1、混 凝 土 Concrete 第 三 章 概 述 1、什么是混凝土：胶凝材料 水 细集料 粗集料 外加剂 矿物掺合料 搅拌 凝结硬化 人造 石材 人工石，即砼 混凝土 合理配制 2、混凝土的种类 根据表观密度0：普通混凝土 (2400kg/m3)；轻混凝土 (1950kg/m3)；重混凝土 (2600kg/m3)。根据用途(功能)：普通混凝土；道路混凝土；防水混凝土；耐热混凝土；耐酸混凝土；防辐射混凝土；膨胀混凝土；装饰混凝土等。根据生产与施工方法：商品混凝土 泵送混凝土 喷射混凝土 碾压混凝土 真空吸水混凝土 离心混凝土 热拌混凝土等。混 凝 土 3、混凝土的优点 耐久性能好；组分材料来源丰
2、富，经济性好；容易成型为任意形状和尺寸的构件；混凝土生产能耗较低；可与钢材复合使用；多功能性。4、混凝土的发展方向 快硬；轻质；高强；高耐久性；节能；“绿色”第 一 节 普 通 混 凝 土 混凝土的宏观结构 粗骨料 细骨料 水泥石 过渡区 一、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 6075%715%2540%1421%2128%3942%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 各组成材料的作用 凝结前：混凝土拌和物的状态 水泥和水形成的水泥浆体为连续相，骨料为分散相 水泥浆体在混凝土新拌状态下起到润滑作
3、用，同时将粗细骨料粘聚在一起，使混凝土具有流动性；在外力和混凝土自身重力的作用下，连续相带动细、粗骨料形成整体流动，填充到模板和钢筋之间的空隙中。硬化后：硬化混凝土的结构 硬化水泥浆体（称为水泥石）将骨料胶结成坚实的整体，具有一定强度、耐久性等性能；细骨料与粗骨料起到骨架作用、减小混凝土的变形，提高混凝土强度、耐腐蚀性、耐磨性等。具有与工程要求和施工条件相适应的施工和和易性易性；具有符合设计要求的强度强度；具有与工程环境相适应的耐久性耐久性；材料的组成经济经济合理，生产时节省能源。（二）建筑工程中对混凝土的基本要求 二、普通混凝土的组成材料 骨 料 水 水 泥 外加剂（一）骨 料（Aggreg
4、ate）粒径 5 mm，由天然岩石或卵石经破碎、筛分而得。细骨料细骨料 粒径在0.165 mm之间，一般采用天然砂或人工砂。粗骨料粗骨料 1、骨料的种类 2、混凝土中骨料的基本要求 有害杂质 颗粒形状和表面特征 强度与坚固性 颗粒级配 粗细程度 有害杂质 泥粉、砂粉、石粉 泥块 云母、轻物质 氯盐 硫酸盐 硫化物、有机质 活性氧化硅 含泥量很大的骨料 碱骨料反应 定义：骨料中的活性SiO2与水泥中的Na、K等碱金属离子间的形成碱硅酸盐凝胶的化学反应；危害：在骨料与水泥石的界面产生的碱硅酸盐凝胶吸水后体积膨胀，导致水泥石开裂；原因：水泥中的含碱(Na2O、K2O)量0.6%骨料中含有活性SiO2
5、；检验方法：砂浆棒法，膨胀率0.10%。碱硅酸盐凝胶 颗粒形状和表面特征 有棱角、表面粗糙 圆形、表面光滑 针、片状颗粒 坚固性 坚固性：粗细骨料在气候、环境变化或其它物理力学因素的作用下，抵抗破碎的能力。检验方法：坚固性用硫酸钠溶液法检验，试样经5次循环后，其质量损失应符合规定。粗骨料的强度 由于粗骨料在混凝土中起承重骨架作用，因此要求粗骨料应具有足够的强度。可用两种方法表示：岩石的抗压强度 压碎指标 岩石的抗压强度 要求抗压强度应不小于混凝土设计强度的1.5倍。一般情况下，火成岩试件的强度不宜低于80 MPa，变质岩不宜低于60 MPa，沉积岩不宜低于30 MPa。555 cm立方体立方体
6、 55 cm圆柱体圆柱体 在水饱和状态下在水饱和状态下测得测得的抗压强度。的抗压强度。或或 粗骨料的压碎指标 将气干状态下1020 mm的石子装入一定规格的圆筒内，在压力机施加荷载到200 kN，卸载后称取试样重量（m0），用孔径为2.5 mm的筛筛除被压碎的细粒，称其试样的筛余量（m1）。式中 m0试样的重量，g m1压碎试验后试样的筛余量，g。应满足所要求的压碎值。P P 骨料颗粒压碎强度试验示意图 1.5倍倍（1.2 1.7）混凝土强度混凝土强度 3、常用细骨料的种类和特点 自然条件作用形成的天然砂：河砂 海砂 山砂 海砂和山砂按有关规定作技术检验。人工砂：一般采用碎石厂的石屑，富有棱角
7、，也较洁净，但常含有较多的片状颗粒和石粉。4、粗骨料的种类和特点 碎 石 卵 石 普通骨料 轻骨料 重骨料 骨料的分类 5、骨料的粒径及其分布 骨料粒径越大，堆积的空隙越多，所需水泥浆用量越大。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 颗粒大小与其比表面积的关系 先来看一个尺寸为1cm1cm1cm的立方体骨料：1cm 1cm 1cm 相同体积下比表面积相差悬殊 体积体积=1
8、 cm3 表面积表面积=6 cm2 体积体积=1 cm3 表面积表面积=1.5*8=12 cm2 小立方体的表面积小立方体的表面积=0.5*0.5*6=1.5 大立方体的表面积大立方体的表面积=1*1*6=6 关于骨料粒径及其分布的几个基本概念 颗粒级配 粗细程度 最大粒径 研究颗粒级配和粗细程度的意义 良好的颗粒级配 可以达到较小的空隙率；粒径较粗的骨料 可以达到较小的总表面积。二者结合，达到减少水泥用量，同时提高混凝土密实性与强度的目的。在拌制混凝土时，要同时考虑和控制这两个因素，具有很大的技术经济意义。如何测定骨料的颗粒级配和粗细程度？砂-六个砂标准筛：孔径为5、2.5、1.25、0.6
9、3、0.315及0.16mm。石 十二个石子标准筛：孔径为2.5、5、10、16、20、25、31.5、40、50、63、80及100 mm。粗粗 细细 筛分析方法筛分析方法 通过筛分试验来确定通过筛分试验来确定 如何表示骨料的颗粒级配和粗细程度？砂 用用级配区级配区表示颗粒级配；表示颗粒级配；用用细度模数细度模数表示砂的粗细。表示砂的粗细。石石 根据标准筛上的根据标准筛上的累计筛余百分率累计筛余百分率划分颗划分颗粒级配；粒级配；用用最大粒径最大粒径表示石子的粗细。表示石子的粗细。1）砂子的颗粒级配与粗细程度 5mm 2.5mm 1.25mm 0.63mm 0.315mm 0.16mm 分计筛
10、余(%)a1 a2 a3 a4 a5 a6 盘底 累计筛余(%)A1=a1 A2=a1+a2 A3=a1+a2+a3 A4=a1+a2+a3+a4 A5=a1+2+a3+a4+a5 A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6 砂砂 分计筛余分计筛余：各号筛上的筛余量除以试样总质量的百分率；：各号筛上的筛余量除以试样总质量的百分率；累计筛余累计筛余：该号筛上的分计筛余百分率与大于该号筛的各号筛：该号筛上的分计筛余百分率与大于该号筛的各号筛上的分计筛余百分率之总和。上的分计筛余百分率之总和。116543321005)(AAAAAAAAf细度模数越大，砂子越粗。普通混凝土用细度模数越大，砂子越粗。普通
11、混凝土用砂的粗细程度按细度模数分为三级：砂的粗细程度按细度模数分为三级：粗砂，粗砂，f 3.73.1；中砂，中砂，f 3.02.3；细砂，细砂，f 2.21.6。细度模数f的计算公式 混凝土用砂级配区的划分 根据0.63 mm筛孔的累计筛余量分成3个级配区，混凝土用砂的颗粒级配，应处于表中任何一个级配区内。筛孔尺寸(mm)级配区 1 区 2 区 3 区 累计筛余（按质量计）（%）0.63 8571 7041 4016 混凝土用砂的1、2、3级配区曲线 0.160.3150.631.252.505.0010.00020406080100累累计计筛筛余余%筛孔尺寸筛孔尺寸(mm)过粗砂区过粗砂区
12、过细砂区过细砂区 1区区 2区区 3区区 问题？砂的颗粒级配区与细度模数的意义相同吗？为什么？答：不相同。颗粒级配区不能区别砂子的粗细程度的差别。细度模数相同，级配相同吗？级配相同，细度模数相同吗？答：细度模数相同，级配不一定相同；但级配相同，细度模数一定相同。例:细度模数和级配区的计算 筛孔尺寸(mm)分计筛余 累计筛余 符号 质量(g)百分数(%)符号 百分数(%)5.00 a1 15 3 A1 3 2.50 a2 75 15 A2 18 1.25 a3 70 14 A3 32 0.63 a4 100 20 A4 52 0.315 a5 120 24 A5 76 0.16 a6 100 2
13、0 A6 96 3.7)配成的混凝土，其拌合 物和易性不易控制，且内摩擦大，不 易振捣成型；砂过细(f3.7)配成的混凝土，即要增 加较多的水泥用量，而且强度也会显 著降低。2）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。骨料最大粒径骨料最大粒径(Dmax)混凝土类型混凝土类型 Dmax(mm)大坝混凝土大坝混凝土 150 普通混凝土普通混凝土 40 高强
14、混凝土高强混凝土 25（碎石）（碎石）15（卵石）（卵石）活性粉末混凝土活性粉末混凝土 0.6 细骨料 粗骨料 55%粗+45%细 空隙率24%空隙率35%空隙率44%通过率通过率 筛孔筛孔 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 6、骨料的含水状态 骨料含水量的影响 骨料的含水率以骨料的干质量为基数计算。计算混凝土配合比时，应扣除骨料所含的水。骨料在饱和面干状态时，既不会从混凝土中吸水，也不会给出水。所含的水对混凝土无有害作用。湿润状态下的自由水将成为混凝土拌和水的一部分，影响混凝土的和易性、强度和耐磨性。（二）水泥浆 1.水 泥 水泥品种的选择依据 工程性质及所处的环境；施工条件；混凝土的强度等级。若用高强度等级水泥配制低强度等级混凝土，虽然满足强度要求的水泥用量少，但难以满足混凝土的和易性和耐久性的要求，不可取。若用低强度等级水泥配制高强度等级混凝土，满足强度要求的水灰比会很小，其和易性难以满足施工要求，也不可取。2.水 饮用水；地表水；地下水；海水；经适当处理或处置后的工业废水。
