混凝土基础知识

混凝土基础知识

第一节 混凝土性能和分类

一、普通混凝土定义

普通混凝土是指以水泥、硅砂粉、矿粉为胶凝材料，砂和碎石为骨料，掺加一定量的外加剂，经加水搅拌、浇筑成型、凝结固化成具有一定强度的“人工石材”，即水泥混凝土，是目前工程上最大量使用的混凝土品种。“混凝土”一词通常可简作“砼”。 二、混凝土的分类

混凝土是指用胶凝材料将粗、细骨料胶结成整体的复合固体材料的总称。混凝土的种类很多，分类方法也很多。

（一）按表观密度分类

1.重混凝土。表观密度大于2600kg/m3的混凝土。常由重晶石和铁矿石配制而成。 2.普通混凝土。表观密度为1950～2500kg/m3的水泥混凝土。主要以砂、碎石和水泥配制而成，是土木工程中最常用的混凝土品种。管桩混凝土属于普通混凝土，表观密度为2500kg/m3左右。

3.轻混凝土。表观密度小于1950kg/m3的混凝土。包括轻骨料混凝土、多孔混凝土和大孔混凝土等。

（二）按胶凝材料的品种分类

通常根据主要胶凝材料的品种，并以其名称命名，如水泥混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土等等。有时也以加入的特种改性材料命名，如水泥混凝土中掺入钢纤维时，称为钢纤维混凝土；水泥混凝土中掺大量粉煤灰时则称为粉煤灰混凝土等等。 三、普通混凝土的组成及基本要求

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（一）混凝土的组成

混凝土是由水泥、掺和料、水、砂和碎石组成。水和水泥、掺和料成为水泥浆，砂和碎石为混凝土的骨料。在混凝土的组成中，骨料一般占总体积的70%-80%；水泥石约占20%-30%，其余是少量的空气。 （二）普通混凝土拌和物的性质：和易性

和易性是指混凝土是否易于施工操作和均匀密实的性能。主要表现为：是否易于搅拌和卸出；运输过程中是否分层、泌水；浇灌时是否离析；可见，和易性是一项综合性能，包括流动性、粘聚性和保水性。 1.流动性

指混凝土能够均匀密实地填满模型的性能。混凝土拌和物必须有好的流动性。 2.粘聚性

为什么要有好的粘聚性呢？粘聚性差的拌和物中的碎石容易与砂浆分离，并出现分层现象，振实后的混凝土表面还会出现蜂窝、空洞等缺陷。 3.保水性

保水性差，泌水倾向加大，振捣后拌和物中的水分泌出、上浮，使水分流经的地方形成毛细孔隙，成为渗水通道；上浮到表面的水分，形成疏松层，如上面继续浇灌混凝土，则新旧混凝土之间形成薄弱的夹层；上浮过程中积聚在石字和钢筋下面的水分，形成水隙，影响水泥浆与碎石和钢筋的黏结。 （三）和易性的测定

通常是测定拌和物的流动性，粘聚性和保水性一般靠目测。 1.坍落度法：

测定时，将混凝土拌和物按规定方法装入坍落筒内，然后将筒垂直提起，由于自重会产生坍落现象，坍落的高度称为坍落度。坍落度越大，说明流动性越好。

2.粘聚性的检查方法：

是用捣棒在已坍落的拌和物一侧轻敲，如果轻敲后拌和物保持整体，渐渐下沉，表明粘聚性好；如果拌和物突然倒塌，部分离析，表明粘聚性差。 3.保水性的检查方法：

是当坍落筒提起后如有较多稀浆从底部析出而拌和物因失浆骨料外露，说明保水性差；如无浆或有少量的稀浆析出，拌和物含浆饱满，则保水性好。 四、影响混凝土拌和物和易性的主要因素

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水泥浆的数量、水泥浆的稠度、砂率（砂与砂石的重量比）、水泥品种和集料的性质、外加剂、时间和温度。

1.水泥浆的数量

混凝土拌和物中水与水泥形成水泥浆，是拌和物产生流动性的主要因素。在水灰比不变的情况下，单位体积拌和物内水泥浆愈多，则拌和物的流动性愈好。但当水泥浆过多时，将会出现流浆现象，使拌和物的粘聚性变差，同时对混凝土的强度与耐久性也会产生一定影响，而且水泥用量也大，混凝土成本高。水泥浆过少，甚至不能填满集料空隙或不能完全包裹集料表面时，混凝土拌和物就会产生崩坍现象，粘聚性变差。因此，水泥浆数量应以满足拌和物流动性要求为度，不宜过多或过少。 2.水泥浆的稠度

水泥浆的稠度取决于水灰比。在混凝土拌和物中，当水泥用量不变时，水灰比越小则水泥浆越稠密，拌和物的流动性越小。当水灰比过小时，水泥浆干稠，会导致混凝土拌和物流动性很低，难以施工操作，更不能保证混凝土的密实性。提高水灰比会加大拌和物的流动性，但如果水灰比过大，又会造成拌和物的粘聚性和保水性不良，产生流浆、离析现象，并严重影响混凝土的强度。所以水灰比既不能过大，也不能过小。合理的水灰比一般应根据混凝土强度和耐久性要求来选择。不能用单纯改变用水量的办法来调整拌和物的流动性。因为单纯增加用水量会降低混凝土的强度和耐久性。因此，应该在保持水灰比不变的条件下用调整水泥浆数量的办法来调整拌和物的流动性。

3.砂率

砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石总量的质量百分率。当砂率过大时，由于骨料的空隙率与总表面积增大，在水泥浆用量一定的条件下，包覆骨料的水泥浆层减薄，流动性变差；若砂率过小，砂的体积不足以填满碎石的空隙，要用部分水泥浆填充，使起润滑作用的水泥浆层减薄，混凝土变的粗涩，和易性变差，出现离析、溃散现象。而在合理砂率下，在水泥浆量一定的情况下，使混凝土拌和物有良好的和易性。或者说，当采用合理砂率时，在混凝土拌和物有良好的和易性条件下，使水泥用量最少。可见合理砂率，就是保持混凝土拌和物有良好粘聚性和保水性的最小砂 五、混凝土强度

（一）混凝土的抗压强度和强度等级

1、混凝土强度包括抗压、抗拉、抗弯和抗剪，其中以抗压强度为最高，所以混凝土主要用来抗压。混凝土的抗压强度是一项最重要的性能指标。

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混凝土强度：混凝土经过常压蒸汽养护和高压养护，混凝土强度等级应达C80以上，我公司掺矿粉后强度会有所下降，要求抽检强度≥85MPa。

2、以边长为150mm的立方体试块，测得的抗压强度值，称为立方抗压强度fcu。我公司采用边长为100mm的立方体试块（实验结果×0.95的休正系数后即相当于边长为150mm的国家标准立方体试块试验结果）

3、混凝土按强度分成若干强度等级，混凝土的强度等级是按立方体抗压强度标准值fcu,k划分的。立方体抗压强度标准值是立方抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%，即有95%的保证率。混凝土的强度分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C80等十二个等级。 （二）普通混凝土受压破坏特点

混凝土受压破坏主要发生在水泥石与骨料的界面上。混凝土受荷载之前，粗骨料与水泥石界面上实际已存在细小裂缝。随着荷载的增加，裂缝的长度、宽度和数量也不断增加，若荷载是继续的，随时间延长即发生破坏。决定混凝土强度的应该是水泥石与粗骨料界面的黏结强度。 （三）影响混凝土强度的因素

1.水灰比

在保持一定的绝对水泥含量的前提下，在水泥强度相同的情况下，混凝土强度则随水灰比的增大有规律的降低。但水灰比也不是愈小愈好，当水灰比过小时，水泥浆过于干稠，混凝土不易被振密实，反而导致混凝土强度降低。 2.骨料的强度、级配、含泥量

碎石质量差或质量波动大，含泥量大、级配不合理、针片状、风化石过多，强度波动大。优化的粗细骨料的级配可以起到充填作用，进而可适当提高混凝土强度。

3.水泥的品种与标号。

4.拌和楼计量的准确性，搅拌质量 5.试验误差

（四）搅拌机手及拌合组长操作注意事项：

1.跟踪碎石品质：针片状尽量少，碎石级配良好，含泥量小，粒径正常，尽量采购正方体碎石。

2.严密跟踪余浆浓度，保证余浆浓度的稳定性，防止浓度变化过大而影响混凝土拌和物的搅拌，影响拌合质量。

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3.水灰比小：保证在一定的坍落度下尽可能减小水灰比，也即用水量越少越好。不能打稀料，跟踪减水剂使用时流动性变化，尽量采用一次加水。

4.跟踪砂的粗细、含泥量，砂率在大雨天时注意调查电脑参数中砂、石、含水率，保证配合比不发生大的变化。

5.水泥品质：机手主要跟踪用水量变化，和易性。

6.保证混凝土均匀性：严格按程序打料，先卸砂铺满盖底，再卸水泥干拌均匀。加水形成均匀砂浆，加入碎石、减水剂、使均匀的砂浆包裹在碎石表面，要有足够搅拌时间，保证混凝土的均匀性。

7.下料准确：水泥、减水剂不能过分节约，严格按参数准确备料，碎石也要严格控制，误差不能偏大。

第二节 普通混凝土的组成材料

一、水泥

1、水泥标号的选择：

根据混凝土的强度要求确定，使水泥标号与混凝土强度相适应水泥，管桩宜采用等级不低于42.5硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥。 2、我公司采用的水泥品种有： 硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。 二、细骨料（砂）

1、颗粒级配：粒径为5mm以下的骨料称为细骨料，宜采用硬质、洁净的中粗砂细度模数2.6～3.0之间，含泥量≤1.0%；

2、我公司采用江西赣江黄砂。 a、砂的粗细程度及颗粒级配

粒径越小，总表面积越大。在混凝土中，砂的表面由水泥浆包裹，砂的总表面积越大，需要的水泥浆越多。当混凝土拌和物的流动性要求一定时，显然用粗砂比用细砂所需水泥浆要省，且硬化后水泥石含量少，可提高混凝土的密实性，但砂粒过粗，又使混凝土拌和物容易产生离析、泌水现象，影响混凝土的均匀性。所以，拌制混凝土的砂，不宜过细，也不宜过粗。

b、评定砂的粗细，通常用筛分法。该法是用一套孔径为4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15mm的标准筛，将预先通过孔径为10.0mm筛的干砂试样500克由粗到细依次

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过筛，然后称量各筛上余留砂样的质量，计算出各筛上的“分计筛余百分率”和“累计筛余百分率（AX）”，计算如下：砂的粗细程度，工程上常用细度模数MX表示，其定义为： MX=【（A2+A3+A4+A5+A6）-5A1】/（100-A1）

? 砂级配曲线图（mm）（级配曲线在中间位置最好）

01020304050607080901000.150.300.601.182.364.75

c、细度模数越大，表示砂越粗。细度模数在3.7～3.1为粗砂，在3.0～2.3为中砂，在 2.2～1.6为细砂。普通混凝土用砂的细度模数范围在3.7～1.6，以中砂为宜。在配制混凝土时，除了考虑砂的粗细程度外，还要考虑它的颗粒级配。

3、砂的颗粒级配是指粒径大小不同的砂相互搭配的情况。级配好的砂应该是粗砂空隙被细砂所填充，使砂的空隙达到尽可能小。这样不仅可以减少水泥浆量，即节约水泥，而且水泥石含量少，混凝土密实度提高，强度和耐久性加强。可见，要想减少砂粒间的空隙，就必须有良好的级配。

4、泥、泥块及有害物质 （1）泥及泥块

泥黏附在骨料的表面，防碍水泥石与骨料的黏结，降低混凝土强度，还会加大混凝土的干缩，降低混凝土的抗渗性和抗冻性。泥块在搅拌时不宜散开，对混凝土性质的影响更为严重。 （2）有害物质

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砂中的有害物质主要包括硫化物、硫酸盐、有机物及云母等，能降低混凝土的强度和耐久性。

5、坚固性

必须选坚固性好的砂，不用已风化的砂。 三、粗骨料

1、碎石要求：（I类），选择质地坚硬、级配良好表面粗糙石灰岩、花岗岩、辉缘岩来配制PHC管桩；

2、我司碎石规格要求：5～25 mm，二区级配，且不应超过钢筋净距的3/4； 压碎指标值≤10%（体现岩石强度）；含泥量≤0.5%；骨料中的有害物质含量高，则混凝土强度低，骨料自身强度不足，也可能降低混凝土强度。在配制高强混凝土时尤为突出，针片状含量≤5%。

3、颗粒形状和表面粗糙度对强度影响较为显著，碎石表面较粗糙，多棱角，与水泥砂浆的机械啮合力（即粘结强度）提高，混凝土强度较高。当粗骨料中针片状含量较高时，将降低混凝土强度，对抗折强度的影响更显著。所以在骨料选择时要尽量选用接近球状体的颗粒，级配、颗粒形状不好将影响混凝土强度，密实性、离心效果。

4、粗骨料最大粒径适当增大时，骨料总表面积减少，可减少水泥浆用量，节约水泥，且有助于提高混凝土密实度。

碎石级配曲线图（mm）

累计筛余（％）01020304050607080901002.364.759.5161926.5筛孔尺寸（mm）石子的级配曲线图

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四、减水剂：长江建材CJ—I萘系高效减水剂、聚羧酸减水剂（特密斯、万邦）

定义：具有减水及增强作用，改善混凝土的和易性、粘稠性。当在相同的砂、石配合比、相同的坍落度和强度要求下，当掺有高效减水剂时，可明显的减少水泥用量；减少拌和用水量，且能使水泥石中毛细孔变小，混凝土强度提高。

与萘系减水剂相比，聚羧酸减水剂掺量低，节约成本；减水率高；降低混凝土收缩，提高抗裂性；环保，清洁化生产；优异的保坍性能。 五、磨细砂

天然砂经干燥、粉磨到一定细度。 1、SiO2≥90%；

2、细度≤3%，比表面积≥380m2/ kg；

3、磨细砂在初级蒸养阶段强度提高有所影响，反应缓慢，但在进高压釜后，在一定温度（150以上）及湿度条件下与Ca(OH)2反应形成水化硅酸钙，甚至转化为一种C5S6H5（托勃莫莱石）。 六、矿粉

主要成分SiO2，AL2O3，CaO，比表面积≥440m2/kg。 七、混凝土拌合及养护用水

凡能饮用的自来水及清洁的天然水都能用来养护和拌制混凝土。污水、酸性水、含硫酸盐超过1%的水均不得使用。海水一般不用来拌制混凝土。采用长江水，四级沉淀去除泥砂。

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