《精编》水泥混凝土与砂浆

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1、单元四水泥混凝土与砂浆 本章教学目的 水泥混凝土的概念 优 缺点 组成各材料的作用及技术要求 新拌砼拌合物的工作性的含义及其它影响因素 砼强度等级及提高砼强度的措施 砼的耐久性的含义和砼配合比设计方法 砂浆的技术性质与技术标准 课题一水泥混凝土的概述 普通混凝土结构示意图 普通水泥混凝土 简称混凝土 就是一种复合材料 它是由水泥 细集料 粗集料和水组成的水泥浆体为黏结介质 将分散其间的不同粒径的粗 细集料胶结起来 必要时加入适量外加剂 在一定的条件下 硬化成为具有一定力学性能的人造石材 4 1 1混凝土的定义 课题一水泥混凝土的概述 4 1 2混凝土的分类 课题一水泥混凝土的概述 3 按使用特

2、性分 喷射砼 加气砼 钢纤维砼 绿化砼 4 1 3混凝土的优缺点 优点 有较高的抗压强度 有一定的承载能力 有较好的耐久性 用得越久 强度越高 课题一水泥混凝土的概述 有较好的可塑性 可以浇筑成任意形状 不同强度 不同性能的建筑物 原材料来源广泛 价格低廉 缺点 与抗压强度相比 水泥砼抗拉强度低 受拉时变形能力小 抗拉强度低 受拉时容易受温度变化而开裂 自重大 施工困难 课题一水泥混凝土的概述 4 1 4混凝土的组成材料及各自的作用 基本组成材料 水泥 细集料 砂 粗集料 石子 外加剂 水 水泥形成水泥浆包裹黏结在粗集料空隙中及表面起填充作用 粗集料承担起骨架作用 外加剂根据的类型不同其的作用

3、各不相同 4 1 5混凝土中各组成材料的要求 水泥1 水泥在混凝土中最重要的材料起胶结作用 应合理正确地选择水泥品种和等级 根据工程性质特点 所处环境及施工条件合理选用 课题一水泥混凝土的概述 2 水泥强度等级的选择 要符合经济适用 高强度等级砼 采用高强度等级水泥低强度等级砼 采用低强度等级水泥 硅酸盐水泥 代号P 或P 普通硅酸盐水泥 代号P O 矿渣硅酸盐水泥 代号P S A或P S B 火山灰质硅酸盐水泥 代号P P 粉煤灰硅酸盐水泥 代号P F 复合硅酸盐水泥 代号P C 六种常用的水泥 P127页表4 1 课题一水泥混凝土的概述 低强度水泥配高强度砼 水泥用量多不经济高强度水泥配低

4、强度砼 少量就能满足要求 要保证施工的和易性及而久性要增加水泥用量 也不经济 二 细集料 细骨料 粒径在150 m 4 75mm之间的岩石颗粒 技术性能要求 1 砼用砂应具有高的密度与小的表面积 应符合P127页4 2表 2 有害杂质含量少 应符合P128页4 3表 课题一水泥混凝土的概述 3 具有良好的颗粒形状 坚固耐久 4 砂的含水状态对砂的体积影响很大 当砂表面干燥而颗粒内部的空隙含水饱和时 称饱和面干状态 三 粗集料 粗集料 粒径大于4 75 的骨料为粗骨料 卵石和碎石 对用于配制普通混凝土的卵石和碎石两种 外观表面一定要清洁 粗糙 无尖锐角 课题一水泥混凝土的概述 2 粗集料的技术要

5、求 卵石 天然岩石以自然风化 水流搬运与分选 经过人工筛分形成大于4 75的颗粒用于砼骨料 碎石 天然岩石以破碎 筛分制成 1 颗粒形状和表面特征 1 强度 岩石在饱水状态下的抗压强度 岩浆岩大于80MPa 变质岩大于60MPa 沉积岩大于30MPa 2 坚固性与压碎值 都分为 三种类别 P129页4 4表 课题一水泥混凝土的概述 3 物理指标 表观容重大于2 5g cm3 松装容重大于1 350g cm3 孔隙率小于47 4 颗粒级配 粗骨料的级配原理和要求与细骨料基本相同 级配试验采用筛分法测定 即用2 36 4 75 9 5 16 0 19 0 26 5 31 5 37 5 53 0 6

6、3 0 75 0和90 等十二种孔径的圆孔筛进行筛分 级配可分为连续级配和间断级配 连续级配是石子粒级呈连续性 即颗粒由小到大 每级石子占一定比例 用连续级配的骨料配制的混凝土混合料 和易性较好 不易发生离析现象 连续级配是工程上最常用的级配 课题一水泥混凝土的概述 间断级配也称单粒级级配 间断级配是人为地剔除骨料中某些粒级颗粒 从而使骨料级配不连续 大骨料空隙由小几倍的小粒径颗粒填充 以降低石子的空隙率 由间断级配制成的混凝土 可以节约水泥 由于其颗粒粒径相差较大 混凝土混合物容易产生离析现象 导致施工困难 石子颗粒级配范围应符合规范要求 碎石 卵石的颗粒级配规格见 P130表4 5 5 最

7、大粒径与针片状颗粒 粗集料中公称粒径的上限称该粒径的最大粒径 使用部位不同粒径要求大小也不同应符合 公路桥涵施工技术规范 JTJ041 2000 规定 课题一水泥混凝土的概述 形状 以正立方体为佳 不能含有过多的针 片状颗粒针状颗粒 颗粒长度大于平均粒径的2 4倍的颗粒片状颗粒 颗粒厚度小于平均粒径的0 4倍的颗粒 6 有害物质含量 含泥量 泥块含量 有机物 硫化物等应符合 P130页4 6表 3 混凝土用水 应符合国家标准 课题一水泥混凝土的概述 四 外加剂定义 用于改善混凝土某些性能的材料 称为混凝土外加剂 一般用量不大于水泥质量的5 控制加入混凝土中搅拌 常用的几种外加剂减水剂缓凝剂引气

8、剂早强剂复合外加剂 课题二普通水泥混凝土的工作性 4 2 1新拌混凝土混合料工作性的含义 1 工作性是指混凝土易于各工序施工操作 搅拌 运输 浇注 捣实 并能获得得质量均匀 成型密实的混凝土的性能 工作性是一个综合性质 包括流动性 粘聚性和保水性 也可以说包括以下四个性质 流动性混合料在本身自重或施工机械振捣作用下 克服内摩阻力产生流动 能均匀密实地填满模板各部位的一种性能 它主要决定于粗集料 细集料 水泥三种固相物质与液相水的比率 增加用水量可使流动性显著提高 课题二普通水泥混凝土的工作性 黏聚性指混凝土混合料在施工过程中各成分之间有一定的黏聚力 不产生分层和离析现象 可塑性指混合料不在外力

9、作用下产生脆断的性能 保水性混合料在进行捣实或振动过程中 具有一定的保水能力 不产生严重泌水现象 混合料的工作性是上述四种基本性能的综合概念 这四种性能既互相关联又互相矛盾 例如加大用水量可增加混合料的流动性 但对可塑性和稳定性不利 并对混凝土的强度损失很明显 要求稳定性好 混合料应具有较高的内聚性 而易密性则要求混合料具有较小的内聚力 课题二普通水泥混凝土的工作性 2 工程意义 新拌混凝土拌合物有良好的工作性可便于运输 利于成型等确保质量 3 工作性不良造成的后果 控制不好混凝土会出现蜂窝 麻面 分层等病害 影响砼质量 4 2 2影响混凝土拌合物的工作性的因素 课题二普通水泥混凝土的工作性

10、影响混凝土的因素 集浆比 集料 水泥 水灰比 砂率 外加剂 温度与拌合时间 课题二普通水泥混凝土的工作性 适当提高混凝土的材料组成 掺家外加剂 加强振捣 提高砼振捣的机械性能 4 2 3提高混凝土拌合物的工作性的措施 4 2 4混凝土拌合物的工作性选择 根据施工时查阅新的规范要求 4 2 5新拌混凝土拌合物的工作性指标及测定方法 测定方法 塌落度试验 适用塑性砼 维勃稠度试验 适用干硬性砼 课题二普通水泥混凝土的工作性 1 塌落度试验示意图 课题二普通水泥混凝土的工作性 1 维勃稠度试验示意图 步骤 1 装样方法同坍落度试验 2 开动振动台并记录时间 从开始振动至透明圆盘底面完全被水泥浆布满至

11、 所经历的时间 以s秒计 维勃稠度仪1 圆柱形容器 2 坍落度筒 3 漏斗 4 测杆 5 透明圆盘6 振动台 课题二普通水泥混凝土的工作性 评定和易性方法 流动性的检测方法 坍落度 T 维勃稠度 s 粘聚性的检测方法 采用直观经验目测 保水性的检测方法 采用直观经验目测 维勃稠度用时间秒 s 来表示 稠度值一般为5 30s 适用于石子最大粒径DM 40mm的砼 按维勃稠度可分为四个等级半干硬性砼 10 5s 干硬性砼 20 11s 特干硬性砼 30 21s 超干硬性砼 31s 课题二普通水泥混凝土的工作性 按坍落度值将砼流动性大小分为四个级别 1 大流动性砼 T 160mm 2 流动性砼 T

12、100 150mm 3 塑性砼 T 50 90mm 4 低塑性砼 T 10 40mm当T 10mm时 为干硬性砼 用维勃稠度 s 来表示 课题三普通水泥混凝土的强度与耐久性 4 3 1硬化后的力学性质 主要分为两大类 强度和变形两方面 一 强度强度是混凝土硬化后的主要力学性质 其中最重要的是混凝土的抗压强度和抗折强度 1 抗压强度标准值和强度等级在结构设计时 混凝土各种力学强度的标准值 均可由强度等级换算出 因此 强度等级是混凝土各种力学强度标准值的基础 课题三普通水泥混凝土的强度与耐久性 立方体抗压强度 fcu 按照标准的制作方法制成边长150mm的正立方体试件 在标准养护条件 温度20 3

13、 C 相对湿度90 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 称为混凝土立方体试件抗压强度 计算公式为 以三个试件为一组 取三个试件强度的算术平均值作为每组试件的强度代表值 非标准尺寸试件测得的立方体强度 应乘以试件尺寸换算系数 折算为标准试件的立方体抗压强度 可参考教材P146 按表4 17选用 课题三普通水泥混凝土的强度与耐久性 立方体抗压强度标准值 fcu k 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 的保证率 立方体抗压强度标准值以 fcu k 表示

14、 单位MPa 从以上定义可知 立方体抗压强度 fcu 只是一组混凝土试件抗压强度的算术平均值 而立方体抗压强度标准值以 fcu k 是按数理统计方法确定 具有不低于95 保证率的立方体抗压强度 课题三普通水泥混凝土的强度与耐久性 混凝土强度等级它是根据立方体抗压强度标准值来确定的 强度等级的表示方法是用符号 C 和 立方体抗压强度标准值 两项内容表示 我国现行规范 JTGD62 2004 规定 普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80等14个强度等级 测定方法 具体操作见T0553 2

15、005 课题三普通水泥混凝土的强度与耐久性 2 抗折强度 ff 抗折强度指标的确定道路路面和机场道面用水泥混凝土 是以抗折强度作为主要强度指标 抗压强度作为参考强度指标 不同交通量分级的水泥混凝土计算抗折强度 可参考教材P147 按表4 18和选用 道路水泥混凝土抗折强度与抗压强度的关系 可参考教材P147 如表4 18 抗折强度的试验条件道路水泥混凝土的抗折强度是以标准抗折强度制备成150 150 550cm的梁形试件 在标准条件下 经养护28d后 按三分点加荷方式 测定其抗折强度 如为跨中单点加荷得到的抗折强度 应乘以折算系数0 85 课题三普通水泥混凝土的强度与耐久性 水泥混凝土抗折强度

16、试验图1 试件 2 支座 3 加荷支座4 千分表 5 千分表架 6 螺杆 课题三普通水泥混凝土的强度与耐久性 课题三普通水泥混凝土的强度与耐久性 二 变形强度的变形主要由弹性变形 收缩变形 徐变 温度变形等四类 4 3 2使用的耐久性 耐久性是指材料抵抗外界因素的破坏作用的性能 耐久性主要包括以下三个方面 1 抗冻性2 耐磨性3 碱 集料反应 课题三普通水泥混凝土的强度与耐久性 对道路与桥梁建筑混凝土 长期受风霜雨雪的侵蚀 耐久性的首要要求是抗冻性 其次对道路混凝土还要求有耐磨性 桥梁墩台混凝土要求具有抗化学侵蚀的耐蚀性 此外 碱 集料反应所引起的破坏也引起人们的关注 提高混凝土耐久性的措施有 合理选用水泥品种 合理水灰比和水泥用量 对最大水灰比和最小水泥用量加以规定 合理选用材料质量 改善骨料级配 掺入减水剂 加气剂 减少用水量 提高混凝土抗渗性和抗冻性 施工中加强搅拌 振捣 养护 严格控制施工质量 课题四普通混凝土配合比设计 混凝土配合比是指混凝土中四种基本材料水泥 水 砂及石子用量之间的比例关系 有时还注明外加剂的用量 正确合理的掺配称配合比设计 4 4 1混凝土配合比设计 1