混凝土搅拌理论与设备.docx

1、交 通 科 技 丛 书H u n n in g tu Jiao b an L ilu n y u S h eb ei混 凝 土 搅 拌 理 论 与 设 备冯 忠 绪 主 编人 民 交 通 出 版 社交 通 科 技 丛 书 混 凝 土 搅 拌 理 论 与 设 备 冯 忠 绪 主 编正 文 设 计 :王 静 红 责 任 校 对 :尹 静 责 任 印 制 : 人 民 交 通 出 版 社 出 版 发 行(1 0 00 1 3 北 京 和 平 里 东 街 1 0 号 01 0 - 6 4 21 6 60 2 ) 各 地 新 华 书 店 经 销印 刷 厂 印 刷1开 本 : 7 87 1 0 9216 印

2、 张 : 字 数 : 千2 00 1 年 8 月 第 1 版2 00 1 年 8 月 第 1 版 第 1 次 印 刷 印 数 : 0 00 1 3 0 00 册 定 价 : 1 8. 0 0 元 IS B N 7 -1 1 4 - -内 容 提 要本 书 为 国 家 级 重 点 图 书 , 系 交 通 科 技 丛 书 之 一 , 是 一 部 论 述 混 凝 土 搅 拌 理 论 及 设 备 的 专 著 。 通 过 对 混 凝 土 在 搅 拌 过 程 中 的 结 构 流 变 特 性 的 试 验 和 分 析 , 提 出 了 新 的 搅 拌 概 念 ; 探 讨 了 对 搅 拌 过 程 模 拟 和 计

3、算 的 方 法 ; 总 结 了 近 十 年 来 振 动 搅 拌 理 论 及 工 艺 的 研 究 成 果 和 研 制 的 设 备 ; 较 系 统 地 介 绍 了 各 种 搅 拌 设 备 结 构 及 其 设 计 和 使 用 技 术 。本 书 可 供 从 事 混 凝 土 设 备 研 制 、 设 计 和 使 用 的 技 术 人 员 参 考 ,也 可 作 为 工 程 机 械 、 设 备 管 理 、 土 木 工 程 施 工 与 管 理 等 专 业 研 究 生 、 本 科 生 的 教 学 参 考 书 。前 言我 国 水 泥 产 量 居 世 界 第 一 ,在 建 筑 工 程 中 ,水 泥 混 凝 土 的 用

4、量 最 大 ,搅 拌 设 备 是 生 产 混 凝 土 的 必 需 设 备 。 为 适 应 土 木 工 程 建 设 的 需 要 ,作 者 从 1990 年 底 开 始 探 索 混凝土 搅拌 质量控 制的 对策。 在科研 过程 中发现 ,尽 管国内 外论 述混凝 土搅拌 设 备 的书不 少,但内容 仅局 限在设 备的 构造、 工作 原理和 设计 方法上 ,内容 基本雷同 ; 尤 其是缺 乏理 论体系 的支 撑, 深 度和 广度都 不够 ,没有 系统 性。众 所周知,在混凝 土的搅拌 过程中,混合料 的状态、 结构、 性能都 发生着变化 。 由 于这一 过程 的复杂 性,长期以 来,对其难 以进 行

5、数学 描述 ,致使 搅拌的 概念模糊 , 许 多问题 有待 研究。 作 者认 为, 搅 拌是 机械与 混合 料相互 作用的 动态过 程, 它 涉及 机 械工程 和建 筑材料 两个 学科的 理论。 只有 将两者 结合起 来,才可 能找到 深入研 究 的 突破口 。 基 于混 凝土结 构 流 变特性 的理 论分析 和试验 研究 ,笔 者提出 了搅拌 的 定 义:完善的 搅拌过 程应 由循环 流动 与扩散 运动 良好地 配合来 完成 。 这才 能保证 混 凝 土在宏 观及 微观上 的均 匀。 为 实现这 一目 标, 作 者及 课题组 成员 通过近 十年的 研 究 ,提出 了混凝土搅拌过程 的强化方法

6、、 搅拌过程的模拟方法 、 搅拌设备 性能的评 价 指标体 系和 参数的 优化 方法,特别 是提出 了振 动搅拌 理论及 其工 艺。 在 研制新 型 的 连续式和周期 式搅拌设备过程中 ,积累了丰富 的资料, 获得 了大量的翔实数据 。 作者想 尽快把这些结果无私 地奉献给读者 ,为我国工程机械 的发展和施工质量的 提 高 尽 一 份 力 量 。应 该说,该书主要 内容是我 校课题组 研究成果 的较全面、 较系统的总结 ,尤其 是 研究生于丽娟 、 江建卫 、 赵悟付出了艰 辛的劳动,书中的数据主要来源 于他们的 学 位论文 。 同时 ,作者 还参 考了国 内外 不少作 者的 著作,介绍 了搅

7、拌 设备的现 状和 设 计、 使用、 管理 等技术 。 为 了便 于分析 搅拌 过程,在第 一章简 介了 混凝土 的组成 及 其 特性等 基础 知识,这也 是设计 、 使 用和管 理人 员应该 了解 的。 出版 社和编辑 人员 为 此 书 的 出 版 也 出 了 力 ,借 此 机 会 ,向 他 们 表 示 衷 心 的 感 谢 !由 于 作 者 水 平 有 限 ,加 之 该 课 题 研 究 正 在 进 一 步 深 入 ,错 误 或 不 足 之 处 在 所 难 免 ,敬 请 读 者 指 正 。作 者 于 长 安 大 学 校 本 部 2000 年 10 月 16 日1目 录第 1 章 混 凝 土 1

8、1.1 水 泥 混 凝 土 11.1.1 普 通 混 凝 土 的 组 成 、 结 构 与 混 凝 土 的 基 本 要 求 11.1.2 混 凝 土 的 质 量 控 制 与 评 定 51.2 沥 青 混 凝 土 10第 2 章 混 凝 土 搅 拌 设 备 152.1 水 泥 混 凝 土 搅 拌 设 备 152.1.1 概 述 152.1.2 分 类 、 特 点 及 适 用 范 围 162.1.3 主 要 结 构 与 工 作 原 理 192.2 沥 青 混 凝 土 搅 拌 设 备 262.2.1 概 述 262.2.2 分 类 、 特 点 及 适 用 范 围 282.2.3 工 艺 流 程 及 主

9、 要 结 构 292.2.4 骨 料 干 燥 的 振 动 沸 腾 层 法 432.3 稳 定 土 厂 拌 设 备 482.3.1 概 述 482.3.2 分 类 及 用 途 502.3.3 主 要 结 构 与 工 作 原 理 51第 3 章 混 凝 土 搅 拌 机 573.1 混 凝 土 搅 拌 机 的 种 类 573.1.1 自 落 式 搅 拌 机 583.1.2 强 制 式 搅 拌 机 623.1.3 连 续 式 搅 拌 机 763.1.4 二 次 搅 拌 装 置 773.1.5 其 他 搅 拌 机 773.2 搅 拌 机 的 上 料 装 置 812 混 凝土 搅 拌 理 论 与 设 备第

10、 4 章 振 动 搅 拌 技 术 884.1 现 有 搅 拌 机 的 不 足 之 处 884.2 改 善 混 凝 土 使 用 性 能 的 强 化 方 法 904.3 振 动 搅 拌 技 术 的 研 究 概 况 934.4 混 凝 土 的 多 频 振 动 搅 拌 装 置 974.5 本 章 小 结 99第 5 章 新 的 搅 拌 概 念 100第 6 章 搅 拌 过 程 的 模 拟 1046.1 搅 拌 过 程 的 模 拟 方 法 1046.2 连 续 式 搅 拌 过 程 的 模 拟 1086.3 周 期 式 搅 拌 过 程 的 模 拟 1166.4 振 动 搅 拌 的 自 模 性 1236.5

11、 搅 拌 机 参 数 的 优 化 125第 7 章 连 续 式 振 动 搅 拌 机 的 试 验 研 究 1277.1 结 构 与 工 作 原 理 1277.2 动 力 学 分 析 1297.3 振 动 搅 拌 叶 片 的 计 算 1337.4 搅 拌 性 能 试 验 1377.5 本 章 小 结 140第 8 章 周 期 式 振 动 搅 拌 机 的 试 验 研 究 1428.1 结 构 与 工 作 原 理 1428.2 振 动 搅 拌 机 的 设 计 1448.3 性 能 试 验 1448.4 功 率 消 耗 的 测 定 分 析 1548.5 本 章 小 结 162第 9 章 振 动 拌 和

12、R C C 及 SF R C 的 试 验 研 究 1649.1 R C C 及 SF R C 的 概 念 及 其 物 理 性 质 1649.2 R C C 及 SF R C 的 制 备 1659.3 振 动 拌 和 R C C 及 S F R C 的 试 验 166参 考 文 献 1761第 1 章 混 凝 土混 凝 土 是 由 胶 凝 材 料 将 骨 料 (又 称 集 料 )胶 结 而 成 的 固 体 复 合 材 料 。 根 据 所 用 胶 凝 材 料 的 不 同 分 为 水 泥 混 凝 土 、 沥 青 混 凝 土 等 。 建 筑 工 程 中 用 量 最 大 的 为 水 泥 混 凝 土 ,沥

13、 青 混 凝 土 是 现 代 高 速 公 路 的 主 要 路 面 材 料 。1.1 水 泥 混 凝 土水 泥 混 凝 土 按 其 体 积 密 度 的 大 小 分 为 以 下 三 种 。重 混 凝 土 ,体 积 密 度 大 于 2600kg/ m 3 的 混 凝 土 ,采 用 体 积 密 度 大 的 骨料 (如 重 晶 石 、 铁 矿 石 、 铁 屑 等 )配 制 而 成 。 因 具 有 良 好 的 防 射 线 性 能 ,故 又 称 为 防 射 线 混 凝 土 ,主 要 用 于 核 反 应 堆 及 其 他 防 射 线 工 程 中 。普 通 混 凝 土 ,体 积 密 度 为 2000 2500k

14、g/ m 3 的 混 凝 土 ,采 用 普 通 天 然密 实 的 的 骨 料 配 制 而 成 。 是 各 种 工 程 中 用 量 最 大 的 混 凝 土 ,故 简 称 为 混 凝土 ,广 泛 用 于 建 筑 、 桥 梁 、 道 路 、 水 利 、 码 头 、 海 洋 等 工 程 。轻 混 凝 土 ,体 积 密 度 小 于 1950kg/ m 3 的 混 凝 土 ,采 用 多 孔 轻 质 骨 料 配制 而 成 ,或 采 用 特 殊 方 法 在 混 凝 土 内 部 造 成 大 量 孔 隙 ,使 混 凝 土 具 有 多 孔 结 构 ,保 温 性 较 好 ,主 要 用 于 保 温 、 结 构 保 温

15、或 结 构 材 料 。混 凝 土 还 可 按 其 主 要 功 能 或 结 构 特 征 、 施 工 特 点 来 分 类 , 如 防 水 混 凝 土 、 耐 热 混 凝 土 、 高 强 混 凝 土 、 泵 送 混 凝 土 、 流 态 混 凝 土 、 喷 射 混 凝 土 、 纤 维 混 凝 土 等 。本 节 主 要 简 介 普 通 混 凝 土 ,其 基 本 理 论 或 基 本 规 律 对 其 他 水 泥 混 凝 土也 基 本 适 用 。1.1.1 普 通 混 凝 土 的 组 成 、 结 构 与 混 凝 土 的 基 本 要 求一 、 普 通 混 凝 土 的 组 成 及 其 作 用混 凝 土 是 由 水

16、 泥 、 砂 、 石 和 水 组 成 。 硬 化 前 的 混 凝 土 称 为 混 凝 土 拌 和 物 , 或 新 拌 混 凝 土 。 水 和 水 泥 组 成 水 泥 浆 ,硬 化 后 的 水 泥 浆 体 称 为 水 泥 石 。 水 泥 浆 包 裹 在 砂 的 表 面 ,并 填 充 于 砂 的 空 隙 中 成 为 砂 浆 ,砂 浆 又 包 裹 在 石 子 的 表 面 ,并 填 充 石 子 的 空 隙 。 水 泥 浆 和 砂 浆 在 混 凝 土 拌 和 物 中 分 别 起 到 润 滑 砂 、2 混 凝土 搅 拌 理 论 与 设 备石 的 作 用 ,使 混 凝 土 具 有 施 工 要 求 的 流 动

17、 性 ,并 使 混 凝 土 成 型 密 实 。 硬 化 后 , 水 泥 石 将 砂 、 石 牢 固 地 胶 结 为 一 整 体 ,砂 、 石 在 混 凝 土 中 起 到 骨 架 的 作 用 ,故 称 为 骨 料 。 骨 料 主 要 起 到 限 制 混 凝 土 的 干 缩 、 减 少 水 泥 用 量 和 水 化 热 、 降 低 成 本 的 作 用 ,并 可 起 到 提 高 混 凝 土 强 度 和 耐 久 性 的 作 用 。混 凝 土 的 组 成 中 ,骨 料 一 般 占 混 凝 土 总 体 积 的 70% 80% ,水 泥 石 占20% 30% 。 此 外 ,还 含 有 少 量 的 气 孔 。二

18、 、 混 凝 土 的 结 构混 凝 土 是 一 种 非 均 质 多 相 复 合 材 料 。 从 亚 微 观 上 来 看 ,混 凝 土 是 由 粗 骨 料 、 细 骨 料 、 水 泥 的 水 化 产 物 、 毛 细 孔 、 气 孔 、 微 裂 纹 (因 水 化 热 、 干 缩 等 到 使 水 泥 石 开 裂 )、 界 面 微 裂 纹 (因 干 缩 、 泌 水 等 所 致 )及 界 面 过 渡 层 等 组 成 。 即 混 凝 土 在 受 力 以 前 ,内 部 就 存 在 有 许 多 微 裂 纹 。 界 面 过 渡 层 是 由 于 泌 水 等 原因 ,而 在 骨 料 表 面 处 形 成 的 宽 度

19、约 为 30 60 m 的 水 泥 石 薄 层 ,其 结 构 相 对 较 为 疏 松 ,且 界 面 过 渡 层 中 常 含 有 微 裂 纹 。 界 面 过 渡 层 对 混 凝 土 的 强 度 和 耐 久 性 有 着 重 大 的 影 响 ,特 别 是 粗 骨 料 与 砂 浆 (或 水 泥 石 )的 界 面 。 从 宏 观 上看 ,混 凝 土 是 由 骨 料 和 水 泥 石 组 成 的 二 相 复 合 材 料 (见 图 1-1),因 此 ,混 凝 土 的 性 质 主 要 取 决 于 混 凝 土 中 骨 料 与 水 泥 石 的 性 质 、 它 们 的 相 对 含 量 以 及 骨 料 与 水 泥 石

20、间 的 界 面 粘 结 强 度 (或 界 面 过 渡 层 的 强 度 )。就 混 凝 土 的 强 度 而 言 ,由 于 骨 料 的 强 度 一 般 均 高 于 水 泥 石 的 强 度 ,因 而 普 通 混 凝 土 的 强 度 主 要 取 决 于 水 泥 石 的 强 度 和 界 面 粘 结 强 度 (或 界 面 过 渡 层 的 强 度 ),而 界 面 粘 结 强 度 (或 界 面 过 渡 层 的 强 度 )又 取 决 于 水 泥 石 的 强 度 和 骨 料 的 表 面 状 况 (粗 糙 程 度 、 棱 角 的 多 少 、 粘 附 的 泥 等 杂 质 的 多 少 、 吸 水 性 的 大 小 等 )

21、、 凝 结 硬 化 条 件 及 混 凝 土 拌 和 物 的 泌 水 性 等 (参 见 图 1-2)。 界 面 是 混 凝 土 中 最 为 薄 弱 的 环 节 ,改 善 界 图 1-1 混 凝 土 的 宏 观 结 构面 过 渡 层 的 结 构 或 界 面 粘 结 强 度 是 提 高 混 凝 土 强 度 及 其 他 性 质 的 重 要 途径 。三 、 混 凝 土 的 基 本 要 求 工 程 上 使 用 的 混 凝 土 ,一 般 须 满 足 以 下 四 项 基 本 要 求 。 (一 )混 凝 土 拌 和 物 的 和 易 性混 凝 土 拌 和 物 的 和 易 性 也 称 工 作 性 或 工 作 度 ,

22、是 指 混 凝 土 拌 和 物 易 于施 工 ,并 能 获 得 均 匀 密 实 结 构 的 性 质 。 为 保 证 混 凝 土 的 质 量 ,混 凝 土 拌 和 物第 1 章 混 凝 土 3图 1-2 混 凝 土 的 分 层 现 象 a) 分 层 开 始 ; b ) 分 层 离 析 ; c) 局 部 放 大必 须 具 有 与 施 工 条 件 相 适 应 的 和 易 性 。 混 凝 土 拌 和 物 的 和 易 性 包 括 以 下 三 项 含 义 :(1)流 动 性 。 指 混 凝 土 拌 和 物 在 自 重 力 或 机 械 振 动 力 作 用 下 ,易 于 产 生 流 动 、 易 于 运 输 、

23、 易 于 充 满 混 凝 土 模 板 的 性 质 。 一 定 的 流 动 性 可 保 证 混 凝 土 构 件 或 结 构 的 形 状 与 尺 寸 以 及 混 凝 土 结 构 的 密 实 性 。 流 动 性 过 小 ,不 利 于 施 工 ,并 难 以 达 到 密 实 成 型 ,易 在 混 凝 土 内 部 造 成 孔 隙 或 孔 洞 ,影 响 混 凝 土 的质 量 ;流 动 性 过 大 ,虽 然 成 型 方 便 ,但 水 泥 浆 用 量 大 ,不 经 济 ,且 可 能 会 造 成混 凝 土 拌 和 物 产 生 离 析 和 分 层 ,影 响 混 凝 土 的 均 质 性 。 流 动 性 是 和 易 性

24、 中 最 重 要 的 性 质 ,对 混 凝 土 的 强 度 及 其 他 性 质 有 较 大 的 影 响 。(2)粘 聚 性 。 指 混 凝 土 拌 和 物 各 组 成 材 料 具 有 一 定 的 粘 聚 力 ,在 施 工 过 程 中 保 持 整 体 均 匀 一 致 的 能 力 。 粘 聚 性 差 的 混 凝 土 拌 和 物 在 运 输 、 浇 注 、 成 型 等 过 程 中 ,骨 料 容 易 与 砂 浆 产 生 分 离 ,即 易 产 生 离 析 、 分 层 现 象 (见 图 1- 2),造 成 混 凝 土 内 部 结 构 不 均 匀 。 粘 聚 性 对 混 凝 土 的 强 度 及 耐 久 性

25、有 较 大 的 影 响 。(3)保 水 性 。 指 混 凝 土 拌 和 物 在 施 工 过 程 中 保 持 水 分 的 能 力 。 保 水 性 好 可 保 证 混 凝 土 拌 和 物 在 运 输 、 成 型 和 凝 结 硬 化 过 程 中 ,不 发 生 大 的 或 严 重 的 泌 水 。 泌 水 会 在 混 凝 土 内 部 产 生 大 量 的 连 通 毛 细 孔 隙 ,成 为 混 凝 土 中 的 渗 水 通 道 。 上 浮 的 水 会 聚 集 在 钢 筋 和 石 子 的 下 部 ,增 加 了 骨 料 和 钢 筋 下 部 水 泥 浆 的 水 灰 比 ,形 成 薄 弱 层 ,即 界 面 过 渡 层

26、 ,严 重 时 会 在 骨 料 和 钢 筋 的 下 部 形 成水 隙 或 水 囊 ,即 孔 隙 或 裂 纹 ,从 而 严 重 影 响 它 们 与 水 泥 石 之 间 的 界 面 粘 结力 。 上 浮 到 混 凝 土 表 面 的 水 ,会 大 大 增 加 表 面 层 混 凝 土 的 水 灰 比 ,造 成 混 凝 土 表 面 疏 松 ,若 继 续 浇 注 混 凝 土 ,则 会 在 混 凝 土 内 形 成 薄 弱 的 夹 层 (图 1- 2)。 保 水 性 对 混 凝 土 的 强 度 和 耐 久 性 有 较 大 的 影 响 。4 混 凝土 搅 拌 理 论 与 设 备混 凝 土 拌 和 物 的 流 动

27、 性 、 粘 聚 性 及 保 水 性 ,三 者 相 互 联 系 ,但 又 相 互 矛 盾 。 当 流 动 性 较 大 时 ,往 往 混 凝 土 拌 和 物 的 粘 聚 性 和 保 水 性 较 差 ,反 之 亦 然 。 因 此 ,混 凝 土 拌 和 物 和 易 性 良 好 是 指 三 者 相 互 协 调 ,均 为 良 好 。混 凝 土 拌 和 物 和 易 性 是 一 项 综 合 性 质 ,目 前 还 没 有 一 种 能 够 全 面 反 映和 易 性 的 测 定 方 法 。 通 常 是 按 普 通 混 凝 土 拌 和 物 性 能 试 验 方 法 (G B J 8085)规 定 ,对 于 流 动 性

28、 较 大 的 混 凝 土 拌 和 物 采 用 坍 落 度 法 ,对 流 动 性 较小 的 混 凝 土 拌 和 物 采 用 维 勃 稠 度 法 ,测 定 混 凝 土 拌 和 物 的 流 动 性 (稠 度 )。 混 凝 土 拌 和 物 流 动 性 的 分 级 见 表 1-1。混 凝 土 拌 和 物 流 动 性 的 分 级 (G B 5016492) 表 1-1 坍 落 度 的 级 别 维 勃 稠 度 的 级 别级 别 名 称坍 落 度 ( m m )级 别 名 称坍 落 度 ( m m )T 1 低 塑 性 混 凝 土 10 4 0 V 0 超 干 硬 性 混 凝 土 3 1T 2 塑 性 混 凝

29、 土 50 9 0 V 1 特 干 硬 性 混 凝 土 3 0 21T 3 流 动 性 混 凝 土 1 00 1 5 0 V 2 干 硬 性 混 凝 土 2 0 11T 4 大 流 动 性 混 凝 土 1 60 V 3 半 干 硬 性 混 凝 土 10 5(二 )强 度硬 化 后 的 水 泥 混 凝 土 在 路 面 结 构 和 桥 梁 构 件 中 ,受 到 复 杂 的 动 态 复 合应 力 ,因 此 对 水 泥 混 凝 土 材 料 要 求 具 备 各 种 力 学 强 度 (如 抗 压 、 抗 拉 、 抗 剪 、 抗 弯 、 耐 磨 、 抗 冲 击 )。 但 是 各 种 力 学 强 度 都 与

30、抗 压 强 度 有 一 定 的 相 关 性 ,在 结 构 设 计 时 ,各 种 强 度 均 可 通 过 抗 压 强 度 折 算 。 因 此 ,水 泥 混 凝 土 的 强 度 往 往 是 以 抗 压 强 度 为 基 准 。 普 通 混 凝 土 力 学 性 能 试 验 方 法 (G B J 81 85)规 定 ,将 混 凝 土 制 作 成 边 长 为 150m m 的 立 方 体 试 件 ,在 标 准 养 护 条 件(温 度 为 20 3 ,相 对 湿 度 为 90% 以 上 )下 ,养 护 到 28d 龄 期 ,测 得 的 抗压 强 度 值 称 为 立 方 体 抗 压 强 度 ,简 称 抗 压

31、强 度 。 测 定 混 凝 土 的 抗 压 强 度 时 , 也 可 用 非 标 准 尺 寸 的 试 件 ,但 应 乘 以 换 算 系 数 以 换 算 成 标 准 尺 寸 试 件 的 强度 值 。 边 长 为 100m m 、 200m m 的 非 标 准 立 方 体 试 件 的 换 算 系 数 分 别 为 0.95、 1.05。混 凝 土 强 度 检 验 与 评 定 标 准 (G B J 10787) 规 定 , 混 凝 土 的 强 度 等 级 按 立 方 体 抗 压 强 度 标 准 值 划 分 。 混 凝 土 的 立 方 体 抗 压 强 度 标 准 值 (简 称 抗 压 强 度 标 准 值

32、)是 测 得 的 抗 压 强 度 总 体 分 布 中 的 一 个 值 ,强 度 低 于 该 值 的 百 分 率 不 超 过 5% ,或 具 有 95% 强 度 保 证 率 的 抗 压 强 度 值 。 混 凝 土 的 强 度 等 级 用 符 号 C 和 立 方 体 抗 压 强 度 标 准 值 (M P a)来 表 示 ,共 分 为 C 7.5、 C 10、 C 15、第 1 章 混 凝 土 5C 20、 C 25、 C 30、 C 35、 C 40、 C 45、 C 50、 C 55、 C 60 十 二 个 等 级 。道 路 路 面 或 机 场 路 面 用 的 水 泥 混 凝 土 ,以 抗 弯

33、拉 强 度 (或 称 抗 折 强 度 )为 重 要 强 度 指 标 ,抗 压 强 度 作 为 参 考 强 度 指 标 。 根 据 我 国 实 验 研 究 ,道 路 水 泥 混 凝 土 抗 折 强 度 与 抗 压 强 度 的 关 系 见 表 1-2。道 路 水 泥 混 凝 土 的 抗 折 强 度 与 抗 压 强 度 关 系 表 1-2 抗 折 强 度 R cf(M P a ) 4 . 0 4 . 5 5 . 0 5. 5抗 压 强 度 R cc(M P a) 2 5 3 0 35 . 5 40(三 )耐 久 性 混 凝 土 应 具 有 与 环 境 相 适 应 的 耐 久 性 ,以 保 证 混 凝

34、 土 结 构 使 用 寿 命 。 耐久 性 包 括 抗 冻 性 、 抗 渗 性 、 抗 侵 蚀 性 、 抗 碳 化 性 等 。 影 响 混 凝 土 耐 久 性 的 因 素 及 改 善 措 施 见 图 1-3。(四 )经 济 性 在 满 足 上 述 三 项 要 求 的 前 提 下 ,混 凝 土 中 的 各 组 成 材 料 应 经 济 合 理 ,即应 节 约 水 泥 用 量 ,以 降 低 成 本 。1.1.2 混 凝 土 的 质 量 控 制 与 评 定一 、 混 凝 土 质 量 的 波 动 与 控 制由 于 受 各 种 因 素 的 作 用 或 影 响 ,混 凝 土 的 生 产 质 量 总 是 有

35、所 波 动 。 引 起 混 凝 土 质 量 波 动 的 因 素 主 要 有 原 材 料 质 量 的 波 动 ,组 成 材 料 计 量 的 误 差 ,搅 拌 时 间 、 振 捣 条 件 与 时 间 、 养 护 条 件 等 的 波 动 与 变 化 ,以 及 试 验 条 件 等 的 变 化 。为 减 小 混 凝 土 质 量 的 波 动 程 度 ,即 将 其 控 制 在 最 小 范 围 内 ,应 采 取 以 下 措 施 。(一 )严 格 控 制 各 组 成 材 料 的 质 量各 组 成 材 料 的 质 量 均 应 满 足 相 应 的 技 术 规 定 与 要 求 ,且 各 组 成 材 料 的质 量 与

36、规 格 应 满 足 工 程 设 计 与 施 工 等 的 要 求 。(二 )严 格 计 量各 组 成 材 料 的 计 量 误 差 须 满 足 G B J 5016492 的 规 定 ,即 水 泥 、 掺 合 料 、 水 、 外 加 剂 的 误 差 不 得 超 过 2% ,粗 细 骨 料 的 误 差 不 得 超 过 3% ,且 不 得 随 意 改 变 配 合 比 ,并 应 随 时 测 定 砂 、 石 骨 料 的 含 水 率 ,以 保 证 混 凝 土 配 合 比 的 准 确 性 。(三 )加 强 施 工 过 程 的 管 理 采 用 正 确 的 搅 拌 与 振 捣 方 式 ,并 严 格 控 制 搅 拌

37、 与 振 捣 时 间 。 按 规 定 的6 混 凝土 搅 拌 理 论 与 设 备n图 1 -3 影 响 混 凝 土 耐 久 性 的 因 素 及 改 善 措 施方 式 运 输 与 浇 注 混 凝 土 。 加 强 对 混 凝 土 的 养 护 ,严 格 控 制 养 护 温 度 与 湿 度 。 (四 )绘 制 混 凝 土 质 量 管 理 图对 混 凝 土 的 强 度 ,可 通 过 绘 制 质 量 管 理 图 来 掌 握 混 凝 土 质 量 的 波 动 情况 。 利 用 质 量 管 理 图 分 析 混 凝 土 质 量 波 动 的 原 因 ,并 采 取 相 应 的 对 策 ,达 到 控 制 混 凝 土 质

38、 量 的 目 的 。混 凝 土 质 量 控 制 的 具 体 要 求 、 方 法 与 过 程 详 见 G B J 5016492、 G B J 5020492 以 及 C E C S 4 90(混 凝 土 及 预 制 混 凝 土 构 件 质 量 控 制 规 程 )。二 、 混 凝 土 强 度 的 波 动 规 律 与 正 态 分 布 曲 线(一 )强 度 波 动 的 统 计 计 算 1. 强 度 的 平 均 值 R混 凝 土 强 度 的 平 均 值 R 按 式 (1-1)计 算 :R = 1 R (1-1)n i= 1 i式 中 n 为 混 凝 土 强 度 试 件 的 组 数 ;Ri 为 第 i

39、组 混 凝 土 试 件 的 强 度 值 ,M P a。 强 度 平 均 值 只 能 反 映 混 凝 土 总 体 强 度 水 平 ,即 强 度 数 值 集 中 的 位 置 ,而不 能 说 明 强 度 波 动 的 大 小 。 2. 强 度 标 准 差 混 凝 土 强 度 标 准 差 按 式 (1-2)计 算 :n n2 2 2 (Ri - R)i= 1 Rii= 1 - n R = n - 1 = n - 1 (1-2)标 准 差 反 映 强 度 波 动 的 大 小 (或 离 散 程 度 ),标 准 差 越 小 ,说 明 混 凝 土 强 度 波 动 越 小 。3. 离 差 系 数 (变 异 系 数

40、 ) Cv离 差 系 数 按 式 (1-3)计 算 :Cv =R (1-3)离 差 系 数 Cv 反 映 强 度 的 相 对 波 动 程 度 ,离 差 系 数 Cv 越 小 ,说 明 强 度 越 均 匀 。(二 )混 凝 土 强 度 的 波 动 规 律 与 正 态 分 布 曲 线 在 正 常 生 产 条 件 下 ,混 凝 土 的 强 度 受 许 多 随 机 因 素 的 作 用 ,即 混 凝 土 的 强度也是随机 变化的, 因此可以采用 数理统计的方 法来进行分析 、 处理和 评定。第 1 章 混 凝 土 7t = d 为 掌 握 混 凝 土 强 度 波 动 的 规 律 ,对 同 一 强 度 要

41、 求 的 混 凝 土 进 行 随 机 取样 ,制 作 n 组 试 件 (n 25),测 定 其 28d 龄 期 的 抗 压 强 度 。 然 后 以 抗 压 强 度 为 纵 坐 标 ,以 混 凝 土 强 度 出 现 的 频 率 作 为 横 坐 标 ,绘 制 抗 压 强 度 频 率 分 布 曲 线 ,如 图 1-4。 大 量 实 验 证 明 ,混 凝 土 的 抗 压 强 度 频 率 曲 线 均 接 近 于 正 态 分布 曲 线 ,即 混 凝 土 的 强 度 服 从 正 态 分 布 。正 态 分 布 曲 线 的 高 峰 对 应 的 横 坐 标 为 强 度 平 均 值 ,且 以 强 度 平 均 值 为

42、对称 轴 。 曲 线 与 横 坐 标 所 围 成 面 积 为 100% ,即 概 率 的 总 和 为 100% ,对 称 轴 两 边 出 现 的 概 率 各 为 50% 。 对 称 轴 两 侧 各 有 一 个 拐 点 ,对 应 于 R ,拐 点 之 间 曲 线 向 下 弯 曲 ,拐 点 以 外 曲 线 向 上 弯 曲 。 离 强 度 平 均 值 越 近 ,出 现 的 概 率 越 大 。 正 态 分 布 曲 线 高 而 窄 时 ,说 明 混 凝 土 强 度 的 波 动 较 小 ,即 混 凝 土 的 施 工 质 量 控 制 较 好 ,如 图 1-5。 当 正 态 分 布 曲 线 矮 而 宽 时 ,

43、说 明 混 凝 土 强 度 的波 动 较 大 ,即 混 凝 土 的 施 工 质 量 控 制 较 差 。图 1 -4 强 度 正 态 分 布 曲 线 图 1 -5 离 散 程 度 不 同 的 两 条 强 度 分 布 曲 线(三 )混 凝 土 强 度 保 证 率 与 质 量 评 定 混 凝 土 强 度 保 证 率 p (% )是 指 混 凝 土 强 度 整 体 中 , 大 于 设 计 强 度 等 级 值 P a 的 概 率 ,即 图 1-6 中 阴 影 的 面 积 。 低 于 强 度 等 级 的 概 率 ,即 不 合 格 率 ,为 图1-6 中 阴 影 以 外 面 积 。计 算 强 度 保 证 率

44、 p (t) 时 , 首 先 计 算 出 概 率 度 系 数 t (又 称 保 证 率 系 数 ),计 算 式 见 式 (1-4):图 1-6 混 凝 土 强 度 保 证 率R - R (1-4)8 混 凝土 搅 拌 理 论 与 设 备 -t= d ht或 t = R d - RCv R混 凝 土 强 度 保 证 率 p (% ),由 下 式 计 算 :(1-5)p = 12+ 8 2e 2 d t (1-6)t实 际 应 用 中 , 当 已 知 t 值 时 , 可 从 数 理 统 计 书 中 查 得 p 。 部 分 t 值 对 应 的 p 见 表 1-3。G B J 10787 规 定 ,

45、工 程 中 p (% ) 可 根 据 统 计 周 期 内 混 凝 土 试 件 强 度 不 低 于 要 求 强 度 等 级 的 组 数 N 0 与 试 件 总 数 N (N 25) 之 比 求 得 , 即 p = (N 0 / N ) 100% 。 同 时 按 混 凝 土 强 度 标 准 差 及 强 度 保 证 率 p 评 定 混 凝 土 的 生 产 质 量 水 平 , 分 为 优 良 、 一 般 、 差 三 个 等 级 (表 1-4)。不 同 t 值 的 保 证 率 p 表 1-3 - t 0. 0 0 0. 5 0 0 . 8 0 0 . 84 1 . 00 1 .0 4 1 .2 0 1.

46、 2 8 1. 4 0 1. 5 0 1 . 60p (% ) 50 . 0 69 . 2 7 8 . 8 8 0 .0 8 4 .1 8 5. 1 8 8. 5 90 . 0 91 . 9 93 . 3 9 4 .5- t 1 .6 4 5 1. 7 0 1 . 7 5 1 . 81 1 . 88 1 .9 6 2 .0 0 2. 0 5 2. 3 3 2. 5 0 3 . 00p (% ) 95 . 0 95 . 5 9 6 . 0 9 6 .5 9 7 .0 9 7. 5 9 7. 7 98 . 0 99 . 0 99 . 4 99 . 87混 凝 土 生 产 质 量 管 理 水 平 (

47、G B J 10787) 表 1-4 生 产 质 量 优 良 一 般 差混 凝 土 强 度 等 级 4 .0 5. 0混 凝 土强 度 标 准 差 (M P a) 集 中 搅 拌 混 凝 土 的 施 工 现 场 3 . 5 4. 0 4 . 5 5. 5 4 .5 5. 5评 定 指 标混 凝 土 强 度 不 低 于 规 定 强 度 等 级 值 的 百 分 率 (% )商 品 混 凝 土 厂预 制 混 凝 土 构 件 厂集 中 搅 拌 混 凝 土 的 施 工 现 场 9 5 8 5 8 5三 、 混 凝 土 的 配 制 强 度为 保 证 混 凝 土 强 度 具 有 G B J 10787 所

48、要 求 的 95% 保 证 率 ,混 凝 土 的 配 制强度 Rh 必 须 大 于 设 计 要 求 的 强 度 等 级 。 令 R h = R ,代入式( 1-4),即得 :R - R (1-7)由 此 得 混 凝 土 配 制 强 度 R h 为 :Rh = Rd - t (1-8)保 证 率 p = 95% 时 ,对 应 的 概 率 度 t = - 1.645 ,因 而 上 式 可 写 为 :R h = R d + 1.645第 1 章 混 凝 土 9式 中 可 由 混 凝 土 生 产 单 位 的 历 史 统 计 资 料 得 到 ,无 统 计 资 料 时 ,可 按 表 1-5 取 值 。混

49、凝 土 的 取 值 表 (G B 5020492) 表 1-5 混 凝 土 的 强 度 等 级 C 3 5 ( M P a) 4 . 0 5 . 0 6 . 0注 :在 采 用 本 表 时 ,施 工 单 位 可 根 据 实 际 情 况 ,对 做 调 整 。1.2 沥 青 混 凝 土沥 青 混 凝 土 混 合 料 是 沥 青 混 凝 土 混 合 料 和 沥 青 碎 石 混 合 料 的 总 称 。 沥 青 混 凝 土 混 合 料 是 由 适 当 比 例 的 粗 骨 料 、 细 骨 料 及 填 料 与 沥 青 在 严格 控 制 下 拌 和 的 沥 青 混 合 料 。沥 青 碎 石 混 合 料 是 由 适 当 比 例 的 粗 骨 料 、 细 骨 料 及 填 料 (或 不 加 填 料 ) 与 沥 青 拌 和 的 沥 青 混 合 料 。按 结 合 料 分 类 ,沥 青 混 合 料 可 分 为 石 油 沥 青 混 合 料 和 煤 沥 青 混 合 料 。 按 沥 青 混 合 料 拌 制 和 摊 铺 温 度