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1、,第五章 水泥混凝土与砂浆,主要内容：,水泥混凝土的技术性质,1,普通水泥混凝土的组成设计,2,混凝土外加剂与掺合料,3,路面水泥混凝土的组成设计,4,砂浆,5,小结与习题,6,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.水泥混凝土特点,（1）用途最为广泛的人造材料 成本低廉 节省能源 有利于生态保护 （2）表观简单，但结构复杂 （3）concretus生长（拉丁文） （4）使用前需现场拌制（施工工艺影响）,返回,道路建筑材料水泥混凝土,按表观密度分类： 普通混凝土： 约为23502500kg/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：
2、 达25003200 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2050MPa ； 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,自重大刚度大，变形小收缩及裂缝现象破损修复难度大,缺 点：,返回,道路建筑材料水泥混凝土,3.水泥混凝土优缺点,4.水泥混凝土的发展历史,道路建筑材料水泥混凝土,道路建筑材料水泥混凝土,道路建筑材料水泥混凝土,（1）含义,流动性+可塑性+稳定性+易密性,实质是
3、,运输 浇筑 捣实 表面处理,易于进行，减少离析，保证施工质量,道路建筑材料水泥混凝土,5.水泥混凝土的工作性,稳定性固体重力产生的剪应力不超过液相的屈服应力， 不发生按大小分层的泌水现象,易密性捣实或振动时，克服内部和表面（和模板之间） 阻力，以达到完全密实的能力,可塑性不为外力作用产生脆断的塑性变形能力，与W/C 及水泥浆或砂浆的含量有关；,流动性决定于分散相中固液相的比例，W,，流动,优质混凝土具有满足运输和浇捣的要求；,道路建筑材料水泥混凝土,（2） 测定方法,目前，国际上尚无一种能全面表征上述工作性的测定方法,主要有,主观评定 坍落度 压入度试验 流动度试验 重塑性试验 贯入度试验
4、搅拌机试验 其他方法,我国规范现推荐：坍落度和维勃稠度试验,道路建筑材料水泥混凝土,1）坍落度试验 美国查普曼提出（Chapman）,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。,图1 混凝土拌合物坍落度的测定,道路建筑材料水泥混凝土,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),道路建筑材
5、料水泥混凝土,2）维勃稠度试验（瑞典人提出）,运用范围：当坍落度10mm，干硬性混凝土， d40mm，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,道路建筑材料水泥混凝土,3）密实因素试验（英国人提出）,Cf1 /； 圆柱筒中完全密实的混凝土密度 Cf，流动性愈好 一般，Cf 0.80.92，,对混凝土做一定功后，测定密实 程度，先将混凝土装满料斗1，打开 底门，落入2，再打开2的底门，混 凝土落入3，刮平后，确定3中的混 凝土密度1。,图3 捣实系数仪,1,2,3,
6、道路建筑材料水泥混凝土,4）沉球试验(贯入式试验的一种）,非常简便、快速，能在手推车、敞篷卡车中进行。用d152mm， G13.6kg的半球体，置于混凝土的表面上，在自重作用下沉入混凝土 中，以沉入深度来评价混凝土的稠度。,图4 凯利球,道路建筑材料水泥混凝土,5）重塑性的试验,以改变混凝土试样的形状所作的功来评价工作性能，把坍落度筒放在一个D=305mm,h=203mm的圆柱筒内，固定在跳桌上，跳桌落差为6.3mm，按标准方法将坍落度筒装满混凝土后，并脱去，一个1.9kg的圆盘置于混凝土顶部，跳桌以1次/s的频率跳动直到圆盘到达离圆柱筒底81mm时为止，跳桌的次数即为重塑性。,测混凝土在颠簸
7、或持续振动下流动的性能，并提供利息趋势或稠度指标。将堆成一定形状的混凝土置于跳桌上，经跳动一定的次数后，测定混凝土的扩展程度，用以鉴定混凝土的流动度及离析程度。,6） 流动度试验,道路建筑材料水泥混凝土,7）.结论： 1、所有的试验都是经验性的，并不能用任何基本方法来测定混凝土的流动性。 2、没有一个试验适用于所有混凝土，工作性不同的混凝土可能得到相同的数值。 3、以上试验可作为一种质量控制手段。,道路建筑材料水泥混凝土,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,1.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 一般来说，硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥
8、、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等均可用于配制普通水泥混凝土。 （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 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。 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,2.混凝土组成设计要点,混凝土配合比，是指单位体积的混凝土中各组成材
9、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 配合比表示方法：单位用量法、相对用量法 混凝土配合比设计的三个参数： 水灰比、砂率、用水量,道路建筑材料水泥混凝土,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fcu,o fcu,o=fcu,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）
10、,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fcu,o，计算水灰比： 根据强度公式计算水灰比： w/C=Afce/（f
11、cu,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。 w/C混凝土要求的灰水比,道路建筑材料水泥混凝土,）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。如经验不足可参照表选取。,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510。掺用各种外加剂或掺合料时，
12、用水量应相应调整。,道路建筑材料水泥混凝土,）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按耐久性要求胶合单位用灰量,道路建筑材料水泥混凝土,）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（%）,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： c0g0s0w0 cp so/(soGo) 100= S 式中co每立方米混
13、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22602450kg。,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
14、料用量， 即初步配合比计算完成。,道路建筑材料水泥混凝土,()、试拌调整提出基准配合比 1）试拌 1试拌材料要求 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,道路建筑材料水泥混凝土,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
15、天条件下进行抗压强度测试。,(3)、检验强度、确定试验室配合比,道路建筑材料水泥混凝土,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。,道路建筑材料水泥混凝土,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 将混凝土的实测表观密度值除以计算湿表观密度得出
16、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。,道路建筑材料水泥混凝土,(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%) (kg),道路建筑材料水泥混凝土,施工配合比,1:X:Y=1:(ms/mc) : (mG/mc) W/C= mw/mc,道路建筑材料水泥混凝土,第三节 混凝土外加剂与掺合料,道路建筑材料水泥混凝土,1.减水剂
