任務(wù)1-1-3普通水泥混凝土性能與配合比設(shè)計(jì)課件

任務(wù)1-1-3普通水泥混凝土性能及配合比設(shè)計(jì)任務(wù)1-1-3普通水泥混凝土性能授課內(nèi)容學(xué)習(xí)目標(biāo)

目標(biāo)內(nèi)容難易程度☆☆☆1、普通水泥混凝土的原材料和技術(shù)性質(zhì)

易☆2、混凝土外加劑和礦物質(zhì)摻合料

易☆☆☆☆3、普通水泥混凝土的配合比設(shè)計(jì)

難☆☆4、摻外加劑和礦物質(zhì)摻合料的配合比設(shè)計(jì)

易注：☆代表掌握的程度。

授課內(nèi)容學(xué)習(xí)目標(biāo)目標(biāo)內(nèi)容難易程度☆☆☆1、普通水泥混凝土的水泥混凝土概述水泥混凝土是以水泥和水組成的水泥漿體為粘結(jié)介質(zhì)，將分散其間的不同粒徑的粗、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。按表觀密度，水泥混凝土可分為：（1）普通混凝土（干表觀密度約為2400kg/m3），是道路路面和橋梁結(jié)構(gòu)中最常用的混凝土；（2）輕混凝土（干表觀密度可以輕達(dá)1900kg/m3。）現(xiàn)代大跨度鋼筋混凝土橋梁為減輕結(jié)構(gòu)自重，往往采用各種輕集料配制成輕集料結(jié)構(gòu)混凝土，達(dá)到輕質(zhì)高強(qiáng)，以增大橋梁的跨度。（3）重混凝土（干表密度可達(dá)3200kg/m3）為了屏蔽各種射線的輻射采用各種高密度集料配制的混凝土。水泥混凝土概述水泥混凝土是以水泥和水組成的水泥漿體為粘結(jié)介質(zhì)按強(qiáng)度分級，水泥混凝土按抗壓強(qiáng)度可分為3大類：(1）低強(qiáng)度混凝土抗壓強(qiáng)度小于30MPa;(2)中強(qiáng)度混凝土抗壓強(qiáng)度30~60MPa；(3)高強(qiáng)度混凝土抗壓強(qiáng)度大于60MPa。此外，可根據(jù)工程的特殊要求，配制各種特種混凝土，如：加氣混凝土、泵送混凝土、防水混凝土、道路混凝土、水工混凝土、纖維加筋混凝土、補(bǔ)償收縮混凝土等。按強(qiáng)度分級，水泥混凝土按抗壓強(qiáng)度可分為3大類：普通水泥混凝土具有許多優(yōu)點(diǎn)，在凝結(jié)前具有良好的塑性，因此可以澆制成各種形狀和大小的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)物；它與鋼筋有牢固的粘結(jié)力，能制作鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件；經(jīng)硬化后有抗壓強(qiáng)度高與耐久性良好的特性；其組成材料中砂、石等地方材料占80%以上，符合就地取材和經(jīng)濟(jì)的原則。但事物總是一分為二的，普通混凝土也存在著抗拉強(qiáng)度低，受拉時(shí)變形能力小，容易開裂，自重大等缺點(diǎn)。一、普通水泥混凝土的組成材料普通水泥混凝土普通水泥混凝土具有許多優(yōu)點(diǎn)，在凝結(jié)前具有良好的塑性，因此可以（一）水泥1．水泥品種的選擇配制水泥混凝土一般可采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥。必要時(shí)也可采用快硬硅酸鹽水泥或其他水泥。2．水泥強(qiáng)度等級的選擇選用水泥強(qiáng)度等級應(yīng)與要求配制混凝土等級相適應(yīng)。（二）細(xì)集料1．砂的顆粒級配和細(xì)度模數(shù)2．有害雜質(zhì)含量3．含泥量、石粉含量和泥塊含量（一）水泥4．堅(jiān)固性5．表觀密度、堆積密度、空隙率6．堿集料反應(yīng)（三）粗集料1．強(qiáng)度2．堅(jiān)固性3．最大粒徑及顆粒級配1）最大粒徑的選擇2）顆粒級配4表面特征及形狀5．有害物質(zhì)含量6．堿集料反應(yīng)4．堅(jiān)固性（四）混凝土拌和用水（五）外加劑（六）摻合料二、普通水泥混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)（一）新拌混凝土的工作性（和易性）水泥混凝土在尚未凝結(jié)硬化以前，稱為新拌混凝土或稱混凝土拌和物。新拌混凝土具有良好的工藝性質(zhì)，稱之為工作性（或稱和易性）。1．工作性的含義工作性（和易性）這一術(shù)語的含義，至今尚無公認(rèn)的定義。通常認(rèn)為它包含：“流動(dòng)性”、“可塑性”、“穩(wěn)定性”和“易密性”這四個(gè)方面的含義。優(yōu)質(zhì)的新拌混凝土應(yīng)具有：滿足輸送和澆搗要求的流動(dòng)性；不為外力作用產(chǎn)生脆斷的可塑性；不產(chǎn)生分層、泌水的穩(wěn)定性和易于澆搗密致的密實(shí)性。（四）混凝土拌和用水2．工作性的測定方法（1）坍落度與坍落擴(kuò)展度法試驗(yàn)（2）維勃稠度試驗(yàn)3．影響和易性的主要因素1）組成材料質(zhì)量及其用量（內(nèi)因）（1）水泥漿的數(shù)量和集漿比；（2）水泥漿的稠度；（3）砂率；（4）組成材料性質(zhì)2）環(huán)境條件與攪拌時(shí)間（外因）對混凝土拌和物和易性有影響的環(huán)境因素主要有濕度、溫度、風(fēng)速。

2．工作性的測定方法4．混凝土拌和物和易性的選擇1）公路橋涵用混凝土拌和物的和易性，應(yīng)根據(jù)公路橋涵技術(shù)規(guī)范有關(guān)規(guī)定選擇。2）道路混凝土拌和物的工作性選擇（二）硬化混凝土的強(qiáng)度1．混凝土的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和強(qiáng)度等級1）立方體抗壓強(qiáng)度（fcu）2）立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（fcu，k）3）強(qiáng)度等級（C）2．混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度（fcp）3．混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度（fts）4．混凝土的抗折強(qiáng)度（ftf）4．混凝土拌和物和易性的選擇按照標(biāo)準(zhǔn)的制作方法制成邊長為150mm的正立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中（溫度20±2℃，相對濕度為95%以上），或在溫度為20±2℃的不流動(dòng)的Ca(OH)2飽和溶液中養(yǎng)護(hù)；（標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)的試件應(yīng)放在支架中；彼此間隔10~20mm，試件表應(yīng)保持潮濕，并不得被水直接沖淋的條件下）養(yǎng)護(hù)28天齡期，按標(biāo)準(zhǔn)方法測定其抗壓強(qiáng)度值，稱為“混凝土立方體抗壓強(qiáng)度”，可按下式計(jì)算：式中：fcu—立方體抗壓強(qiáng)度（Mpa）F—試件破壞荷載（N）；A—試件承壓面積（mm2）。按照標(biāo)準(zhǔn)的制作方法制成邊長為150mm的正立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（fcu，k），按我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ107—87）的定義是：按照標(biāo)準(zhǔn)方法制作和養(yǎng)護(hù)的邊長為150mm的立方體試件，在28天齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測定的抗壓強(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/mm2（即Mpa）計(jì)，以fcu，k表示。立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（fcu，k），按我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土強(qiáng)度等級是根據(jù)立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值來確定的。強(qiáng)度等級的表示方法，用符號“C”和“立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值”兩項(xiàng)內(nèi)容來表示，如C20即表示混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為20Mpa。我國現(xiàn)行規(guī)范（GB50010—2002）規(guī)定，普通混凝土按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值劃分C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等14個(gè)等級?；炷翉?qiáng)度等級是根據(jù)立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值來確定的。強(qiáng)度等級的我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50081—2002）規(guī)定，采用150mm×150mm×300mm的棱柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試件，測定其軸心抗壓強(qiáng)度?；炷恋妮S心抗壓強(qiáng)度可按下式計(jì)算：式中：fcp—混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度（Mpa）；

F—試件破壞荷載（N）；A—試件承壓面積（mm2）。通過許多棱柱體和立方體試件的強(qiáng)度試驗(yàn)表明：在立方體抗壓強(qiáng)度為10~50Mpa的范圍內(nèi)，軸心抗壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度之比約為0.7~0.8。我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50081—2002）規(guī)定，采用1我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50081—2002）規(guī)定，采用150mm×150mm×150mm的立方體作為標(biāo)準(zhǔn)試件，在立方體試件（或圓柱體）中心平面內(nèi)用圓弧為墊條施加兩個(gè)方向相反、均勻分布的壓應(yīng)力，當(dāng)壓力增大至一定程度時(shí)試件就沿此平面劈裂破壞，這樣測得的強(qiáng)度稱為劈裂抗拉強(qiáng)度?；炷恋呐芽估瓘?qiáng)度（fts）可按下式計(jì)算：式中：fts—混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度（Mpa）；F—試件破壞荷載（N）；B—試件承壓面積（mm2）我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50081—2002）規(guī)定，采用1道路路面或機(jī)場跑道用水泥混凝土，以抗折強(qiáng)度（也稱抗彎拉強(qiáng)度）為主要強(qiáng)度指標(biāo)，抗壓強(qiáng)度作為參考指標(biāo)。根據(jù)我國《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD40—2002）規(guī)定道路路面用水泥混凝土的抗折強(qiáng)度是以標(biāo)準(zhǔn)方法制備成150mm×150mm×550mm的梁形試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下，經(jīng)養(yǎng)護(hù)28天后，按三分點(diǎn)加荷方式測定其抗折強(qiáng)度（ftf），可按下式計(jì)算：式中：ftf—混凝土的抗彎拉（抗折）強(qiáng)度（Mpa）；F—試件破壞荷載（N）；L—支座間距（mm）；b—試件寬度（mm）；h—試件高度（mm）。道路路面或機(jī)場跑道用水泥混凝土，以抗折強(qiáng)度（也稱抗彎拉強(qiáng)度）5．影響水泥混凝土強(qiáng)度的因素1）材料組成（1）水泥強(qiáng)度與水灰比（2）集料特性與水泥漿用量2）養(yǎng)護(hù)溫度與濕度3）齡期6．提高混凝土強(qiáng)度的技術(shù)措施1）采用高強(qiáng)度水泥和特種水泥2）采用低水灰比和漿集比3）摻加外加劑4）采用濕熱處理方法（1）蒸汽養(yǎng)護(hù)（2）蒸壓養(yǎng)護(hù)5）采用機(jī)械攪拌和振搗5．影響水泥混凝土強(qiáng)度的因素（三）混凝土的變形1．彈性變形和彈性模量彈性變形是指對材料施加荷載出現(xiàn)、荷載卸除后消失的變形。2．徐變混凝土在持續(xù)荷載的作用下。隨時(shí)間增長的變形稱為徐變，也稱為蠕變?；炷恋男熳冏冃卧谠缙谠鲩L很快，然后逐漸減慢，一般要2~3年才可能基本趨于穩(wěn)定。當(dāng)混凝土卸載后，一部分變形瞬間恢復(fù)，還有一部分要若干天內(nèi)才能逐漸穩(wěn)定，稱為徐變恢復(fù)，剩下不可恢復(fù)部分稱為殘余變形。（三）混凝土的變形3．溫度變形混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，它的溫度膨脹系數(shù)約為1.0×10-10，即溫度升高1℃每米膨脹0.01mm。4．化學(xué)收縮混凝土拌和物由于水化產(chǎn)物的體積比反應(yīng)前物質(zhì)的總體積要小，因而產(chǎn)生收縮，稱為化學(xué)收縮。5．干濕變形這種變形主要表現(xiàn)為濕脹干縮，混凝土在干燥空氣中硬化時(shí)，隨著水分的逐漸蒸發(fā)，體積也將逐漸發(fā)生收縮；如在水中或潮濕條件下養(yǎng)護(hù)時(shí)，則混凝土的干縮將隨之減少或略產(chǎn)生膨脹。3．溫度變形（四）混凝土的耐久性道路與橋梁用混凝土除了要滿足工作性和強(qiáng)度外，還要求具有優(yōu)良耐久性。耐久性首要要求是抗凍性；其次對道路混凝土，因受車輛輪胎作用，還要求其有耐磨性；橋梁墩臺(tái)混凝土受海水或污水的侵蝕，還要求具有抗化學(xué)侵蝕的耐蝕性；此外，堿—集料反應(yīng)必須引起關(guān)注。1．抗凍性：混凝土的抗凍性是指混凝土在飽和水狀態(tài)下遭受冰凍時(shí)，抵抗凍融循環(huán)作用而不破壞的能力。2．混凝土的耐磨性：耐磨性是道路路面和橋梁工程用混凝土的最重要的性能之一。3．堿—集料反應(yīng)：水泥混凝土中水泥與某些堿活性集料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可引起混凝土產(chǎn)生膨脹、開裂，甚至破壞，這種化學(xué)反應(yīng)稱為堿—集料反應(yīng)（簡稱ARR）。（四）混凝土的耐久性4．混凝土的碳化混凝土的碳化作用是指大氣中的二氧化碳在存在水的條件與水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈣和水。因氫氧化鈣是堿性，而碳酸鈣是中性，所以碳化又叫中性化。碳化主要是對混凝土的堿度、強(qiáng)度和收縮產(chǎn)生影響。5．混凝土的抗侵蝕性當(dāng)混凝土所處的環(huán)境水有侵蝕性時(shí)，必須對侵蝕問題予以重視。環(huán)境侵蝕主要指對水泥石的侵蝕，如淡水侵蝕、硫酸鹽侵蝕、酸堿侵蝕等。混凝土的抗侵蝕性主要在于選用合適的水泥品種和提高混凝土密實(shí)度。密實(shí)性好及具有封閉孔隙的混凝土，環(huán)境水不易侵入混凝土內(nèi)部，故其抗侵蝕性好。4．混凝土的碳化（一）混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本資料1．混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級；2．工程特征（工程所處環(huán)境、結(jié)構(gòu)斷面、鋼筋最小凈距等）；3．耐久性要求（如抗凍性、抗侵蝕、耐磨、堿—集料等）；4．水泥強(qiáng)度等級和品種；5．砂、石的種類，石子最大粒徑、密度等；6．施工方法等。普通水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)（以抗壓強(qiáng)度為指標(biāo)的計(jì)算方法）（一）混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本資料普通水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)（二）表示方法混凝土配合比表示方法，有下列兩種：1．單位用量表示法以每1m3混凝土中各種材料的用量表示。2．相對用量表示法以水泥的質(zhì)量為1，并按“水泥：細(xì)集料：粗集料；水灰比”的順序排列表示。（三）基本要求1．施工工作性的要求2．結(jié)構(gòu)物強(qiáng)度要求3．環(huán)境耐久性要求4．經(jīng)濟(jì)性的要求（二）表示方法（四）混凝土配合比設(shè)計(jì)三參數(shù)1、水灰比2、砂率3、單位用水量（五）混凝土配合比的基本原理1．絕對體積法2．假定表觀密度法3．查表法（六）混凝土配合比設(shè)計(jì)的步驟1．初步配合比的計(jì)算2．試拌調(diào)整提出基準(zhǔn)配合比3．檢驗(yàn)強(qiáng)度，確定試驗(yàn)室配合比4．施工配合比［案例］（以抗壓強(qiáng)度為指標(biāo)的設(shè)計(jì)方法）

（四）混凝土配合比設(shè)計(jì)三參數(shù)[案例]試設(shè)計(jì)鋼筋混凝土橋T型梁混凝土配合比[原始資料]1．已知混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為C30，無強(qiáng)度歷史統(tǒng)計(jì)資料，要求混凝土拌和物坍落度為30mm～50mm。橋梁所在地區(qū)無凍害影響。2．組成材料：可供應(yīng)強(qiáng)度等級42.5級普通硅酸鹽水泥；密度為3.1×103kg/m3；富余系數(shù)為1.13；砂為中砂,表觀密度為2.65×103kg/m3；碎石最大粒徑為31.5mm，表觀密度為2.70×103kg/m3。[設(shè)計(jì)要求]1．按題給資料計(jì)算出初步配合比。2．按初步配合比在試驗(yàn)室進(jìn)行試拌調(diào)整得出試驗(yàn)室配合比。

[案例]試設(shè)計(jì)鋼筋混凝土橋T型梁混凝土配合比[設(shè)計(jì)步驟]（一）計(jì)算初步配合比1．確定混凝土配制強(qiáng)度fcu,o按題意已知：設(shè)計(jì)要求混凝土強(qiáng)度為30MPa，無歷史資料，查表3-17標(biāo)準(zhǔn)差為5.0MPa?；炷僚渲茝?qiáng)度：2．計(jì)算水灰比W/C1）按強(qiáng)度要求計(jì)算水灰比（1）計(jì)算水泥實(shí)際強(qiáng)度由題意已知采用強(qiáng)度等級42.5MPa普通硅酸鹽水泥，富余系數(shù)為1.13。則水泥實(shí)際強(qiáng)度：[設(shè)計(jì)步驟]（2）計(jì)算水灰比已知混凝土配制強(qiáng)度為38.2MPa，水泥實(shí)際強(qiáng)度為48MPa。本單位無混凝土強(qiáng)度回歸系數(shù)統(tǒng)一資料，查表3-17中回歸系數(shù)。計(jì)算水灰比：2）按耐久性校核水灰比根據(jù)混凝土所處環(huán)境為無凍害影響地區(qū)，查表3-19，允許最大水灰比為0.60,按強(qiáng)度計(jì)算的水灰比滿足耐久性要求,采有0.56。3．選用單位用水量mw0由題意已知，要求混凝土拌和物坍落度為30mm～50mm，碎石最大粒徑為31.5mm。查表3-20選用混凝土用水量為185kg/m3。（2）計(jì)算水灰比已知混凝土配制強(qiáng)度為38.2MPa，水泥4．計(jì)算單位水泥用量mc01）按強(qiáng)度計(jì)算單位水泥用量已知混凝土單位水用量為185kg/m3，水灰比為0.56，混凝土單位水泥用量為：2）按耐久性校核單位水泥用量根據(jù)混凝土所處環(huán)境為無凍害影響，查表3-19，最小水泥用量不得小于275kg/m3。按強(qiáng)度計(jì)算單位水泥用量符合耐久性要求。采用單位水泥用量330kg/m3。4．計(jì)算單位水泥用量mc05．選定砂率按已知集料采用碎石，最大粒徑31.5mm，水灰比為0.56，查表3-21，選取砂率為0.33。6．計(jì)算砂石用量1）采用質(zhì)量法已知：單位水泥用量為330kg/m3，單位用水量為185kg/m3，混凝土拌和物濕表觀密度為2400kg/m3，砂率為0.33，得：解得：按質(zhì)量法計(jì)算得初步配合比：即1:1.88:3.83,W/C=0.565．選定砂率按已知集料采用碎石，最大粒徑31.5mm，水灰比2)采用體積法：已知:水泥密度為3.1×103kg/m3；砂的表觀密度為2.65×103kg/m3；碎石表觀密度為2.70×103kg/m3。非引氣混凝土α=12)采用體積法：已知:水泥密度為3.1×103kg/m3；砂解得:砂用量為619kg/m3；碎石用量為1257kg/m3。按體積法計(jì)算得初步配合比：即：1∶2.48∶3.98，W/C=0.56。（二）調(diào)整工作性、提出基準(zhǔn)配合比1．計(jì)算試樣材料用量按計(jì)算初步配合比取樣15L，則各種材料的用量為水泥：330×0.015=4.95(kg)砂:619×0.015=9.23(kg)石子:1257×0.015=18.86(kg)水:185×0.015=2.78(kg)任務(wù)1-1-3普通水泥混凝土性能與配合比設(shè)計(jì)課件2.調(diào)整工作性按計(jì)算材料用量拌制混凝土拌和物,測定其坍落度為20mm,不滿足題給的施工和易性要求.為此,保持水灰比不變,增加5%水泥漿.再經(jīng)拌和坍落度為40mm,粘聚性和保水性亦良好,滿足施工和易性要求.此時(shí)混凝土拌和物各組成材料實(shí)際用量為:水泥:4.95(1+5%)=5.20(kg)砂:9.28(kg)石子:18.86(kg)水:2.78(1+5%)=2.92(kg)2.調(diào)整工作性水泥:4.95(1+5%)=5.20(kg)3.提出基準(zhǔn)配合比可得出基準(zhǔn)配合比:5.20:9.28:18.86=1:1.78:3.63W/C=0.56(三)檢驗(yàn)確定、測定試驗(yàn)室配合比1．檢驗(yàn)強(qiáng)度以計(jì)算水灰比0.56為基礎(chǔ)，選用水灰比分別為0.51、0.56和0.61，基準(zhǔn)用水量185kg/m3不變，相應(yīng)調(diào)整砂、碎石用量。拌制三組混凝土拌合物并成型試件，水灰比為0.51和0.61的兩個(gè)配合比也經(jīng)過坍落度試驗(yàn)調(diào)整，均滿足要求。與三個(gè)水灰比相應(yīng)的28d抗壓強(qiáng)度實(shí)測結(jié)果分別為43.7MPa、37.5MPa、33.8MPa。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，繪制混凝土28d抗壓強(qiáng)度與灰水比關(guān)系曲線圖，由圖中確定與混凝土配制強(qiáng)度38.2MPa對應(yīng)灰水比C/W=1.75，即水灰比為0.57。3.提出基準(zhǔn)配合比2．混凝土實(shí)驗(yàn)室配合比按強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果修正配合比，各材料用量為：水：185（1+5%）=194kg；水泥：194÷0.57=340kg；砂、石用量按體積法計(jì)算：

解的：砂用量607kg，碎石用量1232kg。修正配合比：計(jì)算濕表觀密度為340+194+607+1232=2373kg/m3；實(shí)測濕表觀密度為2400kg/m3；修正系數(shù)2400/2373=1.012．混凝土實(shí)驗(yàn)室配合比按實(shí)測濕表觀密度修正各種材料用量：水泥：340×1.01=343kg/m3水:194×1.01=196kg/m3砂:607×1.01=613kg/m3碎石:1232×1.01=1244kg/m3因此,試驗(yàn)室配合比為:按實(shí)測濕表觀密度修正各種材料用量：(四)換算工地配合比根據(jù)工地實(shí)測,砂的含水量為5%,碎石的含水量為1%,各種材料的用量為:水泥:343kg/m3砂：613（1+5%）=644kg/m3碎石：1244（1+1%）=1256kg/m3水：196—（613×5%+1244×1%）=153kg/m3因此,工地配合比為:

(四)換算工地配合比任務(wù)1-1-3普通水泥混凝土性能及配合比設(shè)計(jì)任務(wù)1-1-3普通水泥混凝土性能授課內(nèi)容學(xué)習(xí)目標(biāo)

目標(biāo)內(nèi)容難易程度☆☆☆1、普通水泥混凝土的原材料和技術(shù)性質(zhì)

易☆2、混凝土外加劑和礦物質(zhì)摻合料

易☆☆☆☆3、普通水泥混凝土的配合比設(shè)計(jì)

難☆☆4、摻外加劑和礦物質(zhì)摻合料的配合比設(shè)計(jì)

易注：☆代表掌握的程度。

授課內(nèi)容學(xué)習(xí)目標(biāo)目標(biāo)內(nèi)容難易程度☆☆☆1、普通水泥混凝土的水泥混凝土概述水泥混凝土是以水泥和水組成的水泥漿體為粘結(jié)介質(zhì)，將分散其間的不同粒徑的粗、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。按表觀密度，水泥混凝土可分為：（1）普通混凝土（干表觀密度約為2400kg/m3），是道路路面和橋梁結(jié)構(gòu)中最常用的混凝土；（2）輕混凝土（干表觀密度可以輕達(dá)1900kg/m3。）現(xiàn)代大跨度鋼筋混凝土橋梁為減輕結(jié)構(gòu)自重，往往采用各種輕集料配制成輕集料結(jié)構(gòu)混凝土，達(dá)到輕質(zhì)高強(qiáng)，以增大橋梁的跨度。（3）重混凝土（干表密度可達(dá)3200kg/m3）為了屏蔽各種射線的輻射采用各種高密度集料配制的混凝土。水泥混凝土概述水泥混凝土是以水泥和水組成的水泥漿體為粘結(jié)介質(zhì)按強(qiáng)度分級，水泥混凝土按抗壓強(qiáng)度可分為3大類：(1）低強(qiáng)度混凝土抗壓強(qiáng)度小于30MPa;(2)中強(qiáng)度混凝土抗壓強(qiáng)度30~60MPa；(3)高強(qiáng)度混凝土抗壓強(qiáng)度大于60MPa。此外，可根據(jù)工程的特殊要求，配制各種特種混凝土，如：加氣混凝土、泵送混凝土、防水混凝土、道路混凝土、水工混凝土、纖維加筋混凝土、補(bǔ)償收縮混凝土等。按強(qiáng)度分級，水泥混凝土按抗壓強(qiáng)度可分為3大類：普通水泥混凝土具有許多優(yōu)點(diǎn)，在凝結(jié)前具有良好的塑性，因此可以澆制成各種形狀和大小的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)物；它與鋼筋有牢固的粘結(jié)力，能制作鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件；經(jīng)硬化后有抗壓強(qiáng)度高與耐久性良好的特性；其組成材料中砂、石等地方材料占80%以上，符合就地取材和經(jīng)濟(jì)的原則。但事物總是一分為二的，普通混凝土也存在著抗拉強(qiáng)度低，受拉時(shí)變形能力小，容易開裂，自重大等缺點(diǎn)。一、普通水泥混凝土的組成材料普通水泥混凝土普通水泥混凝土具有許多優(yōu)點(diǎn)，在凝結(jié)前具有良好的塑性，因此可以（一）水泥1．水泥品種的選擇配制水泥混凝土一般可采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥。必要時(shí)也可采用快硬硅酸鹽水泥或其他水泥。2．水泥強(qiáng)度等級的選擇選用水泥強(qiáng)度等級應(yīng)與要求配制混凝土等級相適應(yīng)。（二）細(xì)集料1．砂的顆粒級配和細(xì)度模數(shù)2．有害雜質(zhì)含量3．含泥量、石粉含量和泥塊含量（一）水泥4．堅(jiān)固性5．表觀密度、堆積密度、空隙率6．堿集料反應(yīng)（三）粗集料1．強(qiáng)度2．堅(jiān)固性3．最大粒徑及顆粒級配1）最大粒徑的選擇2）顆粒級配4表面特征及形狀5．有害物質(zhì)含量6．堿集料反應(yīng)4．堅(jiān)固性（四）混凝土拌和用水（五）外加劑（六）摻合料二、普通水泥混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)（一）新拌混凝土的工作性（和易性）水泥混凝土在尚未凝結(jié)硬化以前，稱為新拌混凝土或稱混凝土拌和物。新拌混凝土具有良好的工藝性質(zhì)，稱之為工作性（或稱和易性）。1．工作性的含義工作性（和易性）這一術(shù)語的含義，至今尚無公認(rèn)的定義。通常認(rèn)為它包含：“流動(dòng)性”、“可塑性”、“穩(wěn)定性”和“易密性”這四個(gè)方面的含義。優(yōu)質(zhì)的新拌混凝土應(yīng)具有：滿足輸送和澆搗要求的流動(dòng)性；不為外力作用產(chǎn)生脆斷的可塑性；不產(chǎn)生分層、泌水的穩(wěn)定性和易于澆搗密致的密實(shí)性。（四）混凝土拌和用水2．工作性的測定方法（1）坍落度與坍落擴(kuò)展度法試驗(yàn)（2）維勃稠度試驗(yàn)3．影響和易性的主要因素1）組成材料質(zhì)量及其用量（內(nèi)因）（1）水泥漿的數(shù)量和集漿比；（2）水泥漿的稠度；（3）砂率；（4）組成材料性質(zhì)2）環(huán)境條件與攪拌時(shí)間（外因）對混凝土拌和物和易性有影響的環(huán)境因素主要有濕度、溫度、風(fēng)速。

2．工作性的測定方法4．混凝土拌和物和易性的選擇1）公路橋涵用混凝土拌和物的和易性，應(yīng)根據(jù)公路橋涵技術(shù)規(guī)范有關(guān)規(guī)定選擇。2）道路混凝土拌和物的工作性選擇（二）硬化混凝土的強(qiáng)度1．混凝土的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和強(qiáng)度等級1）立方體抗壓強(qiáng)度（fcu）2）立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（fcu，k）3）強(qiáng)度等級（C）2．混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度（fcp）3．混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度（fts）4．混凝土的抗折強(qiáng)度（ftf）4．混凝土拌和物和易性的選擇按照標(biāo)準(zhǔn)的制作方法制成邊長為150mm的正立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中（溫度20±2℃，相對濕度為95%以上），或在溫度為20±2℃的不流動(dòng)的Ca(OH)2飽和溶液中養(yǎng)護(hù)；（標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)的試件應(yīng)放在支架中；彼此間隔10~20mm，試件表應(yīng)保持潮濕，并不得被水直接沖淋的條件下）養(yǎng)護(hù)28天齡期，按標(biāo)準(zhǔn)方法測定其抗壓強(qiáng)度值，稱為“混凝土立方體抗壓強(qiáng)度”，可按下式計(jì)算：式中：fcu—立方體抗壓強(qiáng)度（Mpa）F—試件破壞荷載（N）；A—試件承壓面積（mm2）。按照標(biāo)準(zhǔn)的制作方法制成邊長為150mm的正立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（fcu，k），按我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ107—87）的定義是：按照標(biāo)準(zhǔn)方法制作和養(yǎng)護(hù)的邊長為150mm的立方體試件，在28天齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測定的抗壓強(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/mm2（即Mpa）計(jì)，以fcu，k表示。立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（fcu，k），按我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土強(qiáng)度等級是根據(jù)立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值來確定的。強(qiáng)度等級的表示方法，用符號“C”和“立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值”兩項(xiàng)內(nèi)容來表示，如C20即表示混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為20Mpa。我國現(xiàn)行規(guī)范（GB50010—2002）規(guī)定，普通混凝土按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值劃分C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等14個(gè)等級?；炷翉?qiáng)度等級是根據(jù)立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值來確定的。強(qiáng)度等級的我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50081—2002）規(guī)定，采用150mm×150mm×300mm的棱柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試件，測定其軸心抗壓強(qiáng)度?；炷恋妮S心抗壓強(qiáng)度可按下式計(jì)算：式中：fcp—混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度（Mpa）；

F—試件破壞荷載（N）；A—試件承壓面積（mm2）。通過許多棱柱體和立方體試件的強(qiáng)度試驗(yàn)表明：在立方體抗壓強(qiáng)度為10~50Mpa的范圍內(nèi)，軸心抗壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度之比約為0.7~0.8。我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50081—2002）規(guī)定，采用1我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50081—2002）規(guī)定，采用150mm×150mm×150mm的立方體作為標(biāo)準(zhǔn)試件，在立方體試件（或圓柱體）中心平面內(nèi)用圓弧為墊條施加兩個(gè)方向相反、均勻分布的壓應(yīng)力，當(dāng)壓力增大至一定程度時(shí)試件就沿此平面劈裂破壞，這樣測得的強(qiáng)度稱為劈裂抗拉強(qiáng)度?；炷恋呐芽估瓘?qiáng)度（fts）可按下式計(jì)算：式中：fts—混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度（Mpa）；F—試件破壞荷載（N）；B—試件承壓面積（mm2）我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50081—2002）規(guī)定，采用1道路路面或機(jī)場跑道用水泥混凝土，以抗折強(qiáng)度（也稱抗彎拉強(qiáng)度）為主要強(qiáng)度指標(biāo)，抗壓強(qiáng)度作為參考指標(biāo)。根據(jù)我國《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD40—2002）規(guī)定道路路面用水泥混凝土的抗折強(qiáng)度是以標(biāo)準(zhǔn)方法制備成150mm×150mm×550mm的梁形試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下，經(jīng)養(yǎng)護(hù)28天后，按三分點(diǎn)加荷方式測定其抗折強(qiáng)度（ftf），可按下式計(jì)算：式中：ftf—混凝土的抗彎拉（抗折）強(qiáng)度（Mpa）；F—試件破壞荷載（N）；L—支座間距（mm）；b—試件寬度（mm）；h—試件高度（mm）。道路路面或機(jī)場跑道用水泥混凝土，以抗折強(qiáng)度（也稱抗彎拉強(qiáng)度）5．影響水泥混凝土強(qiáng)度的因素1）材料組成（1）水泥強(qiáng)度與水灰比（2）集料特性與水泥漿用量2）養(yǎng)護(hù)溫度與濕度3）齡期6．提高混凝土強(qiáng)度的技術(shù)措施1）采用高強(qiáng)度水泥和特種水泥2）采用低水灰比和漿集比3）摻加外加劑4）采用濕熱處理方法（1）蒸汽養(yǎng)護(hù)（2）蒸壓養(yǎng)護(hù)5）采用機(jī)械攪拌和振搗5．影響水泥混凝土強(qiáng)度的因素（三）混凝土的變形1．彈性變形和彈性模量彈性變形是指對材料施加荷載出現(xiàn)、荷載卸除后消失的變形。2．徐變混凝土在持續(xù)荷載的作用下。隨時(shí)間增長的變形稱為徐變，也稱為蠕變?；炷恋男熳冏冃卧谠缙谠鲩L很快，然后逐漸減慢，一般要2~3年才可能基本趨于穩(wěn)定。當(dāng)混凝土卸載后，一部分變形瞬間恢復(fù)，還有一部分要若干天內(nèi)才能逐漸穩(wěn)定，稱為徐變恢復(fù)，剩下不可恢復(fù)部分稱為殘余變形。（三）混凝土的變形3．溫度變形混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，它的溫度膨脹系數(shù)約為1.0×10-10，即溫度升高1℃每米膨脹0.01mm。4．化學(xué)收縮混凝土拌和物由于水化產(chǎn)物的體積比反應(yīng)前物質(zhì)的總體積要小，因而產(chǎn)生收縮，稱為化學(xué)收縮。5．干濕變形這種變形主要表現(xiàn)為濕脹干縮，混凝土在干燥空氣中硬化時(shí)，隨著水分的逐漸蒸發(fā)，體積也將逐漸發(fā)生收縮；如在水中或潮濕條件下養(yǎng)護(hù)時(shí)，則混凝土的干縮將隨之減少或略產(chǎn)生膨脹。3．溫度變形（四）混凝土的耐久性道路與橋梁用混凝土除了要滿足工作性和強(qiáng)度外，還要求具有優(yōu)良耐久性。耐久性首要要求是抗凍性；其次對道路混凝土，因受車輛輪胎作用，還要求其有耐磨性；橋梁墩臺(tái)混凝土受海水或污水的侵蝕，還要求具有抗化學(xué)侵蝕的耐蝕性；此外，堿—集料反應(yīng)必須引起關(guān)注。1．抗凍性：混凝土的抗凍性是指混凝土在飽和水狀態(tài)下遭受冰凍時(shí)，抵抗凍融循環(huán)作用而不破壞的能力。2．混凝土的耐磨性：耐磨性是道路路面和橋梁工程用混凝土的最重要的性能之一。3．堿—集料反應(yīng)：水泥混凝土中水泥與某些堿活性集料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可引起混凝土產(chǎn)生膨脹、開裂，甚至破壞，這種化學(xué)反應(yīng)稱為堿—集料反應(yīng)（簡稱ARR）。（四）混凝土的耐久性4．混凝土的碳化混凝土的碳化作用是指大氣中的二氧化碳在存在水的條件與水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈣和水。因氫氧化鈣是堿性，而碳酸鈣是中性，所以碳化又叫中性化。碳化主要是對混凝土的堿度、強(qiáng)度和收縮產(chǎn)生影響。5．混凝土的抗侵蝕性當(dāng)混凝土所處的環(huán)境水有侵蝕性時(shí)，必須對侵蝕問題予以重視。環(huán)境侵蝕主要指對水泥石的侵蝕，如淡水侵蝕、硫酸鹽侵蝕、酸堿侵蝕等?；炷恋目骨治g性主要在于選用合適的水泥品種和提高混凝土密實(shí)度。密實(shí)性好及具有封閉孔隙的混凝土，環(huán)境水不易侵入混凝土內(nèi)部，故其抗侵蝕性好。4．混凝土的碳化（一）混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本資料1．混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級；2．工程特征（工程所處環(huán)境、結(jié)構(gòu)斷面、鋼筋最小凈距等）；3．耐久性要求（如抗凍性、抗侵蝕、耐磨、堿—集料等）；4．水泥強(qiáng)度等級和品種；5．砂、石的種類，石子最大粒徑、密度等；6．施工方法等。普通水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)（以抗壓強(qiáng)度為指標(biāo)的計(jì)算方法）（一）混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本資料普通水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)（二）表示方法混凝土配合比表示方法，有下列兩種：1．單位用量表示法以每1m3混凝土中各種材料的用量表示。2．相對用量表示法以水泥的質(zhì)量為1，并按“水泥：細(xì)集料：粗集料；水灰比”的順序排列表示。（三）基本要求1．施工工作性的要求2．結(jié)構(gòu)物強(qiáng)度要求3．環(huán)境耐久性要求4．經(jīng)濟(jì)性的要求（二）表示方法（四）混凝土配合比設(shè)計(jì)三參數(shù)1、水灰比2、砂率3、單位用水量（五）混凝土配合比的基本原理1．絕對體積法2．假定表觀密度法3．查表法（六）混凝土配合比設(shè)計(jì)的步驟1．初步配合比的計(jì)算2．試拌調(diào)整提出基準(zhǔn)配合比3．檢驗(yàn)強(qiáng)度，確定試驗(yàn)室配合比4．施工配合比［案例］（以抗壓強(qiáng)度為指標(biāo)的設(shè)計(jì)方法）

（四）混凝土配合比設(shè)計(jì)三參數(shù)[案例]試設(shè)計(jì)鋼筋混凝土橋T型梁混凝土配合比[原始資料]1．已知混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為C30，無強(qiáng)度歷史統(tǒng)計(jì)資料，要求混凝土拌和物坍落度為30mm～50mm。橋梁所在地區(qū)無凍害影響。2．組成材料：可供應(yīng)強(qiáng)度等級42.5級普通硅酸鹽水泥；密度為3.1×103kg/m3；富余系數(shù)為1.13；砂為中砂,表觀密度為2.65×103kg/m3；碎石最大粒徑為31.5mm，表觀密度為2.70×103kg/m3。[設(shè)計(jì)要求]1．按題給資料計(jì)算出初步配合比。2．按初步配合比在試驗(yàn)室進(jìn)行試拌調(diào)整得出試驗(yàn)室配合比。

[案例]試設(shè)計(jì)鋼筋混凝土橋T型梁混凝土配合比[設(shè)計(jì)步驟]（一）計(jì)算初步配合比1．確定混凝土配制強(qiáng)度fcu,o按題意已知：設(shè)計(jì)要求混凝土強(qiáng)度為30MPa，無歷史資料，查表3-17標(biāo)準(zhǔn)差為5.0MPa?；炷僚渲茝?qiáng)度：2．計(jì)算水灰比W/C1）按強(qiáng)度要求計(jì)算水灰比（1）計(jì)算水泥實(shí)際強(qiáng)度由題意已知采用強(qiáng)度等級42.5MPa普通硅酸鹽水泥，富余系數(shù)為1.13。則水泥實(shí)際強(qiáng)度：[設(shè)計(jì)步驟]（2）計(jì)算水灰比已知混凝土配制強(qiáng)度為38.2MPa，水泥實(shí)際強(qiáng)度為48MPa。本單位無混凝土強(qiáng)度回歸系數(shù)統(tǒng)一資料，查表3-17中回歸系數(shù)。計(jì)算水灰比：2）按耐久性校核水灰比根據(jù)混凝土所處環(huán)境為無凍害影響地區(qū)，查表3-19，允許最大水灰比為0.60,按強(qiáng)度計(jì)算的水灰比滿足耐久性要求,采有0.56。3．選用單位用水量mw0由題意已知，要求混凝土拌和物坍落度為30mm～50mm，碎石最大粒徑為31.5mm。查表3-20選用混凝土用水量為185kg/m3。（2）計(jì)算水灰比已知混凝土配制強(qiáng)度為38.2MPa，水泥4．計(jì)算單位水泥用量mc01）按強(qiáng)度計(jì)算單位水泥用量已知混凝土單位水用量為185kg/m3，水灰比為0.56，混凝土單位水泥用量為：2）按耐久性校核單位水泥用量根據(jù)混凝土所處環(huán)境為無凍害影響，查表3-19，最小水泥用量不得小于275kg/m3。按強(qiáng)度計(jì)算單位水泥用量符合耐久性要求。采用單位水泥用量330kg/m3。4．計(jì)算單位水泥用量mc05．選定砂率按已知集料采用碎石，最大粒徑31.5mm，水灰比為0.56，查表3-21，選取砂率為0.33。6．計(jì)算砂石用量1）采用質(zhì)量法已知：單位水泥用量為330kg/m3，單位用水量為185kg/m3，混凝土拌和物濕表觀密度為2400kg/m3，砂率為0.33，得：解得：按質(zhì)量法計(jì)算得初步配合比：即1:1.88:3.83,W/C=0.565．選定砂率按已知集料采用碎石，最大粒徑31.5mm，水灰比