2015一級(jí)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(dòng)性，便于施工操作。水泥漿硬化后，則將砂、石骨料膠結(jié)成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的整體。砂、石一般不參與水泥與水的化學(xué)反應(yīng)，主要作用是節(jié)約水泥、承擔(dān)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(shù)要求

　　1.水泥

　　采用何種水泥，應(yīng)根據(jù)混凝土工程特點(diǎn)和所處的環(huán)境條件。原則上是配制高強(qiáng)度等級(jí) 的混凝土，選用高強(qiáng)度等級(jí)水泥;配制低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，選用低強(qiáng)度等級(jí)水泥。用高強(qiáng)度等級(jí)水泥配制低強(qiáng)度等級(jí)混凝土?xí)r，會(huì)使水泥用量偏少，影響和易性及密實(shí) 度，所以應(yīng)摻入一定數(shù)量的混合材料。須用低強(qiáng)度等級(jí)水泥配制高強(qiáng)度等級(jí)混凝土?xí)r，使 水泥用量過多，不經(jīng)濟(jì)，而且要影響混凝土其他技術(shù)性質(zhì)。

　　2.細(xì)骨料

　　粒徑在0.15~5.0mm之間的骨料稱為細(xì)骨料，一般有河砂、海砂、山砂、機(jī)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(jí)配好的為35% ~37%。

　　配置混凝土?xí)r所采用的細(xì)骨料，應(yīng)滿足《建筑用砂》 (GB/T 14684-2001)的要求。

　　(1)有害雜質(zhì)

　　配制混凝土的細(xì)骨料要求清潔不含雜質(zhì)，以保證混凝土的質(zhì)量。但砂中常含一些有害雜 質(zhì)，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(jié)，降低混凝土的強(qiáng)度;同時(shí)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(jī)雜質(zhì)、硫化物及硫酸鹽，它們對(duì)水泥有腐蝕作用。

　　對(duì)砂中的無定形二氧化硅含量有懷疑時(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的使用條件，進(jìn)行專門試 驗(yàn)測(cè)定其堿骨料反應(yīng)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(jié)較好，用它拌制的混凝土強(qiáng)度較高，但拌合物的流動(dòng)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(jié)較差，用來拌制混凝土，混凝土的強(qiáng)度則較低，但拌合物的流動(dòng)較好。

　　(3)砂的顆粒級(jí)配及粗細(xì)程度

　　砂的顆粒級(jí)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(dá)到節(jié)約水泥和提高強(qiáng)度的目的，就應(yīng)盡量減小砂粒之間的空隙。

　　砂的粗細(xì)程度是指不同粒徑的砂粒混合在一起后的總體的粗細(xì)程度，通常有粗砂、中砂與細(xì)砂之分。在相同質(zhì)量條件下，細(xì)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(xì)砂所需的水泥漿要省。

　　砂的顆粒級(jí)配和粗細(xì)程度，常用篩分析的方法進(jìn)行測(cè)定。用級(jí)配區(qū)表示砂的顆粒級(jí) 配，用細(xì)度模數(shù)表示砂的粗細(xì)。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(biāo)準(zhǔn)篩，將500g的干砂試樣由粗 到細(xì)依次過篩，然后稱得余留在各個(gè)篩上的砂的質(zhì)量，并計(jì)算出各篩上的分計(jì)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(jì)篩余百分率Al 、A2、A3、A4、A5、A6 (各個(gè)篩和比該篩粗的所有分計(jì)篩余百分率相加在一起)。

　　細(xì)度模數(shù)(μr)愈大，表示砂愈粗。普通混凝土用砂的粗細(xì)程度按細(xì)度模數(shù)分為粗\ 中、細(xì)三級(jí)，其細(xì)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(xì)砂，μf在1. 50~0. 70為特細(xì)砂。

　　根據(jù)0.60mm篩孔的累計(jì)篩余量分成三個(gè)級(jí)配區(qū)(表1-17)，混凝土用砂的顆粒 級(jí)配，應(yīng)處于表1-17中任何一個(gè)級(jí)配區(qū)以內(nèi)。砂過粗(細(xì)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(nèi)摩擦大，不易振搗成型;砂過細(xì)(細(xì)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(qiáng)度顯著降低。所以這兩種砂未 包括在級(jí)配區(qū)內(nèi)。

　　砂顆粒級(jí)配區(qū) 表1-17

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

　　②I區(qū)人工砂中0.15mm篩孔的累計(jì)篩余可以放寬到100~邸， II區(qū)人工砂中0.15mm篩孔的累計(jì)篩余可以放寬到100~80，田區(qū)人工砂中0.15mm篩孔的累計(jì)篩余可以放寬到100~75。

　　如果砂的自然級(jí)配不合適，不符合級(jí)配區(qū)的要求，這時(shí)就要采用人工級(jí)配的方法來改善。最簡單的措施是將粗、細(xì)砂按適當(dāng)比例進(jìn)行試配，摻合使用。 為調(diào)整級(jí)配，在不得已時(shí)，也可將砂加以過篩，篩除過粗或過細(xì)的顆粒。 配制混凝土?xí)r宜優(yōu)先選用H區(qū)砂;當(dāng)采用I區(qū)砂時(shí)，應(yīng)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(dāng)采用囚區(qū)砂時(shí)，宜適當(dāng)降低砂率，以保證混凝土的 強(qiáng)度。對(duì)于泵送混凝士，宜選用中砂。

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