.導(dǎo)熱系數(shù)較大，絕熱性能較差四、混凝土的發(fā)展趨勢（一）商品混凝土

（二）高性能混凝土（簡稱HPC）

1.新拌混凝土要求高工作性

2.硬化混凝土要求高強(qiáng)度的同時還要求具有高耐久性

模塊一普通混凝土的組成材料普通混凝土是由水泥、砂和石子組成，通常還摻加一定量的礦物摻合料和適量外加劑等組成。

砂、石主要起骨架作用，還可約束混凝土硬化過程中產(chǎn)生的收縮。在混凝土硬化前水泥漿起潤滑作用；硬化后,起膠結(jié)作用。外加劑和礦物摻合料可以改善混凝土的某些性能。

一、水泥（一）水泥品種的選擇水泥品種應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)、施工要求以及工程所處環(huán)境條件確定，以滿足混凝土強(qiáng)度和耐久性要求。

（二）水泥強(qiáng)度等級的選擇

水泥強(qiáng)度等級應(yīng)與混凝土強(qiáng)度等級相適宜。原則上低強(qiáng)度等級的混凝土選用低強(qiáng)度等級的水泥，高強(qiáng)度等級的混凝土選用高強(qiáng)度等級的水泥。一般情況下，水泥的強(qiáng)度為混凝土強(qiáng)度的1.5～2.0倍。二、細(xì)骨料

混凝土用細(xì)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細(xì)骨料公稱粒徑小于5.00mm公稱粒徑大于5.00mm

（一）砂的粗細(xì)程度和顆粒級配砂的粗細(xì)程度是指不同粒徑的砂混合在一起后總體上的粗細(xì)程度。

砂的顆粒級配是指不同公稱粒徑砂顆粒的分布情況，直接影響砂在堆積狀態(tài)下的堆積密度和空隙率。粗細(xì)適宜、級配良好，即總的表面積小、總的空隙率小。

骨料的顆粒級配示意圖

累計(jì)篩余與分計(jì)篩余的關(guān)系

篩孔的公稱直徑（mm）各篩篩余試樣的質(zhì)量（g）分計(jì)篩余（%）累計(jì)篩余（%）5.002.501.250.630.3150.16表6-1

細(xì)度模數(shù)的計(jì)算

砂的粗細(xì)程度按細(xì)度模數(shù)分為粗、中、細(xì)、特細(xì)四級。粗砂：=3.7～3.1；中砂：=3.0～2.3；細(xì)砂：=2.2～1.6；特細(xì)砂：=1.5～0.7。除特細(xì)砂外，砂的顆粒級配可按公稱直徑0.63mm篩孔（控制粒徑）的累計(jì)篩余分成三個級配區(qū)，見表6-2，且砂的顆粒級配應(yīng)處于表6-2的某一區(qū)內(nèi)。

砂顆粒級配區(qū)

級配區(qū)累計(jì)篩余（%）公稱粒徑Ⅰ區(qū)Ⅱ區(qū)Ⅲ區(qū)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、泥塊含量和石粉含量

含泥量天然砂中公稱粒徑小于0.08mm顆粒的含量泥塊含量砂中公稱粒徑大于1.25mm，經(jīng)水洗、手捏后變成0.63mm顆粒的含量石粉含量人工砂或混合砂中公稱粒徑小于0.08mm，且其礦物組成和化學(xué)成分與被加工母巖相同的顆粒含量表6-3混凝土強(qiáng)度等級≥C60C55～C30≥C25含泥量（按質(zhì)量計(jì)）（%）≤2.0≤3.0≤5.0泥塊含量（按質(zhì)量計(jì)）（%）≤0.5≤1.0≤2.0含泥量、泥塊含量、石粉含量定義天然砂中含泥量、泥塊含量表6-4（三）砂的堅(jiān)固性砂的堅(jiān)固性是指砂在氣候、環(huán)境變化或其他物理因素作用下抵抗破裂的能力。砂的堅(jiān)固性采用硫酸鈉溶液法檢驗(yàn)。（四）砂的壓碎指標(biāo)

砂的壓碎指標(biāo)是指人工砂抵抗壓碎的能力，砂的粒徑在0.315mm～5.00mm范圍內(nèi)。

混凝土強(qiáng)度等級≥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測定方法將樣品篩分成四個粒級：5.00mm～2.50mm、2.50mm～1.25mm、1.25mm～0.63mm、0.63mm～0.315mm，每級試樣質(zhì)量不得少于1000g。按規(guī)定方法裝入鋼模內(nèi)加荷、卸荷、篩分，稱出該粒級試樣的篩余量（m1），第i單級砂樣的壓碎指標(biāo)按下式計(jì)算：式中—第i單級砂樣壓碎指標(biāo)，%；—第i單級試樣的質(zhì)量，g；—第i單級試樣的壓碎試驗(yàn)后篩余的試樣質(zhì)量，g。

以三份試樣試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值作為各單級試樣的測定值。

四級砂樣總的壓碎指標(biāo)按下式計(jì)算：式中—總的壓碎指標(biāo)，%；a1、

a2、a3、a4—公稱直徑分別為2.50mm、1.25mm、0.63mm、0.315mm各方孔篩的分計(jì)篩余,%；—公稱粒級分別為5.00mm～2.50mm、

2.50mm～1.25mm、

1.25mm～0.63mm、

0.63mm～0.315單級試樣壓碎指標(biāo)，%。

人工砂的總壓碎指標(biāo)值應(yīng)小于30

%。

（五）有害物質(zhì)含量（六）堿活性

堿活性骨料是指能在一定條件下與混凝土中的堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生開裂甚至破壞的骨料。經(jīng)判斷為有潛在危害時，應(yīng)控制混凝土中堿含量不超過3kg/m3，或采用能抑制堿骨料反應(yīng)的有效措施。

砂中的有害物質(zhì)云母輕物質(zhì)有機(jī)物硫化物、硫酸鹽氯離子與水泥的粘結(jié)性差，影響混凝土強(qiáng)度和耐久性砂中表觀密度＜2000kg/m3的物質(zhì)，易上浮影響水泥的正常水化，降低混凝土強(qiáng)度對水泥石有侵蝕作用會引起鋼筋的銹蝕，導(dǎo)致混凝土沿順筋方向開裂三、粗骨料（卵石、碎石）

（一）顆粒級配和最大粒徑1.顆粒級配

粗骨料在混凝土中起總體骨架作用，其顆粒間的空隙由水泥漿所填充，良好的顆粒級配可使顆粒間的空隙減小，混凝土越密實(shí)，在提高混凝土強(qiáng)度和耐久性的同時，還可節(jié)約膠凝材料用量。

測定方法篩分析法

分計(jì)篩余和累計(jì)篩余的計(jì)算與砂相同。

粗骨料的級配連續(xù)粒級單粒級有利于改善混凝土拌合物的和易性，混凝土不易發(fā)生分層和離析現(xiàn)象能使骨料總體上的空隙更小，骨架更加密實(shí)，可節(jié)約膠凝材料

2.最大粒徑

最大粒徑粗骨料公稱粒級的上限。

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204—2002）的規(guī)定，混凝土用粗骨料的最大粒徑不得超過結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的1/4，且不得超過鋼筋最小凈距的3/4；對于混凝土實(shí)心板，骨料的最大粒徑不宜超過板厚的1/3，且不得超過40mm。

（二）針、片狀顆粒

針狀顆粒凡巖石顆粒的長度大于該顆粒所屬粒級的平均粒徑2.4倍者。

片狀顆粒厚度小于平均粒徑的0.4倍者。

（三）含泥量和泥塊含量含泥量和泥塊含量對混凝土性能的影響與砂中的相同。

（四）強(qiáng)度

1.巖石抗壓強(qiáng)度

試樣邊長為50mm的立方體，或鉆取直徑和高度均為50mm的圓柱體，在吸水飽和狀態(tài)下測定巖石抗壓強(qiáng)度。巖石的抗壓強(qiáng)度應(yīng)比所配制的混凝土強(qiáng)度至少高20%。

當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級大于或等于C60時，應(yīng)進(jìn)行巖石抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)。

2.壓碎指標(biāo)

試樣：風(fēng)干狀態(tài)、公稱粒徑為10.0～20.0mm的顆粒按規(guī)定裝入圓筒加荷卸荷。

稱出試樣的質(zhì)量（m0）用公稱粒徑為2.50mm的方孔篩篩出被壓碎的細(xì)粒，稱量剩留在篩上的試樣質(zhì)量（m1）。碎石或卵石的壓碎指標(biāo)（）按下式計(jì)算：

壓碎指標(biāo)愈小，說明骨料抵抗受壓破壞的能力愈強(qiáng)。（五）堅(jiān)固性

碎石或卵石的堅(jiān)固性是指其在氣候、環(huán)境變化或其他物理因素作用下抵抗破裂的能力，用硫酸鈉溶液法檢驗(yàn)。

（六）有害物質(zhì)含量

有害物質(zhì)包括：硫化物、硫酸鹽及卵石中的有機(jī)物。

（七）堿活性

對于長期處于潮濕環(huán)境的重要結(jié)構(gòu)混凝土，其所使用

的碎石或卵石應(yīng)進(jìn)行堿活性檢驗(yàn)。

經(jīng)檢驗(yàn)，當(dāng)判定骨料存在堿—碳酸鹽反應(yīng)危害時，不宜用作混凝土的骨料；當(dāng)判定存在堿—硅反應(yīng)危害時，應(yīng)控制混凝土中的堿含量不宜超過3kg/m3，或采用能抑制堿—骨料反應(yīng)的有效措施。四、混凝土拌合及養(yǎng)護(hù)用水對混凝土用水的質(zhì)量要求：不影響混凝土的凝結(jié)硬化；無損于混凝土強(qiáng)度發(fā)展及耐久性；不加快鋼筋的銹蝕；不引起預(yù)應(yīng)力鋼筋脆斷；不污染混凝土表面質(zhì)量。五、混凝土外加劑

混凝土外加劑是一種在混凝土攪拌之前或攪拌過程中加入的、用以改善新拌混凝土和（或）硬化混凝土性能的材料。

（一）外加劑的分類

1.改善混凝土拌合物流變性能的外加劑

2.調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間、硬化性能的外加劑

3.改善混凝土耐久性的外加劑

4.改善混凝土其他性能的外加劑

（二）常用外加劑的品種

1.減水劑

減水劑是指摻入混凝土拌合物中后，在保持混凝土拌合物流動性不變的情況下，能夠減少拌合用水量的外加劑。

（1）減水劑的作用原理

起分散和潤滑作用。

（2）減水劑的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果

1）增大流動性

2）節(jié)約膠凝材料

3）提高混凝土強(qiáng)度

4）提高混凝土耐久性

（3）常用減水劑的品種及使用范圍

1）木質(zhì)素磺酸鹽類減水劑木鈣應(yīng)用最為廣泛

具有緩凝、引氣作用。可用于大體積混凝土和一般混凝土工程，并可制備高強(qiáng)、高性能混凝土；不宜單獨(dú)用于蒸養(yǎng)混凝土和低溫季節(jié)施工的混凝土。

2）多環(huán)芳香族硫酸鹽類減水劑

屬于高效減水劑，其中萘系減水劑應(yīng)用較多。萘系減水劑減水效果良好，還有早強(qiáng)作用。適用于高強(qiáng)、高性能混凝土，泵送混凝土及冬期施工的混凝土。

3）水溶性樹脂磺酸鹽類減水劑

屬于高效減水劑。適用于配制高強(qiáng)混凝土、高性能混凝土、流態(tài)混凝土等。4）糖類減水劑

其效果與木鈣減水劑相近，其緩凝作用較明顯，但后期強(qiáng)度增長較快。

2.緩凝劑

緩凝劑是指能延長混凝土凝結(jié)時間的外加劑。

（1）緩凝劑的作用機(jī)理

一般認(rèn)為，主要是緩凝劑分子吸附于水泥顆粒表面，一方面抑制和減緩水泥水化及固相物的生成；另一方面能對水泥水化所生成的膠體狀產(chǎn)物起稀釋作用，阻礙膠體凝聚，從而延緩了混凝土的凝結(jié)時間。

（2）常用的緩凝劑品種

主要有糖類、木質(zhì)素磺酸鹽類、烴基羥酸及其鹽類、無機(jī)鹽類等。

（3）緩凝劑的適用范圍

適用于大體積混凝土、泵送混凝土等。檸檬酸及酒石酸鉀鈉等緩凝劑不宜單獨(dú)用于水泥用量較低、水膠比較大的貧混凝土。

3.引氣劑

引氣劑是指在混凝土攪拌過程中能引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡且能保留在硬化混凝土中的外加劑。

（1）引氣劑對混凝土性能的影響

1）改善混凝土拌合物的和易性

2）提高混凝土的抗?jié)B性和抗凍性

3）降低混凝土強(qiáng)度和彈性模量

（2）引氣劑的適用范圍

1）引氣劑可用于抗凍混凝土、抗?jié)B混凝土、抗硫酸鹽混凝土、泌水嚴(yán)重的混凝土和貧混凝土、輕骨料混凝土、人工骨料配制的混凝土、高性能混凝土以及有飾面要求的混凝土。

2）引氣劑不宜用于蒸養(yǎng)混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土。

4.泵送劑

泵送劑是指能改善混凝土泵送性能的外加劑。

泵送劑適用于工業(yè)與民用建筑及其他構(gòu)筑物泵送施工的混凝土