水泥混凝土与砂浆

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1、 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. 1. 水泥混凝土分类水泥混凝土分类（1 1）定义）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。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： 达25003200

2、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 2）分）分 类类按强度分类:按用途分类返回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 体积不稳定缺缺 点点：返回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

3、、新拌混凝土的和易性（工作性）2 2、硬化混凝土的性能、硬化混凝土的性能 强度特征强度特征 变形特性变形特性 耐久性耐久性（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，每分三层装

4、入，每 层捣层捣2525次，刮平，垂次，刮平，垂 直提起圆锥桶，由于直提起圆锥桶，由于 垂直下落引起变形。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，置将坍落度筒放在圆筒中，置 于振动台上，拔出坍落度筒于振动台上，拔出坍落度筒 并在新拌混凝土顶上置一透并在新拌混凝土顶上置一透 明圆盘，开动振动台，直至明圆盘，开动振动台，直至 水泥浆布满圆盘所经历的时水泥浆布满圆盘所经历的时 间间(s)(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

5、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

6、对混凝土拌合物和易性的影响：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 混凝土混凝土“ “强度等级强度等级” ”是根据是根据“ “立方体抗压强度标立方体抗压强度标 准值准值” ”来确定

7、的，用符号来确定的，用符号“ “C”C”和和“ “立方体抗压强度标准立方体抗压强度标准 值值” ”两相内容表示。普通混凝土有：两相内容表示。普通混凝土有：C7.5C7.5、C10C10、 C15C15、C20C20、C25C25、C30C30、C35C35、C40C40、C45C45、C50C50、 C55C55和和C60C60等等1212个强度等级。个强度等级。(2)(2)轴心抗压强度（轴心抗压强度（fcpfcp） 150mmx150mmx300mm150mmx150mmx300mm棱柱体作为标准试棱柱体作为标准试 件。件。 n(3)劈裂抗拉强度n150mmx150mmx150mm（1）强度

8、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Ptcu,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 n n（2 2）养护条件）养护条件 n n温度温度n n湿度湿度n n养护的时间（龄期）。养护的时间（龄期）。最初最初7 7天内强度增长较快；天内强度增长较快；2828天以后强度增长

9、较慢。天以后强度增长较慢。 提高混凝土强度的措施 n（1）选用高强水泥和早强型水泥n（2）采用低水灰比n（3）掺加混凝土外加剂和掺合料n（4）采用湿热处理-蒸汽养护和蒸压养护n（5）采用机械搅拌和振捣硬化混凝土的变形特性 n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。n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

10、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 n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。n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

11、久性n n混凝土的抗渗性主要与混凝土的密实度混凝土的抗渗性主要与混凝土的密实度( (孔隙率孔隙率) )及孔隙结及孔隙结 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。混凝土的抗渗性越差。n n提高混凝土抗渗性的措施有：提高混凝土抗渗性的措施有： 1 1）采用减水剂降低水灰比以减少混凝土内部的毛细管通）采用减水剂降低水灰比以减少混凝土内部的毛细管通 道道 ； 2 2）防止由于离析、泌水而在混凝土内形成空隙；）防止由于离析、泌水而在混凝土内形成空隙； 3 3）加强养护及防止出现施工缺陷等。）加强养护及防止出现施工缺陷等

12、。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n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。n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 n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。 n耐磨性是指混凝土抵抗表层损伤的能力 。n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

13、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

14、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、相对用量法配合比表示方法：单位用量法、相对用量法例如：例如：1m1m3 3混凝土中，水泥混凝土中，水泥330kg330kg，水，水185kg185kg，砂，砂598kg598kg，石子，石子1281kg;1281kg;水泥水泥 ：砂子：砂子 ：石子：石子=1 : 1.81 : 3.88=1 : 1.81 : 3.88，水灰比，水灰比=0.56=0.56主要考虑

15、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fcu,ofcu,k+1.645fcu,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）（3）耐久性（4）经济性1. 配合比设计指标2 2、混凝土配合比设计的三个参数、混凝土配合比设计的三个参数水灰比水灰比砂率：细集料质量占全部集料总质量的百分比砂率：细集料质量占全部集料总质量的百分比用水量用水量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

16、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,ofcu,o=fcu,k+1.645fcu,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）4.4.普通混凝土配合比设计方法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n对于 C20、C25级混凝土， 计算值2.5MPa时,计算配制 强度时取 2.5MPa；n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n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fcu,k 低于 C20C20C35