混凝土基础知识

6.2.2 细骨料细骨料（Fine aggregate）：粒径为0.15 ～ 4.75mm通常细、粗骨料的总体积占砼总体积的70%～80%。

一、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。

二、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6.2.2的规定。

表6.2.1天然砂含泥量和泥块含量表6.2.2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6.2.3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。

三、砂的粗细程度（Mx）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。

如图6.2.2。

图6.2.2 骨料的颗粒级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6.2.4 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=3.7～3.1；中砂：Mx= 3.0～2.3；细砂： Mx= 2.2～1.6；特细砂：Mx= 1.5～0.7普通砼用砂得细度模数： Mx= 3.7～1.6②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6.2.5 砂的颗粒级配区b)筛分曲线以累计筛余百分率为纵坐标，以筛孔尺寸为横坐标，作出三个级配区的筛分曲线。

观察所计算的砂的筛分曲线是否完全落在三个级配区的任一区内，即可判断该砂级配的合格性。

图6.2.3 筛分曲线四、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。

图6.2.3和图6.2.4均为级配较差的砂。

图6.2.3 级配较差的砂图6.2.4 级配较差的砂例题：特制砼采用河砂，取砂样烘干，特取500g ，按规定步骤进行了筛分，称得各筛号上的筛余量如下表。

求：（1）该砂的细度模数；（2）判断该砂的级配合格否？（3）绘制筛分曲线图。

解：（1）求分计筛余百分率（2）求累计筛余百分率A（3）计算砂的细度模数（4）判断：用各筛号的A值与表6.5对比，该砂的累计筛余百分率落在Ⅱ区，该砂级配合格。

因Mx= 2.67，所以是中砂（5）绘制筛分曲线图(如图6.2.4)。

图6.2.4 筛分曲线6.2.3 粗骨料粗骨料（Coarse-aggregate）：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。

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。

一、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6.2.6的规定。

b）有害物质含量，其含量应分别符合表6.2.7的规定。

表6.2.6 卵石、碎石含泥量和泥块含量表6.2.7 卵石、碎石中有害物质含量二、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1.5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9.0～9.5mm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：三、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2.4倍为针状颗粒，颗粒厚度小于平均粒径0.4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。

四、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1：2.5；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2.36、4.75、9.50、16、19、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.0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。

6.1 概述一、混凝土（ Concrete ）的含义凡由胶凝材料（胶结料）、粗细骨料和水及其它材料，按适当的比例配合、拌合配制并硬化而成的具有所需的形体、强度和耐久性的人造石材，叫做砼，如水泥混凝土、沥青混凝土等。

即：胶凝材料＋粒状材料＋水＋其它外加材料（外加剂、混合材料）→硬化得人工石材水泥砼（Cement Concrete）简称混凝土，是以水泥为胶凝材料，砂石为骨料拌制而成的混凝土，即：水泥＋砂＋石＋水＋外加剂（混合材料）→砼（混凝土）。

水泥混凝土是现代土木工程最主要的结构材料，本章主要介绍水泥混凝土。

二、混凝土的分类最常用：普通水泥混凝土（Ordinary Cement Concrete）（一）按表观密度分类1.重混凝土：为了屏蔽各种射线的辐射，采用各种高密度骨料配制的混凝土，表观密度> 2800kg/m3。

骨料为钢屑、重晶石、铁矿石等重骨料，水泥为钡水泥、锶水泥等重水泥。

又称防辐射混凝土，用于核能工厂的屏障结构材料。

2.普通混凝土：表观密度 2000～2800kg/m3，骨料为天然砂、石，密度一般多在2500kg/m3左右，简称砼，用于各种建筑的承重结构材料。

3.轻混凝土：表观密度<1950kg/m3，骨料为多孔轻质骨料，或无砂的大孔混凝土或不采用骨料而掺入加气剂或泡沫剂形成的多孔结构混凝土。

主要用作轻质结构（大跨度）材料和隔热保温材料。

（二）按用途分类可分为结构砼（普通砼）、防水砼、耐热砼、耐酸砼、大体积砼、道路砼等。

（三）按所用胶凝材料分类可分为水泥砼、石膏砼、沥青砼、聚合物砼、水玻璃混凝土等。