混凝土基础知识

氯氧镁水泥等。非水硬性胶凝材料不能在水中硬化，而只能在空气中硬化，故
又称为气硬性胶凝材料，如石灰、石膏和耐酸胶结料等。 水玻璃是什么材料？
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2.5.1 水 泥
研究多少年 完全掌握？
定 义：凡是磨细成粉末状，与适量的水混合后，经过一系列物理、化学 变化能由可塑性浆体变成坚硬的石状体，并能将砂、石等散粒状材料胶结 在一起，能保持并发展其强度的水硬性胶凝材料，统称为水泥。 一般情况下，水泥采用的是“硅酸盐水泥”，尤其是“普通硅酸盐水 泥”使用最普遍。硅酸盐水泥，是由包含CaO、SiO2、Al2O3及Fe2O3的原料 按规定的比例混合、粉碎以后，加热至熔融状态（1400~1450℃）使原料反 应，制作熟料（熔渣），冷却后，可加入2%~3%的石膏（CaSO4.2H2O）。
2.3.1 石
常用规范标准 分 类 定 义
卵 石 《建设用卵石、碎石》 （GB/T14685） 适用于建设工程中水 泥混凝土及其制品用 卵石、碎石。 碎 石
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。
天然岩石、卵石或矿山废石经机械破碎、筛分 制成的，粒径大于4.75mm的岩石颗粒。
95
105
115
烧失量，不大于/%
5.0
8.0
15.0
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2.5.2.1 粉煤灰
不同I级F类粉煤灰掺量对混凝土3d、7d、28d、60d抗压强度的 影响，如下图所示。
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2.5.2.2 微珠（超细粉煤灰）
定 义：微珠也称漂珠，是燃煤火电厂从烟囱排出的飞灰，经过专用设
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2.2 外加剂
外加剂发展 至今一共经 历了几代？
如图分别为萘系减水剂、脂肪族减水剂和聚羧酸减水剂三种常用减水剂。
图3.2-1 萘系减水剂
图3.2-2 脂肪族减水剂
图3.2-3 聚羧酸减水剂
2.3 粗骨料
定义：在混凝土中，起骨架作用，称为骨料或集料，其中粒径大 于5mm的骨料称为粗骨料。
思考：普通混凝土中哪种材料密度最大？
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为什么叫“tÓng”？
混凝土有 寿命么？
中国的混凝土 如石头一样坚 硬么？
2. 混凝土原材料
拌合水 外加剂 粗骨料 细骨料
矿物掺合料 水 泥
胶凝材料
2.1 拌合水
混凝土拌合用水是影响预 拌混凝土的凝结时间、硬化时 间、硬化后混凝土的强度和耐 久性等性质，以及影响外加剂 的性能和钢筋的锈蚀发生等的 重要材料。我国在2006 年制定 海水以后 能大量使 了《混凝土用水标准》 (JGJ 63用么？ 2006)。 由于海水会腐蚀钢材，所以
出的Ca（OH）2发生化学反应，生成对后期强度有贡献的水化产物，如水
化硅酸钙、水化氯酸钙等，这些凝胶体填充混凝土中的空隙，减少混凝土 收缩，同时提高混凝土密实性、耐久性，即所谓“火山灰效应” 、“形态
效应” 和“微集料效应” 。此外，由于粉煤灰在显微镜下看是无数玻璃体
构成，因此加入到混凝土中时，犹如许多滚珠，可减少用水量，提高混凝 土的流动性、可泵性、保塑性，减少混凝土泌水，即所谓形态效应。所以
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水泥、粉煤灰、矿粉化学组成如下图所示：
纯粉煤灰、 矿粉能单独 水化，建造 房子么？
原材料
CaO
MgO
Fe2O3
Al2O3
SiO2
SO3
Loss
Total
水泥
56.02
2.75
2.68
5.47
26.12
2.26
3.02
98.32
粉煤灰
5.06
1.86
4.21
21.88
58.42
性、抗冻融性和耐久性；⑥可以显著减少水泥混凝土的泌水量，改善
水泥混凝土的和易性⑦ 可有效提高水泥混凝土抗海水和淡水的侵蚀 性能，抵抗硫酸盐的侵蚀。
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2.5.2.3 粒化高炉矿渣粉（矿粉）
不同S95级矿粉掺量对混凝土3d、7d、28d、60d抗压强度的影响，如下图所 示。
粉煤灰已是混凝土中必不可少的一种组分。
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2.5.2.1 粉煤灰
预拌混凝土和砂浆用粉煤灰技术要求
项 目 F类粉煤灰 C类粉煤灰 F类粉煤灰 C类粉煤wk.baidu.com F类粉煤灰
C类粉煤灰
技术要求 Ⅰ级 12.0 Ⅱ级 25.0 Ⅲ级 45.0
细度（45μm），不大于/%
需水量比，不大于/%
备收集后得到的高活性球状玻璃体。微珠平均粒径约1.2μm，比表面
积达24000m2/kg以上，约是水泥的70倍；自然堆积密度670kg/m3，压 缩堆积密度890kg/m3；需水量比90%左右，28d活性指数可达到110%。 作 用：有普通粉煤灰大部分优点作用，同时由于微珠颗粒小，加到 混凝土中可填充水泥颗粒间空隙，使自由水得以排放出来，增大水泥
火山灰质硅 酸盐水泥
粉煤灰硅酸 盐水泥 复合硅酸盐 水泥
3CaO· Al2O3 C3A
3CaO· SiO2
C2S
2CaO· SiO2
矿物 组成
C4AF 强度
C3S
4CaO· Al2O3· Fe2O3
收缩 化学抵抗力
熟料矿物
反应速度
水化热
C3S
C2S C3A C4AF
比较快
慢 特别快 快
参与早期强度
1. 混凝土的定义
中国混凝土的 发展史？
所谓混凝土，是指由无机的、有机的或无机有机复合的胶凝材料、 颗粒状骨料以及必要时加入的化学外加剂和矿物掺合料等组分按一定 的比例拌合，并在一定条件下经硬化后形成的复合材料。目前广泛使 用的是以水泥、矿物掺合料（粉煤灰、矿粉）、骨料（石、砂）、外 加剂和水配置而成的普通混凝土。
2.4.1 砂
常用规范标准 分 类 定 义
天然砂
《建设用砂》 （GB/T14684） 适用于建设工程中 混凝土及其制品和 普通砂浆用砂。
自然生成的，经人工开采和筛分的粒径小于 4.75mm的岩石颗粒，包括河砂、湖砂、山砂、 淡化海砂，但不包括软质、风化的岩石颗粒。 经除土处理，由机制破碎、筛分制成的，粒径 小于4.75mm的岩石、矿山尾矿或工业废渣颗粒， 但不包括软质、风化的颗粒
材料. 常用的混凝掺合料土掺合料有粉煤灰、粒化高炉矿渣、火山灰
类物质。
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2.5.2.1 粉煤灰
定 义：粉煤灰是火力发电厂煤粉燃烧后排出的烟道飞灰。发电厂将磨成
一定细度的煤粉置于锅炉中，经1100℃~1500℃高温煅烧后，收集到的细灰，
称为粉煤灰。 作 用：因为粉煤灰中含有许多活性组分，掺入混凝土中可以与水泥水化放
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混凝土基础知识培训
培训师：盛哥一直都在 部 门：混凝土试验室
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自我简介：
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纲 要：
01 02 03 混凝土的定义 混凝土原材料 混凝土的分类
04
05 06
混凝土生产工艺
混凝土的性能 常见的质量问题
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2.3.1 石
图3.4-1 卵
石
图3.4-2 碎
石
图3.4-3 针片状石子
2.3.1 石
共计18个试验
技 术 要 求
颗粒级配/mm 5~16 连 续 粒 级 5~20 5~25 5~31.5 5~40 Ⅰ类 ≤0.5% ≤5% ≤10% ≤12% 类别 含泥量 针片状
压碎指标 碎石 卵石
5~10
≤1.0%
≤0.5%
≤3.0%
≤1.0%
≤5.0%
≤1.4%或合格
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2.5 胶凝材料
定 义：凡是在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其它物 料，且具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料，又称胶结料。
分 类：胶凝材料根据其化学组成可分为无机与有机两大类。有机胶凝材料有沥 青和各种树脂等。无机胶凝材料按照其硬化条件不同，又可分为水硬性胶凝材 料和非水硬性胶凝材料两种。水硬性胶凝材料在拌水后既能在空气中硬化，又 能在水中硬化，通常称为水泥，如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、
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通用硅酸盐水泥（GB175）
组分（质量分数/%） 品种 代号 P· Ⅰ 硅酸盐水泥 普通硅酸盐 水泥 矿渣硅酸盐 水泥 P· Ⅱ P· O P· S· A P· S· B P· P P· F P· C 熟料+石膏 100 ≥95 ≥95 ≥80,且＜95 ≥50且＜80 ≥30且＜50 ≥60且＜80 ≥60且＜80 ≥50且＜80 ＞20且≤50 ＞50且≤70 ＞20且≤40 粒化高炉 矿渣 ≤5 火山灰质 混合材料 ＞5且≤20 ＞20且≤40 ＞20且≤50 粉煤灰 石灰石 ≤5
机制砂
混合砂
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2.4.1 砂
图3.4-1 天然砂
图3.4-2 机制砂
2.4.1 砂
技术要求
共计17个试验
含泥量 细度模数 级配类别 天然砂
MB值 机制砂
Ⅰ类（2区） 粗：3.7-3.1； 中：3.0-2.3； Ⅱ类（1、2、3区） 细：2.2-1.6。 Ⅲ类（1、2、3区）
1.73
3.42
96.58
矿粉
36.23
9.76
0.92
15.31
34.16
2.27
0
98.65
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2.5.2.4 硅 灰
定 义：硅灰是铁合金厂在生产金属硅或硅铁时，从烟尘中收集到的飞尘。硅 灰中含有50%～99%的SiO2，而这种SiO2是非晶质的无定形结构，化学性能不 稳定，所以硅灰是一种高活性的火山灰质材料。硅灰外观白色、灰色或黑色， 是表面光滑的圆球体，粒径极小，平均粒径仅为水泥平均粒径的1%，比表面 积20～28m2/g，这使它具有较大的表面能。 作 用：混凝土中掺入5%～10%硅灰，抗压强度可提高10%～30%，抗折强度 可提高10%，抗渗可提高5～18倍，抗碳化性可提高4倍以上，抗冻融性可达
①改善混凝土拌合物的和易性；②提高混凝土的强度和耐久性；③节约水泥用量；
④调节混凝土的凝结硬化速度；⑤调节混凝土的含气量；⑥降低水泥的初期水化热 或延缓水泥水化放热速度；⑦改善混凝土的毛细孔结构；⑧提高骨料与水泥石界面 的黏结力；⑨提高混凝土与钢筋的握裹力；⑩阻止钢筋锈蚀。
混凝 土内 部水 化最 高温 度？
海水一半不作为拌合水来使用
。没有配置附加钢筋的素混凝 土中，由于不用考虑钢筋的腐 蚀，因此可以使用海水。
2.2 外加剂
定
外加剂的出现 推广了混凝土 的使用范围！
义：按国家标准《混凝土外加剂定义、分类、命名与术语》（GB/T 8075），
混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入的、用以改善新拌混凝 土或硬化混凝土性能的材料，简称外加剂。 混凝土外加剂按其主要使用功能分为四类：
1）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括各种减水剂和泵送剂等；
2）调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、促凝剂、速凝剂、 早强剂等； 3）改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂、阻锈剂等； 4）改善混凝土其他性能的外加剂，包括防冻剂、保水剂、增稠剂、减缩剂、保 坍剂、着色剂等。 混凝土外加剂主要功能有：
浆流动性，因此可用于配置自密实混凝土，其硬化后混凝土强度和耐
久性较普通混凝土有很大提高。
混凝土试验室
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2.5.2.3 粒化高炉矿渣粉（矿粉）
定 义： 炼铁高炉生产中排出的以硅酸盐和铝硅酸盐为主要成分的熔 融物，经淬冷成浅黄色的颗粒，再经干燥、粉磨，从而生成具有相当 的细度且符合相应活性指数的粉体材料，称为粒化高炉矿渣粉。 作 用：①具有火山灰作用，增加混凝土抗压、抗拉、抗弯、抗剪强 度；②节约水泥用量，节约成本；③显著降低混凝土水化热，改善混 凝土的和易性，减少离析和泌水，减小大体积混凝土温差变化及内应 力，抑制温差而产生的裂缝；④能够抑制碱骨料反应，显著地提高了 混凝土抗碱骨料反应的能力；⑤ 能以微集料的形式存在于混凝土中， 改善混凝土中的孔结构，使孔径得以细化和均化，提高混凝土的抗渗
参与长期强度 一般不参与 参与
中~500J/g
小~250J/g 大~850J/g 中~420J/g
中
小 大 小
中
大 小 中
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2.5.2 掺合料
掺合料可分为活性掺合料和非活性掺合料。活性矿物掺合料本身不硬 化或者硬化速度很慢,但能与水泥水化生成氧化钙起反应,生成具有胶 凝能力的水化产物,如粉煤灰,粒化高炉矿渣粉,沸石粉,硅灰等。 非活性矿物掺合料基本不与水泥组分起反应,如石灰石,磨细石英砂等
10~16
Ⅱ类
≤1.0%
≤10%
≤20%
≤14%
单 粒 粒 级
10~20 16~25 16~31.5 20~40 40~80 Ⅲ类 ≤1.5% ≤15% ≤30% ≤16%
2.4 细骨料
定义：细骨料是与粗骨料相对的建筑材料，细骨料是一种直径相 对较小的骨料。混凝土中起骨架或填充作用的粒状松散材料。粒 径在4.75mm以下的骨料称为细骨料。