道路工程材料-第三章-水泥混凝土和砂浆

1、项目三项目三 水泥混凝土和砂浆水泥混凝土和砂浆一、混凝土的定义：一、混凝土的定义： 广义混凝土：胶凝材料、粗细骨料、水广义混凝土：胶凝材料、粗细骨料、水狭义混凝土：水泥、砂、石、水、外加剂、狭义混凝土：水泥、砂、石、水、外加剂、 掺合料掺合料二、混凝土的分类二、混凝土的分类1、按表观密度分：、按表观密度分： 重混凝土重混凝土 普通混凝土普通混凝土 轻混凝土轻混凝土2、按胶凝材料分：、按胶凝材料分： 水泥混凝土、沥青混凝土水泥混凝土、沥青混凝土 3、按用途分、按用途分 结构混凝土、防水混凝土、道路混凝结构混凝土、防水混凝土、道路混凝土、耐热混凝土土、耐热混凝土 4、按生产和施工方法分按生产和施工

2、方法分：泵送混凝土泵送混凝土喷射混凝土、碾压混凝土喷射混凝土、碾压混凝土v5、按强度等级分：、按强度等级分：普通混凝土普通混凝土 C60 低、中强的划分低、中强的划分高强混凝土高强混凝土 C60超高强混凝土超高强混凝土 C100以上以上三、混凝土的优缺点三、混凝土的优缺点优点优点1、物广价廉、成本低、物广价廉、成本低2、易于成型、易于成型3、强度高、耐久性好、强度高、耐久性好 4、与钢筋能取长补短、与钢筋能取长补短 5、可制成不同性能的混凝土、可制成不同性能的混凝土6、能利用工业废料、能利用工业废料缺点缺点1、自重大、比强度小、重质低强、自重大、比强度小、重质低强2、抗拉强度低、抗拉强度低3、

3、施工周期长、施工周期长 4、干缩易裂、干缩易裂5、影响强度的因素多影响强度的因素多罐罐车车输送泵输送泵输送管道输送管道1. 普通水泥混凝土普通水泥混凝土一、普通水泥混凝土的组成材料一、普通水泥混凝土的组成材料混凝土的结构混凝土的结构各组成材料的作用各组成材料的作用水泥浆水泥浆 ： 填充、胶结、润滑填充、胶结、润滑 砂、石砂、石 ：骨架作用、抑制收缩：骨架作用、抑制收缩作用作用 水泥水泥1、水泥品种的选择、水泥品种的选择2、水泥强度的选择、水泥强度的选择细集料（砂）细集料（砂）（0.154.75 mm） 1、分类、分类天然砂天然砂：天然岩石风化而成：天然岩石风化而成（河砂、海砂、山砂、湖砂）（河

4、砂、海砂、山砂、湖砂）人工砂人工砂：天然岩石轧碎而成：天然岩石轧碎而成2、技术要求、技术要求砂按技术要求分为三类：I类宜用于强度等级C60的混凝土II类宜用于强度等级C30C60的混凝土及有抗冻抗渗或其他要求的混凝土；III类宜用于强度等级C30的混凝土和建筑砂浆3、砂的品质要求、砂的品质要求有害杂质含量：压碎值和坚固性砂的粗细程度和颗粒级配u砂的粗细程度和颗粒级配砂的粗细程度和颗粒级配 定义：不同粒径的砂粒定义：不同粒径的砂粒 ，混合在一起，混合在一起后总体砂的粗细程度。后总体砂的粗细程度。为了节约水泥：选粗砂。为了节约水泥：选粗砂。颗粒级配：不同粒径和数量比例的砂子颗粒级配：不同粒径和数量

5、比例的砂子的组合或搭配情况。的组合或搭配情况。级配的目的：为节约水泥和提高强度级配的目的：为节约水泥和提高强度颗粒级配的评定方法：颗粒级配的评定方法： 级配区和级配曲线级配区和级配曲线0.6mm（控制粒径） A1A3 A5A64.75mm和 0.6mm 不可以有超出级 配 区累计筛余累计筛余/ /筛孔尺寸筛孔尺寸 级配区级配区1 12 23 39.50 mm9.50 mm0 0 0 00 04.75 mm 4.75 mm 10100 0 10100 010100 02.36 mm2.36 mm35355 5 25250 0 15150 01.18 mm1.18 mm656535 35 5050

6、101025250 00.60mm0.60mm8585717170704141404016160.30mm0.30mm959580 80 929270 70 858555550.15mm0.15mm100100909010010090901001009090 粗集料粗集料（4.75mm） 1、强度和坚固性、强度和坚固性 强度：强度：指标：指标：岩石立方体抗压强度岩石立方体抗压强度压碎指标压碎指标压碎指标越小，坚固性越好压碎指标越小，坚固性越好 坚固性硫酸钠溶液法粗骨料按技术要求分为类、类、类。2、有害杂质含量、有害杂质含量3、最大粒径和颗粒级配、最大粒径和颗粒级配 最大粒径定义: 粗集料公称粒

7、级的上限叫该粒级的最大粒径 颗粒级配连续级配间断级配单粒级4、颗粒形状和表面特征、颗粒形状和表面特征球形、立方体较好球形、立方体较好但针、片状颗粒不好但针、片状颗粒不好降低强度、增大空隙率、降低和降低强度、增大空隙率、降低和易性易性表面特征：表面特征：卵石：使砼流动性卵石：使砼流动性f碎石：使砼碎石：使砼f、但流动性、但流动性5、碱活性检验、碱活性检验 混凝土拌和用水混凝土拌和用水饮用水地表水地下水工业废水生活污水海水只能用来拌无饰面只能用来拌无饰面要求的素混凝土要求的素混凝土罐罐车车输送泵输送泵输送管道输送管道砂的粗细程度和颗粒级配砂的粗细程度和颗粒级配粗集料的最大粒径和颗粒级配粗集料的最大

8、粒径和颗粒级配混凝土拌和用水混凝土拌和用水集料的含水状态集料的含水状态干燥状态干燥状态气干状态气干状态饱和面干饱和面干状态状态湿润状态湿润状态二、普通水泥混凝土二、普通水泥混凝土 的技术性质的技术性质硬化前硬化前和易性和易性硬化硬化后后强度、耐久性、强度、耐久性、 变形变形内容提要内容提要: :和易性的概念和易性的概念和易性的测定方法和易性的测定方法影响和易性的主要因影响和易性的主要因素素改善和易性的主要措改善和易性的主要措施施l混凝土拌和物混凝土拌和物: :混凝土的各组成材料按一定比例配合、搅拌而成的还未凝固还未凝固的混凝土，叫混凝土拌和物，也叫新拌混凝土。l混凝土的施工过程混凝土的施工过程

9、：振捣运输搅拌浇注一、和易性的概念一、和易性的概念1 1、定义、定义：混凝土拌和物在一定的施工条件下，易于各工序（搅拌、运输、浇注、振捣）施工操作，并获得质量稳定、整体均匀、成型密实的性能。便于施工质量均匀成型密实总总结结2 2、和易性的三个方面：、和易性的三个方面：( (流动性、粘聚性、保水性）流动性、粘聚性、保水性）流动性流动性：反映混凝土的稠度。影响施工的难易及反映混凝土的稠度。影响施工的难易及混凝土的质量混凝土的质量粘聚性粘聚性：各材料之间有一定的粘聚力，使混凝土各材料之间有一定的粘聚力，使混凝土保持整体完整的性能，使混凝土保持整体均匀的性保持整体完整的性能，使混凝土保持整体均匀的性能

10、。能。保水性保水性：混凝土保持内部水分的能力混凝土保持内部水分的能力 总结：总结：l流动性、粘聚性、保水性三者之间流动性、粘聚性、保水性三者之间互相关联、又互相矛盾。互相关联、又互相矛盾。l和易性是一个综合概念、必须综合评定。和易性是一个综合概念、必须综合评定。二、和易性的测定：二、和易性的测定：流动性（定量）： 坍落度法（坍落度10mm） 维勃稠度法（坍落度10mm)粘聚性：粘聚性：保水性保水性： （定性）目测（定性）目测坍落度法：坍落度法：试验仪器试验仪器坍落度筒1、取样，分三层均匀填入筒内，每填一层要进行捣、取样，分三层均匀填入筒内，每填一层要进行捣实实,捣实后每层高约为筒高的捣实后每层

11、高约为筒高的1/3，每层用捣棒插捣，每层用捣棒插捣25次次试验步骤试验步骤取取 样样刮刮 平平2、顶层插捣完毕，刮去多余混凝土后抹平。、顶层插捣完毕，刮去多余混凝土后抹平。试验步骤试验步骤提起坍落度桶提起坍落度桶 测测 定定3、清除筒周边混凝土，垂直平稳提起坍落度筒。、清除筒周边混凝土，垂直平稳提起坍落度筒。立即测量筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高立即测量筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差，即为该拌和物的坍落度。度差，即为该拌和物的坍落度。试验步骤试验步骤注意坍落度是属于长度单位。常用坍落度是属于长度单位。常用MM来表来表示。示。坍落度坍落度越大越大 流动性流动性越好越好 粘聚性：粘

12、聚性： 评定方法：评定方法：用捣棒在混凝土侧面用捣棒在混凝土侧面轻轻轻轻敲打，敲打，看看锥体是否逐渐下降。锥体是否逐渐下降。保水性：保水性：评定方法评定方法：看看锥体周围是否有锥体周围是否有大量大量的水泥的水泥浆析出浆析出维勃稠度仪维勃稠度仪维勃稠度法维勃稠度法（坍落度（坍落度）三、影响和易性的主要因素三、影响和易性的主要因素1、水泥浆的数量、水泥浆的数量W /C 一定时一定时 ,水泥浆越多，流动性越好；但过多，水泥浆越多，流动性越好；但过多，粘聚、保水性下降，流浆、粘聚、保水性下降，流浆、f、耐久性下降。、耐久性下降。 W /C 一定时一定时 ,水泥浆过少，干硬，易崩塌水泥浆过少，干硬，易崩

13、塌W /C越小，流动性越差，过小，干硬，不越小，流动性越差，过小，干硬，不易施工易施工2、水灰比的影响、水灰比的影响水泥浆数量一定时，水泥浆数量一定时， W /C 越大，流动性越好，越大，流动性越好，但但W /C 太大，粘聚性、保水性下降，易离析、太大，粘聚性、保水性下降，易离析、分层，且强度、耐久性下降分层，且强度、耐久性下降3、单位用水量、单位用水量对坍落度影响最大的因素对坍落度影响最大的因素4、砂率、砂率定义定义砂率过大、过小都不好砂率过大、过小都不好砂率过大，则集料空隙率、总表面积都增大，砂率过大，则集料空隙率、总表面积都增大，导致流动性变差导致流动性变差砂率过小，流动性也变差砂率过小

14、，流动性也变差合理砂率：合理砂率： 在水泥浆用量一定时，在水泥浆用量一定时，能使新拌混凝土获得最大流动性，且能使新拌混凝土获得最大流动性，且能保持良好的粘聚性、保水性时的砂能保持良好的粘聚性、保水性时的砂率叫合理砂率率叫合理砂率5、水泥的品种和集料的性质、水泥的品种和集料的性质6、外加剂、外加剂7、温度与搅拌时间、温度与搅拌时间四、改善工作性的主要措施四、改善工作性的主要措施1、调节混凝土的材料组成、调节混凝土的材料组成2、掺加各种外加剂、掺加各种外加剂3、提高振捣机械的效能、提高振捣机械的效能练习题：练习题：案例分析案例分析1: 概况：概况：某混凝土搅拌站原混凝土配方均某混凝土搅拌站原混凝土

15、配方均可生产出性能良好的泵送混凝土。后因供应可生产出性能良好的泵送混凝土。后因供应的问题进了一批针片状颗粒多的碎石。当班的问题进了一批针片状颗粒多的碎石。当班技术人员未引起重视，仍按原配方配制混凝技术人员未引起重视，仍按原配方配制混凝土，后来发现混凝土坍落度明显下降，难以土，后来发现混凝土坍落度明显下降，难以泵送，临时现场加水泵送。请对此过程进行泵送，临时现场加水泵送。请对此过程进行分析。分析。案例分析案例分析2 概况：概况：某车间盖房屋，采用预制空心板某车间盖房屋，采用预制空心板及及12m现浇钢筋混凝土主梁，现浇钢筋混凝土主梁，4月份开工，月份开工，使用进场已经使用进场已经3个多月并存放于潮

16、湿地方的个多月并存放于潮湿地方的水泥，后来拆完主梁底模板，几天后房屋水泥，后来拆完主梁底模板，几天后房屋全部坍塌。请分析原因全部坍塌。请分析原因?总总 结结F和易性是一个综合概念和易性是一个综合概念F和易性的测定和易性的测定F和易性的影响因素：（单和易性的影响因素：（单 位用水量、砂率）位用水量、砂率）二、硬化后混凝土的力学性质二、硬化后混凝土的力学性质1、强度、强度混凝土硬化后要求具有足够的强度和耐久性混凝土硬化后要求具有足够的强度和耐久性强度的分类：抗压强度、抗拉强度、抗弯强强度的分类：抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度度、抗剪强度1）抗压强度）抗压强度立方体抗压强度（立方体抗压强度（

17、fcu）立方体抗压强度的测定：立方体抗压强度的测定： 标准试件：标准试件： 150150150 标准养护：标准养护：20390% 龄期：龄期：28天抗压强度（天抗压强度（fcu）非标准尺寸：非标准尺寸：100100100 150150150 200200200 0.951.05为说明工程中混凝土达到的实际强度，为说明工程中混凝土达到的实际强度，应该怎么办？应该怎么办？ 同条件养护同条件养护立方体抗压强度标准值：立方体抗压强度标准值：有有95强度保强度保证率的抗压强度证率的抗压强度举例：举例：C30100个试块：强度分别为个试块：强度分别为38、3934、32、31、29、28、21、24、27

18、MP至少要有至少要有95个试块的强度要大于个试块的强度要大于30MP 强度等级：强度等级：C + 立方体抗压强度标准值立方体抗压强度标准值2）抗弯拉强度）抗弯拉强度 试件尺寸为150 x150 x550mm，养护28d，测定其强度值。3）混凝土的轴心抗压强度（）混凝土的轴心抗压强度（fcp）150150300h/a 越大 f 越低 Fcu在在1055MPaFcp=（0.70.8）fcu抗拉强度低 1/10 1/20 4）立方体劈裂抗拉强度（fts）轴拉法：荷载不易对准试件的轴线 夹具处易发生破坏劈裂法：测劈裂抗拉强度 用劈裂法间接求抗拉强度2、影响混凝土强度的因素、影响混凝土强度的因素1）材料

19、组成对水泥混凝土强度的影响）材料组成对水泥混凝土强度的影响水泥强度等级和水灰比（主要因素）水泥强度等级和水灰比（主要因素）W/C不变时，f强度等级越大则砼强度越大，水泥强度等级一定时，W/C越小， f越高，但过小时，由于砼过于干硬，不易振捣密实，f要下降）（，bceacuWCff/0 采用碎石：采用碎石：a=0.46b0.07采用卵石：采用卵石：a=0.48b =0.33fce水泥的实际强度水泥的实际强度,a；集料特征集料特征集料质量方面考虑集料粒形 表面特征 级配 浆集比达到最优浆集比后，强度随浆集比的的增加而降低2）、养护的温度及湿度）、养护的温度及湿度3）龄期）龄期28lglg28nff

20、n 最初内，强度增长较快，最初内，强度增长较快，以后增长较慢。以后增长较慢。看图4-104）、试验条件的影响）、试验条件的影响试件的尺寸试件的形状表面状态加荷速度3、提高砼强度的措施、提高砼强度的措施1）、采用高强度等级水泥或早强型水泥2）、赠加混凝土的密实度3）、蒸汽和蒸压养护4）、掺加外加剂4、变形、变形分为：非荷载作用下的变形 荷载作用下的变形1）非荷载作用下的变形）非荷载作用下的变形1、化学收缩2、干湿变形3、温度变形2）荷载作用下的变形弹塑性变形与弹性模量徐变 徐变：也叫蠕变，它是一种随时间而增长的变形。它是随时间而延长的塑性变形。（三）混凝土的耐久性混凝土的耐久性1、抗冻性100m

21、mx100mmx400mm的棱柱体-170C50C 冻融循环，测定混凝土试件所能承受的循环次数，有确定其抗冻能力：抗冻标号等级：D25 D50 D100 D150 D200 D3002、耐磨性 测定150mmx150mmx150mm试件，养护17d 60C烘干后，在200N负荷下磨50转，测其单位面积质量损失3、碱集料反应 、定义：、条件：含碱量0.6%骨料中有活性SO2水我国现行规范用最大水比灰及最水水泥来控制混凝土的耐久性三、普通水泥混凝土的组成设计三、普通水泥混凝土的组成设计（一）概述（一）概述如何获得质量良好的混凝土：1、要有合理的配合比 2、要有质量稳定、性能良好的原材料 3、有良好

22、的施工工艺，保证施工质量配合比设计：计算各种材料的搭配比例 （量）注意：注意：1立方米立方米 干燥状态干燥状态1、配合比的表示方法单位用量表示法: 以1M3砼中各种材料的用量表示（举例）相对用量表示法： 把水泥的质量定为1，然后按水泥：细骨料：粗骨料：水灰比的顺序写 2、配合比设计的基本要求、配合比设计的基本要求满足结构结构设计要求的强度等级 ：满足施工施工要求的和易性满足环境要求的耐久性在上面三个前提下，满足经济性（节约水泥、降低成本）要求3、混凝土配合比设计的步骤、混凝土配合比设计的步骤 计算初步配合比提出基准配合比 确定试验室配合比换算施工配合比补充内容：补充内容：混凝土配合比设计的三个

23、参数混凝土配合比设计的三个参数W/C 砂率 单位用水量（砂石比 浆骨比）（二）、普通混凝土配合比设计方法（二）、普通混凝土配合比设计方法（以抗压强度为指标的计算方法）（以抗压强度为指标的计算方法）1、初步配合比的确定、初步配合比的确定1) 、配制强度的确定（、配制强度的确定（fcu，o） fcu，o=fcu,k + 1.645 fcu，o配制强度 fcu,k立方体抗压强度标准值 强度标注差标准差的确定方法：A、根据资料用统计方法计算出B、当无统计资料时，按表4-27取2）、确定水灰比）、确定水灰比）（，bceacuWCff/0 校对水灰比为保证耐久性103页表格3）、选取）、选取1m3混凝土的

24、用水量混凝土的用水量(Mwo)干硬性和塑性混凝土干硬性和塑性混凝土W/C在0.400.80查表W/C0.40试验确定流动性及大流动性的混凝土流动性及大流动性的混凝土未掺外加剂时，以坍落度90mm为基础，坍落度每增加20mm，用水量赠加5KG掺外加剂时4）、计算）、计算1m3 混凝土的水泥用量混凝土的水泥用量（Mco）校对水泥用量5）、选用合理砂率）、选用合理砂率坍落度为1060mm时，查表4-30坍落度60mm，由试验确定、或坍落度每增大20mm，砂率增大1%坍落度10mm，试验确定6）、计算粗、细骨料的用量（）、计算粗、细骨料的用量（Mso Mgo）质量法：体积法： 、试配、调整提出基准配合

25、比、试配、调整提出基准配合比目的：为满足和易性 3、检验强度，确定试验室配合比、检验强度，确定试验室配合比 目的：提出满足强度的配合比28d立方体抗压强度f(MPa)201.5302540354550混 凝 土 28d抗 压 强 度 与 灰 水 比 关 系 曲 线灰 水 比 （ C/W)1.61.71.81.92.02.14、换算成施工配合比、换算成施工配合比 例：砂的含水率为1% 石子的含水率为3% 试验室配合比为水泥350 砂660 石子1160 水泥20082页例题四、普通水泥混凝土的质量控制四、普通水泥混凝土的质量控制（一）混凝土质量的波动影响混凝土质量的因素有：1、原材料的质量和配合

26、比原材料中对质量影响最大的是水泥配合比：现场含水率变化时，应及时调整施工配合比防止杂质混 配合比应得到正确、准确地执行称料容许误差：水、水泥为1% 砂、石2%2、施工工艺拌合方式：人工、机械运输时间：应考虑水泥的水化反应速度对运输时间的限制。浇灌或振捣情况养护时间、湿度3、养护方法保湿：覆盖、洒水保温：保证水泥能在正常的温度范围内水化。4、试验条件取样方法：试件成型，养护条件等（二）混凝土质量评定方法混凝土质量评定一般以抗压强度作为评定指标1、统计方法（已知标准差）当强度等级C20时，尚应满足07 . 0kfmcnfm0,min,7 . 0kmmffkmmff,min,85. 0kmmff,m

27、in,9 . 0niimfm1,059.02、统计方法（未知标准差） n=10组 为验收系数，见P99 表3-28 Sfm必须=0.6fm,k3、非统计方法：n10组时，n20时，允许有一组R0.85RS2 但不得小于0.75RS2，高速、一级路均不得小于0.85RS2N=20 k 0.75 0.70 0.65 205. 1SRR 285. 0siRR 五、五、 混凝土的外加剂混凝土的外加剂外加剂：外加剂：拌和时加入，用来改善混凝土性能的物质。掺量：掺量：水泥质量的5%( 一一) 、外加剂的分类、外加剂的分类改善流变性能减少剂，引气剂调节凝结时间，硬化性能缓凝，促凝改善耐久性防水剂、引气剂、阻

28、锈剂其它方面着色剂、膨胀剂( 二二) 、减水剂、减水剂定义定义:在混凝土稠度不变的条件下,具有减水增强作用的外加剂 .1、减水剂的作用机理、减水剂的作用机理 2、减水剂的技术经济效果、减水剂的技术经济效果3、常用减水剂、常用减水剂普通减水剂、高效减水剂 普通减水剂：木质素系减水剂：木钙、木钠、木镁 掺量：水泥质量的0.2% 0.3% 副作用：缓凝；混凝土强度下降 萘系萘系高效减水剂：高效减水剂： 树脂系树脂系 无副作用无副作用 适用于高强砼、高性能砼，提高耐久性。适用于高强砼、高性能砼，提高耐久性。( 三)、早强剂早强剂 2、作用原理：（促进水泥和水反应，使早期产物增多，从而f）1、定义：早强

29、、不影响后期强度 3、分类：、分类：氯盐类早强剂 副作用：使钢筋锈蚀，所以常和阻锈剂NaNO2一起使用硫酸盐类早强剂： 副作用：Na2SO4易导致碱-骨料反应，所以Na2SO4不能用于含有活性SiO2有机胺类早期剂（催化作用）三乙醇胺有副作用：缓凝作用( 四四) 、缓凝剂、缓凝剂常用的缓凝剂：木钙和糖蜜应用场合: 大体积、炎热气候、泵送( 五五) 、引气剂、引气剂1、定义：大量，均匀分布，微小气泡2、原理：提高和易性提高耐久性降低强度3、 效果： 润滑 阻塞 气泡速凝剂防水剂路面水泥混凝土配合比设计1、配置弯拉强度fctsCvfcmfc04. 112、水灰比W/C的计算、校核及确定路面水泥混凝土配合比设计fsfcCW3595. 00097. 15684. 1碎石混凝土卵石混凝土fsfcCW4709. 05492. 12618. 1路面水泥混凝土配合比设计水胶比