水泥和水泥混凝土试验检测(ppt 175页).ppt

第七章水泥和水泥混凝土试验检测 主要内容 水泥的技术性质和技术标准水泥混凝土的技术性质水泥和水泥混凝土的试验检测技术普通水泥混凝土的配合比设计道路混凝土配合比概述 水泥分类 硅酸盐水泥铝酸盐水泥硫酸盐水泥铁铝酸盐水泥 2 按性能和用途分类 通用水泥专用水泥特性水泥 按化学成分 第一节水泥的技术性质和技术标准 一 常用水泥概述1 常用水泥的品种硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥 矿渣水泥 火山灰硅酸盐水泥 火山灰水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 粉煤灰水泥 一 常用水泥的品种 1 硅酸盐水泥GB175 1999 凡由硅酸盐水泥熟料 0 5 的石灰石或粒化高炉矿渣 适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为硅酸盐水泥 波特兰水泥 分类 型 不掺混合材料 P 型 掺加 5 的石灰石或粒化高炉矿渣 P 由来 1842年阿斯普丁 掺混合材料水泥 为改善硅酸盐水的某些性质 同时达到增加产量降低成本的目的 在硅酸盐水泥熟料中掺加适量的各种混合材料与石膏共同磨细得到的水硬性胶凝材料 1 活性混合材料2 非活性混合材料 活性混合材料 系指具有火山灰性或潜在水硬性的混合料 炼钢厂冶炼生铁时的副产品 主要成分 CaO Al2O3 SiO2 具有较高的化学潜能 但稳定性差 粒化高炉矿渣火山灰质混合材料粉煤灰 火力发电厂煤粉燃料排出的细颗粒废渣 主要成分 较多的SiO2 Al2O3和少量的CaO具有较高的活性 天然的人工的 主要成分 Al2O3 SiO2 本身不硬化 石灰 水起胶凝作用 非活性混合材料 定义 在水泥中主要起填充作用 本身不具有 或具有微弱的 潜在的水硬性或火山灰性 目的 调节水泥强度 增加水泥产量 降低水化热 常用种类 磨细的石灰石 石英岩 粘土 慢冷矿渣 高硅质炉灰等 2 普通硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料 6 15 的混合材料 适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为普通硅酸盐水泥 普通水泥 P O 活性材料掺量不得超过15 允许用不超水泥质量5 窑灰或10 的非活性材料代替非活性材料掺量不得超过10 强度等级 32 5 32 5R 42 5 42 5R 52 5 52 5R六个强度等级 普通硅酸盐水泥与硅酸盐水泥的比较早期强度略低耐腐蚀性略有提高耐热性稍好水化热稍低抗冻性 耐磨性 抗碳化性略有降低 3 矿渣硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料 20 70 的粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为矿渣硅酸盐水泥 矿渣水泥 P S 允许用石灰石 窑灰 粉煤灰和火山灰的一种代替粒化高炉矿渣 代替数量不得超过水泥质量的8 替代后粒化高炉矿渣含量不得少于20 4 火山灰硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料 20 50 的火山灰和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为火山灰硅酸盐水泥 火山灰水泥 P P 5 粉煤灰硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料 20 40 的粉煤灰和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥 粉煤灰水泥 P F 五大品种硅酸盐水泥 硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥 不掺混合材 少量混合材 水泥量5 硅酸盐水泥熟料 适量石膏 多量混合材 P P 少量混合材 水泥量6 15 P O 粒化高炉矿渣 P P P F P S 火山灰 粉煤灰 其他通用水泥物理力学性质同硅酸盐水泥 技术指标基本相同 但细度试验方法不同 采用负压筛析法 硅酸盐水泥 1 硅酸盐水泥的生产工艺概述2 硅酸盐水泥的组成材料3 硅酸盐水泥的水化和硬化4 硅酸盐水泥的技术性质5 硅酸盐水泥的技术标准6 硅酸盐水泥石的腐蚀与防止 二 水泥的生产工艺及组成材料 1 生产工艺两磨一烧 生料制备磨细 熟料煅烧和水泥粉磨三个过程 石灰石 黏土 铁粉 生料 混合材料 石膏 熟料 型硅酸盐水泥 型硅酸盐水泥 按比例混合磨细 煅烧 磨细 磨细 二 水泥的生产工艺及组成材料 2 生产原料 石灰石质原料 石灰石 白垩等粘土质原料 粘土 页岩等 校正原料 少量 铁粉 CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 Fe2O3 3 硅酸盐水泥的组成 1 硅酸盐水泥熟料 2 石膏 3 混合材料 生料制备磨细经煅烧成熟料1 硅酸盐水泥熟料的矿物组成 简称为熟料 硅酸三钙 主要矿物组成 分子式 分子简式 3CaO SiO2 C3SC2SC3AC4AF 2CaO SiO2 3CaO Al2O3 4CaO Al2O3 Fe2O3 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙 名称 硅酸盐水泥熟料的主要矿物特征 四种矿物组成占95 以上 其中C3S和C2S75 左右 C3A和C4AF约22 少量游离CaO和方镁石结晶等含碱矿物 硅酸三钙 矿物组成 2CaO SiO2 3CaO Al2O3 4CaO Al2O3 Fe2O3 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙 3CaO SiO2 C3S C2S C3A C4AF 简写式 注意 水泥中的其它成分 原因 煅烧水泥中反应 危害 影响水泥体积安定性 石灰石质原料富含 潜在危害非常严重 硅酸盐水泥熟料矿物组成的反应特性 4 石膏的缓凝作用 作用 缓凝剂水泥熟料磨成细粉与水相遇会很快凝结 无法施工 加入适量的石膏会延缓凝结时间 同时还有利于提高水泥早期强度 降低干缩变形等性能 石膏品种 主要采用天然石膏 工业副产石膏 1 物理力学性质 1 细度反映水泥颗粒的粗细程度或水泥的分散程度 对水泥的水化速度 需水量 和易性 放热速度和强度的形成有影响 细度愈大 水化反映 凝结速度越快 早期强度高 细度太高 需水量增加 收缩变形明显加大 增加加工成本 二 水泥的技术性质 1 物理力学性质 0 08mm方孔筛筛余量 负压筛法 适用于其它水泥 比表面积 m2 kg cm2 g 勃氏法 适用于硅酸盐水泥 a 指标 b 试验方法 1 筛析试验前 调节负压至4000 6000Pa范围内 2 称取试样25g 置于负压筛 筛析2min 3 筛毕 称量筛余物ms 4 结果计算 1 水泥试样筛余百分数 筛余结果的修正 C 修正系数 0 80 1 20 2 凝结时间a 定义 水泥加水拌和起至水泥浆失去可塑性所需的时间 称为凝结时间 初凝状态 水泥加水起至水泥浆刚刚失去可塑性所需的时间 初凝时间 终凝状态 水泥加水起至水泥浆完全失去可塑性所需的时间 终凝时间 c 凝结时间的测定 b 两种状态 1 采用凝结时间测定仪 维卡仪 2 采用水泥标准稠度净浆 d 水泥标准稠度用水量 1 目的 试验结果具有可比性 用于测定凝结时间和安定性 2 测定 试验仪器 维卡仪试验方法 标准法 调整水量法 3 标准稠度用水量标准 试杆距底板距离为6mm 1mm 4 标准稠度用水量 达到标准稠度净浆时的用水量 初凝时间 试杆距底板距离为4mm 1mm 终凝时间 当试针沉入试体0 5mm时 即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时 e 凝结时间测定 3 安定性a 定义 指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性 b 安全性不良的因素 1 MgO过量 2 石膏掺量过多 3 水泥中游离过多CaO c 试验方法 试饼法 雷氏法 发生争议以雷氏法为主 d 雷氏法 1 雷氏夹试件的成型 标准稠度水泥净浆 2 测量A取下试件 测量雷氏夹指针尖端间的距离A 3 沸煮 4 测量C沸煮后 冷却 取出试件测量雷氏夹指针尖端的距离C 5 结果判定当两个试件煮后增加距离C A平均值 5 0mm时 安定性合格 当两个试件C A值相差超过4 0mm时 应重做一次试验 再如此 则认为该水泥安定性不合格 安定性不合格为废品 雷氏夹 4 强度a 检验方法 ISO法 水泥 标准砂 水 1 3 0 5 制成40mm 40mm 160mm棱柱体试件 标准养护3d 28d 分别测定抗折强度 抗压强度 b 强度等级 1 以水泥28d抗压强度确定 2 为强度范围的下限 3 硅酸盐水泥强度等级 42 5 42 5R 52 5 52 5 62 5 62 5R c 水泥型号 普通型 早强型 R型 2 化学性质 不溶物 主要指煅烧过程中存留的残渣 不溶物的含量会影响水泥的粘结质量 烧失量 水泥煅烧不理想或者受潮后 会导致烧失量增加因此 烧失量是检验水泥质量的一项指标 氧化镁 水化慢 体积膨胀 影响安定性 三氧化硫 碱 限制发生碱 集料反应 按 Na2O 0 658K2O 值计 二 水泥的技术性质 三 水泥的技术标准 1 硅酸盐水泥的技术标准 三 水泥的技术标准 2 普通硅酸盐水泥的技术标准 三 掺混合材料硅酸盐水泥的技术标准 3 矿查水泥 粉煤灰水泥 火山灰水泥的技术标准 33 GB175 1999 硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 规定 凡氧化镁 三氧化硫 初凝时间 安定性中任一项不符合本标准规定时 均为废品 凡细度 终凝时间中任一项不符合本标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标时为不合格品 水泥包装标志中水泥品种 强度等级 生产者名称和出厂编号不全的也属于不合格品 4 五大品种硅酸盐水泥的特性及应用 4 五大品种硅酸盐水泥的特性及应用 第二节水泥材料试验检测 共计五项试验内容 包括 1 水泥细度试验检测 2 水泥净浆标准稠度确定 3 凝结时间测定 4 安定性检测 5 水泥胶砂强度试验 试验检测注意事项 1 哪些试验分为了标准法和代用法 两种方法相互间关系 2 判定试验结果的标准 3 影响试验结果准确性的主要因素 4 影响加载试验过程的两个因素 加载速率和适宜的压力机量程选择 5 抗折抗压试验结果的数据处理 第二节水泥材料试验检测 一 水泥细度试验细度试验方法可分为筛析法和比表面积法 通常大多采用筛析法 当检测硅酸盐水泥细度时则要采用比表面积法 筛析法又分为水筛法和负压筛法 其中水筛法是代用法 负压筛法是标准法 试验结果以水泥标准筛上的存留量占试验用水泥数量的百分数表示 第二节水泥材料试验检测 一 水泥细度试验 80 m筛负压筛析法 1 目的检验水泥细度2 仪器设备试验筛 孔径0 08mm 负压筛析仪 能够产生4000Pa 6000Pa 负压天平 量程大于100g 感量不大于0 05g 3 样品处理充分拌匀 过0 9mm方孔筛 第二节水泥材料试验检测 一 水泥细度试验 水筛法 4 试验步骤 1 筛析前将负压筛 筛盖 负压筛析仪装配好 开机检查是否可调节负压至4000 6000Pa 2 称取试样25g 置于负压筛 3 筛析2min 4 筛毕 称量筛余物质量Rs 5 试验结果计算结果精确到0 1 每个样品称两个试样分别筛析 取平均值若两次结果绝对误差大于0 5 筛余值大于5 0 时为1 0 应再做一次 取两次相近的算数平均值 第二节水泥材料试验检测 一 水泥细度试验 水筛法 1 仪器设备0 08mm专用水筛水筛架 能50r min转动喷头天平 同前 烘箱 能控温105 5 2 试验步骤称样品25g 倒入标准筛 用水冲刷后 置于水筛架上 用喷头连续冲刷3min冲后 用少量水将筛余物冲到蒸发皿中 放入烘箱烘干 称出筛余物质量3 试验结果 同上 4 两种方法发生争议时 以负压筛法为准 第二节水泥材料试验检测 二 水泥标准稠度用水量该试验内容也可分为标准法和代用法两种 其中标准法采用维卡仪 而代用法采用试锥法 两类方法都是固定水泥用量500g 根据经验采用调整用水量方法找出达到标准稠度时所需的用水量 搅拌程序要按照规定进行 第二节水泥材料试验检测 二 水泥标准稠度用水量1 目的试验结果具有可比性 用于测定凝结时间和安定性 2 仪器设备水泥净浆搅拌机标准法维卡仪代用法维卡仪量水器 分度值0 1ml 精度1 天平 量程1000g 感量1g 第二节水泥材料试验检测 二 水泥标准稠度用水量3 试样及用水水泥充分拌匀 过0 9mm方孔筛 洁净淡水或蒸馏水4 实验室温度 相对湿度实验室温度20 2 相对湿度大于50 水泥试样 拌合水 仪器和用具的温度与其一致 5 试验步骤 标准法 1 试验前准备维卡仪滑动自如试杆接触玻璃板时指针对零水泥净浆搅拌机运转正常 第二节水泥材料试验检测 二 水泥标准稠度用水量2 水泥净浆搅拌搅拌锅及叶片先用湿抹布擦过 加水 5s 10s内加500g水泥低速搅拌120s 停15s 同时刮将叶片和锅壁入锅中 高速搅拌120s3 标准稠度用水量的测定灌模 测定 试杆停止沉入或释放试杆30s时记录试杆距底板距离整个操作过程应在搅拌后1 5min内完成 以试杆沉入净浆距离底板6mm 1mm的水泥净浆为标准稠度 不满足上述条件 重复拌制和试验 第二节水泥材料试验检测 三 凝结时间测定1 目的测定水泥从加水到开始失去塑性和完全失去塑性所需时间 用以掌握水泥适宜施工的过程 2 仪器设备及试验用水同标准稠度用水量用仪器及用水3 实验室温度 相对湿度同标准稠度用水量用条件4 试验步骤1 试验前准备维卡仪滑动自如试针接触玻璃板时指针对零水泥净浆搅拌机运转正常 第二节水泥材料试验检测 三 凝结时间测定4 试验步骤2 试件制备3 初凝时间的测定记录水泥全部加入水中至初凝状态时间 min 试件在湿气养护箱中养护30min时进行第一次测定 观察试针停止沉入或释放30s时指针读数 临近初凝 每隔5min测定一次 当试针沉至距底板41mm时为达到初凝 第二节水泥材料试验检测 4 终凝时间的测定记录水泥全部加入水中至终凝状态时间 min 换终凝针 带环形附件 初凝测定后 立即将试模连同浆体从玻璃板下发转180 试件在湿气养护箱中养护 临近终凝时每隔15min测定一次当试针沉入试件0 5mm 即环形附件开始不在试件上留下痕迹 达到终凝 达到终凝 立即重复测定一次 两次结论相同为达到终凝 第二节水泥材料试验检测 5 注意事项接近初凝或终凝时要缩短测定时间间隔 避免错过 真实 时刻防止试针撞弯每次测定避免试针落在同一个针孔中 并避开试模内壁至少10mm 测定间隔要保持在养护箱中 第二节水泥材料试验检测 四 安定性测定 标准法 1 目的检测有害成分对水泥凝结硬化过程中是否造成过量的体积变化 判断对水泥结构造成的破坏作用 可检测游离氧化钙引起的水泥体积变化2 仪器设备沸煮箱 能在30 5min内升温至沸腾 恒沸3h以上 试验过程不需补水 雷氏夹膨胀仪雷氏夹膨胀值测量仪 300g砝码测定 针尖增加17 5 2 5mm 卸去砝码 针尖恢复 湿气养护箱 20 1 相对湿度大于90 其他同标准稠度用水量 第二节水泥材料试验检测 四 安定性测定 标准法 3 试验步骤准备 每个式样两个试件 每个雷氏夹配备玻璃板两块 与水泥净浆接触部位 玻璃板和雷氏夹涂一层油 雷氏夹试件制备 移至养护箱养护24 2h沸煮脱去玻璃板 测定雷氏夹针尖间距A 精确到0 5mm 放入沸煮箱箅板上 针尖朝上 30 5min内加热水至沸腾 恒沸3h 5min 第二节水泥材料试验检测 4 结果判别 沸煮后 自然冷去至室温 测量针尖间距C 精确到0 5mm 两个试件增加距离 C A 平均值不大于0 5mm 安定性合格 两个试件 C A 相差超过4 0mm 同一样品重做试验 再如此 安定性不合格 5 代用法 试饼法 第二节水泥材料试验检测 五 水泥胶砂强度试验 ISO法 1 目的通过ISO法 确定水泥的强度等级 2 仪器设备胶砂搅拌机振实台 注意安装要求 试模及下料漏斗可同时成型为三条40 40 40 160mm试件抗折试验机和抗折夹具抗压试验机及抗压夹具 受压面积40 40mm 第二节水泥材料试验检测 五 水泥胶砂强度试验 ISO法 3 材料ISO标准砂 饮用水或蒸馏水 水泥 1 3 水灰比0 5 4 温度与湿度实验室 同前 养护箱 同前 5 试件成型准备试模备料 水泥450 2g ISO标准砂1350 5g 水225 1mL 胶砂搅拌 搅拌锅中加水 再加水泥 提升低速搅拌30s后 第二个30s开始均匀加砂 停拌90s 前15s将叶片与锅中水泥浆刮入锅中 再高速搅拌60s 第二节水泥材料试验检测 振实台成型分两层 第一层用大播料器播平 振实60次 再装入第二层用小播料器破平 振实60次 移走模套 取下试模 用刮尺垂直沿表面以横向锯割动作一次刮平后再抹平 第二节水泥材料试验检测 6 养护标养20 24h内脱模脱模后水槽中养护至规定龄期破型前15min从水中取出 用湿布盖住 7 强度试验养护至规定龄期 在规定时间内进行强度试验抗折强度试验 试件成型侧面朝上 调整夹具 使试件折断时接近杠杆水平加载速度50N s 10N s抗压强度试验 用抗压夹具试验 受压面为成型的侧面加载速度2400N s 200N s 第二节水泥材料试验检测 7 试验结果计算 抗折强度计算计算值精确到0 1MPa结果 取三个试件平均值 如有超出平均值 10 舍弃后再取平均值作为结果 抗压强度计算计算值精确到0 1MPa结果 以一组6各试件平均值 如有超出平均值 10 舍弃后再取剩余5个平均值作为结果 如5个中再有超出平均值 10 此试验结果无效 第三节水泥混凝土的技术性质 普通水泥混凝土由胶凝材料水泥 水和粗细集料按适当比例配合 必要时掺加适量外加剂 掺和料或其他改性材料拌制成拌和物 经一定时间硬化而成的人造石材 优点 凝结前良好的塑性与钢筋有牢固的黏结力硬化后抗压强度高耐久性良好原材料可就地取材 经济不足 抗拉强度低受拉时变形能力小容易开裂自重大 二 普通混凝土的技术性质 包括 新拌混凝土的工作性 硬化后混凝土的力学性质和耐久性 一 新拌混凝的工作性 和易性 混凝土拌合物 混凝土在未凝结硬化以前 称作新拌混凝土 或混凝土拌合物 混凝土拌合物必须具有良好的和易性 以便于施工 保证能获得良好的浇灌质量 二 普通混凝土的技术性质 一 新拌混凝的工作性 和易性 1 新拌混凝土工作性的含义和易性是指混凝土拌合物易于施工操作 拌合 运输 浇灌 捣实 并能获致质量均匀 成型密实的性能 和易性是一项综合的技术性质 包括四方面的含义 流动性 混凝土拌合物在自重或机械振捣作用下能产生流动 并均匀密实地填满模板的性质黏聚性 混凝土拌合物在施工期间其组成材料之间有一定的黏聚力 不致产生分层离析保水性 混凝土拌合物在施工过程中 有一定的保水能力 不致产生分严重泌水 捣实性 凝土拌合物在施工过程中易于振捣密实 排除空气的性质 二 普通混凝土的技术性质 一 新拌混凝的工作性 和易性 2 工作性的测定方法目前 尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易性的测定方法 在工地和试验室 通常采用测定拌合物的流动性 并辅以直观经验评定粘聚性和保水性三方面结合的方法 公路工程水泥及水泥混凝土试验规程 JTGE30 2005 主要的试验方法有 坍落度与坍落扩展度法适用于最大粒径不大于31 5mm 坍落度不小于10mm 维勃稠度法适用于集料公称最大粒径不大于31 5mm 坍落度小于10mm的干硬性混凝土拌合物 二 普通混凝土的技术性质 一 新拌混凝的工作性 和易性 2 工作性的测定方法 坍落度如图 混凝土拌和物分三层装入坍落度筒 坍落度 筒高与坍落后试体最高点之间的高差 单位 mm 精确至5mm 观察 粘聚性 保水性 全面地评价混凝土拌和物的工作性 二 普通混凝土的技术性质 一 新拌混凝的工作性 和易性 2 工作性的测定方法注意 1 当混凝土拌和物的坍落度大于220mm时用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径 在二者之差小于50mm的条件下 用其算术平均值作为坍落扩展度值 否则 此次试验无效 2 适用于骨料最大粒径不大于40mm 坍落度不小于10mm的混凝土 二 普通混凝土的技术性质 一 新拌混凝的工作性 和易性 2 工作性的测定方法混凝土按坍落度的分类根据坍落度不同 可将混凝土分为 1 大流动性混凝土 坍落度大于160mm 2 流动性混凝土 坍落度为100 150mm 3 塑性混凝土 坍落度为10 90mm 4 干硬性混凝土 坍落度小于10mm 二 普通混凝土的技术性质 一 新拌混凝的工作性 和易性 2 工作性的测定方法维勃稠度试验如图 将新拌混凝土装入坍落度筒内后再拔去坍落度筒 并在新拌混凝土顶上置一透明圆盘 开动振动台并记录时间 维勃稠度值 从开始振动至透明圆盘底面被水泥浆布满瞬间止 所经历的时间 单位 以s计 精确至1s 注意 适用于骨料D不大于40mm 维勃稠度在5 30s之间 二 普通混凝土的技术性质 一 新拌混凝的工作性 和易性 3 影响新拌混凝土工作性的主要因素1 组成材料质量及其用量 内因 1 水泥浆的数量水灰比一定 水泥浆愈多 流动性愈大 过多 集浆比小 流浆现象 拌合物稳定性变差 浪费水泥 强度和耐久性降低 过少 无法包裹集料表面及填充空隙 满足流动性为宜 2 水灰比的影响水泥 集料一定 水灰比的变化实际是水泥浆稠度的变化 水灰比小 稠度大 流动性小水灰比过小 不能保证密实成型 过大 流动性增加 可能黏聚性 保水性不良 超过极限 严重泌水 离析 强度和耐久性降低 二 普通混凝土的技术性质 一 新拌混凝的工作性 和易性 3 影响新拌混凝土工作性的主要因素1 组成材料质量及其用量 内因 3 单位用水量决定水泥浆的数量组成材料一定 增大 流动性增加 水灰比一定 过小 黏聚性差 易离析崩坍 不易成型密实 过多 流动性增加 黏聚性保水性恶化 泌水 分层 流浆 导致离析 过多 导致混凝土产生收缩裂缝 强度 耐久性严重降低 水灰比一定 增加 水泥用量增加 不经济 二 普通混凝土的技术性质 一 新拌混凝的工作性 和易性 3 影响新拌混凝土工作性的主要因素1 组成材料质量及其用量 内因 4 砂率混凝土中细集料 砂 的质量占全部集料 砂 石 的百分率 在一定范围内增加 润滑作用明显 流动性增加 超过一定范围后 增加 流动性反而降低 过小 砂浆不足 黏聚性 保水性降低 离析 流浆 最佳砂率 在用水量和水泥用量不变时 可得到所需流动性及良好的黏聚性 保水性 砂率 砂率 坍落度mm 水泥用量 二 普通混凝土的技术性质 一 新拌混凝的工作性 和易性 3 影响新拌混凝土工作性的主要因素1 组成材料质量及其用量 内因 5 水泥的品种和集料的性质水泥 普通水泥工作性好于矿渣 火山灰水泥矿渣水泥流动性大 但黏聚性差 易离析泌水 火山灰水泥 流动性小 但黏聚性最好 细度 提高 可改善黏聚性 保水性 离析 但流动性差 集料 集料的级配 颗粒形状 表面特征 最大粒径与工作性有关 级配好 流动性大 黏聚性 保水性好 表面光滑 流动性好总表面积小 流动性好集料棱角少 流动性大 二 普通混凝土的技术性质 一 新拌混凝的工作性 和易性 3 影响新拌混凝土工作性的主要因素1 组成材料质量及其用量 内因 6 外加剂影响大加入少量外加剂 可在不增加用水量与水泥用量的前提下 有效改善工作性 同时提高强度和耐久性 二 普通混凝土的技术性质 一 新拌混凝的工作性 和易性 3 影响新拌混凝土工作性的主要因素2 外界因素的影响 外因 湿度 温度 风速 时间 1 温湿度温度升高 水化速度加快 蒸发增加 导致坍落度减小 风速和湿度影响水分蒸发速度 影响流动性 2 时间搅拌时间不足 工作性差 不均匀 最小搅拌时间 1 3min 二 普通混凝土的技术性质 一 新拌混凝的工作性 和易性 新拌混凝土和易性的选择2 外界因素的影响 外因 结构物的断面尺寸 钢筋疏密 捣实机械 施工方法 无筋厚大结构 配筋稀疏易于施工 选较小的坍落度 节水 断面尺寸小 形状复杂 配筋密集 选较大的坍落度 公路桥涵用混凝土拌合物和易性 表3 12 道路混凝土 公路水泥混凝土路面施工技术规范 JTG30 2003 滑膜摊铺的碎石混凝土25 50mm 卵石混凝土20 40mm 二 普通混凝土的技术性质 二 硬化后混凝土的力学性质强度 变形 强度立方体抗压强度 棱柱体抗压强度 劈裂抗拉强度 抗剪强度 抗弯拉强度 立方体抗压强度 fcu 按照标准的制作方法制成边长为150 的正立方体试件 在标准养护条件 温度 士2 相对湿度95 以上 下 养护至28 龄期 按照标准的测定方法测定其抗压强度值 称为混凝土立方体抗压强度 二 普通混凝土的技术性质 二 硬化后混凝土的力学性质 强度 立方体抗压强度 fcu fcu 立方体抗压强度 MPa F 试件破坏荷载 N A 试件承压面积 mm2 三个试件一组 取平均值 详见规范 非标准试件乘以换算系数 C60 200 200 200换算系数1 05 100 100 100换算系数0 95 C60时 易用标准试件 非标准试件由试验确定 二 普通混凝土的技术性质 二 硬化后混凝土的力学性质 强度 立方体抗压强度 fcu 立方体抗压强度标准值 fcu k 立方体抗压强度只是一组混凝土试件抗压强度的算术平均值 并未涉及数理统计和保证率的概念 而立方体抗压强度标准值是按数理统计方法确定 具有不低于 保证率的立方体抗压强度 二 普通混凝土的技术性质 二 硬化后混凝土的力学性质 强度 立方体抗压强度 fcu 强度等级凝土的 强度等级 是根据 立方体抗压强度标准值 来确定的 如 C30 表示混凝土立方体抗压强度标准值 fcu k 30MPa 我国现行GB50010 2002 混凝土结构设计规范 规定 普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80等14个强度等级 二 普通混凝土的技术性质 二 硬化后混凝土的力学性质 强度 2 轴心抗压强度 fcp 为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情况 在钢筋混凝土结构计算中 计算轴心受压构件 例如柱子 衍架的腹杆等 时 都是采用混凝土的轴心抗压强度作为依据 测定其轴心抗压强度 采用150mm 150m 300mm棱柱体作为标准试件 轴心抗压强度以fcp表示 以MPa计 公路工程水泥混凝土试验规程 JTGE30 2005 二 普通混凝土的技术性质 二 硬化后混凝土的力学性质 强度 2 轴心抗压强度 fcp fcp 轴心抗压强度 MPa F 试件破坏荷载 N A 试件承压面积 mm2 与立方体抗压强度关系 立方体抗压强度10 55MPa 二 普通混凝土的技术性质 二 硬化后混凝土的力学性质 强度 3 抗弯拉强度 抗折强度 ftf 道路路面或机场跑道用混凝土 是以抗弯强度 或称抗折强度 为主要设计指标 公路工程水泥混凝土试验规程 JTGE30 2005 水泥混凝土的抗弯强度试验是以标准方法制备成150mm 150mm 550mm的梁形试件 在标准条件下养护 后 按三分点加荷 测定其抗弯强度 fcf 二 普通混凝土的技术性质 二 硬化后混凝土的力学性质 强度 3 抗弯拉强度 抗折强度 ftf ftf 抗弯拉强度 MPa F 试件破坏荷载 N L 支座间距 mm b 试件宽度 mm h 试件高度 mm 二 普通混凝土的技术性质 二 硬化后混凝土的力学性质 强度 4 劈裂抗拉强度 fts 混凝土的抗拉强度低 为抗压强度的1 10 1 20对混凝土抗裂起着重要作用 可用抗拉强度衡量与钢筋的黏结强度 预测干缩 温缩受约束引起的裂缝 公路工程水泥混凝土试验规程 JTGE30 2005 我国现行标准规定 采用标准试件 立方体 或圆柱体 按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为劈裂抗拉强度 简称劈拉强度fts 二 普通混凝土的技术性质 二 硬化后混凝土的力学性质 强度 4 劈裂抗拉强度 fts fts 劈裂抗拉强度 MPa F 试件破坏荷载 N A 试件承压面积 mm2 劈裂抗拉强度与立方体抗压强度关系 二 普通混凝土的技术性质 二 硬化后混凝土的力学性质2 影响混凝土强度的因素1 材料组成 1 水泥强度与水灰比水泥 其他条件相同 水泥强度等级越高 砼强度越高 二 普通混凝土的技术性质 二 硬化后混凝土的力学性质2 影响混凝土强度的因素1 材料组成 1 水泥强度与水灰比水灰比 水泥一定取决于水灰比 水灰比越小 水泥石强度越高 黏结力越大 砼强度越高 太小 拌合物干稠 孔洞多 砼强度降低 水灰比定则 fcu 28 抗压强度 MPa fce 水泥的实际强度 MPa C W 灰水比 a b 集料回归系数碎石 a 0 46 b 0 07卵石 a 0 48 b 0 33适用于流动新或低流动性砼 二 普通混凝土的技术性质 二 硬化后混凝土的力学性质2 影响混凝土强度的因素1 材料组成 1 集料特征集料强度与水泥石强度关系 集料形状 2 浆集比水泥浆体积与集料体积比最优浆集比后 砼的强度随着浆集比的增加而降低 二 普通混凝土的技术性质 二 硬化后混凝土的力学性质2 影响混凝土强度的因素2 养护温度与湿度3 龄期 二 普通混凝土的技术性质 二 硬化后混凝土的力学性质2 影响混凝土强度的因素4 生产工艺因素 1 施工条件 搅拌与振捣 2 养护条件 3 龄期5 试验因素 1 试件形状尺寸 2 表面状态 3 试件湿度 4 加荷速度 5 支承条件 6 加载方式 二 普通混凝土的技术性质 二 硬化后混凝土的力学性质3 提高混凝土强度的技术措施1 采用高强水泥和特种水泥2 采用低水灰比和浆集比3 掺外加剂4 采用湿热处理方法 1 蒸汽养护 2 蒸压养护5 采用机械搅拌和振捣 二 普通混凝土的技术性质 二 硬化后混凝土的力学性质4 混凝土的变形引起混凝土变形的因素很多 归纳起来有两类 非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形 1 非荷载作用下的变形 1 化学收缩 2 塑性收缩 3 干湿变形 4 温度变形 二 普通混凝土的技术性质 二 硬化后混凝土的力学性质4 混凝土的变形2 荷载作用下的变形 1 混凝土的受压变形与破坏特征 2 弹性模量 3 徐变 二 普通混凝土的技术性质 二 硬化后混凝土的力学性质4 混凝土的变形2 荷载作用下的变形 2 弹性模量应力与应变的比值初始切线弹性模量 意义不大 切线弹性模量 很小的荷载范围 割线弹性模量 应力小于极限强度30 40 时 应力 应变曲线接近直线 二 普通混凝土的技术性质 二 硬化后混凝土的力学性质4 混凝土的变形2 荷载作用下的变形 2 弹性模量桥梁工程中 取棱柱体极限抗压强度的40 时的割线模量路面 机场跑道 测定抗折时的平均弹性模量 二 普通混凝土的技术性质 二 硬化后混凝土的力学性质4 混凝土的变形2 荷载作用下的变形 3 徐变 蠕变 混凝土在持续荷载作用下 随时间增长的变形 早期快 后期逐渐减慢 2 3年才可能基本稳定 徐变恢复主要是水泥石的徐变 集料体积越大 徐变越小水灰比 龄期短 湿度小荷载应力大 徐变大 弹性模量小 徐变大预应力钢筋混凝土 使钢筋预应力损失 但可消除部分应力集中 使应力分布均匀 大体积混凝土 消除部分温度应力 二 普通混凝土的技术性质 三 混凝土的耐久性混凝土在使用过程中 抵抗环境介质作用 保持使用质量的性能 抗冻性 耐磨性 抗渗性 抗侵蚀性 碱 集料反映等 二 普通混凝土的技术性质 三 混凝土的耐久性1 抗冻性指混凝土在水饱和状态下 能经受多次冻融循环作用而不破坏 同时也不严重降低强度的性能 以100 100 400mm棱柱体混凝土 28d标养 17 和5 快速冻结融化循环 每经25次循环 测一次横向基频并测质量 冻融至300次或相对动弹性模量降至60 以下 或质量损失达到5 可停止试验 此时的冻融循环次数为抗冻标号 D10 D15 D25 D50 D100 D200 D250 D300等 二 普通混凝土的技术性质 三 混凝土的耐久性2 耐磨性高等级路面 桥梁墩台 以试件磨损表面上单位面积的磨损作为评定耐磨性的相对指标 以150 150 150mm立方体体混凝土 28d标养 60 烘干至横重 在带有花轮磨头的混凝土磨耗机上 在200N负荷下 磨削50转 计算试件的磨耗量 G 单位面积磨损量 kg m2 m0 试件原始质量 kg m1 试件磨损后的质量 kg 0 0125 磨损面积 m2 二 普通混凝土的技术性质 三 混凝土的耐久性3 碱 集料反映 ARR 是指混凝土中所含的碱 Na2O或K2O 与骨料的活性成分 活性SiO2 在混凝土硬化后潮湿条件下逐渐发生化学反应 反应生成复杂的碱 硅酸凝胶 这种凝胶吸水膨胀 导致混凝土开裂的现象 反应慢 潜在危害相当大 条件 集料具有活性 砼中含有可溶性碱 一定湿度 二 普通混凝土的技术性质 三 混凝土的耐久性4 混凝土的碳化指空气中的二氧化碳在有水的条件下与水泥石中的氢氧化钙作用 生成碳酸钙和水 中性化 对砼的碱度 强度和收缩性影响碳化深度随龄期增长 碳化速度与水泥品种 水灰比 环境条件 外加剂 集料种类等有关 措施 降低水灰比 使用减水剂 表面处理 二 普通混凝土的技术性质 三 混凝土的耐久性5 混凝土抗侵蚀性指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学侵蚀 物理作用不破坏的能力 淡水侵蚀 硫酸盐侵蚀 酸碱侵蚀等措施 选用合适的水泥品种 提高砼的密实度 二 普通混凝土的技术性质 三 混凝土的耐久性6 提高混凝土耐久性的主要措施 1 合理选择水泥品种 2 适当控制混凝土的水灰比及水泥用量 3 选用质量良好的砂石骨料 4 掺入引气剂或减水剂 5 加强混凝土的施工质量控制 第四节水泥混凝土试验检测 共强调四项试验 1 工作性检测 坍落度试验和维勃稠度试验 2 混凝土凝结时间试验 3 密度检测试验 4 强度试验 抗压和抗弯拉强度试验 强调重点 1 每项试验操作过程 2 坍落度试验中评定工作性的方法 3 力学试验加载速率 适宜量程选择方法 4 抗压和抗弯拉试验结果的数据处理 第四节水泥混凝土试验检测 一 水泥混凝土拌和物工作性试验坍落度仪法1 目的用坍落度仪测定水泥混凝土拌合物稠度 反映工作性适用于坍落度大于10mm 集料公称最大粒径不大于31 5mm的混凝土拌合物2 仪器设备坍落筒捣棒其它 一 水泥混凝土拌和物工作性试验 3 试验步骤坍落筒洗净 放于润湿的平板上 踏紧踏脚板 样品分三层装入 每层稍大于筒高1 3 每层用捣棒插捣25次 用捣棒清除多余混凝土 用镘刀抹平筒口 垂直提桶 放于锥体混凝土旁 筒顶平放木尺量取坍塌距离 为坍落度 精确至1mm 一侧坍塌或破坏 重测 如仍然这样则和易性不好 记录 坍落度大于220mm 量取最大和最小直径 两者之差小于50mm条件下 用算数平均值作为坍落度扩展度 否则无效 一 水泥混凝土拌和物工作性试验 3 试验步骤棍度 上 插捣容易中 插捣稍有石子阻滞感下 很难插捣含砂情况 多 一两次即可抹平中 五 六次才能抹平少 抹平困难 不易抹平 有空隙石子外露现象黏聚性 良好 捣棒轻打已坍落的混凝土 逐渐下沉 不好 突然倒坍 部分崩裂或石子离析 保水性 多量 提起坍落筒后 有较多水分从底部析出少量 提起坍落筒后 有少量水分从底部析出无 提起坍落筒后 没有水分从底部析出 一 水泥混凝土拌和物工作性试验 4 试验结果坍落度与坍落度扩展度以 mm 表示测量精确到1mm结果修约至5mm 一 水泥混凝土拌和物工作性试验 维勃稠度仪法1 目的及适用范围公称最大粒径不大于31 5mm及维勃稠度在5 30s之间的干稠性混凝土拌合物 2 仪器设备维勃稠度仪 容器 坍落度筒 圆盘 振动台 捣棒 镘刀秒表 0 5s 一 水泥混凝土拌和物工作性试验 维勃稠度仪法3 试验步骤仪器准备分三层装入坍落筒刮平后提筒 坍落度法 将圆盘转至拌合物表面轻轻接触并可定向向下滑动开振动台 计时 观察透明圆盘与混凝土的接触情况 当圆盘底面刚布满水泥浆时停止计时 记录经历时间 精确至1s 清洗仪器4 试验结果以两次结果平均值作为混凝土拌合物的维勃稠度时间 二 水泥混凝土拌合物表观密度试验 1 目的通过测定混凝土拌合物表观密度 用于修正和确定混凝土的材料配比 计算近似含气量 2 仪器设备试样筒 公称最大粒径不大于31 5用5L 大于31 5mm内径与内高均大于公称最大粒径的4倍 捣棒磅秤 量程100kg 感量50g 振动台 标准其它 金属直尺 镘刀 玻璃板等 二 水泥混凝土拌合物表观密度试验 3 试验步骤试样筒用湿布擦干 称其质量 m1 精确至50g坍落度不小于70mm时 人工插捣 5L试筒 分两层装入 每层插捣25次大于5L试筒 每层高度不大于100mm 每层按10000mm2截面不少于12次 坍落度小于70mm时 振动台振实 振动过程随时添加混凝土 振至表面出浆 用金属直尺齐筒口刮去多余混凝土 镘刀抹平表面 用玻璃板检验后 擦拭外壁 称质量 m2 精确至50g结果计算 以两次试验结果平均值作为测定值 精确到10kg m3 三 水泥混凝土拌合物凝结时间 1 试验目的测定水泥混凝土拌合物凝结时间 控制现场施工流程 2 仪器设备 贯入阻力仪 最大测量值不小于1000N 感量10N 测针 平头针 试模 上口160 下口150mm 净高150mm 捣棒 标准筛 4 75mm方孔筛 其它 拌和板 玻璃片等 三 水泥混凝土拌合物凝结时间 3 试样制备用4 75mm筛尽快筛出砂浆 经人工翻拌后装入试模 每批取一个试样 共取三个试样分装入三个试模 坍落度不大于70mm用振动台振实 大于70mm的捣实25次 用橡皮锤轻击试模侧面排除捣实过程留下的空洞 使低于试模上沿约10mm 立即加盖 20 2 环境下加盖静置1h后吸去泌水 开始测试 三 水泥混凝土拌合物凝结时间 4 试验步骤将试件放在贯入阻力仪底座上 记录总质量根据贯入阻力仪大小选择适宜的测针 测针端面刚刚接触砂浆表面 转动手轮 使测针10 2s内垂直且均匀插入试样内 深度25 2mm时记下增量值 精确到10N 记录从开始加水拌和起所经历时间 1min 及环境温度 0 5 测针距边缘至少25mm 各测点间距至少针径两倍且不少于15mm 每次各测1 2点取平均值作为该时间贯入阻力仪 每个试样贯入阻力在0 2 28MPa间 且不少于六次 最后测值不低于28MPa 常温下3h 早强2h 后开始测试 每隔0 5h测一次 缓凝5h后开始测 间隔2h 接近初 终凝时增加测定次数 三 水泥混凝土拌合物凝结时间 5 试验结果贯入阻力仪计算作贯入阻力仪曲线取三个试样的平均值 最大或最小值如有一个超过中间值10 取中间值为结果 如均超过10 无效 凝结时间用h min表示 精确到5min 四 水泥混凝土强度试验检测 一 水泥混凝土试件的制作与养护1 试验目的标准的混凝土试件制作方法和养护条件 2 试验仪器 搅拌机振动台试模捣棒 镘刀 金属直尺 湿布等 3 试验步骤准备试模 内壁涂油取样总量应不少于所需量的20 5min内作坍落度或维勃稠度试验 15min内开始制件 四 水泥混凝土强度试验检测 一 水泥混凝土试件的制作与养护3 试验步骤准备试模 内壁涂油取样总量应不少于所需量的20 5min内作坍落度或维勃稠度试验 15min内开始制件坍落度小于25mm用 25mm插入式振捣棒成型一次装入试模 用抹刀沿试模避插捣 振捣棒距底板10 20mm 振至表面出浆 刮出多余混凝土 临近初凝时抹平 坍落度大于25mm小于70mm时 用标准振动台成型坍落度大于70mm 人工成型 四 水泥混凝土强度试验检测 一 水泥混凝土试件的制作与养护4 养护试件成型后 用湿布覆盖表面 在室温20 5 相对湿度大于50 环境下 静放1 2d 拆模放入标养室 20 2 相对湿度大于90 试件间距至少10 20mm 直至龄期 四 水泥混凝土强度试验检测 二 水泥混凝土立方体抗压强度1 目的确定混凝土强度等级 作为评定混凝土品质的主要指标2 仪器设备压力机 精度1 破坏最大荷载为量程的20 80 加荷速度可控 球座3 试件制备和养护制备及养护同上每组3个同条件混凝土试块 四 水泥混凝土强度试验检测 二 水泥混凝土立方体抗压强度4 试验步骤自养护室取出试件尽快试验检查试件尺寸 破型前保持原有湿度以成型时侧面为上下受压面 试件中心对中加载速度小于C30 0 3 0 5MPa s 大于C30小于C60 0 5 0 8MPa s大于C60 0 8 1 0MPa s接近破坏 停止调整油门 直至破坏 记录破坏荷载 四 水泥混凝土强度试验检测 二 水泥混凝土立方体抗压强度5 试验结果立方体抗压强度 以3个试件算数平均值为测定值 精度0 1MPa 最大值或最小值如有一个与中间值之差超过中间值的15 取中间值 如最大值和最小值与中间值之差均超过中间值的15 则该组试验无效 小于C60的非标准试件抗压强度乘以换算系数 四 水泥混凝土强度试验检测 三 水泥混凝土抗弯拉强度试验1 目的通过试验是路面混凝土组成设计的重要参数 2 仪器设备万能试验机抗弯拉试验装置 三分点双点加荷 3 试件制备及养护一组3个150 150 550标准试件 在试件长向中部1 3处表面不得有直径超过5mm 深度超过2mm的孔洞 四 水泥混凝土强度试验检测 三 水泥混凝土抗弯拉强度试验4 试验步骤保持试件湿度 在试件中部量出高和宽 1mm 安装支座和试件加荷速度均匀 连续小于C30 0 02 0 05MPa s 大于C30小于C60 0 05 0 08MPa s大于C60 0 08 0 10MPa s接近破坏 停止调整油门 直至破坏 记录破坏荷载F N 记录试件下边缘断裂位置 四 水泥混凝土强度试验检测 三 水泥混凝土抗弯拉强度试验5 试验结果抗折强度 以3个试件算数平均值为测定值 精度0 1MPa 最大值或最小值如有一个与中间值之差超过中间值的15 取中间值 如最大值和最小值与中间值之差均超过中间值的15 则该组试验无效 3个试件中 如有一个断裂面位于加荷区外 去另外两个结果 这两个差值不大于较小值的15 去两个的平均值 否则无效 两个试件均断裂面位于加荷区外 该组结果无效 抗弯拉强度精确到0 01MPa 非标准试件100 100 400 乘以换算系数0 85 第五节普通水泥混凝土组成设计 一 普通混凝土的组成材料 一 水泥1 品种 五大品种水泥 特种水泥 一 普通混凝土的组成材料 2 水泥强度等级的选择原则 高对高 低对低一般水泥强度等级为砼强度等级的1 1 1 6倍高强砼 0 7 1 2倍水泥砼路面 根据路面的交通等级要求的设计抗弯拉强度确定 供应条件允许优先选用早强水泥 各交通等级路面水泥各龄期的抗弯拉强度 抗压强度 用量混凝土配合比设计计算确定 一 普通混凝土的组成材料 二 细集料砼用细集料小于4 75mm的级配良好 质地坚硬 颗粒洁净的天然砂或机制砂 1 级配和细度模数 建筑砂浆 GB T14684 2001 细度模数应同时考虑级配两项指标 一 普通混凝土的组成材料 2 有害杂质的含量含泥量和泥块含量含泥量 小于0 075mm泥块含量 原粒径大于1 18mm经水洗后小于0 6mm的粒径含量云母含量轻物质含量有机质含量硫化物和硫酸盐含量3 压碎值和坚固性 建筑砂浆 GB T14684 2001人工砂测定压碎值 天然砂硫酸钠坚固性试验 5次循环后质量损失 级砂用于强度等级大于C60 级砂用于强度等级C30 C60 级砂用于强度等级低于C30 细集料的技术要求 一 普通混凝土的组成材料 三 粗集料砼用粗集料大于4 75mm的卵石 砾石 和碎石 1 强度和坚固性 1 强度压碎值 级料用于强度等级大于C60 级料用于强度等级C30 C60 级料用于强度等级低于C30 2 坚固性集料在气候 环境变化或其他物理因素作用下抵抗碎裂的能力 砼用粗集料的坚固性用硫酸钠溶液法 5次循环后的质量损失 2 有害杂质含量黏土 淤泥 硫酸盐及硫化物和有机物含量危害同细集料 碎石卵石的技术要求 一 普通混凝土的组成材料 三 粗集料3 最大粒径及颗粒级配 1 最大粒径增加 单位用水量相应减少