水泥混凝土和砂浆.ppt
第三章 水泥混凝土和砂浆,【知识目标】通过学习，应掌握普通水泥混凝土主要组成材料的技术要求，普通水泥混凝土的主要技术性质及其影响因素，配合比设计方法和混凝土 的质量评定。了解混凝土常用外加剂的作用及品种、其它混凝土的特性、建筑砂浆。,第一节 普通水泥混凝土,第二节 其它功能混凝土,第三节 建筑砂浆,湖北交通职业技术学院道桥系 道路建筑材料 2007年,返回,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,第一节 普通水泥混凝土,水泥混凝土的优点和缺点优点：较高的抗压强度和较好的耐久性，可浇筑成不同形状、强度、性能的建筑物，原材料来源广泛，价格低廉。缺点:抗拉强度低、受拉时变形能力小、容易受温度湿度变化而开裂、自重大等。,一、普通砼的组成材料,二、普通砼的技术性质,三、普通砼的组成设计,四、普通砼的质量控制,五、砼外加剂,六、路面砼,本节课外作业,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,一、普通砼的组成材料,（一）水泥,（二）细集料（砂）,（三）粗集料（石）,（四）水,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（一）水泥,在保证混凝土性能前提下，应尽量节约水泥，降低造价。根据工程特点，气候与环境条件，正确选择水泥品种及强度等级。,选择水泥的品种,选择水泥的强度等级,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,选择水泥的品种,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,选择水泥的强度等级,水泥强度等级应与要配制的混凝土的强度等级相适应。如水泥强度等级选用过高，则混凝土中水泥用量过低，影响混凝土的和易性和耐久性。如水泥强度等级选用过低，则混凝土中水泥用量太多，非但不经济，而且降低混凝土的某些技术品质（如收缩率增大等）。,水泥混凝土强度与水灰比、水泥实际强度的关系,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（二）细集料（砂）,1、有害杂质含量；2、压碎值和坚固性；,细集料的技术要求,3、砂的粗细程度和颗粒级配。,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,细集料的技术要求,首页,上页,返回,下页,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,砂的粗细程度和颗粒级配,砼用砂的级配划分为3个级配区。区砂属于粗砂范畴，应采用较大的砂率。区砂是由中砂和一部分偏粗的细砂组成。区砂系由细砂和一部分偏细的中砂组成，应采用较小的砂率。,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（三）粗集料（石）,1、强度和坚固性；2、有害杂质含量；,碎石和卵石技术要求,3、最大粒径及颗粒级配；,4、颗粒形状；,5、碱活性检验。,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,粗集料的技术要求,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,粗集料的最大粒径,最大粒径：集料粒径越大，表面积越小，所需的水泥浆越少，应尽量选择大些，但应满足工程结构及施工条件限制：粗集料的最大粒径不得超过结构物最小尺寸的14和钢筋最小净距的3/4；对于混凝土实心板，允许采用最大粒径为12板厚的颗粒级配，但最大粒径不得超过40mm。确定粗集料最大粒径的习题8,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,粗集料的颗粒级配,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,粗集料的颗粒形状及表面特征,正立方体颗粒较好。针片状颗粒含量超过一定界限时，使集料空隙增加，使混凝土和易性变差，强度下降，其含量应当限制。针状颗粒：长度大于平均粒径的2.4倍。片状颗粒：厚度小于平均粒径的0.4倍。碎石混凝土的强度较高，卵石混凝土的和易性较好。,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,碱活性检验,对于重要的水泥混凝土工程用的粗集料，应进行集料碱活性检验（即水泥混凝土中碱硅酸盐反应、碱硅酸反应）碱集料反应的概念及反应所需条件检验方法岩相法：确定哪些集料可能与水泥中的碱发生反应；砂浆长度法：检验集料产生有害反应的可能性。,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,水,拌制混凝土用水不得含有影响水泥正常凝结硬化的有害杂质，如油脂、糖类等。符合国家标准的生活用水不用检验即可用于混凝土。地表水或地下水首次使用时应进行适用性检验，合格后才能使用。海水只允许拌制素混凝土，不得用于拌制钢筋混凝土和预应力混凝土。对水质有疑问时，将待检验的水配制水泥砂浆或混凝土，测定28d抗压强度，其强度值不应低于蒸馏水（或符合国家标准的生活用水）拌制的相应砂浆或混凝土抗压强度的90%，则该水可用于拌制混凝土。,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,二、普通砼的技术性质,（一）新拌水泥砼的工作性（和易性）,（二）硬化后砼的力学性质,（三）混凝土的耐久性,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（一）新拌水泥混凝土的工作性（和易性）,1、概念,2新拌砼工作性的测定方法,3、影响工作性的主要因素,4改善新拌混凝土工作性的主要措施,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,1、概念,工作性：是指混凝土拌和物易于施工操作（拌和、运输、浇筑、振捣）并获得质量均匀、成型密实的性能。流动性：在自重或机械振捣作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。粘聚性：在施工过程中其组成材料之间有一定的粘聚力，不致产生分层和离析的现象。保水性：在施工过程中，具有一定的保水能力，不致产生严重的泌水现象。,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,2新拌砼工作性的测定方法,通常采用测定混凝土拌合物的流动性，辅以直观经验评定粘聚性和保水性。测定流动性（稠度）:1）坍落度试验：适用于集料最大粒径31.5mm，坍落度值10mm的流塑性砼。2）维勃稠度试验：坍落度10mm，集料最大粒径31.5mm，维勃稠度为530s之间的干硬性砼。,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,工作性的测定方法（一）坍落度（mm）试验,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,坍落度试验同时，可用目测方法评定混凝土拌和物的下列性质：,（1）棍度：按插捣混凝土拌和物时难易程度评定，分三级：“上”：表示插捣容易；“中”：表示插捣时稍有石子阻滞的感觉；“下”：表示很难插捣。（2）含砂情况：按拌和物外观含砂多少而评定，分三级：“多”：表示用镘刀抹拌和物表面时，一两次即可抹平无蜂窝；“中”：表示抹五、六次才可使表面平整无蜂窝；“少”：表示抹面困难，有空隙及石子外露等现象。（3）粘聚性：观测拌和物各组成成分相互粘聚情况，用捣棒在已坍落的混凝土锥体一侧轻打，如锥体渐渐下沉，则表示粘聚性良好；如锥体突然倒坍，部分崩裂或发生石子离析现象，则表示粘聚性不好。（4）保水性：指水分从拌和物中析出情况，分三级评定：“多量”：表示提起坍落筒后，有较多水分从底部析出；“少量”：表示提起坍落筒后，有少量水分从底部析出；“无”：表示提起坍落筒后，没有水分从底部析出。,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,工作性的测定方法（二）维勃稠度（s）试验,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,3、影响工作性的主要因素,1）水泥浆的数量：以满足流动性为宜。2）水灰比（WC）的影响：若小，则流动性小；若大，则易流浆、离析，影响其强度。3）单位用水量：其过多，则孔隙多，易分层、泌水,反而降低强度、耐久性和工作性。在保证强度和耐久性的条件下，根据流动性要求来确定。4）砂率：过大，集料的总表面积增大使流动性变小；过小，砂浆量不足使流动性变小，且易离析、泌水。,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,5）水泥的品种及集料的性质水泥的品种：标准稠度用水量小的水泥流动性较好。集料的性质：卵石砼比碎石砼的流动性好。6）外加剂：改善其工作性，强度和耐久性。7）温度与搅拌时间温度：流动性随着温度的升高而减小。搅拌时间：搅拌时间不足，工作性就差。综合得出：内因：组成材料的质量和用量外因：环境条件,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,4改善新拌混凝土工作性的主要措施,1）调节混凝土的材料组成 2）掺加各种外加剂 3）提高振捣机械的效能,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（二）硬化后混凝土的力学性质,返回上级目录,1、强度,2、影响混凝土强度的因素,3、提高混凝土强度的措施,4、变形,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,1、强度,1）抗压强度（1）立方体抗压强度（fcu）,（2）立方体抗压强度标准值（fcu,k）（3）强度等级,2）抗折强度(或抗弯拉强度)(fcf）,3）轴心抗压强度(fcp)4）劈裂抗拉强度(fts）,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,水泥混凝土砼立方体抗压强度试验,试验目的：测定混凝土立方体的抗压强度，以检验材料的质量，确定、校核混凝土的配合比，并为控制施工质量提供依据。仪器设备1拌和机：自由式或强制式。2振动器：标准振动台；3压力机或万能试验机：可以均匀地连续加荷卸荷，保持固定荷载，能够满足试件破型吨位要求。4球座：钢质坚硬，凸面朝上，当试件均匀受力后，一般不宜再敲动球座。5试模：由铸铁或钢制成，试件尺寸（试模内部尺寸）见试表3-5。,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,试验准备,1混凝土抗压强度试件以边长150mm的正立方体为标准试件，其集料最大粒径为40mm。2混凝土抗压强度采用非标准试件时，其集料粒径应符合试表3-5规定。3混凝土抗压强度试件同龄期者应为一组，每组为3个同条件制作和养护的混凝土试件.,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,1取出试件，先检查其尺寸及形状，相对两面应平行，表面倾斜偏差不得超过0.5mm。量出棱边长度，精确至1mm。试件受力截面积按其与压力机上下接触面的平均值计算。试件如有蜂窝缺陷，应在试验前三天用浓水泥浆填补平整，并在报告中说明。在破型前，保持试件原有湿度，在试验时擦干试件，称出其质量。,试验步骤,2以成型时侧面为上下受压面，试件要放在球座上，球座置于压力机中心，几何对中（指试件或球座偏离机台中心在5mm以内，下同）。强度等级C30的混凝土取0.30.5MPa/s的加荷速度；强度等级C30且C60时则取0.50.8MPa/s的加荷速度；强度等级C60时则取0.81.0MPa/s的加荷速度，当试件接近破坏而开始迅速变形时，应停止调整试验机油门，直至试件破坏，记下破坏极限荷载。,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,1、混凝土立方体试件抗压强度按下式计算：式中：fcu混凝土抗压强度，MPa；F试件破坏荷载，N；A受压面积，mm2。2、以三个试件测值的算术平均值为测定值（结果计算精确至0.1MPa)。三个测值中的最大值和最小值中如有一个与中间值的差值超过中间值的15%时，则把最大值和最小值一并舍除，取中间值为结果；如最大值和最小值与中间值的差值均超过中间值的15%，则该组试验结果无效。非标准试件的抗压强度应乘以尺寸换算系数，并应在报告中注明。,结果整理,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（2）立方体抗压强度标准值（fcu,k）具有95的保证率（P）（3）强度等级 是根据立方体抗压强度标准值来确定的。如“C30”即表示fcu,k 30MPa。分为：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等12个强度等级。,立方体抗压强度标准值与强度等级,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,路面或机场道面用砼，以抗折强度为主要指标。150150550mm的试件，经养护28d后，按三分点加荷方式，测定其抗折强度F试件破坏荷载（N）L 支座间距（mm）；b 试件宽度（mm）；h 试件高度（mm）。以三个试件测值的算术平均值为测定值。三个测值中如有一个与中间值的差值超过中间值的15%时，则取中间值为结果；如最大值和最小值与中间值的差值均超过中间值的15%，则该组试验结果无效。,抗折强度（或抗弯拉强度）（fcf）,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,轴心抗压强度与劈裂抗拉强度,轴心抗压强度(fcp)：为使测得的砼强度接近混凝土结构的实际情况，150mm150mm300mm的棱柱体试件 劈裂抗拉强度（fts）：砼的抗拉强度只有抗压强度的110120，抗拉强度对于开裂现象有重要意义，测定以立方体为试件，在试件面上用圆弧为垫条，试件就沿此平面劈裂破坏,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,2影响砼强度的因素,1）材料组成对水泥砼强度的影响,2）养护温度和湿度,3）龄期,4）试验条件对砼强度的影响,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（1）水泥强度等级越高，制成的砼强度也越高。水灰比越小，砼强度越高。fcu,28混凝土28d龄期的立方体抗压强度（Mpa）；CW灰水比；a、b 回归系数，与粗集料的品种有关.fce水泥实际强度（Mpa）；fce,g水泥强度等级（MPa）；c一水泥强度等级的富余系数。取c11.13。,1）材料组成对水泥砼强度的影响,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（2）集料特征 粗集料的形状与表面性质对强度有关，碎石砼比卵石砼的强度较高，它们的回归系数a和b均不同。（3）浆集比（用水量）砼强度随着浆集比的增加而降低。,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,2）养护温度和湿度,为使水泥充分水化砼强度发展是随环境温度的高低而增减，必须有较长时间在潮湿环境中养护,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,3）龄期,砼强度随龄期的增长而提高，可根据砼早期强度，估算其后期强度，用下式表达：fcu,n：n天龄期的混凝土抗压强度（Mpa）；fcu,a：a天龄期的混凝土抗压强度（Mpa）。,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,4）试验条件对砼强度的影响,试件形状(高宽比)与尺寸(大小)、试件湿度、试件温度、支承条件(受压面是否光滑、平整、洁净)和加载方式（速度）等。,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,3提高混凝土强度的措施,1）采用高强度的水泥和早强型水泥2）增加混凝土的密实度3）蒸汽养护和蒸压养护4）掺加外加剂,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,4变形,1）非荷载作用变形（1）化学收缩水泥水化物的收缩，自身收缩，随龄期增长而增加，40d后渐趋稳定。（2）干湿变形砼在不同的干湿环境中硬化时，会产生湿胀干缩。措施：调节集料级配、增大粗集料的粒径，减少水泥浆用量，适当选择水泥品种，以及采用振动捣实，早期养护等措施来减小混凝土的干缩。（3）温度变形水泥水化放出热量，砼内部温度远较外部为高，产生内胀和外缩。措施：采用低热水泥，减少水泥用量，采用人工降温等，设置伸缩缝，在结构物内配置温度钢筋。,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,2）荷载作用变形,（1）弹一塑性变形与弹性模量 路面砼要求有较高的抗折强度 和较低的抗折弹性模量（2）徐变 随时间增加的变形。为塑性变形。能使预应力钢筋砼中的预加应力受到损失，也能消除钢筋砼的部分应力集中,消除部分由温度变形所产生的破坏应力。,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（三）混凝土的耐久性,抗冻性（冻融循环试验）耐磨性（磨耗试验）碱集料反应水泥混凝土中水泥的碱与某些碱活性集料发生反应，可引起混凝土膨胀、开裂、甚至破坏（维修困难），这种化学反应称为碱集料反应。碱集料反应必须具备三个条件：混凝土中的集料具有活性；混凝土中含有一定量可溶性碱；有一定湿度。规范规定对水泥砼耐久性的控制，主要从“最大水灰比”和“最小水泥用量”来进行限制。,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,三、普通水泥砼的组成设计,（一）概述,（二）砼配合比设计方法（抗压强度为指标的计算方法）,返回上级目录,水泥混凝土配合比设计例题（一）（抗压强度为指标的计算方法）,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（一）概述,1、混凝土配合比的表示方法,2、配合比设计的基本要求,3、三参数及相互关系,4、混凝土配合比设计的步骤,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,1、混凝土配合比的表示方法,（1）单位用量表示法：以每1m3混凝土中各种材料的用量表示，例如：mc：mw：ms：mg330kg：150kg：706kg：1264kg（2）相对用量表示法：以水泥的质量为1，并按“水泥：细集料:粗集料;水灰比”的顺序排列表示。例如：1：2.14：3.82；WC0.45,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,2、配合比设计的基本要求,1）结构物设计强度：不论混凝土路面或桥梁，在设计时都会对不同结构部位提出不同的“设计强度”要求。为保证结构物的可靠性，采用一个比设计强度高的“配制强度”，才能满足设计要求。2）施工工作性：按照结构物断面尺寸和形状、配筋的疏密以及施工方法和设备来确定工作性（坍落度或维勃稠度）3）环境耐久性：根据结构物所处环境条件，如严寒地区的路面或桥梁、桥梁墩台在水位升降范围等，设计配合比时校核“最大水灰比”和“最小水泥用量”。4）经济性：在保证工程质量的前提下，尽量节约水泥，合理使用材料，以降低成本。,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（砂石比）,3、三参数及相互关系,用水量,混凝土,砂,水,石,水泥,水灰比,（浆集比）,砂率,水泥浆,集料,在满足强度和耐久性要求下，取较大值,在满足粘聚性要求下，取较小值,在满足流动性要求下，取较小值,满足四项基本要求,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,4、混凝土配合比设计的步骤,（1）计算“初步配合比”：根据原始资料，按我国现行的配合比设计方法，计算得 mco：mwo：mso：mgo。桥梁用的水泥混凝土（抗压强度为指标）按普通混凝土配合比设计规程(JGJ55-2000)来设计配合比。路面用的水泥混凝土（抗折强度为指标）按公路水泥混凝土路面施工技术规范（JTGF30-2003）来设计配合比。（2）提出“基准配合比”：根据初步配合比，采用施工实际材料试拌，测工作性，调整材料用量，提出满足工作性要求的“基准配合比”，即mca：mwa：msa：mga.（3）确定“试验室配合比”：以基准配合比为基础，增减水灰比，拟定几组（通常为三组）满足工作性要求的配合比，通过制备试块测强度，确定既符合强度和工作性要求，又较经济的实验室配合比，即mcb：mwb：msb：mgb（4）换算为“施工配合比”：根据工地现场材料的实际含水率，将试验室配合比换算为施工配合比，即mc：mw：ms：mg,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（二）砼配合比设计方法（抗压强度为指标的计算方法）,1、初步配合比的计算,2、试配、调整提出基准配合比,3、检验强度、确定试验室配合比,4、施工配合比换算,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,1、初步配合比的计算,1）确定砼的配制强度,2）计算水灰比（WC）,3）选定单位用水量（mwo）,4）计算单位水泥用量（mco）,5）选定砂率（s）,6）计算粗、细集料单位用量（mgo、mso）,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,1）确定砼的配制强度fcu,o,确定砼的配制强度fcu,o(P=95%，Za=1.645)fcu,o施工配制强度（MPa）；fcu,k设计要求的强度等级)(MPa）；由施工单位质量管理水平确定的砼强度标准差（MPa）或查表得到。,返回上级目录,例题,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,2）计算水灰比（WC）,（1）计算水灰比WC fce=c.Fce,k（2）校核最大水灰比如计算的大于表中允许的,应采用表中允许的最大水灰比。,返回上级目录,例题,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,3）选定单位用水量（mwo）,（1）水灰比在0.400.80范围时,（2）水灰比小于0.40 时，应通过试验确定。（3）流动性和大流动性用水量，以上表为基础,进行增加：5Kg/20mm；掺外加剂时 mw,ad=mwo(1ad),返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,4）计算单位水泥用量（mco）,（1）按强度要求计算（2）按耐久性要求校核最小水泥用量 计算的应不低于表3-10规定的最小水泥用量。,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,5）选定砂率（s）,(1)坍落度为1060mm时，查表确定砂率；(2)坍落度大于60 mm 时，可按经验确定砂率，也可在上表基础上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1的幅度予以调整；(3)坍落度小于10 mm时，砂率按试验确定。,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,6）计算粗、细集料单位用量（mgo、mso）,（1）质量法（假定表观密度法）,（2）体积法(绝对体积法),以上两种确定石、砂单位用量的方法，质量法比较简便，体积法较为精确。,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（1）质量法（假定表观密度法）,各组成材料的单位用量之和等于其假定表观密度mcp mco、mwo、mso、mgo 1m3混凝土中水泥、水、砂、石的用量（kg）；Mcp1m3混凝土的假定表观密度（kg/m3），查下表得出；s砂率（）；,由左边公式计算出“初步配合比”为：mco：mwo：mso：mgo,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（2）体积法(绝对体积法),假定混凝土的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土中所含空气体积之总和。s、mco、mwo、mso、mgo意义同质量法。c水泥密度（kg/m3）；可取29003100 kg/m3.s细集料的表观密度（kg/m3），由试验测出；g粗集料的表观密度（kg/m3），由试验测出；w水的密度（kg/m3），可取1000 kg/m3；混凝土中的含气量百分率（），不用引气剂时取1。,由左边公式计算出“初步配合比”为：mco：mwo：mso：mgo,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,2、试配、调整提出基准配合比,1）试配（1）试配材料要求：与实际工程使用的材料相同。初步配合比各材料质量为干燥状态下的质量，试拌材料称量的质量应考虑砂石材料的含水率影响。（2）搅拌方法：与生产时使用方法相同。（3）试拌时的拌和物数量见下表。采用机械搅拌时，其搅拌量应不小于搅拌机额定搅拌量的1/4。,2）校核工作性：按初步配合比进行试配测定工作性，如不能满足要求，在水灰比不变的条件下调整用水量(每次增减5水泥浆)或砂率，直至满足要求为止。提出“基准配合比”mca：mwa：msa：mga,返回上级目录,请注意：在此确定了两个最终采用的参数：用水量、砂率,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,3、检验强度、确定试验室配合比,1）制作三个不同的水灰比（保证配制强度按公式反算的水灰比在基准配合比中仍然没变、0.05）的试件，测28d立方体抗压强度。绘制灰水比与28d立方体抗压强度的关系图，,得出混凝土配制强度对应的灰水比（即考虑经济性），将灰水比取倒数得到最终采用的水灰比。,请注意：至此，已确定了满足四个基本要求的三个参数。,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,2）确定试验室配合比（1）根据在基准配合比中得到的两个参数用水量、砂率，试验室配合比中得到的一个参数水灰比，确定配1m3混凝土所需的四种材料的干质量：用水量mwb、水泥用量mcb、砂用量msb 和石用量 mgb。（2）根据实测砼湿表观密度c,t，校正配合比：计算出混凝土的“计算湿表观密度”：得出“校正系数”：得出最终的试验室配合比设计值:,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,4施工配合比换算,试验室配合比，是按绝干状态集料计算的,应 根据施工现场砂石的实际含水率（a、b）换算,返回上级目录,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,砼配合比设计例题（一）（以抗压强度为指标的设计方法,题目 试设计钢筋混凝土桥T型梁用混凝土配合比，原始资料 1已知砼设计强度等级为C30无强度历史统计资料，要求砼拌和物坍落度为3050mm。桥梁所在地区属寒冷地区。2组成材料：可供应硅酸盐水泥，强度等级为42.5Mpa；密度c=3100 kg/m3；富裕系数c=1.1。砂为中砂，表观密度s2650 kg/m3。碎石最大粒径dmax=31.5mm，表观密度g=2700 kg/m3。设计要求 1、按题给资料计算出初步配合比。2按初步配合比在试验室进行试验调整得出试验窒配合比。,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,设计步骤（一）计算初步配合比,1、确定混凝土配制强度（fcu,o）fcu,o=fcu,k+1.645=30+1.6455=38.2MPa2、计算水灰比（WC）1）计算水灰比（1）计算水泥实际强度fce=cfce,k=1.142.5=46.75MPa46.8 MPa（2）计算混凝土的水灰比 2）校核水灰比 查表，允许最大水灰比为0.55，计算水灰比0.54，符合要求。采用0.54。,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,3、确定单位用水量mwo 查表：mwo185Kgm3 4、计算单位水泥用量mco1）计算单位水泥用量：2）校核单位用灰量 查表，最小水泥用量不低于280Kgm3。计算为343Kgm3，符合耐久性要求。采用343Kgm3。5、选定砂率s：查表得s 33,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,6计算砂石用量1）采用质量法解得：mso616Kgm3，mgo=1256Kgm3。计算得初步配合比：mco:mwo:mso:mgo343:185:616:1256，即 1:1.80:3.66，WC=0.542）采用体积法 计算得初步配合比：mco:mwo:mso:mgo 343:185;613:1251 即 1:1.79:3.65，WC0.54,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（二）调整工作性、提出基准配合比,1、计算试拌材料用量：按计算的初步配合比 试拌15L混凝土拌和物，各种材料用量：水泥：3430.0155.15kg；水：1850.0152.78kg；砂：6130.0159.20kg；碎石：12510.01518.77kg。2、调整工作性：测定其坍落度为10mm，未满足要求。为此，保持水灰比不变，增加5水泥浆。再经测坍落度为40mm，满足要求。此时各组成材料实际用量为：水泥：15（15）=5.41kg；水：2.78（15）2.92kg；砂9.20kg；碎石 18.77kg3、提出基准配合比：mca：mwa：msa：mga=5.41：2.92：9.20：18.77 即1：1.70：3.47；WC2.925.41=0.54,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（三）检验强度、测定试验室配合比,1检验强度：制备水灰比分别为0.49、0.54和0.59的三组混凝土试件,测得的28d的立方体抗压强度值如下表：,由上表绘制28d立方体抗压强度值与灰水比的关系图,由左图可知，相应于混凝土配制强度fcu,o38.2MPa的灰水比Cw=1.82,即水灰比w/c=0.55。,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,2确定试验室配合比根据在基准配合比中得到的两个参数用水量、砂率，试验室配合比中得到的一个参数水灰比，确定配1m3混凝土所需的四种材料的干质量：用水量mwb、水泥用量mcb、砂用量msb 和石用量 mgb。用水量：mwb185（15%）194kg；水泥用量：mcb1940.55353kg。砂、石用量按体积法计算：解得：砂用量：msb603Kgm3;碎石用量：mgb1230Kgm3。,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,计算湿表观密度：c,c35319460312302380Kg/m3 实测湿表观密度：c,t 2450Kg/m3 修正系数：=24502380=1.02 混凝土的表观密度实测值与计算值之差的绝对值超过计算值的2（为2.1），则按实测湿表观密度进行校正，校正后各种材料用量：水泥用量：m/cb=3531.02360Kgm3；水用量：m/wb=1941.02=198Kgm3；砂用量：m/sb=6031.02615Kgm3；碎石用量：m/gb 12301.021255Kgm3。试验室配合比：m/cb：m/wb：m/sb:m/gb 360：198：615：1255,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（四）换算施工配合比,工地实测：砂的含水率s=5；碎石的含水率g1。各种材料的用量为：水泥用量：mc360kg/m3 砂用量：ms615（15）646kg/m3 碎石用量：mg1255（11）1268kgm3 水用量：mw=198-（6155%+12551%)=154kg/m3施工配合比：mc：ms：mg:mw360：154：646：1268。,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,四、普通水泥砼的质量控制,（一）砼质量的波动（二）砼质量的评价方法（三）砼生产质量水平,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（一）砼质量的波动,1、原材料的质量和配合比 2、施工工艺 3、养护方法 4、试验条件,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（二）砼质量的评价方法,见公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2004)：附录C 水泥混凝土弯拉强度评定（见本教材“2、统计方法未知标准差方法”及“3、非统计方法”）。请同学们将本教材“1、统计方法已知标准差方法”及例题1删除，附录D 水泥混凝土抗压强度评定。,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,1、统计方法未知标准差方法,生产条件验收界限mfcu 验收批混凝土的强度平均值1、2合格判定系数,Sfcu验收批混凝土强度的标准差（Mpa）。当Sfcu0.06 fcu,k时，取Sfcu0。06 fcu,k,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,例题32,现场集中搅拌混凝土，强度等级为C30，其同批强度列如下表，试评定该批混凝土是否合格。,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,解1、计算该批混凝土强度标准差：2、评定该批混凝土强度：,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,2、非统计方法,对零星生产（试件小于10组时），按下述条件进行评定（无标准差）：mfcu 1.15fcu,k fcu,min095 fcu,k 式中符号含义同前。,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（三）混凝土生产质量水平,砼强度按规定进行合格评定外，还应统计计算强度平均值（mfcu）、标准差（）和强度不低于要求强度等级的百分率（P），以确定企业生产管理水平，,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,五、混凝土外加剂,在拌制混凝土过程中掺人量不大于水泥质量5（特殊情况除外），用以改善混凝土性能的材料，称为混凝土外加剂。混凝土外加剂分类,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,减水剂,1)减水剂作用机理:亲水基团吸附水分子，而憎水基团指向水泥颗粒表面，形成吸附水膜层，使水泥颗粒互相分散，絮凝结构中的水被释放出来。,2)减水剂的经济效果当配合比不变时，可增大坍落度，且不影响混凝土的强度。当流动性和水泥用量不变时，则可减少拌和用水量,使水灰比降低，提高了强度和耐久性。当强度和流动性不变时，即水灰比不变并减少水泥浆,可节约水泥用量.,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,六、路面水泥混凝土,是指满足混凝土路面摊铺工作性（和易性）、弯拉强度、耐久性与经济性要求的水泥混凝土。,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（一）路面水泥混凝土的组成材料,1、水泥：特重、重交通等级旋窑道路硅酸盐水泥：中、轻交通矿渣硅酸盐水泥；冬季施工R型早强水泥。2、粉煤灰,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,3、粗集料：1）质量要求；2）最大粒径和级配。4、细集料：1）质量要求；2）级配和细度。5、水。6、外加剂。,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（二）路面水泥混凝土的技术性质,1、抗折强度,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,2、工作性（和易性）,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,3、耐久性,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（三）路面水泥砼配合比设计(经验公式法),初步配合比 1、配制弯拉强度fc 2、水灰比W/C的计算、校核及确定 3、选取砂率 4、单位用水量mwo 5、单位水泥用量mco的计算、校核及确定 6、单位粉煤灰用量mfo 7、砂石材料用量mso和mgo初步配合比确定后，进行试配、调整 的方法与本章普通砼相同。,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,砼中掺有粉煤灰的配合比设计（超量取代法）,将所掺粉煤灰分为两部分：mfo=mfo1+mfo2一部分（mfo1）是能代替水泥的,相应要减少那一部分水泥用量，在计算水灰比和水泥用量时，予以考虑；剩下的一部分（mfo2）为超量部分，用来代替砂，在计算砂用量时，也要相应减少。,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,砼中掺有外加剂（减水剂）的配合比设计,先按未掺减水剂的砼来计算用水量mwo。再要根据减水剂的减水率来计算用水量。mw,ad=mwo(1ad)用水量减少后，水灰比不变，所计算的水泥用量也要相应减少。mc.ad=C/Wmw,ad 最后根据掺有外加剂（减水剂）的mw,ad和mc.ad来计算砂石用量ms,ad和mg.ad,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,第二节 其它功能混凝土,、高强混凝土二、流态混凝土三、钢纤维混凝土四、碾压式水泥混凝土五、彩色水泥混合料 六、超塑早强混凝土 七、特快硬水泥混凝土八、滑模混凝土,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,第三节 建筑砂浆,砂浆是由胶结料(水泥或石灰)、细集料（砂）、掺合料和水配制而成的建筑工程材料。可分为砌筑砂浆和抹面砂浆,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,、砌筑砂浆,（一）组成材料 1水泥强度等级不宜过大 2掺合料为提高和易性掺加的（如石灰膏、粘土和粉煤灰等）3砂 4水,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（二）技术性质,1新拌砂浆的和易性 1）流动性用稠度表示(沉入深度）2）保水性用分层度表示 2硬化后砂浆的强度 70.7mm70.7mm70.7mm的正立方体试件，3粘结力与其强度相关4耐久性提高其密实度,湖北交通职业技术学院道桥系 第三章水泥混凝土和砂浆,（三）砌筑砂浆的配合比计算,1、水泥混合砂浆配合比计算（1）计算砂浆试配强度fm,o(Mpa);fm,o砂浆的试配强度，精确至0.1 Mpa；f2 砂浆抗压强度平均值，精确至0.1 Mpa；砂浆现场强度标准差，精确至0.1 Mpa。（2）水泥用量的计算 QC每立方米砂浆中的水泥用量，精确至1kg；fm,o砂浆的试配强度，精确至0.1 Mpa；fce水泥的实测强度，精确至0.1 Mpa；、砂浆的特征系数，其中3.03，15
