水泥混凝土和砂浆

水泥混凝土和砂浆第一页，共十四页，2022年，8月28日④水灰比：决定水泥浆稠度

⑤砂率：βs＝So/(So+Go)×100So－砂质量；Go－石质量

βs变化，导致集料、空隙率、集料总表面积变化。

⑥外加剂：2）环境条件的影响（外因）温度↑，坍落度↓湿度↑，坍落度↑风速↑，坍落度↓时间↑，坍落度↓4.改善措施①调节混凝土材料的组成；②参加各种外加剂；③提高振捣机械的效能。5.工作性选择依据结构物断面尺寸、钢筋配置疏密。振捣机械类型和施工方法道路上的混凝土要求坍落度为10～25mm，维勃稠度为10～30s（二）硬化混凝土的力学性质1.强度①立方体强度：fcu

fcu＝F/A②立方体抗压强度，标准值fcu,k③强度等级：用符号“C”和“立方体抗压强度标准值”两项表示如“C30”表示fcu,k＝30MPa

现行规定有12个强度等级第二页，共十四页，2022年，8月28日④轴心抗压强度fcp

采用标准棱柱体150×150×300(mm3)作为标准试件

fcp＝F/A

⑤劈裂抗拉强度fts

采用150×150×150(mm3)立方体作为标准试件

fts＝2F/(πA)＝0.637

F/A

⑥抗弯拉强度fcf

采用150×150×550(mm3)梁形试件作为标准试件，养护28天，三分点加载方式

fcf＝FL/(bh2)

单点加载：fcf＝0.85FL/(bh2)

2.影响强度因素1）材料组成（1）水泥混凝土强度fc＝Afce(C/W－B)fce－水泥实际强度；C/W－灰水比；A,B－试验常数（2）集料（3）浆集比2）养护条件对混凝土强度的影响（1）湿度（2）温度（3）龄期3）试验条件对混凝土强度的影响形状、尺寸、支承条件、加荷方式3.提高混凝土强度的措施1）选用高强水泥和早强型水泥2）采用低水灰比和浆集比第三页，共十四页，2022年，8月28日3）掺外加剂，如减水剂，水用量减少，同时水泥用量减少。

4）湿热处理

蒸汽养护（预养1～3小时，90％湿度，60℃以上温度）和蒸压养护（8～10小时，≥8个大气压，175℃以上温度）

5）采用机械搅拌和振捣4.变形（1）弹性变形弹性模量E＝σ/ε（2）收缩变形－因物理、化学作用所产生的体积缩小的总称。（3）徐变－随时间增加而变形，即粘性变形（4）温度变形5.耐久性（1）抗冻性（快速冻融法）

100×100×400mm，－17℃～5℃，2h～4h，300次相对动弹模量下降60％，质量损失达5％①混凝土相对动弹模量PP＝fn2/f02×100②质量损失率抗冻标号③耐久性系数

Kn=Pn/300（2）耐磨性－磨耗量（3）碱集料反应（AAR）条件：碱＋碱活性集料＋水类型：碱－硅反应、碱－碳酸盐反应工程上，控制混凝土耐久性指标有两个：最大水灰比[W/C]max和最小水泥用量[C]min

第四页，共十四页，2022年，8月28日二、普通混凝土的组成1.水泥：品种、标号一般混凝土：R水泥＝(1.5~2)R混凝土高标号混凝土：R水泥＝(0.9~1.5)R混凝土2.细集料：①级配和细度模数（μf＝1.6～3.7）；②有害杂质：含泥量﹤2％；云母﹤2％；轻物质≤1％；有机质；硫化物（会与水化铝酸钙反应，体积增加）③含水率和湿胀3.粗集料（1）强度：用岩石抗压强度R岩石＝1.5R混凝土和压碎值表示（2）坚固性（3）级配：连续级配与间断级配（4）最大粒径：不能大于1/4截面尺寸；不能大于3/4钢筋最小净距；不能大于1/2板厚（5）表面特征和形状：近似于立方体者为佳，针状和片状≤15％（6）含泥量（7）有害杂质（8）碱活性集料：碱＋碱活性集料＋水4.水：饮用水、地表水、地下水、海水（素混凝土）、适当处理的工业废水第五页，共十四页，2022年，8月28日三、普通水泥混凝土的组成设计

（一）内容：选料、配料

1.配比表示方法

（1）单位用量表示法：每1m3混凝土中各种材料的用量表示，如C:S:G:W=300:700:1440:170(Kg/m3)

（2）相对用量表示法：水泥质量为1，按C:S:G,W/C2.基本要求满足设计强度、工作性、耐久性及经济性。3.三参数：①W/C；②砂率；③单位用水量4.设计步骤①计算“初步配合比”mco:mso:mGo:mwo②提出“基准配合比”mca:msa:mGa:mwa③确定“试验室配合比”mcb:msb:mGb:mwb④换算成“施工配合比”C:S:G,W/C（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）1.初步配合比计算1）试算试配强度fcu,o＝fcu,k＋σott－保证率系数（根据工程重要性确定）保证率P＝95％，t＝1.645；P＝85％，t＝1.04；P＝50％，t＝02）计算水灰比W/C∵fcu,o

＝Afce(C/W－B)∴W/C＝Afce/(fcu,o

+ABfce)

按耐久性校正，[W/C]max,若W/C≤[W/C]max，则合格。3）选定单位用水量mwo（查表）第六页，共十四页，2022年，8月28日4）计算单位水泥用量mco

mco＝mwo/(W/C)

按耐久性校正[Co]min，若mco≥[Co]min，则合格。

5）选定砂率βs（查表）

6）计算粗细集料的用量

①质量法（假定表观密度法）：列方程组mco＋mwo＋mso＋mGo＝ρcp；βs＝mso/(mso+mGo)×100

②体积法（绝对体积法）：mco/ρc+mwo/ρw+mso/ρs′+mGo/ρG′+10α=1000；βs＝mso/(mso+mGo)×1002.试拌调整，计算基准配合比检验工作性，调整时必须保证W/C不变，同时增加或减少水泥浆用量

mca:msa:mGa:mwa

3.检验强度，确定试验室配比4.施工配合比换算

mc＝mcb′ms＝msb′(1+a%)mG＝mGb′(1+b%)mw=mwb′－（msb′a%＋mGb′b%）【习题】以抗压强度为设计指标的混凝土配合比设计设计要求：某桥梁工程桥台用钢筋混凝土（受冰雪影响），混凝土设计强度等级C30，要求强度保证率为95％，其强度标准差计算值为3.0MPa。混凝土由机械搅拌、振捣，施工要求坍落度为30～50mm。试确定该混凝土的设计配合比及施工配合比。组成材料：普通硅酸盐水泥425＃（实测28天的抗压强度为48.0MPa），密度ρc＝3.1g/cm3;中砂：表观密度ρs＝2.65g/cm3，施工现场砂含水率为3％；碎石：5～40mm，表观密度ρg＝2.70g/cm3，施工现场碎石含水率为1％；水：用自来水。附：1）工作性检验时，测得坍落度为20mm，因此增加水泥浆用量3％；

2）强度检验时。三个水灰比对应的28天抗压强度实测结果分别为43.5、37.1、32.0。

3）强度检验调整配比后，混凝土拌和物的实测表观密度ρc,t为2468Kg/m3。第七页，共十四页，2022年，8月28日（三）路面水泥混凝土配合比设计方法（以抗弯拉为设计指标）

要求：工作性、抗弯拉强度、耐久性（耐磨性）、经济性。

1.确定初步配合比

①试配强度fcf,o＝K·fcu,kK－施工水平系数

②计算水灰比

碎石混凝土：C/W＝（fcf,o＋1.0079＋0.3485fcef）/1.5684

卵石混凝土：C/W＝（fcf,o＋1.5492－0.4565fcef）/1.2684

③计算单位用水量mwo

④计算单位水泥用量mco

⑤计算砂、石集料用量

⑥确定“初步配合比”四、普通混凝土的质量控制（一）强度早期推定

f28,d＝a+bf4h（二）混凝土强度评定方法①统计方法（已知标准差）满足：mf,cu≥fcu,k＋0.7σo及fcu,min≥fcu,k－0.7σoR＞C20混凝土：fcu,min≥0.9fcu,k

R＜C20混凝土：fcu,min≥0.85fcu,k②统计方法（未知标准差方法）

mf,cu－λ1Sfcu≥0.9fcu,kfcu,min≥λ2fcu,k③非统计方法

mf,cu≥1.15fcu,kfcu,min≥0.9fcu,k第八页，共十四页，2022年，8月28日五、外加剂

（一）分类

按功能：流变性；凝结时间；耐久性

（二）常用外加剂

1.减水剂

1）机理：吸附－分散作用；润滑作用；湿润作用

2）减水剂的经济效益

a.保持坍落度、水泥用量不变，则用水量减少，强度提高。

b.保持用水量、水泥用量不变，则提高流动性。

c.保持工作性、强度不变，则可节约水泥。

3）减水剂分类

木质璜酸盐类：M型，掺量占水泥用量0.2％～0.3％，减水率5％～15％，节约水泥5％～15％，坍落度提高50mm～120mm

2.引气剂

3.早强剂

4.缓凝剂第九页，共十四页，2022年，8月28日第四章沥青材料定义：由一组极其复杂的高分子的碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属（氧、硫、氮）的衍生物所组成的混合物。特征：优点－粘结性、抗腐蚀性好、抗水能力好、抗裂缝性及具有愈合性分类：地沥青（石油沥青、天然沥青）和焦油沥青（煤沥青、岩沥青等）按用途分类：道路沥青－占整个沥青产量的50％；建筑沥青－防水、防潮，如油毛毡、沥青油膏；机场沥青：《民用机场沥青混凝土道面设计规范》

其它沥青：水利上（水工沥青），用沥青混凝土做面板防渗－浙江安吉天荒坪水库；动力电缆和通讯电缆上防潮防腐（电缆沥青）；金属管线防止锈蚀（防腐电缆）；加工油漆和烘漆（油漆沥青）等。第一节石油沥青一、工艺概述（一）基属分类1.原油按关键馏分和含硫量分类“第一关键馏分”－常压、250℃～275℃“第二关键馏分”－减压、275℃～300℃基属分类：石蜡基、中间剂、环烷基66含硫量＞0.5％者为高硫原油；含硫量＜0.5％者为低硫原油（二）工艺①经常压塔，提炼燃料油：汽油、煤油、柴油第十页，共十四页，2022年，8月28日②减压塔，提出润滑油、机械油和其它工业原料。

③将渣油进一步炼制，得到沥青。

工艺流程：

二、石油沥青的组成和结构（一）元素组成：C－80％～87％；H－10％～15％；S、O、N＜3％根据C/H来辨别属哪种基属？一般环烷基的C/H较大。（二）化学组成1.分组手段：选择性溶解和选择性吸附（溶解吸附法）分组原则：化学成分接近、胶体结构和流变特性与公路有一定联系。2.组分方法简介①三组分法：沥青质、树脂、油分②四组分法：沥青质、饱和分、芳香分、胶质3.沥青的含蜡量蜡对沥青性能的影响：高温下使沥青变软，出现车辙；低温下沥青变脆，出现裂缝；粘结性降低；抗滑性降低，不安全。重交通沥青含蜡量必须＜3％（三）化学结构（四）胶体结构1.形成第十一页，共十四页，2022年，8月28日2.分类

①溶胶结构

特点：沥青质少，＜10％，可自由运动

路用特点：流动性大，塑性好，温度敏感性大。

②凝胶结构

特点：沥青质＞30％

路用特点：温度敏感性小，低温变形能力差，适合高温地区。

③溶－凝胶结构

特点：沥青质含量适当，20％左右

路用特点：高温稳定性好，低温抗裂性好，是最理想的沥青材料。

3.类型判定三、石油沥青的技术性质（一）物理特征常数1.密度0.96～1.04Kg/cm3

几种常用沥青的密度：新疆克拉玛依90号0.9731；胜利100号0.9932；欢喜岭90号1.004；新加坡壳牌1.034；阿油沥青1.051；伊朗1.03测定密度作用：①重量与体积互相换算；②沥青混合料配合比设计。2.膨胀系数－线膨胀和体膨胀3.介电常数介电常数＝沥青作为介质时电容器的电容/真空作为介质时相同电容器的电容（二）粘滞性1.沥青粘度①牛顿流型沥青的粘度

F＝η·A·v/d得到粘度η＝F·d/(A·v)＝τ/γ该粘度即为绝对粘度，也叫动力粘度。运动粘度（动比密粘度）γ．＝η/ρ第十二页，共十四页，2022年，8月28日②非牛顿流型沥青的粘度ηa＝τ/γ.c

③测定

1）绝对粘度测定－毛细管法、真空减压毛细管法

2）条件粘度测定（相对粘度）

a.标准粘度计法（液体沥青）

CT,d=?秒如C60,5=120sb.针入度（粘稠沥青）－测粘稠性【第一大指标】

条件：T=25℃;g=100g;t=5sP(25℃,100g,5s)＝50（0.1mm）c.软化点－测感温性【第二大指标】

软化点越高，抗高温性越好。采用环球法软化点：TR＆B（三）延性和脆性（塑性）1.延度D【第三大指标】2.脆性弗拉斯脆点（四）流变特性1.感温性：η＝f(T)1)针入度指数P.IT↑,则P↑，η↓lgP=A·T+K其中A＝[lg800－lgP(25℃,100g,5s)]/(TR＆B－25℃）规定：P.I＝f(A),A=(20－P.I)/[(10+P.I)·50],P.I=3