第五章 水泥 混凝土 CONCRETE

1. 第五章 水泥混凝土CONCRETE Part 2

2. 第三节 水泥混凝土的骨料及拌和（养护）用水 • 四大组成材料：水泥、水、砂、石 • 混凝土的第5组分_外加剂（Admixture） • 混凝土的第6组分_掺合料

3. 各自的作用： • 砂、石——骨料 • 骨架作用（小颗粒填充大颗粒的空隙） • 水泥、水—水泥浆 • 硬化前：润滑作用（赋予混凝土流动性，便于施工） • 硬化后：胶结作用（将骨料胶结为整体，使混凝土产生强度）

5. 一、细骨料（砂）（0.16~5mm）(Fine aggregate) • 天然砂：天然岩石风化而成。 • （河砂、海砂、山砂、湖砂） • 人工砂：天然岩石轧碎而成。

6. （一）颗粒形状及表面特征 • 根据产源不同，天然砂可分为：①河砂、湖砂：其颗粒圆滑，比较洁净，产源广； ②山砂：与河砂相比有棱角，表面粗糙，但含砂量和含有机杂质较多；③淡化海砂： 虽然有河砂的优点，但常混有贝壳碎片和含较多盐分。　　一般工程上多使用河砂，如使用山砂和海砂应按技术要求进行检验。

7. 砂按技术要求分为三类： • I类宜用于强度等级>C60的混凝土 • II类宜用于强度等级C30~C60的混凝土及有抗冻抗渗或其他要求的混凝土； • III类宜用于强度等级<C30的混凝土和建筑砂浆

8. （二）有害杂质

9. 此外： • 砂中不应含有活性氧化硅，因为砂中含有的活性氧化硅，能与水泥中的碱分（Ｋ2Ｏ及Ｎａ2Ｏ）起作用，产生碱骨料反应，使混凝土发生膨胀开裂。

10. （三）砂的粗细程度及颗粒级配(Gradation) • 粗细程度指不同粒径的砂粒混合在一起的平均粗细程度。 • 颗粒级配是指砂中不同粒径颗粒的组配情况。

11. 1) 测定方法：筛析法 • 用级配区表示砂的颗粒级配，用细度模数表示砂的粗细。 • 标准筛：孔径（净尺寸）为9.50、4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15㎜

13. 细度模数的计算公式为： • 式中 • ai-----分计筛余百分率，即该号筛的筛余量除以试样总量； • Ａi---累计筛余百分率，即该号筛与大于该号各筛分计筛余百分率之和。

14. 细度模数愈大，表示砂愈粗； • 砂的细度模数范围一般为3.7～0.7，其中 • 粗砂：3.7 ～ 3.１， • 中砂：３.0～2.3， • 细砂：2.2～1.6， • 特细砂：1.5～0.7。 • 普通混凝土用砂的细度模数一般.在2.2 ～ 3.2之间较为适宜。

16. 图5-1砂的1、2、3级配区曲线

17. 例5-2．某干砂500g的筛分结果如下表所列。试计算该砂的细度模数并评定其级配例5-2．某干砂500g的筛分结果如下表所列。试计算该砂的细度模数并评定其级配

20. 当砂中含有较多的粗颗粒、适量的中粗颗粒及少量的细颗粒时，砂的空隙率、总表面积均较小，级配较好。当砂中含有较多的粗颗粒、适量的中粗颗粒及少量的细颗粒时，砂的空隙率、总表面积均较小，级配较好。 —经济、和易性、密实性、强度均较好 • 2区砂优先选用。1区砂较粗，应提高砂率、水泥用量，保证和易性，3区砂较细，应降低砂率，保证强度。

21. （四）物理性质 1)视密度、堆积密度和空隙率 应符合如下规定： 表观密度大于2 500 kg/m3； 松散堆积密度大于1 350 kg/m3； 空隙率小于47％。

22. 2)含水状态及饱和面干吸水率

23. 骨料的饱和面干吸水率 • 骨料的几种含水状态如图5－2所示。 • 图5－2骨料的含水状态 （ａ）全干状态，（ ｂ）气干状态； （c）饱和面干状态（ｄ）湿润状态

24. 骨料的含水状况： • 绝干状态 • 气干状态 • 饱和面干状态 • 润湿状态。 • 骨料在饱和面干状态时的含水率，称为饱和面干吸水率。 • 当拌制混凝土时，由于骨料含水量的不同，将影响混凝土的用水量和骨料用量。 • 计算混凝土中各项材料的配合比时，一般以干燥骨料为基准，而一些大型水利工程常以饱和面干的骨料为准。

25. 3) 坚固性 • A. 天然砂采用硫酸钠溶液法进行试验，砂样经5次循环后其质量损失应符合规定。

26.  • B. 人工砂采用压碎指标法进行试验，压碎指标应5-5小于规定。

27. 4)石粉含量（人工砂） • 规定：6%~12%。 • 石粉少，粘聚性差； • 石粉过多，增大用水量，W/C变大，强度降低。

28. 二、粗骨料（卵石与碎石）(Coarse Aggregate) • 种类： • 卵石（砾石,Gravel）：河卵石、海卵石、山卵石 • 碎石(Broken Stone)：天然岩石或大卵石破碎、筛分而成。

29. （一）颗粒形状与表面特征 • 以接近立方体或球状为好，针片状颗粒含量要少。 • 针状颗粒：长度大于平均粒径的2.4 倍或3倍 • 片状颗粒：厚度小于平均粒径的0.4倍或1/3 • 表面粗糙的骨料：和易性较差，但与胶结料的粘结力较强； • 表面光滑的骨料：和易性较好，一般与胶结料的粘结力较差。

30. 骨料中针状颗粒含量，应符合规范中的规定 • 混凝土强度等级<30 针片状颗粒〈15% • C25~C15 针片状颗粒〈25% • 〈C10 针片状颗粒〈40%

31. （二）有害杂质 • 与砂类似。 • 碱活性骨料：对于重要工程的混凝土用石，先用岩相法检验出活性骨料的品种、类型、含量。 • 活性二氧化硅：化学法或砂浆长度法——碱硅酸盐反应，不合格，按下述规定。 • 活性碳酸盐：岩石柱法——碱碳酸盐反应不合格，弃用。 • 规定： • 1）使用低碱水泥或掺用某些掺合料。 • 2）当使用含钾、钠的外加剂时，必须进行专门的检验。

32. 水泥混凝土用粗骨料中有害杂质的含量，应符合GB/T14685-2001的规定，见表5-7水泥混凝土用粗骨料中有害杂质的含量，应符合GB/T14685-2001的规定，见表5-7

33. （三）最大粒径及颗粒级配 1.石子最大粒径（DM） • 石子各粒级的公称上限粒径称为这种石子的最大粒径。 • 石子的最大粒径增大，则相同质量石子的总表面积减小，混凝土中包裹石子所需水泥浆体积减少，即混凝土用水量和水泥用量都可减少。在一定的范围内，石子最大粒径增大，可因用水量的减少提高混凝土的强度。

34. 粒径越大越好？？ • DM过大，由于骨料与水泥砂浆粘结面积下降等原因造成混凝土的强度下降。 • 受结构和施工条件等方面的限制。 • 根据我国钢筋混凝土施工规范规定：混凝土用粗骨料的最大粒径不得大于结构物最小断面的短边长度的１／４；不得大于钢筋最小净距的 ３／４。另外还受搅拌机以及输送管道等条件的限制。

35. （2）颗粒级配 • 粗骨料的级配原理和要求与细骨料基本相同。 • 级配试验采用筛分法测定，即用2.36、4.75、9.5、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.0和90ｍｍ等十二种孔径的圆孔筛进行筛分。

36. 连续级配和间断级配 • 连续级配是石子粒级呈连续性，即颗粒由小到大，每级石子占一定比例。用连续级配的骨料配制的混凝土和易性较好，不易发生离析现象。 • 间断级配空隙率小。由间断级配制成的混凝土，可以节约水泥。但容易产生离析现象，导致施工困难。 • 连续级配是工程上最常用的级配。

37. 石子颗粒级配范围应符合规范要求。碎石、卵石的颗粒级配规格见表5-8 (P76表 5-8)。

39. 超径和逊径 • 超径不得大于5%； • 逊径不得大于10%。

40. （四）物理力学性质 • 1.视密度、堆积密度及孔隙率 应符合如下规定： • 表观密度大于2 500 kg/m3； • 松散堆积密度大于1 350 kg/m3； • 空隙率小于47％。 • 2.吸水率 • 要求：视密度大，吸水率小。

41. 3.强度 （1）母岩的立方体抗压强度——碎石 • 用母岩制成5×5×5㎝ 立方体，或直径与高度均为5㎝的圆柱体试样，浸泡水中４８ｈ，待吸水饱和后进行抗压试验。 • 石子抗压强度与设计要求的混凝土强度等级之比，不应低于1.5。 • 火成岩>80MPa • 变质岩>60MPa • 水成岩>45MPa

42. (2)压碎指标 • 气干状态下10～20ｍｍ的石子装入一定规格的金属圆桶内， • 加荷到200ｋＮ，卸荷后称取试样质量（ｍ0），再用孔径为2.36ｍｍ的筛子筛除被压碎的细粒，称取试样的筛余量（m1），用下式计算压碎指标： 式中 • δa---------压碎指标值，%； • ｍ0--------试样质量，g； • m1--------压碎试验后试样的筛余量，g。 • 压碎指标值越小，骨料的强度越高。

43. 表5-9压碎指标

44. 3) 坚固性 • 骨料的坚固性是指在气候、外力和其他物理力学因素作用（如冻融循环作用）下骨料抗碎裂的能力。

45. 四、混凝土拌合及养护用水 • 按水源可分为： • 饮用水：可用 • 地表水：须检验可用 • 地下水：须检验可用 • 海水：一般不用 • 生活污水：不能用 • 工业废水：不能用

46. 对混凝土用水的质量要求： • 不影响混凝土的凝结硬化； • 无损于混凝土强度发展和耐久性； • 不加快钢筋锈蚀； • 不引起预应力钢筋脆断； • 不污染混凝土表面。

47. 注意事项： • 污水、pH值小于4的酸性水、含硫酸盐（按SO2计）超过1％的水均不能使用。 • 当对水质有疑问时，可将该水与洁净水分别配制混凝土，做强度对比实验。 • 凝结时间差不大于30分钟； • 强度比不小于90%。 • 预应力钢筋混凝土结构，氯离子含量不大于350mg/l。 • 缺乏淡水时，海水可拌制素混凝土，应加强强度检验。