水泥混凝土与砂浆.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章,水泥混凝土与砂浆,第一节 水泥混凝土的技术性质,道路建筑材料,水泥混凝土,1.,水泥混凝土分类,（,1,）定义,以水泥和水组成的水泥浆体为粘结介质，将分散其间不同粒径的粗细集料胶结起来，在一定的条件下硬化成为具有一定力学性能的一种人工石材。,道路建筑材料,水泥混凝土,一、混凝土介绍,按表观密度分类：,普通混凝土：,约为,2350,2500kg/m3,（,道路）,轻混凝土：,为,1900 kg/m3,（,大跨径钢筋混凝土结构物,),重混凝土：,达,2500,3200 kg/m3,（,屏蔽辐射）,低强混凝土：,28d,抗压强度小于,20MPa,；,中强混凝土：,28d,抗压强度介于,20,50MPa,；,高强混凝土：,28d,抗压强度大于,50MPa,。,（,2,）分 类,按强度分类,:,按用途分类,返回,道路建筑材料,水泥混凝土,优 点,：,高的强度及稳定性可塑性良好耐久性良好料源广泛经济性好工艺简单利于环保,抗拉强度低韧性差体积不稳定,缺 点,：,返回,道路建筑材料,水泥混凝土,2.,水泥混凝土优缺点,3,、,混凝土的基本要求,新拌混凝土的性能,硬化混凝土的性能,经济性,4,、满足要求措施,材料选择、配合比设计、施工操作,5,、混凝土的工艺流程,计量搅拌运输浇灌振捣抹面养护,二、混凝土的性能,1,、新拌混凝土的,和易性,（工作性）,2,、硬化混凝土的性能,强度特征,变形特性,耐久性,（,1,）新拌混凝土的和易性,概念,测定方法,选择依据,影响因素,1,）和易性概念,定义：易于施工操作，能获得均匀密实的性能。,意义：和易性不良，不可能获得预期的强度和耐久 性。,密实度比,流动性,指混凝土拌和物在自身或机械振捣下，能产生流动且能均匀密实地填滿模板的性能。,流动性不良造成的空洞,粘聚性,组成材料之间有一定的粘聚力,粘聚性不良造成的离析分层,泌水：混凝土拌合物在施工过程中，由于保水性不足，水分逐渐析出至混凝土拌合物表面的现象成为泌水。,2,）和易性的测定方法,坍落度试验,分三层装入，每层捣,25,次，刮平，垂直提起圆锥桶，由于垂直下落引起变形。,特点：,反应混凝土在自重作用下的流动性,数值意义：,坍落度值越大，则流动性越大,拌合物分类：,按流动性,适用范围：,流动性混凝土、富混凝土,VB,稠度试验,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),。,特点：,反映混凝土在振动作用下的流动性,数值意义：,稠度值（,s,）越小，流动性越大,适用范围：,低流动性混凝土，干硬性混凝土,（稠度值为,530s,）,3,）流动性选择依据,构件截面,钢筋疏密,传送方法,捣实方法,4,）和易性的影响因素,用水量对和易性的影响：,用水量越大流动性，强度下降和收缩增加,多大泌水、离析，混凝土性能变差,过小流动性不易密实，离析,固定加水定则：,最大粒径、单位用水量一定，则水泥用量、骨料级配即使有些变化，坍落度大体保持不变。,用水量选择：,水灰比对和易性的影响：,水灰比大，则混凝土拌合物的流动性大,小，则粘聚性、保水性好；,过大，则粘聚性、保水性不良；,过小，则流动性过低，施工困难。,砂率定义：,砂子占骨料总量的百分数,最佳砂率：,水、水泥、砂子一定时，使混凝土坍落度达最大。,温度对混凝土拌合物和易性的影响：,硬化混凝土的强度特征,一、混凝土的强度,(1),抗压强度标准值和强度等级,按照标准方法制作和养护的边长为,150mm,的立方体试件，在,28d,龄期，用标准试验方法测定的抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过,5%,（即具有,95%,保证率的抗压强度），以,N/,2,即,MPa,计。立方体抗压强度标准值以,fcu,k,表示。,采用非标准尺寸的试件，如边长,100,或,200mm,的立方体试件，测得的强度值应分别乘于换算系数,0.95,和,1.05,混凝土“强度等级”是根据“,立方体抗压强度标准值,”来确定的，用符号“,C”,和“立方体抗压强度标准值”两相内容表示。普通混凝土有：,C7.5,、,C10,、,C15,、,C20,、,C25,、,C30,、,C35,、,C40,、,C45,、,C50,、,C55,和,C60,等,12,个强度等级。,(2),轴心抗压强度（,fcp,）,150mmx150mmx300mm,棱柱体作为标准试件。,(3),劈裂抗拉强度,150mmx150mmx150mm,（,1,）强度特征参数（三个参数）,通常采用正态分布函数的特征参数反映混凝土的强度特征,强度平均值,强度标准差,(,均方差,),强度的变异系数（偏差系数）,二、混凝土的强度分布特征,（,2,）强度保证率,混凝土强度总体值中大于设计强度等级的概率,P,t,cu,k,强度保证率系数,影响硬化后水泥混凝土强度的因素,主要有：组成材料、养护条件和龄期。,（,1,）材料组成：质量及数量,水泥的强度和水灰比,集料特性 颗粒形状、表面特征、表面洁净程度,（,2,）养护条件,温度,湿度,养护的时间（龄期）。,最初,7,天内强度增长较快；,28,天以后强度增长较慢。,提高混凝土强度的措施,（,1,）选用高强水泥和早强型水泥,（,2,）采用低水灰比,（,3,）掺加混凝土外加剂和掺合料,（,4,）采用湿热处理,-,蒸汽养护和蒸压养护,（,5,）采用机械搅拌和振捣,硬化混凝土的变形特性,混凝土的变形主要有弹性变形、收缩变形、徐变变形和温度变形等四类。,弹性变形：影响因素有混凝土强度、粗集料含量、孔隙率。,干燥收缩变形,在干燥环境中，由于混凝土内部水分蒸发而引起的体积变化，称为干缩。,减少收缩的措施：,限制水泥用量，保证一定的集料用量；,减少水灰比；,充分捣实混凝土；,加强混凝土早期养护。,徐变,在加载的瞬间，混凝土产生以弹性变形为主的瞬时变形，以后在荷载测持续作用下，变形随时间持续增长，称为徐变变形。,温度变形,热胀冷缩,对大体积混凝土或是在冬季施工的混凝土结构极为不利。,为减少其影响，,1,）降低混凝土发热量（低热水泥）,2,）采用人工降温措施,3,）对表层混凝土加强保温、保湿措施。,一、混凝土的抗渗性,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。,采用标准养护,28d,的标准试件，按规定的方法进行试验，按混凝土所能承受最大水压力，将混凝土的抗渗标号分为：,S2,，,S4,，,S6,，,S8,，,Sl0,，,S12,六个等级，分别表示混凝土能抵抗,0.2,，,0.4,，,0.6,，,0.8,，,1.0,，,1.2MPa,的水压力而不漏水。,普通混凝土的耐久性,混凝土的抗渗性主要与混凝土的密实度,(,孔隙率,),及孔隙结构特征有关。混凝土中相互连通的孔隙越多、孔径越大，则混凝土的抗渗性越差。,提高混凝土抗渗性的措施有：,1,）采用减水剂降低水灰比以减少混凝土内部的毛细管通 道；,2,）防止由于离析、泌水而在混凝土内形成空隙；,3,）加强养护及防止出现施工缺陷等。,抗冻性是指混凝土抵抗冻融循环作用的能力。,抗冻等级,影响混凝土抗冻性的因素：混凝土的饱水程度、集料的孔隙率及其间的含水率、温度下降程度,二、混凝土的抗冻性,三、普通混凝土的抗化学侵蚀性,混凝土受化学侵蚀的方式：水泥石中某些组分被介质溶解，化学反应的产物易溶于水，化学反应产物发生体积膨胀等。,防护措施：提高混凝土的强度、密实度，改善混凝土的孔隙结构，采用外部保护措施。,四、普通混凝土的磨蚀,在某些环境中使用的混凝土，如路面、水工结构物等，会受到车辆、行人及水流夹带的泥砂的磨蚀。,耐磨性是指混凝土抵抗表层损伤的能力。,耐磨性主要取决于水泥石的耐磨性。,第二节 普通水泥混凝土的组成设计,道路建筑材料,水泥混凝土,一、普通水泥混凝土组成材料的技术要求,（,1,）水泥品种和强度等级,正确选择水泥的强度，使水泥的强度等级与所配制的混凝土强度等级相匹配。,（,2,）粗集料,混凝土所用粗集料包括卵石和碎石，是混凝土的主要组成材料，也是影响混凝土主要强度的因素之一。,（,3,）细集料,混凝土用于细集料应采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的河砂或海砂。,道路建筑材料,水泥混凝土,（,4,）拌和用水,（,5,）外加剂与掺合料,定义：,外加剂是在混凝土拌和前加入或拌和时加入，掺量不超过水泥质量的,5%,，并能按某些要求改善混凝土性能的物质。,作用：,掺和料在混凝土中的作用是改善混凝土拌合物的施工和易性、降低混凝土水化热、调解凝结时间。,道路建筑材料,水泥混凝土,二、普通水泥混凝土的配合比设计,混凝土配合比，是指单位体积的混凝土中各组成材料的质量比例。确定这种数量比例关系的工作，称为混凝土配合比设计。,包括选料、配料两方面内容,道路建筑材料,水泥混凝土,配合比表示方法：单位用量法、相对用量法,例如：,1m,3,混凝土中，水泥,330kg,，水,185kg,，砂,598kg,，石子,1281kg;,水泥：砂子：石子,=1:1.81:3.88,，水灰比,=0.56,主要考虑混凝土拌合物的施工和易性、硬化混凝土的强度、耐久性、经济性指标。,（,1,）和易性,（,2,）配制强度,f,cu,o,f,cu,k+,1.645,f,cu,o,混凝土施工配制强度（,MPa,）；,f,cu,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,）,（,3,）,耐久性,（,4,）经济性,1.,配合比设计指标,2,、混凝土配合比设计的三个参数,水灰比,砂率：细集料质量占全部集料总质量的百分比,用水量,3.,混凝土配合比设计步骤,（,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,”,道路建筑材料,水泥混凝土,(1),、初步配合比的计算,）确定混凝土的配制强度,f,cu,o,f,cu,o,=,f,cu,k,+,1.645,f,cu,o,混凝土施工配制强度（,MPa,）；,f,cu,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,道路建筑材料,水泥混凝土,混凝土强度标准差（,）,混凝土强度标准差又称均方差，其计算式为,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,；,道路建筑材料,水泥混凝土,当施工单位不具有近期的同一品种混凝土的强度资料时，,值可按下表取值。,混凝土设计,强度等级,f,cu,k,低于,C20,C20C35,高于,C35,(MPa,),3.0,5.0,6.0,混凝土强度标准差,(),道路建筑材料,水泥混凝土,）计算水灰比,（,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,f,cu,o,，,计算水灰比：,根据强度公式计算水灰比：,W/C=,A,f,ce,/,（,f,cu,o,+AB,f,ce,）,式中，,f,cu,o,混凝土试配强度,MPa,；,f,ce,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。,W/C,混凝土要求的水灰比,耐久性保证：控制最大水灰比,道路建筑材料,水泥混凝土,）选定单位用水量（,w0,）,按坍落度值,查表,道路建筑材料,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,5,10,。掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。,道路建筑材料,水泥混凝土,4,）选定砂率值（,s,）,根据骨料品种、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（,%,）,水灰比,卵石最大粒径,(,),碎石最大粒径,(,),10,20,40,16,20,40,0.40,2632,2531,2430,3035,2934,2732,0.50,3035,2934,2833,3338,3237,3035,0.60,3338,3237,3136,3641,3540,3338,0.70,3641,3540,3439,3944,3843,3641,道路建筑材料,水泥混凝土,5,）计算单位水泥用量（,co,）,查表计算单位用水量,根据已确定的,W/C,和,m,wo,，求,1m,3,混凝土中水泥用量,m,co,：,m,co,=,m,wo,C,/W,耐久性保证：控制最,小水泥用量,道路建筑材料,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：,c0,g0,s0,w0,cp,so,/(,so,m,go,)100=,S,式中 ,co,每立方米混凝土的水泥用量（,kg,）；,m,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表观密度（,kg/m,3,）；,其值可取,2400,2450kg,。,道路建筑材料,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,2900,3100 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。,道路建筑材料,水泥混凝土,(2),试拌调整出初步配合比,(3),确定试验室配合比,(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。,道路建筑材料,水泥混凝土,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,m,c,=,m,cb,(kg)m,s,=,m,sb,(1+a%)(kg),m,g,=,m,gb,(1+b%)(kg),m,w,=,m,wb,(,m,sb,a%+m,gb,b,%)(kg),1,:,X,:,Y=1,:(m,s,/m,c,):(,m,G,/m,c,),W/C=m,w,/m,c,含水率,=,湿砂,m,0,-,干砂,m,干砂,m,1,、按设计图纸：用最大粒径为,20mm,的碎石及,425,号普通硅酸盐水泥设计,C30,水泥混凝土，混凝土保证率系数,t=1.645,，水泥实际强度估算值为,44.6Mp,，该混凝土强度标准差经验值为,5.0Mpa,。试计算该混凝土中水泥的用量及水灰比（混凝土强度回归系数：,A=0.46 B=0.07,，单位用水量为,180Kg,不要求较核耐久性）。,2,、已知混凝土经试拌调整后，各项材料用量为：水泥,3.10kg,，水,1.86kg,，沙,6.24kg,，碎石,12.8kg,，并测得拌和物的表观密度为,2500kgm3,，试计算：,（,1,）每方混凝土各项材料的用量为多少？,（,2,）如工地现场砂子含水率为,2.5,，石子含水率为,0.5,求施工配合比。,作业：,第三节,混凝土外加剂,道路建筑材料,水泥混凝土,1.,减水剂,(1),作用：保持混凝土稠度不变的条件下，具有减水作用；,保持用水量不变的条件下，具有增塑作用。,(2),主要成分,表面活性剂,道路建筑材料,水泥混凝土,(3),减水剂作用机理,(4),减水剂的作用,用水量、强度一定时：,流动性,流动性、水泥用量一定时：,流动性、强度一定时：,W,W/C,强度,W,（,W/C,不变）,水泥用量,2.,引气剂,(1),作用：能在混凝土拌合物中产生一定量均匀分布、稳定、,微细、独立的气泡。,(2),效果,提高流动性，减少泌水量,提高抗渗性、抗冻性,降低弹性模量，提高抗裂性,降低强度,3.,早强剂,作用：加速混凝土早期强度发展，对混凝土后期强度无不,利影响。,应用：有早强或防冻要求的混凝土。,4.,缓凝剂,(1),作用：延缓混凝土凝结时间，且不影响混凝土后期强度。,(2),应用：,大体积混凝土、泵送混凝土,夏季施工,远距离运输,(3),不适用：,低温施工、早强混凝土,大体积混凝土施工时，常采用的外加剂是（）。,A,减水剂,B,引气剂,C,缓凝剂,D,早强剂,寒冷地区室外混凝土工程，常采用的混凝土外加剂是（）,A,减水剂,B.,早强剂,C,引气剂,D.,防冻剂,