原材料基础知识

预拌混凝土一、用于预拌混凝土的骨料混凝土中的骨料分为粗骨料和细骨料两种。

细骨料：粒径为～ 4.75mm 。

粗骨料：粒径> 4.75mm 。

通常细、粗骨料的总体积占砼总体积的70%～80%。

骨料性能要求：有害杂质含量少；具有良好的颗粒形状，适宜的颗粒级配和细度，表面粗糙，与水泥粘结牢固；性能稳定，坚固耐久。

（一）细骨料（砂）（1）种类及特性河砂：洁净、质地坚硬，为配制混凝土的理想材料；海砂：质地坚硬，但夹有贝壳碎片及可溶性盐类山砂：含有粘土及有机杂质，坚固性差；人工砂：富有棱角，比较洁净，但细粉、片状颗较多，成本高。

（2）砼用砂质量要求一般要求：质地坚实、清洁、有害杂质含量少。

①含泥量、石粉含量和泥块含量天然砂含泥量和泥块含量及人工砂石粉含量和泥块含量应分别符合表6.2.1和表的规定。

表天然砂含泥量和泥块含量表人工砂石粉含量和泥块含量②有害物质含量砂中不应混有草根、树叶、树枝塑料等杂物，如含有云母、有机物及硫酸盐等，其含量应符合表6.2.3的规定。

表砂中有害物质含量有害物质产生危害的原因：①泥块阻碍水泥浆与砂粒结合，使强度降低；含泥量过大，会增加混凝土用水量，从而增大混凝土收缩；②云母表面光滑，为层状、片状物质，与水泥浆粘结力差，易风化，影响混凝土强度及耐久性；③泥块阻碍水泥浆与砂粒结合，使强度降低；④硫化物及硫酸盐：对水泥起腐蚀作用，降低混凝土的耐久性；⑤有机质可腐蚀水泥，影响水泥的水化和硬化。

氯盐会腐蚀钢筋。

（3）砂的粗细程度及颗粒级配砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒，混合在一起后的总体砂的粗细程度。

通常分为粗砂、中砂、细砂等几种。

在相同砂用量条件峡，粗砂的总表面积比细砂小，则所需要包裹砂粒表面的水泥浆少。

因此，用粗砂配制混凝土比用细砂所用水泥量要省。

砂的颗粒级配是指不同粒径砂颗粒的分布情况。

在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充，为节省水泥和提高混凝土的强度，就应尽量减少砂粒之间的空隙。

要减少砂粒之间的空隙,就必须有大小不同的颗粒合理搭配。

砂的粗细程度及颗粒级配,常用筛分析的方法进行测定。

砂的粗细程度用细度模数表示，颗粒级配用级配区表示。

筛分析：用一套方孔孔径为9.50mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm的七个标准筛，将500g干砂试样由粗到细依次过筛，然后称量余留在各筛上的砂量，并计算出各筛上的分计筛余百分率（各筛上的筛余量占砂子总量的百分率）a1、a2、 a3、 a4、 a5、a6及累计筛余百分率（各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和）A1、A2、 A3、 A4、 A5、A6计算而得，即A i=a1+a2+···+a i如：对于2.36mm孔径，其分计筛余百分率为a2，累计筛余百分率为（a1+a2）。

其中a1=m1/500，a2=m2/500，a3=m3/500，以此类推。

m1，m2，m3等分别为对应各筛的筛余量。

分计筛余百分率与累计筛余百分率的关系见表6.2.4。

表分计筛余百分率与累计筛余百分率的关系其中0.6mm为控制粒径，它使任一砂样只能处于某一级配区内，不会同时属于两个级配区。

①砂的粗细程度（Coarseness）砂的粗细程度用细度模数（Fineness Modulus）（Mx）表示。

细度模数（Mx）通过累计筛余百分率（Cumulative percentage retained）计算而得。

按M x 将砂分为：粗砂：Mx=～；中砂：Mx = ～；细砂：Mx = ～；特细砂：Mx = ～普通砼用砂得细度模数：Mx = ～②砂的颗粒级配（Gradation）砂的颗粒级配：骨料各级粒径颗粒的分布情况，以级配区或筛分曲线判定砂级配的合格性。

a) 级配区砂按0.6mm孔径筛的累计筛余百分率，划分成三个级配区即Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区，如表6.2.5。

普通砼用砂的颗粒级配应处于任何一个区内，否则不合格。

表砂的颗粒级配区级配区Ⅰ区Ⅱ区Ⅲ区累计筛余方孔筛径9.50mm0004.75mm10～010～010～02.36mm35～525～015～01.18mm65～3550～1025～00.6mm85～7170～4140～160.3mm95～8092～7085～550.15mm100～90100～90100～90（4）砂的选用原则一般配制砼时，宜优先选用Ⅱ区砂。

若选用Ⅰ区砂，应该适当提高砂率，保证水泥用量。

若选用Ⅲ区砂，应该适当降低砂率，保证强度。

若某一地区砂料过细，可采用人工级配（二）粗骨料粗骨料为粒径＞4.75mm的岩石颗粒分为卵石和碎石两类。

卵石（砾石）包括河卵石、海卵石和山卵石等，其中河卵石应用较多。

碎石大多由天然岩石径破碎筛分而成。

碎石和卵石按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类三种类别。

Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土；Ⅱ类宜用于强度等级为C30～C60及抗冻、抗渗或其它要求的混凝土；Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土。

（1）质量及技术要求a）含泥量及泥块含量，其含量应分别符合表1规定。

b）有害物质含量，其含量应分别符合表2规定。

表1 卵石、碎石含泥量和泥块含量表2 卵石、碎石中有害物质含量（2）强度碎石强度采用岩石立方体抗压强度和碎石的压碎指标两种方法检验。

①岩石立方体抗压强度检验，是将碎石的母岩制成直径余高均为50mm的圆柱体或边长为50mm的立方体，在水饱和状态峡，测定其极限抗压强度值。

一般要求碎石母岩岩石的抗压强度不小于混凝土抗压强度的倍，还要考虑母岩的风化程度。

②压碎指标(Aggregate crusing value)是指将一定质量气干状态的～9.5mm的石子，按一定的方法装入压碎指标值测定仪（内径152mm的圆筒）内，上面加压头后放在试验机上，在3～5min内均匀加荷到200KN，卸荷后称取试样质量（G0 ),再用孔径为2.36mm的筛进行筛分，称取试样的筛余量（G1）,压碎指标Qc 如下计算：（3）颗粒形状及表面特征粗骨料比较理想的颗粒形状为三维长度相等或相近的立方体或球形颗粒而三维长度相差较大的针、片状颗粒粒形较差。

颗粒长度大于平均粒径倍为针状颗粒，颗粒厚度小于平均粒径倍的为片状颗粒。

平均粒径为一个粒级的骨料其上、下限粒径的算术平均值。

骨料表面的粗糙程度及孔隙特征影响混凝土的强度。

卵石：光滑少棱角，孔隙率及总表面积小，工作性好，水泥用量少，但粘结力差，强度低。

碎石：多棱角，孔隙率及总表面积大，工作性差，水泥用量多，但粘结力强，强度高。

在相同条件下，碎石混凝土比卵石混凝土的强度约高10％左右。

（4）最大粒径和颗粒级配①最大粒径粗骨料公称粒级的上限称该粒级的最大粒径。

最大粒径的选用原则：质量相同的石子，粒径越大，总表面积越小，越节约水泥，故尽量选用大粒径石子。

同时应综合考虑以下几点：a.结构上考虑：建筑构件的截面尺寸及配筋疏密钢筋砼：粗骨料最大粒径<1/4结构截面最小尺寸且<3/4钢筋间最小净距；砼实心板：粗骨料最大粒径不宜超过/2板厚且不超过50mm；b.从施工方面考虑：根据搅拌、运输、振捣方式，选择合适的粒径。

对泵送混凝土，碎石最大粒径与输送管内径之比，宜小于或等于1：3，卵石宜小于或等于1：；c.从经济上考虑：粒径越大，水泥用量越小当最大粒径小于80mm时，节约效果显著，粒径再大，节约效果不明显。

故一般取粒径小于80mm。

②颗粒级配良好的级配可减小孔隙率，节约水泥，提高密实度及良好的工作性。

粗骨料的级配也是1通过筛分试验来确定，其方孔标准筛为孔径、、、16、19、、、、、、及90mm共12个筛孔。

普通混凝土用卵石及碎石的颗粒级配应符合国家标准的规定。

粗骨料的级配有连续级配和间断级配两种。

a）连续级配：石子颗粒尺寸由小到大连续分级，每级骨料都占有一定比例，如天然卵石。

通常工程中多采用连续级配的石子。

b）间断级配：人为剔除某些中间粒级颗粒，用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配，颗粒级差大，空隙率的降低比连续继配快得多，可最大限度地发挥骨料的骨架作用，减少水泥用量。

但混凝土拌和物易产生离析现象，工程应用较少。

c）单粒级：预先分级筛分的粗骨料，用来改善骨料级配或配成较大粒度的连续粒级。

应用：分别堆放，需要时按要求的比例配合。

二、用于预拌混凝土的胶凝材料胶凝材料水泥六大水泥品种：硅酸盐水泥（P. Ⅰ、P. Ⅱ）、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、,B)、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥硅酸盐水泥初凝时间不小于45分钟，终凝时间不大于390分钟，其余五中水泥初凝时间不小于45分钟，终凝时间不大于600分钟普通硅酸盐水泥强度等级分为、、、四种。

粉煤灰25g或45μm方孔筛时试验称取试样量为10g。

三、用于预拌混凝土的水及减水剂（一）、砼拌合及养护用水1.宜采用水：饮用水2.不宜采用水：海水、生活污水3.需检验方可使用水：地表水和地下水,须按有关《规范》检验合格后才能使用。

（二）外加剂混凝土的外加剂是指在混凝土拌和过程中掺入的能显著改善砼的性能的物质。

其掺量一般不大于水泥质量的5%。

由于外加剂对混凝土性能的改善，它在工程中应用的比例越来越大，不少国家使用掺外加剂的混凝土已占混凝土总量的60%～90%,因此，外加剂逐渐成为混凝土占的第五种成分。

混凝土外加剂种类繁多，根据《混凝土外加剂的分类、命名与定义》规定，混凝土外加剂按其主要功能分为四类：1.改善工作性的外加剂：减水性、泵送剂、引气剂2.调节凝结硬化时间的外加剂：缓凝剂、早强剂、速凝剂3.改善耐久性的外加剂：阻锈剂、防水剂、引气剂4.改善其它性能的外加剂：加气剂、着色剂、膨胀剂、防冻剂减水剂减水剂是指在砼坍落度基本相同条件下，加入能显著减少拌和用水量的外加剂。

(一) 减水剂的作用机理减水剂为表面活性物质，其分子由亲水基团和憎水基团两个部分组成。

水泥加水拌和，水泥浆成絮凝结构，包裹一部分拌和水，降低了流动性。

减水剂的作用机理表现在以下三个方面：（1）其疏水基团定向吸附于水泥颗粒表面，亲水基团指向水溶液，使水泥颗粒表面带有相同电荷，斥力作用使水泥颗粒分开，放出絮凝结构游离水，增加流动性；（2）亲水基吸附大量极性水分子，增加水泥颗粒表面溶剂化水膜厚度，起润滑作用，改善工作性；（3）减水剂降低表面张力，水泥颗粒更易湿润，使水化比较充分，从而提高混凝土的强度。

(二) 减水剂的技术经济效果1.增大流动性。

在用水量及水灰比不变时，混凝土坍落度可增大100～200mm，且不影响混凝土的强度。

2.提高混凝土的强度。

在保持流动性及水泥用量不变的条件下，可减少拌和用水量10％～15％，从而降低水灰比，使混凝土强度提高15％～20％。

3.节约水泥。

在保持流动性及水灰比不变的条件下，可以在减少拌和水量的同时，相应减少水泥用量。