《《道路建筑材料》教学教案—03水泥混凝土、建筑砂浆、-性能检测与分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《道路建筑材料》教学教案—03水泥混凝土、建筑砂浆、-性能检测与分析（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 学习情境三 水泥混凝土与建筑砂浆性能检测与分析学习目标：了解水泥混凝土的地位、基本组成材料及作用、混凝土的分类；掌握普通混凝土的组成材料：水泥的合理选用；对骨料的一般质量要求；砂、石颗粒特征及级配；混凝土用水要求；掌握混凝土拌和物和易性的概念及测定方法；掌握混凝土强度等级的评定及影响因素；了解混凝土变形性能及耐久性能；了解砂浆基本性能。教学内容：阐述混凝土及砂浆技术性能及检测方法。重点难点：混凝土配合比设计。情境导入：水泥混凝土大量应用与路面及桥梁工程中，砂浆主要应用与道路及桥梁工程圬工中，水泥混凝土及砂浆的强度及耐久性直接影响工程质量及构筑物的使用。教学单元一 普通水泥混凝土的技术性能及配
2、合比设计普通水泥砼是一通用水泥为胶结材料，用普通沙石为集料，并以水为原材料，按专门设计的配合比，经搅拌、成型、养护而得的复合材料。 普通水泥砼具有原材料丰富，便于施工和浇筑成各种形状的构建，硬化后性能优越、耐久性好，节约能源，成本低廉等优点。所以普通水泥砼广泛应用于道路与桥梁工程。一、普通水泥砼的组成材料水泥砼是由水泥、水、砂石集料配制而成。（一）水泥 1、水泥品种选择：应根据工程特点及混凝土所处气候与环境条件选择； 2、水泥强度等级：考虑混凝土设计强度等级（低强度时，水泥强度等级为混凝土设计强度等级的1.5-2.0 倍；高强度时，比例可降至0.9-1.5 倍，但一般不能低于0.8），即低强混
3、凝土应选择低强度等级的水泥，高强混凝土应选择高强度等级的水泥。（二）细集料 混凝土用细集料一般采用粒径小于4.75mm的级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的天然砂（如河砂、海砂、山砂），也可采用机制砂。1、有害杂质含量 2、砂的粗细程度及颗粒级配（三）粗集料 普通混凝土常用的粗集料主要是指粒径大于4.75mm的碎石和卵石（砾石）。普通混凝土所用粗集料需满足技术要求如下：1、有害杂质含量粗集料中常含有一些有害杂质，如粘土、淤泥、硫酸盐、硫化物和有机物等，其危害与在细集料中的作用相同。2、强度与坚固性（1） 强度为保证混凝土的强度要求，粗集料必须具有足够的强度。碎石和卵石的强度采用岩石立方体抗压强度和压
4、碎指标两种方法表示。（2）坚固性为保证混凝土的耐久性要求，粗集料必须具有足够的坚固性，以抵抗冻融和自然因素的风化作用。建筑用卵石、碎石（GB/T 14685-2001）规定：用硫酸钠溶液进行坚固性试验，经5次循环后测其质量损失。3、最大粒径及颗粒级配 （1） 最大粒径粗集料公称粒径的上限称为该粒级的最大粒径。（2） 颗粒级配粗骨料的颗粒级配与细骨料颗粒级配的原理相同。采用级配良好的粗骨料，可以减少空隙率，增强密实度，从而节约水泥，保证混凝土拌合物的和易性以及混凝土强度。4、颗粒形状及表面特征 粗集料的颗粒形状可分为棱角形、卵形、针状、片状5、碱活性检验 （四）混凝土拌和及养护用水混凝土拌和及养
5、护混凝土用水中，不得含有影响混凝土的和易性及凝结、有损于强度发展、降低混凝土耐久性、加快钢筋腐蚀及导致预应力钢筋脆断、污染混凝土表面等的酸类、盐类或其它物质。有害物质（主要指硫酸盐、硫化物、氯化物、不溶物、可溶物等）的含量及pH值需满足标准的要求（JGJ64-89）。二、普通水泥砼的技术性质 水泥混凝土的技术性能主要包含：混凝土拌合物的工作性（和易性）；硬化混凝土的力学性质和耐久性。（一）水泥混凝土拌合物的工作性（和易性） 1、新拌混凝土工作性的概念 凝土拌合物的工作性，也称和易性，指混凝土拌合物易于施工操作（拌和、运输、浇筑、振捣）且成型后质量均匀、密实的性质。主要包括流动性、粘聚性、保水性
6、三个方面含义。 2、新拌混凝土工作性的测定方法（1）坍落度仪法（2）维勃仪法3、新拌混凝土工作性的影响因素 （1）组成材料及配比水泥浆的数量 水泥品种和集料性质水灰比的影响（W/C）单位用水量砂率 外加剂与掺合材料 （2）环境条件（3）时间4、改善新拌混凝土工作性的主要措施 根据影响新拌混凝土工作性的因素，可采取以下改善措施：（1）调节材料组成 在保证混凝土强度、耐久性、经济性的前提下，合理调整配合比，使之有较好的工作性。 （2）掺加外加剂（如减水剂、引气剂等） 合理地利用外加剂，改善混凝土的工作性。 （3）提高振捣机械的效能：降低施工条件对混凝土拌合物工作性的影响。（二）硬化后混凝土的力学性
7、质 硬化后混凝土的力学性质主要包含：强度和变形两方面。1、强度 强度是混凝土凝结硬化后的主要力学性能，按我国普通混凝土力学性能试验方法(GB/T50081-2002)规定，混凝土强度包括立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗弯拉强度等。2、影响混凝土强度的因素 （1）材料组成 水泥强度和水灰比 集料特征 浆集比（2）养护条件（温度、湿度） 混凝土拌合物浇捣完毕后，必须保持适当的湿度和温度，使水泥充分水化，以保证混凝土强度不断提高。 （3）龄期混凝土在正常养护条件下，强度随龄期的增长而增长，初期增长较快，后期增长缓慢，但在空气中养护时，后期强度会略有降低。（4）试验条件对砼强度的影响3
8、、提高混凝土强度的措施 （1）采用高强度等级或早强型水泥 （2）采用较小的水灰比，增加混凝土密实度 （3）采用蒸气养护、蒸压养护（4）掺加外加剂（5）采用机械搅拌、振捣成型。4、混凝土的变形 混凝土在凝结硬化的过程中，受各种因素作用，会产生各种变形。（1）非荷载作用变形 化学收缩干湿变形 温度变形 （2）荷载作用变形弹塑性变形与弹性模量 徐变 混凝土在长期恒定荷载作用下，沿受力方向随时间而增加的塑性变形称为徐变。（三）混凝土的耐久性 混凝土抵抗自身因素和环境介质作用并长期保持良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构安全、正常使用的能力称为耐久性。混凝土的耐久性包括1抗渗性、2抗冻性、3耐
9、磨性、4抗侵蚀性、5抗碳化、6抗碱骨料反应、7混凝土中钢筋耐锈蚀等性能三 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：以 1m3 混凝土中各种材料的用量表示。例如：水泥：水：细集料：粗集料=330kg ：150kg：720kg ：1260kg （2）相对用量表示法：以水泥质量为1，按水泥：细集料：粗集料；水灰比的顺序表示。例如：1：2.15：3.82；W/C = 0.45。2、混凝土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 3 、水泥混凝土配合比设计的三个重要参
10、数： 水灰比（W/C） 砂率（ ） 单位体积用水量 4、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）确定试验室配合比 （4）换算施工配合比 （二）普通混凝土配合比设计方法（以抗压强度为指标） 1、初步配合比计算 （1）确定混凝土配制强度fcu，o （2）计算水灰比 （3）选定单位用水量mwo （4）计算单位水泥用水量mco （5）选定砂率s（6）计算粗、细集料单位用量（mso 、mgo ）2、试配、调整提出基准配合比 （1）试配（2）校核工作性，确定基准配合比 3、检验强度，确定试验室配合比 （1）制作试件，检验强度：（2）确定试验室配合比4、施工配合比换算 试验
11、室最后确定的配合比，是按集料为绝干状态计算的。而施工现场砂、石材料均为露天堆放，都有一定含水率。为保证砼的品质，应根据砂、石的含水率情况，将试验室配合比换算为施工配合比。 设施工现场实测砂、石含水率分别为a%、b%。则施工配合比的各种材料单位用量可按下式计算。 mc = mcbms = msb(1+a%) mg = mgb(1+b%)mw = mwb-( msba% + mgbb%)施工配合比即mc ：mw ：ms ：mg。（三）混凝土配合比设计例题（以抗压强度为指标的设计方法） 题目 试设计钢筋混凝桥T 形梁用混凝土配合比。 原始资料 已知混凝土设计强度等级为 C30，无强度历史统计资料，要
12、求混凝土拌合物坍落度为 3050mm，桥梁所在地区属寒冷地区。 材料组成：可供硅酸盐水泥，强度等级为 42.5级，密度c=3100kg/m3，水泥强度富裕系数c=1.1，砂为中砂，表观密度s=2650kg/m3，含水量ws=3% ，碎石最大粒径为 d max =31.5mm ，表观密度g=2700kg/m3，含水量g=1% 。 设计内容 1、按原始资料计算初步配合比。 2、按初步配合比在试验室进行材料调整得出试验室配合比。3、根据工地砂石材料含水率，进行施工配合比换算。 设计步骤 1 、计算初步配合比 （1）确定混凝土配制强度（fcu，o ） 由题意可知：设计要求混凝土强度fcu，k = 30
13、 MPa，无历史强度统计资料，查表4-13得标准差数值为5.0 MPa。则配制强度为： fcu，o = fcu，k+1.645 = 30 + 1.645 5.0 = 38.2 MPa（2）计算水灰比 （w/c） 计算水泥实际强度 由题意可知：采用强度等级为42.5级硅酸盐水泥fce,k = 42.5 MPa，水泥强度富余系数c = 1.1，则水泥实际强度为：fce = cfce,k = 1.1 42.5 = 46.75 MPa 计算水灰比 按耐久性复核水灰比 由题意可知：混凝土所处环境属寒冷地区，查表4-15允许最大水灰比 0.55，故取 w/c=0.54 （3）确定单位用水量（ m wo ）
14、 由题意可知：要求混凝土拌合物坍落度为 3050mm，碎石最大粒径为 d max =31.5mm，则查表 4-26可得m wo =185 kg/m 3。（4）计算单位水泥用量（m co） 按强度计算单位水泥用量 已知混凝土单位用水量m wo =185 kg/m 3，水灰比w/c=0.54，则单位水泥用量为： 按耐久性校核单位水泥用量由题意可知：混凝土所处环境属寒冷地区配筋混凝土，查表4-15最小水泥用量 =280kg/m3 ，则 mco =343kg/m 3。（5）选定砂率 （ s ） 由题意可知：混凝土采用碎石，最大粒径为 d max =31.5mm，水灰比w/c=0.54。查表4-18，选定混凝土砂率为s=33%。（6）计算砂石用量 采用质量法 已知：单位水泥用量为m co =343 kg/m 3，单位用水量m wo =185 kg/m 3，混凝土砂率为s=33%。混凝土拌合物假定表观密度mcp=2400 kg/m 3，则由式4-14可得： 解得：砂用量m so =616 kg/m 3，碎石用量m go =1256 kg/m 3。 按质量法计算的初步配合比为：mco ：mwo ：mso ：mgo=343:185:616:1256即： 1:1.80:3.66, w/c=0.54 采用体积法
