普通水泥混凝土组成设计.ppt

授课目的：了解混凝土组成材料的种类及技术要求。,重点难点：水泥品种与强度等级选用。,第二节 普通水泥混凝土的组成设计,此两者起骨架作用。,一、普通水泥混凝土的组成材料,水泥 水 粗集料 细集料,此两者组成水泥浆，起流动胶结作用。,各种材料所占比例见表5-21所示,表5-21 混凝土组成及各组分材料绝对体积比,（一）水泥,1、水泥品种选择,根据工程的特点、环境因素、施工条件与气候选用类型 。,2、水泥强度等级,考虑混凝土抗压强度（低强度时1.1-1.6倍，高强度时，0.7-1.2倍）。水泥砼路面用水泥的标号与品种选择，应根据路面的交通等级所要求的设计抗折强度来确定。优先选择高强水泥以缩短养护时间。,与混凝土的设计强度等级相匹配,（二）粗集料,1、强度,2、坚固性,3、级配,4、最大粒径的选择 与结构尺寸有关,5、表面特征和形状,6、有害杂质含量,7、碱活性检验,（三）细集料,1、级配和细度模数,（1）级配,混凝土用砂级配，按0.6mm筛孔的累计筛余划分为三个级配区。,（2）细度模数，粗、中、细,2、有害杂质的含量,含泥量及泥块含量,云母含量,轻物质含量的颗粒,有机质含量,硫化物与硫酸盐含量,课后小结：水泥混凝土的基本组成材料包括粗集料、细集料、水泥及水。如何控制各项材料的质量是保证混凝土质量的关键，亦是本次课的重点内容。,（四 ）外加剂 外加剂是在混凝土拌和前或拌合时掺入、掺量不大于水泥质量5%（特殊情况下除外），并能按照某些要求改善混凝土性能的物质, 组成设计内容 确定原材料：明确强度、和易性、耐久性要求 配合比设计：确定各组成材料用量 混凝土配合比的常用表示方法 以1m3混凝土中各种材料的质量表示 水泥330kg，水185kg，砂598kg，石子1281kg 以水泥质量为1表示其它各项材料用量的相对关系表示 水泥：砂：石子1：1.81：3.88；水灰比0.56 水泥混凝土配合比设计的主要步骤 初步配合比基准配合比设计配合比施工配合比,二、普通混凝土的配合比设计,1、配合比设计指标,（1）和易性选择,（2）混凝土的配制强度,（3）混凝土的耐久性,1) 混凝土抗压配制强度（fcu,0）：fcu,0fcu,k1.645 2) 混凝土配制抗折强度（fcf,0）：fcf,0 kfcf,k,2、配合比设计的三个参数,（1）水灰比,（2）砂率,（3）用水量,拌合物的性能在水泥浆与集料性质一定的前提下，取决于浆集比，也可用单位用水量来表示即用水量 。,通常根据强度和耐久性确定水灰比。,矿料骨架的性能，在砂石性质一定的前提下，取决于砂与石之间的用量比例。,抗压强度：fcu,28 Afce （C/WB） 抗折强度：fcf,28 CDfcefEC/W 耐久性校核：最大水灰比,（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）换算工地配合比,3、混凝土配合比设计的步骤,1）、初步配合比计算（以抗压强度为指标）,（1）确定试配强度 f cu,0,（2）计算水灰比, 按强度计算, 复核耐久性,按耐久性要求，复核水灰比不得大于表3-12中的规定。,（3）选定单位用水量（mwo）, 依据：坍落度或维勃稠度；碎石或卵石最大粒径 当水灰比在0.40.8范围时，查表（教材P211表5-18） 水灰比0.4或0.8的混凝土及采用特殊成型工艺混凝土用水量应通过试验确定 流动性、大流动性混凝土的用水量应按下列步骤计算： 未掺外加剂时，混凝土的用水量以表5-18中坍落度90mm的用水量为基础，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg的原则计算。 掺外加剂时，混凝土用水量按照下式计算： mwa = mwo（1ad）,（4）计算单位水泥用量（mco）, 按强度计算, 复核耐久性,（5）选定砂率, 依据：粗集料品种、最大粒径及水灰比 坍落度在1060mm范围混凝土砂率，可根据按表5-19选用 坍落度100mm的混凝土砂率，应在表5-19的基础上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1%的幅度予以调整 坍落度10mm或在60100mm内的混凝土及掺用外加剂和掺合料的混凝土，其砂率应经试验确定.,（6）计算粗细集料的单位用量,假定砼拌合物的表观密度为固定值，砼拌合物各组成材料的单位用量之和即为其表观密度（砂率已知情况下）,质量法：（假定表观密度法）,最后提出：,假定砼拌合物的体积等于各组成材料绝对体积和砼拌合物中所含空气体积之总和。在砂率已知的条件下，粗细集料的单位用量：,体积法（绝对体积法）,水泥混凝土体积组成示意图,绝对体积法方程组： 表观密度法方程组：,2）、 混凝土配合比的试配、调整与确定,1) 基准配合比检查混凝土拌合物的施工和易性 配合比调整：保持水灰比不变，相应调整用水量或砂率 2) 设计配合比 (1) 确定水灰比与强度的关系 28d强度检验：基准配合比用水灰比W/C，W/C0.05（0.03） 试拌混合料的和易性检测符合要求 (2) 设计配合比的确定 强度试验 由配制强度fcu,0灰水比C/W图5-22 强度与水灰比的关系 设计配合比：用水量mw、水泥用量mc、粗细集料用量mg和ms (3) 混凝土组成材料用量的调整 表观密度计算值c,cmcmwmsmg 表观密度实测值c,t 设计配合比：水泥：水：砂：石子 mc：mw ：ms：mg,强度与水灰比的关系,设施工现场砂、石含水率分别为a%、b%，则施工配合比中各材料单位用量为：,3）、施工配合比换算,小结：水泥混凝土配合比设计共分四大步骤：初步配合比设计、基准配合比设计、试验室配合比设计及施工配合比设计。正确掌握各个步骤的实质是本节课的关键。,第三节 外加剂 外加剂是在混凝土拌和前或拌合时掺入、掺量不大于水泥质量5%（特殊情况下除外），并能按照某些要求改善混凝土性能的物质,外加剂分类 1) 按其主要功能分类 2) 按化学成分分类 (1) 无机化合物 如：早强剂CaCl2和Na2SO4等，主要是无机电解质盐类 (2) 有机化合物 如：表面活性剂类和某些有机化合物及复盐 表面活性现象图 表面活性现象 分子组成特点图表面活性分子模型 亲油端（憎水基）、亲水端（亲水基） 离子型：阳离子型 阴离子型 非离子型,图3-18 表面活性现象,图3-19 表面活性分子模型,常用混凝土外加剂,1) 减水剂 在不影响混凝土工作性的条件下，具有减水及增强作用外加剂 (1) 减水剂的品种 普通减水剂（具有5以上减水、增强作用）：木质素磺酸盐类 缓凝减水剂（兼具缓凝功能）：糖蜜类 引气减水剂（兼有引气作用） 高效减水剂（又称超塑化剂或流化剂，具有12以上减水、增强作用）：多环芳香族磺酸盐类、水溶性树脂类 复合减水剂： (2) 减水剂的作用机理：发生在水水泥的界面上 图 减水剂作用机理,图320 减水剂作用机理示意图,减水剂定向吸附于水泥颗粒表面 水泥颗粒相互分散 延缓水泥水化,2) 引气剂,经搅拌能在混凝土拌和物中引入大量分布均匀的独立微小气泡，以改善其工作性，并在其硬化后能保留微小气泡以改善其抗冻融耐久性的物质 引气剂的主要品种 松香热聚物类、烷基苯磺酸盐类、脂肪醇磺酸盐类 引气剂的作用原理：发生在水空气界面上 作用功能 增加混合料流动性 提高混凝土耐久性 混凝土弹性模量降低 强度有所降低：引气量以68为宜,3) 缓凝剂 能延缓混凝土凝结时间，并对其后期强度无不良影响的外加剂 缓凝剂的主要品种：糖类、木质素磺酸盐类、羟基羧基及其盐类、无机盐类、氯盐类 缓凝剂缓凝的机理：水泥初期水化速度变慢 4) 早强剂 能提高混凝土早期强度并对后期强度无影响的外加剂 早强剂主要品种有：氯盐类、硫酸盐类和有机胺类 机理分析 增加水泥浆体中固相比例，有助于水泥石结构的形成 如：CaCl2Ca(OH)2 氧氯化钙不溶性 Na2SO4Ca(OH)2 硫酸钙高分散性 氯盐类早强剂不得用于大部分钢筋混凝土工程,课堂练习,一、填空题 1. 水泥混凝土配合比设计的步骤是，。 2. 水泥混凝土初步配合比确定后，主要检验混凝土混合料的与是否满足要求。 3. 若水泥混凝土混合料坍落度不满足要求，应保持不变，适当增加或减少的用量。 4. 水泥混凝土配合比应满足的四项基本要求是，。,5. 水泥混凝土的配合比设计时，选择水灰比的依据是水泥混凝土的与。 6. 水泥混凝土的坍落度愈大，则流动性；若维勃稠度愈大，则流动性。 7. 水泥砼粗集料筛分试验过程中，筛上剩余总质量与筛分前总质量相差不得超过 8、集料中不同粒径互相搭配的关系称为颗粒级配。一个良好的级配，要求最小，同时也不大。前者的目的是要使集料本身最为；后者的目的是。,二、选择题 1在满足和易性要求的条件下，水泥砼的砂率应尽量选择（ ）。 大值或小值 大值 小值 接近的值 2在满足强度与耐久性的前提下，水泥砼中的水灰比应尽量选择（ ）。 接近1的值 大值 小值 接近0.5的值 3若将水泥砼中的砂由中砂改为细砂，则砂率应（ ）。 A 减小 B 增加 C 不变 D 增加或减小,4根据和易性试验结果调整得到的能满足和易性要求的配合比称为水泥砼的（ ）配合比。 A 初步 B基准 C 试验室 D工地配合比 5根据强度试验结果调整得到的能满足力学性要求的配合比称为水泥砼的（ ）配合比。 A 初步 B基准 C 试验室 D工地配合比 6道路混凝土的设计指标为（ ）强度。 A 立方体抗压 B 轴心抗压 C抗折 D 劈裂抗拉,7水泥混凝土配合比设计的三个主要参数为（ ）。 A 强度、水灰比、用水量 B 水灰比、用水量、砂率 C 强度、水泥用量、砂率 D 水灰比、水泥用量、强度 8若某水泥混凝土中加入了3%的减水剂，则该砼中减水剂的质量是( )质量的3%。 A 水泥 B 水 C 集料 D砼 9相同条件下，碎石砼比卵石砼流动性（ ）。 A大 B小 C 一样 D无法比较,10对水泥砼流动性起决定作用的是（ ）。 A砂率 B水泥用量 C用水量 D 水灰比 11采用100100100（mm3）的砼试件测定砼强度时，最后算出的平均强度换算成标准强度，其换算系数为（ ）。 A 0.9 B 0.95 C 1.00 D 1.05,三、判断题,1.（ ）水泥混凝土中当集料总用量确定后，如砂率过小，则混凝土流动小。 2.（ ）水泥混凝土集料的粒径愈小，比表面愈大，需水量也愈大。 3.（ ）在水泥强度等级相同情况下，水灰比愈小，则水泥石强度愈高。 4.（ ）在水泥品种及其他条件相同的前提下，水灰比愈大，水泥浆用量多，水泥混凝土的干缩愈大。 5.（ ）水泥混凝土各组成材料密度的不同是产生泌水现象的主要内因之一。,6.（ ）能使水泥混凝土获得最大流动性的砂率叫最佳砂率。 7.（ ）经蒸气养护的普通水泥砼，其28d强度比正常养护条件下硬化的水泥砼强度高。 8.（ ）普通水泥混凝土的质量控制应从原材料质量、配合比、施工工艺、养护方法、试验条件等方面进行控制。 9.（ ）对普通砼的质量进行评价，当所取试样组数为8时，应采取数理统计法进行评价。,6.（ ）能使水泥混凝土获得最大流动性的砂率叫最佳砂率。 7.（ ）经蒸气养护的普通水泥砼，其28d强度比正常养护条件下硬化的水泥砼强度高。 8.（ ）普通水泥混凝土的质量控制应从原材料质量、配合比、施工工艺、养护方法、试验条件等方面进行控制。 9.（ ）对普通砼的质量进