第一章普通水泥混凝土

1、道路建筑材料道路建筑材料第二篇第二篇 第一第一章章 普通水泥混凝土普通水泥混凝土长安大学公路学院School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院主要内容主要内容第一节 水泥混凝土的组成及特点1.1第二节 水泥混凝土的技术性质1.2第三节 普通水泥混凝土组成设计1.3第四节 道路混凝土组成设计1.4第五节 混凝土外加剂及掺合料1.5School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 水泥混凝土的组成及特点水泥混凝土的组成及特点水泥混凝土的组成水泥混凝土是由水泥、水、粗集料、

2、细集料按预先设计的比例进行掺配，并在必要时加入适量外加剂、掺合料或其他改性材料，经搅拌、成型、养护后而得到的具有一定强度和耐久性的人造石材，常简称混凝土。School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 水泥混凝土的组成及特点水泥混凝土的组成及特点掺合料掺合料 水水 水泥水泥外加剂外加剂细集料细集料 水泥混凝土水泥混凝土粗集料粗集料改性材料改性材料School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 水泥混凝土的组成及特点水泥混凝土的组成及特点水泥混凝土的优点配制水泥

3、混凝土所用各种材料分布广泛、价格便宜，便于就地取材，节约成本。工艺简单，适用性强，可浇筑成不同形状的整体结构或预制结构，改变组成材料品种和比例也可获得不同的物理力学性质。抗压强度高，耐久性好。School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 水泥混凝土的组成及特点水泥混凝土的组成及特点水泥混凝土的优点与钢筋有着良好的握裹力，与钢材有着基本相同的线膨胀系数，可制作钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土构件或整体结构。水泥混凝土的缺点自重大、抗拉强度低、韧性低、抗冲击性能差， 一旦破坏其修复、加固、补强比较困难。School of Highw

4、ay, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质1.2.1新拌水泥混凝土的施工和易性新拌水泥混凝土施工和易性的概念施工和易性的测定方法影响施工和易性的主要因素分析混凝土拌合物和易性的选择School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质振实性粘聚性保水性流动性School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质

5、新拌水泥混凝土施工和易性的概念新拌混凝土的施工和易性，又称工作性，是指混凝土拌合物在现有施工条件下（气候条件、施工机具等），易于施工操作（搅拌、运输、浇注、振捣和表面处理）并获得质量均匀、成型密实的混凝土结构物的性能。 School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质粘聚性是指混凝土拌合物在施工过程中其组成材料之间有一定的粘聚力，不致产生分层和离析的现象保水性是指混凝土拌合物在施工过程中具有一定的保水能力，不致产生严重的泌水现象School of Highway, Changan Uni

6、versity 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质流动性是指混凝土拌合物在自重或机械振动密实作用下能产生适当地流动并均匀密实地填满模板的性能。振实性是指混凝土拌合物易于振捣密实、排出所有被挟带空气的性质。School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质 新拌水泥混凝土的密实和离析School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质水泥混凝土

7、施工和易性的测定方法坍落度试验 坍落度筒坍落度筒School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质VB稠度试验 维勃稠度仪维勃稠度仪School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质 级别维勃时间（s）坍落度（mm）级别维勃时间（s）坍落度（mm）特干硬31低塑1055090很干稠3021塑性4100150干稠20111040流态160路面混凝土稠度分级表 School of High

8、way, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质影响施工和易性的主要因素分析水灰比内因和易性影响因素单位用水量水泥品种和细度砂率外加剂环境因素时间因素外因School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质水灰比指水与水泥的质量比。水灰比小则水泥浆稠度大，混凝土拌合物的流动性小。当水灰比过小时，在一定的施工条件下就不能保证混凝土的密实成型。反之，若水灰比过大，水泥浆稠度较小，虽然混凝土拌合物的流动性增加，但可能会

9、引起混凝土拌合物粘聚性和保水性不良。水灰比School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质单位用水量实际上决定了混凝土拌合物中水泥浆的数量。在组成材料确定的情况下，混凝土拌合物的流动性随单位用水量的增加而增大。单位用水量School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质当水灰比一定时，若单位用水量过小，混凝土拌合物的粘聚性较差，易发生离析和崩坍，且不易成型密实；若单位用水量过多，在混

10、凝土拌合物流动性增加的同时，粘聚性和保水性也将随之恶化，会由于水泥浆过多而出现泌水、分层或流浆现象，致使拌合物产生离析。School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质单位用水量过多还会导致混凝土产生收缩裂缝，使混凝土强度和耐久性严重降低。在水灰比不变的情况 混凝土拌合物坍落度与单位用水量的关系下，水泥用量也随单位用水量的增加而增加，导致混凝土经济性降低。School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性

11、质水泥混凝土的技术性质砂率是指混凝土中的细集料的质量占全部集料总质量的百分比，它反映了粗细集料的相对比例。由于砂形成的砂浆在粗集料间起润滑作用，在一定砂率范围内，随砂率的增加润滑作用越明显，流动性得以提高；砂率School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质另一方面，砂率增大集料的总表面积增大，需要润滑的水分增多，在用水量一定的条件下，拌合物流动性降低。School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质

12、水泥混凝土的技术性质若果砂率过小，砂浆数量不足会导致混凝土拌合物粘聚性和保水性降低，产生离析和流浆现象。混凝土的砂率存在一个最佳值，采用最佳砂率时，在用水量和水泥用量不变的情况下，可是混凝土拌合物获得所要求的流动性以及良好的粘聚性和保水性。School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质不同品种的水泥达到标准稠度的需水量不同，给定用水量时配制成的混凝土拌合物的流动性也就不同。水泥细度增加会使流动性降低，这种影响对水泥用量较高的拌合物较为明显，但较细的水泥可以改善混凝土拌合物的粘聚性，减轻

13、离析和泌水等现象。水泥品种和细度School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质一定质量的集料，其最大粒径减小会使比表面积增大，比表面增大就需要更多的水泥浆来润滑。针片状颗粒含量较少、圆形颗粒较多、级配较好的集料，其组成的混凝土拌合物流动性较大，粘聚性和保水性较好。集料的性质School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质混凝土拌合物中加入少量的外加剂可以在不改变用水量和水泥用量的

14、情况下，有效地改善混凝土拌合物的工作性，同时提高混凝土的强度和耐久性。改善混凝土拌合物和易性的主要外加剂是减水剂和引气剂。外加剂School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质影响新拌水泥混凝土和易性的环境因素包括：温度、湿度和风速。环境温度升高会使水泥水化速度加快、水分蒸发增加，导致拌合物坍落度减小。夏季施工时，应采取措施减少混凝土拌合物流动性的损失。 环境因素School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土

15、的技术性质水泥混凝土的技术性质搅拌时间的长短会影响混凝土拌合物的和易性，若搅拌时间不足，拌合物的和易性就差，质量也不均匀。 混凝土拌合物在搅拌后，其坍落度随时间的延长逐渐减小，称为坍落度损失。 时间因素School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质坍落度损失产生原因：一部分水分被集料所吸收；一部分水分蒸发；一部分水分随水泥水化反应变成水化产物结合水。School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水

16、泥混凝土的技术性质混凝土拌合物和易性的选择（桥涵）项次结构种类坍落度（mm）1桥涵基础、墩台、挡土墙及大型制块等便于灌注捣实的结构0202上列桥涵墩台等工程中不便施工处10303普通配筋的钢筋混凝土结构，如钢筋混凝土板、梁、柱等30504钢筋较密、断面较小的钢筋混凝土结构（梁、柱、墙等）50705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7090注：1.使用高频振捣器时，其混凝土坍落度可适当减小；2.本表系不采用机械捣器的坍落度，采用人工捣器时可适当放大；3.曲面或斜面结构的混凝土，其坍落度应根据实际需要另行选定；4.需要配置大坍落度混凝土时，应掺和外加剂；5.轻集料混凝土的坍落

17、度，应比表中数值小1020mm；School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质混凝土拌合物和易性的选择（道路）对于滑模摊铺机施工的碎石混凝土最佳工作坍落度为2550mm，允许波动范围1065 mm；卵石混凝土最佳工作坍落度为2040 mm，允许波动范围555 mm。School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质1.2.2硬化后水泥混凝土的力学性质硬化后水泥混凝土的强度 立方体抗

18、压强度、轴心抗压强度、抗弯拉强度（抗折强度）、劈裂抗拉强度影响混凝土强度的主要因素分析 混凝土组成材料的影响、混凝土养护条件的影响、混凝土龄期的影响、试验条件和施工质量硬化后水泥混凝土的变形 弹性变形、徐变变形、温度变形、干缩变形School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质强度立方体抗压强度cufcuFfA 混凝土抗压强度，混凝土抗压强度，MPaMPa；F F抗压试验中的极限破坏荷载，抗压试验中的极限破坏荷载，N N； A A试件的承载面积试件的承载面积,mm,mm2 2。ufSch

19、ool of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质按照标准方法制成150mm的立方体试件，在标准养护条件（温度202，相对湿度95%以上）下养护至28d龄期，按标准方法测定其受压极限破坏荷载。以三个试件为一组，取三个试件测值的算术平均值作为该组试件的立方体抗压强度代表值，精确至0.1MPa。 School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院立方体抗压强度标准值 强度总体分布的平均值，强度总体分布的平均值，MPa； 强度总体分布的标准差，

20、强度总体分布的标准差，MPa； 与保证率与保证率95%对应的保证率系数值；对应的保证率系数值；1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质,cu kf,1.645cu kfff1.645School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质强度等级的表示方法用“C” 和“立方体抗压强度标准值”两项内容来表示，如C20表示混凝土的立方体抗压强度标准值不小于20MPa。我国现行规范规定普通水泥混凝土立方体抗压强度标准值划分为12个等级：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、

21、C40、C45、C50、C55、C60。School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院 混凝土轴心抗压强度，MPa； F 抗压试验中的极限破坏荷载，N； A 试件的承载面积,mm2。1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质轴心抗压强度cpfcpFfAcpfSchool of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质在钢筋混凝土结构设计中，计算轴心受压构件时，均以混凝土的轴心抗压强度为设计指标。采用150mm150mm300mm的棱

22、柱体作为标准试件进行轴心抗压强度测定。混凝土的轴心抗压强度以MPa计，精确至0.1。立方体抗压强度为1055MPa的范围内，轴心抗压强度与立方体抗压强度之比约为0.70.8。School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院 混凝土抗弯拉强度，MPa；F 抗弯拉试验中的极限破坏荷载，N；L 支座间距,mm。b 试件宽度,mm。h 试件高度,mm。1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质抗弯拉强度（抗折强度）ff2fFLfbhffSchool of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公

23、路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质在道路和机场工程中，将抗弯拉强度作为混凝土结构设计和质量控制的重要指标。 的抗弯拉强度采用标准方法制备成的150mm150mm550mm的梁形试件，在标准条件下养护28d后，按三分点加荷方式进行试验 。School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质混凝土抗折强度受力模式示意图 School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质劈

24、裂抗拉强度 20.637tsFFfAAtsftsf 混凝土劈裂抗拉强度，MPa； F 劈裂抗拉试验中的极限破坏荷载，N； A 试件劈裂面面积,mm2。School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质直接抗拉试验时，试件在夹具附近易产生局部破坏且易受到弯折作用，导致试验结果波动较大。因此，采用劈裂抗拉试验法间接求出混凝土的抗拉强度。混凝土的劈裂抗拉强度值较低，通常为抗压强度的1/101/20，这个比值随着混凝土抗压强度的增高而有所减小。 School of Highway, Changan

25、 University 长安大学公路学院长安大学公路学院劈裂抗拉强度约为轴心抗压强度的0.9倍，并与抗弯拉强度之间存在着如下关系： 混凝土劈裂抗拉强度，MPa； 混凝土抗弯拉强度，MPa； A、m 试验统计参数。1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质mftsfAftsfffSchool of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质影响混凝土强度的主要因素分析a) b) c)混凝土受力破坏模式图School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安

26、大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质影响混凝土强度的主要因素分析School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质混凝土组成材料的影响材料组成是混凝土形成强度的内因，主要取决于水泥、水、砂、石及外加剂等的质量和配合比。水泥混凝土的强度主要取决于其内部起胶结作用的水泥石的质量，水泥石的质量则取决于水泥的强度和水灰比。 School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术

27、性质相同水灰比条件下，水泥强度越高，水泥石强度越高，使用其配制的混凝土强度也越高。 水泥强度相同的情况下，水灰比越小，水泥石的强度越高，与集料的粘结力越大，混凝土的强度越高。 School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院混凝土28d龄期抗压强度、抗弯拉强度与水灰比及水泥强度存在如下关系： C/W 混凝土的水灰比，%； 混凝土28d抗压强度、抗弯拉强度，MPa； 水泥的实际抗压强度、抗折强度，MPa； 统计公式的回归系数，与集料品种有关。1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质,28(/)acecubffC W,28 /ce

28、cfdcefffC W ,28cuf,28cffcefceffabcdSchool of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质水泥浆用量不足时，会使砂浆粘聚性变差，施工时易出现离析现象，硬化后混凝土强度低，耐久性差，耐磨性差。水泥浆用量过多时，会使混凝土成本提高，混凝土硬化后收缩增大，易引起干缩裂缝。School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质影响混凝土强度的集料特性包括：集料的强度、

29、粒形及粒径等。为提高混凝土强度应优选接近球形或立方形集料，使用针片状颗粒含量较高的集料，不但会给施工造成影响，还会导致混凝土强度降低。School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质适当增大混凝土用集料的粒径也对提高混凝土强度有利，但粒径过大会减小集料的表面积，使粘结强度降低，导致混凝土强度降低。较大集料也会限制水泥石的收缩从而产生较大的应力，使混凝土产生开裂后期强度降低。School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2

30、水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质为使混凝土结构物获得良好的质量，在其成形后必须创造适宜的环境进行养护，以保证水泥水化的正常进行。对于给定的混凝土，水泥的水化速度与程度、水化产物结构特征都取决于养护的温度和湿度条件。混凝土养护条件的影响School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质养护温度较高时，可以增大水泥初期水化速度，混凝土早期强度也高。相对较低的养护温度下，水泥的水化反应较为缓慢，使其水化物具有充分的扩散时间均匀地分布在水泥石中，导致混凝土后期强度提高。 School of

31、 Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质养护湿度不足，水泥水化反应不能顺利进行，将严重降低混凝土的强度，且使水泥石结构松散，形成干缩裂缝，影响混凝土的耐久性。 1-空气养护；2-九个月后水中养护3-三个月后水中养护；4-标准湿度条件下养护School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质在标准养护条件下，混凝土的强度随龄期的增长而提高，在最初的37d内发展较快，28d达到设计强度规定的数值，以

32、后强度发展逐渐缓慢。在对数坐标下，混凝土的强度与其龄期的对数大致呈正比关系。 混凝土龄期的影响School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质强度随时间的增长a)龄期为常数坐标 ；b)龄期为对数坐标a)龄期为常数坐标 ；b)龄期为对数坐标School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质在混凝土施工过程中，可根据混凝土的这种特性，由其早期强度推算后期强度。 n天龄期的混凝土抗压强度，

33、MPa； a天龄期的混凝土抗压强度，MPa；,lglgcu ncu anffa,cu nf,cu afSchool of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质力学强度还受试验条件的影响。主要影响因素有：试件形状与尺寸、试件湿度、试件温度、支承条件和加载方式等。混凝土结构物的施工质量同样会对混凝土的强度产生影响，其中包括：配料的准确性、搅拌的均匀性、振捣效果等。试验条件和施工质量的影响School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2

34、 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质变形弹性变形弹性变形徐变变形徐变变形温度变形温度变形干缩变形干缩变形混凝土的变形School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质弹性变形是指当荷载施加于材料时立即出 现、荷载卸除后立即消失的变形。水泥混凝土是一种多相复合材料，当混凝土承受荷载时，其应力应变关系是非线性的，当卸荷后其变形并不能恢复到原点。 弹性变形School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质

35、水泥混凝土的技术性质混凝土的应力应变特征示意图School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质混凝土弹性模量分类School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质弹性模量影响因素School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质混凝土在持续荷载的作用下，随时间增长的变形称为徐变变

36、形，也称为蠕变。混凝土的徐变变形在早期增长很快，然后逐渐减慢，一般要23年才可能基本趋于稳定。 徐变变形School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质混凝土因热胀冷缩性质产生的变形称为温度变形。温度变形对大体积混凝土工程和在温差较大季节施工的混凝土结构极为不利。为减小不利影响，应设置温度伸缩缝，采用低热水泥等。 温度变形School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质混凝土处于干

37、燥环境中时，混凝土内部的 水分蒸发而引起的混凝土体积收缩，称为干燥收缩简称干缩。混凝土干缩变形进行很慢而且是由表面 向内部逐渐进行，导致混凝土表面受到拉力作用，易在混凝土表面将产生裂缝。 干缩变形School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院抗冻性抗冻性抗渗性抗渗性耐磨性耐磨性碱碱集料反应集料反应1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质1.2.31.2.3水泥混凝土的耐久性水泥混凝土的耐久性School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质

38、水泥混凝土的技术性质1.2.3水泥混凝土的耐久性混凝土的抗冻性混凝土的抗渗性 混凝土的耐磨性混凝土中的碱集料反应School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质混凝土的抗冻性即指混凝土抵抗冻融循环破坏作用的能力，它是决定混凝土耐久性的主要因素。 混凝土的抗冻性一般以抗冻标号来表示。 混凝土抗冻标号有D10、D15、D25、D50、D100、D150、D200、D250和D300、共九个等级。 混凝土的抗冻性School of Highway, Changan University 长安大

39、学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质混凝土对液体或气体渗透的抵抗能力称为混凝土的抗渗性。混凝土的抗渗性以抗渗标号来表示。混凝土的抗渗标号分为六个等级：S2、S4、S6、S8、S10和S12。混凝土的抗渗性School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质耐磨性是指混凝土抵抗表层磨擦损伤的能力。混凝土耐磨件评价，以试件磨损面上单位面积的磨损量作为评定混凝土耐磨性的相对指标。 混凝土的耐磨性School of Highway, Changan Univer

40、sity 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质按下式计算磨损量： 单位面积的磨损量，kg/m2； 试件的初始质量，kg； 试件磨损后的质量,kg。 0.0125试件磨损面积,m2。120.0125cmmGcG1m2mSchool of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质混凝土的耐磨性与其强度等级、水泥品种、集料硬度有关，细集料对路面混凝土的耐磨性有较大影响。 欲提高混凝土抗磨损能力，应提高混凝土的断裂韧性，降低脆性，减少原生缺陷，提高硬度及降低弹性模

41、量。 School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质混凝土中所含水泥中的碱与某些碱活性集料在有水存在的条件下发生化学反应，可引起混凝土产生膨胀、开裂甚至破坏，这种化学反应称为碱集料反应(简称ARR)。根据集料中活性物质类型，可分为：碱硅反应和碱碳酸盐反应。碱集料反应School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.2 水泥混凝土的技术性质水泥混凝土的技术性质为避免碱集料反应的发生，应进行碱活性检验。School of Hig

42、hway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计混凝土配合比设计就是根据原材料的性能和对混凝土的技术要求，通过计算和试配凋整，确定出满足工程技术经济指标的混凝土各组成材料的用量。对混凝土的技术要求包括：与施工条件相适应的和易性，硬化后应满足设计强度等级和耐久性等。 School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计原材料的技术要求水泥是混凝土的胶结材料，混凝土的性能很大程度上取决于水泥的质量。 选用水泥强度时，应以能

43、使所配的混凝土强度达到要求、收缩小、和易性好和节约水泥为原则。 School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计普通混凝土常用的粗集料有卵石(砾石)和碎石。它是混凝土的主要组成材料，也是影响混凝土强度的重要因素之一。选择粗集料时要保证其具有稳定的物理性能和化学性能，不与水泥发生有害反应。School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计粗集科必须具有足够的强度不同强度等级混凝土对粗集料技术等

44、级的选择见表： 混凝土的强度等级混凝土的强度等级 C60 C60 C30C30C60 C60 C30 C30 卵石、碎石的技术等级卵石、碎石的技术等级 级级 级级 级级 School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计当混凝土处于表中所列条件时，应对碎石或卵石进行坚固性试验。 混凝土所处环境混凝土所处环境在溶液中循环次数在溶液中循环次数质量损失不宜大于质量损失不宜大于（%）1 1寒冷地区，经常处于寒冷地区，经常处于干湿交替状态干湿交替状态 5 55 52 2严寒地区，经常处于严寒地区，经常处

45、于干湿交替状态干湿交替状态 5 53 33 3混凝土处于干燥条件，混凝土处于干燥条件，但粗集料风化成软弱但粗集料风化成软弱颗粒过多时颗粒过多时 5 512124 4混凝土处于干燥条件，混凝土处于干燥条件，但有抗疲劳、耐磨、但有抗疲劳、耐磨、抗冲击要求高或标号抗冲击要求高或标号大于大于4040号号 5 55 5School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计国标（GB/T 146852001）的规定，粗集料中含泥量、有机物含量、硫化物及硫酸盐含量等不得大于相应等级的技术要求，并应对混凝土所用的

46、碎石或砾石进行碱活性检验。粗集料最大粒径应根据混凝土结构的具体情况及施工方法选取。 School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计 粗集料应具有良好的颗粒级配，以减少空隙率，增强密实性，从而可以节约水泥，保证混凝土拌合物的和易性及混凝土的强度。 配制混凝土所用的细集料应为级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的河砂或海砂。 School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计混凝土强度等级与细集料技术

47、等级的关系见表： 混凝土的强度等级混凝土的强度等级 C60 C60 C30C30C60 C60 C30 C30 细集料的技术等级细集料的技术等级 级级 级级 级级 School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计细集料的级配应符合下表规定： School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计 混凝土拌合用水包括：饮用水、洁净的天然水、地下水、海水及经适当处理后的工业废水。 选用拌合用水时应根

48、据有害物杂含量和对混凝土物理力学性质的影响进行区分。 School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计 混凝土拌合用水应符合下表的规定 预应力混凝土预应力混凝土 钢筋混凝土钢筋混凝土 素混凝土素混凝土 pH值 444不溶物（mg/L） 200020005000可容物（mg/L） 2000500010000氯化物 （mg/L） 500 1200 3500 硫酸盐 （mg/L） 600 2700 2700 硫化物 （mg/L） 100 Cl24SO2S注：使用钢丝或经热处理钢筋的预应力混凝土氯化

49、物的含量不得超过350mg/L。School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计 外加剂是能按照一定要求改变混凝土某些性能的物质，一般在混凝土拌合前或拌合过程中加入，且掺量不超过水泥质量的5%。 掺合料能改善混凝土的施工和易性、降低混凝土水化热、调解凝结时间等。 School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计混凝土配合比设计就是根据原材料的性能和对混凝土的技术要求，通过

50、计算和试配凋整，确定出混凝土中各组成材料的质量或体积之间的比例关系。School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计混凝土的配合比采用如下两种表示方法：School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计混凝土组成设计流程：施工配合比设计配合比基准配合比初步配合比施工现场调整含水量复核强度及其它要求调整施工和易性确定组成材料比例School of Highway, Changan Univer

51、sity 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计配合比设计指标进行普通混凝土配合比设计时，主要考虑混凝土拌合物的施工和易性、硬化混凝土的强度和耐久性。坍落度是反映新拌混凝土施工和易性最常用的方法。普通混凝土的坍落度应根据构件截面尺寸大小、钢筋疏密和施工方式来确定。 School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计混凝土施工和易性选择School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院混凝土配制强度

52、混凝土配制强度，MPa； 混凝土设计强度等级，MPa； 混凝土强度标准差，MPa；1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计,0cuf,0,1.645cucu kff,0cuf,cu kfSchool of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计混凝土强度标准差可根据近期同类混凝土强度资料求得，其试件组数不应少于25组。若无历史统计资料，标准差按下表选取。 强度等级强度等级 C20C20C20C20C35 C35 C35 C35 强度标准差取值（强度标准差取值（MPaMPa） 3.03.0 5.05

53、.0 6.0 6.0 School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计混凝土的耐久性主要取决于混凝土的水灰比和水泥用量。 School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计初步配合比设计步骤计算混凝土的配制强度 计算水灰比（W/C）并校核选定用水量 确定砂率计算并校核单位水泥用量 计算细集料用量和粗集料用量 ,0cufSchool of Highway, Changan University

54、 长安大学公路学院长安大学公路学院计算混凝土配制强度 混凝土配制强度，MPa； 混凝土设计强度等级，MPa； 混凝土强度标准差，MPa；1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计,0cuf,0,1.645cucu kff,0cuf,cu kfSchool of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院计算水灰比（W/C）并校核 混凝土配制强度，MPa； 水泥28d抗压强度实测值，MPa； 回归系数，应根据工程所使用的水泥、集料通过试验确定，当无试验统计资料时，可按表进行选取。1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计,0/aceacecubf

55、W Cff,0cufcefabSchool of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院回归系数选择 1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计干硬性和塑性混凝土用水量的确定 School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计流动性和大流动性混凝土在未掺外加剂时的用水量以坍落度90mm的用水量

56、为基础，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg/m3的原则计算混凝土的用水量。流动性和大流动性混凝土在掺加外加剂时，依公式计算用水量。School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院掺外加剂时混凝土用水量计算公式： 掺加外加剂混凝土的单位用水量，kg/m3； 未掺加外加剂混凝土的单位用水量，kg/m3； 外加剂的减水率，%，经试验确定。1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计0,(1)ww adadmm,w adm0wmadSchool of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院

57、1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计坍落度在1060mm范围内的混凝土，其砂率可根据集料品种、最大粒径及水灰比选取。School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计 坍落度大于60mm的混凝土应在上表的基础上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1%的幅度予以调整。 坍落度小于10mm的混凝土及使用外加剂或掺合料的混凝土应经试验确定砂率。 根据水灰比和单位用水量计算单位水泥用量，同时查表以保证混凝土的耐久性。School of Highway, Changan University 长安

58、大学公路学院长安大学公路学院体积法计算细集料用量和粗集料用量： 1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计00000000.011100%gcswcgswsssgmmmmammmSchool of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院密度法计算细集料用量和粗集料用量： 1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计0000000100%cpcgswsssgmmmmmmmmSchool of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计试验室配合比试配、调整

59、与确定如果按“初步配合比”进行拌制的混凝土其实测坍落度或VB稠度不能满足设计要求，或粘聚性和保水性能不好时，应在保持水灰比不变的条件下，调整水泥浆的含量或根据砂率与流动性的关系，通过调整砂率来改善混凝土的流动性。 由此确定“基准配合比”。School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计依“基准配合比”配制混凝土进行强度试验。强度试验时，至少应采用三个不同水灰比的配合比。每种水灰比下的拌合物至少应制作三块试件。当混凝土拌合物坍落度与要求值相差超过允许偏差时，可调整用水量，也可将砂率酌情增加或减

60、少1%。 School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计依“基准配合比”配制混凝土进行强度试验。强度试验时，至少应采用三个不同水灰比的配合比。每种水灰比下的拌合物至少应制作三块试件。当混凝土拌合物坍落度与要求值相差超过允许偏差时，可调整用水量，也可将砂率酌情增加或减少1%。 School of Highway, Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.3 普通混凝土组成设计普通混凝土组成设计根据强度试验结果，建立灰水比与强度的关系，选定与混凝土配制强度相对