混凝土

一 混凝土的組成

混凝土是工程建設的主要材料之一。廣義的混凝土是指由膠凝材料、細骨料(砂)、粗骨料(石)和水按适當比例配制的混合物，經硬化而成的人造石材。但目前建築工程中使用最為廣泛的還是普通混凝土。普通混凝土是由水泥、水、砂、石以及根據需要摻入的各類外加劑與礦物混合材料組成的。

在普通混凝土中，砂、石起骨架作用，稱為骨料，它們在混凝土中起填充作用和抵抗混凝土在凝結硬化過程中的收縮作用。水泥與水形成水泥漿，包裹在骨料表面并填充骨料間的空隙。在硬化前，水泥漿起潤滑作用，賦予拌和物一定的和易性，便于施工；水泥漿硬化後，則将骨料膠結成一個堅實的整體，并具有一定的強度。

二 混凝土的分類

混凝土的品種繁多，它們的性能和用途也各不相同，一般按以下四方面進行分類。

1．按膠結材料分類

(1)無機膠結材料混凝土：水泥混凝土、矽酸鹽混凝土、石膏混凝土、水玻璃氟矽酸鈉混凝土。

(2)有機膠結材料混凝土：瀝青混凝土、硫黃混凝土、聚合物混凝土。

(3)有機無機複合膠結材料混凝土：聚合物水泥混凝土、聚合物浸漬混凝土。

2．按表觀密度分類

(1)特重混凝土：表觀密度大于2600kg／m3，是用特别密實和特别重的骨料制成的，例如重晶石混凝土、鋼屑混凝土等。它們具有防輻射的性能，主要用作原子能工程的屏蔽材料。

(2)重混凝土：表觀密度為1900～2500kg／m3，是用緻密的天然砂、石作為骨料制成的，也稱普通混凝土，主要用于各種承重結構。

(3)輕混凝土：表觀密度在500～1900kg／m3，用火山灰渣、黏土陶粒和陶砂、粉煤灰陶粒和陶砂等輕骨料制成的輕骨料混凝土。表觀密度在500kg／m3，以上的多孔混凝土，包括加氣混凝土和泡沫7昆凝土、大孑L混凝土，其組成中不加或少加細骨料。輕混凝土主要用作結構材料、結構絕熱材料。

(4)特輕混凝土：表觀密度在500kg／m3及以下的多孔混凝土。特輕骨料如膨脹珍珠岩、膨脹蛭石、泡沫塑料等。制成的輕骨料混凝土，主要用作保溫隔熱材料。

3．按混凝土的結構分類

(1)普通結構混凝土：以碎石或卵石、砂、水泥和水制成的混凝土為普通混凝土。

(2)細粒混凝土：由細骨料和膠結材料制成，主要用于制造薄壁構件。

(3)大孔混凝土：由粗骨料和膠結材料制成，骨料外包膠結材料，骨料彼此以點接觸，骨料之間有較大的空隙，主要用于牆體内隔層等填充部位。

(4)多孔混凝土：這種混凝土無粗細骨料，全由磨細的膠結材料和其他粉料加水拌成料漿，用機械方法或化學方法使之形成許多微小的氣泡後再經硬化制成。

4．按用途和施工方法分類

主要有結構混凝土、防水混凝土、隔熱混凝土、耐酸混凝土、裝飾混凝土、纖維混凝土、防輻射混凝土、瀝青混凝土、泵送混凝土、噴射混凝土、高強混凝土、高性能混凝土等。

此外，随着混凝土的發展和工程的需要，還出現了膨脹混凝土、加氣混凝土、纖維混凝土等各種特殊功能的混凝土。

随着混凝土應用範圍的不斷擴大，混凝土的施工機械也在不斷發展。泵送混凝土、商品混凝土以及新的施工工藝給混凝土施工帶很大的方便。 骨料性能對于所配制的混凝土的性能有很大的影響。為了保證混凝土質量，要求骨料具有良好的顆粒形狀和顆粒級配，有害雜質含量少，不與水泥發生有害反應等。

細節一 砂的質量要求

砂按其産源可分天然砂、人工砂。由自然條件作用而形成的，粒徑在5mm以下的岩石顆粒，稱為天然砂。天然砂可為河砂、湖砂、海砂和山砂。人工砂又分機制砂、混合砂。人工砂為經除土處理的機制砂、混合砂的統稱。機制砂是由機械破碎、篩分制成的，粒徑小于4.75mm的岩石顆粒，但不包括軟質岩、風化岩石的顆粒。混合砂是由機制砂和天然砂混合制成的砂。按砂的粒徑可分為粗砂、中砂和細砂，目前是以細度模數來劃分粗砂、中砂和細砂，習慣上仍用平均粒徑來區分，見表2-4。

表2-4砂的分類

粗細程度 細度模數M。 平均粒徑／mm 粗砂

中砂

細砂 3.7～3.1

3.O～2.3

2.2～1.6 O.5以上

O.35～O.5

O.25～O.35 1．顆粒級配

顆粒級配是指砂子中不同粒徑顆粒之間的搭配比例關系。采用同一粒徑的砂子，空隙最大，因此要用粗、細及中間顆粒的砂子合理組合在一起時，才能互相填充使空隙率最小，這種情況就稱為良好級配。良好的級配空隙小，可以降低水泥用量，且提高混凝土的密實度。

為保證混凝土的施工和易性，并節約水泥，較經濟地配制質量合格的混凝土，應選擇顆粒級配好，而且粗細程度适宜的骨料。在砂子用量一定的情況下，最好采用空隙率小而總表面積也小的砂。砂的空隙率小，則混凝土骨架較密實，填充砂子空隙的水泥漿則少；砂總表面積小，包裹砂子表面的水泥漿用量則減少，這就可節約水泥用量。砂的空隙率大小取決于顆粒級配的好壞，而總表面積的大小又取決于砂的粗細程度。當采用同一粒徑砂時，其空隙率較大；兩種不同粒徑砂搭配得當，則空隙率減小；采用多種(粗、中、細或更細)粒徑混合時，空隙率會更小。這樣一級一級顆粒互相填充搭配，若比例适當，就會使砂子空隙達到最小。所指砂子級配好，就是指砂子空隙率較小。砂子的粗細程度影響砂的總表面積，在相同用量條件下，細砂總表面積大，粗砂總表面積小。為了獲得比較小的總表面積，并節約混凝土中水泥用量，應盡量多采用較粗的顆粒。但顆粒過粗，易使混凝土拌和物産生泌水，影響和易性。若砂中粗顆粒過多，中小顆粒搭配又不好，會使砂空隙率增大。因此，砂子粗細程度要與砂的顆粒級配同時考慮。

混凝土用砂按0.630mm篩孔的累計篩餘量可分為三個級配區，見表2—5。砂的顆粒級配應處于表中的任何一個區域内。

表2-5砂顆粒級配區　 級 配 區 篩孔尺寸／mm I區 Ⅱ區 Ⅲ區　 累計篩餘／％ 10.OO

5.OO

2.50

1.25

O.63

O.315

O.16 O

10～O

35～5

65~35

85~71

95~80

100~90 O

10～O

25～O

50~10

70~41

92~70

100~90 O

lO～O

1 5～O

25～O

40～16

85~55

100~90 配制混凝土時宜優先選用Ⅱ區砂。Ⅱ區宜用于強度等級C30～C60及有抗凍、抗滲或其他要求的混凝土；Ⅰ區宜用于強度等級大于C60的混凝土；Ⅲ區宜用于強度等級小于C30的混凝土和建築砂漿。

對于泵送混凝土用砂，宜選用中砂。

2．砂的質量要求

配制混凝土的砂子，要求顆粒堅硬、潔淨，砂中各種有害雜質的含量必須控制在一定範圍之内。所謂有害雜質是指黏土、淤泥、雲母片、輕物質、硫化物、硫酸鹽及有機質等。

砂中黏土、淤泥、雲母片、輕物質、有機質含量超過允許量，則會降低混凝土的強度；硫化物、硫酸鹽含量超過允許值會影響混凝土的耐久性，并引起鋼筋的鏽蝕。所以砂應采用天然砂，砂的質量要求可參見表2—6。

表2—6砂的質量要求 質量 項 目 質量指标 含泥量(按　 ≥C30 ≤3.O重量計)／％ 混凝 <C30 ≤5.O 泥塊含量土強度　　(按重量等級 ≥C30 ≤1.O計)／％　 <C30 ≤2.O　 雲母含量(按重量計)／％ ≤2.O　 輕物質含量(按重量計)／％ ≤1.O

有害物質 硫化物及硫酸鹽含量(折算成

S03按重量計)／％

≤1.O限量

有機質含量(用比色法試驗)

顔色不應深于标準色，如

深于标準色，則應按水泥膠

砂強度試驗方法，進行強度

對比試驗，抗壓強度比不應

低于O.95

堅固性

混凝

土所處

的環境 在嚴寒及寒冷地區室外

使用并經常處于潮濕或幹

濕交替狀态下的混凝土

循環後重量

損失／％

≤8

　條件

其他條件下使用的混凝土　

≤lO

3．砂的驗收

生産單位應按批對産品進行質量檢驗。在正常情況下，機械化集中生産的天然砂，以400m3或600t為一檢驗批。人工分散生産的，以200m3或300t為一檢驗批。不足上述規定者也以一批檢驗。每批至少應進行顆粒級配和含泥量檢驗。如為海砂，還應檢驗其氯鹽含量。在發現砂的質量有明顯變化時，應按其變化情況，随時進行取樣檢驗。砂産量比較大，而産品質量比較穩定時，可進行定期的檢驗。在新産源開發前，應對産品按有關要求進行全面檢驗。

砂的使用單位的質量檢測報告内容應包括：委托單位；樣品編号；工程名稱；樣品産地和名稱；代表數量；檢測條件；檢測依據；檢測項目；檢測結果；結論等。

砂的數量驗收，可按重量或體積計算。測定重量可用汽車地量衡或船舶吃水線為依據。測定體積可按車皮或船的容積為依據。用其他小型工具運輸時，可按量方确定。

4．砂的運輸和堆放

砂在運輸、裝卸和堆放過程中，應防止離析和混入雜質，并應按産地、種類和規格分别堆放。

細節二 石子的質量要求

由天然岩石或卵石經破碎、篩分而得的，粒徑在5mm以上的岩石顆粒稱為粗骨料，即石子。石子有天然卵石和人工碎石兩種。卵石(礫石)根據産源可分為河卵石、海卵石及山卵石三種。山卵石雜質含量多，使用時需沖洗；海卵石中常混有不堅固的貝殼；河卵石表面光滑，少棱角，比較潔淨，基本具天然級配，且産地分布廣，是普通混凝土常用的粗骨料。碎石是由天然岩石或卵石經破碎、篩分而得的粒徑大于5mm的岩石顆粒，表面粗糙且帶棱角，與水泥石黏結比較牢固，也是普通混凝土特别是高強混凝土的首選骨料。

1．石子的顆粒級配

碎石應為由天然岩石或卵石經破碎、篩分而得的粒徑大于5mm的岩石顆粒；混凝土用的卵石或碎石粒徑的上限，稱為該粒徑的最大粒徑。石子粒徑大，其表面積随之減少。因此保證一定厚度的潤滑層所需的水泥砂漿的數量也相應減少，所以石子最大粒徑在條件許可下，應盡量選用大一些的。但石子粒徑的選用，取決于構件截面尺寸和配筋的疏密。石子最大顆粒尺寸不得超過結構截面最小尺寸的1／4，同時不得大于鋼筋最小淨距的3／4，對闆類構件不得超過闆厚的1／2。

石子在混凝土中使用，也要有較好的級配。一般在工程上使用，要求連續粒級為5～40mm，其上限稱為該類石子的最大粒徑。

石子的最大粒徑，是以能順利施工和保證構件質量來确定的。規範中規定石子的最大粒徑不得超過結構斷面最小尺寸的1／4，同時又不得大于鋼筋間的最小淨距的3／4。混凝土實心闆允許采用石子的最大粒徑為1／2闆厚，但最大粒徑又不得超過50mm。因此，小、薄的構件可以選用連續粒級為5～20mm類的“中石子”；空心闆等可用5～12mm的“小石子”。

2．石子的質量要求

(1)對針、片狀顆粒的限制 所謂針狀顆粒是指顆粒的長度大于該顆粒粒級的平均粒徑2.4倍的石子；而石子的厚度小于平均粒徑的40％時，稱為片狀石子。平均粒徑是指該粒級的上下限粒徑的平均值，如5～40mm，其平均粒徑為22.5mm。由于針、片狀石子在混凝土骨料結合中不利于配合，所以根據混凝土強度的高低，含量有所限制。碎石或卵石中針、片狀顆粒含量應符合表2—7的規定。

表2-7石中針、片狀顆粒含量混凝土強度等級 ≥C30 <C30針、片狀顆粒含量(按重量計)／％ ≤15 ≤25 (2)對含泥量的限制 對高于或等于C30強度的混凝土，及有抗凍、抗滲要求的混凝土，其所用石子的含泥量不大于1％；低于C30強度的混凝土，其所用石子的含泥量不大于2％。卵石應為由自然條件作用而形成的粒徑大于5mm的岩石顆粒。

碎石或卵石中含泥量、泥塊含量限值應符合表2—8的規定。

表2-8石中含泥量、泥塊含量限值 混凝土強度等級 ≥C30 <C30 含泥量(按重量計)／％

泥塊含量(按重量計)／％ ≤1.O

≤O.5 ≤2.O

≤O.7 (3)對有害物質含量的限制 碎石或卵石中有害物質含量限值應符合表2—9的規定。

表2-9石中有害物質含量限值 項 目 質量指标 硫化物及硫酸鹽含量(折算成so。，按

重量計)／％ ≤1.O

卵石中有機質含量(用比色法試驗)

顔色應不深于标準色，如深于标準

色，則應配制成混凝土進行強度對比試

驗，抗壓強度比應不低于0.95 (4)對無定形二氧化矽含量的限制 當懷疑碎石或卵石中因含有無定形二氧化矽而可能引起堿一骨料反應時，應根據混凝土結構或構件的使用條件，進行專門試驗，以确定是否可用。

3．石子的驗收

石子的驗收按《普通混凝土用碎石或卵石質量标準及檢驗方法》中的規定進行。購貨單位應按同産地同規格分批驗收。用大型工具(如火車、貨船或汽車)運輸的，以400m3或600t為一驗收批。用小型工具(如馬車等)運輸的，以200m3或300t為一驗收批。不足上述數量者以一批論。生産廠家和供貨單位應提供産品合格證及質量檢驗報告。

每驗收批至少應進行顆粒級配、含泥量、泥塊含量及針、片狀顆粒含量檢驗。對重要工程或特殊工程應根據工程要求增加檢測項目。對其他指标的合格性有懷疑時應予檢驗。當質量比較穩定、進料量又較大時，可定期檢驗。

當使用新産源的石子時，應由生産廠家或供貨單位按質量要求進行全面檢驗。

石子的使用單位的質量檢測報告内容應包括：委托單位、樣品編号、工程名稱、樣品産地、類别、代表數量、檢測依據、檢測條件、檢測項目、檢測結果、結論等。

4．石子的運輸和堆放

碎石或卵石在運輸、裝卸和堆放過程中，應防止顆粒離析和混入雜質，并應按産地、種類和規格分别堆放。堆料高度不宜超過5m，但對單粒級或最大粒徑不超過20mm的連續粒級，堆料高度可以增加到10m。

細節三 水的質量要求

水是混凝土的主要組成材料之一。混凝土用水按水源可分為飲用水、地表水、地下水、海水、生活污水和工業廢水等。符合國家标準的飲用水，可拌制各種混凝土。地表水首次使用前，應按《混凝土拌和用水标準》(JGJ 63—2006)規定進行檢驗，合格後方可使用。

(1)拌和用水所含物質拌和用水所含物質對混凝土、鋼筋混凝土和預應力混凝土不應産生以下有害作用。

①影響混凝土的和易性及凝結。

②有損于混凝土強度發展。

③降低混凝土的耐久性、加快鋼筋腐蝕及導緻預應力鋼筋脆斷。SO4

④污染混凝土表面。

(2)凝結時間 用待檢驗水和蒸餾水(或符合國家标準的生活飲用水)試驗所得的水泥初凝時問差及終凝時間差均不得大于30min，其初凝和終凝時間尚應符合水泥國家标準的規定。

(3)抗壓強度 用待檢驗水配制的水泥砂漿或混凝土的28d抗壓強度(若有早期抗壓強度要求時需增加7d抗壓強度)不得低于用蒸餾水(或符合國家标準的生活飲用水)拌制的對應砂漿或混凝土抗壓強度的90％。

(4)水的pH值及物質含量限值 水的pH值、不溶物、可溶物、氯化物、硫酸鹽、硫化物的含量應符合表2—10的規定。

表2-10混凝土拌和用水的物質含量限值 項 目預應力混凝土鋼筋混凝土素混凝土pH值

不溶物／(mg／L)

可溶物／(mg／L)

氯化物(以CL-計)／(mg／L)

硫酸鹽(以SO4計)／(mg／L)

硫化物(以SO2-計)／(mg／L) >4

<2000

<2000

<500

<600

<100 >4

<2000

<5000

<1200

<2700

—— >4

<5000

<10000

<3500

<2700

—— 注：使用鋼絲或經熱處理鋼筋的預應力混凝土氯化物含量不得超過350mg／L。

12表示1-2cm碎石，13表示1-3cm碎石，24表示2-4cm碎石，如果是橋涵用的，碎石的規格在橋涵施工技術規範裡面能找到。如果是瀝青類路面用的在瀝青路面施工技術規範裡面有。

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