水泥工艺学第11章混凝土组成材料
水泥混凝土的组成及粒料的级配
水泥混凝土的組成及粒料的级配水泥混凝土是我们生活中经常接触到的一种建筑材料，从城市街道到家里的地板、墙壁，甚至桥梁，都是它的“杰作”。
但你知道水泥混凝土是怎么做出来的吗？这可不是简单的把水泥倒在一起加水那么简单哦，里面可是有着讲究的配比和组合。
今天我们就来聊聊水泥混凝土的组成和粒料的级配，说实话，这两个东西听起来可能有点“高大上”，但其实也没那么难懂，咱们一步步地来搞明白。
水泥混凝土的基础组成就是水泥、砂、石和水。
看，听着简单吧？但要是你真想搞明白它们每个的角色，那就得稍微费点脑筋了。
水泥，顾名思义就是“粘合剂”，它的主要作用就是把砂、石这两样东西“粘”在一起。
好比是，你在做拼图时需要胶水，而水泥就是那个让这些小块石子、沙子牢牢“粘”在一起的角色。
水泥质量好坏直接影响到混凝土的强度，想想看，如果水泥像是泡沫一样松软，那怎么能承得起车来回碾压？然后是砂子。
砂子不像水泥那样能直接让东西“粘”住，它的作用更多的是填充和调整混凝土的密实性。
如果说水泥是胶水，那砂子就像是拼图中填缝的小颗粒，没有它，拼图的缝隙就没法填满。
砂子的大小也是有讲究的，太细了，混凝土可能会太密实，影响透水性；太粗了，混凝土就可能会变得不够结实，容易开裂，想想看，一个松松垮垮的拼图，谁敢在上面走路？接下来说说石子，或者叫骨料。
它可是水泥混凝土里最重要的一部分，是混凝土坚固的“骨架”。
没有了石子，混凝土就像是没了骨架的肉体，根本支撑不起重物。
石子也是分大小的，一般来说，越大的石子混凝土越耐用，但要注意，石子太大了，混凝土的流动性也会受影响，做起活来就不太好操作，像做粘土一样，怎么揉都不成形。
而石子太小，混凝土的强度又会下降，就像你想要用木头拼桌子，木条太细，根本支撑不了重的东西。
水嘛，水可真是个神奇的东西。
在混凝土里，它起到的是“反应”的作用。
水泥和水混合后会发生化学反应，水泥会被水激活，形成硬化的水泥浆，把沙子和石子包裹起来，进而形成坚固的混凝土。
混凝土的组成及特点分析
混凝土的组成及特点分析混凝土是一种常用的建筑材料，广泛应用于各类建筑工程中。
它的组成和特点对于了解其性能和适用范围至关重要。
本文将对混凝土的组成和特点进行详细分析。
一、混凝土的组成混凝土主要由水泥、骨料、粉料和外加剂组成。
下面分别对这些组成部分进行介绍。
1. 水泥水泥是混凝土中的胶凝材料，起到粘结骨料和粉料的作用。
常见的水泥有硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥等。
水泥的品种和用量直接影响混凝土的强度和耐久性。
2. 骨料骨料是混凝土的主要填充物，承受着混凝土中大部分的载荷。
骨料主要分为粗骨料和细骨料两种。
粗骨料一般由千斤顶石、碎石或者砂石组成，用来增加混凝土的强度和稳定性；细骨料一般由砂子和开采的细石子组成，用来填充骨料间的空隙。
3. 粉料粉料是混凝土中的细颗粒物质，主要由水泥和对固体骨料表面的包裹物进行细磨加工得到。
粉料起到填充和增加混凝土的流动性的作用。
常见的粉料有矿物粉、矿渣粉和粉煤灰等。
4. 外加剂外加剂是为了改善混凝土的性能而添加的辅助物质。
常见的外加剂有减水剂、增稠剂、着色剂、防水剂等。
外加剂能够改善混凝土的可塑性、流动性、耐久性和抗渗性等特性。
二、混凝土的特点混凝土作为一种建筑材料，具有以下几个显著的特点：1. 塑性和可塑性：混凝土在施工初期具有较好的可塑性，可以通过加水和振捣等方式获得所需形状。
这种可塑性使得混凝土能够适应各种复杂的建筑结构，实现多样化的设计效果。
2. 强度和耐久性：混凝土具有很高的抗压强度，能够承受较大的荷载。
同时，混凝土还具有良好的耐久性，能够抵御自然环境和化学腐蚀的侵蚀，保证建筑物的使用寿命。
3. 吸声和隔热性：混凝土的结构致密，具有很好的隔声和隔热性能。
它可以降低外界噪音的传递，提供良好的室内环境。
同时，混凝土还能够减少能量的传递，实现节能效果。
4. 可塑性和可修复性：混凝土在施工时能够借助模板和成型工艺实现各种复杂的构形。
此外，混凝土还具有良好的修复性，可以通过重补和补缺等方式修复损坏或老化的结构。
混凝土的组成材料
混凝土的组成材料
混凝土是由水泥、骨料（粗骨料和细骨料）、矿物掺合料和水按一定的比例配制而成的人造石材。
下面将详细介绍混凝土的组成材料。
1. 水泥：水泥是混凝土的胶凝材料，其主要成分为硅酸盐、铝酸盐和石膏。
水泥在与水混合后会发生水化反应，形成胶状物质，使混凝土具有粘结力并硬化成强度较高的石材。
2. 骨料：骨料是混凝土的主要填充物，可分为粗骨料和细骨料。
常用的粗骨料有砂（河砂、山砂）、石子（石英石、花岗岩、石灰石等）等。
粗骨料的主要作用是提供混凝土的强度和稳定性。
3. 矿物掺合料：矿物掺合料是指在混凝土配制中使用的非金属矿产物质，常见的有粉煤灰、矿渣粉、石灰石粉等。
掺入适量的矿物掺合料可以改善混凝土的工作性能、减少裂缝和收缩，提高其耐久性和抗渗性能。
4. 水：水是混凝土的溶剂，通过溶解水泥中的化学物质来促使水泥发生水化反应。
水的用量应根据混凝土设计强度和工作性能来确定，过多或过少都会影响混凝土的质量。
除了上述主要组成材料外，还可以加入一些辅助材料来改善混凝土的性能，如减水剂、增稠剂、防水剂、增强剂等。
减水剂可以降低混凝土的水灰比，提高混凝土的流动性和工作性能；增稠剂可使混凝土变得粘稠，适用于施工垂直或高度悬挂的部
位；防水剂可以提高混凝土的抗渗性能；增强剂可增加混凝土的抗压强度和抗裂性能。
综上所述，混凝土的主要组成材料包括水泥、骨料、矿物掺合料和水。
这些材料按一定的比例配制，经过搅拌、浇筑和养护等工艺过程，最终形成坚固耐用的混凝土。
在实际应用中，还可以加入辅助材料来满足特定的工程需求。
《混凝土组成材料》PPT课件
4.1.1 水泥
1、作用 2、选用：
──胶结（硬化前）、润滑（硬化后）
水泥品种
水泥标号
判断:为保证混凝土质量，施工中应尽可能的 选择高标号的水泥（ ） 水泥的用量越多，混凝土的质量越好（ ）
5
4.1.2 集料
6Байду номын сангаас
4.1.2.1 集料的分类
细 集 料
集
天然砂 人工砂
料
粗 集 料
碎石
卵石
7
4.1.2.2 集料的技术性质
A. 砂的颗粒级配及粗细程度
砂的细度模数
Mx
A2
A3
A4 A5 100 A1
A6
5A1
砂子分级 特细砂 细砂 中砂 粗砂 细度模数 0.7～1.5 1.6～2.2 2.3～3.0 3.1～3.7
13
4.1.2.2 集料的技术性质
一、颗粒级配、粗细程度
B. 石子的颗粒级配及粗细程度
石子筛分试验
B.表面特征 —— 粗糙、光滑
骨料品种 性质 形状
表面特征 与水泥粘结
砼拌合物
砼强度
碎石 取决于母岩
棱角形 粗糙
好 流动性差 难捣实
稍高
卵石 坚固,密实
鹅卵形 光滑 差 流动性好 易密实 稍低
21
4.1.2.2 集料的技术性质 三.骨料强度
作用： 保证混凝土强度 检测： 抗压强度 —— 立方体、圆柱体试件
所谓奇迹——就是你修房子时能在十年前，想 到十年后的事情。
30
4.1.3 水
1、作用 ①使拌合物具有流动性； ②与水泥水化，使砼结硬。
2、要求 ──不含有害杂质 3、可用的水
自来水、洁净的天然水 4、水质有疑问时：强度对比试验
普通混凝土的组成材料
普通混凝土的组成材料混凝土是一种常见的建筑材料，它由水泥、砂、骨料和水等组成。
水泥是混凝土的胶凝材料，砂和骨料是混凝土的骨料材料，水是混凝土的流动性调节剂。
这些材料共同构成了普通混凝土的组成部分。
首先，水泥是混凝土的重要组成部分。
水泥是一种粉状物质，主要由石灰石、粘土等矿物经煅烧后磨成的粉末。
在混凝土中，水泥起着胶凝作用，能够将砂、骨料等颗粒粘结在一起，形成坚固的结构。
同时，水泥还能够与水发生化学反应，生成水化硅酸钙胶凝体，使混凝土获得一定的强度和硬度。
其次，砂是混凝土中的另一个重要组成部分。
砂是一种颗粒较细的颗粒材料，其主要成分是硅酸盐矿物。
在混凝土中，砂起着填充作用，能够填充水泥颗粒之间的空隙，增加混凝土的密实性和均匀性。
同时，砂还能够提高混凝土的抗压强度和耐久性，使混凝土更加坚固耐用。
另外，骨料是混凝土中的另一重要组成部分。
骨料是一种颗粒较大的颗粒材料，其主要成分是石子、碎石等。
在混凝土中，骨料起着支撑和增强作用，能够增加混凝土的抗拉强度和抗冲击性能。
同时，骨料还能够改善混凝土的工作性能，使混凝土更易于施工和成型。
最后，水是混凝土中不可或缺的组成部分。
水在混凝土中起着溶解和流动的作用，能够将水泥、砂、骨料等颗粒粘结在一起，形成坚固的混凝土结构。
同时，水还能够调节混凝土的流动性和粘稠度，使混凝土更易于施工和成型。
综上所述，普通混凝土的组成材料主要包括水泥、砂、骨料和水等。
这些材料共同作用，构成了混凝土的坚固结构和优良性能。
混凝土作为一种常见的建筑材料，在建筑工程中有着广泛的应用，为人们的生活和工作提供了便利和保障。
水泥混凝土混凝土组成材料
0
＜0.5
Ⅲ类 ＜1.5
＜0.7
四、 粗集料
3、针片状颗粒含量
针状颗粒是指颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者； 片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径0.4倍者。 针片状颗粒不仅本身容易折断，而且会增加骨料的空隙率，使拌合
物和易性变差，强度降低。
碎石、卵石针片状颗粒含量
项目 针、片状颗粒（%）（质量计）
1.大体积混凝土工程； 2.有腐蚀作用和水压力作用工程。
1.一般地上、地下和水中工程；2.有硫 酸盐腐蚀的工程；3.大体积混凝土工程 ；4.有耐热要求的工程；5.有蒸汽养护 工程
1.要求早强高的工程； 2.有耐冻性要求 的工程。
火山灰水泥PP
除不适于耐热要求的工程外，其他与矿 渣水泥系统。
1.同矿渣水泥； 2.干热地区和耐磨性要求较高的工程。
≥ 1400 火成岩、变质岩、水成岩分别应不小于80、60、30
碱集料反应
经碱集料反应试验后，试件无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定试验龄期 的膨胀率应小于0.10%
a) 混凝土拌合和养护用水按水源不同分为饮用水、地表水、地 下水和经适当处理的工业用水。
b) 拌制和养护混凝土宜采用饮用水，当采用其它来源水时，应 符合《混凝土拌合用水标准》的相关规定。
5、砂率
砂的质量与砂、石总质量比 。
Ⅰ区砂：粗砂，配制砼进比Ⅱ区采用较大的砂率，原因：内磨擦角阻力较大，
保水性差，不易捣成型。
Ⅱ区砂：中砂和部分偏粗的砂组成，宜优先选用配制不同强度等级的混凝土。
Ⅲ区砂：细砂和部分偏细的砂组成，配制砼进比Ⅱ区采用较小的砂率，因为新
拌砼粘性略大，比较细软，易捣成型。 级配较细，比表面积大，对新拌混凝土
混凝土材料组成及作用原理
混凝土材料组成及作用原理一、引言混凝土是建筑工程中常用的一种材料，其用途广泛，可以用于建造桥梁、道路、房屋等各种建筑结构。
混凝土由水泥、砂、石子和水等材料组成，通过加水混合，形成一种具有可塑性的材料。
混凝土材料的组成和作用原理对于混凝土的性能有着重要影响。
本文将从混凝土材料的组成及其作用原理进行详细介绍。
二、混凝土材料组成1. 水泥水泥是混凝土中最重要的成分之一，其主要作用是与水反应，形成水化物胶凝体，从而使混凝土具有硬化和强度。
水泥的种类有很多，如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、高炉水泥、矿渣水泥等。
其中，普通硅酸盐水泥是最为常用的一种。
2. 砂砂是混凝土中用于填充空隙的材料，其主要作用是增加混凝土的密实性和强度。
砂的种类有很多，如河砂、海砂、人造砂等。
其中，河砂是最为常用的一种。
3. 石子石子是混凝土中最大的颗粒，其主要作用是增加混凝土的强度和耐久性。
石子的种类有很多，如河石、山石、矿渣等。
其中，河石是最为常用的一种。
4. 水水是混凝土中的溶剂，其主要作用是与水泥反应，形成水化物胶凝体。
水的质量对混凝土的性能有着很大的影响，如水质过差会影响混凝土的强度和耐久性。
三、混凝土材料作用原理1. 水泥的作用原理水泥是混凝土中最为重要的成分之一，其主要作用是与水反应，形成水化物胶凝体，从而使混凝土具有硬化和强度。
水泥的水化反应是一个复杂的化学反应过程，其主要包括以下几个阶段：（1）溶解阶段：水泥在水中溶解，释放出一定量的钙离子和氢氧根离子。
（2）核生成阶段：钙离子和氢氧根离子在水中结合形成一定量的钙硅酸盐凝胶核。
（3）凝胶成长阶段：钙硅酸盐凝胶核在水中不断成长，形成大量的水化物胶凝体。
（4）硬化阶段：水化物胶凝体不断成长，形成一个坚实的石头一样的物质，即混凝土。
2. 砂的作用原理砂是混凝土中用于填充空隙的材料，其主要作用是增加混凝土的密实性和强度。
砂的作用原理主要包括以下几个方面：（1）填充空隙：砂可以填充混凝土中的空隙，使混凝土变得更加密实。
混凝土配料
坚固性
混凝土所处的环境条件
在严寒及寒冷地区室外使用， 并经常处于潮湿或干湿交替 循环后重 状态下的混凝土 量损失(％) 在其他条件下使用的混凝土
≤12
硫化物及硫酸盐含量(折算成SO3按重量计％)
≤1.0 颜色应不深于标准色。 如深于标准色，则应配 制成混凝土进行强度对 比试验，抗压强度比应 不低于0.95
（一） 水泥
(2) 保管 在水泥的贮存过程中，一定要注意防潮、防水。因为水泥 受潮后会发生水化作用，凝结成块，降低强度，影响使用， 故水泥贮存时间不宜过长。常用水泥在正常环境中存放三 个月，强度将降低10%~20%；存放六个月，强度将降低 15%~30%，存放一年，强度将可能降低40%以上。因此， 水泥存放时间按出厂日期起算，超过三个月应视为过期水 泥，使用时必须重新检验确定其强度等级，并按复验结果 使用。 入库的水泥应按品种、强度等级、出厂日期分别堆放，做 好标志，按照先入库的先用、后入库的后用原则进行使用， 并防止混掺使用。为了防止水泥受潮，现场仓库应尽量密 闭。包装水泥存放时，应垫起离地约30cm，离墙亦应在 30cm以上。堆放高度一般不要超过10包。临时露天暂存 水泥也应用防雨篷布盖严，底板要垫高，并采取防潮措施。 水泥不得和石灰石、石膏、白垩等粉状物料混放在一起。
2.砂的质量要求
• 配制混凝土的砂要求清洁不含杂质，以保 证混凝土的质量。而砂中常含有一些有害 杂质，如云母、粘土、淤泥、粉砂等，粘 附在砂的表面，妨碍水泥与砂的粘结，降 低混凝土强度；同时还增加混凝土的用水 量，从而加大混凝土的收缩，降低抗冻性 和抗渗性。还有一些有机杂质、硫化物及 硫酸盐，它们都对水泥有腐蚀作用。故用 来配制混凝土的砂质量应符合表5-3中规定。
（五） 矿物掺合料和混凝土外加剂
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10
20
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卵石压碎指标，
<
12
16
16
3.石的颗粒大小、级配及形状
最大粒径DM：公称粒径的上限 DM增大时，集料的空隙率和总表面积都趋于减小，有利于 混凝土节约水泥用量，减少收缩与发热量。因此，在条件 许可情况下，宜选用较大粒径的集料。 DM不应超过：构件断面最小边长的1/4；
板厚的1/2； 钢筋间最小净距的3/4； 对泵送混凝土， DM与输送管径之比，与泵送高度有关
连续粒级：分级尺寸连续，即从某一最大粒级以下依次有 其它粒级，配制的混凝土工作性好，不易离析。
单 粒 级：连续粒级中较大粒级的石子在堆放及装卸过程 中易离析，单粒级可以避免，使用时通过不同组合，配制 成各种不同要求的级配集料。
级配好的砂，配制混凝土时可以用较少的水泥浆来填充空 隙和包裹其表面，有利降低水泥用量和混凝土成本，便于 配制较密实的混凝土。
用筛分分析的方法来测定：称取500g烘干并通过9.50mm 筛的砂样，用一套孔径4.75mm、2.36mm、1.18mm、 600μm 、300μm 、150μm的标准方孔筛顺次过筛，称出留 在各筛上的砂子质量，计算出各筛的分计筛余和累计筛 余百分率。
紧密堆积密度1.60～1.70kg/L 空 隙 率：与颗粒大小、形状、级配情况有关：
细砂的空隙率比中粗砂的大； 表面形状扁平、带有棱角的砂，空隙率较大； 一般40～45％，级配良好35～37％。
砂的含水状态： （1）完全干燥状态：烘干砂 （2）气 干 状 态：风干砂 （3）饱和面干状态：饱和面干砂 （4）水 润 湿状态：湿砂 砂子表面干燥而颗粒内部的孔隙含水饱和； 既不从混凝土混合料中吸取水分，也不给混合料带入额外 水分，计算配合比以饱和面干砂为准； 砂子饱和面干吸水率：以小为佳，2％以下。
按下式求出细度模数； 画出筛分曲线，按下图区分砂属于哪个级配区。
细度模数：
各筛累计筛余之和－（4.75mm筛的筛余） Mx = ×5 100－4.75mm筛的
筛余
砂的级配区曲线
4.砂的有害杂质
含泥量、泥块含量：包裹砂粒，使水泥与砂粒间形成薄弱层， 会降低混凝土强度和耐久性 云母：影响水泥与砂子的粘结 硫化物和硫酸盐：对水泥有腐蚀作用，生成钙矾石导致膨胀 有机物：易于分解腐烂，析出有机酸，对水泥石腐蚀破坏
砂子的湿涨：砂子含水量超过一定值时，砂粒表面包裹一 层水膜，小颗粒为水膜吸着，难以移至大颗粒间的空隙， 使颗粒间的距离加大，外观体积增大，容重减小； 当含水率达5％～8％，外观体积可增加20～30％； 含水率继续增大，水膜水进入颗粒之间的空隙，外观体积 又会缩小。
3.砂的粗细与颗粒级配
砂的粗细程度：是指不同粒径的砂粒混合在一起的平均粗 细程度。按细度模数分为粗砂3.7～3.1、中砂3.0～2.3和 细砂2.2～1.6。 颗粒级配：是指粒级大小不同砂粒相互组配的情况，级配 好是指大小颗粒互相填充形成空隙小而总表面积也比较小 的级配。
砂按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。 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的混凝土和建筑砂浆。
2.砂的物理性质
表观密度：与矿物成分有关，2.60～2.70g/cm3 堆积密度：松散堆积密度1.35～1.65kg/L，
项目
含泥量（按质量计）％ 泥块含量(按质量计)％
Ⅰ类 <1.0
0
指标 Ⅱ类 <3.0 <1.0
Ⅲ类 <5.0 <2.0
项目
天然砂硫酸钠溶液法：
质量损失,％，
<
人工砂压碎指标法：单 级最大压碎指标,％, <
Ⅰ类 8 20
指标 Ⅱ类
8
25
Ⅲ类 10 30
5.砂的坚固性：天然砂用硫酸钠溶液检验，试样经5次循环后 重量损失应小于10％。 人工砂采用单粒级砂受压后被压碎的百分率来表示。
第十一章 混凝土组成材料
第十一章 混凝土组成材料
混 凝 土 是 一 种
普 通 混 凝 土
复
合
材
料
水泥 水 砂 石 外加剂 掺合料
水泥浆 砂浆
第五组分 第六组分
水泥：水泥强度等级应与混凝土要求的强度等级相适应， 一般选用的水泥强度等级应为混凝土的1.5～2.0倍。
水： 不应含有会影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，油脂和 糖类物质； 不允许用pH值小于4的以及硫酸盐含量(按SO42-计)超过1％ 的水； 海水中含盐量较高，对钢筋有腐蚀作用，不能拌制钢筋混 凝土。
间断粒级：有意剔除中间尺寸的颗粒，使大颗粒与小颗粒 之间有较大的“空档”，集料空隙率的降低速率较连续级配 大，可较好发挥骨架作用而减少水泥用量。但配制混凝土 易离析，工作性差。
砂中有害物质含量
项目
云母（按质量计），％，
<
轻物质（按质量计），％， <
有机物（比色法）
硫化物及硫酸盐（按SO3计）,％,< 氯化物（以氯离子质量计）,％ , <
Ⅰ类 1.0 1.0 合格 0.5 0.01
指标 Ⅱ类 2.0 1.0 合格 0.5 0.02
Ⅲ类 2.0 1.0 合格 0.5 0.06
第一节 集料
构成混凝土的骨架，占混凝土体积的65～85％；
粗细集料以颗粒粒径5mm为分界；
细集料填充粗集料的空隙。
一、砂
1.分类
河砂
洁净，质量好，使用最多
天然砂
海砂
混有贝壳碎片，盐分较多
山砂
含泥量较高，有机杂质较多
人工砂
由岩石轧碎，含较多片状颗粒和石粉
建筑用砂GB/T14684-2001 普通混凝土用砂JGJ52-92
2.石的有害杂质 ——与砂的有害杂质一样
项目
含泥量（按质量计），％， < 泥块含量（按质量计），％
Ⅰ类 0.5
0
指标 Ⅱ类 1.0 <0.5
Ⅲ类 1.5 <0.7
有机物（比色法） 硫化物及硫酸盐(按SO3计)％,< 坚固性：质量损失，％，< 针片状颗粒（按质量计）,％,<
合格 0.5
5 5
合格 1.0 8 15
6. 碱－集料反应：砂中若含有活性SiO2如蛋白石，会与水泥 中的碱发生化学反应（碱－硅酸反应）而发生膨胀性破坏。
二、石
1.分类
天然卵石
河卵石
洁净，使用最多
山卵石
粘土杂质较多
海卵石
表面光滑、圆浑，拌制的 混凝土工作性好，成本低
人工碎石
花岗岩、石灰岩，与水泥粘结 力强，配制的混凝土强度高
建筑用卵石、碎石GB/T14685-2001 普通混凝土用卵石、碎石JGJ53-92