《建筑材料》第四章混凝土教学文案

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。
(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
1区
0 10~0 35~5 65~35 85~71 95~80 100~90
2区 累计筛余百分率(%)
0 10~0 25~0 50~10 70~41 92~70 100~90
3区
0 10~0 15~0 25~0 40~16 85~55 100~90
图4.3 砂的级配曲线
【例题】用500g烘干砂进行筛分试验，其结果如 表4.3所求。试分析该砂的粗细程度与颗粒级配。
砂的粗细程度用细度模数Mx表示，其计算式 如下：
M x(A 2A 31 A 0 40 A A 51 A 6)5A 1
建筑用砂按细度模数分为粗、中、细三种规
粗砂：3.7~3.1 中砂：3.0~2.3 细砂：2.2~1.6。
砂的颗粒级配用级配区表示，以级配区或级 配曲线判定砂级配的合格性。对细度模数为3.7~ 1.6的建筑用砂，根据600μm筛的累计筛余百分率 分成3个级配区，见表4.2。
人工砂是经除土处理的机制砂、混合砂的统 称。
常用砂
《建筑用砂》 GB/T 14684-2001 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。
1） 砂的粗细程度及颗粒级配
【解】计算细度模数Mx
Mx (A2A31A040AA 51A6)5A1 (13.923.361.682.198.5)55.52.66
砂子的筛分析试验
总称量500g
表4.1 累计筛余率与分计筛余率计算关系
筛孔尺寸 筛余量(g) 分计筛余百分率(%) 累计筛余百分率(%)
4.75mm
m1
a1=(m1/500)×100%
A1=a1
2.36mm
m2
a2=(m2/500)×100%
A2=a1+a2
1.18mm
m3
a3=(m3/500)×100%
4.1 普通混凝土的组成材料 4.2 混凝土的主要技术性质 4.3 混凝土外加剂 4.4 普通混凝土配合比设计 4.5 其他品种混凝土
4.1 普通混凝土的组成材料
普通混凝土是由水泥、粗骨料(碎石或卵石)、 细骨料(砂)和水拌和，经硬化而成的一种人造石 材。
★砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水 泥的收缩；水泥和水形成水泥浆，包裹在粗细骨 料表面并填充骨料间的空隙。
水泥浆体在硬化前起润滑作用，使混凝土拌 合物具有良好的工作性能，硬化后将骨料胶结在 一起，形成坚固的整体。其结构如图4.1。
图4.1 普通混凝土结构示意图 1—石子；2—砂子；3—水泥浆；4—气孔
1 水泥
1） 水泥品种的选择 配制混凝土时，一般可采用六大品种水泥，
必要时也可采用快硬水泥、铝酸盐水泥等。 详见第3章内容。
按使用功能不同，分为结构用混凝土、道路 混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土 及防辐射混凝土等；
按施工工艺不同，又分为喷射混凝土、泵送 混凝土、振动灌浆混凝土等。
★混凝土的特点： 可塑性好、性能可调、可用钢筋增强、耐久 性好、原材料来源丰富； 但自重大、呈脆性、施工过程影响因素多。
本章内容
4 普通混凝土
本章提要
主要介绍了普通混凝土的组成材料，混凝土 拌合物的和易性，硬化混凝土的强度、耐久性， 混凝土外加剂的作用原理和应用，普通混凝土配 合比设计方法等，简要介绍了其他品种混凝土， 如体现混凝土发展动态的高强混凝土、高性能混 凝土等。
混凝土( Concrete, 砼）是由胶凝材料、骨料
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，如图4.2所示。
图4.2 骨料颗粒级配示意图
(a)单一粒径；(b)两种粒径；(c)多种粒径
★(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。
称取试样500g，将试样倒入按孔径大小从上 到下组合的套筛(附筛底)上进行筛分，然后称取 各筛上的筛余量，计算各筛的分计筛余百分率a1、 a2、a3、a4、a5、a6及累计筛余百分率A1、A2、A3、 A4、A5、A6，其计算关系如表4.1。
A3=a1+a2+a3
600μm
m4
a4=(m4/500)×100%
A4=a1+a2+a3+a4
300μm
m5
a5=(m5/500)×100%
A5=a1+a2+a3+a4+a5
150μm
m6
a6=(m6/500)×100% A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6
筛底
m7
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a7=(m7/500)×100% A7=a1+a2+a3+a4+a5+a6+a7
和水，必要时掺入化学外加剂和矿物质混合材料， 按适当比例配合，拌制成拌合物，经硬化而成的 人造石材。
按胶凝材料不同，分为水泥混凝土、沥青混 凝土、石膏混凝土及聚合物混凝土等；
★按表观密度不同，分为重混凝土(ρ0＞ 2600kg/m3)、普通混凝土(ρ0=1950~2500kg/m3)、 轻混凝土(ρ0＜1950kg/m3)；
2）水泥强度等级的选择
水泥强度等级应与混凝土强度等级相适应。 一般以水泥强度(以MPa为单位)为混凝土强度等 级的1.5~2.0倍较适宜，水泥强度等级过高或过低， 会导致水泥用量过少或过多，对混凝土的技术性 能及经济效果都不利。
2 细骨料－砂子
普通混凝土的细骨料主要采用天然砂和人工 砂。
天然砂是由自然风化、水流搬运和分选、堆 积形成的粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括 软质岩、风化岩石的颗粒。按产源不同，天然砂 分为山砂、河砂和海砂。
为了更直观地反映砂的颗粒级配，以累计筛 余百分率为纵坐标，筛孔尺寸为横坐标，根据表 4.2的数值可以画出砂子3个级配区的级配曲线， 如图4.3所示。
表4.2 建筑用砂的颗粒级配(GB/T 14684—2001)
筛孔尺寸
9.50mm 4.75mm 2.36mm 1.18mm 600μm 300μm 150μm