混凝土、砂浆、集料、水稳层课件PPT课件.ppt

福建省抗震防灾技术中心福建省建设工程检测鉴定中心道路建筑材料 混凝土 砂浆 集料 水稳层 主讲 林立军联系电话1 市政基础知识 2 城市道路分类 摘录CJJ37 90 城市道路设计规范 P3 P18 P104 P107 1 快速路快速路应为城市中大量 长距离 快速交通服务 快速路机动车道两侧不应设置非机动车道 快速路对向车行道之间应设中央分隔带 其进出口应采用全控制或部分控制 快速路沿线两侧不能设置吸引大量车流 人流的公共建筑物的进出口 2 主干路主干路应为连接城市各主要分区的干路 以交通功能为主 宜采用机动车与非机动车分割形式 如 三副路或四副路 主干路两侧不宜设置吸引大量车流 人流的公共建筑物的进出口 3 次干路次干路应与主干路结合组成道路网 起集散交通作用 兼有服务功能 次干路两侧可以设置公共建筑物的进出口 可设置机动车和非机动车的停车场 公共交通站点和出租车服务站 4 支路支路应为次干路与居民区 工业区 市中心区 市政公用设施用地 交通设施用地等内部道路连接线 解决局部地区交通 以服务功能为主 支路可与平行于快速路的道路相接 但不得与快速路直接相接2 道路横断面型式单幅路 双幅路 三幅路 四幅路3 道路交通等级 设计年限 抗弯拉设计强度 3 4 混凝土 砂浆 5 一 混凝土1 混凝土拌合物1 混凝土拌合物凝结时间 摘GB T50080 2002 普通混凝土拌合物性能试验方法标准 1 试验要点a 混凝土拌合物过5mm筛出砂浆 对坍落度 70mm的混凝土宜振动台振实砂浆 坍落度 70mm的混凝土宜人工捣实 由外向中心均匀插捣25次 橡皮锤轻击试模侧面 砂浆面低于试模上 沿约10mm 试筒应立即加盖 b 环境条件要求 样品置于温度 20 2 以后试验测试环境温度均保持 20 2 现场同条件下待试 试验条件应与现场条件保持一致 c 凝结时间测定从水泥与水接触瞬间开始计时 每次测试前要吸表面的泌水 贯入阻力小于3 5MPa时使用测针面积为100mm2 贯入阻力在 3 5 20 MPa时使用测针面积为50mm2 贯入阻力在 20 28 MPa时使用测针面积为20mm2 d 贯入阻力为3 5MPa时为初凝时间 贯入阻力为28MPa时为终凝时间 3次平行试验 以三个试验结果的初凝和终凝时间的算术平均值为此次试验的初凝和终凝时间 如果三个测值的最大值或最小值中有1个与中间值的差超过中间值的10 则取中间值为试验结果 如果三个测值的最大值或最小值与中间值的差均超过中间值的10 则试验结果无效 6 e 灌注水下混凝土要求必须连续施工 每根桩的灌注时间应按初盘混凝土的凝结时间控制 摘录JGJ94 2008 建筑桩基技术规范 第6 3 30 4条 2 混凝土抗折试验 摘GB T50081 2002 普通混凝土力学性能试验方法标准 1 试验要点a 试件承压面应为试件成型时的侧面 b 当混凝土强度等级 C30时 加荷速度为 0 02 0 05 MPa S 当混凝土强度等级 C30且 C60时 加荷速度为 0 05 0 08 MPa S 当混凝土强度等级 C60时 加荷速度为 0 08 0 10 MPa S c 三个试件测值的算术平均值作为该组试件的强度值 精确至0 1MPa 三个试件中若有一个折断面位于两个集中荷载之外 则混凝土抗折强度值按另外两个试件的试验结果计算 若这两个测值的差值不大于这两个测值的较小值的15 时 则该组试件的抗折强度值按这两个测值的平均值计算 否则该组试件的试验无效 若有两个试件的下边缘断裂位置位于两个集中荷载作用线之外 则该组试件试验无效 7 3 混凝土芯样劈裂抗拉试验 摘JTGE39 2005 公路工程水泥及水泥混凝土试验规程 T0551 2005第6条 T0561 2005 1 试验要点a 芯样尺寸 直径为混凝土所用集料公称最大粒径的4倍 一般为150mm 10mm或100mm 10mm 路面芯样长径比宜为1 9 2 1 长径比超过2 1的试件可减少钻芯深度或钻与路面等厚度再在室内加工为长径比为2的试件 长径比不足1 8的试件可按不同试验项目分别进行修正 b 钻取后的芯样应编号和记录芯样在混凝土中的位置 c 每个芯样应描述有关裂缝 接缝 分层 麻面或离析等不均匀性 必要时记录集料情况 密实性 d 测量 在芯样高度的中间及两个1 4处按两个垂直方向测量三对数值确定芯样的平均直径 取芯样直径两端侧面测定钻取后芯样的长度及加工后长度 其尺寸差应在0 25mm内 测量精确至0 1mm e 芯样在试验前需进行调湿 一般应在标养室养护24h 试验时从养护室取出试件用湿布覆盖 避免其湿度变化 8 f 在试件中部划出劈裂面位置线 两条母线应位于同一轴向平面内 两条线末端在试件的端面上的连线应通过圆心的直径 试验时试件对中 压力机压板与夹具垫条接近时压力加到5kN时抽取夹具测杆 g 当混凝土强度等级 C30时 加荷速度为 0 02 0 05 MPa S 当混凝土强度等级 C30且 C60时 加荷速度为 0 05 0 08 MPa S 当混凝土强度等级 C60时 加荷速度为 0 08 0 10 MPa S h 3个试件测值的算术平均值为测定值 如3个试件中最大值或最小值中有一个与中间值的差值超过中间值的15 时 则取中间值为测定值 如有两个测值与中间值均超过上述规定值时 则该组试验结果无效 二 砂浆砂浆试验方法看JGJ T70 2009 建筑砂浆试验方法 9 三 混凝土配合比设计1 桥涵配合比设计设计依据 JGJ55 2000 混凝土配合比设计规程 CJJ2 2008 城市桥梁工程施工与质量验收规范 2 市政道路混凝土面层配合比设计设计依据 CJJ1 2008 城镇道路工程施工与质量验收规范 参考JTGF030 2003 公路水泥混凝土路面施工技术规范 10 混凝土路面配合比设计 1 原材料 水泥 粗细集料 外加剂 2 混凝土配合比设计应符合的规定a 混凝土弯拉强度 符合的要求b 不同摊铺方式混凝土最佳工作性和最大用水量c 混凝土耐久性需符合的要求d 外加剂的使用需符合的要求e 配合比参数的计算f 真空脱水工艺对配合比的要求 11 集料 岩石 12 概述 1 术语1 集料 骨料 在混合料中起骨架和填充作用的粒料 包括碎石 砾石 机制砂 石屑 砂等 2 粗集料 在沥青混合料中 粗集料是指粒径大于2 36 的碎石 破碎砾石 筛选砾石和矿渣等 在水泥混凝土中 粗集料是指粒径大于4 75 的碎石 砾石和破碎砾石 3 细集料 在沥青混合料中 细集料是指粒径小于2 36 的天然砂 人工砂 包括机制砂 及石屑 在水泥混凝土中 细集料是指粒径小于4 75 的天然砂 人工砂 4 天然砂 由自然风化 水流冲刷 堆积形成的 粒径小于4 75 的岩石颗粒 按生存环境分河砂 海砂 山砂等 13 5 人工砂 经人为加工处理得到的符合规格要求的细集料 通常指石料加工过程中采取真空抽吸等方法除去大部分土和细粉 或将石屑水洗得到的洁净的细集料 从广义上分类 机制砂 矿渣砂和煅烧砂都属于人工砂 6 机制砂 由碎石及砾石经制砂机反复破碎加工至粒径小于2 36 的人工砂 7 石屑 采石场加工碎石时通过最小筛孔 通常为2 36 或4 75 的筛下部分 8 混合砂 由天然砂 人工砂 机制砂或石屑等按一定比例混合形成的细集料的统称 9 填料 在沥青混合料中起填充作用的粒径小于0 075 的矿物质粉末 通常是石灰岩等碱性料加工磨细得到的矿粉 水泥 消石灰 粉煤灰等矿物质有时也可作为填料使用 14 10 矿粉 由石灰岩等碱性石料经磨细加工得到的 在沥青混合料中起填料作用的以碳酸钙为主要成分的矿物质粉末 11 堆积密度 单位体积 含物质颗粒固体及其闭口 开口孔隙体积及颗粒问空隙体积 物质颗粒的质量 有干堆积密度及湿堆积密度之分 12 表观密度 单位体积 含材料的实体矿物成分及闭口孔隙体积 物质颗粒的干质量 13 毛体积密度 单位体积 含材料的实体矿物成分及其闭口孔隙 开口孔隙等颗粒表面轮廓线所包围的毛体积 物质颗粒的干质量 15 16 图中 m 集料的总质量 g M0 集料中矿质实体质量 g Ms 集料中孔隙及空隙部分的质量 g V 集料的总体积 cm Vs 集料中矿质实体的体积 cm Vn 集料中闭口孔隙的体积 cm Vi 集料中开口孔隙的体积 cm Vv 集料中空隙的体积 cm V0 集料中孔隙的体积 cm 14 集料最大粒径 指集料的100 都要求通过的最小的标准筛筛孔尺寸 15 集料的公称最大粒径 指集料可能全部通过或允许有少量不通过 一般容许筛余不超过1O 的最小标准筛筛孔尺寸 通常比集料最大粒径小一个粒级 17 集料和岩石的技术要求和试验方法1 集料的技术性能和技术要求 结合砼 水稳层配合比来说 2 集料的试验方法1 粗集料粗集料取样法粗集料及集料混合料的筛分试验含土粗集料筛分试验粗集料密度及吸水率试验 网篮法 18 粗集料含水率试验粗集料吸水率试验粗集料密度及吸水率试验粗集料堆积密度及空隙率试验粗集料含泥量及泥块含量试验粗集料针片状颗粒含量试验粗集料压碎值试验粗集料磨耗试验 洛杉矶法 19 粗集料软弱颗粒试验粗集料磨光值试验2 细集料细集料筛分试验细集料表观密度试验 容量瓶法 细集料密度及吸水率试验细集料堆积密度及紧装密度试验细集料含水率试验细集料含泥量试验 筛洗法 细集料砂当量试验 20 细集料泥块含量试验细集料云母含量试验细集料轻物质含量试验细集料三氧化硫含量试验细集料含水率快速试验细集料棱角性试验细集料亚甲蓝试验细集料压碎指标试验3 矿粉 21 矿粉筛分试验矿粉密度试验矿粉亲水系数试验矿粉塑性指数试验矿粉加热安定性试验4 岩石岩石学简易鉴定含水率试验密度试验毛体积密度试验吸水性试验单轴抗压强度试验 22 石材试样取样的注意事项 随机抽取几块岩石 用钻石机在岩石上钻取 50mm 长度大于50mm的圆柱体 圆柱体再切割为50mm的长度 或用切割机在岩石上切取边长为50mm的立方体 切割的数量和代表批量应根据岩石所使用的部位而定 当岩石用作砌体时 需6块圆柱体或立方体试件为一组 当岩石用作饰面时 除需5块圆柱体或立方体为一组作抗压试验 同时还须切取5块试件为一组按下列规定作抗折试验 1试件厚度 H 可按实际情况确定 2试件尺寸 当试样厚度 H 68mm时 宽度为100mm 当试样厚度 68mm时 宽度为1 5H 试样长度为10 H 50mm 3试件尺寸允许偏差 长度尺寸偏差 1mm 宽度 厚度尺寸偏差 0 3mm 23 集料 岩石试验方法介绍适用范围仪器设备试验准备试验步骤计算结果整理条文说明 24 矿质混合料的组成设计 概述矿质混合料颗粒级配应满足的基本要求 1 最小空隙率 即使不同粒径的各级矿质集料按一定的比例搭配后 应有最大密实度 2 最大磨擦力 各级矿质集料在进行比例搭配时 应使各级集料排列紧密 形成一个多级空间骨架结构 且具有最大的摩擦力 矿质混合料组成设计内容 1 级配理论和级配范围的确定2 基本组成的设计方法 25 一 矿质混合料的级配理论 一 级配类型1 连续级配是采用标准筛对某一混合料进行筛分试验 所得级配曲线平顺圆滑 具有连续性 2 间断级配是在矿质混合料中剔徐其中一个分级或几个分级而形成的不连续的混合料 26 二 级配理论 最大密实度曲线理论 连续级配 粒子干涉理论 连续 间断级配1 富勒理论2 泰波理论通常取n 0 3 0 6 27 3 我国简化公式一般取i 0 7 0 8x为级数当d D时 x 1当d 1 2D时 x 2当d 1 4D时 x 34 魏矛斯粒子干涉理论 28 二 级配曲线范围的绘制 必须采用半对数坐标即横坐标用对数坐标建立对数坐标的方法 1 确定横坐标长度S2 确定横坐标对数间距系数K3 确定各颗粒在横坐标上距最小粒径的位置Sx 29 三 矿质混合料的组成设计方法设计依据 各种集料的筛分结果 按规范要求的级配范围即标准级配1 试算法目前工程单位用的较多的是图解法 2 图解法又称修正平衡而积法 是目前工程单位用的较多的一种方法 步骤 绘制级配曲线图 确定各种集料的用量比例 两线相叠 两线相接 两线相离 校核及调整 30 31 32 水稳层试验和配合比设计 33 一 公路工程无机结合料稳定材料试验 1 术语细粒土中粒土粗粒土 34 2 原材料试验含水量试验水泥或石灰稳定材料中水泥或石灰剂量测定方法3 无机结合料稳定材料的取样 成型 养生试验取样方法击实试验试件制作方法 圆柱形 养生试验4 无机结合料稳定材料的物理 力学试验无侧限抗压强度试验干缩试验冻融试验渗水试验抗冲刷试验 35 5 无机结合料稳定材料试验方法介绍适用范围仪器设备试验准备试验步骤计算结果整理条文说明 36 通过混合料的级配优化可以有效提高混合料的力学性能 试验表明 当混合料中4 75mm以上的粗集料含量为55 65 之间时 混合料具有最佳的力学状态 其最大干密度较高 最佳含水量较低 同时强度和模量较高 同时 在这种条件下 混合料具有较低的干缩系数和干缩应变 为减少这种路面结构的反射裂缝创造有利条件 37 关于养生时间干缩 温缩 无侧限抗压强度 7天 弯拉强度 模量 疲劳 水泥类90天 石灰类180天 冲刷 水泥类28天 石灰类90天 冻融 28天 180天 试件成型后的养生方法 养生龄期对半刚性基层材料抗冲刷性能影响很大 养生时间太短 试件强度不足就容易被冲散 养生时间太长 试件的强度太高 冲刷量很小 不同类型材料的试验结果的差别太小 38 二 无机结合料稳定类混合料性能 配合比设计1 无机结合料稳定类混合料性能无机结合料稳定土 在粉碎的或原来松散的土 包括各种粗 中 细粒土 中 掺入足量的无机结合料 如石灰 水泥 及水 经拌和 压实及养生后得到的混合料 具有一定的强度和稳定性 在广义上统称为无机结合料稳定类混合料 路面基层材料的类型粒料类 级配型集料 填隙碎石结合料稳定类 有机结合料 沥青无机结合料 水泥 石灰 工业废渣 无机结合料石灰稳定类水泥稳定类水泥石灰稳定类石灰工业废渣稳定类 39 混合料矿质碎 砾 石 或工业废渣等细粒土 中粒土 粗粒土 结合料稳定类技术特性优点 整体性强 承载能力大 较为经济强度和刚度介于刚性混凝土和柔性粒料材料之间缺点 耐久性差 平整度低 易产生干缩裂缝 起尘等 40 石灰稳定土石灰稳定土的强度1 强度形成机理 石灰与细粒土离子交换反应 石灰中Ca OH 土中Na K 交换 减薄吸附水膜 土粒聚凝 易于压实石灰硬化 胶结作用CaCO3 CO2 CaO 生石灰 CaO H2O Ca OH 2 消石灰 Ca OH 2 结晶硬化碳酸化硬化 CO2 Ca OH 2 CaCO3 41 火山灰反应 又称二次反应 1 反应条件 具有活性物质 活性SiO2和活性Al2O3 具有活性激发剂 激发活性材料潜在活性的物质Ca OH 2溶液 碱性激发剂 CaSO4 2H2O溶液 硫酸盐激发剂 2 反应机理SiO2 Ca OH 2 H2O CaOSiO2 mH2O不定型水化硅酸钙 凝胶 Al2O3 Ca OH 2 H2O CaOAl2O3 nH2O不定型水化铝酸钙 凝胶 Al2O3 CaSO4 2H2O 水化硫铝酸钙 钙矾石 42 机械压实 颗粒靠拢 形成紧密稳定结构总结 初期 离子交换压实作用中 后期 氢氧化钙的结晶和碳酸化反应火山灰反应2 石灰稳定土强度的影响因素石灰的质量与剂量 土质 养生条件与龄期 石灰 质量 活性 f CaO含量 细度 剂量 土 粘土矿物成分 Al2O3 SiO2 比表面积 塑性指数IP 集料 43 含水量 石灰消解 火山灰反应最佳含水量 压实 养生条件 温度 湿度 龄期 时间在适宜的含水量下压实 可以取得最佳的压实效果最大干密度 最佳含水量 压实功 最佳含水量 最大密实度 细料含量 最佳含水量 最大密实度 石灰剂量 最佳含水量 最大密实度 44 收缩特征及其影响因素1 温缩 因温度变化而造成的收缩 新生凝胶矿物 热胀冷缩程度大2 干缩 因含水量变化而造成的收缩 新生凝胶矿物 产生干缩的主要因素 收缩程度 石灰土 悬浮式粒料 密实式粒料 改善措施 选择材料 控制含水量 施工压实 养生条件耐久性 收缩裂缝 水稳定性 软化 冲刷 抗冻性 45 一 石灰稳定土类基层原材料石灰 宜用1 3级新灰生石灰 磨细生石灰 土 塑性指数范围宜为10 15有机质含量不得超过10 级配砾石 砂石等材料最大粒径不宜大于分层厚度的60 且不应大于10cm水 满足JGJ63 混凝土用水标准 二 配合比设计应符合下列规定每种土应按照5种石灰掺量进行试配石灰土 石灰剂量 石灰质量 干土质量石灰集料 石灰 土 碎石 或砂砾 确定混合料的最大干密度 max和最佳含水量 0 46 按规定的压实度 分别计算不同石灰剂量的试块应有的干密度强度试验的平行试验最少试件数量按相应规范要求试件应在规定温度下制作和养护 进行无侧限抗压强度试验石灰剂量应根据设计要求强度值选用 试件试验结果的平均抗压强度应符合规范要求实际采用的石灰剂量应比室内试验确定的剂量增加0 5 1 0 47 步骤1 确定石灰土的最佳含水量和最大干密度 石灰剂量范围的确定 石灰土的击实试验 48 击实试验及强度检验结果 注 括号中数据为内插值试件计算干密度 max 压实度 49 步骤2 强度检验 试件计算干密度 max 压实度 现场干密度 最大干密度 抗压强度试验 试件成型 试件养生 抗压强度表 计算强度特征参数步骤3 确定石灰剂量 计算石灰土的配制强度 绘制强度与石灰剂量关系试验 50 石灰剂量与试件7d抗压强度的关系曲线 51 水泥稳定土分类水泥土 水泥稳定砂性土 粉性土和粘性土水泥砂 水泥稳定砂水泥稳定碎石 水泥稳定砂砾 水泥稳定级配碎石 未筛分碎石 砂砾等 52 1 水泥稳定土的强度特征及其影响因素 强度形成机理主要取决于水泥水化硬化 离子交换和火山灰反应过程 水泥水化产物水化硅酸钙等系列水化物 在土粒的孔隙中形成骨架 水化产物氢氧化钙中的钙离子与土中的钠 钾离子进行吸附交换 降低粘性土的亲水性和塑性 使分散土粒形成较大的土团 链条结构 形成稳定的结构 组成材料对强度的影响影响水泥稳定土强度的主要因素 水泥剂量 土质 集料颗粒组成等 53 强度随水泥剂量的增加而增长 然而剂量过高 虽然强度高 但收缩性增加 且在经济上不甚合理 除有机质土或硫酸盐含量较高的土外 各种土都可以用水泥稳定 但效果不同 其中稳定粉土质粘土的强度最高 而稳定重粘土的强度最低 为了改善水泥在粘性土中的硬化条件 提高稳定效果 可以在水泥土中掺加少量添加剂 石灰使是最常用的添加剂之一 在用水泥稳定之前 先掺入石灰 使之与土粒进行离子交换和化学反应 为水泥的水化和硬化提供条件 加速水泥硬化过程 称之为粘性土 砂化 54 改善级配可以明显增加水泥稳定集料的强度 环境因素对强度的影响养