混凝土的四种基本组成材料
混凝土种类及配比
常规CIO、C15、C20、C25、C30混凝土配合比混凝土简称砼：是指由胶凝材料将集料胶结成整体工程符合材料的统称。
通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水（加或不加外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。
混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。
它是由胶凝材料，颗粒状集料（也称为骨料），水，以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护施工中的混凝土硬化而成的一种人工石材。
混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。
同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。
这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。
配合比设计：制备混凝土时，首先应根据工程对和易性、强度、耐久性等的要求，合理地选择原材料并确定其配合比例，以达到经济适用的目的。
混凝土配合比的设计通常按水灰比法则的要求进行。
材料用量的计算主要用假定容重法或绝对体积法。
混凝土种类：按照表现密度分为重混凝土，普通混凝土，轻质混凝土，表现密度分别为〉2500Kg/m3 1950v v 2500、v 1950Kg/m3混凝土配合比是指混凝土中各组成材料之间的比例关系。
混凝土配合比通常用每立方米混凝土中各种材料的质量来表示，或以各种材料用料量的比例表示（水泥的质量为1）。
设计混凝土配合比的基本要求：1、满足混凝土设计的强度等级。
2、满足施工要求的混凝土和易性。
3、满足混凝土使用要求的耐久性。
4、满足上述条件下做到节约水泥和降低混凝土成本。
从表面上看，混凝土配合比计算只是水泥、砂子、石子、水这四种组成材料的用量。
实质上是根据组成材料的情况，确定满足上述四项基本要求的三大参数：水灰比、单位用水量和砂率。
常规C10 C15 C20 C25 C30混凝土配合比混凝土按强度分成若干强度等级，混凝土的强度等级是按立方体抗压强度标准值fcu,k划分的。
混凝土
根据国家规范GB/T14684—2001《建筑用砂》 规定，砂的技术要求包括：有害杂质含量的限值、 细度和颗粒级配及物理性质的要求等。根据技术 要求从高到低，把砂分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类，分别可 用 于 强 度 等 级 大 于 C60 的 混 凝 土 、 强 度 等 级 为 C30～C60和有抗冻反抗渗或有其它要求的混凝土、 强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。
• 港工混凝土的最大粒径不大于80 mm， • 水工混凝土的最大粒径可达120～150 mm。
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④ 颗粒级配
大小不一的粗骨料颗粒相互组合搭配的比 例关系叫做颗粒级配。级配良好的石子其空隙 率和总表面积均小，且可获得较大的堆积密度。 石子的级配好坏对混凝土强度等性能影响较砂 更为明显。
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（3）新拌混凝土的和易性
当沙子由较多的粗颗粒、适当的中等颗粒及少量的细 颗粒组成时，细颗粒填充在粗、中颗粒间，使其空隙率及 总表面积都较小，即构成良好的级配。使用较好级配的砂 子，不仅节约水泥，而且还可以提高混凝土的强度及密实 性。砂的粗细反映砂粒比表面积的大小。在配合比相同的 情况下，若沙子过粗，比表面积小，且由于缺少某些细小 颗粒的配搭，拌出的混凝土粘聚性差，易于分离、泌水； 若砂子过细，比表面积较大，包裹砂粒需较多的水泥浆， 且混凝土强度也较低。
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② 有害物质
粗骨料中的有害杂质主要有：粘土、淤 泥及细屑、硫化物及硫酸盐、有机物质等。它 们对混凝上的危害作用和在细骨料中时相同， 程度更甚。不同工程的混凝土对粗骨料有害杂 质含量的限值有所区别，可参阅有关规范。如 表2-2-4。
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表2-2-4 卵石碎石中有害杂质及针片状颗粒含量限量
30
③ 最大粒径
般首先出现在骨料和水泥石的分界面上，所谓的粘结 面破坏型式。另外，当水泥石强度较低时，水泥石本 身首先破坏也是常见的破坏型式。在普通混凝土中， 骨料首先破坏的可能性小。因为骨料强度常大大超过 水泥石和粘结面的强度。所以混凝土的强度主要决定 于水泥石的强度及其与骨料间的粘结力。而它们又取 决于水泥强度及水灰比的大小。
材料的孔隙状况有
1、材料的孔隙状况有孔隙率、孔隙直径、孔隙大小三个指标说明。
2、当湿润角a小于等于900的为亲水材料,当a大于900 憎水材料.3、水泥熟料的矿物组成有C3S和C2S、C3A、C4AF。
4、凡水泥初凝时间、氧化镁、三氧化溜、体积安定性中任一项不符合标准规定时均为废品。
5、混凝土四种基本组成材料是水、水泥、砂、石子。
6、立方体抗压强度以边长为150*150*150mm的立方体试件,在标准养护条件下28d所测量得的立方体抗压强度值。
7、减水剂的目的有增大流动性、提高强度、节约水泥。
8、钢材按化学成分来分有低炭素结构钢和合金钢。
9、屋面的防水做法可分为刚性防水和柔性防水。
二、判断题（每题2分，共20分）1.×2.∨3.×4.∨5.∨6.∨7.×8.×9.∨10.∨（）1、体积密度是材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。
.（）2、导热系数如小于0.25w/（m•k）的材料为绝热材料。
（）3、为了消除过火石灰的危害“陈伏”时间是1周以上。
（）4、水泥的凝结硬化分初凝和终凝。
（）5、提高水泥石的密实度可增强水泥石的防腐蚀的能力。
（）6、砂按细度模数，分为粗砂、中砂和细砂。
（）7、对混凝土实心板、骨料的最大粒径不得超过30mm。
（）8、砂浆的和易性包括流动性、粘聚性和保水性。
（）9、钢材的化学成分中，S、P、O为有害元素。
（）10、钢材通过冷加工，可以提高屈服强度、节约钢材。
三、名词解释（每题5分，共15分）1、强度：材料在外力作用下，能够抵抗破坏力的能力。
2、外加剂：混凝土性能的材料。
在混凝土加入除胶凝材料，组细骨料和水以外的掺量不大于5%能按要求明显改善3、和易性：是指混凝土拌合物便于施工操作，能够获得结构均匀、成型密实的混凝土的性能。
四、改错题（共25分）1、什么叫水泥的体积安全性？不良的原因和危害是什么？（8分）水泥凝结硬化过程中，体积变化是否均匀适当的性质称为水泥的体积安全性。
普通混凝土的组成材料
水泥混凝土混凝土是以胶凝材料、颗粒状集料以及必要时加入化学外加剂和矿物掺和料等组分的混合料经硬化后形成具有堆聚结构的复合材料。
由水泥、砂、石子、水、外加剂组成的叫普通混凝土。
一、混凝土的特点1、混凝土的优点混凝土材料在建筑工程中得到广泛应用是因为与其他材料相比且有许多优点：1)材料来源广泛：2)性能可调整范围大：3)易于加工成型：4)匹配性好，维修费用少。
2、混凝土的缺点1)自重大，比强度小：2)抗拉强度低，变形能力差而易产生裂缝：3)硬化时间长，在施工中影响质量的因素较多，质量波动较大。
二、混凝土的应用与发展随着科学技术的发展，混凝土的缺点下被逐渐克服。
如采用轻质骨料可显著降低混凝土的自重，提高强度；掺入纤维或聚合物，可提高抗强度，大大降低混凝土的脆性；掺入减水剂、早强剂等外加剂，可显著缩短硬化时间，改善力学性能。
混凝土的技术性能也在不断的发展，高性能混凝土（HPC）将是今后混凝土的发展方向之一。
高性能混凝土除了要求具有高强度（f cu≥60MPa）等级外，还必须具备良好的工作性、体积稳定性和耐久性。
目前，我国发展高性能混凝土的主要途径主要有以下方面；1)采用高性能的原料以及与其相适应的工艺。
2)采用多种复合途径提高混凝土的综合性能；可在基本组成材料之外加入其他有效材料，好高效减水剂、早强剂、缓凝剂、硅灰、优质粉煤灰、沸石粉等一种或多种复合的外加组分以调整各改善混凝土的浇筑性能及内部结构，综合提高混凝土的性能和质量。
3)从节约资源、能源，减少工业废料排放和保护自然环境的角度考虑，则要求混凝土及原材料的开发、生产，建筑施工作业等均应既能满足当代人的建设需要，又不危及后代人的延续生存环境，因此绿色高性能混凝土（GHPC）也将成为今后的发展方向。
许多国家正在研究开发新技术混凝土，如灭菌、环境调色、变色、智能混凝土等，这些新的发展动态可以说明混凝土的潜力很大，混凝土技术与应用领域有待开拓。
三、对混凝土的基本要求1)混凝土拌和物有一定的和易性，便于施工，并获得均匀密实的混凝土。
混凝土的特性
(3)按使用骨料分：特重混凝土、普通混凝土、轻骨料混 凝土、大孔混凝土、细颗粒混凝土。 （4）按用途分：多孔混凝土、结构混凝土、围护结构混 凝土、水工混凝土、道路混凝土、特重混凝土。
2. 右图是1909年《民呼日报》上登载的
一幅漫画，其要表达的主题是( A．帝国主义掠夺中国铁路权益 B．西方国家学习中国文化 C．西方列强掀起瓜分中国狂潮 )
D．西方八国组成联军侵略中国
解析：从图片中可以了解到各国举的灯笼是火车形状， 20世纪初的这一幅漫画正反映了帝国主义掠夺中国铁路 权益。B项说法错误，C项不能反映漫画的主题，D项时 间上不一致。 答案：A
3．发展
(1)原因：
①甲午战争以后列强激烈争夺在华铁路的 ②修路成为中国人 (2)成果：1909年 权收归国有。 4．制约因素 政潮迭起，军阀混战，社会经济凋敝，铁路建设始终未入 修筑权 。
救亡图存 的强烈愿望。
京张铁路 建成通车；民国以后，各条商路修筑
正轨。
二、水运与航空
1．水运
(1)1872年,
火山灰水泥粉煤灰水泥掺有缓凝型外火山灰水泥粉煤灰水泥掺有缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土则不得少于加剂或有抗渗要求的混凝土则不得少于1414施工质量施工质量是影响混凝土强度的基本因素是影响混凝土强度的基本因素若发生计量不准搅拌不均匀运输方式若发生计量不准搅拌不均匀运输方式不当造成离析振捣不密实等现象均会不当造成离析振捣不密实等现象均会降低混凝土强度
低水灰比净浆裹石混凝土工艺：是将搅拌成低水灰比净浆， 在搅拌的净浆中掺有减水剂，继之将石子和净浆共同搅拌， 然后加砂搅拌，最后加入其余的水搅拌成混凝土混合料。 由于石子表面牢固地附着一层低水灰比净浆，可有效防止 后来加水向界面集中，显著地改善界面结构，强化了界面 粘结。混凝土28天强度可提高20-50%和节省水泥10-28%。
混凝土配合比设计
1
水灰比（
W C
）：用水量与水泥用量之间的对比关系。
水灰比是确定混凝土强度和耐久性的重要参数，也
是影响混凝土和易性的重要因素。
2 砂率（Sp ）：砂的用量与石子用量之间的对比关系。 通常以砂用量占砂、石总量的百分数表示(即砂率)。
砂率是影响混凝土和易性的重要参数。
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目录
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3
3、单位用水量（W）
混凝土中水泥浆用量与骨料用量之间的对比关系，可用每
(2)计算水灰比（W/C）
因水泥无实测强度，也可取γc = 1.0 fce = γc ×fce,k = 1.0 × 32.5=32.5MPa
W /C
a fce
0.48 32.5
0.47
fcu，0 a b fce 28.2 0.48 0.33 32.5
目录
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（3）确定用水量（mw0） 查表4-24，对于最大粒径为40㎜的卵
m'c mc 296 kg m's ms (1 0.01a) 631 (1 0.01 3) 631kg m'g mg (1 0.01b) 1340 (1 0.011) 1340 kg m'w mw ms 0.01a mg 0.03b 160 631 0.01 1340 0.03 113 kg
施工配合比为：水泥 m'c 296 kg
砂 m's 631kg
石 m'g 1340 kg
水 m'w 113 kg
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例2．某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁， 混凝土设计强度等级为 Ｃ20，施工要求混 凝土坍落度为50-70㎜，施工单位无历史统 计资料，所用原材料情况如下：
混凝土结构体系原理
混凝土结构体系原理一、引言混凝土结构体系是建筑工程中常用的一种结构形式，其优点在于强度高、耐久性好、施工简单等特点。
混凝土结构体系的主要构件包括梁、柱、板、墙等。
本文将从混凝土的材料性能、混凝土结构的基本构件、混凝土结构的受力原理等多方面进行详细讲解。
二、混凝土的材料性能混凝土是由水泥、石灰石、石头、沙子、水等原材料组成的一种复合材料。
混凝土具有以下材料性能：1. 强度高：混凝土的强度随着时间的增加而不断增强，可以达到很高的强度。
2. 耐久性好：混凝土的主要成分为水泥，具有很强的耐久性和抗腐蚀性。
3. 施工简单：混凝土的施工工艺简单，适合各种建筑结构的使用。
4. 可塑性好：混凝土可以根据需要进行各种形状的设计，适用于各种建筑结构的形式。
三、混凝土结构的基本构件混凝土结构的基本构件包括梁、柱、板、墙等。
下面依次进行介绍。
1. 梁：梁是一种承载水平荷载的构件，其主要作用是将荷载沿着梁的方向传递给柱或其他构件。
梁的截面形状可以是矩形、T形、L形、圆形等。
2. 柱：柱是一种承载垂直荷载的构件，其主要作用是将荷载沿着垂直方向传递给地基或其他构件。
柱的截面形状可以是矩形、圆形等。
3. 板：板是一种承载水平荷载的构件，其主要作用是将荷载沿着板的方向传递给其他构件。
板的截面形状可以是矩形、圆形等。
4. 墙：墙是一种承载垂直荷载的构件，其主要作用是将荷载沿着垂直方向传递给地基或其他构件。
墙的截面形状可以是矩形、圆形等。
四、混凝土结构的受力原理混凝土结构的受力原理是基于材料力学和结构力学的基础上建立的。
混凝土结构的受力主要包括以下几个方面。
1. 正截面受压在混凝土结构中，正截面受压是一种常见的受力状态。
当荷载作用于混凝土结构时，混凝土会产生压应力，当应力达到混凝土的极限强度时，混凝土就会发生破坏。
2. 正截面受拉在混凝土结构中，正截面受拉是一种常见的受力状态。
当荷载作用于混凝土结构时，混凝土会产生拉应力，当应力达到混凝土的极限强度时，混凝土就会发生破坏。
普通混凝土的组成材料概述
5.2.2.2 粗骨料(碎石、卵石)
表5-7 碎石或卵石的颗粒级配范围
任务5.2 普通混凝土的组成材料
5.2.2 骨料
5.2.2.2 粗骨料(碎石、卵石)
表5-8 碎石或卵石的坚固性指标
任务5.2 普通混凝土的组成材料
5.2.2 骨料
5.2.2.2 粗骨料(碎石、卵石)
图5-3 骨料的含水状态 (a) 干燥状态；(b) 气干状态；(c) 饱和面干状态；(d) 湿润状态
表5-9 水中物质含量限值(JGJ63—89)
任务5.2 普通混凝土的组成材料
5.2.4 外加剂
5.2.4.1 外加剂的分类
根据《混凝土外加剂的分类、命名与定义》(GB8075— 2005)规定，混凝土外加剂按其主要功能分为4类：
(1) 改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括 各种减水剂、引气剂等。
任务5.1 概述
5.1.2 混凝土的特点
1
使用方便
2
价格低廉
3
高强耐久
任务5.1 概述
5.1.2 混凝土的特点
4
性能可以调整
5
对环保有利
6
混凝土自重大，抗拉强度低。
任务5.1 概述
5.1.3 混凝土的分类
按胶凝材料 分类
按体积密度大 小分类
可分为水泥混 凝土、石膏混 凝土、水玻璃 混凝土、聚合 物混凝土和沥 青混凝土。
任务5.2 普通混凝土的组成材料
5.2.4 外加剂
5.2.4.2 减水剂
目前常用的减水剂
•普通混凝土 •重混凝土 •轻混凝土
按混凝土的功能 与施工方法分类
•可分为防水混凝 土、耐酸混凝土、 耐热混凝土、高 强混凝土、泵送 混凝土、喷射混 凝土。
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混凝土是一种广泛使用的建筑材料，由四种基本组成材料石子、水泥、砂、水等混合而成。
下面分别对它们的化学原理进行说明：
1. 石子：也称骨料，通常采用较大的颗粒状物质作为混凝土的骨架。
石子本身并不与其他组成材料反应，但会影响混凝土的力学特性。
一方面，较大的石子可增强混凝土的强度和耐久性；另一方面，过多的石子则可能导致混凝土裂缝和损坏。
2. 水泥：水泥是混凝土的粘结剂，能够将石子、砂和水等材料粘结在一起形成整体。
水泥的主要成分是氧化钙、硅酸盐和铝酸盐等化合物，在水的作用下形成胶状物质。
当水泥遇水时，它会通过水化反应产生水化硅酸钙和水化硬化龙头石膏等化合物，这些化合物最终会形成硬化的固体物质，使混凝土形成坚固的结构。
3. 砂：砂是混凝土的一种细骨料，用于填充水泥和石子之间的空隙以增加混凝土的稳定性。
在混凝土中，砂的主要功能是填补水泥颗粒和石子之间的空隙，防止混凝土干缩和裂开。
4. 水：水是混凝土的另一个重要组成部分，扮演着促进水泥水化反应的作用。
在混凝土中，水泥颗粒需要吸收足够的水分才能形成硬化物，而水则可通过溶解水泥内部的化合物来加速反应速度。
此外，水还可以调节混凝土的流动性和
易施工性。
以上四种材料的相互配合与作用，使混凝土具备了良好的力学性能、优异的耐久性能以及长久的使用寿命，成为一种非常重要的建筑材料。