江苏省试验员培训混凝土第一讲

江苏省建筑行业试验员培训试验检测基础（混凝土）2010年11月内容第一讲普通混凝土的组成材料（胶凝材料/外加剂除外）钢筋混凝土板钢筋混凝土梁钢筋混凝土结构是建筑工程中应用最为广泛的结构形式(钢筋与混凝土的热膨胀系数大致相同)钢筋混凝土框架配筋钢筋混凝土结构的组成混凝土的组成水泥(胶凝材料,必要时掺入适量矿物掺合料)粗骨料(碎石或卵石)细骨料(砂)水（拌和）外加剂(必要时)经拌合成型和硬化而成的一种人造石材（砼）。普通混凝土各组成材料的作用在混凝土中，水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。在混凝土硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定的流动性、粘聚性，便于施工。在硬化后则起到了将砂、石胶结为一个整体的作用，使混凝土具有一定的强度、耐久性等性能。砂、石在混凝土中起骨架作用，可以降低水泥用量、减小干缩、提高混凝土的强度和耐久性。其结构如图1。图1普通混凝土结构示意图1—石子；2—砂子；3—水泥石；4—气孔普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料（水泥除外）1.1细骨料－砂1.2粗骨料－石子1.3混凝土用水普通混凝土的细骨料主要采用天然砂和人工砂。天然砂是由自然条件作用而形成的,公称粒径小于5mm的岩石颗粒。按其产源不同，天然砂分为河砂、山砂和海砂。人工砂是岩石经除土开采、机械破碎、筛分而成的公称粒径小于5mm的岩石颗粒。混合砂是由天然砂与人工砂按一定比例组合而成的砂。混凝土强度等级不同，所用砂的技术要求也不同。1.1细骨料－砂P26《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006（1）选择细骨料的原则为了节约水泥，并使混凝土结构达到较高密实度，选择骨料时，应尽可能选用总表面积较小、空隙率较小的骨料（砂子的总表面积与粗细程度有关，空隙率则与颗粒级配有关）。(2)粗细程度砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合在一起的总体粗细程度。1.1.1砂的粗细程度及颗粒级配(3)颗粒级配砂的颗粒级配是指粒径不同的砂粒互相搭配的情况。同样粒径的砂空隙率最大，若大颗粒间空隙由中颗粒填充，空隙率会减小，若再填充以小颗粒，空隙率更小，如图2所示。图2骨料颗粒级配示意图(a)单一粒径；(b)两种粒径；(c)多种粒径(4)砂的粗细程度与颗粒级配的评定砂的粗细程度和颗粒级配，常用筛分析方法进行评定。将试样烘干，冷却后筛除大于9.50mm的颗粒，称取试样500g,将试样倒入按孔径大小从上到下组合的套筛(附筛底)上进行筛分，然后称取各筛上的筛余量，计算各筛的分计筛余百分率a1、a2、a3、a4、a5、a6及累计筛余百分率β1、β2、β3、β4、β5、β6，其计算关系如表1。表1.1累计筛余率与分计筛余率计算关系筛孔尺寸筛余量(g)分计筛余百分率(%)累计筛余百分率(%)4.75mmm1a1=(m1/500)×100β1=a12.36mmm2a2=(m2/500)×100β2=a1+a21.18mmm3a3=(m3/500)×100β3=a1+a2+a3600μmm4a4=(m4/500)×100β4=a1+a2+a3+a4300μmm5a5=(m5/500)×100β5=a1+a2+a3+a4+a5150μmm6a6=(m6/500)×100β6=a1+a2+a3+a4+a5+a6砂的粗细程度用细度模数表示，其计算式如下：建筑用砂按细度模数分为粗、中、细三种规格，其细度模数分别为：粗砂：3.7~3.1；中砂：3.0~2.3；细砂：2.2~1.6。特细砂：1.5～0.711654321005)(ff砂的颗粒级配用级配区表示，以级配区或级配曲线判定砂级配的合格性。对细度模数为3.7~1.6的建筑用砂，其颗粒级配必须符合见表2。为了更直观地反映砂的颗粒级配，以累计筛余百分率为纵坐标，筛孔尺寸为横坐标，根据表2的数值可以画出砂子3个级配区的级配曲线，如图3所示。表1.2建筑用砂的颗粒级配(JGJ52—2006)公称粒径I区Ⅱ区Ⅲ区累计筛余百分率(%)10.0mm0005.00mm*10~010~010~02.50mm35~525~015~01.25mm65~3550~1025~0630μm*85~7170~4140~16315μm95~8092~7085~55160μm100~90100~90100~90图3砂的级配曲线普通混凝土用砂的筛分曲线必须包容在三个级配曲线区域中的任一个区域以内。【例题】用500g烘干砂进行筛分试验，其结果如表3所求。试分析该砂的粗细程度与颗粒级配。【解】计算细度模数评定结果：将累计筛余百分率与表2作对照，此砂处于Ⅱ区，级配良好；细度模数为2.66，属中砂。(标准要求两次试验平均值,精确至0.1。当两次试验所得结果之差大于0.2时，重做试验。)12345611()5100(13.923.361.682.198.5)55.52.661005.5xAAAAAAAMA11654321005)(ff公称粒径筛余量(g)分计筛余百分率(%)累计筛余百分率(%)5.00mm27.55.55.52.50mm428.413.91.25mm479.423.3630μm191.538.361.6315μm102.520.582.1160μm8216.498.5160μm7.51.5100表1.3砂样筛分结果小例题1.1、普通混凝土用细骨料是指公称粒径小于5mm的岩石颗粒。T1.2砂的粗细程度可用细度模数指标表示。T1.3配制混凝土用砂、石应尽量使总表面积小些、总空隙率小些T1.4中砂的细度模数uf为3.0～2.3。T小例题1.5若砂子的筛分曲线落在规定的三个级配区中的任一个区，则颗粒级配及粗细程度都是合格的，即适用于配置混凝土。T1.6降低砂粒之间的空隙，目的是（A、C）。A.节约水泥B.节约砂C.提高混凝土强度D.降低混凝土强度骨料级配良好的标准应当是空隙率小，同时比表面积也较小石子的空隙是由砂浆所填充的；砂子的空隙是由水泥浆所填充的。砂子的空隙率愈小，则填充的水泥浆量越少，达到同样和易性的混凝土混合料所需水泥量较少，因此可以节约水泥。砂粒的表面是由水泥浆所包裹的。在空隙率相同的条件下，砂粒的比表面积愈小，则所需包裹的水泥浆也就愈少，达到同样和易性的混凝土混合料，其水泥用量较少。由此可见，骨料级配良好的标准应当是空隙率小，同时比表面积也较小。含泥量是指天然砂中粒径小于80（75）μm的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒径小于80（75）μm的颗粒含量；泥块含量是指砂中原粒径大于1.18mm，经水浸洗、手捏后小于630（600）μm的颗粒含量。天然砂的含泥量,泥块含量应符合表1.4的规定。人工砂的石粉含量,泥块含量应符合表1.5的规定。1.1.2含泥量、石粉含量和泥块含量表1.4天然砂的含泥量和泥块含量(JGJ52—2006)混凝土强度等级指标≥C60C55-C30≤C25含泥量（按质量计）（%）≤2.0≤3.0≤5.0泥块含量（按质量计）（%）≤0.5≤1.0≤2.0表1.5人工砂的石粉含量和泥块含量(JGJ52—2006)混凝土强度等级指标≥C60C55-C30≤C251亚甲蓝试验MB值＜1.40或合格石粉含量(按质量计)(%)≤5.0≤7.0≤10.02泥块含量(按质量计)(%)≤0.5≤1.0≤2.03MB值≥1.40或不合格石粉含量(按质量计)(%)≤2.0≤3.0≤5.04泥块含量(按质量计)(%)≤0.5≤1.0≤2.0加入亚甲蓝溶液总量试样质量；VGGVMB:10国家标准规定砂中不应混有草根、树叶、塑料、煤块、炉渣等杂物，砂中如含有云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐等，其含量应符合表1.6的规定。1.1.3有害物质含量表1.6砂中有害物质含量（JGJ52—2006）项目质量指标云母(按质量计,%）≤2.0轻物质(按质量计,%）≤1.0硫化物及硫酸盐(SO3质量计,%）≤1.0有机物（比色法）颜色不应深于标准色,当颜色深于标准色时,应按水泥胶砂强度试验方法进行强度对比试验,抗压强度比不应低于0.95砂的坚固性是指砂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。天然砂坚固性采用硫酸钠溶液法进行试验，砂样经5次循环后其质量损失应符合表1.7的规定。人工砂采用压碎指标法进行试验，总压碎值指标值应小于30%。1.1.4坚固性表1.7天然砂坚固性指标(JGJ52—2006)混凝土所处的环境条件及其性能要求5次循环后的质量损失（%）在严寒地区室外使用并经常处于潮湿或干湿交替状态下的混凝土对于有抗疲劳、耐磨、抗冲击要求的混凝土有腐蚀介质作用或经常处于水位变化区的地下结构混凝土≤8其他条件下使用的混凝土≤10砂的表观密度、堆积密度、空隙率应符合如下规定：表观密度大于2500kg/m3，松散堆积密度大于1350kg/m3，空隙率小于47%。1.1.5表观密度、堆积密度、空隙率为什么在拌制混凝土时，砂的用量应按质量计，而不能以体积计量？砂子的体积和堆积密度与其含水状态紧密相关。随着含水率的增大，砂颗粒表面包裹着一层水膜，引起砂体积增大。当砂的含水率为５％～８％时，其体积最大而堆积密度最小，砂的体积可增加20％～30％。若含水率继续增大，砂表面水膜增厚，由于水的自重超过砂粒表面对水的吸附力而产生流动，并迁入砂粒间的空隙中，于是砂粒表面的水膜被挤破消失，砂体积减小。当含水率达２０％左右时，湿砂体积与干砂相近；含水率继续增大，则砂粒互相挤紧，这时湿砂的体积可小于干砂。为什么在拌制混凝土时，砂的用量应按质量计，而不能以体积计量？由此可知，在拌制混凝土时，砂的用量应按质量计，而不能以体积计量，以免引起混凝土拌合物砂量不足，出现离析和蜂窝现象。(气干状态的砂随着其含水率的增大，砂颗粒表面形成一层吸附水膜，推挤砂粒分开而引起砂体积增大，这种现象称为砂的湿胀，其中细砂的湿胀要比粗砂大得多。)碱集料反应是指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与砂中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生反应，并导致混凝土的膨胀甚至开裂破坏。经碱集料反应试验后，由砂制备的试件无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定的试验龄期膨胀率应小于0.10%。1.1.6碱集料反应公称粒径大于5.00mm的骨料称粗骨料。普通混凝土常用的粗骨料分卵石和碎石两类。卵石是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的，公称粒径大于5（4.75）mm的岩石颗粒。按其产源不同可分为河卵石、海卵石、山卵石等。碎石是天然岩石或卵石经机械破碎、筛分制成的，粒径大于5（4.75）mm的岩石颗粒。1.2粗骨料－石子(P34)《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006不同的混凝土强度等级对卵石、碎石有不同的技术要求。(1)最大粒径Dmax粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。1.2.1最大粒径和颗粒级配粗骨料粒径对混凝土的影响工程上对混凝土中每立方米水泥用量小于170kg的贫混凝土，采用较大粒径的粗骨料对混凝土强度有利。特别在大体积混凝土中，采用大粒径粗骨料，对于减少水泥用量、降低水泥水化热有着重要的意义。不过对于结构常用的混凝土，尤其是高强混凝土，从强度观点来看，当使用的粗骨料最大粒径超过40mm后，并无多大好处，因为这时由于减少用水量获得的强度提高，被大粒径骨料造成的较少粘结面积和不均匀性的不利影响所抵消。因此，只有在可能的情况下，粗骨料最大粒径应尽量选用大一些。工程上石子的最大粒径如何确定最大粒径的确定，要受到混凝土结构截面尺寸及配筋间距的限制。按《混凝土结构工程施工及验收规范》规定，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1／4，且不得大于钢筋间最小净距的3／4。对于混凝土实心板，骨料的最大粒径不宜超过板厚的1／2，且不得超过50mm。工程上石子的最大粒径如何确定粗骨料最大粒径增大时，骨料总表面积减小，因此包裹其表面所需的水泥浆量减少，可节约水泥，并且在一定和易性及水泥用量条件下，能减少用水量而提高混凝土强度。因此，在可能的情况下，粗骨料最大粒径应尽量选用大一