4-混凝土及砂浆

27
工程实例分析
骨料粒径太大使转换梁浇筑不密实 28
粗骨料的坚固性
定义：――指粗骨料在自然风化和其他 外界物理、化学因素作用下，抵抗破坏 的能力，也即指粗骨料的耐久性。
坚固性实验采用硫酸钠溶液法检验，试 样经五次干湿循环后，其质量损失应不 超过规范的规定。
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混凝土用水
对混凝土用水的质量要求：不得影响混 凝土的和易性及凝结；不得有损于混凝土 强度的发展；不得降低混凝土的耐久性及 加快钢筋锈蚀及导致预应力钢筋脆断；不 得污染混凝土表面。见表4-9。
表 砂样筛分结果
筛孔尺寸 4.75mm 2.36mm 1.18mm 600μm 300μm 150μm < 150μm
筛余量(g) 27.5 42 47 191.5 102.5 82 7.5
分计筛余百分率(%) 累计筛余百分率(%)
5.5
5.5
8.4
13.9
9.4
23.3
38.3
61.6
20.5
82.1
100~90
100~90
18
图4-2 砂的I、II、III级配区曲线
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细度模数的计算
M X(A2A 31 A4 0A A 5 01A 6)5A 1
Mx为3.7~3.1为粗砂，3.0~2.3为中砂，2.2~1.6 为细砂，在1.5-0.7为特细砂。
20
【例题】用500g烘干砂进行筛分试验，其结果如下表所求。 试分析该砂的粗细程度与颗粒级配。
第四章 水泥混凝土及砂浆
1
教学目标
掌握：混凝土的主要技术性质及其意义和 影响因素；普通混凝土配合比设计。
熟悉：混凝土对各组成材料的要求，各技 术指标的测试方法的特点及分类。
了解：混凝土的特点及分类；混凝土各组成 材料在混凝土中作用。
2
第一节 概述
一、混凝土的定义
由胶凝材料、骨料、水按适当比例配合拌制而 成的混合物，经一定的时间硬化而成的人造石材。
立方体 （英、德、中）
46
No Ioncrete 47
(一)混凝土立方体抗压强度及强度等级
1.立方体抗压强度
GB/T 50081－2019 规定，按标准方法制 作的试件，在标准条 件养护到28d龄期，测 得的抗压强度值为混 凝土立方体试件抗压
级和单粒级。 评定方法
同砂子颗粒级配的评定方法。
25
表4-5 建筑用卵石、碎石的颗粒级配(GB/T 14685—2019)
累计筛余百分率
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颗粒级配与最大粒径
最大粒径
公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。
规定：最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的 1/4；不得超过钢筋最小净距的3/4；对于实心板， 不得超过板厚的1/2且不得超过50mm；对于泵送 混凝土，最大粒径与输送管道内径之比，碎石不 宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5。（泵送高度有 关 表4-6）
名称
坍落度(mm) 允许偏差(mm)
低塑性混凝土
10~40
±10
塑性混凝土
50~90
±20
流动性混凝土 100~150
±30
大流动性混凝土 ＞160
±30
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表 混凝土浇筑时的坍落度
项次
结构种类
基础或地面等的垫层、无筋的厚大结构(挡 1 土墙、基础或厚大的块体等)或配筋稀疏的
结构
2 板、梁和大型及中型截面的柱子等
②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流动性大。
(5)其他因素 ①外加剂
和易性 ②温度
③时间 减小。
拌制混凝土时，掺入少量外加剂，有利于改善
混凝土拌合物的流动性随温度的升高而降低。 随着时间的延长，拌和后的混凝土坍落度逐渐
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观察与讨论
试比较石子表面状态不同 对混凝土和易性的影响：
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筛分曲线
1区(较粗砂区）
2区
3区（较细砂区）
筛孔尺寸
累计筛余百分率(%)
9.50mm
0
0
0
4.75mm
10~0
10~0
10~0
2.36mm
35~5
25~0
15~0
1.18mm
65~35
50~10
25~0
600μm
85~71
70~41
40~16
300μm
95~80
92~70
85~55
150μm
100~90
人工砂
河砂 海砂 机制砂 混合砂
7
砂子技术性能
含泥量、石粉含量和泥块含量(表4-1）
表观密度、堆积密度、空隙率 有害物质含量
碱活性
粗细程度和颗粒级配 坚固性
8
砂中有害物质含量（GB/T 14684—2019）
项目 云母(按质量计)(%，小于）
指标
I类 II类 III类
1.0
2.0
2.0
轻物质(按质量计)(%，小于）
a5=(m5/500)×100% a6=(m6/500)×100%
累计筛余百分率(%) A1=a1
A2=a1+a2 A3=a1+a2+a3 A4=a1+a2+a3+a4
A5=a1+a2+a3+a4+a5 A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6
10.0mm 4.75mm 2.36mm 1.18mm 630μm 300μm 150μm
泵送混凝土
（四）按生产工艺和施工方法分 喷压射力混混凝凝土土
离心混凝土 辗压混凝土
4
第二节 普通混凝土组成材料
普通混凝土的四种基本组成材料： 一、水泥 二、砂子 三、石子 四、水
水泥浆 砂子 石子
5
一、水泥
品种 根据工程特点、所处环境条件及施工条件， 进行合理选择。见表3-10
(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)
是指拌合物保持水分，不致产生严重泌水的性质。 混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性三者既互相联系，又互相矛盾。施工 时应兼顾三者，使拌合物既满足要求的流动性，又保证良好的粘聚性和保水性。
32
(一)流动性的测定
《普通混凝土拌合物性能试验方法》(GB/T 50080—2019)规 定采用坍落度和维勃稠度试验
1.坍落度法：适用于坍落度不小于10mm，骨料最 大粒径不大于40mm
坍落度
请看坍落度试验动画
33
混凝土坍落度试验
34
坍落度测定
35
表 混凝土拌合物按坍落度分级
级别
T1 T2 T3 T4
16.4
98.5
1.5
100
21
【解】计算细度模数Mx
评定结果：将累计筛余百分率与筛分曲线作对 照，或绘出级配曲线，此砂处于2区，级配良 好；细度模数为2.66，属中砂。
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三、粗骨料
技术要求 有害杂质含量 针片状颗粒含量 强度 颗粒级配与最大粒径 坚固性
23
石子强度指标
14
(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。
图5.2 骨料颗粒级配示意图
(a)单一粒径；(b)两种粒径；(c)多种粒径
骨料颗粒级配示意图 15
(a)单一粒径；(b)两种粒径；(c)多种粒径
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%。
11
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%。
卵石
碎石
42
新拌混凝土的凝结时间
水灰比的大小直接影响混凝土的凝结时间，且水泥的 凝结时间与混凝土并不一致。
贯入阻力仪测试混凝土的凝结时间。
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二、混凝土的强度
混凝土立方体抗压强度及强度等级 混凝土轴心抗压强度 混凝土的抗拉强度
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抗压试验
45
试件形状示意图 a
a 2a
a
圆柱体 （美、法、日）
二、混凝土的分类 （一）按表观密度分
普 重通 混混 凝ρ凝 土 0ρ2土 0＝ 601009k0～ g3/2m500kg3/m 轻混凝土 ρ01900kg3/m
（二）按胶凝材料分
水泥混凝土 石沥膏青混混凝凝土土 水玻璃混凝土 聚合物混凝土
3
（三）按功能和用途分
结构混凝土 防耐水热混混凝凝土土 耐酸混凝土 大体积混凝土
强度等级 高强度等级的水泥配制高强度等级的混凝土。 普通混凝土，水泥强度一般以混凝土抗压强 度的1.5～2.0倍为宜；配置高强混凝土为混凝 土混凝土抗压强度的0.9～1.5倍为宜。
6
二、细骨料(或细集料）
(一)定义:
粒径在0.16~5mm之间的岩石颗粒。细骨 料主要采用天然砂和人工砂。
细骨料
天然砂
1.0
1.0
1.0
有机物（比色法） 硫化物及硫酸盐(SO3质量计)（%） 氯化物(以氯离子质量计)(%，小于)
合格 0.5 0.01
合格 0.5 0.02
合格 0.5 0.06
砂按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。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C30~C60及抗冻、
抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的
混凝土和建筑砂浆。
9
坚固性指标(GB/T 14684—2019)
项目 质量损失（%，小于）
Ⅰ类 8
指标 Ⅱ类
8
Ⅲ类 10
压碎指标(GB/T 14684-2019 建筑用砂 )
项目 单级最大压碎指标(%，小于)
Ⅰ类 20
指标 Ⅱ类 25
Ⅲ类 30
10
表观密度、堆积密度、空隙率 表观密度、堆积密度、空隙率应符合如下
选择砂率应该是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； 或在保证良好和易性的同时，水泥用量最少。此时的砂率值称 为合理砂率。
40
(二)影响混凝土和易性的因素
(4) 原材料的性质
①水泥品种 在其他条件相同时，硅酸盐水泥和普通水泥 较矿渣水泥拌制的混凝土拌合物的和易性好。如用矿渣水泥时， 坍落度较普通水泥小，泌水性增加。
(3)砂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。
16
筛分析试验——评定砂的粗细程度和颗粒级配
累计筛余率与分计筛余率计算关系
筛孔尺寸 4.75mm 2.36mm 1.18mm 600μm
筛余量(g) m1 m2 m3 m4
300μm
m5
150μm
m6
分计筛余百分率(%) a1=(m1/500)×100% a2=(m2/500)×100% a3=(m3/500)×100% a4=(m4/500)×100%
《混凝土拌和用水标准》(JGJ 63—1989 已转化成2019)对混凝土用水提出了具体的 质量要求。
30
第三节 混凝土的基本性质 一、混凝土拌合物的和易性
和易性 流动性 粘聚性 保水性
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(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。
(1)岩石抗压强度:
将母岩制成50mm×50mm×50mm的立方体 试件或Ф50mm×50mm的圆柱体试件，在水 中浸泡48h以后，取出擦干表面水分，测 得其在饱和水状态下的抗压强度值。
(2)压碎指标值:
Qe
G1G2 G1
10% 0
24
颗粒级配与最大粒径
粗骨料颗粒级配 粗骨料的颗粒级配按供应情况分连续粒
3
配筋密列的结构(薄壁、斗仓、筒仓、细柱 等)
4 配筋特密的结构
坍落度 (mm)
10~30
30~50 50~70 70~90
37
流动性的测定
2.维勃稠度法：适用于坍落度小于10mm，维勃稠 度在5~30s的混凝土拌合物。
喂料斗
圆盘
维勃稠度仪 38
(二)影响混凝土和易性的因素
水泥浆量及水灰比
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
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 W/C)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。
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砂率对混凝土坍落度的影响
砂率是指砂用量占砂、石总用量的质量百分率。砂率过大或 过小都会导致混凝土和易性变差，应选择合理砂率。
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砂的粗细程度及颗粒级配 混凝土用砂为何对粗细程度及颗粒
级配有要求？
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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， 而砂子的总表面积与粗细程度有关，空 隙率则与颗粒级配有关。 (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。