土木小常识 | 混凝土的组成材料
TIME : 2023-05-22混凝土的组成材料
普通混凝土（简称混凝土）是由水泥、砂、石和水所组成。为改善混凝土的某些性能还常加入适量的外加剂和矿物掺合料。
混凝土中各组成材料的作用
在混凝土中,砂、石除起填充作用外，还起限制水泥变形，提高强度，增加刚度和抗裂性等骨架作用，称为骨料；水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。在硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定的和易性，便于施工。水泥浆硬化后，则将骨料胶结成一个坚实的整体。加入适宜的外加剂和掺合料，在硬化前能改善拌合物的和易性，而且现代化施工工艺对拌合物的高和易性要求，只有加入适宜的外加剂才能满足。硬化后，能改善混凝土的物理力学性能和耐久性等，尤其是在配制高强度混凝土、高性能混凝土时，外加剂和掺合料是必不可少的。
混凝土组成材料的技术要求
混凝土的技术性质在很大程度上是由原材料的性质及其相对含量决定的。同时也与施工工艺（搅拌、输送方式、成型、养护）有关。因此，必须了解其原材料的性质、作用及其质量要求，合理选择原材料，才能保证混凝土的质量。
水泥
（1）水泥品种的选择
配制混凝土一般可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。必要时也可采用快硬硅酸盐水泥或其他水泥。水泥的性能指标必须符合现行国家有关标准的规定。
采用何种水泥，应根据混凝土工程特点和所处的环境条件。
用混凝土泵和管道输送的混凝土，称为泵送混凝土。泵送混凝土应选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥，不宜采用火山灰质硅酸盐水泥。
道路工程中，由于道路路面要经受高速行驶车辆轮胎的摩擦，载重车剧烈冲击，路面与路基因温差产生的胀缩应力及冻融等影响，因此要求路面混凝土抗折强度高、收缩变形小、耐磨性能好、抗冻性能好，并具有较好的弹性，配制混凝土所用的水泥，一般应采用强度高、收缩性小、耐磨性强、抗冻性好的水泥，公路、城市道路、厂矿道路应采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，当条件受限制时，可采用矿渣水泥。民航机场道面和高速公路，必须采用硅酸盐水桥梁工程中的桥面混凝土对水泥品种的选择应与道路工程的要求类似。
(2)水泥强度等级选择
水泥强度等级的选择应与混凝土的设计强度等级相适应。原则上是配制高强度等级的混凝土，选用高强度等级水泥；配制低强度等级的混凝土，选用低强等级水泥。
如必须用高强度等级水泥配制低强度等级混凝土时，会使水泥用量偏少，影响和易性及密实度，所以应掺入一定数量的接合料。如必须用低强度等级水泥制高强度等级混凝土时，会使水泥用量过多，不经济，而且要影响混凝土其他技术性质。
细骨料
粒径小于等于4.75mm的骨料为细骨料(砂）。一般采用天然砂，它是岩石风化后所形成的大小不等、由不同矿物颗粒组成的混合物，一般有河砂、海砂、山砂以及人工砂。配制混凝土时所采用的细骨料的质量要求有以下几方面:
(1)有害杂质
配制混凝土的细骨料要求清洁不含杂质，以保证混凝土的质量，而砂中常含有的一些有害杂质，如云母、黏土、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。一些有机杂质、硫化物及硫酸盐它们都对水泥有腐蚀作用。长期处于潮湿环境的重要工程使用的砂，应进行碱活性检验，经检验判断为有潜在危害时，在配制混凝土时，应使用含碱量小于0.6%的水泥或采用能抑制碱骨料反应的掺合料，如粉煤灰等；当使用含钾、钠离子的外加剂时，必须进行专门试验。砂中的氯离子对钢筋有锈蚀作用，采用受氯盐侵蚀和污染的砂石，对钢筋混凝土砂中氯离子含量（以干砂重的百分率计）不得大于0.06%，对预应力混凝土氯离子含量不得大于0.02%，在一般情况下，海砂可以配制混凝土和钢筋混凝土，但由于海砂含盐量较大，按《海砂混凝土应用技术规范》(JGJ2062010），应净化处理后使用，砂中水溶性氯离子含量不得超过0.03%，预应力混凝土不得用海砂。海砂中贝壳的最大尺寸不应超过4.75mm。由于天然优质砂资源日渐枯竭，部分地区采用人工砂；人工砂中石粉含量较大，与泥土相比，石粉对混凝土和易性和强度的影响较小，用于混凝土时可适当放宽含量限制。当用较高强度等级水泥配制低强度混凝土时，由于水灰比（水与水泥的质量比）大，水泥用量少，拌合物的和易性不好。这时，如果砂中泥土和细粉稍多，只要适当延长搅拌时间，就可改善拌合物的和易性。
（2）颗粒形状及表面特征
细骨料的颗粒形状及表面特征会影响其与水泥的粘结及混凝土拌合物的流动性。人工砂和山砂的颗粒多具有棱角，表面粗糙，与水泥粘结好，用它拌制的混凝土强度较高，但拌合物的流动性较差；河砂、海砂，其颗粒多呈圆形，表面光滑，与水泥的粘结较差，用来拌制混凝土，混凝土的强度则较低，但拌合物的流动性较好。
（3）颗粒级配及粗细程度
颗粒级配指骨料中大小颗粒的搭配情况。在混凝土中骨料之间的空隙由水泥浆所填充，为达到节约水泥和提高强度的目的，就应尽量减小骨料之间的空隙。如果是颗粒大小相同的骨料，空隙最大；两种粒径的骨料搭配起来，空隙就减小了；三种粒径的骨料搭配，空隙就更小了。由此可见，要想减小骨料间的空隙，就必须有大小不同的颗粒搭配，因此，砂也必须有良好的颗粒级配。