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4.1混凝土的概述4.2普通混凝土的组成材料4.3普通混凝土的技术性质4.4普通混凝土的配合比设计4.5其他品种混凝土学习目标了解普通混凝土组成材料的品种、技术要求及选用。掌握混凝土的主要技术性能和影响性能的因素。掌握混凝土配合比设计的方法和步骤。了解其他品种混凝土的特点和应用。混凝土是由胶凝材料、粗骨料、细骨料和水(或不加水)按适当的比例配合，拌制成拌合物，经一定时间后硬化而成的人造石材。目前，混凝土技术正朝着超高强、轻质、高耐久性、多功能和智能化方向发展。4.1.1混凝土的分类1.按表观密度分类(1)重混凝土。(2)普通混凝土。(3)轻混凝土.4.1.1混凝土的分类2.按胶凝材料的品种分类通常根据主要胶凝材料的品种，并以其名称命名，如水泥混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土等。有时也以加入的特种改性材料命名。例如，水泥混凝土中掺入钢纤维时，称为钢纤维混凝土；水泥混凝土中掺大量粉煤灰时，则称为粉煤灰混凝土等。4.1.1混凝土的分类3.按使用功能和特性分类按使用部位、功能和特性通常可分为结构混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、防辐射混凝土、补偿收缩混凝土、防水混凝土、泵送混凝土、自密实混凝土、纤维混凝土、聚合物混凝土、高强混凝土、高性能混凝土等。4.1.1混凝土的分类4.按抗压强度分类混凝土按抗压强度可分为低强混凝土(抗压强度小于30MPa)、中强混凝土(抗压强度为30～60MPa)、高强混凝土(抗压强度大于60MPa)。4.1.2普通混凝土的特点1.普通混凝土的主要优点(1)原材料来源丰富。(2)施工方便。(3)性能可根据需要设计调整。(4)抗压强度高。(5)耐久性好。4.1.2普通混凝土的特点1.普通混凝土的主要缺点(1)自重大。(2)抗拉强度低。(3)收缩变形大。4.1.3工程中对混凝土的基本要求工程中对混凝土的基本要求有以下几点(1)混凝土拌合物应具有与施工条件相适应的施工和易性。(2)混凝土养护到规定龄期应具有与设计要求相符合的强度(3)硬化后的混凝土应具有与工程环境相适应的耐久性。(4)在满足以上三个要求的前提下，使各组成材料经济合理4.1.4混凝土的发展方向(1)高性能化。(2)智能化。(3)混凝土虽然拥有众多优势，但其对环境的影响却不能忽视。(4)以工业废料代替水泥以实现节能减排。(5)循环利用工业和建筑垃圾来提高混凝土的绿色度。4.2.1水泥1.硅酸盐水泥的生产1.水泥品种的选择配制混凝土一般采用硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和复合水泥等六大品种，在特殊情况下也可采用快硬水泥或其他水泥。水泥的品种应根据混凝土的工程特点、所处环境条件及施工要求，并参照有关规范进行选择。4.2.1水泥1.硅酸盐水泥的生产2.水泥的强度等级水泥的强度等级应与混凝土的设计强度等级相适应。一般以水泥强度等级为混凝土强度等级的1.5~2.0倍为宜，对于高强度的混凝土可取1倍左右，原则上是高强度等级的水泥配制高强度等级的混凝土。4.2.2拌和用水1.硅酸盐水泥的生产根据《混凝土用水标准》(JGJ63—2006)的规定，凡符合国家标准的生活饮用水，均可拌制各种混凝土。海水可拌制素混凝土，但不宜拌制有饰面要求的素混凝土，更不得拌制钢筋混凝土和预应力混凝土。4.2.2拌和用水1.硅酸盐水泥的生产值得注意的是，在野外或山区施工采用天然水拌制混凝土时，均应对水的有机质、Cl-和SO24-含量等进行检测，检测合格后方能使用。特别是某些污染严重的河道或池塘水，一般不得用于拌制混凝土。4.2.3细骨料（砂）1.硅酸盐水泥的生产1.细骨料的种类及其特性砂按产源分为天然砂、机制砂两类。天然砂包括河砂、湖砂、淡化海砂和山砂；人工砂包括机制砂和混合砂。《建设用砂》根据砂的技术要求，将砂分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类。天然砂是由天然岩石经自然条件作用而形成的。河砂和湖砂因长期经受流水和波浪的冲洗，颗粒较圆，比较洁净，且分布较广，一般工程都采用这种砂。4.2.3细骨料（砂）1.硅酸盐水泥的生产1.细骨料的种类及其特性海砂因长期受到海流冲刷，颗粒圆滑，比较洁净且粒度一般比较整齐，但常混合有贝壳及盐类等有害杂质，在配制钢筋混凝土时，海砂中Cl-的含量不应大于0.06%。山砂是从山谷或旧河床中采运而得到的，其颗粒多带棱角，表面粗糙，但含泥量和有机物杂质较多，使用时应加以限制。4.2.3细骨料（砂）1.硅酸盐水泥的生产1.细骨料的种类及其特性机制砂是由天然岩石轧碎而成，其颗粒富有棱角，比较洁净，但砂中片状颗粒及细粉含量较大，且成本较高，只有在缺乏天然砂时才采用。混合砂是由机制砂和天然砂混合而成的砂，其性能取决于原料砂的质量及其配制情况。4.2.3细骨料（砂）1.硅酸盐水泥的生产1.细骨料的种类及其特性Ⅰ类砂宜用于配制强度等级大于C60的混凝土，Ⅱ类砂宜用于配制强度等级为C30～C60及有抗冻、抗渗或其他要求的混凝土，Ⅲ类砂宜用于配制强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。4.2.3细骨料（砂）1.硅酸盐水泥的生产2.细骨料的技术要求1)有害杂质含量砂中含有的硫化物、硫酸盐和有机物对水泥石有侵蚀作用；氯盐对钢筋混凝土中的钢筋有锈蚀作用；砂中相对密度小于2000kg/m3的物质，定义为轻物质，也是降低混凝土性能的有害物质。砂中有害杂质含量应符合表4-1的规定。4.2.3细骨料（砂）1.硅酸盐水泥的生产2.细骨料的技术要求4.2.3细骨料（砂）1.硅酸盐水泥的生产2.细骨料的技术要求2)粗细程度与颗粒匹配(1)砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合体平均粒径的大小。砂的颗粒级配是指不同粒径的砂粒搭配比例，它反映了空隙率的大小。4.2.3细骨料（砂）1.硅酸盐水泥的生产2.细骨料的技术要求2)粗细程度与颗粒匹配(2)细度模数和颗粒级配的测定。砂的粗细程度和颗粒级配用筛分析方法测定，用细度模数表示粗细，用级配区表示砂的级配。(3)砂的颗粒级配根据各筛的累计筛余百分率，评定砂级配。4.2.3细骨料（砂）1.硅酸盐水泥的生产2.细骨料的技术要求3)砂的含水状态砂的含水状态有如下四种，如图4-5所示。(1)绝干状态。(2)气干状态。(3)饱和面干状态。(4)湿润状态。4.2.3细骨料（砂）1.硅酸盐水泥的生产2.细骨料的技术要求4.2.3细骨料（砂）1.硅酸盐水泥的生产2.细骨料的技术要求4)坚固性和碱活性砂是由天然岩石经自然风化作用而成，机制砂也会含大量风化岩体，在冻融或干湿循环作用下有可能继续风化，因此对某些重要工程或特殊环境下的混凝土用砂，应做坚固性检验。砂的碱活性是指砂中能与碱性物质发生作用的活性成分的相对含量。当采用具有较高碱活性的砂配制混凝土时，应注意控制其他组成材料中的总碱含量。4.2.4粗骨料（石子）1.硅酸盐水泥的生产1.颗粒形状及表面特征一般把粒径大于5mm的岩石颗粒称为石子。混凝土工程中常用的有卵石和碎石两大类。卵石因外形特征而得名，主要由天然岩石经自然风化、水流搬运和分选、堆积等自然作用而形成，根据产源不同可分为河卵石、海卵石和山卵石等。4.2.4粗骨料（石子）1.硅酸盐水泥的生产1.颗粒形状及表面特征碎石由各种天然岩石经机械破碎、筛分和组配而得到，颗粒表面粗糙，棱角较多，易与水泥浆黏结，所配制的混凝土强度较高，但拌合物流动性较差。粗骨料的颗粒形状以近立方体或近球状体为最佳，但在岩石破碎生产碎石的过程中往往产生一定量的针、片状，使骨料的空隙率增大，降低了混凝土的强度，特别是抗折强度。4.2.4粗骨料（石子）1.硅酸盐水泥的生产2.有害杂质粗骨料的有害杂质主要有黏土、淤泥、硫化物及硫酸盐、有机物等。4.2.4粗骨料（石子）1.硅酸盐水泥的生产3.最大粒径和颗粒级配1)粗骨料最大粒径混凝土所用粗骨料的公称粒级上限称为最大粒径。骨料粒径越大，其表面积越小，通常空隙率也相应减小，因此所需的水泥浆或砂浆数量也将相应减少，有利于节约水泥、降低成本，并改善混凝土的性能。所以在条件许可的情况下，应尽量选用较大粒径的骨料。4.2.4粗骨料（石子）1.硅酸盐水泥的生产3.最大粒径和颗粒级配2)粗骨料的颗粒级配粗骨料的颗粒级配可分为连续粒级和单粒级两种。连续粒级指5mm以上至最大粒径Dmax，各粒级均占一定比例，且在一定范围内。单粒级指从1/2最大粒径开始至Dmax。单粒级用于组成具有要求级配的连续粒级，也可与连续粒级混合使用，以改善级配或配成较大密实度的连续粒级。4.2.4粗骨料（石子）1.硅酸盐水泥的生产4.强度与坚固性1)强度为了保证所配制混凝土的强度，粗骨料必须结构致密且具有足够的强度。碎石的强度采用压碎指标值或其生产用岩石的抗压强度表示，卵石则仅采用压碎指标值表示。4.2.4粗骨料（石子）1.硅酸盐水泥的生产4.强度与坚固性2)坚固性坚固性是指在气候、外力和其他物理力学因素作用(如冻融循环作用)下集料抗碎裂的能力。坚固性试验是用硫酸钠溶液法检验，试样经5次干湿循环后，其质量损失应符合表4-7的要求。4.2.4粗骨料（石子）1.硅酸盐水泥的生产4.强度与坚固性2)坚固性坚固性是指在气候、外力和其他物理力学因素作用(如冻融循环作用)下集料抗碎裂的能力。坚固性试验是用硫酸钠溶液法检验，试样经5次干湿循环后，其质量损失应符合表4-7的要求。硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-24.2.4粗骨料（石子）硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-24.2.5外加剂外加剂混凝土外加剂不包括生产水泥时加入的混合材料、石膏和助磨剂，也不同于在混凝土拌制时掺入的掺合料。外加剂在混凝土中的掺量不多，但可显著改善混凝土拌合物的和易性，明显提高混凝土的物理力学性能和耐久性。硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-24.2.5外加剂1.外加剂的分类外加剂按主要功能分为四类。(1)改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，如减水剂、引气剂和泵送剂等。(2)调节混凝土凝结时间和硬化性能的外加剂，如缓凝剂、早强剂和速凝剂等。硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-24.2.5外加剂1.外加剂的分类(3)改善混凝土耐久性的外加剂，如引气剂、防水剂、防冻剂和阻锈剂等。(4)改善混凝土其他性能的外加剂，如加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、泵送剂、碱骨料反应抑制剂和道路抗折剂等。4.2.5外加剂硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-22.几种常用的混凝土外加剂1)碱水剂在混凝土组成材料的种类和用量不变的情况下，往混凝土中掺入减水剂，混凝土拌合物的流动性将显著提高。若要维持混凝土拌合物的流动性不变，则可减少混凝土的加水量。减水剂是指在混凝土拌合物坍落度基本相同的条件下，能减少拌和用水量的外加剂，是工程中应用最广泛的一种外加剂。4.2.5外加剂硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-22.几种常用的混凝土外加剂(1)减水剂的主要功能①配合比不变时显著提高流动性。②流动性和水泥用量不变时，减少用水量，降低水胶比，提高强度。③保持流动性和强度不变时，节约水泥用量，降低成本。④配置高强高性能混凝土。4.2.5外加剂硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-22.几种常用的混凝土外加剂(1)减水剂的作用机理减水剂属于表面活性物质，这类物质的分子分为亲水端和憎水端两部分。减水剂提高混凝土拌合物流动性的作用机理主要包括分散作用和润滑作用两方面。4.2.5外加剂硅酸盐水泥熟料的矿物组成非常复杂，其主要矿物和含量见表3-1。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性见表3-22.几种常用的混凝土外加剂(3)常用减水剂品