2015一級建筑師講義:普通混凝土的組成材料

　　普通混凝土的組成材料

　　普通混凝土(以下簡稱為混凝土)是由水泥、砂、石和水所組成的。為改善混凝土的某些性能還常加入適量的外加劑和摻合料。

　　(一)混凝土中各組成材料的作用

　　在混凝土中，砂、石起骨架作用，稱為骨料或集料; 水泥與水形成水泥漿，水泥漿包裹在骨料表面并填充其 空隙。硬化前，水泥漿起潤滑作用，賦予混凝土拌合物一定流動性，便于施工操作。水泥漿硬化后，則將砂、石骨料膠結成一個堅實的整體。砂、石一般不參與水泥與水的化學反應，主要作用是節(jié)約水泥、承擔荷載，限制硬化水泥的收縮。外加劑、摻合料起節(jié)約水泥和改善混凝土性能的 作用。

　　混凝土中，骨料一般約占總體積的70%~80%，水泥漿(硬化后為水泥石)約占 20%~30% ，此外還含有少量的空氣。

　　(二)混凝土組成材料的技術要求

　　1.水泥

　　采用何種水泥，應根據混凝土工程特點和所處的環(huán)境條件。原則上是配制高強度等級 的混凝土，選用高強度等級水泥;配制低強度等級的混凝土，選用低強度等級水泥。用高強度等級水泥配制低強度等級混凝土時，會使水泥用量偏少，影響和易性及密實 度，所以應摻入一定數(shù)量的混合材料。須用低強度等級水泥配制高強度等級混凝土時，使 水泥用量過多，不經濟，而且要影響混凝土其他技術性質。

　　2.細骨料

　　粒徑在0.15~5.0mm之間的骨料稱為細骨料，一般有河砂、海砂、山砂、機制砂。砂的表觀密度為2. 6~2. 7g/cm3，堆積密度為1500kg/m3，空隙率(干燥狀態(tài))為35%~ 45% ，級配好的為35% ~37%。

　　配置混凝土時所采用的細骨料，應滿足《建筑用砂》 (GB/T 14684-2001)的要求。

　　(1)有害雜質

　　配制混凝土的細骨料要求清潔不含雜質，以保證混凝土的質量。但砂中常含一些有害雜 質，如教土、淤泥、云母、粉砂等，站附在砂的表面，削弱水泥石與骨料的粘結，降低混凝土的強度;同時還增加混凝土的用水量，從而加大混凝土的收縮，降低抗凍性和抗?jié)B性。一 些有機雜質、硫化物及硫酸鹽，它們對水泥有腐蝕作用。

　　對砂中的無定形二氧化硅含量有懷疑時，應根據結構或構件的使用條件，進行專門試 驗測定其堿骨料反應的活性即潛在堿活性后，再確定其適用性。

　　(2)顆粒形狀及表面特征

　　1)山砂的顆粒多具有棱角，表面粗糙，與水泥粘結較好，用它拌制的混凝土強度較高，但拌合物的流動性較差;

　　2)河砂、海砂，其顆粒多呈圓形，表面光滑，與水泥的粘結較差，用來拌制混凝土，混凝土的強度則較低，但拌合物的流動較好。

　　(3)砂的顆粒級配及粗細程度

　　砂的顆粒級配即表示砂大小顆粒的搭配情況。在混凝土中砂粒之間的空隙是由水泥漿所填充。為達到節(jié)約水泥和提高強度的目的，就應盡量減小砂粒之間的空隙。

　　砂的粗細程度是指不同粒徑的砂?；旌显谝黄鸷蟮目傮w的粗細程度，通常有粗砂、中砂與細砂之分。在相同質量條件下，細砂的總表面 積較大，而粗砂的總表面積較小。在混凝土中，砂子的表面需要由水泥漿包裹，砂子的總表面積愈大，則需要包裹砂粒表面的水泥漿就愈多。因此，一般說用粗砂拌制混凝土比用、 細砂所需的水泥漿要省。

　　砂的顆粒級配和粗細程度，常用篩分析的方法進行測定。用級配區(qū)表示砂的顆粒級 配，用細度模數(shù)表示砂的粗細。篩分析的方法，是用一套孔徑(凈尺寸)為4. 75mm、2. 36mm、1. 18mm、0.60mm、0.30mm及0.15mm的標準篩，將500g的干砂試樣由粗 到細依次過篩，然后稱得余留在各個篩上的砂的質量，并計算出各篩上的分計篩余百分率 a，、az、向、a4、白和α6 (各篩上的篩余量占砂樣總量的百分率)及累計篩余百分率Al 、A2、A3、A4、A5、A6 (各個篩和比該篩粗的所有分計篩余百分率相加在一起)。

　　細度模數(shù)(μr)愈大，表示砂愈粗。普通混凝土用砂的粗細程度按細度模數(shù)分為粗\ 中、細三級，其細度模數(shù)范圍：μf在3. 70~3. 10為粗砂，μf在3. 00~2. 30為中砂，μf在2. 20~ 1. 60為細砂，μf在1. 50~0. 70為特細砂。

　　根據0.60mm篩孔的累計篩余量分成三個級配區(qū)(表1-17)，混凝土用砂的顆粒 級配，應處于表1-17中任何一個級配區(qū)以內。砂過粗(細度模數(shù)大于3. 7)配成的混 凝土，其拌合物的和易性不易控制，且內摩擦大，不易振搗成型;砂過細(細度模數(shù)小于0. 7)配成的混凝土，既要增加較多的水泥用繭，而且強度顯著降低。所以這兩種砂未 包括在級配區(qū)內。

　　砂顆粒級配區(qū) 表1-17

　　注：①砂的實際顆粒級配與表中所列數(shù)字相比，除4. 75mm和0.60mm篩號外，可以略有超出，但超出總量應小于5%。

　?、贗區(qū)人工砂中0.15mm篩孔的累計篩余可以放寬到100~邸， II區(qū)人工砂中0.15mm篩孔的累計篩余可以放寬到100~80，田區(qū)人工砂中0.15mm篩孔的累計篩余可以放寬到100~75。

　　如果砂的自然級配不合適，不符合級配區(qū)的要求，這時就要采用人工級配的方法來改善。最簡單的措施是將粗、細砂按適當比例進行試配，摻合使用。 為調整級配，在不得已時，也可將砂加以過篩，篩除過粗或過細的顆粒。 配制混凝土時宜優(yōu)先選用H區(qū)砂;當采用I區(qū)砂時，應提高砂率，并保持足夠的水泥用量，以滿足混凝土的和易性要求;當采用囚區(qū)砂時，宜適當降低砂率，以保證混凝土的 強度。對于泵送混凝士，宜選用中砂。

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