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第5章 混凝土 概 述一、混凝土的定义 由胶凝材料、粗骨料、细骨料、水按适当比例配合拌制而成的混合物，经一定的时间硬化而成的人造石材二、混凝土的分类 （一）按胶凝材料分 （二）按干表观密度分 （四）按用途分（五）按掺合料分（六）按抗压强度分 普通混凝土的优点：（1）原材料丰富，造价低廉，可就地取材；（2）可根据混凝土的用途来配制不同性质的混凝土；（3）凝结前有良好的可塑性，可利用模板浇灌成任何形状及尺寸的构件或结构物；（4）与钢筋有较高的握裹力，混凝土与钢筋的线膨胀系数基本相同，两者复合后能较好的共同工作 普通混凝土的缺点： （1）抗拉强度低，一般为抗压强度的十分之一到二十分之一，易产生裂缝，受拉易产生脆性破坏； （2）自重大，比强度小，不利于建筑物向高层、大跨度方向发展； （3）耐久性不够，硬化慢，生产周期长砂子水泥浆石子第一节 普通混凝土组成材料普通混凝土的四种基本组成材料：一、水泥二、砂子三、石子四、水1、品种 根据工程特点、所处环境条件及施工条件，进行合理选择(P64)2、强度等级 水泥强度等级的选择应与混凝土的设计强度等级相适应原则上高强度等级的水泥配制高强度等级的混凝土根据经验，水泥强度等级宜为混凝土强度等级的1.3倍-1.7倍。

一、水泥表5-1 水泥强度等级可配制的混凝土强度等级水泥强度等级宜配制的混凝土强度等级32.5C10、C15、C20、C2542.5C30、C35、C40、C4552.5C40、C45、C50、C60、C6062.5C60(一)定义: 粒径在0.154.75mm之间的岩石颗粒细骨料主要采用天然砂和人工砂细骨料细骨料天然砂天然砂人工砂人工砂河砂河砂海砂和山砂海砂和山砂机制砂机制砂混合砂混合砂湖砂湖砂二、细骨料 GB/T 14684-2001根据砂的技术要求，将砂分为类、类、类 天然砂由天然岩石经自然条件作用而形成 （1）河砂和湖砂：长期受流水和波浪冲洗，颗粒较圆，比较洁净，且分布较广，为一般工程用砂 （2）海砂：受海流冲刷，颗粒圆滑，比较洁净且粒度整齐，但混有贝壳及盐类有害杂质，配制钢筋混凝土时应控制氯离子含量不应大于0.06%；预应力混凝土，则不宜采用海砂 （3）山砂：从山谷或旧河床采运得到，颗粒多带棱角，表面粗糙，含泥量和有机杂质较多，使用时应加以限制 机制砂：天然岩石轧碎而成，颗粒富有棱角，洁净，当片状颗粒和细粉含量大，成本高，只有在缺乏天然砂时才常使用 混合砂：由机制砂和天然砂混合而成，性能取决于原料砂质量及其配制情况。

类砂宜用于配制强度等级大于C60的混凝土； 类砂宜用于配制强度等级C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土； 类砂宜用于配制强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆砂子技术性能含泥量、石粉含量和泥块含量有害物质含量坚固性粗细程度和颗粒级配碱的含量含泥量、石粉含量和泥块含量有害物质含量表观密度、堆积密度、空隙率坚固性粗细程度和颗粒级配碱的含量1）含泥量、石粉含量和泥块含量含泥量：天然砂中粒径小于75m的颗粒含量石粉含量：人工砂中粒径小于75m的颗粒含量泥块含量：砂中原粒径大于1.18mm，经水浸洗、手捏后小于600m的颗粒含量表5-2 天然砂含泥量和泥块含量（GB/T 14684-2001）项目类类类含泥量（按质量计，%）1.03.05.0泥块含量（按质量计，% ）01.02.0 泥、石粉和泥块对混凝土是有害的 泥会包裹在砂子表面，隔断了水泥石与砂子之间的粘结，影响混凝土的强度含泥量过多，会降低混凝土强度和耐久性，并增加混凝土的干缩 石粉会增大混凝土拌合物需水量，影响混凝土和易性，降低混凝土强度 2）有害物质 砂中的有害物质包括云母、轻物质（表观密度小于2000千克/m的物质） 、硫化物及硫酸盐、氯盐等。

（1）云母是表面光滑的小薄片，会降低混凝土拌合物和易性，也会降低混凝土的强度和耐久性 （2）硫化物及硫酸盐主要有硫铁矿（FeS2）和石膏（CaSO4）等杂物会与水泥石中的固态水化铝酸钙反应生成钙矾石，引起膨胀开裂 （3）有机物主要来自于动植物的腐殖质、腐殖土、泥煤和废机油等，会延缓水泥的水化，降低混凝土的强度，尤其是早期强度 （4）CL离子是强氧化剂，会导致钢筋混凝土中的钢筋锈蚀，钢筋锈蚀后体积膨胀和受力面积减小，从而引起混凝土开裂项目 指标类类类 云母(按质量计)(%，小于） 1.02.02.0轻物质(按质量计)(%，小于） 1.01.01.0有机物（比色法） 合格合格合格硫化物及硫酸盐(SO3质量计)（%）0.50.50.5氯化物(以氯离子质量计)(%，小于) 0.010.020.06砂中有害物质含量（GB/T 146842001） 比色法：以生成有色化合物的显色反应为基础，通过比较或测量有色物质溶液颜色深度来确定待测组分含量的方法3）碱-骨料反应 碱-骨料反应是指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与骨料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应 当对砂的碱活性有怀疑时或用于重要工程的砂，须进行碱活性检验。

经碱-骨料反应试验后，由砂制备的试件应无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定的试验龄期膨胀率应小于0.1%4） 砂的粗细程度及颗粒级配砂的粗细程度及颗粒级配 在混凝土中，砂子表面由水泥浆包裹，砂子之间的空隙由水泥浆填充为节约水泥，提高混凝土密实度和强度，应尽可能减小砂子的总表面积，同时减少砂子的空隙率 （1）砂的粗细程度 是指不同粒径的砂粒混合在一起后的平均粗细程度 当混凝土拌合物和易性要求一定时，粗砂较细砂的水泥用量为省 砂子过粗，易使混凝土拌合物产生离析、泌水等现象故混凝土用砂不宜过细，也不宜过粗 （2）砂的颗粒级配 是指粒径大小不同的砂粒的搭配情况 粒径相同的砂粒堆积在一起，会产生很大的空隙率，当两种粒径的砂搭配到一起，空隙率就减小了 因此要想减小砂粒间的空隙，必须将大小不同的颗粒搭配使用3）筛分析试验评定砂的粗细程度和颗粒级配用级配区表示砂的颗粒级配，用细度模数表示砂的粗细筛分析的方法，是用一套孔径（净尺寸）为4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15的标准筛，将500g的干砂试样由粗到细依次过筛，然后称得各筛余留在各个筛上的砂的重量，并计算出各筛上的分计筛余百分率ai及累计筛余百分率i（各个筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和）。

150m300m600m1.18mm2.36mm4.75mm9.50mm计算出各筛上的分计筛余百分率ai及累计筛余百分率i筛孔尺寸分计筛余（%）累计筛余（%）4.75 mma1A1= a12.36 mma2A2= a1+a21.18 mma3A3= a1+a2+a30.60 mma4A4= a1+a2+a3+a40.30 mma5A5= a1+a2+a3+a4+a50.15 mma6A6= a1+a2+a3+a4+a5+a6表5-5 分计筛余量个累计筛余的关系砂的粗细程度由细度模数表示：细度模数的计算Mx为3.73.1为粗砂，3.02.3为中砂，2.21.6为细砂Mx=1.50.7为特细砂； Mx0.7为特粉砂 砂的细度模数不能反映砂的级配优劣细度模数相同的砂，其级配可以很不相同因此在配置混凝土时，必须同时考虑砂的级配和细度模数 GB/T 14648-2001规定，根据600m筛孔的累计筛余，把Mx在3.71.6之间的常用砂的颗粒级配分为三个级配区：表5-6 建筑用砂颗粒级配筛孔尺寸I区II区III区9.50 mm0004.75 mm10-010-010-02.36 mm35-525-015-01.18 mm65-3550-1025-00.60 mm85-7170-4140-160.30 mm95-8092-7085-550.15 mm100-90100-90100-90注：累计筛余（%）砂的筛分曲线 判定砂级配是否合格的方法：（1）各筛上的累计筛余百分率原则上应完全处于表5-6所规定的任何一个级配区；（2）允许有少量超出，俺超出总量应小于5%；（3）4.75mm和600m筛号上不允许有任何超出；（4）区人工砂中150m筛孔累计筛余可放宽到10085， 区人工砂中150m筛孔累计筛余可放宽到10080，区人工砂中150m筛孔累计筛余可放宽到10075。

配置混凝土时宜优先选用2区砂 当采用1区砂时，应提高砂率，并保持足够的水泥用量，以满足混凝土的和易性 当采用3区砂时，宜适当降低砂率，以保证混凝土的强度 例5-1某干砂500g的筛分结果如下表所列试计算该砂的细度模数并评定其级配5）坚固性 砂的坚固性是指砂在气候、环境或其他物理因素作用下抵抗破碎的能力 天然砂的坚固性根据砂在硫酸钠溶液中经五次浸泡循环后质量损失的大小来判定BG/T 14684-2001规定，类和类砂浸泡试验后质量损失小于8%，类砂浸泡试验后的质量损失小于10% 人工砂采用压碎指标法进行检验 BG/T 14684-2001规定，类、类和类砂单级最大压碎指标分别小于20%、25%和30%坚固性指标(GB/T 146842001) 项目 指标类类类 质量损失（%，小于） 8810压碎指标(GB/T 146842001) 项目 指标类类类 单级最大压碎指标(%，小于) 2025306）表观密度、堆积密度、空隙率 表观密度、堆积密度、空隙率应符合如下规定：表观密度大于2500kg/m3，松散堆积密度大于1350kg/m3，空隙率小于47% 根据国家标准建筑用卵石、碎石（GB/T 14685-2001）的规定，粒径在4.75mm90mm之间的骨料称为粗骨料。

建设部行业标准普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法（JGJ 53-1992）将粒径5mm100mm之间的骨料称为粗骨料三、粗骨料 1、粗骨料种类及其特性（1）粗骨料有卵石和碎石两类； 卵石是天然岩石经自然条件作用而成，表面光滑，有机杂质含量较多，与水泥石胶结能力差； 碎石是天然岩石破碎、筛分而成，也可将大卵石扎碎、筛分而成，表面粗糙，较洁净，与水泥石粘结牢固 相同条件下，卵石混凝土强度较碎石混凝土低，在单位用水量相同的情况下，卵石混凝土的流动性较碎石混凝土大2）按粒径尺寸分为连续粒级和单粒级两种规格；n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 用连续级配的骨料配制的混凝土混合料，和易性较好，不易发生离析现象连续级配是工程上最常用的级配 间断级配也称单粒级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，大骨料空隙由小几倍的小粒径颗粒填充，以降低石子的空隙率由间断级配制成的混凝土，可以节约水泥由于其颗粒粒径相差较大，混凝土混合物容易产生离析现象，导致施工困难 单粒级不宜单独配置混凝土，主要用于组合连续级配或间断级配3）按技术要求分为类、类和类；类粗骨料宜用于强度等级大于C60的混凝土；类粗骨料宜用于强度等级C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土； 类粗骨料宜用于强度等级小于C30的混凝土。

2、粗骨料的技术要求v含泥量和泥块含量v有害杂质含量v碱-骨料反应v最大粒径和颗粒级配v颗粒形状v强度v坚固性 1）含泥量和泥块含量表5-7 粗骨料含泥量和泥块含量（GB/T 14685-2001）项目类类类含泥量（按质量计，%）0.51.01.5泥块含量（按质量计，% ）00.50.7 2）有害物质含量、针片状颗粒含量、坚固性应符合GB/T14685-2001的规定，见下表：v 3）颗粒级配和最大粒径v为节约水泥用量，提高混凝土密实度和强度，混凝土粗骨料总表面积应尽可能减少，空隙率应尽可能降低v对于贫混凝土（1m混凝土水泥用量170kg），大粒径骨料是有利的，对于结构常用混凝土，骨料粒径大于40mm，并无多大好处，甚至可能造成混凝土的强度下降v根据混凝土结构工程施工质量验收规范GB 50204-2002规定：v混凝土粗骨料最大粒径不得超过截面最小尺寸的1/4，且不得大于钢筋最小净距的3/4；v。