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1、4 混凝土,4.1 概述 4.2 普通混凝土组成材料 4.3 新拌混凝土的性质 4.4 硬化后混凝土的性质 4.5 普通混凝土配合比设计 4.6 混凝土质量控制和验收 4.7 混凝土外加剂 4.8 其他品种混凝土简介,4.1.1 混凝土使用历史 混凝土材料的应用可追溯到古老年代。数千年前，我国劳动人民及埃及人就用石灰与砂配制成砂浆砌筑房屋。后来罗马人又使用石灰、砂及石子配制成混凝土，并在石灰中掺入火山灰配制成用于海岸工程的混凝土，这类混凝土强度不高，使用量少。现代意义上的混凝土，是在约瑟夫阿斯帕丁1824年发明波特兰水泥以后才出现。1830年前后水泥混凝土问世；1850年出现了钢筋混凝土，使混
2、凝土技术发生了第一次革命；1928年制成了预应力钢筋混凝土，产生了混凝土技术的第二次革命；1965年前后混凝土外加剂，特别是减水剂的应用，使轻易获得高强度混凝土成为可能，混凝土的工作性显著提高，导致了混凝土技术的第三次革命。目前，混凝土技术正朝着超高强、轻质、高耐久性、多功能和智能化方向发展。,4.1 概述,下一页,返回,4.1.2 混凝土的定义及分类 混凝土是由胶凝材料、粗胃料、细胃料和水(或不加水)按适当的比例配合、拌和制成混合物，经一定时间后硬化而成的人造石材。混凝土常简写为“砼”。 水泥混凝土经过170多年的发展，已演变成了有多个品种的土木工程材料，混凝土通常从以下几个方面分类：混凝土
3、按所用胶凝材料可分为水泥混凝土、沥青混凝土、水玻璃混凝土、聚合物混凝土、聚合物水泥混凝土、石膏混凝土和硅酸盐混凝土等几种。 混凝土按表观密度可分为重混凝土、普通混凝土及轻混凝土三种。 重混凝土是指表观密度大于2600kg/m3的混凝土，采用表观密度大的骨料(如重晶石、铁矿石、铁屑等)配制而成。具有良好的防射线性能，故称为防射线混凝土。主要用于核反应堆及其他防射线工程中。,4.1 概述,上一页,下一页,返回,普通混凝土是指表观密度为19502500kg/m3的混凝土，采用普通天然密实的骨料配制而成。广泛用于建筑、桥梁、道路、水利、码头、海洋等工程，是各种工程中用量最大的混凝土，故简称为混凝土。
4、轻混凝土是指表观密度小于1950kg/m3的混凝土，采用多孔轻质骨料配制而成，或采用特殊方法在混凝土内部造成大量孔隙，使混凝土具有多孔结构。保温性较好，主要用作保温、结构保温或结构材料。 混凝土按用途分为结构混凝土、装饰混凝土、水工混凝土、道路混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、防辐射混凝土、膨胀混凝土等。 混凝土按生产和施工工艺分为现场搅拌混凝土、预拌混凝土(商品混凝土)、泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土、离心混凝土、灌浆混凝土等。,4.1 概述,上一页,下一页,返回,混凝土按抗压强度（fcu）大小分为低强混凝土(30MPa)、中强混凝土(3060MPa)、高强混凝土
5、(60MPa)、超高强混凝土(100MPa)。 本章讲述的混凝土，如无特别说明，均指普通混凝土。 4.1.3 混凝土的优缺点 普通混凝土的主要优点如下。 (1)原材料来源丰富。 混凝土中约70%以上的材料是砂石料，属地方性材料，可就地取材，避免远距离运输，因而价格低廉。 (2)施工方便。 混凝土拌和物具有良好的流动性和可塑性，可根据工程需要浇筑成各种形状尺寸的构件及构筑物。既可现场浇筑成型，也可预制。 (3)性能可根据需要设计调整。,4.1 概述,上一页,下一页,返回,通过调整各组成材料的品种和数量，特别是掺入不同外加剂和掺和料，可获得不同施工和易性、强度、耐久性或具有特殊性能的混凝土，满足工
6、程上的不同要求。 (4)抗压强度高。 混凝土的抗压强度一般在7.560MPa。当掺入高效减水剂和掺和料时，强度可达100MPa以上。而且，混凝土与钢筋具有良好的匹配性，浇筑成钢筋混凝土后，可以有效地改善抗拉强度低的缺陷，使混凝土能够应用于各种结构部位。 (5)凝结前有良好的可塑性，可利用模板浇灌成任何形状及尺寸的构件或结构物。 (6)与钢筋有较高的握裹力，混凝土与钢筋的线膨胀系数基本相同，两者复合后能很好地共同工作等。,4.1 概述,上一页,下一页,返回,(7）耐久性好。 原材料选择正确、配比合理、施工养护良好的混凝土具有优异的抗渗性、抗冻性和耐腐蚀性能，且对钢筋有保护作用，可保持混凝土结构长
7、期使用性能稳定。 普通混凝土存在的主要缺点如下。 (1)自重大。1m3混凝土重约2400kg，故结构物自重较大，不利于建筑物(构筑物)向高层、大跨度方向发展，同时导致地基处理费用增加。 (2)抗拉强度低，抗裂性差。混凝土的抗拉强度一般只有抗压强度的1/201/10，易开裂。 (3)收缩变形大。水泥水化凝结硬化引起的自身收缩和干燥收缩达50010-6m/m以上，易产生混凝土收缩裂缝。,4.1 概述,上一页,返回,混凝土的性能在很大程度上取决于组成材料的性能。因此必须根据工程性质、设计要求和施工现场条件合理选择原料的品种、质量和用量。要做到合理选择原材料，则首先必须了解组成材料的性质、作用原理和质
8、量要求。 普通混凝土是由水泥、水、砂子和石子组成，另外还常掺入适量的外加剂和掺和料。砂子和石子在混凝土中起骨架作用，故称为骨料(又叫集料)，砂子称为细骨料，石子称为粗骨料。水泥和水形成水泥浆包裹在骨料的表面并填充骨料之间的空隙，在混凝土硬化之前起润滑作用，赋予混凝土拌和物流动性，便于施工；硬化之后起胶结作用，将砂石骨料胶结成一个整体，使混凝土产生强度，成为坚硬的人造石材。外加剂起改性作用。掺和料起降低成本和改性作用，混凝土的结构如图4-1所示。,4.2 普通混凝土组成材料,下一页,返回,4.2.1 水泥 水泥是混凝土中最重要的组分，同时是混凝土组成材料中总价最高的材料。它关系到混凝土的和易性、
9、强度、耐久性和经济性。合理选用水泥包括以下两方面内容。 1.水泥品种的选择 水泥品种的选择主要根据工程结构特点、工程所处环境及施工条件确定。如高温车间结构混凝土有耐热要求，一般宜选用耐热性好的矿渣水泥等。详见第3章水泥。常用水泥的选择见表3-6。 2.水泥强度等级的选择 水泥强度等级应与混凝土的设计强度等级相适应。一般以水泥强度等级为混凝土强度等级的1.52.0倍为宜，对于高强度混凝土(60MPa)宜为混凝土强度等级的0.91.5倍。,4.2 普通混凝土组成材料,上一页,下一页,返回,水泥强度过高或过低，会导致混凝土内水泥用量过少或过多，对混凝土的技术性能及经济效果均产生不利影响。 4.2.2
10、 细骨料砂 粒径为0.154.75mm的岩石颗粒称为细骨料，简称砂。常用的细骨料有河砂、海砂、山砂和机制砂(有时称为人工砂、加工砂)。通常根据技术要求分为I类、类和类。I类用于强度等级大于C60的混凝土；类用于C30C60的混凝土；类用于小于C30的混凝土和建筑砂浆。 海砂可用于配制素混凝土，但不能直接用于配制钢筋混凝土，主要是氯离子含量高，容易导致钢筋锈蚀，如要使用，必须经过淡水冲洗，使有害成分含量减少到要求以下。山砂可以直接用于一般工程混凝土结构，当用于重要结构物时，必须通过坚固性试验和碱活性试验。机制砂是指将卵石或岩石用机械破碎的方法，通过冲洗、过筛制成。通常是在加工碎卵石或碎石时，将小
11、于l0mm：的部分进一步加工而成。,4.2 普通混凝土组成材料,上一页,下一页,返回,建筑用砂(GB/T146842001)对砂的技术要求如下： 1.表观密度、堆积密度、空隙率 砂的表观密度、堆积密度、空隙率应符合如下规定：表观密度大于2500kg/m3；松散堆积密度大于1350kg/m3；空隙率小于47%。 2.含泥量、石粉含量和泥块含量 含泥量是指天然砂中粒径小于75m的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒径小于75m的颗粒含量；泥块含量是指砂中原粒径大于1.18mm，经水浸洗、手捏后小于600m的颗粒含量。天然砂的含泥量和泥块含量见表4-1，人工砂的石粉含量和泥块含量见表4-2。 3.有害物
12、质含量 砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块、炉渣等杂物，其有害物质主要是云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐等。有害物质含量见表4-3。,4.2 普通混凝土组成材料,上一页,下一页,返回,4.坚固性 坚固性是指砂在自然风化和其他外界物理化学因素作用下抵抗破裂的能力。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表4-4的规定。人工砂采用压碎指标法进行试验，压碎指标值应小于表4-5的规定。 5.粗细程度与颗粒级配 砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合体平均粒径大小。通常用细度模数(MX)表示，其值并不等于平均粒径，但能较准确反映砂的粗细程度。细度模数MX从越大，表示砂
13、越粗，单位重量总表面积(或比表面积)越小；MX越小，则砂的表面积越大。 砂的颗粒级配是指不同粒径的砂粒搭配比例。良好的级配指粗颗粒的空隙恰好由中颗粒填充，中颗粒的空隙恰好由细颗粒填充，如此逐级填充使砂形成最密致的堆积状态，空隙率达到最小值，堆积密度达最大。,4.2 普通混凝土组成材料,上一页,下一页,返回,这样可达到节约水泥，提高混凝土综合性能的目标。因此，砂颗粒级配反映空隙率大小。 砂的粗细程度和颗粒级配采用筛分析法来测定与评定。即采用一套孔径为4.75mm，2.36mm、l.l8mm、600m，300m，150m的标准筛，将抽样后经缩分所得500g干砂由粗到细依次筛分，然后称取每一个筛上的
14、筛余质量，并计算出各号筛的分计筛余百分率(各号筛的筛余质量与试样总质量之比，计算精确至0.1%)和各号筛的累计筛余百分率A1、A2、A3、A4、A5、A6该号筛的分计筛余百分率与该号筛以上各筛分计筛余百分率之和)。分计筛余与累计筛余的关系见表4-6。 砂按细度模数MX分为粗、中、细三种规格，细度模数描述的是砂的粗细程度亦即总表面积大小。细度模数按下式计算，精确至0.01：,4.2 普通混凝土组成材料,上一页,下一页,返回,式中 A1、A2、A3、A4、A5、A6分别为4.75mm、2.36mm、1.18mm、 600m、300m、150m筛的累计筛余百分率； MX砂的细度模数。 细度模数越大，
15、表示砂越粗。标准规定，细度模数在3.73.1为粗砂，细度模数在3.02.3为中砂，细度模数等在2.21.6为细砂，细度模数在1.50.7特细砂。 砂的颗粒级配根据0.600mm筛孔对应的累计筛余百分率A4，分成I区、区和区三个级配区，见表4-7。 级配良好的粗砂应落在I区；级配良好的中砂应落在区；细砂则在区。实际使用的砂颗粒级配可能不完全符合要求，除了4.75mm和0.6mm对应的累计筛余率外，其余各挡允许有5%的超界，当某一筛档累计筛余率超界5%以上时，说明砂级配很差，视作不合格。,4.2 普通混凝土组成材料,上一页,下一页,返回,为方便使用，可将表4-7中的数值绘制成砂级配曲线图，即以累计
16、筛余为纵坐标，以筛孔尺寸为横坐标，画出砂的1、2、3三个区的级配曲线，如图4-3所示。混凝土用砂的颗粒级配曲线应处于图4-3三个级配区中的任意一个级配区围成的区域内。如砂的自然级配不符合级配区的要求，应进行调整。方法是将粗、细不同的两种砂按适当比例混合试配，直至合格。 6.砂的含水状态 砂的含水状态有如下4种，如图4-4所示。 绝干状态：砂粒内外不含任何水，通常在1055条件下烘干而得。 气干状态：砂粒表面干燥，内部孔隙中部分含水。指与室内或室外(天晴)空气相对湿度平衡的含水状态，其含水量的大小与空气相对湿度和温度密切相关。,4.2 普通混凝土组成材料,上一页,下一页,返回,饱和面干状态：砂粒表面干燥，内部孔隙全部吸水饱和。水利工程上通常采用饱和面干状态计量砂用量。 湿润状态：砂粒内部吸水饱和，表面还含有部分表面水。施工现场，特别是雨后常出现此种状况，搅拌混凝土中计量砂用量时，要扣除砂中的含水量；同样，计量水用量时，要扣除砂中带入的水量。 4.2.3粗骨料石子 粒径大于4.75m
