第4章 普通混凝土及砂浆(变形配合比设计,砂浆0

1、14.2.3. 4.2.3. 混凝土的变形性能混凝土的变形性能 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21.1. 化学变形化学变形 混凝土在硬化过程中，由于水泥水化产物的体积混凝土在硬化过程中，由于水泥水化产物的体积小于反应物（水泥与水）的体积，导致混凝土在硬化小于反应物（水泥与水）的体积，导致混凝土在硬化时产生收缩，称为化学收缩。混凝土的化学收缩是不时

2、产生收缩，称为化学收缩。混凝土的化学收缩是不可恢复的，收缩量随混凝土的硬化龄期的延长而增加，可恢复的，收缩量随混凝土的硬化龄期的延长而增加，一般在一般在40d40d内逐渐趋向稳定。内逐渐趋向稳定。32.2. 干湿变形干湿变形 混凝土在环境中会产生干缩湿胀变形。水泥石内吸混凝土在环境中会产生干缩湿胀变形。水泥石内吸附水和毛细孔水蒸发时，会引起凝胶体紧缩和毛细孔附水和毛细孔水蒸发时，会引起凝胶体紧缩和毛细孔负压，从而使混凝土产生收缩。当混凝土吸湿时，由负压，从而使混凝土产生收缩。当混凝土吸湿时，由于毛细孔负压减小或消失而产生膨胀。影响混凝土干于毛细孔负压减小或消失而产生膨胀。影响混凝土干湿变形的因

3、素有多种。湿变形的因素有多种。 43.3. 温度变形温度变形 对大体积混凝土工程，在凝结硬化初期，由于对大体积混凝土工程，在凝结硬化初期，由于水泥水化放出的水化热不易散发而聚集在内部，造水泥水化放出的水化热不易散发而聚集在内部，造成混凝土内外温差很大，有时可达成混凝土内外温差很大，有时可达4050 4050 以上，以上，从而导致混凝土表面开裂。从而导致混凝土表面开裂。 混凝土在正常使用条件下也会随温度的变化而混凝土在正常使用条件下也会随温度的变化而产生热胀冷缩变形。混凝土的热膨胀系数与混凝土产生热胀冷缩变形。混凝土的热膨胀系数与混凝土的组成材料及用量有关，但影响不大。混凝土的热的组成材料及用量

4、有关，但影响不大。混凝土的热膨胀系数一般为（膨胀系数一般为（0.6 0.6 ）10105 5/。3.3. 温度变形温度变形52 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64.4. 荷载作用下的变形荷载作用下的变形 (1)(1)混凝土在短期荷载作用下的变形混凝土在短期荷载作用下的变形 混凝土是一种非均质弹塑性体。在外力作用下，混凝土是一种非均质弹塑性体。在外力作用下，既产生弹性变

5、形，又产生塑性变形，即混凝土的应力既产生弹性变形，又产生塑性变形，即混凝土的应力与应变的关系不是直线而是曲线。混凝土的塑性变形与应变的关系不是直线而是曲线。混凝土的塑性变形是内部微裂纹产生、增多、扩展与汇合等的结果。是内部微裂纹产生、增多、扩展与汇合等的结果。 (2)(2)混凝土在长期荷载作用下的变形混凝土在长期荷载作用下的变形徐变徐变 混凝土在长期不变荷载作用下，沿作用力方向随混凝土在长期不变荷载作用下，沿作用力方向随时间而产生的塑性变形称为混凝土的徐变。时间而产生的塑性变形称为混凝土的徐变。7工程实实例分析现象现象原因分析原因分析混凝土塑性沉降缝混凝土塑性沉降缝 4.3.2 4.3.2 混

6、凝土的变形混凝土的变形某楼在梁对应的楼板处形成表面裂缝。某楼在梁对应的楼板处形成表面裂缝。 楼板的表面裂缝 8原因分析原因分析混凝土塑性沉降裂缝混凝土塑性沉降裂缝 由于厚混凝土层的沉降量较薄混凝土层的大，这由于厚混凝土层的沉降量较薄混凝土层的大，这两者之间就易形成塑性沉降裂缝。两者之间就易形成塑性沉降裂缝。 9 4.2.4 4.2.4 混凝土的耐久性混凝土的耐久性 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。

7、10 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。11- -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

8、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，潜在危害相当大。 碱碱碳酸反应碳酸反应12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0.650.650.600.6020020026026

9、0300300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

10、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 0.500.500.500.500.500.5030030030030030030013 （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14观观察与讨论与讨论讨论讨论4.3.3 4.3.3 混凝土的耐久性混凝土的耐久性某海港码头梁裂缝锈蚀某海港码头梁裂缝锈蚀 南方某海港码

11、头建成后发现部分纵梁底部混凝南方某海港码头建成后发现部分纵梁底部混凝土脱落，钢筋全部外露，见下图。纵梁底部严重锈土脱落，钢筋全部外露，见下图。纵梁底部严重锈裂，而裂，而型板面基本完好。请讨论该码头钢筋混凝型板面基本完好。请讨论该码头钢筋混凝土腐蚀破坏的原因。土腐蚀破坏的原因。 纵梁底部严重锈裂纵梁底部严重锈裂 型板面基本完好型板面基本完好 15 该码头纵梁钢筋锈蚀，是因其处于浪溅区，海水氯盐入该码头纵梁钢筋锈蚀，是因其处于浪溅区，海水氯盐入侵混凝土，使钢筋周围氯离子含量超过钢筋致锈的临界值，侵混凝土，使钢筋周围氯离子含量超过钢筋致锈的临界值，引起钢筋锈蚀。而锈蚀使混凝土膨胀开裂，以致脱落，又进

12、引起钢筋锈蚀。而锈蚀使混凝土膨胀开裂，以致脱落，又进一步加剧了钢筋的锈蚀。一步加剧了钢筋的锈蚀。 a.a.从混凝土其他方面来看，码头梁混凝土的水灰比为从混凝土其他方面来看，码头梁混凝土的水灰比为 0.50 0.50 和。较大的水灰比使混凝土孔径和孔隙率增大，利于和。较大的水灰比使混凝土孔径和孔隙率增大，利于氯离子渗透，扩散至钢筋表面。氯离子渗透，扩散至钢筋表面。 b.b.混凝土单位体积胶凝材料用量偏低。该工程混凝土混凝土单位体积胶凝材料用量偏低。该工程混凝土未掺外加剂，水泥用量分别为未掺外加剂，水泥用量分别为350 kg/m350 kg/m3 3。 c.c.混凝土保护层厚度不足。该混凝土保护层

13、设计厚度混凝土保护层厚度不足。该混凝土保护层设计厚度较低，且由于施工偏差，部分构件实际保护层还低于设计值。较低，且由于施工偏差，部分构件实际保护层还低于设计值。 某海港码头梁裂缝锈蚀某海港码头梁裂缝锈蚀讨论讨论16工程实实例分析现象现象原因分析原因分析水池壁崩塌水池壁崩塌4.3.3 4.3.3 混凝土的耐久性混凝土的耐久性 某市自来水公司一号水池建于山上，某市自来水公司一号水池建于山上，19801980年年1 1月月交付使用，交付使用，19891989年年6 6月月2020日池壁突然崩塌，造成日池壁突然崩塌，造成3939人人死亡，死亡，6 6人受伤的特大事故。该水池使用的是冷却水，人受伤的特大

14、事故。该水池使用的是冷却水，输入池内水温达输入池内水温达4141。该水池为预应力装配式钢筋混。该水池为预应力装配式钢筋混凝土圆形结构，池壁由凝土圆形结构，池壁由132132块预制钢筋混凝土板拼装，块预制钢筋混凝土板拼装，接口处部分有泥土。板块间接缝处用接口处部分有泥土。板块间接缝处用C30C30细石混凝土细石混凝土二次浇筑，有蜂窝麻面板壁外灌浇二次浇筑，有蜂窝麻面板壁外灌浇266266根高强钢丝，根高强钢丝，再喷射再喷射3 cm3 cm砖保温墙，池内壁设计未作防渗层，只要砖保温墙，池内壁设计未作防渗层，只要求在接缝处向两侧各延伸求在接缝处向两侧各延伸5 cm5 cm范围内刷两道素水泥浆。范围内

15、刷两道素水泥浆。17原因分析原因分析水池壁崩塌水池壁崩塌 A. A. 池内水温高，增强了对池壁的腐蚀能力，导池内水温高，增强了对池壁的腐蚀能力，导致池壁结构过早破损。致池壁结构过早破损。 B. B. 预制板接缝面未打毛，清洗不彻底，故部分预制板接缝面未打毛，清洗不彻底，故部分留有泥土；且接缝混凝土振捣不实，部分有蜂窝麻留有泥土；且接缝混凝土振捣不实，部分有蜂窝麻面，其抗渗能力大大降低，使水分浸入池壁，并对面，其抗渗能力大大降低，使水分浸入池壁，并对钢丝产生电化学反应。事实上所有钢丝已严重锈蚀，钢丝产生电化学反应。事实上所有钢丝已严重锈蚀，有效截面减少，抗拉强度下降，以致断裂，使池壁有效截面减少

16、，抗拉强度下降，以致断裂，使池壁倒塌。倒塌。 C. C. 设计方面亦存在考虑不周，且对钢丝严重锈设计方面亦存在考虑不周，且对钢丝严重锈蚀未能及时发现等问题。蚀未能及时发现等问题。 182.2. 混凝土的质量控制混凝土的质量控制 混凝土质量控制的目标是使所生产的混凝土能混凝土质量控制的目标是使所生产的混凝土能按规定的保证率满足设计要求。质量控制过程包括按规定的保证率满足设计要求。质量控制过程包括以下三个过程：以下三个过程：(1)(1)混凝土生产前的初步控制，主要包括人员混凝土生产前的初步控制，主要包括人员配备、设备调试、组成材料的检验及配合比的确定配备、设备调试、组成材料的检验及配合比的确定与调

17、整等项内容。与调整等项内容。(2)(2)混凝土生产过程中的控制，包括控制称量、混凝土生产过程中的控制，包括控制称量、搅拌、运输、浇筑、振捣及养护等项内容。搅拌、运输、浇筑、振捣及养护等项内容。(3)(3)混凝土生产后的合格性控制，包括批量划混凝土生产后的合格性控制，包括批量划分，确定批取样数，确定检测方法和验收界限等项分，确定批取样数，确定检测方法和验收界限等项内容。内容。 混凝土的质量控制混凝土的质量控制193.3. 混凝土生产质量水平评定混凝土生产质量水平评定 用数理统计方法可求出几个特征统计量用数理统计方法可求出几个特征统计量: :强度平强度平均值（均值（ ）、强度标准差）、强度标准差(

18、 () )以及变异系数以及变异系数( (C Cv v) )。强度标准差越大，说明强度的离散程度越大，混凝强度标准差越大，说明强度的离散程度越大，混凝土质量越不均匀。也可用变异系数来评定，值越小，土质量越不均匀。也可用变异系数来评定，值越小，混凝土质量越均匀。我国混凝土质量越均匀。我国混凝土强度检验评定标混凝土强度检验评定标准准根据强度标准差的大小，将混凝土生产单位的根据强度标准差的大小，将混凝土生产单位的质量管理水平划分为质量管理水平划分为“优良优良”、“一般一般”及及“差差”三等。三等。 20观观察与讨论与讨论讨论讨论4.4.1 4.4.1 混凝土的基本要求与质量控制混凝土的基本要求与质量控

19、制混凝土强度的波动规律混凝土强度的波动规律 请观察下图中请观察下图中A A、B B两种混凝土的离散程度不同两种混凝土的离散程度不同的强度分布曲线，讨论其生产管理水平及强度保证的强度分布曲线，讨论其生产管理水平及强度保证率。率。 离散程度不同的两条强度分布曲线离散程度不同的两条强度分布曲线21 对同一种混凝土进行系统的随机抽样，测试结果对同一种混凝土进行系统的随机抽样，测试结果表明其强度的波动规律符合正态分布。该分布如上图表明其强度的波动规律符合正态分布。该分布如上图所示，可用两个特征统计量所示，可用两个特征统计量强度平均值强度平均值( )( )和和强度标准差强度标准差( () )作出描述。作出

20、描述。 混凝土强度的波动规律混凝土强度的波动规律 讨论讨论22工程实实例分析现象现象原因分析原因分析藤县金鸡镇综合楼倒塌藤县金鸡镇综合楼倒塌 4.4.1 4.4.1 混凝土的基本要求与质量控制混凝土的基本要求与质量控制 藤县金鸡镇综合楼为藤县金鸡镇综合楼为7 7层框架综合楼。层框架综合楼。19931993年年8 8月开工至月开工至19199494年年5 5月下旬完成主体结构。月下旬完成主体结构。6 6月月2828日上午，现场施工人员发现日上午，现场施工人员发现底层柱出现裂缝（上午底层柱出现裂缝（上午1010时提出加固方案。用杉圆木支顶该柱时提出加固方案。用杉圆木支顶该柱交叉的主次梁。下午柱钢筋

21、已外露，向柱边弯曲。此后再以槽交叉的主次梁。下午柱钢筋已外露，向柱边弯曲。此后再以槽钢为基础支顶到钢为基础支顶到2 2层梁底。柱四周用角钢封焊加固。至晚上层梁底。柱四周用角钢封焊加固。至晚上9 9时，时，混凝土柱被压破坏）。除设计方面存在严重问题外，由现场可混凝土柱被压破坏）。除设计方面存在严重问题外，由现场可见，所用钢筋的钢种混乱，在同一梁柱断面中有竹节钢、螺纹见，所用钢筋的钢种混乱，在同一梁柱断面中有竹节钢、螺纹钢、圆钢三种混合使用，取样的钢筋试件大部分不合格。混凝钢、圆钢三种混合使用，取样的钢筋试件大部分不合格。混凝土用质地较差的红色碎石作集料，砂细且含泥多，砂多，碎石土用质地较差的红色

22、碎石作集料，砂细且含泥多，砂多，碎石与水泥砂浆无粘结痕迹，混凝土与钢筋无粘结力。与水泥砂浆无粘结痕迹，混凝土与钢筋无粘结力。23原因分析原因分析 由破坏现象可见，其施工质量差。钢筋混乱使用，由破坏现象可见，其施工质量差。钢筋混乱使用，且大部分不合格；而混凝土的级配不当，混凝土强度且大部分不合格；而混凝土的级配不当，混凝土强度太低。用钻芯法现场取混凝土芯样，抗压强度平均只太低。用钻芯法现场取混凝土芯样，抗压强度平均只有有10.2 MPa10.2 MPa，最低仅为，最低仅为6.1 MPa6.1 MPa，可见，其强度不仅，可见，其强度不仅远低于远低于C20C20混凝土强度的要求，而且波动大，质量差。

23、混凝土强度的要求，而且波动大，质量差。 藤县金鸡镇综合楼倒塌藤县金鸡镇综合楼倒塌 24n混凝土配合比：混凝土配合比：是指单位体积的混凝土中各组成材料的是指单位体积的混凝土中各组成材料的 质量比例。质量比例。 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4.4 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 . 1:1:1000cwocgoc

24、sommmmmm180kg:1240kg:620kg:330kg:wogosocommmm4.4.1 4.4.1 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25n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）满足混凝土施工所要求的和易性和易性；（2 2）满足结构设计的）满足结构设计的强度等级强度等级要求；要求；（3 3）满足工程所处环境对混凝土）满足工程所处环境对混凝土耐久性耐久性的要求；的要求；（4 4）符合）符合经济经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。原则，即节约水泥以降低混凝土成本。三大性质三大性质26

25、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：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27三个步骤三个步骤 4.4.2 4.4.2 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

26、自然状态）28（1 1）确定试配强度（）确定试配强度（f fcu,0cu,0）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sffkcuocu645. 1,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。29 （3 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 ()项项目目指标指标102031.54

27、0162031.540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。30（4 4）计算水泥用量（）计算水泥用量（c

28、0c0）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、计算或合理砂率可通过试验、计算或查表查表求得。求得。耐久性复核耐久性复核31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 ()1020401620400.402632253124303035293427320.503035293428333338323730350.603338323731363641354033380.7036413540343939443843364132（6 6）计算粗、细骨料用量）计算粗、细骨料用量 质量法（假定表

29、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2400240024502450kg/mkg/m3 3 33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

30、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）34 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：35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 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

31、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：注：若各材料的密度单位取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：)(100010Lmmmmggossowwocco36（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:cwocgocsowogosocommmmmmmmmm或37混凝土实验室配合比设计包括配合比的混凝土实

32、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）检验工作性，确定基准配合比基准配合比( (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38（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

33、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（物的工作性（确定试拌数量确定试拌数量）。）。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 mcaca：m mwawa：m ms

34、asa：m mgaga。3940（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

35、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，表示为确定满足强度要求的配合比，表示为m mcbcb：m mwbwb：m msbsb：m mgbgb。41混凝土混凝土2828d d抗压强度抗压强度f fcucu，2828与与C/WC/W的关系曲线的关系曲线f fcucu，2828C/WC/Wf fcucu，O O（C/WC/W）fcu,ofcu,o注意：注意：重新计算各材料用量，重新计算各材料用量， 应应保持经调整的基准配合比中保持经调整的基准配合比中单位用水量不变单位

36、用水量不变42（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,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：注意：若若 值超过值超过2%2%时，才需要校正。时，才需要校正。cwcgcsmmmmmm/:/:/:1或43混凝土拌和物混凝土拌和物表观密度测定表观密度测定( (采用采用容量筒容量筒测定测定) )443. 3. 施工配合比的折算施工配合比的折

37、算n实测施工实测施工现场砂、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%1bmammmbmmammmmgswwggsscc施工配合比为：施工配合比为：gswcmmmm:45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30305050mmmm（机械

38、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。46 设计步骤设计步骤 （1 1）确定混凝土配制强度）确定混凝土配制强度 f fcu,kcu,k=25MPa=25

39、MPa，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. 00 .3507. 046. 02 .330 .3546. 0cebacu,0ceafffCW按耐久性校核水灰比：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。47（3 3）选定单位用水量（）选定单位用水量（m mw0w0） 要求坍落度要

40、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 mw0w0=195kg/m=195kg/m3 3。（4 4）计算单位用灰量（计算单位用灰量（m mc0c0）30c0kg/m41547. 0195CWmmw 按耐久性校核单位用灰量：按耐久性校核单位用灰量：查表，最小水泥用量不得低于查表，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/m415kg/m3 3，符合耐久性要求。符合耐久性要求。48（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

41、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0.301954152400g0s0s0g0s0mmmmm解得：砂用量解得：砂用量m ms0s0=537kg/m=537kg/m3 3，碎石用量碎石用量m mg0g0=1253kg/m=1253kg/m3 3。按质量法计算得初步配合比：按质量法计算得初步配合比：m mc0c0：m ms0s0：m mg0g0：m mw0w0=415:537:1253:195=415:537:1253:195，或，或

42、1 1:1.88:1.88:49解得：砂用量解得：砂用量m ms0s0=532kg/m=532kg/m3 3；碎石用量碎石用量m mg0g0=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 mc0c0：m ms0s0：m mg0g0：m mw0 w0 = 415= 415：532532：12421242：195195， 或或1 1：1.881.88：3.833.83：2 2）采用体积法）采用体积法 30. 010110. 3100065. 270. 2s0g0s0w0c0s0g0mmmmmmm50（1 1）计算试拌材料用量）计算试拌材料用量

43、 按计算初步配合比（按计算初步配合比（以质量法计算结果为例以质量法计算结果为例），试拌），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：措施：保持水灰比不变，增加保持水灰比不变，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，

44、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51 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 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，混凝土拌和物的调整工作性以后，混凝土拌和物的基准配合比为：基准配合比为： m mcaca：m mga ga ：m mw wa a ：m msasa= 435= 435：5

45、32532：12421242：205205， 或或 1 1：52（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 fcucu，2828 /MPa /M

46、PaA A0.0.42422.382.3838.638.6B B0.0.47472.132.1335.635.6C C0.0.52521.921.9232.632.6532 2）绘制绘制f fcu,28cu,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 f fcu,0cu,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,0cu,0543 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 mwbwb=195=195（1+0.051+0.05）=205kg=205kg 水泥水泥 m

47、 mcbcb=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. 010120510. 3408100065. 270. 2s0g0s0s0g0mmmmm解得：解得：砂用量砂用量 m msbsb=535kg=535kg；碎石用量碎石用量 m mgbgb=1249kg=1249kg。修正后配合比：修正后配合比：m mcbcb：m msbsb：m mgbgb： m mwbwb =408 =408：535535：12491249：20520555（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+20

48、5+535+1249 = 2397kg/m408+205+535+1249 = 2397kg/m3 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 . 023972412239756 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

49、种材料的用量为： 水泥水泥 m m c c=408kg=408kg 砂砂 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574.4.3 4.4.3 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

50、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：式中：式中：m mw0w0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； adad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adad=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,w1 mmcwmmadw/,ad, c58 （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，工作性、水泥用量

51、不变，可以减少用水量，提高提高 混凝土强度混凝土强度 用水量、水泥用量不变，可用水量、水泥用量不变，可增大混凝土的流变性增大混凝土的流变性 工作性、强度不变，可工作性、强度不变，可节约水泥用量节约水泥用量讨论：讨论：59 （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：问题：砼强度越高，脆性越大，增加了砼的不安全因素。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，使高强砼在

52、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。4.5 4.5 水泥混凝土技术进展水泥混凝土技术进展60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：含义：高性能砼（高性能砼（High Performance ConcreteHigh Performance Concrete）（1 1）砼的使

53、用寿命要长（）砼的使用寿命要长（耐久性作为设计的主要指标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：措施：新型外加剂、超细矿物质掺合料。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）61应用：应用：高性能砼是近期砼技术发展的主要方向，为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世纪世纪6060年代就能较容易地制成年代就能较容易地制成

54、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

55、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。 62n 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

56、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

57、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。633.3.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

58、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 320208 81051053 3454515151151153 364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

59、土宜采用、级粉煤灰。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。654.4.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成的复合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。材料。纤维：纤维：玻璃纤维、矿棉纤维、钢纤维、碳纤维、和有

60、机纤维。玻璃纤维、矿棉纤维、钢纤维、碳纤维、和有机纤维。目的：目的：抑制砼裂缝、提高砼的抗拉、抗弯强度，增加韧性，降抑制砼裂缝、提高砼的抗拉、抗弯强度，增加韧性，降 低脆性。低脆性。应用：应用：机场道面、桥面、端面较薄的轻型结构和压力管道等。机场道面、桥面、端面较薄的轻型结构和压力管道等。66工程实实例分析现象现象原因分析原因分析树脂混凝土应用分析树脂混凝土应用分析 某有色冶金厂的铜电解槽，使用温度为某有色冶金厂的铜电解槽，使用温度为65 65 7070。槽内使用的主要介质为硫酸、铜离子、氯离。槽内使用的主要介质为硫酸、铜离子、氯离子和其他金属阳离子。原使用传统的铅板作防腐衬子和其他金属阳离子