项目3 混凝土工程施工材料（课件）- 《建筑材料》同步教学（重庆大学版）

项目1 建筑材料 主要内容 混凝土组成材料技术性质 混凝土技术性质 混凝土配合比设计 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 项目1 建筑材料 学习目标 掌握混凝土组成材料的技术性质 掌握混凝土的技术性质及其测定方法 掌握混凝土配合比设计方法和步骤 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 任务一 认识混凝土 混凝土是由胶凝材料、骨料和水，必要时掺入化学外加剂和矿物质混合材料，按适当比例配合，拌制成拌合物，经硬化而成的人造石材。 普通混凝土是由水泥作为胶凝材料、石子和砂为粗细骨料和水，必要时掺入化学外加剂和矿物质混合材料，按适当比例配合，拌制成拌合物，经硬化而成的人造石材。也是工程中应用最为广泛的。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 一、混凝土分类 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 超干硬性混凝土 特干硬性混凝土 干硬性混凝土 半干硬性混凝土 低塑性混凝土 塑性混凝土 流动性混凝土 大流动性混凝土 流态混凝土 按流动性分 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 二、混凝土特点 混凝土的优点： （1）原材料丰富，成本低，砂石等材料占80%以上； （2）凝结前具有良好的可塑性； （3）硬化后具有较高的强度和耐久性； （4）与钢筋有牢固的粘接力； （5）可根据不同的要求，通过调整配合比得到不同性能的混凝土； （6）可利用工业废料，利于环境保护。 混凝土的缺点： （1）自重大； （2）比强度低、属刚性材料，抗拉强度低； （3）硬化速度慢，生产周期长； （4）强度波动因素多； （5）导热系数大。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 普通混凝土是由水泥、粗骨料（碎石或卵石）、细骨料（砂）和水拌和，经硬化而成的一种人造石材。 普通混凝土结构示意图 1—石子 2—砂子 3—水泥浆 4—气孔 各组成材料的作用： 粗骨料（碎石或卵石）在混凝土中起总体的骨架作用，并抑制水泥的收缩； 砂、水泥和水形成水泥砂浆，包裹在粗骨料表面并填充骨料间的空隙，使混凝土具有流动性和可塑性。 任务二 混凝土的组成材料 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 一、 普通混凝土的组成材料——水泥 （一） 水泥品种的选择 一般可采用六大品种的硅酸盐类水泥，必要时也可采用快硬水泥、铝酸盐水泥等。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 分类： （占我国水泥产量的90％） 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 “两磨一烧”工艺流程 一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺 石灰石 粘 土 铁矿粉 生 料 石 膏 硅酸盐水泥 混合材料 熟 料 按比例混合 磨细 1350℃～1450℃ 煅烧 磨细 缓凝剂,延缓凝结时间 活性混合材料和非活性混合材料 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 11 水泥强度等级的选择 水泥强度等级应与所配制的混凝土强度等级相适应。 预配混凝土强度等级 所选水泥强度等级 预配混凝土强度等级 所选水泥强度等级 C7.5～C25 32.5 C50～C60 52.5 C30 32.5、42.5 C65 52.5、62.5 C35～C45 42.5 C70～C80 62.5 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 普通混凝土的细骨料主要采用天然砂和人工砂。 天然砂是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。按产源不同，天然砂分为山砂、河砂和海砂。 人工砂是经除土处理的机制砂、混合砂的统称。 二、 普通混凝土的组成材料——砂 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 三、普通混凝土的组成材料——石子 普通混凝土常用的粗骨料分为卵石和碎石两类。 卵石是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的，粒径大于4.75mm的岩石颗粒。按产源不同可分为河卵石、海卵石、山卵石等。 碎石是天然岩石或卵石经机械破碎、筛分制成的，粒径大于4.75mm的岩石颗粒。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 1、外加剂的分类 根据其主要功能可分为四类： (1) 改善混凝土拌和物流变性能的外加剂。包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。 (2) 调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。 (3) 改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂和阻锈剂、减缩剂等。 (4) 改善混凝土其他性能的外加剂。包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。 四、普通混凝土的组成材料——外加剂 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 任务二 硅酸盐水泥——技术性质 化学性质：化学组成成分 物理性质：细度、凝结时间、体积安定性 力学性质：强度和强度等级 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 主要技术性质 细度 体积 安定性 凝结 时间 强度 成分 标准稠度 用水量 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 一、各成分含量(化学性质) 技术性质 质 量 标 准 不溶物 Ⅰ型：不溶物不得超过0.75％；Ⅱ型：不溶物不得超过1.50％ 烧失量 Ⅰ型：烧失量不得大于3.0％；Ⅱ型：烧失量不得大于3.5％ 氧化镁 水泥中氧化镁含量不宜超过5.0％。如果水泥经压蒸法检验安定性合格，则水泥中氧化镁含量可放宽至6.0％ 三氧化硫 3.5％ 碱含量 水泥中碱含量按Na2O＋0.658K2O计算值来表示。若使用活性集料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60％或由供需双方商定 注：表中百分数均为质量百分数。 不溶物——水泥经酸和碱处理后,煅烧过程中存留的残渣，不溶物的含量会影响水泥的粘结质量。 烧失量——水泥煅烧不理想或者受潮后，会导致烧失量增加, 因此烧失量是检验水泥质量的一项指标。 不合格品 废品 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 二、细度 筛析法；0.08mm方孔筛筛余量—— （适用于其它水泥） 比表面积法；比表面积 ——（适用于硅酸盐水泥） 方法和指标 定 义： 细度－－指水泥颗粒的粗细程度。 缺点: 越细 优点： 总表面积越大，硬化收缩越大； 易受潮而降低活性；成本越高。 与水发生水化反应的 速度越快， 水泥石的早期强度越高。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 三、凝结时间 定义 水泥全部加入水中 开始失去可塑性 完全失去可塑性 初凝 终凝 水泥加水拌和至水泥浆失去可塑性所需的时间,称为凝结时间。 水泥的凝结时间分初凝时间和终凝时间 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 国标 规定：凡初凝时间不符合规定的水泥为废品；终凝时间不符合规定的水泥为不合格品。为什么？ 答： 水泥凝结时间的规定是为了有足够的时间进行施工操作和硬化的混凝土质量； 初凝时间太短，来不及施工，水泥石结构疏松、性能差，水泥无使用价值，即为废品； 终凝时间太长，强度增长缓慢，也会影响施工工期，即为不合格品。 动画 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 四、硅酸盐水泥的标准稠度用水量 定义 不同的水泥品种，标准稠度用水量各不相同，一般在 24%～33%之间。 例：A水泥的标准稠度用水量为27%，B水泥的标准稠度 用水量为30%。 % 100 = 水泥用量 用水量 水泥的标准稠度用水量 不是质量指标，而是试验指标 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 五、硅酸盐水泥的体积安定性 定义 水泥的体积安定性－－指水泥硬化后体积变化是否均匀的性质。 水泥硬化后体积发生不均匀膨胀， 导致水泥石开裂、翘曲等现象。 否则，为良好。 不良： 良好： 注意：安定性不良的 水泥为废品水泥， 严禁在工程中使用。 干缩？ 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 五、硅酸盐水泥的体积安定性 讨论与分析 引起安定性不良的原因有哪些 熟料中含有过多的游离MgO; 熟料中含有过多的游离CaO; 石膏掺量过多。 GB规定 用沸煮法检验必须合格； 熟料中MgO含量≯5%； 熟料中SO3含量≯3.5%； CaSO4·2H2O 返回 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 检验方法——软练胶砂法，分别测量抗压强度和抗折强度。 试件尺寸：4040160mm 棱柱体； 胶砂配比： 水泥 : ISO标准砂 : 水= 1 : 3 : 0.5； 振动成型： 在频率为2800~3000次/min，振幅0.75mm的振实台上成型。振动时间120s。 试件养护： 在20 C 1C，相对湿度不低于90%的雾室或养护箱中24h，然后脱模在20C 1 C的水中养护至测试龄期； 六、硅酸盐水泥的强度与强度等级 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 GB规定 强度是水泥力学性质的一项重要指标，是确定水泥强度等级的依据。 硅酸盐水泥各等级、各龄期的强度值(GB175—2007) 品种 强度等级 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa) 3d 28d 3d 28d 硅 酸 盐 水 泥 42.5 17.0 42.5 3.5 6.5 42.5R 22.0 42.5 4.0 6.5 52.5 23.0 52.5 4.0 7.0 52.5R 27.0 52.5 5.0 7.0 62.5 28.0 62.5 5.0 8.0 62.5R 32.0 62.5 5.5 8.0 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 废品水泥和不合格水泥 GB175-2007《通用硅酸盐水泥》规定： 凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合 本标准规定时，均为废品。 凡细度、终凝时间中任一项不符合本标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标时为不合格品。 水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号不全的也属于不合格品。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 1.凝结硬化的概念 水泥浆通过水泥熟料矿物的水化反应、凝结硬化过程变成坚硬固体—复杂的物理化学变化过程。 凝结——水泥与水拌合后最初形成可塑浆体，随着时间增长，水泥浆变稠，失去可塑性，但还不具备强度，此过程即为“凝结”； 硬化——随后产生明显的强度，并逐渐发展而成为坚硬固体，这个过程即为“硬化”。 任务二 深化认识，做好水泥的质量把控、正确选用 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 硅酸盐水泥的凝结硬化过程可分为： 初始反应期、潜期、凝结期、硬化期4个阶 a.分散在水中未水化的水泥颗粒； b.在水泥颗粒表面形成水化物膜层； c.膜层长大并互相连接（凝结）； d.水化物进一步发展，填充毛细孔（硬化）； 1－水泥颗粒；2－水份； 3－凝胶；4－晶体； 5－水泥颗粒的未水化内核； 6－毛细孔 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 2.熟料矿物的水化反应 硅酸三钙 2（3CaO·SiO2）＋6H2O == 3CaO·2SiO2·3H2O＋3Ca（OH）2 硅酸二钙 2（2CaO·SiO2）＋4H2O == 3CaO·2SiO2·3H2O＋Ca（OH）2 铝酸三钙 3CaO·Al2O3＋H2O == 3CaO·Al2O3·6H2O 3CaO·Al2O3·6H2O＋3（CaSO4·2H2O）＋19H2O == 3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O 铁铝酸四钙 4CaO·Al2O3·Fe2O3＋7H2O =3CaO·Al2O3·6H2O＋CaO·Fe2O3·H2O 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 二、水泥熟料的矿物组成及其特性 熟料的矿物组成 硅酸盐水泥熟料主要含有四种矿物： 矿物名称 缩写 分子式 矿 物 式 硅酸三钙 C3S Ca3SiO5 3CaO·SiO2 硅酸二钙 C2S Ca2SiO4 2CaO·SiO2 铝酸三钙 C3A Ca3Al2O6 3CaO·Al2O3 铁铝酸四钙 C4AF Ca2(Al,Fe)2O5 4CaO·Al2O3·Fe2O3 注意 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 31 水泥熟料矿物的主要特性 矿物组成 硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙 C3S C2S C3A C4AF 水化速度 快 慢 最快 快 水化热 多 少 最多 中 强度 高 早期低后期高 低 低 耐化学侵蚀 中 良 差 优 干缩性 中 最小 大 小 二、熟料的矿物组成及其特性 强度 水化热 后期强度 凝结速度最快 水化热最多 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 C3A含量多，凝结硬化快，反之亦然。 掺加混合材，熟料减少，凝结硬化速度减慢。 石膏可以使水泥浆体缓凝。（缓凝剂） 细度越小，水化反应越快，凝结硬化越快。 水灰比越大，浆体需填充的孔隙越多，凝结硬化速度越慢。 提高温度，加快水泥的凝结硬化；保持足够的水分有利于水泥的凝结硬化 龄期，28d前快 外加剂（缓凝剂和促凝剂） 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 三、水泥石的腐蚀及防止 水泥石腐蚀的方式 （1）软水侵蚀（溶出性侵蚀） （2）酸的腐蚀（溶解性化学腐蚀） （3）硫酸盐腐蚀（膨胀性化学腐蚀） （4）强碱腐蚀 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 导致水泥石腐蚀性破坏的原因 外因： 环境中的腐蚀性介质，如：软水；酸、碱、盐的水溶液等。 内因： 水泥石内存在原始裂缝和孔隙，为腐蚀性介质侵入提供了通道； 水泥石内有在某些腐蚀性介质下不稳定的组分，如：Ca(OH)2，水化铝酸钙等； 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 防止水泥石腐蚀的措施 （1）根据工程的环境特点，合理选择水泥品种。 （2）提高混凝土的密实度。 （3）在水泥石结构的表面设置保护层。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 水泥石受酸腐蚀后，表面溶失、脱落 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 四、硅酸盐水泥的特性及应用 凝结硬化快，早期及后期强度均高，适用于有早强要求的工程。 水化热高，不宜用于大体积混凝土工程。但有利于低温季节蓄热法施工。 抗冻性好，适合水工混凝土和抗冻性要求高的工程。 耐腐蚀性差，因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较多。 耐热性差。因水化后氢氧化钙含量高。不适用于承受高温作用的混凝土工程。 耐磨性好，适用于高速公路、道路和地面工程。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （一）砂的粗细程度及颗粒级配 为了节约水泥，并使混凝土结构达到较高密实度，选择骨料时，应尽可能选用总表面积较小、空隙率较小的骨料。 砂子的总表面积与粗细程度有关 空隙率与颗粒级配有关 1.粗细程度 砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合在一起的总体粗细程度。 任务三 普通混凝土用砂石的质量要求与选用 一、细骨料－砂子 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 2.颗粒级配 砂的颗粒级配是指粒径不同的砂粒互相搭配的情况。同样粒径的砂空隙率最大，若大颗粒间空隙由中颗粒填充，空隙率会减小，若再填充以小颗粒，空隙率更小。 骨料颗粒级配示意图 (a)单一粒径 (b)两种粒径 (c)多种粒径 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 3、颗粒的粗细程度与颗粒级配的评定 砂的粗细程度和颗粒级配，常用筛分析方法进行评定。 称取试样500g，将试样倒入按孔径大小从上到下组合的套筛(附筛底)上进行筛分，然后称取各筛上的筛余量，计算各筛的分计筛余百分率a1、a2、a3、a4、a5、a6及累计筛余百分率A1、A2、A3、A4、A5、A6。 累计筛余率与分计筛余率计算关系 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 砂的粗细程度用细度模数Mx表示: 建筑用砂按细度模数分为粗、中、细、特细砂四级，其细度模数分别为： 粗砂：3.7～3.1； 中砂：3.0～2.3 ； 细砂：2.2～1.6 ； 特细砂：1.5～0.7 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 砂的颗粒级配用级配区表示，以级配区或级配曲线判定砂级配的合格性。根据600μm筛的累计筛余百分率分成3个级配区。以累计筛余百分率为纵坐标，筛孔尺寸为横坐标，可以画出砂子3个级配区的级配曲线。 建筑用砂的颗粒级配(GB/T 14684-2001) 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 以累计筛余百分率为纵坐标，筛孔尺寸为横坐标，可以画出砂子3个级配区的级配曲线。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （二）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75μm的颗粒含量。 石粉含量是指人工砂中粒径小于75μm的颗粒含量。 泥块含量是指砂中原粒径大于1.18mm，经水浸洗、手捏后小于600μm的颗粒含量。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （三）有害物质 国家标准规定砂中不应混有草根、树叶、塑料、煤块、炉渣等杂物。 砂中如含有云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐等，其含量应符合相关规定。 光滑、片状，影响混凝土的强度和耐久性 强度低，成型时易上浮，影响混凝土强度和表面质量 影响水泥的 正常水化 对水泥石有侵蚀作用 对钢筋有锈蚀作用 砂中有害物质含量 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （四）坚固性 砂的坚固性是指砂在自然风化和其他外界物理、化学因素作用下，抵抗破裂的能力。 天然砂采用硫酸钠溶液法进行试验，砂样经5次循环后其质量损失应符合相关规定。 坚固性指标(JGJ52—2006) 表5-6 人工砂采用压碎指标法进行试验，压碎指标值应符合相关规定。 人工砂的总压碎值指标应小于30%。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （五）表观密度、堆积密度、空隙率 砂的表观密度、堆积密度、空隙率应符合如下规定： 表观密度大于2500kg/m3； 松散堆积密度大于1350kg/m3； 空隙率小于47%。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （六）碱集料反应 碱集料反应是指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与集料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应。 经碱集料反应试验后，由砂制备的试件无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定的试验龄期膨胀率应小于0.10%。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 二、粗骨料－石子 （一）最大粒径和颗粒级配 混凝土用骨料对其颗粒级配和粗细程度的要求是： （1）总孔隙率小（孔隙率取决于颗粒级配）。 （2）总表面积小（总表面积用最大粒径来衡量）。 1.最大粒径Dmax 粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。 粗骨料的最大粒径增大，则其总表面积相应减小，包裹粗骨料所需的水泥浆量就减少，可节约水泥；或者在一定和易性和水泥用量条件下，能减少用水量而提高混凝土强度。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 二、粗骨料－石子 （一）最大粒径和颗粒级配 但粒径＞37.5mm时，骨料与水泥砂浆的粘结面积下降造成混凝土的强度下降。 但粗骨料的最大粒径不是越大越好。规范规定： （1）不超过结构最小截面尺寸的1/4； （2）不超过钢筋最小净距的3/4； （3）对混凝土实心板，不宜超过板厚1/3，且不超过40mm； （4）对于泵送混凝土，碎石最大粒径与输送管道内径之比不超过1:3，卵石不超过1:2.5。 （5）高强混凝土：最大粒径≤19mm或16mm 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （二）含泥量和泥块含量 粗骨料中含泥量是指粒径小于75μm的颗粒含量。 泥块含量是指原粒径大于4.75mm，经水浸洗、手捏后小于2.36mm的颗粒含量。 含泥量和泥块含量(JGJ52-2006) 混凝土强度等级 ≥C60 C55～C30 C25 含泥量（按质量计，%） ≤0.5 ≤1.0 ≤2.0 泥块含量（按质量计，%） ≤0.2 ≤0.5 ≤0.7 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （三）针片状颗粒含量 卵石和碎石颗粒的长度大于该颗粒所属相应粒级的平均粒径2.4倍者为针状颗粒。 厚度小于平均粒径0.4倍者为片状颗粒(平均粒径指该粒级上、下限粒径的平均值)。 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(JGJ52-2006) 混凝土强度等级 ≥C60 C55～C30 C25 针片状颗粒含量（按质量计，%） ≤8 ≤15 ≤25 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （四）有害物质 卵石和碎石中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物。 卵石和碎石中如含有有机物、硫化物及硫酸盐，其含量应符合相关规定。 有害物质含量(JGJ52-2006) 混凝土强度等级 ≥C60 C55～C30 C25 含泥量（按质量计，%） ≤0.5 ≤1.0 ≤2.0 泥块含量（按质量计，%） ≤0.2 ≤0.5 ≤0.7 硫化物及硫酸盐（折算成SO3按质量计，%） ≤1.0 卵石中有机物含量(用比色法试验) 颜色不应深于标准色.当颜色深于标准色时,应配制成混凝土进行强度对比试验,抗压强度比不应低于0.95 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （五）坚固性 坚固性是指卵石、碎石在自然风化和其他外界物理化学因素作用下抵抗破裂的能力。 采用硫酸钠溶液法进行试验，卵石和碎石经5次循环后，其质量损失应符合相关规定。 坚固性指标(JGJ52-2006) 混凝土强度等级 ≥C60 C55～C30 C25 含泥量（按质量计，%） ≤0.5 ≤1.0 ≤2.0 泥块含量（按质量计，%） ≤0.2 ≤0.5 ≤0.7 硫化物及硫酸盐（折算成SO3按质量计，%） ≤1.0 卵石中有机物含量(用比色法试验) 颜色不应深于标准色.当颜色深于标准色时,应配制成混凝土进行强度对比试验,抗压强度比不应低于0.95 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （六）强度 配制混凝土要求的粗骨料必须具有足够的强度。碎石的强度可用岩石的抗压强度和压碎值指标表示。岩石的抗压的强度应比所配制的混凝土强度至少高20%。当混凝土强度等级大于或等于C60时，应进行岩石抗压强度检验。 1. 岩石抗压强度 岩石抗压强度是将母岩制成50mm×50mm×50mm的立方体试件或50mm×50mm的圆柱体试件，测得的其在饱和水状态下的抗压强度值。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （七）碱集料反应 经碱集料反应试验后，由卵石、碎石制备的试件无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定的试验龄期的膨胀率应小于0.10%。 有关碱骨料反应的详细内容将在混凝土的耐久性中讲解。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 一、混凝土拌合物的和易性 二、混凝土强度 三、混凝土变形 四、混凝土耐久性 混凝土的性质包括混凝土拌合物的和易性、混凝土强度、变形性及耐久性等。 混凝土各组成材料按一定比例搅拌后，尚未凝结硬化的材料称为混凝土拌合物，也称混凝土混合料、新拌混凝土。 任务四 混凝土施工现场相关技术性质及检测 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 一、混凝土拌合物的和易性 （一）和易性概念 和易性又称工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工条件下，便于各种施工工序的操作，以保证获得均匀密实的混凝土的性能。 和易性是一项综合技术指标，包括流动性（稠度）、粘聚性、保水性三个主要方面。 1. 流动性 是指拌合物在自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并均匀密实地填充整个模型的性能。流动性好的混凝土拌合物操作方便、易于捣实和成型。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 2. 粘聚性 是指拌合物在施工过程中，各组成材料互相之间有一定的粘聚力，不出现分层离析，保持整体均匀的性能。 3. 保水性 保水性是指拌合物保持水分，不致产生严重泌水的性质。 泌水会在混凝土中形成贯穿的毛细孔道，影响混凝土的强度和耐久性能。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （二）和易性测定 《普通混凝土拌合物性能试验方法》(GB/T 50080)规定采用坍落度及坍落扩展度试验和维勃稠度试验进行评定。 对于流动性较大的混凝土，测定坍落扩展度。 对于干硬性混凝土，和易性测定常采用维勃稠度试验。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （二）和易性测定 1、坍落度及坍落扩展度试验 混凝土拌合物的坍落度应在一个适宜的范围内。其值可根据工程结构种类、钢筋疏密程度及振捣方法按下表选用。 混凝土浇筑时的坍落度 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （三）影响混凝土和易性的主要因素（内因、外因） 1.水泥浆的数量 2.水泥浆的稠度 3.砂率(βS) 4.原材料的性质 5.其他因素 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 65 （三）影响混凝土和易性的主要因素 1.水泥浆的数量 在水灰比不变的条件下，增加混凝土单位体积中的水泥浆数量，能使骨料周围有足够的水泥浆包裹，改善骨料之间的润滑性能，从而使混凝土拌合物的流动性提高。但水泥浆数量不宜过多，否则会出现流浆现象，粘聚性变差，浪费水泥，同时影响混凝土强度。 也有称单位用水量定则，即在一定范围内，混凝土的流动性主要取决于单位用水量。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （三）影响混凝土和易性的主要因素 2.水泥浆的稠度 水泥浆的稠度主要取决于水灰比(1m3混凝土中水与水泥用量的比值)大小。水灰比过大，水泥浆太稀，产生严重离析及泌水现象；过小，因流动性差而难于施工，通常水灰比在0.40~0.75之间，并尽量选用小的水灰比。 水灰比的大小是由混凝土的强度和耐久性要求确定的。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （三）影响混凝土和易性的主要因素 3.砂率（βS） 砂率是指混凝土内砂的质量占砂、石总量的百分比。 因而，存在一个最佳的砂率。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 3.砂率（βS） 最佳砂率又称合理砂率，具有二个概念： （1）在用水量及水泥用量一定的条件下，使混凝土拌合物获得最大的流动性，并保持良好的粘聚性和保水性的砂率。 （2）在保证良好和易性的同时，使水泥用量最少时的砂率。 砂率与坍落度关系 (水及水泥用量不变) 砂率与水泥用量关系 (坍落度不变) 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 3.砂率（βS） 合理砂率一般通过试验确定，在不具备试验的条件下，可参考下表选取。 混凝土砂率(%) 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （三）影响混凝土和易性的主要因素 4、原材料的性质 水泥品种 如粉煤灰水泥易泌水、火山灰水泥保水性好，但流动性小。 需水量，需水量大的水泥配制的混凝土其坍落度较小。 骨料 如其他条件相同，卵石混凝土比碎石混凝土流动性大，级配好的比级配差的和易性好。 细砂配置的混凝土流动性较差。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （三）影响混凝土和易性的主要因素 5、其他因素 外加剂：拌制混凝土时，掺入少量外加剂，有利于改善和易性 。 引气剂、减水剂 温度：混凝土拌合物的流动性随温度的升高而降低。 时：随着时间的延长，拌和后的混凝土坍落度逐渐减小。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 二、混凝土强度 （一）有关混凝土强度的几个概念 1. 混凝土立方体抗压强度 《普通混凝土力学性能试验方法》(GB/T 50081—2002)规定，制作150mm×150mm×150 mm的标准立方体试件，在标准条件(温度20±2℃，相对湿度95%以上)下或在温度为20±2℃的不流动的Ca(OH)2饱和溶液中养护到28d，所测得的抗压强度值为混凝土立方体抗压强度，以fcu表示。 当采用非标准尺寸(边长为100mm、200mm)试件时，应换算成标准试件的强度。换算方法是将所测得的强度乘以相应的换算系数。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 二、混凝土强度 （一）有关混凝土强度的几个概念 强度换算系数(GB/T 50081—2002) 可见：相同的混凝土，试件尺寸小，测出的强度值高。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （一）有关混凝土强度的几个概念 2. 混凝土轴心抗压强度 混凝土的轴心抗压强度fcp与立方体抗压强度fcu之间具有一定关系，通过大量试验表明：在立方体抗压强度fcu为10~55MPa的范围内，fcp=(0.7~0.8)fcu。 3. 混凝土立方体抗压强度标准值 具有95%保证率的立方体抗压强度。 4. 混凝土强度等级 根据立方体抗压强度标准值。普通混凝土通常划分为C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、 C70、 C75、 C80等14个强度等级(C60以上的混凝土称为高强混凝土)。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （二）影响混凝土强度的主要因素 混凝土强度主要取决于水泥石强度及其与骨料表面的粘结强度。 ·水泥石强度取决于水泥强度等级、水灰比。 ·水泥石与骨料的粘结强度取决于水泥石的强度及骨料的性质（如表面粗糙程度）。 此外，龄期及养护条件等因素对混凝土强度也有较大影响。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （二）影响混凝土强度的主要因素 1. 水泥强度等级和水灰比 水灰比相同时，水泥强度等级越高，混凝土强度也越大。 水泥强度等级相同时，水灰比越小，混凝土强度也越高。 混凝土强度与水灰比呈曲线关系，而与灰水比呈直线关系。 其中： fce—水泥的实际强度MPa C/W—灰水比 与粗骨料的种类有关 无试验资料时： 碎石： 分别取0.46、0.07 卵石： 分别取0.48、0.33 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （二）影响混凝土强度的主要因素 2. 粗骨料的颗粒形状和表面特征 粗骨料对混凝土强度的影响主要表现在颗粒形状和表面特征上。反映在 的取值。 当粗骨料中含有大量针片状颗粒及风化的岩石时，会降低混凝土强度。碎石表面粗糙、多棱角，与水泥石粘结力较强，而卵石表面光滑，与水泥石粘结力较弱。 因此，水泥强度等级和水灰比相同时，碎石混凝土强度比卵石混凝土的高些。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （二）影响混凝土强度的主要因素 3. 养护条件 试验表明，保持足够湿度时，温度升高，水泥水化速度加快，强度增长也快。 《混凝土结构工程施工质量验收规范》规定，在混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以覆盖并保湿养护。 混凝土强度与 保持潮湿时间的关系 1—长期保持潮湿 2—保持潮湿14d 3—保持潮湿7d 4—保持潮湿3d 5—保持潮湿1d 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 3. 养护条件 温度、龄期对混凝土强度影响参考曲线 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （二）影响混凝土强度的主要因素 4. 龄期 混凝土在正常养护条件下，其强度随龄期增长而提高。在最初3~7d内，强度增长较快，28d后强度增长缓慢。 混凝土强度的发展大致与龄期的对数成正比关系： 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 二、混凝土强度 （三）提高混凝土强度的措施 （1）采用高强度等级水泥。 （2）采用干硬性混凝土。 （3）采用蒸汽或蒸压养护 。 （4）采用机械搅拌和振捣 。 （5）掺入减水剂或早强剂。 捣实方法对混凝土强度的影响 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 三、混凝土耐久性 （一）混凝土耐久性概念 （二）提高混凝土耐久性措施 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 (一）抗蚀性 腐蚀的类型通常有淡水腐蚀、硫酸盐腐蚀、溶解性化学腐蚀、强碱腐蚀、抗氯离子渗透等。 混凝土的抗侵蚀性与密实度有关，同时，水泥品种、混凝土内部孔隙特征对抗腐蚀性也有较大影响。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （二）抗碳化能力 碳化是指混凝土中水泥的水化产物。 形成的碳酸钙较氢氧化钙强度高、硬度大且耐腐蚀，填充在毛细孔中，对混凝土是有利的。但由于碳化（中性化）降低了混凝土中的碱度，对钢筋混凝土是不利的，必须设置足够的钢筋保护层。 影响抗碳化能力的因素有：水泥的品种（混凝土中氢氧化钙的含量）、混凝土的密实程度等。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （三）碱骨料反应 碱骨料反应是指水泥中的碱Na2O、K2O与骨料中的活性成分（最常见的是活性二氧化硅）发生化学反应，在骨料表面生成复杂的碱-硅酸凝胶，该凝胶吸水后体积可膨胀3倍以上，从面导致混凝土的开裂。 产生碱骨料反应并造成破坏作用应具备的条件： （1）水泥中碱含量大； （2）骨料中含有一定的活性成分； （3）有水分存在，且混凝土中的碱骨料反应产物能吸到水。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （二）提高混凝土耐久性措施 （1）根据工程所处环境及要求，合理选择水泥品种。 （2）控制水灰比及保证足够的水泥用量。 （3）改善粗细骨料的颗粒级配。 （4）掺加外加剂，以改善抗冻、抗渗性能。 （5）加强浇捣和养护，以提高混凝土强度及密实度，避免出现裂缝、蜂窝等现象。 （6）采用浸渍处理或用有机材料作防护涂层。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （二）提高混凝土耐久性措施 混凝土的最大水灰比和最小水泥用量 (JGJ 55—2000) 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 任务五 完成混凝土配合比设计 一、混凝土配合比设计的方法和步骤 （一）按照已选择的原材料性能及混凝土的技术要求进行初步计算，得出“初步配合比”； （二）经过试验室试拌调整，满足和易性要求，得出“基准配合比”； （三）经过强度检验(如有抗渗、抗冻等其他性能要求，应当进行相应的检验，即定水灰比)，定出满足设计和施工要求并比较经济的“试验室配合比”(也叫设计配合比)； （四）根据现场砂、石的实际含水率，对试验室配合比进行调整，求出“施工配合比”。 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （一）计算初步配合比 1.确定配制强度(fcu,v) 2.初步确定水灰比(W/C) 回归系数 、 石子品种 系 数 碎石 卵石 0.46 0.48 0.07 0.33 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 3.选择单位用水量(mW0) （1）干硬性和塑性混凝土用水量的确定 a. 水灰比在0.40~0.80范围时，根据粗骨料的品种、粒径及施工要求的混凝土拌合物稠度。 b. 水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土用水量，应通过试验确定。 塑性和干硬性混凝土的单位用水量(JGJ 55—2000) 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 3.选择单位用水量(mW0) （2）流动性和大流动性混凝土的用水量的确定 a.以上表中坍落度90mm的用水量为基础，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg，计算出未掺外加剂时的混凝土的用水量； b. 掺外加剂时的混凝土的用水量可按下式计算： 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 4. 计算单位水泥用量(mC0) 根据已选定的单位用水量(mW0)及初步确定的水灰比(W/C)，可计算出单位水泥用量(mC0)： 5. 选取合理砂率值(βS) 一般应通过试验找出合理砂率，也可按骨料种类、规格及混凝土水灰比。 混凝土砂率(%) 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 6.计算砂、石用量(mS0、mG0) （1）体积法 　 即将混凝土拌合物的体积，看成是各组成材料绝对体积，加上拌合物中所含空气的体积: 再根据已选取的砂率值列出关系式: （2）质量法 　 即假定混凝土拌合物在振捣密实状态下每立方米的质量mCP′为一固定值，再根据已知砂率，列出关系式: 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （二）确定基准配合比 调整的目的：使混凝土拌合物的和易性满足施工需要。 按初步配合比称取下表规定的体积时各组成材料的用量，搅拌均匀后测定其坍落度，同时观察其粘聚性和保水性。 一般出现以下情况： 流动性偏小，但粘聚性和保水性良好； 流动性偏大，但粘聚性和保水性良好； 流动性偏小，且粘聚性和保水性差； 流动性偏大，且粘聚性和保水性差； 调整的方法：可分别通过保持水灰比不变增加水泥浆数量、保持砂率不变增加骨料的用量、适当增加砂率等方法来调整。 混凝土试配时最小拌和量 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （二）确定基准配合比 当试样调整工作完成后，应测出混凝土拌合物的实际表观密度mCP(kg/m3)，,用三联模从测定，并按下式重新计算每立方米混凝土的各项材料用量： 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 （四）计算施工配合比 假定工地上测出砂的含水率为a%、石子含水率为b%，则将上述试验室配合比换算为施工配合比，其材料称量为： 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 感谢垂听！ 项目1 建筑砂浆 项目三 混凝土工程施工材料——混凝土材料组成、选用与配合比 $$