道路工程材料第三章水泥混凝土和砂浆.ppt

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、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：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。,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,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：C30 100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150x150x550mm，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1055MPa Fcp=（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 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=0.46 b0.07 采用卵石： a=0.48 b =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,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：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,k 3、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0.85RS2 N=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。 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