混凝土性质

混凝土

一、内容提要：

本讲主要是讲解混凝土组成材料，混凝土配合比的设计，新拌混凝土的性能，混凝土的强度等级，混凝土的耐久性与变形性，混凝土的外加剂及混凝土的掺和料。

二、本讲的重点是：

混凝土配合比的设计，新拌混凝土的性能，混凝土的强度等级

本讲的难点是：混凝土配合比的设计中的试配和调配，新拌混凝土的工作性的测定，硬化混凝土的变形性等问题。

三、内容讲解：

1、概述：

定义：从广义上讲，混凝土是指由胶凝材料、骨料和水按适当的比例配合、拌制成的混合物，经一定时间后硬化而成的人造石材。目前使用最多的是以水泥为胶凝材料的混凝土，称为水泥混凝土。

混凝土的分类：（按其表观密度的大小）

普通混凝土：表观密度为2100～2500kg／m3，一般多在2400kg／m。左右。

轻混凝土：表观密度小于1950kg／m3。可用作结构混凝土、保温用混凝土以及结构兼保温混凝土。

重混凝土：表观密度2600kg／m3以上。主要用作核能工程的屏蔽结构材料。

如按照胶凝材料种类分，混凝土又可分为：水泥混凝土、沥青混凝土、聚合物水泥混凝土、树脂混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、硅酸盐混凝土等。

按照生产和施工方法进行分类，混凝土又可以分为商品混凝土(又称预拌混凝生)、泵送混凝土、喷射混凝土、压力灌浆混凝土(又称预填骨料混凝土)、挤压混凝土、离心混凝土、真空吸水混凝土、碾压混凝土、热拌混凝土等。

现在也有按照混凝土强度的大小来分，一般抗压强度低于30MPa的混凝土称为低强混凝土，抗压强度高于60MPa(包括60MPa)的混凝土称为高强混凝土，如果抗压强度大于或等于100MPa的混凝土，则称为超高强混凝土。按配筋材料来分，混凝土又可以分为素混凝土(又称无筋混凝土)、钢筋混凝土、钢丝网混凝土、纤维混凝土、预应力混凝土等。2、普通混凝土组成材料

普通混凝土主要是由水泥、水和天然的砂、石骨料所组成的复合材料，通常还掺入一定量的掺合料和外加剂。混凝土组成材料中，砂、石是骨料，对混凝土起骨架作用，水泥和水形成水泥浆体，包裹在粗、细骨料的表面并填充骨料之间的空隙。在混凝土凝结、硬化以前，水泥浆体起着润滑作用，赋予混凝土拌合物流动性，便于施工；在混凝土硬化以后，水泥浆体起着胶粘剂作用，将砂、石骨料粘结成为一个整体，使混凝土产生强度，成为坚硬的人造材料。

2.1水泥

水泥是混凝土中最重要的组分，是混凝土中的胶凝材料，普通混凝土正是通过水泥将砂、石骨料等固化成为具有一定强度的整体。

配制混凝土首先应该根据混凝土工程的性质与特点、工程所处环境及施工条件，结合水泥的特性，合理地选用水泥品种。

其次，水泥强度等级的选择应该与混凝土的设计强度等级相适应，原则上低强度等级混凝土选用低强度等级的水泥，高强度混凝土应选用强度等级高的水泥，对于普通混凝土来说，一般是以水泥强度等级为混凝土强度等级的1.5倍为宜，高强度等级的混凝土可取一倍左右。

如果采用低强度等级水泥配制高强度等级混凝土，为了满足强度要求，必然导致水泥用量过多，这不仅不经济，而且会引起混凝土收缩和水化热增大，对于大体积混凝土，使得混凝土温升增大，影响到混凝土强度的发展及耐久性能。同时由于混凝土强度高，水泥用量大，则水灰比一般比较小，使得混凝土和易性变差，施工困难，混凝土质量难以保证。反之，如果采用高强度等级水泥配制低强度等级混凝土，也是既不经济又不合理。从强度考虑，用高强度等级水泥可以配制出低强度等级混凝土，而且水泥用量比较少。但是如果水泥用量太少，混凝土中浆体量很少，这势必会影响到新拌混凝土和易性和硬化混凝土耐久性。

2.2骨料

混凝土用骨料按其粒径大小分为细骨料和粗骨料两种，粒径小于5mm的骨料称为细骨料，粒径大于5mm的骨料称为粗骨料。普通混凝土用骨料通常细骨料是指普通砂，粗骨料则是指碎石、卵石或碎卵石。

（1）细骨料

细骨料是指在自然条件作用下形成，粒径小于5mm的岩石骨料。按照来源，细骨料可以分为河砂、海砂和山砂。一般混凝土中大都采用河砂。按照细度模数，砂又可以分为粗砂、中砂和细砂以及特细砂。

普通混凝土用细骨料的质量要求，主要应该控制以下几个指标：

（i）颗粒级配：砂颗粒级配的优劣、粒度的粗细既影响混凝土技术性能，也影响混凝土中水泥用量。颗粒级配是评定砂质量的一个重要指标。在配制混凝土时，当砂用量一定时，如果采用粗砂，其总表面积小，因此需要包裹砂颗粒表面的水泥浆量少；采用细砂时，则其总表面积增大，在混凝土中需要包裹砂粒表面的水泥浆量多，因此当混凝土拌和物的和易性一定时，用粗砂拌制混凝土所需水泥用量比用细砂节省。但是在拌制混凝

土时，并不是砂子越粗越好，砂子太粗，会导致混凝土泌水、离析等现象，从而影响混凝土和易性。

砂的粗细程度，以细度模数表示，细度模数通常采用筛分析法进行测定。砂筛分析法是用一套孔径为5.0mm、2.5mm、1.25mm、0.630mm、0.315mm及0.160mm的标准筛，称取烘干的砂样500克，由粗到细依次过筛，然后计算各筛上分计筛余百分率(各筛上的筛余量占砂样总重量的百分率，以a i表示)以及各筛上的累计筛余百分率(即各筛与比该筛粗的所有筛的分计筛余百分率之和，以A i表示，

普通混凝土的砂的细度模数范围一般在3.7~1.6,其中采用中砂较好。

我国《普通混凝土用砂质量及检验方法》(JGJ52—92)标准中规定，按照0.630mm孔径筛的累计筛余百分率，将砂划分为三个级配区，见下表。普通混凝土用砂，其颗粒级配应该处于表中某一级配区。在工程中，混凝土所用砂的实际颗粒级配除了5.0mm和0.30mm 的累计筛余百分率以外，其余号筛的累计筛余百分率可以稍有超出分界线，但超出部分

的总百分率不应大于5％。

(ii) 含泥量和泥块含量：严重影响砂的质量，从而影响混凝土的性能。砂的含泥量是指砂中含有粒径小于0.08mm的粘土、淤泥与岩屑的质量总和占砂总质量的百分率；泥块含量则是指经过水浸后，粒径大于0.63mm的块状粘土的质量总和占砂总质量的百分率。对于普通混凝土用砂，砂中的含泥量及泥块含量必须符合《普通混凝土用砂质量及检验方法》(JGJ52—92)规定。

(iii) 碱活性：对于普通混凝土用砂，要求砂中不含活性二氧化硅等物质，以免产生碱集料反应，从而导致混凝土的破坏。

(iv) 有害杂质含量：对于普通混凝土用砂，国家标准对其中有害物质含量有明确的限制。（2）粗骨料

普通混凝土常用粗骨料有卵石和碎石两种。在自然条件作用下形成，粒径大于5mm的岩石颗粒，称为卵石。由天然岩石和卵石经破碎、筛分得到的粒径大于5mm的颗粒，|称为碎石或碎卵石。

普通混凝土用粗骨料的质量要求，主要应该控制以下几个指标：

（i）最大粒径和颗粒级配

粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。粗骨料最大粒径增大时，骨料总表面积减小，因此包裹其表面所需水泥浆量减少，可以节约水泥，并且在一定和易性及水泥用量条件下，能降低用水量而提高混凝土强度。一般，在可能情况下，混凝土应尽