第三章水泥混凝土和砂浆

1、,第三章 水泥混凝土与砂浆,内蒙古交通职业技术学院 道路桥梁工程系,1、水泥混凝土的定义 水泥混凝土是由水泥、水和粗、细集料按适当比例配合、拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。,前言,内蒙古交通职业技术学院 道路桥梁工程系,前言,2.水泥混凝土特点 优点：1）抗压强度较高、耐久性好； 2）便于浇筑成任意形状、不同强度、 不同性能的建筑物； 3）原材料来源广泛，价格低廉 缺点：1）抗拉强度低、受拉时变形能力小、容易开裂； 2）自重大,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,前言,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,3.水泥混凝土的发展历史,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,内蒙

2、古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,内蒙古交通职业技术学院 道路桥梁工程系,一、普通水泥混凝土的组成材料,（一）水泥 （二）细集料,品种,强度,有害杂质含量,压碎值和坚固性,粗细程度和颗粒级配,含泥量、石粉含量和泥块含量,云母含量,轻物质含量,有机物质含量,硫化物含量和硫酸盐含量,内蒙古交通职业技术学院 道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,一、普通水泥混凝土的组成材料,（三）粗集料 （四）混凝土拌合用水,强度和坚固性,有害杂质含量,最大粒径及颗粒级配,颗粒形状及表面特征,碱活性检验,内蒙古交通职业技术学院 道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,（一）新拌水泥混凝土

3、的工作性（和易性）,1、含义：流动性+粘聚性+保水性,实质是,运输 浇筑 捣实 表面处理,易于进行，减少离析，保证施工质量,二、普通水泥混凝土的技术性质,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,粘聚性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现象。,保水性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。,流动性混凝土拌合物在自重或机械振捣作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,二、普通水泥混凝土的技术性质,3.1 普通水泥混凝土,二、普通水泥混凝土的技术性质,2、测定方

4、法,坍落度试验,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,（一）新拌水泥混凝土的工作性（和易性）,维勃稠度试验,3.1 普通水泥混凝土,1）坍落度试验 适用于集料公称最大粒径不大于31.5mm，坍落度值大于10mm的新拌混凝土,分三层装入，每层插捣25次，刮平，垂直提起圆锥桶，由于总重作用的下沉量（mm)。,图1 混凝土拌合物坍落度的测定,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,缺点:,a:坍落度仅能表征流动性 b:可能发生沿一斜面下滑甚至崩溃 c:仅对富含水泥浆的混凝土较敏感，干硬 混凝土坍落度=0,坍落度不是满意的工作性指标,根据混凝土拌合物 坍落度不同，分为,流态混

5、凝土（坍落度80mm) 流动性混凝土（坍落度=3080mm) 低流动性混凝土（坍落度1030mm) 干硬性混凝土（坍落度10mm),内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,2）维勃稠度试验,适用范围：当坍落度10mm，干硬性混凝土， D31.5mm，维勃值530s,将坍落度筒放在圆筒中，置于振动台上，拔出坍落度筒并在新拌混凝土顶上置一透明圆盘，开动振动台，直至水泥浆布满圆盘所经历的时间(s)。,图2 维勃稠度仪,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,（一）新拌水泥混凝土的工作性（和易性）,二、普通水泥混凝土的技术性质,3、影响因素,水泥浆的数量

6、,水灰比,单位用水量,砂率,水泥的品种和集料的性质,外加剂,温度与搅拌时间,内蒙古交通职业技术学院 道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,二、普通水泥混凝土的技术性质,（一）新拌水泥混凝土的工作性（和易性）,4、改善措施,调节混凝土的材料组成 掺加各种外加剂 提高振捣机械的效能,内蒙古交通职业技术学院 道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,二、普通水泥混凝土的技术性质,（二）硬化后混凝土的力学性质,内蒙古交通职业技术学院 道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,二、普通水泥混凝土的技术性质,（二）硬化后混凝土的力学性质 1、强度 1）抗压强度 （1）立方体抗压强度 （150mm 150mm

7、 150mm) （2）立方体抗压强度标准值 （3）强度等级 2）抗弯拉强度（150mm 150mm 550mm) 3) 轴心抗压强度（150mm 150mm 300mm) 4）立方体劈裂抗拉强度（150mm 150mm 150mm),内蒙古交通职业技术学院 道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,二、普通水泥混凝土的技术性质,（二）硬化后混凝土的力学性质 2、影响混凝土强度的因素 1）材料组成对水泥混凝土强度的影响 （1）水泥强度等级和水灰比 （2）集料特征 （3）浆集比 2）养护温度和湿度 3）龄期 4）试验条件对混凝土强度的影响,内蒙古交通职业技术学院 道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝

8、土,二、普通水泥混凝土的技术性质,（二）硬化后混凝土的力学性质 3、提高混凝土强度的措施 1）采用高强度的水泥和早强型水泥 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,内蒙古交通职业技术学院 道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,二、普通水泥混凝土的技术性质,（三）混凝土的耐久性 1、抗冻性 2、耐磨性 3、碱-集料反应 规范规定：对水泥混凝土耐久性的控制，主要用 “最大水灰比”和“最小水泥用量”两项指标来进 行限制。,内蒙古交通职业技术学院 道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,三、普通水泥混凝土的组成设计,（一）概述 1、混凝土配合比表示方法 1）单位用量表示法 3

9、30：150：706：1264 2）相对用量表示法1：2.14：3.82；W/C=0.45 2、配合比设计的基本要求 1）满足结构物设计强度的要求 2）满足施工工作性的要求 3）满足环境耐久性的要求 4）满足经济性的要求,内蒙古交通职业技术学院 道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,三、普通水泥混凝土的组成设计,（一）概述 3、混凝土配合比设计的步骤 （1）计算“初步配合比” （2）提出“基准配合比” （3）确定“实验室配合比” （4）换算“工地配合比”,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,(1)、初步配合比的计算 ）确定混凝土的配制强度fcu,o fcu,o=f

10、cu,k+t fcu,o 混凝土施工配制强度（MPa）； fcu,k 混凝土立方体抗压强度标准值（MPa） 由施工单位质量管理水平确定的混凝土强度标准差（MPa）,4.普通混凝土配合比设计方法,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,）确定混凝土的配制强度fcu,o 混凝土强度标准差（）混凝土强度标准差又称均方差，其计算式 注：对于 C20、C25级混凝土， 计算值2.5MPa时,计算配制强度时取 2.5MPa； 对于 C30级以上的混凝土， 计算值3.0MPa时,计算配制强度时取 3.0MPa；,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,）计算水

11、灰比 （W/C） 按混凝土要求强度等级计算水灰比和水泥实际强度，根据已确定的混凝土配制强度fcu,o，计算水灰比： 根据强度公式计算水灰比： W/C=Afce/（fcu,o+ABfce） 式中fcu,o混凝土试配强度, MPa； fce水泥28d的实测强度, MPa； A,B 回归系数，与骨料品种、水泥品种有关，其数值可通过试验求得。 C/W混凝土要求的灰水比,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,）选定单位用水量（w0） 根据集料的品种、粒径及施工的要求的混凝土拌合物稠度值（坍落度或维勃稠度）选择每立方米混凝土拌合物的用水量。一般可根据施工单位对所用材料的经验确定。

12、如经验不足可参照表选取。,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,混凝土用水量选用表,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。,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,）计算单位水泥用量（co）（1）按强度要求计算单位用水量 根据已确定的 W/C和mwo，求1m3混凝土中水泥用量mco： mco=mwoC/W （2）按耐久性要求校核单位用灰量,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,）选定砂率值（s） 根据骨料品

13、种、最大粒径和混凝土拌和物的水灰比确定砂率。一般可根据施工单位所用材料的使用经验选定，也可根据骨料种类、规格及混凝土的水灰比，参考表选用。,混凝土的砂率选用表（%）,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,6）计算粗、细骨料用量 （1）.质量法（假定表观密度法）应按下式计算： c0g0s0w0 cp so/(sogo) 100= S 式中co每立方米混凝土的水泥用量（kg）； Go每立方米混凝土的粗骨料用量（kg）； so每立方米混凝土的细骨料用量（kg）； wo每立方米混凝土的用水量（kg）； s砂率（）； cp每立方米混凝土拌和物的湿表观密度（kg/m3）；其值可取

14、22602450kg。,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,(2)体积法（绝对体积法） 应按下式计算： 式中c水泥密度（kg/3），可取29003100 kg/3。 G粗骨料的表观密度（kg/3）； s细骨料的表观密度（kg/3）； w水的密度（kg/3），可取1000 kg/3； s砂率（）； 混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取为。,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。,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,so/(sogo) 100= S,()、试拌调整提出基准配合比 1）试拌 (1)试

15、拌材料要求 试拌混凝土所用各种原材料，要与实际工程使用的材料相同，粗、细集料的称量均以干燥状态为准，否则应扣除含水量值。 （2）搅拌方法和拌和物数量 混凝土搅拌方法，应尽量与生产时使用的方法相同。 2）校正工作性，调整配合比,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,1）制作试件、检验强度 至少拟定三个配合比，一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加和减少0.05（或0.10），其用水量应该与基准配合比相同，但砂率可增加或减少1%。为检验混凝土强度，每种配比至少制作三个试件，在标准养护28天条件下进行抗压强度测试。,(3)、检验强度、确定试验室配

16、合比,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,2）确定试验室配合比 （1）根据强度检验结果修正配合比 用水量（mwb）取基准配合比中的用水量，并根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度，进行调整；水泥用量（mcb）取用水量乘以选定出的灰水比计算而得；粗、细骨料用量（msb、mGb）取基准配合比中的粗、细骨料用量，并按定出的灰水比进行调整。,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,（2）根据实测拌和物湿表观密度修正配合比 根据强度检验结果修正后定出的混凝土配合比，计算出混凝土的计算湿表观密度： cp=mcb+msb+mgb+mwb 将混凝土的实测表

17、观密度值除以计算湿表观密度得出校正系数 将混凝土配合比中各项材料用量乘以校正系数，即得最终确定的试验室配合比设计值。,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,(4) 混凝土施工配合比换算 混凝土实验室配合比计算用料是以干燥骨料为基准的，但实际工地使用的骨料常含有一定的水分，因此必须将实验室配合比进行换算，换算成扣除骨料中水分后、工地实际施工用的配合比。其换算方法如下：设工地砂子含水率为a，石子含水率为b。则施工配合比混凝土中各材料用量为mc= mcb (kg)ms= msb (1+a%) (kg) mG=mgb (1+b%)(kg) mw=mwb(msb a%mgbb%

18、) (kg),内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,四、普通水泥混凝土的质量控制,（一）混凝土质量的波动 影响因素：1、原材料的质量和配合比 2、施工工艺 3、养护方法 4、试验条件,内蒙古交通职业技术学院 道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,四、普通水泥混凝土的质量控制,（二）混凝土质量的评价方法 1、统计方法（已知标准差分法） 当混凝土强度等级不高于C20时，其强度最小值尚应满足： 当混凝土强度等级高于C20时，其强度最小值尚应满足：,内蒙古交通职业技术学院 道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,四、普通水泥混凝土的质量控制,（二）混凝土质量的评价方法 2、

19、统计方法（未知标准差方法）,内蒙古交通职业技术学院 道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,五、混凝土外加剂,1、减水剂 2、引气剂 3、缓凝剂 4、早强剂 5、速凝剂 6、防水剂,内蒙古交通职业技术学院 道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,六.路面普通水泥混凝土,(一)路面普通混凝土组成材料的技术要求 1、水泥品种与强度要求：特重、重交通等级的水泥混凝土路面，应优先采用旋窑道路硅酸盐水泥，中、轻交通路面，也可采用矿渣硅酸盐水泥。 2、粉煤灰 3、粗集料 4、细集料品种与质量要求 5、外加剂 6、水,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,（二）路面普通混凝土配合比设计指标,（1）设计弯拉强度标准值 （2）施工和易性 1）路面混凝土拌合物的施工方式 2）路面混凝土拌合物的施工和易性要求 （3）耐久性,内蒙古交通职业技术学院,道路桥梁工程系,3.1 普通水泥混凝土,（三）路面普通水泥混凝土配合比设计步骤,（1）配制弯拉强度 （2）水灰比的计算、校核及确定 （3）选取砂率 （4）计算单位用水量 （5）确定单位水泥用量 （6）单位粉煤灰用量 （7）砂石材料用量,内蒙古交通职