2015一级建筑师讲义:普通混凝土的组成材料

　　普通混凝土的组成材料

　　普通混凝土(以下简称为混凝土)是由水泥、砂、石和水所组成的。为改善混凝土的某些性能还常加入适量的外加剂和掺合料。

　　(一)混凝土中各组成材料的作用

　　在混凝土中，砂、石起骨架作用，称为骨料或集料; 水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料表面并填充其 空隙。硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予混凝土拌合物一定流动性，便于施工操作。水泥浆硬化后，则将砂、石骨料胶结成一个坚实的整体。砂、石一般不参与水泥与水的化学反应，主要作用是节约水泥、承担荷载，限制硬化水泥的收缩。外加剂、掺合料起节约水泥和改善混凝土性能的 作用。

　　混凝土中，骨料一般约占总体积的70%~80%，水泥浆(硬化后为水泥石)约占 20%~30% ，此外还含有少量的空气。

　　(二)混凝土组成材料的技术要求

　　1.水泥

　　采用何种水泥，应根据混凝土工程特点和所处的环境条件。原则上是配制高强度等级 的混凝土，选用高强度等级水泥;配制低强度等级的混凝土，选用低强度等级水泥。用高强度等级水泥配制低强度等级混凝土时，会使水泥用量偏少，影响和易性及密实 度，所以应掺入一定数量的混合材料。须用低强度等级水泥配制高强度等级混凝土时，使 水泥用量过多，不经济，而且要影响混凝土其他技术性质。

　　2.细骨料

　　粒径在0.15~5.0mm之间的骨料称为细骨料，一般有河砂、海砂、山砂、机制砂。砂的表观密度为2. 6~2. 7g/cm3，堆积密度为1500kg/m3，空隙率(干燥状态)为35%~ 45% ，级配好的为35% ~37%。

　　配置混凝土时所采用的细骨料，应满足《建筑用砂》 (GB/T 14684-2001)的要求。

　　(1)有害杂质

　　配制混凝土的细骨料要求清洁不含杂质，以保证混凝土的质量。但砂中常含一些有害杂 质，如教土、淤泥、云母、粉砂等，站附在砂的表面，削弱水泥石与骨料的粘结，降低混凝土的强度;同时还增加混凝土的用水量，从而加大混凝土的收缩，降低抗冻性和抗渗性。一 些有机杂质、硫化物及硫酸盐，它们对水泥有腐蚀作用。

　　对砂中的无定形二氧化硅含量有怀疑时，应根据结构或构件的使用条件，进行专门试 验测定其碱骨料反应的活性即潜在碱活性后，再确定其适用性。

　　(2)颗粒形状及表面特征

　　1)山砂的颗粒多具有棱角，表面粗糙，与水泥粘结较好，用它拌制的混凝土强度较高，但拌合物的流动性较差;

　　2)河砂、海砂，其颗粒多呈圆形，表面光滑，与水泥的粘结较差，用来拌制混凝土，混凝土的强度则较低，但拌合物的流动较好。

　　(3)砂的颗粒级配及粗细程度

　　砂的颗粒级配即表示砂大小颗粒的搭配情况。在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充。为达到节约水泥和提高强度的目的，就应尽量减小砂粒之间的空隙。

　　砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合在一起后的总体的粗细程度，通常有粗砂、中砂与细砂之分。在相同质量条件下，细砂的总表面 积较大，而粗砂的总表面积较小。在混凝土中，砂子的表面需要由水泥浆包裹，砂子的总表面积愈大，则需要包裹砂粒表面的水泥浆就愈多。因此，一般说用粗砂拌制混凝土比用、 细砂所需的水泥浆要省。

　　砂的颗粒级配和粗细程度，常用筛分析的方法进行测定。用级配区表示砂的颗粒级 配，用细度模数表示砂的粗细。筛分析的方法，是用一套孔径(净尺寸)为4. 75mm、2. 36mm、1. 18mm、0.60mm、0.30mm及0.15mm的标准筛，将500g的干砂试样由粗 到细依次过筛，然后称得余留在各个筛上的砂的质量，并计算出各筛上的分计筛余百分率 a，、az、向、a4、白和α6 (各筛上的筛余量占砂样总量的百分率)及累计筛余百分率Al 、A2、A3、A4、A5、A6 (各个筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率相加在一起)。

　　细度模数(μr)愈大，表示砂愈粗。普通混凝土用砂的粗细程度按细度模数分为粗\ 中、细三级，其细度模数范围：μf在3. 70~3. 10为粗砂，μf在3. 00~2. 30为中砂，μf在2. 20~ 1. 60为细砂，μf在1. 50~0. 70为特细砂。

　　根据0.60mm筛孔的累计筛余量分成三个级配区(表1-17)，混凝土用砂的颗粒 级配，应处于表1-17中任何一个级配区以内。砂过粗(细度模数大于3. 7)配成的混 凝土，其拌合物的和易性不易控制，且内摩擦大，不易振捣成型;砂过细(细度模数小于0. 7)配成的混凝土，既要增加较多的水泥用茧，而且强度显著降低。所以这两种砂未 包括在级配区内。

　　砂颗粒级配区 表1-17

　　注：①砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除4. 75mm和0.60mm筛号外，可以略有超出，但超出总量应小于5%。

　　②I区人工砂中0.15mm筛孔的累计筛余可以放宽到100~邸， II区人工砂中0.15mm筛孔的累计筛余可以放宽到100~80，田区人工砂中0.15mm筛孔的累计筛余可以放宽到100~75。

　　如果砂的自然级配不合适，不符合级配区的要求，这时就要采用人工级配的方法来改善。最简单的措施是将粗、细砂按适当比例进行试配，掺合使用。 为调整级配，在不得已时，也可将砂加以过筛，筛除过粗或过细的颗粒。 配制混凝土时宜优先选用H区砂;当采用I区砂时，应提高砂率，并保持足够的水泥用量，以满足混凝土的和易性要求;当采用囚区砂时，宜适当降低砂率，以保证混凝土的 强度。对于泵送混凝士，宜选用中砂。

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