混凝土材料基础知识

1、 混凝土材料基础知识 目 录一、混凝土的定义二、混凝土的性能三、混凝土原材料介绍 划一、混凝土的定义 是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥做胶凝材料，砂、石作集料；与水（加或不加外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，他广泛用于土木工程。商砼二、混凝土的性能主要有以下几项： 和易性 混凝土拌合物最重要的性能。它综合表示拌合物的稠度、流动性、可塑性、抗分层的性能及易抹面性等。测定和表示拌合物和易性的方法和指标很多，中国主离析泌水主要采用截锥坍落筒测定的。 塌落度(毫米)及用维勃仪测定的维勃时间（秒），作为稠度

2、的主要标准标。 强度 混凝土硬化后的最重要的力学性能，是指混凝土抵抗压、拉、弯、剪等应力的能力。水灰比、水泥品种和用量、集料的品种和用量以及搅拌、成型、养护，都直接影响混凝土的强度。混凝土按标准抗压强度(以边长为150mm的立方体为标准试件,在标准养护条件下养护28天,按照标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度)划分的强度等级,称为标号,分为C10、C15、C20、C25等。 混凝土的抗拉强度仅为其抗压强度的1/131/8。 提高混凝土抗拉、抗压强度的比值是混凝土改性的重要方面。 混凝土在荷载或温湿度作用下会产生变形，主要包括弹性变形、塑性变形、收缩和温度变形等。混凝土在短期荷载作

3、用下的弹性变形主要用弹性模量表示。在长期荷载作用下,应力不变,应变持续增加的现象为徐变,应变不变,应力持续减少的现象为松弛。由于水泥水化、水泥石的碳化和失水等原因产生的体积变形，称为收缩。 混凝土的变形分为两类，一类是在荷载作用下的受力变形，如单调短期加载的变形、荷载长期作用下的变形以及多次重复加载的变形；另一类与受力无关，称为体积变形，如混凝土收缩以及温度变化引起的变形。 耐久性在一般情况下，混凝土具有良好的耐久性。但在寒冷地区，特别是在水位变化的工程部位以及在饱水状态下受到频繁的冻融交替作用时，混凝土易于损坏。为此对混凝土要有一定的抗冻性要求。用于不透水的工程时，要求混凝土具有良好的抗渗性

4、和耐蚀性。抗渗性 、抗冻性 、抗侵蚀性 为混凝土耐久性。 普通混凝土是由水泥、粗骨料（碎石或卵石）、细骨料（砂）、外加剂和水拌合，经硬化而成的一种人造石材。砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收缩；水泥和水形成水泥浆，包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。水泥浆体在硬化前起润滑作用，使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化后将骨料胶结在一起，形成坚强的整体。 变形主要技术性质混凝土的性质包括混凝土拌合物的和易性、混凝土强度、变形及耐久性等。 和易性又称工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工条件下，便于各种施工工序的操作，以保证获得均匀密实的混凝土的性能。和易性是一项综合技术指标，包括流动性（稠度

5、）、粘聚性和保水性三个主要方面。 强度是混凝土硬化后的主要力学性能，反映混凝土抵抗荷载的量化能力。混凝土强度包括抗压、抗拉、抗剪、抗弯、抗折及握裹强度。其中以抗压强度最大，抗拉强度最小。 混凝土的变形包括非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。非荷载作用下的变形有化学收缩、干湿变形及温度变形等。水泥用量过多，在混凝土的内部易产生化学收缩而引起微细裂缝。 混凝土耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观完整性的能力。包括混凝土的抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力等。 商品混凝土是以集中搅拌的方式向建筑工地供应一定要求的混凝土。它包括混合物搅拌、运输、泵送和浇筑等工艺过

6、程。商品混凝土在市场竞争中的唯一要求是保证工作性、强度和耐久性的前提下其成本和售价最低。降低成本的技术途径是正确选择原材料和配合比。商品混凝土的特点 1. 由于是集中搅拌，因此能严格在线控制原材料质量和配合比，能保证混凝土的质量要求； 2.要求拌合物具有好的工作性，即高流动性、坍落度损失小，不泌水不离析、可泵性好； 3. 经济性, 要求成本低，性能价格比高。 原材料的选择与要求 水泥的选择：通常采用硅酸盐水泥、普硅水泥或矿渣水泥，对水泥的基本要求是： 1. 相同标号时,选择富裕系数大的水泥，因为水泥是使混凝土获得强度的“基础”； 2. 相同强度时选择需水量小的水泥。水泥的标准稠度需水量在21%

7、27%，在配制混凝土时采用需水量小的水泥可降低水泥用量； 3. 选择C3 S高、C3A低(8%)、碱含量低(1%)，比表面适中(3400cm2/g3600cm2/g)、颗粒级配好的水泥； 4. 合理使用不同标号的水泥。配制C40以下的流态混凝土时应用32.5Mpa普硅水泥；配制C40以上的高性能混凝土应用42.5Mpa硅酸盐水泥或普硅水泥； 5.针对不同用途的混凝土正确选择水泥品种，如要求早强或冬季施工尽量采用R型硅酸盐水泥，大体积混凝土采用矿渣水泥或普硅水泥。 矿物细掺料的选择 常用的矿物细掺料有粉煤灰、磨细矿渣、沸石粉、硅粉等。配制商品混凝土时对矿物细掺料的基本要求是： 1.售价低、具有一

8、定的水化活性，能替代部分水泥，在保证强度和其它性能的情况下，应多掺矿物细掺料，使混凝土的成本降低； 2.需水量比小(100%)，颗粒级配合理能提高拌合物的流动性； 3. 合理使用不同品种的细掺料，配制C60以下的流态混凝土时采用II级粉煤灰，C60C80采用I级粉煤灰或磨细矿渣，100Mpa以上的高性能混凝土掺硅粉。 集料的选择 粗细集料都应符合有关标准的要求。正确选择集料能确保混凝土工作性、强度和经济性。 1.细集料：砂子的颗粒级配合理、含泥量低有利于强度和工作性的提高。人工砂和风化山砂的需水量大、颗粒形状和级配不合理使拌合物流动性下降。河砂是理想的细 集料，使用时应正确选择细度模数。配制高

9、强混凝土时应用粗砂，普通流态混凝土用中砂。砂子的细度模数影响混凝土的砂率和用水量，砂率高用水量大，坍落度损 失快。砂率偏低容易产生泌水和离析。 2.粗集料：石子的最大粒径和级配影响混凝土的用水量，砂率和工作性。配制高强混凝土和高性能混凝土时应采用高强度的碎石，其最大粒径应为19mm或 25mm，因为高强混凝土的强度几近为石子强度的二分之一。普通流态混凝土采用最大粒径25mm或31.5mm碎石，采用泵送工艺时石子最大粒径应小于泵 出口管径的三分之一，否则产生堵泵现象。目前市场连续级配的碎石较少，多数为单一粒级、这时应采用二级配石子。若采用单一粒级的石子应提高砂率。 混凝土的砂率与石子的最大粒径有

10、关，大石子砂率小、小石子砂率大。其中就有合理配合的问题。在配制流态混凝土时，若采用较大粒径(如31.5mm)碎石与中细砂(Mx=2.50)配合可以降低砂率和用水量，因而降低混凝土的成本。 三、混凝土原材料的介绍1.水泥 加水拌合成浆体，能胶结砂、石等原材料。即能在空气中硬化又能在水中硬化的粉末状水硬性凝胶材料。水泥的分类：硅酸盐水泥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 其中硅酸盐水泥是最基本的水泥，其他水泥是为了改善混凝土的特性而掺入的相应混合材料。现在使用最普遍的是普通硅酸盐水泥。 水泥的标号是指水泥28天的抗压强度有32.5、42.5、52.5等2.碎石由天然岩石

11、或卵石经破碎、筛分得到的，粒径大于5mm的岩石颗粒或碎卵石。 碎石的级配是指碎石的搭配。连续级配：从小到大都有称为连续级配，如516mm，520mm，525mm，530mm，540mm， 单级配：只有某一区段的级配如1020mm, 2040mm,3060mm 4080mm 混凝土通常采用连续级配的碎石，普遍采用525mm 3.砂 由自然条件作用而形成的，粒径在5mm以下的岩石颗粒，称为天然砂。按其产源不同可分为河沙、海沙和山砂。 按砂的粒径可分为粗砂、中砂、细沙和特细砂四种粗砂：平均粒径为0。5mm，细模数为3.73.1中砂：平均粒径为0.350.5mm，细度模数为3.02.3细沙：平均粒径为0.250.35，吸毒模数为2.21.6特细沙：平均粒径为0.25以下。细度模数为1.51.7 砂越细，表面积越大，混凝土达到相同的工作度需要的水泥越多。砂过粗，影响混凝土和易性，不易泵送和施工。 通常用中砂配制混凝土。4 水 凡是能饮用的自来水，及洁净的天然水，都可以作为拌制混凝土用水。注意：海水不能用于钢筋混凝土结构和预应力结构。5.外掺料为了降低水泥用量，改善混凝土的和易性，可在混凝土中掺加矿物质混合料。 常用的混合料为： 粉煤灰（发电厂用燃烧后的灰) 高炉矿渣(钢铁厂炼钢后的渣） 硅粉（石英磨成的粉）掺入上述材料可提高混凝土的可泵性6.外加剂在混凝土