《道路建筑材料》课件 第四章 水泥混凝土和砂浆

第四章水泥混凝土和砂浆掌握普通水泥混凝土的组成材料的技术要求、普通混凝土的组成设计方法；2知识目标掌握普通水泥混凝土的主要技术性质及其影响因素、评价方法与评价指标的测定；1了解常用混凝土外加剂的类别、功能及品种；其他功能混凝土的特性及应用3能正确地选择配制普通水泥混凝土所用的原材料；1能进行普通水泥混凝土的组成设计；2能力目标4掌握砂浆的材料组成、技术性质及配合比设计方法。3能根据工程实际的要求配制砂浆定义：水泥混凝土由水泥、水、粗、细集料按适当比例配合，必要时掺加适量的外加剂、掺合料等配制而成。特点：抗压强度较高、耐久性较好，可浇筑成任意形状、料源广泛，价格低廉。抗拉强度低、受拉时抗变形能力小、易开裂、自重大、拆除困难。普通水泥混凝土：干表观密度为2000kg/m3~2800kg/m3由水泥、水、砂、石、矿物掺合料配制而成。各种外加剂，不超过水泥质量的5%。第一节普通水泥混凝土

（一）水泥

品种：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥，快硬水泥、抗硫酸盐水泥、大坝水泥或其他水泥。水泥强度等级应与要求配制的混凝土强度等级相适应。

一、普通水泥混凝土的组成材料

1、水泥品种选用：依据——工程性质、特点、气候、环境、施工条件选用水泥品种。例：路面抢修工程—硅酸盐水泥，不用不耐磨的矿渣水泥、火山灰水泥。高温车间路面和抗硫酸盐—矿渣水泥水库大坝—火山灰水泥、粉煤灰水泥2、水泥强度等级选用：（应与要配制水泥砼等级相适应）1）普通（一般）混凝土：水泥强度为混凝土强度1.5-2.0倍。2）高强度混凝土：水泥强度为混凝土强度0.9-1.5倍。当水泥强度等级过高：水泥用量过低，和易性和耐久性差；当水泥强度等级过低:水泥用量太多，降低水泥混凝土品质，收缩率加大。水泥混凝土用细集料是指粒径小于4.75mm的天然砂、人工砂。天然砂一般应采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的河砂。

1、有害物质含量（1）含泥量、石粉含量和泥块含量：影响混凝土的强度、耐久性。含泥量是指天然砂中粒径＜0.075mm的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒径＜0.075mm的颗粒含量；泥块含量是指原粒径＞1.18mm，经水洗、手捏后＜0.60mm的颗粒含量。（2）云母含量：影响混凝土拌和物的和易性、硬化后混凝土的抗冻性、抗渗性。

（3）轻物质含量：砂中表观密度小于2000kg/m3的物质。。（4）有机质含量：延缓水泥的硬化过程，降低混凝土的早期强度（5）硫化物和硫酸盐含量：生成水化硫铝酸钙（钙矾石），体积膨胀、开裂。

（6）贝壳含量：仅适用于净化处理的海砂，其他砂种不做要求。（二）细集料

2、压碎值和坚固性机制砂应进行压碎值测定（强度）天然砂采用硫酸钠溶液进行坚固性试验，经5次循环后测其质量损失。细集料分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。3.片状颗粒

机制砂中粒径1.18mm以上的机制砂颗粒中最小一维尺寸小于该颗粒所属粒级的平均粒径0.45倍的颗粒称为片状颗粒。4.砂的粗细程度和颗粒级配1区砂：粗砂，较2区砂采用较大的砂率，配制低流动性的混凝土。2区砂：中砂和一部分偏粗的细砂，宜优先选用。3区砂：细砂和一部分偏细的中砂，较2区砂采用较小的砂率，对新拌混凝土的工作性影响较敏感。

粒径＞4.75mm的卵石（砾石）、碎石。

1.强度和坚固性（1）强度岩石立方体强度、压碎值。粗集料分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。（2）坚固性硫酸钠溶液进行坚固性试验，经5次循环后测其质量损失。（三）粗集料2.卵石含泥量、碎石泥粉含量和泥块含量

卵石含泥量：指卵石中粒径小于0.075mm

的黏土颗粒含量。碎石泥粉含量：指碎石中粒径小于0.075mm

的黏土和石粉颗粒含量。泥块含量：指卵石、碎石中原粒径大于4.75mm，经水浸泡、淘洗等处理后小于2.36

mm

的颗粒含量。影响混凝土的强度和耐久性。3.有害物质含量与细集料中相同。4.公称最大粒径及颗粒级配（1）公称最大粒径：指集料可能全部通过或允许有少量不通过(一般容许筛余不超过10%)的最小标准筛筛孔尺寸。通常比集料最大粒径小一个粒级。尽量选择大些为好规定：粗集料的公称最大粒径不得超过结构物最小尺寸的1／4和钢筋最小净距的3/4；对于混凝土实心板，允许采用公称最大粒径为1／3板厚的颗粒级配，但公称最大粒径不得超过31.5mm。（2）颗粒级配连续两级配、连续多级配，不宜采用单粒级或间断级配配制。5.颗粒形状及表面特征1）针、片状颗粒和不规则颗粒针状颗粒：指卵石、碎石颗粒的最大一维尺寸大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍的颗粒；片状颗粒：指最小一维尺寸小于该颗粒所属粒级的平均粒径0.4倍的颗粒。不规则颗粒：指卵石、碎石颗粒的最小一维尺寸小于该颗粒所属粒级的平均粒径0.5倍的颗粒。2）集料表面特征理想的颗粒形状是接近正立方体。水泥用量与用水量相同的情况下，碎石混凝土比卵石混凝土的强度高10％左右。卵石混凝土比碎石混凝土和易性好。符合国家标准的饮用水当采用其他水源或对水质有疑问时，应对水质进行检验。对比试验的水泥初凝时间差及终凝时间差均不应大于30min，被检验水样配制的水泥胶砂3d和28d强度不应低于饮用水配制的水泥胶砂3d和28d强度的90％。严禁将未经处理的海水用于钢筋混凝土和预应力混凝土的拌制。海水可用于拌制素混凝土。（四）混凝土用水

（五）矿物掺合料作用：改善混凝土拌合物的施工和易性、降低混凝土水化热、调节凝结时间等。掺合料：粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、钢渣粉、磷渣粉、硅灰及复合掺合料等。最大掺量某构造物发生局部倒塌后曾对设计进行审查，未发现任何问题。在对施工方面进行审查中发现以下问题：梁设计时为C20混凝土，施工时未留试块，事后鉴定其强度等级只是C7.5左右。在梁的断口处可清楚地看出沙石未洗净，骨料中混有鸽蛋大小的黏土块、石灰颗粒和树叶等杂质；此外梁主筋偏在一侧，梁的受拉区1/3宽度内几乎没有钢筋。〔原因分析〕集料的杂质对混凝土强度有重大的影响，必须严格控制集料中的有害杂质含量。树叶等杂质固然会影响混凝土的强度，而泥黏附在骨料的表面，防碍水泥石与骨料的黏结，降低混凝土强度，还会增加拌和水量，加大混凝土的干缩，降低抗渗性和抗冻性。泥块对混凝土性质的影响严重。工程实例4-1

某钢筋混凝土基墩使用5年后出现大量裂纹，经检查混凝土环境水，其pH值5.5，SO42-含量为6000mg/L,Cl-含量为400mg/L。拌制该混凝土采用的是普通硅酸盐水泥。〔原因分析〕此混凝土产生裂纹的关键原因是硫酸盐腐蚀，所使用的水泥品种不当。该环境水pH值为5.5，对于钢筋混凝土属弱腐蚀（pH值4.5~6为弱腐蚀）；Cl-含量＜500mg/L，环境水无氯离子腐蚀；而SO42-含量＞4000mg/L，属强硫酸盐腐蚀，而仅使用普通硅酸盐水泥是不当的。〔防治措施〕应选用高抗硫酸盐硅酸盐水泥。在混凝土表面敷设一层耐腐蚀性强且不透水的保护层。工程实例4-2某糖厂建宿舍，以自来水拌制混凝土，浇筑后用曾装过食糖的麻袋覆盖于混凝土表面，再淋水养护。后来发现该水泥混凝土两天仍未凝结，而水泥经检验无质量问题。〔原因分析〕由于养护水淋于曾装过食糖的麻袋，养护水已成糖水，而含糖分的水对水泥的凝结有抑制作用，故使混凝土凝结异常。工程实例4-3

硬化前——新拌混凝土满足和易性（工作性）

硬化后——力学性质、变形和耐久性（一）新拌混凝土的工作性（和易性）

1.新拌混凝土工作性的概念：是指混凝土拌和物易于施工操作（拌和、运输、浇筑、振捣）且成型后质量均匀、密实的性能，是一个综合指标。新拌混凝土的工作性（和易性）包括：流动性、粘聚性、保水性等三方面含义。和易性

施工难易程度，砼质量优劣，经济性好坏三方面性能二、普通水泥混凝土的技术性质

（1）坍落度试验：

适用于塑性混凝土（坍落度大于10mm）、最大粒径小于31.5mm。试验时分三层装样，每层插捣25次。试验时直接测混凝土下沉量（mm）为坍落度—流动性，然后间接观察粘聚性、保水性。混凝土的坍落度越大，表示混凝土拌合物的流动性越大。（2）维勃稠度试验：

适用于干硬性混凝土（坍落度小于10mm）、最大粒径小于31.5mm。试验时测混凝土开始震动到水泥浆布满的时间（s)为维勃稠度。

2.新拌混凝土工作性的测定方法

坍落度试验单位：mm单位：S（秒）3.影响新拌混凝土工作性的主要因素（1）水泥浆数量：（2）水胶比的影响：（3）单位用水量（4）砂率：（5）水泥的品种和集料的性质（6）外加剂（7）温度与搅拌时间

（1）水泥浆的数量①正常情况：水泥浆充满集料间隙略有剩余②用浆过多：流浆，浪费水泥，且影响强度，耐久性③用浆过少：产生分层，泌水现象。满足流动性为宜。（2）水胶比的影响过大：可使水泥浆变稀，但易产生流浆、离析现象，甚至影响强度。过小：可使水泥浆变稠，但拌和物流动性小。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。

最大水胶比（3）单位用水量混凝土拌合物的流动性随单位用水量的增加而增大。在保证强度和耐久性的条件下，根据流动性要求来确定单位用水量。对坍落度影响最大的因素是单位用水量（4）砂率砂率是指混凝土中砂用量占砂石总用量的百分率。反映了粗细集料的相对比例。砂率过大，流动性减少；砂率过小，流动性变小，也易导致离析，泌水现象。29

混凝土的砂率存在一个合理值，采用最佳砂率时，在用水量和水泥用量不变的情况下，可使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。30（5）水泥的品种和集料的性质水泥品种：标准稠度用水量小的水泥拌制的混凝土拌合物流动性好。卵石拌制的混凝土拌合物大于碎石混凝土拌合物流动性。

（6）外加剂①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。②改善混凝土拌合物和易性的主要外加剂是减水剂、引气剂。

（7）温度与搅拌时间温度上升10度，坍落度减小20-40mm；搅拌时间1-3min。（1）调节混凝土的材料组成、集浆比、砂率。（2）根据施工要求选用外加剂：减水剂等（3）提高振捣机械的效能.

按要求进行混凝土施工：搅拌时间1-3min、运输时间小于30min，浇灌高度小于1.2m，振捣时不欠振更要避免超振。4.改善新拌混凝土工作性的主要措施某构造物墩柱发生严重工程质量事故，在14根钢筋混凝土柱子中有13根有严重的蜂窝现象。具体情况是：柱全部侧面面积142m2，蜂窝面积有7.41m2，占5.2%；其中最严重的是仅蜂窝中露筋面积就有0.56m2。露筋位置在地面以上1m处，正是钢筋的搭接部位。对设计进行审查，未发现任何问题。在对施工方面进行审查中发现以下问题：

①混凝土灌注高度太高。7m多高的柱子在模板上未留灌注混凝土的洞口，倾倒混凝土时未用串筒、遛管等设施；

②灌注混凝土厚度太厚，振捣要求不严。施工时未用振捣棒，而采用6m长的木杆振捣，并且规定每次灌注厚度以一车混凝土为准（约厚40cm），灌注后捣固30下即可；

③现场浇灌混凝土时施工人员随意向混凝土拌合物中加水；

④柱子钢筋布置与图纸偏差较大，有的位置钢筋间距过小，甚至在某些位置钢筋紧挨在一起。工程实例4-4〔原因分析〕①混凝土灌注高度太大，违反了《混凝土结构工程施工规范》（GB

50666-2011）中关于“混凝土自由倾落高度不宜超过2m”及“柱子分段灌注高度不应大于3.0m”的规定，混凝土产生离析。②灌注厚度太大，违反了《混凝土结构工程施工规范》（GB

50666-2011）中关于“柱子灌注厚度不得超过20cm”的规定，振捣不实、漏振。③柱子钢筋搭接处的设计净距太小，只有31～37.5mm，小于设计规范规定柱纵筋净距应≥50mm的要求。混凝土无法进行浇筑，造成空洞、露筋。④随意向混凝土中加水，改变混凝土配合比，黏聚性、保水性变差，工作性变差。〔处理措施〕①剔除全部蜂窝四周的松散混凝土，用湿麻袋塞在凿剔面上，经24小时使混凝土湿透厚度至少40-50mm；按照蜂窝尺寸支以有喇叭口的模板。②灌注加有早强剂的C30（旧混凝土为C20）的混凝土，养护14昼夜，拆模后将喇叭口上的混凝土凿除。③除以上补强措施外，还应对柱进行超声波探伤，查明是否还有隐患。（二）硬化后混凝土的强度特性1.强度：

1）抗压强度（1）立方体抗压强度（fcu）150mm×150mm×150mm的立方体试件，在标准养护条件（温度20℃±2℃，相对湿度95％以上）下，养护至28d龄期，按照标准的测定方法测定其抗压强度值，以fcu表示，

（2）立方体抗压强度标准值（fcu,k）：

150mm、28d、保证率95%。

（3）强度等级

规定：强度等级采用符号C和相应的标准值表示，

“C30”表示混凝土立方体抗压强度标准值fcu,k=30MPa混凝土划分C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80、C85、C90、C95、C100共19个强度等级。2）抗弯拉强度（抗折强度）

（fcf）

试件尺寸：

150mm×150mm×550mm，养护28测强度。方法：三分点加荷方式。

F-荷载（Ｎ）

L-支座间距（mm）

B-试件宽度（mm）

h-试件高度（mm）

fcf-抗弯拉强度（MPa）

3）轴心抗压强度(fcp)

150mm×150mm×300mm的棱柱体作为测定轴心抗压强度的标准试件，棱柱体轴心抗压强度（fcp）按式（4-3）计算，以MPa计。 （4-3）式中：F—试件破坏荷载(N)；

A—试件承压面积(mm2)。

4）立方体劈裂抗拉强度（fts）是确定混凝土抗裂度的重要指标。150mm×150mm×150mm的立方体作为标准试件，在立方体试件中心面内用圆弧为垫条施加两个方向相反、均匀分布的压应力。当压力增大至一定程度时，试件就沿此平面劈裂破坏，这样测得的强度称为劈裂抗拉强度，简称劈拉强度（fts），按式（4-4）计算，以MPa计。 （4-4）式中：F—试件破坏荷载（N）；

A—试件劈裂面面积（mm2）。

2．影响混凝土强度的影响因素

1）材料组成对水泥混凝土强度的影响

（1）胶凝材料强度和水胶比

水泥实际强度：

水泥强度富余系数：

（2）集料特征2）养护温度和湿度:混凝土拌和物浇捣完毕后，必须保持适当的温度和湿度，使水泥充分水化，以保证混凝土强度不断提高。3）龄期:混凝土在正常养护条件下（保证一定温度和湿度），强度随龄期的增长而提高，初期增长较快，后期增长较缓慢，但是在空气中养护时，其强度后期有所下降。在标准养护条件下，混凝土强度及龄期的对数大致成正比。工程中经常利用混凝土早期强度，估算后期强度，用下式表示:4）试验条件对混凝土强度的影响砼强度和龄期关系（用a天推28天抗压强度）：

标准养护条件下（3天），砼的强度和龄期关系成正比。3≤a≤28n=28天a≥3天fcu,a为3天的抗压强度（MPa）。fcu,n为天的抗压强度（MPa）1）选用高强度水泥和早强型水泥2）增加混凝土的密实度3）蒸汽养护和蒸压养护4）掺加外加剂和矿物掺合料3.提高混凝土强度的措施某建筑工程采用混合结构，屋盖采用现浇混凝土梁板，梁跨度9m,为矩形截面，高800mm，宽400mm,混凝土强度为C20。混凝土浇筑后14天拆模，发现梁上面0.1-0.35mm宽的裂缝。〔原因分析〕(GB50204-2002)规定大于8m的梁，底模拆除要求是按混凝土强度达到规定强度的100%。现在强度只达到了80%,原因是强度不足导致开裂。〔处理措施〕经检查发现裂缝无明显开裂，不会影响结构安全使用，可采用环氧胶泥涂抹表面，封闭裂缝。工程实例4-5

1）非荷载作用变形（1）化学收缩混凝土拌和物由于水泥水化产物的体积比反应前的物质的总体积要小，因而产生收缩，称为化学收缩。这种收缩随着龄期增长而增加，40d以后渐趋稳定，化学收缩不能恢复，一般对结构没有影响。（2）干湿变形这种变形主要表现为湿胀、干缩（表面大，微裂隙缝）（3）温度变形内胀外缩将产生微裂缝，混凝土具有热胀冷缩的性质。

（三）硬化后混凝土的变形特性

2）

荷载作用变形（1）弹—塑性变形与弹性模量

①弹—塑性变形：荷载作用下产生可恢复的弹性变形和不可恢复永久变形

②弹性模量（Ec）：砼的抗压强度的40%的割线模量作为砼的弹性模量。

（2）徐变混凝土在持续荷载作用下，随时间增加的变形称为徐变，也称蠕变。混凝土无论是受压、受拉或受弯时，均有徐变现象。

1）抗渗性：采用标准养护28d的标准试件，按规定的方法进行试验，以其所能承受的最大水压力来计算。混凝土的抗渗等级：P4、P6、P8、P10、P12、>P12共6个。

2）抗冻性：根据混凝土所能承受最大冻融循环次数来划分混凝土抗冻等级。混凝土的抗冻等级：F50、F100、F150、F200、F250、F300、F350、F400、>F400共9个。

3）耐磨性：150mm、27d、60度烘干、200N负荷50转，计算单位面积磨损量。

（四）混凝土的耐久性4)碱-集料反应水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的可溶性碱(钠、钾的氢氧化物)与集料中某些矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土膨胀开裂至破坏的化学反应，可分为碱-硅酸反应和碱-碳酸盐反应。碱-集料反应具备三个条件:①水泥中碱含量高;②混凝土中的集料含有活性二氧化硅成分;③环境潮湿,水分存在。为防止碱-集料反应的危害,应尽量使用低碱水泥。2.提高混凝土耐久性措施

控制“最大水胶比”和“最小胶凝材料用量”。20世纪80年代，三北地区的某些机场水泥混凝土道面发生了不同程度的碱集料反应，道面表面出现树枝状、网状裂缝（龟裂），在集料处膨胀、开裂。混凝土集料的周围和缝隙间有有白色的碳酸钙和碳酸钠析出。〔原因分析〕研究发现：这些机场大部分是70年代中期以后修建的，从地理位置上看均位于长江以北的三北地区。发生碱集料反应与三北地区水泥含碱量大、盐碱土多和三北地区的气候特征有关，特别是这个时期生产的水泥含碱量大都在1.2%以上，有的高达1.6%，加上高含碱量外加剂的使用，使单位混凝土中的含碱量增大，提供了产生碱集料反应的内在条件。另外，粗集料多为白云石，水泥中的碱与粗集料中的白云石在水的作用下反应，体积膨胀，使混凝开裂。工程实例4-6〔防治措施〕①选择没有碱活性或碱活性较低的料源。②应尽量使用含碱量小于0.6%的低碱水泥。③在混凝土掺入某些水硬性材料如粉煤灰、矿渣、硅灰等矿物混合材料。④为混凝土创造相对干燥的外部环境。⑤使用化学阻制剂来抑制碱集料反应，即在混凝土道（路）面上喷洒锂盐，尤其是氢氧化锂溶液最好。工程实例4-6（一）概述

混凝土配合比：混凝土中各材料用量之比。

1.混凝土配合比的表示方法：

1）单位用量表示法：（1m3砼）水泥：矿物掺合料：水：细集料：粗集料

=264kg：66kg：150kg：706kg：1264kg2）相对用量表示法：(水泥质量为1)

水泥：矿物掺合料：细集料：粗集料

=1：0.25：2.67：4.79；水胶比W／B=0.45

三、普通混凝土的组成设计

1）满足结构物设计强度的要求（配制强度）

2）满足施工和易性的要求（坍落度、维勃稠度试验）

3）满足环境耐久性的要求检验复核①最大水胶比W/B；

②最小胶凝材料用量。

4）满足经济性要求满足强度情况下尽量节约水泥,降低成本。

2.配合比设计的基本要求比设计强度提高10%～15%。

1）计算“初步配合比”—原始资料，现行的方法

水泥：矿物掺合料：水：细集料：粗集料=mco：mfo

：mwo：mso：mgo。2）提出“基准配合比”—满足和易性（坍落度、维勃稠度）

水泥：矿物掺合料：水：细集料：粗集料

=mca：mfa

：mwa：msa：mga.

3）确定“试验室配合比”—调整W/B且适合工作性，制备试件，强度，即符合强度、又符合工作性。

水泥：矿物掺合料：水：细集料：粗集料

=mcb：mfb

：mwb：msb：mgb

4）换算“施工配合比”—工地实际含水率进行修正

水泥：矿物掺合料：水：细集料：粗集料=

mc：mf

：mw：ms：mg3.混凝土配合比设计步骤1.初步配合比的计算

1）确定混凝土的配制强度（fcu,o）

（1）当混凝土的设计强度等级小于C60时，fcu,o.≥fcu,k+1.645σ（2）当混凝土的设计强度等级不小于C60时，

fcu,o≥1.15fcu,k

（二）普通混凝土配合比的设计方法

（以抗压强度为指标的计算方法）

（3）混凝土标准差

①计算混凝土标准差（σ）值：

对于强度等级不大于C30的混凝土，当混凝土强度标准差计算值不小于3.0MPa时，应按计算结果取值；当混凝土强度标准差计算值小于3.0MPa时，应取3.0MPa。对于强度等级大于C30且小于C60的混凝土，当混凝土强度标准差计算值不小于4.0MPa时，应按计算结果取值；当混凝土强度标准差计算值小于4.0MPa时，应取4.0MPa。

②直接取值：按表4-13规定取用2）计算水胶比（W/B）

(1）当混凝土强度等级小于C60时，式中：、—回归系数，查表4-13。

—胶凝材料28d胶砂抗压强度（MPa），可实测，无实测值可按计算。

—粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数按表4-15选用。

-水泥实际强度,无法取得时用

计算；

-水泥强度等级标准值；

-混凝土试配强度；

-水泥富余系数1.00-1.13（2）按耐久性校核水胶比。计算的水胶比应根据耐久性要求的允许的最大水胶比校核。（1）干硬性或塑性混凝土的用水量（mwo）

①混凝土水胶比在0.40～0.80范围时，按表4-17和表4-18选取。

②混凝土水胶比小于0.40时，可通过试验确定。（2）掺外加剂时，流动性和大流动性混凝土混凝土用水量：

式中：mw0-计算配合比单位用水量；

-未掺外加剂混凝土单位用水量，以表4-18中90mm用水量为基础，坍落度每增大20mm用水量增加5kg。当坍落度增大到180mm以上时，随坍落度相应增加的用水量可减少。

β-外加剂的减水率（%）（3）确定混凝土中外加剂用量（）

3）确定单位用水量（mwo）和外加剂用量（mao）4）计算胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量（1）每立方米混凝土的胶凝材料用量（mbo）式中：

—计算配合比每立方米混凝土中胶凝材料用量（kg／m3）；

—计算配合比每立方米混凝土中的用水量（kg／m3）；

—混凝土水胶比；

按耐久性要求校核单位胶凝材料用量：计算得的单位胶凝材料用量应不低于表4-12规定的最小胶凝材料用量。

（2）每立方米混凝土的矿物掺合料用量（）式中：—矿物掺合料掺量（%）。（3）每立方米混凝土的水泥用量（）

5）选定砂率（βs）当无历史资料可参考时，混凝土砂率的确定应符合下列规定：坍落度＜10mm的混凝土，其砂率应经试验确定；坍落度为10mm～60mm的混凝土其砂率，可根据粗骨料品种、最大公称粒径及水胶比按表4-19选取；坍落度＞60mm的混凝土，其砂率可按经验确定，也可在表4-19的基础上，按坍落度每增大20mm、砂率增大1％的幅度予以调整。

（1）质量法式中：

mgo—计算配合比每立方米混凝土的粗集料用量（kg／m3）；mso—计算配合比每立方米混凝土的细集料用量（kg／m3）；βs—砂率（％）；mcp—每立方米混凝土拌合物的假定质量（kg），可取2350kg／m3

～2450kg／m3

。6)计算粗、细集料用量（mgo,mso）

（2）体积法

式中：

—水泥密度（kg/m3）；可取2900kg/m3

～3100kg/m3

；

—矿物掺合料密度（kg/m3

）；

—粗集料的表观密度（kg/m3

）；

—

细集料的表观密度（kg/m3

）；

—水的密度（kg/m3

），可取1000kg/m3

；

—混凝土的含气量百分数，在不使用引气剂或引气型外加剂时，可取1。

2．试配、调整提出基准配合比

1）试配（1）试配材料要求：接近干燥状态细集料含水率应小于0.5%，粗集料含水率应小于0.2%。（2）搅拌方法和拌合物数量

2）校核工作性，确定基准配合比

按计算出的初步配合比进行试配,以校核混凝土拌合物的工作性。如试拌得出的拌合物的坍落度(或维勃稠度)不能满足要求,或黏聚性和保水性能不好时,应在保证水胶比不变的条件下相应调整用水量或砂率,直到符合要求为止。然后提出供混凝土强度校核用的“基准配合比”,即mca：mfa：mwa：msa：mga。

3．检验强度、确定试验室配合比1)制作试件、检验强度

用水量不变mwb=mwa

三组水胶比A:W/B-0.05（或0.1）

B:W/BC:W/B+0.05（或0.1）

制作试件,测定坍落度、表观密度、28天的抗压强度强度是否合格，利用三组28天抗压强度值作强度-胶水比关系曲线，求出满足配制强度fcu,o的水胶比。2）确定试验室配合比（1）根据强度检验结果修正配合比

βs不变，利用质量法、体积法重新计算msb、mgb（2）根据实测混凝土拌合物表观密度校正配合比混凝土拌合物表观密度计算值校正系数 a.当混凝土拌合物表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2％时，不用校正；试验室配合比为mcb

：mfb

：mwb：msb

：mgb

b.当二者之差超过2％时，应将配合比中每项材料用量均乘以校正系数δ，即得最终确定的试验室配合比设计值。

试验室配合比为：：

：：

4．施工配合比换算施工现场应根据现场砂、石的实际含水率的变化，将试验室配合比换算为施工配合比。设施工现场实测砂、石含水率分别为a％、b％。则施工配合比的各种材料单位用量为：水泥 矿物掺合料砂石 水 施工配合比为：水泥：矿物掺合料：水：砂：石=（一）混凝土质量的评价方法1．统计方法（1）已知标准差方法当连续生产的混凝土，生产条件在较长时间内能保持一致，且同一品种、同一强度等级混凝土的强度变异性能保持稳定时，应由连续的三组试件代表一个检验批。其强度应同时符合下式的要求。

mfcu≥fcu,k+0.7σ0

fcu,min≥fcu,k－0.7σ0

四、普通混凝土的质量评定1）当混凝土强度等级不高于C20时，其强度最小值尚应满足下式的要求：

fcu,min≥0.85fcu,k

2）当混凝土强度等级高于C20时，其强度最小值尚应满足下式的要求：

fcu,min≥0.90fcu,k

式中：mfcu—同一验收批混凝土强度平均值（MPa）；

fcu,k—设计的混凝土强度标准值（MPa）

fcu,min—同一验收批混凝土强度最小值（MPa）。σ0——前一检验期内同一品种、同一强度等级混凝土立方体抗压强度的标准差（MPa），按下式计算。当计算值小于2.5MPa时，取2.5MPa。

式中：

fcu,i一前一检验期内同一品种、同一强度等级的第i组混凝土试件的立方体抗压强度代表值强度（MPa）；

mfcu—前一检验期内同一品种、同一强度等级的混凝土立方体抗压强度平均值（MPa）；

n—前一检验期内的试件组数。（2）未知标准差方法当混凝土生产条件不能满足前述规定，或在前一个检验期内的同一品种混凝土没有足够的数据用以确定检验批混凝土强度的标准差时，应由≥10组的试件代表一个检验批，其强度应同时符合式（4－28）和式（4－29）的要求。

mfcu≥fcu,k+λ1Sfcu

fcu,min≥λ2fcu,k

式中：λ1、λ2―合格判定系数，按表4-23取用。

Sfcu—同一检验批混凝土立方体抗压强度标准差（Mpa），可按式（4－30）计算，当计算值小于2.5MPa时，取2.5MPa。式中：n－本检验期内混凝土试件的总组数。

2．非统计方法对零星生产的预制构件的混凝土或现场搅拌批量不大的混凝土，试件＜10组时，其所保留强度应同时满足式（4－31）和式（4－32）的要求。

mfcu≥λ3

fcu,k

fcu,min≥λ4

fcu,k

式中：λ3、λ4―合格判定系数，按表4-24取用。（二）混凝土强度的合格性评定当检验结果满足统计方法评定和非统计方法评定的各项规定时，则该批混凝土强度评定为合格；当不能满足上述规定时，该批混凝土强度评定为不合格。（一）混凝土质量的评价方法1．统计方法（1）已知标准差方法当连续生产的混凝土，生产条件在较长时间内能保持一致，且同一品种、同一强度等级混凝土的强度变异性能保持稳定时，应由连续的三组试件代表一个检验批。其强度应同时符合下式的要求。

mfcu≥fcu,k+0.7σ0

fcu,min≥fcu,k－0.7σ0

四、普通混凝土的质量评定一、概述混凝土外加剂亦称化学外加剂，是指在拌制混凝土过程中掺入，用以改善混凝土性能的材料，其掺量一般不大于水泥质量5%。第二节混凝土外加剂混凝土外加剂分类表类

别使用效果减水剂

普通减水剂

减水、提高强度或改善和易性

高效减水剂(流动化剂或称超塑剂)

配制流动混凝土或早强高强混凝土引气剂

增加含气量,改善和易性,提高抗冻性

调凝剂

缓凝剂

延缓凝结时间,降低水化热

早强剂(促凝剂)

提高混凝土早期强度

速凝剂

速凝、提高早期强度防冻剂

使混凝土在负温下水化,达到预期强度防水剂

提高混凝土抗渗性,防止潮气渗透膨胀剂

减少干缩1.减水剂减水剂是在混凝土坍落度基本相同条件下,能减少拌和用水的外加剂。减水剂可以改善混凝土性能，如提高强度和耐久性。高效减水剂是指在不改变新拌混凝土工作性条件下，能大幅度减少用水量，并显著提高混凝土强度，或在不改变用水量的条件下，可显著提高新拌混凝土工作性的减水剂。二、常用混凝土外加剂2.引气剂引气剂是掺入混凝土中经搅拌能引入大量分布均匀的微小气泡,以改善混凝土拌合和物的和易性,并在硬化后仍能保留微小气泡以改善混凝土抗冻性的外加剂。国内目前常用的引气剂有松香热聚物、松香皂和烷基苯磺酸钠等，此外还有烷基磺酸钠等。引气剂的掺量一般为水泥重的0.005%~0.015%。也可与减水剂、促凝剂等复合使用，效果较好。3.缓凝剂缓凝剂是指延缓混凝土的凝结时间，并对其后期强度无不良影响的外加剂。常用的缓凝剂有酒石酸钠、柠檬酸、糖蜜、含氧有机酸、多元醇等,其掺量一般为水泥质量的0.01%~0.20%。4.早强剂早强剂是指能提高混凝土早期强度,并对后期强度无显着影响的外加剂。常用的早强剂有氯化物系早强剂、硫酸盐系早强剂、三乙醇胺系早强剂。5.速凝剂速凝剂是促使水泥迅速凝结的外加剂,可以保证水泥初凝时间在5min之内,终凝在10min内完成。在水化初期,石膏与速凝剂中的反应生成物NaOH作用生成Na2SO4,使液相的S浓度明显降低,此时,铝酸三钙就迅速水化析出水化铝酸钙,石膏的缓凝作用失效,从而导致水泥浆速凝。速凝剂可用于路桥隧道的修补、抢修等工程。6.防冻剂防冻剂是指在一定负温条件下，能显著降低冰点，使混凝土不遭受冻害。同时保证水与水泥进行水化反应，并在一定时间内获得预期强度的外加剂。分为氯盐防冻剂、氯盐阻锈防冻剂和非氯盐防冻剂三类。7.防水剂混凝土防水剂是一种能减少孔隙和堵塞毛细通道,用以降低混凝土在静水压力下透水性的外加剂。防水剂分为无机防水剂,如三氯化铁、水玻璃等,以及有机防水剂,如有机硅、沥青、橡胶液和树脂乳液等。掺入防水剂后,混凝土的抗渗性大大增强。但有些防水剂含有氯离子,使用时应适当控制。交通荷载分级表4-27交通荷载等级极重特重重中轻设计基准期内设计车道承受设计轴载（100KN）累计作用次数Ne（104）＞1×1061×106~20002000~100100~3＜3第三节路面水泥混凝土定义：路面水泥混凝土是指满足混凝土路面摊铺工作性（和易性）、弯拉强度、耐久性与经济性要求的水泥混凝土。

一、路面水泥混凝土的组成材料

混凝土设计弯拉强度标准值（MPa）5.55.04.54.0试验方法龄期（d）328328328328—水泥实测抗折强度（MPa）≥5.08.04.57.54.07.03.06.5GB/T17671水泥实测抗压强度（MPa）≥23.052.517.042.517.042.510.032.5GB/T1767111.水泥1）极重、特重、重交通荷载等级公路面层水泥混凝土：旋窑生产的道路硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，2）中、轻交通荷载等级公路面层水泥混凝土：矿渣硅酸盐水泥。3）高温期施工宜采用普通型水泥，低温期施工宜采用早强型水泥。路面水泥混凝土用水泥各龄期的实测强度值表4-282.粉煤灰使用道路硅酸盐水泥或硅酸盐水泥时，可在混凝土中掺入适量的粉煤灰；使用其他水泥时，不应掺入粉煤灰。粉煤灰质量不应低于表4-7中的Ⅱ级粉煤灰的要求。不得掺用高钙粉煤灰或Ⅲ级及Ⅲ级以下低钙粉煤灰。混凝土用粉煤灰质量标准表4-7项目技术要求Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级细度（45μm方孔筛筛余），不大于（%）F类粉煤灰12.025.045.0C类粉煤灰需水量比，不大于（%）F类粉煤灰95105115C类粉煤灰烧失量，不大于（%）F类粉煤灰5.08.015.0C类粉煤灰含水率，不大于（%）F类粉煤灰1.0C类粉煤灰三氧化硫，不大于（%）F类粉煤灰3.0C类粉煤灰游离氧化钙，不大于（%）F类粉煤灰1.0C类粉煤灰4.0安定性雷氏夹沸煮后增加距离，不大于（mm）C类粉煤灰5.03.粗集料与再生粗集料1）质量要求粗集料应使用质地坚硬、耐久、洁净的碎石、破碎卵石和卵石。极重、特重、重交通荷载等级公路面层水泥混凝土用粗集料质量不应低于Ⅱ级的要求；中、轻交通荷载等级公路面层水泥混凝土用粗集料可使用Ⅲ级粗集料。可使用再生粗集料。2）粗集料与再生粗集料应根据混凝土配合比的公称最大粒径分为2~4个单粒级的集料，并掺配使用。

粗集料与再生粗集料的级配范围表4-31

粒径

级配类型方筛孔尺寸(mm)2.364.759.5016.019.026.531.537.5筛余率(以质量计)(%)合成级配4.75~16.095~10085~10040~600~104.75~19.095~10085~9560~7530~450~504.75~26.595~10090~10070~9050~7025~400~504.75~31.595~10090~10075~9060~7540~6020~350~50单粒级级配4.75~9.595~10080~1000~1509.5~16.095~10080~1000~1509.5~19.095~10085~10040~600~15016.0~26.595~10055~7025~400~10016.0~31.595~10085~10055~7025~400~1004.细集料1）质量要求应采用质地坚硬、耐久、洁净的天然砂、机制砂，不宜使用再生细集料。极重、特重、重交通荷载等级公路面层水泥混凝土用天然砂、机制砂质量不应低于Ⅱ级；中、轻交通荷载等级公路面层水泥混凝土可用Ⅲ级天然砂、机制砂。2）级配和细度天然砂细度模数宜在2.0~3.7，机制砂细度模数宜在2.3~3.1。天然砂的推荐级配范围表4-35砂分级细度模数方筛孔尺寸(mm)9.54.752.361.180.60.30.150.075通过各筛孔的质量百分率（%）粗砂3.1~3.710090~10065~9535~6515~305~200~100~5中砂2.3~3.010090~10075~10050~9030~608~300~100~5细砂1.6~2.210090~10085~10075~10060~8415~450~100~55.水饮用水可以直接作为混凝土搅拌与养生用水。非饮用水应进行水质检验，还应与蒸馏水进行水泥凝结时间与水泥胶砂强度的对比试验。对比试验的水泥初凝与终凝时间差均不应大于30min，水泥胶砂3d和28d强度不应低于蒸馏水配制的水泥胶砂3d和28d强度的90％。6.外加剂：有减水剂、引气剂、缓凝剂、抗冻剂1.弯拉强度路面水泥混凝土主要是以弯拉强度为设计标准。二、路面水泥混凝土的技术性质路面水泥混凝土弯拉强度标准值表4-37交通荷载等级极重、特重、重中等轻水泥混凝土弯拉强度标准值（MPa）≥5.04.54.02.工作性（和易性）混凝土拌合物在施工拌和、运输浇筑、捣实和抹平等过程中不分层、不离析、不泌水，能均匀密实填充在结构物模板内，即具有良好的工作性。

面层水泥混凝土最大单位用水量(kg/m3)表4-38施工工艺碎石混凝土卵石混凝土滑模摊铺机摊铺160155三辊轴机组摊铺153148小型机具摊铺150145注：破碎卵石混凝土最大单位用水量可在碎石和卵石混凝土之间内插取值。3.耐久性混凝土与大自然接触，受到干湿、冷热、水流冲刷、行车磨耗和冲击、腐蚀等作用，要求混凝土路面必须具有良好的耐久性。在混凝土配合比设计时，采用限制最大水灰（胶）比和最小水泥用量，来满足路面耐久性的要求三、路面水泥混凝土配合比设计

（以弯拉强度为指标的设计）

各级公路面层水泥混凝土配合比设计宜采用正交试验法；二级及二级以下公路可采用经验公式法。路面混凝土配合比设计包括目标配合比设计、施工配合比设计。

目标配合比设计如下：（一）配制抗弯拉强度fc

fr-设计弯拉强度标准值；

s-标准差；t-保证率CV-变异系数（二）二级及二级以下公路采用经验公式法时，可按下列规定进行：

1.计算水灰比（W/C）

无掺合料时，按经验公式计算:（1）碎石或破碎卵石混凝土：

（2）卵石混凝土：

式中：fc-面层水泥混凝土配制28d弯拉强度的均值（MPa）fS-实测水泥28天抗折强度；

2.计算水胶比W/B掺用粉煤灰、硅灰、矿渣粉等掺合料时，应计入超量取代法中代替水泥的那一部分掺合料用量（代替砂的超量部分不计入）计算水胶比。按照路面混凝土的使用环境、道路等级查表4-39，得到满足耐久性要求的最大水灰比（或水胶比）。3.选取砂率βs4.确定单位用水量mwo1）不掺外加剂和掺合料

碎石混凝土：

mwo=104.97+0.309SL+11.27（）+0.61βs

卵石混凝土：

mwo=96.89+0.370SL+11.24（）+1.00βs2）掺外加剂和掺合料：mw.ad=mwo（1-βad）5.确定单位水泥用量mco

mco=mwo(C/W)根据道路等级和环境条件，查表得到满足耐久性要求的最小水泥用量。6.计算粗、细集料用量mgo、

mso粗、细集料用量可按质量法或体积法计算，按质量法计算时，混凝土单位质量可取2400~2450kg/m3；按体积法计算时，应计入设计含气量。7.验算应验算单位粗集料填充体积率单位粗集料填充体积率=，且不宜小于70%。

8.确定单位粉煤灰用量路面混凝土中掺用粉煤灰时，其配合比应按照超量取代法进行。混凝土的目标配合比确定后，应对该配合比进行试配、调整，确定其施工配合比。—、高强混凝土强度等级不低于C60的混凝土称为高强混凝土。为了减轻自重、增大跨径,现代高架公路、立体交叉和大型桥梁等混凝土结构均采用高强混凝土。第四节其他功能混凝土二、流态混凝土流态混凝土是在预拌的坍落度为80~120mm的基体混凝土拌合物中,加入外加剂——流化剂,经过二次搅拌,使基体混凝土拌合物的坍落度或等于大于160mm,能自流填满模型或钢筋间隙的混凝土,又称超塑性混凝土。三、钢纤维混凝土钢纤维混凝土是以水泥混凝土为基材与不连续而分散的纤维为增强材料组成的一种复合材料。掺入的钢纤维可以改善混凝土的脆性,从而提高混凝土的抗拉强度和韧性。四、碾压水泥混凝土是以级配集料和较低的水泥用量与用水量以及掺合料和外加剂等组成的特干硬性水泥混凝土拌合物,使用沥青混凝土或基层摊铺机摊铺、压路机振动碾压密实而形成的一种混凝土。这种混凝土铺筑成的路面具有强度高、干缩率小、密度大、耐久性好等技术性能,同时带来节约水泥、提高工效、提早通车和降低投资的经济效益。五、超塑早强混凝土超塑早强混凝土是指水泥、黄砂、碎石和水等在适当配合比下用搅拌机搅拌一定时间,再掺入适量早强剂、高效减水剂,经规定时间搅拌均匀而成的混凝土。六、滑模混凝土滑模混凝土是采用滑模摊铺机摊铺的,满足摊铺工作性、强度及耐久性等要求的较低塑性水泥混凝土材料。七、再生混凝土再生混凝土是指将废弃的混凝土块经过破碎、清洗、分级后,按一定比例与级配混合,部分或全部代替砂石等天然集料(主要是粗集料),再加入水泥、水等配制而成的新混凝土。砂浆定义：由胶凝材料（水泥、石灰）、细集料（天然砂）、水配制而成的建筑工程材料。按用途分类：①砌筑砂浆②抹面砂浆

第五节砂浆砌筑砂浆：将砖、石或砌块等黏结成为整体的砂浆，分为：现场配制砂浆（分为水泥砂浆、水泥混合砂浆）、

预拌砌筑砂浆（又称商品砂浆，分为湿拌砌筑砂浆、干混砌筑砂浆）（一）组成材料1.水泥：M15及以下强度等级的砌筑砂浆宜选用32.5级的通用硅酸盐水泥或砌筑水泥；M15以上强度等级的砌筑砂浆宜选用42.5级通用硅酸盐水泥。2.掺合料：石灰膏、电石膏、粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰、天然沸石粉等3.

细集料：砌筑砂浆用细集料是指粒径小于4.75mm的天然砂、人工砂。砂宜选用中砂,。4.水：清洁水。一、砌筑砂浆