1019-普通混凝土的组成材料

1019普通混凝土的组成材料普通混凝土是由水泥、水和天然砂、石所组成，有时还掺加适量的掺合料和外加剂。在混凝土组成材料中，砂、石是骨料，不与水泥起化学反应，其作用在于构成混凝土骨架，减少水泥用量和减小混凝土体积收缩，其中小颗粒填充大颗粒的空隙。水泥和水组成水泥浆，它包裹在所有骨料的表面，并填充骨料的空隙。在混凝土硬化前，水泥浆起润滑作用，使混凝土拌合物具有流动性，以便施工；在混凝土硬化后，起胶结作用，把砂、石骨料胶结成为整体，使混凝土产生强度，成为坚硬的人造石材。混凝土的结构，如图5—1所示。5.1.1水泥1．水泥品种的选择根据混凝土工程的性质与特点、工程所处的环境及施工条件等，选择混凝土所用的水泥品种，可参考表4—10选定。2．水泥强度等级选择水泥强度等级选择应当与混凝土的设计强度等级相适应，原则上是配制高强度等级的混凝土选用高强度等级水泥，低强度等级混凝土选用低强度等级水泥。5.1.2骨料骨料，又称集料。粒径在5mm以上者，称为粗骨料；粒径在5mm以下者，称为细骨料。普通混凝土的细骨料主要采用天然砂，有时也可用人工砂。天然砂是由天然岩石经长期风化等自然条件的作用而形成的，有的颗粒表面比较圆滑；有的颗粒多棱角，表面粗糙，含泥量及有机质较多。人工砂是将天然岩石轧碎而成，其颗粒富有棱角，比较洁净，片状颗粒及细粉含量较多，且成本较高。普通混凝土常用的粗骨料有碎石和卵石两种。碎石大多由天然岩石经破碎筛分而成。碎石表面粗糙、多棱角、洁净。卵石，是由天然岩石经自然条件长期作用而形成的粒径大于5mm的颗粒，表面光滑，有机杂质含量较高。1．有害杂质含量粗骨料和细骨料中常含有一些有害杂质。他们的含量一般应符合表5—1的规定。砂、石子中杂质含量及石子中针、片状颗粒含量表5—1项目质量标准≥C30的混凝土C30的混凝土含泥量,按质量计,不大于(%)碎石或卵石1.02.0砂3.05.0碎石或卵石0.50.7图5一l混凝土结构示意图1—石子2—砂3—水泥4—空隙泥块含量,按质量计,不大于(%)砂1.020硫化物和硫酸盐含量(折算为SO3)按质量计,不大于(%)碎石或卵石1.0砂1.0有机质含量(用比色法试验)卵石颜色不得深于标准色，如深于标准色，则应配制成混凝土进行强度对比试验，抗压强度比应不低于0.95砂颜色不得深于标准色，如深于标准色，则应配制成混凝土进行强度对比试验，抗压强度比应不低于0.95云母含量,按质量计,不宜大于(%)砂2.0轻物质含量,按质量计,不宜大于(%)砂1.0针、片状颗粒含量,按质量计,不大于(%)碎石或卵石1525骨料的颗粒形状还有属于针状（颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径的2.4倍）和片状(厚度小于平均粒径的0.4倍)的，这种针、片状颗粒过多,会使混凝土强度降低。针、片状颗粒含量一般应符合表5—1中的规定。用于水泥混凝土路面混凝土板的粗骨料，其针、片状颗粒含量也应符合表5—1中的规定。.针、片状颗粒过多，对泵送混凝土拌合物有影响，会使其泵送性能降低，因此，针、片状颗粒含量不宜大于10%。2．碱活性骨料碱－骨料膨胀反应，是指水泥和混凝土的有关添加剂中的碱性氧化物(K20、Na20)与砂、石中活性二氧化硅等物质，在常温、常压下缓慢反应生成碱硅胶后，吸水膨胀导致混凝土破坏的现象。混凝土用砂、石中，不能含有活性氧化硅，以免产生碱－骨料膨胀反应。为此，标准规定，混凝土用砂、石经碱－骨料反应试验后，由该砂、石制备的试件应无裂缝、酥裂及胶体外渗等现象，且试件养护6个月龄期的膨胀率值应小于0.1％。对于重要工程混凝土使用的砂、石，应采用化学法和砂浆长度法进行砂、石碱活性检验。3．坚固性坚固性，是指砂、石在自然风化和其它外界物理、化学因素作用下抵抗破裂的能力。砂、石的坚固性，用硫酸钠溶液法检验，试样经五次循环后，其重量损失应不超过规范的规定。4．颗粒级配骨料的颗粒级配，是指混凝土所用骨料的粗细分级及组合情况。级配良好者应该是粗、细颗粒含量适当，骨料的空隙率较小，同时颗粒总表面积也较小。砂的颗粒级配良好，就可使包裹砂粒表面和填充砂于空隙消耗的水泥浆较少，使混凝土拌合物的和易性较好。同样，碎石或卵石的颗粒级配良好，可以节约水泥砂浆。砂、石的级配良好，则制成的混凝土密实度大，收缩较小。砂、石的颗粒级配，对于配制高强度等级的混凝土和防水、抗渗混凝土尤为重要。砂子的粗细程度和颗粒级配用筛分析法进行测定。用一套孔径4.75、2.36、1.18、0.60、0.30及0.15mm的标准筛，将500g干砂试样由粗到细依次过筛，计算余留在各个筛上的砂重占砂样重的百分数(称为分计筛余)，分别以a1、a2、a3、a4、a5、a6表示，再计算各筛比该筛粗的所有筛之分计筛余百分数之和(称为累计筛余)，分别以A1、A2、A3、A4、A5、A6表示。累计筛余与分计筛余的关系，见表5—2。累计筛余与分计筛余的关系表表5—2筛孔尺寸(mm)分计筛余(%)累计筛余4.752.361.180.600.300.15a1a2a3a4a5a6A1=a1A2=a1+a2A3=a1+a2+a3A4=a1+a2+a3+a4A5=a1+a2+a3+a4+a5A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6砂的颗粒级配区范围表5—3筛孔尺寸(mm)累计筛余(%)I区Ⅱ区Ⅲ区9.54.752.361.180.600.300.15010～035～565～3585～7l95～80100～90010～025～050～1070～4l92～70100～90010～015～025～040～1685～55100～90砂的粗细度可用细度模数MX表示，通过累计筛余百分数计算得到计算公式为：11654321005AAAAAAAMx细度模数MX愈大，表示砂愈粗。普通混凝土用砂的细度模数范围一般为3.7—0.7。其中，MX在3.7～3.1为粗砂，MX在3.0—2.3为中砂，MX在2.2～1.6为细砂，MX在1.5—0.7为特细砂。砂的颗粒级配用级配区表示。砂按0.60mm孔径筛的累计筛余百分数，划分成三个级配区，见表5—3。普通混凝土用砂的颗粒级配，应处于表5—3中的任何一个区内。在工程中，混凝土所用砂的实际颗粒级配图5—2砂的级配区曲线的累计筛余百分数，除4.75mm和0.60rnm筛号外，允许稍有超出分界线，但其总量百分数不应大于5％。以累计筛余百分数为纵坐标，以筛孔尺寸为横坐标，根据表5—3的规定画出1、2、3级配的筛分区，如图5—2所示。配制混凝土应优先选用Ⅱ区砂。当采用I区砂时，应适当提高砂率，并保证足够的水泥用量，以满足混凝土的和易性；当采用Ⅲ区砂时，宜适当降低砂率，以保证混凝土强度。当自然级配不良时，可采用人工级配。石子的级配也通过筛分试验确定，石子的标准筛有孔径2.36mm、4.75mm、9.50mm、\16.0mm、19.00mm、26.5mm、31.5mm、37.5mm、53.0mm、63.0mm、75.0mm及90mm等12个筛子。普通混凝土用碎石和卵石的颗粒级图5–2砂的级配区曲线配，应符合表5—4的规定。石子的颗粒级配，有连续的级配和间断级配两种。连续级配是石子由小到大各径级相连的级配。通常工程中多采用连续级配的石子。间断级配，是指石子用小颗粒的粒径直接和大颗粒的粒级相配，中间为不连续级配的石子。这种级配空隙率小，节约水泥，但混凝土拌合物易产生离析现象，故工程中应用较少。选用粗骨料除满足级配范围规定外，在条件许可时，选用较大的最大粒径(公称粒级的上限为该粒级的最大粒径)，可以减小骨料的比表面积，从而减少水泥用量。但粗骨料的最大粒径，不得超过结构截面最小尺寸的l／4，亦不得大于钢筋最小净距的3／4，不得超过板厚的1／2。碎石或卵石的颗粒级配范围表5—4级配情况公称粒级（mm）累计筛余（%）筛孔尺寸（mm）2.364.759.5016.019.026.531.537.553.063.075.090连续粒级5~1095~10095~1000~150––––––––5~1695~10095~10030~600~100–––––––5~2095~10095~10040~70–0~100––––––5~2595~10095~100–30–70–0~50–––––5~31.595~10095~10070~90–15~45–0~50––––5~4095~10095~10075~90–30~65––0~50–––单粒级10~20–95~10085~100–0~150––––––16~31.5–95~100–85-~100––0~100––––20~40––95~100–80~100––0~100–––31.5~63––95~100––75~10045~75–0~100–40~80––––95~100––70~100–30~600~10–此外，粗骨料还对颗粒的形状和强度有所要求。粗骨料中，凡颗粒长度大于该颗粒所属粒级平均粒径的2.4倍者，称为针状颗粒；厚度小于平均粒径的0.4倍者，称为片状颗粒。这类异形颗粒含量不能太多。否则，会严重降低拌合物的和易性和混凝土强度。一般不得大于25％；C30以上的混凝土用的粗骨料，针片状颗粒含量不得大于15％。为保证混凝土强度，所用粗骨料必须具有足够的强度。取9.50～19.0mm级气干状态的石子试样，分两层装入压碎指标测定仪的圆筒内，装满振实后放在试验机上，在3～5min内均匀地加荷到200kN，卸荷称取试样重G1，然后用孔径为2.36mm的筛筛除被压碎的细粒，再称出剩留在筛上的试样重G2，然后按下式计算压碎指标值Qe：%100121GGGQe压碎指标值愈小，表示粗骨料抵抗受压碎裂的能力越强。碎石或卵石的压碎指标值，应符合规范规定。5.1.3混凝土拌合水及养护用水拌制混凝土和养护混凝土宜采用饮用水。地表水、地下水必须按标准，经检验合格后方可使用。对饰面有要求的混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土，不得采用海水拌制。工业废水经检验合格后可用于拌制混凝土。《混凝土拌合用水标准》(JGJ63—89)规定，混凝土拌合用水所含物质不应对混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土产生有害影响，如对它们的和易性、凝结、强度发展、耐久性有不良影响，钢筋锈蚀及表面污染等。水的pH值、不溶物、可溶物、氯化物、硫酸盐、硫化物的含量限值要符合规范的规定。如对拟用的水质有怀凝，应用此水和蒸馏水分别做水泥凝结时间和混凝土(或砂浆)强度对比试验。