第5章-混凝土和砂浆

1、广西工学院土木工程系一、一、 混凝土拌和物的性能混凝土拌和物的性能 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。新拌混凝土，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。第一节水泥混凝土的技术性质第一节水泥混凝土的技术性质广西工学院土木工程系混凝土搅拌机广西工学院土木工程系振动台广西工学院土木工程系抗压试模广西工学院土木工程系混凝土是由胶凝材料，水和粗细集料按适当比例配混凝土是由胶凝材料，水和粗细集料按适当比例配合、

2、拌制成拌和物，经一定时间硬化而成的合、拌制成拌和物，经一定时间硬化而成的人造石材人造石材。低强度混凝土低强度混凝土 2020MPaMPa中强度混凝土中强度混凝土 20 206060MPaMPa高强度混凝土高强度混凝土 6060MPaMPa按密度分按密度分按抗压强度标准值分按抗压强度标准值分（fcu,kfcu,k）重砼重砼 26002600kg/mkg/m3 3普通砼普通砼 1950 195025002500kg/mkg/m3 3轻砼轻砼 19501950kg/mkg/m3 3 广西工学院土木工程系v优点抗压强度高、耐久、耐火、维修费用低 ；原材料丰富、成本低；混凝土拌合物具有良好的可塑性； 混

3、凝土与钢筋粘结良好，一般不会锈蚀钢筋 。v缺点抗拉强度低（约为抗压强度的1/101/20）、变形性能差；导热系数大约为1.8W/（mK）；体积密度大（约为2400kg/m3左右）；硬化较缓慢。 广西工学院土木工程系广西工学院土木工程系广西工学院土木工程系一一 水泥砼的组成材料水泥砼的组成材料 1.1.品种品种五大品种水泥、特种水泥五大品种水泥、特种水泥 2. 2.强度等级强度等级原则：高对高，低对低原则：高对高，低对低 3. 3.用量用量混凝土配合比设计计算确定混凝土配合比设计计算确定第三节第三节 普通水泥砼的组成材普通水泥砼的组成材料料广西工学院土木工程系v品种的选择 配制普通混凝土的水泥品

4、种，应根据混凝土的工程特点或所处的环境条件，结合水泥性能，且考虑当地生产的水泥品种情况等，进行合理地选择。 v强度等级的选择原则上，配制高强度等级的混凝土，选择高强度等级的水泥；一般情况下，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.11.6倍；配制高强混凝土时，可选择水泥强度等级为混凝土强度等级的0.7-1.1倍左右。 (一一)水泥水泥广西工学院土木工程系 5.5.0.2 0.2 集料集料( (骨料骨料) ) 1.1.粗集料粗集料（1 1）强度）强度（2 2）坚固性）坚固性（3 3）级配）级配（4 4）最大粒径的选择）最大粒径的选择（5 5）表面特征和形状）表面特征和形状 （6 6）有害杂质的含量）有

5、害杂质的含量（7 7）碱活性检验）碱活性检验2.2.细集料细集料（1 1）级配和细度模数）级配和细度模数（2 2）有害杂质的含量）有害杂质的含量 1 1）含泥量和泥块含量）含泥量和泥块含量 2 2）云母含量）云母含量 3 3）轻物质含量）轻物质含量 4 4）有机质含量）有机质含量 5 5）硫化物和硫酸盐含量）硫化物和硫酸盐含量还还需要测定需要测定表观密度表观密度广西工学院土木工程系v定义 砂是指粒径在4.75mm以下的颗粒。 v分类按产源分按技术要求分v类 宜用于强度等级大于C60的混凝土；v类 用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；v类 宜用于强度等级小于C30的混凝土和

6、建筑砂浆。 砂天然砂人工砂机制砂混合砂河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂等（二）细集料（二）细集料广西工学院土木工程系表观密度、堆积密度及空隙率表观密度、堆积密度及空隙率表观密度表观密度s 2500kg/m3；松散堆积密度松散堆积密度so 1350kg/m3；空隙率空隙率P47%。广西工学院土木工程系1.颗粒级配颗粒级配（1）颗粒级配是指不同粒径颗粒搭配的比例情况。）颗粒级配是指不同粒径颗粒搭配的比例情况。（2）级配良好的砂，不同粒径颗粒搭配比例适当，）级配良好的砂，不同粒径颗粒搭配比例适当，其空隙率小，且总表面积小，可以节约水泥或改其空隙率小，且总表面积小，可以节约水泥或改善混凝土拌合物的和易性。

7、善混凝土拌合物的和易性。（3）颗粒级配采用筛分法确定，详见实验部分。）颗粒级配采用筛分法确定，详见实验部分。（4）颗粒级配的指标）颗粒级配的指标v级配区级配区 按按600m筛的累计筛余率的大小，可分为筛的累计筛余率的大小，可分为1区、区、2区、区、3区共三个级配区。详见下页表。区共三个级配区。详见下页表。v级配合格判定级配合格判定 砂的实际级配全部在任一级配区规定砂的实际级配全部在任一级配区规定范围内；除范围内；除4.75mm和和600m筛档外，可以略有超出，筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于但超出总量应小于5。 广西工学院土木工程系二、砂的技术质量要求方筛孔累计筛余率，1区2区3区9.5

8、0mm4.75mm2.36mm1.18mm600m300m150m010035565358571958010090010025050107041927010090010015025040168555100901）砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除4.75mm和600m筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于5。2）1区人工砂中150m筛孔的累计筛余可以放宽到10085，2区人工砂中150m筛孔的累计筛余可以放宽到10080，3区人工砂中150m筛孔的累计筛余可以放宽到10075。砂的颗粒级配区广西工学院土木工程系二、砂的技术质量要求二、砂的技术质量要求（5）级配的选择）级配的选择v宜优先选择

9、级配在宜优先选择级配在2区的砂；当采用区的砂；当采用1区砂时，应适当区砂时，应适当提高砂率；当采用提高砂率；当采用3区砂时，应适当减小砂率。区砂时，应适当减小砂率。规格规格v砂按细度模数大小分为粗砂、中砂按细度模数大小分为粗砂、中砂砂、细、细砂砂：粗砂：粗砂 Mx =3.73.1；中砂；中砂 Mx =3.02.3；细砂；细砂 Mx =2.21.6。v细度模数按下式计算：细度模数按下式计算：式中：式中：Mx细度模数；细度模数； A1、A2、A3、A4、A5、A6分别为分别为4.75mm、2.36mm、1.18mm、600m、300m、150m筛的筛的累计筛余百分率，。累计筛余百分率，。11654

10、32x1005)AAAAAAAM（广西工学院土木工程系3.有害物质含量有害物质含量 砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料等杂物，有害物质主要是云母、轻物质、有等杂物，有害物质主要是云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯化物等。见下表。机物、硫化物及硫酸盐、氯化物等。见下表。项项 目目指指 标标类类类类类类云母（云母（%)（质量计）质量计）1.02.02.0轻物质轻物质（%)（质量计质量计）1.01.01.0有机物有机物（比色法比色法）合格合格合格合格合格合格硫化物及硫酸盐硫化物及硫酸盐（SO3质量质量计计）0.50.50.5氯化物氯化物（氯离子质量计氯离子质量

11、计）0.010.020.06广西工学院土木工程系2.含泥量、泥块含量及石粉含量含泥量是指粒径小于0.075mm的颗粒含量；泥块含量是指粒径大于1.18mm，经水洗、手捏后小于600m的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量。具体指标见表。广西工学院土木工程系项 目指 标类类类含泥量（质量计，%）1.03.05.0泥块含量（质量计，%）01.02.0天然砂含泥量和泥块含量项 目指 标类类类亚甲蓝试验MB值1.40或合格石粉含量（%）3.05.07.0泥块含量（%）01.02.0MB值1.40或不合格石粉含量（%）1.03.05.0泥块含量（%）01.02.0人工砂石粉含量

12、和泥块含量广西工学院土木工程系1.1.拌和用水水质不纯最常见的危害拌和用水水质不纯最常见的危害 影响混凝土的和易性和凝结；影响混凝土的和易性和凝结； 有损于混凝土强度发展；有损于混凝土强度发展； 降低混凝土耐久性降低混凝土耐久性, ,加快钢筋腐蚀加快钢筋腐蚀, ,导致预应力钢筋脆断；导致预应力钢筋脆断； 使混凝土表面出现污斑等。使混凝土表面出现污斑等。2.2.为保证混凝土的质量和耐久性，必须使用合格水。为保证混凝土的质量和耐久性，必须使用合格水。水的分类：水的分类：饮用水、地表水、地下水、海水以及经适当处理饮用水、地表水、地下水、海水以及经适当处理 或处置后的工业废水。或处置后的工业废水。 要

13、求：要求：能饮用的水均能用于制备砼。能饮用的水均能用于制备砼。5.5.0.3 0.3 砼拌和用水砼拌和用水广西工学院土木工程系v定义定义 粒径大于粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料。的骨料称为粗骨料。v分类分类按产源分：卵石和碎石按产源分：卵石和碎石按技术要求分：按技术要求分：v类类 宜用于强度等级大于宜用于强度等级大于C60的混凝土；的混凝土；v类类 用于强度等级为用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；其他要求的混凝土；v类类 宜用于强度等级小于宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂的混凝土和建筑砂浆。浆。(三三) 粗集料粗集料广西工学院土木工程系1.强

14、度采用岩石抗压强度和压碎指标两种检验：v岩石抗压强度是将母岩制成50mm50mm50mm立方体试件，在水饱和状态下测定其极限抗压强度值。v压碎指标是将一定质量风干状态下9.5019.0mm的颗粒装入标准圆模内，在压力机上按1kN/s速度均匀加荷至200kN并稳定，卸荷后用2.36mm的筛筛除被压碎的细粉，称出筛余量。按下式计算： 式中：Qc压碎指标值 ； G1试样的质量 ，g； G2压碎后的筛余量，g。%100121cGGGQ 广西工学院土木工程系项 目指 标类类类有机物合格合格合格硫化物及硫酸盐（%） （SO3质量计）0.51.01.02.有害物质含量 卵石、碎石中不应混有草根、树叶、树枝、

15、塑料、煤块和炉渣等杂物。见下表。广西工学院土木工程系3.颗粒级配为减少空隙率，改善混凝土拌合物和易性及提高混凝土的强度，粗骨料也要求有良好的颗粒级配。粗骨料的颗粒级配有连续级配与间断级配两种。v连续级配是石子由小到大连续分级；v间断级配是指用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配，中间为不连续的级配，由于易产生离析，应用较少。广西工学院土木工程系7.最大粒径粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒级的最大粒径。从结构上考虑 v根据规定，混凝土用粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小净间距的3/4；对混凝土实心板，不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。从施工上考虑 v

16、对泵送混凝土，粗骨料最大粒径与输送管内径之比碎石不宜大于1：3，卵石不宜大于1：2.5，高层建筑宜在1：31：4，超高层建筑宜在1：41：5。从经济上考虑 v当最大粒径小于80mm时，水泥用量随最大粒径减小而增加， 当大于150mm后，节约水泥的效果却不明显。广西工学院土木工程系4.针片状颗粒含量针状颗粒是指颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者；片状颗粒是指颗粒厚度小于平均粒径0.4倍者。针片状颗粒不仅本身容易折断，而且会增加骨料的空隙率，使拌合物和易性变差，强度降低。见表。项 目指 标类类类针、片状颗粒（%）（质量计）51525碎石、卵石针片状颗粒含量广西工学院土木工程系(四)、拌

17、合用水的技术质量要求v混凝土拌合和养护用水按水源不同分为饮用水、地表水、地下水和经适当处理的工业用水。v拌制和养护混凝土宜采用饮用水，当采用其它来源水时，应符合混凝土拌合用水标准（JGJ631989）的规定。广西工学院土木工程系 1.1.外加剂的定义外加剂的定义 在拌制砼过程中掺入能改善砼性能的物质，一般掺量在拌制砼过程中掺入能改善砼性能的物质，一般掺量 不大于水泥质量的不大于水泥质量的5%5%。（砼第五组分）（砼第五组分） 2.2.功能功能: : （1 1）改善流变性能）改善流变性能（减水剂、引气剂、泵送剂、保水剂、灌浆剂等）（减水剂、引气剂、泵送剂、保水剂、灌浆剂等） （2 2）调节凝结时

18、间）调节凝结时间 硬化性能硬化性能（缓凝剂、早强剂、速凝剂等缓凝剂、早强剂、速凝剂等） （3 3）改善耐久性）改善耐久性（引气剂、阻锈剂、防水剂等引气剂、阻锈剂、防水剂等） （4 4）改善其他性能）改善其他性能（加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、碱加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、碱- -集料反应集料反应 抑制剂等抑制剂等） 3.3.掺加方法：掺加方法：先掺法、后掺法、同掺法。先掺法、后掺法、同掺法。5.1.4 5.1.4 砼外加剂砼外加剂广西工学院土木工程系 4.4.常用外加剂常用外加剂 （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、水泥用量不变工作性、水泥用量不变, ,

19、可以减少用水量可以减少用水量, ,提高混凝土强度提高混凝土强度 用水量、水泥用量不变用水量、水泥用量不变, ,可增大混凝土的流变性可增大混凝土的流变性 工作性、强度不变工作性、强度不变, ,可节约水泥用量可节约水泥用量广西工学院土木工程系 2 2）减水剂的种类）减水剂的种类 木质素磺酸盐类木质素磺酸盐类 聚烷基芳族磺酸盐类聚烷基芳族磺酸盐类 三氯氰氨胶甲醛树脂磺酸盐类三氯氰氨胶甲醛树脂磺酸盐类 3 3）注意）注意 掺量为水泥量的掺量为水泥量的0.5%0.5%1.0%1.0%，减水率为，减水率为10%10%27%27%； 28 28d d强度提高强度提高30%30%50%50%； 当水泥用量相同

20、和强度相近时，可使塑性混凝土的坍落度增加当水泥用量相同和强度相近时，可使塑性混凝土的坍落度增加 150 150mmmm以上。以上。 适用于蒸养混凝土、高强混凝主、早强混凝土及流态混凝土。适用于蒸养混凝土、高强混凝主、早强混凝土及流态混凝土。广西工学院土木工程系 1 1）机理：）机理：引气剂为憎水性表面活性物质，能降低水泥引气剂为憎水性表面活性物质，能降低水泥- -水水- -空气的界面能，空气的界面能， 而且由于它的定向排列，形成单分子吸附膜提高泡膜的强度，并而且由于它的定向排列，形成单分子吸附膜提高泡膜的强度，并 使气泡排开水分而吸着固相粒子表面，因而能使搅拌过程混进的使气泡排开水分而吸着固相

21、粒子表面，因而能使搅拌过程混进的 空气形成微小而稳定的气泡、均匀分布于混凝土中。空气形成微小而稳定的气泡、均匀分布于混凝土中。2 2）常用种类：）常用种类：有松香热聚物、烷基磺酸钠和烷基苯碳酸钠等阴离子表面活有松香热聚物、烷基磺酸钠和烷基苯碳酸钠等阴离子表面活 性剂。性剂。3 3）适宜掺加量：）适宜掺加量：为水泥用量的为水泥用量的0.005%0.005%0.01%,0.01%,混凝土中含气量为混凝土中含气量为3%3%6%6%4 4）作用：）作用：由于气泡的存在，可改善新拌混凝土的和易性；减少泌水和离析由于气泡的存在，可改善新拌混凝土的和易性；减少泌水和离析 对硬化后的混凝土，由于气泡彼此隔离，

22、切断毛细孔通道，使对硬化后的混凝土，由于气泡彼此隔离，切断毛细孔通道，使 水分不易渗入。又可缓冲其结冰膨胀的作用，因而提高混凝土水分不易渗入。又可缓冲其结冰膨胀的作用，因而提高混凝土 的抗冻性、抗渗性和抗蚀性。的抗冻性、抗渗性和抗蚀性。5 5）缺点：）缺点：由于气泡的存在，混凝土强度有些降低。由于气泡的存在，混凝土强度有些降低。（2 2）引气剂）引气剂广西工学院土木工程系 1 1）机理）机理 早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂。早强剂对水泥中的硅酸早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂。早强剂对水泥中的硅酸三钙和硅酸二钙等矿物的水有催化作用，能加速水泥的水化和硬化，而具有三钙和硅酸二钙等矿

23、物的水有催化作用，能加速水泥的水化和硬化，而具有早强的作用。早强的作用。2 2）种类）种类 通常采用复合早强剂，可以获得更为有效的早强作用。通常采用复合早强剂，可以获得更为有效的早强作用。 常用的早强剂有三类：无机盐类、有机盐类和有机复合早强剂。常用的早强剂有三类：无机盐类、有机盐类和有机复合早强剂。3 3）作用）作用 掺加三乙醇胺复合早强剂能提高砼的早期强度（掺加三乙醇胺复合早强剂能提高砼的早期强度（2 2d d强度）强度）40%40%以上，使以上，使砼达到砼达到2828d d强度的养护时间缩短强度的养护时间缩短1/21/2。常用于混凝土快速低温施工。常用于混凝土快速低温施工。（3 3）早强

24、剂）早强剂广西工学院土木工程系 1 1）机理）机理 缓凝剂是能延缓混凝土的凝结时间，对混凝土后期物理力学性能无缓凝剂是能延缓混凝土的凝结时间，对混凝土后期物理力学性能无 不利影响的外加剂。缓凝剂能延缓水泥凝结时间，是因为在水泥及其水不利影响的外加剂。缓凝剂能延缓水泥凝结时间，是因为在水泥及其水 化物表面上的吸附作用，或与水泥反应生成不溶层而达到缓凝的效果。化物表面上的吸附作用，或与水泥反应生成不溶层而达到缓凝的效果。 2 2）常用缓凝剂的种类）常用缓凝剂的种类 羟基羧酸盐羟基羧酸盐 如酒石酸、酒石酸甲纳、柠檬酸、水杨酸等。如酒石酸、酒石酸甲纳、柠檬酸、水杨酸等。 多羟基碳水化合物多羟基碳水化合

25、物 如糖蜜、含氧有机酸、多元醇等。如糖蜜、含氧有机酸、多元醇等。 无机化合物无机化合物 如如NaNa3 3POPO4 4、NaNa2 2B B4 4O O7 7、NaNa2 2SOSO4 4等。等。3 3）应用）应用 缓凝剂用于桥梁大体积混凝土工程，可延缓混凝土的凝结时间，缓凝剂用于桥梁大体积混凝土工程，可延缓混凝土的凝结时间， 保持工作性，延长放热时间，消除或减少裂缝，保证结构整体性。保持工作性，延长放热时间，消除或减少裂缝，保证结构整体性。（4 4） 缓凝剂缓凝剂广西工学院土木工程系 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（拌合、运和易性是指混凝土拌合物易于施

26、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。( (一一) )、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二二 混凝土的技术性质混凝土的技术性质广西工学院土木工程系一、和易性（工作性）的概念 混凝土拌合物便于施工操作，能够达到混凝土拌合物便于施工操作，能够达到结构均匀、成型密实的性能。和易性主要包结构均匀、成型密实的性能。和易性主要包括流动性、粘聚性和保水性：括流动

27、性、粘聚性和保水性：和易性和易性粘聚性粘聚性保水性保水性流动性流动性易达结构均匀易成型密实好好在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并且均匀密实地填满模板的性能。各组成材料之间具有一定的内聚力，在运输和浇注过程中不致产生离析和分层现象的性质。具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致发生泌水现象的性质。保证混凝土硬化后的质量广西工学院土木工程系 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易性的测目前，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，通常采用测定拌合物的流动性，定方法。在工地和试验室，通常采用测定拌合物的流动性，并辅以直

28、观经验评定粘聚性和保水性三方面结合的方法。并辅以直观经验评定粘聚性和保水性三方面结合的方法。 主要的试验方法有：主要的试验方法有：v（）坍落度与坍落扩展度法（）坍落度与坍落扩展度法v（）维勃稠度法（）维勃稠度法广西工学院土木工程系二、和易性的评定v定量测定拌合物的流动性、辅以直观经验评定粘聚性和保水性。 1.坍落度法测定混凝土拌合物在自重作用下产生的变形值坍落度（单位mm）。适用范围：v集料最大粒径不大于40mm；v坍落度值不小于10mm的低塑性混凝土、塑性混凝土。 广西工学院土木工程系v如图，混凝土拌和物分三层如图，混凝土拌和物分三层装入坍落度筒；装入坍落度筒；v坍落度：坍落度：筒高与坍落后

29、试体筒高与坍落后试体 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。v全面地评价混凝土拌和物的全面地评价混凝土拌和物的工作性。工作性。（1 1）坍落度）坍落度 广西工学院土木工程系广西工学院土木工程系图图5-2混合料分层现象示意图混合料分层现象示意图广西工学院土木工程系 1.1.当混凝土拌和物的坍落度大于当混凝土拌和物的坍落度大于220220mmmm时时 用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径，在二者之差小于和最小直径，在二者之差小于5050mmmm的条件下

30、，的条件下，用其算术平均值作为用其算术平均值作为坍落扩展度值坍落扩展度值；否则，此；否则，此次试验无效。次试验无效。 2. 2.适用于骨料最大粒径不大于适用于骨料最大粒径不大于4040mmmm、坍落度不坍落度不小于小于1010mmmm的混凝土。的混凝土。注意注意：广西工学院土木工程系二、和易性的评定2.维勃稠度法 测定使拌合物密实所需要的时间，s。适用范围粗骨料最大粒径不大于40mm；坍落度小于10mm，维勃稠度在5s30s之间的干硬性混凝土。 广西工学院土木工程系广西工学院土木工程系（2 2）维勃稠度试验）维勃稠度试验v如图，将新拌混凝土装入坍落如图，将新拌混凝土装入坍落度筒内后再拔去坍落度

31、筒，并度筒内后再拔去坍落度筒，并在新拌混凝土顶上置一透明圆在新拌混凝土顶上置一透明圆盘。开动振动台并记录时间。盘。开动振动台并记录时间。v维勃稠度值：维勃稠度值：从开始振动至透从开始振动至透明圆盘底面被水泥浆布满瞬间明圆盘底面被水泥浆布满瞬间止，所经历的时间。止，所经历的时间。v单位：以单位：以s s计，计，( ( 精确至精确至1 1s )s )v注意：适用于骨料注意：适用于骨料D D不大于不大于4040mmmm，维勃稠度在维勃稠度在5 53030s s之间。之间。广西工学院土木工程系123广西工学院土木工程系3.3.影响和易性的因素影响和易性的因素（1 1）水泥浆的数量（单位用水量）水泥浆的

32、数量（单位用水量）（2 2）水泥浆的稠度（水灰比）水泥浆的稠度（水灰比）（3 3）砂率）砂率（4 4）水泥品种及细度）水泥品种及细度（5 5）集料的性质）集料的性质（6 6）外加剂）外加剂（7 7）时间和温度（）时间和温度（外因外因）GSSSp广西工学院土木工程系图图3-4-1 砂率与坍落度的关系曲线砂率与坍落度的关系曲线 图图3-4-2 水泥用量与砂率的关系水泥用量与砂率的关系最优砂率最优砂率在相同水泥量下，混合料工作性最好的砂率在相同水泥量下，混合料工作性最好的砂率满足工作性要求条件下，水泥浆用量最小的砂率满足工作性要求条件下，水泥浆用量最小的砂率广西工学院土木工程系改善和易性的措施改善和

33、易性的措施v采用合理砂率；采用合理砂率；v改善砂石的级配；改善砂石的级配；v掺外加剂或掺合料；掺外加剂或掺合料；v根据环境条件，注意坍落根据环境条件，注意坍落度的现场控制；度的现场控制；v在水灰比不变的条件下，在水灰比不变的条件下，适当增加水泥浆的用量，适当增加水泥浆的用量，可增大拌合物的流动性；可增大拌合物的流动性；v在砂率不变的条件下，在砂率不变的条件下，适当增加砂石的用量，适当增加砂石的用量，可减小拌合物的流动性。可减小拌合物的流动性。掺外加剂掺外加剂的混凝土的混凝土广西工学院土木工程系 混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施工条件、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法等来确定。 见下表。结 构

34、 种 类坍落度，mm基础或地面等的垫层，无配筋的大体积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构1030板、梁和大型及中型截面的柱子等3050配筋密列的结构（如薄壁、斗仓、筒仓、细柱等）5070配筋特密的结构70904 和易性的选择和易性的选择广西工学院土木工程系混凝土按坍落度的分类混凝土按坍落度的分类v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； 3.3.塑性混凝土：塑性混凝土： 坍落度为坍落度为10

35、109090mmmm； 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。广西工学院土木工程系( (二二) ) 硬化后混凝土的性能硬化后混凝土的性能1 1 混凝土的强度混凝土的强度 1.1.混凝土立方体抗压强度和强度等级混凝土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的正立方体试的正立方体试件，在标准养护条件（温度士件，在标准养护条件（温度士2 2，相对湿度，相对湿度9595以上）以上）下，养护至下，养护至2828龄期，按照标准的测定方法测定其抗压强度龄期，按

36、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。值，称为混凝土立方体抗压强度。AFfcu/广西工学院土木工程系图图5-9正态分布曲线正态分布曲线平均值平均值 标准差标准差变异系数变异系数Cvnifinf11f广西工学院土木工程系 （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,kcu,k） 立方体抗压强度只是一组混凝土试件抗压强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度的算术平均值，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概念。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

37、的立方体抗压法确定，具有不低于保证率的立方体抗压强度。强度。645. 1, fkfcu广西工学院土木工程系 （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“立方体抗压强立方体抗压强度标准值度标准值”来确定的。来确定的。 如：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,kcu,k=30MPa=30MPa。我国现行我国现行GB50010-2002GB50010-2002混凝土混凝土结构设计规范规定结构设计规范规定, ,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、C20C

38、20、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。广西工学院土木工程系 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。广西工学院土木工程

39、系一、混凝土的强度2.轴心抗压强度采用150mm150mm300mm的棱柱体试件。在立方体抗压强度为055MPa范围内fcp=（0.70.8）fcu 。在结构设计计算时，一般取fcp0.67fcu。 非标准尺寸的棱柱体试件的截面尺寸为100mm100mm和200mm200mm，测得的抗压强度值应分别乘以换算系数0.95和1.05。FF广西工学院土木工程系3.3.混凝土抗折强度混凝土抗折强度( ( f fcfcf ) ) 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

40、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 fcfcf ）。）。 计算公式：计算公式：2bhFLfcf广西工学院土木工程系4.4.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，采用标准试件立方体，按规定的劈裂抗拉试立方体，按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为劈裂抗拉强度，简验装置测得的强度为劈裂抗拉强度，简称劈拉强度称劈拉强度f ftsts AFAFf637. 02t

41、s广西工学院土木工程系一、混凝土的强度4. 劈裂抗拉强度式中：fts劈裂抗拉强度，MPa； P破坏荷载，N； A试件劈裂面积，mm2。 劈裂抗拉强度较低，一般为抗压强度的1/101/20。 APAPf637. 02ts拉应力压应力PP广西工学院土木工程系 1.1.原材料的因素原材料的因素 （1 1）水泥强度）水泥强度 （2 2）水灰比）水灰比 2 2 影响混凝土强度的因素影响混凝土强度的因素bceaWCffcu,28（3 3）集料的种类、质量和数量）集料的种类、质量和数量（4 4）外加剂和掺和料）外加剂和掺和料碎石：碎石：a a=0.46=0.46，b b=0.07=0.07卵石：卵石：a a

42、=0.48=0.48，b b=0.33=0.33广西工学院土木工程系 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）养护条件 （3 3）龄期）龄期广西工学院土木工程系 3.3.试验因素试验因素 （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）加荷速度（5 5）支承条件）支承条件（6 6）加载方式）加载方式广西工学院土木工程系4 4、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

43、）弹性模量 （3 3）徐变）徐变广西工学院土木工程系四、 混凝土的耐久性混凝土的耐久性0.0.混凝土的抗渗性混凝土的抗渗性 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。1.1.混凝土的抗冻性混凝土的抗冻性 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。2.2.混凝土的耐磨性混凝土的耐磨性-指混凝土抵抗表层损伤的能力指混凝土抵抗表层损伤的能力广西工学院土木工程系 3.3.碱集料反应碱集料反应 是指混凝土中所含的碱（是指混凝土中所含的碱（NaNa2 2O O或

44、或K K2 2O O）与骨料的活性成分（活性与骨料的活性成分（活性SiOSiO2 2），），在混凝土硬化后潮湿条件下逐渐发生化在混凝土硬化后潮湿条件下逐渐发生化学反应，反应生成复杂的碱学反应，反应生成复杂的碱硅酸凝，硅酸凝，这种凝胶吸水膨胀，导致混凝土开裂的这种凝胶吸水膨胀，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。广西工学院土木工程系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。的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水。5.5.抗侵蚀性抗侵蚀性 指混凝土在含有侵蚀性介质环境指混凝土在含有侵蚀性

45、介质环境中遭受到化学侵蚀、物理作用不破坏的中遭受到化学侵蚀、物理作用不破坏的能力。能力。广西工学院土木工程系 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广西工学院土木工程系三三 混凝土的配合比设计和质量控混凝土的配合比设计和质量控一、一、 混凝土的基本要求与质量控制混凝土的基本要求与质

46、量控制 1. 1. 混凝土的基本要求混凝土的基本要求 2. 2. 混凝土的质量控制混凝土的质量控制 3. 3. 混凝土生产质量水平判定混凝土生产质量水平判定广西工学院土木工程系第二节第二节 普通水泥砼的组成设计普通水泥砼的组成设计砼的性能存很大程度上取决于组成材料的性质，砼的性能存很大程度上取决于组成材料的性质，因此必须对所用材料进行选择，各组成材料需满足一因此必须对所用材料进行选择，各组成材料需满足一定的技术要求。定的技术要求。一、组成材料一、组成材料（一）水泥：水泥是砼的胶结材料（一）水泥：水泥是砼的胶结材料（1）品种：根据砼工程的特点、环境因素、施工条件）品种：根据砼工程的特点、环境因素

47、、施工条件与气候选用类型，常用五种水泥的技术特点与气候选用类型，常用五种水泥的技术特点（2）强度的选择）强度的选择选用水泥的强度应于要求配制的砼强度等级相适应。选用水泥的强度应于要求配制的砼强度等级相适应。水泥强度过高，则水泥量过少影响砼的和易性与耐久水泥强度过高，则水泥量过少影响砼的和易性与耐久性，标号过低，则水泥用量较多。性，标号过低，则水泥用量较多。一般配制一般砼时，水泥强度为砼抗压强度的一般配制一般砼时，水泥强度为砼抗压强度的1.52倍，配制高强度砼时，为砼抗压强度的倍，配制高强度砼时，为砼抗压强度的0.91.5倍。水倍。水泥砼路面用水泥的标号与品种选择，应根据路面的交泥砼路面用水泥的

48、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，。通等级所要求的设计抗折强度来确定，。广西工学院土木工程系（2）粗集料（）粗集料（coarse aggregate）1.强度：强度：为保证砼强度，要求碎石具备它的强度。为保证砼强度，要求碎石具备它的强度。工程中用压碎指标值控制岩石的抗压强度。碎工程中用压碎指标值控制岩石的抗压强度。碎石和卵石要求的压碎指标值，由砼强度确定。石和卵石要求的压碎指标值，由砼强度确定。岩石抗压强度与砼等级之比不应小于岩石抗压强度与砼等级之比不应小于1.5。2坚固性（坚固性（soundlass）为保证砼的耐久性，粗集料应有足够的坚为保证砼的耐久性，粗集料应

49、有足够的坚固性，以抵抗冻融和自然因素的风化作用。固性，以抵抗冻融和自然因素的风化作用。3级配（级配（gradation）为获得密实高强砼，并节约水泥，要求粗为获得密实高强砼，并节约水泥，要求粗细集料组成的矿质混合料要有良好的级配。细集料组成的矿质混合料要有良好的级配。广西工学院土木工程系4最大粒径的选择最大粒径的选择粗集料中公称粒级的上限称为该粗级的最大粗集料中公称粒级的上限称为该粗级的最大粒径。粒径。通常在结构截面允许条件下，尽量增大最通常在结构截面允许条件下，尽量增大最大粒径，以节约水泥。大粒径，以节约水泥。5表面特征和形状表面特征和形状表面粗且棱角多碎石与卵石相比较，碎石配表面粗且棱角多

50、碎石与卵石相比较，碎石配制成的砼，对水泥石的粘附性好，故具有较高的制成的砼，对水泥石的粘附性好，故具有较高的强度，但卵石配制的新拌砼具有较好的和易性。强度，但卵石配制的新拌砼具有较好的和易性。6含泥量和泥块含量含泥量和泥块含量7有害杂质含量有害杂质含量8碱活性检验碱活性检验广西工学院土木工程系（3）细集料）细集料1级配和细度模数级配和细度模数（1）级配（）级配（gradation）砼用砂需有高的密度和小的比面，才能保砼用砂需有高的密度和小的比面，才能保证工作性能与强度，耐久性的保证，同时证工作性能与强度，耐久性的保证，同时也能降低水泥用量。也能降低水泥用量。2有害杂志的含量有害杂志的含量含泥量

51、与泥块含量；云母含量；轻物质含含泥量与泥块含量；云母含量；轻物质含量；有机质含量；硫化物含量。量；有机质含量；硫化物含量。广西工学院土木工程系v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。v混凝土配合比的表示方法混凝土配合比的表示方法: : （1 1）相对用量表示法）相对用量表示法 （2 2）绝对用量表示法）绝对用量表示法二二 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 . 1:1:1000cw

52、ocgocsommmmmm180kg:1240kg:620kg:330kg:wogosocommmm广西工学院土木工程系v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）满足结构设计的强度等级要求；）满足结构设计的强度等级要求；（2 2）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；（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。广西工学院土木工程系1.配合比设计指标（1）混凝土拌合物和易性的选择表5-

53、14（2）混凝土配制强度（3）混凝土的耐久性645. 10kcucuff，广西工学院土木工程系v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：配合比设计的三参数：水灰比、单位用水量、砂率。水灰比、单位用水量、砂率。v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 砂率砂率广西工学院土木工程系三个步骤三个步骤 混凝土配合比设计混凝土配合比设计

54、1.1.初步配合比设计初步配合比设计2.2.实验室配合比设计实验室配合比设计3.3.施工配合比设计施工配合比设计广西工学院土木工程系v混凝土的配合比是指混凝土各组成材料用量之比。主要有“质量比”和“体积比”两种表示方法。工程中常用“质量比”表示。v质量配合比的表示方法（1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。例如水泥mc295kg，砂ms648kg，石子mg1330kg，水mw165kg。（2）以各组成材料用量之比表示。例如上例也可表示为：mc：ms：mg1：2.20：4.51，mw/mc0.56。广西工学院土木工程系三、配合比设计的要求v满足结构设计的强度等级要求； v满足混凝土施工所

55、要求的和易性；v满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；v符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。广西工学院土木工程系v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。v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2. 2. 混凝土初步配合比设计计算混凝土初步配

56、合比设计计算广西工学院土木工程系（1 1）确定试配强度（）确定试配强度（f fcu,0cu,0）645. 10kcucuff，强度等级C20C20C35C35标准差，MPa4.05.06.0混凝土强度标准差 广西工学院土木工程系cebacuceafffCW0,（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碎石：碎石：a a=0.46=0.46，b b=0.07=0.07卵石：卵石：a a=0.48=0.48，b b=0.33=0.33广西工学院土木工程系 （3 3）选定单位用水量（）选定单位用水量（w0w0）拌合物稠度卵石最大粒径 ()碎石最大粒径 ()项目指标1020

57、31.540162031.540 坍落度()1030190170160150200185175165 3050200180170160210195185175 5070210190180170220205195185 7090215195185175230215205195 注：注： 本表用水量系采用中砂时的本表用水量系采用中砂时的平均取值平均取值，采用细砂时，采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加每立方米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。5-18广西工学院土木工程系拌合

58、物稠度拌合物稠度卵石最大粒径，卵石最大粒径，mm碎石最大粒径，碎石最大粒径，mm项目项目指标指标102040162040维勃稠度，维勃稠度，s16201751601451801701551115180165150185175160510185170155190180165干硬性混凝土的单位用水量，干硬性混凝土的单位用水量，kg 广西工学院土木工程系（2）水灰比小于）水灰比小于0.40的混凝土以及采用特的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土单位用水量应通过试殊成型工艺的混凝土单位用水量应通过试验确定。验确定。（3）掺外加剂时混凝土的单位用水量可）掺外加剂时混凝土的单位用水量可按下式计算：按下式计算

59、： mwamw0（1）式中：式中： mwa掺外加剂时混凝土掺外加剂时混凝土的单位用水量，的单位用水量，kg； mw0未掺外加剂时混未掺外加剂时混凝土的单位用水量，凝土的单位用水量，kg； 外加剂的减水率，应外加剂的减水率，应经试验确定。经试验确定。广西工学院土木工程系（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广西工学院土木工程系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

60、 ()1020401620400.402632253124303035293427320.503035293428333338323730350.603338323731363641354033380.70364135403439394438433641 广西工学院土木工程系（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： c0c0g0g0s0s0w0w0 cpcp%10000sgsosmmm广西工学院土木工程系式中：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