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1、 华新混凝土骨料事业管理部 Huaxin Concrete&Aggregate Business Department 混凝土基础知识完整教程混凝土基础知识完整教程 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料 第三节第三节 道路与桥梁工程用石料的技术性质道路与桥梁工程用石料的技术性质 第四节第四节 普通混凝土的性能普通混凝土的性能 第五节第五节 混凝土的质量检验和评定混凝土的质量检验和评定 第六节第六节 普通混凝土的配合比设计普通混凝土的配合比设计 第七节第七节 高强高性能混凝土高强高性能混凝土 第八节第八节 粉煤灰混凝土粉煤灰混凝土 第九节第九节 轻混凝土
2、轻混凝土 第十节第十节 特种混凝土特种混凝土 附录：习题与复习思考题附录：习题与复习思考题 华新混凝土骨料事业管理部 Huaxin Concrete&Aggregate Business Department 第一节 第一节 概述 概述 1.1 混凝土的分类 混凝土是指用胶凝材料将粗细骨料胶结成整体的复合固体材料的总称。混凝土的种类很多，分类方法也很多。1.1.1 按表观密度分类按表观密度分类 1.重混凝土：表观密度大于 2600kg/m3的混凝土。常由重晶石和铁矿石配制而成。2.普通混凝土：表观密度为 19502500kg/m3的水泥混凝土。主要以砂、石子和水泥配制而成，是土木工程中最常用的
3、混凝土品种。3.轻混凝土：表观密度小于 1950kg/m3的混凝土。包括轻骨料混凝土、多孔混凝土和大孔混凝土等。1.1.2 按胶凝材料的品种分类按胶凝材料的品种分类 通常根据主要胶凝材料的品种，并以其名称命名，如水泥混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土等等。有时也以加入的特种改性材料命名，如水泥混凝土中掺入钢纤维时，称为钢纤维混凝土；水泥混凝土中掺大量粉煤灰时则称为粉煤灰混凝土等等。1.1.3 按使用功能和特性分类按使用功能和特性分类 按使用部位、功能和特性通常可分为：结构混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、防辐射混凝土、补偿收缩混凝土、
4、防水混凝土、泵送混凝土、自密实混凝土、纤维混凝土、聚合物混凝土、高强混凝土、高性能混凝土等等。1.2 普通混凝土 普通混凝土是指以水泥为胶凝材料，砂子和石子为骨料，经加水搅拌、浇筑成型、凝结固化成具有一定强度的“人工石材”，即水泥混凝土，是目前工程上最大量使用的混凝土品种。“混凝土”一词通常可简作“砼”。1.2.1 普通混凝土的主要优点普通混凝土的主要优点 1.原材料来源丰富。混凝土中约 70%以上的材料是砂石料，属地方性材料，可就地取材，避免远距离运输，因而价格低廉。2.施工方便。混凝土拌合物具有良好的流动性和可塑性，可根据工程需要浇筑成各种形状尺寸的构件及构筑物。既可现场浇筑成型，也可预制
5、。3.性能可根据需要设计调整。通过调整各组成材料的品种和数量，特别是掺入不同外加剂和掺合料，可获得不同施工和易性、强度、耐久性或具有特殊性能的混凝土，满足工程上的不同要求。4.抗压强度高。混凝土的抗压强度一般在 7.560MPa之间。当掺入高效减水剂和掺合 华新混凝土骨料事业管理部 Huaxin Concrete&Aggregate Business Department 料时，强度可达 100MPa以上。而且，混凝土与钢筋具有良好的匹配性，浇筑成钢筋混凝土后，可以有效地改善抗拉强度低的缺陷，使混凝土能够应用于各种结构部位。5.耐久性好。原材料选择正确、配比合理、施工养护良好的混凝土具有优异的
6、抗渗性、抗冻性和耐腐蚀性能，且对钢筋有保护作用，可保持混凝土结构长期使用性能稳定。1.2.2 普通混凝土存在的主要缺点普通混凝土存在的主要缺点 1.自重大。1m3混凝土重约 2400kg，故结构物自重较大，导致地基处理费用增加。2.抗拉强度低，抗裂性差。混凝土的抗拉强度一般只有抗压强度的 1/101/20，易开裂。3.收缩变形大。水泥水化凝结硬化引起的自身收缩和干燥收缩达 500106m/m以上，易产生混凝土收缩裂缝。1.2.3 普通混凝土的基本要求普通混凝土的基本要求 1.满足便于搅拌、运输和浇捣密实的施工和易性。2.满足设计要求的强度等级。3.满足工程所处环境条件所必需的耐久性。4.满足上
7、述三项要求的前提下，最大限度地降低水泥用量，节约成本，即经济合理性。为了满足上述四项基本要求，就必须研究原材料性能，研究影响混凝土和易性、强度、耐久性、变形性能的主要因素；研究配合比设计原理、混凝土质量波动规律以及相关的检验评定标准等等。这也是本章的重点和紧紧围绕的中心。华新混凝土骨料事业管理部 Huaxin Concrete&Aggregate Business Department 第二节 普通混凝土的组成材料第二节 普通混凝土的组成材料 混凝土的性能在很大程度上取决于组成材料的性能。因此必须根据工程性质、设计要求和施工现场条件合理选择原料的品种、质量和用量。要做到合理选择原材料，则首先必
8、须了解组成材料的性质、作用原理和质量要求。2.1 水泥 2.1.1 水泥品种的选择水泥品种的选择 水泥品种的选择主要根据工程结构特点、工程所处环境及施工条件确定。如高温车间结构混凝土有耐热要求，一般宜选用耐热性好的矿渣水泥等等，详见表 2-1。表表 2-1 五种常用水泥的成分、特性和适用范围五种常用水泥的成分、特性和适用范围 硅酸盐水泥 普通水泥 矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥成分 水泥熟料及少量石膏 在硅酸盐水泥中掺活性混合材料15以下或非活性混合材料 10以下 在硅酸盐水泥中掺入 2070的粒化高炉矿渣在硅酸盐水泥中掺入 2050火山灰质混合材料 在硅酸盐水泥中掺入 2040粉煤灰特性
9、早期强度高；水化热较大；抗冻性较好；耐蚀性较差；干缩较小 与硅酸盐水泥基本相同 早期强度低，后期强度增长较快；水化热较低；耐蚀性较强；抗冻性差；干缩较大 早期强度低；后期强度增长较快；水化热较低；耐蚀性较强；抗渗性好；抗冻性差；干缩性大 早期强度低；后期强度增长较快；水化热较低；耐蚀性较强；抗冻性差；干缩性小；抗裂性较高 适用范围 一般土建工程中钢筋混凝土结构；受反复冻融的结构；配制高强混凝土 与硅酸盐水泥基本相同 高温车间和有耐热耐火要求的混凝土结构；大体积混凝土结构；蒸汽养护的构件；有抗硫酸盐侵蚀要求的工程；地下、水中大体积混凝土结构和有抗渗要求的混凝土结构；有抗硫酸盐侵蚀要求的工程 地上
10、、地下及水中大体积混凝土构件；抗裂性要求较高的构件；有抗硫酸盐侵蚀要求的工程 不适用范围 大体积混凝土结构；受化学及海水侵蚀的工程 与硅酸盐水泥基本相同 早期强度要求高的工程；有抗冻要求的混凝土工程处在干燥环境中的混凝土工程；其它同矿渣水泥 有抗碳化要求的工程；其它同矿渣水泥 2.1.2 水泥强度等级的选择水泥强度等级的选择 水泥强度等级的选择原则为：混凝土设计强度等级越高，则水泥强度等级也宜越高；设计强度等级低，则水泥强度等级也相应低，即选择与砼的设计强度等级相适应的水泥标号。一般地，普通砼所用的水泥强度等级为砼强度等级的 1.52.0 倍；高强度砼（C30）中水 华新混凝土骨料事业管理部
11、Huaxin Concrete&Aggregate Business Department 泥标号为砼强度等级的 0.91.5 倍。水泥用量过多（低强水泥配制高强度混凝土），一方面成本增加。另一方面，混凝土收缩增大，对耐久性不利。水泥用量过少（高强水泥配制低强度混凝土），混凝土的粘聚性变差，不易获得均匀密实的混凝土，严重影响混凝土的耐久性。2.2 细骨料 公称粒径在 0.155.0mm之间的骨料称为细骨料，亦即砂。按矿产源分为天然砂（河砂、海砂、山砂、淡化海砂）和人工砂（机制砂、混合砂）等。根据技术要求分为类、类和类。类用于强度等级大于C60 的混凝土；类用于C30C60 及抗冻、抗渗或其他要
12、求的混凝土；类宜用于小于C30 的混凝土和建筑砂浆。按细度模数分为粗、中、细三种规格。一般配制砼时，宜优先选用区砂，若选用区砂，应该适当提高砂率，保证水泥用量。若选用区砂，应该适当降低砂率，保证强度。若某一地区砂料偏细或偏粗，当只有一种砂源时，对偏细砂适当减少砂用量，即降低砂率；对偏粗砂则适当增加砂用量，即增加砂率。当粗砂和细砂可同时提供时，宜将细砂和粗砂按一定比例掺配使用。掺配比例可根据砂资源状况，粗细砂各自的细度模数及级配情况，通过试验和计算确定。细骨料的主要质量指标有：1.颗粒形状及表面特征颗粒形状及表面特征 河砂和海砂经水流冲刷，颗粒多为近似球状，且表面少棱角、较光滑，配制的混凝土流动
13、性往往比山砂或机制砂好，但与水泥的粘结性能相对较差；山砂和机制砂表面较粗糙，多棱角，故混凝土拌合物流动性相对较差，但与水泥的粘结性能较好。水灰比相同时，山砂或机制砂配制的混凝土强度略高；而流动性相同时，因山砂和机制砂用水量较大，故混凝土强度相近。2.粗细程度粗细程度 砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合体平均粒径大小。通常用细度模数（Mx）表示，其值并不等于平均粒径，但能较准确反映砂的粗细程度。细度模数Mx越大，表示砂越粗，单位重量总表面积（或比表面积）越小；Mx越小，则砂比表面积越大。砂的粗细程度和颗粒级配用筛分析方法测定。根据建筑用砂（GB/T146842001），筛分析是用一套孔径为 4.
14、75，2.36，1.18，0.600，0.300，0.150mm的标准筛，将 500 克干砂由粗到细依次过筛（详见试验），称量各筛上的筛余量（g），计算各筛上的分计筛余率（%），再计算累计筛余率（%）。和的计算关系见表 2-2。（圆孔筛采用的筛孔尺寸为 5.00、2.50、1.25、0.630、0.315 及 0.160mm。其测试和计算方法均相同，目前混凝土行业普遍采用标准JGJ52。）表表 2-2 累计筛余与分计筛余计算关系累计筛余与分计筛余计算关系 华新混凝土骨料事业管理部 Huaxin Concrete&Aggregate Business Department 筛孔尺寸（mm）筛余量
15、（g）分计筛余（%）累计筛余（%）A4.75 m=a 111A2.36 m=a2 21+a2A1.18 m=a3 31+a2+a3A0.600 m=a4 41+a2+a+a34A0.300 m=a5 51+a2+a+a+a345A0.150 m=a6 61+a2+a+a+a345+a6底盘 m 低细度模数根据下式计算（精确至 0.01）：（2-1）根据细度模数Mx可将砂分为以下几类：Mx3.7 特粗砂；M=3.13.7 粗砂；Mxx=3.02.3 中砂；Mx=2.21.6 细砂；Mx=1.50.7 特细砂。2.颗粒级配颗粒级配 砂的颗粒级配是指不同粒径的砂粒搭配比例，用级配区表示。良好的级配指
16、粗颗粒的空隙恰好由中颗粒填充，中颗粒的空隙恰好由细颗粒填充，如此逐级填充（如图 2-1 所示）使砂形成最密致的堆积状态，空隙率达到最小值，堆积密度达最大值。这样可达到节约水泥，提高混凝土综合性能的目标。因此，砂颗粒级配反映空隙率大小。图 2-1 砂颗粒级配示意图 砂的颗粒级配根据 0.600mm 筛孔对应的累计筛余百分率 A4，分成区、区和区三个级配区，见表 2-5。级配良好的粗砂应落在区；级配良好的中砂应落在区；细砂则在区。实际使用的砂颗粒级配可能不完全符合要求，除了 4.75mm 和 0.600mm 对应的累计筛余率外，其余各档允许有 5%的超界，当某一筛档累计筛余率超界 5%以上时，说明
17、砂级配很差，视作不合格。以累计筛余百分率为纵坐标，筛孔尺寸为横坐标，根据表 2-3 的级区可绘制、级配区的筛分曲线，如图 2-2 所示。在筛分曲线上可以直观地分析砂的颗粒级配优劣。表表 2-3 砂的颗粒级配区范围砂的颗粒级配区范围 华新混凝土骨料事业管理部 Huaxin Concrete&Aggregate Business Department 累计筛余（）筛孔尺寸（mm）区 区 区 10.0 0 0 0 100 100 100 4.75 355 250 150 2.36 6535 5010 250 1.18 8571 7041 4016 0.600 9580 9270 8555 0.300
18、 10090 10090 10090 0.150 图图 2-2 砂级配曲线图砂级配曲线图 0204060801001234567筛孔尺寸/mm累计筛余/%I区II区III区 0.150 0.300 0.600 1.18 2.36 4.75 9.5 例 2-1 某工程用砂，经烘干、称量、筛分析，测得各号筛上的筛余量列于表 2-4。试评定该砂的粗细程度（Mx）和级配情况。表表 2-4 筛分析试验结果筛分析试验结果 筛孔尺寸（mm）4.75 2.36 1.18 0.6000.3000.150 底 盘 合 计筛余量（g）28.5 57.6 73.1 156.6118.555.5 9.7 499.5解
19、华新混凝土骨料事业管理部 Huaxin Concrete&Aggregate Business Department 分计筛余率和累计筛余率计算结果列于表 2-5。表表 2-5 分计筛余和累计筛余计算结果分计筛余和累计筛余计算结果 a1 a2 a3 a4 a5 a6 分计筛余率（%）5.71 11.53 14.63 31.35 23.72 11.11 A1 A2 A3 A4 A5 A6 累计筛余率（%）5.71 17.24 31.87 63.22 86.94 98.05 计算细度模数：确定级配区、绘制级配曲线：该砂样在 0.600mm筛上的累计筛余率A4=63.22 落在级区，其他各筛上的累计
20、筛余率也均落在级区规定的范围内，因此可以判定该砂为级区砂。级配曲线图见 2-3。结果评定：该砂的细度模数Mx=2.85，属中砂；级区砂，级配良好。可用于配制混凝土。图图 2-3 级配曲线级配曲线 3.含泥量及泥块含量含泥量及泥块含量 砂中的泥及泥块会阻碍水泥浆与砂粒结合，使混凝土强度降低；因此，相关标准中对砂的含泥及泥块含量进行了规定，如表 2-6 所示。表表 2-6 砂中泥及泥块含量限值砂中泥及泥块含量限值 华新混凝土骨料事业管理部 Huaxin Concrete&Aggregate Business Department 项 目 类 类 类 含泥量（按质量计，%）1.0 3.0 5.0 粘
21、土块含量（按质重量计，%）0 1.0 2.0 4.有害杂质含量有害杂质含量 细骨料中的有害杂质及危害有：粘土和云母：它们粘附于砂表面或夹杂其中，严重降低水泥与砂的粘结强度，从而降低混凝土的强度、抗渗性和抗冻性，增大混凝土的收缩。有机质、硫化物及硫酸盐：它们对水泥有腐蚀作用，从而影响混凝土的强度及耐久性；氯化物：对混凝土中的钢筋有严重的腐蚀作用。因此，对有害杂质含量必须加以限制。建筑用砂（GB/T14684-2001）对有害物质含量的限值见表 2-7。表表 2-7 砂中有害物质含量限值砂中有害物质含量限值 项 目 类 类 类 云母含量（按质量计，%）1.0 2.0 2.0 轻物质 1.0 1.0
22、 1.0 有机物含量（用比色法试验）合格 合格 合格 硫化物与硫酸盐含量（按SO3质量计，%）0.5 0.5 0.5 氯化物含量（以 NaCl 质量计，%）0.01 0.02 0.06 普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准（JGJ52）中对有害杂质含量也作了相应规定。其中云母含量不得大于 2%，轻物质含量和硫化物及硫酸盐含量分别不得大于 1%，含泥量及泥块含量的限值为：当小于 C55 时分别不大于 3%和 1%，当大于等于 C60 时，分别不大于 2%和 0.5%。当采用海砂配制钢筋混凝土时，海砂中氯离子含量要求小于 0.06%（以干砂重计）；对预应力混凝土不宜采用海砂，若必须使用海砂时，需经
23、淡水冲洗至氯离子含量小于 0.02%。用海砂配制素混凝土，氯离子含量不予限制。5.坚固性坚固性 砂是由天然岩石经自然风化作用而成，机制砂也会含大量风化岩体，在冻融或干湿循环作用下有可能继续风化，因此对某些重要工程或特殊环境下工作的混凝土用砂，应做坚固性检验。如严寒地区室外工程，并处于湿潮或干湿交替状态下的混凝土，有腐蚀介质存在或处于水位升降区的混凝土等等。坚固性根据 GB/T14684 规定，采用硫酸钠溶液浸泡烘干浸泡循环试验法检验。测定 5 个循环后的重量损失率。指标应符合表 2-8 的要求。表表 2-8 砂的坚固性指标砂的坚固性指标 项 目 类 类 类 循环后质量损失（%）8 8 10 6
24、.砂的含水状态砂的含水状态 华新混凝土骨料事业管理部 Huaxin Concrete&Aggregate Business Department 砂的含水状态有如下 4 种，如图 2-4 所示。图图 2-4 骨料含水状态示意图骨料含水状态示意图 绝干状态：砂粒内外不含任何水，通常在 1055条件下烘干而得。气干状态：砂粒表面干燥，内部孔隙中部分含水。指室内或室外（天晴）空气平衡的含水状态，其含水量的大小与空气相对湿度和温度密切相关。饱和面干状态：砂粒表面干燥，内部孔隙全部吸水饱和。水利工程上通常采用饱和面干状态计量砂用量。湿润状态：砂粒内部吸水饱和，表面还含有部分表面水。施工现场，特别是雨后常
25、出现此种状况，搅拌混凝土中计量砂用量时，要扣除砂中的含水量；同样，计量水用量时，要扣除砂中带入的水量。2.3 粗骨料 颗粒粒径大于 5mm的骨料为粗骨料。混凝土工程中常用的有碎石和卵石两大类。碎石为岩石（有时采用大块卵石，称为碎卵石）经破碎、筛分而得；卵石多为自然形成的河卵石经筛分而得。通常根据卵石和碎石的技术要求分为类、类和类。类用于强度等级大于C60 的混凝土；类用于C30C60 及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；类用于小于C30的混凝土。粗骨料的主要技术指标有：1.颗粒形态及表面特征（针片状含量）颗粒形态及表面特征（针片状含量）粗骨料的颗粒形状以近立方体或近球状体为最佳，但在岩石破碎生产碎
26、石的过程中往往产生一定量的针、片状，使骨料的空隙率增大，并降低混凝土的强度，特别是抗折强度。针状是指长度大于该颗粒所属粒级平均粒径的 2.4 倍的颗粒；片状是指厚度小于平均粒径 0.4倍的颗粒。各类粗骨料的针片状含量要符合表 2-11 的要求。粗骨料的表面特征指表面粗糙程度。碎石表面比卵石粗糙，且多棱角，因此，拌制的混凝土拌合物流动性较差，但与水泥粘结强度较高，配合比相同时，混凝土强度相对较高。卵石表面较光滑，少棱角，因此拌合物的流动性较好，但粘结性能较差，强度相对较低。但若保持流动性相同，由于卵石可比碎石少用适量水，因此卵石混凝土强度并不一定低。2.粗骨料最大粒径粗骨料最大粒径 华新混凝土骨
27、料事业管理部 Huaxin Concrete&Aggregate Business Department 混凝土所用粗骨料的公称粒级上限称为最大粒径。最大粒径的选用原则：质量相同的石子，粒径越大，总表面积越小，通常空隙率也相应减小，因此所需的水泥浆或砂浆数量也可相应减少，有利于节约水泥、降低成本，并改善混凝土性能。所以在条件许可的情况下，应尽量选得较大粒径的骨料。但在实际工程上，骨料最大粒径受到多种条件的限制：结构上：a)对于钢筋砼，最大粒径不得大于构件最小截面尺寸的 1/4，同时不得大于钢筋净距的 3/4。b)对于混凝土实心板：最大粒径不宜超过板厚的 1/3，且不得大于 50mm。施工上：a
28、)对于泵送混凝土，当泵送高度在 50m 以下时，最大粒径与输送管内径之比，碎石不宜大于 1:3；卵石不宜大于1:2.5。b)大体积混凝土（如混凝土坝或围堤）或疏筋混凝土，往往受到搅拌设备和运输、成型设备条件的限制。有时为了节省水泥，降低收缩，可在大体积混凝土中抛入大块石（或称毛石），常称作抛石混凝土。经济上：粒径越大，水泥用量越小，当最大粒径小于 80mm时，节约效果显著，粒径再大，节约效果不明显。故一般取粒径小于 80mm。3.颗粒级配颗粒级配 良好的级配可减小孔隙率，节约水泥，提高密实度及良好的工作性。粗骨料的级配有连续级配和间断级配。连续级配指 5mm以上至最大粒径Dmmax，各粒级均占
29、一定比例，且在一定范围内。如天然卵石。通常工程中多采用连续级配的石子。间断级配是人为剔除某些中间粒级颗粒，用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配，颗粒级差大，空隙率的降低比连续继配快得多，可最大限度地发挥骨料的骨架作用，减少水泥用量。但混凝土拌和物易产生离析现象，工程应用较少。单粒级指从 1/2 最大粒径开始至Dmax，单粒级用于组成具有要求级配的连续粒级，也可与连续粒级混合使用，以改善级配或配成较大密实度的连续粒级。单粒级一般不宜单独用来配制混凝土，如必须单独使用，则应作技术经济分析，并通过试验证明不发生离析或影响混凝土的质量。石子的级配与砂的级配一样，通过一套标准筛筛分试验，计算累计筛余率确
30、定。根据GB/T14685，碎石和卵石级配均应符合表 2-9 的要求。JGJ52 的要求与此相似。表表 2-9 碎石或卵石的颗粒级配范围碎石或卵石的颗粒级配范围 级配 公 称 累计筛余(%)华新混凝土骨料事业管理部 Huaxin Concrete&Aggregate Business Department 筛孔尺寸(方孔筛)(mm)情况 粒 级(mm)2.36 4.75 9.5016.019.026.531.537.553.0 63.0 75.09095100 80100 015 0 510 95100 85100 3060 010 0 516 95100 90100 4080 010 520
31、 0 连 续 525 95100 90100 3070 05 0 粒 级 95100 90100 7090 1545 0 531.5 05 95100 7590 3065 0 540 05 95100 85100015 0 1020 1631.5 95100 85100010 0 2040 95100 80100 010 0 单 粒 31.563 95100 751004575 010 0 级 95100701003060 010 4080 4.粗骨料的强度（压碎值）粗骨料的强度（压碎值）根据GB/T14685 和JGJ52 规定，碎石和卵石的强度可用岩石的抗压强度或压碎值指标两种方法表示。岩
32、石的抗压强度采用50mm50mm的圆柱体或边长为 50mm的立方体试样测定。一般要求其抗压强度大于配制混凝土强度的 1.5 倍，且不小于 45MPa（饱水）。根据GB/T14685，压碎值指标是将 9.519mm的石子m克，装入专用试样筒中，施加200KN的荷载，卸载后用孔径 2.36mm的筛子筛去被压碎的细粒，称量筛余，计作m1，则压碎值指标Q按下式计算：（2-2）压碎值越小，表示石子强度越高，反之亦然。各类别骨料的压碎值指标应符合表 2-10的要求。表表 2-10 碎石或卵石的技术指标碎石或卵石的技术指标 华新混凝土骨料事业管理部 Huaxin Concrete&Aggregate Bus
33、iness Department 指标 项 目 类 类 类 碎石压碎指标/%10 20 30 卵石压碎指标/%12 16 16 5.含泥量及泥块含量含泥量及泥块含量 石子的含泥量应符合表 2-11 的规定。6粗骨料的坚固性粗骨料的坚固性 粗骨料的坚固性指标与砂相似，各类别骨料的质量损失应符合表 2-11 的要求。7.有害杂质有害杂质 与细骨料中的有害杂质一样，主要有粘土、硫化物及硫酸盐、有机物等。根据建筑用卵石、碎石（GB/T14685-2001），其含量应符合表 2-11 的要求。(JGJ52普通混凝土用碎石、卵石质量标准及检验方法也作了相应规定)表表 2-11 碎石或卵石的技术指标碎石或卵
34、石的技术指标 指标 项 目 类 类 类 含泥量（按质量计），%0.5 1.0 1.5 泥块含量（按质重量计），%0 0.5 0.7 硫化物与硫酸盐含量（以SO 重量计），%0.5 1.0 1.0 3有机物含量（用比色法试验）合格 合格 合格 针片状（按质量计），%5 15 25 坚固性质量损失，%5 8 12 碎石压碎指标，%10 20 30 卵石压碎指标，%12 16 16 2.4 拌合用水 根据混凝土用水标准（JGJ632006）的规定，凡符合国家标准的生活饮用水，均可拌制各种混凝土，具体规定见表 2-12。海水可拌制素混凝土，但不宜拌制有饰面要求的素混凝土，更不得拌制钢筋混凝土和预应力混
35、凝土。值得注意的是，在野外或山区施工采用天然水拌制混凝土时，均应对水的有机质、Cl-和含量等进行检测，合格后方能使用。特别是某些污染严重的河道或池塘水，一般不得用于拌制混凝土。华新混凝土骨料事业管理部 Huaxin Concrete&Aggregate Business Department 表表 2-12 混凝土用水的相关指标混凝土用水的相关指标 项目 预应力混凝土 钢筋混凝土 素混凝土 PH 值 5.0 4.5 4.5 不溶物(mg/L)2000 2000 5000 可溶物(mg/L)2000 5000 10000 Cl-(mg/L)500 1000 3500 SO42-(mg/L)600
36、 2000 2700 碱含量(mg/L)1500 1500 1500 2.5 外加剂 外加剂是指能有效改善混凝土某项或多项性能的一类材料。其掺量一般只占水泥量的5%以下，却能显著改善混凝土的和易性、强度、耐久性或调节凝结时间及节约水泥。外加剂的应用促进了混凝土技术的飞速进步，技术经济效益十分显著，使得高强高性能混凝土的生产和应用成为现实，并解决了许多工程技术难题。如远距离运输和高耸建筑物的泵送问题；紧急抢修工程的早强速凝问题；大体积混凝土工程的水化热问题；纵长结构的收缩补偿问题；地下建筑物的防渗漏问题等等。目前，外加剂已成为除水泥、水、砂子、石子以外的第五组成材料，应用越来越广泛。2.5.1
37、外加剂的分类2.5.1 外加剂的分类 混凝土外加剂一般根据其主要功能分类：1改善混凝土流变性能的外加剂。主要有减水剂、引气剂、泵送剂等。2调节混凝土凝结硬化性能的外加剂。主要有缓凝剂、速凝剂、早强剂等。3调节混凝土含气量的外加剂。主要有引气剂、加气剂、泡沫剂等。4改善混凝土耐久性的外加剂。主要有引气剂、防水剂、阻锈剂等。5提供混凝土特殊性能的外加剂。主要有防冻剂、膨胀剂、着色剂、引气剂和泵送剂等。2.5.2 减水剂减水剂 减水剂是指在混凝土坍落度相同的条件下，能减少拌合用水量；或者在混凝土配合比和用水量均不变的情况下，能增加混凝土坍落度的外加剂。根据减水率大小或坍落度增加幅度分为普通减水剂和高
38、效减水剂两大类。此外，尚有复合型减水剂，如引气减水剂，既具有减水作用，同时具有引气作用；早强减水剂，既具有减水作用，又具有提高早期强度作用；缓凝减水剂，同时具有延缓凝结时间的功能等等。1减水剂的主要功能。华新混凝土骨料事业管理部 Huaxin Concrete&Aggregate Business Department （1）配合比不变时显著提高流动性。（2）流动性和水泥用量不变时，减少用水量，降低水灰比，提高强度。（3）保持流动性和强度不变时，节约水泥用量，降低成本。（4）配置高强高性能混凝土。2减水剂的作用机理。减水剂提高混凝土拌合物流动性的作用机理主要包括分散作用和润滑作用两方而。减水剂
39、实际上为一种表面活性剂，长分子链的一端易溶于水亲水基，另一端难溶于水憎水基，如图 2-5 所示。图图 2-5 表面活性剂（减水剂）作用机理示意图表面活性剂（减水剂）作用机理示意图（1）分散作用：水泥加水拌合后，由于水泥颗粒分子引力的作用，使水泥浆形成絮凝结构，使 10%30%的拌合水被包裹在水泥颗粒之中，不能参与自由流动和润滑作用，从而影响了混凝土拌合物的流动性（如图 2-5a）。当加入减水剂后，由于减水剂分子能定向吸附于水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带有同一种电荷（通常为负电荷），形成静电排斥作用，促使水泥颗粒相互分散，絮凝结构破坏，释放出被包裹部分水，参与流动，从而有效地增加混凝土拌合物的流
40、动性（如图 2-5b）。（2）润滑作用：减水剂中的亲水基极性很强，因此水泥颗粒表面的减水剂吸附膜能与水分子形成一层稳定的溶剂化水膜（图 2-5c），这层水膜具有很好的润滑作用，能有效降低水泥颗粒间的滑动阻力，从而使混凝土流动性进一步提高。3.常用减水剂品种。（1）木质素系减水剂：木素质系减水剂主要有木质素磺酸钙（简称木钙，代号MG），木质素磺酸钠（木钠）和木质素磺酸镁（木镁）三大类。工程上最常使用的为木钙。MG是由生产纸浆的木质废液，经中和发酵、脱糖、浓缩、喷雾干燥而制成的棕黄色粉末。MG属缓凝引气型减水剂，掺量拟控制在 0.2%0.3%之间，超掺有可能导致数天或数十天不凝结，并影响强度和施工
41、进度，严重时导致工程质量事故。MG的减水率约为 10%，保持流动性不变，可提高混凝土强度 8%10%；若不减水则可增大混凝土坍落度约 80100mm；若保持和易性与强度不变时，可节约水泥 5%10%；MG主要适用于夏季混凝土施工、滑模施工、大体积混凝土和泵送混凝土施工，也可用于一般混凝土工程。MG不宜用于蒸汽养护混凝土制品和工程。华新混凝土骨料事业管理部 Huaxin Concrete&Aggregate Business Department （2）萘磺酸盐系减水剂：萘磺酸盐系减水剂简称萘系减水剂，它是以工业萘或由煤焦油中分馏出含萘的同系物经分馏为原料，经磺化、缩合等一系列复杂的工艺而制成的
42、棕黄色粉末或液体。其主要成分为萘磺酸盐甲醛缩合物。品种很多，如FDN、NNO、NF、MF、UNF、XP、SN、建 1、NHJ等等。萘系减水剂多数为非引气型高效减水剂，适宜掺量为 0.5%1.2%，减水率可达 15%30%，相应地可提高 28 天强度 10%以上，或节约水泥 10%20%。萘系减水剂对钢筋无锈蚀作用，具有早强功能。但混凝土的坍落度损失较大，故实际生产的萘系减水剂，极大多数为复合型的，通常与缓凝剂或引气剂复合。萘系减水剂主要适用于配制高强、早强、流态和蒸养混凝土制品和工程，也可用于一般工程。（3）树脂系减水剂：树脂系减水剂为磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂，通常称为密胺树脂系减水剂。主要
43、以三聚氰胺、甲醛和亚硫酸钠为原料，经磺化、缩聚等工艺生产而成的棕色液体。最常用的有SM树脂减水剂。SM为非引气型早强高效减水剂，性能优于萘系减水剂，但目前价格较高，适宜掺量0.5%2.0%，减水率可达 20%以上，1 天强度提高一倍以上，7 天强度可达基准 28 天强度，长期强度也能提高，且可显著提高混凝土的抗渗、抗冻性和弹性模量。掺SM减水剂的混凝土粘聚性较大，可泵性较差，且坍落度经时损失也较大。目前主要用于配制高强混凝土、早强混凝土、流态混凝土、蒸汽养护混凝土和铝酸盐水泥耐火混凝土等。（4）糖蜜类减水剂：糖蜜类减水剂是以制糖业的糖渣和废蜜为原料，经石灰中和处理而成的棕色粉末或液体。国产品种
44、主要有 3FG、TF、ST等。糖蜜减水剂与MG减水剂性能基本相同，但缓凝作用比MG强，故通常作为缓凝剂使用。适宜掺量 0.2%0.3%，减水率 10%左右。主要用于大体积混凝土、大坝混凝土和有缓凝要求的混凝土工程。（5）复合减水剂：单一减水剂往往很难满足不同工程性质和不同施工条件的要求，因此，减水剂研究和生产中往往复合各种其他外加剂，组成早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂、缓凝引气减水剂等等。随着工程建设和混凝土技术进步的需要，各种新型多功能复合减水剂正在不断研制生产中，如 23h内无坍落度损失的保塑高效减水剂等，这一类外加剂主要有：聚羧酸盐与改性木质素的复合物、带磺酸端基的聚羧酸多元聚合物、
45、芳香族氨基磺酸系高分子化合物、改性羟基衍生物与烷基芳香磺酸盐的复合物、萘磺酸甲醛缩合物与木钙等的复合物、三聚氰胺甲醛缩合物与木钙等的复合物。其它减水剂新品种还有以甲基萘为原料的聚次甲基甲基萘磺酸钠减水剂；以古马隆为原料的氧茚树脂磺酸钠减水剂；胺基磺酸盐系高效减水剂；丙烯酸酯或醋酸乙烯的接枝共聚物系高效减水剂；聚羧酸醚系与交联聚合物的复合物系高效减水剂；顺丁烯二酸衍生共聚物系 华新混凝土骨料事业管理部 Huaxin Concrete&Aggregate Business Department 高效减水剂；聚羧酸系高分子聚合物系减水剂等。2.5.3 早强剂早强剂 早强剂是指能加速混凝土早期强度发展
46、的外加剂。主要作用机理是加速水泥水化速度，加速水化产物的早期结晶和沉淀。主要功能是缩短混凝土施工养护期，加快施工进度，提高模板的周转率。主要适用于有早强要求的混凝土工程及低温、负温施工混凝土、有防冻要求的混凝土、预制构件、蒸汽养护等等。早强剂的主要品种有氯盐、硫酸盐和有机胺三大类，但更多使用的是它们的复合早强剂。1氯盐类早强剂。氯盐类早强剂主要有CaCl2、NaCl、KCl、AlCl3和FeCl3等。工程上最常用的是CaCl2，为白色粉末，适宜掺量 0.5%3%。由于Cl-对钢筋有腐蚀作用，故钢筋混凝土中掺量应控制在 1%以内。CaCl2早强剂能使混凝土 3 天强度提高 50%100%，7 天
47、强度提高 20%40%，但后期强度不一定提高，甚至可能低于基准混凝土。此外，氯盐类早强剂对混凝土耐久性有一定影响，因此CaCl2早强剂及氯盐复合早强剂不得在下列工程中使用：（1）环境相对湿度大于 8%、水位升降区、露天结构或经常受水淋的结构。主要是防止泛卤。（2）镀锌钢材或铝铁相接触部位及有外露钢筋埋件而无防护措施的结构。（3）含有酸碱或硫酸盐侵蚀介质中使用的结构。（4）环境温度高于 60的结构。（5）使用冷拉钢筋或冷拔低碳钢丝的结构。（6）给排水构筑物、薄壁构件、中级和重级吊车、屋架、落锤或锻锤基础。（7）预应力混凝土结构。（8）含有活性骨料的混凝土结构。（9）电力设施系统混凝土结构。此外，
48、为消除CaCl2对钢筋的锈蚀作用，通常要求与阻锈剂亚硝酸钠复合使用。2硫酸盐类早强剂。硫酸盐类早强剂主要有硫酸钠（即元明粉，俗称芒硝）、硫代硫酸钠、硫酸钙、硫酸铝及硫酸铝钾（即明矾）等。建筑工程中最常用的为硫酸钠早强剂。硫酸钠为白色粉末，适宜掺量为 0.5%2.0%；早强效果不及CaCl2。对矿渣水泥混凝土早强效果较显著，但后期强度略有下降。硫酸钠早强剂在预应力混凝土结构中的掺量不得大于 1%；潮湿环境中的钢筋混凝土结构中掺量不得大于 1.5%；严格控制最大掺量，超掺可导致混凝土后期膨胀开裂，强度下降；混凝土表面起“白霜”，影响外观和表面装饰。此外，硫酸钠早强剂不得用于下列工程：（1）与镀锌钢
49、材或铝铁相接触部位的结构及外露钢筋预埋件而无防护措施的结构。（2）使用直流电源的工厂及电气化运输设施的钢筋混凝土结构。（3）含有活性骨料的混凝土结构。华新混凝土骨料事业管理部 Huaxin Concrete&Aggregate Business Department 3有机胺类早强剂。有机胺类早强剂主要有三乙醇胺、三异醇胺等。工程上最常用的为三乙醇胺。三乙醇胺为无色或淡黄色油状液体，呈碱性，易溶于水。三乙醇胺的掺量极微，一般为水泥重的 0.02%0.05%，虽然早强效果不及CaCl2，但后期强度不下降并略有提高，且无其他影响混凝土耐久性的不利作用。但掺量不宜超过 0.1%，否则可能导致混凝土后
50、期强度下降。掺用时可将三乙醇胺先用水按一定比例稀释，以便于准确计量。此外，为改善三乙醇胺的早强效果，通常与其他早强剂复合使用。4复合早强剂。为了克服单一早强剂存在的各种不足，发挥各自特点，通常将三乙醇胺、硫酸钠、氯化钙、氯化钠、石膏及其他外加剂复配组成复合早强剂效果大大改善，有时可产生超叠加作用。常用配方有：（1）三乙醇胺 0.02%0.05%+NaCl0.5%。（2）三乙醇胺 0.02%0.05%+NaCl0.30.5%+亚硝酸钠 1%2%。（3）三乙醇胺 0.02%0.05%+生石膏 2%+亚硝酸钠 1%。（4）硫酸钠+亚硝酸钠+氯化钙+氯化钠（1%1.5%）+（1%3%）+（0.3%0.