试验检测基础之砼三实用教案

1、3.13.1混凝土配制混凝土配制(pizh)(pizh)强度的确定强度的确定645. 10,cukcuffcuf第1页/共44页第一页，共44页。(1)满足设计(shj)要求的强度； (2)满足施工要求的和易性； (3)满足与环境相适应的耐久性； (4)在保证质量的前提下，应尽量节约水泥，降低成本。 3.2 混凝土配合比设计的基本混凝土配合比设计的基本(jbn)要求要求第2页/共44页第二页，共44页。在混凝土配合比中，水灰比、单位用水量及砂率值直接影响混凝土的技术性质(xngzh)和经济效益，是混凝土配合比的3个重要参数。混凝土配合比设计就是要正确地确定这3个参数。 3.3 混凝土配合混凝土

2、配合(pih)比设计的主要参数比设计的主要参数第3页/共44页第三页，共44页。 水灰比（水灰比（WWC C）是影响混凝土抗压强度的最主要的因素。这种影响从）是影响混凝土抗压强度的最主要的因素。这种影响从实质上是水灰比影响了混凝土的孔隙率，即混凝土内水泥石的孔隙率。水灰实质上是水灰比影响了混凝土的孔隙率，即混凝土内水泥石的孔隙率。水灰比越大，则混凝土中水泥石的毛细孔隙率越大，因而强度越低。同时当水灰比越大，则混凝土中水泥石的毛细孔隙率越大，因而强度越低。同时当水灰比较大时，水易在粗骨料的下表面聚集，形成具有一定厚度的水层，即界面比较大时，水易在粗骨料的下表面聚集，形成具有一定厚度的水层，即界面

3、裂纹裂纹(li wn)(li wn)（或界面孔隙），降低了界面粘结强度，从而使混凝土的（或界面孔隙），降低了界面粘结强度，从而使混凝土的强度下降。强度下降。第4页/共44页第四页，共44页。 现场浇灌混凝土时，经常发现施工人员向混凝土拌合物中加水。虽然现场浇灌混凝土时，经常发现施工人员向混凝土拌合物中加水。虽然增加用水量，可提高混凝土拌合物的流动性。但是增加用水量，可提高混凝土拌合物的流动性。但是(dnsh)(dnsh)将使混凝土拌将使混凝土拌合料的粘聚性和保水性降低。特别是因水灰比（）的增大，增加了合料的粘聚性和保水性降低。特别是因水灰比（）的增大，增加了混凝土内部的毛细孔隙的含量，因而会降

4、低混凝土的强度和耐久性，并增混凝土内部的毛细孔隙的含量，因而会降低混凝土的强度和耐久性，并增大混凝土的变形，造成质量事故。故现场浇灌混凝土时，必须严禁施工人大混凝土的变形，造成质量事故。故现场浇灌混凝土时，必须严禁施工人员随意向混凝土拌合物中加水。员随意向混凝土拌合物中加水。第5页/共44页第五页，共44页。 合理砂率是指用水量、水泥用量一定的情况下，合理砂率是指用水量、水泥用量一定的情况下，能使拌合料具有最大流动性，且能保证拌合料具有能使拌合料具有最大流动性，且能保证拌合料具有良好的粘聚性和保水性的的砂率。或是在坍落度一良好的粘聚性和保水性的的砂率。或是在坍落度一定时，使拌合料具有最小水泥用

5、量的砂率。定时，使拌合料具有最小水泥用量的砂率。 影 响 合 理 砂 率 的 主 要 因 素 有 砂 、 石 的 粗 细影 响 合 理 砂 率 的 主 要 因 素 有 砂 、 石 的 粗 细(cx)(cx)，砂、石的品种与级配，水灰比以及外加，砂、石的品种与级配，水灰比以及外加剂等。石子越大，砂子越细、级配越好、水灰比越剂等。石子越大，砂子越细、级配越好、水灰比越小，则合理砂率越小。采用卵石和减水剂、引气剂小，则合理砂率越小。采用卵石和减水剂、引气剂时，合理砂率较小。时，合理砂率较小。 因砂率表示混凝土中砂子与石子二者的组合关因砂率表示混凝土中砂子与石子二者的组合关系，砂率的变动，会使骨料的总

6、表面积和空隙率发系，砂率的变动，会使骨料的总表面积和空隙率发生很大的变化，因此对混凝土拌合物的和易性有显生很大的变化，因此对混凝土拌合物的和易性有显著的影响。著的影响。第6页/共44页第六页，共44页。 当砂率过大时，骨料的总表面积和空隙当砂率过大时，骨料的总表面积和空隙(kngx)(kngx)率均增大，当混凝率均增大，当混凝土中水泥浆量一定的情况下，拌合物就显得干稠，流动性就变小，如要保持土中水泥浆量一定的情况下，拌合物就显得干稠，流动性就变小，如要保持流动性不变，则需增加水泥浆，就要多耗用水泥。反之，若砂率过小，则拌流动性不变，则需增加水泥浆，就要多耗用水泥。反之，若砂率过小，则拌合物中显

7、得石子过多而砂子过少，形成砂浆量不足以包裹石子表面，并不能合物中显得石子过多而砂子过少，形成砂浆量不足以包裹石子表面，并不能填满石子间空隙填满石子间空隙(kngx)(kngx)。使混凝土产生粗骨料离析、水泥浆流失，甚至。使混凝土产生粗骨料离析、水泥浆流失，甚至出现溃散等现象。出现溃散等现象。 第7页/共44页第七页，共44页。 为什么在拌制混凝土时，砂的用量应按质量计，为什么在拌制混凝土时，砂的用量应按质量计，而不能以体积计量？而不能以体积计量？ 砂子的体积和堆积密度与其含水状态紧密相关。砂子的体积和堆积密度与其含水状态紧密相关。随着含水率的增大，砂颗粒表面包裹着一层水膜，引随着含水率的增大，

8、砂颗粒表面包裹着一层水膜，引起砂体积增大。当砂的含水率为时，其体起砂体积增大。当砂的含水率为时，其体积最大而堆积密度最小，砂的体积可增加积最大而堆积密度最小，砂的体积可增加20203030。若含水率继续增大，砂表面水膜增厚，由于水的自重若含水率继续增大，砂表面水膜增厚，由于水的自重超过超过(chogu)(chogu)砂粒表面对水的吸附力而产生流动，砂粒表面对水的吸附力而产生流动，并迁入砂粒间的空隙中，于是砂粒表面的水膜被挤破并迁入砂粒间的空隙中，于是砂粒表面的水膜被挤破消失，砂体积减小。当含水率达左右时，湿砂消失，砂体积减小。当含水率达左右时，湿砂体积与干砂相近；含水率继续增大，则砂粒互相挤紧

9、，体积与干砂相近；含水率继续增大，则砂粒互相挤紧，这时湿砂的体积可小于干砂。这时湿砂的体积可小于干砂。 第8页/共44页第八页，共44页。 按照(nzho)已选择的原材料性能及混凝土的技术要求进行初步计算，得出“初步配合比”； 经过试验室试拌调整，得出“基准配合比”； 经过强度检验(如有抗渗、抗冻等其他性能要求，应当进行相应的检验)，定出满足设计和施工要求并比较经济的“试验室配合比”(也叫设计配合比)； 根据现场砂、石的实际含水率，对试验室配合比进行调整，求出“施工配合比”。 3.4 混凝土配合比设计的方法、步骤混凝土配合比设计的方法、步骤(bzhu)及实例及实例第9页/共44页第九页，共44

10、页。 为什么不宜为什么不宜(by)(by)用高强度等级水泥配制低强度等级的混凝土？用高强度等级水泥配制低强度等级的混凝土？ 采 用 高 强 度 等 级 水 泥采 用 高 强 度 等 级 水 泥(shun)(shun)配制低强度等级混凝土配制低强度等级混凝土时，只需少量的水泥时，只需少量的水泥(shun)(shun)或或较大的水灰比就可满足强度要求，较大的水灰比就可满足强度要求，但却满足不了施工要求的良好的和但却满足不了施工要求的良好的和易性，使施工困难，并且硬化后的易性，使施工困难，并且硬化后的耐久性较差。因而不宜用高强度等耐久性较差。因而不宜用高强度等级水泥级水泥(shun)(shun)配制

11、低强度等级配制低强度等级的混凝土。的混凝土。第10页/共44页第十页，共44页。 为什么不宜为什么不宜(by)(by)用低强度等级水泥配制高强度等级的混凝土？用低强度等级水泥配制高强度等级的混凝土？ 用低强度等级水泥配制用低强度等级水泥配制(pizh)(pizh)高强度等级的混凝土时，一是很难达到高强度等级的混凝土时，一是很难达到要求的强度，二是需采用很小的水灰比要求的强度，二是需采用很小的水灰比或者说水泥用量很大，因而硬化后混凝或者说水泥用量很大，因而硬化后混凝土的干缩变形和徐变变形大，对混凝土土的干缩变形和徐变变形大，对混凝土结构不利，易于干裂。同时由于水泥用结构不利，易于干裂。同时由于水

12、泥用量大，水化放热量也大，对大体积或较量大，水化放热量也大，对大体积或较大体积的工程也极为不利。此外经济上大体积的工程也极为不利。此外经济上也不合理。所以不宜用低强度等级水泥也不合理。所以不宜用低强度等级水泥配制配制(pizh)(pizh)高强度等级的混凝土。高强度等级的混凝土。第11页/共44页第十一页，共44页。 若用低强度水泥来配制高强度混凝土，为满足强度要若用低强度水泥来配制高强度混凝土，为满足强度要求必然使水泥用量过多。这不仅不经济，而且使混凝土收求必然使水泥用量过多。这不仅不经济，而且使混凝土收缩和水化热增大。还将因必须采用缩和水化热增大。还将因必须采用(ciyng)(ciyng)

13、很小的水灰很小的水灰比而造成混凝土太干，施工困难，不易捣实，使混凝土质比而造成混凝土太干，施工困难，不易捣实，使混凝土质量不能保证。如果用高强度水泥来配制低强度混凝土，单量不能保证。如果用高强度水泥来配制低强度混凝土，单从强度考虑只须用少量水泥就可满足要求，但为了又要满从强度考虑只须用少量水泥就可满足要求，但为了又要满足混凝土拌合物和易性及混凝土耐久性要求，就必须再增足混凝土拌合物和易性及混凝土耐久性要求，就必须再增加一些水泥用量。这样往往产生超强现象，也不经济。当加一些水泥用量。这样往往产生超强现象，也不经济。当在实际工程中因受供应条件限制而发生这种情况时，可在在实际工程中因受供应条件限制而

14、发生这种情况时，可在高强度水泥中掺入一定量的掺合料（如粉煤灰）即能使问高强度水泥中掺入一定量的掺合料（如粉煤灰）即能使问题得到较好解决。题得到较好解决。 第12页/共44页第十二页，共44页。(1)确定配制强度(fcu,o) 配制强度按下式计算：(2)初步确定水灰比(W/C) 采用(ciyng)碎石时： 采用(ciyng)卵石时： 3.4.1 计算初步计算初步(chb)配合比配合比645. 1cukcuoff)07. 0(46. 0WCffcecuo)33.0(48.00WCffcecu第13页/共44页第十三页，共44页。 (3)选择单位用水量(mW0) 干硬性和塑性混凝土用水量的确定 a.

15、 水灰比在0.400.80范围时，根据粗骨料的品种、粒径及施工要求的混凝土拌合物稠度，其用水量可按表3.1选取。 b. 水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊(tsh)成型工艺的混凝土用水量，应通过试验确定。 第14页/共44页第十四页，共44页。流动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步骤进行(jnxng) a. 以表3.1中坍落度90mm的用水量为基础，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg，计算出未掺外加剂时的混凝土的用水量； b. 掺外加剂时的混凝土的用水量可按下式计算： (1)wwomm第15页/共44页第十五页，共44页。(4)计算单位水泥用量(mC0) 根据已选定的单位用水量(mW

16、0)及初步确定的水灰比(W/C)，可计算出单位水泥用量(mC0)： (5)选取合理砂率值(S) 一般应通过试验找出合理砂率，也可按骨料种类(zhngli)、规格及混凝土水灰比，参考表3.3选取。 /wocommW C第16页/共44页第十六页，共44页。(6)计算砂、石用量(mS0、mG0) 体积法 即将混凝土拌合物的体积，看成是各组成材料(cilio)绝对体积，加上拌合物中所含空气的体积。据此可列关系式： 再根据已选取的砂率值列出关系式： SoSSoGommm101. 00000ammmmwwssggcc第17页/共44页第十七页，共44页。质量(zhling)法 即假定混凝土拌合物在振捣密

17、实状态下每立方米的质量(zhling)mCP为一固定值，再根据已知砂率，列出关系式下式： coGoSoWoCPmmmmmSoSSoGommm第18页/共44页第十八页，共44页。表表3.1 3.1 塑性和干硬性塑性和干硬性(yngxng)(yngxng)混凝土的单位用混凝土的单位用水量水量(JGJ 552000) (JGJ 552000) 第19页/共44页第十九页，共44页。小例题(lt) 3.1、某混凝土试验室有一张混凝土用量配方，数字表示为1：0.61：2.50：4.45，下列哪种比例描述是正确(zhngqu)的（ ）。 A.水：水泥：砂：石 B. 水泥：水：砂：石 C.砂：水泥：水：石

18、 D. 水泥：砂：水：石 3.2试配混凝土，经计算砂石总重量是1880kg，选用砂率30%，则石子用量为（1316） kg。 SoSSoGommm第20页/共44页第二十页，共44页。 3.3、某混凝土工程，所用配合比为水泥：砂：碎石(su sh)=1：1.98：3.90，W/C=0.64。已知混凝土拌合物的体积密度为2400 kg/m3，1立方米混凝土中含石（1244）kg 。240064.9 . 398. 1ccccmmmm第21页/共44页第二十一页，共44页。小例题(lt) 3.4（ ）是既满足强度要求又满足工作性要求的配合比设计。 A、初步配合比 B、基本配合比 C、试验室配合比 D

19、、工地配合比 3.5、某混凝土预制构件厂，生产钢筋(gngjn)混凝土大量需用设计强度为C30的混凝土，已知混凝土强度标准差为4.0 MPa，则混凝土的配制强度为 （36.58 ）MPa 。 3.6某工程的混凝土变异系数为15%，平均强度为23MPa，设计强度等级C20，该工程混凝土的标准差为（ 3.45 ）MPa。第22页/共44页第二十二页，共44页。调整的目的：一是使混凝土拌合物的和易性满足施工需要；二是使水灰比符合混凝土强度及耐久性要求。 (1)和易性调整 按初步配合比称取表3.2规定的体积时各组成材料(cilio)的用量，搅拌均匀后测定其坍落度，同时观察其粘聚性和保水性。 3.4.2

20、 3.4.2 确定确定(qudng)(qudng)试验室配合比试验室配合比第23页/共44页第二十三页，共44页。当试样(sh yn)调整工作完成后，应测出混凝土拌合物的实际表观密度mCP(kg/m3)，并按下式重新计算每立方米混凝土的各项材料用量： WccpCmmC拌拌拌拌拌+S +GWwcpCmmC拌拌拌拌拌+S +GWscpCmmC拌拌拌拌拌+S +GWGcpCmmC拌拌拌拌拌+S +G第24页/共44页第二十四页，共44页。表表3.2 3.2 混凝土试配时最小拌和混凝土试配时最小拌和(bn hu)(bn hu)量量 骨料最大粒径(mm)拌合物体积(L)31.5以下154025第25页/

21、共44页第二十五页，共44页。表3.3 混凝土砂率(%) 水灰比(W/C) 卵石最大粒径(mm) 碎石最大粒径(mm) 1020401020400.400.500.600.70 2632303533383641 2531293432373540 2430283331363439 3035333836413944 2934323735403843 2732303533383641第26页/共44页第二十六页，共44页。(2)强度复核 方法是采用调整(tiozhng)后的配合比制成3组不同水灰比的混凝土试块：一组采用基准配合比，另外两组配合比的水灰比，宜较基准配合比的水灰比分别增加和减少0.05，

22、用水量应与基准配合比相同，砂率可分别增加和减少1%。 分别将3组试件标准养护28d，根据测得的强度值与相对应的灰水比(C/W)关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度fcu,o相对应的灰水比，并应按下列原则确定每立方米混凝土的材料用量. 第27页/共44页第二十七页，共44页。用水量(mW)在基准配合比用水量的基础上，根据(gnj)制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整确定；水泥用量(mC) 以用水量乘选定的灰水比计算确定；粗、细骨料用量(mG、mS)应在基准配合比的粗、细骨料用量的基础上，按选定的灰水比调整后确定。 由强度复核之后的配合比，还应根据(gnj)混凝土拌合物表观密度实测值

23、(c,t)和混凝土拌合物表观密度计算值(c,c)进行校正。校正系数为： ,mc tc tc cmcsGW+m +m第28页/共44页第二十八页，共44页。假定工地上测出砂的含水率为a%、石子含水率为b%，则将上述试验室配合比换算为施工配合比，其材料称量为： 水泥(shun) 砂子 石子水 3.4.3 计算施工计算施工(sh gng)配合比配合比(1%)()ssmmakg ()CCmmkg (1%)()GGmmbkg %()wwsGmmm ambkg 第29页/共44页第二十九页，共44页。 【例题】某工程制作室内用的钢筋混凝土大梁，混凝土设计强度等级为C20，施工要求坍落度为3550mm，采用

24、机械振捣。该施工单位无历史统计资料。 采用材料：普通水泥，32.5级，实测强度为34.8MPa，密度为3100kg/m3；中砂，表观密度为2650kg/m3，堆积(duj)密度为1450kg/m3；卵石，最大粒径20mm，表观密度为2.73g/cm3，堆积(duj)密度为1500kg/m3；自来水。试设计混凝土的配合比(按干燥材料计算)。若施工现场中砂含水率为3%，卵石含水率为1%，求施工配合比。 第30页/共44页第三十页，共44页。 【解】 (1) 确定配制(pizh)强度。 (2) 确定水灰比(W/C) (3) 确定用水量(mW0) (4) 计算水泥用量(mC0） (5) 确定砂率 (6

25、) 计算砂、石用量mS0、mG0 (7) 计算初步配合比 (8) 配合比调整 (9) 试验室配合比 (10) 施工配合比第31页/共44页第三十一页，共44页。(1)确定配制强度。该施工单位无历史(lsh)统计资料，查表取=5.0MPa。 fcu,o=fcu,k+1.645 =20+8.2 =28.2(MPa) (2)确定水灰比(W/C) 利用强度经验公式计算水灰比： 复核耐久性 查表,规定最大水灰比为0.65，因此W/C=0.49满足耐久性要求。 0.49WC)33.0(48.00WCffcecu第32页/共44页第三十二页，共44页。(3)确定用水量(mW0) 此题要求施工(sh gng)

26、坍落度为3550mm，卵石最大粒径为20mm，查表得每立方米混凝土用水量：mW0=180kg (4)计算水泥用量(mC0） mC0=mW0C/W=1802.02364(kg) 查表规定最小水泥用量为260kg，故满足耐久性要求。 (5)确定砂率根据上面求得的W/C=0.49，卵石最大粒径20mm，查表，选砂率S=32%。 第33页/共44页第三十三页，共44页。混凝土的最大水灰比和最小水泥(shun)用量(JGJ 552000)第34页/共44页第三十四页，共44页。(6)计算(j sun)砂、石用量mS0、mG0 按体积法列方程组 解得 mSO=599kg mGO=1273kg101000c

27、oGoSoWocoGoSWmmmmSoSSoGommm第35页/共44页第三十五页，共44页。 按质量法：强度(qingd)等级C20的混凝土拌合物计算表观密度mCP=2400kg/m3，列方程组 解得 mSO=594kg mGO=1262kgcoGoSoWoCPmmmmmSoSSoGommm第36页/共44页第三十六页，共44页。(7)计算初步配合比 体积(tj)法 mC0 mS0 mG0=364 599 1273=1 1.65 3.50W/C=0.49质量法 mC0 mS0 mG0=364 594 1262=1 1.63 3.47W/C=0.49两种方法计算结果相近。 第37页/共44页第三十七页，共44页。(8)配合比调整(tiozhng)按初步配合比称取15L混凝土拌