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1、v混凝土组成材料之一 关于水泥的几点说明 水泥品种应根据混凝土工程特点、 所处的环境条件和施工条件等进行选择 。一般可选用硅酸盐水泥或掺混合材的 硅酸盐水泥，必要时也可采用膨胀水泥 、自应力水泥或快硬硅酸盐水泥等其他 水泥。所用水泥的性能必须符合现行国 家有关标准的规定。 例如：在大体积混凝土工程中，为了避 免水泥水化热过大，通常选用矿渣硅酸盐水 泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥 ；但也可使用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥 ，这时应掺入掺合料和必要的外加剂。以上 两种技术路线，可以殊途同归，达到使混凝 土中胶凝材料体系适应使用环境之目的。 原则上配制高强度等级的混凝土 应选用强度等级高的水泥
2、；配制低 强度等级的混凝土，选用强度等级 低的水泥。如采用强度等级高的水 泥配制低强度等级混凝土时，会使 水泥用量偏少，影响和易性和耐久 性，必须掺入一定数量的矿物掺合 料。 目前，采用强度等级低的水泥配制 高强度等级混凝土已经很普遍。混凝 土强度等级为C30以下时，可采用强度 等级为32.5的水泥；混凝土强度等级 大于C30时，可采用强度等级为42.5以 上的水泥。 某施工队使用以煤渣掺量为30的火山灰水泥铺筑路面，见 图4-1。使用两年后，表面耐磨性差，已出现露石，且表面有微 裂缝。按JTJ 01294公路混凝土路面设计规范，对于水泥 混凝土路面，“水泥可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和道
3、路 硅酸盐水泥。中等及轻交通的路面，也可以采用矿渣硅酸盐水 泥。”所以说火山灰水泥铺筑路面是选用水泥不当。 该路面已出现较多裂纹，可见表面水泥砂浆层干缩较大。 从资料可见，泥混凝土选用普通硅酸盐水泥，其熟料矿物组成 分别为 C3S 53，C2S 25，C3A 15，C4AF 7。所选用的 水泥熟料矿物组成中C3A含量较高，当水泥中C3A含量较高，其 干缩较大，选用水泥不当。 混凝土组成材料之三 水 混凝土拌制和养护用水不得含有影响水泥正常凝结硬化 的有害物质。凡是能饮用的自来水及清洁的天然水都能用来 拌制和养护混凝土。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
4、对水质有疑问时，可 将该水与蒸馏水或饮用水分别进行水泥凝结时间、砂浆或混 凝土强度对比实验，初凝和终凝时间差均不得大于30分钟。 如强度不低于用蒸馏水或饮用水拌制的砂浆、混凝土的90%， 则此水可以用。一般情况下不得用海水拌制混凝土，因海水 中含有的硫酸盐、镁盐和氯化物会侵蚀水泥石和钢筋。 混凝土组成材料之二 骨 料 水泥 骨 料 砂 石 水 10vol.% 70vol.% 15vol.% 水泥的品种、强度等级 含泥量及有害杂质含量； 颗颗粒形状及表面特征； 颗颗粒级级配和粗细细程度/最大粒径 ； 强度和坚坚固性。 包括饮饮用水、地表水、地下水、海 水以及经过处经过处 理后的工业废业废 水等
5、，JGJ63-89混凝土拌合用水标标准 5.00 2.50 1.25 0.630 0.315 0.160 100 80.0 63.0 50.0 40.0 31.5 25.0 20.0 16.0 10.0 5.0 骨料（aggregate） 碎 石 卵 石 山 砂 河 砂 海 砂 粗骨料细骨料 mmmm 普通混凝土用碎石或卵石质 量标准及检验方法JGJ53-92 普通混凝土用砂质量标 准及检验方法JGJ52-92 骨料的作用 骨架作用，传递应力 抑制收缩，防止开裂 我们应该重视骨料的品质 骨料中的泥、有害杂质 v 骨料中的泥及其中的硫化物、硫酸盐、有 机物，云母、轻物质等，会粘附在骨料表面 ，影
6、响水泥石与骨料之间的胶结能力；或形 成薄弱部分，或增大收缩，对混凝土的质量 产生很大的影响。 v 因此标准对砂和石中的泥、有害杂质含量 进行限制。 GB/T14684-2001建筑用砂规定了砂中有害物质含量的限制： 砂中有害物质含量 砂中含泥量和泥块含量 v粗骨料有害物质：卵石和碎石中不应混有草 根、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物 。其有害物质应符合 v v 碱骨料反应：水泥中的碱性氧化物（Na2O、K2O）与骨 料中的活性成分反应，生成碱硅酸凝胶体，它会吸水肿 胀产生膨胀。使用含碱量小于0.6的水泥，或掺加能抑 制碱骨料反应的掺合料。 一般来说有两类碱骨料反应：一类是碱-硅反应：碱性物
7、质与含硅酸盐类物质的骨料（如蛋白石和硅酸石灰石等） 发生化学反应；另一类是碱-碳反应：碱性物质与含有碳 酸盐类物质的骨料（如白云石等）发生化学反应。碱骨料 反应的结果是吸水后在水泥骨料表面发生膨胀性断裂，从 而导致混凝土结构开裂。比起由于钢筋锈蚀而导致的病害 和开裂，碱骨料反应的过程很慢。 海砂含盐要警惕！ 骨料形状及表面特征 棱角状 浑圆状 针状 片状 C30，含量15%； C30，含量25% 请注意降低骨料的空隙率，减少 浆体用量！ 请注意骨料的颗粒形状，灰影响 混凝土的和易性，增加浆体用量！ 请注意骨料的吸水率，会影响混 凝土拌和物的和易性！增加单位体积 用水量！ 建筑用砂的种类： 砂按
8、产源分为天然砂、人工砂两类，天然砂 可分为： 河砂、湖砂：其颗粒圆滑，比较洁净，产源广 ； 山砂：与河砂相比有棱角，表面粗糙，但含泥 量和含有机杂质较多； 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。 人工砂是经除土处理的机制砂、混合砂的统称 。 (1)使工作度最佳化（工作性） (2)減少漿體用量（經濟性） Vp = Vv + S . tmin - (5-1) 式中 Vp ：水泥漿體用量； tmin ：所需最少潤滑及粘結水泥漿厚度 S ：骨材表面積；和 Vv ：骨材間空隙； 骨材級配的重要性 篩分析 最大骨材粒徑 細度模數 骨材級配的量化 砂的粗细程度细度模数Mx 砂的粗细程
9、度，指不同粒径 的颗粒混在一起的平均 粗细程度。 筛筛孔尺寸，mm分计筛计筛 余，%累计筛计筛 余，% 5.00 2.50 1.25 0.630 0.315 0.160 a1 a2 a3 a4 a5 a6 A1=a1 A2=a1+a2 A3=a1+a2+a3 A4=a1+a2+a3+a4 A5=a1+a2+a3+a4+a5 A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6 (A2+A3+A4+A5+A6)-5A1 100-A1 Mx= 3.7-3.1 粗砂 3.0-2.3 中砂 2.2-1.6 细砂 /% 1区 2区 3区 /mm 图4.2 砂的级配曲线 /mm /% 筛分曲线超过3区往左上偏时，表示
10、砂过细，拌制混凝 土时需要的水泥浆量多，易使混凝土强度降低，收缩增大； 超过1区往右下偏时，表示砂过粗，配制的混凝土，其拌合 物的和易性不易控制，而且内摩擦大，不易振倒成型。一般 认为，处于2区级配的砂，其粗细适中，级配较好，是配制 混凝土的最理想的级配区。 |例4-1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 砂子的坚固性，是指砂在自然风化和其它外界物理 化学因素作用下抵抗破裂的能力。通常天然砂以硫酸钠 溶液干湿循环5次后的质量损失来表示；人工砂采用压碎 指标法进行试验。 类别 项目 I类类类 云母（按质量计）()/%1.02.02.0 轻物质（按质量计）()/%
11、1.01.01.0 有机物（比色法）合格合格合格 硫化物及硫酸盐（按SO3质量 计）()/% 0.50.50.5 氯化物（以氯离子质量计）( )/% 0.01 0.02 0.06 质量损失()/%8810 单级最大压碎指标()/%202530 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C30C60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 根据有关规定，在桥梁上游米以及下 游米的水域属于禁止挖砂的区域。如果在 桥梁附近进行挖砂，会对桥梁造成一定的危害作 用。挖砂将改变河床自然坡度及水流形态，导致 河床随水流由
12、高向低处不断下切。河床下切对大 桥带来的直接影响是：桥墩基础周围的砂土被淘 涮，导致桥基越来越浅，下切的河床与桥墩周边 的水泥保护层之间形成空洞，防护层失掉支撑。 如果遭遇洪水或其他事故，桥梁的稳固性将大大 减弱。 2002年6月，从日晚至日中午，西安市持续降雨 。日下午时许开始，灞河河水暴涨，陇海铁路线西安 市灞桥段铁路桥桥墩被洪水冲击松动。此后，陇海线灞桥 铁路桥第号桥墩、第号桥墩、第号、号和号桥 墩相继发生塌陷，造成约多米的铁路桥完全垮塌断 裂，余乘客滞留西安。桥梁使用时间长、河道挖 砂加剧河床下切及洪水水势浩大，是陇海铁路灞河桥被洪 水冲垮的重要原因。 按照国家规定，在桥梁等建筑物上下
13、游500米内不得 进行挖砂等作业。铁路部门认为，这样的距离，对于一般 的小河、小桥，可以保证安全系数。对于灞河这样的大河 、大桥，安全系数远远不够。 据记者了解，在垮桥下方有30多个砂站 ，每个砂站日存砂可达600多立方米，往往一 天下来，有超过1万方砂石被挖砂人从距离陇 海线不远的灞河铁路大桥屹立的灞河水中掏 走。 盲目无度的非法采砂 导致河床下陷，使位 于晋江上游西溪上的 漳（平）泉（州）线 跨河铁路桥的桥墩基 础严重裸露，直接威 胁着铁路桥列车运行 的安全 粗骨料颗粒级配 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.
14、0、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.0和90 等十二种孔径的圆孔筛进行筛分。 石子的颗粒级配可分为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混 合料，和易性较好，不易发生离析现象。连续级配是 工程上最常用的级配。 间断级配也称单粒级级配。间断级配是人为 地剔除骨料中某些粒级颗粒，从而使骨料级配不 连续，大骨料空隙由小几倍的小粒径颗粒填充， 以降低石子的空隙率。由间断级配制成的混凝土 ，可以节约水泥。由于其颗粒粒径相差较大，混 凝土混合物容易产生离析现象，导致施工困难。 石子颗粒级配范围应符合规范要
15、求。碎石、卵石 的颗粒级配规格见下表。 骨料的强度 v 为了保证混凝土的强度，骨料必须致密并具 有足够的强度。 v 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。 v 岩石立方强度试验，是用母岩制成555 立方体，或直径与高度均为5的圆柱体 试样，浸泡水中4，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。 v压碎指标是将一定重量气干状态下10-20的石子装入一定规格 的金属圆桶内，在试验机上施加荷载到200，卸荷后称取试样 质量（0），再用孔径为2.36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： v式中a-压碎指标值，%； v0-试样质量
