道路工程材料第7版 课件5 水泥混凝土

第5章水泥混凝土Cementconcrete2025/2/23水泥混凝土材料组成技术性质和技术指标水泥混凝土配合比设计核心知识点水泥砂石混凝土制品水泥路面施工混凝土浇筑新拌混凝土1水泥混凝土材料基础知识

2水泥混凝土种类及其特点

3新拌水泥混凝土技术要求

4硬化水泥混凝土强度特征

5普通水泥混凝土组成设计本章主要内容2025/2/231水泥混凝土材料基础知识

材料组成主要类型工程应用1水泥混凝土材料基础知识1.1基本概念2025/2/23定义：水泥、水、集料及其他添加剂按适当比例配合拌制成混合料经硬化而成的人造石材材料：水泥，碎石，砂，水；添加剂（减水剂，早强剂，缓凝剂，膨胀剂，防冻剂、阻锈剂等）特点：强度高，耐久性好，可制成不同形状、尺寸的结构，与钢筋具有牢固粘结力，造价较低水泥361kg砂603kg石1281kg水180kg1方C30混凝土材料组成集成钢筋抗拉性能和混凝土抗压性能蔡方荫教授1953年创造“砼”字1水泥混凝土材料基础知识1.2混凝土路面28cm水泥砼1cm沥青砂20cm4.5%水泥稳定碎石20cm4.0%水泥稳定碎石碎石排水层培土1：1.5典型普通水泥混凝土路面铺装结构混凝土芯样连续配筋混凝土路面混凝土路面结构1水泥混凝土材料基础知识1.2混凝土路面混凝土路面特点承载力大耐久性好舒适性差维修困难1水泥混凝土材料基础知识1.3分类①按表观密度分轻混凝土：ρ＜1900kg/m3普通混凝土：ρ=1900-2500kg/m3重混凝土：ρ＞2600kg/m3②按强度分（28天抗压强度R28

）低强度混凝土：R28＜20MPa普通强度混凝土：R28=7.5～60MPa高强度混凝土：R28＞60MPa超高强度混凝土：R28＞105MPa③按特性分纤维加强混凝土碾压混凝土聚合物混凝土高延性混凝土含有大量封闭气孔，300~1200kg/m3

碾压混凝土发泡混凝土超高强度混凝土高延性混凝土2新拌混凝土施工和易性和易性评价方法影响因素2新拌混凝土施工和易性2.1和易性概念和易性：新拌水泥混凝土易于各工序施工操作（搅拌、运输、浇注、捣实等）并能获得质量均匀、成型密实的性能，包含流动性、粘聚性及保水性，也称混凝土的工作性（Workability）和易性流动性粘聚性保水性克服内摩阻力产生流动，均匀密实填满模板的能力各材料之间具有内聚力，不产生离析、分层现象具有一定的保持内部水分能力，不产生泌水现象保障材料稳定保障结构密实混凝土分层离析示意图2新拌混凝土施工和易性2.2和易性评价方法坍落度试验塌落度可测定混合料流动性，并通过目测检查混合料的粘聚性及保水性，是测试和易性（流动性）最为常用的方法①测定结果单位：mm②试验适用范围：集料公称最大粒径≯31.5mm；

坍落度≮10mm③将拌和好的混凝土装入坍落度试筒中，捣插刮平后将坍落度筒提起，测量坍落度筒与试样高差2新拌混凝土施工和易性2.2和易性评价方法维勃稠度试验塌落度小于10mm的新拌混凝土，可采用V.B.稠度试验进行评价：①测定结果单位：s（秒），越大表明流动性越小②试验适用范围：集料公称最大粒径≯31.5mm；

V.B.稠度试验5~30s③将拌和好的混凝土装入V.B.稠度试筒中，把透明盘转至混凝土顶部，振动并记录透明盘底部布满水泥浆的时间

改进V.B.稠度试验：透明盘上加8.7kg砝码，也可用于碾压混凝土压实度计算V.B.稠度试验仪振动频率50Hz；振幅0.5mm2新拌混凝土施工和易性2.3和易性影响因素①单位用水量单位用水量决定了新拌混凝土中水泥浆数量单位用水量增大，流动性变大单位用水量过大，粘聚性和保水性变差，硬化混凝土易产生裂缝固定用水量定则当集料不变时，如果单位用水量一定，若水泥增减量不超过50~100kg/m3，塌落度可保持不变②水灰比水与水泥的质量比，水泥浆的稠度水灰比小，水泥浆稠度大，流动性差水灰比过大，粘聚性和保水性不良根据设计强度和耐久性合理选择③砂率砂（细集料）占全部集料的百分比水泥砂浆起到润滑作用过小砂率造成水泥砂浆数量不足，而过大导致集料比表面增加，造成水泥砂浆数量相对减少，存在最佳砂率3硬化混凝土强度特征抗压强度抗折强度影响因素3硬化混凝土强度特征3.1抗压强度边长150mm立方体试件混凝土抗压强度测试结果符合正态分布规律一般采用保证率不低于95%，强度标准值=平均值–1.645倍标准差混凝土强度等级根据混凝土立方体抗压强度标准值确定C20代表抗压强度标准值不小于20Mpa普通混凝土强度等级12个，道路工程中常用的C20，C30，C35、C40等混凝土强度与灰水比关系3硬化混凝土强度特征3.2抗折强度弯拉强度试验示意图（单位mm）150mmx150mmx550mm的梁形试件交通荷载等级弯拉强度标准值MPa极重5.0*特重、重5.0中等4.5轻4.0*特殊路段经论证可采用5.5公路水泥混凝土路面设计规范JTGD40路面设计采用弯拉强度作为设计指标，抗压强度只作为参考指标水泥石破坏界面破坏

集料破坏3硬化混凝土强度特征3.3强度影响因素混凝土破坏模式强度影响因素水泥标号和水灰比：决定水泥石的强度水灰比定则：当同原料的混凝土充分密实时,其强度与水灰比成反比集料：强度、形状、表面特征和洁净度级配：连续级配易密实不宜离析；适宜的砂率养护条件：温度、湿度、龄期1-空气养护；2-9个月后水中养护；3-3个月水中养护；4-标准养护

28天混凝土强度达到设计值，但混凝土强度一直在增长4普通混凝土配合比设计设计原理设计流程设计指标4普通混凝土配合比设计4.1设计原理体积法：混凝土总体等于水泥、砂、石、水和空隙体积之和密度法：混凝土表观密度等于各原材料单位用量之和设计三参数：水灰比，砂率，单位用水量设计流程：初步配合比→基准配合比→设计配合比→施工配合比混凝土体积与质量关系体积法密度法4普通混凝土配合比设计4.2配合比设计流程①初步配合比测试砂石密度、水泥强度等原材料参数根据设计要求、参考经验公式、图表初步确定原材料配比按照初步配合比试拌，测试和易性如塌落度或VB稠度不合格，保持水灰比不变调整砂率或用水量提出流动性合格的基准配合比按照基准配合比，三个水灰比（基准，基准±0.05），拌制混凝土测试强度、流动性、粘聚性和保水性建立灰水比-强度关系，确定最佳材料配比考虑砂石含水量，修正材料配比根据实际生产状况，进行优化调整②基准配合比③设计配合比④施工配合比经验调整验证优化4普通混凝土配合比设计4.3初步配合比设计方法（1）计算配制强度：考虑1.645倍强度标准差（2）计算水灰比：根据水泥28d抗压强度、配制强度，由经验公式确定（3）确定单位用水量：根据碎石粒径、塌落度，按经验、查表确定(教材表5-15）（4）计算水泥用量：根据单位用水量、水灰比计算（需要满足最小水泥用量）（5）确定砂率：根据碎石粒径、水灰比，按