第5章混凝土的性能及强度ppt课件

1、 第5章 水泥混凝土和砂浆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。5.2 5.2 普通混凝土的主要技术性质普通混凝土的主要技术性质 1. 1.和易性的概念和易性的概念 和易性是指混凝土拌合物易于施工操作拌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、成合、运输、浇灌、捣实并能获致质量均匀、成型密实的性能。型密实的性能。 和易性是

2、一项综合的技术性质，包括三方面和易性是一项综合的技术性质，包括三方面的含义。的含义。5.2.1 5.2.1 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 2. 2.和易性测定方法和易性测定方法 目前，尚没有能够全面反映混凝土拌合物和目前，尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易性的易性的 测定方法。在工地和试验室，通常采用测定拌合测定方法。在工地和试验室，通常采用测定拌合物的流物的流 动性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性三方动性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性三方面结合面结合 的方法。的方法。 主要的试验方法有：（坍落度与坍落扩展

3、度主要的试验方法有：（坍落度与坍落扩展度法；法； （维勃稠度法（维勃稠度法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n 最高点之间的高差。最高点之间的高差。n 单位：单位：mm(mm(精确至精确至5mm)5mm)。n 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 1.当混凝土拌和物的坍落度大于220mm时 用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径，在二者之差小于50mm的条件下，用其算术平均值作为坍落扩展度值；否则，此

4、次试验无效。 2.适用于骨料最大粒径不大于31.5mm方孔筛）、坍落度不小于10mm的混凝土。注意：注意：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：n 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160mm160mm；n 2. 2.流动性混凝土：流动性混凝土： 坍落度为坍落度为100100150mm150mm；n 3. 3.塑性混凝土：塑性混凝土： 坍落度为坍落度为101090mm90mm；n 4. 4.干硬性混凝土：干硬性混凝土： 坍落度小于坍落度小于10mm10mm。（2 2维勃稠度试验维勃稠度试验n如图，

5、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：以s s计，计，( ( 精确至精确至1s )1s )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 530s30s之间。之间。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

6、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、n 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。n 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 构造，则应选用较大的坍落度，可易于浇捣密实，构造，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。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

7、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 020mm20mm2 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101030mm30mm3 3普通配筋的钢筋混凝土结构普通配筋的钢筋混凝土结构303050mm50mm4 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）505070mm70mm5 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7070

8、90mm90mm4.4.影响和易性的因素影响和易性的因素（1 1水泥品种熟料中铝酸盐矿物需水泥品种熟料中铝酸盐矿物需水量最大、水量最大、C2SC2S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水泥浆的稠度水灰比首先改水泥浆的稠度水灰比首先改变变（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） 一、混凝土的强度一、混凝土的强度 1. 1.立方体抗压强度和强度等级立方体抗压强度和强度等级 （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的正立方体

9、试件，在标准养护条件温度的正立方体试件，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龄龄期，按照标准的测定方法测定其抗压强度值，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。称为混凝土立方体抗压强度。AFfcu5.2.2 5.2.2 硬化后混凝土的力学性能强度与硬化后混凝土的力学性能强度与变形）变形）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 （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fcu,kfcu,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

10、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。 （3 3强度等级强度等级 凝土的凝土的“强度等级是根据强度等级是根据“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,fcu,k=30MPa,fcu,k=30MPa。 我国现行我国现行GB50010-2019GB50010-2019

11、规定规定, ,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、C20C20、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。 2. 2.轴心抗压强度轴心抗压强度 为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的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柱子、衍架的腹杆等时，都是受压构件例如柱子、衍架的腹杆等时，都

12、是采用混凝土的轴心抗压强度作为依据。采用混凝土的轴心抗压强度作为依据。 测定其轴心抗压强度，采用测定其轴心抗压强度，采用150mm150mm150m150m300mm300mm棱柱体作为标准试件，轴心棱柱体作为标准试件，轴心抗压强度以抗压强度以fcpfcp表示，以表示，以MPaMPa计。计。 3. 3.劈裂抗拉强度劈裂抗拉强度 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立立方体，方体， 按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为劈按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为劈裂抗拉裂抗拉 强度，简称为劈拉强度强度，简称为劈拉强度ftsfts 计算公式：计算公式：AFAF

13、f637. 02ts 4. 4.混凝土抗折强度混凝土抗折强度( fcf )( fcf ) 道路路面或机场跑道用混凝土，是以抗弯强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。度或称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水泥混凝土的抗弯强度试验是以标准方法制备成备成 150mm 150mm150mm150mm550mm550mm的梁形试件，在标准的梁形试件，在标准条件下养护条件下养护 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fcf fcf ）。）。 计算公式：计算公式：2bhFLfcfL=450mmL=450mm混凝土抗折强

14、度试模混凝土抗折强度试模混凝土抗折强度试验混凝土抗折强度试验1.1.原材料的因素原材料的因素（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bceaWCffcu,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=0.46a=0.46，b=0.07b=0.07卵石：卵石：a=0.48a=0.48，b=0.33b=0.33混凝土的强度理论混凝土混凝土的强度理论混凝土28d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/w的关系理论的关系理论分析：分析：fce一定一定,fcu,28与与c/w

15、成正比成正比(与与w/c成反比成反比)。欲。欲fcu,28 w/c c/w一定一定,fcu,28与与fce成正比。欲成正比。欲fcu,28 水泥的强度等级水泥的强度等级 2. 2.生产工艺因素生产工艺因素 （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） 3. 3.试验因素试验因素 （1 1试件形状试件形状尺寸尺寸 （2 2表面状态表面状态 （3 3试件湿度试件湿度 （4 4加荷速度加荷速度（5 5支承条件支承条件（6 6加载方式加载方式引起混凝土变形的因素很多，归纳起来有两类：引起混

16、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.混凝土在非荷载作用下的变形混凝土在非荷载作用下的变形 （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5.2.3 5.2.3 混凝土的变形性能混凝土的变形性能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、任意点的切弹性模量初始切线模量、任意点的切线模量、线模量、 割线模量）割线模量） （3 3徐变徐变混凝土弹性模

17、量分类示意图混凝土弹性模量分类示意图 1.混凝土的抗渗性 指混凝土抵抗压力水渗透的能力。 2.混凝土的抗冻性 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。5.2.4 5.2.4 混凝土的耐久性混凝土的耐久性 3. 3.抗侵蚀性抗侵蚀性 指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学到化学 侵蚀、物理作用不破坏的能力。侵蚀、物理作用不破坏的能力。 4. 4.混凝土的碳化混凝土的碳化 指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作化钙作 用，生成碳酸钙和水。用，生成碳酸钙和水。 5. 5.碱碱- -集

18、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Na2ONa2O或或K2OK2O与与骨料骨料 的活性成分活性的活性成分活性SiO2SiO2），在混凝土硬化后潮），在混凝土硬化后潮湿条湿条 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，导致混凝土开裂的凝胶，这种凝胶吸水膨胀，导致混凝土开裂的现象。现象。 反应慢，潜在危害相当大。反应慢，潜在危害相当大。 碱碱碳酸反应碳酸反应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

19、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

20、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 6. 6.提高混凝土耐久性的主要措施提高混凝土耐久性的主要措施 （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

21、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n 质量比例。质量比例。n 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: :n （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）n （2 2相对用量表示法相对用量表示法5.4 5

22、.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 . 1:1:1000cwocgocsommmmmm180kg:1240kg:620kg:330kg:wogosocommmm5.4.1 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本知识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: :n（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；n（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；n（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；n（4 4符合

23、经济原则，即节约水泥以降低混凝土符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。成本。三大性质三大性质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n 配合比设计的三参数：水灰比、单位用水量、配合比设计的三参数：水灰比、单位用水量、砂率。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1m3混凝土拌和物中水的混凝土拌和物中水的 用量用量kg/m3）n 单位用水量单位用水量n 砂率砂率三个步骤三个步骤 5.4.2 5.4.2 混凝土配合比设计混凝土配合比设计 1.1.初步配合比设

24、计材料全干状态）初步配合比设计材料全干状态）2.2.实验室配合比设计材料全干状态）实验室配合比设计材料全干状态）3.3.施工配合比设计材料自然状态）施工配合比设计材料自然状态）（1 1确定试配强度确定试配强度fcu,0fcu,0）sffkcuocu645. 1,cebacuceafffCW0,1. 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1.645P=95%1.645P=95%的保证率的保证率系数系数SS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。 （3

25、3选定单位用水量选定单位用水量w0w0）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 ( () )工工程程指标指标102031.540162031.540坍坍落落度度1030190170160150200185175165305020018017016021019518517550702101901801702202051951857090215195185175230215205195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

26、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。（4 4计算水泥用量计算水泥用量c0c0）CWmmwco/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、计算或查表求合理砂率可通过试验、计算或查表求得。得。耐久性复核耐久性复核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 ( () )1020401620400.402632253124303035293427320.503035293428333338323730350.60333

27、8323731363641354033380.70364135403439394438433641（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： c0c0g0g0s0s0w0w0cpcp%10000sgsosmmm砼假定密度砼假定密度可取可取24002450kg/m3 式中：式中：c0c0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）；）； g0g0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）；）； s0s0每立方米混凝土的细骨料用量每立方米混凝土的细骨料用量kgkg）；）； w0w0每立方米混凝土的

28、用水量每立方米混凝土的用水量kgkg）；）； s s 砂率（）；砂率（）； cPcP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/m3kg/m3） 采用体积法绝对体积法）采用体积法绝对体积法）101. 0000wwssoggccmmmm%10000gssosmmm计算公式：计算公式：式中式中:c:c水泥密度水泥密度(kg/(kg/3),3),可取可取290029003100 kg/3100 kg/3 3； g 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

29、 3），可取），可取1000 kg/1000 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/cm3g/cm3，则公式表示为：，则公式表示为：)(100010Lmmmmggossowwocco（7 7得出初步配合比得出初步配合比 通过以上计算，得出每立方米混凝土各种材通过以上计算，得出每立方米混凝土各种材料用量，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:cwocgocsowogosocommmmmm

30、mmmm或混凝土实验室配合比设计包括配合比的试配、调整与确定。混凝土实验室配合比设计包括配合比的试配、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（1 1检验工作性，确定基准配合比检验工作性，确定基准

31、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n 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n 足要求，或粘聚性和保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。n 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不变，相应调整用水量即水泥浆浆n 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”，n 表示为表示为 mca mca：mw

32、amwa：msamsa：mgamga。（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: :n A A组组 B B组组 C C组组 n w/c-0.05( w/c-0.05(或或0.10) 0.10) 基准配合比提出基准配合比提出w/c w/c+0.05(w/c w/c+0.05(或或0.10)0.10)n 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n （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，n

33、 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28d28d，测定，测定n 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，表示为确定满足强度要求的配合比，表示为mcbmcb：mwbmwb：msbmsb：mgbmgb。混凝土混凝土28d28d抗压强度抗压强度fcufcu，2828与与C/WC/W的关系曲线的关系曲线fcufcu，2828C/WC/Wfcufcu，O O（C/WC/Wfcu,ofcu,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

34、调整的基准配合比中单位用水量不变应保持经调整的基准配合比中单位用水量不变（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：混凝土计算表观密度：tc,cwcgcsmmmmmm/:/:/:1或wbgbsbcb,mmmmccn 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：cctc,wgscwbwgbgsbscbcmmmmmmmmmmmm:cccctc,/注意：假设注意：假设 值超过值超过2%2%时，才需要校正。时，才需要校正。混凝土拌和物表观密度测定混凝土拌和物表观密度测定( (采用容量筒测定采用容量筒测

35、定) )3. 3. 施工配合比的折算施工配合比的折算n实测施工现场砂、石含水率分别为实测施工现场砂、石含水率分别为a%a%、b%b%，那么，那么n 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%1bmammmbmmammmmgswwggsscc施工配合比为：施工配合比为：gswcmmmm: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C25，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

36、度为拌和物坍落度为3050mm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：水泥组成材料：水泥:P.O32.5，密度，密度c=3.1g/cm3，实测强度，实测强度35.0MPa。 砂为砂为:中砂，表观密度中砂，表观密度s=2.65g/cm3。 碎石碎石:最大粒径最大粒径20mm，表观密度，表观密度g=2.70g/cm3 自来水。自来水。原始要求原始要求1.设计该混凝土的设计该混凝土的(干材料干材料)；2.施工现场砂含水率施工现场砂含水率3%，碎石含水率，碎石含水率1%，求施工配合比。，求施工配合比。 设计步骤设计步骤 1. 1.计算初步配合比计算初步配合比（1 1

37、确定混凝土配制强度确定混凝土配制强度 fcu,k=25MPa fcu,k=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 =5.0MPaS =5.0MPa。 混凝土配制强度：混凝土配制强度：fcu,0 =fcu,k+1.645S = 25+1.645fcu,0 =fcu,k+1.645S = 25+1.6455.05.0 = 33.2MPa = 33.2MPa（2 2计算水灰比计算水灰比W/CW/C）47. 00 .3507. 046. 02 .330 .3546. 0cebacu,0ceafffCW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

38、灰比：不受风雪影响，查表允许最大水灰比为 0.65 0.65。0.470.47小于小于0.650.65，满足耐久性要求。，满足耐久性要求。（3 3选定单位用水量选定单位用水量mw0mw0） 要求坍落度要求坍落度303050mm50mm，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mw0=195kg/m3mw0=195kg/m3。（4 4计算单位用灰量计算单位用灰量mc0mc0）30c0kg/m41547. 0195CWmmw 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 260kg/m3

39、 260kg/m3。计算单位用灰量。计算单位用灰量415kg/m3415kg/m3，符合耐久性要求。，符合耐久性要求。（5 5选定砂率选定砂率ss） 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=30%s=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0.301954152400g0s0s0g0s0mmmmm解得：砂用量解得：砂用量ms0=537kg/m3ms0=537kg/m3，碎石用量，碎石用量mg0=1253kg/m3mg0=1253kg/m3。按质量法计算得初步配合

40、比：按质量法计算得初步配合比：mc0mc0：ms0ms0：mg0mg0：mw0=415:537:1253:195mw0=415:537:1253:195，或，或 1:1.88:3.83:0.471:1.88:3.83:0.47解得：砂用量解得：砂用量ms0=532kg/m3ms0=532kg/m3；碎石用量；碎石用量mg0=1242kg/m3mg0=1242kg/m3。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：mc0mc0：ms0ms0：mg0mg0：mw0 = 415mw0 = 415：532532：12421242：195195， 或或1 1：1.881.88：3.833.8

41、3：0.470.472 2采用体积法采用体积法 30. 010110. 3100065. 270. 2s0g0s0w0c0s0g0mmmmmmm（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 15L 15L，各种材料用量：，各种材料用量： 水泥水泥 415 4150.015=6.22kg 0.015=6.22kg 水水 195 1950.015=2.93kg0.015=2.93kg 砂砂 537 5370.015=8.06kg0.015=8.06kg 碎石碎石 1253 12530.015=18.80kg0.0

42、15=18.80kg（2 2检验、调整工作性检验、调整工作性 按计算材料用量拌制混凝土拌和物，测定其坍落度为按计算材料用量拌制混凝土拌和物，测定其坍落度为 10mm 10mm，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40mm40mm，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 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

43、泥 6.22 6.22（1+5%1+5%）= 6.53kg= 6.53kg 水水 2.93 2.93（1+5%1+5%）= 3.08kg= 3.08kg 砂砂 8.06kg 8.06kg 碎石碎石 18.80kg 18.80kg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： mca mca：mga mga ：mwa mwa ：msa= 435msa= 435：532532：12421242：205205， 或或 1 1：1.231.23：2.882.88：0.470.47（1 1检验强度检验强度 1 1

44、） 采用水灰比分别为采用水灰比分别为W/CW/CA=0.42A=0.42、（、（W/CW/CB=0.47B=0.47和和（W/CW/CC=0.52C=0.52拌制三组混疑土拌和物。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28d28d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 ）fcufcu，28 /MPa28 /MPaA A0.420.422.382.3838.638.6B B0.470.472.132.1335.

45、635.6C C0.520.521.921.9232.632.62 2绘制绘制fcu,28fcu,28与与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 fcu,0=33.2MPa fcu,0=33.2MPa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W/C=0.50W/C=0.50fcu,0=33.2MPafcu,0=33.2MPa3 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 mwb=195 mwb=1951+0.051+0.05）=205kg=205kg 水泥水泥 mcb=204 mcb=

46、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. 010120510. 3408100065. 270. 2s0g0s0s0g0mmmmm解得：砂用量解得：砂用量 msb=535kg msb=535kg；碎石用量；碎石用量 mgb=1249kg mgb=1249kg。修正后配合比：修正后配合比：mcbmcb：msbmsb：mgbmgb： mwb =408 mwb =408：535535：12491249：205205（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

47、/m3实测湿表观密度实测湿表观密度 = 2412kg/m3 无须校正。无须校正。（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mc：ms：mg：mw= 408：535：1249：205， 或或 1：1.31：3.06：0.50%2%8 . 0239724122397 根据工地实测，砂的含水率根据工地实测，砂的含水率ws=3%ws=3%，碎石的含水率，碎石的含水率wg=1%wg=1%，各种材料的用量为：各种材料的用量为： 水泥水泥 m m c=408kgc=408kg 砂砂 m m s=535s=5351+3%1+3%）=551kg/m3=551kg/m3 碎石碎石 m m g

48、=1249g=12491+1%1+1%）=1260kg/m3=1260kg/m3 水水 m m w=205w=205（5355353%+12493%+12491%1%）=175kg/m3=175kg/m3 因而，工地配合比为因而，工地配合比为 1 1：1.351.35：3.093.09：0.430.433. 3. 换算工地配合比换算工地配合比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：与普通水泥混凝土配合比设计方法相同，主要的变化为：1.1.计算掺外加剂混凝土的单位用水量计算掺外加剂混凝土的单位用水量式中：

49、式中：mw0mw0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/m3kg/m3； 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=0ad=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。2.2.计算外加剂混凝土的单位水泥用量计算外加剂混凝土的单位水泥用量3.3.计算外加剂的单位用量计算外加剂的单位用量指占水泥质量的百分率。指占水泥质量的百分率。 adwoad,w1 mmcwmmadw/,ad, c 4.常用外加剂常用外加剂 （1减水剂减水剂 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，进步工作性

50、、水泥用量不变，可以减少用水量，进步 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： 1. 1.高强混凝土高强混凝土HSCHSC） 我国定义，我国定义，C60C60的砼。的砼。措施：高强度水泥、优质集料、较低措施：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

51、，收缩徐变也相应增大，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 Concrete）（1 1砼的

52、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）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。 日本早在日本早在2020世纪世纪6060年代就能较容易地制成年代就能较容易地制成C60-C80C60-C8

53、0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。 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

54、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0.40.4。 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n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，并采用体外预应力索索n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

55、%. 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n推广应用推广应用HPCHPC的计划，的计划，20192019年美国公路与运输协会和美国联邦年美国公路与运输协会和美国联邦公公n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在公路工程中的应在公路工程中的应用用. .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。n 1980 1980年建成的红水河铁路斜拉桥的预应力砼箱梁就是采年建成的红水河铁路斜拉桥的预应力砼箱梁就是采用用n的大流动性

56、高强砼。近年来建成的一些著名桥梁多采用高强的大流动性高强砼。近年来建成的一些著名桥梁多采用高强砼砼, ,n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, ,n汕头海湾大桥主梁采用汕头海湾大桥主梁采用C60C60砼。砼。n 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。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指在水泥混凝土中掺加粉煤灰组分的混凝土。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45m

57、45m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 320208 81051053 3454515151151153 3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。 级粉煤灰主要用于无筋混凝土。对设计强度等级级粉煤灰主要用于无筋混凝土。对设计强度等级C30C30及及 以上的无筋粉煤灰混凝土宜采用以上的无筋粉煤灰混凝土宜采用、级

58、粉煤灰。级粉煤灰。 用于预应力混凝土、钢筋混凝土及设计强度等级用于预应力混凝土、钢筋混凝土及设计强度等级C30C30及以及以 上的无筋混凝土的粉煤灰等级，如经试验论证，可采用比上的无筋混凝土的粉煤灰等级，如经试验论证，可采用比 上述三条规定低一级的粉煤灰。上述三条规定低一级的粉煤灰。4.4.抗渗混凝土抗渗混凝土指有较高抗渗能力的混凝土，通常抗渗等级指有较高抗渗能力的混凝土，通常抗渗等级级。级。5.5.纤维混凝土纤维混凝土以普通混凝土为基材，外掺各种纤维材料而组以普通混凝土为基材，外掺各种纤维材料而组成的复合材料。成的复合材料。纤维：玻璃纤维、矿棉纤维、钢纤维、碳纤维、和有纤维：玻璃纤维、矿棉纤

59、维、钢纤维、碳纤维、和有机纤维。机纤维。目的：抑制砼裂缝、提高砼的抗拉、抗弯强度，增加目的：抑制砼裂缝、提高砼的抗拉、抗弯强度，增加韧性，降韧性，降 低脆性。低脆性。应用：机场道面、桥面、端面较薄的轻型结构和压力应用：机场道面、桥面、端面较薄的轻型结构和压力管道等。管道等。6.6.泵送混凝土泵送混凝土 泵送效率约为每小时泵送效率约为每小时8 870m370m3混凝土，泵送水平混凝土，泵送水平距离距离100100300m300m，泵送高度为，泵送高度为303090m90m。 泵送混凝土属流态混凝土的一种，应注意为满足泵送混凝土属流态混凝土的一种，应注意为满足可泵性的可泵性的要求，泵送混凝土的坍落

60、度一般以要求，泵送混凝土的坍落度一般以100100220mm220mm为宜，为宜，坍落度过坍落度过小影响泵送效率甚至会发生堵管现象；过大，则因离小影响泵送效率甚至会发生堵管现象；过大，则因离析泌水，析泌水，同样容易发生堵管，同时混凝土应具有较小的坍落度同样容易发生堵管，同时混凝土应具有较小的坍落度损失，能损失，能够在较长时间内或较长的运输距离中保持足够的流动够在较长时间内或较长的运输距离中保持足够的流动性能以利性能以利泵送。泵送。 水胶比不宜大于水胶比不宜大于0.60.6；砂率宜为；砂率宜为35%35%45%45%。 砂浆是由胶结料、细骨料、掺加料和水按照适当砂浆是由胶结料、细骨料、掺加料和水