原材料基础知识.docx
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原材料基础知识
预拌混凝土
一、用于预拌混凝土的骨料
混凝土中的骨料分为粗骨料和细骨料两种。
细骨料：
粒径为。
粗骨料：
粒径。
通常细、粗骨料的总体积占砼总体积的70%～80%。
骨料性能要求：
有害杂质含量少；具有良好的颗粒形状，适宜的颗粒级配和细度，外表粗糙，与水泥粘结牢固；性能稳定，巩固耐久。
〔一〕细骨料〔砂〕
〔1〕种类及特性
河砂：
洁净、质地坚硬，为配制混凝土的理想材料；
海砂：
质地坚硬，但夹有贝壳碎片及可溶性盐类
山砂：
含有粘土及有机杂质，巩固性差；
人工砂：
富有棱角，比拟洁净，但细粉、片状颗较多，本钱高。
〔2〕砼用砂质量要求
一般要求：
质地坚实、清洁、有害杂质含量少。
①含泥量、石粉含量和泥块含量
天然砂含泥量和泥块含量及人工砂石粉含量和泥块含量应分别符合表和表6.的规定。
表 天然砂含泥量和泥块含量
项 目
指 标
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
含泥量〔按质量计〕〔%〕
泥块含量〔按质量计〕〔%〕
0
人工砂石粉含量和泥块含量
项 目
指 标
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
亚甲蓝试验
MB值<1.40或合格
含泥量〔按质量计〕〔%〕
泥块含量〔按质量计〕〔%〕
0
MB值≥1.40或不合格
含泥量〔按质量计〕〔%〕
泥块含量〔按质量计〕〔%〕
0
②有害物质含量
砂中不应混有草根、树叶、树枝塑料等杂物，如含有云母、有机物及硫酸盐等，其含量应符合表的规定。
砂中有害物质含量
项 目
指 标
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
云母〔按质量计〕〔%〕，＜
轻物质〔按质量计〕〔%〕，＜
有机物〔比色法〕
合格
合格
合格
硫化物及硫酸盐〔按SO3质量计〕〔%〕，＜
氯化物〔以氯离子质量计〕〔%〕，＜
有害物质产生危害的原因：
①泥块阻碍水泥浆与砂粒结合，使强度降低；含泥量过大，会增加混凝土用水量，从而增大混凝土收缩；
②云母外表光滑，为层状、片状物质，与水泥浆粘结力差，易风化，影响混凝土强度及耐久性；
③泥块阻碍水泥浆与砂粒结合，使强度降低；
④硫化物及硫酸盐：
对水泥起腐蚀作用，降低混凝土的耐久性；
⑤有机质可腐蚀水泥，影响水泥的水化和硬化。
氯盐会腐蚀钢筋。
〔3〕砂的粗细程度及颗粒级配
砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒，混合在一起后的总体砂的粗细程度。
通常分为粗砂、中砂、细砂等几种。
在相同砂用量条件峡，粗砂的总外表积比细砂小，则所需要包裹砂粒外表的水泥浆少。
因此，用粗砂配制混凝土比用细砂所用水泥量要省。
砂的颗粒级配是指不同粒径砂颗粒的分布情况。
在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充，为节约水泥和提高混凝土的强度，就应尽量减少砂粒之间的空隙。
要减少砂粒之间的空隙,就必须有大小不同的颗粒合理搭配。
砂的粗细程度及颗粒级配,常用筛分析的方法进行测定。
砂的粗细程度用细度模数表示，颗粒级配用级配区表示。
筛分析、、、1.18mm、0.6mm、、0.15mm的七个标准筛，将500g干砂试样由粗到细依次过筛，然后称量余留在各筛上的砂量，并计算出各筛上的分计筛余百分率〔各筛上的筛余量占砂子总量的百分率〕a1、a2、 a3、 a4、 a5、a6 及累计筛余百分率〔各筛和比该筛粗的全部分计筛余百分率之和〕A1、A2、 A3、 A4、 A5、A6计算而得，即 Ai=a1+a2+···+ai
如：
对于2.36mm孔径，其分计筛余百分率为a2，累计筛余百分率为〔a1+a2〕。
其中a1=m1/500，a2=m2/500，a3=m3/500，以此类推。
m1，m2，m3等分别为对应各筛的筛余量。
分计筛余百分率与累计筛余百分率的关系见表6.2.4。
表2.4 分计筛余百分率与累计筛余百分率的关系
筛孔尺寸
分计筛余〔％〕
累计筛余〔％〕
a1
A1=a1
a2
A2=a1+a2
a3
A3=a1+a2＋a3
a4
A4=a1+a2＋a3＋a4
a5
A5=a1+a2＋a3＋a4＋a5
a6
A6=a1+a2＋a3＋a4＋a5＋a6
为操纵粒径，它使任一砂样只能处于某一级配区内，不会同时属于两个级配区。
①砂的粗细程度〔Coarseness〕
砂的粗细程度用细度模数〔FinenessModulus〕〔Mx〕表示。
细度模数〔Mx〕通过累计筛余百分率〔Cumulativepercentageretained〕计算而得。
按Mx 将砂分为：
粗砂：
Mx=3.7～3.1；中砂：
Mx =3.0～2.3；
细砂：
Mx =2.2～1.6；特细砂：
Mx
一般砼用砂得细度模数：
Mx
②砂的颗粒级配〔Gradation〕
砂的颗粒级配：
骨料各级粒径颗粒的分布情况，以级配区或筛分曲线判定砂级配的合格性。
a）级配区
砂按0.6mm孔径筛的累计筛余百分率，划分成三个级配区即Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区，如表6.2.5。
一般砼用砂的颗粒级配应处于任何一个区内，否则不合格。
表2.5 砂的颗粒级配区
级配区
累计筛余
方孔筛径
Ⅰ区
Ⅱ区
Ⅲ区
mm
0
0
0
10～0
10～0
10～0
35～5
25～0
15～0
65～35
50～10
25～0
85～71
70～41
40～16
95～80
92～70
85～55
100～90
100～90
100～90
〔4〕砂的选用原则
一般配制砼时，宜优先选用Ⅱ区砂。
假设选用Ⅰ区砂，应该适当提高砂率，保证水泥用量。
假设选用Ⅲ区砂，应该适当降低砂率，保证强度。
假设某一地区砂料过细，可采纳人工级配
〔二〕粗骨料
粗骨料为粒径＞的岩石颗粒分为卵石和碎石两类。
卵石〔砾石〕包含河卵石、海卵石和山卵石等，其中河卵石应用较多。
碎石大多由天然岩石径破碎筛分而成。
碎石和卵石按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类三种类别。
Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土；Ⅱ类宜用于强度等级为C30～C60及抗冻、抗渗或其它要求的混凝土；Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土。
〔1〕质量及技术要求
a〕含泥量及泥块含量，其含量应分别符合表1规定。
b〕有害物质含量，其含量应分别符合表2规定。
表1卵石、碎石含泥量和泥块含量
工程
指标
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
含泥量〔按质量计〕〔％〕
泥块含量〔按质量计〕〔％〕
0
表2 卵石、碎石中有害物质含量
工程
指标
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
有机物
合格
合格
合格
硫化物及硫酸盐〔按SO3质量计〕〔％〕，<
〔2〕强度
碎石强度采纳岩石立方体抗压强度和碎石的压碎指标两种方法检验。
①岩石立方体抗压强度检验，是将碎石的母岩制成直径余高均为50mm的圆柱体或边长为50mm的立方体，在水饱和状态峡，测定其极限抗压强度值。
一般要求碎石母岩岩石的抗压强度不小于混凝土抗压强度的倍，还要考虑母岩的风化程度。
②压碎指标（Aggregatecrusingvalue）是指将肯定质量气干状态的9.0～9.5mm的石子，按肯定的方法装入压碎指标值测定仪〔内径152mm的圆筒〕内，上面加压头后放在试验机上，在3～5min内均匀加荷到200KN，卸荷后称取试样质量〔G0 筛分，称取试样的筛余量〔G1〕,压碎指标Qc如下计算：
〔3〕颗粒形状及外表特征
粗骨料比拟理想的颗粒形状为三维长度相等或相近的立方体或球形颗粒而三维长度相差较大的针、片状颗粒粒形较差。
颗粒长度大于平均粒径倍为针状颗粒，颗粒厚度小于平均粒径倍的为片状颗粒。
平均粒径为一个粒级的骨料其上、下限粒径的算术平均值。
骨料外表的粗糙程度及孔隙特征影响混凝土的强度。
卵石：
光滑少棱角，孔隙率及总外表积小，工作性好，水泥用量少，但粘结力差，强度低。
碎石：
多棱角，孔隙率及总外表积大，工作性差，水泥用量多，但粘结力强，强度高。
在相同条件下，碎石混凝土比卵石混凝土的强度约高10％左右。
〔4〕最大粒径和颗粒级配
①最大粒径
粗骨料公称粒级的上限称该粒级的最大粒径。
最大粒径的选用原则：
质量相同的石子，粒径越大，总外表积越小，越节约水泥，故尽量选用大粒径石子。
同时应综合考虑以下几点：
a.结构上考虑：
建筑构件的截面尺寸及配筋疏密
钢筋砼：
粗骨料最大粒径<1/4结构截面最小尺寸且<3/4钢筋间最小净距；
砼实心板：
粗骨料最大粒径不宜超过/2板厚且不超过50mm；
b.从施工方面考虑：
根据搅拌、运输、振捣方法，选择适宜的粒径。
对泵送混凝土，碎石最大粒径与输送管内径之比，宜小于或等于1：
3，卵石宜小于或等于1：
2.5；
c.从经济上考虑：
粒径越大，水泥用量越小
当最大粒径小于80mm时，节约效果显著，粒径再大，节约效果不明显。
故一般取粒径小于80mm。
②颗粒级配
良好的级配可减小孔隙率，节约水泥，提高密实度及良好的工作性。
粗骨料的级配也是1通过筛分试验来确定，其方孔标准筛为孔径5、0、16、19、、、、、、及90mm共12个筛孔。
一般混凝土用卵石及碎石的颗粒级配应符合国家标准的规定。
粗骨料的级配有连续级配和间断级配两种。
a〕连续级配：
石子颗粒尺寸由小到大连续分级，每级骨料都占有肯定比例，如天然卵石。
通常工程中多采纳连续级配的石子。
b〕间断级配：
人为剔除某些中间粒级颗粒，用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配，颗粒级差大，空隙率的降低比连续继配快得多，可最大限度地发挥骨料的骨架作用，减少水泥用量。
但混凝土拌和物易产生离析现象，工程应用较少。
c〕单粒级：
预先分级筛分的粗骨料，用来改善骨料级配或配成较大粒度的连续粒级。
应用：
分别堆放，需要时按要求的比例配合。
二、用于预拌混凝土的胶凝材料
胶凝材料
水泥
六大水泥品种：
硅酸盐水泥〔P.Ⅰ、P.Ⅱ
硅酸盐水泥初凝时间不小于45分钟，终凝时间不大于390分钟，其余五中水泥初凝时间不小于45分钟，终凝时间不大于600分钟
一般硅酸盐水泥强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R四种。
粉煤灰
粉煤灰按煤种分F类和C类
工程
技术要求
Ⅰ级
Ⅱ级
Ⅲ级
细度〔45微米筛余〕不大于%
F类
C类
需水量比，不大于%
F类
95
105
115
C类
烧失量，不大于%
F类
C类
粉煤灰与水泥的采纳筛析法测量时，其采纳80μm方孔筛时试验称取试样量为25g或45μm方孔筛时试验称取试样量为10g。
矿粉
工程
级别
S105
S95
S75
密度〔g/cm3〕≥
比外表积〔m3/kg〕≥
500
400
300
活性指数%≥
7d
95
75
55
28d
105
95
75
流动度比%≥
95
三、用于预拌混凝土的水及减水剂
〔一〕、砼拌合及养护用水
1.宜采纳水：
饮用水
2.不宜采纳水：
海水、生活污水
3.需检验方可使用水：
地表水和地下水,须按有关《标准》检验合格后才能使用。
〔二〕外加剂
混凝土的外加剂是指在混凝土拌和过程中掺入的能显著改善砼的性能的物质。
其掺量一般不大于水泥质量的5%。
由于外加剂对混凝土性能的改善，它在工程中应用的比例越来越大，不少国家使用掺外加剂的混凝土已占混凝土总量的60%～90%,因此，外加剂逐渐成为混凝土占的第五种成分。
混凝土外加剂种类繁多，根据《混凝土外加剂的分类、命名与定义》规定，混凝土外加剂按其主要功能分为四类：
1.改善工作性的外加剂：
减水性、泵送剂、引气剂
2.调节凝聚硬化时间的外加剂：
缓凝剂、早强剂、速凝剂
3.改善耐久性的外加剂：
阻锈剂、防水剂、引气剂
4.改善其它性能的外加剂：
加气剂、着色剂、膨胀剂、防冻剂
减水剂
减水剂是指在砼坍落度根本相同条件下，参加能显著减少拌和用水量的外加剂。
（一）减水剂的作用机理
减水剂为外表活性物质，其分子由亲水基团和憎水基团两个局部组成。
水泥加水拌和，水泥浆成絮凝聚构，包裹一局部拌和水，降低了流动性。
减水剂的作用机理表现在以下三个方面：
〔1〕其疏水基团定向吸附于水泥颗粒外表，亲水基团指向水溶液，使水泥颗粒外表带有相同电荷，斥力作用使水泥颗粒分开，放出絮凝聚构游离水，增加流动性；
〔2〕亲水基吸附大量极性水分子，增加水泥颗粒外表溶剂化水膜厚度，起润滑作用，改善工作性；
〔3〕减水剂降低外表张力，水泥颗粒更易湿润，使水化比拟充分，从而提高混凝土的强度。
（二）减水剂的技术经济效果
1.增大流动性。
在用水量及水灰比不变时，混凝土坍落度可增大100～200mm，且不影响混凝土的强度。
2.提高混凝土的强度。
在保持流动性及水泥用量不变的条件下，可减少拌和用水量10％～15％，从而降低水灰比，使混凝土强度提高15％～20％。
3.节约水泥。
在保持流动性及水灰比不变的条件下，可以在减少拌和水量的同时，相应减少水泥用量。
4.改善混凝土的耐久性。
（三）减水剂的种类
按化学成分主要有木质素系、萘系、水溶性树脂类、糖蜜类和复合型减水剂等。
早强剂是加速混凝土早期强度开展，并对后期强度无显著影响的外加剂。
早强剂可以在常温、低温荷负温〔不低于—5℃〕条件下加速混凝土的硬化过程，多用于冬季施工和抢修工程。
早强剂主要有无机盐类〔氯盐类、磷酸盐类〕和有机胺及有机－无机的复合物三大类。
缓凝剂是指能延缓混凝土凝聚时间，并对混凝土后期强度开展无不利影响的外加剂。
缓凝剂主要有四类：
糖类，如糖蜜；木质素磺酸盐类，如木钙、木钠。
常用的缓凝剂是木钙和糖蜜，其中糖蜜的缓凝效果最好。
缓凝剂具有缓凝、减水、降低水化热和增强作用，对钢筋也无锈蚀作用。
主要使适用于大体积混凝土和炎热气候下施工的混凝土，以及需长时间停放或长距离运输的混凝土。
引气剂是指在混凝土搅拌过程中，能引入大量分布均匀的微小气泡，以减少混凝土拌和物的泌水、离析，改善和易性，并能显著提高硬化混凝土抗冻性、耐久性的外加剂。
目前，应用较多的引气剂为松香热聚物、松香皂、烷基苯磺酸盐等。
由于大量微小、封闭并均匀分布的气泡的存在，使混凝土的某些性能得到明显改善或改变。
2.显著提高混凝土的抗渗性、抗冻性
3.降低混凝土强度。
一般混凝土的含气量每增加1％时，其抗压强度将降低4％～6％，抗折强度降低2％～3％。
引气剂可用于抗渗混凝土、抗冻混凝土、抗硫酸盐侵蚀混凝土、泌水严峻的混凝土、贫混凝土、轻混凝土，以及对饰面有要求的混凝土等，但引气剂不宜用于蒸养混凝土及预应力混凝土。
防冻剂是能使混凝土在负温下硬化，并在规定养护条件下到达预期性能的外加剂。
常用的防冻剂有氯盐类、氯盐阻锈类、物氯盐类。
防冻剂用于负温条件下施工的混凝土。
目前，国产防冻剂品种适用于0～－15℃的气温，当在更低气温下施工时，应增加其它混凝土冬季施工措施。
速凝剂是指能使混凝土迅速凝聚硬化的外加剂。
速凝剂主要有无机盐和有机物类两类。
我国常用的速凝剂使无机盐类，主要有红星I型、711型、728型、8604型等。
速凝剂掺入混凝土后，能使混凝土在5min内初凝，1h就可产生强度，1d强度提高2～3倍，但后期强度会下降，28d强度约为不掺时的80％～90％。
速凝剂的速凝早强作用机理，是使水泥中的石膏变成Na2SO4，失去缓凝作用，从而促使C3A迅速水化，并在溶液中析出其水化产物晶体，导致水泥浆迅速凝固。
速凝剂主要用于矿山井巷、铁路隧道、饮水涵洞、地下工程以及喷锚支护时的喷射混凝土或喷射砂浆工程中。
在混凝土中掺用外加剂，假设选择和使用不当，会造成质量事故。
因此应注意以下几点：
在选择外加剂时，应根据工程需要，现场的材料条件，参考有关资料，通过试验确定。
混凝土外加剂均有适宜掺量，掺量过小，往往达不到预期效果；掺量过大，则会影响混凝土质量，甚至造成质量事故。
因此，应通过试验试配，确定最正确掺量。
外加剂的掺量很少，必须保证其均匀分散，一般不能直接参加混凝土搅拌机内。
对于可溶于水的外加剂，应先配成肯定浓度的溶液，随水参加搅拌机。
对于不溶于水的外加剂，应与适量水泥或砂混合均匀后，再参加搅拌机内。
其它，根据外加剂的掺入时间，减水剂有同掺法、后掺法、分掺法等三种方法。
实践证明，后掺法最好，能充分发挥减水剂的功能。
四、预拌混凝土
在搅拌站〔楼〕生产的、通过运输设备送至使用地点的、交货时为拌合物的混凝土，称为预拌混凝土
混凝土拌合物是指由水泥、砂、石及水拌制的混合料〔水泥砼在尚未凝聚硬化以前〕称为砼拌合物，又称新拌砼〔Freshconcrete〕。
如图6.3.1。
混凝土拌合物
〔一〕、和易性的概念
和易性：
是指砼拌合物能保持其组成成分均匀，不发生分层离析、泌水等现象，适于运输、浇筑、捣实成型等施工作业，并能获得质量均匀、密实的砼的性能。
和易性是一项综合技术性能，包含流动性、粘聚性和保水性三个方面。
：
指砼拌合物在自重或机械振捣力的作用下，能产生流动并均匀密实地充满模型的性能。
反响拌合物的稀稠程度。
〔1〕拌合物太稠，砼难以振捣，易造成内部孔隙；
〔2〕拌合物过稀，会分层离析，影响砼的均匀性。
2、粘聚性：
指砼拌合物内部组分间具有肯定的粘聚力，在运输和浇筑过程中不致发生离析分层现象，而使砼能保持整体均匀的性能。
3、保水性：
指砼拌合物具有肯定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致产生严峻的泌水现象。
4、关系：
互相关联，又互相矛盾。
如：
流动性很大时，往往粘聚性和保水性差。
反之亦然。
粘聚性好，一般保水性较好。
因此，所谓的拌合物和易性良好，就是使这三方面的性能，在某种具体条件下得到统一，到达均为良好的状况。
〔二〕、和易性的测定方法
混凝土拌合物的和易性内涵比拟复杂，难以用一种简单的测定方法和指标来全面恰当得表达。
根据我国现行标准《一般混凝土拌合物性能试验方法》规定，用坍落度和维勃稠度来测定混凝土拌合物的流动性，并辅以直观经验来评定粘聚性和保水性。
1、坍落度试验〔SlumpTest〕
坍落度试验是用标准坍落圆锥筒〔如图6.3.1〕测定，该筒为钢皮制成，高度H=300mm，上口直径d=100mm，下底直径D=200mm，试验时，将圆锥置于平台上，然后将混凝土拌合物分三层装入标准圆锥筒内，每层用弹头棒均匀地捣插25次。
多余试样用镘刀刮平，然后垂直提取圆锥筒，将圆锥筒与混合料排放于平板上，测量筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高差，即为新拌混凝土的坍落度，以mm为单位〔精确至5mm〕。
如图6.3.2。
坍落度筒 混凝土拌合物的坍落度
坍落度越大，流动性越好。
根据混凝土拌合物坍落度S大小，可将混凝土进行如下分级：
T1低塑性砼 S=10～40mm
T2塑性砼 S＝50～90mm
T3流动性砼 S＝100～150mm
T4大流动性砼 S≥160mm
假设S≤10mm则为干硬性砼。
测定坍落度后，观察拌合物的下述性质：
粘聚性：
用捣棒在已坍落的拌合物锥体侧面轻轻敲打，如果锥体逐步下沉，表示粘聚性良好；如果突然倒塌，局部崩裂或石子离析，则为粘聚性不好的表现。
保水性：
当提起坍落度筒后如有较多的稀浆从底部析出，锥体局部的拌合物也因失浆而骨料外露，则说明保水性不好。
如无这种现象，则说明保水性良好。
2、维勃稠度试验〔VebeConsistometerTest〕
维勃稠度试验方法使将坍落度筒放在直径位40mm、高度为200mm圆筒中，圆筒安装在专用的振动台上，如图6.3.3。
按坍落度试验的方法将新拌砼装入坍落度筒内后再拔去坍落筒，并在新拌砼顶上置一透明圆盘。
开动振动台并记录时间，从开始振动至透明圆盘底面被水泥浆布满瞬间止，所经历的实践，以s计〔精确至1s〕，即为新拌砼的维勃稠度值。
维勃稠度仪
根据混凝土拌合物维勃稠度t值大小，可将混凝土进行如下分级：
V0超干硬性砼 t≥31s
V1特干硬性砼 t＝30～21s
V2干硬性砼 t＝20～11s
V3半干硬性砼 t＝10～5s
〔三〕、流动性〔坍落度〕的选择
1.原则
〔1〕结构构件类型及截面尺寸大小。
构件截面尺寸较大时，选用较小的坍落度。
〔2〕结构构件的配筋疏密。
钢筋较疏时，选用较小的坍落度。
〔3〕输送方法及施工捣实方法。
机械振捣时，选用较小的坍落度；人工振捣时，选用较大的坍落度。
根据《混凝土结构工程施工及验收标准》〔GB50204〕规定，混凝土浇注的坍落度宜按表6.3.1选用。
混凝土浇注时的坍落度
工程
结构种类
坍落度〔mm〕
1
根底或地面等的垫层、无配筋的大体积结构〔挡土墙、根底等〕或配筋稀疏的结构
10～30
2
板、梁或大型及中型截面的柱子等
30～50
3
配筋密列的结构〔薄壁、斗仓、筒仓、细柱等
50～70
4
配筋特密的结构
70～90
〔四〕、影响新拌混凝土的和易性的因素
1.水泥浆数量的影响
水泥浆作用为填充骨料空隙，包裹骨料形成润滑层，增加流动性。
砼拌合物保持水灰比不变的情况下，水泥浆用量越多，流动性越大，反之越小。
但水泥浆用量过多，
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