水泥混凝土與砂漿課件

1、 第五章水泥混凝土與砂漿 第一節(jié) 水泥混凝土的技術(shù)性質(zhì)道路建筑材料水泥混凝土1. 水泥混凝土分類（1）定義以水泥和水組成的水泥漿體為粘結(jié)介質(zhì)，將分散其間不同粒徑的粗細(xì)集料膠結(jié)起來，在一定的條件下硬化成為具有一定力學(xué)性能的一種人工石材。道路建筑材料水泥混凝土一、混凝土介紹 按表觀密度分類：普通混凝土： 約為23502500kg/m3（道路）輕混凝土： 為1900 kg/m3（大跨徑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物)重混凝土： 達(dá)25003200 kg/m3（屏蔽輻射） 低強(qiáng)混凝土： 28d抗壓強(qiáng)度小于20MPa； 中強(qiáng)混凝土： 28d抗壓強(qiáng)度介于2050MPa ； 高強(qiáng)混凝土： 28d抗壓強(qiáng)度大于50MPa 。

2、（2）分 類 按強(qiáng)度分類: 按用途分類返回道路建筑材料水泥混凝土優(yōu) 點(diǎn)：高的強(qiáng)度及穩(wěn)定性可塑性良好耐久性良好料源廣泛經(jīng)濟(jì)性好工藝簡(jiǎn)單利于環(huán)?？估瓘?qiáng)度低韌性差體積不穩(wěn)定缺 點(diǎn)：返回道路建筑材料水泥混凝土2.水泥混凝土優(yōu)缺點(diǎn)3、混凝土的基本要求新拌混凝土的性能硬化混凝土的性能經(jīng)濟(jì)性4、滿足要求措施材料選擇、配合比設(shè)計(jì)、施工操作5、混凝土的工藝流程計(jì)量攪拌運(yùn)輸澆灌振搗抹面養(yǎng)護(hù)二、混凝土的性能1、新拌混凝土的和易性（工作性）2、硬化混凝土的性能強(qiáng)度特征變形特性耐久性（1）新拌混凝土的和易性概念測(cè)定方法選擇依據(jù)影響因素1）和易性概念定義：易于施工操作，能獲得均勻密實(shí)的性能。意義：和易性不良，不可能獲得預(yù)

3、期的強(qiáng)度和耐久 性。密實(shí)度比流動(dòng)性 指混凝土拌和物在自身或機(jī)械振搗下，能產(chǎn)生流動(dòng)且能均勻密實(shí)地填滿模板的性能。 流動(dòng)性不良造成的空洞粘聚性 組成材料之間有一定的粘聚力 粘聚性不良造成的離析分層泌水：混凝土拌合物在施工過程中，由于保水性不足，水分逐漸析出至混凝土拌合物表面的現(xiàn)象成為泌水。2）和易性的測(cè)定方法坍落度試驗(yàn) 分三層裝入，每層搗25次，刮平，垂直提起圓錐桶，由于垂直下落引起變形。特點(diǎn)：反應(yīng)混凝土在自重作用下的流動(dòng)性數(shù)值意義：坍落度值越大，則流動(dòng)性越大拌合物分類：按流動(dòng)性適用范圍：流動(dòng)性混凝土、富混凝土VB稠度試驗(yàn)將坍落度筒放在圓筒中，置于振動(dòng)臺(tái)上，拔出坍落度筒并在新拌混凝土頂上置一透明圓

4、盤，開動(dòng)振動(dòng)臺(tái)，直至水泥漿布滿圓盤所經(jīng)歷的時(shí)間(s)。特點(diǎn)： 反映混凝土在振動(dòng)作用下的流動(dòng)性數(shù)值意義：稠度值（s）越小，流動(dòng)性越大適用范圍：低流動(dòng)性混凝土，干硬性混凝土 （稠度值為530s）3）流動(dòng)性選擇依據(jù)構(gòu)件截面鋼筋疏密傳送方法搗實(shí)方法4）和易性的影響因素用水量對(duì)和易性的影響：用水量越大流動(dòng)性，強(qiáng)度下降和收縮增加 多大泌水、離析，混凝土性能變差 過小流動(dòng)性不易密實(shí)，離析固定加水定則： 最大粒徑、單位用水量一定，則水泥用量、骨料級(jí)配即使有些變化，坍落度大體保持不變。用水量選擇：水灰比對(duì)和易性的影響：水灰比大，則混凝土拌合物的流動(dòng)性大 小，則粘聚性、保水性好； 過大，則粘聚性、保水性不良； 過

5、小，則流動(dòng)性過低，施工困難。砂率定義： 砂子占骨料總量的百分?jǐn)?shù)最佳砂率： 水、水泥、砂子一定時(shí)，使混凝土坍落度達(dá)最大。溫度對(duì)混凝土拌合物和易性的影響：硬化混凝土的強(qiáng)度特征 一、混凝土的強(qiáng)度(1)抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和強(qiáng)度等級(jí) 按照標(biāo)準(zhǔn)方法制作和養(yǎng)護(hù)的邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件，在28d齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)定的抗壓強(qiáng)度總體分布中的一個(gè)值，強(qiáng)度低于該值的百分率不超過5%（即具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度），以N/2即MPa計(jì)。立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值以fcu,k表示。 采用非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的試件，如邊長(zhǎng)100或200mm的立方體試件，測(cè)得的強(qiáng)度值應(yīng)分別乘于換算系數(shù)0.95和1.05 混凝土“強(qiáng)度等級(jí)”是根據(jù)“立方

6、體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值”來確定的，用符號(hào)“C”和“立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值”兩相內(nèi)容表示。普通混凝土有：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55和C60等12個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。 (2)軸心抗壓強(qiáng)度（fcp）150mmx150mmx300mm棱柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試件。 (3)劈裂抗拉強(qiáng)度150mmx150mmx150mm（1）強(qiáng)度特征參數(shù)（三個(gè)參數(shù)） 通常采用正態(tài)分布函數(shù)的特征參數(shù)反映混凝土的強(qiáng)度特征 強(qiáng)度平均值 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差(均方差) 強(qiáng)度的變異系數(shù)（偏差系數(shù)） 二、混凝土的強(qiáng)度分布特征（2）強(qiáng)度保證率混凝土強(qiáng)度總體值中大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的概率Ptcu,k強(qiáng)度保證率系數(shù)影

7、響硬化后水泥混凝土強(qiáng)度的因素 主要有：組成材料、養(yǎng)護(hù)條件和齡期。 （1）材料組成：質(zhì)量及數(shù)量 水泥的強(qiáng)度和水灰比 集料特性 顆粒形狀、表面特征、表面潔凈程度 （2）養(yǎng)護(hù)條件 溫度濕度養(yǎng)護(hù)的時(shí)間（齡期）。 最初7天內(nèi)強(qiáng)度增長(zhǎng)較快； 28天以后強(qiáng)度增長(zhǎng)較慢。 提高混凝土強(qiáng)度的措施 （1）選用高強(qiáng)水泥和早強(qiáng)型水泥（2）采用低水灰比（3）摻加混凝土外加劑和摻合料（4）采用濕熱處理-蒸汽養(yǎng)護(hù)和蒸壓養(yǎng)護(hù)（5）采用機(jī)械攪拌和振搗硬化混凝土的變形特性 混凝土的變形主要有彈性變形、收縮變形、徐變變形和溫度變形等四類。彈性變形：影響因素有混凝土強(qiáng)度 、粗集料含量 、孔隙率 。干燥收縮變形 在干燥環(huán)境中，由于混凝土

8、內(nèi)部水分蒸發(fā)而引起的體積變化，稱為干縮。 減少收縮的措施：限制水泥用量，保證一定的集料用量；減少水灰比；充分搗實(shí)混凝土；加強(qiáng)混凝土早期養(yǎng)護(hù)。徐變 在加載的瞬間，混凝土產(chǎn)生以彈性變形為主的瞬時(shí)變形，以后在荷載測(cè)持續(xù)作用下，變形隨時(shí)間持續(xù)增長(zhǎng)，稱為徐變變形。溫度變形熱脹冷縮 對(duì)大體積混凝土或是在冬季施工的混凝土結(jié)構(gòu)極為不利。為減少其影響，1）降低混凝土發(fā)熱量（低熱水泥）2）采用人工降溫措施3）對(duì)表層混凝土加強(qiáng)保溫、保濕措施。一、混凝土的抗?jié)B性 混凝土對(duì)液體或氣體滲透的抵抗能力稱為混凝土的抗?jié)B性，混凝土的抗?jié)B性以抗?jié)B標(biāo)號(hào)來表示。采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d的標(biāo)準(zhǔn)試件，按規(guī)定的方法進(jìn)行試驗(yàn)，按混凝土所能承受最大

9、水壓力，將混凝土的抗?jié)B標(biāo)號(hào)分為：S2，S4，S6，S8，Sl0，S12六個(gè)等級(jí)，分別表示混凝土能抵抗0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2MPa的水壓力而不漏水。普通混凝土的耐久性混凝土的抗?jié)B性主要與混凝土的密實(shí)度(孔隙率)及孔隙結(jié)構(gòu)特征有關(guān)?；炷林邢嗷ミB通的孔隙越多、孔徑越大，則混凝土的抗?jié)B性越差。提高混凝土抗?jié)B性的措施有：1）采用減水劑降低水灰比以減少混凝土內(nèi)部的毛細(xì)管通 道；2）防止由于離析、泌水而在混凝土內(nèi)形成空隙；3）加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)及防止出現(xiàn)施工缺陷等。 抗凍性是指混凝土抵抗凍融循環(huán)作用的能力。 抗凍等級(jí) 影響混凝土抗凍性的因素 ：混凝土的飽水程度、集料的孔隙率及其間的含水率、溫

10、度下降程度二、混凝土的抗凍性 三、普通混凝土的抗化學(xué)侵蝕性混凝土受化學(xué)侵蝕的方式：水泥石中某些組分被介質(zhì)溶解，化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物易溶于水，化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物發(fā)生體積膨脹等。防護(hù)措施：提高混凝土的強(qiáng)度、密實(shí)度，改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)，采用外部保護(hù)措施。 四、普通混凝土的磨蝕 在某些環(huán)境中使用的混凝土，如路面、水工結(jié)構(gòu)物等，會(huì)受到車輛、行人及水流夾帶的泥砂的磨蝕。 耐磨性是指混凝土抵抗表層損傷的能力 。耐磨性主要取決于水泥石的耐磨性。 第二節(jié) 普通水泥混凝土的組成設(shè)計(jì)道路建筑材料水泥混凝土一、普通水泥混凝土組成材料的技術(shù)要求（1）水泥品種和強(qiáng)度等級(jí) 正確選擇水泥的強(qiáng)度，使水泥的強(qiáng)度等級(jí)與所配制的混凝土強(qiáng)度等級(jí)

11、相匹配。（2）粗集料 混凝土所用粗集料包括卵石和碎石，是混凝土的主要組成材料，也是影響混凝土主要強(qiáng)度的因素之一。（3）細(xì)集料 混凝土用于細(xì)集料應(yīng)采用級(jí)配良好、質(zhì)地堅(jiān)硬、顆粒潔凈的河砂或海砂。道路建筑材料水泥混凝土（4）拌和用水（5）外加劑與摻合料 定義：外加劑是在混凝土拌和前加入或拌和時(shí)加入，摻量不超過水泥質(zhì)量的5%，并能按某些要求改善混凝土性能的物質(zhì)。 作用：摻和料在混凝土中的作用是改善混凝土拌合物的施工和易性、降低混凝土水化熱、調(diào)解凝結(jié)時(shí)間。道路建筑材料水泥混凝土二、普通水泥混凝土的配合比設(shè)計(jì)混凝土配合比，是指單位體積的混凝土中各組成材料的質(zhì)量比例。確定這種數(shù)量比例關(guān)系的工作，稱為混凝土配

12、合比設(shè)計(jì)。包括選料、配料兩方面內(nèi)容道路建筑材料水泥混凝土配合比表示方法：?jiǎn)挝挥昧糠ā⑾鄬?duì)用量法例如：1m3混凝土中，水泥330kg，水185kg，砂598kg，石子1281kg; 水泥 ：砂子 ：石子=1 : 1.81 : 3.88，水灰比=0.56 主要考慮混凝土拌合物的施工和易性、硬化混凝土的強(qiáng)度、耐久性、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。（1）和易性（2）配制強(qiáng)度 fcu,ofcu,k+1.645 fcu,o 混凝土施工配制強(qiáng)度（MPa）； fcu,k 混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa） 由施工單位質(zhì)量管理水平確定的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（MPa）（3）耐久性（4）經(jīng)濟(jì)性1. 配合比設(shè)計(jì)指標(biāo)2、混凝土配合比設(shè)計(jì)的

13、三個(gè)參數(shù)水灰比砂率：細(xì)集料質(zhì)量占全部集料總質(zhì)量的百分比用水量3.混凝土配合比設(shè)計(jì)步驟（1）計(jì)算“初步配合比”（2）提出“基準(zhǔn)配合比” （3）確定“實(shí)驗(yàn)室配合比”（4）換算“工地配合比”道路建筑材料水泥混凝土(1)、初步配合比的計(jì)算）確定混凝土的配制強(qiáng)度fcu,o fcu,o=fcu,k+1.645 fcu,o 混凝土施工配制強(qiáng)度（MPa）； fcu,k 混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa） 由施工單位質(zhì)量管理水平確定的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（MPa）4.普通混凝土配合比設(shè)計(jì)方法道路建筑材料水泥混凝土 混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（）混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差又稱均方差，其計(jì)算式為對(duì)于 C20、C25級(jí)混凝土， 計(jì)算值2.

14、5MPa時(shí),計(jì)算配制強(qiáng)度時(shí)取 2.5MPa；對(duì)于 C30級(jí)以上的混凝土， 計(jì)算值3.0MPa時(shí),計(jì)算配制強(qiáng)度時(shí)取 3.0MPa；道路建筑材料水泥混凝土當(dāng)施工單位不具有近期的同一品種混凝土的強(qiáng)度資料時(shí)，值可按下表取值?；炷猎O(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)fcu,k 低于 C20C20C35高于C35(MPa)3.05.06.0混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差()道路建筑材料水泥混凝土）計(jì)算水灰比 （W/C） 按混凝土要求強(qiáng)度等級(jí)計(jì)算水灰比和水泥實(shí)際強(qiáng)度，根據(jù)已確定的混凝土配制強(qiáng)度fcu,o，計(jì)算水灰比： 根據(jù)強(qiáng)度公式計(jì)算水灰比： W/C=Afce/（fcu,o+ABfce）式中， fcu,o混凝土試配強(qiáng)度, MPa； fce水泥

15、28d的實(shí)測(cè)強(qiáng)度, MPa； A,B 回歸系數(shù)，與骨料品種、水泥品種有關(guān)，其數(shù)值 可通過試驗(yàn)求得。 W/C混凝土要求的水灰比耐久性保證：控制最大水灰比道路建筑材料水泥混凝土）選定單位用水量（w0） 按坍落度值查表道路建筑材料水泥混凝土混凝土用水量選用表注：本表用水量系采用中砂時(shí)的平均取值，采用細(xì)砂時(shí)，每立方米混凝土用水量可增加510，采用粗砂則可減少510。摻用各種外加劑或摻合料時(shí)，用水量應(yīng)相應(yīng)調(diào)整。道路建筑材料水泥混凝土 4）選定砂率值（s）根據(jù)骨料品種、最大粒徑和混凝土拌和物的水灰比確定砂率。一般可根據(jù)施工單位所用材料的使用經(jīng)驗(yàn)選定，也可根據(jù)骨料種類、規(guī)格及混凝土的水灰比，參考表選用?；炷?/p>

16、土的砂率選用表（%）水灰比卵石最大粒徑 ()碎石最大粒徑 ()1020401620400.402632253124303035293427320.503035293428333338323730350.603338323731363641354033380.70364135403439394438433641道路建筑材料水泥混凝土5）計(jì)算單位水泥用量（co）查表計(jì)算單位用水量 根據(jù)已確定的 W/C和mwo，求1m3混凝土中水泥用量mco： mco=mwoC/W耐久性保證：控制最小水泥用量道路建筑材料水泥混凝土 6）計(jì)算粗、細(xì)骨料用量 1.質(zhì)量法（假定表觀密度法）應(yīng)按下式計(jì)算： c0g0s0w0

17、 cp so/(somgo) 100= S 式中 co每立方米混凝土的水泥用量（kg）； mgo每立方米混凝土的粗骨料用量（kg）； so每立方米混凝土的細(xì)骨料用量（kg）； wo每立方米混凝土的用水量（kg）； s砂率（）； cp每立方米混凝土拌和物的表觀密度（kg/m3）；其值可取24002450kg。道路建筑材料水泥混凝土2.體積法（絕對(duì)體積法） 應(yīng)按下式計(jì)算： 式中 c水泥密度（kg/3），可取29003100 kg/3。 g粗骨料的表觀密度（kg/3）； s細(xì)骨料的表觀密度（kg/3）； w水的密度（kg/3），可取1000 kg/3； s砂率（）； 混凝土的含氣量百分?jǐn)?shù)，在不使用引

18、氣型外加劑時(shí)，可取為。 通過以上計(jì)算，得出每立方米混凝土各種材料用量，即初步配合比計(jì)算完成。道路建筑材料水泥混凝土(2)試拌調(diào)整出初步配合比(3)確定試驗(yàn)室配合比(4) 混凝土施工配合比換算 混凝土實(shí)驗(yàn)室配合比計(jì)算用料是以干燥骨料為基準(zhǔn)的，但實(shí)際工地使用的骨料常含有一定的水分，因此必須將實(shí)驗(yàn)室配合比進(jìn)行換算，換算成扣除骨料中水分后、工地實(shí)際施工用的配合比。道路建筑材料水泥混凝土其換算方法如下：設(shè)工地砂子含水率為a，石子含水率為b。則施工配合比混凝土中各材料用量為mc= mcb (kg)ms= msb (1+a%) (kg) mg=mgb (1+b%)(kg) mw=mwb(msb a%+mgbb%) (kg)1:X:Y=1:(ms/mc) : (mG/mc) W/C= mw/mc含水率=濕砂m0 - 干砂m干砂m1、按設(shè)計(jì)圖紙：用最大粒徑為20mm的碎石及425號(hào)普通硅酸鹽水泥設(shè)計(jì)C30水泥混凝土，混凝土保證率系數(shù)t=1.645，水泥實(shí)際強(qiáng)度估算值為44.6Mp，該混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差經(jīng)驗(yàn)值為5.0Mpa 。試計(jì)算該混凝土中水泥的用量及水灰比（混凝土強(qiáng)度回歸系數(shù)：A=0.46 B=0.07，單位用水量為180Kg,不要求