道路工程材料 第三章水泥混凝土和砂浆.ppt

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1、项目三 水泥混凝土和砂浆,一、混凝土的定义：广义混凝土：胶凝材料、粗细骨料、水,狭义混凝土：水泥、砂、石、水、外加剂、掺合料,二、混凝土的分类1、按表观密度分：重混凝土,普通混凝土,轻混凝土,2、按胶凝材料分：水泥混凝土、沥青混凝土,3、按用途分 结构混凝土、防水混凝土、道路混凝土、耐热混凝土,4、按生产和施工方法分：,泵送混凝土,喷射混凝土、碾压混凝土,5、按强度等级分：,普通混凝土 C60 低、中强的划分高强混凝土 C60超高强混凝土 C100以上,三、混凝土的优缺点,罐车,输送泵,输送管道,1.普通水泥混凝土一、普通水泥混凝土的组成材料,混凝土的结构,各组成材料的作用水泥浆：填充、胶结、

2、润滑 砂、石：骨架作用、抑制收缩作用,水泥,1、水泥品种的选择2、水泥强度的选择,细集料（砂）（0.154.75 mm）,1、分类天然砂：天然岩石风化而成（河砂、海砂、山砂、湖砂）人工砂：天然岩石轧碎而成,2、技术要求砂按技术要求分为三类：I类宜用于强度等级C60的混凝土II类宜用于强度等级C30C60的混凝土及有抗冻抗渗或其他要求的混凝土；III类宜用于强度等级C30的混凝土和建筑砂浆,3、砂的品质要求,有害杂质含量：,压碎值和坚固性,砂的粗细程度和颗粒级配,砂的粗细程度和颗粒级配,定义：不同粒径的砂粒，混合在一起后总体砂的粗细程度。,为了节约水泥：选粗砂。,颗粒级配：不同粒径和数量比例的砂

3、子的组合或搭配情况。,级配的目的：为节约水泥和提高强度,颗粒级配的评定方法：级配区和级配曲线,0.6mm（控制粒径）,A1A3 A5A6,4.75mm和 0.6mm 不可以有超出,级 配 区,级配区,粗集料（4.75mm）,1、强度和坚固性,强度：指标：岩石立方体抗压强度压碎指标,压碎指标越小，坚固性越好,坚固性硫酸钠溶液法,粗骨料按技术要求分为类、类、类。,2、有害杂质含量,3、最大粒径和颗粒级配,最大粒径定义:粗集料公称粒级的上限叫该粒级的最大粒径,颗粒级配连续级配间断级配单粒级,4、颗粒形状和表面特征,球形、立方体较好但针、片状颗粒不好,降低强度、增大空隙率、降低和易性,表面特征：卵石：

4、使砼流动性f,碎石：使砼f、但流动性,5、碱活性检验,混凝土拌和用水,饮用水地表水地下水工业废水生活污水,海水,只能用来拌无饰面要求的素混凝土,罐车,输送泵,输送管道,温故知新,砂的粗细程度和颗粒级配,粗集料的最大粒径和颗粒级配,混凝土拌和用水,补充内容,集料的含水状态,干燥状态,气干状态,饱和面干状态,湿润状态,二、普通水泥混凝土 的技术性质,硬化前,和易性,硬化后,强度、耐久性、变形,混凝土和易性,内容提要:,和易性的概念,和易性的测定方法,影响和易性的主要因素,改善和易性的主要措施,混凝土拌和物:混凝土的各组成材料按一定比例配合、搅拌而成的还未凝固的混凝土，叫混凝土拌和物，也叫新拌混凝土

5、。,混凝土的施工过程：,振捣,一、和易性的概念,1、定义：混凝土拌和物在一定的施工条件下，易于各工序（搅拌、运输、浇注、振捣）施工操作，并获得质量稳定、整体均匀、成型密实的性能。,2、和易性的三个方面：(流动性、粘聚性、保水性）,流动性：反映混凝土的稠度。影响施工的难易及混凝土的质量,粘聚性：各材料之间有一定的粘聚力，使混凝土保持整体完整的性能，使混凝土保持整体均匀的性能。,保水性：混凝土保持内部水分的能力,总结：流动性、粘聚性、保水性三者之间互相关联、又互相矛盾。,和易性是一个综合概念、必须综合评定。,二、和易性的测定：,坍落度法：,试验仪器,坍落度筒,注意,坍落度是属于长度单位。常用MM来

6、表示。坍落度越大 流动性越好,粘聚性：评定方法：用捣棒在混凝土侧面轻轻敲打，看锥体是否逐渐下降。,保水性：评定方法：看锥体周围是否有大量的水泥浆析出,维勃稠度仪,三、影响和易性的主要因素,1、水泥浆的数量W/C 一定时,水泥浆越多，流动性越好；但过多，粘聚、保水性下降，流浆、f、耐久性下降。,W/C 一定时,水泥浆过少，干硬，易崩塌,W/C越小，流动性越差，过小，干硬，不易施工,2、水灰比的影响,水泥浆数量一定时，W/C 越大，流动性越好，但W/C 太大，粘聚性、保水性下降，易离析、分层，且强度、耐久性下降,3、单位用水量,对坍落度影响最大的因素,4、砂率定义,砂率过大、过小都不好砂率过大，则

7、集料空隙率、总表面积都增大，导致流动性变差,砂率过小，流动性也变差,合理砂率：在水泥浆用量一定时，能使新拌混凝土获得最大流动性，且能保持良好的粘聚性、保水性时的砂率叫合理砂率,5、水泥的品种和集料的性质,6、外加剂,7、温度与搅拌时间,四、改善工作性的主要措施,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,练习题：案例分析1:,概况：某混凝土搅拌站原混凝土配方均可生产出性能良好的泵送混凝土。后因供应的问题进了一批针片状颗粒多的碎石。当班技术人员未引起重视，仍按原配方配制混凝土，后来发现混凝土坍落度明显下降，难以泵送，临时现场加水泵送。请对此过程进行分析。,案例分析2,概

8、况：某车间盖房屋，采用预制空心板及12m现浇钢筋混凝土主梁，4月份开工，使用进场已经3个多月并存放于潮湿地方的水泥，后来拆完主梁底模板，几天后房屋全部坍塌。请分析原因?,总 结,和易性是一个综合概念,和易性的测定,和易性的影响因素：（单 位用水量、砂率）,二、硬化后混凝土的力学性质,1、强度混凝土硬化后要求具有足够的强度和耐久性,强度的分类：抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度,1）抗压强度,立方体抗压强度（fcu）,立方体抗压强度的测定：标准试件：150150150 标准养护：20390%龄期：28天抗压强度（fcu）,非标准尺寸：100100100 150150150 200200200

9、,为说明工程中混凝土达到的实际强度，应该怎么办？,同条件养护,立方体抗压强度标准值：有95强度保证率的抗压强度,举例：C30100个试块：强度分别为38、3934、32、31、29、28、21、24、27MP至少要有95个试块的强度要大于30MP,强度等级：C+立方体抗压强度标准值,2）抗弯拉强度 试件尺寸为150 x150 x550mm，养护28d，测定其强度值。,3）混凝土的轴心抗压强度（fcp）,150150300,h/a 越大 f 越低,Fcu在1055MPaFcp=（0.70.8）fcu,抗拉强度低 1/10 1/20,4）立方体劈裂抗拉强度（fts）,轴拉法：荷载不易对准试件的轴线

10、 夹具处易发生破坏劈裂法：测劈裂抗拉强度,用劈裂法间接求抗拉强度,2、影响混凝土强度的因素,1）材料组成对水泥混凝土强度的影响水泥强度等级和水灰比（主要因素）W/C不变时，f强度等级越大则砼强度越大，水泥强度等级一定时，W/C越小，f越高，但过小时，由于砼过于干硬，不易振捣密实，f要下降,（）强度与水灰比的关系；（）强度与灰水比的关系,采用碎石：a=0.46b0.07采用卵石：a=0.48b=0.33,fce水泥的实际强度,a；,集料特征集料质量方面考虑集料粒形 表面特征 级配 浆集比达到最优浆集比后，强度随浆集比的的增加而降低,2）、养护的温度及湿度,3）龄期,最初内，强度增长较快，以后增长

11、较慢。,看图4-10,4）、试验条件的影响,试件的尺寸试件的形状表面状态加荷速度,3、提高砼强度的措施1）、采用高强度等级水泥或早强型水泥2）、赠加混凝土的密实度3）、蒸汽和蒸压养护4）、掺加外加剂,4、变形,分为：非荷载作用下的变形 荷载作用下的变形,1）非荷载作用下的变形,1、化学收缩2、干湿变形3、温度变形,2）荷载作用下的变形,弹塑性变形与弹性模量,徐变 徐变：也叫蠕变，它是一种随时间而增长的变形。它是随时间而延长的塑性变形。,（三）混凝土的耐久性,1、抗冻性100mmx100mmx400mm的棱柱体-170C50C 冻融循环，测定混凝土试件所能承受的循环次数，有确定其抗冻能力：抗冻标

12、号等级：D25 D50 D100 D150 D200 D300,2、耐磨性 测定150mmx150mmx150mm试件，养护17d 60C烘干后，在200N负荷下磨50转，测其单位面积质量损失3、碱集料反应,、定义：,、条件：含碱量0.6%骨料中有活性SO2水,我国现行规范用最大水比灰及最水水泥来控制混凝土的耐久性,三、普通水泥混凝土的组成设计,（一）概述如何获得质量良好的混凝土：1、要有合理的配合比 2、要有质量稳定、性能良好的原材料 3、有良好的施工工艺，保证施工质量,配合比设计：计算各种材料的搭配比例（量）,注意：1立方米 干燥状态,1、配合比的表示方法单位用量表示法:以1M3砼中各种材

13、料的用量表示（举例）相对用量表示法：把水泥的质量定为1，然后按水泥：细骨料：粗骨料：水灰比的顺序写,2、配合比设计的基本要求满足结构设计要求的强度等级：满足施工要求的和易性满足环境要求的耐久性在上面三个前提下，满足经济性（节约水泥、降低成本）要求,3、混凝土配合比设计的步骤 计算初步配合比提出基准配合比 确定试验室配合比换算施工配合比,补充内容：混凝土配合比设计的三个参数,W/C 砂率 单位用水量,（砂石比 浆骨比）,（二）、普通混凝土配合比设计方法（以抗压强度为指标的计算方法）,1、初步配合比的确定,强度标注差,标准差的确定方法：A、根据资料用统计方法计算出B、当无统计资料时，按表4-27取

14、,2）、确定水灰比,校对水灰比为保证耐久性,103页表格,3）、选取1m3混凝土的用水量(Mwo),干硬性和塑性混凝土,W/C在0.400.80查表,W/C0.40试验确定,流动性及大流动性的混凝土,未掺外加剂时，以坍落度90mm为基础，坍落度每增加20mm，用水量赠加5KG,掺外加剂时,4）、计算1m3 混凝土的水泥用量（Mco）,校对水泥用量,5）、选用合理砂率,坍落度为1060mm时，查表4-30,坍落度60mm，由试验确定、或坍落度每增大20mm，砂率增大1%,坍落度10mm，试验确定,6）、计算粗、细骨料的用量（Mso Mgo）,质量法：,体积法：,、试配、调整提出基准配合比,目的：

15、为满足和易性,3、检验强度，确定试验室配合比,目的：提出满足强度的配合比,4、换算成施工配合比,例：砂的含水率为1%石子的含水率为3%试验室配合比为水泥350 砂660 石子1160 水泥200,82页例题,四、普通水泥混凝土的质量控制（一）混凝土质量的波动影响混凝土质量的因素有：1、原材料的质量和配合比原材料中对质量影响最大的是水泥配合比：现场含水率变化时，应及时调整施工配合比防止杂质混 配合比应得到正确、准确地执行称料容许误差：水、水泥为1%砂、石2%,2、施工工艺拌合方式：人工、机械运输时间：应考虑水泥的水化反应速度对运输时间的限制。浇灌或振捣情况养护时间、湿度3、养护方法保湿：覆盖、洒

16、水保温：保证水泥能在正常的温度范围内水化。,4、试验条件取样方法：试件成型，养护条件等,（二）混凝土质量评定方法混凝土质量评定一般以抗压强度作为评定指标1、统计方法（已知标准差）当强度等级C20时，尚应满足,2、统计方法（未知标准差）n=10组 为验收系数，见P99 表3-28 Sfm必须=0.6fm,k3、非统计方法：n10,（三）混凝土生产质量水平混凝土抗压强度评为合格得满分，不合格为零分抗弯拉强度评定n10组时，n20时，允许有一组R0.85RS2 但不得小于0.75RS2，高速、一级路均不得小于0.85RS2N=10时，,五、混凝土的外加剂,外加剂：拌和时加入，用来改善混凝土性能的物质

17、。掺量：水泥质量的5%,(一)、外加剂的分类改善流变性能减少剂，引气剂调节凝结时间，硬化性能缓凝，促凝改善耐久性防水剂、引气剂、阻锈剂其它方面着色剂、膨胀剂,(二)、减水剂,定义:在混凝土稠度不变的条件下,具有减水增强作用的外加剂.,1、减水剂的作用机理,2、减水剂的技术经济效果,3、常用减水剂,普通减水剂、高效减水剂,普通减水剂：木质素系减水剂：木钙、木钠、木镁 掺量：水泥质量的0.2%0.3%副作用：缓凝；混凝土强度下降,萘系高效减水剂：树脂系 无副作用 适用于高强砼、高性能砼，提高耐久性。,(三)、早强剂,2、作用原理：（促进水泥和水反应，使早期产物增多，从而f）,1、定义：早强、不影响

18、后期强度,3、分类：氯盐类早强剂,副作用：使钢筋锈蚀，所以常和阻锈剂NaNO2一起使用,硫酸盐类早强剂：,副作用：Na2SO4易导致碱-骨料反应，所以Na2SO4不能用于含有活性SiO2,有机胺类早期剂（催化作用）,三乙醇胺有副作用：缓凝作用,(四)、缓凝剂常用的缓凝剂：木钙和糖蜜应用场合:大体积、炎热气候、泵送,(五)、引气剂1、定义：大量，均匀分布，微小气泡,2、原理：,提高和易性,提高耐久性,降低强度,3、效果：润滑 阻塞 气泡,速凝剂防水剂,六、路面水泥混凝土,路面水泥混凝土配合比设计,1、配置弯拉强度fc,2、水灰比W/C的计算、校核及确定,路面水泥混凝土配合比设计,碎石混凝土,卵石

19、混凝土,路面水泥混凝土配合比设计,水胶比的计算耐久性校核确定水胶比,路面水泥混凝土配合比设计,路面水泥混凝土配合比设计,5、单位水泥用量的确定6、单位粉煤灰用量7、砂石材料用量,97页例题,2.其它功能混凝土,本节作为学生自学及课堂讨论题目,3.建筑砂浆,引例：砌体,砂浆分为：（按用途分）砌筑砂浆（水平薄层)抹面砂浆(垂直薄层）要求和易性要好,所以砂浆组成中没有粗骨料,一、砌筑砂浆,（一）、组成材料,水泥（粘结作用）,常用品种：P.O P.S P.P P.F,强度等级：水泥砂浆：32.5 混合砂浆：42.5,2、掺合料,石灰膏（须预先将生石灰（熟化）制成 石灰膏）、粘土膏、粉煤灰膏 作用：改善

20、和易性,质量要求基本同混凝土用砂,砌筑砖：中砂毛石砌体：粗砂,3、砂,4、水作用：水化、流动要求洁净,（二）、技术性质,凝结硬化之前：和易性凝结硬化之后：强度、粘结力、耐久性,1、新拌砂浆的和易性,和易性 流动性 保水性,流动性：a.定义 b.指标：沉入度,沉入度流动性,c.流动性的选择砌体的种类 砌砖：流动性大，砖易吸水 砌石：流动小一些 气候条件 施工条件,保水性 a、定义,b、指标：分层度,分层度越大 保水性越差,2、硬化后砂浆的强度,抗压强度评定强度等级,立方体抗压强度 70.7 70.7 70.7mm3标准试件（6个一组）,强度等级：M2.5 M5 M7.5 M10 M15 M 20,影响砂浆强度的因素,3、粘结力,影响砂浆粘结力的主要因素是：砂浆的强度,清洁程度 润湿状态 粗糙程度 施工养护条件,4、耐久性,二、抹面砂浆,要求：和易性好,两层式施工三层式施工,