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1、第三章 水泥混凝土和砂浆内容概述：本章阐述了普通水泥混凝土的组成材料、技术性质、配合比设计和质量控制方法。同时，对其他功能混凝土也作了简要介绍。学习目标：1、掌握普通水泥混凝土的主要技术性质及其影响因素，现行配合比组成设计方法和质量评定。 2、了解其他混凝土的特点。第一节 普通水泥混凝土三、普通水泥混凝土配合比设计三、普通水泥混凝土配合比设计混凝土的配合比是指混凝土中各组成材料的质量比例。确定配合比的工作，称为配合比设计。配合比设计优劣与混凝土性能有着密切的关系。第一节 普通水泥混凝土（一）混凝土配合比设计的基本资料1）混凝土设计强度等级；2）工程特征；3）耐久性要求；4）水泥强度等级和品种；
2、5）砂、石的种类，石子最大粒径、密度等6）施工方法。第一节 普通水泥混凝土（二）混凝土配合比表示方法（1）单位用量表示法 以每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330kg150kg726kg1364kg）。（2）相对用量表示法 以水泥的质量为1，并按“水泥：细集料：粗集料；水灰比”的顺序排列表示（例如12.143.81:W/C=0.45）。第一节 普通水泥混凝土（三）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。第一节 普通水泥混凝土（四）混凝土配合比设计的三个参数由水泥、水、粗集料、细集料组成的普
3、通水泥混凝土配合比设计，实际上就是确定水泥、水、砂和石这四种基本组成材料的用量。其中有三个重要参数：水灰比、砂率和单位用水量。第一节 普通水泥混凝土1、水灰比：水与水泥组成水泥浆体，在混凝土配合比设计中起着决定性作用。水泥浆体的性能，在水与水泥性质一定的条件下，决定于水与水泥的比例，这一比例就称为“水灰比” 。2、砂率：砂率是砂的用量占砂石总质量的百分率，它影响着混凝土的粘聚性和保水性。3、单位用水量：指1m3混凝土拌和物中水的用量（kg/ m3）。单位用水量反映了水泥浆与集料之间的比例关系。第一节 普通水泥混凝土（五）混凝土配合比设计的步骤（五）混凝土配合比设计的步骤初步配合比设计材料全干状
4、态实验室配合比设计材料全干状态施工配合比材料自然状态第一节 普通水泥混凝土1、初步配合比的计算（1）确定混凝土配制强度 l 首先应根据设计要求的混凝土强度等级和施工单位质量管理水平，再按JG J552000普通水泥混凝土配合比设计规程的规定，按下式计算。 第一节 普通水泥混凝土混凝土强度标准差可根据近期同类混凝土强度资料求得，当无历史统计资料时，强度标准值可根据强度等级按表314规定取用。 表314 强度标准差值强度等级C20C20C35C35标准差/MPa4.05.06.0第一节 普通水泥混凝土（2）初步确定水灰比l 当混凝土强度等级小于C60时，混凝土水灰比按下式计算。式中 回归系数 水泥
5、28d抗压强度实测值（MPa），当无水泥28d抗压强度实测值时，按下式确定第一节 普通水泥混凝土式中 水泥强度等级值（MPa） 水泥强度等级值富余系数，按实际统计资料确定。 第一节 普通水泥混凝土（3）确定单位用水量1）干硬性、塑性混凝土用水量的确定l水灰比在0.400.80范围时，根据粗集料的品种、粒径及施工要求的混凝土拌合物稠度，其用水量可按表35、表36选取。l水灰比小于0.40的混凝土以及用特殊成型工艺的混凝土用水量通过试验确定。 第一节 普通水泥混凝土表35 干硬性混凝土的用水量 拌和物稠度卵石最大粒径/mm碎石最大粒径/mm项目指标102040162040维勃稠度/s1620175
6、1601451801701551115180165150185175160510185170155190180165表36 塑性混凝土的用水量 拌和物稠度卵石最大粒径/mm碎石最大粒径/mm项目指标102031.540162031.540 坍落度 （mm）1030190170160150200185175165355020018017016021019518517555702101901801702202051951857590215195185175230215205195第一节 普通水泥混凝土2）流动性和大流动性混凝土用水量的确定l以表35、表36中坍落度为90mm的用水量为基础，按坍落度
7、每增大20mm用水量增加5kg计算为掺外加剂时的混凝土用水量；掺外加剂时的混凝土用水量可按下式计算。 掺外加剂混凝土每立方米的砼用水量（kg） 为掺外加剂混凝土每立方米的砼用水量（kg） 外加剂的减水率（）第一节 普通水泥混凝土（4）计算单位水泥用量1）按配制强度要求计算单位水泥用量2)按砼耐久性要求校核单位水泥用量。第一节 普通水泥混凝土（5）砂率的选定l当无历史资料可参考时，砼砂率的确定应符合下列规定。1）坍落度为10mm60mm的砼砂率，可根据粗集料品种、粒径及水灰比按表37选取 。2）坍落度60mm的砼砂率,可经试验确定,也可在表37的基础上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1%的幅度
8、予以调整。3）坍落度10mm的砼，其砂率应经试验确定。第一节 普通水泥混凝土表37 混凝土的砂率（） 水灰比W/C卵石最大粒径/mm碎石追到粒径/mm1020401620400.402632253124303035293427320.503035293428333338323730350.603338323731363641354033380.70364135403439394438433641注：1.本表数值系中砂的选用砂率,其细砂或粗砂,可相应地减少可增大砂率； 2.只用一个单粒级粗集料配制混凝土时,砂率应适当增大； 3.对薄壁构件,砂率取偏大值； 4.本表中砂率系指砂与集料总量和重量比。
9、第一节 普通水泥混凝土（6）计算粗、细集料单位用量1）质量法假定密度法 假定混凝土拌和物的表观密度为一固定值，混凝土拌和物各组成材料的单位用量之和即为其表观密度。在砂率值为已知的条件下，粗、细集料的单位用量可用下式计算得： 第一节 普通水泥混凝土式中 每立方米砼中的水泥、粗集料、细集料和水的用量（kg/m3) 砼的砂率（） 每立方米砼拌和物的湿表观密度（kg/m3),其值可根据施工单位积累的试验资料确定。当缺乏资料时，可根据集料粒径以及砼强度等级，在23502450kg范围内（可参考表38）选定。砼强度等级/MPaC7.5C15C20C30C40假定湿表观密度/(kg/m3)230023502
10、35024002450表38 混凝土拌和物的湿表观密度参考值 第一节 普通水泥混凝土2）体积法绝对体积法 假定混凝土拌和物的体积等于各组成材料绝对体积法和混凝土拌和物中所含空气之和。在砂率值为已知的条件下，粗、细集料的单位用量可用下式计算得： 式中 水泥密度（kg/m3），可取29003100kg/m3； 水的密度（kg/m3），可取1000kg/m3；第一节 普通水泥混凝土 粗细集料的表观密度（kg/m3) 砼的含气量百分数，在不使用引气剂时取1 通过以上六个步骤计算，可将水泥、水、粗集料、细集料的用量全部求出，得到初步配合比，而以上各项计算多数利用经验公式或经验资料获得，因此配合比所制得的
11、混凝土不一定符合实际要求，所以应对配合比进行试配、调整和确定。 第一节 普通水泥混凝土2、试拌调整提出基准配合比实验室配合比1）材料的要求 试配砼所用各种原材料，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基准。如不是干燥的集料配制，称料时应在用水量中扣除集料中的水，集料也应增加。2）搅拌方法和拌和物数量 砼的搅拌方法，应尽量与生产时使用方法相同。试拌时，每盘砼数量一般应不少于表39中的建议值。如需要进行抗弯拉强度试验，则应根据实际需要计算拌和用量。采用机械搅拌时，拌和量不应小于搅拌机额定搅拌量的1/4。 （1）试配第一节 普通水泥混凝土 表39 混凝土试配的最小搅拌量 集料最大
12、粒径/mm拌和物数量/L31.5以下154025第一节 普通水泥混凝土（2）校核工作性、调整配合比按初步配合比计算出试配所需的材料用量，配制砼拌和物。首先通过试验测定砼的坍落度，同时观察拌和物粘聚性和保水性。当不符合要求时，应进行调整。经反复调整后得到的配合比 就称为基准配合比。调整的原则：若流动性太大，可在砂率不变的条件下，适当增加砂、石用量；若流动性太小，应在保持水灰比不变的情况下，适当增加水和水泥；若黏聚性和保水性不良时，实质上是混凝土拌合物中砂浆不足或砂浆过多，可适当增大砂率或降低砂率。 第一节 普通水泥混凝土3、检验强度，确定试验室配合比（1）制作试件、检验强度 强度试验时至少采用三
13、个不同的配合比，其中一个是基准配合比，另两组的水灰比则分别增加和减少0.05，用水量与基准配合比相同，砂率可分别减少1%和增加1%。第一节 普通水泥混凝土（2）根据检验强度后确定的水灰比和砂率，重新计算砼的配合比（3）根据实测拌和物湿表观密度修正配合比 由强度复核之后的配合比，还应根据实测的砼拌和物的表观密度作校正，以确定1m3砼中各种材料的用量， 由此得到的配合比 ，称为试验室配合比 第一节 普通水泥混凝土校正系数的确定步骤如下：1）计算砼拌和物的计算表观密度，按下式计算2）计算砼密度校正系数式中 砼表观密度计算值（kg/m3）； 砼表观密度实测值（kg/m3）。第一节 普通水泥混凝土3）当
14、砼表观密度计算值与实测值之差的绝对值不超过计算2%时，按以上原则确定的配合比即为确定的设计配合比；当两者之差超过2%时，应将配合比中每项材料用量乘以校正系数，即为确定的设计配合比。第一节 普通水泥混凝土4、施工配合比 试验室最后确定的配合比，是按绝干状态集料计算的，而施工现场的砂、石材料为露天堆放，都含有一定的水分。因此，施工现场应根据现场砂、石实际含水率变化，将试验定配合比换算为施工配合比 第一节 普通水泥混凝土 设施工现场实测砂、石含水率分别为a，b，施工配制1m3砼各种材料用量为：第一节 普通水泥混凝土实例：普通水泥混凝土配合比设计原始资料：1）已知砼设计强度等级为C30，强度标准差为3
15、.0MPa，要求由机械拌和、振捣，施工要求砼拌和物坍落度为3550mm。桥梁所在地属寒冷地区。题目：试设计钢筋混凝土桥台配合比2）组成材料为可供应强度等级32.5MPa普通硅酸盐水泥；实测28d抗压强度为36.8MPa，密度为3.11000kg/m3；中砂,表观密度为2.651000kg/m3，施工现场砂含水率为2；粒径为537.5mm碎石，表观密度为2.70103kg/m3，施工现场碎石含水率为1；水为自来水。第一节 普通水泥混凝土设计要求：1）按所给资料计算出初步配合比。2）按初步配合比在试验室进行试样，调整得出试验室配合比。2）根据现场砂、石实际含水率，将试验室配合比换算为施工配合比。设
16、计步骤：1、确定砼配制强度 。 按题意已知：设计要求砼强度为30MPa，标准差为3.0MPa。则砼配制强度为：第一节 普通水泥混凝土2、计算水灰比(1)按强度要求计算水灰比 已知砼配制强度为34.9MPa，水泥实际强度为36.8MPa，本单位无砼强度回归系数统一资料，查表可得： 0.46、 0.07，则水灰比为(2)按耐久性校核水灰比 根据砼所处环境属于寒冷地区，允许最大水灰比为0.50，按强度计算的水灰比能满足耐久性要求，采用0.47。第一节 普通水泥混凝土3、选用单位用水量 由题意知，要求砼拌和物坍落度为3050mm，碎石最大粒径为37.5mm。查表后，选用砼用水量为175kg/m3。4、
17、计算单位水泥用量（1）按强度计算单位水泥用量 已知砼单位用水量为175kg/m3，水灰比为0.47，砼单位水泥用量为：第一节 普通水泥混凝土（2）按耐久性校核单位水泥用量 根据砼所处环境属于寒冷地区，查表，最小水泥用量不得小于300kg/m3。按强度计算单位水泥用量符合耐久性要求。采用单位水泥用量372kg/m3。5、选定砂率 按已知集料采用碎石，最大粒径37.5mm，水灰比0.47，查表，选取砂率为0.32。6、计算砂石用量（1）采用质量法 已知单位水泥用量为372kg/m3，单位水用量为175kg/m3，查表，砼拌和物湿表观密度为2400kg/m3，砂率为0.32，得第一节 普通水泥混凝土
18、（2）采用体积法 已知水泥密度为3100kg/m3，砂的表观密度为2650kg/m3，碎石表观密度为2700kg/m3得解得按质量法计算得初步配合比为：第一节 普通水泥混凝土（二）调整工作性、提出基准配合比1、计算试样材料用量2、调整工作性 按计算材料用量拌制砼拌和物，测定其坍落度为25mm，不满足资料所给的施工和易性要求。为此，保持水灰比不变，增加3水泥浆，即水泥浆用量增加至9.58kg，水用量增至4.50kg，再经搅拌后测得坍落度为40mm，粘聚性、保水性均良好。按计算初步配合比取样25L，则各种材料的用量为第一节 普通水泥混凝土3、提出基准配合比可得出基准配合比为：（三）检验确定、测定试
19、验室配合比1、检验强度 以0.47为基准，选用0.42、0.47和0.52三个水灰比，基准用水量不便，相应调整水泥、砂、碎石用量，分别拌制三组砼试样，其中对水灰比为0.42和0.52的两组砼作工作性调整，满足设计要求。按三个水灰比分别做成试块，实测28d抗压强度。与三个水灰比相应的28d抗压强度结果分别为45.1MPa、37.8MPa和30.1MPa。 做强度水灰比曲线，可确定配制强度34.9MPa的砼对应的水灰比为0.49。第一节 普通水泥混凝土2、砼试验室配合比（1）按强度试验结果计算配合比1立方米各材料用量为：水： 175（13）kg180kg水泥：180kg0.49367kg砂、石用量
20、按体积法计算的砂：594kg；碎石：1263kg（2）根据实测拌和物湿表观密度修正配合比计算湿表观密度为 （3671801263）kg/m3=2404kg/m3实测湿表观密度为 2478kg/m3修正系数为 2478/2404=1.03第一节 普通水泥混凝土 按实测湿表观密度修正各种材料用量。水： （3671.03)kg378kg水泥： (1801.03)kg185kg砂： （5941.03)kg=612kg 因此，试验室配合比为 根据工地实测，砂的含水率为2，碎石的含水率为1，各种材料的用量为：碎石：（12631.03)kg=1301kg（四）换算工地配合比第一节 普通水泥混凝土水： 185
21、-(624213141）kg/m3159kg/m3水泥： 378kg砂： 612kg/m3（12）=624kg因此，工地配合比为碎石：1301kg/m3(1+1）=1314kg第一节 普通水泥混凝土作业:试设计某桥梁钢筋混凝土T形梁用混凝土配合比组成（使用以抗压强度为指标的设计方法）原始资料：1）已知混凝土设计强度等级为C30，无强度历史统计资料，要求混凝土拌合物坍落度为3050mm。桥梁所属地区为寒冷地区。2）组成材料：可供应强度等级为32.5的硅酸盐水泥，密度=3.1g/m3，富余系数1.13,。砂为中砂，表观密度为 =2.65g/m3，工地实测含水率3%。碎石最大粒径19mm,表观密度 =2.70g/m3，工地实测含水率为1%。设计要求：1）按题给资料计算出初步配合比2）按初步配合比在试验室进行试拌，调整得出试验室配合比3）根据工地实测含水率，计算施工配合比。
