混凝土的结构和组成材料课件.pptx

1、混凝土工艺学电子课件 混 凝 土 工 艺 学养养 护护输送输送搅拌搅拌配合比配合比外观外观弊病弊病拌合物性能拌合物性能力学性能力学性能成型成型耐久耐久性能性能原材料原材料1混凝土工艺学电子课件第2章 混凝土的结构和组成材料v2.1 混凝土的结构特征v2.2 水泥v2.3 矿物掺合料v2.4 骨料v2.5 外加剂v2.6 水2混凝土工艺学电子课件1. 普通混凝土组成及其各组分材料组成成分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（%）10151520132033354822351366782.1混凝土的结构特点

2、3混凝土工艺学电子课件v（1 1）骨料的作用）骨料的作用v由于骨料比水泥便宜很多，因此可作为廉价的填由于骨料比水泥便宜很多，因此可作为廉价的填充材料，节省水泥用量，降低混凝土的成本。充材料，节省水泥用量，降低混凝土的成本。v掺入骨料可以减少水泥用量，从而减少混凝土的掺入骨料可以减少水泥用量，从而减少混凝土的收缩等不良现象，骨料的存在使混凝土比单纯的水泥收缩等不良现象，骨料的存在使混凝土比单纯的水泥浆具有更高的体积稳定性和更好的耐久性。浆具有更高的体积稳定性和更好的耐久性。42. 普通混凝土中各组成材料的作用混凝土工艺学电子课件v（1 1）骨料的作用）骨料的作用v骨料表观密度要低于水泥表观密度，

3、加入骨料骨料表观密度要低于水泥表观密度，加入骨料还可以降低混凝土的表观密度，特别是在轻骨料混还可以降低混凝土的表观密度，特别是在轻骨料混凝土中，该作用表现更加明显。凝土中，该作用表现更加明显。v由于混凝土的耐磨性取决于骨料的耐磨性，因由于混凝土的耐磨性取决于骨料的耐磨性，因此，混凝土中掺入耐磨性较高的骨料，便可以改善此，混凝土中掺入耐磨性较高的骨料，便可以改善混凝土的耐磨性。混凝土的耐磨性。52. 普通混凝土中各组成材料的作用混凝土工艺学电子课件v（2 2）水泥浆）水泥浆v润滑作用。与水形成水泥浆，砂石分散在水泥浆中，从润滑作用。与水形成水泥浆，砂石分散在水泥浆中，从而赋予新拌混凝土以流动性。

4、而赋予新拌混凝土以流动性。v填充作用。水泥浆体颗粒较细，可以占据骨料的间隙，填充作用。水泥浆体颗粒较细，可以占据骨料的间隙，从而填充砂和石子的空隙，并包裹砂粒和石子。从而填充砂和石子的空隙，并包裹砂粒和石子。v胶结作用。水泥浆体能够包裹在所有骨料表面，硬化前胶结作用。水泥浆体能够包裹在所有骨料表面，硬化前赋予混凝土以流动性，后期通过水泥浆的凝结硬化，将砂赋予混凝土以流动性，后期通过水泥浆的凝结硬化，将砂、石骨料胶结成整体，形成固体。、石骨料胶结成整体，形成固体。62. 普通混凝土中各组成材料的作用混凝土工艺学电子课件v（3 3）外加剂）外加剂v改善混凝土拌合物流变性能，主要包括减水剂、引气剂等

5、改善混凝土拌合物流变性能，主要包括减水剂、引气剂等。v调节混凝土凝结时间和硬化性能，主要包括缓凝剂、速凝调节混凝土凝结时间和硬化性能，主要包括缓凝剂、速凝剂及早强剂等。剂及早强剂等。v改善混凝土耐久性能，主要包括引气剂、膨胀剂、防水剂改善混凝土耐久性能，主要包括引气剂、膨胀剂、防水剂及防锈剂等。及防锈剂等。v改善其他性能，如加气剂、防冻剂及着色剂等。改善其他性能，如加气剂、防冻剂及着色剂等。72. 普通混凝土中各组成材料的作用混凝土工艺学电子课件v（4）矿物掺合料v减少水泥用量。矿物掺合料取代部分水泥，不仅能够降低水化热，而且掺合料具有一定的活性，能够保证混凝土的后期强度，因此，掺合料的掺入，

6、能够降低水泥用量。v改善混凝土性能。矿物掺合料的形态效应可以改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土的流动度，加入掺合料一般可以减少混凝土的用水量，但硅灰但需水量大，加入之后反而提高混凝土的用水量；矿物掺合料的火山灰效应和微集料填充效应可以提高混凝土的力学性能和耐久性等性能。82. 普通混凝土中各组成材料的作用混凝土工艺学电子课件v（5）水v混凝土拌合物中加入的水为水泥的水化反应提供所需水化用水，由于水泥水化用水一般不超过水泥质量的25%，多余的水分有一部分被蒸发掉，还有一部分留在混凝土的孔（空）隙中，对混凝土的强度、抗渗性等耐久性产生不利影响。因此，高性能混凝土中必须掺入高效减水剂，降低混凝土的

7、水胶比。v赋予混凝土和易性。混凝土拌合用水在混凝土硬化前能够使水泥形成水泥浆体，从而使混凝土拌合物具有一定的流动性。92. 普通混凝土中各组成材料的作用混凝土工艺学电子课件v（1）借鉴沥青拌合物的物理结构，可用两种方式理解混凝土物理结构的形成原理。v表面胶结原理v多级分散原理102.1.1 混凝土内部结构概述混凝土骨料骨架胶结料水泥石细骨料粗骨料混凝土（粗分散系）分散相：粗骨料连续相：砂浆（细分散系）分散相：细骨料连续相：水泥石（微分散系）分散相：晶体、颗粒等连续相：C-S-H凝胶混凝土工艺学电子课件v（2）按照表面胶结原理和多级分散原理，为了形象地理解，又可以将混凝土的内部结构分为三类：v悬

8、浮-密实结构（a）v骨架-空隙结构（b）v密实-骨架结构（c）112.1.1 混凝土内部结构概述混凝土工艺学电子课件v水泥石作为混凝土中重要的组成部分，它由固、液、气三相组成。水泥石孔中的水溶液构成液相；当孔中不含溶液时，则为气相。固相则主要由C-S-H凝胶、氢氧化钙（CH）、高硫型水化硫铝酸钙（也称钙矾石，AFt）、单硫型水化硫铝酸钙（AFm）、未水化的水泥颗粒以及混合材和掺合料中尚未水化的或惰性颗粒组成。122.1.2 水泥石的组成混凝土工艺学电子课件v界面过渡区是指硬化水泥浆（水泥基相）和骨料（分散基相）之间的薄层部分，也称为混凝土的第3相。通常，其厚度约为10-50m，存在于骨料的外围

9、，约占全部水泥浆体的1/3。该区域的密实性和强度都远小于硬化水泥石本体，是混凝土结构中最薄弱的环节，该过渡区的结构与性能在很大程度上制约了水泥混凝土整体的结构性能。132.1.3 混凝土的界面过渡区混凝土工艺学电子课件14C-S-HAFtCH骨料 过渡区 水泥石本体骨料混凝土过渡区结构混凝土工艺学电子课件 凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称水泥（cement）。2 .2 水泥15混凝土工艺学电子课件2.2.1 水泥的组成与分类 通用水泥： 用于大量土木建筑工程一般用途的水泥，如硅酸盐水泥

10、、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、复合硅酸盐水泥等。 专用水泥： 指有专门用途的水泥，如油井水泥、砌筑水泥 特性水泥： 某种性能比较突出的一类水泥，如快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、自应力铝酸盐水泥等。16混凝土工艺学电子课件通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分类： 硅酸盐系水泥 铝酸盐系水泥 硫酸盐系水泥 硫铝酸盐系水泥 磷酸盐系水泥等 目前，水泥品种已达100余种，其中硅酸盐系水泥用途最广，本章即重点介绍。17混凝土工艺学电子课件硅酸盐水泥为什么又叫波特兰水泥? 19世纪初期（1810-1825年），英国人A

11、spdin用人工配合原料，再经煅烧、磨细以制造水硬性胶凝材料。这种胶凝材料凝结后的外观颜色与当时建筑上常用的英国波特兰岛出产的石灰石相似，故称之为波特兰水泥，我国称为硅酸盐水泥。Portland Cement Silicate Cement 18混凝土工艺学电子课件通用硅酸盐水泥（GB175-2007）（common portland cement）以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏，及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。按照混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、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。硅酸盐水泥熟料：由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料

12、，按适当比例磨成细粉烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。19混凝土工艺学电子课件（1）硅酸盐水泥的构成和类别硅酸盐水泥 = 水泥熟料 + 石膏 + 混合材P（型硅酸盐水泥）= 硅酸盐水泥熟料 + 石膏 + OP（型硅酸盐水泥）= 硅酸盐水泥熟料 + 石膏 + 5%石灰石或粒状高炉矿渣20混凝土工艺学电子课件（2）硅酸盐水泥的生产过程可以概括为“两磨一烧” 。石灰石粘 土铁矿石生料磨熟料磨烧成设备水泥产品21混凝土工艺学电子课件（3）熟料的矿物组成 名称 分子式 简写 含量 硅酸三钙 3CaOSiO2 C3S 3760% 硅酸二钙 2CaOSiO2 C2S 1537% 铝酸三

13、钙 3CaOAl2O3 C3A 715% 铁铝酸四钙 4CaOAl2O3Fe2O3 C4AF 1018% 次要成分：游离氧化钙、游离氧化镁、碱 10%22混凝土工艺学电子课件（4）各熟料矿物单独与水作用的性质C3S C2S C3A C4AF 凝结硬化速度28d水化放热量强度干燥、收缩 抗腐蚀能力快多高较大较差 慢少早期低、后期高小好最快最多低最大最差 快多低小 最好23混凝土工艺学电子课件（5）熟料单矿物水化程度 (%)3天7天28天3月6月C3A 71.876.479.788.390.8C3S 33.242.365.592.293.1C4AF 64.366.068.886.589.4C2S

14、6.79.610.327.027.424混凝土工艺学电子课件 凝结时间分初凝和终凝。 初凝时间是指水泥从开始加水拌和起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间；终凝时间是指从水泥开始加水拌和起至水泥浆完全失去可塑性，并开始产生强度所需的时间。 水泥的凝结时间是按水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法(GB 13462011)规定的方法测定的。国家标准规定:普通硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min终凝时间不得迟于600min。 （1） 凝结时间2.2.2 水泥的质量标准25混凝土工艺学电子课件水泥浆体屈服值与凝结时间的关系屈服值钙矾石形成（或二水石膏形成）初凝终凝C-S-H形成水化时间Ca2+、O

15、H-Al(OH)4-SO42-C-S-HAftCSH2初凝时间取决于C3A、C4AF及C3S的水化；终凝时间主要受C3S水化控制。26混凝土工艺学电子课件凝结时间的测定维卡仪试针支架试杆圆模 试杆沉至底板3-5mm时，即为初凝状态；当下沉0.5mm，没有压痕时即为终凝状态。 影响凝结时间的因素： C3A含量； 水泥的细度； 水灰比； 混合材掺量。27混凝土工艺学电子课件水泥在调水和凝结以后，必须不产生任何显著的体积变化。体积安定性不良的水泥，在凝结硬化过程中产生不均匀的膨胀，从而导致硬化浆体的开裂。安定性不良的原因：熟料中f-CaO、f-MgO，及水泥中石膏掺量过多f-CaO、f-MgO是过烧

16、的，结构致密，水化很慢，膨胀；过量石膏与硬化体中的水化铝酸钙作用生成钙矾石，体积膨胀1.5倍，引起不均匀体积变化，造成破坏。 （2） 安定性28混凝土工艺学电子课件安定性的检验方法 f-CaO：沸煮法(饼法)或雷氏法检验； MgO：216，20atm3h，试体膨胀率不超过0.5%。检测烦琐，故规定f-MgO5.0%。SO3：试饼试验：将试饼置于潮湿环境或浸入水中经过28d或更长时间观察有无明显变形。其检测烦琐，规定SO3C4AFC3SC2S 水泥熟料中四种矿物使自收缩产生的幅度，其大小仍按下列次序排列：C3AC4AFC3SC2S 水泥矿物组成对混凝土渗透性和抗冻性的影响2.2.4.3 水泥组成

17、对混凝土耐久性的影响48混凝土工艺学电子课件v（2）水泥混合材组成对混凝土耐久性的影响 混合材酸碱性、活性对化学收缩和自收缩的影响 混合材吸水性对干燥收缩和自收缩的影响 混合材组成对混凝土渗透性和抗冻性的影响2.2.4.3 水泥组成对混凝土耐久性的影响49混凝土工艺学电子课件v（3）水泥颗粒组成对混凝土耐久性的影响 水泥颗粒组成对混凝土孔结构和抗冻、腐蚀等性能的影响 水泥颗粒组成对混凝土毛细孔压力渗透性的影响 水泥颗粒组成对混凝土干燥收缩、自收缩和水压力渗透性的影响2.2.4.3 水泥组成对混凝土耐久性的影响50混凝土工艺学电子课件2.3 矿物掺合料51混凝土工艺学电子课件 以硅、铝、钙等一种

18、或多种氧化物为主要成分，掺入混凝土中代替部分水泥、改善新拌混凝土和硬化混凝土性能，且掺量一般不小于5%的具有火山灰活性或潜在水硬性的粉体材料。 什么是混凝土矿物细粉掺和料？52混凝土工艺学电子课件（1）按矿物掺合料的化学活性分 1）有胶凝性（或称潜在水硬活性）的。如粒化高炉矿渣、高钙粉煤灰或增钙液渣、沸腾炉燃煤脱硫排放的废渣等。2）有火山灰活性的。如粉煤灰、原状的或焙烧的酸性火山玻璃和硅藻土、某些烧页岩和粘土，以及某些工业废渣（如硅灰）等。3）惰性掺合料。如细磨的石灰岩、石英砂、白云岩以及各种硅质岩石的产物。矿物掺合料的分类 53混凝土工艺学电子课件（3）按矿物掺合料的来源可分为天然、人工和工

19、业废料三大类。类别品 种天然类火山灰、凝灰岩、沸石粉、硅质页岩等人工类水淬高炉矿渣、烧页岩、偏高岭土等工业废料类粉煤灰、硅灰等（2）按矿物掺合料的化学成分根据碱性系数可分为碱性、中性、酸性掺合料三大类。矿物掺合料的分类 54混凝土工艺学电子课件 常用的矿物掺合料有：粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰、沸石粉、燃烧煤矸石等。粒化高炉矿渣粉和粉煤灰应用最普遍。 55混凝土工艺学电子课件 粉煤灰又称飞灰，是由燃烧煤粉的锅炉烟气中收集到的细粉末，其颗粒多呈球形，表面光滑，大部分由直径以计的实心和(或)中空玻璃微珠以及少量的莫来石、石英等结晶物质所组成。2.3.1粉煤灰56混凝土工艺学电子课件v从化学成分上，

20、粉煤灰有高钙灰（C类，一般CaO10%）和低钙灰（F类，CaO10%）之分。F类粉煤灰是指由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉灰，C类粉煤灰是由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰。2.3.1.1 粉煤灰的分类及技术要求57混凝土工艺学电子课件 低钙粉煤灰的密度一般为1.82.6g/cm3，松散容重为6001000kg/m3，粉煤灰成品根据细度、需水量比、烧失量、含水量和三氧化硫含量划分为I、II、III个级别，各项物理性能指标应满足下表的要求。2.3.1.1 粉煤灰的分类及技术要求58混凝土工艺学电子课件粉煤灰物理性质指标和要求 指标级别IIIIII细度（0.045mm方孔筛筛余）， 不大于122545需水量

21、比， 不大于95105115烧失量， 不大于5815含水量， 不大于1三氧化硫， 不大于3游离氧化钙， 不大于F类，1C类，4安定性（雷氏夹沸煮后增加距离），mm不大于5.059混凝土工艺学电子课件 粉煤灰的化学成分因煤的品种及燃烧条件而异。一般来说，粉煤灰化学成分的变动范围为：SiO2含量约为4060；Al2O3含量为2030，Fe203含量为510， CaO含量2%8%，烧失量0.28，SiO2和Al2O3是粉煤灰中的主要活性成分，粉煤灰的烧失量主要是未燃尽碳，其混凝土吸水量大，强度低，易风化，抗冻性差，为粉煤灰中的有害成分。2.3.1.2 粉煤灰的成分60混凝土工艺学电子课件n火山灰效应

22、（活性效应 ）n形态效应n微集料效应2.3.1.3 粉煤灰的三大效应61混凝土工艺学电子课件（1）火山灰效应（活性效应 ）l 粉煤灰的火山灰效应是指粉煤灰中的活性二氧化硅、活性氧化铝等活性组分与氢氧化钙反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙或水化硫铝酸钙等反应产物。其中，氢氧化钙可以来源于外掺的石灰，也可以来源于水泥水化时所放出的氢氧化钙。62混凝土工艺学电子课件（2）形态效应 v由外观形貌、表面性质、颗粒级配等产生的效应。vFA中的球形颗粒含量较高时，可增大混凝土的流动性。v尖角状颗粒含量很多，易导致混凝土泌水。63混凝土工艺学电子课件（3）微集料效应v掺和料中的微细颗粒均匀分布在水泥浆内，填充毛

23、细孔，改善混凝土孔结构和增大密实度的效应。v混凝土中掺入适量的矿物掺合料混合均匀之后，粉体的颗粒级配更为合理，密实度提高。v提高混凝土的抗渗性与抗Cl-的侵蚀能力。64混凝土工艺学电子课件（1）对新拌混凝土和易性的影响vFA掺量越高，拌合物坍落度越大，坍落度损失速率相应有所降低。2.3.1.4 粉煤灰对混凝土性能的影响65混凝土工艺学电子课件（2）对混凝土不同龄期抗压强度的影响v早期强度均低于基准混凝土vFA掺量合适，28d强度略高于基准混凝土vFA掺量过大，各龄期的强度均低于基准混凝土66混凝土工艺学电子课件（3）对浆体凝结时间的影响vFA掺量越大，浆体的凝结时间越长vFA掺量超过30%，浆

24、体的凝结时间涨幅增大。67混凝土工艺学电子课件（4）对混凝土塑性收缩的影响vFA混凝土的塑性收缩低于不掺FA混凝土v高钙灰更有利于降低混凝土的塑性收缩68混凝土工艺学电子课件（5）对混凝土抗冻融性能的影响v在经历相同的冻融循环次数后，FA混凝土的相对动弹模量低于基准混凝土，说明掺加FA后不利于混凝土的抗冻融性能69混凝土工艺学电子课件（6）对混凝土抗碳化性能的影响v加入掺合料消耗掉加入掺合料消耗掉混凝土中的部分混凝土中的部分Ca(OH)Ca(OH)2 2，使混凝土，使混凝土的总体碱度降低，的总体碱度降低，继而加速碳化进程继而加速碳化进程v粉煤灰掺量粉煤灰掺量30%30%之之内对混凝土的碳化内对

25、混凝土的碳化性能影响幅度较低性能影响幅度较低v混凝土碳化后失去混凝土碳化后失去对钢筋的保护作用，对钢筋的保护作用，对钢筋混凝土结构对钢筋混凝土结构的耐久性不利。的耐久性不利。70混凝土工艺学电子课件2.3.1.5 粉煤灰在混凝土中应用的问题与对策 问题n改善拌和物施工性，但坍落度太大时，(I级)粉煤灰颗粒易上浮发生泌浆；n早期强度较低；大掺量时在较低气温下凝结缓慢；n早期孔隙率大，碳化问题较突出(需采取对策)；n对水敏感，在无保湿的条件下，因内部黏度增加，阻碍持续泌水而会加剧塑性开裂。71混凝土工艺学电子课件对策 要控制坍落度尽可能小。因为试验表明大掺量粉煤灰混凝土坍落度为125mm时，可相当

26、于180mm的普通混凝土注意不要过度振捣，防止粉煤灰上浮。要降低水胶比，保证大掺量粉煤灰混凝土强度，尤其是早期强度。注意及早、有效的养护以及足够的湿养护时间。2.3.1.5 粉煤灰在混凝土中应用的问题与对策72混凝土工艺学电子课件2.3.2 磨细矿渣粉n通称的“磨细矿渣”，全名应是“粒化高炉磨细矿渣粉”，是高炉炼铁得到的以硅铝酸钙为主的熔融物，经淬冷成粒的副产品。（一般比表面积为400600m2/kg）。指标级别S105S95S75表面积，m2/kg500400300活性指数，7d 28d 95 105 75 95 55 75流动度比， 9573混凝土工艺学电子课件（1）对新拌混凝土出机坍落度

27、的影响 v矿粉掺量较低时，新拌混凝土出机坍落度增加。v矿粉掺量较高时，新拌混凝土出机坍落度随掺量的增大变化不大。74混凝土工艺学电子课件（2）对混凝土拌合物凝结时间的影响v矿粉掺量越大，浆体的凝结时间越长v浆体的凝结时间的延长与KF的掺量基本呈线性增长关系。75混凝土工艺学电子课件（3）对混凝土抗压强度的影响vKF的活性比FA大，仅从强度的角度考虑可实现更大掺量。v早期强度高，掺量较低时强度高于基准混凝土。v后期强度的增长低于同等掺量的粉煤灰混凝土76混凝土工艺学电子课件（4）矿粉对混凝土塑性收缩的影响v掺量在25%以内，混凝土的塑性收缩略有增大，但增大幅度很小v掺量超过25%，混凝土的塑性增

28、长幅度很大，易导致裂缝的产生77混凝土工艺学电子课件粉煤灰与矿粉对混凝土塑性收缩的影响对比 78混凝土工艺学电子课件（5）对混凝土耐久性影响 1、抗硫酸盐侵蚀性能显著提高，因为在水泥石中缺乏或不存在游离石灰时形成具有膨胀作用的钙矾石反应不能进行； 2、在有碱集料反应产生的条件下矿物细粉掺合料能吸收和固定大量的钠、钾离子从而使混凝土中的有效碱含量大大减少，极大地减少了碱集料反应的危害性。79混凝土工艺学电子课件3、矿物细粉掺合料的掺加它们填充集料和水泥颗粒的孔隙，使混凝土结构和界面更为致密，阻断了可能形成的渗透通路，使混凝土抗渗性大为提高。4、在低水胶比情况下，掺加矿物细粉掺合料，抗冻性大幅度提

29、高。例如，水科院李金玉等人研究同为0.26的水胶比，不掺加矿物细粉掺合料的C60混凝土其抗冻融循环只达到F250，而掺加矿物细粉掺合料的混凝土抗冻融循环可达F1000以上。80混凝土工艺学电子课件5、对于碳化和钢筋锈蚀的担忧。掺加矿物细粉掺合料的可能带来的负面影响是混凝土的碱度降低，抗碳化能力减弱，引起保护钢筋的能力减弱。但是在低水胶比下，混凝土的碱度下降并不十分急剧。81混凝土工艺学电子课件 蒲心诚等人对大掺量粉煤灰水泥的碱度研究表明粉煤灰掺量从0提高至70%时PH值仅由12.6下降至12.06，说明粉煤灰掺加70%时，水泥胶砂的PH值仍然高于12，高于配筋结构允许的最低碱度11.5。除此之

30、外，掺加矿物细粉掺合料，在低水胶比时密实性很高，水分甚至氧和二氧化碳都难以进入，这同样增大了混凝土的护筋性。82混凝土工艺学电子课件2.3.2.3 磨细矿渣在混凝土中应用时注意的问题v（1）严格控制矿粉的细度和掺量：不宜太细。不宜太粗，会使混凝土粘聚性下降，出现离析和泌水，粘结时间延长，早期强度下降。v（2）注意养护：对养护条件要求苛刻，需要加强养护，充分发挥掺合料的作用。v（3）注意调整混凝土的凝结时间：矿粉对混凝土凝结时间与不掺矿粉混凝土相比，具有一定的缓凝效果。初凝、终凝时间比基准混凝土推迟12h。冬季施工时，控制矿粉掺量和使用早强型减水剂。v（4）注意调整混凝土用水量：与高效减水剂复合

31、使用时，具有辅助减水功能，所以在保证混凝土初始坍落度相同情况下，可以减水用水量。83混凝土工艺学电子课件2.3.3 硅灰 硅灰又称硅粉或硅烟灰，是从生产硅铁合金或硅钢等所排放的烟气中收集到的颗粒极细的烟尘，色呈浅灰到深灰。硅灰的颗粒是微细的玻璃球体，部分粒子凝聚成片或球状的粒子。84混凝土工艺学电子课件2.3.3.1 硅灰的物理性质和化学成分 硅灰的颗粒是微细的玻璃球体，部分粒子凝聚成片或球状的粒子。其平均粒径为0.10.2，是水泥颗粒粒径的1/501/100,比表面积高达2.0104m2/kg。其主要成分是SiO2（占90以上），它的活性要比水泥高13倍。以10硅灰等量取代水泥，混凝土强度可

32、提高25以上。 硅粉的火山灰活性指标高达110%，这与其化学成分有关。硅粉的SiO2含量很高，在80%以上，这种SiO2是非晶态、无定形的，易溶于碱溶液中，在早期即可与CH反应，可以提高混凝土的早期强度。生成的水化硅酸钙凝胶钙硅比小，组织结构致密。 85混凝土工艺学电子课件 硅灰可以提高混凝土的早期和后期强度，耐磨性，抗腐蚀性提高。但自干燥收缩大，且不利于降低混凝土温升。因此，复掺时，可充分发挥他们的各自优点，取长补短。例如，可复掺粉煤灰和硅灰，用硅灰提高混凝土的早期强度，用优质粉煤灰降低混凝土需水量和自干燥收缩，在加之颗粒的填充作用，使混凝土更密实。 2.3.3.2 硅灰对混凝土性能的影响8

33、6混凝土工艺学电子课件 由于硅灰具有高比表面积，因而其需水量很大，将其作为混凝土掺合料，须配以减水剂，方可保证混凝土的和易性。硅粉混凝土的特点是特别早强和耐磨，很容易获得早强，而且耐磨性优良。硅粉使用时掺量较少，一般为胶凝材料总重的510，且不高于15，通常与其它矿物掺合料复合使用。在我国，因其产量低，目前价格很高，处于价格考虑，一般混凝土强度低于80MPa时，都不考虑掺加硅粉。 2.3.3.2 硅灰对混凝土性能的影响87混凝土工艺学电子课件2.4 骨料 骨料相对而言比较便宜而且不会与水发生复杂的化学反应，因此传统观念上人们把它作为混凝土的惰性填充料。然而，由于人们日益认识到骨料对混凝土和易性

34、、尺寸稳？定性、耐久性、强度以及经济性方面的重要作用。因此我们必须象重视水泥那样重视骨料。88混凝土工艺学电子课件4.752.361.180.600.300.1590.075.063.053.037.531.526.519.016.09.504.752.4.1 骨料的定义与分类碎石卵石天然砂人工砂混合砂粗骨料细骨料mmmm89混凝土工艺学电子课件90v定义：粗骨料是指粒径大于4.75mm的岩石颗粒 。v分类：有碎石和卵石。 卵石又称砾石，它是由天然岩石经自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的，按其产源可分为河卵石、海卵石及山卵石等几种，其中以河卵石应用较多。 碎石：经破碎、冲洗、筛分制成的骨料v

35、相关规范：GB/T14685-2011建筑用卵石、碎石 JGJ52-2006普通混凝土用砂、石质量及检测方法混凝土工艺学电子课件91根据GB/T14685-2011建筑用卵石、碎石按卵石、碎石技术要求，石子分为三类，类宜用于强度等级大于C60的混凝土； 类宜用于强度等级为C30C60及抗冻、 抗渗或其他要求的混凝土； 类宜用于强度等级小于C30的混凝土。混凝土工艺学电子课件92卵石混凝土工艺学电子课件93碎石混凝土工艺学电子课件2.4.2 骨料的作用 由于骨料比水泥便宜很多，因此可作为廉价的填充材料，节省水泥用量，降低混凝土的成本。掺入骨料可以减少水泥用量，从而减少混凝土的收缩等不良现象，骨料

36、的存在使混凝土比单纯的水泥浆具有更高的体积稳定性和更好的耐久性。骨料表观密度要低于水泥表观密度，加入骨料还可以降低混凝土的表观密度，特别是在轻骨料混凝土中，该作用表现更加明显。由于混凝土的耐磨性取决于骨料的耐磨性，因此，混凝土中掺入耐磨性较高的骨料，便可以改善混凝土的耐磨性。94混凝土工艺学电子课件为什么把砂石称为骨料？在传统观念中把砂石叫做骨料的原因是认为骨料起强度作用而作为混凝土的骨架，这是针对于传统低塑性混凝土的理解。骨料的骨架作用主要是稳定混凝土的体积而不是强度。纯的水泥浆体硬化后收缩过大，无法用于结构，必须有骨料对水泥浆体的收缩起约束作用，而且骨料在混凝土中必须占据大部分体积。 95

37、混凝土工艺学电子课件2.4.3 骨料的质量与性能（1）泥和泥块含量 含泥量是指骨料中粒径小于0.075mm颗粒的含量。 需注意的是，泥块含量在粗骨料和细骨料中定义不同，应当区分开。泥块含量是指在细骨料中粒径大于1.18mm，经水洗、手捏后变成小于0.60mm的颗粒的含量；在粗骨料中则指粒径大于4.75mm，经水洗、手捏后变成小于2.36mm的颗粒的含量。表2 18砂石含泥量和泥块含量规定项目项目指标指标I含泥量（按质量计，含泥量（按质量计，%）砂1.03.05.0石0.51.01.5泥块含量（按质量计，泥块含量（按质量计，%）砂01.02.0石00.50.796混凝土工艺学电子课件2.4.3

38、骨料的质量与性能（2）有害物质含量 为保证混凝土的质量，混凝土用砂和石不应混有草根、树叶、树枝、塑料品、煤块、炉渣等杂物。砂中常含有如云母、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐、黏土、淤泥等杂质。表2-19砂中有害物质限量类别类别I云母（按质量计，云母（按质量计，%）1.02.0轻物质（按质量计，轻物质（按质量计，%）1.0有机物有机物合格硫化物及硫酸盐（按硫化物及硫酸盐（按SO3质量计，质量计，%）0.5氯化物（以氯离子质量计，氯化物（以氯离子质量计，%）0.010.020.06贝壳（按质量计贝壳（按质量计1，%）3.05.08.0注：1该指标仅适用于海砂，其他砂种不作要求。97混凝土工艺学电子课件

39、2.4.3 骨料的质量与性能（2）有害物质含量 为保证混凝土的质量，混凝土用砂和石不应混有草根、树叶、树枝、塑料品、煤块、炉渣等杂物。砂中常含有如云母、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐、黏土、淤泥等杂质。表2-20石子中有害物质限量类别类别III有机物有机物合格硫化物及硫酸盐（按硫化物及硫酸盐（按SO3质质量计，）量计，）0.51.098混凝土工艺学电子课件 碱骨料反应：水泥中的碱性氧化物（Na2O、K2O）与骨料中的活性成分反应，生成碱硅酸凝胶体，它会吸水产生膨胀。使用含碱量小于0.6的水泥，或掺加能抑制碱骨料反应的掺合料。 碱骨料反应的结果是吸水后在水泥骨料表面发生膨胀性断裂，从而导致混凝土结

40、构开裂。比起由于钢筋锈蚀而导致的病害和开裂，碱骨料反应的过程很慢。 骨料中的碱活性物质99混凝土工艺学电子课件 一些规范和标准中为避免混凝土碱骨料病害发生，规定不得使用碱活性骨料，这样的规定不利于资源的合理利用，我们应该意识到目前混凝土水胶比降低，掺合料比例较高，发生碱骨料反应的风险已经大大降低。难怪有人感慨地发问：碱骨料反应你在哪里？与其严格控制碱活性骨料，不如严格控制骨料含泥量来的更实际、更有效？如何对待碱活性骨料？100混凝土工艺学电子课件2.4.3 骨料的质量与性能（3）坚固性 骨料的坚固性是指骨料在自然风化和其他外界物理化学因素作用下抵抗破裂的能力。表2-21石子坚固性指标类别类别I

41、质量损失（）质量损失（）5812表2-22砂坚固性指标类别类别I质量损失（）质量损失（）810表2-23人工砂压碎指标类别类别I单级最大压碎指标单级最大压碎指标（）（）202530101混凝土工艺学电子课件2.4.3 骨料的质量与性能（4）级配和粗细程度 骨料的级配，是指骨料中不同粒径颗粒的分布情况。良好的级配应当能使骨料的空隙率和总表面积均较小，从而不仅使所需水泥浆量较少，而且还可以提高混凝土的密实度、强度及其他性能。v （a） （b） （c）v 图2 21骨料的颗粒级配堆积情况102混凝土工艺学电子课件2.4.3 骨料的质量与性能（5）骨料的形状和表面特征骨料的颗粒形状近似球状或立方体形，

42、且表面光滑时，表面积较小，对混凝土流动性有利，但是表面光滑的骨料与水泥石黏结较差。棱角状 浑圆状 针状 片状C30，含量15%；C30，含量25%103混凝土工艺学电子课件2.4.3 骨料的质量与性能（6）吸水性和表面潮湿状态v当所有可渗透孔都充满水而表面没有水膜时称为饱和面干状态（SSD）。v吸水能力的定义是骨料从烘干到饱和面干状态所需要的水分总量。v有效吸水量的定义则是是骨料从气干到饱和面干状态的所需的水量。 骨料吸水能力的测定较为方便，它还可以粗略的作为孔隙率和强度的量度。104混凝土工艺学电子课件砂子含水的三种状态人工砂天然砂105混凝土工艺学电子课件我国标准规定以绝干状态作为混凝土配

43、合比设计的基础，易诱发混凝土质量波动。日本是以饱和面干状态为混凝土配合比设计的基础。饱和面干骨料中所含的水不参与水化和混凝土微结构的形成，也不参与混凝土的拌和，是属于骨料本身的一部分，只会在混凝土硬化后自由水减少后才能出来对界面起养护作用。106混凝土工艺学电子课件v骨料的级配应该比较好，只有这样，较少的细颗粒才能填充满粗颗粒之间的空隙，这有利于减少骨料骨架中的空隙率。砂石空隙又被胶凝材料浆体填充。 2.4.4 细骨料的技术要求107混凝土工艺学电子课件砂的筛分析实验砂的粗细程度是指不同粒径的砂混合在一起后的总体平均粗细程度。通常有粗砂、中砂、细砂之分。砂的颗粒级配和粗细程度用筛分析的方法进行

44、测定。用级配区表示砂的颗粒级配，用细度模数表示砂的粗细。 108混凝土工艺学电子课件v砂的筛分析方法是用一套孔径为9.50mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、及600m、300m、150m的标准方孔筛，将质量为500g的干砂试样由粗到细依次过筛，然后称得余留在各个筛上的砂子质量（g），计算分计筛余百分率ai（各号筛的筛余量与试样总量之比）、累计筛余百分率Ai（该号筛的筛余百分率加上该号筛以上各筛余百分率之和）。分计筛余与累计筛余的关系见表5.1。v根据下列公式计算砂的细度模数(Mx)：1165432xA-100 5A-)AAAA(AM109混凝土工艺学电子课件砂的粗细程度细度模数M

45、x筛孔尺寸，mm分计筛余，%累计筛余，%5.002.501.250.6300.3150.160a1a2a3a4a5a6A1=a1A2=a1+a2A3=a1+a2+a3A4=a1+a2+a3+a4A5=a1+a2+a3+a4+a5A6=a1+a2+a3+a4+a5+a63.7-3.1 粗 砂3.0-2.3 中 砂2.2-1.6 细 砂细度模数110混凝土工艺学电子课件111混凝土工艺学电子课件/%1区2区3区/mm0204060801000.150.30.61.182.364.759.5累积筛余（）筛孔尺寸(mm)区区区1区区区过细砂区过粗砂区/% 筛分曲线超过3区往左上偏时，表示砂过细，拌制混

46、凝土时需要的胶凝材料浆量多，易使混凝土收缩增大；超过1区往右下偏时，表示砂过粗，配制的混凝土，其拌合物的和易性不易控制，而且内摩擦大，不易振捣成型。处于2区级配的砂，其粗细适中，级配较好，是配制混凝土的最理想的级配区。 112混凝土工艺学电子课件例2-9某干砂500g的筛分结果如下表所列。试计算该砂的细度模数并评定其级配筛孔尺筛孔尺寸 （寸 （mm） 4.75 236 1.18 0.60 0.30 0.15 筛余量筛余量() 5 100 150 145 80 20 113混凝土工艺学电子课件114混凝土工艺学电子课件115混凝土工艺学电子课件116粗骨料 粗骨料的级配原理和要求与细骨料基本相同

47、。级配试验采用筛分法测定，即用2.36、4.75、9.5、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.0和90.0mm等12种孔径的方孔筛进行筛分。 粗骨料级配按供应情况可分为连续粒级和单粒粒级两种 。连续级配是石子粒级呈连续性，即颗粒由小到大，每级石子占一定比例。连续级配骨料与天然骨料情况比较接近，是工程上最常用的级配。2.4.5 粗骨料的技术要求混凝土工艺学电子课件117混凝土工艺学电子课件粗骨料的分仓上料为保证粗骨料的良好级配，降低空隙率，目前越来越多的重要工程和商品混凝土搅拌站采用5-10mm和10-20mm两级配或三级配分别计量上料。原因是即使采石场做

48、到了级配，运到现场也没有了级配，因此要求一律采用分单粒级进料分级封闭储存，级配后分级上料。118混凝土工艺学电子课件119v 用连续级配的骨料配制的混凝土混合料，和易性较好，不易发生离析现象。易于保证混凝土的质量，便于大型混凝土搅拌站使用，适合泵送混凝土。v 单粒粒级骨料配制混凝土会加大水泥用量，对混凝土的收缩等性能造成不利影响，但它可以通过各粒级的不同组合，配制成各种不同要求的级配骨料，以保证混凝土的质量和施工要求，也可与连续粒级混合使用，以改善其级配或配成较大粒度的连续粒级。混凝土工艺学电子课件120v 另外还有一种间断级配，是人为地剔除某些中间粒级颗粒，大骨料空隙由小许多的小粒径颗粒填充

49、，故能降低骨料的空隙率，增加密实度，节约水泥。按理论上计算，当分级增大时骨料空隙率的降低速率较连续级配大，可较好地发挥骨料的骨架作用而减少水泥用量，适用于低流动性或干硬性混凝土。但间断级配骨料配制的混凝土拌和物往往易于离析、和易性较差，施工困难，工程中较少采用。混凝土工艺学电子课件121v 水工混凝土所用粗骨料粒径大、用量多，为获得级配良好的粗骨料，同时为避免堆放、运输石子时产生分离，常常将石子先筛分为若干单粒级分别堆放。单粒级常分为4级，即：520mm（小石），2040mm（中石），4080mm（大石），80120（或150）mm（特大石）。然后根据建筑物结构情况及施工条件，确定最大粒径后，

50、在混凝土拌和时再选择采用一级、二级、三级或四级的石子配合使用。混凝土工艺学电子课件122v譬如：若石子最大粒径为20mm，采用一级配，即只用小石一级；最大粒径为40mm，采用二级配，即用小石与中石两粒级组合；最大粒径为80mm，采用三级配，即用小石、中石、大石三粒级组合；最大粒径为120（或150）mm，采用四级配，即用小石、中石、大石、特大石四粒级组合。各级石子的配合比例，需通过试验来确定最佳的比例，其原理为空隙率达到最小或堆密度最大且满足混凝土拌合物和易性要求。附表1中配合比例可供参考使用。 混凝土工艺学电子课件123最大粒径（mm）粒 级（mm）总计(%)5202040406040808