第五章 混凝土及其绿色化

因此该砂属于中砂。
《绿色建筑材料》讲义
粗骨料
粒径大于4.75ｍｍ的骨料为粗骨料（卵石和碎 石）。
对用于配制普通混凝土的卵石和碎石有以下技术要求：
粗 骨 料
1、粗骨料中的有害杂质主要有：粘土、淤泥及细屑；硫 酸盐及硫化物；有机物质；蛋白石及其他含有活性氧化 硅的岩石颗粒等。它们的危害作用与在细骨料中相同。 各种有害杂质的含量都不应超出规范的规定。
按所用胶 结材料分
按用途分
重砼 ＞
2800kg/m3
低强度混凝土 ＜ 20MPa
按密度分
普通砼
2000～2800kg/m3
按抗压 强度分
中强度混凝土 20～60MPa
高强度混凝土 ≥ 60MPa 超高强混凝土 ＞ 100MPa
轻砼 ＜ 1950kg/m3
《绿色建筑材料》讲义
5.1.1 普通混凝土组成材料
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（3）该砂的级配 根据A4＝61.8％可知，该砂的级配为2区。A1～A5全部 在2区规定的范围内，因此级配合格。 该砂的细度模数为：
( A2 A3 A4 A5 A6 ) 5 A1 M x＝ 100 A1
＝
(16.2 24.3 61.8 85.4 98.4) 5 6.5 ＝2.7 100 6.5
a3
a4
m3 40.0 100 ％＝ 100 ％＝8.0％ 500 500
⑤300μm：
⑥150μm：
m4 187.5 100 ％＝ 100 ％＝37.5％ 500 500 m 118.0 a5 5 100 ％＝ 100 ％＝23.6％ 500 500
a6
m6 65.0 100 ％＝ 100 ％＝ .0％ 13 500 500
因此，砂的颗粒级配和粗细程度应同时考虑。当砂中含有较多的粗 粒径砂，并以适当的中粒径砂及少量细粒径砂填充其空隙，则可达 到空隙及总表面积均较小，这样的砂比较理想，不仅水泥浆用量较 少，而且还可提高混凝土的密实度与强度。
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砂的颗粒级配和粗细程度，常用筛分析的方法进行测定。用 级配区表示砂的颗粒级配，用细度模数表示砂的粗细。 筛分析的方法，是用一套孔径（净尺寸）为9.50、4.75、2.36、 1.18、0.60、0.30、0.15㎜的标准筛，将500g的干砂试样由粗 到细依次过筛，然后称得各筛余留在各个筛上的砂的重量， 并计算出各筛上的分计筛余百分率ai 及累计筛余百分率 Ａ i （各个筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和）。 Ａi---累计筛余百分率，即该号筛与大于该号各筛分计筛余百 分率之和。Ａi= a1 + a2 +…+ai。
⑤300μm：
A5 a1 a2 a3＋a4＋a5 6.5% 9.7% 8.0% 37.5 ＋ ％＋23.6％ 85.4%
⑥150μm：
A6 a1 a2 a3＋a4＋a5＋a6
＝6.5％＋9.7％＋8.0％ 37.5％ 23.6％ 13.0％＝98.4％
1、含泥量、石粉含量、泥块含量 含泥量指天然砂中粒径小于75微米的颗粒含量；石粉含量，是指 人工砂中粒径小于75微米的颗粒含量；泥块含量，则指砂中粒径 大于1.18毫米，经水浸细、手捏小于600微米的颗粒。泥附在砂 粒表面妨碍水泥和砂的粘结。含量应符合下表：
砂中有害杂质含量的规定（GB/T 14684-2001） 品质要求（按质量计） （%） 项目 I类 II 类 III 类 含泥量 ＜ 5.0 1.0 3.0 泥块含量 ＜1.0 ＜2.0 0 云母含量 ＜ 1.0 2.0 2.0 轻物质 ＜ 1.0 1.0 1.0 有机物含量 合格 合格 合格 硫化物、硫酸盐 0.5 0.5 0.5 （ＳＯ３）＜ 氯化物 ＜ 0.01 0.02 0.06
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33.5% 213
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东海大桥工程是我国第一座真正意义上的跨海大桥。东海大桥起始于上 海南汇区芦潮港直达浙江小洋山岛，全长约32.5公里,桥宽31.5米，可抗12 级台风、七级烈度地震，设计基准期为100年。目前，世界上在外海已经建 成的跨海大桥最长的也只有16公里。是名副其实的“世界之桥”。
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（2）各号筛的累计筛余率为：
①4.75mm： A1 a1 6.5% ②2.36mm： A2 a1 a2 6.5% 9.7% 16.2% ③1.18mm： A3 a1 a2 a3 6.5% 9.7% 8.0% 24.3% ④600μm： A4 a1 a2 a3＋a4 6.5% 9.7% 8.0% 37.5 61.8% ＋ ％
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案例分析
某砂作筛分试验，分别称取各筛两次筛余量的平 均值如下表所示：
方孔 筛径 筛余量， g 9.5 mm 0 4.75 mm 32.5 2.36 mm 48.5 1.18 mm 40.0 600 μm 187.5 300 μm 150 μm ＜ 150μ m 8.5 合计
《绿色建筑材料》讲义
3、砂的粗细程度与颗粒级配
砂的粗细程度，是指不同粒径的砂粒，混合在一起后的总体的粗细 程度，有粗砂、中砂与细砂之分。在相同用量条件下，细砂的总表 面积较大。在混凝土中，砂子的表面需要由水泥浆包裹，砂子的总 表面积愈大，则需要包裹砂粒表面的水泥浆就愈多。因此，用粗砂 拌制混凝土比用细砂所需的水泥浆为省。 砂的颗粒级配，即表示砂中大小颗粒的搭配情况。在混凝土中砂粒 之间的空隙是由水泥浆所填充，为达到节约水泥和提高强度的目的， 就应尽量减小砂粒之间的空隙。要减小砂粒间的空隙，就必须有大 小不同的颗粒搭配。
细度模数计算公式为:
Mx
( A2 A3 A4 A5 A6 ) 5 A1 100 A1
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细度模数（Ｍx）愈大，表示砂愈粗，砂的细度模数范围一般为
3.7～0.7，其中
Ｍx在3.7 ～ 3.１为粗砂，Ｍx在３.0～2.3为中砂， Ｍx在2.2～1.6为细砂，Ｍx在1.5～0.7为特细砂。
粗骨料中的针状（颗粒长轴长度大于平均粒径的２～４倍） 和片状（厚度小于平均粒径的0.4倍）颗粒，不仅增大了 骨料空隙率影响混凝土的和易性，而且在受力时易折断会 使混凝土的强度降低。骨料中针状和片状颗粒含量，应符 合规范中的规定。 水泥混凝土用粗骨料中有害杂质的含量，应符合GB/T 14685-2001的规定。
118.0 65.0
500
计算各号筛的分计筛余率、累计筛余率、细度模数，并评
定该砂的颗粒级配和粗细程度。
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解：（1）各号筛的分计筛余率：
①4.75mm：
②2.36mm： ③1.18mm： ④600μm：wk.baidu.com
m1 32.5 100 ％＝ 100 ％＝6.5％ 500 500 m 48.5 a 2 2 100 ％＝ 100 ％＝9.7％ 500 500 a1
绿色建筑材料
Green Building Materials
第五章 混凝土及其绿色化
张占辉
《绿色建筑材料》讲义
教学目标
⑴掌握普通混凝土组成材料的品种、技术要求及选用； ⑵熟练掌握混凝土拌和物的性质及其测定和调整方法； ⑶熟练掌握硬化混凝土的力学性质、变形性质和耐久性 及其影响因素；⑷了解普通混凝土的配合比设计方法；
抗压强度高、耐久性好，钢筋混凝土结构可代替钢材、木材；
可就地取材，组成材料中砂、石等地方材料占75%以上。 缺点： 抗拉强度低，受拉时变形能力小，容易开裂，自重大，等。
《绿色建筑材料》讲义
混凝土的分类
水泥混凝土 聚合物浸渍混凝土 聚合物胶结混凝土 沥青混凝土 硅酸盐混凝土 石膏混凝土 水玻璃混凝土 结构混凝土 装饰混凝土 防水混凝土 道路混凝土 防辐射混凝土 耐热混凝土 耐酸混凝土 大体积混凝土 膨胀混凝土
累计筛余百分率
以累计筛余百分率为纵坐标，筛孔尺寸为横坐标，得出筛分曲线。
《绿色建筑材料》讲义
2区 3区
1 区
配 制 混 凝 土 时，宜优先选 用2区砂；当采 用1区砂时应适 当提高砂率， 并保证足够的 水泥用量，以 满足混凝土的 和易性；当采 用3区时砂时， 适当降低砂率， 以保证混凝土 的 强 度 。
⑸理解掌握混凝土的绿色化途径及其绿色度评价。
《绿色建筑材料》讲义
本章内容
5.1 混凝土基础知识
5.1.1 普通混凝土组成材料 5.1.2 混凝土拌合物的性能 5.1.3 硬化后混凝土的性能 5.1.4 混凝土外加剂 5.1.5 混凝土掺和剂 5.1.6 混凝土的配合比设计
5.2 混凝土的生产流程 5.3 混凝土生产的环境负荷 5.4 混凝土绿色化的途径 5.5 混凝土的绿色度评价
细 骨 料
《绿色建筑材料》讲义
细骨料
2、砂中有害物质含量
草根、树叶、树枝、塑料、煤块、炉渣等杂物； 云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐等，见上页表；
云母表面光滑，与水泥粘结性差；硫化物及硫酸盐对水泥由侵蚀作 用；有机物影响水泥的水化硬化；氯化物对钢筋有锈蚀作用。
砂中不应含有活性氧化硅，因为砂中含有的活性氧化硅，能与 水泥中的碱分（Ｋ2Ｏ及Ｎａ2Ｏ）起作用，产生碱骨料反应，使 混凝土发生膨胀开裂。 处理办法：过筛、用清水或石灰水冲洗后使用。
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厦门“东通道”海底隧道
中国第一条海底隧道，预计2010年建成，项目全长9公里，跨海主 体工程长约6公里，隧道最深在海平面下约70米，按双向六车道设 计，行车速度每小时80公里，项目总投资约32.5亿元。
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5.1 混凝土基础知识
定义：由胶凝材料、粗细颗粒状集料（骨料）及其他化学外加剂和矿物掺和 料按适当的比例组成合理级分的拌合物加入一定量的水拌合后，经硬化形成 具有所需的堆聚形体、强度和耐久性的人造石材，砼。 普通混凝土：水泥、砂、石，水。砂、石起骨架作用，称为集料；水泥和 水形成水泥浆，包裹在集料表面并填充其空隙。水泥浆在硬化前起润滑作 用，使拌合物具有和易性，便于施工；硬化后将集料胶结成坚实的整体。 优点： 可调整性强，根据要求配制各种性质； 易于加工成型，可浇制各种形状和大小的构件和结构物； 匹配性好，与钢筋有牢固的粘结力，形成互补性的受力整体；
水泥是混凝土中最重要的组分。
品种的选择：应当根据混凝土工程性质与特点， 工程的环境条件及施工条件，结合各种水泥特性 进行合理的选择。
水
泥
强度等级的选择：应当与混凝土的设计强度等级 相适应。
经验证明，配制C30（抗压强度30MPa）以下的混凝土， 水泥强度等级为混凝土强度等级的1.1～1.8倍，配制 Ｃ40以上的混凝土，水泥强度等级为混凝土强度等级 的1.0～1.5倍，同时宜掺入高效减水剂。
普通混凝土用砂的细度模数一般在2.2～3.2之间较为适宜。
将细度模数为3.7～1.6的普通混凝土用砂，根据0.60㎜孔径筛
的累计筛余百分率，划分成为三个级配区。普通混凝土用砂的
颗粒级配，必须包容在三个级配的任一个区域以内。见下页图。
《绿色建筑材料》讲义
普通混凝土用砂级配区的规定 （GB/T14684-2001） 筛孔尺 寸（㎜） 4.75 2.36 1.18 0.60 0.30 0.15 I区 10~0 35~5 65~35 85~71 95~80 100~90 级配区 II 区 10~0 25~0 50~10 70~41 92~70 100~90 III 区 10~0 15~0 25~0 40~16 85~55 100~90
《绿色建筑材料》讲义
骨料总体积占混凝土体积的70%-80%。
细 骨 料
骨 料
粗 骨 料
《绿色建筑材料》讲义
对骨料技术性能的要求
有害杂质含量少；
具有良好的颗粒形状； 具有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，等。
《绿色建筑材料》讲义
由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的、粒径在0.15mm 至4.75mm之间的岩石颗粒（砂）称为细骨料。 混凝土用砂的质量技术要求: