骨料、胶凝材料对混凝土性能的影响

水泥标准稠度用水量
– 水泥标准稠度需水量是衡量水泥建筑性能 的重要指标，因它影响混凝土的水灰比， 因此影响到混凝土的强度和其他性能 – 一般说来，水泥标准稠度用水量少，则混 凝土的单位需水量少，即水灰比小，混凝 土较致密，强度高，耐久性比较好
水泥

水泥的颗粒形貌和分布
– 一般来说水泥磨得越细(比表面积越高)， 细颗粒越多水泥水化越快，水化产物絮状 结构形成快，水泥浆体流动性差，水泥与 减水济相容性不好 – 减水剂在相同掺量情况下，对细度大的水 泥，其塑化效果要差一些，同时，比表面 积越高时，水泥与水接触的面积越大，水 泥颗粒表面形成水膜所需水量就大，与外 加剂相容性越差，水化热越大，甚至开裂 敏感性越大
水泥
– 如果水泥中碱含量过高，必然会消耗大量 的CaSO4· 2H20，加速了C3A的水化，增大 了对外加剂的吸附作用，反而使流动度下 降，外加剂用于水泥适应性必然会降低， 主要表现在减水率不够塑化效果差，坍落 度经时损失率增大 – 一般水泥中可溶性碱最佳含量一般认为在 0.4％～0.6％之间。
水泥
水泥
– 石膏的掺量也影响水泥与外加剂的适应性， 掺量少水泥易发生“快凝”成为废品，与 外加剂的适应性差，掺量多，水泥中SO3 过高，影响水泥强度，起安定性不良，影 响水泥与外加剂的适应性，为避免水泥外 加剂的水相容，在水化过程中，石膏的掺 入量要足以满足C3A能够在石膏、石灰的饱 和溶液2中生成钙钒石，适量的SO3含量应 根据水泥中C3A碱含量和比表面积来确定
砂、石
粗骨料的主要技术指标有： （1）、 有害杂质。主要有粘土、硫化物及硫 酸盐、有机物等。

砂、石
（2）、 颗粒形态及表面特征。 粗骨料中存在一定量的针、片状，使骨料的空隙率 增大，并降低混凝土的强度，特别是抗折强度。 针状是指长度大于该颗粒所属粒级平均粒径的2.4 倍的颗粒； 片状是指厚度小于平均粒径0.4倍的颗粒。 粗骨料的表面特征指表面粗糙程度。碎石表面比卵 石粗糙，且多棱角，因此，拌制的混凝土拌合物流 动性较差，但与水泥粘结强度较高，配合比相同 时，混凝土强度相对较高。
砂、石
（3）、坚固性。对某些重要工程或特殊环境下 工的混凝土用砂，应做坚固性检验。 （4）、粗细程度与颗粒级配。 良好的级配使砂形成最密致的堆积状态，可达 到节约水泥，提高混凝土综合性能的目标。
砂颗粒级配示意图
砂、石
（5）、砂的碱活性试验（快速法） 本条文为强制性条文，其前提条件一定是 “对于长期处于潮湿环境的重要混凝土结构用 砂”。其它条件如果有要求，也要检测。 经过上述检验判断为有潜在危害时，应控制 混凝土中的碱含量不超过3kg/m3，或采用能 抑制碱—骨料反应的有效措施。 （6）、 砂的含水状态。

砂、石

砂含泥量
– 随着砂含泥量的增加，混凝土的坍落度减小，且 经时损失明显 – 砂含泥量对混凝土强度的影响很大。随砂含泥量 的增加，混凝土强度降低，工作性能变差。在相 同的含泥量、混凝土强度和工作性的要求下要增 加水泥用量和用水量（或增加外加剂掺量），增 大了混凝土的成本 – 砂含泥量大的混凝土，其早期碳化较为严重，对 混凝土的耐久性产生很大的影响 – 将砂中的总含泥量控制在1%以内，其混凝土各项 性能均为稳定
厦 门 建 科 院 集 团
骨术部：吴文贤

砂石、水泥、掺合料是混凝土中用 量最大的组分，其质量好坏对混凝 土的各项性能影响显著
砂、石
骨料的基本要求：




具有良好的颗粒级配，使堆积空隙率小，颗 粒总比表面积较小，以减少水泥浆用量； 骨料颗粒表面干净，以保证与水泥浆有良好 的粘结力； 含有害杂质少，不得含有影响水泥凝结硬化 和后期混凝土耐久性的成分； 具有足够的强度和坚固性，以保证起到骨架 和传力作用。
砂、石

石粉：指人工砂及混合砂中的小于75μm以下的 颗粒,人工砂中的石粉绝大部分是母岩被破碎的细 粒，与天然砂中的泥不同，它们在混凝土中的作 用也有很大的区别。 石粉含量高一方面使砂的比表面积增大，增加用 水量；另一方面细小的球形颗粒产生的滚珠作用 又会改善混凝土和易性。因此不能将人工砂中的 石粉视为有害物质。
工程性质及其所处的环境对水泥的选择
掺合料

粉煤灰
– 和易性

粉煤粉混凝土中胶凝物质——水泥和粉煤灰数 量要比水泥混凝土多。粉煤灰比重较轻，同样 重量粉煤灰的体积大于水泥的体积，胶凝材料 的浆体体积增加将使混凝土有较好的塑性和较 好的粘性，粉煤灰的球形颗粒将有利于混凝土 的流动性能，这些有助于改善混凝土的和易性
水泥

混合材
– 粉煤灰中烧失量对外加剂相溶性影响最大， 烧失量即粉煤灰中未燃尽的碳的含量，烧 失量越大，未燃尽碳含量越高，与外加剂 相溶性越差。未燃尽的碳为多孔颗粒，易 吸水，在混凝土中需水量高，溢出后更会 增大混凝土的泌水，并会增大混凝土收缩 变形 ，还会影响水泥浆与集料界面的粘结 性能
水泥
– 粒化高炉矿渣除具有胶凝性和火山灰性， 还具有微填充效应。矿渣微粉的细度比水 泥颗粒细，在取代了部分水泥以后，这些 小颗粒填充在水泥颗粒间的空隙中，置换 其间的填充水，因而使料和物的表面水相 应大量增加 ，促进了混凝土流动性改善同 时，由于磨细矿渣的需水性低于水泥，因 而替代部份水泥后所形成的胶凝体系的总 需水量下降，富余的水分有利于提高混凝 土的流动性。
水泥
– 从细颗粒的致密性作用角度出发： 开流磨>辊压机＋开流磨>闭路磨> 辊压机＋闭路磨 – 使用助磨剂虽可以起到提产、节能的效果， 但助磨剂的过量加入会使水泥颗粒更加集 中，堆积孔隙率增大，对混凝土结构不利
水泥

石膏
– 石膏的品种不同，其溶解度和溶解速度差 别较大，对水泥的缓凝作用不同，而对减 水剂适应性影响也不同。 – 天然的二水石膏与高效减水剂适应性好。 – 硬石膏、工业副产品石膏等，对水泥与减 水剂的影响较大。

水泥成分
– 水泥的主要在成份为C3S、C2S、C3A及C4AF 这些矿物成份，其吸附活性顺序通常认为 是C3A>C4AF>C3S>C2S。其中C3A水化速度 最快的吸附量最大，而使溶液中的减水剂 大大减少，因此，在减水剂掺量一定时， 混凝土流动性随着C3A含量增大而降低，坍 落度经时损失率也随之增大，有人作多次 试验，当水泥中C3A含量超过8％时，减水 剂的适应性差。
水泥

水泥的存放时间及温度影响
– 水泥出磨存放时间较短的水泥称为“新鲜水泥”， 由于水泥存放时间短，水泥温度较高，水泥水化 速度极快，会造成石膏脱水，影响水泥的正常凝 结，加之由于水泥在研磨过程中产生电荷颗粒之 间相互吸附，影响了减水剂的分散作用，增大了 混凝土坍落度损失率 – 出磨水泥的时间越短，水泥颗粒间吸附、凝聚的 能力越强，因而致使外加剂的适应性变差.
水泥

近年来随着商品混凝土的发展，对水泥 的品质要求越来越高。除要求水泥（按 国家标准规定的检验项目，如强度、凝 结时间、安定性等）的性质稳定外，对 水泥国标未作规定的指标要求也越来越 高。很多水泥厂生产的水泥，虽完全满 足水泥生产国家标准，但在配制、浇筑 混凝土过程中出现很多问题，如凝结时 间不正常、水泥用水量变化大等等
砂、石
（3）、 粗骨料最大粒径。 在条件许可的情况下，应尽量选得 较大粒径的骨料。 （4）、 粗骨料的颗粒级配。 （5）、 粗骨料的强度。 （6）、粗骨料的坚固性。
砂、石

砂率
砂率对和易性的影响非常显著： – 对流动性的影响。在水泥用量和水灰比一定的条 件下，由于砂子与水泥浆组成的砂浆在粗骨料间 起到润滑和辊珠作用，可以减小粗骨料间的摩擦 力，所以在一定范围内，随砂率增大，混凝土流 动性增大。另一方面，由于砂子的比表面积比粗 骨料大，随着砂率增加，粗细骨料的总表积增大， 在水泥浆用量一定的条件下，骨料表面包裹的浆 量减薄，润滑作用下降，使混凝土流动性降低。 所以砂率超过一定范围，流动性随砂率增加而下 降
思考？
表面特征与形状对混凝土性能有何影响？
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表面粗糙和针片状颗粒需要更多的水泥浆—— 影响混凝土的成本。 表面光滑且等径颗粒易于流动，而粗糙且针片状 颗粒不易流动——影响新拌混凝土的和易性。 粗糙表面骨料与水泥浆的界面结合力较大—— 影响混凝土中界面区的结合力。 影响混凝土的强度
骨料表面越粗糙，与水泥浆接触面越大，混凝土强度 越高； 针片状骨料使混凝土强度低于圆形骨料； 大粒径骨料使混凝土强度低于小粒径骨料

碱含量
– 水泥混凝土流动性随着碱含量的增加而提高，但 是到达一定量时，水泥会急剧水化，水泥浆流动 性大幅度下降,掺入减水剂后塑化效果也明显降低 – 减水剂用于商品混凝土及泵送混凝土，施工坍落 度经时率增大。主要原因是水泥中的碱对铝酸三 钙的溶出产生了促进作用，此时水泥在缓凝剂 CaSO4· 2H20参与下很快形成了一定量的AFt晶体， 并包裹在C3A的表面，抑制了C3A直接水化，改善 了水泥浆的流动性
砂、石
– 对粘聚性和保水性的影响。砂率减小，混 凝土的粘聚性和保水性均下降，易产生泌 水、离析和流浆现象。砂率增大，粘聚性 和保水性增加。但砂率过大，当水泥浆不 足以包裹骨料表面时，则粘聚性反而下降 合理砂率的确定： 合理砂率是指砂子填满石子空隙并有一定 的富余量，能在石子间形成一定厚度的砂 浆层，以减少粗骨料间的摩擦阻力，使混 凝土流动性达最大值。或者在保持流动性 不变的情况下，使水泥浆用量达最小值。
砂、石
（2）、颗粒形状及表面特征。河砂和海砂颗粒表 面少棱角、较光滑，混凝土流动性往往比山砂或 机制砂好，但与水泥粘结性能相对较差；山砂和 机制砂表面较粗糙，多棱角，混凝土拌合物流动 性相对较差，但与水泥粘结性能较好。水灰比相 同时，山砂或机制砂配制的混凝土强度略高；而 流动性相同时，因山砂和机制砂用水量较大，故 混凝土强度相近。