混凝土原材讲义[1]

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1、第一篇混凝土原材料1砂石骨料骨料是混凝土的主要组成材料，占混凝土总体积得3/4左右，在混凝土中起着骨架作用，减少由于胶凝材料在凝结硬化过程中的化学收缩和膨胀，以及干缩和湿胀引起的体积变化。骨料在混凝土中既有技术上的作用，又有经济上的意义。在技术上，骨料的存在使混凝土比单纯水泥浆的体积稳定性更高，耐久性更好；在经济上，它比水泥便宜的多，作为水泥浆的廉价填充材料，使混凝土的材料成本低廉。水工混凝土所用骨料，通常分为天然骨料和人工骨料两种，一般是选用天然砂石料。当工程所在地附近缺少天然砂石料时，可考虑采用人工砂石料。向家坝主体工程采用的是人工骨料。骨料可按粒径分

2、为细骨料(砂)和粗骨料(石子)。通常混凝土用砂的粒径范围为0.16～5.00㎜，大于5㎜的列入粗骨料(石子)范围。1.1砂石骨料的主要性能1.1.1骨料的强度和弹性模量骨料的强度一般要高于混凝土的设计抗压强度。这是因为承载时混凝土中的骨料承受的应力可能大大超过混凝土的抗压强度。骨料强度一般用50×50×50mm立方米的岩石抗压强度(饱水状态)表示。骨料强度与混凝土设计强度的比值一般不小于1.5。骨料的抗压强度，对人工骨料可以测定母岩的强度；但对天然骨料，因岩性较为复杂，强度不易测定和确定。另外岩石的抗压强度试验并不能完全反映骨料在混凝土中的受力情况。混凝土

3、受压时，大量的骨料处于受折、剪的状态。混凝土内各个颗粒接触点的实际应力可能会远远超过所施加标称压应力。所以，为了更接近地反映骨料实际受力情况，常用压碎指标间接地推测其相应的强度。工程中可采用压碎指标进行质量控制。建设部标准和三峡工程标准规定的骨料压碎指标值见表1-1。表1-1骨料压碎指标值骨料种类岩石品种混凝土强度等级压碎指标值(%)JGJ53-2006三峡工程标准碎石沉积岩C60～C40≤10/≤C35≤1616#变质岩或深成的火成岩C60～C40≤12≤16≤C35≤20≤20火成岩C60～C40≤13/≤C35≤30/卵石C60～C40≤12≤12≤

4、C35≤16≤16一般来说骨料的弹性模量越高，混凝土的弹性模量就越高，骨料的弹性模量也影响混凝土的徐变和收缩。骨料的中等或低的强度和弹性模量对维持混凝土的耐久性很重要。如果骨料的弹性模量低变形能力大些，由于湿度和温度原因引起混凝土的体积变形，在水泥浆中产生的应力会低些。因此骨料的可压缩性可减少混凝土的龟裂，刚性骨料会导致周围水泥浆的开裂。应注意，不同骨料的强度和弹性模量之间一般不存在关系。591.1.2骨料的表观密度(颗粒密度)和堆积密度骨料的表观密度反映了骨料本身的坚实性、耐久性和强度。骨料表观密度取决于骨料的组成矿物的密度和空隙的数量。孔隙分为两种类型

5、，一种是与外界相隔绝的封闭孔隙，一种是开启的孔隙，开启孔隙能吸取水分，使骨料饱和。骨料的表观密度(颗粒密度)是指骨料在自然状态下单位体积(包含孔隙)的质量。可按下试计算：r=式中：r—表观密度，单位为kg/m3；G—骨料质量，单位为kg；V—骨料在自然状态下的体积，单位为m3。骨料的表观密度有两种试验方法。一种是以干燥状态骨料的质量和体积测得的表观密度为干密度，一种是以饱和面干状态骨料的质量和体积测得的表观密度为饱和面干密度。后者更适合于水工混凝土的配料计算。饱和面干状态骨料毛细孔中所饱和的水并不参加水泥的水化反应，不影响混凝土拌和物的流动性，可以看作是骨

6、料的组成部分。干燥状态的骨料在拌和物中却要吸收水分达到或接近饱和状态，影响有效水灰比。骨料的堆积密度是骨料在堆积状态下单位体积质量，单位体积中包含了颗粒间的空隙。堆积密度取决于堆积方法(振实方法)以及骨料的颗粒形状和大小分布。不同粒径的颗粒可使小颗粒填充在大颗粒内的孔隙中，增大堆积密度。对于表观密度一定的骨料而言，堆积密度愈大，意味着需要用水泥浆填充的孔隙愈少。骨料堆积密度有堆积密度和紧密密度之分，可用规定的方法进行测定。堆积密度可按下式计算：r0=式中r0—堆积密度，㎏/m3；G—骨料质量，㎏；V—骨料堆积体积，m3。根据骨料的表观密度和堆积密度，可以按

7、下式计算出骨料的孔隙率P：P=(1－r0/r)×100%表1-2普通岩石的孔隙率岩石种类孔隙率(%)砂岩0.0～48.0石英岩1.9～15.1石灰岩0.0～37.6花岗岩0.4～3.81.1.3吸水率和含水率骨料颗粒中存在孔径变化很大的孔隙，最大的孔肉眼可以看到，最小的孔一般比水泥石的凝胶孔大。这些孔有的封闭在骨料内部，有的扩展到颗粒的表面。骨料的多孔性、渗透性和吸水性影响骨料的一些性能，如它和水泥净浆之间的粘结、混凝土的抗冻性以及它的化学稳定性和耐磨性等。骨料的表观密度也取决于孔隙率。普通岩石的孔隙率列于表1-2[1]中。骨料中的毛细孔会吸附水分，其含水

8、状态根据气候条件及堆放位置而不同。图1-1为骨料的4种含水状态。5