土木工程材料：混凝土-骨料

第6章混凝土

Concrete概述1、定義：混凝土是由膠結料、和骨料混合、通過一定的工藝成型后、硬化而成的復合材料。注：膠結料可能是無機膠凝材料、有機膠凝材料或二者的復合。認識混凝土土木工程中用量最大、應用最廣，對行業(yè)發(fā)展起到至關重要的作用。2、混凝土的分類

輕混凝土

0≤1950kg/m3；次輕混凝土1950kg/m3

＜

0≤2300kg/m3

；普通混凝土2300kg/m3＜

0≤2800kg/m3；重混凝土

0>2800kg/m3；

混凝土根據(jù)表觀密度

0的不同：結構混凝土；道路混凝土；水工混凝土；耐熱混凝土；耐腐蝕混凝土；防輻射混凝土；膨脹混凝土；裝飾混凝土……混凝土根據(jù)使用功能不同：泵送混凝土噴射混凝土碾壓混凝土擠壓混凝土壓力灌漿混凝土預應力混凝土離心混凝土等?！炷粮鶕?jù)施工方法不同：普通混凝土≤C50高強混凝土C55--C80超高強混凝土>C80混凝土根據(jù)混凝土強度不同：大流動性混凝土流動性混凝土塑性混凝土低塑性混凝土干硬性混凝土混凝土根據(jù)流動性不同：一、普通混凝土的組成水泥水水泥漿砂子石子骨料新拌混凝土100%體積60~75%7~15%25~40%14~21%21~28%39~42%凝結硬化硬化混凝土混凝土外加劑

為了改善或提高混凝土的性能§6.1

普通混凝土的組成結構與性能各組成材料的作用骨料廉價的填充材料，節(jié)省水泥用量混凝土的骨架，減小收縮，抑制裂縫的擴展傳力作用降低水化熱提供耐磨性水泥漿潤滑作用——與水形成水泥漿，賦予新拌混凝土以流動性膠結作用——包裹在所有骨料表面，通過水泥漿的凝結硬化，將砂、石骨料膠結成整體，形成固體二、硬化混凝土的結構1.宏觀結構混凝土是一個砂石顆粒狀骨料與水泥石形成的二相復合結構：

砂、石骨料是混凝土的骨架——分散相；

水泥石是混凝土的基體相——連續(xù)相；2.微觀結構骨料，水泥水化產物，未水化水泥顆粒，氣相（毛細孔、凝膠孔、氣孔），液相注：骨料與水泥石間的過渡區(qū)——界面相。

1.具有符合設計要求的強度；

2.具有與施工條件相適應的和易性；

流動性、粘聚性、保水性

3.具有與工程環(huán)境相適應的耐久性；

4.材料組成經濟合理、生產制作節(jié)約能源。三、土木工程對混凝土的質量要求一、水泥水泥品種的選擇依據(jù)工程性質及所處的環(huán)境；施工條件；混凝土的強度等級。

注1：若用高強度等級水泥配制低強度等級混凝土時：雖然滿足強度要求的水泥用量少，但難以滿足混凝土的和易性和耐久性的要求，不可取。

注2：若用低強度等級水泥配制高強度等級混凝土，滿足強度要求的水灰比會很小，其和易性難以滿足施工要求，也不可取?！?.2水泥混凝土的組成材料

二、骨料（集料）骨料的種類按照骨料粒徑粗骨料：粒徑大于4.75mm的巖石顆粒，如卵石、碎石細骨料：粒徑小于4.75mm的巖石顆粒，如河砂、山砂、海砂按照骨料的密度普通骨料：表觀密度：2500～2700kg/m3的骨料輕骨料：表觀密度：～1000kg/m3重骨料：表觀密度：3500～kg/m3

由自然風化、水流搬運和分選、堆積形成的、粒徑在0.15─4.75ｍｍ的巖石顆粒。來源不同可分為：河砂、山砂、海砂

1、砂的細度與顆粒級配

砂的細度，是指不同粒徑的砂粒，混合在一起后的總體的粗細程度，按照粗細程度的不同可分為：粗砂、中砂、細砂（一）細集料FineAggregate1）砂的細度模數(shù)實驗方法：篩分

1.篩孔徑尺寸：4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15㎜的標準篩

2.樣品重量：500g

3.計算各篩上的分計篩余百分率αi及累計篩余百分率βi4.752.361.180.600.300.15β1=α1分計篩余αi%累計篩余βi%篩余量/gm1m2m3m4m5m6α1α2α3α4α5α6β2=β1+α2β3=β2+α3β4=β3+α4β5=β4+α5β6=β5+α6細度模數(shù)的計算公式為：

μf＝3.7～3.１──粗砂；μf

＝３.0～2.3──為中砂，μf

＝2.2～1.6

──細砂，μf

＝1.5～0.6

──特細砂。建筑及道路混凝土優(yōu)先用中砂注：砂的細度模數(shù)無量綱2）砂的顆粒級配注：級配分區(qū)主要以0.6篩的累計篩余百分率劃分。砂的顆粒級配，即表示砂中大小顆粒的搭配情況。砂的級配區(qū)曲線III區(qū)Ⅱ區(qū)Ⅰ區(qū)2.砂的質量要求砂中有害雜質含量的規(guī)定（GB/T14684-2001）項目品質要求（按質量計）（%）I類II類III類含泥量＜1.03.05.0泥塊含量0＜1.0＜2.0云母含量＜1.02.02.0輕物質＜1.01.01.0有機物含量合格合格合格硫化物、硫酸鹽＜0.50.50.5氯化物＜0.010.020.06堅固性質量損失8810

注：1.砂中不應含有活性氧化硅；

2.I類砂用于C60以上的高強混凝土，II類砂用于C30─C60普通混凝土，III類砂用于低強度混凝土；

3.高速公路、一級公路、二級公路及有抗凍要求的混凝土要用II級以上砂；

1、最大粒徑、顆粒級配1）石子最大粒徑（Dmax）石子各粒級的公稱上限粒徑稱為這種石子的最大粒徑。最大粒徑的選用原則：

(1)混凝土強度；

(2)Dmax不大于構件小斷面短邊長度的１／４；

(3)Dmax不大于鋼筋最小凈距的３／４。

(4)攪拌機以及輸送管道等條件限制。（二）粗集料CoarseAggregate2）顆粒級配

粗骨料的粒級：

2.36、4.75、9.5、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.0和90ｍｍ等十二種孔徑的方孔篩進行篩分。

間斷級配──間斷級配是人為地剔除骨料中某些粒級顆粒，從而使骨料級配不連續(xù)。特點：空隙率小，節(jié)約水泥，顆粒粒徑相差較大，混凝土混合物容易產生離析現(xiàn)象，導致施工困難。

級配：骨料不同粒級顆粒之間的比例搭配。

連續(xù)級配──連續(xù)級配是石子粒級呈連續(xù)性，即顆粒由小到大，每級石子占一定比例。特點：混合料和易性好，不易發(fā)生離析現(xiàn)象。連續(xù)級配是工程上最常用的級配。注：建筑工程多用連續(xù)級配，交通工程多用間斷級配。2.針片狀顆粒含量

針狀顆粒：顆粒長度大于該顆粒所屬粒級平均粒徑的2.4倍；片狀顆粒：顆粒厚度小于該顆粒所屬粒級平均粒徑的0.4倍；針狀顆粒的影響：1.降低強度；2.影響工作性；C60及以上、泵送及自密實混凝土：針片狀＜10％C50─C30，針片狀顆粒＜15％C10～30,＜25％3.泥及泥塊

粒徑小于0.08mm的粘土顆粒稱為泥；泥及泥塊的影響：1）影響骨料與水泥石的粘結；2）收縮大；C30及以上，＜1％C30,＜2％4.粗骨料的強度及堅固性（1）粗骨料的強度評價指標：立方體強度，壓碎指標巖石立方強度試驗:

用母巖制成50×50×50立方體，或直徑與高度均為50mm㎝的圓柱體；

注：試樣浸泡水中４８ｈ，飽和后試驗

要求：巖石抗壓強度與設計要求的混凝土強度等級之比，不應低于1.5。1.稱取粒徑9.5～19.0ｍｍ，質量為ｍ0的骨料；2.石子裝入φ152㎜×120㎜的金屬圓桶內；3.在試驗機上3～5min施加荷載到200ｋＮ；4.再用孔徑為2.36ｍｍ的篩子篩除被壓碎的細粒，稱取試樣的篩余量（m1），5.計算壓碎指標試驗：δa─壓碎指標值，%；ｍ0─試樣質量，g；m1─壓碎試驗后試樣篩余量，g。（2）骨料的堅固性堅固性──是指在氣候、外力和其他物理力學因素作用（如凍融循環(huán)作用）下骨料抗碎裂的能力。堅固性試驗：用硫酸鈉溶液法檢驗，試樣經五次干濕循環(huán)后，其質量損失應不超過規(guī)范的規(guī)定。水泥混凝土用粗骨料中有害雜質的含量，應符合GB/T14685-2001（JTGF30─2003）的規(guī)定項目指標IIIIII壓碎指標（％）

卵石1216（14）16碎石1020（15）30（20）含泥量（<0.08㎜）＜0.5%1.0%1.5%泥塊含量％＜00.5（0.2）0.7（0.5）針片狀顆粒含量％＜51525（20）SO3含量＜0.5%1%1%有機質含量＜合格合格合格堅固性質量損失＜5%8