土木建筑材料混凝土1

第五章混凝土6.1普通混凝土的组成材料6.2混凝土的技术性质和质量控制6.3混凝土外加剂6.4普通混凝土配合比设计6.5其他品种混凝土及砂浆主要内容学习重点1.普通混凝土的组成及各个组成材料的质量要求和砂石级配的概念、作用及评定方法；2.普通混凝土的主要技术性质---和易性、强度、变形性质及耐久性；普通混凝土质量控制的方法和意义；3.混凝土的外加剂的作用及作用机理；4.普通混凝土配合比设计的原理方法和步骤；混凝土是指以胶凝材料、集料（或称骨料）、水及其他材料（必要的外加剂和矿物混合材料）为原料，按适当的比例配制而成的混合物经过硬化形成的复合材料。以通用水泥、水和集料按适当比例配合、拌制成拌合物，经一定时间凝结硬化而成的人造石材，称为普通水泥混凝土，简称混凝土，又称为砼。混凝土（concrete）一词源自于拉丁文术语“Concretus”—“共同生长”混凝土的定义混凝土的优点耐水性能好，用途广泛；组成材料来源丰富，可就地取材，经济；易成型形状与尺寸变化范围很大的构件；生产耗能比钢低，可大量利用工业废料；可与钢材复合为钢筋混凝土、预应力混凝土使用；抗压强度高；耐久性良好。挪威的海上石油钻井平台输水管线外径7.5m内径6.6m1919年Selma号轻混凝土船在美国Alabama下水混凝土的分类1按所用胶凝材料分水泥混凝土石灰混凝土石膏混凝土水玻璃混凝土硫黄混凝土沥青混凝土聚合物水泥混凝土树脂混凝土聚合物浸渍混凝土2按表观密度大小分重混凝土普通混凝土。2600kg/m³。=2000~2500kg/m³轻集料混凝土。1950kg/m³无机胶凝材料有机胶凝材料3按施工工艺分普通现浇混凝土泵送混凝土喷射混凝土真空吸水混凝土灌浆混凝土振压混凝土挤压混凝土离心混凝土4按用途分水工混凝土海工混凝土防水混凝土道路混凝土耐热混凝土耐酸火混凝土防辐射混凝土装饰混凝土现浇类预制类粉煤灰混凝土硅灰混凝土5按掺合料分6按抗压强度分低强混凝土(抗压强度30MPa)中强混凝土(抗压强度30~60MPa)高强混凝土(抗压强度≥60MPa)7按每立方米水泥含量分贫混凝土(水泥用量不小于170kg)富混凝土(水泥用量不小于230kg)磨细高炉矿渣混凝土纤维混凝土泵送混凝土PumpingConcrete喷射混凝土Shotcrete轻质、高强、快硬、高耐久、多功能、节能、绿色环保。混凝土发展方向混凝土质量基本要求符合设计要求的强度与施工条件相适应的施工和易性与工程环境相适应的耐久性变形值较小，满足抗裂性要求经济上合理，即水泥用量较少。§6.1普通混凝土的组成材料普通混凝土组成材料：水泥、粗细骨料、水，以及适量的掺合料和外加剂。各组成材料的作用：粗细骨料起骨架作用，水泥和水组成水泥浆包裹骨料表面并填充在骨料空隙中。在混凝土拌和物中，水泥浆起润滑作用，赋予混凝土拌和物流动性，便于施工；混凝土硬化后起胶结作用，将骨料胶结成整体。水水泥水泥浆石子砂子骨料新拌混凝土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普通水泥混凝土的组成材料混凝土的宏观结构粗骨料细骨料水泥石过渡区1水泥水泥品种的选择水泥强度等级的选择根据工程性质、部位、施工条件、环境状况、水泥特性作出合理选择。应与混凝土设计强度等级相适应，配制普通混凝土时选择的水泥强度等级标准值应为混凝土强度等级标准值1.5~2.0倍，配制高强混凝土时选择的水泥强度等级标准值应为混凝土强度等级标准值0.9~1.5倍。混凝土工程特点或所处环境条件优先选用可以使用不宜使用普通硅酸盐水泥1.在普通气候环境中的混凝土矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥2.在干燥环境中的混凝土普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥3.在高温度环境中或永远处在水下的混凝土复合硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥4.厚大体积的混凝土普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥普通混凝土混凝土工程特点或所处环境条件优先选用可以使用不宜使用快硬硅酸盐水泥硅酸盐水泥1.要求快硬的混凝土普通硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥2.高强(大于C40级的混凝土)硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥(标号425号)3.严寒地区的露天混凝土，寒冷地区的处在水位升降范围内的混凝土普通硅酸盐水泥(标号325号)普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合夺酸盐水泥4.严寒地区处在水位升降范围内的混凝土有特殊要求的混凝土矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥5.有抗渗性要求的混凝土普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥6.有耐磨性要求的混凝土硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥(标号325)矿渣硅酸盐水泥(标号325)火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥2细集料—砂粒径在0.15~4.75mm之间的岩石颗粒。细骨料主要采用天然砂和人工砂。细骨料天然砂人工砂河砂海砂机制砂混合砂根据国标GB/T14684-2001《建筑用砂》的规定，混凝土用砂可分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土；Ⅱ类宜用于强度等级C30~C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。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%。砂子技术性能含泥量、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砂中的含泥量是指天然砂中粒径小于75um的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒径小于75um的颗粒含量；泥块含量是指砂中所含粒径大于1.18mm、水洗手捏后粒径小于600um的颗粒含量。泥的颗粒极细,粘附在骨料表面影响水泥石与骨料之间的胶结，泥块在混凝土中形成薄弱部分影响混凝土质量。对骨料中泥和泥块含量必须严加限制(表6-1)。而人工砂中含有的少量石粉可改善新拌混凝土的施工性能。（1）混凝土用砂的质量要求含泥量、石粉含量和泥块含量砂中的有害物质是指各种可能降低混凝土性能和质量的物质。包括草根、树叶、树枝、塑料、炉渣、煤块、硫化物、硫酸盐、有机物、云母、轻物质、氯盐含量等。有害物质含量项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ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坚固性坚固性是指砂对环境破坏作用的抵抗能力。通常是用硫酸钠溶液来检验砂的坚固性。砂的坚固性指标参见表6-6和表6-7。碱活性若水泥或混凝土中含有较多的强碱（如Na2O）时，强碱可与含有活性SiO2的集料反应，这种反应称为碱集料反应（碱骨料反应）。造成局部体积膨胀造成混凝土破坏。（2）砂的粗细程度和颗粒级配砂的粗细程度，是指不同粒径的砂粒，混合在一起后的平均粗细程度。通常有粗砂、中砂与细砂之分。在相同用量条件下，细砂的总表面积较大，而粗砂的总表面积较小。配制混凝土时，砂子的表面需要由水泥浆包裹，砂子的总表面积愈大，则需要包裹砂粒表面的水泥浆愈多，所以通常使用粗砂比使用细砂所需的水泥浆要少。但是砂子过粗会影响混凝土拌和物的和易性，并且拌和物易离析泌水。级配是指骨料中颗粒的组配情况。在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆填充，为了节约水泥并提高强度，应尽量减小砂粒之间的空隙。因此需用大小不同的颗粒搭配，使得砂的孔隙率和总表面积较小。使用良好级配的砂，不仅可节省水泥使用量，降低成本，还可以提高混凝土的和易性、密实度和强度。图5.2骨料颗粒级配示意图(a)单一粒径；(b)两种粒径；(c)多种粒径→评定砂的粗细程度和颗粒级配150μm300μm600μm1.18mm2.36mm4.75mm9.50mm砂子的筛分析m1m2m3m4m5m6M底筛余量累计筛余率与分计筛余率计算关系筛孔尺寸筛余量(g)分计筛余百分率(%)累计筛余百分率(%)4.75mmm1a1=(m1/m)×100%A1=a12.36mmm2a2=(m2/m)×100%A2=a1+a21.18mmm3a3=(m3/m)×100%A3=a1+a2+a3600μmm4a4=(m4/m)×100%A4=a1+a2+a3+a4300μmm5a5=(m5/m)×100%A5=a1+a2+a3+a4+a5150μmm6a6=(m6/m)×100%A6=a1+a2+a3+a4+a5+a61165432fA100A5)AAAAA(1.3~7.3f3.2~0.3f为粗砂为中砂6.1~2.2f为细砂砂的粗细程度用细度模数表示。细度模数f＝Ai/100，因粒径5mm的不属于细骨料，所以：建筑用砂的颗粒级配(GB/T14684—2001)筛孔尺寸1区2区3区累计筛余百分率(%)9.50mm0004.75mm10~010~010~02.36mm35~525~015~01.18mm65~3550~1025~0600μm85~7170~4140~16300μm95~8092~7085~55150μm100~90100~90100~90砂的筛分曲线砂的细度模数不能反映其级配的优劣，细度模数相同的砂级配可以很不相同。配制混凝土时必须同时考虑砂的级配和细度模数。通过600um的累计筛余量判断砂的级配，4.75mm和600um对应的累计筛余百分数必须合格，其他各筛允许超出5%以内。注意筛孔尺寸甲砂乙砂混合砂累计筛余百分率(%)4.75mm01062.36mm040241.18mm47345.4600μm518068.4300μm709082150μm959796.2细度模数2.193.673.04例：两种砂的累计筛余百分率如下表，求其细度模数并进行级配评定。若按照甲砂40%乙砂60%混合，求混合砂的细度模数并进行级配评定。3粗集料—石子普通混凝土常用的粗骨料分卵石和碎石两类。卵石是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的，粒径大于4.75mm的岩石颗粒。按其产源不同可分为河卵石、海卵石、山卵石等。碎石是天然岩石或卵石经机械破碎、筛分制成的，粒径大于4.75mm的岩石颗粒。卵石、碎石按技术要求分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类。Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土；Ⅱ类宜用于强度等级在C30~C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ类宜用于强度等级小于C30混凝土。混凝土用石子的质量要求项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类含泥量（按质量计），%＜0.51.01.5粘土块含量（按质重量计），%＜00.50.7硫化物与硫酸盐含量（以SO3重量计），%＜0.51.01.0有机物含量（用比色法试验）＜合格合格合格针片状（按质量计），%＜51525坚固性质量损失，%＜5812碎石压碎指标，＜102030卵石压碎指标，＜121616颗粒级配粗骨料颗粒级配指的是大小粒径的骨料颗粒的互相搭配的比例情况——不同粒径颗粒的分布。粗骨料的颗粒级配分连续级配和间断级配（P102）。评定方法同砂子颗粒级配的评定方法。筛孔系列2.36、4.75、9.50、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5、53、63、75、90表4-3卵石或碎石的颗粒级配范围（GB/T14685-2001）累计筛余（%）筛孔尺寸（圆孔筛）（㎜）级配情况公称粒级（㎜）2.364.759.5016.019.026.5031.537.553.063.075.0905~1095~10080~1000~150————————5~1695~100