第五章.水泥混凝土 概述 一、混凝土定义 由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比 例配合、拌制成拌合物，经一定时间硬化而 成的人造石材。 二、混凝土特点 1.优点就地取材；造价低；可塑性好；抗 压强度高；耐久性高；与钢筋有牢固的粘结 ；性能可调整。 2.缺点自重大；比强度小；抗拉强度低， 性脆；导热系数大；硬化慢。三、混凝土中各组成材料的作用混凝土组成材料 水泥、水、细骨料和粗骨料，以及适量外加剂和掺合料。 水泥 混凝土未硬化前(fresh concrete) 起润滑作用水泥浆水 混凝土硬化后(concrete） 起胶结作用细骨料 起骨架作用、抗风化骨料粗骨料 抑制水泥浆收缩、耐磨四、对混凝土质量的四项基本要求具有符合设计设计 的强度等级；具有施工条件相适应应的施工和易性；具有与工程环环境相适应应的耐久性；经济经济 合理。 （20%左右 ）（80%左右）一.水泥(cement) 1、品种 依据工程结构特点、使用环境及水泥特 性选择； 2、强度等级的选择水泥强度等级应与混凝土强度等级相适应 。一般水泥强度等级取(1.52.0)混凝土强度等级 为。原则：高对高，低对低 3、用量混凝土配合比设计计算确定5.1 普通水泥砼基本组成材料二、细骨料 (fine-aggregates)1、定义 粒径小于4.75mm的骨料称为细骨料，常称作砂(sand)。按产源分 天然砂河砂、湖砂、山砂、淡化海砂 ； 2、分类 人工砂机制砂、混合砂；按颗粒大小分 粗砂、中砂、细砂; 3、颗粒级配 (1)定义表示砂大小颗粒的搭配（组合）情况。 (2)目的使砂的总空隙率较小，填充砂粒空隙的水泥浆较少，从而节约水泥用量。(3)测定用筛分析方法(简称筛析法)测定 (4)标准方孔筛4.75mm，2.36mm，1.18mm，0.6mm，0.3mm，0.15mm (5)评定按0.6mm筛孔累计筛余百分率分成三个级配区 ( 、 区) 见表56，图52(JCJ52-2006)(6)级配合格的标志各筛孔累计筛余百分率(Ai)落在任一级配区，级配合格；除4.75mm、0.6mm外，允许有少量超出，但超出总量不大 于5%，级配合格。配制混凝土时优先选用区砂 标准筛标准筛 图52 砂的1、2、3级配区曲线(4)指标细度模数（p55，公式5-1）(5)分类 Mx3.13.7为粗砂， Mx 2.33.0为中砂 ，Mx 1.62.2为细砂， Mx 0.71.5为特细 砂配制混凝土时优先选用中粗砂4、粗细程度(1)定义不同粒径的砂粒混合在一起后的平均（总体）粗细程度(2)原因砂子过细,包裹砂粒表面的水泥浆较多,浪费水泥；砂子过粗，容易离析和泌水。(3)测定用筛分析方法(简称筛析法)测定砂的筛分析试验(1)标准筛孔(方孔)4.75mm，2.36mm, 1.18mm，0.6mm，0.3mm， 0.15mm (2)标准试样 M = 500g4.75mm 2.36mm1.18mm0.6mm0.3mm0.15mm筛底筛筛孔尺寸 mm筛筛余量mi(g)分计筛计筛 余 (%) ai累计筛计筛 余 (%)Ai4.75 50 10.0 10 .02.36 90 18.0 28 .01.18 120 24 .0 52 .00.6 150 30 .0 82 .00.3 65 13 .0 95 .00.15 20 4 .0 99 .0 计计算公式miai=mi/M100 Ai =ai细度模数f =(28+52+82+95+99)-510/(100-10)=3.4，属粗砂 A0.6=82.0%,按1区评定。经检查所有筛孔Ai均落在1区，则该 砂为1区砂。级配合格5、有害物质 (1) 粘土，泥块，云母，轻物质粘附 在砂的表面,妨碍水泥与砂的粘结,降低混 凝土的强度,增加混凝土的用水量,加大混 凝土的收缩,降低混凝土的抗渗性和抗冻性 。 (2) 有机物、硫化物及硫酸盐对水泥 有腐蚀作用 (3) 氯盐对钢筋有腐蚀作用 (4)技术要求：符合国家标准建设用砂6、坚固性7、碱活性v 定义水泥中的碱(Na2O0.659K2O)与骨料中的活性SiO2反应，生成碱-硅酸凝胶(Na2SiO3)，并从周围介质中吸收水分而膨胀，导致混凝土开裂而破坏的现象。反应慢，潜在危害相当大。 v 碱骨料反应的三个必要条件水泥中含碱的含量大于0.6%（以 Na2O计 ）；骨料中含有活性SiO2；存在H2O（1）定义砂在气候、环境变化或其他物理因素作用下抵抗破 裂的能力。(2)检测天然砂的坚固性采用硫酸钠溶液法进行检验，砂样经5次循环 后其质量损失应符合国家标准标定。人工砂补充压碎指标要求。三、粗骨料(coarse-aggregates)1、定义粒径在4.75mm 90mm的骨料称为粗骨料，常 称作石子。 2、分类 按产源分 碎石、卵石 按粒径尺寸分 连续级配、单粒级（间断级配）(表5-8) 3、泥、泥块、有害物质(表5-9)泥、泥块有害物质包括有机物、硫化物及硫酸盐 4、颗粒形状(表5-9)最佳形状球形、正方体形最差形状针状颗粒、片状颗粒【观观察】请观察图中A、B、C三 种石子的形状有何差别， 分析其对拌制混凝土性能 会有哪些影响。 A -碎石1B-碎石2 C-卵石5、最大粒径(1)定义粗骨料公称粒级的上限。 (2)目的表示粗骨料的粗细程度粗骨料总表面积较小节约水泥条件许可时，粗骨料的最大粒径应尽量大，但大于40mm 时，有可能造成混凝土强度下降。 (3)混凝土结构工程施工质量验收规范规定混凝土梁、柱、墙的粗骨料的最大粒径1/4截面最小尺寸，且3/4钢筋净距。混凝土实心板的粗骨料最大粒径1/3板厚，且40mm。 【例】：某混凝土柱断面为300400mm，受力钢筋22mm，钢筋间 距66mm，则该混凝土柱所用石子的最大粒径应为 mm 。6、颗粒级配(表5-8)(1)定义 石子中不同粒径颗粒的搭配情况 (2)目的 使石子的总空隙率较小节约水泥用量 (3)测定 用筛分析方法(简称筛析法)测定 (4)标准筛孔 2.36，4.75，9.5，16.0，19.0，26.5 ，31.5，37.5，53.0，63，75.0，90.0 (5)类型 连续级配和单粒级(间断级配)连续级配 石子由小到大各粒级相连的级配。连续粒级可以直接用于配制混凝土；间断级配 小颗粒粒径石子直接与大颗粒粒径石子相配，中间缺了一段粒级的级配。 技术要求：普通混凝土用碎石或卵石的颗粒级配应符合表5-8 的规定（P58）。7、强度岩石抗压强度（仅用于碎石，且混凝土C60时才检验）压碎指标（用于碎石、卵石）岩石抗压强度用母岩制作50mm的立方体(或直径和高均为50mm的圆柱 体)浸水48h，测定其抗压强度值1.5混凝土强度。压碎指标一定重量气干状态的9.5mm19mm碎石装入标准筒内, 恒定速 率(Kn/s)加荷至 200kN，稳荷5s，卸荷后称取试样重M0 ，用2.36mm筛筛去细粒 ，称取筛余重M1压碎指标（Qe）压碎指标越小，粗骨料强度越高，反之，粗骨料强度越低。技术要求：应符合表5-9要求。 8、坚固性饱和硫酸钠溶液检验（表5-9） 四、拌合及养护用水(water)1、基本要求不影响混凝土的凝结和硬化；无损于混凝土强度发展和耐久性；不加快钢筋锈蚀；不污染混凝土表面。2、满足混凝土用水标准规定（表5-10） ：凡是能饮用的 自来水和洁净的天然水，均可用于混凝土拌合和养护。5.2 新拌混凝土的性能拌合物(fresh concrete)的性能和易性(Workability） 混凝土性能 强度(Strength) 硬化混凝土的性能 变形(Deformation) 耐久性(Durability) 一、和易性(Workability)1、定义指混凝土方便施工、质量均匀、成型密实的技术性质。 坍落度(mm) 塑性或流动性混凝土流动性指标 2、内容 维勃稠度(s) 干硬性混凝土粘聚性保水性 无指标，靠经验目测坍落度筒主要试验设备：100200100300坍落度筒捣棒(16圆筋)650n坍落度：筒高与坍落后试体最高点 之间的高差。单位：mm观察：粘聚性、保水性。n全面地评价混凝土拌和物的工作性 。根据坍落度不同,可将混凝土分为4个级别： 1.大流动性混凝土：坍落度160mm； 2.流动性混凝土： 坍落度为100150mm； 3.塑性混凝土： 坍落度为1090mm； 4.干硬性混凝土： 坍落度10mm 。坍落度测定维勃稠度仪1容器 ； 2-坍落度筒；3-漏 斗；4-测杆；5-透明圆盘；6- 振动台 如图，将新拌混凝土装入坍落 度筒内后再拔去坍落度筒，并 在新拌混凝土顶上置一透明圆 盘。开动振动台并记录时间。 维勃稠度值：从开始振动至透 明圆盘底面被水泥浆布满瞬间 止，所经历的时间。 单位：以s计，( 精确至1s ) 注意：适用于骨料D不大于40mm ，维勃稠度在530s之间。维勃稠度测定坍落度选择：依据构件截面尺寸 、钢筋疏密和捣实方法来选择。 （p63，表5-14）维勃稠度仪混凝土拌合物按流动性的分类按混凝土质质量控制标标准（GB50164）的 规定，塑性混凝土、干硬性混凝土分别按坍落度 、维勃稠度分为为四级。见下表。名 称代号指标混凝土拌合物塑性混凝土 （坍落度10mm）低塑性混凝土 塑性混凝土 流动性混凝土 大流动性混凝土T1 T2 T3 T4 10mm40mm 50mm90mm 100mm150mm 160mm 干硬性混凝土 （坍落度10mm）超干硬性混凝土 特干硬性混凝土 干硬性混凝土 半干硬性混凝土 V0 V1 V2 V331s 30s21s 20s11s 10s3s 3.影响和易性的因素水泥浆的数量和水泥浆的稠度实际都是用水量的影响恒定用水量法则 砂率砼中砂的质量占砂、石总质量的百分率合理砂率在用水量和水泥用量一定的情况下，能使拌合物 获得最大的流动性且能保持良好的粘聚性和保水性的砂率。 砼组成材料的影响水泥水泥品种骨料骨料的级配、颗粒形状、表面特征及粒径外加剂减水剂和引气剂能提高拌合物流动性；引气剂还能改善拌合物粘聚性和保水性 时间和温度5、改善和易性的措施（1）采用合理砂率。 （2）改善砂、石的级配 （3）当拌合物的坍落度太小时，保持水灰比不 变，增加水泥和水的用量；当拌合物的坍落度太大，保持砂率不变， 增加砂、石用量；当粘聚性、保水性不良时，增大砂率。5.4 硬化混凝土的强度学习要点： 掌握硬化混凝土的主要技术性质强 度 主要指标； 测定方法； 影响混凝土强度因素； 提高强度措施。 5.3 硬化混凝土的强度（一