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1、普通混凝土组成材料2007.5.15第1页，本讲稿共54页2007.5.15一、混凝土的定义一、混凝土的定义 广义广义：由胶凝材料、骨：由胶凝材料、骨料、水按适当比例配合拌料、水按适当比例配合拌制而成的混合物，再经硬制而成的混合物，再经硬化形成的复合材料。化形成的复合材料。狭义狭义：由水泥、普通砂、：由水泥、普通砂、石子配制而成的混凝土。石子配制而成的混凝土。三峡工程钢筋混凝土重力坝三峡工程钢筋混凝土重力坝第一节 概述第2页，本讲稿共54页2007.5.15二、混凝土的分类按表观密度分重混凝土 02800kg/m3。普通混凝土 0 20002800kg/m3。轻混凝土 02000kg/m3。按
2、胶凝材料分水泥混凝土、水玻璃混凝土、沥青混凝土、聚合物水泥混凝土等。按用途分结构混凝土、防水混凝土、道路混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、防辐射混凝土等。第3页，本讲稿共54页2007.5.15二、混凝土的分类按生产和施工工艺分：按生产和施工工艺分：预拌混凝土（商品混凝土）、泵预拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、离心混凝土等。凝土、离心混凝土等。按强度分：按强度分：普通混凝土普通混凝土C60C60。高强混凝土高强混凝土C60C60。超高强混凝土超高强混凝土100MPa100MPa。按配筋情况分：按配筋情况分：素混凝土、钢筋混凝土、素混凝土、
3、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝预应力混凝土、钢纤维混凝土等。土等。第4页，本讲稿共54页2007.5.15返回三、混凝土的特点 优点：优点：1.1.混混凝凝土土中中占占80%80%的的砂砂、石石骨骨料料资资源源丰丰富富,可可就就地地取取材材,价价格格便宜。便宜。2.2.可根据工程需要浇筑成各种形状尺寸的构件。可根据工程需要浇筑成各种形状尺寸的构件。3.3.调整混凝土材料组成，可获得不同的性能和要求。调整混凝土材料组成，可获得不同的性能和要求。第5页，本讲稿共54页2007.5.154.4.混凝土抗压强度高，且与钢筋具有良好的工作性。混凝土抗压强度高，且与钢筋具有良好的工作性。5.5.混凝
4、土具有很好的耐久性混凝土具有很好的耐久性缺点：缺点：是自重大、抗拉强度低、脆性大、导热性强等、生是自重大、抗拉强度低、脆性大、导热性强等、生产周期长、受施工过程影响较大。产周期长、受施工过程影响较大。第6页，本讲稿共54页2007.5.15砂子水泥浆石子第二节第二节 普通混凝土组成材料普通混凝土组成材料普通混凝土的四种基本组成材料：普通混凝土的四种基本组成材料：一、水泥一、水泥二、水二、水三、砂子三、砂子四、石子四、石子混凝土体积构成混凝土体积构成水泥石水泥石2525左右；左右；砂和石子砂和石子7070以上；以上；孔隙和自由水孔隙和自由水1 15%5%。第7页，本讲稿共54页2007.5.15
5、四种组成材料在混凝土中所起的作用：四种组成材料在混凝土中所起的作用：砂、石：砂、石：骨架作用；抑制混凝土的收缩骨架作用；抑制混凝土的收缩。水泥水水泥水水泥浆：水泥浆：水泥浆包裹在砂粒的表面并填充砂粒间的空隙而形水泥浆包裹在砂粒的表面并填充砂粒间的空隙而形成水泥砂浆，水泥砂浆又包裹石子表面并填充石子间成水泥砂浆，水泥砂浆又包裹石子表面并填充石子间的空隙，形成混凝土。的空隙，形成混凝土。凝结硬化前：凝结硬化前：起填充、润滑、包裹的作用起填充、润滑、包裹的作用凝结硬化后：凝结硬化后：起胶结作用起胶结作用砂子水泥浆石子第8页，本讲稿共54页2007.5.15品种品种 根据工程特点、所处根据工程特点、所
6、处环境条件及施工条件，环境条件及施工条件，进行合理选择。进行合理选择。一、水泥第9页，本讲稿共54页2007.5.15强度等级强度等级 原则：高强度等级的水泥配制高强度等级原则：高强度等级的水泥配制高强度等级的混凝土。的混凝土。C30C30C30C30说明：说明：随着混凝土技术的不断发展，高强、高性随着混凝土技术的不断发展，高强、高性能混凝土不受此比例限制。能混凝土不受此比例限制。第10页，本讲稿共54页2007.5.15(一一)定义定义:粒径在粒径在0.150.154.75mm4.75mm之间的岩石颗粒。细骨料之间的岩石颗粒。细骨料主要采用天然砂和人工砂。主要采用天然砂和人工砂。二、细骨料(
7、二二)分类分类:河砂、湖砂、山砂、河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂等和淡化海砂等砂砂天然砂天然砂人工砂人工砂机制砂机制砂混合砂混合砂第11页，本讲稿共54页2007.5.15天然砂天然砂河砂河砂海砂海砂湖湖砂砂山山砂砂颗粒表面光滑洁净，但海砂中常含有碎贝壳、可溶性盐等有害物质。颗粒多具棱角，表面粗糙，含泥量及有机杂质多。第12页，本讲稿共54页2007.5.15人工砂人工砂机制砂机制砂混合砂混合砂天然岩石用机械轧碎、筛分后制成天然岩石用机械轧碎、筛分后制成第13页，本讲稿共54页2007.5.15砂按技术要求分为砂按技术要求分为类、类、类、类、类。类。类类宜用于强度等级大于宜用于强度等级大于C60
8、C60的混凝土；的混凝土；类类宜用于强度等级宜用于强度等级C30C30C60C60及抗冻、抗及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；渗或其他要求的混凝土；类类宜用于强度等级小于宜用于强度等级小于C30C30的混凝土和建的混凝土和建筑砂浆。筑砂浆。第14页，本讲稿共54页2007.5.15砂子技术性能含泥量、石粉含量和泥块含量有害物质含量坚固性粗细程度和颗粒级配碱的含量(二二)技术要求技术要求 第15页，本讲稿共54页2007.5.151.1.含泥量、石粉含量和泥块含量含泥量、石粉含量和泥块含量含泥量是指天然砂中粒径小于含泥量是指天然砂中粒径小于75m75m的颗粒含量；的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒
9、径小于石粉含量是指人工砂中粒径小于75m75m的颗粒含量；的颗粒含量；泥块含量是指砂中原粒径大于泥块含量是指砂中原粒径大于1.18mm1.18mm，经水浸洗、手捏后，经水浸洗、手捏后小于小于600m600m的颗粒含量。的颗粒含量。天然砂的含泥量和泥块含量天然砂的含泥量和泥块含量(GB/T 14684(GB/T 146842001)2001)项目 指标类类类 含泥量（按质量计）（%）1.03.05.0泥块含量（按质量计）（%）01.02.0第16页，本讲稿共54页2007.5.15人工砂的石粉含量和泥块含量人工砂的石粉含量和泥块含量(GB/T 14684(GB/T 146842001)2001)
10、项目 指标类类类 1亚甲蓝试验 MB值1.40或合格 石粉含量(%)3.05.07.02泥块含量(%)01.02.03MB值1.40或不合格 石粉含量(%)1.03.05.04泥块含量(%)01.02.0第17页，本讲稿共54页2007.5.15项目 指标类类类 云母(质量)(%，小于）1.02.02.0轻物质(质量)(%，小于）1.01.01.0有机物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸盐(SO3质量%）0.50.50.5氯化物(CL质量)(%，小于)0.010.020.06砂中有害物质含量（砂中有害物质含量（GB/T 14684GB/T 1468420012001）结论结论砂中有害物含量过多
11、时，应进行清洗或过筛，砂中有害物含量过多时，应进行清洗或过筛，符合要求后方可使用符合要求后方可使用。2.2.有害物质含量有害物质含量第18页，本讲稿共54页2007.5.153.砂的粗细程度及颗粒级配（1）颗粒级配定义：讨论与分析是指粒径不同的砂粒互相搭配的情况。第19页，本讲稿共54页2007.5.15结论颗粒级配颗粒级配不良不良，空隙率较大，则需较，空隙率较大，则需较多多的水泥的水泥浆填充。浆填充。颗粒级配颗粒级配良好良好，空隙率较小，需较，空隙率较小，需较少少的水泥浆的水泥浆填充。填充。3.砂的粗细程度及颗粒级配（1）颗粒级配第20页，本讲稿共54页2007.5.15（2）粗细程度定义：
12、定义：讨论与分析讨论与分析是指不同粒径的砂粒，混合在一起后的平均粗细程度。是指不同粒径的砂粒，混合在一起后的平均粗细程度。3.砂的粗细程度及颗粒级配第21页，本讲稿共54页2007.5.15结论在砂用量相同的条件下，粗颗粒表面积在砂用量相同的条件下，粗颗粒表面积小，细颗粒表面积大。包裹颗粒用的水泥浆小，细颗粒表面积大。包裹颗粒用的水泥浆多少就会有所差别。多少就会有所差别。（2）粗细程度3.砂的粗细程度及颗粒级配第22页，本讲稿共54页2007.5.153.砂的粗细程度及颗粒级配综上所述：综上所述：在拌制混凝土时，砂的粗细程度和颗粒级配在拌制混凝土时，砂的粗细程度和颗粒级配应同时考虑的问题。当砂
13、中含有较多的粗颗粒，以适当的中应同时考虑的问题。当砂中含有较多的粗颗粒，以适当的中颗粒及少量的颗粒及少量的 细颗粒填充，则既有较小的空隙率又具有较小细颗粒填充，则既有较小的空隙率又具有较小的总表面积，不仅水泥用量少，而且可提高混凝土的密实度的总表面积，不仅水泥用量少，而且可提高混凝土的密实度与强度。与强度。第23页，本讲稿共54页2007.5.15150m300m600m1.18mm2.36mm4.75mm9.50mm（3 3）筛分析试验筛分析试验评定砂的颗粒级配和粗细程度评定砂的颗粒级配和粗细程度主要仪器：主要仪器：标准套筛、标准套筛、摇筛机、摇筛机、天平。天平。3.砂的粗细程度及颗粒级配第
14、24页，本讲稿共54页2007.5.15试验步骤：试验步骤：（3 3）筛分析试验）筛分析试验评定砂的粗细程度和颗粒级配评定砂的粗细程度和颗粒级配称取500g干砂，放于最上一只筛子。将套筛装于摇筛机上，筛析10min。取下套筛，逐个进行手筛。称取各筛的筛余量，进行计算。150m300m600m1.18mm2.36mm4.75mm各筛筛余量mi (g)分计筛余百分率累计筛余百分率Ai()m1a1A1=a1m2a2A2=A1+a2m3a3A3=A2+a3m4a4A4=A3+a4m5a5A5=A4+a5m6a6A6=A5+a6第25页，本讲稿共54页2007.5.15粗细程度的评定：粗细程度的评定：（
15、3 3）筛分析试验）筛分析试验评定砂的粗细程度和颗粒级配评定砂的粗细程度和颗粒级配计算细度模数计算细度模数 注意：注意：A Ai i 在计算时不带在计算时不带 。评定标准：评定标准：细度模数Mx 3.73.1 3.02.32.21.6粗砂 中砂细砂第26页，本讲稿共54页2007.5.15颗粒级配的评定：颗粒级配的评定：方法一：用级配区评定；方法一：用级配区评定；方法二：用级配曲线评定方法二：用级配曲线评定。（3 3）筛分析试验）筛分析试验评定砂的粗细程度和颗粒级配评定砂的粗细程度和颗粒级配第27页，本讲稿共54页2007.5.15筛孔尺寸1区2区3区累计筛余百分率（）9.50mm0004.7
16、5mm1001001002.36mm3552501501.18mm65355010250600m857170414016300m958092708555150m100901009010090方法一：用级配区评定方法一：用级配区评定建筑用砂的颗粒级配建筑用砂的颗粒级配(GB/T 14684(GB/T 146842001)2001)注意：注意：1）砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除4.75mm和600m筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于5。2）1区人工砂中150m筛孔的累计筛余可以放宽到10085，2区人工砂中150m筛孔的累计筛余可以放宽到10080，3区人工砂中150m筛孔的累计筛余可
17、以放宽到10075。评定标准：当砂的累计筛余均处于表中的任何一个级配区中，则颗粒级配合格，否则级配不合格。第28页，本讲稿共54页2007.5.15例题：某砂的累计筛余百分率见下表，试评定砂的颗粒级配。筛孔尺寸4.75mm2.36mm1.18mm600m300m150m累计筛余（）5.513.923.361.682.198.5筛孔尺寸1区2区3区累计筛余百分率（）9.50mm0004.75mm1001001002.36mm3552501501.18mm65355010250600m857170414016300m958092708555150m100901009010090第29页，本讲稿共5
18、4页2007.5.15筛孔尺寸1区2区3区累计筛余百分率（）9.50mm0004.75mm1001001002.36mm3552501501.18mm65355010250600m857170414016300m958092708555150m100901009010090级配曲线级配曲线筛孔尺寸（mm）累累计计筛筛余余百百分分率率 0.30 0.60 1.18 2.36 4.75 9.500.15806040200100方法二用级配曲线评定第30页，本讲稿共54页2007.5.15筛孔尺寸1区2区3区累计筛余百分率（）9.50mm0004.75mm1001001002.36mm3552501
19、501.18mm65355010250600m857170414016300m958092708555150m100901009010090级配曲线筛孔尺寸（mm）累累计计筛筛余余百百分分率率(%)0.30 0.60 1.18 2.36 4.75 9.500.15806040200100第31页，本讲稿共54页2007.5.15级配曲线筛孔尺寸（mm）累累计计筛筛余余百百分分率率 0.30 0.60 1.18 2.36 4.75 9.500.15806040200100例题：某砂的累计筛余百分率见下表，试评定砂的颗粒级配。筛孔尺寸4.75mm2.36mm1.18mm600m300m150m累计
20、筛余5.513.923.361.682.198.5第32页，本讲稿共54页2007.5.15坚固性指标坚固性指标(GB/T 14684(GB/T 146842001)2001)项目 指标类类类 质量损失（%，小于）88104.4.砂的坚固性砂的坚固性天然砂的坚固性是将试样在饱和硫酸钠溶液经天然砂的坚固性是将试样在饱和硫酸钠溶液经5 5次浸渍次浸渍后，检验其质量损失，以此判定砂的坚固性。后，检验其质量损失，以此判定砂的坚固性。（1 1）天然砂）天然砂第33页，本讲稿共54页2007.5.154.砂的坚固性（2 2）人工砂）人工砂人工砂采用压碎指标试验法进行检测。人工砂采用压碎指标试验法进行检测。
21、各粒级试样质量损失百分率各粒级试样质量损失百分率P Pi i式中：式中：P Pi i各粒级试样质量损失百分率各粒级试样质量损失百分率(%)(%)；G G1 1各粒级试样试验前的质量各粒级试样试验前的质量(g)(g)；G G2 2各粒级试样试验后的筛余量各粒级试样试验后的筛余量(g)(g)。第34页，本讲稿共54页2007.5.15压碎指标压碎指标(GB/T 14684(GB/T 146842001)2001)项目 指标类类类 单级最大压碎指标(%，小于)202530（2）人工砂第35页，本讲稿共54页2007.5.154.4.碱活性骨料反应碱活性骨料反应当水泥或混凝土中含有较多的强碱当水泥或混
22、凝土中含有较多的强碱(Na(Na2 2O KaO Ka2 2O)O)物质物质时，可能与含有活性二氧化硅的骨料反应，这种反应称时，可能与含有活性二氧化硅的骨料反应，这种反应称为碱骨料反应。为碱骨料反应。（1 1）定义定义（2 2）结果结果导致混凝土内部产生局部体积膨胀，甚至使混凝土导致混凝土内部产生局部体积膨胀，甚至使混凝土结构产生膨胀性破坏。结构产生膨胀性破坏。（3 3）措施措施第36页，本讲稿共54页2007.5.15小结碱骨料反应碱骨料反应有害物有害物含量含量泥、泥块、泥、泥块、石粉石粉颗粒级配、颗粒级配、粗细程度粗细程度细骨料细骨料第37页，本讲稿共54页2007.5.15(一一)定义定
23、义:粒径在粒径在4.75mm4.75mm的岩石颗粒。粗骨料常用碎的岩石颗粒。粗骨料常用碎石和卵石两种。石和卵石两种。三、粗骨料粗骨料粗骨料碎石碎石卵石卵石第38页，本讲稿共54页2007.5.15三、粗骨料三、粗骨料粗骨料粗骨料碎石碎石卵石卵石河卵石河卵石海卵石海卵石山卵石山卵石第39页，本讲稿共54页2007.5.15卵石、碎石按技术要求分为卵石、碎石按技术要求分为、类类。类类宜用于强度等级大于宜用于强度等级大于C60C60的混凝土；的混凝土；类类宜用于强度等级宜用于强度等级C30C30C60C60及抗冻、抗渗或其他要求的及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；混凝土；类类宜用于强度等级小于宜用于强
24、度等级小于C30C30混凝土。混凝土。第40页，本讲稿共54页2007.5.15(二二)技术要求技术要求 石子技术性能含泥量、泥块含量、有害物含量颗粒形状及表面特征坚固性强度碱的含量最大粒径及颗粒级配第41页，本讲稿共54页2007.5.151.1.含泥量、泥块含量及有害物含量含泥量、泥块含量及有害物含量含泥量是指粒径小于含泥量是指粒径小于75m75m的颗粒含量；的颗粒含量；泥块含量是指粒径大于泥块含量是指粒径大于4.75mm4.75mm，经水洗、手捏后小于，经水洗、手捏后小于2.36mm2.36mm的颗的颗粒含量。粒含量。有害物含量指有机物、硫化物、硫酸盐等，且不得混有有害物含量指有机物、硫
25、化物、硫酸盐等，且不得混有草根、树叶等杂物。草根、树叶等杂物。道理同砂子第42页，本讲稿共54页2007.5.152.2.强度强度强度指标强度指标岩石立方体强度岩石立方体强度压碎指标值压碎指标值碎石碎石卵石、碎石卵石、碎石第43页，本讲稿共54页2007.5.15（1 1）岩石立方体抗压强度）岩石立方体抗压强度岩石抗压强度是将母岩制成岩石抗压强度是将母岩制成50mm50mm50mm50mm50mm50mm立方体试件，立方体试件，在水饱和状态下测定其极限抗压在水饱和状态下测定其极限抗压强度值。强度值。（2 2）压碎指标值）压碎指标值 式中：式中：Q Qc c压碎指标值压碎指标值 ；G G1 1试
26、样的质量试样的质量 ，g g；G G2 2压碎后的筛余量，压碎后的筛余量，g g。第44页，本讲稿共54页2007.5.15项 目指 标类类类碎石压碎指标（%）102030卵石压碎指标（%）121616碎石、卵石的压碎指标第45页，本讲稿共54页2007.5.153.3.颗粒形状及表面特征颗粒形状及表面特征颗粒形状以三维长度相等（接近立方体或球形）为好。针状颗粒是指颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者；片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径0.4倍者。针片状颗粒不仅本身容易折断，而且会增加骨料的空隙率，使拌合物和易性变差，强度降低。（1 1）颗粒形状）颗粒形状第46页，本讲稿共54页200
27、7.5.15 针片状颗粒易折断，且会增大骨料的空隙率和总表面积，使混凝土拌合物的和易性、强度、耐久性降低。针片状颗粒含量针片状颗粒含量(GB/T 14685(GB/T 146852001)2001)项目 指标类类类 针、片状颗粒(按质量)(%，小于)51525第47页，本讲稿共54页2007.5.15（2 2）表面特征）表面特征碎石碎石表面粗糙且多棱角，与表面粗糙且多棱角，与水泥浆粘结力强；水泥浆粘结力强；卵石卵石表面表面光滑少棱角，与水泥浆粘结能光滑少棱角，与水泥浆粘结能力差。力差。第48页，本讲稿共54页2007.5.154.4.粗骨料的最大粒径与颗粒级配粗骨料的最大粒径与颗粒级配 为减少
28、空隙率，改善混凝土拌合物和易性及提高混凝土的强度，粗骨料也要求有良好的颗粒级配。粗骨料的颗粒级配有连续粒级与单粒级两种。连续级配是石子由小到大连续分级，且相邻粒径比值小于2；单粒级是从1/2最大粒径到最大粒径，粒径大小差别小，一般不单独使用。（1 1）颗粒级配颗粒级配 第49页，本讲稿共54页2007.5.15粗骨料的颗粒级配方孔筛，mm2.364.759.5016.019.026.531.537.553.63.075.90连续粒级5109510080100015051695100851003060010052095100901004080010052595100901003070050531
29、.59510090100709015450505409510070903065050单数粒级1020951008510001501631.59510085100010020409510080100010031.5639510075100457501004080951007010030600100第50页，本讲稿共54页2007.5.15（2 2）最大粒径最大粒径 粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒级的最大粒径。粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒级的最大粒径。从结构上考虑从结构上考虑 DM 1/4b 3/4l 1/2h 40mmb为结构截面最小尺寸L为钢筋最小净间距；H为实心板厚；第51
30、页，本讲稿共54页2007.5.15从施工上考虑从施工上考虑DM/D 12.5 13 13 1：4 1：4 1：5当最大粒径小于当最大粒径小于80mm80mm时，水泥用量随最大粒径减小而增时，水泥用量随最大粒径减小而增加，当大于加，当大于150mm150mm后，节约水泥的效果却不明显。后，节约水泥的效果却不明显。卵石碎石高层建筑超高层建筑从经济上考虑从经济上考虑第52页，本讲稿共54页2007.5.15v最大粒径 公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4；不得超过钢筋最小净距的3/4；对于实心板，不得超过板厚的1/2且不得超过50mm；对于泵送混凝土，最大粒径与输送管道内径之比，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5。第53页，本讲稿共54页2007.5.15骨料粒径太大使转换梁浇筑不密实工程实例分析第54页，本讲稿共54页