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第2章普通混凝土2019年4月土木工程材料第2章混凝土2.1混凝土的组成材料2.2混凝土拌合物的技术性质2.3硬化后混凝土的技术性质2.4混凝土的配合比【本章主要内容】本章主要介绍普通混凝土的组成材料、混凝土拌合物和硬化后的混凝土的技术性质、混凝土的配合比等知识。【建议学习方法】参观现场，感性认识混凝土在工程上的应用；通过课堂试验，掌握混凝土原材料及混凝土的各项技术性质；结合案例，明确混凝土各组成材料选用；通过互联网等，进一步拓展混凝土各项知识的学习。2.1混凝土的组成材料2.1.1水泥2.1.2细集料2.1.3粗集料2.1.4水2.1.5矿物掺合料2.1.6外加剂2.1混凝土的组成材料水泥水水泥浆石子砂子骨料新拌混凝土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混凝土的组成2.1混凝土的组成材料•廉价的填充材料，节省水泥用量•混凝土的骨架，减小收缩，抑制裂缝的扩展•传力作用•降低水化热•提供耐磨性•润滑作用——与水形成水泥浆，赋予新拌混凝土以流动性•胶结作用——包裹在所有骨料表面，通过水泥浆的凝结硬化，将砂、石骨料胶结成整体，形成固体各组成材料的作用水泥浆骨料2.1混凝土的组成材料2.1.1水泥一、水泥的定义与分类品种代号组成（质量百分数）熟料＋石膏粒化高炉矿渣火山灰质混合材料粉煤灰石灰石硅酸盐水泥P·I100----P·Ⅱ≥95≤5---≥95---≤5普通硅酸盐水泥P·O≥80且＜955且≤20①-矿渣硅酸盐水泥P·S·A≥50且＜8020且≤50②---P·S·B≥30且＜5050且≤70②---火山灰质硅酸盐水泥P·P≥60且＜80-20且≤40③--粉煤灰硅酸盐水泥P·F≥60且＜80--20且≤40④-复合硅酸盐水泥P·C≥50且＜8020且≤50⑤2.1混凝土的组成材料知识拓展——水泥的生产过程硅质(粘土)钙质(石灰石)1450℃调节原料石膏水泥生料熟料混合材粉磨2.1.1水泥“两磨一烧”工艺流程煅烧粉磨2.1混凝土的组成材料2.1.1水泥二、通用硅酸盐水泥的技术性质化学指标碱含量（选择性指标）物理指标1.凝结时间2.安定性3.强度4.细度（选择性指标）不溶物、烧失量、三氧化硫、氧化镁、氯离子2.1混凝土的组成材料2.1.1水泥二、通用硅酸盐水泥的技术性质（3）不溶物：不溶物是指水泥经酸和碱处理后，不能被溶解的残余物。主要由水泥原料、混合材料和石膏中的杂质产生。不溶物的存在会影响水泥的粘结质量。（2）三氧化硫含量：水泥的生产过程中因掺入过量石膏带入的。含量超出一定限度，在水泥石硬化后，还会继续与水化产物反应，产生体积膨胀性物质，引起安定性不良。（1）氧化镁含量：在水泥熟料中，存在游离的氧化镁，可以引起水泥体积安定性不良。因此，水泥熟料中游离氧化镁的含量不能太多。（4）烧失量：水泥在一定的灼烧温度和时间内，经高温灼烧后的质量损失率。水泥煅烧不理想或者受潮后，会导致烧失量增加。（5）氯离子含量：当水泥中的氯离子含量较高时，容易使钢筋产生锈蚀，降低结构的耐久性。1.化学指标2.1混凝土的组成材料2.1.1水泥二、通用硅酸盐水泥的技术性质品种代号不溶物（质量分数）烧失量（质量分数）三氧化硫（质量分数）氧化镁（质量分数）氯离子（质量分数）硅酸盐水泥P·I≤0.75≤3.0≤3.5≤5.0a≤0.06cP·Ⅱ≤1.50≤3.5普通硅酸盐水泥P·O-≤5.0矿渣硅酸盐水泥P·S·A--≤4.0≤6.0bP·S·B---火山灰质硅酸盐水泥P·P--≤3.5≤6.0b粉煤灰硅酸盐水泥P·F--复合硅酸盐水泥P·C--a如果水泥压蒸试验合格，则水泥中氧化镁的含量（质量分数）允许放宽至6.0%。b如果水泥中氧化镁的含量（质量分数）大于6.0%时，需进行水泥压蒸安定性试验并合格。c当有更低要求时，该指标由买卖双方协商确定。注意：化学指标不满足要求者为不合格品化学指标表（GB175-2019）1.化学指标2.1混凝土的组成材料2.1.1水泥二、通用硅酸盐水泥的技术性质2.密度与堆积密度水泥的密度：一般为3.05～3.2g/cm3。松散状态下的堆积密度约为1000～1400kg/m3紧密状态下的堆积密度可达1600kg/m3。在进行混凝土配合比计算时，通常取3.10g/cm3。2.1混凝土的组成材料2.1.1水泥二、通用硅酸盐水泥的技术性质3．细度定义细度－－指水泥颗粒的粗细程度。缺点:水泥越细优点：GB规定总表面积越大，与水发生水化反应的速度越快，水泥石的早期强度越高。硬化收缩越大；易受潮而降低活性；成本越高。•硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥以比表面积表示，不小于300m2/kg；•矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥以筛余表示，80μm方孔筛筛余不大于10%或45μm方孔筛筛余不大于30%。2.1混凝土的组成材料4．标准稠度用水量标准稠度—为使凝结时间、收缩量、体积安定性测定等测试结果具有可比性，测定水泥的凝结时间和体积安定性等性能时，应使水泥净浆在一个规定的稠度下进行，这个规定的稠度被称为。水泥标准稠度用水量是指水泥净浆达到标准稠度时所需要的用水量，通常以占水泥质量的百分数来表示。《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》（GB/T1346—2019）水泥标准稠度用水量即按标准规定的方法所拌制的水泥净浆，在水泥标准稠度维卡仪上，以试杆沉入净浆并距底板（6±1）mm时水泥净浆的稠度为标准稠度，其拌合用水量为该水泥的标准稠度用水量。水泥标准稠度用水量的大小主要与水泥的细度、矿物成分有关。不同品种的水泥，其标准稠度用水量也有所不同，一般在24％～33％之间，如硅酸盐水泥的标准稠度用水量为23％～28％。2.1.1水泥二、通用硅酸盐水泥的技术性质2.1混凝土的组成材料5．凝结时间定义水泥完全加入水中（开始计时）开始失去可塑性（停止计时）完全失去可塑性（停止计时）初凝时间终凝时间•硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于390min；•普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于600min。GB规定初凝时间终凝时间无论测定初凝时间或终凝时间，都是从水泥完全加入水中开始计时2.1.1水泥二、通用硅酸盐水泥的技术性质2.1混凝土的组成材料水泥的初凝和终凝时间对工程有重要意义。例如：混凝土的施工。水泥的凝结时间为什么要这样规定？结论1：水泥的初凝时间过短，水泥可能在各施工工序未完成前，已失去流动性和可塑性而无法施工。结论2：水泥的终凝时间过长，将影响施工进度和模板周转期。注意:凝结时间不符合规定者为不合格品。5．凝结时间2.1.1水泥二、通用硅酸盐水泥的技术性质2.1混凝土的组成材料6．体积安定性定义指水泥硬化后体积变化是否均匀的性质。水泥硬化后体积发生不均匀膨胀，导致水泥石开裂、翘曲等现象。否则，为良好。不良：良好：注意：安定性不良的水泥为不合格品2.1.1水泥二、通用硅酸盐水泥的技术性质2.1混凝土的组成材料6．体积安定性引起安定性不良的原因有哪些?熟料中含有过多的游离MgO;熟料中含有过多的游离CaO;石膏掺量过多。用沸煮法检验必须合格；熟料中MgO含量符合规范要求；熟料中SO3含量符合规范要求；讨论:2.1.1水泥二、通用硅酸盐水泥的技术性质2.1混凝土的组成材料7．强度水泥强度是表示水泥力学性质的重要指标，也是划分水泥强度等级的依据。强度等级划分的指标：3d、28d的抗压强度和抗折强度水泥的强度除了与水泥的矿物组成、细度有关外，还与用水量、试件制作方法、养护条件和养护时间等条件有关。注意：强度不满足要求者为不合格品2.1.1水泥二、通用硅酸盐水泥的技术性质2.1混凝土的组成材料7．强度品种强度等级抗压强度抗折强度3d28d3d28d硅酸盐水泥42.5≥17.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥22.0≥4.052.5≥23.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥27.0≥5.062.5≥28.0≥62.5≥5.0≥8.062.5R≥32.0≥5.5普通硅酸盐水泥42.5≥17.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥22.0≥4.052.5≥23.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥27.0≥5.0矿渣硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥32.5≥10.0≥32.5≥2.5≥5.532.5R≥15.0≥3.542.5≥15.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥19.0≥4.052.5≥21.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥23.0≥4.5通用硅酸盐水泥的强度等级2.1.1水泥二、通用硅酸盐水泥的技术性质2.1混凝土的组成材料8．水化热水泥在水化过程中所放出的热量称为水化热。水泥水化热的大小和放热速度的快慢与水泥熟料的矿物成分、水泥细度、混合材料掺入量有关。研究表明，水泥熟料中硅酸三钙和铝酸三钙含量越高，水化热越大，放热速度也越快；水泥颗粒越细，水化反应越快，水化热越大；混合材料掺入量越大，水泥的水化热越小，放热速度越慢。水泥水化热能加速水泥的凝结硬化，对于混凝土的冬季施工非常有利，但对于大型基础、桥梁墩台、大坝等大体积混凝土构筑物极其不利。这是由于水化热易积蓄在混凝土内部不易散失，使混凝土内部温度急剧上升，内外温差过大而使混凝土产生开裂，影响结构的安全性、完整性和耐久性。2.1.1水泥二、通用硅酸盐水泥的技术性质2.1混凝土的组成材料2.1.1水泥一、水泥的定义与分类分类二、通用硅酸盐水泥的技术性质三、水泥的应用四、水泥的质量评定、验收与保管2.1混凝土的组成材料2.1.1水泥混凝土工程特点及所处环境条件优先使用可以使用不宜使用普通混凝土在一般气候环境中的混凝土普通水泥矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥在干燥环境中的混凝土普通水泥矿渣水泥火山灰水泥、粉煤灰水泥在高温高湿环境中或长期处于水中的混凝土矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥普通水泥厚大体积的混凝土矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥普通水泥硅酸盐水泥1．水泥品种的选择三、水泥的应用2.1混凝土的组成材料混凝土工程特点及所处环境条件优先使用可以使用不宜使用有特殊要求的混凝土要求快硬、高强（大于C40）的混凝土硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥严寒地区的露天混凝土，寒冷地区处于水位升降范围内的混凝土普通水泥矿渣水泥火山灰水泥、粉煤灰水泥严寒地区处于水位升降范围内的混凝土普通水泥矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥有抗渗要求的混凝土火山灰水泥、普通水泥矿渣水泥有腐蚀介质存在的混凝土矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥硅酸盐水泥有耐磨要求的混凝土硅酸盐水泥、普通水泥火山灰水泥、粉煤灰水泥1．水泥品种的选择2.1.1水泥三、水泥的应用2.1混凝土的组成材料2．水泥强度等级的选择2.1.1水泥三、水泥的应用根据混凝土的强度等级，选择合适的水泥等级。对普通混凝土,水泥等级＝1.5-2倍的混凝土强度等级。对高强混凝土,水泥等级＝0.9-1.5倍的混凝土强度等级2.1混凝土的组成材料1．水泥的质量评定名称组批规则抽样方法与抽样数量通用硅酸盐水泥同一生产单位生产的同品种、同强度等级的水泥为一批。散装水泥以500t/批；袋装水泥以200t/批，当不足上述数量时，也按一批计袋装水泥：从检验批中随机抽取不少于20袋水泥，用专用取样管，沿水泥包装袋对角线插入抽取等量的水泥样品，总量至少12kg散装水泥：从散装水泥卸料处或输送水泥运输机具的出料处，在流动的水泥流中随机抽取水泥样品，总量至少12kg对于通用硅酸盐系水泥，检验的项目主要有水泥细度、标准稠度用水量、凝结时间、体积安定性、胶砂强度等。2.1.1水泥四、水泥的质量评定、验收与保管（1）组批（2）检验项目2.1混凝土的组成材料1．水泥的质量评定（3）检验结果评定①不合格水泥的评定国家标准规定：凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任一项不符合标准规定或混合材料掺入量超过最大限量和强度低于商品强度等级（标号