混凝土基本知识简介-

骨料可提供混凝土很好的稳定性和比水泥石 更好的耐久性。
1）混凝土中骨料的基本要求
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。
2）骨料的种类
按照骨料粒径
粗骨料：粒径大于4.75mm的岩石颗粒，如卵石、碎石
细骨料：粒径小于4.75mm的岩石颗粒，如河砂、山砂、
海砂
如陶粒、煅烧页岩、
按照骨料的密度
膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、
普通骨料：堆积密度在1520～1680kg泡/m沫3塑的料骨颗料粒等。
密度在2500～2700kg/m3 轻骨料：堆积密度＜1120kg/m3的骨料
砂的颗粒级配 砂的颗粒级配指砂不同大小颗粒的搭配情况。
单一粒径
两种粒径 多种粒径
颗粒级配示意图
累积筛余（%）
0
20
40
60
80
100
0.16
0.63
2.50
0.315
1.25
筛孔尺寸（mm）
10.00 5.00
III 区 II 区 I区
砂 子 级 配 曲 线图
3）石子的颗粒级配
石子的级配有连续级配和间断级配两种：
普通混凝土：一般来讲，普通混凝土是指区 别于以下几种特殊混凝土而用于一般建筑工 程、市政等方面的混凝土。
二、混凝土的组成与结构
细骨料
粗骨料 过渡区
水泥石
混凝土的宏观结构
（一） 普通混凝土的组成
水泥
为了改善或提高混 凝土的性能
7~15%
水
14~21%
水泥浆
25~40%
混凝土外加剂
100%体积
新拌混凝土
隙越多，所需水
单一粒径越大，堆积孔隙越多。
泥浆用量越大
粒径及其分布影响的混凝土性能
混凝土的用水量；
混凝土的水泥用量；
新拌混凝土的和易性
混凝土的微裂缝
级配不合理(阻力大) 级配合理(阻力小)
1）砂子的颗粒级配与粗细程度
细度模数Mx
细度模数表征砂的粗细程度，可以理解为质均粒径， 由筛分法测定。
多物相、多孔性的堆积体 复杂而不均匀 非固定而多变
混凝土的理想结构——均匀、密实的堆积体
三、普通混凝土的组成材料
骨 料 水 水 泥 外加剂
（一） 骨 料 （Aggregate）
2、混凝土中的骨料
经济上：在不影响混凝土性能的条件下，在 混凝土中尽可能多地加入骨料，以降低混凝 土的成本；
普通混凝土的主要性质 ：
混凝土在凝结硬化前称为混凝土拌合物。 混凝土拌合物不同的施工环境和施工条件下 表现出不同的特征，而混凝土施工过程对硬 化后的混凝土具有重大的影响，因此必须找 出评价混凝土施工过程中的性质。这样才能 保证混凝土的质量。拌合物状态时要求具有 良好的和易性（或称工作性），硬化后的混 凝土应具有足够的强度和必要的耐久性
耐酸混凝土
耐碱混凝土 水工混凝土 港工混凝土
2、混凝土的种类
早强混凝土
超早强混 凝土
按强度 特征分
高强混凝 土
高性能混 凝土
超高强混 凝土
2、混凝土 的种类
坍落度：测定混凝土拌和物和易性的一 种指标，用拌和物在自重作用下向下坍
落的高度表示。其单位为cm。
低塑性 混凝土
塑性混 凝土
按坍落度 大小分
第三节 常见混凝土质量问题分析
第一节 概 述
1 混凝土的定义及分类
混凝土是以胶凝材料、水和骨料按适当比例配合拌制 成拌和物，经硬化后得到的人工石材。以水泥为胶凝材料、 砂石为骨料的混凝土称为水泥混凝土，在建筑工程中最为 常用。
胶凝
混凝土
材料
水
骨料
2、混凝土的种类
按使用功 能分
防水混凝土
耐热混凝土
粗骨料
空隙率44%
筛孔
等径颗粒骨料
针片状骨料颗粒
针片状
球状
6）骨料对混凝土强度的影响
对于富水泥浆的混凝土：
小粒径骨料可使混凝土
强度较高；
大粒径可使混凝土强度
抗
较低。
压
强
度
（
MPa)
对于贫水泥浆的混凝土： 大粒径骨料使混凝土强 度较高； 小粒径骨料使混凝土强 度较低；
骨料最大粒径（mm）
水泥石组成与结构不均；
薄弱过渡区(厚度约10～50μm)的存在
非固定与可变性
水泥石和过渡区的组成与结构是随时间、温度与湿度环 境不断变化着的。
2. 混凝土的结构要素
各种尺寸固体颗粒分布的均匀性； 各种固体颗粒堆积的密实性； 固体颗粒的总表面积; 总孔隙率与界面孔隙率； 孔隙特征与孔径分布
混凝土用砂的级配曲线一般应在Ⅱ区，以中砂 为宜。
有害杂质含量 符合国家标准(GB/T146842001)的要求。
坚固性 质量损失率 8%～10%。 表观密度应大于2500kg/m3，堆积密度应大于
1350kg/m3 ,空隙率应小于47％。 经碱-骨料反应检验后，应无裂缝、酥裂、胶
干燥 状态
气干 状态
饱和面 干状态
湿润 状态
砂的含水状态
9）骨料的有害杂质
有含害泥杂量质很的大种的类：骨料
粘土、泥块、云母； 硫酸盐、硫化物、有机质； 活性SiO2； 针片状颗粒等。
有害杂质的危害：
影响水泥的水化、腐蚀水泥石； 影响混凝土的和易性 影响混凝土的强度与耐磨性； 增大混凝土的收缩； 引起碱－骨料反应等。
体外溢等现象。
5. 混凝土用石子的技术要求
最大粒径Dmax要求：
中等强度的混凝土的最大粒径应40mm； 高等级混凝土应25mm。 对于钢筋混凝土，Dmax 结构断面尺寸的1/4、板厚 的1/2，或钢筋间最小净距的3/4。
岩石强度与混凝土设计强度等级之比不应小于 150%；
四、新拌混凝土的和易性
混凝土中 的第五种
成分
石子
21~28%
骨料
凝结硬化
砂子
39~42%
60~75%
硬化混凝土
混凝土原材料
水泥
砂
石
水 外加剂 掺合料
普通混凝土 曾是主流，目前在民用建筑中仍大量采用
外加剂混凝土
一级和沿海城市，70%以上
现代混凝土 目前正在推广应用
（二） 混凝土的结构
宏观上，混凝土是一个砂、石颗粒状骨料分布在水 泥石中形成的复合结构，主要由三相构成： 砂、石骨料是混凝土的骨架——分散相； 水泥石是混凝土的基体相——连续相； 骨料与水泥石间的过渡区——界面相。
10）骨料的坚固性与强度
骨料的坚固性 骨料不因干/湿循环或冻/融循环等气候变化
而产生体积变化导致混凝土的劣化。 骨料的坚固性取决于孔隙率、裂缝和杂质。 粗骨料的强度对混凝土强度有一定影响，要求
骨料强度是混凝土配制强度的1.5倍。
⑴砂子的坚固性
定义： 砂在气候、环境变化或其它物理因素作用下
6）骨料对混凝土强度的影响
水灰比越小，骨料粒径
对混凝土强度的影响越明
显：
抗
混凝土强度随骨料粒径
压
的增大而降低
源自文库
强
度
（
psi)
骨料最大粒径（in）
7）骨料的含水状态
含水状态：完全干燥 气 干
饱和面干
含水湿润
含水量： 不含水 ＜有效含水量 ＝有效含水量 ＞有效含水量
完全干燥
气干
饱和面干
含水湿润
混凝土基本知识简介
XX混凝土公司品质部 2013年9月
目录
第一节 概述
1、混凝土定义及分类 2、混凝土种类 3、混凝土特性 4、土木工程对混凝土基本要求
第二节 普通混凝土
1、普通混凝土介绍 2、普通混凝土组成与结构 3、普通混凝土组成材料 4、新拌混凝土和易性 5、混凝土强度 6、混凝土耐久性 7、水泥浆
连续级配 要求颗粒尺寸由大到小连续分级，每一 级骨料都占有适当比例，这种级配较好；
间断级配 是人为地剔除骨料中的某些粒级，造成 粒级的间断，大粒径骨料间的空隙由比其小几倍的 小粒径颗粒填充，从而降低堆积空隙率。
石子的颗粒级配也用筛分法测定。
细骨料
空隙率35%
通 过 率
55%粗+45%细 空隙率24%
流态混 凝土
流动性 混凝土
大流动性 混凝土
2、混凝土的种类
超干硬性 混凝土
按维勃 稠度分
特干硬性 混凝土
干硬性 混凝土
半干硬性 混凝土
2、混凝土的种类
普通浇注 混凝土
按施工工 艺分
泵送 混凝土
离心成型 混凝土
喷射混 凝土
2、混凝土的种类
按配筋情 况分
素混凝土
钢筋混凝土
纤维混凝土
3、混凝土的特性
混凝土结构图
图5.1 普通混凝土结构示意图
1—石子； 2—砂子； 3—水泥浆； 4—气孔
（二）混凝土的结构
泌水形成 的孔隙
粗集料 混凝土的结构
细集料 水泥+水→水泥浆+砂→水
泥砂浆+石子→混凝土拌
水泥浆
合物→硬化混凝土
孔 隙 组成材料的作用
混凝土体积构成 水泥石——25％左右； 砂和石子——70％以上； 孔隙和自由水——1％～ 5%。
人工骨料： 热加工骨料：膨胀页岩、膨胀蛭石等； 工业副产物：矿渣、铁渣、粉渣等；
再生骨料：破碎混凝土、破碎粘土砖等。
(2) 骨料的粒径及其分布
骨料粒径及其分布
粗骨料：最大粒径与颗粒级配；
细骨料：细度模数与颗粒级配。
骨料粒径
骨料粒径与颗粒级配影响骨料堆积孔越大隙，堆积的空
颗粒级配合理可减少堆积孔隙；
3
具有与工程环境相适应的耐久性，以保证构筑 物在所处环境中服役寿命
4
满足经济与生态的要求，能源与资源消耗低、 环境负荷少等
第 二节 普通混凝土
一、普通混凝土介绍
普通混凝土是指以水泥为胶凝材料，砂子和 石子为骨料，经加水搅拌、浇筑成型、凝结 固化成具有一定强度的“人工石材”，即水 泥混凝土，是目前工程上最大量使用的混凝 土品种。“混凝土”一词通常可简作“砼”。
骨料
骨料
过渡区
C-S-H
钙矾石
CH
混 凝 土 过 渡 区 结 构
水泥石本体
过渡区相 ITZ Phase
骨料 周围 的过 渡区
水泥石
骨料
裂缝扩展的 路径和方向
1. 混凝土的结构特点 水泥石含有晶体和非晶体的水化物、 未水化水泥颗粒、各种孔隙和水； 砂石骨料含有各种岩石矿物和孔隙 多物相、多孔性复合体 界面也含有水泥水化物和孔隙
细度模数越大，骨料越粗，根据细度模数将砂分为：
细砂（2.2～1.6）； 中砂（3.0～2.3）； 粗砂（3.7～3.1）。
级配曲线
拌制砼以中砂为宜，普通 砼用砂的细度模数为
3.7~1.6
级配曲线表示不同粒径砂的颗粒搭配情况；
根据级配曲线分为三个区：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；
级配间接反映了砂颗粒的堆积密度。
组成材料 水泥+水 砂+石子
硬化前 润滑作用 填充作用
硬化后 胶结作用 骨架作用
未水化水泥颗粒 氢 氧 化 钙
单硫型硫 铝酸盐
背 散 射 扫 描 电 镜 照 片 C-S-H
3) 过渡区相的结构要素
过渡区骨厚料度；
氢氧化钙
过渡区固体颗粒尺寸与形状；
过渡区的孔隙率。
混凝土中骨料与水泥石间的过渡区
密度在～1000kg/m3 重骨料：堆积密度＞2080kg/m3的骨料
密度在3500～4000kg/m3
如铁矿石、重晶石等。
骨料的种类
碎石
卵石
普通骨料 重骨料
轻骨料
骨料的分类
2）骨料的种类
按照骨料来源分为：
天然岩石骨料：由天然岩石组成的骨料，如砂、 卵石、碎石等。
按照岩石的主要成分分为：氧化硅矿物、碳酸盐 矿物、氧化铁矿物、硫化物矿物、粘土矿物等。
水泥石与砂石骨料均是多粗物骨相料、堆积多的孔孔性隙材由料细骨料来填充；
固体颗粒堆聚体
细骨料堆积的孔隙由水化物和水泥颗粒、
混凝土结构是一个各种矿 尺由物寸此掺的形和成颗料一粒粉个末堆固颗聚体粒体颗来粒，填密砂充堆；石聚颗体粒结构堆。 积成骨架，水化物与水泥颗粒堆积成水泥石
复杂与非匀质性
骨料种类不一，形状与尺寸不等，分布不均；
抵抗碎裂的能力。
⑵石子的强度与坚固性
强度
一般以碎石或卵石的立方体强度或压碎指标来表示。 立方体强度 用505050mm3的立方体(或 5050
mm的圆柱体)岩石试件，吸水饱和后测定的试件抗压强 度。
砂的技术质量要求
天然砂
河砂、湖砂、山 砂、和淡化海砂
等
砂
机制砂
人工砂
混合砂
4. 混凝土用砂的技术要求
4. 理想的混凝土结构
普通混凝土由水泥、砂、石和水组成，为了改善性 能，可添加化学外加剂与矿物掺合料；
砂石构成混凝土的骨架，传递应力，限制变形； 水泥与水形成水泥浆，赋予新拌混凝土流动性，硬化后
将骨料颗粒胶结成整体；
混凝土微结构是由骨料相、水泥石相和界面过渡区 相构成的复杂结构；
结构特点有
（7）生产工艺复杂，质量难以控制，管理困难
（6）自重大 （5）抗拉强度低 （4）适用范围广泛 （3）来源广、造价低 （2）强度高耐久性好 （1） 混凝土拌合物具有可塑性
4、土木工程对混凝土的基本要求
1
满足混凝土结构设计的强度要求，以保证构筑 物能安全地承受各种设计荷载
2
满足混凝土施工所要求的和易性，以便硬化后 能得到均匀密实的混凝土