1、第四章 水泥混凝土和砂浆,4.1 水泥混凝土的组成及特点,水泥混凝土的定义水泥混凝土是由水泥、水、粗集料、细集料按适当比例进行掺配，并在必要时加入适量外加剂、掺合料或其他改性材料，经搅拌、成型、养护后而得到的具有一定强度和耐久性的人造石材，常简称混凝土。,4.1 水泥混凝土的组成及特点,掺合料,水,水泥,外加剂,细集料,水泥混凝土,粗集料,改性材料,4.1 水泥混凝土的组成及特点,水泥混凝土的优点配制水泥混凝土所用各种材料分布广泛、价格便宜，便于就地取材，节约成本。 工艺简单，适用性强，可浇筑成不同形状的整体结构或预制结构，改变组成材料品种和比例也可获得不同的物理力学性质。 抗压强度高，耐久性
2、好。,4.1 水泥混凝土的组成及特点,水泥混凝土的优点 与钢筋有着良好的握裹力，与钢材有着基本相同的线膨胀系数，可制作钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土构件或整体结构。 水泥混凝土的缺点 自重大、抗拉强度低、韧性低、抗冲击性能差， 一旦破坏其修复、加固、补强比较困难。,41普通混凝土,一、普通混凝土组成材料（表观密度为20002800kg/m3） 1、水泥 2、水 此两者组成水泥浆，起流动胶结作用 3、粗集料 4、细集料 此两者起骨架作用 各种材料所占比例见下表所示：,混凝土组成及各组分材料绝对体积比,（一）水泥 1、水泥品种选择：应根据工程特点、气候与环境条件选择； 2、水泥强度等级：应与要求配制
3、的混凝土强度相适应。 （二）细集料 具体要求 1、有害杂质含量 （1）含泥量及泥块含量 d1.18mm 经水洗、手捏后可破碎成小于06mm颗粒者称为泥块 （2）云母含量 ：黏附性、和易性、抗冻性、抗渗性差 （3）轻物质含量 的颗粒 （4）有机质含量：延缓硬化过程，降低混凝土强度 （5）硫化物与硫酸盐含量,2、压碎值和坚固性 压碎值：C30以上混凝土，Qa小于或等于35% C30以下混凝土, Qa小于或等于50% 坚固性：5次循环，质量损失小于8% 3、粗细程度与颗粒级配 配制混凝土达到保证设计强度等级和节约水泥的目的。 3个级配区,（三）粗集料 1、强度与坚固性 见教材表4-4所示 2、有害杂
4、质含量 见教材表4-4所示 3、公称最大粒径及颗粒级配 最大粒径及混凝土的影响：在条件容许的前提下，尽量选择大些为好 规范对D的要求：粗集料的最大粒径不得超过结构物最小尺寸的1/4和钢筋最小净距的3/4；对于混凝土实心板，允许采用最大粒径为1/2板厚的颗粒级配，最大粒径不得超过37.5mm。 颗粒级配：减小空隙率，增强密实度，节约水泥，保证和易性和强度。,4、颗粒形状及表面特征 针状颗粒：L2.4d平均 片状颗粒：厚度d0.4d平均 碎石表面粗糙并具有吸收水泥浆的孔隙特征，与水泥的粘结能力较强。 (四）混凝土用水 符合国家标准的饮用水 (五) 矿物掺合料,4.2 普通混凝土的技术性质,粘聚性,
5、保水性,施工和易性 （新拌混凝土的工作性）,流动性,4.2 普通混凝土的技术性质,新拌水泥混凝土施工和易性的概念新拌混凝土的施工和易性，又称工作性，是指混凝土拌合物在现有施工条件下（气候条件、施工机具等），易于施工操作（搅拌、运输、浇注、振捣和表面处理）并获得质量均匀、成型密实的混凝土结构物的性能。,4.2 普通混凝土的技术性质,流动性是指混凝土拌合物在自重或机械振动密实作用下能产生适当地流动并均匀密实地填满模板的性能。 粘聚性是指混凝土拌合物在施工过程中其组成材料之间有一定的粘聚力，不致产生分层和离析的现象。 保水性是指混凝土拌合物在施工过程中具有一定的保水能力，不致产生严重的泌水现象。,4
6、.2 普通混凝土的技术性质,新拌水泥混凝土的密实和离析,坍落度（mm）试验,1）坍落度（mm）试验 按规定拌和水泥混凝土混合料，将坍落筒按要求湿水，然后分三层将拌和物装入筒内，每层捣实25次，测定坍落度H(mm)。 坍落度越大，表示混凝土拌合物的流动性越大。 坍落度试验适用于公称集料最大粒径不大于31.5mm，坍落度值不小于10mm的新拌混凝土。 在试验测定的同时，必须观察棍度，含砂情况、粘聚性、保水性，以定性评价其工作性。,4.2 普通混凝土的技术性质,水泥混凝土施工和易性的测定方法,坍落度试验,坍落度筒,2）维勃稠度 适用于集料公称最大粒径不超过31.5mm，维勃稠度530s之间的干稠性混
7、凝土的稠度测定。 测定方法是将坍落度筒放在圆筒中，圆筒安装在振动台上，按坍落度试验的方法将新拌混凝土装于筒中，提起坍落度筒，在新拌混凝土顶置一透明圆盘，开动振动台，从开始振动至透明圆底面被水泥浆布满的瞬间所经历的时间（以秒计）,4.2 普通混凝土的技术性质,4.2 普通混凝土的技术性质,VB稠度试验,维勃稠度仪,4.2 普通混凝土的技术性质,路面混凝土稠度分级表,4.2 普通混凝土的技术性质,影响施工和易性的主要因素分析 1）水泥浆的数量 正常情况：水泥浆充满集料间隙略有剩余 用浆过多：流浆，浪费水泥，且影响强度，耐久性 用浆过少：产生分层，泌水,4.2 普通混凝土的技术性质,水胶比指水与胶质
8、掺加剂的质量比。 水胶比小则水泥浆稠度大，混凝土拌合物的流动性小。 当水胶比过小时，在一定的施工条件下就不能保证混凝土的密实成型。 若水胶比过大，水泥浆稠度较小，虽然混凝土拌合物的流动性增加，但可能会引起混凝土拌合物粘聚性和保水性不良。,2）水胶比,4.2 普通混凝土的技术性质,单位用水量实际上决定了混凝土拌合物中水泥浆的数量。在组成材料确定的情况下，混凝土拌合物的流动性随单位用水量的增加而增大。,单位用水量,4.2 普通混凝土的技术性质,单位用水量过多还会导致混凝土产生收缩裂缝，使混凝土强度和耐久性严重降低。 在水灰比不变的情况 混凝土拌合物坍落度与单位用水量的关系下，水泥用量也随单位用水量
9、的增加而增加，导致混凝土经济性降低。,4.2 普通混凝土的技术性质,砂率是指混凝土中的细集料的质量占全部集料总质量的百分比，它反映了粗细集料的相对比例。 由于砂形成的砂浆在粗集料间起润滑作用，在一定砂率范围内，随砂率的增加润滑作用越明显，流动性得以提高；,砂率,4.2 普通混凝土的技术性质,另一方面，砂率增大集料的总表面积增大，需要润滑的水分增多，在用水量一定的条件下，拌合物流动性降低。,4.2 普通混凝土的技术性质,若果砂率过小，砂浆数量不足会导致混凝土拌合物粘聚性和保水性降低，产生离析和流浆现象。 混凝土的砂率存在一个最佳值，采用最佳砂率时，在用水量和水泥用量不变的情况下，可是混凝土拌合物
10、获得所要求的流动性以及良好的粘聚性和保水性。,4.2 普通混凝土的技术性质,不同品种的水泥达到标准稠度的需水量不同，给定用水量时配制成的混凝土拌合物的流动性也就不同。 水泥细度增加会使流动性降低，这种影响对水泥用量较高的拌合物较为明显，但较细的水泥可以改善混凝土拌合物的粘聚性，减轻离析和泌水等现象。,水泥品种和细度,4.2 普通混凝土的技术性质,一定质量的集料，其最大粒径减小会使比表面积增大，比表面增大就需要更多的水泥浆来润滑。 针片状颗粒含量较少、圆形颗粒较多、级配较好的集料，其组成的混凝土拌合物流动性较大，粘聚性和保水性较好。,集料的性质,4.2 普通混凝土的技术性质,混凝土拌合物中加入少
11、量的外加剂可以在不改变用水量和水泥用量的情况下，有效地改善混凝土拌合物的工作性，同时提高混凝土的强度和耐久性。 改善混凝土拌合物和易性的主要外加剂是减水剂和引气剂。,外加剂,4.2 普通混凝土的技术性质,影响新拌水泥混凝土和易性的环境因素包括：温度、湿度和风速。 环境温度升高会使水泥水化速度加快、水分蒸发增加，导致拌合物坍落度减小。 夏季施工时，应采取措施减少混凝土拌合物流动性的损失。,环境因素,4.2 普通混凝土的技术性质,搅拌时间的长短会影响混凝土拌合物的和易性，若搅拌时间不足，拌合物的和易性就差，质量也不均匀。 混凝土拌合物在搅拌后，其坍落度随时间的延长逐渐减小，称为坍落度损失。,时间因
12、素,4.2 普通混凝土的技术性质,坍落度损失产生原因： 一部分水分被集料所吸收； 一部分水分蒸发； 一部分水分随水泥水化反应变成水化产物结合水。,4.2 普通混凝土的技术性质,改善新拌混凝土工作性的主要措施 1）调节混凝土材料的组成 在保证混凝土强度、耐久性和经济性的前提下，设计合理的配合比，使之有较好的工作性。 2）掺加外加剂 合理地利用外加剂，改善混凝土的工作性，提高强度和耐久性。 3）提高振捣的效能,4.2 普通混凝土的技术性质,（二）硬化后水泥混凝土的力学性质硬化后水泥混凝土的强度立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗弯拉强度（抗折强度）、劈裂抗拉强度 影响混凝土强度的主要因素分析 混凝土组
13、成材料的影响、混凝土养护条件的影响、混凝土龄期的影响、试验条件和施工质量 硬化后水泥混凝土的变形弹性变形、徐变变形、温度变形、干缩变形,4.2 普通混凝土的技术性质,强度1）立方体抗压强度,混凝土抗压强度，MPa；F抗压试验中的极限破坏荷载，N；A试件的承载面积,mm2。,4.2 普通混凝土的技术性质,立方体抗压强度 按照标准方法制成150mm的立方体试件，在标准养护条件（温度202，相对湿度95%以上）下养护至28d龄期，按标准方法测定其受压极限破坏荷载。 以三个试件为一组，取三个试件测值的算术平均值作为该组试件的立方体抗压强度代表值，误差15%，若任一个超过15%，取中值作为测定值，若两个
14、超过15%，则测定结果无效。精确至0.1MPa。,混凝土搅拌机,振动台,抗压试模,立方体抗压强度标准值强度总体分布的平均值，MPa；强度总体分布的标准差，MPa；与保证率95%对应的保证率系数值；,4.2 普通混凝土的技术性质,4.2 普通混凝土的技术性质,强度等级的表示方法用“C” 和“立方体抗压强度标准值”两项内容来表示，如C20表示混凝土的立方体抗压强度标准值不小于20MPa。 我国现行规范规定普通水泥混凝土立方体抗压强度标准值划分为12个等级：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60。,4.2 普通混凝土的技术性质,2）抗弯拉强度
15、（抗折强度） 在道路和机场工程中，将抗弯拉强度作为混凝土结构设计和质量控制的重要指标。 水泥混凝土的抗弯拉强度采用标准方法制备成的150mm150mm550mm的棱柱体试件，在标准条件下养护28d后，按三分点加荷方式进行试验 。,混凝土抗弯拉强度，MPa； F 抗弯拉试验中的极限破坏荷载，N； L 支座间距,mm。 b 试件宽度,mm。 h 试件高度,mm。,4.2 普通混凝土的技术性质,抗弯拉强度（抗折强度）,4.2 普通混凝土的技术性质,混凝土抗折强度受力模式示意图,混凝土轴心抗压强度，MPa；F 抗压试验中的极限破坏荷载，N；A 试件的承载面积,mm2。,4.2 普通混凝土的技术性质,3
16、）轴心抗压强度,4.2 普通混凝土的技术性质,在钢筋混凝土结构设计中，计算轴心受压构件时，均以混凝土的轴心抗压强度为设计指标。 采用150mm150mm300mm的棱柱体作为标准试件进行轴心抗压强度测定。混凝土的轴心抗压强度以MPa计，精确至0.1MPa 。 立方体抗压强度为1055MPa的范围内，轴心抗压强度与立方体抗压强度之比约为0.70.8。,4.2 普通混凝土的技术性质,4）劈裂抗拉强度 直接抗拉试验时，试件在夹具附近易产生局部破坏且易受到弯折作用，导致试验结果波动较大。因此，采用劈裂抗拉试验法间接求出混凝土的抗拉强度。 混凝土的劈裂抗拉强度值较低，通常为抗压强度的1/101/20，这
17、个比值随着混凝土抗压强度的增高而有所减小。,劈裂抗拉强度约为抗压强度的1/101/20。 制作尺寸为150mmX150mmX150mm的试块，试件中心间内用圆弧为垫条施加两个方向的均布压力F 试件破坏荷载(N)；A试验劈裂面面积（mm2）。,4.2 普通混凝土的技术性质,4.2 普通混凝土的技术性质,影响混凝土强度的主要因素分析,a) b) c) 混凝土受力破坏模式图,4.2 普通混凝土的技术性质,影响混凝土强度的主要因素分析,4.2 普通混凝土的技术性质,混凝土组成材料的影响 材料组成是混凝土形成强度的内因，主要取决于水泥、水、砂、石及外加剂等的质量和配合比。 水泥混凝土的强度主要取决于其内
18、部起胶结作用的水泥石的质量，水泥石的质量则取决于水泥的强度和水灰比。,4.2 普通混凝土的技术性质,相同水灰比条件下，水泥强度越高，水泥石强度越高，使用其配制的混凝土强度也越高。 水泥强度相同的情况下，水灰比越小，水泥石的强度越高，与集料的粘结力越大，混凝土的强度越高。 水泥浆用量不足时，会使砂浆粘聚性变差，施工时易出现离析现象，硬化后混凝土强度低，耐久性差，耐磨性差。 水泥浆用量过多时，会使混凝土成本提高，混凝土硬化后收缩增大，易引起干缩裂缝。,4.2 普通混凝土的技术性质,影响混凝土强度的集料特性包括：集料的强度、粒形及粒径等。 为提高混凝土强度应优选接近球形或立方形集料，使用针片状颗粒含
19、量较高的集料，不但会给施工造成影响，还会导致混凝土强度降低。 适当增大混凝土用集料的粒径也对提高混凝土强度有利，但粒径过大会减小集料的表面积，使粘结强度降低，导致混凝土强度降低。 较大集料也会限制水泥石的收缩从而产生较大的应力，使混凝土产生开裂后期强度降低。,4.2 普通混凝土的技术性质,为使混凝土结构物获得良好的质量，在其成形后必须创造适宜的环境进行养护，以保证水泥水化的正常进行。 对于给定的混凝土，水泥的水化速度与程度、水化产物结构特征都取决于养护的温度和湿度条件。,混凝土养护条件的影响,4.2 普通混凝土的技术性质,养护温度较高时，可以增大水泥初期水化速度，混凝土早期强度也高。 相对较低
20、的养护温度下，水泥的水化反应较为缓慢，使其水化物具有充分的扩散时间均匀地分布在水泥石中，导致混凝土后期强度提高。,4.2 普通混凝土的技术性质,养护湿度不足，水泥水化反应不能顺利进行，将严重降低混凝土的强度，且使水泥石结构松散，形成干缩裂缝，影响混凝土的耐久性。,1-空气养护；2-九个月后水中养护3-三个月后水中养护；4-标准湿度条件下养护,4.2 普通混凝土的技术性质,在标准养护条件下，混凝土的强度随龄期的增长而提高，在最初的37d内发展较快，28d达到设计强度规定的数值，以后强度发展逐渐缓慢。 在对数坐标下，混凝土的强度与其龄期的对数大致呈正比关系。,混凝土龄期的影响,4.2 普通混凝土的
21、技术性质,强度随时间的增长,a)龄期为常数坐标 ；b)龄期为对数坐标,a)龄期为常数坐标 ；b)龄期为对数坐标,4.2 普通混凝土的技术性质,在混凝土施工过程中，可根据混凝土的这种特性，由其早期强度推算后期强度。n天龄期的混凝土抗压强度，MPa；a天龄期的混凝土抗压强度，MPa；,4.2 普通混凝土的技术性质,力学强度还受试验条件的影响。主要影响因素有：试件形状与尺寸、试件湿度、试件温度、支承条件和加载方式等。 混凝土结构物的施工质量同样会对混凝土的强度产生影响，其中包括：配料的准确性、搅拌的均匀性、振捣效果等。,试验条件和施工质量的影响,4.2 普通混凝土的技术性质,1）采用高强度水泥2）增
22、加混凝土密实度3）蒸气养护、蒸压养护4）掺外加剂,试验条件和施工质量的影响,4.2 普通混凝土的技术性质,混凝土变形,弹性变形,徐变变形,温度变形,干缩变形,混凝土的变形,4.2 普通混凝土的技术性质,混凝土拌合物由于水泥水化产物的体积比反应前物质的体积要小，因而产生收缩，称为化学收缩。 化学收缩随龄期增长而增加，40d以后渐趋稳定，化学收缩是不能恢复的。,非荷载作用变形 化学收缩,4.2 普通混凝土的技术性质,混凝土处于干燥环境中时，混凝土内部的 水分蒸发而引起的混凝土体积收缩，称为干燥收缩简称干缩。 混凝土干缩变形进行很慢而且是由表面 向内部逐渐进行，导致混凝土表面受到拉力作用，易在混凝土
23、表面将产生裂缝。 应通过，调节集料级配、增大粗集料的粒径，减少水泥浆用量，适当选择水泥品种，以及采用振动捣实，早期养护等措施来减少混凝土的干缩。,干湿变形,4.2 普通混凝土的技术性质,混凝土因热胀冷缩性质产生的变形称为温度变形。 温度变形对大体积混凝土工程和在温差较大季节施工的混凝土结构极为不利。 为减小不利影响，应设置温度伸缩缝，采用低热水泥等。,温度变形,4.2 普通混凝土的技术性质,弹性变形是指当荷载施加于材料时立即出现、荷载卸除后立即消失的变形。 水泥混凝土是一种多相复合材料，当混凝土承受荷载时，其应力应变关系是非线性的，当卸荷后其变形并不能恢复到原点，产生塑性变形。,荷载作用变形
24、弹塑性变形与弹性模量,4.2 普通混凝土的技术性质,混凝土的应力应变特征示意图,4.2 普通混凝土的技术性质,混凝土弹性模量：在桥梁工程中，以应力为棱柱体极限抗压强度的40%时的割线弹性模量，作为混凝土的弹性模量。,4.2 普通混凝土的技术性质,弹性模量影响因素,4.2 普通混凝土的技术性质,混凝土在持续荷载的作用下，随时间增长的变形称为徐变变形，也称为蠕变。 混凝土的徐变变形在早期增长很快，然后逐渐减慢，一般要23年才可能基本趋于稳定。 混凝土水胶比大，龄期短，徐变量大；水泥用量多，徐变量大；弹性模量小，徐变大。,徐变变形,4.2 普通混凝土的技术性质,混凝土的耐久性,4.2 普通混凝土的技
25、术性质,混凝土对液体或气体渗透的抵抗能力称为混凝土的抗渗性。 混凝土的抗渗性主要与混凝土的密实度和孔隙率及孔隙结构有关。 混凝土的抗渗性以抗渗标号来表示。 混凝土的抗渗标号分为五个等级：P4、P6、P8、P10和P12，分别表示混凝土能抵抗0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.2MPa。,混凝土的抗渗性,4.2 普通混凝土的技术性质,混凝土的抗冻性即指混凝土抵抗冻融循环破坏作用的能力，它是决定混凝土耐久性的主要因素。 混凝土的抗冻性一般以抗冻标号来表示。 混凝土抗冻标号有F10、F15、F25、F50、 F100、 F150 、F200、F250和F300共九个等级。 表
26、示混凝土抗冻性试验能经受10次、15次、25次、50次、100次、150次、200次、250次和300次的冻融循环。,混凝土的抗冻性,4.2 普通混凝土的技术性质,耐磨性是指混凝土抵抗表层磨擦损伤的能力。 混凝土耐磨性评价，以150mm150mm150mm立方体试件，养护至27d龄期，在60烘干至恒重，然后在带有花轮磨头试验机上，记下相应质量为试件原始质量，然后在200N负荷下磨削60转，记录剩余质量，以试件磨损面上单位面积的磨损量作为评定混凝土耐磨性的相对指标。 磨损量越大，混凝土耐磨性越差。,混凝土的耐磨性,4.2 普通混凝土的技术性质,按下式计算磨损量：单位面积的磨损量，kg/m2；试件
27、的初始质量，kg；试件磨损后的质量,kg。0.0125试件磨损面积,m2。,4.2 普通混凝土的技术性质,混凝土的耐磨性与其强度等级、水泥品种、集料硬度有关，细集料对路面混凝土的耐磨性有较大影响。 欲提高混凝土抗磨损能力，应提高混凝土的断裂韧性，降低脆性，减少原生缺陷，提高硬度及降低弹性模量。,4.2 普通混凝土的技术性质,混凝土中所含水泥中的碱与某些碱活性集料在有水存在的条件下发生化学反应，可引起混凝土产生膨胀、开裂甚至破坏，这种化学反应称为碱集料反应(简称ARR)。 根据集料中活性物质类型，可分为：碱硅反应和碱碳酸盐反应。,碱集料反应,4.2 普通混凝土的技术性质,为避免碱集料反应的发生，
28、应进行碱活性检验。,4.2 普通混凝土的技术性质,提高混凝土耐久性的措施 合理选择水泥品种 选用良好地砂石材料 改善集料地级配 采用减水剂或加气剂 改善混凝土的施工操作方法 提高混凝土的密实度好、强度 用最大水胶比和最小胶凝材料用量来判断混凝土的 耐久性,混凝土结构暴露的环境类别,基本规定（最大水胶比）,混凝土的最大水胶比应符合混凝土结构设 计规范GB50010的规定。 (控制水胶比是保证耐久性的重要手段，水胶比是配比 设计的首要参数） 混凝土结构设计规范对不同环境条件的混凝土最大水胶比作了规定。,基本规定（最小胶凝材料）,混凝土的最小胶凝材料用量应符合表3.0.4的规定，配制C15及其以下强
29、度等级的混凝土，可不受下表的限制。 （在满足最大水胶比条件下，最小胶凝材料用量是满足混凝土施工性能和掺加矿物掺和料后满足混凝土耐久性的胶凝材料用量）,4.2 普通混凝土的技术性质,混凝土配合比设计就是根据原材料的性能和对混凝土的技术要求，通过计算和试配凋整，确定出满足工程技术经济指标的混凝土各组成材料的用量。 对混凝土的技术要求包括：与施工条件相适应的和易性，硬化后应满足设计强度等级和耐久性等。,4.3 普通混凝土组成设计,混凝土的配合比采用如下两种表示方法： 单位用量表示法 以每立方米混凝土中各种材料的用量表 示即 水泥矿物掺合料水细集料粗集料 相对用量表示法 以水泥的质量为1，按水泥矿物掺
30、合料细 集料粗集料；水胶比表示。,4.3 普通混凝土组成设计,配合比设计的基本要求 满足结构物设计强度的要求 满足施工工作性的要求 满足环境耐久性的要求 满足经济性的要求,4.3 普通混凝土组成设计,配合比设计指标进行普通混凝土配合比设计时，主要考虑混凝土拌合物的施工和易性、硬化混凝土的强度和耐久性。 坍落度是反映新拌混凝土施工和易性最常用的方法。普通混凝土的坍落度应根据构件截面尺寸大小、钢筋疏密和施工方式来确定。,4.3 普通混凝土组成设计,混凝土组成设计流程：,施工配合比,设计配合比,基准配合比,初步配合比,施工现场调整含水量,复核强度及其它要求,调整施工和易性,确定组成材料比例,4.3
31、普通混凝土组成设计,初步配合比设计步骤计算混凝土的配制强度 计算水胶比（W/B）并校核 确定单位用水量和外加剂用量 计算胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量 选定砂率 计算细集料用量和粗集料用量,4.3 普通混凝土组成设计,混凝土配制强度应按下列规定确定： 1当混凝土的设计强度等级小于C60时，配制强度应按下式计算：2当设计强度等级不小于C60时，配制强度应按下式计算,4.3 普通混凝土组成设计,混凝土强度标准差应按照下列规定确定： 1当具有近1个月3个月的同一品种、同一强度等级混凝土的强度资料时，其混凝土强度标准差应按下式计算：n试件组数，n值应大于或者等于30。,4.3 普通混凝土组成设计,对于
32、强度等级不大于C30的混凝土：当计算值不小于3.0MPa时，应按照计算结果取值；当计算值小于3.0MPa时，应取3.0MPa。 对于强度等级大于C30且不大于C60的混凝土：当计算值不小于4.0MPa时，应按照计算结果取值；当计算值小于4.0MPa时，应取4.0MPa。,4.3 普通混凝土组成设计,2.当没有近期的同一品种、同一强度等级混凝土强度资料时，其强度标准差可按下表取值。,4.3 普通混凝土组成设计,计算水胶比 混凝土强度等级不大于C60等级时，混凝土水胶比宜按下式计算： fb胶凝材料（水泥与矿物掺合料按使用比例混合）28d胶砂抗压强度（MPa）,4.3 普通混凝土组成设计,回归系数a
33、和b宜按下列规定确定： 1根据工程所使用的原材料，通过试验建立的水胶比与混凝土强度关系式来确定； 2当不具备上述试验统计资料时，可按下表选用。碎石 卵石 a 0.53（0.46） 0.49（0.48） b 0.20（0.07） 0.13（0.33）,4.3 普通混凝土组成设计,胶凝材料28d胶砂抗压强度无实测值时，可按下式计算：b=fsfce f、s 粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数； fce 水泥28d胶砂抗压强度（MPa），可实测；无实测值时，可按下式计算： ce=c fce,g,确定单位用水量和外加剂用量,每立方米干硬性或塑性混凝土的用水量 （mw0）应符合下列规定： 1.混凝土水
34、胶比在0.400.80范围时，可按下规范中的规定选取； 2.混凝土水胶比小于0.40时，可通过试验确定。 干硬性或塑性混凝土掺外加剂后的用水量在以上数据的基础上通过试验进行调整。,干硬性和塑性混凝土用水量的确定,掺外加剂时，每立方米流动性或大流动性混凝土的用水量（mwo）可按下式计算：mw0计算配合比每立方米混凝土的用水量（kg）； mw0 未掺外加剂时推定的满足实际坍落度要求的每立方米混凝土用水量（kg），以表中90mm坍落度的用水量为基础，按每增大20mm坍落度相应增加5kg用水量来计算； 外加剂的减水率（），应经混凝土试验确定。,掺外加剂的流动性和大流动性混凝土用水量,确定混凝土中外加剂
35、用量,每立方米混凝土中外加剂用量（ma0）应按下 式计算：ma0 计算配合比每立方米混凝土中外加剂用量（kg）； mb0 计算配合比每立方米混凝土中胶凝材料用量（kg）； a外加剂掺量（%）,应经混凝土试验确定。 也可结合经验并经试验确定流动性或大流动性混凝土的外加剂用量和用水量。,计算胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量,胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量每立方米混凝土的胶凝材料用量（mb0）应按下式计算，并应进行试拌调整，在拌合物性能满足的情况下，取经济合理的胶凝材料用量。,计算胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量,每立方米混凝土的矿物掺合料用量（mf0）应按下式 计算：f矿物掺合料掺量（%），可结合矿物
36、掺合料和水胶比的规定确定。 每立方米混凝土的水泥用量（mc0）应按下式计算：计算得出的计算配合比中的用量，还要在试配过程中调整验证。,选定砂率,砂率应根据骨料的技术指标、混凝土拌合物性能和施工要求，参考既有历史资料确定。 当缺乏砂率的历史资料可参考时，混凝土砂率的确定应符合下列规定： 1坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验确定。（干硬性混凝土） 2坍落度为10mm60mm的混凝土，其砂率可根据粗骨料品种、最大公称粒径及水胶比按下表选取。 3坍落度大于60mm的混凝土，其砂率可经试验确定，也可在下表的基础上，按坍落度每增大20mm、砂率增大1的幅度予以调整。,混凝土的砂率,计算粗、细骨料用
37、量,采用质量法计算粗、细骨料用量时，应按下 列公式计算：mg0计算配合比每立方米混凝土的粗骨料用量（kg）； ms0计算配合比每立方米混凝土的细骨料用量（kg）； s砂率（）； mcp每立方米混凝土拌合物的假定质量（kg），可取2350kg2450kg。,计算粗、细骨料用量,采用体积法计算粗、细骨料用量时，应按下列公式计算,混凝土配合比的试配、调整与确定,混凝土试配应采用强制式搅拌机进行搅拌，搅拌方法宜与施工采用的方法相同。 试验室成型条件应符合GB/T50080的规定。 每盘混凝土试配的最小搅拌量应符合表下的规定，并不应小于搅拌机公称容量的1/4且不应大于搅拌机公称容量。,混凝土配合比的试配
38、、调整与确定,首先试拌。宜保持计算水胶比不变， 以节约胶凝材料为原则，调整胶凝材料 用量、用水量、外加剂用量和砂率等， 直到混凝土拌合物性能符合设计和施工 要求，然后修正计算配合比，提出试拌 配合比。,混凝土配合比的试配、调整与确定,应在试拌配合比的基础上，进行混凝土强度试验，并应符合下列规定： 1.应采用三个不同的配合比，其中一个应为试拌配合比，另外两个配合比的水胶比宜较试拌配合比分别增加和减少0.05，用水量应与试拌配合比相同，砂率可分别增加和减少1。外加剂掺量也做减少和增加的微调。 2.进行混凝土强度试验时，拌合物性能应符合设计和施工要求。 3.进行混凝土强度试验时，每个配合比应至少制作
39、一组试件，并标准养护到28d或设计规定龄期时试压； 也可同时多制作几组试件，按早期推定混凝土强度试验方法标准JGJ/T15早期推定混凝土强度，用于配合比调整，但最终应满足标准养护28d或设计规定龄期的强度要求。,混凝土配合比的试配、调整与确定,配合比的调整与确定通过绘制强度和胶水比关系图，按线性比例关系，采用略大于配制强度的强度对应的胶水比做进一步配合比调整偏于安全。也可以直接采用前述至少3个水胶比混凝土强度试验中一个满足配制强度的胶水比做进一步配合比调整，虽然相对比较简明，但有时可能强度富余较多，经济代价略高。,由下式计算混凝土的表观密度： 混凝土的表观密度计算值，kg/m3；混凝土设计配合
40、比组成材料单位用量，kg/m3；,混凝土配合比的试配、调整与确定,混凝土配合比的试配、调整与确定,配合比应按以下规定进行校正 校正系数 实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2时，配合比可维持不变；当二者之差超过2时，应将配合比中每项材料用量均乘以校正系数。,施工配合比换算,设施工现场实测砂石含水率分别为a%、b%，则施工配合比的各种材料单位用量为： 水泥 mc=mcb 矿物掺合料 mf=mfb 砂 ms=msb(1+a%) 石 mg=mgb(1+b%) 水 mw=mwb-(msba%+mgbb%),普通水泥混凝土的质量控制,课题:混凝土的质量控制 教具用品: 无 教学目的:了解混凝土质量的
41、影响因素及质量控制方法 重点难点:混凝土抗压强度的质量评定方法,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；防止杂质混入引起混凝土质量波动；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、湿度等 3、养护方法 保湿：覆盖、洒水 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。,
42、普通水泥混凝土的质量控制,1、统计方法（已知标准差方法）当强度等级不高于C20时，尚应满足当强度等级高于C20时，尚应满足,混凝土质量评定方法,2、统计方法（未知标准差方法） n10组3、非统计方法：n10,混凝土质量评定方法,混凝土外加剂是在拌制混凝土的过程中掺入，用以改善混凝土性能的材料，其掺量应以胶凝材料总量的百分比表示。,五、水泥混凝土外加剂,外加剂的类型、功能及使用范围,五、水泥混凝土外加剂,五、水泥混凝土外加剂,五、水泥混凝土外加剂,五、水泥混凝土外加剂,五、水泥混凝土外加剂,五、水泥混凝土外加剂,五、水泥混凝土外加剂,五、水泥混凝土外加剂,五、水泥混凝土外加剂,五、水泥混凝土外加
43、剂,减水剂作用机理吸附分散作用,五、水泥混凝土外加剂,1-水泥颗粒；2-减水剂；3-电性斥力,1-水泥颗粒；2-絮凝结构中的游离水；3-游离水； 4-带有电性斥力和溶化剂水膜的水泥颗粒；,润滑作用减水剂在水泥颗粒表面吸附定向排列，其亲水端极性很强，带有负电，很容易与水分子中氢键产生缔合作用，使水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化水膜，它不仅能阻止水泥颗粒间的直接接触，并在颗粒间起润滑作用。 湿润作用由于减水剂对水泥颗粒的分散作用，使水泥与水的接触表面增加，水化更加充分，从而提高混凝土的强度。,五、水泥混凝土外加剂,引气剂作用机理引气剂为憎水性表面活性物质。引气剂加入后会被吸附到混凝土内气泡的表面，
44、降低了气泡面上水的表面张力及界面能，从而使溶液形成众多表面时所需的功减少，同时使气泡稳定存在。 这些相互独立、微小的气泡起到了如滚珠轴承的作用，显著改了善混凝土拌合物的和易性，并减少泌水和离析。 同时，这些气泡彼此隔离，切断了混凝土中毛细管渗水通道，使水分不易渗入，提高了混凝土的抗冻性和抗渗性。,五、水泥混凝土外加剂,外加剂的掺加方法,五、水泥混凝土外加剂,路面水泥混凝土主要指路面混凝土，是指满足混凝土路面摊铺工作性（和易性）、弯拉强度、耐久性与经济性要求的水泥混凝土材料。 道路水泥混凝土可分为：普通道路混凝土（也称素混凝土）、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土和碾压混凝土等。,六、 路面
45、水泥混凝土,滑模摊铺前拌合物最佳工作性及允许范围,1.4 .1道路混凝土的路用性能,六、 路面水泥混凝土,滑轨道摊铺机、三辊轴机组、小型机具摊铺的路面混凝土坍落度及最大单位用水量应满足下表的规定。,1.4 道路混凝土组成设计,各级交通要求的道路混凝土设计弯拉强度应符合（JTG D402002）的规定，见下表。,1.4 道路混凝土组成设计,为了提高混凝土的抗冻性，在不同环境条件下使用的路面混凝土中的含气量应在下表推荐的范围内。,1.4 道路混凝土组成设计,道路混凝土的最大水灰比或水胶比以及最小水泥用量应符合表中的规定。,1.4 道路混凝土组成设计,配制弯拉强度,1.4 .2道路混凝土组成设计,1
46、.4 道路混凝土组成设计,混凝土的设计弯拉强度标准值，MPa； s混凝土弯拉强度试验样本的标准差； t保证率系数，按样本n和判别概率p参照表格确定；混凝土弯拉强度变异系数，应按照统计数据在表格的规定范围中取值； 当无统计数据时，应按照设计取值；如果施工配制弯拉强度超出设计给定的弯拉强度变异系数上限，则必须改变施工机械装备，提高施工控制水平。,保证率系数取值表,1.4 道路混凝土组成设计,路面抗弯拉强度变异系数取值表,1.4 道路混凝土组成设计,按照混凝土弯拉强度计算水灰(胶)比,1.4 道路混凝土组成设计,碎石（或被碎卵石混凝土）：,卵石混凝土：,混凝土配制弯拉强度，MPa；,水泥28d实测抗折强度，MPa；,如果掺加粉煤灰等矿物掺合料时，应计入超量取代法中代替水泥的那一部分粉煤灰用量F，代替砂的超量部分不计入，然后用水胶比W/(C+F)代替水灰比W/C。 在满足弯拉强度和耐久性要求的水灰(胶)比中取最小值作为道路混凝土的设计水灰(胶)比。,
