第三讲混凝土质量控制之水泥粗骨料

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1、混凝土工程质量控制,土木工程系,前 言,目前，钢筋混凝土已成为我国主要的结构材料。在施工中，钢筋混凝土的质量已成为影响结构安全和耐久性的重要问题。其质量通病往往都集中在混凝土施工过程中，因此对混凝土施工的工艺要求、质量控制等环节是当前施工过程中把好主体混疑土质量的关键环节。 如果混凝土施工质量控制欠缺，对策措施又不完善，就有可能导致建筑物结构的过早破坏。其产生的损失主要反映在对结构的维护和修补方面，所需的维护费用和耗费的资源也非常惊人。,混凝土施工质量控制主要工序,一、混凝土的材料组成 混凝土是由水泥、粗骨料、细骨料、拌合水、外加剂和掺合料等成分组成的人造材料，具有抗压强度高、可模性强等优点。

2、各组成成分对混凝土的质量有重要影响。,Part one 混凝土的材料组成及质量控制指标,1、水泥 建筑工程中常用的水泥有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥等六大品种 。 由硅酸盐水泥熟料，0%5%混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（P.I、P.II）,由硅酸盐水泥熟料，6%15%混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥。（P.O） 由硅酸盐水泥熟料，20%70%粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥。（P.S） 由硅酸盐水泥熟料，20%50%火山灰质混合材料、适

3、量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为火山灰硅酸盐水泥（P.P）,由硅酸盐水泥熟料，20%40%粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥（P.F）,水泥的质量指标 水泥主要有以下几个方面的质量要求： 凝结时间、强度、体积安定性、细度、水化热、烧失量、不溶物、碱含量等。,（1）凝结时间 六大常用水泥初凝时间不得早于45min，硅酸盐水泥的终凝时间不得迟于6.5h。其他五类水泥的终凝时间不得迟于10h。 实际上，国产通用硅酸盐水泥的初凝时间多为13h,终凝时间多为34h.,（2）强度 国标规定：采用软练胶砂法测定水泥强度。将水泥和标准砂按1：3混合，用水灰比为0.5，按规定制成

4、40 mm40 mm160mm 的标准试件，标准养护24h后脱模，放在标准养护箱中养护，分别测定3d和28d的抗压及抗折强度。 根据测定结果确定该水泥的强度等级。,（3）体积安定性 体积安定性：指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。 体积安定性不良：指水泥硬化后产生不均匀的体积变化，使水泥混凝土构筑物产生膨胀性裂缝，降低建筑工程质量，甚至引起严重事故。 引起体积安定性不良的原因： 1）过多的游离氧化钙、游离氧化镁 2）过量石膏,通常，水泥安定性可以通过试饼法与雷氏夹法进行检测。 试饼法：主要通过观察水泥净浆试饼沸煮后的外形变化来检测水泥体积变化的均匀性。采用直观观察，人为因素干扰大，在临界状

5、态时不宜判别。 雷氏夹法：是通过水泥净浆在雷氏夹中沸煮后的膨胀值，测量方法有量化的标准，人为因素干扰较少。,（4）细度 细度：指水泥颗粒的粗细程度。 水泥细度越细，其水化速度较快，早后期强度发展都较为迅速，但颗粒过细的水泥硬化时产生的收缩亦越大，而且磨制水泥能耗多成本高，一般认为，水泥颗粒小于40m才具有较高的活性，大于100m活性就很小了。 宜综合考虑经济、技术等多方面因素，将水泥细度控制在合理的范围。,对于水泥细度，可以从比表面积与粒径分布两个方面进行描述。 现行国家标准规定，硅酸盐水泥采用透气式比表面积仪检验，其比表面积应大于300m2/kg；其他水泥可采用筛析法检验，在80微米标准筛上

6、进行检验时，其筛余量不得大于10%。 筛析法有水筛法、干筛法和负压筛法，当三种方法检验结果不一致时，以负筛法为准。,（5）水化热 水化热；水泥水化过程中放出的热量称为水化热。 水化速度：C3AC3SC4AFC2S 水泥的水化热对于大体积混凝土工程不利，因为水化热积聚在内部不易发散，致使内外产生很大的温度差，引起内应力，使混凝土产生裂缝。 因此，对于大体积混凝土工程，应采用低热水泥，若是用水化热较高的水泥施工时，应采取必要的降温措施。,（6）烧失量 水泥中的烧失量大小反映了水泥熟料的烧成质量及混合料掺量是否恰当。 水泥中未烧透的生料、石膏中的杂质、混合料及存放过程中的风化均会影响到水泥的烧失量。

7、 根据我国现行标准，对于I型硅酸盐水泥，烧失量不得大于3.0%；对于II型硅酸盐水泥，烧失量不得大于3.5%；普通水泥中烧失量不得大于5%。,（7）碱含量 碱含量：是指水泥中Na2O和K2O的含量。 若水泥中碱含量过高，遇到有活性的骨料，易产生碱骨料反应，导致硬化混凝土膨胀开裂。 国标规定：水泥中碱含量按Na2O0.685K2O计算值来表示。有研究认为，当碱含量低于0.6%时，基本上可以避免碱骨料反应，故常以此值来衡量水泥中碱含量的高低。,常用水泥技术性能和指标,试验视频,1. 细度测定 1）比表面积法（硅酸盐水泥细度测定） 2）筛析法（普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥细度测定） 2

8、. 水泥标准稠度用水量测定 3. 水泥体积安定性的测试 4. 水泥胶砂强度试验,水泥的质量控制,（一）出厂时 凡三氧化硫、氧化镁、煮沸法、初凝时间中的任一项不符合标准规定的技术要求时，水泥为废品。 凡细度、终凝时间、色差、颜色、耐久性中任一项不符合标准规定，或强度低于商品强度等级规定的指标时，均为不合格品。 水泥包装标识中水泥品种、强度等级、颜色、工厂名称和出厂编号不全的也属于不合格品。,（二）运输中 水泥在运输时不得受潮或混入杂物。不同品种、强度等级、出厂日期和出厂编号的水泥应分别运输装卸，并做好明显标志，严防混淆。 （三）进场存放 散装水泥宜在专用的贮存仓罐中存放。不同品种与标号的水泥不得

9、混仓，并做到定期清仓。散装水泥在库房内堆放时，库房地面与外墙内侧应进行防潮处理。,（四）进场检验 水泥在进场时，应对其品种、级别、包装或散装仓号、出厂日期等进行检查，并对其强度、安定性及其他必要的性能指标进行复验，其质量必须符合现行国家标准。 检查数量为：按同一生产厂家、同一等级、同一品种、同一批号且连续进场的水泥，袋装不超过200t为一批，散装不超过500t为一批，每批抽样不少于一次。,当在使用中，对水泥质量有怀疑或水泥出厂超过三个月（快硬硅酸盐水泥超过一个月）时，应进行复验，并按复验结果使用。 对水泥品种、强度等级、生产者名称、出厂编号等资料不全的水泥应按不合格品处理。 水泥的检验结果如果

10、不符合标准规定时，应停止使用。对已使用的，应查清该批水泥的使用情况（使用日期、应用该批水泥拌制的混凝土强度、浇筑的结构部位及所生产的的制品等）。,2、骨料 骨料是混凝土主要组成材料，普通混凝土中，骨料的重量约占了混凝土重量的四分之三。骨料质量的好坏不仅能够影响混凝土的强度，还对混凝土的耐久性有显著的影响。,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。,粗骨料 普通混凝土用的粗骨料常可分为碎石和卵石两大类。 碎石是天然岩石、卵石或矿山废石经机械破碎、筛分制成的，粒径大于5mm的岩石颗粒

11、 卵石是由自然风化、水流搬运和分选、堆积而成的、粒径大于5mm的岩石颗粒。,粗骨料的主要技术指标有： 粗骨料的颗粒级配、有害杂质、颗粒形态及表面特征、 粗骨料最大粒径、 强度、粗骨料的坚固性。,1. 颗粒级配及最大粒径 颗粒级配是指粗骨料中大小颗粒的数量比例，分为连续粒级与间断级配两大类。 连续级配：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。,连续级配的颗粒大小搭配连续合理（最小粒径都从5mm起），用其配置的混凝土拌合物工作性好，不易发生离析，在工程中应用较多。但其

12、缺点是，当最大粒径较大（大于40mm）时，天然形成的连续级配往往与理论最佳值有偏差，且在运输、堆放过程中易发生离析，影响到级配的均匀合理性。,间断级配能更有效降低石子颗粒间的空隙率，使水泥达到最大程度的节约，但由于粒径相差较大，故拌合混凝土易发生离析，间断级配需按设计进行掺配而成。,粗骨料中公称粒级的上限称为最大粒径。当骨料粒径增大时，其比表面积减小，混凝土的水泥用量也减少，故在满足技术要求的前提下，粗骨料的最大粒径应尽量选大一些。 在钢筋混凝土工程中，粗骨料的粒径不得大于混凝土结构截面最小尺寸的1/4，并不得大于钢筋最小净距的3/4。对于混凝土实心板，其最大粒径不宜大于板厚的1/3，并不得超

13、过40mm。 泵送混凝土用的碎石，不应大于输送管内径的1/3，卵石不应大于输送管内径的1/2.5。,2、针、片颗粒含量 针状颗粒是指粗骨料中长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍的岩石颗粒； 厚度小于平均粒径0.4倍者为片状颗粒。 平均粒径指该粒级上、下限粒径的平均值。 粗骨料中的针、片状含量对混凝土拌合物和易性及混凝土的力学性能都有较大影响。,在相同配合比下，当针、片状含量较大时，混凝土拌合物塌落度降低，粘聚性变差； 硬化混凝土抗压强度降和抗拉强度下降。高强混凝土中这种作用更为明显。 碎石或卵石中针、片状颗粒含量应满足：,3、含泥量 含泥量是粗骨料中粒径小于0.08mm颗粒含量； 粗骨料中

14、含泥量过高，会降低混凝土的和易性、抗冻性及抗渗性，增大干缩。 粗骨料中的含泥量应满足下表要求：,3、含泥量 当混凝土有抗冻或抗渗要求时，其所用的碎石或卵石含泥量不应大于1.0%。 如含泥基本上是非粘土质的石粉时，含泥量可由上表中1%、2%放宽到1.5%和3%。,4、泥块含量 泥块含量是粗骨料中粒径大于5mm，经水泥、手捏后变成小于2.5mm的颗粒含量。 研究表明，粗骨料中的泥块对混凝土各项性能均造成不利的影响，特别是对混凝土的抗拉强度、抗渗性能及收缩性能影响更大。 粗骨料中的泥块含量应满足下表要求：,4、泥块含量 当混凝土有抗冻或抗渗要求时，其所用的碎石或卵石泥块含量不应大于0.5%。,5、粗

15、骨料强度 为了保证混凝土的强度，粗骨料必须致密并具有足够的强度。 碎石的强度可用抗压强度和压碎指标值表示，卵石的强度只用压碎指标值表示。 碎石的抗压强度测定，是将其母岩制成边长为50mm的立方体（或直径与高均为50mm的圆柱体）试件，在水饱和48h状态下测定其极限抗压强度值。,碎石抗压强度一般在混凝土强度等级大于或等于C60时才检验，其它情况如有怀疑或必要时也可进行抗压强度检验。 将3Kg试样按规定装入一定规格的圆筒内，在压力机上10min施加荷载到200KN，静压5S，卸荷后称取试样质量（m0）吗，用孔径2.5mm的筛筛除被压碎的细粒，称取式样的筛余量（m1)。 压碎指标（a）=(m0-m1

16、)/m0100%,6、坚固性 坚固性是指卵石、碎石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。 粗骨料坚固性是检验其在气候、环境变化或其他物理因素作用下抵抗破损的能力，是决定其耐久性的重要指标。 一般采用硫酸钠溶液法测定，利用硫酸钠在骨料内部微细裂缝内结晶产生的膨胀应力来测定粗骨料的坚固性。,试样经过5次硫酸钠溶液浸泡和烘干循环后，应满足下表规定：,7、有害物质含量 粗骨料中的有害物质主要是指有机物、硫化物和硫酸盐等。 有机物一般是植物的腐烂产物，并以腐殖土或有机土壤的形式出现。 硫化物与硫酸盐在粗骨料中一般较为少见，但在工程中曾出现因无用含硫酸盐岩石而造成质量事故，因此有必要对其含量做一些限定。,碎石或卵石中的硫化物和硫酸盐含量，以及卵石中的有机杂物等有害物质含量应符合下表规定：,8、粗骨料碱活性 对于重要忠诚的混凝土所使用的碎石或卵石进行碱活性检验。 进行碱活性检验室，首先应采用岩相法检验碱活性骨料的品种，类型和数量。 若骨料中含有活性二氧化硅时，应采用化学法和砂浆长度法进行检验； 若含有活性碳酸盐骨料时，应采用岩石柱法进行