土木工程材料5PPT课件

1、1 普通混凝土的组成材料 混凝土拌合物的和易性 混凝土的强度 混凝土的变形性能 混凝土的耐久性混凝土质量波动与混凝土配制强度本章内容普通混凝土配合比设计混凝土的质量控制粉煤灰混凝土轻骨料混凝土其他品种混凝土 思考题第1页/共109页2 混凝土是由胶凝材料、粗骨料、细骨料和水(或不加水)按适当的比例配合、拌合制成混合物，经一定时间后硬化而成的人造石材。混凝土常简写为“砼”。水泥混凝土经过170多年的发展，已演变成了有多个品种的土木工程材料，混凝土通常从以下几个方面分类： 按所用胶凝材料可分为水泥混凝土、沥青混凝土、水玻璃混凝土、聚合物混凝土、聚合物水泥混凝土、石膏混凝土和硅酸盐混凝土等几种。 第

2、2页/共109页3按干表观密度分为三类：重混凝土，其干表观密度大于2 600kg/m3，采用重骨料和水泥配制而成，主要用于防辐射工程，又称为防辐射混凝土；普通混凝土，其干表观密度为2 0002 500 kg/m3，一般多在2 400 kg/m3左右，用水泥、水与普通砂、石配制而成，是目前土木工程中应用最多的混凝土，广泛用于工业与民用建筑、道路与桥梁、海工与大坝、军事工程等工程，主要用作承重结构材料，目前全世界普通混凝土年用量达40多亿m3，我国年用量在15亿m3以上；轻混凝土，其干表观密度小于1 950 kg/m3，包括轻骨料混凝土、大孔混凝土和多孔混凝土，可用作承重结构、保温结构和承重兼保温

3、结构。 第3页/共109页4按施工工艺可分为泵送混凝土、预拌混凝土(商品混凝土)、喷射混凝土、真空脱水混凝土、自密实混凝土、堆石混凝土、压力灌浆混凝土(预填骨料混凝土)、造壳混凝土(裹砂混凝土)、离心混凝土、挤压混凝土、真空吸水混凝土、热拌混凝土和太阳能养护混凝土等多种。按用途可分为结构混凝土、防水混凝土、防辐射混凝土、耐酸混凝土、装饰混凝土、耐热混凝土、大体积混凝土、膨胀混凝土、道路混凝土和水下不分散混凝土等多种。 按掺合料可分为：粉煤灰混凝土、硅灰混凝土、碱矿渣混凝土和纤维混凝土等多种。第4页/共109页5按抗压强度(fcu)大小可分为低强混凝土(fcu 30MPa)、中强混凝土(fcu

4、=3060MPa)、高强混凝土(fcu60MPa)和超高强混凝土(fcu100MPa)等。按每立方米中的水泥用量(C)分为贫混凝土(C170kg)和富混凝土(C230kg)。 本章讲述的混凝土，如无特别说明，均指普通混凝土。 普通混凝土与钢材、木材等常用土木工程材料相比有许多优点：原材料丰富，造价低廉，可以就地取材；可根据混凝土的用途来配制不同性质的混凝土；凝结前有良好的可塑性，可利用模板浇灌成任何形状及尺寸的构件或结构物；与钢筋有较高的握裹力，混凝土与钢筋的线膨胀系数基本相同，两者复合后能很好地共同工作等。 第5页/共109页6普通混凝土也存在一些缺点：抗拉强度低，一般为抗压强度的 ，易产生

5、裂缝，受拉时易产生脆性破坏；自重大，比强度小，不利于建筑物(构筑物)向高层、大跨度方向发展；耐久性不够，在自然环境、使用环境及内部因素作用下，混凝土的工作性能易发生劣化，硬化较慢，生产周期长，在自然条件下养护的混凝土预制构件，一般要养护714d方可投入使用。110120第6页/共109页 5.1.1 5.1.1 水泥 1. 1.品种五大品种水泥、特种水泥 2. 2.强度等级原则：高对高，低对低 ( (约为混凝土强度等级的1.01.01.51.5倍) ) 3. 3.检测指标细度、凝结时间、安定性、强度 4.4.用量混凝土配合比设计计算确定 5.1 普通砼的组成材料第7页/共109页8常用水泥混凝

6、土的选用参考表水泥品种水泥品种使用部位及环境使用部位及环境硅酸盐硅酸盐水泥水泥普通普通水泥水泥矿渣矿渣水泥水泥火山灰火山灰水泥水泥粉煤灰粉煤灰水泥水泥工工程程特特点点1.1.厚大体积混凝土厚大体积混凝土2.2.快硬混凝土快硬混凝土3.3.高强（高于高强（高于C40C40）混凝土）混凝土4.4.有抗渗要求的混凝土有抗渗要求的混凝土5.5.耐磨混凝土耐磨混凝土环环境境条条件件1.1.在普通气候环境中混凝土在普通气候环境中混凝土2.2.在干躁环境中混凝土在干躁环境中混凝土3.3.在高湿度环境中或永远在水下混凝土在高湿度环境中或永远在水下混凝土4.4.在严寒地区的露天混凝土，寒冷地区在严寒地区的露天混

7、凝土，寒冷地区处在水位升降范围内的混凝土处在水位升降范围内的混凝土5.5.严寒地区在水位升降范围内的混凝土严寒地区在水位升降范围内的混凝土注：号表示优先选用；表示可以使用；表示不得使用。第8页/共109页 5.1.2 5.1.2 集料( (骨料) ) 1.粗集料（1）强度（2）坚固性（3）级配（4）最大粒径的选择（5）表面特征和形状 （6）有害杂质的含量（7）碱活性检验2.细集料（1）级配和细度模数（2）有害杂质的含量 1）含泥量和泥块含量 2）云母含量 3）轻物质含量 4）有机质含量 5）硫化物和硫酸盐含量还需要测定表观密度第9页/共109页1.1.拌和用水水质不纯最常见的危害 影响混凝土的

8、和易性和凝结； 有损于混凝土强度发展； 降低混凝土耐久性, ,加快钢筋腐蚀, ,导致预应力钢筋脆断； 使混凝土表面出现污斑等。2.2.为保证混凝土的质量和耐久性，必须使用合格水。水的分类：饮用水、地表水、地下水、海水以及经适当处理 或处置后的工业废水。 要求：能饮用的水均能用于制备砼。5.1.3 砼拌和用水第10页/共109页 1.1.外加剂的定义 在拌制砼过程中掺入能改善砼性能的物质，一般掺量 不大于水泥质量的5%5%。（砼第五组分） 2.2.功能: : （1 1）改善流变性能（减水剂、引气剂、泵送剂、保水剂、 灌浆剂等） （2 2）调节凝结时间 硬化性能（缓凝剂、早强剂、速凝剂等） （3

9、3）改善耐久性（引气剂、阻锈剂、防水剂等） （4 4）改善其他性能（加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、 碱- -集料反应抑制剂等） 3.3.掺加方法：先掺法、后掺法、同掺法。5.1.4 砼外加剂第11页/共109页 4.4.常用外加剂 （1 1）减水剂 1 1）技术经济效益 工作性、水泥用量不变，可以减少用水量，提高 混凝土强度 用水量、水泥用量不变, ,可增大混凝土的流变性 工作性、强度不变, ,可节约水泥用量第12页/共109页 2 2）减水剂的种类 木质素磺酸盐类 聚烷基芳族磺酸盐类 三氯氰氨胶甲醛树脂磺酸盐类 3 3）注意 掺量为水泥量的0.5%0.5%1.0%1.0%，减水率为10%1

10、0%27%27%； 28 28d d强度提高30%30%50%50%； 当水泥用量相同和强度相近时，可使塑性混凝土的 坍落度增加150150mmmm以上。 适用于蒸养混凝土、高强混凝主、早强混凝土及 流态混凝土。第13页/共109页 1 1）机理：引气剂为憎水性表面活性物质，能降低水泥- -水- -空气的界面能， 而且由于它的定向排列，形成单分子吸附膜提高泡膜的强度，并 使气泡排开水分而吸着固相粒子表面，因而能使搅拌过程混进的 空气形成微小而稳定的气泡、均匀分布于混凝土中。2 2）常用种类：有松香热聚物、烷基磺酸钠和烷基苯碳酸钠等阴离子表面活 性剂。3 3）适宜掺加量：为水泥用量的0.005%

11、0.005%0.01%,0.01%,混凝土中含气量为3%3%6%6%4 4）作用：由于气泡的存在，可改善新拌混凝土的和易性；减少泌水和离析 对硬化后的混凝土，由于气泡彼此隔离，切断毛细孔通道，使 水分不易渗入。又可缓冲其结冰膨胀的作用，因而提高混凝土 的抗冻性、抗渗性和抗蚀性。5 5）缺点：由于气泡的存在，混凝土强度有些降低。（2）引气剂第14页/共109页 1 1）机理 早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂。早强剂对水泥中的硅酸三钙和硅酸二钙等矿物的水化有催化作用，能加速水泥的水化和硬化，而具有早强的作用。2 2）种类 通常采用复合早强剂，可以获得更为有效的早强作用。 常用的早强剂有三类：

12、无机盐类、有机盐类和有机复合早强剂。3 3）作用 掺加三乙醇胺复合早强剂能提高砼的早期强度（2 2d d强度）40%40%以上，使砼达到2828d d强度的养护时间缩短1/21/2。常用于混凝土快速低温施工。（3）早强剂第15页/共109页 1 1）机理 缓凝剂是能延缓混凝土的凝结时间，对混凝土后期物理力学性能无 不利影响的外加剂。缓凝剂能延缓水泥凝结时间，是因为在水泥及其水 化物表面上的吸附作用，或与水泥反应生成不溶层而达到缓凝的效果。 2 2）常用缓凝剂的种类 羟基羧酸盐 如酒石酸、酒石酸甲纳、柠檬酸、水杨酸等。 多羟基碳水化合物 如糖蜜、含氧有机酸、多元醇等。 无机化合物 如NaNa3

13、3POPO4 4、NaNa2 2B B4 4O O7 7、NaNa2 2SOSO4 4等。3 3）应用 缓凝剂用于桥梁大体积混凝土工程，可延缓混凝土的凝结时间， 保持工作性，延长放热时间，消除或减少裂缝，保证结构整体性。（4） 缓凝剂第16页/共109页最常用的两大种粉煤灰硅粉5.1.5 掺合料火力发电厂工业废渣生产硅铁合金或硅钢的副产品 具有很高的火山灰活性配制一般混凝土，掺量为水泥用量的 5%10%；配制高强混凝土，掺量为水泥用量的 20%30%。第17页/共109页18 5.2 5.2 混凝土拌和物的性能 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

14、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。第18页/共109页19 1.1.和易性的概念 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，包括三方面的含义。5.2.1 混凝土拌合物的和易性 流动性粘聚性保水性和易性的三个方面第19页/共109页20 2. 2.和易性测定方法 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。 主要的试验方法有：（）坍落度与坍落扩展度法； （）维勃稠度法第20页/共1

15、09页21 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(mm(精确至5 5mm)mm)。 观察：粘聚性、保水性。 全面地评价混凝土拌和物的工作性。（1）坍落度 第21页/共109页22 1.1.当混凝土拌和物的坍落度大于220220mmmm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5050mmmm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. 2.适用于骨料最大粒径不大于31.5mm31.5mm（方孔筛）、坍落度不小于1010mmmm的混凝土。注意：第22页/共109页23混凝土按坍落度的分类

16、根据坍落度不同，可将混凝土分为： 1. 1.大流动性混凝土： 坍落度大于160160mmmm； 2. 2.流动性混凝土： 坍落度为100100150150mmmm； 3. 3.塑性混凝土： 坍落度为10109090mmmm； 4. 4.干硬性混凝土： 坍落度小于1010mmmm。第23页/共109页24（2 2）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 s计，( ( 精确至1 1s )s ) 注意：适用于骨料D D不大于31.5mm3

17、1.5mm，维勃稠度在5 53030s s之间。第24页/共109页253.3.混凝土拌和物的工作性选择 依据结构物的断面尺寸、钢筋配置的疏密、 捣实的机械类型和施工方法等来选择。 一般对无筋大结构、钢筋配置稀疏易于施工 的结构，尽可能选用较小的坍落度，以节约水泥。 反之，对断面尺寸较小、形状复杂或配筋特密的 结构，则应选用较大的坍落度，可易于浇捣密实， 以保证施工质量。第25页/共109页26公路桥涵用混凝土拌和物的坍落度表项次项次结构种类结构种类坍落度坍落度1 1 桥涵基础、墩台、仰拱、挡土墙及桥涵基础、墩台、仰拱、挡土墙及大型制块等便于灌注捣实的结构大型制块等便于灌注捣实的结构0 020

18、mm20mm2 2上列桥涵墩台等工程中较不便施工处上列桥涵墩台等工程中较不便施工处101030mm30mm3 3普通配筋的钢筋混凝土结构普通配筋的钢筋混凝土结构303050mm50mm4 4钢筋较密、断面较小的钢筋混凝土结构钢筋较密、断面较小的钢筋混凝土结构（梁、柱、墙等）（梁、柱、墙等）505070mm70mm5 5 钢筋配置特密、断面高而狭小极钢筋配置特密、断面高而狭小极不便灌注捣实的特殊结构部位不便灌注捣实的特殊结构部位707090mm90mm第26页/共109页274.4.影响和易性的因素（1 1）水泥品种（2 2）集料的性质（3 3）水泥浆的数量（4 4）水泥浆的稠度（水灰比）（5

19、5）砂率（6 6）外加剂（7 7）时间和温度（外因）第27页/共109页28 5.3.1 5.3.1 混凝土的强度 1.1.立方体抗压强度和强度等级 （1 1）立方体抗压强度（fcufcu） 按照标准的制作方法制成边长为150150的正立方体试件，在标准养护条件（温度2020 2 2 ，相对湿度9595以上）下，养护至2828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。5.3 硬化后混凝土的力学性能（强度与变形）AFfcu第28页/共109页29混凝土抗压强度试验 混凝土抗压强度试模 第29页/共109页30 （2 2）立方体试件抗压强度标准值（f fcu,kcu,k）

20、 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。第30页/共109页31 （3 3）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：C30C30，表示混凝土立方体抗压强度标准值, ,f fcu,kcu,k=30MPa=30MPa。 我国现行GB50010-2002GB50010-2002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：C15C15、C20C20、C25C25、C30C30、C35C35、C40C40、C45C45、C

21、50C50、C55C55、C60C60、C65C65、C70C70、C75C75、C80C80等1414个强度等级。第31页/共109页32 2. 2.轴心抗压强度 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150150mmmm150m150m300mm300mm棱柱体作为标准试件，轴心抗压强度以f fcpcp表示，以MPaMPa计。第32页/共109页33 3. 3.劈裂抗拉强度 我国现行标准规定，采用标准试件150mm150mm立方体， 按规定的劈裂

22、抗拉试验装置测得的强度为劈裂抗拉 强度，简称为劈拉强度f ftsts 计算公式：AFAFf637. 02ts第33页/共109页34 4. 4.混凝土抗折强度( ( f fcf cf ) ) 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。 水泥混凝土的抗弯强度试验是以标准方法制备成 150150mmmm150mm150mm550mm550mm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（f fcf cf ）。 计算公式：2bhFLfcfL=450mm第34页/共109页35混凝土抗折强度试模混凝土抗折强度试验第35页/共109页361.1.原材料的因

23、素（1 1）水泥强度与水灰比5.3.2 影响混凝土强度的因素bceaWCffcu,28（2）集料的种类、质量和数量（3）外加剂和掺合料碎石：a=0.46，b=0.07卵石：a=0.48，b=0.33混凝土的强度理论（混凝土28d的抗压强度与水泥的实际强度和c/w的关系理论分析：fce一定,fcu,28与c/w成正比(与w/c成反比)。欲fcu,28 w/c c/w一定,fcu,28与fce成正比。欲fcu,28 水泥的强度等级第36页/共109页37 2. 2.生产工艺因素 （1 1）施工条件 搅拌与振捣 （2 2）养护条件（温度与湿度） （3 3）龄期（早期强度推算后期强度）第37页/共10

24、9页38 3.3.试验因素 （1 1）试件形状尺寸 （2 2）表面状态 （3 3）试件湿度 （4）加荷速度（5）支承条件（6）加载方式第38页/共109页395.3.3 5.3.3 混凝土的变形性能 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。 1.1.混凝土在非荷载作用下的变形 （1 1）化学收缩 （2 2）塑性收缩 （3 3）干湿变形 （4 4）温度变形第39页/共109页402 2、混凝土在荷载作用下的变形 （1 1）混凝土的受压变形与破坏特征 （2 2）弹性模量（初始切线模量、任意点的切线模量、 割线模量） （3 3）徐变第40页/共109页41混

25、凝土弹性模量分类示意图第41页/共109页42 5.3.4 5.3.4 混凝土的耐久性 1. 1.混凝土的抗渗性 指混凝土抵抗压力水渗透的能力。 2. 2.混凝土的抗冻性 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。第42页/共109页43 3. 3.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。 4. 4.混凝土的碳化 指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作 用，生成碳酸钙和水。第43页/共109页44 5. 5.碱- -集料反应 是指混凝土中所含的碱（NaNa2 2O O或K K2 2O O）与骨料 的活性成分（

26、活性SiOSiO2 2），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。 碱碳酸反应第44页/共109页45混凝土耐久性最大水灰比和最小水泥用量要求：环境条件环境条件 结构物类别结构物类别 最大水灰比最大水灰比 最小水泥用量最小水泥用量 / /kgkg素混素混凝土凝土钢筋钢筋混凝土混凝土预应力预应力混凝土混凝土素混素混凝土凝土钢筋钢筋混凝土混凝土预应力预应力混凝土混凝土干燥环境干燥环境正常的居住和办公用正常的居住和办公用房室内部件房室内部件不作不作规定规定0.650.650.600.6020020026

27、0260300300潮潮湿湿环环境境 无无冻冻害害1 1. .高湿度的室内部件高湿度的室内部件2 2. .室外部件室外部件3 3. .在非侵蚀性土和在非侵蚀性土和/ /或或水中的部件水中的部件0.700.700.600.600.600.60225225280280300300有有冻冻害害1 1. .经受冻害的室外部件经受冻害的室外部件2 2. .在非侵蚀性土和在非侵蚀性土和/ /或或水中且经受冻害部件水中且经受冻害部件3 3高湿度且经受冻害的室高湿度且经受冻害的室内部件内部件0.550.550.550.550.550.55250250280280300300有冻害和除冰有冻害和除冰剂的潮湿环境

28、剂的潮湿环境 经受冻害和除冰剂作用经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部件的室内和室外部件 0.500.500.500.500.500.50300300300300300300第45页/共109页46 6. 6.提高混凝土耐久性的主要措施 （1 1）合理选择水泥品种 （2 2）适当控制混凝土的水灰比及水泥用量 （3 3）选用质量良好的砂石骨料 （4 4）掺入引气剂或减水剂 （5 5）加强混凝土的施工质量控制第46页/共109页47 混凝土配合比：是指单位体积的混凝土中各组成材料的 质量比例。 确定这种数量比例关系的工作, ,称为混凝土配合比设计。 混凝土配合比的表示方法: : （1 1）绝对用量表

29、示法（单位用量表示法） （2 2）相对用量表示法5.4 普通混凝土配合比设计 52. 0:1 . 2:3 . 1:1:1000cwocgocsommmmmm180kg:1240kg:620kg:330kg:wogosocommmm5.4.1 混凝土配合比设计的基本知识第47页/共109页48 混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求: :（1 1）满足混凝土施工所要求的和易性；（2 2）满足结构设计的强度等级要求；（3 3）满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；（4 4）符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。三大性质第48页/共109页49 混凝土配合比设计基本参数 配合比设计的三参数：水

30、灰比、单位用水量、砂率。 水灰比混凝土中水与水泥的比例称为水灰比 砂子占砂石总量的百分率称为砂率 用水量是指1m3混凝土拌和物中水的 用量（kg/m3）n 单位用水量n 砂率第49页/共109页50三个步骤 5.4.2 混凝土配合比设计 1.初步配合比设计（材料全干状态）2.实验室配合比设计（材料全干状态）3.施工配合比设计（材料自然状态）第50页/共109页51（1 1）确定试配强度（f fcu,0cu,0）cebacuceafffCW0,1. 混凝土初步配合比设计计算（2）计算水灰比 （W/C）耐久性复核sffkcuocu645. 1,1.645P=95%的保证率系数S强度标准差，MPa

31、有资料时，计算； 无资料时，查表。第51页/共109页52 （3 3）选定单位用水量（w0w0）拌合物稠度卵石最大粒径 ()碎石最大粒径 ()项目指标102031.540162031.540 坍落度1030190170160150200185175165 3050200180170160210195185175 5070210190180170220205195185 7090215195185175230215205195 注： 本表用水量系采用中砂时的平均取值，采用细砂时，每立方米 混凝土用水量可增加510，采用粗砂则可减少510。 掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。第52页/共

32、109页53（4 4）计算水泥用量（c0c0）CWmmwco/0（5）选择合理的砂率值 合理砂率可通过试验、计算或查表求得。耐久性复核第53页/共109页54混凝土砂率选用表 （%）水灰比卵石最大粒径 ()碎石最大粒径 ()1020401620400.402632253124303035293427320.503035293428333338323730350.603338323731363641354033380.70364135403439394438433641 第54页/共109页55（6 6）计算粗、细骨料用量 质量法（假定表观密度法）计算公式： c0c0g0g0s0s0w0w0cp

33、cp%10000sgsosmmm砼假定密度可取24002450kg/m3 第55页/共109页56式中：c0c0每立方米混凝土的水泥用量（kgkg）； g0g0每立方米混凝土的粗骨料用量（kgkg）； s0s0每立方米混凝土的细骨料用量（kgkg）； w0w0每立方米混凝土的用水量（kgkg）； s s 砂率（）； c cP P每立方米混凝土拌合物的假定重量（kg/mkg/m3 3）第56页/共109页57 采用体积法（绝对体积法）101. 0000wwssoggccmmmm%10000gssosmmm 计算公式：第57页/共109页58式中: :c c水泥密度(kg/(kg/3 3),),可

34、取290029003100 3100 kg/kg/3 3； g g 粗骨料的表观密度（kg/kg/3 3）； s s细骨料的表观密度（kg/kg/3 3）； w w水的密度（kg/kg/3 3），可取1000 1000 kg/kg/3 3； s s砂率（）； 混凝土的含气量百分数。 在不使用引气型外加剂时，可取。 注：若各材料的密度单位取g/cmg/cm3 3，则公式表示为：)(100010Lmmmmggossowwocco第58页/共109页59（7 7）得出初步配合比 通过以上计算，得出每立方米混凝土各种材料用量， 即初步配合比计算完成。 表示为：000:1:cwocgocsowogoso

35、commmmmmmmmm或第59页/共109页60混凝土实验室配合比设计包括配合比的试配、调整与确定。按初步配合比计算实际各项材料用量，进行试拌，过程如下： （1 1）检验工作性，确定基准配合比( (工作性满足要求， 即坍落度、保水性和粘聚性均良好的配合比) ) （2 2）检验强度 （3 3）复核密度，确定试验室配合比2. 混凝土实验室配合比设计第60页/共109页61（1 1）检验工作性，确定基准配合比 按计算出的初步配合比进行试拌，以校核混凝土拌和 物的工作性（确定试拌数量）。 如试拌得出的拌和物的坍落度（或维勃稠度）不能满 足要求，或粘聚性和保水性能不好时应调整。 调整措施：保证w/cw

36、/c不变，相应调整用水量（即水泥浆 量）或砂率，直到符合要求为止。 提出供混凝土强度校核用的“基准配合比”， 表示为 m mcaca：m mwawa：m msasa：m mgaga。第61页/共109页62第62页/共109页63（2 2） 检验强度 拟定三个不同的配合比: : A A组 B B组 C C组 w/c- w/c-0.050.05( (或0.100.10) ) 基准配合比提出w/c w/c+w/c w/c+0.050.05( (或0.100.10) ) 砂率减少1% 1% 砂率增加1%1% 制作检验混凝土强度的试件时，尚应检验拌和物的坍落度 （或维勃稠度）、粘聚性、保水性及测定混凝

37、土的表观密度， 并以此结果表征该配合比的混凝土拌和物的性能。 每种配合比至少制作一组（3 3块）试件，标准养护2828d d，测定 抗压强度测试。 确定满足强度要求的配合比，表示为m mcbcb：m mwbwb：m msbsb：m mgbgb。第63页/共109页64混凝土2828d d抗压强度f fcucu，2828与C/WC/W的关系曲线fcu，28C/Wfcu，O（C/W）fcu,o注意：重新计算各材料用量， 应保持经调整的基准配合比中单位用水量不变第64页/共109页65（3 3）密度复核，确定实验室配合比 混凝土计算表观密度：tc,wbgbsbcb,mmmmccn 混凝土实测表观密度

38、n 确定校正系数：n 确定试验室配合比：cctc,wgscwbwgbgsbscbcmmmmmmmmmmmm:cccctc,/注意：若 值超过2%时，才需要校正。cwcgcsmmmmmm/:/:/:1或第65页/共109页66混凝土拌和物表观密度测定( (采用容量筒测定) )第66页/共109页673. 3. 施工配合比的折算 实测施工现场砂、石含水率分别为a%a%、b%b%，则 施工配合比的各种材料单位用量为： %1%1bmammmbmmammmmgswwggsscc施工配合比为：gswcmmmm:第67页/共109页68水泥混凝土配合比设计工程实例水泥混凝土配合比设计工程实例 试设计某工程预

39、制钢筋混凝土梁的土配合比。 原始资料 已知混凝土设计强度等级为C25C25，无强度历史统计资料，要求混凝土拌和物坍落度为30305050mmmm（机械搅拌、振捣）。不受风雪影响。 组成材料：水泥:P.O32.5:P.O32.5，密度c c=3.1g/cm=3.1g/cm3 3，实测强度35.0MPa35.0MPa。 砂为: :中砂，表观密度s s=2.65g/cm=2.65g/cm3 3。 碎石: :最大粒径20mm20mm，表观密度g g=2.70g/cm=2.70g/cm3 3 自来水。 原始要求 1.1.设计该混凝土的( (干材料) )；2.2.施工现场砂含水率3%3%，碎石含水率1%1

40、%，求施工配合比。第68页/共109页69 设计步骤 1.1.计算初步配合比（1 1）确定混凝土配制强度 f fc u , kc u , k= 2 5 M P a= 2 5 M P a ， 无 历 史 统 计 资 料 ， 查 表 ， 标 准 差S S =5.0MPa=5.0MPa。 混凝土配制强度：f fcu,0 cu,0 = =f fcu,kcu,k+1.645+1.645S S = 25+1.645= 25+1.6455.05.0 = 33.2MPa = 33.2MPa（2 2）计算水灰比（W/CW/C）47. 00 .3507. 046. 02 .330 .3546. 0cebacu,0

41、ceafffCW按耐久性校核水灰比：不受风雪影响，查表允许最大水灰比为 0.65。0.47小于0.65，满足耐久性要求。第69页/共109页70（3 3）选定单位用水量（m mw0w0） 要求坍落度30305050mmmm，碎石最大粒径为20mm20mm。查表， 选用混凝土用水量m mw0w0=195kg/m=195kg/m3 3。（4 4）计算单位用灰量（m mc0c0）30c0kg/m41547. 0195CWmmw 按耐久性校核单位用灰量：查表，最小水泥用量不得低于 260kg/m3。计算单位用灰量415kg/m3，符合耐久性要求。第70页/共109页71（5 5）选定砂率（s s） 采

42、用碎石最大粒径20mm20mm，水灰比W/C=0.47W/C=0.47。查表，选定 混凝土砂率s s=30%=30%。（6 6）计算砂石用量 1 1）采用质量法0.301954152400g0s0s0g0s0mmmmm解得：砂用量ms0=537kg/m3，碎石用量mg0=1253kg/m3。按质量法计算得初步配合比：mc0：ms0：mg0：mw0=415:537:1253:195，或 1:1.88:3.83:0.47第71页/共109页72解 得 ： 砂 用 量m ms 0s 0= 5 3 2 k g / m= 5 3 2 k g / m3 3； 碎 石 用 量m mg0g0=1242kg/m

43、=1242kg/m3 3。按体积法计算得初步配合比为：m mc0c0：m ms0s0：m mg0g0：m mw0 w0 = 415= 415：532532：12421242：195195， 或1 1：1.881.88：3.833.83：0.470.472）采用体积法 30. 010110. 3100065. 270. 2s0g0s0w0c0s0g0mmmmmmm第72页/共109页73（1 1）计算试拌材料用量 按计算初步配合比（以质量法计算结果为例），试拌 15 15L L，各种材料用量： 水泥 4154150.015=6.22kg 0.015=6.22kg 水 1 195950.015=2

44、.93kg0.015=2.93kg 砂 5375370.015=8.06kg0.015=8.06kg 碎石 1251253 30.015=18.80kg0.015=18.80kg（2 2）检验、调整工作性 按计算材料用量拌制混凝土拌和物，测定其坍落度为 1010mmmm，未满足设计坍落度要求。 措施：保持水灰比不变，增加5%5%水泥浆。再经拌和，其 坍落度为4040mmmm，粘聚性和保水性亦良好。满足和易性要求。2.试拌、调整工作性，提出基准配合比第73页/共109页74 此时，混凝土拌和物各组成材料实际用量为： 水泥 6.226.22（1+5%1+5%）= = 6.53kg6.53kg 水

45、2.932.93（1+5%1+5%）= = 3.08kg3.08kg 砂 8.06kg8.06kg 碎石 18.8 18.80kg0kg（不变）（3 3）提出基准配合比 调整工作性以后，混凝土拌和物的基准配合比为： m mcaca：m mga ga ：m mw wa a ：m msasa= 435= 435：532532：12421242：205205， 或 1 1：1.231.23：2.882.88：0.470.47第74页/共109页75（1 1）检验强度 1 1） 采用水灰比分别为（W W/ /C C）A A=0.42=0.42、（W W/ /C C）B B=0.47=0.47和（W W

46、/ /C C）C C=0.52=0.52拌制三组混疑土拌和物。三组配合比经拌制成型， 标准条件养护2828d d后，测定的抗压强度值结果：3.检验强度、测定试验室配合比组别水灰比（W/C）灰水比（C/W ）fcu，28 /MPaA0.422.3838.6B0.472.1335.6C0.521.9232.6第75页/共109页762 2）绘制f fcu,28cu,28与c/wc/w的关系曲线，确定混凝土配制强度 f fcu,0cu,0=33.2MPa=33.2MPa对应的灰水比C/W=2.0C/W=2.0，即水灰比W/C=0.50W/C=0.50fcu,0=33.2MPa第76页/共109页77

47、3 3）按强度试验结果修正配合比，各材料用量为： 水 m mwbwb=195=195（1+0.051+0.05）=205kg=205kg 水泥 m mcbcb=204=2040.50=408kg0.50=408kg砂、石用量按体积法计算：30. 010120510. 3408100065. 270. 2s0g0s0s0g0mmmmm解得：砂用量 msb=535kg；碎石用量 mgb=1249kg。修正后配合比：mcb：msb：mgb： mwb =408：535：1249：205第77页/共109页78（2 2）按密度复核配合比计 算 砼 湿 表 观 密 度 = = 4 0 8 + 2 0 5

48、+ 5 3 5 + 1 2 4 9 = 4 0 8 + 2 0 5 + 5 3 5 + 1 2 4 9 = 2397kg/m2397kg/m3 3实测湿表观密度 = 24= 2412kg/m12kg/m3 3 无须校正。（3 3）确定试验室配合比试验室配合比为m mc c：m ms s：m mg g：m mw w= 408= 408：535535：12491249：205205， 或 1 1：1.311.31：3.063.06：0.500.50%2%8 . 0239724122397第78页/共109页79 根据工地实测，砂的含水率w ws s=3%=3%，碎石的含水率w wg g=1%=1%

49、，各种材料的用量为： 水泥 m mc c=408kg=408kg 砂 m ms s=535=535（1+3%1+3%）=551kg/m=551kg/m3 3 碎石 m mg g=1249=1249（1+1%1+1%）=1260kg/m=1260kg/m3 3 水 m mw w=205=205（5355353%+12493%+12491%1%）=175kg/m=175kg/m3 3 因此，工地配合比为 1 1：1.351.35：3.093.09：0.430.433. 换算工地配合比第79页/共109页805.4.3 5.4.3 掺外加剂普通混凝土配合比设计 与普通水泥混凝土配合比设计方法相同，主

50、要的变化为：1.1.计算掺外加剂混凝土的单位用水量式中：m mw0w0未掺外加剂的混凝土的单位用水量，kg/mkg/m3 3； a da d外加剂的减水率，无减水作用的外加剂adad=0=0； 几乎所有的外加剂都有减水作用。2.2.计算外加剂混凝土的单位水泥用量3.3.计算外加剂的单位用量指占水泥质量的百分率。 adwoad,w1 mmcwmmadw/,ad, c第80页/共109页 4.4.常用外加剂 （1 1）减水剂 1 1）技术经济效益 工作性、水泥用量不变，可以减少用水量，提高 混凝土强度 用水量、水泥用量不变，可增大混凝土的流变性 工作性、强度不变，可节约水泥用量讨论：第81页/共1

51、09页82 1.1.高强混凝土（HSCHSC） 我国定义，C60C60的砼。措施：高强度水泥、优质集料、较低w/cw/c、高效外加剂； 高强振动问题：砼强度越高，脆性越大，增加了砼的不安全因素。 水泥用量随之加大，收缩徐变也相应增大，使高强砼在桥梁和建筑结构中的应用产生一定的难度和限制。5.5 其它功能混凝土第82页/共109页83新型砼，2020世纪8080年代末9090年代初出现的。 1990 1990年5 5月在美国AISTAIST（国家标准与技术研究所）和ACIACI（砼协会）主办的第一届国际会议上首先提出的。 含义：高性能砼（High Performance ConcreteHigh

52、 Performance Concrete）（1 1）砼的使用寿命要长（耐久性作为设计的主要指标）；（2 2）砼应具有较高的体积稳定性；（3 3）砼应具备良好的施工性质；（4 4）砼具有一定的强度和密实性。措施：新型外加剂、超细矿物质掺合料。 2.高性能混凝土（HPC）第83页/共109页84应用：高性能砼是近期砼技术发展的主要方向，为2121世纪砼。 日本早在2020世纪6060年代就能较容易地制成C60-C80C60-C80高强砼, ,并建成了数十座高强砼铁路桥。但HPCHPC的应用也只局限在道路、桥梁及水工建筑范围。HPCHPC掺合料中一般掺有大量的活性材料, ,如矿渣、粉煤灰等，降低水

53、化热，满足HPCHPC施工要求。 挪威结合北海海洋石油开发的需要，是较早对HPCHPC开展研究的国家之一，至今已建造了数十个海洋采油平台，成功地经受了非常恶劣的海洋环境。19861986年开始对高强砼材料进行研究, ,为了提高结构的耐久性，挪威所有的桥梁砼必须掺粉煤灰或硅粉，水胶比不得超过0.40.4。 第84页/共109页85 法国自19861986年起就进行了HPCHPC研究并建造示范工程.1989.1989年建造了伊沃纳河桥，由于采用C70C70的HPCHPC，并采用体外预应力索的结构形式，使砼的用量减少30%30%，自重降低24%.24%. 1993 1993年美国联邦公路管理局发起了

54、在全国公路桥梁建设中推广应用HPCHPC的计划，19961996年美国公路与运输协会和美国联邦公路管理局联合成立了HPCHPC工作小组实施HPCHPC在公路工程中的应用. . 我国自2020世纪7070年代起开始发展高强与高流动砼。 1980 1980年建成的红水河铁路斜拉桥的预应力砼箱梁就是采用的大流动性高强砼。近年来建成的一些著名桥梁多采用高强砼, ,如上海杨浦大桥、武汉长江二桥等均采用C50C50掺粉煤灰泵送砼, ,汕头海湾大桥主梁采用C60C60砼。 目前上海、北京有供应C80C80以上商品砼的能力。第85页/共109页863.3.粉煤灰混凝土指在水泥混凝土中掺加粉煤灰组分的混凝土。拌

55、制水泥混凝土用粉煤灰的分级表粉煤灰等级粉煤灰等级质量指标质量指标细度细度45m45m方孔筛筛余方孔筛筛余/%/%烧失量烧失量/%/%需水量比需水量比/%/%SOSO3 3含量含量/%/%12125 595953 320208 81051053 3454515151151153 3第86页/共109页87各级粉煤灰适用范围如下： I级粉煤灰适用于钢筋混凝土和跨度小于6m的预应力砼。 级粉煤灰适用于钢筋混凝土和无筋混凝土。 级粉煤灰主要用于无筋混凝土。对设计强度等级C30及 以上的无筋粉煤灰混凝土宜采用、级粉煤灰。 用于预应力混凝土、钢筋混凝土及设计强度等级C30及以 上的无筋混凝土的粉煤灰等级，

56、如经试验论证，可采用比 上述三条规定低一级的粉煤灰。第87页/共109页884.4.抗渗混凝土指有较高抗渗能力的混凝土，通常抗渗等级级。5.5.纤维混凝土以普通混凝土为基材，外掺各种纤维材料而组成的复合材料。纤维：玻璃纤维、矿棉纤维、钢纤维、碳纤维、和有机纤维。目的：抑制砼裂缝、提高砼的抗拉、抗弯强度，增加韧性，降 低脆性。应用：机场道面、桥面、端面较薄的轻型结构和压力管道等。第88页/共109页896.泵送混凝土 泵送效率约为每小时870m3混凝土，泵送水平距离100300m，泵送高度为3090m。 泵送混凝土属流态混凝土的一种，应注意为满足可泵性的要求，泵送混凝土的坍落度一般以100220

57、mm为宜，坍落度过小影响泵送效率甚至会发生堵管现象；过大，则因离析泌水，同样容易发生堵管，同时混凝土应具有较小的坍落度损失，能够在较长时间内或较长的运输距离中保持足够的流动性能以利泵送。 水胶比不宜大于0.6；砂率宜为35%45%。第89页/共109页90 砂浆是由胶结料、细骨料、掺加料和水按照适当比例配制而成的建筑材料。 5.6.1 5.6.1 砂浆的分类 1.1.按用途分：砌筑砂浆、抹面砂浆 2.2.按所用的胶结材料分：水泥砂浆、石灰砂浆、 水泥石灰混合砂浆。5.6 砂 浆第90页/共109页91 1.1.砂浆的组成材料（1 1）胶结材料五大品种水泥，强度等级不宜大于32.532.5。 （

58、2 2）细集料砂，砌筑砂浆宜选中砂，毛石砌体宜选粗砂。 （3 3）掺加料石灰、粘土和粉煤灰，配制成各种混合砂浆。 目的：提高质量、降低成本。 （4 4）水拌制砂浆用水与混凝土用水相同。（5 5）外加剂最常用微沫剂，是一种松香热聚物，掺量为 水泥质量的0.005%0.005%0.010%0.010%。 目的：提高和易性，节约结合料的用量。5.6.2 砌筑砂浆第91页/共109页92（1 1）砂浆的流动性 表示砂浆在自重或外力作用下 流动的性能。用稠度表示。 测定方法：将砂浆拌和物装入稠度仪中，使砂浆表面低于容器口1mm1mm左右，用捣棒插捣2525次，然后轻轻将容器摇动或敲击5 56 6下，使砂

59、浆表面平整，将容器置于稠度仪上，使试锥与砂浆表面接触，拧开制动螺丝，同时计时，待10s10s立即固定螺丝，从刻度盘读出试锥下沉的深度（精确至1mm1mm）即砂浆的稠度。 对于石砌体选用砂浆的稠度应为303050mm50mm。2.砌筑砂浆的主要技术性质 第92页/共109页93试验方法：1 1）测定砂浆的稠度，以mmmm计。2 2）将试样装入分层度筒内，用木锤轻轻敲击 筒周1 12 2次，刮去多余砂浆，并抹平。3 3）静置30min30min后，去掉上面200mm200mm砂浆，取底部 1/3 1/3砂浆，测定其稠度。4 4）结果计算及要求 以前后两次稠度之差作为该砂浆的分层度。 砌筑砂浆的分层

60、度不得大于30mm30mm。 保水性良好的砂浆，分层度应为101020mm20mm。 分层度大于20mm20mm，砂浆易离析，不便施工； 分层度小于10mm10mm，硬化后易产生干缩开缝。（2）砂浆的保水性 搅拌好的砂浆在运输、停放和使用过程中， 保持水分的能力。用分层度表示。第93页/共109页94（3 3）抗压强度与强度等级 制备标准试件：边长70.770.7mmmm正方体，以标准养护2828d d 龄期的抗压强度平均值，确定强度等级。 要求： 6 6块试件/ /组，计算算术平均值，精确至0.lMPa0.lMPa。 当6 6个试件的最大值或最小值与平均值的差超过20%20%时，以 中间四个