普通混凝土的组成材料

水泥混凝土

混凝土是以胶凝材料、颗粒状集料以及必要时加入化学外加剂和矿物掺和料等组分的混合料经硬化后形成具有堆聚结构的复合材料。由水泥、砂、石子、水、外加剂组成的叫普通混凝土。

一、混凝土的特点

1、混凝土的优点

混凝土材料在建筑工程中得到广泛应用是因为与其他材料相比且有许多优点：

1) 材料来源广泛：

2) 性能可调整范围大：

3) 易于加工成型：

4) 匹配性好，维修费用少。

2、混凝土的缺点

1) 自重大，比强度小：

2) 抗拉强度低，变形能力差而易产生裂缝：

3) 硬化时间长，在施工中影响质量的因素较多，质量波动较大。

二、混凝土的应用与发展

随着科学技术的发展，混凝土的缺点下被逐渐克服。如采用轻质骨料可显著降低混凝土的自重，提高强度；掺入纤维或聚合物，可提高抗强度，大大降低混凝土的脆性；掺入减水剂、早强剂等外加剂，可显著缩短硬化时间，改善力学性能。

混凝土的技术性能也在不断的发展，高性能混凝土（HPC）将是今后混凝土的发展方向之一。高性能混凝土除了要求具有高强度（fcu≥60MPa）等级外，还必须具备良好的工作性、体积稳定性和耐久性。

目前，我国发展高性能混凝土的主要途径主要有以下方面；

1) 采用高性能的原料以及与其相适应的工艺。

2) 采用多种复合途径提高混凝土的综合性能；可在基本组成材料之外加入其他有效材料，好高效减水剂、早强剂、缓凝剂、硅灰、优质粉煤灰、沸石粉等一种或多种复合的外加组分以调整各改善混凝土的浇筑性能及内部结构，综合提高混凝土的性能和质量。

3) 从节约资源、能源，减少工业废料排放和保护自然环境的角度考虑，则要求混凝土及原材料的开发、生产，建筑施工作业等均应既能满足当代人的建设需要，又不危及后代人的延续生存环境，因此绿色高性能混凝土（GHPC）也将成为今后的发展方向。许多国家正在研究开发新技术混凝土，如灭菌、环境调色、变色、智能混凝土等，这些新的发展动态可以说明混凝土的潜力很大，混凝土技术与应用领域有待开拓。

三、对混凝土的基本要求

1) 混凝土拌和物有一定的和易性，便于施工，并获得均匀密实的混凝土。

2) 要满足结构安全所要求的强度，心承受荷载。

3) 要有与工程环境相适应的耐久性。

4) 在保证质量的前提下，尽量节省水泥，满足经济性的要求。

普通混凝土的组成材料

普通混凝土是以通用水泥为胶结材料，用普通砂石材料为集料，并以普通水为原材料，按专门设计的配合比，经搅拌、成型、养护而得到的复合材料。现代水水泥混凝土中，为了调节和改善其工艺性能和力学性能，还加入各种化学外加剂和磨细矿质掺合料。

砂石在混凝土中起骨架作用，故也称骨料或集料。水泥和水组成水泥浆，包裹在砂石表面并填充砂石空隙，在拌和物中起润滑作用，赋予混凝土拌和物一定的流动性，使混凝土拌和物容易施工；在硬化过程中胶结砂、石，将集料颗粒牢固地黏结成整体，使混凝土有一定的强度。混凝土的组成及各材料的大致比例如表一。

混凝土组成及各组分材料绝对体积比 表一

组成成分 水泥 水 砂 石 空气

占混凝土总体积的（%） 10-15 15-20 20-30 35-48 1-3

25-35 66-78 1-3

一、 水泥

1、 水泥品种的正确选择

水泥是混凝土的胶结材料，混凝土的性能很大程度上取决于水泥的质量和数量，在保证混凝土性能的前提下，就尽量节约水泥，降低工程造价。首先根据工程特点、所处环境气候条件，特别是工程竣工后可能遇到的环境因素以及设计、施工的要求进行分析，并考虑当地水泥的供应情况选用行当品种的水泥。

2、 水泥强度等级的正确选择

水泥的强度等级，应与混凝土设计强度等级相适应。用高强度等级的水泥配低强度等级混凝土时，水泥用量偏少，会影响和易性及强度，可掺适量混和材料（火山灰、粉煤灰、矿渣等）予以改善。反之，如水泥强度等级选用过低，则混凝土中水泥用量太多，非但不经济，而且降低混凝土的某些技术品质（如收缩率增大等）。

一般情况下（C30以下），水泥强度为混凝土强度的1.5-2.0倍较合适（高强度混凝土可取0.9-1.5）。若采用某些措施（如掺减水剂和掺合材料），情况则大不相同，用42.5级的水泥也能配制C60-C80的混凝土，其规律主要受水灰比定则控制。

3、 水泥用量的确定

为保证混凝土的耐久性，水泥用量满足有关技术标准规定的最小和最大水泥用量的要求。如果水泥用量少于规定的最小水泥用量，则取规定的最小水泥用量值；如果水泥用量大于规定的最大的水泥用量，应选择更高强度等级的水泥或采用其他措施使水泥用量满足规定要求。水泥的具体用量由混凝土的配合比设计确定。

二、 细集料——砂

在混凝土中粗细集料的总体积占混凝土体积的70%-80%，因些混凝土用集料的性能对于所配制的混凝土的性能有很大的影响。集料按粒径大小分为细集料和粗集料，粒径在150um-4.75mm之间的集料称为细集料，粒径大于4.75mm的集料称为粗集料。根据集料的密度的大小集料又可分为普通集料、轻集料及重集料。 集料 粗集料 卵石；河卵石、海卵石、山卵石碎石；轧制的各种岩石细集料 天然；河沙、海沙、山砂人工砂；机制砂、混合砂

1、 细集料的质量要求

混凝土用砂要求砂粒的质地坚实、清洁、有害杂质含量要少。

砂按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。

1) 密度和空隙率要求

密度ps>2.5g/cm3；堆积密度pos>1400kg/m3；空隙率Ps<45%。

2) 含泥量、泥块含量和石粉含量

含泥量是指砂中粒径小于75um的岩屑、淤泥和黏土颗粒总含量的百分数。泥块含量是颗粒粒径大于1.18mm，水侵碾压后可成为小于600um块状黏土在淤泥颗粒的含量。石粉含量是人工砂生产过程中不可避免的粒径小于75um的颗粒的含量，粉料径虽小，但与天然砂中的泥成分不同，粒径分布（40-75um）也不同，含量要求应符合表二。

3) 有害杂质含量

砂在生产过程中，由于环境的影响和作用，常混有对混凝土性质有害的物质，主要有黏土、淤泥、黑云母、轻物质、有机质、硫化物和硫酸盐、氯盐等。云母为光滑的小薄片，与水泥的黏结性差，影响混凝土的强度和耐久性；硫化物和硫酸盐对水泥有腐蚀作用等。有害杂质含量限制见表二。

砂中有害杂质含量限制表 表二

项目 指标

Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类

亚甲蓝试验 MB值<1.40或合格 石粉含量（按质量计）（%） <3.0 <5.0

<7.0

泥块含量（按质量计）（%） 0 <1.0 <2.0

MB值>1.40或不合格 石粉含量（按质量计）（%） <1.0 <3.0 <5.0

泥块含量（按质量计）（%） 0 <1.0 <2.0

云母（按质量计）（%） <1.0 <2.0 <2.0

轻物质（按质量计）（%） <1.0 <1.0 <1.0

有机物（比色法）（%） 合格 合格 合格

硫化物和核酸盐（按SO3质量计）（%） <0.5 <0.5 <0.5

氯化物（按氯离子质量计）（%） <0.01 <0.5 <0.06

含泥量（按质量计）（%） <1.0 <0.02 <5.0

泥块含量（按质量计）（%） 0 <1.0 <2.0

4) 坚固性

天然砂的坚固性采用硫酸钠溶液法进行试验检测，砂样经5次循环后其质量损失就符合表三中的规定；人工砂采用压碎指标法进行试验检测，压碎指标值就小于表三中的规定。

坚固性指标 表三

项目 指标

Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 质量损失（小于）（%） 8 8 8

2、 砂的粗细程度和颗粒级配

1) 砂的粗细程度

砂的粗细程度，是指不同粒径砂粒混合在一起的平均粗细程度。砂子通常分为粗砂、中砂、细砂三种规格。在混凝土各种材料用量相同的情况下，若砂过粗，砂颗粒的表面积较小，混凝土的黏聚性、保水性较差；若砂过细，砂子颗粒表面积过大，虽黏聚性、保水性好，但因砂的表面积大，、需较多水泥浆来包裹砂粒表面，当水泥浆用量一定时，富裕的用于润滑的水泥浆较少，混凝土搅和物的流动性差，甚至还会影响混凝土的强度。所以，拌混凝土用的砂，不宜过粗，也不不宜过细。颗粒大小均匀的砂是级配不良的砂。砂的粗细程度通常用细度模数（MX）表示

2) 砂的颗粒级配

砂的颗粒级配是指不同粒径的颗粒互相搭配及组合的情况。级配良好的砂，其大小颗粒的含量适当，一般有较多的粗颗粒，并且适当数量的中等颗粒及少量的细颗粒填充其空隙，砂的总表面积及空隙率均较小。使用级配良好的砂，填充空隙用的水泥浆较少，不仅可以节省水泥，而且混凝土的和易性好，强度耐久性也较高。

3) 砂的粗细程度与颗粒级配的测定

砂粗细程度和颗粒级配是由砂的筛分试验来进行测定的。筛分试验是采用过9.50mm方孔筛后500g烘干的待测砂，用一套孔径从大到小（孔径分别为4.75mm、2.36mm、1.18mm、600um、300um、150um）的标准金属方孔筛进行筛分，然后称其各筛上所得的粗颗粒的质量（称为筛余量），将各筛余量分别除以500得到分计筛余百分率（%）a1、a2、a3、a4、a5、a6，再将其累加得到累计筛余百分率（简称累计筛余率）A1、A2、A3、A4、A5、A6，其计算过程见表四。

累计筛余百分率（%）与分计筛余百分率（%）的关系 表四

筛孔尺寸（mm） 分计筛余 累计筛余百分率（%） 分计筛余量（g） 分计筛余百分（%）

4.75mm m1 a1 A1= a1

2.36mm m2 a2 A2= a1+ a2

1.18mm m3 a3 A3= a1+ a2+ a3

600um m4 a4 A4= a1+ a2+ a3+ a4

300um m5 a5 A5= a1+ a2+ a3+ a4+ a5

150um m6 a6 A6= a1+ a2+ a3+ a4+ a5+ a6

注；表中

4) 砂的粗细及级配的判定

1. 砂的粗细的判定

砂按细度模数大小分为粗砂、中砂、细砂3种规格，细度模数越大，砂越粗，反之越细。细度模数按下式计算；

式中； ——细度模数。

——分别为4.75mm、2.36mm、1.18mm、600um、300um、150um筛的累计筛余百分率%。

细度模数越大，表示砂越粗，普通混凝土用砂的细度模数在3.7-1.6之间。当Mx=3.7-3.1