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混凝土基本知识简介XX混凝土公司品质部2013年9月目录第一节概述1、混凝土定义及分类2、混凝土种类3、混凝土特性4、土木工程对混凝土基本要求第二节普通混凝土1、普通混凝土介绍2、普通混凝土组成与结构3、普通混凝土组成材料4、新拌混凝土和易性5、混凝土强度6、混凝土耐久性7、水泥浆第三节常见混凝土质量问题分析第一节概述1混凝土的定义及分类混凝土是以胶凝材料、水和骨料按适当比例配合拌制成拌和物，经硬化后得到的人工石材。以水泥为胶凝材料、砂石为骨料的混凝土称为水泥混凝土，在建筑工程中最为常用。混凝土胶凝材料骨料水港工混凝土水工混凝土耐碱混凝土耐酸混凝土耐热混凝土防水混凝土按使用功能分2、混凝土的种类超高强混凝土高强混凝土早强混凝土高性能混凝土按强度特征分超早强混凝土2、混凝土的种类按坍落度大小分低塑性混凝土塑性混凝土流动性混凝土流态混凝土大流动性混凝土2、混凝土的种类坍落度：测定混凝土拌和物和易性的一种指标，用拌和物在自重作用下向下坍落的高度表示。其单位为cm。按维勃稠度分特干硬性混凝土半干硬性混凝土干硬性混凝土超干硬性混凝土2、混凝土的种类按施工工艺分普通浇注混凝土喷射混凝土泵送混凝土离心成型混凝土2、混凝土的种类按配筋情况分素混凝土钢筋混凝土纤维混凝土2、混凝土的种类3、混凝土的特性（4）适用范围广泛（3）来源广、造价低（1）混凝土拌合物具有可塑性（2）强度高耐久性好（5）抗拉强度低（6）自重大（7）生产工艺复杂，质量难以控制，管理困难1满足混凝土结构设计的强度要求，以保证构筑物能安全地承受各种设计荷载2满足混凝土施工所要求的和易性，以便硬化后能得到均匀密实的混凝土具有与工程环境相适应的耐久性，以保证构筑物在所处环境中服役寿命满足经济与生态的要求，能源与资源消耗低、环境负荷少等344、土木工程对混凝土的基本要求第二节普通混凝土一、普通混凝土介绍普通混凝土是指以水泥为胶凝材料，砂子和石子为骨料，经加水搅拌、浇筑成型、凝结固化成具有一定强度的“人工石材”，即水泥混凝土，是目前工程上最大量使用的混凝土品种。“混凝土”一词通常可简作“砼”。普通混凝土：一般来讲，普通混凝土是指区别于以下几种特殊混凝土而用于一般建筑工程、市政等方面的混凝土。混凝土的宏观结构粗骨料细骨料水泥石过渡区二、混凝土的组成与结构（一）普通混凝土的组成水泥水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混凝土中的第五种成分水泥砂石水外加剂掺合料普通混凝土曾是主流，目前在民用建筑中仍大量采用外加剂混凝土一级和沿海城市，70%以上现代混凝土目前正在推广应用混凝土原材料（二）混凝土的结构宏观上，混凝土是一个砂、石颗粒状骨料分布在水泥石中形成的复合结构，主要由三相构成：砂、石骨料是混凝土的骨架——分散相；水泥石是混凝土的基体相——连续相；骨料与水泥石间的过渡区——界面相。混凝土结构图图5.1普通混凝土结构示意图1—石子；2—砂子；3—水泥浆；4—气孔（二）混凝土的结构粗集料细集料水泥浆孔隙泌水形成的孔隙混凝土的结构水泥+水→水泥浆+砂→水泥砂浆+石子→混凝土拌合物→硬化混凝土组成材料的作用混凝土体积构成水泥石——25％左右；砂和石子——70％以上；孔隙和自由水——1％～5%。组成材料硬化前硬化后水泥+水润滑作用胶结作用砂+石子填充作用骨架作用背散射扫描电镜照片未水化水泥颗粒C-S-H氢氧化钙单硫型硫铝酸盐3)过渡区相的结构要素过渡区厚度；过渡区固体颗粒尺寸与形状；过渡区的孔隙率。骨料氢氧化钙混凝土中骨料与水泥石间的过渡区混凝土过渡区结构骨料过渡区水泥石本体C-S-H钙矾石CH骨料裂缝扩展的路径和方向骨料水泥石骨料周围的过渡区过渡区相ITZPhase1.混凝土的结构特点多物相、多孔性复合体水泥石与砂石骨料均是多物相、多孔性材料固体颗粒堆聚体混凝土结构是一个各种尺寸的颗粒堆聚体，砂石颗粒堆积成骨架，水化物与水泥颗粒堆积成水泥石复杂与非匀质性骨料种类不一，形状与尺寸不等，分布不均；水泥石组成与结构不均；薄弱过渡区(厚度约10～50μm)的存在非固定与可变性水泥石和过渡区的组成与结构是随时间、温度与湿度环境不断变化着的。水泥石含有晶体和非晶体的水化物、未水化水泥颗粒、各种孔隙和水；砂石骨料含有各种岩石矿物和孔隙界面也含有水泥水化物和孔隙粗骨料堆积的孔隙由细骨料来填充；细骨料堆积的孔隙由水化物和水泥颗粒、矿物掺和料粉末颗粒来填充；由此形成一个固体颗粒密堆聚体结构。2.混凝土的结构要素各种尺寸固体颗粒分布的均匀性；各种固体颗粒堆积的密实性；固体颗粒的总表面积;总孔隙率与界面孔隙率；孔隙特征与孔径分布4.理想的混凝土结构普通混凝土由水泥、砂、石和水组成，为了改善性能，可添加化学外加剂与矿物掺合料；砂石构成混凝土的骨架，传递应力，限制变形；水泥与水形成水泥浆，赋予新拌混凝土流动性，硬化后将骨料颗粒胶结成整体；混凝土微结构是由骨料相、水泥石相和界面过渡区相构成的复杂结构；结构特点有多物相、多孔性的堆积体复杂而不均匀非固定而多变混凝土的理想结构——均匀、密实的堆积体三、普通混凝土的组成材料骨料水水泥外加剂（一）骨料（Aggregate）2、混凝土中的骨料经济上：在不影响混凝土性能的条件下，在混凝土中尽可能多地加入骨料，以降低混凝土的成本；骨料可提供混凝土很好的稳定性和比水泥石更好的耐久性。1）混凝土中骨料的基本要求具有良好的颗粒级配，使堆积空隙率小，颗粒总比表面积较小，以减少水泥浆用量；骨料颗粒表面干净，以保证与水泥浆有良好的粘结力；含有害杂质少，不得含有影响水泥凝结硬化和后期混凝土耐久性的成分；具有足够的强度和坚固性，以保证起到骨架和传力作用。2）骨料的种类按照骨料粒径粗骨料：粒径大于4.75mm的岩石颗粒，如卵石、碎石细骨料：粒径小于4.75mm的岩石颗粒，如河砂、山砂、海砂按照骨料的密度普通骨料：堆积密度在1520～1680kg/m3的骨料密度在2500～2700kg/m3轻骨料：堆积密度＜1120kg/m3的骨料密度在～1000kg/m3重骨料：堆积密度＞2080kg/m3的骨料密度在3500～4000kg/m3如陶粒、煅烧页岩、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、泡沫塑料颗粒等。如铁矿石、重晶石等。碎石卵石骨料的种类普通骨料轻骨料重骨料骨料的分类2）骨料的种类按照骨料来源分为：天然岩石骨料：由天然岩石组成的骨料，如砂、卵石、碎石等。按照岩石的主要成分分为：氧化硅矿物、碳酸盐矿物、氧化铁矿物、硫化物矿物、粘土矿物等。人工骨料：热加工骨料：膨胀页岩、膨胀蛭石等；工业副产物：矿渣、铁渣、粉渣等；再生骨料：破碎混凝土、破碎粘土砖等。(2)骨料的粒径及其分布骨料粒径及其分布粗骨料：最大粒径与颗粒级配；细骨料：细度模数与颗粒级配。骨料粒径与颗粒级配影响骨料堆积孔隙颗粒级配合理可减少堆积孔隙；单一粒径越大，堆积孔隙越多。粒径及其分布影响的混凝土性能混凝土的用水量；混凝土的水泥用量；新拌混凝土的和易性混凝土的微裂缝骨料粒径越大，堆积的空隙越多，所需水泥浆用量越大级配不合理(阻力大)级配合理(阻力小)1）砂子的颗粒级配与粗细程度细度模数Mx细度模数表征砂的粗细程度，可以理解为质均粒径，由筛分法测定。细度模数越大，骨料越粗，根据细度模数将砂分为：细砂（2.2～1.6）；中砂（3.0～2.3）；粗砂（3.7～3.1）。级配曲线级配曲线表示不同粒径砂的颗粒搭配情况；根据级配曲线分为三个区：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；级配间接反映了砂颗粒的堆积密度。拌制砼以中砂为宜，普通砼用砂的细度模数为3.7~1.6砂的颗粒级配砂的颗粒级配指砂不同大小颗粒的搭配情况。单一粒径两种粒径多种粒径颗粒级配示意图0.160.3150.631.252.505.0010.00100806040200筛孔尺寸（mm）累积筛余（%）砂子级配曲线图I区II区III区3）石子的颗粒级配石子的级配有连续级配和间断级配两种：连续级配要求颗粒尺寸由大到小连续分级，每一级骨料都占有适当比例，这种级配较好；间断级配是人为地剔除骨料中的某些粒级，造成粒级的间断，大粒径骨料间的空隙由比其小几倍的小粒径颗粒填充，从而降低堆积空隙率。石子的颗粒级配也用筛分法测定。细骨料粗骨料55%粗+45%细空隙率24%空隙率35%空隙率44%通过率筛孔等径颗粒骨料针片状骨料颗粒针片状球状6）骨料对混凝土强度的影响抗压强度（MPa)骨料最大粒径（mm）对于富水泥浆的混凝土：小粒径骨料可使混凝土强度较高；大粒径可使混凝土强度较低。对于贫水泥浆的混凝土：大粒径骨料使混凝土强度较高；小粒径骨料使混凝土强度较低；6）骨料对混凝土强度的影响抗压强度（psi)骨料最大粒径（in）水灰比越小，骨料粒径对混凝土强度的影响越明显：混凝土强度随骨料粒径的增大而降低含水状态：完全干燥气干饱和面干含水湿润含水量：不含水＜有效含水量＝有效含水量＞有效含水量完全干燥气干饱和面干含水湿润7）骨料的含水状态干燥状态气干状态饱和面干状态湿润状态砂的含水状态9）骨料的有害杂质有害杂质的种类：粘土、泥块、云母；硫酸盐、硫化物、有机质；活性SiO2；针片状颗粒等。有害杂质的危害：影响水泥的水化、腐蚀水泥石；影响混凝土的和易性影响混凝土的强度与耐磨性；增大混凝土的收缩；引起碱－骨料反应等。含泥量很大的骨料10）骨料的坚固性与强度骨料的坚固性骨料不因干/湿循环或冻/融循环等气候变化而产生体积变化导致混凝土的劣化。骨料的坚固性取决于孔隙率、裂缝和杂质。粗骨料的强度对混凝土强度有一定影响，要求骨料强度是混凝土配制强度的1.5倍。⑴砂子的坚固性定义：砂在气候、环境变化或其它物理因素作用下抵抗碎裂的能力。⑵石子的强度与坚固性强度一般以碎石或卵石的立方体强度或压碎指标来表示。立方体强度用505050mm3的立方体(或5050mm的圆柱体)岩石试件，吸水饱和后测定的试件抗压强度。坚固性可直接用冻融循环或硫酸盐溶液进行快速检验石子的坚固性。砂的技术质量要求砂天然砂人工砂机制砂混合砂河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂等4.混凝土用砂的技术要求混凝土用砂的级配曲线一般应在Ⅱ区，以中砂为宜。有害杂质含量符合国家标准(GB/T14684-2001)的要求。坚固性质量损失率8%～10%。表观密度应大于2500kg/m3，堆积密度应大于1350kg/m3,空隙率应小于47％。经碱-骨料反应检验后，应无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象。5.混凝土用石子的技术要求最大粒径Dmax要求：中等强度的混凝土的最大粒径应40mm；高等级混凝土应25mm。对于钢筋混凝土，Dmax结构断面尺寸的1/4、板厚的1/2，或钢筋间最小净距的3/4。岩石强度与混凝土设计强度等级之比不应小于150%；四、新拌混凝土的和易性普通混凝土的主要性质：混凝土在凝结硬化前称为混凝土拌合物。混凝土拌合物不同的施工环境和施工条件下表现出不同的特征，而混凝土施工过程对硬化后的混凝土具有重大的影响，因此必须找出评价混凝土施工过程中的性质。这样才能保证混凝土的质量。拌合物状态时要求具有良好的和易性（或称工作性），硬化后的混凝土应具有足够的强度和必要的耐久性1、和易性（工作性）的概念和易性是砼拌合物的施工操作（拌合、运输、浇灌、捣实）的难易程度和抵抗离析作用程度并能获得质量均匀，密实砼的性能。和易性主要包括流动性、粘聚性和保水性：和易性粘聚性保水性流动性易达结构均匀易成型密实好好在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并且均匀密实地填满模板的性能。各组成材料之间具有一定的内聚力，在运输和浇注过程中不致产生离析和分层现象的性质。具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致发生泌水现象的性质。保证混凝土硬化后的质量3、混凝土拌合物按流动性的分类按《