混凝土性能及强度

1、混凝土性能及强度 第5章 水泥混凝土和砂浆 混凝土性能及强度 混凝土拌合物混凝土拌合物混凝土在未凝结硬化以前，称作新拌混混凝土在未凝结硬化以前，称作新拌混 凝土，或混凝土拌合物。凝土，或混凝土拌合物。 混凝土拌合物必须具有良好的和易性，以便于施工，混凝土拌合物必须具有良好的和易性，以便于施工， 保证能获得良好的浇灌质量。保证能获得良好的浇灌质量。 5.5.2 2 普通混凝土的主要技术性质普通混凝土的主要技术性质 混凝土性能及强度 和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运 输、浇灌、捣实）并能获致质量均匀、成型密实的性能。输、浇灌、捣实）并能获致质

2、量均匀、成型密实的性能。 和易性是一项综合的技术性质和易性是一项综合的技术性质，包括三方面的含义。，包括三方面的含义。 5.5.2.1 2.1 混凝土拌合物的和易性混凝土拌合物的和易性 流动性流动性 粘聚性粘聚性 保水性保水性 和易性的三个方面和易性的三个方面 混凝土性能及强度 目前，尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易性的目前，尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易性的 测定方法。在工地和试验室，通常采用测定方法。在工地和试验室，通常采用测定拌合物的流测定拌合物的流 动性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性三方面结合动性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性三方面结合 的方法。的方法。 主要的试验方法有

3、：（）坍落度与坍落扩展度法；主要的试验方法有：（）坍落度与坍落扩展度法； （）维勃稠度法（）维勃稠度法 混凝土性能及强度 n如图，混凝土拌和物分三层装如图，混凝土拌和物分三层装 入坍落度筒；入坍落度筒； n坍落度：筒高与坍落后试体坍落度：筒高与坍落后试体 最高点之间的高差。最高点之间的高差。 单位：单位：mm(mm(精确至精确至5 5mm)mm)。 观察：粘聚性、保水性。观察：粘聚性、保水性。 n全面地评价混凝土拌和物的工全面地评价混凝土拌和物的工 作性。作性。 （1 1）坍落度）坍落度 混凝土性能及强度 mmmm时时 用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大

4、直径和最小 直径，在二者之差小于直径，在二者之差小于5050mmmm的条件下，用其算术平均的条件下，用其算术平均 值作为值作为坍落扩展度值坍落扩展度值；否则，此次试验无效。；否则，此次试验无效。 （方孔筛）、坍落度不小于（方孔筛）、坍落度不小于1010mmmm的混凝土。的混凝土。 注意注意： 混凝土性能及强度 混凝土按坍落度的分类混凝土按坍落度的分类 n根据坍落度不同，可将混凝土分为：根据坍落度不同，可将混凝土分为： 1. 1.大流动性混凝土：大流动性混凝土： 坍落度大于坍落度大于160160mmmm； 2. 2.流动性混凝土：流动性混凝土： 坍落度为坍落度为100100150150mmmm；

5、 3. 3.塑性混凝土：塑性混凝土： 坍落度为坍落度为10109090mmmm； 4. 4.干硬性混凝土：干硬性混凝土： 坍落度小于坍落度小于1010mmmm。 混凝土性能及强度 （2 2）维勃稠度试验）维勃稠度试验 n如图，将新拌混凝土装入坍落度筒内如图，将新拌混凝土装入坍落度筒内 后再拔去坍落度筒，并在新拌混凝土后再拔去坍落度筒，并在新拌混凝土 顶上置一透明圆盘。开动振动台并记顶上置一透明圆盘。开动振动台并记 录时间。录时间。 n维勃稠度值：从开始振动至透明圆盘维勃稠度值：从开始振动至透明圆盘 底面被水泥浆布满瞬间止，所经历的底面被水泥浆布满瞬间止，所经历的 时间。时间。 n单位：以单位：

6、以s s计，计，( ( 精确至精确至1 1s )s ) n注意：适用于骨料注意：适用于骨料D D不大于不大于31.5mm31.5mm， 维勃稠度在维勃稠度在5 53030s s之间。之间。 混凝土性能及强度 3.3.混凝土拌和物的工作性选择混凝土拌和物的工作性选择 n 依据结构物的断面尺寸、钢筋配置的疏密、依据结构物的断面尺寸、钢筋配置的疏密、 捣实的机械类型和施工方法等来选择。捣实的机械类型和施工方法等来选择。 一般对无筋大结构、钢筋配置稀疏易于施工一般对无筋大结构、钢筋配置稀疏易于施工 的结构，尽可能选用较小的坍落度，以节约水泥。的结构，尽可能选用较小的坍落度，以节约水泥。 反之，对断面尺

7、寸较小、形状复杂或配筋特密的反之，对断面尺寸较小、形状复杂或配筋特密的 结构，则应选用较大的坍落度，可易于浇捣密实结构，则应选用较大的坍落度，可易于浇捣密实， 以保证施工质量。以保证施工质量。 混凝土性能及强度 公路桥涵用混凝土拌和物的坍落度表公路桥涵用混凝土拌和物的坍落度表 项次项次结构种类结构种类坍落度坍落度 1 1 桥涵基础、墩台、仰拱、挡土墙及桥涵基础、墩台、仰拱、挡土墙及 大型制块等便于灌注捣实的结构大型制块等便于灌注捣实的结构 0 020mm20mm 2 2上列桥涵墩台等工程中较不便施工处上列桥涵墩台等工程中较不便施工处101030mm30mm 3 3普通配筋的钢筋混凝土结构普通配

8、筋的钢筋混凝土结构303050mm50mm 4 4 钢筋较密、断面较小的钢筋混凝土结构钢筋较密、断面较小的钢筋混凝土结构 （梁、柱、墙等）（梁、柱、墙等） 505070mm70mm 5 5 钢筋配置特密、断面高而狭小极钢筋配置特密、断面高而狭小极 不便灌注捣实的特殊结构部位不便灌注捣实的特殊结构部位 707090mm90mm 混凝土性能及强度 4.4.影响和易性的因素影响和易性的因素 （1 1）水泥品种）水泥品种熟料中铝酸盐矿物需水量最大、熟料中铝酸盐矿物需水量最大、C C2 2S S最小最小 （2 2）集料的性质）集料的性质 （3 3）水泥浆的数量）水泥浆的数量 （4 4）水泥浆的稠度（水灰

9、比）水泥浆的稠度（水灰比）首先改变首先改变 （5 5）砂率）砂率 （6 6）外加剂）外加剂 高效减水剂高效减水剂 （7 7）时间和温度（外因）时间和温度（外因） 混凝土性能及强度 一、混凝土的强度一、混凝土的强度 （1 1）立方体抗压强度（）立方体抗压强度（fcufcu） 按照标准的制作方法制成边长为按照标准的制作方法制成边长为150150的正立方的正立方 体试件，在标准养护条件（温度体试件，在标准养护条件（温度2020 2 2 ，相对湿度，相对湿度9595 以上）下，养护至以上）下，养护至2828龄期，按照标准的测定方法测龄期，按照标准的测定方法测 定其抗压强度值，称为混凝土立方体抗压强度。

10、定其抗压强度值，称为混凝土立方体抗压强度。 A F fcu 硬化后混凝土的硬化后混凝土的力学性能力学性能（强度与变形）（强度与变形） 混凝土性能及强度 混凝土抗压强度试验混凝土抗压强度试验 混凝土抗压强度试模混凝土抗压强度试模 混凝土性能及强度 （2 2）立方体试件抗压强度标准值（）立方体试件抗压强度标准值（f fcu,k cu,k） ） 立方体抗压强度只是一组混凝土试件抗压强度的算术立方体抗压强度只是一组混凝土试件抗压强度的算术 平均值，并未涉及数理统计和保证率的概念。平均值，并未涉及数理统计和保证率的概念。 而立方体抗压强度标准值是按数理统计方法确定，具而立方体抗压强度标准值是按数理统计方

11、法确定，具 有不低于保证率的立方体抗压强度。有不低于保证率的立方体抗压强度。 混凝土性能及强度 （3 3）强度等级）强度等级 凝土的凝土的“强度等级强度等级”是根据是根据“立方体抗压强度标准值立方体抗压强度标准值” 来确定的。如：来确定的。如：C30C30，表示混凝土立方体抗压强度标准表示混凝土立方体抗压强度标准 值值, ,f fcu,k cu,k=30MPa =30MPa。 我国现行我国现行GB50010-2002GB50010-2002混凝土结构设计规范规定混凝土结构设计规范规定, , 普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：C15C15、C20C2

12、0、 C25C25、C30C30、C35C35、C40C40、C45C45、C50C50、C55C55、C60C60、C65C65、C70C70、 C75C75、C80C80等等1414个强度等级。个强度等级。 混凝土性能及强度 为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情 况，在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心受压构件（例如况，在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心受压构件（例如 柱子、衍架的腹杆等）时，都是采用混凝土的轴心抗压强柱子、衍架的腹杆等）时，都是采用混凝土的轴心抗压强 度作为依据。度作为依据。 测定其轴心抗压强度，采用测定其轴心抗压强度，采

13、用150150mmmm150m150m300mm300mm棱柱棱柱 体作为标准试件，轴心抗压强度以体作为标准试件，轴心抗压强度以f fcp cp表示，以 表示，以MPaMPa计。计。 混凝土性能及强度 我国现行标准规定，采用标准试件我国现行标准规定，采用标准试件150mm150mm立方体，立方体， 按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为劈裂抗拉按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为劈裂抗拉 强度，简称为劈拉强度强度，简称为劈拉强度f fts ts 计算公式：计算公式： A F A F f637. 0 2 ts 混凝土性能及强度 4. 4.混凝土抗折强度混凝土抗折强度( ( f fcf cf ) )

14、 道路路面或机场跑道用混凝土，是以抗弯强度（或称道路路面或机场跑道用混凝土，是以抗弯强度（或称 抗折强度）为主要设计指标。抗折强度）为主要设计指标。 水泥混凝土的抗弯强度试验是以标准方法制备成水泥混凝土的抗弯强度试验是以标准方法制备成 150150mmmm150mm150mm550mm550mm的梁形试件，在标准条件下养护的梁形试件，在标准条件下养护 后，按三分点加荷，测定其抗弯强度（后，按三分点加荷，测定其抗弯强度（f fcf cf ）。 ）。 计算公式：计算公式： 2 bh FL fcf L=450mmL=450mm 混凝土性能及强度 混凝土抗折强度试模混凝土抗折强度试模 混凝土抗折强度试

15、验混凝土抗折强度试验 混凝土性能及强度 （1 1）水泥强度与水灰比）水泥强度与水灰比 二、影响混凝土强度的因素二、影响混凝土强度的因素 bcea W C ff cu,28 （2 2）集料的种类、质量和数量）集料的种类、质量和数量 （3 3）外加剂和掺合料）外加剂和掺合料 碎石：碎石：a a=0.46=0.46，b b 卵石：卵石：a a=0.48=0.48，b b 混凝土的强度理论（混凝土混凝土的强度理论（混凝土28d28d的抗压强度与水泥的实际的抗压强度与水泥的实际 强度和强度和c/wc/w的关系理论的关系理论 分析：分析：f fce ce一定 一定,f,fcu,28 cu,28与 与c/w

16、c/w成正比成正比( (与与w/cw/c成反比成反比) )。欲。欲f fcu,28 cu,28 w/c w/c c/wc/w一定一定,f,fcu,28 cu,28与 与f fce ce成正比。欲 成正比。欲f fcu,28 cu,28 水泥的强度等级 水泥的强度等级 混凝土性能及强度 （1 1）施工条件）施工条件 搅拌与振捣搅拌与振捣 （2 2）养护条件（温度与湿度）养护条件（温度与湿度） （3 3）龄期（早期强度推算后期强度）龄期（早期强度推算后期强度） 混凝土性能及强度 （1 1）试件形状尺寸）试件形状尺寸 （2 2）表面状态表面状态 （3 3）试件湿度）试件湿度 （4 4）加荷速度）加荷

17、速度 （5 5）支承条件）支承条件 （6 6）加载方式）加载方式 混凝土性能及强度 引起混凝土变形的因素很多，归纳起来有两类：引起混凝土变形的因素很多，归纳起来有两类： 非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。 （1 1）化学收缩）化学收缩 （2 2）塑性收缩）塑性收缩 （3 3）干湿变形）干湿变形 （4 4）温度变形）温度变形 .3 .3 混凝土的变形性能混凝土的变形性能 混凝土性能及强度 2 2、混凝土在荷载作用下的变形、混凝土在荷载作用下的变形 （1 1）混凝土的受压变形与破坏特征）混凝土的受压变形与破坏特征 （2 2）弹性模量（初始切线模量、任意点的

18、切线模量、）弹性模量（初始切线模量、任意点的切线模量、 割线模量割线模量） （3 3）徐变）徐变 混凝土性能及强度 混凝土弹性模量分类示意图混凝土弹性模量分类示意图 混凝土性能及强度 指混凝土抵抗压力水渗透的能力。指混凝土抵抗压力水渗透的能力。 指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻融循环指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻融循环 作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。 .4 .4 混凝土的耐久性混凝土的耐久性 混凝土性能及强度 指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学 侵蚀、物理作用不破坏的能力。侵蚀、物理作

19、用不破坏的能力。 指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作 用，生成碳酸钙和水。用，生成碳酸钙和水。 混凝土性能及强度 - -集料反应集料反应 是指混凝土中所含的碱（是指混凝土中所含的碱（NaNa2 2O O或或K K2 2O O）与骨料与骨料 的活性成分（活性的活性成分（活性SiOSiO2 2），），在混凝土硬化后潮湿条在混凝土硬化后潮湿条 件下逐渐发生化学反应，反应生成复杂的碱件下逐渐发生化学反应，反应生成复杂的碱硅酸硅酸 凝胶，这种凝胶吸水膨胀，导致混凝土开裂的现象。凝胶，这种凝胶吸水膨胀，导致混凝土开裂的现象。 反应慢，潜在危害相当大。反应慢，潜

20、在危害相当大。 碱碱碳酸反应碳酸反应 混凝土性能及强度 混凝土耐久性最大水灰比和最小水泥用量要求：混凝土耐久性最大水灰比和最小水泥用量要求： 环境条件环境条件 结构物类别结构物类别 最大水灰比最大水灰比 最小水泥用量最小水泥用量 / /kgkg 素混素混 凝土凝土 钢筋钢筋 混凝土混凝土 预应力预应力 混凝土混凝土 素混素混 凝土凝土 钢筋钢筋 混凝土混凝土 预应力预应力 混凝土混凝土 干燥环境干燥环境 正常的居住和办公用正常的居住和办公用 房室内部件房室内部件 不作不作 规定规定 0.650.650.600.60200200260260300300 潮潮 湿湿 环环 境境 无无 冻冻 害害

21、1 1. .高湿度的室内部件高湿度的室内部件 2 2. .室外部件室外部件 3 3. .在非侵蚀性土和在非侵蚀性土和/ /或或 水中的部件水中的部件 0.700.700.600.600.600.60225225280280300300 有有 冻冻 害害 1 1. .经受冻害的室外部件经受冻害的室外部件 2 2. .在非侵蚀性土和在非侵蚀性土和/ /或或 水中且经受冻害部件水中且经受冻害部件 3 3高湿度且经受冻害的室高湿度且经受冻害的室 内部件内部件 0.550.550.550.550.550.55250250280280300300 有冻害和除冰有冻害和除冰 剂的潮湿环境剂的潮湿环境 经受冻

22、害和除冰剂作用经受冻害和除冰剂作用 的室内和室外部件的室内和室外部件 0.500.500.500.500.500.50300300300300300300 混凝土性能及强度 （1 1）合理选择水泥品种）合理选择水泥品种 （2 2）适当控制混凝土的水灰比及水泥用量）适当控制混凝土的水灰比及水泥用量 （3 3）选用质量良好的砂石骨料）选用质量良好的砂石骨料 （4 4）掺入引气剂或减水剂）掺入引气剂或减水剂 （5 5）加强混凝土的施工质量控制）加强混凝土的施工质量控制 混凝土性能及强度 n混凝土配合比：是指单位体积的混凝土中各组成材料的混凝土配合比：是指单位体积的混凝土中各组成材料的 质量比例。质量

23、比例。 确定这种数量比例关系的工作确定这种数量比例关系的工作, ,称为混凝土配合比设计。称为混凝土配合比设计。 n混凝土配合比的表示方法混凝土配合比的表示方法: : （1 1）绝对用量表示法（单位用量表示法）绝对用量表示法（单位用量表示法） （2 2）相对用量表示法）相对用量表示法 5.5.4 4 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 52. 0:1 . 2:3 . 1:1:1 000 c wo c go c so m m m m m m 180kg:1240kg:620kg:330kg : wogosoco mmmm 5.4.1 5.4.1 混凝土配合比设计的基本知识混凝土配合比设计的基

24、本知识 混凝土性能及强度 n混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求: : （1 1）满足混凝土施工所要求的和易性；）满足混凝土施工所要求的和易性； （2 2）满足结构设计的强度等级要求；）满足结构设计的强度等级要求； （3 3）满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；）满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求； （4 4）符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。）符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。 三大性质三大性质 混凝土性能及强度 n混凝土配合比设计基本参数混凝土配合比设计基本参数 配合比设计的三参数：水灰比、单位用水量、砂率。配合比设计的三参数

25、：水灰比、单位用水量、砂率。 n水灰比水灰比 混凝土中水与水泥的比例称为水灰比混凝土中水与水泥的比例称为水灰比 砂子占砂石总量的百分率称为砂率砂子占砂石总量的百分率称为砂率 用水量是指用水量是指1 1m m3 3混凝土拌和物中水的混凝土拌和物中水的 用量（用量（kg/mkg/m3 3） n 单位用水量单位用水量 n 砂率砂率 混凝土性能及强度 三个步骤三个步骤 5.4.2 5.4.2 混凝土配合比设计混凝土配合比设计 （材料全干状态）（材料全干状态） （材料全干状态）（材料全干状态） （材料自然状态）（材料自然状态） 混凝土性能及强度 （1 1）确定试配强度（）确定试配强度（f fcu,0 c

26、u,0） ） sff kcuocu 645. 1 , ce bacu cea ff f C W 0, 1. 1. 混凝土初步配合比设计计算混凝土初步配合比设计计算 （2 2）计算水灰比）计算水灰比 （W/CW/C） 耐久性复核耐久性复核 P=95%P=95%的保证率系数的保证率系数 S S强度标准差，强度标准差，MPaMPa 有资料时，计算；有资料时，计算； 无资料时，查表。无资料时，查表。 混凝土性能及强度 （3 3）选定单位用水量（）选定单位用水量（w0 w0） ） 拌合物稠度拌合物稠度卵石最大粒径卵石最大粒径 ()碎石最大粒径碎石最大粒径 () 项项 目目 指标指标102031.5401

27、62031.540 坍坍 落落 度度 1030190170160150200 185175165 3050200 180170160210195185175 5070210190180170220205195185 7090215195185175230215205195 注：注： 本表用水量系采用中砂时的平均取值，采用细砂时，每立方米本表用水量系采用中砂时的平均取值，采用细砂时，每立方米 混凝土用水量可增加混凝土用水量可增加510，采用粗砂则可减少，采用粗砂则可减少510。 掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。 混凝土性能及强度 （4 4）

28、计算水泥用量（）计算水泥用量（c0 c0） ） CW m m w co / 0 （5 5）选择合理的砂率值）选择合理的砂率值 合理砂率可通过试验、计算或查表求得。合理砂率可通过试验、计算或查表求得。 耐久性复核耐久性复核 混凝土性能及强度 混凝土砂率选用表混凝土砂率选用表 （% %） 水灰比水灰比 卵石最大粒径卵石最大粒径 ()碎石最大粒径碎石最大粒径 () 102040162040 0.40263225312430303529342732 0.50303529342833333832373035 0.60333832373136364135403338 0.70364135403439394

29、438433641 混凝土性能及强度 （6 6）计算粗、细骨料用量）计算粗、细骨料用量 质量法（假定表观密度法）质量法（假定表观密度法） 计算公式：计算公式： c0 c0 g0 g0 s0 s0 w0 w0 cp cp %100 00 sg so s mm m 砼假定密度砼假定密度 可取可取2400240024502450kg/mkg/m3 3 混凝土性能及强度 式中：式中：c0 c0每立方米混凝土的水泥用量（ 每立方米混凝土的水泥用量（kgkg）；）； g0 g0每立方米混凝土的粗骨料用量（ 每立方米混凝土的粗骨料用量（kgkg）；）； s0 s0每立方米混凝土的细骨料用量（ 每立方米混凝土

30、的细骨料用量（kgkg）；）； w0 w0每立方米混凝土的用水量（ 每立方米混凝土的用水量（kgkg）；）； s s 砂率（）； 砂率（）； c cP P 每立方米混凝土拌合物的假定重量（每立方米混凝土拌合物的假定重量（kg/mkg/m3 3） 混凝土性能及强度 采用体积法（绝对体积法）采用体积法（绝对体积法） 101. 0 0 0 0 w w s so g g c c mm m m %100 00 gs so s mm m 计算公式：计算公式： 混凝土性能及强度 式中式中:c c水泥密度水泥密度(kg/(kg/3 3),),可取可取290029003100 3100 kg/kg/3 3； g

31、 g 粗骨料的表观密度（粗骨料的表观密度（kg/kg/3 3）；）； s s细骨料的表观密度（细骨料的表观密度（kg/kg/3 3）；）； w w水的密度（水的密度（kg/kg/3 3），可取），可取1000 1000 kg/kg/3 3； s s砂率（）；砂率（）； 混凝土的含气量百分数。混凝土的含气量百分数。 在不使用引气型外加剂时，在不使用引气型外加剂时，可取。可取。 注：若各材料的密度单位取注：若各材料的密度单位取g/cmg/cm3 3，则公式表示为：，则公式表示为： )(100010L m mmm g go s so w wo c co 混凝土性能及强度 （7 7）得出初步配合比）得

32、出初步配合比 通过以上计算，得出每立方米混凝土各种材料用量，通过以上计算，得出每立方米混凝土各种材料用量， 即初步配合比计算完成。即初步配合比计算完成。 表示为：表示为： 000 :1: c wo c go c so wogosoco m m m m m m mmmm或 混凝土性能及强度 混凝土实验室配合比设计包括配合比的混凝土实验室配合比设计包括配合比的试配、调整与确定试配、调整与确定。 按初步配合比计算实际各项材料用量，进行试拌，过程如下：按初步配合比计算实际各项材料用量，进行试拌，过程如下： （1 1）检验工作性，确定基准配合比）检验工作性，确定基准配合比( (工作性满足要求，工作性满足

33、要求， 即坍落度、保水性和粘聚性均良好的配合比即坍落度、保水性和粘聚性均良好的配合比) ) （2 2）检验强度）检验强度 （3 3）复核密度，确定试验室配合比）复核密度，确定试验室配合比 2. 2. 混凝土实验室配合比设计混凝土实验室配合比设计 混凝土性能及强度 （1 1）检验工作性，确定基准配合比）检验工作性，确定基准配合比 n按计算出的初步配合比进行试拌，以校核混凝土拌和按计算出的初步配合比进行试拌，以校核混凝土拌和 物的工作性（确定试拌数量）。物的工作性（确定试拌数量）。 n如试拌得出的拌和物的坍落度（或维勃稠度）不能满如试拌得出的拌和物的坍落度（或维勃稠度）不能满 足要求，或粘聚性和保

34、水性能不好时应调整。足要求，或粘聚性和保水性能不好时应调整。 调整措施：保证调整措施：保证w/cw/c不变，相应调整用水量（即水泥浆不变，相应调整用水量（即水泥浆 量）或砂率，直到符合要求为止。量）或砂率，直到符合要求为止。 n提出供混凝土强度校核用的提出供混凝土强度校核用的“基准配合比基准配合比”， 表示为表示为 m mca ca： ：m mwa wa： ：m msa sa： ：m mga ga。 。 混凝土性能及强度 混凝土性能及强度 （2 2） 检验强度检验强度 n拟定三个不同的配合比拟定三个不同的配合比: : A A组组 B B组组 C C组组 w/c-() w/c-() 基准配合比提

35、出基准配合比提出w/c w/c+()w/c w/c+() 砂率减少砂率减少1% 1% 砂率增加砂率增加1%1% n制作检验混凝土强度的试件时，尚应检验拌和物的坍落度制作检验混凝土强度的试件时，尚应检验拌和物的坍落度 （或维勃稠度）、粘聚性、保水性及测定混凝土的表观密度，（或维勃稠度）、粘聚性、保水性及测定混凝土的表观密度， 并以此结果表征该配合比的混凝土拌和物的性能。并以此结果表征该配合比的混凝土拌和物的性能。 n每种配合比至少制作一组（每种配合比至少制作一组（3 3块）试件，标准养护块）试件，标准养护2828d d，测定，测定 抗压强度测试。抗压强度测试。 n确定满足强度要求的配合比，表示为

36、确定满足强度要求的配合比，表示为m mcb cb： ：m mwb wb： ：m msb sb： ：m mgb gb。 混凝土性能及强度 混凝土混凝土2828d d抗压强度抗压强度f fcu cu，2828与 与C/WC/W的关系曲线的关系曲线 f fcu cu，2828 C/WC/W f fcu cu，O O （C/WC/W）fcu,o fcu,o 注意：重新计算各材料用量，注意：重新计算各材料用量， 应保持经调整的基准配合比中应保持经调整的基准配合比中单位用水量不变单位用水量不变 混凝土性能及强度 （3 3）密度复核，确定实验室配合比）密度复核，确定实验室配合比 n混凝土计算表观密度：混凝土

37、计算表观密度： tc, cwcgcs mmmmmm/:/:/:1或 wbgbsbcb, mmmm cc n 混凝土实测表观密度混凝土实测表观密度 n 确定校正系数：确定校正系数： n 确定试验室配合比：确定试验室配合比： cc tc , , wgsc wbw gbg sbs cbc mmmm mm mm mm mm : cccctc, / 注意：若注意：若 值超过值超过2%2%时，才需要校正。时，才需要校正。 混凝土性能及强度 混凝土拌和物混凝土拌和物表观密度测定表观密度测定( (采用容量筒测定采用容量筒测定) ) 混凝土性能及强度 3. 3. 施工配合比的折算施工配合比的折算 n实测施工实测

38、施工现场砂、石含水率现场砂、石含水率分别为分别为a%a%、b%b%，则则 施工配合比的各种材料单位用量为：施工配合比的各种材料单位用量为： % %1 %1 bmammm bmm amm mm gsww gg ss cc 施工配合比为：施工配合比为： gswc mmmm: 混凝土性能及强度 水泥混凝土配合比设计工程实例水泥混凝土配合比设计工程实例 试设计某工程预制钢筋混凝土梁的土配合比。试设计某工程预制钢筋混凝土梁的土配合比。 原始资料原始资料 已知混凝土设计强度等级为已知混凝土设计强度等级为C25C25，无强度历史统计资料，要求混凝土无强度历史统计资料，要求混凝土 拌和物坍落度为拌和物坍落度为

39、30305050mmmm（机械搅拌、振捣）。不受风雪影响。（机械搅拌、振捣）。不受风雪影响。 组成材料：水泥，密度组成材料：水泥，密度c c3 3，实测强度。实测强度。 砂为砂为: :中砂，表观密度中砂，表观密度s s3 3。 碎石碎石: :最大粒径最大粒径20mm20mm，表观密度表观密度g g3 3 自来水。 自来水。 原始要求原始要求 1.1.设计该混凝土的设计该混凝土的( (干材料干材料) )； 2.2.施工现场砂含水率施工现场砂含水率3%3%，碎石含水率，碎石含水率1%1%，求施工配合比。，求施工配合比。 混凝土性能及强度 设计步骤设计步骤 （1 1）确定混凝土配制强度）确定混凝土配

40、制强度 f fcu,k cu,k=25MPa =25MPa，无历史统计资料，查表，标准差无历史统计资料，查表，标准差S S =5.0MPa=5.0MPa。 混凝土配制强度：混凝土配制强度：f fcu,0 cu,0 = =f fcu,kcu,kS S （2 2）计算水灰比（计算水灰比（W/CW/C） 47. 0 0 .3507. 046. 02 .33 0 .3546. 0 cebacu,0 cea ff f C W 按耐久性校核水灰比：不受风雪影响，查表允许最大水灰比为按耐久性校核水灰比：不受风雪影响，查表允许最大水灰比为 0. 0.6565。小于，满足耐久性要求。小于，满足耐久性要求。 混凝

41、土性能及强度 （3 3）选定单位用水量（）选定单位用水量（m mw0 w0） ） 要求坍落度要求坍落度30305050mmmm，碎石最大粒径为碎石最大粒径为20mm20mm。查表，查表， 选用混凝土用水量选用混凝土用水量m mw0 w0=195kg/m =195kg/m3 3。 （4 4）计算单位用灰量（计算单位用灰量（m mc0 c0） ） 3 0 c0 kg/m415 47. 0 195 C W m m w 按耐久性校核单位用灰量：查表，最小水泥用量不得低于按耐久性校核单位用灰量：查表，最小水泥用量不得低于 2 260kg/m60kg/m3 3。计算单位用灰量计算单位用灰量415kg/m4

42、15kg/m3 3，符合耐久性要求。符合耐久性要求。 混凝土性能及强度 （5 5）选定砂率（）选定砂率（s s） 采用碎石最大粒径采用碎石最大粒径20mm20mm，水灰比水灰比W/C=0.47W/C=0.47。查表，选定查表，选定 混凝土砂率混凝土砂率s s=30%=30%。 （6 6）计算砂石用量计算砂石用量 1 1）采用质量法）采用质量法 0.30 1954152400 g0s0 s0 g0s0 mm m mm 解得：砂用量解得：砂用量m ms0 s0=537kg/m =537kg/m3 3，碎石用量碎石用量m mg0 g0=1253kg/m =1253kg/m3 3。 按质量法计算得初步

43、配合比：按质量法计算得初步配合比： m mc0 c0： ：m ms0 s0： ：m mg0 g0： ：m mw0 w0=415:537:1253:195 =415:537:1253:195，或，或 1 1:1.88:1.88: 混凝土性能及强度 解得：砂用量解得：砂用量m ms0 s0=532kg/m =532kg/m3 3；碎石用量碎石用量m mg0 g0=1242kg/m =1242kg/m3 3。 按体积法计算得初步配合比为：按体积法计算得初步配合比为： m mc0 c0： ：m ms0 s0： ：m mg0 g0： ：m mw0 w0 = 415 = 415：532532：124212

44、42：195195， 或或1 1：1.881.88：3.833.83： 2 2）采用体积法）采用体积法 30. 0 10 110. 3 1000 65. 270. 2 s0g0 s0 w0c0s0 g0 mm m mmm m 混凝土性能及强度 （1 1）计算试拌材料用量）计算试拌材料用量 按计算初步配合比（以质量法计算结果为例），试拌按计算初步配合比（以质量法计算结果为例），试拌 15 15L L，各种材料用量：各种材料用量： 水泥水泥 4154150.015=6.22kg 0.015=6.22kg 水水 1 1 砂砂 碎石碎石 125 125 （2 2）检验、调整工作性检验、调整工作性 按计

45、算材料用量拌制混凝土拌和物，按计算材料用量拌制混凝土拌和物，测定其坍落度为测定其坍落度为 1010mmmm，未满足设计坍落度要求。未满足设计坍落度要求。 措施：保持水灰比不变，增加措施：保持水灰比不变，增加5%5%水泥浆。再经拌和，其水泥浆。再经拌和，其 坍落度为坍落度为4040mmmm，粘聚性和保水性亦良好。满足和易性要求。粘聚性和保水性亦良好。满足和易性要求。 2.2.试拌、调整工作性，提出基准配合比试拌、调整工作性，提出基准配合比 混凝土性能及强度 此时，混凝土拌和物各组成材料实际用量为：此时，混凝土拌和物各组成材料实际用量为： 水泥水泥 6.226.22（1+5%1+5%）= = 水水

46、 2.932.93（1+5%1+5%）= = 砂砂 0kg0kg（不变）（不变） （3 3）提出基准配合比提出基准配合比 调整工作性以后，混凝土拌和物的基准配合比为：调整工作性以后，混凝土拌和物的基准配合比为： m mca ca： ：m mga ga ： ：m mw wa a ：m msa sa= 435 = 435：532532：12421242：205205， 或或 1 1： 混凝土性能及强度 （1 1）检验强度）检验强度 1 1） 采用水灰比分别为（采用水灰比分别为（W W/ /C C）A A=0.42=0.42、（、（W W/ /C C）B B和和 （W W/ /C C）C C拌制三组

47、混疑土拌和物。三组配合比经拌制成型，拌制三组混疑土拌和物。三组配合比经拌制成型， 标准条件养护标准条件养护2828d d后，测定的抗压强度值结果：后，测定的抗压强度值结果： 3.3.检验强度、测定试验室配合比检验强度、测定试验室配合比 组别组别 水灰比水灰比 （W/CW/C） 灰水比灰水比 （C/W C/W ） f fcu cu，2828 /MPa /MPa A A0.0.42422.382.3838.638.6 B B0.0.47472.132.1335.635.6 C C0.0.52521.921.9232.632.6 混凝土性能及强度 2 2）绘制）绘制f fcu,28 cu,28与 与

48、c/wc/w的关系曲线，确定混凝土配制强度的关系曲线，确定混凝土配制强度 f fcu,0 cu,0对应的灰水比 对应的灰水比C/W=2.0C/W=2.0，即水灰比即水灰比 f fcu,0 cu,0 混凝土性能及强度 3 3）按强度试验结果修正配合比，各材料用量为：）按强度试验结果修正配合比，各材料用量为： 水水 m mwb wb=195 =195（1+0.051+0.05）=205kg=205kg 水泥水泥 m mcb cb=204 =2040.50=408kg0.50=408kg 砂、石用量按体积法计算：砂、石用量按体积法计算： 30. 0 10 1 205 10. 3 408 1000 6

49、5. 270. 2 s0g0 s0 s0 g0 mm m m m 解得：砂用量解得：砂用量 m msb sb=535kg =535kg；碎石用量碎石用量 m mgb gb=1249kg =1249kg。 修正后配合比：修正后配合比：m mcb cb： ：m msb sb： ：m mgb gb： ： m mwb wb =408 =408：535535：12491249：205205 混凝土性能及强度 （2 2）按密度复核配合比）按密度复核配合比 计算砼湿表观密度计算砼湿表观密度 = = 408+205+535+1249 = 2397kg/m408+205+535+1249 = 2397kg/m3

50、 3 实测湿表观密度实测湿表观密度 = 24= 2412kg/m12kg/m3 3 无须校正。无须校正。 （3 3）确定试验室配合比）确定试验室配合比 试验室配合比为试验室配合比为m mc c：m ms s：m mg g：m mw w= 408= 408：535535：12491249：205205， 或或 1 1： %2%8 . 0239724122397 混凝土性能及强度 根据工地实测，砂的含水率根据工地实测，砂的含水率w ws s=3%=3%，碎石的含水率碎石的含水率w wg g=1%=1%， 各种材料的用量为：各种材料的用量为： 水泥水泥 m m c c=408kg=408kg 砂砂

51、m m s s=535=535（1+3%1+3%）=551kg/m=551kg/m3 3 碎石碎石 m m g g=1249=1249（1+1%1+1%）=1260kg/m=1260kg/m3 3 水水 m m w w=205=205（5355353%+12493%+12491%1%）=175kg/m=175kg/m3 3 因此，工地配合比为因此，工地配合比为 1 1：1.351.35：3.093.09： 3. 3. 换算工地配合比换算工地配合比 混凝土性能及强度 5.4.3 5.4.3 掺外加剂普通混凝土配合比设计掺外加剂普通混凝土配合比设计 与普通水泥混凝土配合比设计方法相同，主要的变化为

52、：与普通水泥混凝土配合比设计方法相同，主要的变化为： 式中：式中：m mw0 w0 未掺外加剂的混凝土的单位用水量，未掺外加剂的混凝土的单位用水量，kg/mkg/m3 3； ad ad 外加剂的减水率，无减水作用的外加剂外加剂的减水率，无减水作用的外加剂ad ad=0 =0； 几乎所有的外加剂都有减水作用。几乎所有的外加剂都有减水作用。 指占水泥质量的百分率。指占水泥质量的百分率。 adwoad,w 1 mm cw m m adw / , ad, c 混凝土性能及强度 （1 1）减水剂）减水剂 1 1）技术经济效益）技术经济效益 工作性、水泥用量不变，可以减少用水量，提高工作性、水泥用量不变，

53、可以减少用水量，提高 混凝土强度混凝土强度 用水量、水泥用量不变，可增大混凝土的流变性用水量、水泥用量不变，可增大混凝土的流变性 工作性、强度不变，可节约水泥用量工作性、强度不变，可节约水泥用量 讨论：讨论： 混凝土性能及强度 （HSCHSC） 我国定义，我国定义，C60C60的砼。的砼。 措施措施：高强度水泥、优质集料、较低：高强度水泥、优质集料、较低w/cw/c、高效外加剂；、高效外加剂； 高强振动高强振动 问题：砼强度越高，脆性越大，增加了砼的不安全因素。问题：砼强度越高，脆性越大，增加了砼的不安全因素。 水泥用量随之加大，收缩徐变也相应增大，使高强砼水泥用量随之加大，收缩徐变也相应增大

54、，使高强砼 在桥梁和建筑结构中的应用产生一定的难度和限制。在桥梁和建筑结构中的应用产生一定的难度和限制。 5.5 5.5 其它功能混凝土其它功能混凝土 混凝土性能及强度 新型砼，新型砼，2020世纪世纪8080年代末年代末9090年代初出现的。年代初出现的。 1990 1990年年5 5月在美国月在美国AISTAIST（国家标准与技术研究所）和（国家标准与技术研究所）和ACIACI （砼协会）主办的第一届国际会议上首先提出的。（砼协会）主办的第一届国际会议上首先提出的。 含义：高性能砼（含义：高性能砼（High Performance ConcreteHigh Performance Conc

55、rete） （1 1）砼的使用寿命要长（耐久性作为设计的主要指标）；）砼的使用寿命要长（耐久性作为设计的主要指标）； （2 2）砼应具有较高的体积稳定性；）砼应具有较高的体积稳定性； （3 3）砼应具备良好的施工性质；）砼应具备良好的施工性质； （4 4）砼具有一定的强度和密实性。）砼具有一定的强度和密实性。 措施：新型外加剂、超细矿物质掺合料。措施：新型外加剂、超细矿物质掺合料。 2.2.高性能混凝土（高性能混凝土（HPCHPC） 混凝土性能及强度 应用：高性能砼是近期砼技术发展的主要方向，为应用：高性能砼是近期砼技术发展的主要方向，为2121世纪砼。世纪砼。 n 日本早在日本早在2020世

56、纪世纪6060年代就能较容易地制成年代就能较容易地制成C60-C80C60-C80高强砼高强砼, , 并建成了数十座高强砼铁路桥。但并建成了数十座高强砼铁路桥。但HPCHPC的应用也只局限在道路、的应用也只局限在道路、 桥梁及水工建筑范围。桥梁及水工建筑范围。HPCHPC掺合料中一般掺有大量的活性材料掺合料中一般掺有大量的活性材料, , 如矿渣、粉煤灰等，降低水化热，满足如矿渣、粉煤灰等，降低水化热，满足HPCHPC施工要求。施工要求。 n 挪威结合北海海洋石油开发的需要，是较早对挪威结合北海海洋石油开发的需要，是较早对HPCHPC开展研开展研 究的国家之一，至今已建造了数十个海洋采油平台，成

57、功地经究的国家之一，至今已建造了数十个海洋采油平台，成功地经 受了非常恶劣的海洋环境。受了非常恶劣的海洋环境。19861986年开始对高强砼材料进行研究年开始对高强砼材料进行研究, , 为了提高结构的耐久性，挪威所有的桥梁砼必须掺粉煤灰或硅为了提高结构的耐久性，挪威所有的桥梁砼必须掺粉煤灰或硅 粉，水胶比不得超过。粉，水胶比不得超过。 混凝土性能及强度 n 法国自法国自19861986年起就进行了年起就进行了HPCHPC研究并建造示范工程研究并建造示范工程.1989.1989年年 建造了伊沃纳河桥，由于采用建造了伊沃纳河桥，由于采用C70C70的的HPCHPC，并采用体外预应力索，并采用体外预

58、应力索 的结构形式，使砼的用量减少的结构形式，使砼的用量减少30%30%，自重降低，自重降低24%.24%. n 1993 1993年美国联邦公路管理局发起了在全国公路桥梁建设中年美国联邦公路管理局发起了在全国公路桥梁建设中 推广应用推广应用HPCHPC的计划，的计划，19961996年美国公路与运输协会和美国联邦公年美国公路与运输协会和美国联邦公 路管理局联合成立了路管理局联合成立了HPCHPC工作小组实施工作小组实施HPCHPC在公路工程中的应用在公路工程中的应用. . n 我国自我国自2020世纪世纪7070年代起开始发展高强与高流动砼。年代起开始发展高强与高流动砼。 1980 1980

59、年建成的红水河铁路斜拉桥的预应力砼箱梁就是采用年建成的红水河铁路斜拉桥的预应力砼箱梁就是采用 的大流动性高强砼。近年来建成的一些著名桥梁多采用高强砼的大流动性高强砼。近年来建成的一些著名桥梁多采用高强砼, , 如上海杨浦大桥、武汉长江二桥等均采用如上海杨浦大桥、武汉长江二桥等均采用C50C50掺粉煤灰泵送砼掺粉煤灰泵送砼, , 汕头海湾大桥主梁采用汕头海湾大桥主梁采用C60C60砼。砼。 目前上海、北京有供应目前上海、北京有供应C80C80以上商品砼的能力。以上商品砼的能力。 混凝土性能及强度 3.3.粉煤灰混凝土粉煤灰混凝土 指在水泥混凝土中掺加粉煤灰组分的混凝土。指在水泥混凝土中掺加粉煤灰

60、组分的混凝土。 拌制水泥混凝土用粉煤灰的分级表拌制水泥混凝土用粉煤灰的分级表 粉煤灰等级粉煤灰等级 质量指标质量指标 细度细度45m45m 方孔筛筛余方孔筛筛余/%/% 烧失量烧失量/%/%需水量比需水量比/%/%SOSO3 3含量含量/%/% 12125 595953 3 20208 81051053 3 454515151151153 3 混凝土性能及强度 各级粉煤灰适用范围如下：各级粉煤灰适用范围如下： I I级粉煤灰适用于钢筋混凝土和跨度小于级粉煤灰适用于钢筋混凝土和跨度小于6m6m的预应力砼。的预应力砼。 级粉煤灰适用于钢筋混凝土和无筋混凝土。级粉煤灰适用于钢筋混凝土和无筋混凝土。