混凝土学课件(新)

1、1.1 材料的基本物理性质密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。按下式计算：式中 材料的密度，g/cm3； m材料的质量（干燥至恒重），g； V材料在绝对密实状态下的体积，cm3。 v 所谓绝对密实状态下的体积，是指不包括材料内部孔隙的固体物质的实体积。密度的测定：对近于绝对密实的材料：如金属、玻璃等，量测几何体积称重代入公式中计算。对有孔隙的材料：如砖、混凝土磨成细粉（通过0.25mm或900孔/cm2方孔筛），用李氏密度瓶测量V（排水法）。视密度：材料在近似密实状态时单位体积的质量。所谓近似密实状态下的体积，是指包括材料内部闭口孔隙体积和固体物质实体积。式中 a材料的视密度，kg/m

2、3 或g/cm3； m材料的质量（干燥至恒重），kg或 g； Va料在包含闭口孔隙条件下的体 积 （即只含内部闭口孔，不含开口 孔），m3或cm3。表观密度是材料在自然状态下，单位体积的质量。按下式计算：式中 o材料的表观密度，kg/m3 或g/cm3； m材料的质量（干燥至恒重），kg或 g； Vo材料在包含内部孔隙条件下的体积（即包含内部闭口孔和开口孔），见图12，m3或cm3。v 所谓自然状态下的体积，是指包括材料实体积和内部孔隙（闭口和开口）的外观几何形状的体积。v 通常，材料在包含孔隙条件下的体积可采用排液置换法或水中称重法测量。堆积密度是指单位体积（含物质颗粒固体及其闭口、开口孔隙

3、体积及颗粒间空隙体积）物质颗粒的质量，有紧堆积密度及松堆积密度之分。式中 'o堆积密度，kg/m3； m材料的质量，kg； V'o材料的堆积体积 ，m3。 （V0'V+Vop+VclV空）v 材料的堆积体积包括材料绝对体积、内部所有孔体积和颗粒间的空隙体积。材料的堆积密度反映散粒构造材料堆积的紧密程度及材料可能的堆放空间。其测定方法在实验部分有专门介绍。v 测定散粒材料的体积可通过已标定容积的容器计量而得。测定砂子、石子的堆积密度即用此法求得。若以捣实体积计算时，则称紧密堆积密度。v 密度、表观密度、体积密度和堆积密度既有联系又有差别。由于大多数材料或多或少均含有一些孔

4、隙，故一般材料的表观密度总是小于其密度，即：密度并不能反映材料的性质，但可以大致了解材料的品质，并可用来计算材料的孔隙率；视密度可用于混凝土的配合比计算；表观密度建立了材料自然体积与质量之间的关系，可用来计算材料的用量、构件自重等；堆积密度可用于确定材料堆放空间、运输车辆等。 密实度是材料体积内被固体物质充实的程度。按下式计算：或孔隙率是材料体积内，孔隙体积所占的比例。按下式计算：即：D+P=1或 密实度+孔隙率=1孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度，它对材料的物理、力学性4质均有影响。材料内部孔隙的构造，可分为连通的与封闭的两种。连通孔隙不仅彼此贯通且与外界相通，而封闭空隙则不仅彼此不连通

5、而且与外界隔绝。孔隙按尺寸分为极微细孔隙、细小孔隙、较粗大孔隙。孔隙的大小及其分布、特征对材料的性能影响较大。 填充率是散粒材料堆积体积中，颗粒填充的程度。按下式计算：或空隙率是散粒材料堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的比例。按下式计算： v 即：D+P=1或填充率+空隙率=1。v 空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒相互填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算含砂率的依据。v 常用材料的密度、表观密度、堆积密度及空隙率如表1.1所示 1.2 材料与水有关的性质1.2.1 亲水性与憎水性水分子结构当材料与水接触时可以发现，有些材料能被水润湿，有些材料则不能被水润湿，前者称材料具有亲水

6、性，后者称具有憎水性。润湿角（a）亲水性材料 90º （b）完全亲水材料180º （c）憎水性材料 > 90º1.2.2 吸水性与吸湿性v 材料在水中能吸收水分的性质称为吸水性。材料的吸水性用吸水率表示，即式中：W材料质量吸水率，%； m材料干燥状态下质量，g; m1材料吸水饱和状态下质量， 吸水性也可以用体积吸水率表示，即材料吸入水的体积占材料自然状态体积的百分率 材料在一定温度和湿度下吸附水分的能力称为吸湿性，用含水率表示，即式中：W材料含水率，%; m含材料含水时的质量，g； m材料干燥状态下的质量,g。1.2.3 耐水性 材料抵抗水破坏作用的性质称为

7、耐水性，用软化系数表示，即式中：KP材料的软化系数； f w材料在吸水饱和状态下的抗压强度,MPa f 材料在干燥状态的抗压强度，MPa 。材料的软化系数的范围在01之间。v 用于水中、潮湿环境中的重要结构材料，必须选用软化系数不低于（）0.85的材料；v 用于受潮湿较轻或次要结构的材料，则不宜小于0.75。v 通常软化系数大于等于0.85的材料称为耐水材料 1.2.4 抗冻性与抗渗性材料的抗冻性:材料在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，也不严重降低强度的性质。材料的抗冻性用抗冻等级表示。抗冻等级是以规定的试件，在规定试验条件下，测得其强度降低不超过规定值，并无明显损坏和剥落时所能

8、经受的冻融循环次数，用符号“Fn”表示，其中n即为最大冻融循环次数。如F25、F50等。v 抗渗性： 材料抵抗压力水渗透的性质，或称不透水性。v 材料的抗渗性通常用两种指标表示：渗透系数和抗渗等级。渗透系数 式中：K材料的渗透系数,cmh； Q渗透水量,cm3； d材料的厚度,cm； A渗水面积,cm2； t渗水时间,h； H静水压力水头,cm。 K值愈大，表示材料渗透的水最愈多，即抗渗性愈差。抗渗性是决定材料耐久性的主要指标。抗渗等级是指材料在标准试验方法下进行透水试验，以规定的试件在透水前所能承受的最大水压力来确定。以符号“P”和材料透水前的最大水压力的0.1MPa表示，如P4、P6、P8

9、等分别表示材料能承受0.4、0.6、0.8MPa的水压而不渗水。用分别表示： P=10H-1 式中：P抗渗等级； H试件开始渗水时的压力，Mpa。1.3 材料的基本力学性质1.3.1 材料的强度强度的定义和种类v 材料的力学性质指材料在外力作用下所引起的变化的性质。这些变化包括材料的变形和破坏。v 材料的变形指在外力的作用下，材料通过形状的改变来吸收能量。根据变形的特点，分为弹性变形和塑性变形。v 材料的破坏指当外力超过材料的承受极限时，材料出现断裂等丧失使用功能的变化。根据破坏形式的不同，材料可分为脆性材料和韧性材料。在外力作用下，材料抵抗破坏的能力称为强度。 a.压力 b.拉力c.弯曲 d

10、.剪切强度的计算 v 材料的抗压、抗拉、抗剪强度可直接由下式计算： 式中：f 材料的抗压、抗拉或抗剪强度，MPa； Fmax材料破坏时的最大荷载，N； A受力截面面积，mm2。v 对于抗弯强度 式中：fm抗弯强度，MPa； Fmax弯曲破坏时的最大荷载,N； b，h 试件横截面的宽和高,mm。 L两支点间的距离，mm。若在此试件跨距的三分点上加两个相等的集中荷载，抗弯强度按下式计算：影响材料强度的因素：1.材料的组成、结构与构造；2.孔隙率与孔隙特征；3.试件的形状和尺寸：4.加荷速度；5.试验环境的温度、湿度；6.受力面状态。强度等级：建筑材料常根据极限强度的大小，划分为不同的强度等级或标号

11、。 强度和强度等级的区别与联系：Æ 区别：a.强度与强度等级的定义不同。强度是实测值，强度等级是人为规定的强度范围。 b.强度指的是材料的极限值，是唯一的，每一强度等级则包含一系列强度值。联系：某一材料强度等级的确定必须以其极限强度值为依据。硬度：材料表面能抵抗其它较硬物体压入或刻划的能力。 Ø 莫氏硬度（10级）石材 1滑石 2石膏 3方解石 4 萤石 5磷石灰 6正长石 7石英 8黄玉 9刚玉 10金刚石 Ø 肖氏硬度石材 Ø 布氏硬度（HB）钢材Ø 维氏硬度和韦氏硬度：铝合金1.32 材料的弹性和塑性v 材料在外力作用下产生变形，当外力去

12、除后能完全恢复到原始形状的性质称为弹性，这种可恢复的变形称弹性变形。材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，有一部分变形不能恢复，这种性质称为材料的塑性，这种不可恢复的变形称为塑性变形。v 弹性变形为可逆变形，其数值大小与外力成正比，其比例系数称为弹性模量，材料在弹性变形范围内，弹性模量为常数。弹性模量是衡量材料抵抗变形能力的一个指标，弹性模量愈大，材料愈不易变形，弹性模量是结构设计的重要参数。塑性变形为不可逆变形。v 实际上，单纯的弹性材料是没有的，大多数材料在受力不大的情况下表现为弹性，受力超过一定限度后则表现为塑性，所以可称之为弹塑性材料。v 弹性变形与塑性变形的区别在于，前者为可逆变形

13、，后者为不可逆变形 1.33 材料的脆性与韧性v 材料受外力作用，当外力达一定值时，材料发生突然破坏，且破坏时无明显的塑性变形，这种性质称为脆性。v 材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大的能量，同时产生较大的变形而不破坏，这种性质称为韧性。1.4 材料的热工声学光学性质及耐久性1.41 材料的热工性质材料的导热性v 材料传递热量的性质称为导热性，以导热系数表示，即 式中：材料的导热系数，w/（m·K）； Q 总传热量，J； a 材料厚度，m； A 热传导面积，m2； Z 热传导时间，h； T2-T1材料两侧温度差，K。v 材料的导热系数愈大，起传导的热量就愈多。v 影响材料导热系数

14、的主要因素有材料的物质构成、微观结构、孔隙构造、湿度、温度和热流方向等。材料的热容量 v 热容量是指材料受热时吸收热量和冷却时放出热量的性质，用比热容表示，即式中：C 材料的比热容，kJ(kg·K)。 Q 材料的热容量，kJ； m 材料的重量，kg； t1-t2 材料受热或冷却前后的温度差，K；材料比热的物理意义是指1kg重的材料，在温度每改变1K时所吸收或放出的热量。v 材料中热容量最大的是水，为C=4.19 J(kg·K).耐燃性材料对火焰和高温度抵抗能力称为材料的耐燃性，是影响建筑物防火、建筑结构耐火等级的一项因素。由此出发，可把建筑材料分为三类：v 非燃烧材料在空气

15、中受到火烧或高温高热作用不起火、不碳化、不微燃的材料，如钢铁、砖、石等。用非燃材料制作的构件称非燃烧体。钢铁、铝、玻璃等材料受到火烧或高热作用会发生变形、熔融，所以虽然是非燃烧材料，但不是耐火的材料。v 难燃材料在空气中受到火烧或高温高热作用时难起火、难微燃、难碳化，当火源移走后，已有的燃烧或微燃立即停止的材料，如经过防火处理的木材和刨花板。v 可燃材料在空气中受到火烧或高温高热作用时立即起火或微燃，且火源移走后仍继续燃烧的材料，如木材。用这种材料制作的构件称为燃烧体，使用时应作防燃处理。耐火性材料在长期高温作用下，保持不熔性并能工作的性能称为材料的耐火性。按耐火性高低可将材料分为以下3类：v

16、 耐火材料 v 难熔材料 v 易熔材料1.42 材料的声学性质v 吸声性 声能穿透材料和被材料消耗的性质称为材料的吸声性，评价指标为吸声系数。v 影响材料的吸声效果因素有：Ø 材料的表观密度和声速Ø 材料的孔隙构造Ø 材料的厚度等v 隔声性：隔空气声 隔固体声 1.44 材料的耐久性v 耐久性:材料在长期使用过程中，能保持其原有性能而不变质、不破坏的性质，统称之为，它是一种复杂的、综合的性质,包括材料的抗冻性、耐热性、大气稳定性和耐腐蚀性等。v 材料在使用过程中，除受到各种外力作用外，还要受到环境中各种自然因素的破坏作用，这些破坏作用可分为物理作用、化学作用和生物

17、作用。v 物理作用主要有干湿交替、温度变化、冻融循环等等，这些变化会使材料体积产生膨胀或收缩,或导致内部裂缝的扩展，长久作用后会使材料产生破坏。v 化学作用主要是指材料受到酸、碱、盐等物质的水溶液或有害气体的侵蚀作用，使材料的组成成分发生质的变化，而引起材料的破坏。如钢材的锈蚀等等。v 生物作用主要是指材料受到虫蛀或菌类的腐朽作用而产生的破坏。如木材等一类的有机质材料，常会受到这种破坏作用的影响。1.5 材料的组成结构与构造及对材料性质的影响1.51 材料的组成 材料的结构分为宏观结构、细观结构和微观结构。v 宏观结构 材料的宏观构造是指可用肉眼能观察到的外部和内部的结构。 土木工程材料常见的

18、构造形式有：密实构造、多孔构造、纤维构造、层状构造、散粒构造、纹理构造。v 细观结构（亚微观结构）v 微观结构v 密实构造的材料内部基本上无孔隙，结构致密。这类材料的特点是强度和硬度较高，吸水性小，抗渗和抗冻性较好，耐磨性较好，绝热性差。如钢材、天然石材、玻璃、玻璃钢等。v 多孔构造的材料其内部存在大体上呈均匀分布的独立的或部分相通的孔隙，含孔率较高，孔隙又有大孔和微孔之分。具有多孔构造的材料，其性质决定于孔隙的特征、多少、大小及分布情况，一般来说，这类材料的强度较低，抗渗性和抗冻性较差，绝热性较好。如加 气混凝土、石膏制品、烧结普通砖等。v 纤维构造的材料内部组成有方向性，纵向较紧密而横向疏

19、松，组织中存在相当多的孔隙，这类材料的性质具有明显的方向性，一般平行纤维方向的强度较高，导热性较好。如木材、竹、玻璃纤维、石棉等。 v 层状构造的材料具有叠合结构，它是用胶结料将不同的片材或具有各向异性的片材胶合而成整体，其每一层的材料性质不同，但叠合成层状构造的材料后，可获得平面各向同性，更重要的是可以显著提高材料的强度、硬度、绝热或装饰等性质，扩大其使用范围。如胶合板、纸面石膏板、塑料贴面板等。v 散粒状构造指呈松散颗粒状的材料，有密实颗粒与轻质多孔颗粒之分。前者如砂子、石子等，因其致密，强度高，适 钢纤维合做承重的混凝土骨料。后者如陶粒、膨胀珍珠岩等，因具多孔结构，适合做绝热材料。粒状构

20、造的材料颗粒间存在大量的空隙，其空隙率主要取决于颗粒大小的搭配。用作混凝土骨料时，要求紧密堆积，轻质多孔粒状材料用作保温填充料时，则希望空隙率大一些好。v 天然材料在生长或形成过程中，自然造成的天然纹理，如木材、大理石、花岗石等板材，或人工制造材料时特意造成的纹理，如瓷质彩胎砖、人造花岗石板材等，这些天然或人工造成的纹理，使材料具有良好的装饰性。为了提高建筑材料的外观美，目前广泛采用仿真技术，已研制出多种纹理的装饰材料。 v 材料的微观结构是指物相的种类、形态、大小及其分布特征。它与材料的强度、硬度、弹塑性、熔点、导电性、导热性等重要性质有着密切的关系。v 土木工程材料的使用状态均为固体，固体

21、材料的相结构基本上可分为& 晶体、& 玻璃体、& 胶体v 不同结构的材料，各具不同特性。 v 构成晶体的质点（原子、离子、分子）是按一定的规则在空间呈有规律的排列，因此晶体具有一定的几何外形，显示各向异性，但实际应用的晶体材料，通常是由许多细小的晶粒杂乱排列组成，故晶体材料在宏观上显示为各向同性。v 晶体内质点的相对密集程度和质点间的结合力，对晶体材料的性质有着重要的影响。例如在硅酸盐矿物材料（如陶瓷）的复杂晶体结构（基本单元为硅氧四面体）中，质点的相对密集程度不高，且质点间大多是以共价键联结，变形能力小，呈现脆性。 v 材料的化学成分相同，但形成的晶体结构可以不同，其

22、性能也就大有差异。如石英和硅藻土，化学成分同为SiO2，但各自性能颇不相同。另外，晶体结构的缺陷，对材料性质的影响很大。 v 将熔融的物质进行迅速冷却（急冷），使其内部质点来不及作有规则的排列就凝固了，这时形成的物质结构即为玻璃体，又称无定形体。玻璃体无固定的几何外形，具有各向同性，破坏时也无清楚的解理面，加热时无固定的熔点，只出现软化现象。同时，因玻璃体是在快速急冷下形成的，故内应力较大，具有明显的脆性，如玻璃。v 由于玻璃体在凝固时质点来不及作定向排列，质点间的能量只能以内能形式储存起来，因此玻璃体具有化学不稳定性，亦即存在化学潜能， 在一定的条件下，易与其它物质发生化学反应。例如粉煤灰、

23、水淬粒化高炉矿渣、火山灰等均属玻璃体，常被大量用作硅酸盐水泥的掺合料，以改善水泥性质粉煤灰玻璃体v 物质以极微小的质点（粒径为1 m100 m）分散在介质中所形成的结构称为胶体。其中分散粒子一般带有电荷（正电荷或负电荷），而介质带有相反的电荷，从而使胶体保持稳定。由于胶体的质点很微小，其总的表面积很大，因而表面能很大，有很强的吸附力，所以胶体具有较强的粘结力。v 胶体中分散的微粒作布朗运动时，这种胶体称溶胶，溶胶具有较大的流动性，建筑材料中的涂料就是利用这一性质配制而成的。v 当溶胶脱水或微粒产生凝聚，使分散质点不能再按布朗运动自由移动时，称为凝胶，凝胶具有触变性，即将凝胶搅拌或振动，又能变成

24、溶胶。水泥浆、新拌混凝土、胶粘剂等均表现有触变性。当凝胶完全脱水则成干凝胶体，它具有固体的性质，即产生强度。硅酸盐水泥主要水化产物的最后形式就是凝胶体。 小结：材料基本性质间关系 水泥胶凝体孔隙率增加，密度不变，表观密度降低，强度降低，吸水率增加，抗渗性降低，抗冻性降低，导热系数减小。孔隙率降低，密度不变，表观密度增加，强度增加，吸水率降低，抗渗性提高，抗冻性提高，导热系数增加。一、混凝土组成材料的作用在混凝土组成材料中，水泥和水组成水泥浆，它包裹在所有骨料的表面并填充在骨料空隙中。在混凝土硬化前，水泥浆起润滑作用，赋于混凝土拌合物流动性，便于施工；在混凝土硬化后起胶结作用，把砂、石骨料胶结成

25、为整体，使混凝土产生强度，成为坚硬的人造石材砂、石是骨料，对混凝土起骨架作用，其中小颗粒的骨料填充大颗粒的空隙。粗、细骨料的总体积要占混凝土体积的7080，因此骨料质量的优劣，对混凝土各项性质的影响很大。二、混凝土原材料的选择原则：在保证原材料质量的前提下，尽可能节省水泥，提高混凝土的强度和耐久性。方法：减小骨料间空隙，则填充骨料空隙的水泥浆量减少；减小骨料的总表面积，则包裹骨料表面的水泥浆量减少。2.1 水泥(cement)n 1、水泥品种(types of cement)的选择n 2、水泥强度等级(strength degree )的选择：一般水泥强度等级与砼强度等级之比1.52.0 ，高

26、强砼可取0.91.5。 某施工队使用以煤渣掺量为30的火山灰水泥铺筑路面，见图4-1。使用两年后，表面耐磨性差，已出现露石，且表面有微裂缝。按JTJ 01294公路混凝土路面设计规范，对于水泥混凝土路面，“水泥可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和道路硅酸盐水泥。中等及轻交通的路面，也可以采用矿渣硅酸盐水泥。”所以说火山灰水泥铺筑路面是选用水泥不当。该路面磨损较严重，已出现较多裂纹。可见表面水泥砂浆层干缩较大、耐磨性较差。从资料可见，泥混凝土选用普通硅酸盐水泥，其熟料矿物组成分别为 C3S 53，C2S 25，C3A 15，C4AF 7。所选用的水泥熟料矿物组成中C3A含量较高，当水泥中C3A含量

27、较高，其耐磨性较差、干缩较大，可见选用水泥不当。2.2 骨料（aggregate）2.2.1 骨料的分类 按来源分： 天然骨料：河流产、陆地产、海洋产人工骨料：碎石与碎砂、工业废渣、 废弃混凝土再生骨料 按粒径分： 细骨料(fine aggregate)：粒径小于4.75mm。 粗骨料(coarse aggregate)：粒径大于4.75mm。  2002年6月，从日晚至日中午，西安市持续降雨。日下午时许开始，灞河河水暴涨，陇海铁路线西安市灞桥段铁路桥桥墩被洪水冲击松动。此后，陇海线灞桥铁路桥第号桥墩、第号桥墩、第号、号和号桥墩相继发生塌陷，造成约多米的铁路桥完全垮塌断裂，余乘客滞留

28、西安。桥梁年代久远、河道挖砂加剧河床下切及洪水水势浩大，是陇海铁路灞河桥被洪水冲垮的重要原因。 按照国家规定，在桥梁等建筑物500米内不得进行挖砂等作业。铁路部门认为，这样的距离，对于一般的小河、小桥，可以保证安全系数。对于灞河这样的大河、大桥，安全系数远远不够。 由于灞河上游即为秦岭山脉，不时有大量砂石冲入河床，且质地比泾渭等河流的砂石要上乘得多，因此，早在30年前，灞河便成为了采砂人必选之地，年复一年的挖砂已造成灞河上游覆盖河床的砂石日渐采空，挖砂地点也由之往下。居民说，原来陇海线灞河铁路大桥下的砂石与保护大桥桥墩的斜坡几乎平齐，但现在的情况是，砂石已经在斜坡往下2米之处了疯狂挖砂把桥墩、

29、桥基都掏空了。据记者了解，在垮桥下方有30多个砂站，每个砂站日存砂可达600多立方米，往往一天下来，有超过1万方砂石被挖砂人从距离陇海线不远的灞河铁路大桥屹立的灞河水中掏走。 满目疮痍的河滩，曾被誉为浙西最美的女人河已千疮百孔，过度采砂将可能断送掉这条曾盛行漂流的柳溪江。一眼望去，平整的河滩上坑坑洼洼。采砂废弃的石头废料也被不断堆向河中央，江面越来越窄。据河桥镇的当地人介绍，原本50多米宽的江面最窄的地方已不到10米。长期下去，就算竹筏能绕过因采砂造成的“小岛”，游客看到的不再是秀美的自然风光，而是轰鸣大作的采砂场，且柳溪江也将随时面临着截流。北京大大小小的非法砂石加工企业已经超过1000家，

30、每年生产的非法砂石量超过2000万吨，按北京市场1吨砂成交价为40元至50元计算，这些非法采来的砂石一年就可以卖10亿元 , 北京市一年建筑行业的用砂量约为7000万吨，其中来自非法砂石加工厂的占到三分之一左右。 非法采砂愈演愈烈，究其原因是非法采砂几乎无成本的暴利驱使对合法企业而言，扣除各种税费和生产经营成本，每吨砂利润不超过10元。而非法盗采的砂石不交资源补偿费、开采费，也不交税，每吨砂非法获利可达20元至30元。 建筑工程混凝土用砂数量十分巨大。河滨及地下古河道是建筑用砂的重要来源。虽然如此，也不可小看了海滨建筑用砂的价值。美国就把这项资源看作一项重要的现实资源，并对其储量进行了勘查计算

31、；全美拥有普通海砂和砾石资源l400亿吨。砾右不但是建筑材料，还是化肥、陶瓷生产不可缺少的"球磨"材料。 我国辽东半岛南端旅顺口柏岚子海滨的砾石，一度成 为国内外有关厂家争相购买的抢手货。 70年代以来，世界每年开采海滨建筑用砂和砾石的价值，也在2亿美元以上。我国改革开放以前，基建规模不大，河沙 即可满足需要。90年代以后，出现了乱挖乱采海沙的 问题，已经引起有关政府部门的重视。为了保护海岸稳定和环境的优美，海砂、砾石也不是可以随意开采的。探明可供开采的地点和储量也是必要的。 随着周边国家和地区如日本、香港大型工程项目的兴建，广东、广西、福建、浙江、山东沿岸海砂开采活动日渐

32、频繁。 n Aggregate is much cheaper than cement and maximum economy is obtained by using as much aggregate as possible in concrete. Its use also considerably improves both the volume stability and the durability of the resulting concrete. n The properties of the aggregate known to have significant effec

33、t on concrete behaviour are its strength, deformation, durability, toughness, hardness, volume change, porosity, specific gravity and chemical reactivity. 2.2.2 骨料的一般要求1、表观密度：25002800kg/m3 。堆积密度：13501600kg/m3 。表观密度小，强度越低，混凝土稳定性也差。轻骨料混凝土与普通骨料混凝土比较。2、骨料的含水状态：如右图3、吸水率与含水率：吸水率：碎石与卵石：3， 砂：3.5，含水率：实际含有水分。

34、 吸水率反映骨料内部孔隙的情况。反映其质量好坏。含水率会影响骨料与水泥石的粘结，混凝土的抗冻性等。4、表面清洁，含有害成分少。不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物。其它有害物质应符合国家要求。（有机物、含泥量、泥块含量、石粉、硫化物与硫酸盐、云母、氯化物等）5、骨料的形状、表面特征。 6、有足够的耐久性：坚固性、磨耗。7、粒径和级配。The grading of an aggregate defines the proportions of particles of different size in the aggregate. The size of the aggregate

35、 particles normally used in concrete varies from 37.5 to 0.15 mm. BS 882 places aggregates in three main categories: fine aggregate or sand containing particles the majority of which are smaller than 5.00 mm, coarse aggregate containing particles the majority of which are larger than 5.00mm and all-

36、in aggregate comprising both fine and coarse aggregate. The grading of an aggregate can have a considerable effect on the workability and stability of a concrete mix and is a most important factor in concrete mix design. In the United Kingdom, the grading of natural aggregates is generally required

37、to be within the limits specified in BS 882.The fine aggregates are generally required to conform to any one of four standard grading zones, all of which are suitable for concrete provided suitable mix proportions are used.2.2.3 骨料的重要要求n 细骨料：0.15 且 4.75mmn 粗骨料：4.75mm1、细骨料: 其作用是填充粗骨料空隙，减少水泥浆干缩技术要求：（1

38、）、粗细程度：指不同粒径的砂粒混合在一起后总体粗细程度。用细度模数（Mx）(modulus of fineness)表示，筛分法测定。（2）、颗粒级配(grading)：表示砂大小颗粒搭配情况。用级配区表示。 分计筛余：各筛上的筛余量占砂样总重量的百分数。累计筛余：各筛和比该筛粗的所有分计筛余量相加。或把等于或大于某号筛孔的砂重占砂总重量的百分率。 （A2+A3+-+A6）5 A1 颗粒级配区Mx = （100A1）n 建筑用砂一般是 3.7 0.7 n 粗砂 3.7 3.1n 中砂 3.0 2.3n 细砂 2.2 1.6n 特细砂 1.5 0.7注：除4.75和0.630mm筛号外，其它允许

39、有不大于5%的误差。砂的级配区曲线各区砂的特点及应用：n 1区 偏粗，适合配制水泥用量多的富砼，及流动性较小的低塑性砼。在应用时应提高砂率，以满足砼和易性的要求。n 2区 适中，较理想。泵送砼宜选用中砂。n 3区 偏细，适合配制水泥用量少的贫砼。在应用时应降低砂率以保证砼的强度。品质良好砂的特点：1、空隙率小，使水泥浆充分用于粘结砂粒。2、总表面积小，节约水泥。2、粗骨料：起骨架作用，坚固耐久，空隙率大，比表面积小。石子筛分试验：标准筛的孔径为圆孔：2.5、5、10、16、20、25、31.5、40、50、63、80及100mm等共12个筛。方孔：2.35mm、4.75、9.50、16.0、1

40、9.0、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.0、90.0共12个筛。连续粒级：分级尺寸是连续的。即从某一 最大粒级以下依次有其它粒级。单粒级：含较小粒级，大部分集中于某一个粒径或某两个粒径的颗粒。混凝土结构工程施工及验收规范GB50204-92的规定：砼粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4 ，同时不得大于钢筋间最小净距的3/4 。对于砼实心板，可允许采用最大粒径达标1/2 板厚的骨料，但最大粒径不得超过50mm。 2.3 拌和及养护用水洁静的自来水2.4 外加剂Admixtures are substances introduced into concrete

41、mixes in order to alter or improve the properties of the fresh or hardened concrete or both. In general, these changes are effected through the influence of the admixtures on hydration, liberation of heat, formation of pores and the development of the gel structure. Concrete admixtures should only b

42、e considered for use when the required modifications cannot be made by varying the composition and proportion of the basic constituent materials, or when the admixtures can produce the required effects more economically.2.4.1 外加剂的定义混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺入、用以改善混凝土性能的物质。掺量不大于水泥质量的5(特殊情况除外)。外加剂的掺量虽小，但其技术经济

43、效果却非常显著，因此，外加剂已成为混凝土的重要组成部分，被称为第五组分，获得愈来愈广泛的应用。2.4.2 外加剂的分类Types of admixture根据混凝土外加剂的分类、命名与定义(GB807587)的规定，混凝土外加剂按其主要功能分为四类：(1)改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。 (2)调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。 (3)改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂和阻锈剂等·。 (4)改善混凝土其他性能的外加剂。包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂等。2.4.3 常用外加剂1减水剂（Water red

44、ucers or plasticisers）根据其功能分为：、普通减水剂(在混凝土坍落度基本相同的条件下能减少拌合用水量的外加剂)；、高效减水剂(在保持混凝土坍落度基本相同的条件下，能大幅度减少用水量的外加剂)；、引气减水剂(兼有引气和减水功能的外加剂)；、缓凝减水剂(兼有缓凝和减水功能的外加剂)；、早强减水剂(兼有早强和减水功能的外加剂)。减水剂按其主要化学成分为：木质素磺酸盐系；多环芳香族磺酸盐系；水溶性树脂磺酸盐系；糖钙以及腐植酸盐等。A 减水剂的作用机理表面活性剂是具有显著改变(通常为降低)液体表面张力或二相间界面张力的物质，其分子由亲水基团和憎水基团二个部分组成。 These adm

45、ixtures are also based on lignosulphonic and hydroxylated-carboxylic acids. Their effect is though to be due to an increased dispersion of cement particles causing a reduction in the viscosity of the concrete. They are used to increase workability and are normally employed with harsh mixes or where

46、placement is difficult. They can also be used to increase strength and durability since for a given work ability less water is necessary.水泥加水后，产生絮状结构，其原因是： （1）水泥矿物在水化过程中所带电荷不同。 （2）在溶液中热运动相互碰撞，相互吸引。 （3）粒子间范德华力及初期水化反应引起的。 减水原因：（1）、分散作用释放拌合水；（2）、溶剂化水膜起润滑作用。 增强原因：（1）、保持坍落度不变减少水量，降低水灰比（2）、分散及润湿作用利于水泥充分水（

47、3）、改善孔结构。B减水剂的作用n 保持原配合比不变，使混凝土拌合物塌落度提高 （T）;n 保持混凝土拌合物塌落度不变，可减少用水量（w）,使水灰比减少（w/c ），混凝土强度提高（fcu )；n 保持混凝土拌合物塌落度不变（T ），混凝土强度不变（fcu ）,则可节约水泥（ C ） 。C常用减水剂a.木质素磺酸盐系减水剂 这类减水剂根据其所带阳离子的不同，有木质素磺酸钙(木钙)、木质素磺酸钠(木钠)、木质素磺酸镁(木镁等)。其中木钙减水剂(又称M型减水剂)使用较多。木钙减水剂的掺量，一般为水泥质量的0.20.3。 当保持水泥用量和混凝土坍落度不变时，其减水率为1015，混凝土28d抗压强度提

48、高1020；若保持混凝土的抗压强度和坍落度不变，则可节省水泥用量10左右；若保持混凝土的配合比不变，则可提高混凝土坍落度80一100mm。 (注意：木钙减水剂对混凝土有缓凝作用，掺量过多或在低温下缓凝作用更为显著，而且还可能使混凝土强度降低。木钙减水剂是引气型减水剂，掺用后可改善混凝土的抗渗性、抗冻性、降低泌水性。) 木钙减水剂可用于一般混凝土工程，尤其适用于大模板、大体积浇注、滑模施工、泵送混凝土及夏季施工等。木钙减水剂不宜单独用于冬季施工，在日最低气温低于5时，应与早强剂或早强剂、防冻剂等复合使用。木钙减水剂也不宜单独用于蒸养混凝土及预应力混凝土。b.多环芳香族磺酸盐系减水剂 多环芳香族磺

49、酸盐系减水剂的主要成分为萘或萘的同系物的磺酸盐与甲醛的缩合物，故又称荼系减水剂。萘系减水剂通常是由工业萘或煤焦油中的荼、惠、甲基荼等馏分，经磺化、水解、缩合、中和、过滤、干燥而制成。 萘系减水剂一般为棕色粉末，也有为棕色粘稠液体。我国市场上这类减水剂的品牌很多，如NNO、FDN、SPl、UNF2、SNR、MF、建1等等。其中大部分品牌为非引气型减水剂。 萘系减水剂的适宜掺量为水泥质量的0.51.0，减水率为1025。效果：混凝土28d强度提高20以上。在保持混凝土强度和坍落度相近时，则可节约水泥用量1020。应用：萘系减水剂对不同品种水泥的适应性较强。适用于配制早强、高强、流态、防水、蒸养等混

50、凝土。也适用于日最低气温0以上施工的混凝土，低于此温度则宜与早强剂复合使用。c.水溶性树脂系减水剂水溶性树脂系减水剂是以一些水溶性树脂为主要原料的减水剂。我国生产的SM减水剂即是以三聚氰胺树脂磺酸钠为主要成分的减水剂。 效果： SM减水剂掺量为水泥质量的0.52.0，其减水率为1527，混凝土3d强度提高30100，28d强度提高2030。除具有显著的减水、增强效果外，还能提高混凝土的其他力学性能和混凝土的抗渗、抗冻性。 应用： 水溶性树脂系减水剂为高效减水剂，适用于早强、高强、蒸养及流态混凝土等。引气剂的使用方法n 掺加方法 混凝土抛光表面气泡分布图 引气剂的掺量一般只有水泥质量的万分之几，

51、50kg一袋的水泥只掺几克引气剂，这在施工现场是很难掺准的，而掺量过大的结果会导致强度下降。因此在单掺引气剂时；先将引气剂配成溶液，再稀释到一定的浓度，再按要求掺入。掺入时计量要准，搅拌要均匀。 n 水泥及掺合料水泥细度大，用量多时要增加引气剂掺量。粉煤灰对引气剂有强烈的吸附作用，使用粉煤灰时应适当增加引气剂的掺量。 混凝土中掺用引气剂或引气减水剂时由于引入了一定量的气体，必然导致混凝土体积的变化，在计算混凝土配合比时应加以考虑。 放大后硬化混凝土中气泡的形状 使用混凝土材料，配合比及搅拌、装卸、浇筑、振捣等方面尽可能保持稳定，使含气量波动范围尽量小。由于近年来施工中采用高频(频率120001

52、9000Hz)插入式振捣器，在强烈的振动作用下，混凝土中气体容易外溢，造成含气量下降。故对混凝土含气量有严格要求的混凝土工程不宜采用高频振捣器振捣，而应采用一般频率的振捣器。如果施工时只能使用高频振捣，则必须保持不同部位的振捣时间和振捣方法一致。 近年来由于建筑工程的数量和质量不断增长，为了提高砂浆的质量，节约和代用一些短缺的原材料，节约能源，保护环境等，在使用砂浆外加剂方面也有了长足的进步。特别是应用最普遍的M2.5、M7.5砌筑砂浆，其灰砂比在1.61.2左右。这种砂浆工作性能差，容易泌水、离折、不易铺展、操作费力。过去多以加石灰膏的混合砂浆来解决。当使用砂浆外加剂后大大地改善了砂浆工作性

53、，在取代石灰膏后砂浆性能更好。施工操作过程中砂浆变得柔软而富于弹性，便于施工。 从经济效益来看，使用外加剂能以很小的掺量来代替砂浆中的石灰，减少拌合用水、节约水泥、节约原材料和能源，有资料表明每使用1t砂浆外加剂，可代替石灰9600kg或节约水泥4600kg，节约淋灰用水30t，因而有效地降低了工程造价。其他如减轻劳动强度、提高施工质量、加快工期、降低成本、改善施工环境都有一定效果。2早强剂n 定义：是指能提高混凝土的早期强度的外加剂。有氯化物系、硫酸盐系、三乙醇胺、石膏等。n 早强机理：（1）能够尽早与C3A作用生成钙矾石（2）能生成难溶的复盐 CaCl2+C3A 水化氯铝酸钙 CaCl2+Ca(OH)2 氧氯化钙3引气剂Air-entraining agents · 定义：是指能在混凝土拌合物中产生一定量的微小独立空气泡并使之均匀分布其中的外加剂。如松香热聚物、松香皂等。（加气剂：指某些金属粉末，如铝粉等。将其加入砼即发生反应，放出大量的氢气，使浆体体积显著膨胀）。 · 机理：属表面活性剂，表面活性发生在气液界面