监理培训讲座09年(主讲王稔实).doc

铁岭市建筑设计院监理员培训讲义混凝土工程主讲人：王稔实2010年1月3日混凝土工程第一章 概论一、 混凝土的概念混凝土是由胶凝材料、骨料及其他外加材料按适当比例配制，在经硬化而成的人工石材。简写成“砼”。其中应用最广的是以水泥为胶凝材料，以砂石骨料，加水拌合而成的拌合物，经一定时间硬化而成的水泥混凝土普通混凝土。二、 混凝土分类 混凝土按胶凝材料分为水泥混凝土、石膏混凝土和沥青混凝土等。水泥混凝土主要用于建筑结构工程，沥青混凝土主要用作路面材料。（一）按表观密度。分为：1、轻混凝土（。2600）：用于原子能工程的屏蔽材料（二）按强度分为： 1、普通混凝土（抗压强度60MPa） 3、超高强混凝土（抗压强度80MPa）（三）按成型或施工工艺分为：1、现浇混凝土2、预拌混凝土3、灌浆混凝土4、喷射混凝土（凝结硬化之前叫什么？新拌混凝土或混凝土拌合物）三、硬化原理：水泥加水，生产水化反应。一种化学变化。生成硅酸盐的化合物和凝胶，同时放出热量。形成晶体结构，具有很高的强度。最终结果是将散状的砂石颗粒紧紧粘在一起，形成共同承受外力的整体。第二章 组成材料第一节 通用硅酸盐水泥按主要水硬性物质名称又可分为硅酸盐水泥、铝酸盐类水泥、硫铝酸盐类水泥等。建筑工程中应用最广的是通用硅酸盐水泥。通用硅酸盐水泥组成成分（表一）品种代号组分熟料+石膏粒化高炉矿渣火山灰质混合材料粉煤灰石灰石硅酸盐水泥P.I100P.II955 95 5普通硅酸盐水泥P.O80且5且20a矿渣硅酸盐水泥P.S.A50且20且50bP.S.B30且50且70b火山灰质硅酸盐水泥P.P60且20且40c粉煤灰硅酸盐水泥P.F60且20且40d复合硅酸盐水泥P.C50且20且50ea 本组分材料为符合本标准5.2.3的活性混合材料，其中允许用不超过水泥质量8%且符合本标准5.2.4的非活性混合材料或不超过水泥质量5%且复合本标准5.2.5的窑灰代替。 b本组分材料为符合GB/T203或GB/T18046的活性混合材料，其中允许用不超过水泥质量8%且符合本标准第5.2.3条的活性混合材料或符合本标准第5.2.4条的非活性混合材料或符合本标准第5.2.5条的窑灰中的任一中材料代替。c本组分材料为符合GB/T2847的活性混合材料。d本组分材料为符合GB/T1596的活性混合材料。e本组分材料为由两种（含）以上符合本标准第5.2.3条的活性混合材料或/和符合本标准第5.2.4条的非活性混合材料组成，其中允许用不超过水泥质量8%且符合标准第5.2.5条的窑灰代替。掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。一、硅酸盐水泥生产工艺流程硅酸盐水泥：用适当成分的生料，烧至部分熔融，以所得硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的水硬性胶结材料，称为硅酸盐水泥。二、水泥的化学成分 水泥熟料四种主要化学成分控制如下范围： CaO6467% SiO2124% Al2O347% Fe2O325% 硅酸盐水泥主要成分： 硅酸盐三钙 3CaO.SiO2 C3S 硅酸盐二钙 2CaO.SiO2 C2S 铝酸盐三钙 3CaO.Al2O3 C3A 铁铝酸四钙 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF 硅酸三钙约占1/2，硅酸二钙占1/4，另外两种占1/4。由于硅酸盐约占75%以上，所以称之为硅酸盐水泥。 三、几种成分化学特性上述几种熟料矿物在单独与水作用是所表现的特性如下：1、 硅酸三钙C3S硅酸三钙时硅酸盐水泥熟料中的主要矿物成分，遇水时水化反应速度快，水化热大。凝结硬化快，其水化产物表现为早期强度高。硅酸三钙时主要赋予硅酸盐水泥早期强度的产物。2、 硅酸二钙C2S硅酸二钙时硅酸盐水泥中的饿主要矿物。遇水时水化反应速度慢，水化热很低，其水化产物表现为早期强度底二后期强度增进较高。硅酸二钙时决定硅酸盐水泥后期强度的矿物。3、 铝酸三钙C3A铝酸三钙在硅酸盐水泥中的含量一般为715%，遇水时水化反应极快，水化热很大，水化产物的强度很低。铝酸三钙主要影响硅酸盐水泥的凝结时间，同时也是水化热的主要来源。由于在煅烧过程中，铝酸三钙的熔融物是生成硅酸三钙的基因，故被列为“熔煤矿物”。4、 铁铝酸四钙C4AF铁铝酸四钙在硅酸盐水泥中的含量为1018%，遇水时水化反应速度快，水化热底。水化产物的轻度也很低。由于在煅烧熔融阶段有助于硅酸三钙的生成。同样属于“熔煤矿物”。由此可知，这几种熟料矿物在与水单独作用时，所表现出的性能是不同的。硅酸盐水泥能具有的许多技术性能，主要是水泥熟料中几种矿物进行水化作用的结果。改变熟料矿物成分间的比例。水泥的技术性能会随之而变化。例如提高硅酸三钙、硅酸二钙的含量，可以制得具有快硬性的水泥；降低铝酸三钙的含量，提高硅酸二钙的含量，可制得水化热第的大坝水泥。 四硅酸盐水泥的凝结和硬化水泥加水拌合后，最初形成具有可塑性的浆体，而后逐渐变失去塑性，这一过程称为初凝，开始具有强度时称为终凝，由初凝到终凝的过程为凝结。终凝后强度逐渐提高并变成坚固的石状物体水泥石，这一过程为硬化。 水泥的凝结硬化过程大致可分为如下三个阶段：1. 溶解期水泥与水调和后，其几种主要矿物即发生化学反应，生产水化物。某些水化物之间还会再一次发生反应，形成新的水化物。四种矿物的水化反应及主要水化物如下：硅酸三钙水化反应较快，生产水化硅酸钙及氢氧化钙： 2（3CaO.SiO2）+6H2O=3CaO.2SiO2.3H2O+3Ca(OH)2由于氢氧化钙的生产，使溶液迅速饱和，此后各矿物的水化都是在这种石灰饱和溶液中进行的。硅酸二钙水化反应较慢。生产水化硅酸钙和氢氧化钙： 2（2CaO.SiO2）+4H2O=3CaO.SiO2.3H2O+Ca(OH)2； 铝酸三钙水化反应最快，生成水化铝酸钙： 3CaO.Al2O3+6H2O=3CaO.Al2O3.6H2O；铁铝酸四钙加水后，较快地生成水化铝酸钙及水化铁酸钙。4CaO.Al2O3.Fe2O3+7H2O=3CaO.Al2O3.6H2O=CaO.Fe2O3.H2O；另外：掺入的石膏与部分水化铝酸钙反应，生产难容的水化硫铝酸钙，以针状结晶析出，这些水化硫铝酸钙的存在，延缓了水泥的凝结时间，其化学反应式如下：3CaO+Al2O3.6H2O+3(CaSO4.2H2O)+19H2O=3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O)综上所述，硅酸盐水泥在溶解期内，经水化反应后生产了以下五种主要的水化物：水化硅酸钙，水化铝酸钙、氢氧化钙、水化铁酸钙和水化硫铝酸钙。这些水化物的综合效果，决定了水泥石的凝结硬化过程所具有的性能。2. 凝结期经过溶解期后，溶液已达到饱和，水继续与水泥颗粒，作用而形成的水化物已不能再溶解，他们根据各自的溶解度和结构形式的不同，先后以胶体状态析出，最后发展称为网状凝结构的凝胶体，随着凝胶体的逐渐变调，水泥浆慢慢失去塑性，从而表现为水泥的凝结。3. 硬化期由于凝胶体的形成以及发展，使水泥的水化工作越来越困难，因此在凝结后，水泥中还存在有大量未完成水化的颗粒，他们吸收凝胶体内的水分继续进行水化作用，使凝胶体由于谁饭渐渐干固、脱水，而趋于紧密。同时氢氧化钙及水化铝酸钙也由胶质状态转化为稳定的结晶状态。随着结晶体的增生和凝胶体的紧密，两者相互结合，使水泥硬化并不断增长强度。总之，水泥的凝结，硬化过程，是一个长期而复杂的，交错进行的，物理化学变化过程。五、影响凝结硬化的因素。主要有以下几个方面：1. 矿物组成：矿物成分影响水泥的凝结硬化，组成的矿物不同，使水泥具有不同的水化特性，其强度的发展规律也必然不同。2. 水泥细度：水泥颗粒的粗细影响着水化的快慢。同样质量的水泥，其颗粒越细。总表面积越大，越容易水化，凝结硬化越快；其颗粒越粗时，表现则相反。3. 用水量：拌合水的用量，影响着水泥的凝结硬化。加水太多，水化固然进行得充分，但水化物间加大了距离，减弱了彼此间的作用力，延缓了凝结硬化；再者，硬化后多余的水蒸发，会留下较多的孔隙而降低水泥石的轻度。因此，适宜的加水量，可使水泥充分水化，加快凝结硬化，并能减少多余水分蒸发所留下的孔隙。同时，由于水化物结合水减少，结晶过程受到抑制二形成更紧密的结构。所以在工程中，减少水灰比时提高水泥制品强度的一项有利措施。4. 温湿度：温度和湿度，时保障水泥水化和凝结硬化的重要外界条件。必须在高温环境下，才能维持水泥的水化用水，如果处于干燥环境下，强度会过早停滞，并不再增长。因此，水泥制品成型凝结后，要加强湿度养护，持别时早期的养护。一般地说，温度越高，水泥的水化反应越快。当处于0以下的环境，凝结硬化完全停止。因此在保障温度的同时，又要有适当的温度，水泥石的强度才能不断增长。因此，通常对水泥制品多采用，蒸汽养护的措施。5. 石膏掺量：石膏掺入水泥中的目的主要是延缓水泥浆的凝结速度，若过量会引起水泥石的膨胀破坏，因此应严格控制。一般情况下，石膏的掺量应占水泥总量的35%。六、通用硅酸盐水泥的主要技术性质1、强度等级：硅酸盐水泥强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个等级。普通硅酸盐水泥强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R四个等级。矿渣硅酸盐水泥，火山灰质硅酸盐水泥，粉煤灰硅酸盐水泥。复合硅酸盐水泥的强度等级分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个等级。2、化学指标（表二）品种代号不溶物（质量分数）烧失量（质量分数）三氧化硫（质量分数）氧化镁（质量分数）氯离子（质量分数）硅酸盐水泥P0.753.03.55.0a0.06cP1.503.5普通硅酸盐水泥PO5.0矿渣硅酸盐水泥PSA4.06.0bPSB火山灰质硅酸盐水泥PP3.56.0b粉煤灰硅酸盐水泥PF复合硅酸盐水泥PCa如果水泥压蒸试验合格，则水泥中氧化镁的含量（质量分数）允许放宽至6.0%。b如果水泥中氧化镁的含量（质量分数）大于6.0%时，需进行水泥压蒸安定性试验并合格。c当有更低要求时，该指标由买卖双方协商确定。3、细度细度指水泥颗粒的粗细程度。细度对水泥的凝结硬化熟读，强度，需水性及硬化收缩等均有影响。成分相同的水泥，颗粒越细，与水起反应的表面积越大。则凝结硬化速度越快，早期强度越高。但细小颗粒粉磨时，能量消耗较大，故成本较高。而且拌合水用量增大，在空气中硬化后体积收缩率大。一般认为，水泥的水化速度及强度。主要取决于小于40微米的各种粒级的颗粒。国家规定：硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥以比表面积表示，不小于300m/kg;矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥以筛余表示80m方孔筛筛余不大于10%或45mm方孔筛筛余不大于30%（1m=1/1000mm）。4、标准稠度用水量。标准稠度用水量时指水泥净浆达到标准稠度时，所需要的拌合水量占水泥质量的百分率。硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般在2330%之间。5、凝结时间凝结时间是指水泥加水拌合开始到失去流动性，即从可塑状态发展到固体状态能需要的时间。水泥的凝结时间，通常分为初凝时间和终凝时间。初凝时间时从水泥加水拌合物，水泥浆开始失去可塑性所需要的时间；终凝时间则是从水泥加水拌合起，到水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度能需的时间。水泥的凝结时间在施工中具有重要意义。根据工程施工的要求，水泥初凝不宜过早。以便施工时有足够的时间来完成混凝土的搅拌、运输、浇捣等操作；终凝不宜过迟以便混凝土尽快硬化。及时达到一定强度，以利于下到工序的正常进行。国家规定：硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于390min。普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于600min。影响凝结时间的因素主要有，水泥熟料中的矿物成分，水泥细度。石膏掺量及混合材料掺量等。6、体积安定性 体积安定性是指水泥浆体在硬化过程中体积是否均匀变化的性能。水泥中含有的游离氧化钙镁及氧化硫是导致体积不安定现象发生的重要原因。此为，当石膏掺量过多时，也会引起安定性不良。安定性：沸煮法合格。 水泥安定性必须合格，不合格的为废品。工程上不得使用。对安定性发生怀疑或设有出厂证明的水泥，应进行安定性检验。7、水化热 水泥的水化是放热反应，水泥在凝结硬化过程中放出的热量，称为水泥的水化热，以1g水泥发出的热量j（焦耳）来表示。水泥的水化热大部分在水化初凝（7天）内放出，以后逐渐减少。影响水化热的因素很多，如水泥熟料的矿物组成、水灰比、养护温度和水泥细度等。水泥熟料各矿物的水化热如表所示：矿物名称硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙水化热（J/g）520260867419在冬季施工中，水化热能处进水凝的凝结硬化，但对厚大体积，的混凝土工程，水化热时有害的。过大的水化热会使混凝土发生裂缝，故对于大体积工程的施工，除要求采取降热措施外，还必须使所用水泥的水化热控制在一定范围之内。硅酸盐水泥的水化热很大，不宜在大体积工程中使用。对于大型水坝的专用水泥，应将水化热作为重要指标进行规定，如普通大坝水泥7天的水化热不得超过272J/g.k8、强度水泥的强度时水泥性能的重要指标。硅酸盐水泥的强度主要取决于塑料的矿物成分。细度和石膏掺量。 由于水泥四种主要熟料矿物的强度各不相同，故改变他们的相对含量，水泥的强度及其增长熟读将随之改变，如硅酸三钙含量大。粉磨较细的水温其强度增长较快，最终强度也较高。（表3） 单位兆帕Mpa品种强度等级抗压强度抗折强度3d28d3d28d硅酸盐水泥42.517.042.53.56.542.5R22.04.052.523.052.54.07.052.5R27.05.062.528.062.55.08.062.5R32.05.5普通硅酸盐水泥42.517.042.53.56.542.5R22.04.052.523.052.54.07.052.5R27.05.0矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥粉烧灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥32.510.032.52.55.532.5R15.03.542.515.042.53.56.542.5R19.04.052.521.052.54.07.052.5R23.04.59、包装水泥可以散装成袋装，袋装水泥每袋净含量为50kg。且应不小于标志质量的99%；随机抽取20袋总质量（含包装袋）应不小于1000kg。10、标志 水泥包装袋上应清楚表明：执行标准，水泥品种，代号、强度等级、生产者名称，生产许可让标志（QS）及编号，出厂编号，包装日期，净含量。包装袋两侧应根据水泥的品种采用不同的颜色印刷水泥名称和强度等级，硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥采用红色，矿渣硅酸盐水泥采用绿色；火山灰质硅酸盐水泥，粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥采用黑色或蓝色。七、硅酸盐水泥的腐蚀及防止水泥硬化后所得到的水泥石，在通常的使用条件下是耐久的，能在潮湿环境或水中继续增长其硬度。但是在某些侵蚀性液体或气体的长期作用下，水泥石的结构会遭到损坏，强度会逐渐降低，甚至全部溃裂，这种现象称为水泥的腐蚀。（一）、引起水泥腐蚀的原因很多，现将几种常见的侵蚀类型简述如下：1、 软水侵蚀蒸馏水、冷凝水、雨水、雪水以及含重碳酸盐甚少的河水及潮水均属软水。水泥石中的氢氧化钙溶于水，尤其易溶解于软水，水愈纯净（如蒸馏水），其溶解度越大。氢氧化钙的溶出，使水泥石中的石灰溶度降低，当低于其它水化物赖以稳定存在的极限浓度时，将促使这些水化物的分解和溶出，从而引起水泥石结构破坏，强度降低。流动的或有压力的软水，对水泥石所产生的破坏更为严重。2、 一般酸性腐蚀水中含有的酸性物质，都能与水泥石中氢氧化钙起反应，生成的钙盐或易溶于水，或在水泥石的空隙内形成结晶或体积膨胀，由此而产生的破坏作用，为一般酸性腐蚀。例如：盐酸与水泥石中的氢氧化钙反应：Ca（OH）2+2HCl=CaCl2+2H2O生成的氯化钙极易溶于水，从而破坏了水泥石结构。又如：硫酸与水泥石中的氢氧化钙作用：Ca（OH）2+2H2SO4=Ca2SO42H2O，生成的石膏在水泥石空隙内形成结晶，体积膨胀使水泥石破坏。3、 碳酸性腐蚀工业污水及地下水中，常溶解较多的二氧化碳，这样的水会对水泥形成侵蚀作用。因为二氧化碳与氢氧化钙反应后生成碳酸钙，而碳酸钙又与二氧化碳反应生成易溶于水的碳酸氢钙：Ca（OH）2+CO2+ H2O =CaCO3+2H2OCaCO3+CO2+H2OCa（HCO3）2后者为可逆反应，由于生成的碳酸钙易溶于水，在流动的水中被水冲走后，上述化学平衡遭到破坏，反应便向右继续进行。如此氢氧化钙将连续的与二氧化碳反应，不断流失，水泥石中的石灰浓度进一步降低，从而发生破坏。4、 硫酸盐腐蚀水中含有的硫酸盐类，对水泥能形成膨胀性腐蚀。海水中含硫酸盐最多，如硫酸钙、硫酸镁、硫酸钠等，它们都易于水泥石中的氢氧化钙起置换反应，生成二水石膏。二水石膏在水泥石空隙中的水化硫铝酸钙反应，生成体积膨胀的硫铝酸钙针状结晶，水泥石结构也因此而破坏。除上述四种主要的腐蚀类型外，还有不少物质如糖类、脂肪、强碱等对水泥石均有腐蚀作用。通常，碱溶液对水泥是无害的，因为水泥水化物中的氢氧化钙本身就是碱性化合物，但是当碱溶液浓度太高时，也会对水泥产生腐蚀作用。综上述分析可得知，碱酸盐水泥腐蚀破坏的基本原因在于水泥石本身成分中存在着易引起腐蚀的氢氧化钙核水化铝酸钙。此外，水泥制品的密实程度、渗透性及侵蚀介质的浓度，水的压力及流速、水温变化等，对水泥的腐蚀也都有较大影响。因此应对侵蚀性介质的种类、浓度及周围环境条件等进行周密分析，以便采取不同的防腐措施。（二）、为减轻或防止腐蚀，工程上常采用以下措施：1、 针对工程所处的环境特点，选用适当品种的水泥。2、尽量提高水泥制品本身的密实度，减少侵蚀性介质的渗透作用。3、将水泥制品在空气中放置23个月，使其表层的氢氧化钙形成碳酸钙硬壳，以增加抗水性。4、当环境的腐蚀作用较强时，可在水泥制品表面设置耐腐蚀性强且不透水的沥青、合成树脂、玻璃等材料，以隔离侵蚀介质与水泥制品的接触。八、硅酸盐水泥的应用硅酸盐水泥标号高，常用于重要结构的高强度混凝土和预应力混凝土工程。硅酸盐水泥凝结硬化快，早期强度高，适用于对早期强度有较高要求的工程。硅酸盐水泥的水化热较高，故不宜用于大体积的混凝土工程。硅酸盐水泥的抗冻性较好，在低温环境中凝结于硬化较快，适用冬季施工及严寒地区遭受反复冰冻的工程。硅酸盐水泥的水化产物中氢氧化钙含量高，耐软水侵蚀及化学腐蚀性能均较差，故不宜用于经常与水流动的淡水接触的工程以及有水压力作用的工程，也不适用于受海水和矿物质水作用的工程。另外，硅酸盐水泥耐热性能较差，所以也不适用于有耐热要求的工程。第二节 混凝土用砂一、 细骨料的定义：粒径小于5的岩石颗粒称为砂。配制混凝土一般都用天然砂。天然砂是岩石风化后形成的大小不等的矿物散粒组成的混合物。天然砂指的是河砂、海砂和山砂。由于河砂比较洁净，所以，配制混凝土常用它。二、 按技术要求分为3类：I、用于C60的混凝土II、用于C30-C60的混凝土III、用于C30的混凝土及建筑砂浆三、 有害杂物：1、定义：骨料中妨碍水泥水化或引起水泥石腐蚀降低水泥石与骨料粘附性的各种物质。2、种类：云母、粘土、淤泥和有机物等。3、危害性：妨碍水泥与骨料的粘结，影响混凝土强度，增大用水量，收缩增大，引起水泥石腐蚀。4、处理方法：当砂中有害物质含量多，但必须使用时，可用清水加以冲洗，如冲洗后符合要求则可使用。有害杂质含量应符合GB/T14684-2001的要求。项目指 标含泥量 %1.02.05.0泥块含量 %1.01.22.0云母 %1.02.02.0轻物质 %1.01.01.0有机物合格合格合格硫化物及硫酸盐%0.50.50.5氧化物 %0.010.020. 06四、 砂的颗粒级配：砂的颗粒级配常用筛分析的方法给予测定，用级配表示砂的颗粒级配。筛分析的方法是用一套孔径为 9.5、4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15的标准筛，试样总量MG是用经过烘干的500干砂，置于这套标准筛中，由粗到细依次过筛，然后称出各筛号上的筛余量M1、M2、M3、M4、M5、M6、，并计算出各筛号上的分计筛余百分率A1、A2、A3、A4、A5、A6及累计筛余百分率B1、B2、B3、B4、B5、B6.累计筛余率与分计筛余率的关系，见表：表1 累计筛余百分率和分计筛余百分率的关系筛孔尺寸（ ）分计筛余率（%）累计筛余率（%）4.75A1=（m1/mG）100%B1=A12.36A2=（m2/mG）100%B2=A1A21.18A3（m3/mG）100%B3=A1A2A30.60A4=（m4/mG）100%B4=A1A2A3A40.30A5=（m5/mG）100%B5=A1A2 +A3A4A50.15A6=（m6/mG）100%B6=A1A2+A3A4 A5A6表2 天然砂颗粒级配区的规定筛孔尺寸1区（细砂区）2区（中砂区）3区（粗砂区）累计筛余率（%）4.751001001002.363552501501.18653550102500.608571704140160.309580927085550.15100901009010090级配好的砂，即搭配适度，可以形成密实的骨架，可以节省水泥浆，同时又有助于混凝土强度和耐久性的提高。凡被检验的砂，其累计筛余值，落在表2的任一个级配区内，其级配都属于合格。 砂的级配示意图 C为理想的级配五、 砂的粗细程度和细度模数砂的粗细程度，是指不同粒径的砂粒，混合在一起后的总体的粗细程度，用细度模数表示粗细程度，通常有粗砂，中砂和细砂之分。砂子的粗细，也关系到混凝土的性能。相同用量的砂，细砂的总表面积大，拌制混凝土时，需要较多的水泥浆去包裹，而粗砂则可以少用水泥。过细的砂，不仅加多水泥用量，混凝土的强度还要降低，过粗的砂，会使拌合物的和易性变差。砂子是粗细，用细度模数MX的大小来表示。在已知各筛上的累计筛余之后，按下式计算细度模数MX=(A0.15+A0.3+AO.6+A1.18+A2.36)-5A4.75/(100-A4.75)或MX=(A0.15+A0.3+AO.6+A1.18+A2.36+A4.75)/100细度模数（MX）越大，表示砂越粗。普通混凝土用砂的细度模数范围一般为3.70.7，天然砂又分河砂、海砂和山砂。砂子的粗细按细度模数分为4级。粗砂：细度模数为3731，平均粒径为o5mm以上。中砂：细度模数为3023，平均粒径为o5035mm。细砂：细度模板为2216，平均粒径为035025mm。特细砂：细度模数为15一o7，平均粒径为o25mm以下。细度模数越大，表示砂越粗。普通混凝土用砂的细度模数范围在3.7-1.6，以中砂为宜，或者用粗砂加少量的细砂，其比例为4：1。第三节、 混凝土用石一、 粗骨料的定义颗粒粒径大于5的骨料称为石子或粗骨料。常用的粒径580的卵石和碎石两种。碎石是由天然岩石经过破碎而得，杂质少，较干净，表面粗糙，颗粒富有棱角，与水泥粘结牢固。卵石颗粒圆滑，在达到拌合物流动性要求时，比碎石要节省水泥浆。但因组成卵石的母岩石品质不均，与水泥浆的粘结力又比较差，因此混凝土强度相对较低。二、颗粒级配一套标准筛孔的直径是：2.36 4.75 9.5 16.0 19.0 26.5 31.5 37.5 53.0 63.0 75.0 90.0 。石子的颗粒级配有连续级配和单粒级配。连续级配是指颗粒的大小尺寸由大到小连续分级，其中每一级粒径的石子都占适当比例，当粒径分布在一个合理范围内且大小颗粒比例适当时，大颗粒之间的空隙由小颗粒填充，因而减少空隙，形成较密实的骨架。单粒级石子是采用省去一级或几级中间粒径的石子，组成具有所要求级配的不连续粒级。骨料级配对于混凝土的和易性，经济性都有显著的影响，对于混凝土的强度、抗渗性、耐久性等也有一定影响。使用级配良好的骨料可以节约水泥用量，并有利于配制出质量较高的混凝土。一般来说，较好的骨料级配应当是：空隙率小，总表面积小，可以减少润湿骨料表面的需水量及包裹在骨料表面的水泥浆量，并有合适量的细颗粒以满足混凝土的和易性要求。三、最大粒径公称粒级的上限为该粒级的最大粒径，骨料的最大粒径对混凝土强度的影响还与混凝土中的水泥用量等因素有关，一般在水泥用量少的混凝土中，采用大粒径骨料比较有利，因骨料的粒径越大，需要润湿的比表面积越小，可以降低用水量和水泥用量。在大体积混凝土中，采用大粒径骨料对于减少水泥用量，降低水泥水化热也有明显的作用。对于一般配比的结构混凝土，尤其是高强度混凝土，当粗骨料最大粒径超过40后，因用水量减少而获得的强度提高被骨料粘结面积减少及大骨料造成的不连续性、不均匀性的不利影响所抵消，因而并没有什么好处。当水泥用量为446/时，粗骨料最大粒径超过20，混凝土抗弯强度有降低趋势。对于防水混凝土来说，粗骨料最大粒径增加时，对于混凝土的抗渗性有明显的不利影响，因此，最大粒径不宜过大。粗骨料最大粒径的选用除了对混凝土的主要技术性能和水泥用量等产生影响外，还受到结构截面的尺寸、配筋构造及施工方法等条件的限制。为了保证混凝土建筑物的质量，混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）中规定：混凝土的粗骨料其最大粒径不得大于结构物最小截面的最小边长的1/4，同时不得大于钢筋间最小净距的3/4。对混凝土实心板，粗骨料最大粒径不宜超过1/3板厚，且不得大于40。 （92年规范；骨料最大粒径不宜超过板厚的1/2且不超过50）四、石子的强度1、 立方体抗压强度立方体抗压强度的从开凿出的母石中制取5050503 的立方体试件或直径与高度均为50mm的圆柱体试件，在水中浸泡48h,达到吸水饱和状态时，测得的极限抗压强度值。当混凝土的强度等级为C60及以上时，应进行岩石的立方体抗压强度检验。岩石的抗压强度应大于或等于混凝土等级的1.5倍，且火成岩不宜低于80MPa，变质岩不宜低于60MPa，水成岩不宜低于30 MPa。2、 压碎指标压碎指标是测定碎石或卵石抵抗压碎的能力，间接地推测其相应的强度。碎石、卵石的压碎指标值应符合下表：项目指标类类类碎石压碎指标（%）102030卵石压碎指标（%）1216163、 石子中针片状颗粒含量规定：凡石子颗粒的长度大于该颗粒所属粒级平均粒径的2.4倍者为针状颗粒，厚度小于平均粒径0.4倍者为片状颗粒。平均粒径的指该粒级上、下限粒径的平均值。石子针片状颗粒在外力作用下极易破坏，这将影响混凝土的强度。石子中针片状颗粒应符合： 卵石、碎石项 目类类类针片状颗粒含量（%）101524第四节 混凝土拌合用水在拌合混凝土的用水中，不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，如油脂、糖类等。对于受工业废水或生活污水所污染的河水或含有矿物质较多的泉水，应事先进行化验。凡PH值4的酸性水，硫酸盐含量1的工业废水不能使用。拌制钢筋混凝土及预应力混凝土不应使用硫酸盐、氯盐和氧化物的水。第五节 混凝土外加剂一、 定义：外加剂指在混凝土、砂浆拌合物中掺入的不超过水泥用量5，且能使混凝土、砂浆按要求改变性能的化学物质。二、分类：1、 改善流变性能-减水剂、引气剂和泵送剂等。2、 调节凝结时间、硬化性能-缓凝剂、早强剂和速凝剂等。3、 改造耐久性-引气剂、防水剂和阻锈剂等。4、 改善其它性能-加气剂、膨胀剂、防冻剂和着色剂等。三、应用：采用外加剂是提高混凝土强度，改善性能，节约水泥和能源的最有效的方法之一。近几十年来混凝土外加剂的发展很快，国外许多国家外加剂的使用率达到60-80，有的甚至高达100。外加剂是混凝土的第五大组份。四、减水剂1、定义：在保持混凝土和易性不变的情况下，可显著减少拌合用水量的外加剂。或：在用水量不变的情况下，可显著增加拌合物流动性的外加剂。2、分类：按效能：普通减水剂（减水率为10）和高效减水剂（10），又称为超塑化剂或硫化剂。按对凝结时间的影响：标准型、缓凝型和促凝型。按对含气量的影响：引气型和非引气型。3、减水剂的作用机理：表面活性剂：可溶于水，定向排列于界面上，显著降低表面张力的物质。分子结构特点：双亲基团：亲水基团（极性，如：-OH、-COOH、CO等）憎水基团（非极性，如长链烷基）减水剂由亲水基团和憎水基团组成。在混凝土拌合物表面定向吸附，其憎水基团指向水泥颗粒的内部，而亲水基团指向水中。通过以下三方面的作用，使絮凝结构解体： 水泥质点表面电性相斥； 溶剂化膜使滑动能力增加； 分散度提高，流动性和强度增加。4、技术经济效果：组别水泥用量 （/m3）W/C坍落度（）fca,k(MPa)标准混凝土（不掺减水剂）3000.625037提高流动性3000.6210038提高强度3000.565046节约水泥2700.625037.55、常用减水剂：木质素系-普通减水剂；萘系 ；树脂系-高效减水剂。萘系减水剂适宜配制：1、高强混凝土2、高性能混凝土3、流态混凝土4、泵送剂5、冬季施工混凝土等树脂系减水剂：主要是密胺树脂（SM），减水效果最佳。优点：1、掺量0.5-2，减水率为20-30；2、分散，减水和增强的效果比萘系好；3、早强型7天强度可达到28天的强度；4、28天强度增加30-60。缺点：价格贵。五、早强剂1、定义：能显著提高混凝土早期强度，而不明显影响后期强度的外加剂。2、应用：可广泛应用于： 冬季施工 紧急抢修 工期要求紧的工程举例： 早强剂可以使C20混凝土在16小时内达到拆模强度（1.5MPa） 36小时时达到在上面安装楼板的强度（30MPa） 从而加快施工速度。3.常用早强剂氯盐类：CaCl2是应用最广的品种：效果好、价格低、使用方便；性能-提高早强：掺加0.51氯盐类早强剂23d强度能提高50-100，7d强度提高20-40。早强机理：（1） CaCl2与C3A和CH反应，生产新的水化合产物-水化氯铝酸钙，（2） 在早期析出形成骨架，促进了水泥石结构的形成。（3） CH浓度降低。（4） 这两种因素加速了C3S的水化因而早期强度得到了提高。还有硫酸盐类、有机胺类、 Na2SO4.六、防冻剂使混凝土在负温下正常硬化的外加剂。起降低冰点防冻，增进早强的作用NaNO2和Ca（NO2）2；CaCl2和NaCl。第六节 混凝土掺合料一、混凝土掺合料定义在混凝土拌和物制备时，为了节约水泥、改善混凝土性能、调节混凝土强度等级，而加人的天然的或者人造的矿物材料，统称为混凝土掺合料。其掺量一般大于水泥重量的5。二、混凝土掺合料分类混凝土掺合料分活性掺合料和非活性掺合料两类：(1)活性掺合料：含有一定数量的氧化钙、氧化铝和氧化硅等的玻璃态矿物。如粉煤灰、粒化高炉矿渣、火山灰质材料(包括火山灰、沸石岩、凝灰岩、硅藻土、煅烧页岩、煅烧粘土和硅粉等)。这些矿物在常温含水的条件下能与消石灰或水泥水化时析出的Ca(OH)2或CaSO4作用，生成具有胶凝性质的稳定化合物。(2)非活性掺合料：不含或含极少的玻璃态矿物，如磨细石灰石粉和砂岩粉。在混凝土(砂浆)中起填充作用，以改善混凝土(砂浆)的和易性。在工程中应用最多的混凝土掺合料是粉煤灰。粒化高炉矿渣、硅粉和沸石粉以其不同特性也得到有效的使用。1、粉煤灰：从燃烧煤粉的电厂锅炉烟气中收集的微细粉末，其颗粒呈灰色球形，表面光滑。密度为1824gcm3，松散密度为520880kgm3。化学成分中SiO占3560，Al2O3占1340。其玻璃体含量为5070，因此粉煤灰有较好的活性。掺加粉煤灰配制的混凝土可降低水泥的水化热，改善和易性和节约水泥，尤其适宜在大体积混凝土中应用。1940年美国首先在水坝等水工构筑物中使用掺粉煤灰的混凝土，因效果显著而得到推广。随着火力发电业的发展，粉煤灰的排放量日益增多，采用粉煤灰作为混凝土掺合料是保护环境和综合利用资源的重要措施之一。中国标准中按粉煤灰的细度、烧失量、需水量及三氧化硫等含量，把粉煤灰分为三个等级，可分别使用于下列混凝土：1)I级粉煤灰适用于预应力混凝土和钢筋混凝土；2)级粉煤灰适用于钢筋混凝土和无筋混凝土；3)级粉煤灰主要用于无筋混凝土。仅为改善混凝土和易性所掺加的粉煤灰，不受上述规定的限制。粉煤灰掺合料应用广泛，尤宜配制泵送混凝土、大体积混凝土、抗渗结构混凝土、抗硫酸盐和抗软化水浸蚀混凝土、水下混凝土等。硅粉铁合金厂冶炼工业硅或硅铁合金时从烟气中收集的烟尘，也称硅灰或冷凝硅烟尘。其SiO2含量占8598，颗粒呈极细的玻璃质球状，颗粒粒径为水泥的1501100，比表面为20000cm2g，松散密度为250300kgm3。掺入混凝土后能大幅度提高混凝土的强度和节约水泥。与高效减水剂配合使用，可配制早强混凝土、高强混凝土、高抗渗混凝土及高流动性混凝土。在20世纪70年代美国、加拿大、丹麦、挪威等国已有使用，中国于80年代在上海黄浦江隧道等工程中开始应用。由于硅粉产量较少，价格较贵，目前仅适用于有高强度、高抗渗等特殊要求的混凝土工程中。2、粒状高炉矿渣：由高炉炼铁时排出的熔融渣经水或空气急冷而成。其活性优于粉煤灰，是一种性能较好的混凝土掺合料。磨细后的颗粒形状不及粉煤灰光滑、匀整，故不能改善混凝土的和易性。粒化高炉矿渣是生产矿渣水泥的主要原料，一般用作混凝土掺合料的数量目对较少。3、沸石粉：由天然沸石岩磨细而成。沸石岩是一种经天然煅烧后的火山灰质铝硅酸盐矿物。含有一定量的活性二氧化硅和活性三氧化铝，能与水泥水化析出的氢氧化钙作用，生成胶凝物质。用沸石粉配制混凝土，可取代10-20的水泥，沸石粉具有很大的内表面，掺入混凝土中可明显改善混凝土拌合物的粘聚性，减少泌水。用于配制泵送混凝土，可避免混凝土离析及堵泵等现象发生。配制轻骨料混凝土可减少轻骨料的上浮。用沸石粉与减水剂等外加剂复合使用，可制备各种不同性能要求的混凝土。三、掺合料应用的意义掺合料应用的首要意义是质量型意义，能提高混凝土的耐久性。其廉价而低能耗，经济意义同样积极可行。整体意义近乎通用水泥的价值，特种水泥的性能，外加剂的功效。能满足混凝土质量持续稳定发展的要求，应用掺合料是必须的选择，是构成混凝土必然的第六组份。同时优化了水泥行业产品和产业结构，变害为利产生着良好的社会环保效益。总之，掺合料的生产和应用，符合混凝土和国家可持续发展的要求。四、掺合料应用的注事项掺合料好，使用也必须得当。生产、使用前必须考查其原料及成品的烧失量。这个技术要求对混凝土强度等性能影响甚大。一般工程烧失量不大于15%，预应力混凝土、高强混凝土不大于5%；细度按表面积计大于350cm2/g，按0.045mm筛余量计不大于45%；施工振捣要适度，不得过振，以视出浆为适度，谨防因过振造成混凝土分层不均现象的出现，从而使其可施工的优越性变成混凝土质量事故；掺合料混凝土保湿保温养护要及时，养护时间活性指数不小于100%，不小于7d，活性指数小于100%，不上于14d。严格上述四点，就可以得到质量满意的混凝土。 第三章 新拌混凝土的性能第一节 混凝土的技术性质混凝土的技术性质主要包括：和易性、强度、耐久性、经济性和体积稳定性等。一、 概念1、 新拌混凝土：硬化前的混凝土，又称混凝土拌合物。2、 和易性：混凝土拌合物易于施工操作，并且获得均匀密实的混凝土的性质。二、 重要性1、新拌混凝土的和易性决定了混凝土是否能正常施工，以满足硬化后的性能要求。2、不同的混凝土工程对和易性不同的要求。三、和易性的综合含义流动性+粘聚性+保水性=和易性1、 流动性：拌合物在自重或外力作用下产生流动，均匀，密实地填充模板的性能。2、 粘聚性施工过程中各种组成材料之间有一定的粘聚力，不致产生离析或分层现象。 离析：由于密实和粒径不同，在外力作用下组成材料的分离析出现象。 分层：层状离析离析和分层使混凝土不均匀，影响硬化后的性能。3、 保水性混凝土在施工过程中有一定的保持水分的能力，不致产生严重的泌水现象。泌水 水分从浆中分离出来，上浮至表面的现象。危害 泌水通道或水囊-影响耐久性。沉降（由于泌水使表面下降的现象）-沉降龟裂浮浆妨碍与继续浇注的混凝土的粘结，必须除浮浆。泌水通道- 耐久性降低沉降-混凝土裂纹净浆-降低粘性和易性可采用坍落度试验和维勃稠度试验二种方法进行测试。试验方法；将拌合物按规定方法装入坍落度筒内，刮平，垂直提起坍落度筒，测量拌合物下落的距离。坍落度=筒高-坍落后拌合物的最高点或。四、和易性的影响因素1、组成材料的影响：水灰比、水泥浆数量、Sp、骨料2、环境因素的影响：时间、温度3、W/C的影响：水灰比（水泥浆稠度），当水泥用量一定时1）水灰比小混凝土干坍落度小不易密实成型；2) 水灰比过小崩溃粘聚性差硬化后混凝土的强度及耐久性降低；3) 水灰比大混凝土稀坍落度大易离析、分层、泌水硬化后强度及耐久性降低。4) 水灰比合适-拌合物能均匀且密实成型。因此必须根据混凝土的强度和耐久性的要求来选择W/C。4、水泥浆数量的影响 水泥浆数量：（W/C一定）1) 水泥浆多流动性大；过多流浆粘聚性差影响硬化后的性质2) 水泥浆数量少流动性小不密实；过少崩溃粘结性差影响硬化后的性质3) 水泥浆数量适量：满足流动性的要求且较好的粘聚性和保水性，要根据施工要求的坍落度选择。5、砂率Sp的影响1）砂率Sp指混凝土的质量占砂石 总量是比例Sp =S/（S+G）2）当W和C一定时，Sp决定了骨料的空隙率和总表面积。3）砂率过小砂浆数量不足对骨料的润滑作用差流动性差且易离析4）砂率过大总表面积大水泥浆多用于包裹砂子及填充润滑作用小流动性小5）合理砂率（最优砂率）在W和C一定时，使混凝土拌合物获得最大的流动性，且保持良好的粘聚性和保水性的砂率。保持混凝土拌合物的坍落度一定的条件下，使水泥用量最低的砂率。根据