普通混凝土的组成及性能.

模块5 普通混凝土的组成及性能

一、教学要求

1.知识要求

（1）混凝土的含义、分类；

（2）混凝土组成材料的作用；

（3）水泥强度等级的选择；

（4）粗、细集料的含义和种类；

（5）集料粗细程度和颗粒级配的含义和表示方法；

（6）针、片状颗粒对混凝土质量的影响；

（7）粗集料强度的表示方法；

（8）混凝土拌合用水的基本要求；

（9）混凝土外加剂的含义和分类，减水剂的含义、作用机理和常用品种，早强剂的含义和种类，泵送剂的含义和特点；

（10）普通混凝土的和易性（流动性、黏聚性、保水性）的含义、测定方法和影响因素，恒定用水量法则的含义；

（11）混凝土抗压强度试验方法、强度等级和影响因素；

（12）混凝土耐久性的含义和内容，碱-集料反应产生的条件与防止措施。

2.技能要求

（1）能根据筛分结果，正确评定细集料的粗细程度和颗粒级配；

（2）能合理选择粗集料的最大粒径；

（3）能对普通混凝土拌合物的坍落度进行选择和调整；

（4）会混凝土非标试件强度值的换算，能正确运用混凝土强度公式，能采用合理措施提高混凝土的强度；

（5）能合理采用提高混凝土耐久性的具体措施。

3.素质要求

（1）培养学生严谨科学的工作和学习态度；

（2）培养学生的安全和团队意识。

二、重点难点

1.教学重点

（1）砂的筛分与细度模数；

（2）普通混凝土的和易性、强度、耐久性等性质；

（3）混凝土强度的影响因素

（4）减水剂的含义与应用。

2.教学难点

（1）集料级配；

（2）砂的筛分试验与细度模数的计算和级配评定；

（3）减水剂的作用机理。

三、教学设计

【参见：学习情境教学设计（模块5）】

四、教学评价

通过理论考试和校内实验操作、企业实践见习、在线学习记录、课堂学习状态等考查，采取学生讨论和教师评价相结合的方式对学生进行考核，重点评价学生对建筑材料基础知识的掌握情况和对建筑材料综合应用的相关技能。

五、教学内容

第1讲普通混凝土用的水泥和集料

混凝土，过去简称“砼”，是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料。

普通混凝土是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料，与水（可选择添加剂和矿物掺合料）按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而成的人造石材。

混凝土原料丰富、价格低廉、生产工艺简单、抗压强度高、耐久性能好、强度等级范围宽，在土木工程中广为使用。但也存在自重大、养护周期长、抗拉强度低、导热系数大、生产周期长、变形能力差、易出现裂缝等缺点。

◆混凝土的分类：

按胶结材料分：水泥混凝土、沥青混凝土、石膏混凝土、聚合物混凝土等。

按体积密度分：重混凝土(ρ0＞2800kg/m³)、普通混凝土(ρ0=2000-2800kg/m³)、轻混凝土(ρ0＜1950kg/m³) 。

按强度等级分：普通混凝土(f c＜60MPa)、高强混凝土(f c=60-100MPa)、超高强混凝土(f c ＞100MPa)。

按用途分：结构混凝土、水工混凝土、特种混凝土(耐热、耐酸、耐碱、防水、防辐射等)。

按施工方法分：预拌混凝土、泵送混凝土、碾压混凝土、喷射混凝土等。

◆普通混凝土的基本组成材料是胶凝材料、粗集料(石子)、细集料(砂)和水。胶凝材料是混凝土中水泥和掺合料的总称。

砂、石在混凝土中起骨架作用，称为集料（骨料）。

胶凝材料和水形成灰浆，包裹在粗细集料表面并填充集料间的空隙。

灰浆在硬化前起润滑作用，赋予混凝土拌和物良好的工作性能，便于施工；硬化后起胶结作用，把集料胶结在一起成为坚硬的整体。

1 胶凝材料(水泥)

水泥是混凝土中最重要的组成材料且价格较高。因此正确选择水泥品种直接关系混凝土的耐久性和经济性。

(1)水泥品种的选择

配制混凝土时，应根据工程特点、工程所处环境及施工要求进行合理选择。

（2）强度等级的选择

水泥强度等级应与混凝土的设计强度等级相适应。原则上是高强度等级的水泥配制高强度的混凝土，反之亦反。一般以水泥强度（以MPa为单位）为混凝土强度等级的1.5～2.0倍较适宜，高强度混凝土可取0.9 ～1.5倍。

●若用低强度等级水泥配制高强度等级混凝土：会因水泥用量过多而使混凝土收缩大且不经济；

●若用高强度等级水泥配制低强度等级混凝土：会因水泥用量过少而影响混凝土拌和物的和易性及密实性，使混凝土的强度及耐久性降低。

2 集料

普通混凝土集料分为细集料（砂）和粗集料（石子）

2.1 细集料（砂）

普通混凝土的细集料通常采用砂，砂按产源分为天然砂和机制砂。

◆天然砂是指自然形成，经人工开采和筛分制成的粒径＜4.75 mm的岩石颗粒，包括河砂、湖砂、山砂和淡化海砂，但不包括软质、风化的岩石颗粒。

◆机制砂是指经出土处理，由机械破碎、筛分制成的粒径＜4.75 mm的矿石、矿山尾料和工业废渣颗粒，但不包括软质、风化的颗粒，俗称“人工砂”。

国标规定，砂按细度模数（M x）大小分为粗、中、细三种规格；按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。

砂的技术要求如下：

(1)砂的粗细程度与颗粒级配

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，通常有粗、中、细之分。

●相同用砂量条件下，细砂总表面积大，粗砂总表面积较小。

●在混凝土中砂子表面需要水泥浆包裹，以赋予其流动性和黏结强度，砂的总表面积越大则包裹沙粒表面所需水泥浆就越多，因此用粗砂配制混凝土比细砂要少用水泥。

●砂的颗粒级配指砂中不同颗粒相互搭配的比例情况。

如图5-2所示，用同一粒径的砂搭配，空隙率最大[图（a）]；用两种粒径的砂搭配，空隙率较小[图（b）]；多种粒径的砂搭配，空隙率更小[图（c）]。