混凝土原材料及配合比

水泥选择应注意的问题



水泥中的MgO含量不得超过5.0%，经压蒸合格后可以 放宽到6.0%。无论外掺和内含均按此要求限定。 水泥中的SO3含量不得超过3.5%， SO3含量对水泥的 强度有较大的影响，每种水泥SO3合适的量有一定差 异，一般来说中热水泥由于其C3A含量较低(≯6%)， 其SO3合适的量要偏低一些，以三峡中使用的石门中 热525#水泥为例，其SO3合适的量在2.5%左右。 从水泥成本角度考虑：有特殊要求的水泥售价较高， 在同强度等级水泥中，中热硅酸盐水泥价格较普通硅 酸盐水泥高，如工程混凝土无其它特殊要求，应尽量 选择价格较低的水泥。
75 787
477
184 846
511
230 787
507
222 913
C4AF
15.4
16.8
18.6
16.6
19.6
121
180
201
197
306
表1-2
序 号 １ 化学成分 ＣａＯ（Ｃ）
水泥熟料的化学成分及作用特点
含量范围 （％） 作用及特点
游离CaO使水泥安定性不良，提高化合CaO含 ６０～６６ 量能增加水泥的强度，加速水泥的硬化过程. 它主要与CaO化合生成硅酸钙，熟料中SiO2含 １９～２４ 量增加，则会使水泥的凝结速度及早期强度 的增长变快，并提高水泥的抗腐蚀性。 它的含量增加时，水泥的凝结及硬化速度变 快，后期强度的增长变慢，并降低水泥的抗 流酸盐性。
表1-3.1
项目 天然砂中含泥量 人工砂中石粉含量 坚固性 云母含量 表观密度 轻物质含量 硫化物及硫酸盐 有机质含量
细骨料（砂）质量要求
指标 ≤3% 6%～17% 备注 含泥量系指粒径小于0.08mm 的细屑 小于0.16mm的颗粒
≤8%
≤10% ≤2% ≥2500 (kg/m3) ≤1% ≤1% 浅于标准色
95
5.0
105
8.0 1.0
115
15.0
三氧化硫，不大于１％
游离氧化钙，不大于１％ 安定性
3.0 1.0 4.0
5.0
Ｆ粉煤灰 Ｃ粉煤灰 Ｃ粉煤灰
1.3

砂石骨料

混凝土中的砂石骨料约占混凝土总体积的80%左右，骨 料的物理力学性能、级配组合和成份直接或间接影响着 混凝土的性能。 在水工混凝土中选择砂石骨料必须质地坚硬、致密、耐 久、无裂缝，骨料中不应含有大量的粘土、淤泥、粉屑、 碎末及有机物或其他有害杂质。在大体积混凝土工程中， 选择骨料时，除考虑软弱颗粒含量外，也要考虑骨料的 弹性性质，总之选择水工混凝土砂石骨料时，应选择既 能提高抗裂能力又能满足强度、抗冻、耐腐以及抗风化 等性能的骨料，需进行技术经济综合考虑。砂的见表13.1、颗粒级配见表1-3.2，粗骨料的质量要求见表1-3.3。
≤3 ≤6 ≥90 ≤10 ≥15 ≤5 ≤5
表1-4
拌制混凝土和砂浆用粉煤灰技术要求
项 目
12.0
技术要求级
25.0 45.0
细度（４５ｍ方孔筛筛余） Ｆ粉煤灰 不大于１％ Ｃ粉煤灰
需水量比，不大于１％
烧失量，不大于１％ 含水量，不大于１％
Ｆ粉煤灰 Ｃ粉煤灰 Ｆ粉煤灰 Ｃ粉煤灰 Ｆ粉煤灰 Ｃ粉煤灰 Ｆ粉煤灰 Ｃ粉煤灰






在我国水工混凝土施工中常用的掺合料有：粉煤灰、 矿渣、火山灰质材料、硅粉和岩石粉等。 粉煤灰： 是从燃煤火电厂锅炉烟道中收集的粉尘，是 一种人工火山灰质材料，具有火山灰活性。粉煤灰混 凝土的早期强度较低，后期强度增长率高。利用粉煤 灰混凝土后期强度可以充分发挥粉煤灰的活性效应。 用于水泥和混凝土中的粉煤灰 技术要求见表1-4。 粒化高炉矿渣粉：凡在高炉冶炼生铁时，所得到硅酸 钙与铝酸钙为主要成份的熔融物，经淬冷成粒后，即 为粒化高炉矿渣，简称矿渣。其主要化学成份是CaO、 SiO2和Al2O3，占总量的90%以上。 矿渣粉能优化混凝土孔结构，提高抗渗性能，降低氯 离子扩散速度，减少体系内的Ca(OH)2，抑制碱骨料


1.2 掺和料
为了改善混凝土性能、减少水泥用量及降低水化热而 掺入混凝土中的活性或惰性材料称为掺合料。 掺合料分活性和非活性两大类。活性掺合料以氧化硅、 氧化铝为主要活性成份，本身不具有或只有极低的胶 凝特性，但在常温下能与水泥水化产物氢氧化钙生成 胶凝性水化物，并在空气中或水中硬化。非活性掺合 料是不具有活性或活性极低的人工或天然的矿物材料。 掺合料品种和掺量选择，应根据当地的资源条件、混 凝土技术要求等通过试验论证确定。
有抗冻要求的混凝土
无抗冻要求的混凝土
视密度小于2000kg/m3 按重量折算成SO3含量 如深于标准色，应配成砂浆进 行对比试验
表1-3.2
筛孔尺寸 （mm） 10.0(圆孔) 5.0(圆孔) 2.5(圆孔) 1.25(方孔)
砂子颗粒级配区
级 配 区
一区 0 10~0 35~5 66~35 二区 累计筛余（％） 0 10~0 25~0 50~10 0 10Biblioteka Baidu0 15~0 25~0 三区
筋锈蚀的作用。硅粉还可以减少混凝土硬化过程中的发热 量。 硅粉活性很高，与高效减水剂联合使用时，可显著提高混 凝土抗压强度。水工混凝土对硅粉的技术要求见表1-5。 表1-5 水工混凝土用硅粉品质指标
项 目 二氧化硅含量（%） 指标 ≥85
含水量（%） 烧失量（%） 火山灰活性指数（%） 45μm筛余量（%） 细度 比表面积（m2/g） 密度（与均值的偏差）（%） 均匀性 细度（与均值的偏差）（%）


反应，提高抗硫酸盐腐蚀能力，使混凝土耐久性得到 较大改善。大掺量矿渣粉可降低混凝土水化热峰值延 迟温峰发生时间。 火山灰质掺合料:凡天然的或人工的以氧化硅、氧化铝 为主要成份的矿物质材料，本身磨细加水拌和并不硬 化，但与气硬性石灰混合后，再加水拌和，则不但能 在空气中硬化，而且能在水中继续硬化者，称为火山 灰质掺合料。 硅粉:硅粉亦称硅灰，是从冶炼硅铁和其他硅金属工厂 的废烟气中经收尘装置收集而得的粉尘。硅粉的颗粒 极细，是水泥粒径的1/50～1/100，其主要成份是二氧 化硅。硅粉掺入混凝土中，能改善新拌混凝土的泌水 性和粘聚性，大幅度提高混凝土的强度及抗渗、抗冲 磨、抗空蚀等性能。还具有抑制碱骨料反应和防止钢
普通水泥 早期强度较高 水化热较大 耐冻性好 耐热性较差 耐腐蚀与耐水性 较差
特 性
适 用 范 围
不 适 用 范 围
快硬早强的工程, 配制高强度等级 砼,预应力构件, 地下工程的喷射 里衬等 大体积砼工程， 受化学侵蚀水及 海水侵蚀的工程 受水压作用的工 程
一般土建工程砼 及预应力钢筋砼 结构,受反复冰 冻作用的结构, 拌制高强度的砼 大体积砼工程， 受化学侵蚀水及 海水侵蚀的工程 受水压作用的工 程
表1-1
成份
3d 7d 28d
水泥矿物成份及其特性
水化热（kJ/kg） 180d 3d 7d 28d 90d 180d
抗压强度（MPa） 90d
C3S
C2S C3A
29.6
1.4 6.0
32.0
2.2 5.2
49.6
4.6 4.0
55.6
19.4 8.0
62.6
28.6 8.0
410
80 712
461
大体积砼结构,耐 热要求的砼结构, 地上地下和水中的 一般砼有抗硫酸盐 侵蚀要求的工程
地下水中大体 积砼结构和有 抗渗要求的砼, 有抗硫酸盐侵 蚀要求的工程
地上地下水 中大体积砼 结构,有抗 硫酸盐侵蚀 要求的工程 有抗碳化要 求的工程， 其它同火山 灰水泥
早期强度要求较高 处在干燥环境 的工程，严寒地区，的工程，有耐 处在水位升降范围 磨性要求的工 内的砼结构 程，其它同矿 渣水泥
0.63(方孔)
0.315(方孔)
85~71
95~80
70~41
92~70
40~16
85~55
0.16(方孔)
100~90
100~90
100~90
表1-3.3
项 目 含泥量 坚固性 硫化物及硫酸盐 含量
粗骨料的质量要求
指 标 备 注 各粒径级均不含有粘土 团粒 有抗冻要求的混凝土 无抗冻要求的混凝土 (按重量折算成SO3) 如深于标准色，应进行 混凝土强度对比试验
水泥的等级


（见P3表3-3）。 水泥是混凝土中水化热的主要来源，如果没有特殊的 原因（如堵漏、抢险等）尽量不选用早强型水泥，避 免因早期发热量高而使用混凝土产生过多的裂缝。 水工混凝土工程量巨大，技术要求高，水泥用量大且 集中，选择水泥时需要从技术、经济和管理上综合进 行考虑，要求厂家尽量固定，水泥品种和强度等级尽 可能单一。
混凝土原材料及施工配合比
工程局2008年项目总工程师及项目后备 总工程师资格培训材料
水电三局勘测设计研究院:谢凯军
介绍内容（一）




1 混凝土原材料简介 1.1 水泥 1.2 掺合料 1.3 砂石骨料 1.4 混凝土外加剂 1.5 水
介绍内容（二）



2 混凝土配合比设计要点 2.1 混凝土单位用水量的确定 2.2 混凝土含砂率 2.3 混凝土配合计算方法 2.4 混凝土配合比的应用及调整 2.5 混凝土的性能试验 2.6 混凝土配合比设计及试验应注意的问题
２
ＳｉＯ（Ｓ）
３
ＡＩ2Ｏ3 （Ａ）
４～７
４ Ｆｅ２Ｏ３（Ｆ）
５ ＭｇＯ（Ｍ）
３～６
＜５
含氧化铁高的水泥比含氧化铝高的水泥有较 好的抗硫酸盐性.
含量过高，会使水泥安定性不良
表1-3
水泥 种类
硅酸盐水泥 早期强度高 水化热较高 抗冻性较好 耐热性较差 耐腐蚀性较差
常用水泥的适用范围
矿渣水泥 早期强度低、后期 强度增长较快,水 化热较低,耐热性 较好,耐硫酸盐侵 蚀和耐水性较好, 抗冻性较差,易泌 水,干缩性大 火山灰水泥 抗渗性好 耐热性较差 不易泌水其它 同矿渣水泥 粉煤灰水泥 干缩性较好， 抗裂性较好， 抗碳化能力 差，其它同 火山灰水泥
碎石或卵石压碎指标与混凝土强度等级的关系
骨料类别
沉积岩 碎石 变质岩或深成的 火成岩 喷出的火成岩 卵 石
压碎指标值（%） C55～C40 ≤10 ≤13 ≤12 ≤12 ≤C35 ≤16 ≤30 ≤20 ≤16
骨料的选择





在一般情况下，骨料的强度越高、性模量越高，而骨料 的弹性模量越高，则用这种骨料制成的混凝土弹性模量 也越高；选择水工混凝土骨料时，不能认为强度越高越 好。骨料的选择原则如下： （1）砂石料以就地取材为原则，用人工骨料应进行技 术经济比较后选定。 （2）应充分利用基坑或地下开挖出来的弃渣加工骨料。 天然骨料中的超径部分，也可以破碎后利用。 （3）在施工条件许可的情况下，粗骨料的最大粒径应 尽量采用较大值，以节约胶凝材料用量。 （4）在选择骨料级配时，应尽可能减少弃料。为满足 骨料级配要求，卵石亦可破碎后使用。
选择骨料应注意的问题

骨料品种对混凝土单位用水量有显著性影响，用水量由 低到高依次为：天然骨料-灰岩人工骨料砂岩人工骨料角砾岩人工骨料-花岗岩人工骨料。 碱-碳酸盐反应“ACR”主要是指混凝土中的碱与含白云 石的石灰岩的骨料反应，由于白云石含粘土，碱离子通 过包裹在细小白云石外的粘土渗入白云石颗粒，使之产 生去白云石化反应，反应产物不能通过粘土向外扩散， 而使骨料膨胀，导致混凝土开裂。根据《水工混凝土试 验规程》的有关规定，采用“岩石柱法”进行检验。
D20、D40粒径级≤1%D80、D150 （或D120）粒径级≤0.5% ≤5% ≤12% ≤0.5%
有机质含量
表观密度 吸水率 针片状颗粒含量
浅于标准色
≥2550 (kg/m3) ≤2.5% ≤15%
经试验论证，可以放宽 至25%
骨料的强度要求

粗骨料的强度要求 采用直径与高均为50mm的圆柱体 或长、宽、高均为50mm的立方体岩石样品进行试验。 在水饱和状态下，其抗压强度不应小于45MPa，与混 凝土抗压强度之比不应小于1.5倍。用压碎指标控制时， 应符合表3-14要求。
介绍内容（三）



3 高性能混凝土简介 3.1 何谓高性能混凝土 3.2 混凝土环境作用类别 3.3 高性能混凝土主要性能 3.4 高性能混凝土的施工
1 混凝土原材料简介

1.1 水泥 水工混凝土常用的水泥有：硅酸盐水泥、普通硅酸盐 水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸 盐水泥、中热和低热矿渣硅酸盐水泥等，此外还有快硬硅 酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、铝酸盐水泥、膨胀水泥等 （P1表3-1）。当混凝土骨料中含有碱活性骨料时，应采 用低碱水泥（如中、低热水泥等）。水泥中矿物成份的及 其特性见表1-1；水泥熟料的化学成分及特点见表1-2；水 工混凝土常用水泥的适用范围见表1-3。为了加快工程施 工，防止大体积混凝土产生裂缝，国内工程上采用了硫酸 盐型的低热微膨胀水泥和MgO型的的延迟性膨胀水泥。