土木工程材料课件5.ppt

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1、1,土木工程材料,主讲教师：丁幼松,2,普通混凝土的组成材料 混凝土拌合物的和易性 混凝土的强度 混凝土的变形性能 混凝土的耐久性混凝土质量波动与混凝土配制强度,本章内容,普通混凝土配合比设计混凝土的质量控制粉煤灰混凝土轻骨料混凝土其他品种混凝土 思考题,3,混凝土是由胶凝材料、粗骨料、细骨料和水(或不加水)按适当的比例配合、拌合制成混合物，经一定时间后硬化而成的人造石材。混凝土常简写为“砼”。水泥混凝土经过170多年的发展，已演变成了有多个品种的土木工程材料，混凝土通常从以下几个方面分类：按所用胶凝材料可分为水泥混凝土、沥青混凝土、水玻璃混凝土、聚合物混凝土、聚合物水泥混凝土、石膏混凝土和硅

2、酸盐混凝土等几种。,4,按干表观密度分为三类：重混凝土，其干表观密度大于2 600kg/m3，采用重骨料和水泥配制而成，主要用于防辐射工程，又称为防辐射混凝土；普通混凝土，其干表观密度为2 0002 500 kg/m3，一般多在2 400 kg/m3左右，用水泥、水与普通砂、石配制而成，是目前土木工程中应用最多的混凝土，广泛用于工业与民用建筑、道路与桥梁、海工与大坝、军事工程等工程，主要用作承重结构材料，目前全世界普通混凝土年用量达40多亿m3，我国年用量在15亿m3以上；轻混凝土，其干表观密度小于1 950 kg/m3，包括轻骨料混凝土、大孔混凝土和多孔混凝土，可用作承重结构、保温结构和承重

3、兼保温结构。,5,按施工工艺可分为泵送混凝土、预拌混凝土(商品混凝土)、喷射混凝土、真空脱水混凝土、自密实混凝土、堆石混凝土、压力灌浆混凝土(预填骨料混凝土)、造壳混凝土(裹砂混凝土)、离心混凝土、挤压混凝土、真空吸水混凝土、热拌混凝土和太阳能养护混凝土等多种。按用途可分为结构混凝土、防水混凝土、防辐射混凝土、耐酸混凝土、装饰混凝土、耐热混凝土、大体积混凝土、膨胀混凝土、道路混凝土和水下不分散混凝土等多种。按掺合料可分为：粉煤灰混凝土、硅灰混凝土、碱矿渣混凝土和纤维混凝土等多种。,6,按抗压强度(fcu)大小可分为低强混凝土(fcu 30MPa)、中强混凝土(fcu=3060MPa)、高强混凝

4、土(fcu60MPa)和超高强混凝土(fcu100MPa)等。按每立方米中的水泥用量(C)分为贫混凝土(C170kg)和富混凝土(C230kg)。本章讲述的混凝土，如无特别说明，均指普通混凝土。普通混凝土与钢材、木材等常用土木工程材料相比有许多优点：原材料丰富，造价低廉，可以就地取材；可根据混凝土的用途来配制不同性质的混凝土；凝结前有良好的可塑性，可利用模板浇灌成任何形状及尺寸的构件或结构物；与钢筋有较高的握裹力，混凝土与钢筋的线膨胀系数基本相同，两者复合后能很好地共同工作等。,7,普通混凝土也存在一些缺点：抗拉强度低，一般为抗压强度的，易产生裂缝，受拉时易产生脆性破坏；自重大，比强度小，不利

5、于建筑物(构筑物)向高层、大跨度方向发展；耐久性不够，在自然环境、使用环境及内部因素作用下，混凝土的工作性能易发生劣化，硬化较慢，生产周期长，在自然条件下养护的混凝土预制构件，一般要养护714d方可投入使用。,5.1.1 水泥 1.品种五大品种水泥、特种水泥 2.强度等级原则：高对高，低对低(约为混凝土强度等级的1.01.5倍)3.检测指标细度、凝结时间、安定性、强度 4.用量混凝土配合比设计计算确定,5.1 普通砼的组成材料,9,常用水泥混凝土的选用参考表,注：号表示优先选用；表示可以使用；表示不得使用。,5.1.2 集料(骨料),1.粗集料,（1）强度（2）坚固性（3）级配（4）最大粒径的

6、选择（5）表面特征和形状（6）有害杂质的含量（7）碱活性检验,2.细集料,（1）级配和细度模数（2）有害杂质的含量 1）含泥量和泥块含量 2）云母含量 3）轻物质含量 4）有机质含量 5）硫化物和硫酸盐含量,1.拌和用水水质不纯最常见的危害 影响混凝土的和易性和凝结；有损于混凝土强度发展；降低混凝土耐久性,加快钢筋腐蚀,导致预应力钢筋脆断；使混凝土表面出现污斑等。2.为保证混凝土的质量和耐久性，必须使用合格水。水的分类：饮用水、地表水、地下水、海水以及经适当处理 或处置后的工业废水。要求：能饮用的水均能用于制备砼。,5.1.3 砼拌和用水,1.外加剂的定义 在拌制砼过程中掺入能改善砼性能的物质

7、，一般掺量 不大于水泥质量的5%。（砼第五组分）2.功能:（1）改善流变性能（减水剂、引气剂、泵送剂、保水剂、灌浆剂等）（2）调节凝结时间 硬化性能（缓凝剂、早强剂、速凝剂等）（3）改善耐久性（引气剂、阻锈剂、防水剂等）（4）改善其他性能（加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、碱-集料反应抑制剂等）3.掺加方法：先掺法、后掺法、同掺法。,5.1.4 砼外加剂,4.常用外加剂（1）减水剂 1）技术经济效益 工作性、水泥用量不变，可以减少用水量，提高 混凝土强度 用水量、水泥用量不变,可增大混凝土的流变性 工作性、强度不变,可节约水泥用量,2）减水剂的种类 木质素磺酸盐类 聚烷基芳族磺酸盐类 三氯氰氨胶

8、甲醛树脂磺酸盐类 3）注意 掺量为水泥量的0.5%1.0%，减水率为10%27%；28d强度提高30%50%；当水泥用量相同和强度相近时，可使塑性混凝土的 坍落度增加150mm以上。适用于蒸养混凝土、高强混凝主、早强混凝土及 流态混凝土。,1）机理：引气剂为憎水性表面活性物质，能降低水泥-水-空气的界面能，而且由于它的定向排列，形成单分子吸附膜提高泡膜的强度，并 使气泡排开水分而吸着固相粒子表面，因而能使搅拌过程混进的 空气形成微小而稳定的气泡、均匀分布于混凝土中。2）常用种类：有松香热聚物、烷基磺酸钠和烷基苯碳酸钠等阴离子表面活 性剂。3）适宜掺加量：为水泥用量的0.005%0.01%,混凝

9、土中含气量为3%6%4）作用：由于气泡的存在，可改善新拌混凝土的和易性；减少泌水和离析 对硬化后的混凝土，由于气泡彼此隔离，切断毛细孔通道，使 水分不易渗入。又可缓冲其结冰膨胀的作用，因而提高混凝土 的抗冻性、抗渗性和抗蚀性。5）缺点：由于气泡的存在，混凝土强度有些降低。,（2）引气剂,1）机理 早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂。早强剂对水泥中的硅酸三钙和硅酸二钙等矿物的水化有催化作用，能加速水泥的水化和硬化，而具有早强的作用。2）种类 通常采用复合早强剂，可以获得更为有效的早强作用。常用的早强剂有三类：无机盐类、有机盐类和有机复合早强剂。3）作用 掺加三乙醇胺复合早强剂能提高砼的早期强

10、度（2d强度）40%以上，使砼达到28d强度的养护时间缩短1/2。常用于混凝土快速低温施工。,（3）早强剂,1）机理 缓凝剂是能延缓混凝土的凝结时间，对混凝土后期物理力学性能无 不利影响的外加剂。缓凝剂能延缓水泥凝结时间，是因为在水泥及其水 化物表面上的吸附作用，或与水泥反应生成不溶层而达到缓凝的效果。2）常用缓凝剂的种类 羟基羧酸盐 如酒石酸、酒石酸甲纳、柠檬酸、水杨酸等。多羟基碳水化合物 如糖蜜、含氧有机酸、多元醇等。无机化合物 如Na3PO4、Na2B4O7、Na2SO4等。3）应用 缓凝剂用于桥梁大体积混凝土工程，可延缓混凝土的凝结时间，保持工作性，延长放热时间，消除或减少裂缝，保证结

11、构整体性。,（4）缓凝剂,最常用的两大种,粉煤灰硅粉,5.1.5 掺合料,火力发电厂工业废渣,生产硅铁合金或硅钢的副产品 具有很高的火山灰活性配制一般混凝土，掺量为水泥用量的 5%10%；配制高强混凝土，掺量为水泥用量的 20%30%。,19,5.2 混凝土拌和物的性能 混凝土拌合物混凝土在未凝结硬化以前，称作新拌混凝土，或混凝土拌合物。混凝土拌合物必须具有良好的和易性，以便于施工，保证能获得良好的浇灌质量。,20,1.和易性的概念 和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运输、浇灌、捣实）并能获致质量均匀、成型密实的性能。和易性是一项综合的技术性质，包括三方面的含义。,5.2.1 混凝土拌

12、合物的和易性,流动性粘聚性保水性,和易性的三个方面,21,2.和易性测定方法 目前，尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易性的 测定方法。在工地和试验室，通常采用测定拌合物的流 动性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性三方面结合 的方法。主要的试验方法有：（）坍落度与坍落扩展度法；（）维勃稠度法,22,如图，混凝土拌和物分三层装入坍落度筒；坍落度：筒高与坍落后试体 最高点之间的高差。单位：mm(精确至5mm)。观察：粘聚性、保水性。全面地评价混凝土拌和物的工作性。,（1）坍落度,23,1.当混凝土拌和物的坍落度大于220mm时 用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径，在二者之差小于50mm的

13、条件下，用其算术平均值作为坍落扩展度值；否则，此次试验无效。2.适用于骨料最大粒径不大于31.5mm（方孔筛）、坍落度不小于10mm的混凝土。,注意：,24,混凝土按坍落度的分类,根据坍落度不同，可将混凝土分为：1.大流动性混凝土：坍落度大于160mm；2.流动性混凝土：坍落度为100150mm；3.塑性混凝土：坍落度为1090mm；4.干硬性混凝土：坍落度小于10mm。,25,（2）维勃稠度试验,如图，将新拌混凝土装入坍落度筒内后再拔去坍落度筒，并在新拌混凝土顶上置一透明圆盘。开动振动台并记录时间。维勃稠度值：从开始振动至透明圆盘底面被水泥浆布满瞬间止，所经历的时间。单位：以s计，(精确至1

14、s)注意：适用于骨料D不大于31.5mm，维勃稠度在530s之间。,26,3.混凝土拌和物的工作性选择,依据结构物的断面尺寸、钢筋配置的疏密、捣实的机械类型和施工方法等来选择。一般对无筋大结构、钢筋配置稀疏易于施工 的结构，尽可能选用较小的坍落度，以节约水泥。反之，对断面尺寸较小、形状复杂或配筋特密的 结构，则应选用较大的坍落度，可易于浇捣密实，以保证施工质量。,27,公路桥涵用混凝土拌和物的坍落度表,28,4.影响和易性的因素（1）水泥品种（2）集料的性质（3）水泥浆的数量（4）水泥浆的稠度（水灰比）（5）砂率（6）外加剂（7）时间和温度（外因）,29,5.3.1 混凝土的强度 1.立方体抗

15、压强度和强度等级（1）立方体抗压强度（fcu）按照标准的制作方法制成边长为150的正立方体试件，在标准养护条件（温度20 2，相对湿度95以上）下，养护至28龄期，按照标准的测定方法测定其抗压强度值，称为混凝土立方体抗压强度。,5.3 硬化后混凝土的力学性能（强度与变形）,30,混凝土抗压强度试验,混凝土抗压强度试模,31,（2）立方体试件抗压强度标准值（fcu,k）立方体抗压强度只是一组混凝土试件抗压强度的算术平均值，并未涉及数理统计和保证率的概念。而立方体抗压强度标准值是按数理统计方法确定，具有不低于保证率的立方体抗压强度。,32,（3）强度等级 凝土的“强度等级”是根据“立方体抗压强度标

16、准值”来确定的。如：C30，表示混凝土立方体抗压强度标准值,fcu,k=30MPa。我国现行GB50010-2002混凝土结构设计规范规定,普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等14个强度等级。,33,2.轴心抗压强度 为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情况，在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心受压构件（例如柱子、衍架的腹杆等）时，都是采用混凝土的轴心抗压强度作为依据。测定其轴心抗压强度，采用150mm150m300mm棱柱体作为标准试件，轴心抗压强度以fcp表示，以MPa计

17、。,34,3.劈裂抗拉强度 我国现行标准规定，采用标准试件150mm立方体，按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为劈裂抗拉 强度，简称为劈拉强度fts 计算公式：,35,4.混凝土抗折强度(fcf)道路路面或机场跑道用混凝土，是以抗弯强度（或称抗折强度）为主要设计指标。水泥混凝土的抗弯强度试验是以标准方法制备成 150mm150mm550mm的梁形试件，在标准条件下养护 后，按三分点加荷，测定其抗弯强度（fcf）。计算公式：,36,混凝土抗折强度试模,混凝土抗折强度试验,37,1.原材料的因素（1）水泥强度与水灰比,5.3.2 影响混凝土强度的因素,（2）集料的种类、质量和数量（3）外加剂和掺合

18、料,碎石：a=0.46，b=0.07卵石：a=0.48，b=0.33,38,2.生产工艺因素（1）施工条件 搅拌与振捣（2）养护条件（温度与湿度）（3）龄期（早期强度推算后期强度）,39,3.试验因素（1）试件形状尺寸（2）表面状态（3）试件湿度,（4）加荷速度（5）支承条件（6）加载方式,40,5.3.3 混凝土的变形性能 引起混凝土变形的因素很多，归纳起来有两类：非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。1.混凝土在非荷载作用下的变形（1）化学收缩（2）塑性收缩（3）干湿变形（4）温度变形,41,2、混凝土在荷载作用下的变形（1）混凝土的受压变形与破坏特征（2）弹性模量（初始切线模量、任意点的

19、切线模量、割线模量）（3）徐变,42,混凝土弹性模量分类示意图,43,5.3.4 混凝土的耐久性 1.混凝土的抗渗性 指混凝土抵抗压力水渗透的能力。2.混凝土的抗冻性 指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻融循环 作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。,44,3.抗侵蚀性 指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学 侵蚀、物理作用不破坏的能力。4.混凝土的碳化 指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作 用，生成碳酸钙和水。,45,5.碱-集料反应 是指混凝土中所含的碱（Na2O或K2O）与骨料 的活性成分（活性SiO2），在混凝土硬化后潮湿条 件下逐渐发生化学反应，反应生成复杂的碱硅酸 凝胶，

20、这种凝胶吸水膨胀，导致混凝土开裂的现象。反应慢，潜在危害相当大。碱碳酸反应,46,混凝土耐久性最大水灰比和最小水泥用量要求：,47,6.提高混凝土耐久性的主要措施（1）合理选择水泥品种（2）适当控制混凝土的水灰比及水泥用量（3）选用质量良好的砂石骨料（4）掺入引气剂或减水剂（5）加强混凝土的施工质量控制,48,混凝土配合比：是指单位体积的混凝土中各组成材料的 质量比例。确定这种数量比例关系的工作,称为混凝土配合比设计。混凝土配合比的表示方法:（1）绝对用量表示法（单位用量表示法）（2）相对用量表示法,5.4 普通混凝土配合比设计,5.4.1 混凝土配合比设计的基本知识,49,混凝土配合比设计必

21、须达到以下四项基本要求:（1）满足混凝土施工所要求的和易性；（2）满足结构设计的强度等级要求；（3）满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；（4）符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。,三大性质,50,混凝土配合比设计基本参数 配合比设计的三参数：水灰比、单位用水量、砂率。水灰比,混凝土中水与水泥的比例称为水灰比,砂子占砂石总量的百分率称为砂率,用水量是指1m3混凝土拌和物中水的 用量（kg/m3）,单位用水量,砂率,51,三个步骤,5.4.2 混凝土配合比设计,1.初步配合比设计（材料全干状态）2.实验室配合比设计（材料全干状态）3.施工配合比设计（材料自然状态）,52,（1）确定试配强度

22、（fcu,0）,1.混凝土初步配合比设计计算,（2）计算水灰比（W/C）,耐久性复核,1.645P=95%的保证率系数S强度标准差，MPa 有资料时，计算；无资料时，查表。,53,（3）选定单位用水量（w0）,注：本表用水量系采用中砂时的平均取值，采用细砂时，每立方米 混凝土用水量可增加510，采用粗砂则可减少510。掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。,54,（4）计算水泥用量（c0）,（5）选择合理的砂率值 合理砂率可通过试验、计算或查表求得。,耐久性复核,55,混凝土砂率选用表（%）,56,（6）计算粗、细骨料用量 质量法（假定表观密度法）计算公式：c0g0s0w0cp,砼假定密

23、度可取24002450kg/m3,57,式中：c0每立方米混凝土的水泥用量（kg）；g0每立方米混凝土的粗骨料用量（kg）；s0每立方米混凝土的细骨料用量（kg）；w0每立方米混凝土的用水量（kg）；s 砂率（）；cP每立方米混凝土拌合物的假定重量（kg/m3）,58,采用体积法（绝对体积法）,计算公式：,59,式中:c水泥密度(kg/3),可取29003100 kg/3；g 粗骨料的表观密度（kg/3）；s细骨料的表观密度（kg/3）；w水的密度（kg/3），可取1000 kg/3；s砂率（）；混凝土的含气量百分数。在不使用引气型外加剂时，可取。注：若各材料的密度单位取g/cm3，则公式表示

24、为：,60,（7）得出初步配合比 通过以上计算，得出每立方米混凝土各种材料用量，即初步配合比计算完成。表示为：,61,混凝土实验室配合比设计包括配合比的试配、调整与确定。按初步配合比计算实际各项材料用量，进行试拌，过程如下：（1）检验工作性，确定基准配合比(工作性满足要求，即坍落度、保水性和粘聚性均良好的配合比)（2）检验强度（3）复核密度，确定试验室配合比,2.混凝土实验室配合比设计,62,（1）检验工作性，确定基准配合比,按计算出的初步配合比进行试拌，以校核混凝土拌和 物的工作性（确定试拌数量）。如试拌得出的拌和物的坍落度（或维勃稠度）不能满 足要求，或粘聚性和保水性能不好时应调整。调整措

25、施：保证w/c不变，相应调整用水量（即水泥浆 量）或砂率，直到符合要求为止。提出供混凝土强度校核用的“基准配合比”，表示为 mca：mwa：msa：mga。,63,64,（2）检验强度,拟定三个不同的配合比:A组 B组 C组 w/c-0.05(或0.10)基准配合比提出w/c w/c+0.05(或0.10)砂率减少1%砂率增加1%制作检验混凝土强度的试件时，尚应检验拌和物的坍落度（或维勃稠度）、粘聚性、保水性及测定混凝土的表观密度，并以此结果表征该配合比的混凝土拌和物的性能。每种配合比至少制作一组（3块）试件，标准养护28d，测定 抗压强度测试。确定满足强度要求的配合比，表示为mcb：mwb：

26、msb：mgb。,65,混凝土28d抗压强度fcu，28与C/W的关系曲线,注意：重新计算各材料用量，应保持经调整的基准配合比中单位用水量不变,66,（3）密度复核，确定实验室配合比,混凝土计算表观密度：,混凝土实测表观密度 确定校正系数：,确定试验室配合比：,注意：若 值超过2%时，才需要校正。,67,混凝土拌和物表观密度测定(采用容量筒测定),68,3.施工配合比的折算,实测施工现场砂、石含水率分别为a%、b%，则 施工配合比的各种材料单位用量为：,施工配合比为：,69,水泥混凝土配合比设计工程实例,试设计某工程预制钢筋混凝土梁的土配合比。原始资料 已知混凝土设计强度等级为C25，无强度历

27、史统计资料，要求混凝土拌和物坍落度为3050mm（机械搅拌、振捣）。不受风雪影响。组成材料：水泥:P.O32.5，密度c=3.1g/cm3，实测强度35.0MPa。砂为:中砂，表观密度s=2.65g/cm3。碎石:最大粒径20mm，表观密度g=2.70g/cm3 自来水。原始要求1.设计该混凝土的(干材料)；2.施工现场砂含水率3%，碎石含水率1%，求施工配合比。,70,设计步骤,1.计算初步配合比（1）确定混凝土配制强度 fcu,k=25MPa，无历史统计资料，查表，标准差S=5.0MPa。混凝土配制强度：fcu,0=fcu,k+1.645S=25+1.6455.0=33.2MPa（2）计算

28、水灰比（W/C）,按耐久性校核水灰比：不受风雪影响，查表允许最大水灰比为 0.65。0.47小于0.65，满足耐久性要求。,71,（3）选定单位用水量（mw0）要求坍落度3050mm，碎石最大粒径为20mm。查表，选用混凝土用水量mw0=195kg/m3。（4）计算单位用灰量（mc0）,按耐久性校核单位用灰量：查表，最小水泥用量不得低于 260kg/m3。计算单位用灰量415kg/m3，符合耐久性要求。,72,（5）选定砂率（s）采用碎石最大粒径20mm，水灰比W/C=0.47。查表，选定 混凝土砂率s=30%。（6）计算砂石用量 1）采用质量法,解得：砂用量ms0=537kg/m3，碎石用量

29、mg0=1253kg/m3。按质量法计算得初步配合比：mc0：ms0：mg0：mw0=415:537:1253:195，或 1:1.88:3.83:0.47,73,解得：砂用量ms0=532kg/m3；碎石用量mg0=1242kg/m3。按体积法计算得初步配合比为：mc0：ms0：mg0：mw0=415：532：1242：195，或1：1.88：3.83：0.47,2）采用体积法,74,（1）计算试拌材料用量 按计算初步配合比（以质量法计算结果为例），试拌 15L，各种材料用量：水泥 4150.015=6.22kg 水 1950.015=2.93kg 砂 5370.015=8.06kg 碎石

30、12530.015=18.80kg（2）检验、调整工作性 按计算材料用量拌制混凝土拌和物，测定其坍落度为 10mm，未满足设计坍落度要求。措施：保持水灰比不变，增加5%水泥浆。再经拌和，其 坍落度为40mm，粘聚性和保水性亦良好。满足和易性要求。,2.试拌、调整工作性，提出基准配合比,75,此时，混凝土拌和物各组成材料实际用量为：水泥 6.22（1+5%）=6.53kg 水 2.93（1+5%）=3.08kg 砂 8.06kg 碎石 18.80kg（不变）（3）提出基准配合比 调整工作性以后，混凝土拌和物的基准配合比为：mca：mga：mwa：msa=435：532：1242：205，或 1：

31、1.23：2.88：0.47,76,（1）检验强度 1）采用水灰比分别为（W/C）A=0.42、（W/C）B=0.47和（W/C）C=0.52拌制三组混疑土拌和物。三组配合比经拌制成型，标准条件养护28d后，测定的抗压强度值结果：,3.检验强度、测定试验室配合比,77,2）绘制fcu,28与c/w的关系曲线，确定混凝土配制强度 fcu,0=33.2MPa对应的灰水比C/W=2.0，即水灰比W/C=0.50,fcu,0=33.2MPa,78,3）按强度试验结果修正配合比，各材料用量为：水 mwb=195（1+0.05）=205kg 水泥 mcb=2040.50=408kg砂、石用量按体积法计算：

32、,解得：砂用量 msb=535kg；碎石用量 mgb=1249kg。修正后配合比：mcb：msb：mgb：mwb=408：535：1249：205,79,（2）按密度复核配合比,计算砼湿表观密度=408+205+535+1249=2397kg/m3实测湿表观密度=2412kg/m3 无须校正。（3）确定试验室配合比试验室配合比为mc：ms：mg：mw=408：535：1249：205，或 1：1.31：3.06：0.50,80,根据工地实测，砂的含水率ws=3%，碎石的含水率wg=1%，各种材料的用量为：水泥 mc=408kg 砂 ms=535（1+3%）=551kg/m3 碎石 mg=124

33、9（1+1%）=1260kg/m3 水 mw=205（5353%+12491%）=175kg/m3 因此，工地配合比为 1：1.35：3.09：0.43,3.换算工地配合比,81,5.4.3 掺外加剂普通混凝土配合比设计,与普通水泥混凝土配合比设计方法相同，主要的变化为：1.计算掺外加剂混凝土的单位用水量式中：mw0未掺外加剂的混凝土的单位用水量，kg/m3；ad外加剂的减水率，无减水作用的外加剂ad=0；几乎所有的外加剂都有减水作用。2.计算外加剂混凝土的单位水泥用量3.计算外加剂的单位用量指占水泥质量的百分率。,4.常用外加剂（1）减水剂 1）技术经济效益 工作性、水泥用量不变，可以减少用

34、水量，提高 混凝土强度 用水量、水泥用量不变，可增大混凝土的流变性 工作性、强度不变，可节约水泥用量,讨论：,83,1.高强混凝土（HSC）我国定义，C60的砼。措施：高强度水泥、优质集料、较低w/c、高效外加剂；高强振动问题：砼强度越高，脆性越大，增加了砼的不安全因素。水泥用量随之加大，收缩徐变也相应增大，使高强砼在桥梁和建筑结构中的应用产生一定的难度和限制。,5.5 其它功能混凝土,84,新型砼，20世纪80年代末90年代初出现的。1990年5月在美国AIST（国家标准与技术研究所）和ACI（砼协会）主办的第一届国际会议上首先提出的。含义：高性能砼（High Performance Con

35、crete）（1）砼的使用寿命要长（耐久性作为设计的主要指标）；（2）砼应具有较高的体积稳定性；（3）砼应具备良好的施工性质；（4）砼具有一定的强度和密实性。措施：新型外加剂、超细矿物质掺合料。,2.高性能混凝土（HPC）,85,应用：高性能砼是近期砼技术发展的主要方向，为21世纪砼。日本早在20世纪60年代就能较容易地制成C60-C80高强砼,并建成了数十座高强砼铁路桥。但HPC的应用也只局限在道路、桥梁及水工建筑范围。HPC掺合料中一般掺有大量的活性材料,如矿渣、粉煤灰等，降低水化热，满足HPC施工要求。挪威结合北海海洋石油开发的需要，是较早对HPC开展研究的国家之一，至今已建造了数十个海

36、洋采油平台，成功地经受了非常恶劣的海洋环境。1986年开始对高强砼材料进行研究,为了提高结构的耐久性，挪威所有的桥梁砼必须掺粉煤灰或硅粉，水胶比不得超过0.4。,86,法国自1986年起就进行了HPC研究并建造示范工程.1989年建造了伊沃纳河桥，由于采用C70的HPC，并采用体外预应力索的结构形式，使砼的用量减少30%，自重降低24%.1993年美国联邦公路管理局发起了在全国公路桥梁建设中推广应用HPC的计划，1996年美国公路与运输协会和美国联邦公路管理局联合成立了HPC工作小组实施HPC在公路工程中的应用.我国自20世纪70年代起开始发展高强与高流动砼。1980年建成的红水河铁路斜拉桥的

37、预应力砼箱梁就是采用的大流动性高强砼。近年来建成的一些著名桥梁多采用高强砼,如上海杨浦大桥、武汉长江二桥等均采用C50掺粉煤灰泵送砼,汕头海湾大桥主梁采用C60砼。目前上海、北京有供应C80以上商品砼的能力。,87,3.粉煤灰混凝土指在水泥混凝土中掺加粉煤灰组分的混凝土。,拌制水泥混凝土用粉煤灰的分级表,88,各级粉煤灰适用范围如下：I级粉煤灰适用于钢筋混凝土和跨度小于6m的预应力砼。级粉煤灰适用于钢筋混凝土和无筋混凝土。级粉煤灰主要用于无筋混凝土。对设计强度等级C30及 以上的无筋粉煤灰混凝土宜采用、级粉煤灰。用于预应力混凝土、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，

38、如经试验论证，可采用比 上述三条规定低一级的粉煤灰。,89,4.抗渗混凝土指有较高抗渗能力的混凝土，通常抗渗等级级。5.纤维混凝土以普通混凝土为基材，外掺各种纤维材料而组成的复合材料。纤维：玻璃纤维、矿棉纤维、钢纤维、碳纤维、和有机纤维。目的：抑制砼裂缝、提高砼的抗拉、抗弯强度，增加韧性，降 低脆性。应用：机场道面、桥面、端面较薄的轻型结构和压力管道等。,90,6.泵送混凝土 泵送效率约为每小时870m3混凝土，泵送水平距离100300m，泵送高度为3090m。泵送混凝土属流态混凝土的一种，应注意为满足可泵性的要求，泵送混凝土的坍落度一般以100220mm为宜，坍落度过小影响泵送效率甚至会发生

39、堵管现象；过大，则因离析泌水，同样容易发生堵管，同时混凝土应具有较小的坍落度损失，能够在较长时间内或较长的运输距离中保持足够的流动性能以利泵送。水胶比不宜大于0.6；砂率宜为35%45%。,91,砂浆是由胶结料、细骨料、掺加料和水按照适当比例配制而成的建筑材料。5.6.1 砂浆的分类 1.按用途分：砌筑砂浆、抹面砂浆 2.按所用的胶结材料分：水泥砂浆、石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆。,5.6 砂 浆,92,1.砂浆的组成材料（1）胶结材料五大品种水泥，强度等级不宜大于32.5。（2）细集料砂，砌筑砂浆宜选中砂，毛石砌体宜选粗砂。（3）掺加料石灰、粘土和粉煤灰，配制成各种混合砂浆。目的：提高质量、降

40、低成本。（4）水拌制砂浆用水与混凝土用水相同。（5）外加剂最常用微沫剂，是一种松香热聚物，掺量为 水泥质量的0.005%0.010%。目的：提高和易性，节约结合料的用量。,5.6.2 砌筑砂浆,93,（1）砂浆的流动性 表示砂浆在自重或外力作用下 流动的性能。用稠度表示。测定方法：将砂浆拌和物装入稠度仪中，使砂浆表面低于容器口1mm左右，用捣棒插捣25次，然后轻轻将容器摇动或敲击56下，使砂浆表面平整，将容器置于稠度仪上，使试锥与砂浆表面接触，拧开制动螺丝，同时计时，待10s立即固定螺丝，从刻度盘读出试锥下沉的深度（精确至1mm）即砂浆的稠度。对于石砌体选用砂浆的稠度应为3050mm。,2.砌

41、筑砂浆的主要技术性质,94,试验方法：1）测定砂浆的稠度，以mm计。2）将试样装入分层度筒内，用木锤轻轻敲击 筒周12次，刮去多余砂浆，并抹平。3）静置30min后，去掉上面200mm砂浆，取底部 1/3砂浆，测定其稠度。4）结果计算及要求以前后两次稠度之差作为该砂浆的分层度。砌筑砂浆的分层度不得大于30mm。保水性良好的砂浆，分层度应为1020mm。分层度大于20mm，砂浆易离析，不便施工；分层度小于10mm，硬化后易产生干缩开缝。,（2）砂浆的保水性 搅拌好的砂浆在运输、停放和使用过程中，保持水分的能力。用分层度表示。,95,（3）抗压强度与强度等级 制备标准试件：边长70.7mm正方体，

42、以标准养护28d 龄期的抗压强度平均值，确定强度等级。要求：6块试件/组，计算算术平均值，精确至0.lMPa。当6个试件的最大值或最小值与平均值的差超过20%时，以 中间四个试件的平均值作为该组试件的抗压强度值。标准养护：温度203、湿度：水泥混合砂浆相对湿度为 60%80%，水泥砂浆和微沫砂浆相对湿度为90%以上。砂浆强度等级有：M20、M15、M10、M7.5、M5、M2.5等。,96,3.砌筑砂浆的配合比设计 JGJ98-2000砌筑砂浆的配合比设计规程（1）计算砌筑砂浆配制强度（fm，0）fm,0=f2+0.645式中：fm,0砂浆的配制强度，精确至0.1MPa；f2砂浆设计强度等级（

43、即砂浆抗压强度平均值）砂浆现场强度标准差，精确至0.01MPa。,说明：fm,0=fm,k+1.645 fm,k=f2-,97,式中：fi统计周期内同一品种砂浆第组试件的强度；,砂浆强度标准差：,统计周期内同一品种砂浆组试件强度的平均值；统计周期内同一品种砂浆试件的总组数，25。,计算：,查表 P146 表4-25,98,式中：c 每立方米砂浆中水泥用量，精确至1kg；fm,0砂浆的配制强度，精确至0.1MPa；、砂浆的特征系数，=3.03，=-15.09；注意：水泥砂浆中，水泥单位用量不宜小于200kgm3；水泥混合砂浆中，水泥和掺加料总量应在300350kgm3。,()计算每立方米砂浆中水

44、泥用量,99,（3）计算每立方米砂浆掺加料用量 水泥混合砂浆，掺加料用量的计算公式：D-Qc式中：1m3砂浆中水泥和掺加料的总量，精确至1；宜在300350之间；1m3砂浆的水泥用量，精确至；D1m3砂浆的掺加料用量，精确至；石灰、粘土膏使用时的稠度为1205mm；对于不同稠度的石灰膏，按下表进行换算。,100,不同稠度（）的石灰膏换算系数：,101,()确定砂单位用量 Qs（kg）1m3砂浆砂用量，应按砂干燥状态(含水率小于0.5)的 堆积密度值作为计算值。()确定单位用水量 Qw（kg）根据砂浆稠度等要求用水量可选用270330kg/m3。混合砂浆中的用水量，不包括石灰膏或粘土膏中的水；注

45、意：当采用细砂或粗砂时，用水量分别取上限或下限；稠度小于70mm时，用水量可小于下限；施工现场气候炎热或干燥季节，可酌量增加用水量。,102,()配合比的试配、调整与确定 试配时至少应采用三个不同的配合比，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水泥用量按基准配合比分别增加及减少10，在保证稠度、分层度合格的条件下，可将用水量或掺加料用量作相应调整。对三个不同的配合比，经调整后，应按有关标准的规定成型试件，测定砂浆强度等级，并选定符合强度要求的且水泥用量较少的砂浆配合比。,103,砂浆配合比设计工程实例 某住宅砌砖墙用石灰水泥混合砂浆，强度等级为M7.5，稠度70100mm。试计算砂浆配合比。原

46、材料：32.5的普通水泥。中砂，含水率为2%，干容重为1450kg/m3。石灰膏，稠度120mm。施工水平一般。解（1）计算砌筑砂浆配制强度（fm，0）fm,0=f2+0.645=7.5+0.6451.88=8.7MPa,104,（2）计算水泥用量Qc,（3）计算石灰膏用量QD QD=QAQc=320215=105kg/m3 稠度120mm，不需要换算。,105,（4）确定单位砂量Qs Qs=1450(1+2%)=1479kg/m3（5）选择单位用水量Qw 中砂，砂浆稠度70100mm，属稠度较高，故240 310kg/m3用水量范围，取便高用水量280kg/m3。（6）确定砂浆配合比 水泥：

47、石灰膏：砂：水=215：105：1479：280 或 1：0.49：6.89：1.30（7）配合比试配、调试与确定,106,5.6.3 抹面砂浆 也称抹灰砂浆，用以涂抹在建筑物或建筑构件的表面，兼有保护基层、满足使用要求和增加美观的作用。5.6.4 装饰砂浆指用作建筑物饰面的砂浆。它是在抹面的同时，经各种加工处理而获得特殊的饰面形式，以满足审美需要的一种表面装饰。,107,5.6.5 特种砂浆 1.防水砂浆 2.绝热砂浆 3.吸声砂浆,108,作 业 要求设计砌筑砖墙的石灰水泥混合砂浆M5，稠度70-90mm。试计算砂浆配合比。原材料：42.5普通水泥；中砂，堆积密度为1450kg/m3，含水率为2%；石灰膏稠度为110mm。施工水平一般。试计算水泥石灰混合砂浆的配合比。,109,THANKS!,THIS IS END OF THIS PART!,