1、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
2、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
3、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 P 26,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
4、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1、2 、 3 、 4 、 5 、 6，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,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
5、种规格，其细度模数分别为： 粗砂：3.73.1； 中砂：3.02.3； 细砂：2.21.6。特细砂：1.50.7,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(JGJ522006),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
6、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。),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3.02.3。 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
7、，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）m的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒径小于80（
8、75）m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）m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),表1.5 人工砂的石粉含量和泥块含量(JGJ522006),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（JGJ 522006）,砂的
9、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(JGJ 522006),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
10、裹着一层水膜，引起砂体积增大。当砂的含水率为时，其体积最大而堆积密度最小，砂的体积可增加2030。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
11、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）
12、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170 kg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
13、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14，且不得大于钢筋间最小净距的34。对于混凝土实心板，骨料的最大粒径不宜超过板厚的12，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
14、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些。最大粒径的选用，除了受结构上诸因素的限制外，还受搅拌机以及输送管道等条件的限制。,(2)颗粒级配 骨料级配是指骨料中不同粒径颗粒的组配情况。粗骨料的颗粒级配分连续粒级和单粒粒级。粗骨料颗粒级配好坏的判定也是通过筛分析法进行的。据国家标准，建筑用卵石、碎石的颗粒级配应符合表1.8的规定。,表1.8 建筑用卵石、碎石的颗粒级配(JGJ 522006),颗粒级配,颗粒级配对于混凝土的强度、质量、和易性、节约水泥等都具有重要意义。石子的连续级配及间断级配一般由各种单粒级组合为所要求的级配。单粒级也可与连续级配混合使用，以改善级配或配成较大粒
15、度的连续级配。 骨料级配良好的标准是什么？骨料级配良好的标准是骨料的空隙率和总表面积均较小。使用良好级配的骨料，不仅所需水泥浆量较少，经济性好，而且还可提高混凝土的和易性、密实度和强度。,粗骨料中含泥量是指粒径小于80（75）m的颗粒含量；泥块含量是指原粒径大于5（4.75）mm，经水浸洗、手捏后小于2.5（2.36）mm的颗粒含量。粗骨料中含泥量和泥块含量应符合表1.9的规定。,1.2.2 含泥量和泥块含量,表1.9 含泥量和泥块含量(JGJ 522006),砂、石中的粘土、淤泥、细屑等粉状杂质及泥块对混凝土的性质有哪些影响,砂、石中的粘土、淤泥、细屑等粉状杂质含量增多，为保证拌合料的流动性
16、，将使混凝土的拌合用水量（）增大，即增大，粘土等粉状物还降低水泥石与砂、石间的界面粘结强度，从而导致混凝土的强度和耐久性降低，变形增大；若保持强度不降低，必须增加水泥用量，但这将使混凝土的变形增大。,砂、石中的粘土、淤泥、细屑等粉状杂质及泥块对混凝土的性质有哪些影响,泥块对混凝土性能的影响与上述粉状物的影响基本相同，但对强度和耐久性的影响程度更大。粘土、淤泥、细屑等粉状杂质本身强度极低，且总表面积很大，因此包裹其表面所需的水泥浆量增加，造成混凝土的流动性降低且大大降低了水泥石与砂、石间的界面粘结强度。,卵石和碎石颗粒的长度大于该颗粒所属相应粒级的平均粒径2.4倍者为针状颗粒；厚度小于平均粒径0
17、.4倍者为片状颗粒(平均粒径指该粒级上、下限粒径的平均值)。针片状颗粒易折断，且会增大骨料的空隙率和总表面积，使混凝土拌合物的和易性、强度、耐久性降低。其含量应符合表1.10的规定。,1.2.3 针片状颗粒含量,表1.10 针片状颗粒含量(JGJ 522006),卵石和碎石中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物。卵石和碎石中如含有有机物、硫化物及硫酸盐，其含量应符合表1.11的规定。,1.2.4 有害物质,表1.11 碎石或卵石有害物质含量（JGJ 522006）,坚固性是指卵石、碎石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。采用硫酸钠溶液法进行试验，卵石和碎石经5次循
18、环后，其质量损失应符合表1.12的规定。,1.2.5 坚固性,表1.12碎石或卵石坚固性指标(JGJ 522006),(1)岩石抗压强度 岩石抗压强度是将母岩制成50mm50mm 50mm的立方体试件或50mm50mm的圆柱体试件，测得的其在饱和水状态下的抗压强度值。岩石抗压强度应比所配制的混凝土强度至少高20%。,1.2.6 强度,(2)压碎指标 压碎指标表示石子抵抗压碎的能力，以间接地推测其相应的强度，其值越小，说明强度越高。碎石和卵石的压碎指标应符合标准规定。,碎石和卵石的表观密度、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
19、小于47%。,1.2.7 表观密度、堆积密度、空隙率,经碱集料反应试验后，由卵石、碎石制备的试件无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定的试验龄期的膨胀率应小于0.10%。,1.2.8 碱集料反应,限制砂、石中活性氧化硅的含量,混凝土用砂、石必须限制其中活性氧化硅的含量，因为砂、石中的活性氧化硅会与水泥或混凝土中的碱产生碱骨料反应。该反应的结果是在骨料表面生成一种复杂的碱一硅酸凝胶，在潮湿条件下由于凝胶吸水而产生很大的体积膨胀将硬化混凝土的水泥石与骨料界面胀裂，使混凝土的强度、耐久性等下降。碱骨料反应往往需几年、甚至十几年以上才表现出来。故需限制砂、石中的活性氧化硅的含量。,小例题,1.5、骨料中
20、含杂质较多时，将降低混凝土的强度1.6配制混凝土用砂、石应尽量使总表面积小些、总空隙率小些 1.7石子级配中，空隙率最小的是单粒粒级（错）1.8针状颗粒是指颗粒长度大于该颗粒所属相应粒级的平均粒径2.4倍者,小例题,1.9建筑工程用配合比设计，其所用砂石骨料的含水状态为（B）状态 A：全干；B：气干（含水量和大气湿度相等）；C：饱和面干；D：湿润。1.10、公称粒径（A）5.0mm的骨料称粗骨料。 A.大于 B.小于 C.等于 D.大于或等于,小例题,1.11、砂的含泥量是指砂中公称粒径小于（A）颗粒的含量。 A.80um B.70um C.60um D.45um1.12、岩石的抗压强度应比所
21、配制的混凝土强度至少 高（A）。 A.20% B.30% C.40% D.50%,小例题,1.13、进行砂、石试验时所用烘箱，其温度应控制在 （A）范围内。 A.1055 B.1005 C.10510 D.10010,对混凝土用水的质量要求：不得影响混凝土的和易性及凝结；不得有损于混凝土强度的发展；不得降低混凝土的耐久性，加快钢筋锈蚀及导致预应力钢筋脆断；不得污染混凝土表面。混凝土拌和用水标准(JGJ 631989)对混凝土用水提出了具体的质量要求。,1.3 混凝土用水 ( P47 ),用待检水和蒸馏水试验所得的水泥初凝时间差和终凝时间差均不得大于30min,其初凝和终凝时间应符合水泥国家标准
22、的规定。用待检水配制的水泥砂浆或混凝土的28d抗压强度不得低于用蒸馏水拌制的对应水泥砂浆或混凝土的28d抗压强度的90% 。PH值和其他有害物质含量符合标准限值规定。水质检验水样不应少于5L,用于测定水泥凝结时间和胶砂强度的水样不应少于3L。,1.3 混凝土用水,不宜用海水拌制混凝土,用海水拌制混凝土时，由于海水中含有较多硫酸盐（SO42 约2400g），混凝土的凝结速度加快，早期强度提高，但天及后期强度下降（28强度约降低10），同时抗渗性和抗冻性也下降。当硫酸盐的含量较高时，还可能对水泥石造成腐蚀。同时，海水中含有大量氯盐（C 约15000gL），对混凝土中钢筋有加速锈蚀作用，因此对于钢筋混凝土和预应力混凝土结构，不得采用海水拌制混凝土。对有饰面要求的混凝土，也不得采用海水拌制，因为海水中含有大量的氯盐、镁盐和硫酸盐，混凝土表面会产生盐析而影响装饰效果。,
