水泥混凝土配合比设计.ppt

1,道路建筑材料,西华大学交通与汽车工程学院交通运输系交通工程教研室,主讲教师：李慧,2,普通混凝土设计要求与主要内容 普通混凝土是由水泥、砂、粗集料和水组成的一种复合材料，组成设计是确定这些材料的质量或体积之间的比例关系，有时需要注明外加剂用量，组成设计统称为混凝土配合比设计。设计任务：根据设计目标、施工条件和原材料性质，确定出各种组成材料的用量，使混凝土在满足经济条件下达到如下性能：工作性、结构强度等级、耐久性、经济性等,水泥混凝土设计,3,普通混凝土的配合比设计,(1)配合比的定义：指的是混凝土组成材料中各组成材料（水泥、水、砂子和石子）用量之比；（2）配合比的表示方法：通常用1m3混凝土各材料的质量来表示，如1m3混凝土中，水泥：300kg,水：180kg,砂子:720kg,石子:1200kg;或以各种组成材料用量的比例来表示：水泥：砂：石=1：2.4：4，水灰比为0.60，其中水泥为300kg,水泥混凝土设计,4,（3）普通混凝土设计的基本要求：,（a）满足混凝土拌合物和易性的要求；(b）满足结构要求的强度等级；（c）满足与使用环境相适应的耐久性要求（d）满足经济性要求,水泥混凝土设计,5,（1）混凝土的设计强度；（2）混凝土的耐久性设计要求；（3）结构断面尺寸及钢筋配筋情况；（4）混凝土施工方法及管理水平；（5）原材料的品种以及物理性质：水泥：水泥品种，实测强度，密度；砂子：级配和粗细情况，表观密度；石子：品种（卵石或碎石）、最大粒径、表观密度；水：来源（自然水或天然水）、密度,配合比设计所需要的基本资料,水泥混凝土设计,6,（4）配合比设计的三个重要参数：（a）水灰比W/C：表示水与水泥的用量之比；（b）单位用水量：指的是1m3混凝土中水的用量（c）砂率：,水泥混凝土设计,7,水泥混凝土设计,8,普通混凝土配合比设计的方法与步骤混凝土配合比设计一般分三步：,一、初步配合比的设计：主要是利用经验公式或经验资料而获得的初步配合比；二、实验室配合比的设计：由初步配合比出发，经过实验调整，得出满足和易性要求的配合比（基准配合比）；强度等要求的配合比（试验室配合比）；三、施工配合比的设计：考虑砂、石的含水率，计算出满足施工要求的配合比,水泥混凝土设计,9,一、初步配合比的设计：,1，确定水灰比W/C:（1）定义：水灰比表示混凝土中水的用量与水泥用量之比；（2）影响：水灰比的大小直接影响到混凝土的强度和耐久性。（3）水灰比越小，强度越高，而且耐久性越好，但水灰比过小，则耗用水泥过多，不但提高了成本，而且在混凝土硬化过程中增大了水化热；（4）因此，确定水灰比应分别根据强度和耐久性两方面来考虑：,水泥混凝土设计,10,水泥混凝土设计,11,混凝土的配制强度：,我国目前规定，设计要求的混凝土配置强度保证率为95%，t=1.645（保证率系数）,即混凝土的配置强度计算公式：,水泥混凝土设计,12,如果施工企业具有25组以上混凝土设计强度历史统计资料时，可以按如下公式计算,第i组试件强度,n组试件平均强度,水泥混凝土设计,13,混凝土的配置强度计算公式：,水泥混凝土设计,14,水泥混凝土设计,15,水泥混凝土设计,16,P72 表3-10,水泥混凝土设计,17,混凝土最大水灰比和最小水泥用量的规定（JGJ552000）,18,2 确定单位用水量 mwo:,单位用水量：是指1m3混凝土中水的用量；单位用水量主要控制了混凝土拌合物的流动性，而流动性主要以坍落度来表示；单位用水量的确定：应根据混凝土施工要求的坍落度和已知的粗颗粒的种类以及最大粒径Dmax查P74，表3-12可得。,水泥混凝土设计,19,塑性混凝土的单位用水量，kg,水灰比在0.400.80范围内时，根据粗集料的品种、粒径及施工要求的坍落度，按下表选取。(本表适应中砂),20,干硬性混凝土的单位用水量，kg,21,3 确定混凝土的单位水泥用量mC0:,（a）首先根据水灰比的定义：,（b）再根据结构的类型和使用的环境，查表可得混凝土的最小水泥用量；,(c)比较两者大小，取二者的最大值作为单位水泥用量mC0,水泥混凝土设计,22,4 确定混凝土的砂率,主要根据水灰比、骨料的类型（卵石或碎石）以及最大粒径确定；砂率主要通过查表法确定：查P75表3-13混凝土砂率选用表。,水泥混凝土设计,23,混凝土砂率，,24,5 确定1m3混凝土中砂、石的用量mso、mgo:两种方法：质量法和体积法,（1）质量法：也称表观密度法，就是在计算时，先假定所配置的混凝土的表观密度为一定值，然后根据水泥、水、砂和石的总质量等于表观密度乘以总体积的原理来求解砂和石的质量，即：,水泥混凝土设计,25,水泥混凝土设计,26,（2）体积法原理：假定混凝土拌合物的总体积（1m3)等于各组成材料的绝对体积以及拌合物中所含空气的体积之和.,水泥混凝土设计,27,通过上述5步，求出了单位体积（1m3)混凝土中水泥、水、砂和石的用量分别为：mco、mwo、mso和mgo,于是混凝土的初步配合比为：水泥、水、砂和石的用量之比为：mco：mso：mgo，水灰比W/C=mwo：mco从初步配合比的设计步骤来看，许多参数都是通过查表或经验公式求得；因此、由初步配合比配置而成的混凝土拌合物可能达不到和易性和强度的要求；故必须进一步调整和确定配合比即进行所谓的实验室配合比设计。,水泥混凝土设计,28,实验室配合比的设计主要对初步配合比进行和易性的调整及强度的校核。,（1）和易性的调整：调整的目的：a）使和易性满足施工的要求；b）使水灰比满足强度和耐久性的要求；调整的方法及步骤：按初步配合比计算出各组成材料用量，试制15L（或25L）混凝土拌合物，配置成混凝土拌合物；测量该拌合物的流动性（坍落度法），并观察拌合物的粘聚性和保水性，如不满足要求，则需进行调整配合比。,水泥混凝土设计,29,在测定混凝土拌和物的和易性时，可能存在以下四种情况：,a）流动性比要求的小：调整办法：保持W/C不变，增大水、水泥用量；b）流动性比要求的大：调整办法：保持砂率不变，增大砂、石用量；,水泥混凝土设计,30,c）砂浆不足引起粘聚性和保水性不良时：调整办法：单独增加砂的用量，适当增大砂率；d）砂浆过多引起粘聚性和保水性不良时：调整办法：单独减少砂的用量，适当降低砂率；,水泥混凝土设计,31,通过实验室反复调整，使混凝土拌合物达到和易性的要求后，测量出拌合物的实际表观密度，进而得出和易性调整合格后的配合比(基准配合比),（2）强度的校核：,分别用 三个水灰比，拌制三个混凝土试样，测量其28d的抗压强度值 看是否满足强度的要求。,强度的验证公式为：,水泥混凝土设计,32,水泥混凝土设计,33,同理，实验室调整后，1m3混凝土中水的用量Wsh:,水泥混凝土设计,34,同理，实验室调整后，1m3混凝土中砂的用量Ssh:,水泥混凝土设计,35,同理，实验室调整后，1m3混凝土中石的用量Gsh:,水泥混凝土设计,36,三 施工配合比的设计,主要考虑到砂、石中含水，设砂的含水率为a%,石的含水率为b%,则施工配合比为：水泥：C=Csh;砂：S=Ssh（1+a%);石：G=Gsh（1+b%);水：W=Wsh-Ssh*a%-Gsh*b%；,水泥混凝土设计,37,总结：混凝土配合比设计的基本步骤？,（2）单位用水量的确定：查表法；（3）确定单位水泥用量；（4）确定砂率：查表法；（5）确定砂石用量：工程中一般用质量法；三、实验室配合比的设计：（1）和易性的调整：取15L/25L混凝土拌合物；（2）强度校核；四、施工配合比的设计：主要考虑砂、石的含水率；,一、基本设计资料的收集；二、初步配合比的设计：（1）水灰比的确定：从强度和耐久性入手；,水泥混凝土设计,38,普通混凝土配合比设计 实例,水泥混凝土设计,39,例题 某 现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为C25，施工要求坍落度为（3550）mm，（混凝土由机械搅拌，机械振捣），该施工单位无历史统计资料。,水泥混凝土设计,40,试求：（1）混凝土的初步配合比；（2）调整后，加入5%的水泥浆，实测表观密度为2432kg/m3，求实验室配合比？（3）砂子含水率a%=4%,石子含水率b%=1%,求混凝土的施工配合比？,水泥混凝土设计,41,水泥混凝土设计,42,（b）求满足耐久性要求的水灰比（W/C）2：,主要是根据结构的类型以及使用环境，查 表，可求:钢筋混凝土梁的最大水灰比（W/C）2=0.65，即为满足耐久性要求的水灰比；,（c）确定水灰比：,则取W/C=0.60既满足强度要求、又满足耐久性要求.,水泥混凝土设计,43,2 单位用水量mwo的确定：,单位用水量的确定：应根据混凝土施工要求的坍落度（表）和已知的粗颗粒的种类以及最大粒径Dmax查表可得。本题中：坍落度：（3550）mm、碎石：Dmax=40mm,查表可得:Mwo=175kg/m3,水泥混凝土设计,44,3 确定混凝土的单位水泥用量mC0:,（a）首先根据水灰比的定义：,（b）再根据结构的类型(钢筋混凝土梁）和使用的环境（查表）可得混凝土的最小水泥用量为260kg/m3,(c)比较两者大小，取二者的最大值作为单位用水量:mC0=292kg/m3,水泥混凝土设计,45,4 确定混凝土的砂率,主要根据水灰比(0.60)、骨料的类型（碎石）以及最大粒径(40mm),查表确定混凝土砂率选用表。查表可得：砂率为（3338）%，具体计算时，我们可以取=35%,水泥混凝土设计,46,5 确定1m3混凝土中砂、石的用量mso、mgo:两种方法：质量法和体积法,水泥混凝土设计,47,本题中，混凝土的设计强度为C25，则可以假定1m3混凝土的表观密度为：,已求得砂率=35%，,另外也可通过体积法确定砂、石单位体积用量；,水泥混凝土设计,48,下面用体积法确定砂、石的单位体积用量：,水泥混凝土设计,49,混凝土的初步配合比为：,用1m3混凝土各组成材料的质量来表示，本题中，水泥：292kg,水：175kg,砂子:677kg,石子:1256kg;或以各种组成材料用量的比例来表示：水泥：砂：石=1：2.32：4.30，水灰比为0.60，其中水泥为300kg,水泥混凝土设计,50,（1）按初步配合比计算出各组成材料用量，试制25L混凝土拌合物，配置成混凝土拌合物；测量拌合物的流动性（坍落度法），并观察拌合物的粘聚性和保水性；本题不满足流动性要求。（2）调整方法：保持水灰比不变，加入水泥浆；,水泥混凝土设计,51,（3）首先计算出25L混凝土拌合物需要各组分材料的用量：,水泥：（mco(292)25）/1000，得水泥用量：7.3kg;水：（mwo(175)25）/1000，得水用量：4.38kg;砂：（mso(677)25)/1000，得砂用量：16.92kg;石：(mgo(1256)25）/1000，得石用量：31.4kg;调整流动性的方法：保持水灰比不变，加入5%的水泥浆调整后各材料用量如下：水泥mcb：7.3（1+5%）=7.67kg;水mwb：4.38（1+5%）=4.6kg;砂msb：16.92kg;石mgb：31.4kg;,水泥混凝土设计,52,（4）强度校核：分别用 0.55、0.60、0.65 三个水灰比，拌制三个混凝土试样，测量其28d的抗压强度值，实验可得W/C=0.60满足强度要求。,水泥混凝土设计,53,（5）计算实验室配合比1m3混凝土水泥的用量：,水泥混凝土设计,54,水泥混凝土设计,55,（6）实验室配合比为：水泥Csh：308kg,水Wsh：185kg,砂子Ssh:679kg,石子Gsh:1260kg;,三、施工配合比的设计：主要考虑到砂、石中含水，已知砂的含水率为4%,石的含水率为1%,则施工配合比为：水泥：C=Csh=308kg;砂：S=Ssh（1+4%)=706kg;石：G=Gsh（1+1%)=1273kg;水：W=Wsh-Ssh a%-Gsh b%=143kg；,水泥混凝土设计,56,课题练习题,57,其他品种水泥混凝土,高性能混凝土一词是从英文High Performance Concrete(HPC)翻译过来的，是近年来一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的新概念的混凝土。起初定义为具有所要求的性能和匀质性的混凝土。性能包括：易于浇注、捣实而不离析；高超的、能长期保持的力学性能；早期强度高、韧性高和体积稳定性好；在恶劣的使用条件下寿命长。即：HPC要求高强度、高流动性与优异的耐久性。,听课建议采用列表法对比,58,其他品种水泥混凝土,（1）是低水胶比、掺用高效减水剂和矿物细掺料，改变了水泥石与骨料间界面结构性质，提高了混凝土的致密性；（2）高性能混凝土的制备不应该仅是水泥石本身，还应包括骨料的性能，配比的设计，混凝土的搅拌、运输、浇筑、养护以及质量控制；,高性能混凝土硬化特点：,注意：水胶比是指水与水泥加矿物细掺合料之比,59,高性能混凝土原材料：,1水泥-在选择时应考虑下述原则：（1）宜选用优质硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。对细度和颗粒级配要求高；（2）宜选用42.5级或更高等级的水泥。（3）应选用C3S含量高、而C3A含量低（少于8%）的水泥。一般不宜选用C3A含量高、细度细的R型水泥。（4）碱含量应与所配制的混凝土的性能要求相匹配。在含碱活性骨料应用较集中的环境下，应限制水泥的总碱含量（Na2O+0.658K2O）不超过0.6%。,60,2外加剂,（1）高效减水剂 高效减水剂的减水率应该在20%以上，有时甚至高达25%以上；常用的高效减水剂主要是三聚氰胺系、萘系和胺基磺酸盐系。目前国内高效减水剂以萘系为主，产品型号有NF、UNF、FDN、NSZ、DH、SN及NNO等。三聚氰胺系为树脂类高效减水剂，产品型号有SM、JZB-1、SP401等。胺基磺酸盐系有AN3000、DFS-II等。（2）其他外加剂为了改善拌合物及硬化后混凝土的性能，也引入一些其他的外加剂，如缓凝剂、引气剂、防冻剂、泵送剂等。,61,矿物细掺合料是高性能混凝土的主要组成材料。其作用：（1）降低温升，改善工作性，增进后期强度，改善混凝土内部结构，提高耐久性，节约资源等作用。（2）某些矿物细掺合料还能起到抑制碱-骨料反应的作用。品种有：粉煤灰、矿渣等工业废渣及沸石粉、石灰粉等天然矿粉,3矿物细掺合料,62,4骨料,（1）粗骨料天然岩石一般强度都在80150MPa，因此对C40 C80高性能混凝土，最重要的不是强度，而是粒形特征、品种、级配、粒径以及碱活性等。,品种：应选择质地坚硬未风化的岩石，如石灰岩、辉绿岩、玄武岩等。岩石的密度越大，吸水率越低，压碎值越小，其力学性能往往越好。,粒形与级配：石子具有良好的级配，用于填充空隙的砂浆量减少，使用碎石或碎卵石优于卵石。,63,粒径：高性能混凝土应选用粒径较小的石子。小粒径的石子，水泥浆体和单个石子界面周长和厚度都小，形成缺陷的几率小，有利于界面强度的提高。同时，粒径越小，石子本身缺陷几率越小。,高性能混凝土石子的合理的最大粒径,64,高性能混凝土的细骨料宜优先选用细度模量为2.63.2的天然河砂，同时应控制砂的级配、粒形、含杂质量和石英含量。级配曲线平滑、粒形圆、石英含量高、含泥量和含粉细颗粒少为好，避免含有泥块和云母。,（2）细骨料,65,纤维混凝土 fiber reinforced concrete 纤维和水泥基料（水泥石、砂浆或混凝土）组成的复合材料的统称。水泥石、砂浆与混凝土的主要缺点是：抗拉强度低、极限延伸率小、性脆，加入抗拉强度高、极限延伸率大、抗碱性好的纤维，可以克服这些缺点。,纤维混凝土,66,所用纤维类型,所用纤维按其材料性质可分为：金属纤维。如钢纤维(钢纤维混凝土)、不锈钢纤维(适用于耐热混凝土)。无机纤维。主要有天然矿物纤维（温石棉、青石棉、铁石棉等）和人造矿物纤维（抗碱玻璃纤维）。有机纤维。主要有合成纤维（聚乙烯、聚丙烯等）和植物纤维（西沙尔麻等），合成纤维混凝土不宜使用于高于60的热环境中。,67,钢纤维混凝土配合比设计的目的是将组成材料，即钢纤维、水泥、水、粗细集料及外掺剂合理配合，使配制的钢纤维混凝土能够最大限度的满足施工和工程使用要求。（1）满足公路桥梁抗压强度和抗折强度要求，提高桥面的耐久性能；（2）使配制的钢纤维混凝土有较好的和易性，方便和满足施工要求；（3）充分发挥钢纤维混凝土的特点，合理确定钢纤维及水泥用量，最大限度地降低工程成本。,钢纤维混凝土配合比设计的要求,68,配合比设计步骤,与普通混凝土配合比设计一样，可按下列步骤进行：（1）根据强度标准值或设计值及施工配置强度提高系数确定试配抗压强度和抗折强度。（2）按试配抗压强度计算水灰比，一般应控制在之间。可按普通水泥混凝土抗压强度、水泥标号、水灰比的关系式求得。（3）根据试验抗折强度，按规定计算钢纤维体积率。一般体积率选1.01.5%,69,配合比设计步骤,（4）根据施工要求通过试验确定单位体积用水量（掺用外加剂时应考虑外加剂的影响）。（5）根据试验确定合理砂率（现场应根据材料品种，钢纤维纤维体积率，水灰比等适当调整），一般应控制在1.1-1.6%之间。（6）按体积法计算材料用量确定试验配合比。（7）按配合比进行拌和物性能检测，调整确定施工配合比。,70,钢纤维混凝土的拌和,（1）必须使用滚动式混凝土拌和设备。当钢纤维体积率较高，拌和物稠度较大时，应对拌和量进行控制，一般应不超过设备拌和量的60%。（2）注意拌和料的投放顺序，一般按水泥、钢纤维、细集料、粗集料、水的顺序进行，先进行干拌后再加水湿拌，同时，钢纤维应分2-3次投放，保证钢纤维在拌和机内不结团，不弯曲或拆断。（3）应根据拌和物的粘聚性、均匀性及强度稳定性要求通过试拌确定合理的拌和时间。先干拌后湿拌，一般按干拌时间不少于80秒，湿拌时间不少于100秒（总拌和时间必须控制在300秒以内）。,71,泵送混凝土,泵送混凝土pumped concrete可用混凝土泵通过管道输送拌和物的混凝土。要求其流动性好，骨料粒径一般不大于管径的四分之一，需加入防止混凝土拌合物在泵送管道中离析和堵塞的泵送剂，以及使混凝土拌和物能在泵压下顺利通行的外加剂，减水剂、塑化剂、加气剂以及增稠剂等均可用作泵送剂。加入适量的混合材料(如粉煤灰等)，可避免混凝土施工中拌和料分层离析、泌水和堵塞输送管道。,72,73,泵送混凝土基本要求,满足泵送要求，坍落度小一点好，坍落度越大、水泥用量越多，砼水化热大，砼面易开裂。一般经验：打基础911cm可泵、一般15米以下1113cm可，做120米高层时，最大坍落度2123cm。天气炎热、砼运输条件不好，可适当增加坍落度。水下混凝土坍落度一般1822cm，施工地下连续墙等构筑物,74,透水混凝土,透水混凝土(permeableconcrete)在国外也被称为多孔混凝土(porous-concrete)。美国混凝土协会2002将透水混凝土描述为“一种由水泥结合而成的开放级配混凝土”；日本混凝土协会2004对透水混凝土的描述为“拥有连续孔隙率约20%的混凝土”。实质上它是由单一级配骨料、胶结材料、水及添加剂等拌和成混合料，再经特殊工艺制成的非封闭型的多孔的混凝土或制品。,75,水混凝土的强度主要是依靠包裹在骨料表面的硬化的水泥浆体将骨料粘结而形成，另外同时还存在着骨料之间的嵌挤、机械咬合的作用。利用多孔混凝土特有的透水性，可供生物栖息以及减少噪音的功能，国外已用来筑堤坝、护岸、人行道、大型广场及高速公路的路肩和隔板。,透水混凝土,76,防水混凝土,防水混凝土water tight concrete 具有高的抗渗性能，并达到防水要求的一种混凝土。按配制方法主要可分为四种：(1)改善级配法防水混凝土；(2)加大水泥用量和使用超细粉填料的普通防水混凝土；(3)掺外加剂的防水混凝土；(4)采用特种水泥的防水混凝土。防水混凝土等级：P4、P6、P8、P10、P12五个级别,77,普通防水混凝土。原材料与普通混凝土基本相同，但两者的配制原则不同。较小的水灰比(不大于0.6)；适当提高水泥用量（不小于320公斤/3）、砂率(3540)及灰砂比(1:21:2.5)控制石子最大粒径，加强养护等方法，以抑制或减少混凝土孔隙率，改变孔隙特征，提高砂浆及其与粗骨料界面之间的密实性和抗渗性。普通防水混凝土一般抗渗压力可达0.62.5兆帕，施工简便，造价低廉，质量可靠，适用于地上和地下防水工程。,78,外加剂防水混凝土。在混凝土拌合物中加入微量有机物（引气剂、减水剂、三乙醇胺）或无机盐（如氯化铁），以改善其和易性，提高混凝土的密实性和抗渗性引气剂防水混凝土抗冻性好,能经受150200次冻融循环，适用于抗水性、耐久性要求较高的防水工程。减水剂防水混凝土具有良好的和易性,可调节凝结时间,适用于泵送混凝土及薄壁防水结构。,防水混凝土,79,三乙醇胺防水混凝土早期强度高，抗渗性能好，适用于工期紧迫、要求早强及抗渗压力大于 2.5兆帕的防水工程。氯化铁防水混凝土具有较高的密实性和抗渗性，抗渗压力可达2.54.0兆帕，适用于水下、深层防水工程或修补堵漏工程。,防水混凝土,80,膨胀水泥防水混凝土。是利用膨胀水泥水化时产生的体积膨胀，使混凝土在约束条件下的抗裂性和抗渗性获得提高，主要用于地下防水工程和后灌缝。,防水混凝土,81,碾压混凝土roller compacted concrete 碾压混凝土是一种干硬性贫水泥的混凝土，其主要施工过程为混凝土入仓，薄层铺筑、碾压。它与普通常态混凝土相比有如下优缺点:,碾压混凝土,82,1.优 点（1）可进行流水化、大面积连续浇筑，提高混凝土的施工强度。（2）可利用原有混凝土施工配套系统，提高系统利用率，最大限度地发挥系统的工作能力。（3）可最大限度地使用机械，提高机械化程度，减轻劳动强度，减少劳动力，提高施工质量。（4）大量使用掺合料，节约水泥，降低成本。（5）可缩短工期（1213），提高投资收益。,碾压混凝土,83,2.缺 点（1）施工工艺过程增多，对模板的要求趋向易拆、装，单块面积大、强度高、宜调适的大模板。（2）施工节奏快，对整个系统要求较高，施工中不能轻易延缓。（3）出现了层间结合强度、抗渗等新问题。,碾压混凝土,84,补偿收缩混凝土,补偿收缩混凝土是指在混凝土中掺入适量膨胀剂或用膨胀水泥配制的混凝上。膨胀剂是指与水泥、水拌和后经水化反应生成钙矾石、钙矾石氢氧化钙或氢氧化钙，使混凝土产生膨胀的外加剂。,85,补偿收缩混凝土,按膨胀源可分成：硫铝酸钙类、硫铝酸钙一氧化钙类、氧化钙类三大类膨胀剂。膨胀剂依靠本身的化学反应或与水泥其他成分反应，在混凝土硬化过程中产生一定的限制膨胀补偿混凝土硬化过程中的收缩(以干缩、冷缩为主)。,86,补偿收缩混凝土与普通混凝土的区别在于：1)膨胀剂在混凝土中建立一定的预应力，改善了混凝土的内部应力状态，从而提高了它们的抗裂能力。2)在水泥硬化过程中，膨胀结晶体(如钙矾石)起到填充、切断毛细孔缝作用，使大孔变小孔，总孔隙率减少，从而改善了混凝土的孔结构，提高了它们的抗渗透性和力学性能。,补偿收缩混凝土,87,绿色混凝土,绿色混凝土的定义指既能减少对地球环境的负荷，又能与自然生态系统协调共生，为人类构造舒适环境的混凝土材料，即可理解为：节约资源、能源，不破坏环境，更有利于环境。一般说来，绿色混凝土应具有比传统混凝土更高的强度和耐久性，可以实现非再生性资源的可循环使用和有害物质的最低排放，既能减少环境污染，又能与自然生态系统协调共生。,88,绿色混凝土的分类绿色混凝土主要分为：绿色高性能混凝土、再生骨料混凝土、环保型混凝土及机敏型混凝土等。,绿色混凝土,89,绿色高性能混凝土 1998年吴中伟院士首次提出“绿色高性能混凝土”的概念。真正的绿色高性能混凝土应该是节能型混凝土，所使用的水泥必须为绿色水泥。普通水泥生产过程中需要高温煅烧硅质原料和钙质原料，消耗大量的能源。如果采用无熟料水泥或免烧水泥配制混凝土，就能显著降低能耗，达到节能的目的。,绿色混凝土,90,再生骨料混凝土 再生骨料混凝土指以废混凝土、废砖块、废砂浆作骨料，加入水泥砂浆拌制的混凝土。可将废混凝土经过特殊处理代替天然骨料配制成再生混凝土。利用再生骨料配制再生混凝土是发展绿色混凝土的主要措施之一。但是，再生骨料与天然骨料相比，孔隙率大、吸水性强、强度低，因此再生骨料混凝土与天然骨料配置的混凝土的特性相差较大，这是应用再生骨料混凝土时需要注意的问题。,绿色混凝土,91,环保型混凝土 1）低碱混凝土 pH值在1213，呈碱性的混凝土对用于结构物来说是有利的，具有保护钢筋不被腐蚀的作用。但对于道路、港湾等，这种碱性不利于植物和水中生物的生长，所以开发低碱性、内部具有一定的空隙、能够提供植物根部或生物生长所必须的养分存在的空间、适应生物生长的混凝土是环保型混凝土的一个重要研究方向。,绿色混凝土,92,2）透水混凝土 透水性混凝土与传统混凝土相比，透水性混凝土最大的特点是具有15一30的连通孔隙，具有透气性和透水性，将这种混凝土用于铺筑道路、广场、人行道等，能扩大城市的透水、透气面积，增加行人、行车的舒适性和安全性，减少交通噪声，对调节城市空气的温度和湿度、维持地下土壤的水位和生态平衡具有重要作用。,绿色混凝土,93,机敏型混凝土 机敏混凝土是一种具有感知和修复性能的混凝土，是智能混凝土的初级阶段，是混凝土材料发展的高级阶段。智能混凝土是在混凝土原有的组成基础上掺加复合智能型组分使混凝土材料具有一定的自感知、自适应和损伤自修复等智能特性的多功能材料。可以有效的预报混凝土材料内部的损伤，满足结构白我安全检测需要，防止混凝土结构潜在的脆性破坏，能显著提高混凝土结构的安全性和耐久性。,94,建筑砂浆,定义：砂浆是由胶结料、细集料、掺合料和水配制而成的建筑工程材料。作用：在工程起粘结、衬垫和传递应力的作用用途：用于砌筑挡土墙、桥涵或隧道等圬工砌体及砌体表面的抹面分类：按用途分为砌筑砂浆和抹面砂浆一、砌筑砂浆常见类别：1、水泥砂浆 2、水泥混合料砂浆（一）组成材料1、水泥：宜与砂浆强度等级相对应，一般不宜用较高强度等级的水泥。2、掺合料：石灰、粘土、粉煤灰等,95,3、砂：一般用中砂 与混凝土相比在最大粒径D及含泥量两个方面有所不同：最大粒径要求：不应超过灰缝的1/41/5对于砖砌体：D=2.5mm对于石砌体：D=5.0mm含泥量较混凝土有所放宽。4、水：要求同混凝土5、外加剂：适当加入外加剂可改善砂浆的使用性能。,建筑砂浆,96,（二）技术性质1、新拌砂浆的和易性（1）流动性：是指新拌砂浆在自重或外力作用下，易于产生流动的性质，用稠度表示测定指标沉入度cm；（2)保水性 用分层度表示 将新拌砂浆测定沉入度后，装入内径15cm、高30cm的圆桶内静置30min后，除去上层2/3，然后测定下部1/3的砂浆测稠度，计算其差值要求：分层度不得大于30mm；,建筑砂浆,97,建筑砂浆,先将被测砂浆均匀地装入砂浆流动性测定仪的砂浆筒内，置于测定仪圆锥体下，将质量为300g的带滑竿的圆锥尖与砂浆表明接触，然后突然松滑竿，在10s内，圆锥体沉入的深度即沉入度（稠度值）,98,2、硬化后砂浆强度 制成的正立方体，养护28d，测抗压强度，6个试件作为一组，取平均值，若最大值或最水值与平均值相差20%，则取中间的四个作为测定结果。3、粘结力 与强度关系密切，一般认为强度越高，粘结力越大4、耐久性：考虑其抗渗、抗冻、抗侵蚀等性能，主要提高其密 实度,建筑砂浆,99,本讲小结：混凝土配合比设计中的三个重要参数 混凝土实验室配合比调整的原则 普通混凝土配合比的具体设计方法与步骤 建筑砂浆基本知识,100,1.水灰比、用水量、砂率三大参数与混凝土技术性能的关系2.经过初步计算所得的配合比，为什么还要进行试拌、调整？试拌调整的内容是什么，如何进行？,思考题：,101,粉煤灰的加入，可减少水泥剂量，改善混凝土一系列性能，可以充当混凝土的减水剂、释水剂、增塑剂、密实剂、抑热剂、抑胀剂，经济效益明显。粉煤灰是燃烧煤粉后收集到的灰粒，亦称飞灰。可用于水泥生产原料，在公路工程基层以及水泥混凝土的组成材料。,粉煤灰混凝土,102,粉煤灰技术指标,103,使用条件：1、级粉煤灰适用于钢筋混凝土和跨度小于6米的预应力钢筋混凝土；2、级粉煤灰适用于钢筋混凝土和无筋混凝土；3、级粉煤灰主要用于无筋混凝土，对设计强度等级C30及以上无筋粉煤灰宜采用、级粉煤灰；4、对于预应力混凝土、钢筋混凝土及设计强度等级C30及以上的无筋混凝土的粉煤灰等级，如经试验论证，可采用比上述三条低一级的粉煤灰。,104,粉煤灰混凝土配合比设计 可以采用等量取代法、超量取代法以及外加法。,105,按照等强度等级、等稠度的原则，用超量取代法进行调整。(1)等稠度和等强度等级，是指配制成的粉煤灰混凝土具有与基准混凝土拌合物相同的稠度和硬化后制定龄期的强度等级相等。(2)超量取代法指的是粉煤灰总掺入量中，一部分取代等体积的水泥，超量部分却代等体积的砂。,配合比设计原则,106,2、设计步骤（1）基准混凝土配合比的确定；（2）选定粉煤灰取代水泥的掺量百分率和粉煤灰超量系数，粉煤灰取代水泥剂量百分率，不得超过下表规定：,107,（3）计算粉煤灰取代水泥剂量、超量部分质量和总掺量粉煤灰取代水泥剂量：mf1mcof粉煤灰超量部分质量：mf2mf1（f1）粉煤灰总掺量：mfmf1mf2,粉煤灰超量系数,取代水泥剂量百分率,108,（4）计算粉煤灰混凝土的单位水泥用量：mcfmcomf1（5）计算粉煤灰混凝土的单位砂用量：msfmso（mf2/f）s（6）确定粉煤灰混凝土各种材料用量（7）试拌调整确定提出实验室配合比,109,已知普通水泥混凝土基准配合比水：水泥：砂：石185：343：616：1256（Kg），普通硅酸盐水泥、钢筋混凝土，混凝土设计强度等级C30，掺加级粉煤灰，粉煤灰密度为2.2g/cm3。问：确定粉煤灰取代水泥掺量百分率和粉煤灰超量系数,例题：,110,1.由水泥品种、混凝土工程种类，查表确定取代水泥的最大掺量25，现取为20；2.由粉煤灰等级、水泥强度等级，水泥混凝土等级C30，取粉煤灰超量系数1.2；,111,3.粉煤灰取代水泥剂量：mf1mcof 34320 69Kg粉煤灰超量部分质量：mf2mf1（f1）69（1.21）14Kg粉煤灰总量：mfmf1mf2681483Kg,112,4.计算粉煤灰混凝土的单位水泥用量：mcfmcomf1 34369 274Kg5.计算粉煤灰混凝土单位砂用量：msfmso（mf2/f）s 599Kg,113,6.试拌调整提出实验室配合比 经试拌塌落度符合要求，实测湿表观密度2410Kg/m3，由上计算理论湿表观密度2379Kg/m3，校正系数1.01，调整后的各材料用量为：mco278Kg，mf84Kg，mw187Kg，ms605Kg，mGo1269Kg,