混 凝 土Concrete第 三 章本章主要内容 介绍了各种水泥混凝土的组成、结构与性能，以及混凝土的配合比设计方法和应用。n n普通混凝土普通混凝土普通混凝土普通混凝土普通混凝土组成材料及其基本要求普通混凝土组成材料及其基本要求普通混凝土组成材料及其基本要求普通混凝土组成材料及其基本要求 混凝土外加剂混凝土外加剂混凝土外加剂混凝土外加剂 普通混凝土拌和物的性质普通混凝土拌和物的性质普通混凝土拌和物的性质普通混凝土拌和物的性质 普通混凝土结构及性质普通混凝土结构及性质普通混凝土结构及性质普通混凝土结构及性质 混凝土的质量评定混凝土的质量评定混凝土的质量评定混凝土的质量评定 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计n n其他混凝土其他混凝土其他混凝土其他混凝土 学习方法指导n n牢记基本概念牢记基本概念混凝土是由胶凝材料混凝土是由胶凝材料( (水泥水泥) )胶胶结各种粗、细颗粒状骨料，形成的一种颗粒堆聚结各种粗、细颗粒状骨料，形成的一种颗粒堆聚材料。材料。n n理解混凝土中各组分材料的要求与作用；理解混凝土中各组分材料的要求与作用；n n熟悉混凝土的各种性质及其影响因素；熟悉混凝土的各种性质及其影响因素；n n掌握混凝土的配合比设计方法和质量控制措施；掌握混凝土的配合比设计方法和质量控制措施；n n了解各种混凝土的应用技术。了解各种混凝土的应用技术。 混凝土在土木工程中的重要性n n混凝土是用量最大的结构材料，每年世界混凝土混凝土是用量最大的结构材料，每年世界混凝土 消消耗量为耗量为1111亿吨，是钢材消耗量的亿吨，是钢材消耗量的1010倍以上；倍以上；n n混凝土是应用最广的结构材料，可用于桥梁、隧道、混凝土是应用最广的结构材料，可用于桥梁、隧道、道路、水利、房屋建筑等工程；道路、水利、房屋建筑等工程；n n原因原因混凝土具有耐久性，耐水、耐火；混凝土具有耐久性，耐水、耐火；新拌混凝土具有很好的流动性和冲模性，容易浇注成各种新拌混凝土具有很好的流动性和冲模性，容易浇注成各种形状和尺寸的结构构件；形状和尺寸的结构构件；价格低廉，原材料储量丰富，分布很广。价格低廉，原材料储量丰富，分布很广。Itaipu DamSports Palace in Rome钢丝网砂浆概 述1、定义： 混混凝凝土土是是由由胶胶结结料料和和骨骨料料混混合合、通通过过一一定定的的工工艺成型后、硬化而成的复合材料。艺成型后、硬化而成的复合材料。 胶胶结结料料是是无无机机胶胶凝凝材材料料，或或有有机机胶胶凝凝材材料料或或二二者的复合。者的复合。 水水泥泥混混凝凝土土，通通常常简简称称混混凝凝土土，是是由由水水泥泥浆浆胶胶结颗粒骨料或骨料构架而成的人造石材结颗粒骨料或骨料构架而成的人造石材砼，砼，2、混凝土的种类n n根据表观密度根据表观密度 0 0：普通混凝土普通混凝土 (2400kg/m(2400kg/m3 3) )；轻混凝土轻混凝土 ( (1950kg/m1950kg/m3 3) )；重混凝土重混凝土 ( (2600kg/m2600kg/m3 3) )。n n根据用途根据用途( (功能功能) )：普通混凝土；普通混凝土；道路混凝土；道路混凝土；防水混凝土；防水混凝土；耐热混凝土；耐热混凝土；耐酸混凝土；耐酸混凝土；防辐射混凝土；防辐射混凝土；膨胀混凝土；膨胀混凝土；装饰混凝土等。装饰混凝土等。v根据生产与施工方法：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压力灌浆混凝土预应力混凝土离心混凝土等。 混 凝 土3、混凝土的特点n n耐久性能好；耐久性能好；n n组分材料来源丰富，经济性好；组分材料来源丰富，经济性好；n n容易成型为任意形状和尺寸的构件；容易成型为任意形状和尺寸的构件；n n可大量利用工业废料；可大量利用工业废料；n n可与钢材复合使用；可与钢材复合使用；n n性脆易裂，抗拉强度低；性脆易裂，抗拉强度低；n n混凝土生产能耗较低，维护费用少。混凝土生产能耗较低，维护费用少。混凝土是复杂的、随机性的材料Concrete is a Complex and Random Materialsv其微结构由非匀质的三相组成，而每一相又包含非匀质的多相；v其微结构不是静止的，而是随时间不断变化；新生成的水化物可以填充微裂缝，有自愈性(Heal)；v与其它材料不同，它是使用前才在工程现场或就近生产的。4、混凝土理论与技术的历史 n n18671867年，钢筋混凝土理论；年，钢筋混凝土理论；n n19161916年，混凝土强度的水灰比理论；年，混凝土强度的水灰比理论；n n19251925年，水灰比学说和恒定用水量法则；年，水灰比学说和恒定用水量法则；n n19281928年，混凝土的收缩与徐变理论，预应力技术；年，混凝土的收缩与徐变理论，预应力技术；n n2020世纪中叶，混凝土减水剂等外加剂技术；世纪中叶，混凝土减水剂等外加剂技术；n n2020世纪世纪9090年代，高性能混凝土的概念与技术。年代，高性能混凝土的概念与技术。5、土木工程对混凝土的基本要求 n n满满足足混混凝凝土土结结构构设设计计的的强强度度要要求求，以以保保证证构构筑物能安全地承受各种设计荷载；筑物能安全地承受各种设计荷载；n n满满足足混混凝凝土土施施工工所所要要求求的的和和易易性性，以以便便硬硬化化后能得到均匀密实的混凝土；后能得到均匀密实的混凝土；n n具具有有与与工工程程环环境境相相适适应应的的耐耐久久性性，以以保保证证构构筑物在所处环境中服役寿命；筑物在所处环境中服役寿命；n n满足经济与生态的要求，能源与资源消耗低、满足经济与生态的要求，能源与资源消耗低、环境负荷少等。环境负荷少等。混凝土材料工业的可持续发展Sustainable Development of Concrete IndustrySustainable Development of Concrete Industry1)原材料资源的保护及再生利用；减少耗原材料资源的保护及再生利用；减少耗能大、污染环境的硅酸盐水泥消耗量，能大、污染环境的硅酸盐水泥消耗量，多利用工业废料多利用工业废料绿色化；绿色化；2)推进混凝土科学技术的发展，改善混凝推进混凝土科学技术的发展，改善混凝土结构物的耐久性。土结构物的耐久性。第 一 节普 通 混 凝 土 三 问 ？n n混凝土的组成与结构是什么(What) ？n n混凝土具有哪些性能(Which)？n n如何制备和使用混凝土(How)?混凝土的宏观结构粗骨料细骨料水泥石过渡区一、混凝土的组成与结构（一） 普通混凝土的组成水泥水水泥浆石子砂子骨 料新拌混凝土100%体积6075%715%2540%1421%2128%3942%凝结硬化硬化混凝土混凝土外加剂 为了改善或提高混凝土的性能各组成材料的作用骨 料v廉价的填充材料，廉价的填充材料，节省水泥用量节省水泥用量v混凝土的混凝土的骨架，减小收缩，抑制裂缝的扩展骨架，减小收缩，抑制裂缝的扩展v传力作用传力作用v降低水化热降低水化热v提供耐磨性提供耐磨性水泥浆n n润滑作用润滑作用润滑作用润滑作用与水形成水泥浆，赋予新拌混凝土以流动与水形成水泥浆，赋予新拌混凝土以流动与水形成水泥浆，赋予新拌混凝土以流动与水形成水泥浆，赋予新拌混凝土以流动性性性性n n胶结作用胶结作用胶结作用胶结作用包裹在所有骨料表面，通过水泥浆的凝结包裹在所有骨料表面，通过水泥浆的凝结包裹在所有骨料表面，通过水泥浆的凝结包裹在所有骨料表面，通过水泥浆的凝结硬化，将砂、石骨料胶结成整体，形成固体硬化，将砂、石骨料胶结成整体，形成固体硬化，将砂、石骨料胶结成整体，形成固体硬化，将砂、石骨料胶结成整体，形成固体各组成材料的作用水n n混凝土中的拌和水有两个作用混凝土中的拌和水有两个作用混凝土中的拌和水有两个作用混凝土中的拌和水有两个作用: :供水泥的水化反应供水泥的水化反应供水泥的水化反应供水泥的水化反应赋予混凝土的和易性赋予混凝土的和易性赋予混凝土的和易性赋予混凝土的和易性n n剩余水留在混凝土的孔（空）隙中剩余水留在混凝土的孔（空）隙中剩余水留在混凝土的孔（空）隙中剩余水留在混凝土的孔（空）隙中使混凝土中产生孔隙使混凝土中产生孔隙使混凝土中产生孔隙使混凝土中产生孔隙对防止塑性收缩裂缝与和易性对防止塑性收缩裂缝与和易性对防止塑性收缩裂缝与和易性对防止塑性收缩裂缝与和易性有利有利有利有利对渗透性、强度和耐久性对渗透性、强度和耐久性对渗透性、强度和耐久性对渗透性、强度和耐久性不利不利不利不利各组成材料的作用外加剂n n化学外加剂：改善混凝土的性能化学外加剂：改善混凝土的性能化学外加剂：改善混凝土的性能化学外加剂：改善混凝土的性能缓凝剂缓凝剂缓凝剂缓凝剂 使水泥浆凝结硬化速度减慢；使水泥浆凝结硬化速度减慢；使水泥浆凝结硬化速度减慢；使水泥浆凝结硬化速度减慢；促凝剂促凝剂促凝剂促凝剂 使水泥浆凝结硬化速度减慢；使水泥浆凝结硬化速度减慢；使水泥浆凝结硬化速度减慢；使水泥浆凝结硬化速度减慢；减水剂减水剂减水剂减水剂减少拌和需水量；减少拌和需水量；减少拌和需水量；减少拌和需水量；引气剂引气剂引气剂引气剂在混凝土中引起封闭气孔；在混凝土中引起封闭气孔；在混凝土中引起封闭气孔；在混凝土中引起封闭气孔；n n矿物掺合料：减少水泥用量，改善混凝土性能矿物掺合料：减少水泥用量，改善混凝土性能矿物掺合料：减少水泥用量，改善混凝土性能矿物掺合料：减少水泥用量，改善混凝土性能粉煤灰粉煤灰粉煤灰粉煤灰硅灰硅灰硅灰硅灰矿渣矿渣矿渣矿渣（二） 硬化混凝土的结构 宏观上，混凝土是一个砂、石颗粒状骨料分布在宏观上，混凝土是一个砂、石颗粒状骨料分布在水泥石中形成的复合结构，主要由三相构成：水泥石中形成的复合结构，主要由三相构成：n n砂、石骨料是混凝土的骨架砂、石骨料是混凝土的骨架分散相分散相；n n水泥石是混凝土的基体相水泥石是混凝土的基体相连续相连续相；n n骨料与水泥石间的过渡区骨料与水泥石间的过渡区界面相界面相。 1) 骨料相的结构要素n n骨料种类骨料种类来源不同：碎石、卵石来源不同：碎石、卵石( (砾石砾石) )岩石种类：花岗岩、石灰石等；岩石种类：花岗岩、石灰石等；n n骨料的粒形骨料的粒形等径多面体等径多面体针片状多面体针片状多面体n n骨料表面状态骨料表面状态表面光滑表面光滑表面粗糙表面粗糙n n骨料颗粒尺寸与级配骨料颗粒尺寸与级配n n骨料的分布骨料的分布 背背散散射射扫扫描描电电镜镜照照片片未水化水泥颗粒未水化水泥颗粒C-S-H氢氢氧氧化化钙钙单硫型硫单硫型硫铝酸盐铝酸盐2) 水泥石相的结构要素v孔隙率；v孔隙特征与孔径分布；v固体颗粒的尺寸与分布；v含水状态。3) 过渡区相的结构要素n n过渡区厚度；n n过渡区固体颗粒尺寸与形状；n n过渡区的孔隙率。骨料骨料氢氧化钙氢氧化钙混凝土中骨料与水泥石间的过渡区混凝土过渡区结构骨骨 料料过渡区过渡区水泥石本体水泥石本体C-S-H钙矾石钙矾石CH骨骨 料料裂缝扩展的裂缝扩展的路径和方向路径和方向骨骨 料料水泥石水泥石骨料骨料周围周围的过的过渡区渡区过渡区相ITZ Phase1. 混凝土的结构特点n n多物相、多孔性复合体多物相、多孔性复合体 水泥石与砂石骨料均是多物相、多孔性材料水泥石与砂石骨料均是多物相、多孔性材料n n固体颗粒堆聚体固体颗粒堆聚体 混凝土结构是一个各种尺寸的混凝土结构是一个各种尺寸的颗粒堆聚体，颗粒堆聚体，砂石颗粒堆砂石颗粒堆积成骨架，水化物与水泥颗粒堆积成水泥石积成骨架，水化物与水泥颗粒堆积成水泥石n n复杂与非匀质性复杂与非匀质性骨料种类不一，形状与尺寸不等，分布不均；骨料种类不一，形状与尺寸不等，分布不均；水泥石组成与结构不均；水泥石组成与结构不均；薄弱过渡区薄弱过渡区( (厚度约厚度约101050m)50m)的存在的存在n n非固定与可变性非固定与可变性 水水泥泥石石和和过过渡渡区区的的组组成成与与结结构构是是随随时时间间、温温度度与与湿湿度度环环境不断变化着的。境不断变化着的。水泥石含有晶体和非晶体的水化物、未水化水泥颗粒、各种孔隙和水；砂石骨料含有各种岩石矿物和孔隙界面也含有水泥水化物和孔隙粗骨料堆积的孔隙由细骨料来填充；细骨料堆积的孔隙由水化物和水泥颗粒、矿物掺和料粉末颗粒来填充；由此形成一个固体颗粒密堆聚体结构。2. 混凝土的结构要素n n各种尺寸固体颗粒分布的均匀性；n n各种固体颗粒堆积的密实性；n n固体颗粒的总表面积;n n总孔隙率与界面孔隙率；n n孔隙特征与孔径分布3. 混凝土结构的影响因素n n骨料的种类与体积含量骨料的种类与体积含量碎石：表面粗糙、针片状多，需浆量大，界面粘结好；碎石：表面粗糙、针片状多，需浆量大，界面粘结好；卵石卵石( (砾石砾石) )：表面光滑、针片状少，需浆量小，但界面粘：表面光滑、针片状少，需浆量小，但界面粘结差。结差。n n骨料的粒径与级配骨料的粒径与级配n n水泥用量水泥用量n n水灰比水灰比n n施工工艺施工工艺n n养护条件养护条件4. 理想的混凝土结构 n n密实密实较大颗粒堆聚所留下的孔隙由较细颗粒填充，较较大颗粒堆聚所留下的孔隙由较细颗粒填充，较细颗粒堆聚所留下的孔隙由更细颗粒所填充细颗粒堆聚所留下的孔隙由更细颗粒所填充; ;密实度最大或总孔隙率最小密实度最大或总孔隙率最小时，固体颗粒的时，固体颗粒的总比总比表面积最小表面积最小; ;界面致密。界面致密。n n均匀均匀 各种物相分布均匀各种物相分布均匀均匀、密实的多物相堆积体Summaryn n普通混凝土由水泥、砂、石和水组成，为了改善性普通混凝土由水泥、砂、石和水组成，为了改善性能，可添加化学外加剂与矿物掺合料；能，可添加化学外加剂与矿物掺合料；砂石构成混凝土的骨架，传递应力，限制变形；砂石构成混凝土的骨架，传递应力，限制变形；水泥与水形成水泥浆，赋予新拌混凝土流动性，硬化后将水泥与水形成水泥浆，赋予新拌混凝土流动性，硬化后将骨料颗粒胶结成整体；骨料颗粒胶结成整体；n n混凝土微结构是由骨料相、水泥石相和界面过渡区混凝土微结构是由骨料相、水泥石相和界面过渡区相构成的复杂结构；相构成的复杂结构；n n结构特点有结构特点有多物相、多孔性的堆积体多物相、多孔性的堆积体复杂而不均匀复杂而不均匀非固定而多变非固定而多变n n混凝土的理想结构混凝土的理想结构均匀、密实的堆积体均匀、密实的堆积体二、普通混凝土的组成材料 n n骨 料n n水n n水 泥n n外加剂（一） 骨 料Aggregate1. 骨料的定义与用途n n骨料是岩石类材料骨料是岩石类材料n n骨料在土木工程中的应用：骨料在土木工程中的应用： 水泥混凝土水泥混凝土 沥青混凝土沥青混凝土 道路基础道路基础 铁路道渣铁路道渣 砂浆砂浆n n每年用量约为每年用量约为2020亿吨亿吨n n骨料的骨料的生产生产混凝土中的骨料n n经济上：在不影响混凝土性能的条件下，在经济上：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，以降低混凝混凝土中尽可能多地加入骨料，以降低混凝土的成本；土的成本；n n骨料可提供混凝土很好的稳定性和比水泥石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。更好的耐久性。混凝土中骨料的基本要求 n n具有良好的颗粒级配，使堆积空隙率小，颗粒总具有良好的颗粒级配，使堆积空隙率小，颗粒总比表面积较小，以减少水泥浆用量；比表面积较小，以减少水泥浆用量；n n骨料颗粒表面干净，以保证与水泥浆有良好的粘骨料颗粒表面干净，以保证与水泥浆有良好的粘结力；结力； n n含有害杂质少，不得含有影响水泥凝结硬化和后含有害杂质少，不得含有影响水泥凝结硬化和后期混凝土耐久性的成分；期混凝土耐久性的成分； n n具有足够的强度和坚固性，以保证起到骨架和传具有足够的强度和坚固性，以保证起到骨架和传力作用。力作用。 骨料用量对混凝土与净浆收缩比的影响骨料用量对混凝土与净浆收缩比的影响2、骨料的种类n n按照骨料粒径按照骨料粒径粗骨料：粒径大于的岩石颗粒，如卵石、碎石粗骨料：粒径大于的岩石颗粒，如卵石、碎石细骨料：粒径小于的岩石颗粒，如河砂、山砂、海砂细骨料：粒径小于的岩石颗粒，如河砂、山砂、海砂n n按照骨料的密度按照骨料的密度普通骨料：堆积密度在普通骨料：堆积密度在15201680kg/m15201680kg/m3 3的骨料的骨料 密度在密度在250025002700kg/m2700kg/m3 3轻骨料：轻骨料： 堆积密度堆积密度1120kg/m1120kg/m3 3的骨料的骨料 密度在密度在1000kg/m1000kg/m3 3重骨料：重骨料： 堆积密度堆积密度2080kg/m2080kg/m3 3的骨料的骨料 密度在密度在350035004000kg/m4000kg/m3 3 如陶粒、煅烧页岩、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、泡沫塑料颗粒等。如铁矿石、重晶石等。碎 石卵 石骨料的种类普通骨料轻骨料重骨料骨料的分类骨料的种类按照骨料来源分为：n n天然岩石骨料：由天然岩石组成的骨料，如砂、天然岩石骨料：由天然岩石组成的骨料，如砂、卵石、碎石等。卵石、碎石等。n n按照岩石的主要成分分为：氧化硅矿物、碳酸盐按照岩石的主要成分分为：氧化硅矿物、碳酸盐矿物、氧化铁矿物、硫化物矿物、粘土矿物等。矿物、氧化铁矿物、硫化物矿物、粘土矿物等。n n人工骨料：人工骨料： 热加工骨料：膨胀页岩、膨胀蛭石等；热加工骨料：膨胀页岩、膨胀蛭石等； 工业副产物：矿渣、铁渣、粉渣等；工业副产物：矿渣、铁渣、粉渣等；n n再生骨料：破碎混凝土、破碎粘土砖等。再生骨料：破碎混凝土、破碎粘土砖等。3、骨料的特性及其影响n n骨料的含水状态骨料的含水状态n n骨料的密度骨料的密度n n骨料的粒径与级配骨料的粒径与级配n n骨料的孔隙率骨料的孔隙率n n骨料的形状骨料的形状n n骨料的表面特征骨料的表面特征n n骨料的弹性模量骨料的弹性模量n n骨料的强度骨料的强度n n骨料的坚固性骨料的坚固性n n骨料的硬度骨料的硬度混凝土配合比设计所要求影响新拌混凝土性能影响硬化混凝土性能(1) 骨料的密度、表观密度与堆积密度 n n密度密度测量测量 可用可用“ “排液法排液法” ”直接测量砂、石骨料颗粒的密度。直接测量砂、石骨料颗粒的密度。直接测得的密度实际是骨料的表观密度，但由于砂、石直接测得的密度实际是骨料的表观密度，但由于砂、石的孔隙率小，将此法测得的密度为的孔隙率小，将此法测得的密度为视密度视密度密度。密度。大多数天然骨料的视密度为。大多数天然骨料的视密度为。n n堆积密度堆积密度测量测量 砂、石的堆积密度一般用固定体积法测量；砂、石的堆积密度一般用固定体积法测量；砂用砂用5 5升的体积的质量确定；升的体积的质量确定；石用石用1010升体积的质量确定。升体积的质量确定。骨料堆积密度取决于颗粒粒径与级配骨料堆积密度取决于颗粒粒径与级配 天然岩石的密度天然岩石的密度岩石种类平均密度密度范围玄武岩(Basalt)2.802.603.0花岗岩(Granite)2.692.603.0砂岩(Gritstone)2.692.602.9角页岩(Hornfels)2.822.703.0石灰岩(Limestone)2.662.52.8斑岩(Porphyry)2.732.602.9石英岩(Quartzite)2.622.62.7(2) 骨料的粒径及其分布n n骨料粒径及其分布骨料粒径及其分布粗骨料：最大粒径与颗粒级配；粗骨料：最大粒径与颗粒级配；细骨料：细度模数与颗粒级配。细骨料：细度模数与颗粒级配。n n骨料粒径与颗粒级配影响骨料堆积孔隙骨料粒径与颗粒级配影响骨料堆积孔隙颗粒级配合理可减少堆积孔隙；颗粒级配合理可减少堆积孔隙；单一粒径越大，堆积孔隙越多。单一粒径越大，堆积孔隙越多。n n粒径及其分布影响的混凝土性能粒径及其分布影响的混凝土性能混凝土的用水量；混凝土的用水量；混凝土的水泥用量；混凝土的水泥用量；新拌混凝土的和易性新拌混凝土的和易性混凝土的微裂缝混凝土的微裂缝 骨料粒径越大，堆积的空隙越多，所需水泥浆用量越大关于骨料粒径及其分布的几个基本概念n n颗粒级配颗粒级配 指的是大小粒径的骨料颗粒的互相搭配的比例指的是大小粒径的骨料颗粒的互相搭配的比例情况情况不同粒径颗粒的分布。不同粒径颗粒的分布。n n粗细程度粗细程度 指的是不同粒径细骨料混合在一起的总体粗细指的是不同粒径细骨料混合在一起的总体粗细程度程度平均粒径大小。平均粒径大小。n n最大粒径最大粒径 指的是粗骨料公称粒级的上限指的是粗骨料公称粒级的上限允许最大值。允许最大值。1）砂子的颗粒级配与粗细程度n n细度模数细度模数MMx x细度模数表征砂的粗细程度，可以理解为细度模数表征砂的粗细程度，可以理解为质均粒径质均粒径，由筛分法测定。由筛分法测定。细度模数越大，骨料细度模数越大，骨料越粗，根据细度模数将砂分为：越粗，根据细度模数将砂分为：细砂（细砂（）；）；中砂（中砂（）；）；粗砂（粗砂（）。n n级配曲线级配曲线级配曲线表示不同粒径砂的颗粒搭配情况；级配曲线表示不同粒径砂的颗粒搭配情况；根据级配曲线分为三个区：根据级配曲线分为三个区：、；级配间接反映了砂颗粒的堆积密度。级配间接反映了砂颗粒的堆积密度。颗粒级配与细度模数的测定n n筛分法 ：砂砂子子标标准准筛筛：9.50 9.50 4.75 4.75 2.36 2.36 1.18 1.18 0.60 0.60 0.30 0.30 0.15mm 0.15mm 共共七个孔径的筛。七个孔径的筛。方方法法：将将500g500g烘烘干干的的砂砂子子试试洋洋由由粗粗到到细细一一次次过过筛筛，然然后后称出余留在各个筛上的砂子质量。称出余留在各个筛上的砂子质量。计计算算：各各个个筛筛上上的的余余量量为为分分计计筛筛余余a ai i，各各个个筛筛及及以以上上筛筛上的分计筛余的和为累计筛余上的分计筛余的和为累计筛余A Ai i。 则：累计筛余则：累计筛余A Ai i = = a ai i （i = 1ii = 1i） 然后用然后用A Ai i作纵坐标，筛孔尺寸作横坐标，绘制级配曲线。作纵坐标，筛孔尺寸作横坐标，绘制级配曲线。 并用下式计算细度模数：并用下式计算细度模数： MMx x = (A= (A2 2+A+A3 3+A+A4 4+A+A5 5+A+A6 6)-5A)-5A1 1 /(100A /(100A1 1) ) 砂的级配曲线问题？n n砂的颗粒级配区与细度模数的意义相同吗？为什砂的颗粒级配区与细度模数的意义相同吗？为什么？么？ 答：不相同。颗粒级配区不能区别砂子的粗细程答：不相同。颗粒级配区不能区别砂子的粗细程度的差别。度的差别。n n细度模数相同，级配相同吗？级配相同，细度模细度模数相同，级配相同吗？级配相同，细度模数相同吗？数相同吗？ 答：细度模数相同，级配不一定相同；但级配相答：细度模数相同，级配不一定相同；但级配相同，细度模数一定相同。同，细度模数一定相同。2）石子的颗粒级配n n石子的级配有连续级配和间断级配两种：石子的级配有连续级配和间断级配两种：连续级配连续级配 要求颗粒尺寸由大到小连续分级，每一级要求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；骨料都占有适当比例，这种级配较好；间断级配间断级配 是人为地剔除骨料中的某些粒级，造成粒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，从而降低堆积空隙率。粒径颗粒填充，从而降低堆积空隙率。n n石子的颗粒级配也用筛分法测定。石子的颗粒级配也用筛分法测定。 细骨料粗骨料55%粗+45%细空隙率24%空隙率35%空隙率44%通通过过率率筛孔筛孔（3）骨料的形状与表面特征n n骨料的形状骨料的形状 骨料颗粒的外观几何形状，对于粗骨料有：骨料颗粒的外观几何形状，对于粗骨料有：等径颗粒等径颗粒球形体颗粒：没有菱角和边；球形体颗粒：没有菱角和边；多面体颗粒：有菱角和边。多面体颗粒：有菱角和边。针状颗粒针状颗粒 长度大于颗粒所属的平均粒径的长度大于颗粒所属的平均粒径的倍；倍；片状颗粒片状颗粒 厚度小于平均粒径的厚度小于平均粒径的倍。倍。n n骨料的表面特征骨料的表面特征表面粗糙程度；表面粗糙程度；是否有菱角；是否有菱角；干净程度等。干净程度等。等径颗粒骨料针片状骨料颗粒针片状球状表面特征与形状对混凝土性能的有何影响？n n表面粗糙和针片状颗粒需要更多的水泥浆，影响表面粗糙和针片状颗粒需要更多的水泥浆，影响混凝土的成本。混凝土的成本。n n影响新拌混凝土的和易性，表面光滑且等径颗粒影响新拌混凝土的和易性，表面光滑且等径颗粒易于流动，而粗糙且针片状颗粒不易流动。易于流动，而粗糙且针片状颗粒不易流动。n n影响混凝土中界面区的结合力，粗糙表面骨料与影响混凝土中界面区的结合力，粗糙表面骨料与水泥浆的界面结合力较大。水泥浆的界面结合力较大。n n影响混凝土的强度影响混凝土的强度骨料表面越粗糙，与水泥浆接触面越大，混凝土强度骨料表面越粗糙，与水泥浆接触面越大，混凝土强度越高；越高；针片状骨料使混凝土强度低于圆形骨料；针片状骨料使混凝土强度低于圆形骨料；大粒径骨料使混凝土强度低于小粒径骨料大粒径骨料使混凝土强度低于小粒径骨料骨料对混凝土强度的影响抗压强度（ MPa)骨料最大粒径（mm） 对于富水泥浆的混凝土： 小粒径骨料可使混凝土强度较高； 大粒径可使混凝土强度较低。对于贫水泥浆的混凝土：大粒径骨料使混凝土强度较高；小粒径骨料使混凝土强度较低；骨料对混凝土强度的影响抗压强度（ psi)骨料最大粒径（in） 水灰比越小，骨料粒径对混凝土强度的影响越明显： 混凝土强度随骨料粒径的增大而降低（4）骨料的含水状态 n n骨料含水有四种状态：骨料含水有四种状态：完全干燥完全干燥 骨料表面及内部完全不含水；骨料表面及内部完全不含水； 气干气干 骨料表面完全不含水，而内部可能含小量水；骨料表面完全不含水，而内部可能含小量水； 饱饱和和面面干干 骨骨料料的的表表面面干干燥燥而而颗颗粒粒内内部部的的孔孔隙隙含含水水饱饱和，此时的含水率为饱和面干吸水率。和，此时的含水率为饱和面干吸水率。含水湿润含水湿润 骨料表面吸附水且湿润骨料表面吸附水且湿润n n对应的含水量：对应的含水量：吸水量；吸水量；有效吸水量；有效吸水量；表面含水量。表面含水量。含水状态：完全干燥 气 干 饱和面干 含水湿润含水量： 不含水 有效含水量 有效含水量 有效含水量 完全干燥 气 干 饱和面干 含水湿润（4）骨料的含水状态 骨料含水量的影响n n骨料的含水率以骨料的骨料的含水率以骨料的干质量干质量为基数计算。为基数计算。n n计算混凝土配合比时，应扣除骨料所含的水。计算混凝土配合比时，应扣除骨料所含的水。n n骨料在饱和面干状态时，既不会从混凝土中吸骨料在饱和面干状态时，既不会从混凝土中吸水，也不会给出水。所含的水对混凝土无有害水，也不会给出水。所含的水对混凝土无有害作用。作用。n n湿润状态下的自由水将成为混凝土拌和水的一湿润状态下的自由水将成为混凝土拌和水的一部分，影响混凝土的和易性、强度和耐磨性。部分，影响混凝土的和易性、强度和耐磨性。（5）骨料的有害杂质n n有害杂质的种类：有害杂质的种类：粘土、泥块、云母；粘土、泥块、云母；硫酸盐、硫化物、有机质；硫酸盐、硫化物、有机质；活性活性SiOSiO2 2；针片状颗粒等。针片状颗粒等。n n有害杂质的危害：有害杂质的危害：影响水泥的水化、腐蚀水泥石；影响水泥的水化、腐蚀水泥石；影响混凝土的和易性影响混凝土的和易性影响混凝土的强度与耐磨性；影响混凝土的强度与耐磨性；增大混凝土的收缩；增大混凝土的收缩；引起碱骨料反应等。引起碱骨料反应等。 含泥量很大的骨料碱骨料反应n n定义：定义： 骨料中的活性骨料中的活性SiOSiO2 2与水泥中的与水泥中的NaNa、K K等碱金属离子间的等碱金属离子间的形成碱硅酸盐凝胶的化学反应；形成碱硅酸盐凝胶的化学反应；n n危害：危害： 在骨料与水泥石的界面产生的碱硅酸盐凝胶吸水后体积在骨料与水泥石的界面产生的碱硅酸盐凝胶吸水后体积膨胀，导致水泥石开裂；膨胀，导致水泥石开裂；n n原因：原因：水泥中的含碱水泥中的含碱(Na(Na2 2O O、K K2 2O)O)量量0.6%0.6%骨料中含有活性骨料中含有活性SiOSiO2 2 ；n n检验方法：检验方法： 砂浆棒法，膨胀率砂浆棒法，膨胀率0.10%0.10%。碱硅酸盐凝胶（6）骨料的坚固性与强度n n骨料的坚固性骨料的坚固性 骨料不因干骨料不因干/ /湿循环或冻湿循环或冻/ /融循环等气候变化融循环等气候变化而产生体积变化导致混凝土的劣化。而产生体积变化导致混凝土的劣化。n n骨料的坚固性取决于孔隙率、裂缝和杂质。骨料的坚固性取决于孔隙率、裂缝和杂质。n n粗骨料的强度对混凝土强度有一定影响，要求粗骨料的强度对混凝土强度有一定影响，要求骨料强度是混凝土配制强度的倍。骨料强度是混凝土配制强度的倍。1）砂子的坚固性n n定义：定义： 砂在气候、环境变化或其它物理因素作用砂在气候、环境变化或其它物理因素作用下抵抗碎裂的能力。下抵抗碎裂的能力。 n n测试方法：测试方法： 用硫酸钠溶液浸泡检验，试样经用硫酸钠溶液浸泡检验，试样经5 5次循环后次循环后其质量损失率作为其评价指标。其质量损失率作为其评价指标。n n测试原理：测试原理： 硫酸钠硫酸钠(NaSO(NaSO4 4 10H10H2 2O)O)在砂的孔隙中结晶时在砂的孔隙中结晶时将产生体积膨胀，使砂内部产生作用于孔壁的将产生体积膨胀，使砂内部产生作用于孔壁的应力，如坚固性不好将会使砂碎裂。应力，如坚固性不好将会使砂碎裂。2）石子的强度与坚固性n n强度强度强度强度 一般以碎石或卵石的立方体强度或压碎指标来表示。一般以碎石或卵石的立方体强度或压碎指标来表示。一般以碎石或卵石的立方体强度或压碎指标来表示。一般以碎石或卵石的立方体强度或压碎指标来表示。 立方体强度立方体强度立方体强度立方体强度 用用用用5050 5050 50mm50mm3 3的立方体的立方体的立方体的立方体( (或或或或 5050 5050 mmmm的圆柱体的圆柱体的圆柱体的圆柱体) )岩石试件，吸水饱和后测定的试件抗压强岩石试件，吸水饱和后测定的试件抗压强岩石试件，吸水饱和后测定的试件抗压强岩石试件，吸水饱和后测定的试件抗压强度。度。度。度。压碎指标压碎指标压碎指标压碎指标 将气干状态下将气干状态下将气干状态下将气干状态下1020mm1020mm的石子，按一定方的石子，按一定方的石子，按一定方的石子，按一定方法装入特制的圆柱筒内，在法装入特制的圆柱筒内，在法装入特制的圆柱筒内，在法装入特制的圆柱筒内，在160300s160300s内加荷至内加荷至内加荷至内加荷至200kN200kN，卸，卸，卸，卸荷后称取试样质量（荷后称取试样质量（荷后称取试样质量（荷后称取试样质量（GG），然后用孔径为的筛进行筛分，），然后用孔径为的筛进行筛分，），然后用孔径为的筛进行筛分，），然后用孔径为的筛进行筛分，称取试样的筛余量（称取试样的筛余量（称取试样的筛余量（称取试样的筛余量（GG1 1）。 压碎指标压碎指标压碎指标压碎指标 = = (G-G (G-G1 1 )/G )/G 100%100% n n坚固性坚固性坚固性坚固性 可直接用冻融循环或硫酸盐溶液进行快速检验石子的坚固可直接用冻融循环或硫酸盐溶液进行快速检验石子的坚固可直接用冻融循环或硫酸盐溶液进行快速检验石子的坚固可直接用冻融循环或硫酸盐溶液进行快速检验石子的坚固性。性。性。性。 PP骨料颗粒压碎强度试验示意图 倍倍（ ）混凝土强度混凝土强度一些岩石的弹性模量与泊松比岩石种类 弹性模量(GPa) 泊松比() 花岗岩 60.0 0.11 0.23 闪长岩 辉绿岩 110.0 砂 岩 凝灰岩 20.0 石灰岩 40.0 0.19 大理岩 80.0 0.25 一些岩石的线膨胀系数岩石种类 线膨胀系数(106/C)花岗岩 5 闪长岩 辉绿岩 7.0 砂 岩 8 石灰岩 4 12大理岩 5 石英岩 114. 混凝土用砂的技术要求 n n混凝土用砂的级配曲线一般应在混凝土用砂的级配曲线一般应在 区，以中砂区，以中砂为宜。为宜。 n n有害杂质含量有害杂质含量 符合国家标准符合国家标准(GB/T14684-2001)(GB/T14684-2001)的要求。的要求。n n坚固性坚固性 质量损失率质量损失率 8%10%8%10%。n n表观密度应大于表观密度应大于2500kg/m2500kg/m3 3，堆积密度应大于，堆积密度应大于1350kg/m1350kg/m3 3 , ,空隙率应小于空隙率应小于4747。n n经碱经碱- -骨料反应检验后，应无裂缝、酥裂、胶体骨料反应检验后，应无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象。外溢等现象。 5. 混凝土用石子的技术要求 n n最大粒径最大粒径最大粒径最大粒径D Dmaxmax要求：要求：要求：要求： 中等强度的混凝土的最大粒径应中等强度的混凝土的最大粒径应中等强度的混凝土的最大粒径应中等强度的混凝土的最大粒径应 40mm40mm； 高等级混凝土应高等级混凝土应高等级混凝土应高等级混凝土应 25mm25mm。 对于钢筋混凝土，对于钢筋混凝土，对于钢筋混凝土，对于钢筋混凝土，D Dmaxmax 结构断面尺寸的结构断面尺寸的结构断面尺寸的结构断面尺寸的1/41/4、板厚的、板厚的、板厚的、板厚的1/21/2，或钢筋间最小净距的，或钢筋间最小净距的，或钢筋间最小净距的，或钢筋间最小净距的3/43/4。n n岩石强度与混凝土设计强度等级之比不应小于岩石强度与混凝土设计强度等级之比不应小于岩石强度与混凝土设计强度等级之比不应小于岩石强度与混凝土设计强度等级之比不应小于150%150%； n n颗粒级配颗粒级配颗粒级配颗粒级配 符合符合符合符合JGJ53-92JGJ53-92规定。规定。规定。规定。n n有害杂质含量有害杂质含量有害杂质含量有害杂质含量 应符合表应符合表应符合表应符合表4-44-4的规定的规定的规定的规定 骨料最大粒径骨料最大粒径 ( Dmax )混凝土类型混凝土类型 Dmax(mm )大坝混凝土大坝混凝土 150普通混凝土普通混凝土 40高强混凝土高强混凝土 25（碎石）（碎石） 15（卵石）（卵石）活性粉末混凝土活性粉末混凝土 骨料最大粒径骨料最大粒径 ( Dmax )1）大受哪些因素限制？）大受哪些因素限制？2）小受哪些因素限制？）小受哪些因素限制？（二） 水泥浆 1. 水 泥 n n水泥品种的选择依据水泥品种的选择依据工程性质及所处的环境；工程性质及所处的环境；工程性质及所处的环境；工程性质及所处的环境；施工条件；施工条件；施工条件；施工条件；混凝土的强度等级。混凝土的强度等级。混凝土的强度等级。混凝土的强度等级。 n n若用高强度等级水泥配制低强度等级混凝土，若用高强度等级水泥配制低强度等级混凝土，虽然满足强度要求的水泥用量少，但难以满足虽然满足强度要求的水泥用量少，但难以满足混凝土的和易性和耐久性的要求，混凝土的和易性和耐久性的要求，不可取不可取。 n n若用低强度等级水泥配制高强度等级混凝土，若用低强度等级水泥配制高强度等级混凝土，满足强度要求的水灰比会很小，其和易性难以满足强度要求的水灰比会很小，其和易性难以满足施工要求，满足施工要求，也不可取也不可取。 2.水 n n一般河水、可饮用水，均可用来配制混凝土；一般河水、可饮用水，均可用来配制混凝土；n npHpH值小于值小于4 4的以及硫酸盐含量（的以及硫酸盐含量（SOSO3 3）超过）超过1%1%的水的水不能用于配制混凝土；不能用于配制混凝土；n n海水不允许用来配制钢筋混凝土；海水不允许用来配制钢筋混凝土；n n含有对水泥水化有害的有机杂质的水不能用来拌含有对水泥水化有害的有机杂质的水不能用来拌制混凝土。制混凝土。