第3章水泥混凝土与砂浆

1、第3章 水泥混凝土和砂浆了解水泥混凝土和砂浆的分类；掌握水泥混凝土的技术性质（工作性、强度、耐久性、变形性能）和评价指标；掌握水泥混凝土性质的主要检测方法；掌握普通水泥混凝土的配合比设计方法；了解建筑砂浆的技术性质和组成设计。3.1 普通水泥混凝土的技术性质3.1.1定义及分类1）定义胶结材和被胶结材复合而成的人造石。胶结材为水泥时称水泥混凝土。2）分类（1）表观密度：重混凝土2600kg/m3，普通混凝土2000-2600 kg/m3，轻混凝土2000 kg/m3（2）施工工艺：泵送混凝土，自密实混凝土，碾压混凝土，喷射混凝土等（3）使用功能：结构混凝土，道路混凝土，水工混凝土等（4）和易性

2、：干硬性混凝土，塑性混凝土，流动性混凝土，大流动性混凝土等3）性能技术性质：和易性、强度、变形性、耐久性优点：来源丰富、施工方便、性能可设计、抗压强度高、耐久性好、与钢筋协调性好缺点：自重大、抗拉强度低、抗裂性差、收缩变形大 3.1.2混凝土拌合物的和易性1）含义在一定施工条件下，混凝土拌合物获得均匀、密实、质量优良混凝土的施工难易程度，也称工作性。通常用行流动性、粘聚性、保水性进表征。流动性依靠自动或振动作用下克服内部阻力产生流动变形的性能。粘聚性拌和物各组成材料在运输和浇筑过程中不发生分层、离析，而保持整体均匀的性能。保水性拌和物保持内部水分，施工过程不至于发生严重泌水的性能。一般情况，流

3、动性越大，粘聚性和保水性越差，互为矛盾。2）测试方法目前尚无全面测试方法简易法：坍落度与坍落扩展度法、维勃稠度法（附：测定流动性，辅以其他直观观察或经验综合评定）3）坍落度与坍落扩展度法适用范围：Dmax40mm，坍落度10mm试验过程：准备工作湿润和固定坍落度筒。装拌合物分3层先后装料入筒，每层沿螺旋方向由外及里用捣棒插捣25次。坍落度测试5-10s垂直提筒，150s完成所有过程。测量筒高与坍落后拌合物顶部距离，即为坍落度。（附：如出现崩塌或一边剪切需重做，如同样则表示和易性不好。）观察粘聚性及保水性捣棒轻敲一侧缓慢下沉，粘聚性良好。稀浆从底部流出，保水性不好。坍落扩展度测试坍落度220mm

4、时，测量扩展后最大和最小直径，取平均值（附：两者差值50mm）坍落度S分级：低塑性10-40；塑性50-90；流动性100-150；大流动性160以上（附：单位mm）4）维勃稠度法适用范围：Dmax40mm，维勃稠度5-30s试验过程：准备工作湿润和固定维勃稠度仪。装拌合物分3层先后装料入筒，每层沿螺旋方向由外及里用捣棒插捣25次。维勃稠度测试提起坍落度筒，放置透明圆盘，记录振动开始至水泥浆刚刚布满圆盘底面经历时间，即为维勃稠度。维勃稠度t分级：半干硬5-10，干硬11-20，特干硬21-30，超干硬31（附：单位s）和易性选择依据：构件形状及截面尺寸、配筋疏密、输送方式及施工振捣方法、气候条

5、件等。5）影响因素（1）水泥浆数量填充空隙，形成润滑层。数量越多，流动性越好；过少粘聚性变差、过多粘聚性和保水性越差（流浆和泌水）。（附：以W/C恒定为前提）（2）水泥浆稠度取决于W/C、水泥品种和细度。W/C较小，浆体较稠流动性差；W/C较大，浆体较稀粘聚性和保水性差（离析和泌水）（附：以水泥浆数量恒定为前提）水泥品种不同，需水量不同、稠度不同。（附：当W/C一定时）粉煤灰水泥硅酸盐水泥、普通水泥矿渣水泥（流动性大，但粘聚性、保水性差）火山灰水泥（流动性差，但粘聚性和保水性好）水泥细度越大，粘聚性和保水性越好。（3）集料特性影响空隙和总表面积。表面光滑，圆形颗粒，Dmax较大，级配良好，流动

6、性较好；砂率较小砂浆不足、砂率较大水泥浆不足，流动性均较差。（4）用水量W越大，流动性越好（附：集料品种及比例一定时）（5）时间t越长，流动性越差。（6）温度、湿度T越高、RH越小，流动性越小。（7）外加剂引入减水剂、引气剂，流动性增加3.1.3水泥混凝土的强度1）抗压强度（1）立方体抗压强度标准试样制作方法（标准尺寸150mm立方体，振动或人工捣实）、标准养护（205带模养护24h，202、RH95%脱模养护或202不流动的Ca(OH)2饱和溶液）、规定龄期（28d）、标准测试方法获得的强度。试验方法：GB50081-2002抗压强度试验试验过程：试件制作取样或拌料，选择成型方法（S70mm

7、人工捣实，两层装料逐层插捣，S70mm振动成型，一次装料振动出浆），标准尺寸150mm立方体，抹平。试件养护表面覆盖，205带模养护24h，202、RH95%脱模养护（或202不流动的Ca(OH)2饱和溶液）至规定龄期28d。抗压强度测试使用压力试验机进行单轴加载抗压试验。试件用湿布覆盖，非成型面加载，加载速率0.3-0.8MPa/S。结果确定计算和确定立方体抗压强度。立方体抗压强度计算：确定方法：取；当最大值或最小值超过中间值15%，取中间值；当最大值与最小值同时超过中间值15%，试验结果无效。强度换算C60：使用非标准尺寸100mm或200mm时，尺寸换算系数分别取0.95和1.05。C6

8、0：非标准尺寸换算系数试验确定。（2）立方体抗压强度标准值具有95%保证率的立方体抗压强度，划分混凝土强度等级的依据。表示方法：C+立方体抗压强度标准值fcu,k。例如：混凝土强度等级C30混凝土强度等级：C15，C20，C25，C30，C80共14个（附：C15-C80，间隔5）（3）轴心抗压强度略2）抗折强度（抗弯拉强度）标准试样成型方法（标准尺寸150150550棱柱体，振动或人工捣实）、标准养护、规定龄期（28d）、标准测试方法获得的强度。路面及机场道面结构设计指标。试验方法：GB50081-2002抗折强度试验试验过程：试件制作取样或拌料，选择成型方法（S70mm人工捣实，两层装料逐

9、层插捣，S70mm振动成型，一次装料振动出浆），标准尺寸150150550棱柱体，抹平。试件养护表面覆盖，205带模养护24h，202、RH95%脱模养护（或202不流动的Ca(OH)2饱和溶液）至规定龄期28d。抗压强度测试使用抗折试验机进行三分点加载抗折试验。试件用湿布覆盖，非成型面加载，加载速率0.02-0.1MPa/S。结果确定计算和确定抗折强度。抗折强度计算：，其中l为支座间距450mm，b、h为截面宽度和高度150mm。确定方法：取；当一个断面位于集中荷载之外且剩余2个差值15%较小值，取；当一个断面位于集中荷载之外且剩余2个差值15%较小值，或二个断裂面位于集中荷载之外，试验结果

10、无效。强度换算C60：使用非标准尺寸100100400时，尺寸换算系数取0.85。C60：非标准尺寸换算系数试验确定。3）抗拉强度 略4）疲劳强度 略5）影响因素（1）水泥强度、W/C水灰比定则： （附：混凝土立方体抗压强度）（2）集料特性填充、骨架作用。表面粗糙、洁净，圆形颗粒，Dmax较小，混凝土强度较高。（3）搅拌、成型工艺影响均匀、密实。采用机械搅拌、密实，高速高频时，强度较高。（4）养护条件和龄期影响水化进程。温度较高、湿度较大，龄期越长，强度越高。（5）试验条件试件形状、尺寸，制作和养护条件，加载方法。6）强度检验评定（1）评定对象：检验批（强度等级相同，龄期相同，以及生产条件、配

11、合比相同的若干组）（附：混凝土非匀质性、生产试验过程的随机误差，均可能导致混凝土强度波动）（2）评定方法：统计方法、非统计方法（附：GB/T50107-2010混凝土强度检验评定标准） （3）统计法标准差已知适用于连续生产、生产条件长时间保持一致、且混凝土强度变异性保持稳定。检验批：连续3组评定方法：、（附：当2.5MPa时取2.5MPa）并且，（C20时）或（C20时）其中，同一检验批的混凝土强度平均值；n前一检验期样本容量，n45。标准差未知适用于生产条件不能保持一致、且混凝土强度变异性波动较大。检验批：10组评定方法：，（附：当2.5MPa时取2.5MPa）其中，、合格评定系数，查表取值

12、；n本检验期样本容量。试件组数n10141519201.151.050.950.900.85（4）非统计法适用范围：小批量或零星生产的混凝土。检验批：10组评定方法：，（其中、合格评定系数，查表取值）强度等级C60C601.151.100.953.1.4水泥混凝土的耐久性3.1.5水泥混凝土的变形性能 略3.2 普通水泥混凝土的配合比设计3.2.1基本概念1）表示方法绝对用量水泥：砂：石：水=416：574：1220：190，kg/m3相对用量水泥：砂：石=1：1.38:2.93，W/C=0.462）设计要求满足和易性、强度、耐久性、经济性要求。3.2.2原材料的选择和检测1）水泥选择：品种（

13、根据施工和环境特点）、强度等级（随混凝土强度等级增加而增加）检测：水泥技术性质（化学、碱含量、物理性质）2）粗集料选择：品种、强度、最大粒径（Dmin1/4断面尺寸，Dmin3/4钢筋净距）、级配、含泥量及泥块含量、颗粒形状（针、片状颗粒含量）、表观密度、松散堆积密度、坚固性检测：粗集料技术性质（物理性质、力学性质、耐久性）3）细集料选择：品种、级配、含泥量及泥块含量、坚固性、表观密度、堆积密度检测：细集料技术性质（物理性质、力学性质、耐久性）4）其它略3.2.3初步配合比计算1）确定配制强度其中，标准差，由n25组统计资料确定（C20、C25混凝土2.5MPa时取2.5MPa，C30混凝土3

14、.0MPa时取3.0MPa）；或查表取值。强度等级C20C20C35C35标准差取值/MPa4.05.06.02）确定单方用水量 查表取值（W/C=0.40.8）和易性、粗集料品种、粗集料Dmax3）确定水灰比W/C（1）计算W/C，（附：混凝土强度等级C60）其中：、回归系数，查表取值；水泥28d实测强度，或=11.13（水泥强度等级）集料品种碎石卵石0.460.480.070.33（2）耐久性校核取计算值W/C、规范最大值二者较小值。4）确定水泥用量（1）计算（2）耐久性校核取计算值、规范最小值二者较大值。5）确定砂率 查表取值（W/C=0.40.8）W/C、粗集料品种、Dmax6）确定砂、石用量、（1）假设密度法，其中：湿表观密度，取值2350-2450kg/m3。（2）体积法，其中：气体体积分数，未掺引气剂时取1。初步配合比：水泥：砂：石：水=：3.2.4基准配合比调整1）拌料 拌合数量、拌和方法2）和易性检测和调整和易性满足：无需调整。和易性不满足：增加水泥浆或调整砂率基准配合比：水泥：砂：石：水=：3.2.5试验室配合比确定1）成型试件、测试强度3个配合比：，0.05，测试fcc,282）选定适宜的W/C 绘制fcc,28W/C曲线，选定对应fcu,0的W/C3)确定水、水泥、砂、石用量以为基础，结合成型试件时和易性调整确定；以选定的W/