第五章 第二節(jié) 普通水泥混凝土組成設(shè)計.ppt

授課目的 了解混凝土組成材料的種類及技術(shù)要求 重點(diǎn)難點(diǎn) 水泥品種與強(qiáng)度等級選用 第二節(jié)普通水泥混凝土的組成設(shè)計 此兩者起骨架作用 一 普通水泥混凝土的組成材料 水泥水粗集料細(xì)集料 此兩者組成水泥漿 起流動膠結(jié)作用 各種材料所占比例見表5 21所示 表5 21混凝土組成及各組分材料絕對體積比 一 水泥 1 水泥品種選擇 根據(jù)工程的特點(diǎn) 環(huán)境因素 施工條件與氣候選用類型 2 水泥強(qiáng)度等級 考慮混凝土抗壓強(qiáng)度 低強(qiáng)度時1 1 1 6倍 高強(qiáng)度時 0 7 1 2倍 水泥砼路面用水泥的標(biāo)號與品種選擇 應(yīng)根據(jù)路面的交通等級所要求的設(shè)計抗折強(qiáng)度來確定 優(yōu)先選擇高強(qiáng)水泥以縮短養(yǎng)護(hù)時間 與混凝土的設(shè)計強(qiáng)度等級相匹配 二 粗集料 1 強(qiáng)度 2 堅固性 3 級配 4 最大粒徑的選擇與結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān) 5 表面特征和形狀 6 有害雜質(zhì)含量 7 堿活性檢驗(yàn) 三 細(xì)集料 1 級配和細(xì)度模數(shù) 1 級配 混凝土用砂級配 按0 6mm篩孔的累計篩余劃分為三個級配區(qū) 2 細(xì)度模數(shù) 粗 中 細(xì) 2 有害雜質(zhì)的含量 含泥量及泥塊含量 云母含量 輕物質(zhì)含量的顆粒 有機(jī)質(zhì)含量 硫化物與硫酸鹽含量 課后小結(jié) 水泥混凝土的基本組成材料包括粗集料 細(xì)集料 水泥及水 如何控制各項材料的質(zhì)量是保證混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵 亦是本次課的重點(diǎn)內(nèi)容 四 外加劑外加劑是在混凝土拌和前或拌合時摻入 摻量不大于水泥質(zhì)量5 特殊情況下除外 并能按照某些要求改善混凝土性能的物質(zhì) 組成設(shè)計內(nèi)容確定原材料 明確強(qiáng)度 和易性 耐久性要求配合比設(shè)計 確定各組成材料用量 混凝土配合比的常用表示方法以1m3混凝土中各種材料的質(zhì)量表示水泥330kg 水185kg 砂598kg 石子1281kg以水泥質(zhì)量為1表示其它各項材料用量的相對關(guān)系表示水泥 砂 石子 1 1 81 3 88 水灰比 0 56 水泥混凝土配合比設(shè)計的主要步驟初步配合比 基準(zhǔn)配合比 設(shè)計配合比 施工配合比 二 普通混凝土的配合比設(shè)計 1 配合比設(shè)計指標(biāo) 1 和易性選擇 2 混凝土的配制強(qiáng)度 3 混凝土的耐久性 1 混凝土抗壓配制強(qiáng)度 fcu 0 fcu 0 fcu k 1 645 2 混凝土配制抗折強(qiáng)度 fcf 0 fcf 0 k fcf k 2 配合比設(shè)計的三個參數(shù) 1 水灰比 2 砂率 3 用水量 拌合物的性能在水泥漿與集料性質(zhì)一定的前提下 取決于漿集比 也可用單位用水量來表示即用水量 通常根據(jù)強(qiáng)度和耐久性確定水灰比 礦料骨架的性能 在砂石性質(zhì)一定的前提下 取決于砂與石之間的用量比例 抗壓強(qiáng)度 fcu 28 A fce C W B 抗折強(qiáng)度 fcf 28 C D fcef E C W耐久性校核 最大水灰比 1 計算初步配合比 2 提出基準(zhǔn)配合比 3 確定試驗(yàn)室配合比 4 換算工地配合比 3 混凝土配合比設(shè)計的步驟 1 初步配合比計算 以抗壓強(qiáng)度為指標(biāo) 1 確定試配強(qiáng)度fcu 0 2 計算水灰比 按強(qiáng)度計算 復(fù)核耐久性 按耐久性要求 復(fù)核水灰比不得大于表3 12中的規(guī)定 3 選定單位用水量 mwo 依據(jù) 坍落度或維勃稠度 碎石或卵石最大粒徑當(dāng)水灰比在0 4 0 8范圍時 查表 教材P211表5 18 水灰比 0 4或 0 8的混凝土及采用特殊成型工藝混凝土用水量應(yīng)通過試驗(yàn)確定流動性 大流動性混凝土的用水量應(yīng)按下列步驟計算 未摻外加劑時 混凝土的用水量以表5 18中坍落度90mm的用水量為基礎(chǔ) 按坍落度每增大20mm用水量增加5kg的原則計算 摻外加劑時 混凝土用水量按照下式計算 mwa mwo 1 ad 4 計算單位水泥用量 mco 按強(qiáng)度計算 復(fù)核耐久性 5 選定砂率 依據(jù) 粗集料品種 最大粒徑及水灰比坍落度在10 60mm范圍混凝土砂率 可根據(jù)按表5 19選用坍落度 100mm的混凝土砂率 應(yīng)在表5 19的基礎(chǔ)上 按坍落度每增大20mm 砂率增大1 的幅度予以調(diào)整坍落度 10mm或在60 100mm內(nèi)的混凝土及摻用外加劑和摻合料的混凝土 其砂率應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定 6 計算粗細(xì)集料的單位用量 假定砼拌合物的表觀密度為固定值 砼拌合物各組成材料的單位用量之和即為其表觀密度 砂率已知情況下 質(zhì)量法 假定表觀密度法 最后提出 假定砼拌合物的體積等于各組成材料絕對體積和砼拌合物中所含空氣體積之總和 在砂率已知的條件下 粗細(xì)集料的單位用量 體積法 絕對體積法 水泥混凝土體積組成示意圖 絕對體積法 方程組 表觀密度法 方程組 2 混凝土配合比的試配 調(diào)整與確定 1 基準(zhǔn)配合比 檢查混凝土拌合物的施工和易性配合比調(diào)整 保持水灰比不變 相應(yīng)調(diào)整用水量或砂率2 設(shè)計配合比 1 確定水灰比與強(qiáng)度的關(guān)系28d強(qiáng)度檢驗(yàn) 基準(zhǔn)配合比用水灰比W C W C 0 05 0 03 試拌混合料的和易性檢測符合要求 2 設(shè)計配合比的確定強(qiáng)度試驗(yàn)由配制強(qiáng)度fcu 0 灰水比C W圖5 22強(qiáng)度與水灰比的關(guān)系設(shè)計配合比 用水量mw 水泥用量mc 粗細(xì)集料用量mg和ms 3 混凝土組成材料用量的調(diào)整表觀密度計算值 c c mc mw ms mg表觀密度實(shí)測值 c t設(shè)計配合比 水泥 水 砂 石子 mc mw ms mg 強(qiáng)度與水灰比的關(guān)系 設(shè)施工現(xiàn)場砂 石含水率分別為a b 則施工配合比中各材料單位用量為 3 施工配合比換算 小結(jié) 水泥混凝土配合比設(shè)計共分四大步驟 初步配合比設(shè)計 基準(zhǔn)配合比設(shè)計 試驗(yàn)室配合比設(shè)計及施工配合比設(shè)計 正確掌握各個步驟的實(shí)質(zhì)是本節(jié)課的關(guān)鍵 第三節(jié)外加劑外加劑是在混凝土拌和前或拌合時摻入 摻量不大于水泥質(zhì)量5 特殊情況下除外 并能按照某些要求改善混凝土性能的物質(zhì) 外加劑分類1 按其主要功能分類2 按化學(xué)成分分類 1 無機(jī)化合物如 早強(qiáng)劑CaCl2和Na2SO4等 主要是無機(jī)電解質(zhì)鹽類 2 有機(jī)化合物如 表面活性劑類和某些有機(jī)化合物及復(fù)鹽表面活性現(xiàn)象圖表面活性現(xiàn)象分子組成特點(diǎn)圖表面活性分子模型親油端 憎水基 親水端 親水基 離子型 陽離子型陰離子型非離子型 圖3 18表面活性現(xiàn)象 圖3 19表面活性分子模型 常用混凝土外加劑 1 減水劑在不影響混凝土工作性的條件下 具有減水及增強(qiáng)作用外加劑 1 減水劑的品種普通減水劑 具有5 以上減水 增強(qiáng)作用 木質(zhì)素磺酸鹽類緩凝減水劑 兼具緩凝功能 糖蜜類引氣減水劑 兼有引氣作用 高效減水劑 又稱超塑化劑或流化劑 具有12 以上減水 增強(qiáng)作用 多環(huán)芳香族磺酸鹽類 水溶性樹脂類復(fù)合減水劑 2 減水劑的作用機(jī)理 發(fā)生在水 水泥的界面上圖減水劑作用機(jī)理 圖3 20減水劑作用機(jī)理示意圖 減水劑定向吸附于水泥顆粒表面水泥顆粒相互分散延緩水泥水化 2 引氣劑 經(jīng)攪拌能在混凝土拌和物中引入大量分布均勻的獨(dú)立微小氣泡 以改善其工作性 并在其硬化后能保留微小氣泡以改善其抗凍融耐久性的物質(zhì) 引氣劑的主要品種松香熱聚物類 烷基苯磺酸鹽類 脂肪醇磺酸鹽類 引氣劑的作用原理 發(fā)生在水 空氣界面上 作用功能 增加混合料流動性 提高混凝土耐久性 混凝土彈性模量降低 強(qiáng)度有所降低 引氣量以6 8 為宜 3 緩凝劑能延緩混凝土凝結(jié)時間 并對其后期強(qiáng)度無不良影響的外加劑 緩凝劑的主要品種 糖類 木質(zhì)素磺酸鹽類 羥基羧基及其鹽類 無機(jī)鹽類 氯鹽類 緩凝劑緩凝的機(jī)理 水泥初期水化速度變慢4 早強(qiáng)劑能提高混凝土早期強(qiáng)度并對后期強(qiáng)度無影響的外加劑 早強(qiáng)劑主要品種有 氯鹽類 硫酸鹽類和有機(jī)胺類 機(jī)理分析增加水泥漿體中固相比例 有助于水泥石結(jié)構(gòu)的形成如 CaCl2 Ca OH 2 氧氯化鈣不溶性Na2SO4 Ca OH 2 硫酸鈣高分散性氯鹽類早強(qiáng)劑不得用于大部分鋼筋混凝土工程 課堂練習(xí) 一 填空題1 水泥混凝土配合比設(shè)計的步驟是 2 水泥混凝土初步配合比確定后 主要檢驗(yàn)混凝土混合料的 與 是否滿足要求 3 若水泥混凝土混合料坍落度不滿足要求 應(yīng)保持 不變 適當(dāng)增加或減少 的用量 4 水泥混凝土配合比應(yīng)滿足的四項基本要求是 5 水泥混凝土的配合比設(shè)計時 選擇水灰比的依據(jù)是水泥混凝土的 與 6 水泥混凝土的坍落度愈大 則流動性 若維勃稠度愈大 則流動性 7 水泥砼粗集料篩分試驗(yàn)過程中 篩上剩余總質(zhì)量與篩分前總質(zhì)量相差不得超過 8 集料中不同粒徑互相搭配的關(guān)系稱為顆粒級配 一個良好的級配 要求 最小 同時 也不大 前者的目的是要使集料本身最為 后者的目的是 二 選擇題1 在滿足和易性要求的條件下 水泥砼的砂率應(yīng)盡量選擇 大值或小值 大值 小值 接近 的值2 在滿足強(qiáng)度與耐久性的前提下 水泥砼中的水灰比應(yīng)盡量選擇 接近1的值 大值 小值 接近0 5的值3 若將水泥砼中的砂由中砂改為細(xì)砂 則砂率應(yīng) A減小B增加C不變D增加或減小 4 根據(jù)和易性試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整得到的能滿足和易性要求的配合比稱為水泥砼的 配合比 A初步B基準(zhǔn)C試驗(yàn)室D工地配合比5 根據(jù)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整得到的能滿足力學(xué)性要求的配合比稱為水泥砼的 配合比 A初步B基準(zhǔn)C試驗(yàn)室D工地配合比6 道路混凝土的設(shè)計指標(biāo)為 強(qiáng)度 A立方體抗壓B軸心抗壓C抗折D劈裂抗拉 7 水泥混凝土配合比設(shè)計的三個主要參數(shù)為 A強(qiáng)度 水灰比 用水量B水灰比 用水量 砂率C強(qiáng)度 水泥用量 砂率D水灰比 水泥用量 強(qiáng)度8 若某水泥混凝土中加入了3 的減水劑 則該砼中減水劑的質(zhì)量是 質(zhì)量的3 A水泥B水C集料D砼9 相同條件下 碎石砼比卵石砼流動性 A大B小C一樣D無法比較 10 對水泥砼流動性起決定作用的是 A砂率B水泥用量C用水量D水灰比11 采用100 100 100 mm3 的砼試件測定砼強(qiáng)度時 最后算出的平均強(qiáng)度換算成標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 其換算系數(shù)為 A0 9B0 95C1 00D1 05 三 判斷題 1 水泥混凝土中當(dāng)集料總用量確定后 如砂率過小 則混凝土流動小 2 水泥混凝土集料的粒徑愈小 比表面愈大 需水量也愈大 3 在水泥強(qiáng)度等級相同情況下 水灰比愈小 則水泥石強(qiáng)度愈高 4 在水泥品種及其他條件相同的前提下 水灰比愈大 水泥漿用量多 水泥混凝土的干縮愈大 5 水泥混凝土各組成材料密度的不同是產(chǎn)生泌水現(xiàn)象的主要內(nèi)因之一 6 能使水泥混凝土獲得最大流動性的砂率叫最佳砂率 7 經(jīng)蒸氣養(yǎng)護(hù)的普通水泥砼 其28d強(qiáng)度比正常養(yǎng)護(hù)條件下硬化的水泥砼強(qiáng)度高 8 普通水泥混凝土的質(zhì)量控制應(yīng)從原材料質(zhì)量 配合比 施工工藝 養(yǎng)護(hù)方法 試驗(yàn)條件等方面進(jìn)行控制 9 對普通砼的質(zhì)量進(jìn)行評價 當(dāng)所取試樣組數(shù)為8時 應(yīng)采取數(shù)理統(tǒng)計法進(jìn)行評價 6 能使水泥混凝土獲得最大流動性的砂率叫最佳砂率 7 經(jīng)蒸氣養(yǎng)護(hù)的普通水泥砼 其28d強(qiáng)度比正常養(yǎng)護(hù)條件下硬化的水泥砼強(qiáng)度高 8 普通水泥混凝土的質(zhì)量控制應(yīng)從原材料質(zhì)量 配合比 施工工藝 養(yǎng)護(hù)方法 試驗(yàn)條件