图5.1 混凝土的结构
普通混凝土的基本组成材料是水泥、水、砂和石子，为改善混凝土的某些性能还常加入适量的外加剂或掺合料。
在混凝土中，砂、石等集料起骨架作用，因此称为骨料，还可对混凝土起稳定性作用。由水泥和水形成的水泥浆，包裹在砂粒表面并填充砂粒间的空隙而形成水泥砂浆，水泥砂浆又包裹在石子表面并填充石子间的空隙。在混凝土硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予混凝土拌合物一定的流动性以便于施工操作；硬化后，则将骨料胶结成一个坚实的整体，并产生一定的力学强度。混凝土的结构如图5.1所示。
混凝土是一个宏观匀质、微观非匀质的堆聚结构，混凝土的质量和技术性能在很大程度上是由原材料的性质及其相对含量所决定的，同时也与施工工艺（配料、搅拌、捣实成型及养护等）有关。因此，首先必须了解混凝土原材料的性质、作用及质量要求，合理选择原材料，以保证混凝土的质量。
5.2.1 水泥
水泥在混凝土中起胶结作用，它是混凝土中最重要的组分，其技术性质除必须满足有关标准规定之外，还应根据不同使用环境与使用条件合理选择水泥的品种和强度等级，以满足工程对混凝土强度、耐久性及经济性等方面的要求。
（1）水泥品种的选择
配制混凝土所用水泥的品种，应根据工程性质、部位、工程所处环境及施工条件，参考各种水泥的特性进行合理选择。
（2）水泥强度等级的选择
水泥强度等级的选择应与混凝土的设计强度等级相适应。原则上配制高强度等级的混凝土，选用高强度等级的水泥；配制低强度等级的混凝土，选用低强度等级的水泥。若用高强度等级的水泥配制低强度等级的混凝土时，少量水泥即能满足强度要求，但为了满足混凝土拌合物的和易性和密实性，需增加水泥用量，这会造成水泥的浪费。若用低强度等级的水泥配制高强度等级的混凝土，会使水泥用量过多，不经济，而且会影响混凝土的其他技术性质。
5.2.2 细集料
混凝土用集料按其粒径大小不同可分为细集料和粗集料。粒径为150μm～4.75mm的岩石颗粒，称为细集料；粒径大于4.75mm的称为粗集科。集料在混凝土中不仅起骨架作用和稳定作用，而且其用料所占比例也最大，通常粗细集料的总体积占混凝土体积70%～80%。因此，骨料的性能对所配制的混凝土性能有很大影响。为了保证混凝土的质量，对骨料技术性能的要求主要有：有害杂质含量少；具有良好的颗粒形状、适宜的颗粒级配和细度；表面粗糙，与水泥黏结牢固；性能稳定，坚固耐久等。
1）细集料的种类及其特性
混凝土的细骨料主要采用天然砂或人工砂两种。
天然砂是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。按其产源不同可分为河砂、湖砂、山砂和淡化海砂。河砂和海砂由于长期受水流的冲刷作用，颗粒表面比较圆滑、洁净，且产源较广，但海砂中常含有贝壳碎片及可溶盐等有害物质。山砂颗粒多具棱角，表面粗糙，砂中含泥量及有机质等有害杂质较多。在天然砂中河砂的综合性质最好，是土木工程中使用最多的细集料。
人工砂为经除土处理的机制砂和混合砂的统称。随着环保意识的提高，再生细集料也得到了广泛的重视于运用，再生细骨料由建筑废物中的混凝土、砂浆、石、砖瓦等加工而成，用于配制混凝土的粒径不大于4.75mm的颗粒。机制砂是由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。其颗粒尖锐、有棱角、较洁净，但片状颗粒及细粉含量较多，成本较高。混合砂是由机制砂和天然砂混合成的，它执行人工砂的技术要求和试验方法。将机制砂和天然砂相混合，可充分利用地方资源，降低机制砂的生产成本。一般在当地缺乏天然砂源时，可采用人工砂。
枟建筑用砂枠（GB/T14684—2011）规定，砂按细度模数（Mx）大小分为粗、中、细3种规格；按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类3种类别。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、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。
2）混凝土用砂的质量要求
（1）含泥量、石粉含量和泥块含量
含泥量是指天然砂中粒径小于75μm的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒径小于75μm的颗粒含量；泥块含量则是指砂中粒径大于1.18mm经水浸洗、手捏后小于600μm的颗粒含量。
天然砂中的泥土颗粒极细，它们通常包覆于砂粒表面，从而在混凝土中妨碍了水泥浆与砂子的黏结。有的泥土还会降低混凝土的使用操作性能、强度及耐久性，并增大混凝土的干缩。因此，砂中的泥土对于混凝土不利，应严格控制其含量。通常，在配制高强度混凝土时，需将砂子冲洗干净。当砂中夹有黏土块时，会形成混凝土中的薄弱部分，这对混凝土质量影响很大，应严格控制其含量。
人工砂在生产过程中会产生一定量的石粉，这是人工砂与天然砂最明显的区别之一。它的粒径虽小于75μm，但与天然砂中的泥成分不同，粒径分布不同，在使用中所起的作用也不同。天然砂中的泥附在砂粒表面妨碍水泥与砂的黏结，增大混凝土用水量，降低混凝土的强度和耐久性，增大干缩，因此必须严格控制其含量。而研究和实践表明，人工砂中适量的石粉对混凝土质量是有益的。因人工砂颗粒尖锐、多棱角，对混凝土的和易性不利，特别是对低强度等级的混凝土和易性很差，而适量的石粉存在可弥补这一缺陷。此外，由于石粉主要是由40～75μm的微粒组成，它能完善细骨料的级配，从而提高混凝土密实性。
天然砂的含泥量和泥块含量及人工砂的石粉含量和泥块含量应分别符合表5.1和表5.2的规定。
表5.1 天然砂的含泥量和泥块含量要求（GB/T14684—2011）
机制砂MB≤1.4或快速法试验合格时，石粉含量和泥块含量应符合表5.2的规定；机制砂MB＞1.4或快速法试验不合格时，石粉含量和泥块含量应符合表5.3的规定。
表5.2 人工砂的石粉含量和泥块含量（MB≤1.4或快速法试验合格）（GB/T14684—2011）
续表
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