混凝土施工第二十八讲

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1、水工工艺基础水工工艺基础第二十八讲第二十八讲模块模块混凝土工艺基础混凝土工艺基础第十三章第十三章 混凝土的基本知识混凝土的基本知识 13.413.413.413.4 混凝土的主要技术性质混凝土的主要技术性质混凝土的主要技术性质混凝土的主要技术性质 13.4.1 13.4.1 13.4.1 13.4.1 混凝土的和易性混凝土的和易性混凝土的和易性混凝土的和易性 1.1.1.1. 和易性的概念和易性的概念和易性的概念和易性的概念 和易性即混凝土的工作性，指混凝土拌和物在和易性即混凝土的工作性，指混凝土拌和物在搅拌、运输、振捣过程中便于施工并保证其性能的搅拌、运输、振捣过程中便于施工并保证其性能的性

2、质。性质。 （1 1）流动性流动性 指混凝土拌和物在自重和施工机械振捣的作用指混凝土拌和物在自重和施工机械振捣的作用下，产生流动，并均匀密实地填满模型的性能。下，产生流动，并均匀密实地填满模型的性能。 （2 2）粘聚性粘聚性 指混凝土拌和物所表现的粘聚力，在运输指混凝土拌和物所表现的粘聚力，在运输和浇筑过程中不致出现分层离析，使混凝土保和浇筑过程中不致出现分层离析，使混凝土保持整体均匀的性能。持整体均匀的性能。 （3 3）保水性保水性 指混凝土拌和物具有一定的保持水分的能指混凝土拌和物具有一定的保持水分的能力，在施工过程中不致产生严重的泌水。保水力，在施工过程中不致产生严重的泌水。保水性差的混

3、凝土，浇筑后混凝土内部会有渗水通性差的混凝土，浇筑后混凝土内部会有渗水通路，还会使混凝土上下层之间形成薄弱夹层。路，还会使混凝土上下层之间形成薄弱夹层。严重影响混凝土的密实性、降低混凝土强度及严重影响混凝土的密实性、降低混凝土强度及耐久性。耐久性。2.2.2.2.和易性的测定和易性的测定和易性的测定和易性的测定（1）坍落度法）坍落度法 根据坍落根据坍落度的大小可将度的大小可将新拌混凝土分新拌混凝土分为：干硬性、为：干硬性、低流动性、塑低流动性、塑性、流动性、性、流动性、流态混凝土等流态混凝土等5种。种。 （2 2）工作度法）工作度法 对于干硬性混凝土，一般以工作度来表示其对于干硬性混凝土，一般

4、以工作度来表示其流动性。流动性。 3 3 3 3. .影响混凝土和易性的主要因素影响混凝土和易性的主要因素影响混凝土和易性的主要因素影响混凝土和易性的主要因素 (1 1)水泥浆用量水泥浆用量 在水灰比一定的条件下，水泥浆含量越多，在水灰比一定的条件下，水泥浆含量越多，混凝土拌和物的流动性越大。但水泥浆过多，混混凝土拌和物的流动性越大。但水泥浆过多，混凝土拌和物将出现流浆、沁水现象，使拌和物的凝土拌和物将出现流浆、沁水现象，使拌和物的粘聚性和保水性差，影响施工质量。粘聚性和保水性差，影响施工质量。 (2 2)水泥品种水泥品种 硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥拌和物的流动硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥拌和物

5、的流动性大、保水性也好。水泥越细，混凝土拌和物流性大、保水性也好。水泥越细，混凝土拌和物流动性越小，但粘聚性、保水性越好。动性越小，但粘聚性、保水性越好。 （3）砂石骨料颗粒形状和级配）砂石骨料颗粒形状和级配 一般卵石混凝土拌和物的流动性比碎一般卵石混凝土拌和物的流动性比碎石混凝土拌和物的流东性要大。石混凝土拌和物的流东性要大。 （4）砂率）砂率 如砂率过大，骨料在空隙率及表面积都如砂率过大，骨料在空隙率及表面积都较大，拌和物干稠，流动性差；砂率过小，较大，拌和物干稠，流动性差；砂率过小，则砂浆量不足，不能在石子周围形成足够的则砂浆量不足，不能在石子周围形成足够的砂浆层起润滑作用。故砂率不能过

6、大也不能砂浆层起润滑作用。故砂率不能过大也不能过小，应通过试验确定最优砂率。过小，应通过试验确定最优砂率。 （5）温度）温度 （6）外加剂）外加剂 混凝土的凝结硬化过程混凝土的凝结硬化过程 ： 凝结：凝结：指混凝土从流动性很大到丧失可塑指混凝土从流动性很大到丧失可塑性，转化为固体状态的这一变化过程。性，转化为固体状态的这一变化过程。 初凝：初凝：指混凝土拌和物由流动状态变为初指混凝土拌和物由流动状态变为初步硬化状态。步硬化状态。 终凝：终凝：指混凝土从初步硬化状态到完全变指混凝土从初步硬化状态到完全变成固体状态，并有一定的强度。成固体状态，并有一定的强度。 13.4.2 13.4.2 13.4

7、.2 13.4.2 混凝土的强度混凝土的强度混凝土的强度混凝土的强度 通常所说的混凝土强度是指抗压强度。通常所说的混凝土强度是指抗压强度。 1.1.1.1. 混凝土的强度标号和强度等级混凝土的强度标号和强度等级混凝土的强度标号和强度等级混凝土的强度标号和强度等级 以往采用以往采用kg/c用为抗压强度的单位，根据用为抗压强度的单位，根据强度值的大小，可划分为强度值的大小，可划分为7575、150150、600600等标号。等标号。 目前国家标准中已采用强度等级这一概念来目前国家标准中已采用强度等级这一概念来代替原来的代替原来的“标号标号”，以，以MPa为单位，混凝土的为单位，混凝土的强度等级分为

8、强度等级分为C10C10、C15C15、C60C60等十个等级。在水利等十个等级。在水利工程中，因施工期长，为充分利用混凝土的强度工程中，因施工期长，为充分利用混凝土的强度而减少水化热，节约水泥，常采用而减少水化热，节约水泥，常采用60d60d、90d90d、180d180d龄期的混凝土强度作为设计的依据。龄期的混凝土强度作为设计的依据。 2.2.2.2.影响混凝土强度的主要因素影响混凝土强度的主要因素影响混凝土强度的主要因素影响混凝土强度的主要因素 (1)(1)水泥标号与水灰比水泥标号与水灰比 一般情况下，水泥标号越高，则混凝土的强一般情况下，水泥标号越高，则混凝土的强度也越高：在小泥标号相

9、同的情况下，混凝土的强度也越高：在小泥标号相同的情况下，混凝土的强度将随水灰比的增大而降低。度将随水灰比的增大而降低。 (2)骨料种类与级配骨料种类与级配 表面粗糙且多棱角的骨料，与水泥石的粘结力表面粗糙且多棱角的骨料，与水泥石的粘结力较强，故在其他条件相同时，碎石混凝土较卵石混较强，故在其他条件相同时，碎石混凝土较卵石混凝土的强度高，另外，骨料级配良好、砂率适当，凝土的强度高，另外，骨料级配良好、砂率适当，拌制出的混凝土强度也高。拌制出的混凝土强度也高。其它影响因素还有养护条件与龄期、施工因素等。其它影响因素还有养护条件与龄期、施工因素等。 13.4.3 13.4.3 13.4.3 13.4

10、.3 混凝土的变形性能混凝土的变形性能混凝土的变形性能混凝土的变形性能 1. 1.非荷载作用下的变形非荷载作用下的变形非荷载作用下的变形非荷载作用下的变形 （1）化学收缩）化学收缩 （2）混凝土的干缩湿胀变形混凝土的干缩湿胀变形 干缩是指混凝土在空气中硬化，混凝土中的干缩是指混凝土在空气中硬化，混凝土中的水分逐渐蒸发散失，使水泥石中的胶凝体逐渐干水分逐渐蒸发散失，使水泥石中的胶凝体逐渐干燥而收缩的现象。燥而收缩的现象。 湿胀是指混凝土长期在水中硬化时，水泥水湿胀是指混凝土长期在水中硬化时，水泥水化充分，混凝土会发生膨微膨胀的现象。化充分，混凝土会发生膨微膨胀的现象。 （3）温度变形）温度变形

11、2.2.2.2.荷载作用下的变形荷载作用下的变形荷载作用下的变形荷载作用下的变形 （1 1）弹塑性变形）弹塑性变形 混凝土是一种弹塑性体混凝土是一种弹塑性体, ,在外力作用下既会在外力作用下既会产生弹性变形产生弹性变形, ,又会产生不可恢复的塑性变形。又会产生不可恢复的塑性变形。 （2 2）徐变）徐变 混凝土在长期不变的荷载作用下，产生的混凝土在长期不变的荷载作用下，产生的随时间而增长的非弹性变形。随时间而增长的非弹性变形。 13.4.4 13.4.4 13.4.4 13.4.4 混凝土的耐久性混凝土的耐久性混凝土的耐久性混凝土的耐久性 1. 1.抗渗性抗渗性抗渗性抗渗性 混凝土抗渗水性是指混

12、凝土抵抗压力水渗透混凝土抗渗水性是指混凝土抵抗压力水渗透的能力。的能力。 混凝土抗渗性用抗渗标号表示。抗渗标号是混凝土抗渗性用抗渗标号表示。抗渗标号是以以28天龄期的标准抗渗试件，按规定方法试验，天龄期的标准抗渗试件，按规定方法试验，以下渗水时所能承受的最大水压来确定。抗渗标以下渗水时所能承受的最大水压来确定。抗渗标号有号有S2、S4、S6、S8、S10、S12等，分别表示混等，分别表示混凝土能抵抗凝土能抵抗0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2MPa的的水压力而不被渗透。水压力而不被渗透。 混凝土抗渗性的主要影响因素是混凝土内部混凝土抗渗性的主要影响因素是混凝土内部存在相互连通孔隙的

13、多少和尺寸的大小。如采用存在相互连通孔隙的多少和尺寸的大小。如采用矿渣水泥，级配不好的砂石，过大的水灰比，施矿渣水泥，级配不好的砂石，过大的水灰比，施工振捣不密实和养护较差等，混凝土的抗渗性小。工振捣不密实和养护较差等，混凝土的抗渗性小。反之，如采用火山灰水泥、粉煤灰水泥，减水剂、反之，如采用火山灰水泥、粉煤灰水泥，减水剂、级配良好的砂石、较小的水灰比、振捣密实及加级配良好的砂石、较小的水灰比、振捣密实及加强养护，混凝土的抗渗性就较大。当采用加气剂强养护，混凝土的抗渗性就较大。当采用加气剂时，由于产生互不连通的气泡，破坏了渗水通道，时，由于产生互不连通的气泡，破坏了渗水通道，虽然孔隙数量增加了

14、，但显著提高了混凝土的抗虽然孔隙数量增加了，但显著提高了混凝土的抗渗性。渗性。 2. 2.抗冻性抗冻性抗冻性抗冻性 混凝土的抗冻性指混凝土在含水饱和状态下，混凝土的抗冻性指混凝土在含水饱和状态下，抵抗冰冻破坏的能力。抵抗冰冻破坏的能力。混凝土的抗冻性是用抗冻标号表示的。抗冻标号混凝土的抗冻性是用抗冻标号表示的。抗冻标号是是28d龄期的混凝土标准试件，在浸水饱和状态下，龄期的混凝土标准试件，在浸水饱和状态下，进行冻融循环试验，以同时满足强度损失率不超进行冻融循环试验，以同时满足强度损失率不超过过25%，质量损失率不超过，质量损失率不超过5%时的最大冻融循环时的最大冻融循环次数来表示。设计抗冻标号

15、有次数来表示。设计抗冻标号有D50、D100、D150、D200、D250、D300六个等级，它们分别表示混凝六个等级，它们分别表示混凝土能承受反复冻融循环交数为土能承受反复冻融循环交数为50、100、150、200、250、300次。次。 影响抗冻性能的因素很多，主要是混凝土影响抗冻性能的因素很多，主要是混凝土中孔隙的大小、构造、数量及充水程度、环境中孔隙的大小、构造、数量及充水程度、环境的温度及经历冻融的次数。提高混凝土抗冻性的温度及经历冻融的次数。提高混凝土抗冻性的有效方法是采用密实混凝土或掺用加气剂。的有效方法是采用密实混凝土或掺用加气剂。 3. 3.抗冲磨性抗冲磨性抗冲磨性抗冲磨性

16、混凝土的抗冲磨性是指混凝土抵抗高速含混凝土的抗冲磨性是指混凝土抵抗高速含砂水流冲刷破坏的能力。砂水流冲刷破坏的能力。 4. 4.抗侵蚀性抗侵蚀性抗侵蚀性抗侵蚀性 混凝土的抗侵蚀性是指混凝土抵抗环境水混凝土的抗侵蚀性是指混凝土抵抗环境水侵蚀的能力。侵蚀的能力。13.5 混凝土配合比设计混凝土配合比设计 混凝土配合比是指混凝土中水泥、水、砂及混凝土配合比是指混凝土中水泥、水、砂及石子四种材料用量之间的比例关系。配合比设计石子四种材料用量之间的比例关系。配合比设计的原则是：在满足混凝土性能和施工要求的前提的原则是：在满足混凝土性能和施工要求的前提下，尽可能成本较低。下，尽可能成本较低。 13.5.1

17、13.5.113.5.113.5.1 混凝土配合比基本参数的确定混凝土配合比基本参数的确定混凝土配合比基本参数的确定混凝土配合比基本参数的确定 混凝土配合比的三个基本参数是：水灰比混凝土配合比的三个基本参数是：水灰比W/C，砂石，砂石S/（S+C）和单位用水量）和单位用水量W。 1 1 1 1. .水灰比的确定方法水灰比的确定方法水灰比的确定方法水灰比的确定方法 （1）根据混凝土的强度要求确定水灰比）根据混凝土的强度要求确定水灰比 可由混凝土强度与水灰比关系曲线查得水灰可由混凝土强度与水灰比关系曲线查得水灰比，也可由下式计算：比，也可由下式计算： W/C=ARC/（R28+ABRc） 式中：式

18、中：W/C水灰比；水灰比； Rc 水泥标号，水泥标号，MPa； R28混凝土的保证强度，混凝土的保证强度，MPa； A，B系数，与混凝土类别及水泥系数，与混凝土类别及水泥品种有关，参考表品种有关，参考表13-8选用。选用。 2. 2.根据混凝土的耐久性确定水灰比根据混凝土的耐久性确定水灰比根据混凝土的耐久性确定水灰比根据混凝土的耐久性确定水灰比 通常可根据表通常可根据表13-9和表和表13-10来选择满足抗来选择满足抗渗、抗冻要求的水灰比。渗、抗冻要求的水灰比。 根据强度要求和根据耐久性要求确定的水灰比根据强度要求和根据耐久性要求确定的水灰比往往不同，为了既保证强度又满足耐久性要求，应往往不同

19、，为了既保证强度又满足耐久性要求，应选用两者之中较小的水灰比值，该值同时不得大于选用两者之中较小的水灰比值，该值同时不得大于表表13-11的规定值。的规定值。 2.2.2.2.砂率的确定方法砂率的确定方法砂率的确定方法砂率的确定方法 砂率的选择原则是：既能使混凝土具有较好砂率的选择原则是：既能使混凝土具有较好的黏聚性及流动性，同时所需的水泥用量又较少，的黏聚性及流动性，同时所需的水泥用量又较少，这样所得的砂率即为最优砂率。砂率可根据骨料这样所得的砂率即为最优砂率。砂率可根据骨料最大料径和水在比值由表最大料径和水在比值由表1312查得。查得。 3. 3.单位用水量的确定方法单位用水量的确定方法单

20、位用水量的确定方法单位用水量的确定方法 混凝土的单位用水量可根据骨料最大粒混凝土的单位用水量可根据骨料最大粒径和坍落度要求由表径和坍落度要求由表1313查得。查得。 13.5.2 13.5.2 混凝土配合比的计算方法混凝土配合比的计算方法混凝土配合比的计算方法混凝土配合比的计算方法混凝土配合比设计的基本步骤可归纳为：混凝土配合比设计的基本步骤可归纳为： 1)估算初步配合比（利用经验公式计算）；估算初步配合比（利用经验公式计算）； 2)由试验室试拌调整得到混凝土配合比；由试验室试拌调整得到混凝土配合比； 3)根据现场条件换算成施工配合比。根据现场条件换算成施工配合比。 1. 1.绝对体积法绝对体

21、积法绝对体积法绝对体积法 假定混凝土拌和物的体积，等于各组成材假定混凝土拌和物的体积，等于各组成材料绝对体积及混凝土拌和物中所含空气体积之料绝对体积及混凝土拌和物中所含空气体积之和。假定混凝土体积为和。假定混凝土体积为1 m3（即（即1000L），则有：），则有：C/ C+S/ s +G/ G+W/ W =1000（1VA） 水泥用量水泥用量C可由单位用水量可由单位用水量W和水灰比和水灰比 W/C求得，即：求得，即：C=W/（W/C） 由于砂率已经确定，假定该值为由于砂率已经确定，假定该值为RS，则，则有：有： RS=S/（S+G） 2.假定容重法假定容重法 假定混凝土拌和物在密实状态下的容重

22、假定混凝土拌和物在密实状态下的容重为一定值为一定值0混混，而，而该容重容重应等于每等于每m3混凝土混凝土拌和物中各种材料的用量之和，拌和物中各种材料的用量之和，则： 0混混=C+S+G+W 若若混混凝凝土土中中掺掺有有粉粉煤煤灰灰，则则在在进进行行配配合合比比计计算算时时，将将代代号号C换换成成（C+F），其其中中F表表示示粉粉煤煤灰灰，水水泥泥和和粉粉煤煤灰灰合合称称为为胶胶凝凝材材料料；同同时时将将原原水水灰灰比比代号代号W/C改写成改写成W/（C+W），称为），称为水胶比水胶比。 13.5.3 13.5.3 13.5.3 13.5.3 混凝土的试拌调整和性能检验混凝土的试拌调整和性能检验混凝土的试拌调整和性能检验混凝土的试拌调整和性能检验 1.试拌调整试拌调整 2.性能检验性能检验 13.5.4 13.5.4 13.5.4 13.5.4 混凝土配合比的换算混凝土配合比的换算混凝土配合比的换算混凝土配合比的换算作业作业:练习题：练习题：2、4、 6 6、8 8