第2章混凝土的材料与工程质量

1、第第2章章 混凝土的材料与工程质量混凝土的材料与工程质量 v概述概述 v水泥水泥 v集料和水集料和水 v外加剂外加剂 v矿物掺合料矿物掺合料 建筑工程质量是人类生命财产安全的需要，建筑工程质量是人类生命财产安全的需要，混凝土混凝土是建筑是建筑 工程的主要材料，其质量是建筑工程质量的重要保证工程的主要材料，其质量是建筑工程质量的重要保证.要减少和要减少和 避免材料引起的工程质量问题，关键是了解避免材料引起的工程质量问题，关键是了解组成材料的性能组成材料的性能， 正确选择材料，使用材料和进行合理的材料耐久性设计。正确选择材料，使用材料和进行合理的材料耐久性设计。 1 1、概述、概述 一、混凝土与建

2、筑工程质量一、混凝土与建筑工程质量 1 1、优质经济混凝土必须满足的四个方面的要求、优质经济混凝土必须满足的四个方面的要求 （1 1）强度）强度 （2 2）耐久性）耐久性 （3 3）工作性）工作性 （4 4）经济性）经济性 2 2、获得优质经济混凝土的三大基本条件获得优质经济混凝土的三大基本条件 （1 1）选择适宜的原材料）选择适宜的原材料 适择混凝土材料的基本原则适择混凝土材料的基本原则: : 1 1）符合混凝土质量和等级要求的材料适宜品质和质量要求）符合混凝土质量和等级要求的材料适宜品质和质量要求 2 2）就地取材）就地取材 3 3）经济合理）经济合理 4 4）符合资源、节能和环境保护要求

3、）符合资源、节能和环境保护要求 （2）选择适宜的混凝土配合比）选择适宜的混凝土配合比 1）正确处理工程质量与节约水泥的关系）正确处理工程质量与节约水泥的关系 2）确保混凝土工作性能）确保混凝土工作性能 3）确保混凝土强度）确保混凝土强度 4）确保混凝土具有良好的耐久性）确保混凝土具有良好的耐久性 5）经济合理）经济合理 （3 3）加强施工控制，确保施工质量）加强施工控制，确保施工质量 加强施工过程中的浇筑、振捣和养护加强施工过程中的浇筑、振捣和养护 1.普通混凝土（普通混凝土（四组分混凝土四组分混凝土）的组成材料）的组成材料 普通混凝土组成及其各组分材料普通混凝土组成及其各组分材料 组成成分

4、水泥净浆胶凝材料矿物填充材料 水泥 胶体 未水 化的 水泥 颗粒 毛细 管孔 胶体 细孔 空隙 细集料 （砂） 粗集料 （石） 水泥水空气 占混凝土 总体积的 百分数 （%） 101515201320333548 2235136678 1 1、概述、概述 二、原材料性能与混凝土质量二、原材料性能与混凝土质量 2 2、普通混凝土中各组成材料的作用、普通混凝土中各组成材料的作用 （1 1）水泥净浆胶凝材料的作用水泥净浆胶凝材料的作用 1 1）包裹集料表面并填充集料空隙）包裹集料表面并填充集料空隙 2 2）使混凝土拌合物具有适于施工的工作性能）使混凝土拌合物具有适于施工的工作性能 3 3）使硬化混凝

5、土具有所需的强度、耐久性等重要性能）使硬化混凝土具有所需的强度、耐久性等重要性能 硬化水泥浆的性能主要取决于水泥的硬化水泥浆的性能主要取决于水泥的 性能、水灰比、水泥水化程度等。性能、水灰比、水泥水化程度等。 （2）集料的作用）集料的作用 1）作为廉价的填充材料，降低混凝土成本）作为廉价的填充材料，降低混凝土成本 2）提供良好的体积稳定性和更好的耐久性）提供良好的体积稳定性和更好的耐久性 3）作为调节材料，减少水泥净浆的发热与干缩等不良作用）作为调节材料，减少水泥净浆的发热与干缩等不良作用 集料的粒径、级配、强度、有害杂质的含量等都会影响集料的粒径、级配、强度、有害杂质的含量等都会影响 混凝土

6、的质量与性能。混凝土的质量与性能。 （3）掺合料的作用）掺合料的作用 （4）外加剂的作用）外加剂的作用 （5）水的作用）水的作用 三、目前我国混凝土原材料存在的主要问题三、目前我国混凝土原材料存在的主要问题 1、水泥中占比重较大的、水泥中占比重较大的立窑水泥的建筑性能较差立窑水泥的建筑性能较差，难以满，难以满 足现代工程的要求足现代工程的要求 2、多数、多数大型干法回转窑水泥仍存在较大的质量波动大型干法回转窑水泥仍存在较大的质量波动，造成，造成 混凝土中水泥用量普遍偏高混凝土中水泥用量普遍偏高 3、大多数、大多数砂石集料生产规模小砂石集料生产规模小、工艺落后，导致集料质量、工艺落后，导致集料质

7、量 差和不够稳定差和不够稳定 4、外加剂生产的技术水平较低外加剂生产的技术水平较低，缺乏有效的监管，质量参，缺乏有效的监管，质量参 差不齐差不齐 5、矿物掺合料生产还未产业化和正规矿物掺合料生产还未产业化和正规化，落后于混凝发展化，落后于混凝发展 的要求的要求 四、目前我国混凝土普遍存在的质量问题四、目前我国混凝土普遍存在的质量问题 （1 1）混凝土体积稳定性较差，裂缝问题普遍，甚）混凝土体积稳定性较差，裂缝问题普遍，甚 至严重至严重 （2 2）混凝土的均匀性和稳定性较差，易离析和泌）混凝土的均匀性和稳定性较差，易离析和泌 水，工作性能保持能力也较差水，工作性能保持能力也较差 （3 3）由于裂

8、缝和均匀性差产生的渗透性导致混凝）由于裂缝和均匀性差产生的渗透性导致混凝 土的抗腐蚀能力下降，影响混凝土的使用寿命土的抗腐蚀能力下降，影响混凝土的使用寿命 因此，要进一步提高混凝土工程的质量，首先应充分重视因此，要进一步提高混凝土工程的质量，首先应充分重视 混凝土组成材料的质量，努力提高混凝土原材料的生产工混凝土组成材料的质量，努力提高混凝土原材料的生产工 艺水平和加强原材料质量管理监督的力度。艺水平和加强原材料质量管理监督的力度。 2 水泥水泥 水泥的选择水泥的选择 1 1、水泥品种的选择、水泥品种的选择 配制一般的混凝土可以选用配制一般的混凝土可以选用硅酸盐水泥硅酸盐水泥、普硅普硅、矿渣矿

9、渣、 火山灰水泥火山灰水泥及及粉煤灰水泥粉煤灰水泥、复合水泥复合水泥等通用水泥。等通用水泥。 水泥的品种应根据混凝土工程特点及所处的环境合理选水泥的品种应根据混凝土工程特点及所处的环境合理选 择，见下表。择，见下表。 1 砼的原材料砼的原材料 1.1.1 水泥的选用水泥的选用 1.1 水泥水泥 在普通气候环境或干燥环境下的砼、严寒地区的露天砼在普通气候环境或干燥环境下的砼、严寒地区的露天砼 应优先选用应优先选用普通硅酸盐普通硅酸盐水泥水泥；高强砼高强砼( (大于大于C40)C40)、要求快硬、要求快硬 的砼、有耐磨要求的砼应优先选用的砼、有耐磨要求的砼应优先选用硅酸盐硅酸盐水泥水泥；高温环境或

10、高温环境或 水下砼应优先选用水下砼应优先选用矿渣硅酸盐矿渣硅酸盐水泥水泥；厚大体积的砼应优先选厚大体积的砼应优先选 用用粉煤灰硅酸盐粉煤灰硅酸盐水泥水泥或或矿渣硅酸盐矿渣硅酸盐水泥水泥；有抗渗要求的砼应有抗渗要求的砼应 优先选用优先选用普通硅酸盐普通硅酸盐水泥水泥或或火山灰质硅酸盐火山灰质硅酸盐水泥水泥；有耐磨要；有耐磨要 求的砼应优先选用求的砼应优先选用普通硅酸盐普通硅酸盐水泥水泥或或硅酸盐硅酸盐水泥水泥。 共共6060页页 第第1 1页页 水泥的品种和成分不同，其水泥的品种和成分不同，其凝结时间、早期强度、水化凝结时间、早期强度、水化 热热和和吸水性吸水性等性能也不相同，应按适用范围选用。

11、等性能也不相同，应按适用范围选用。 2 2、水泥强度等级的选择、水泥强度等级的选择 （1）水泥的强度等级应）水泥的强度等级应根据混凝土或砂浆的性能合理选择根据混凝土或砂浆的性能合理选择。 （2）高强度的水泥用于拌制高强混凝土；低强水泥用于配制低）高强度的水泥用于拌制高强混凝土；低强水泥用于配制低 强度等级混凝土或砌筑砂浆。强度等级混凝土或砌筑砂浆。 （3）水泥强度等级应与混凝土的设计强度等级相适应，一般以）水泥强度等级应与混凝土的设计强度等级相适应，一般以 水泥强度等级为混凝土强度等级的水泥强度等级为混凝土强度等级的1.52倍倍较为经济。较为经济。 （4）配制）配制C60以上强度等级的高强混凝

12、土，应选用强度等级不以上强度等级的高强混凝土，应选用强度等级不 低于低于52.5且质量稳定的水泥；用高强度的水泥配制低强度等级混且质量稳定的水泥；用高强度的水泥配制低强度等级混 凝土时，水泥用量偏少，混凝土的和易性不易保证，可在拌制凝土时，水泥用量偏少，混凝土的和易性不易保证，可在拌制 混凝土时加入掺合料（如粉煤灰）加以改善。混凝土时加入掺合料（如粉煤灰）加以改善。 1 1、集料的、集料的 表观密度表观密度 5 5、集料的、集料的 有害物质有害物质 2 2、集料的、集料的 吸水率与吸水率与 含水率含水率 3 3、集料、集料 的粒形与的粒形与 强度强度 4 4、集料、集料 的粒度与的粒度与 级配

13、级配 3 集料和水集料和水 一、集料品质与混凝土性能一、集料品质与混凝土性能 6 6、集料的、集料的 耐久性耐久性 集料的主要集料的主要 性质及其对性质及其对 混凝土性能混凝土性能 的影响的影响 3 集料和水集料和水 二、细骨料（砂）二、细骨料（砂） （1）定义：粒径在）定义：粒径在0.155mm之间的骨料称为细骨料。之间的骨料称为细骨料。 （2）分类：细骨料一般用天然砂、或天然石料粉碎制成的）分类：细骨料一般用天然砂、或天然石料粉碎制成的 人工砂。人工砂。 1 1）天然砂有河砂、海砂和山砂。以洁净的河砂为优。海砂）天然砂有河砂、海砂和山砂。以洁净的河砂为优。海砂 经洗去盐分筛去贝壳等轻物质后

14、，可使用。山砂风化较强，经洗去盐分筛去贝壳等轻物质后，可使用。山砂风化较强， 含泥量大，必须充分论证后方可使用。含泥量大，必须充分论证后方可使用。 2 2）选择砂的品种时一定要因地制宜，以保证优质经济。）选择砂的品种时一定要因地制宜，以保证优质经济。 3 3 集料和水集料和水 二、细骨料（砂）二、细骨料（砂） 1 1、砂的质量标准、砂的质量标准 砂应质地坚硬、清洁、有害砂应质地坚硬、清洁、有害 杂质含量不超过限量杂质含量不超过限量 项目项目 含泥量（按质量计）（含泥量（按质量计）（%）1.03.05.0 粘土块（按质量计）（粘土块（按质量计）（%）01.02.0 云母（按质量计）（云母（按质量

15、计）（%）1.02.02.0 硫化物与硫酸盐（按硫化物与硫酸盐（按SO3质量计）（质量计）（%）0.50.50.5 氯化物（按氯离子质量计）（氯化物（按氯离子质量计）（%）0.010.020.06 坚固性坚固性 天然砂（硫酸钠溶液浸渍天然砂（硫酸钠溶液浸渍5个个 循环后，其质量损失）（循环后，其质量损失）（%） 8810 人工砂（单级最大压碎指标）人工砂（单级最大压碎指标） （%） 202530 人工砂的石粉含量人工砂的石粉含量 （按质量计）（按质量计）（%） MB值值1.4或合格或合格3.05.07.0 MB值值1.4或不合格或不合格1.03.05.0 2 2、砂的粗细程度和颗粒级配、砂的粗

16、细程度和颗粒级配 （1 1）砂的粗细程度）砂的粗细程度 是指不同粒径的砂粒混合是指不同粒径的砂粒混合 在一起的平均粗细程度在一起的平均粗细程度 在混凝土各种材料用量相同的情况下，如：在混凝土各种材料用量相同的情况下，如： 1）砂过粗，砂子颗粒的表面积较小，混凝土的粘性、保水）砂过粗，砂子颗粒的表面积较小，混凝土的粘性、保水 性较差；性较差； 2）砂过细，砂子颗粒表面积过大，虽然混凝土粘聚性、保）砂过细，砂子颗粒表面积过大，虽然混凝土粘聚性、保 水性好，但由于需要较多的水泥浆来包裹砂粒表面，故富水性好，但由于需要较多的水泥浆来包裹砂粒表面，故富 裕的用于润滑的水泥浆较少，混凝土拌和物流动性差，甚

17、裕的用于润滑的水泥浆较少，混凝土拌和物流动性差，甚 至还会影响混凝土的强度。至还会影响混凝土的强度。 所以拌制混凝土的砂，不宜过细，也不宜过粗。所以拌制混凝土的砂，不宜过细，也不宜过粗。 （2 2）细度模数）细度模数 砂的粗细程度通常用细度模数表示砂的粗细程度通常用细度模数表示 f砂的细度模数；砂的细度模数； A1A6分别为分别为5、2.5、1.25、0.63、0.315、 0.16mm筛的累计筛余百分数。筛的累计筛余百分数。 1 165432 100 5 A AAAAAA f 细度模数有筛析法测定。称取细度模数有筛析法测定。称取500克通过孔径为克通过孔径为10mm筛子的烘筛子的烘 干砂样，

18、用一组孔径为干砂样，用一组孔径为5、2.5、1.25、0.63、0.315、0.16mm的的 标准筛依次过筛，称取各筛上筛余物的质量，计算各筛余百分标准筛依次过筛，称取各筛上筛余物的质量，计算各筛余百分 数及累计筛余百分数然后按公式计算：数及累计筛余百分数然后按公式计算： 例：某砂样的筛析结果及细度模数如表：例：某砂样的筛析结果及细度模数如表： （3 3）砂的分类）砂的分类 细度模数越大，砂子越粗。细度模数越大，砂子越粗。 通常把细度模数为通常把细度模数为3.13.7的砂称为粗砂，的砂称为粗砂，2.33.0的砂称为的砂称为 中砂，中砂，1.62.2的砂称为细砂，的砂称为细砂，0.71.5的砂称

19、为特细砂。的砂称为特细砂。 上例的细度模数为上例的细度模数为2.91，属于中砂。，属于中砂。 2 2、砂的粗细程度和颗粒级配、砂的粗细程度和颗粒级配 （4 4）砂的颗粒级配）砂的颗粒级配 砂的颗粒级配是指砂砂的颗粒级配是指砂 中各种粒径颗粒的互中各种粒径颗粒的互 相搭配及组合情况相搭配及组合情况 砂的颗粒级配用级配区表示，砂的颗粒级配用级配区表示， 以级配区或筛分曲线判定砂级配的以级配区或筛分曲线判定砂级配的 合格性。合格性。 对细度模数为对细度模数为3.73.71.61.6的普通的普通 混凝土用砂，根据混凝土用砂，根据0.63mm0.63mm孔径筛孔径筛 （控制粒级）的累计筛余百分数，（控制

20、粒级）的累计筛余百分数， 分成分成、区三个级配区。区三个级配区。 讨论：讨论： 1）用该图可以判定砂级配的合格性。同时也可根据筛分曲线的）用该图可以判定砂级配的合格性。同时也可根据筛分曲线的 偏向情况判断砂的粗细程度偏向情况判断砂的粗细程度 2）普通混凝土用砂颗粒级配，应处于表中的任一区中，才符合）普通混凝土用砂颗粒级配，应处于表中的任一区中，才符合 要求。除要求。除4.75mm和和0.6mm筛外，允许有部分超出分区界限，但筛外，允许有部分超出分区界限，但 其总量不应大于其总量不应大于5%。 3）配制混凝土时应优先选用）配制混凝土时应优先选用区砂。当采用区砂。当采用区砂时，应适当区砂时，应适当

21、 提高砂率，并保证足够的水泥用量，以满足混凝土的和易性；提高砂率，并保证足够的水泥用量，以满足混凝土的和易性； 当采用当采用区砂时，宜适当降低砂率，以保证混凝土强度。区砂时，宜适当降低砂率，以保证混凝土强度。 4）实际工程中，若砂的级配不合适，可采用）实际工程中，若砂的级配不合适，可采用人工掺配人工掺配的方法来的方法来 改善，即将粗、细砂按适当的比例进行掺合使用；或将砂过筛，改善，即将粗、细砂按适当的比例进行掺合使用；或将砂过筛， 筛除过粗或过细颗粒。筛除过粗或过细颗粒。 三、粗集料三、粗集料 一般将粒径大于一般将粒径大于5mm5mm的称为粗集料的称为粗集料 1 1、粗集料的分类、粗集料的分类

22、 普通混凝土常用的粗骨料有卵石和碎石普通混凝土常用的粗骨料有卵石和碎石 是由天然岩石经自然条件长期作用而形成的粒径大于是由天然岩石经自然条件长期作用而形成的粒径大于5mm5mm 的颗粒，按其产源可分为河卵石、海卵石、山卵石等，其中河的颗粒，按其产源可分为河卵石、海卵石、山卵石等，其中河 卵石应用较多。卵石应用较多。 1 1）卵石）卵石 卵石颗粒较圆，表面光滑，空隙率及表面积较小，拌制的混卵石颗粒较圆，表面光滑，空隙率及表面积较小，拌制的混 凝土和易性较好，但与水泥的胶结能力较差。卵石含泥量较凝土和易性较好，但与水泥的胶结能力较差。卵石含泥量较 多，开采后需经筛洗方可使用。多，开采后需经筛洗方可

23、使用。 2 2）碎石）碎石 碎石大多由天然岩石经破碎、筛分而成，也可将大卵石轧碎、碎石大多由天然岩石经破碎、筛分而成，也可将大卵石轧碎、 筛分而得筛分而得 . 碎石有棱角，表面粗糙，空隙及表面积大，拌制的混凝土和碎石有棱角，表面粗糙，空隙及表面积大，拌制的混凝土和 易性较差，但碎石与水泥的胶结较好，在相同条件下，碎石易性较差，但碎石与水泥的胶结较好，在相同条件下，碎石 混凝土的强度高于卵石混凝土。碎石的成本一般较高混凝土的强度高于卵石混凝土。碎石的成本一般较高 . 结论：结论： 卵石与碎石各具特点，应根据就地取材的原则选用。在卵石与碎石各具特点，应根据就地取材的原则选用。在 卵石储量大，质量好

24、的地区，应优先考虑使用卵石；在缺少卵石储量大，质量好的地区，应优先考虑使用卵石；在缺少 卵石的地区或要求混凝土强度等级较高时宜采用碎石。卵石的地区或要求混凝土强度等级较高时宜采用碎石。 2 2、粗骨料的质量要求、粗骨料的质量要求 （1 1）含泥量及有害杂质）含泥量及有害杂质 粗骨料中的有害杂质主要有：粘土、细屑、硫化物、硫酸盐及有机物等粗骨料中的有害杂质主要有：粘土、细屑、硫化物、硫酸盐及有机物等 项目项目级级级级级级 针片状颗粒（按质量计）（针片状颗粒（按质量计）（% %）5 515152525 泥（按质量计）（泥（按质量计）（% %）0.50.51.01.01.51.5 粘土块（按质量计）

25、（粘土块（按质量计）（% %）0 00.50.50.70.7 硫化物与硫酸盐（按硫化物与硫酸盐（按SO3SO3质量计）（质量计）（% %）0.50.51.01.01.01.0 坚固性（硫酸钠溶液浸渍坚固性（硫酸钠溶液浸渍5 5个循环后的个循环后的 质量损失（质量损失（% %） 5 58 81212 （2 2）颗粒形状）颗粒形状 卵石及碎石的形状以接近卵形卵石及碎石的形状以接近卵形 或立方体为较好。针状颗粒和或立方体为较好。针状颗粒和 片状颗粒不仅本身容易折断，片状颗粒不仅本身容易折断， 而且使空隙率增大，影响混凝而且使空隙率增大，影响混凝 土的质量。粗骨料中针、片状土的质量。粗骨料中针、片状

26、颗粒的含量不应大于下表的规定。颗粒的含量不应大于下表的规定。 2 2、粗骨料的质量要求、粗骨料的质量要求 （1 1）含泥量及有害杂质）含泥量及有害杂质 （2 2）颗粒形状）颗粒形状 （3 3）强度）强度 国标规定，碎石或卵石的强度，国标规定，碎石或卵石的强度， 可用岩石立方体强度和压碎指可用岩石立方体强度和压碎指 标两种方法表示。在选择采石标两种方法表示。在选择采石 场或对粗骨料强度有严格要求场或对粗骨料强度有严格要求 或对质量有争议时，宜用岩石或对质量有争议时，宜用岩石 立方体强度作检验。对经常驻立方体强度作检验。对经常驻 性的生产质量控制则用压碎指性的生产质量控制则用压碎指 标值检验较为方

27、便。标值检验较为方便。 1 1）抗压强度）抗压强度 用用505050mm50mm的圆柱体试件或边的圆柱体试件或边 长为长为50mm50mm的立方体试件，在水中浸泡的立方体试件，在水中浸泡 48h48h，使试件达到水饱和状态后进行测，使试件达到水饱和状态后进行测 定。要求抗压强度定。要求抗压强度45MPa45MPa。 同时极限抗压强度与所采用的混同时极限抗压强度与所采用的混 凝土强度等级之比不应小于凝土强度等级之比不应小于1.51.5。 2 2）压碎指标）压碎指标 表示粗骨料到的强度时，是将一定表示粗骨料到的强度时，是将一定 质量气干状态下的质量气干状态下的101020mm20mm的石子装入的石

28、子装入 一定规格的圆筒内，在压力机上施加荷一定规格的圆筒内，在压力机上施加荷 载到载到200KN200KN，卸载后称取试样质量，卸载后称取试样质量(m0)(m0)， 用孔径为用孔径为2.5mm2.5mm的筛筛除被压碎的细粒的筛筛除被压碎的细粒 后称取试样的筛余量（后称取试样的筛余量（m1m1） 压碎指标表示石子抵抗压碎的压碎指标表示石子抵抗压碎的 能力，压碎指标愈小，表示粗能力，压碎指标愈小，表示粗 骨料抵抗受压破坏的能力越强。骨料抵抗受压破坏的能力越强。 项目项目类类类类类类 碎石压碎碎石压碎 指标（指标（% %） 101020203030 卵石压碎卵石压碎 指标（指标（% %） 12121

29、6161616 2 2、粗骨料的质量要求、粗骨料的质量要求 （1 1）含泥量及有害杂质）含泥量及有害杂质 （2 2）颗粒形状）颗粒形状 （3 3）强度）强度 （4 4）坚固性（体积稳定性）坚固性（体积稳定性） 项目项目级级级级级级 针片状颗粒（按质量计）（针片状颗粒（按质量计）（% %）5 515152525 泥（按质量计）（泥（按质量计）（% %）0.50.51.01.01.51.5 粘土块（按质量计）（粘土块（按质量计）（% %）0 00.50.50.70.7 硫化物与硫酸盐（按硫化物与硫酸盐（按SO3SO3质量计）（质量计）（% %）0.50.51.01.01.01.0 坚固性（硫酸钠溶

30、液浸渍坚固性（硫酸钠溶液浸渍5 5个循环后的个循环后的 质量损失（质量损失（% %） 5 58 81212 1)1)有抗冻要求的混凝土所用的粗骨料，有抗冻要求的混凝土所用的粗骨料， 要求测定其坚固性。要求测定其坚固性。 2)2)坚固性可用硫酸钠溶液浸渍法检验。坚固性可用硫酸钠溶液浸渍法检验。 3)3)骨料越密实，强度越高，吸水率越骨料越密实，强度越高，吸水率越 小时，其坚固性越好；而结构疏松，矿小时，其坚固性越好；而结构疏松，矿 物成分越复杂、不均匀，其坚固性越差物成分越复杂、不均匀，其坚固性越差 坚固性指标参见相关规范。坚固性指标参见相关规范。 3 3、最大粒径及颗粒级配、最大粒径及颗粒级配

31、 （1 1）最大粒径（）最大粒径（DmaxDmax） 粗骨料中公称粒级的上粗骨料中公称粒级的上 限为该粒级的最大粒径。限为该粒级的最大粒径。 1)1)粗骨料的最大粒径较大时，骨料的粗骨料的最大粒径较大时，骨料的 总表面积较小，这样可以节省水泥浆总表面积较小，这样可以节省水泥浆 用量，也使混凝土的发热量降低。所用量，也使混凝土的发热量降低。所 以在条件许可的情况下应尽量选择较以在条件许可的情况下应尽量选择较 大的最大粒径。大的最大粒径。 2)2)同时实验证明，在水泥用量较少的同时实验证明，在水泥用量较少的 混凝土中（水泥用量混凝土中（水泥用量170kg/m3170kg/m3），）， 采用大骨料是

32、有利的，但在普通配合采用大骨料是有利的，但在普通配合 比的混凝土中，骨料粒径大于比的混凝土中，骨料粒径大于40mm40mm并并 没有好处。没有好处。 规范规定：规范规定： 1 1）混凝土用粗骨料的最大粒径不）混凝土用粗骨料的最大粒径不 得大于结构截面最小尺寸的得大于结构截面最小尺寸的1/41/4， 同时不得大于钢筋最小净距的同时不得大于钢筋最小净距的3/43/4； 2 2）对于混凝土实心板，可允许采）对于混凝土实心板，可允许采 用最大粒径达用最大粒径达1/21/2板厚的骨料，但板厚的骨料，但 最大粒径不得超过最大粒径不得超过50mm50mm； 3 3）对泵送混凝土，碎石最大粒径）对泵送混凝土，

33、碎石最大粒径 与输送管内径之比，宜小于或等与输送管内径之比，宜小于或等 于于1 1：3 3，卵石宜小于或等于，卵石宜小于或等于1 1： 2.52.5。 参见参见P22P22表表2.82.8。 集料的级配是指集料的级配是指各级粒径颗粒的分布状况各级粒径颗粒的分布状况，通常可以用筛，通常可以用筛 分曲线或细度模数来表示，有连续级配与间断级配之分。分曲线或细度模数来表示，有连续级配与间断级配之分。 连续级配连续级配是指从某一最大粒级以下，依次有其他粒级。其是指从某一最大粒级以下，依次有其他粒级。其 特征是粗细集料特征是粗细集料各分级粒径均俱全各分级粒径均俱全，相邻两级粒径比为，相邻两级粒径比为2。

34、间断级配可定义为间断级配可定义为省去一个或几个中间粒级省去一个或几个中间粒级的集料级配。的集料级配。 为了得到最小堆积空隙率，相邻两级集料粒径比应较大，通为了得到最小堆积空隙率，相邻两级集料粒径比应较大，通 常常d(1/41/8)D(其中其中d为第二级集料的粒径，为第二级集料的粒径，D为第一级集料为第一级集料 的粒径的粒径)。 （2 2）颗粒级配）颗粒级配 连续级配是按照一定的粒径比及其含量形成的连续的连续级配是按照一定的粒径比及其含量形成的连续的 级配曲线，因级配曲线，因大小颗粒搭配较好大小颗粒搭配较好，配制的混凝土拌合物具，配制的混凝土拌合物具 有有良好的和易性与较高的密实度良好的和易性与

35、较高的密实度，不易发生离析现象，不易发生离析现象; 间断级配有利于实现集料间断级配有利于实现集料最大堆积密度最大堆积密度，有可能更大，有可能更大 限度地发挥集料的骨架作用，限度地发挥集料的骨架作用，减少水泥用量减少水泥用量。但间断级配。但间断级配 容易使混凝土拌合物产生离析现象，工作性较差。当采用容易使混凝土拌合物产生离析现象，工作性较差。当采用 强力振动施工法及低流动性或干硬性混凝土时，采用间断强力振动施工法及低流动性或干硬性混凝土时，采用间断 级配较为合适。级配较为合适。 一般来说，较好的集料级配应当是一般来说，较好的集料级配应当是:集料的集料的堆积空隙率堆积空隙率 小，以节省水泥用量小，

36、以节省水泥用量;集料的集料的总表面积小总表面积小，以减少润湿表面，以减少润湿表面 的需水量的需水量;有有适当的细集料适当的细集料，以满足混凝土拌合物工作性的，以满足混凝土拌合物工作性的 要求。要求。 四、混凝土拌和及养护用水四、混凝土拌和及养护用水 A A：不影响混凝土的凝结与硬化；：不影响混凝土的凝结与硬化； B B：无损于混凝土强度发展及耐久性；：无损于混凝土强度发展及耐久性； C C：不加快钢筋锈蚀；：不加快钢筋锈蚀； D D：不引起预应力钢筋脆断；：不引起预应力钢筋脆断； E E：不污染混凝土表面。：不污染混凝土表面。 1 1、对混凝土用水的质量要求、对混凝土用水的质量要求 2 2、主

37、要水源、主要水源 饮用水、地表水、地下水、海水以及饮用水、地表水、地下水、海水以及 经适当处理后的工业污水。经适当处理后的工业污水。 3）海水中含有较多硫酸盐和）海水中含有较多硫酸盐和 氯盐，影响混凝土的耐久性和氯盐，影响混凝土的耐久性和 加速混凝土中钢筋的锈蚀，因加速混凝土中钢筋的锈蚀，因 此对钢筋混凝土和预应力混凝此对钢筋混凝土和预应力混凝 土结构，不得采用海水拌制，土结构，不得采用海水拌制， 4）对有饰面要求的混凝土，）对有饰面要求的混凝土， 也不得采用海水拌制。也不得采用海水拌制。 5）工业污水经检验合格后方）工业污水经检验合格后方 可用于拌制混凝土。可用于拌制混凝土。 6）生活污水的

38、水质比较复杂，）生活污水的水质比较复杂， 不能用于拌制混凝土。不能用于拌制混凝土。 7）对水质有怀疑时，应将待）对水质有怀疑时，应将待 检验水与蒸馏水分别做水泥凝检验水与蒸馏水分别做水泥凝 结时间和砂浆或混凝土强度对结时间和砂浆或混凝土强度对 比试验。对比结果应满足有关比试验。对比结果应满足有关 规定要求。规定要求。 1 1）拌制混凝土时宜采用饮用水。）拌制混凝土时宜采用饮用水。 2 2）地表水和地下水常溶有较多的有机）地表水和地下水常溶有较多的有机 质和矿物盐类，必须按标准规定合格质和矿物盐类，必须按标准规定合格 后方可使用。后方可使用。 4 4 外加剂外加剂 一、水泥混凝土外加剂概论一、水

39、泥混凝土外加剂概论 1 1、水泥混凝土外加剂的发展与意义、水泥混凝土外加剂的发展与意义 （1 1）早期：最初从提高早期强度和满足冬季施工的需求，开发了）早期：最初从提高早期强度和满足冬季施工的需求，开发了 以氯盐为原料的早期抗冻剂以氯盐为原料的早期抗冻剂 （2 2）2020世纪世纪3030、4040年代，为改善混凝土性能出现了以木质素磺酸年代，为改善混凝土性能出现了以木质素磺酸 盐为主要成分的塑化剂，为提高混凝土的耐久性开发了以松香为原盐为主要成分的塑化剂，为提高混凝土的耐久性开发了以松香为原 料的引气剂等料的引气剂等 （3 3）20世纪世纪60年代以后，由于混凝土工程代表日趋复杂化和大型化，

40、高年代以后，由于混凝土工程代表日趋复杂化和大型化，高 效减水剂及其他功能的外加剂便相继出现并大规模应用，外加剂已成为混效减水剂及其他功能的外加剂便相继出现并大规模应用，外加剂已成为混 凝土不可缺少的第五组分。自凝土不可缺少的第五组分。自20世纪世纪60年代以来，高效减水剂的开发与应年代以来，高效减水剂的开发与应 用，使混凝土技术进入了高强与高流态的新领域用，使混凝土技术进入了高强与高流态的新领域 。 （4 4）20世纪世纪90年代起，随着粉体工程技术的发展。又进一步地把混凝土年代起，随着粉体工程技术的发展。又进一步地把混凝土 技术带进了高性能的高科技时代，这也是整个时代材料与工程发展的必然技术

41、带进了高性能的高科技时代，这也是整个时代材料与工程发展的必然 趋世。趋世。 混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中掺入的，用混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中掺入的，用 以改善混凝土性能的物质，其掺量一般不超过水以改善混凝土性能的物质，其掺量一般不超过水 泥用量的泥用量的5%5%，其名称常用其所具有的一种或几种，其名称常用其所具有的一种或几种 功能来命名，如普通减水剂（塑化剂）、高效减功能来命名，如普通减水剂（塑化剂）、高效减 水剂、早强剂、缓凝剂、引气剂、早强减水剂、水剂、早强剂、缓凝剂、引气剂、早强减水剂、 早强高效减水剂、缓凝减水剂、缓凝高效减水剂、早强高效减水剂、缓凝减水剂、缓凝高效减水剂、

42、引气减水剂、引气高效减水剂等。引气减水剂、引气高效减水剂等。 2 2、混凝土外加剂命名、混凝土外加剂命名 （1 1）按外加剂的）按外加剂的 主要功能分类主要功能分类 改善混凝土拌合物流变性能的改善混凝土拌合物流变性能的 外加剂，主要包括减水剂、引气外加剂，主要包括减水剂、引气 剂和泵送剂等。剂和泵送剂等。 调节混凝土凝结时间和硬化调节混凝土凝结时间和硬化 性能的外加剂，主要包括缓凝性能的外加剂，主要包括缓凝 剂、速凝剂及早强剂等。剂、速凝剂及早强剂等。 改善混凝土耐久性能的外加改善混凝土耐久性能的外加 剂，主要包括引气剂、膨胀剂、剂，主要包括引气剂、膨胀剂、 防水剂及防锈剂等。防水剂及防锈剂等

43、。 改善其他性能的外加剂，改善其他性能的外加剂， 如加气剂、防冻剂及着色剂等。如加气剂、防冻剂及着色剂等。 3 3、混凝土外加剂的分类、混凝土外加剂的分类 （2 2）按外加剂化学组分分类）按外加剂化学组分分类 无机类，如一些金属单质、无机无机类，如一些金属单质、无机 盐类及少数氢氧化物，这类物质大盐类及少数氢氧化物，这类物质大 多用于早强剂、膨胀剂、速凝剂及多用于早强剂、膨胀剂、速凝剂及 着色剂等。着色剂等。 有机类有机类 其种类较多，大都属于其种类较多，大都属于 表面活性物质，常作减水剂及引气表面活性物质，常作减水剂及引气 剂等。剂等。 有机无机复合类有机无机复合类 主要用于早强主要用于早强

44、 减水剂及防冻剂等。减水剂及防冻剂等。 4 4、外加剂主要质量指标及实验方法、外加剂主要质量指标及实验方法 我国现有十四种产品有相应的国家标准（我国现有十四种产品有相应的国家标准（GB 80772000GB 80772000），另外，），另外， 还有几种建材系统的产品标准，同时也制定了相应的实验方法。还有几种建材系统的产品标准，同时也制定了相应的实验方法。 常见的五项性能试验方法如下：常见的五项性能试验方法如下： （1 1）坍落度）坍落度 坍落度是表示混凝土和易性的一项指标，按坍落度是表示混凝土和易性的一项指标，按普通普通 混凝土拌和物性能试验方法混凝土拌和物性能试验方法（GBJ80）测定，主

45、）测定，主 要仪器是坍落度筒。要仪器是坍落度筒。 （2 2）减水率）减水率 减水率指在坍落度基本相减水率指在坍落度基本相 同的条件下，掺外加剂的同的条件下，掺外加剂的 与不掺外加剂的（基准混与不掺外加剂的（基准混 凝土）混凝土单方用水量凝土）混凝土单方用水量 之差与基准混凝土单方用之差与基准混凝土单方用 水量的比率为减水率水量的比率为减水率 （% %）：）： WR=WR=（W0-W1W0-W1）/W0/W0100100 WRWR减水率，（减水率，（% %）；）； W0W0基准混凝土单位用水量，（基准混凝土单位用水量，（kg/m3kg/m3）；）； W1W1为掺外加剂混凝土的单位用水量，为掺外加

46、剂混凝土的单位用水量， （kg/m3kg/m3）。）。 其中减水率其中减水率WRWR是衡量外加剂塑化和增强功是衡量外加剂塑化和增强功 能的主要指标之一。能的主要指标之一。 （3 3）含气量）含气量 按按GBJ80GBJ80，采用混合式含气量仪测定，它可评价外加剂对混凝土的引，采用混合式含气量仪测定，它可评价外加剂对混凝土的引 气量。气量。 （4 4）泌水量）泌水量 用一定量的混凝土拌和物，经振动后，将泌出的水吸出称量后，计算用一定量的混凝土拌和物，经振动后，将泌出的水吸出称量后，计算 泌水率，它可判断混凝土的保水性能。泌水率，它可判断混凝土的保水性能。 （5 5）凝结时间）凝结时间 利用贯入阻

47、力利用贯入阻力- -仪测定从拌和物中筛出砂浆的初凝和终凝时间。仪测定从拌和物中筛出砂浆的初凝和终凝时间。 5 5、混凝土外加剂发展的方向、混凝土外加剂发展的方向 混凝土外加剂的发展方向仍然是以高效减水剂的开发混凝土外加剂的发展方向仍然是以高效减水剂的开发 研究为中心，向复合多功能化，高效能化和低碱化方向发研究为中心，向复合多功能化，高效能化和低碱化方向发 展。同时，对一些特殊用途的外加剂，如水下混凝土外加展。同时，对一些特殊用途的外加剂，如水下混凝土外加 剂、超缓凝剂、超硬化剂、减缩剂等的研制开发也倍受重剂、超缓凝剂、超硬化剂、减缩剂等的研制开发也倍受重 视。视。 二、混凝土减水剂二、混凝土减

48、水剂 1 1、减水剂的分类与作用、减水剂的分类与作用 （1 1）减水剂的分类）减水剂的分类 混凝土减水剂又称塑化剂或混凝土减水剂又称塑化剂或 水泥分散剂，一般从下列四水泥分散剂，一般从下列四 个方面来分类。个方面来分类。 1 1）按塑化效果分）按塑化效果分 A A、普通减水剂，减水率、普通减水剂，减水率WR5%WR5%； B B、高效减水剂（亦称超塑化剂），减、高效减水剂（亦称超塑化剂），减 水率水率WR10%WR10%，常温下早强效果显著。，常温下早强效果显著。 2 2）按引气量分）按引气量分 A A、引气减水剂，含气量为、引气减水剂，含气量为3.5%3.5%5.5%5.5%； B B、非引

49、气减水剂，含气量、非引气减水剂，含气量3%3%。 3 3）按凝结时间对早期强度的影）按凝结时间对早期强度的影 响分响分 A A、标准型减水剂，初凝延长、标准型减水剂，初凝延长1 13.5h;3.5h; 缓凝减水剂，初凝和终凝时间均超过标缓凝减水剂，初凝和终凝时间均超过标 准型；准型； B B、早强型减水剂，初凝和终凝都在、早强型减水剂，初凝和终凝都在1 1 2h2h范围内，并能显著提高早期强度，范围内，并能显著提高早期强度， 1d30%1d30%、3d2%3d2%、7d15%7d15%、28d5%28d5%， 低温下早强效果好。低温下早强效果好。 4 4）按原料及其化学成分划分）按原料及其化学

50、成分划分 木质素磺酸盐类；木质素磺酸盐类； 聚烷基芳基磺酸盐类（亦称煤焦油系列）聚烷基芳基磺酸盐类（亦称煤焦油系列） 磺化三聚氰胺甲醛缩合物类（亦称蜜胺类）磺化三聚氰胺甲醛缩合物类（亦称蜜胺类） 磺化丙酮甲醛缩合物类；磺化丙酮甲醛缩合物类； 氨基磺酸系及糖蜜类。氨基磺酸系及糖蜜类。 这些物质都属表面活性物质。这些物质都属表面活性物质。 （2 2）减水剂的结构与功能）减水剂的结构与功能 混凝土减水剂是在混凝土外加剂中应用最为广泛的一大类，大多混凝土减水剂是在混凝土外加剂中应用最为广泛的一大类，大多 是有机物且为表面活性物质。水泥混凝土外加剂所涉及的表面活性剂，是有机物且为表面活性物质。水泥混凝土

51、外加剂所涉及的表面活性剂， 其亲水基团主要有：其亲水基团主要有： SO3HSO3H、COOHCOOH、NH2NH2、OHOH、O O 等。等。 （3 3）减水剂作用的基本原理）减水剂作用的基本原理 减水剂一般多为各类表面活性减水剂一般多为各类表面活性 剂，其作用与该表面活性剂物剂，其作用与该表面活性剂物 质的功能、水泥的水化产物及质的功能、水泥的水化产物及 其胶凝体系的性质等有关，因其胶凝体系的性质等有关，因 此，难以对其做出系统完整的此，难以对其做出系统完整的 理论解释，但都与表面活性剂理论解释，但都与表面活性剂 的的分散、塑化及湿润分散、塑化及湿润作用分不作用分不 开的。开的。 1 1）分

52、散作用）分散作用 2 2）塑化作用）塑化作用 3 3）湿润作用）湿润作用 水泥颗粒细小，表面能高、水泥颗粒细小，表面能高、 容易聚结，加水后易成诉容易聚结，加水后易成诉 状，包裹住很多自由水，状，包裹住很多自由水， 从而降低了浆体和易性。从而降低了浆体和易性。 当加入表面活性剂后，由当加入表面活性剂后，由 于水泥粒子的吸附，使表于水泥粒子的吸附，使表 面能降低，分散性提高，面能降低，分散性提高， 从而释放出游离水，改善从而释放出游离水，改善 了和易性。了和易性。 A A、减水剂被带有一个电性、减水剂被带有一个电性 的水泥及其水化物粒子定向的水泥及其水化物粒子定向 吸附后，形成一层稳定的由吸附后

53、，形成一层稳定的由 外加剂和水所组成的溶剂化外加剂和水所组成的溶剂化 膜，词膜有效地减弱了固体膜，词膜有效地减弱了固体 颗粒间的摩檫力，从而起到颗粒间的摩檫力，从而起到 了润滑剂的作用，增加其塑了润滑剂的作用，增加其塑 性；性； B、从水泥浆体的胶体性质来看，、从水泥浆体的胶体性质来看，电位则是该体系电性能的一项综合指电位则是该体系电性能的一项综合指 标，带电的减水剂较多地进入胶力的扩散层，使扩散层增厚，标，带电的减水剂较多地进入胶力的扩散层，使扩散层增厚，电位值电位值 升高，致使体系中胶粒间的静电斥力增大，分散作少（非引气减水剂升高，致使体系中胶粒间的静电斥力增大，分散作少（非引气减水剂 除

54、外），在机械搅拌过程中可以引入少量稳定的气泡，它可以减少固除外），在机械搅拌过程中可以引入少量稳定的气泡，它可以减少固 体颗粒间的接触，增加其滑动能力（类似滚珠轴承作用）。体颗粒间的接触，增加其滑动能力（类似滚珠轴承作用）。 减水剂的作用，降低了减水剂的作用，降低了 体系的表面张力，有利体系的表面张力，有利 于水对粒子的湿润作用，于水对粒子的湿润作用， 从而加速了水化作用，从而加速了水化作用， 并对凝结硬化过程产生并对凝结硬化过程产生 了相应的影响。了相应的影响。 2 2、减水剂对混凝土性能的影响及应用、减水剂对混凝土性能的影响及应用 1 1）减水剂的影响）减水剂的影响 减水剂由于具有强的分散

55、作用，使水泥水化初期加速，易水化的矿物迅减水剂由于具有强的分散作用，使水泥水化初期加速，易水化的矿物迅 速大量地形成水化物，凝胶膜增厚，抑制水化过程。因此，后期水化速速大量地形成水化物，凝胶膜增厚，抑制水化过程。因此，后期水化速 率降低，这对于水泥浆凝胶体中微晶和晶体的完整生长提供了一定条件，率降低，这对于水泥浆凝胶体中微晶和晶体的完整生长提供了一定条件， 提高了水泥石的致密性和强度。所以说减水剂不但可以提高混凝土拌合提高了水泥石的致密性和强度。所以说减水剂不但可以提高混凝土拌合 物的和易性，减少拌合水，增加含气量，延长凝结时间和减缓水化热的物的和易性，减少拌合水，增加含气量，延长凝结时间和减

56、缓水化热的 释放，同时还能使硬化混凝土提高强度和耐久性。释放，同时还能使硬化混凝土提高强度和耐久性。 2 2）减水剂的应用）减水剂的应用 减水剂广泛应用与多种建材生产中，在水泥混凝土中的应用主要有配制减水剂广泛应用与多种建材生产中，在水泥混凝土中的应用主要有配制 各种塑性、流动性、大流动性、抗渗、抗冻、泵送、高强、混凝土复配各种塑性、流动性、大流动性、抗渗、抗冻、泵送、高强、混凝土复配 多功能外加剂；通过减水增强，节约水泥等。多功能外加剂；通过减水增强，节约水泥等。 引气剂是混凝土中使用最早的外加剂，它是一种能使混引气剂是混凝土中使用最早的外加剂，它是一种能使混 凝土在搅拌过程中引人大量微小密

57、闭气泡，从而改善其和易凝土在搅拌过程中引人大量微小密闭气泡，从而改善其和易 性与耐久性的外加剂。性与耐久性的外加剂。 引气减水剂是指兼有引气和减水作用的外加剂。引气减水剂是指兼有引气和减水作用的外加剂。 在工作性能和单位水泥用量一定时，掺引气剂和引气减在工作性能和单位水泥用量一定时，掺引气剂和引气减 水剂都可以减少单位用水量。通常，引气剂的减水率为水剂都可以减少单位用水量。通常，引气剂的减水率为6%9%， 引气减水剂的减水率为引气减水剂的减水率为8%15%。 引气剂引气剂 引气剂对新拌混凝土及硬化混凝土性能的影响引气剂对新拌混凝土及硬化混凝土性能的影响 (1)流动性流动性 引气剂使新拌混凝土中

58、引入大量引气剂使新拌混凝土中引入大量微小气泡微小气泡，在水泥颗粒，在水泥颗粒 之间起着类似滚珠轴承的作用，从而减少混凝土拌合物流动之间起着类似滚珠轴承的作用，从而减少混凝土拌合物流动 时的滑移阻力，增大流动性。时的滑移阻力，增大流动性。 含气量每增加含气量每增加1%混凝土拌合物的坍落度可增加混凝土拌合物的坍落度可增加l0mm左右。左右。 在配制引气剂混凝土时，可适当减少拌和用水量，降低水在配制引气剂混凝土时，可适当减少拌和用水量，降低水 灰比，提高混凝土强度，以补偿由于引人气泡后的强度下降。灰比，提高混凝土强度，以补偿由于引人气泡后的强度下降。 (2)泌水性泌水性 引气剂引入的微小气泡有阻止集

59、料下沉和水分上浮的作引气剂引入的微小气泡有阻止集料下沉和水分上浮的作 用，并且气泡的膜壁消耗部分水分，减少了能够自由移动的用，并且气泡的膜壁消耗部分水分，减少了能够自由移动的 水分。水分。 同时使混凝土拌合物更好地处于匀质状态，使拌合物的同时使混凝土拌合物更好地处于匀质状态，使拌合物的 水分能更长时间地停留在水泥浆中而减少泌水量。由于气泡水分能更长时间地停留在水泥浆中而减少泌水量。由于气泡 的作用，泌水量一般可减少的作用，泌水量一般可减少30%40%。 (3)强度强度 引气剂增加了混凝土中的气泡，减小了浆体的有效面积，引气剂增加了混凝土中的气泡，减小了浆体的有效面积， 造成混凝土抗压强度降低。

60、通常混凝土含气量每增加造成混凝土抗压强度降低。通常混凝土含气量每增加1%，混，混 凝土抗压强度约降低凝土抗压强度约降低4%6%，抗折强度降低，抗折强度降低2%3%。引气。引气 剂对强度的不利影响可通过引气减水以降低水灰比来部分补剂对强度的不利影响可通过引气减水以降低水灰比来部分补 偿。偿。 (4)抗冻性抗冻性 (5)抗渗性、抗腐蚀性及抗碳化性抗渗性、抗腐蚀性及抗碳化性 (6)干燥收缩干燥收缩 防冻剂是指能使混凝土在负温下硬化，并在规定时防冻剂是指能使混凝土在负温下硬化，并在规定时 间内达到足够强度的外加剂。间内达到足够强度的外加剂。 防冻剂防冻剂 膨胀剂膨胀剂 膨胀剂是一种在水泥凝结硬化过程中