幻燈片 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)

第五章水泥混凝土和砂漿概述普通水泥混凝土的定義及其發(fā)展（素混凝土－鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，以及高性能混凝土），使用中存在的問(wèn)題，以及水泥混凝土的發(fā)展趨勢(shì)（如高性能以及綠色混凝土的介紹）。水泥混凝土（cementconlerte）是以水泥和水組成的水泥漿體為粘結(jié)介質(zhì)，將分散某間的不同粒徑的粗細(xì)集料膠結(jié)起來(lái)，在一定的條件下，硬化成為具有一定力學(xué)性能的一種人工石材。分類(lèi)：按其表觀密度可分為：普通混凝土：天然砂卵石或碎石為集料的混凝土，干表觀密度約為2900kg/m3輕混凝土：人跨徑鋼筋混凝土橋梁為減輕結(jié)構(gòu)自重，用輕配制或輕集料結(jié)構(gòu)砼，達(dá)到輕質(zhì)高強(qiáng)，以增大跨度干表觀密度為1900kg/m3重混凝土：為了屏薇各種射線的輻射采用各種高密度集料配制的砼，干表觀密度達(dá)3200kg/m3按其強(qiáng)度分級(jí)（抗壓強(qiáng)度）低強(qiáng)度砼：低于20MPa中強(qiáng)度砼：低于20~50MPa高強(qiáng)度砼：大于50MPa

砼因其具有很高的抗壓強(qiáng)度但抗強(qiáng)度低，因此通常在砼構(gòu)件受拉區(qū)中配加鋼筋以承受抗力加有鋼筋的砼稱(chēng)為鋼筋砼，未設(shè)加鋼筋的稱(chēng)為素砼。第一節(jié)水泥混凝土的技術(shù)性質(zhì)混凝土：（ordinarycementconcrete）以通用水泥為膠結(jié)材料，以普通砂石為集料，并以水為原材料，經(jīng)攪拌成型養(yǎng)護(hù)而得到的復(fù)合材料。一、普通水泥砼的技術(shù)性質(zhì)（一）新拌水泥砼的工作性（和易性）定義：表示砼拌和物的施工操作難易程度和抵抗離析作用程度的性質(zhì)稱(chēng)為和易性。它的全部含意應(yīng)該是流動(dòng)性+搗實(shí)性+粘聚性+保水性，四者缺一不可。流動(dòng)性：是指混凝土拌和物在自重或機(jī)械振搗作用下，能產(chǎn)生流動(dòng)，并均勻密實(shí)地填滿模板的性能。搗實(shí)性：是指混凝土拌合物易于振搗密實(shí),排除所有被挾帶空氣的性質(zhì)。粘聚性：是指混凝土拌合物在施工過(guò)程中其組成材料之間有一定的粘聚力,不致產(chǎn)生分層和離析的現(xiàn)象。保水性：是指混凝土拌合物表面（此現(xiàn)象稱(chēng)為泌水），同時(shí)在混凝土內(nèi)部形成泌水通道，使混凝土的密實(shí)性降低，耐久性下降．

（二）工作性的測(cè)定方法目前還沒(méi)有一種能夠全面表示新拌水泥砼工作性的測(cè)定方法，但可以通過(guò)測(cè)定新拌水泥砼拌合物的流動(dòng)性并輔以經(jīng)驗(yàn)評(píng)定其它幾個(gè)特性。1．坍落度試驗(yàn)（slumptest）分3層裝入砼拌合物，每層用彈頭棒均勻的插搗25次，取出圓錐筒量取坍落值（mm）。該試驗(yàn)適用于較大流動(dòng)性的砼，對(duì)富水泥漿的新拌砼才比較敏感，且骨料最大公稱(chēng)粒徑不宜大于31.5mm的砼。2．維勃稠度試驗(yàn)（Vebe

consistemetentest）適用于坍落度小于10mm的新拌混凝土。按上述試驗(yàn)法裝入新拌水泥砼，再拔去坍落度簡(jiǎn)并在新砼上的入透明圓錐。啟動(dòng)振動(dòng)臺(tái)并記錄時(shí)間，主透明板上被水泥漿布滿瞬間上，經(jīng)歷的時(shí)間以計(jì)。3．影響新拌混凝土工作性因素：主要是內(nèi)因與外因，內(nèi)因是組成材料的質(zhì)量及其用量，外因是環(huán)境條件（溫度、濕度和風(fēng)速）以及時(shí)間等方向。1）內(nèi)因的影響（1）水泥特性的影響：水泥的品種、細(xì)度、礦物組成以及混合料的摻量都影響需水量，影響工作性集料特性的影響。（2）集料特性：集料最大粒徑，形狀，表面紋理（卵石或碎石），級(jí)配和順?biāo)缘?，將影響工作性。卵石拌制的砼拌和物山砂的好。?）集漿比的影響：定義：?jiǎn)挝豁虐韬衔镏屑蠈?duì)體積和水泥漿體絕對(duì)體積之比。在單位體積砼拌合物中，水灰比保持不變，水泥漿數(shù)量越多，拌合物的流動(dòng)性愈大。但過(guò)多會(huì)造成流漿現(xiàn)象。但過(guò)少不足以填滿集料的空隙和包裹集料表面，則拌合物粘聚性為差，甚至產(chǎn)生崩坍現(xiàn)象。滿足工作性前提下，強(qiáng)度和耐久性要求，盡量采用大集漿比，以節(jié)約水泥。（4）水灰比影響單位砼中集漿比確定水泥漿用量一定，水灰比即決定水泥漿稠度。實(shí)際中：為了使砼拌和物流動(dòng)性增加而加水使，必須使水灰比不變，否則將顯著降低砼質(zhì)量。（5）砂率的影響：砂率指砂的質(zhì)量石砂石總質(zhì)量的百分率。砼拌合物合理砂率是指用水量和水泥用量一定情況下，能使混合物凝土拌合物獲得最大的流動(dòng)性，又能保持粘聚性和保水性能良好的砂率。（6）外加劑影響減水劑、引氣劑等2）外界環(huán)境的影響主要有溫度、濕度和風(fēng)速，綜合組成的材料性質(zhì)和配合比例的拌合物，工作性變化主要受水泥的水化率和水分的蒸發(fā)率的影響。濕度升高會(huì)導(dǎo)致水分蒸發(fā)等的損失。3）時(shí)間的影響隨時(shí)間增長(zhǎng)坍落逐漸減少稱(chēng)為坍落度損失（slumploss）原因是拌合物自由水隨時(shí)間蒸發(fā)，集料的吸水和水泥早期水化造成的結(jié)果。4．改善新料砼工作性的措施（1）調(diào)節(jié)砼的材料組成（2）摻加各種外加劑（3）提高振搗機(jī)械的功能5．砼拌和物的工作性選擇應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)物的斷面尺寸、鋼筋配置以及機(jī)械類(lèi)型與施工方法來(lái)選擇。對(duì)斷面尺寸較小形狀復(fù)雜或配筋物密的結(jié)構(gòu)，則應(yīng)選用較大的坍落度，易澆搗密實(shí)。反之對(duì)無(wú)筋原大結(jié)構(gòu)，鋼筋配置稀易于施工的結(jié)構(gòu)，盡量選較小坍落度以節(jié)約水泥。道路砼拌和物的工作性選擇：（GBJ97-94）坍落度10~25mm;坍落度小于10mm，維勃時(shí)間為10~30s。二、硬化砼的強(qiáng)度特性

（hardenedconcrete）1．強(qiáng)度（stein）

砼強(qiáng)度有：立方體抗壓強(qiáng)度、棱柱體抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度等。1）抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)與強(qiáng)度等級(jí)（1）立方體抗壓強(qiáng)度（fcu）：150mm正方方體試件，（T：20±3℃，相對(duì)濕度90%以上）標(biāo)養(yǎng)28天測(cè)試的強(qiáng)度。（2）立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（fcu.k）（GBJ107-87）（GBJ10-89）150mm的正方體試件，在28d齡期，標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)定的抗壓強(qiáng)度總體分布中的一個(gè)值，強(qiáng)度低于該值的百分率不超過(guò)5%，（95%保證率）以N/mm3。（3）強(qiáng)度等級(jí)（gradingstrength）現(xiàn)行規(guī)范（GBJ10-89）標(biāo)準(zhǔn)劃為C7.5，C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C50，C55與C60共12個(gè)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。2）軸心抗壓強(qiáng)度（fcp）用立方體試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，由于材料試驗(yàn)機(jī)的承壓板對(duì)試件局部的摩阻效應(yīng)使期強(qiáng)度有較大的提高，因而用棱柱體（h/b=2）的試件。（GBJ81-85）規(guī)定：

150mm×150mm×300mm棱柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試件，3）劈裂抗拉強(qiáng)度（fts）我國(guó)國(guó)標(biāo)（GBJ81-85）規(guī)定：150mm×150mm×150mm立方體作為標(biāo)準(zhǔn)試件。4）彎拉強(qiáng)度

150mm×150mm×550mm的梁形試件，標(biāo)準(zhǔn)條件下，養(yǎng)護(hù)28d后，三分點(diǎn)加荷方式求得2．影響硬化后水泥砼強(qiáng)度的因素：主要有：材料組成，刷備方法，養(yǎng)生條件和試驗(yàn)條件四大方面。1）材料組成對(duì)砼強(qiáng)度的影響：砼組成材料的比例對(duì)砼強(qiáng)度的影響。（1）水泥的強(qiáng)度和水灰比（watercementratiovalue）水泥砼強(qiáng)度主要取決于其內(nèi)部起膠結(jié)作用的水泥石的模量，水泥石的模量取決于水泥的特性和水灰比。（2）集料特性集料對(duì)砼強(qiáng)度有明顯的影響，特別是粗集料的形狀和表面性質(zhì)對(duì)強(qiáng)度有著直接的關(guān)系。（3）漿集比：對(duì)砼強(qiáng)度有影響。2）養(yǎng)護(hù)條件對(duì)砼強(qiáng)度的影響相同配合組成與施工方法的水泥砼，力學(xué)強(qiáng)度主要取決于養(yǎng)護(hù)的濕度、溫度和養(yǎng)護(hù)的時(shí)間（齡期）。3）試驗(yàn)條件對(duì)砼強(qiáng)度的影響有試件形狀與尺寸，支撐條件與加載方式等為影響因素。3．提高砼強(qiáng)度的措施1）選用高強(qiáng)度的水泥和早強(qiáng)型水泥2）采用低水灰比和漿集比為提高路面砼強(qiáng)度，通常采用的水灰比不大于0.45，用水量不超過(guò)150kg/m3（卵石為140kg/m3）。采用低的水灰比，可減少游離水，而減少砼中的空隙，提高砼的密實(shí)度和強(qiáng)度。降低了漿集比，減薄了水泥漿層的厚度，可以充分發(fā)揮集料的骨架作用。3）摻加砼外加劑和混合料4）采用濕熱處理5）采用機(jī)械攪拌和振搗拌和物在強(qiáng)力攪拌和振搗下，水泥漿的凝聚結(jié)構(gòu)暫時(shí)受到破壞，因而是降低了水泥漿的粘度和集料間的摩阻力，提高了拌和物的流動(dòng)性，使砼拌合物更好的均勻容度充滿模型，提高砼的強(qiáng)度。四、水泥砼的質(zhì)量控制（一）砼質(zhì)量的強(qiáng)度：標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28d立方體試件的抗壓強(qiáng)度來(lái)表示。不能滿足及時(shí)控制和制度砼質(zhì)量的要求?？焖夙艔?qiáng)度試驗(yàn)的方法研究：4h壓蒸養(yǎng)護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)制作的砼試件，規(guī)定方法壓蒸養(yǎng)護(hù)4h，測(cè)定其抗壓（折）強(qiáng)度。f28=a+bf4h確定f28。（二）砼強(qiáng)度的評(píng)價(jià)方法1．統(tǒng)計(jì)方法：（σ0已知）當(dāng)質(zhì)量較穩(wěn)定時(shí)，由連續(xù)三組試件代表一個(gè)驗(yàn)收批。fcu.k標(biāo)準(zhǔn)值σ0——標(biāo)準(zhǔn)差：等級(jí)低于C20時(shí)，等級(jí)高于C20時(shí)，強(qiáng)度應(yīng)符合統(tǒng)計(jì)方法：（σo未知）（大于10個(gè)以上試件代表一個(gè)驗(yàn)收批）3．非統(tǒng)計(jì)方法砼材料本身的抗裂性很差，而產(chǎn)生砼裂縫的原因又很多，而砼裂縫修補(bǔ)技術(shù)就更顯重要。因?yàn)樗囗攀且环N脆性非勻質(zhì)工程材料，其內(nèi)部存在大量微細(xì)裂縫和不同大的裂縫，所以砼結(jié)構(gòu)物的裂縫是一個(gè)帶普遍性的技術(shù)問(wèn)題。（三）砼生產(chǎn)質(zhì)量的控制4．變形特性（deformation）1)彈性變形——彈性模量彈性變形指荷載加工于材料的出現(xiàn)，缺載后立即消失。收縮變形（shrinkage）的水化作用產(chǎn)生的體積縮小的總稱(chēng)。徐變變形（cheep）：持續(xù)荷載作用下，隨時(shí)間的變形。2)徐變變形在持續(xù)荷載作用下變形隨時(shí)間連續(xù)增長(zhǎng)，稱(chēng)為徐變。3）溫度變形4）干燥收縮變形在干燥條件下，混凝土內(nèi)部水分散失引起的體積變化，稱(chēng)為干縮。5．耐久性（Depravity）道路與橋梁建筑砼在滿足強(qiáng)度與工作性要求外，耐久性的要求是抗凍性；其次對(duì)道路砼，需要耐磨性，對(duì)橋墩臺(tái)有耐蝕性要求。1）抗凍性（Fortrevistame）試驗(yàn)測(cè)定：

100mm×100mm×400mm棱柱體砼試件，28d齡期于-17℃與5℃條件下快速凍結(jié)與融化循環(huán)，每25次凍融循環(huán)，對(duì)試件進(jìn)行一次橫向基頻的測(cè)試并稱(chēng)重，當(dāng)凍融至300次時(shí)或相對(duì)模量下降至60℃以下，或質(zhì)量損失達(dá)到5%，即停止試驗(yàn)或用耐久性指數(shù)Kn表示。2）耐磨性（wearingcapacity）

高等級(jí)路面的水泥砼必須具有抵抗車(chē)輛輪胎磨耗和磨光的性能，墩臺(tái)有抵抗湍流容的能力。測(cè)定方法：（JTJ053-T0527-94）

150mm×150mm×150mm立方體試件養(yǎng)生至27d齡期，60℃烘干主恒重，在摩耗機(jī)下，200N負(fù)荷下磨削50轉(zhuǎn)3）堿集料反應(yīng)（Alkali-aggregcte

keation）

三種此類(lèi)反應(yīng)：堿硅反應(yīng)、堿碳酸鹽反應(yīng)、堿硅酸鹽反應(yīng)。水泥中的活性堿與集料中的活性物質(zhì)在潮濕狀態(tài)下發(fā)生大緩慢的化學(xué)反應(yīng)，使混凝土產(chǎn)生裂縫、開(kāi)裂等病害。巖像法對(duì)集料活性物質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)，此外，采用砂漿長(zhǎng)度法測(cè)試試件膨脹量來(lái)評(píng)價(jià)是否存在堿集料反應(yīng)。第二節(jié)普通水泥砼的組成設(shè)計(jì)

砼的性能在很大程度上取決于組成材料的性質(zhì)，因此必須對(duì)所用材料進(jìn)行選擇，各組成材料需滿足一定的技術(shù)要求。一、組成材料（一）水泥：水泥是砼的膠結(jié)材料（1）品種：根據(jù)砼工程的特點(diǎn)、環(huán)境因素、施工條件與氣候選用類(lèi)型，常用五種水泥的技術(shù)特點(diǎn)。（2）強(qiáng)度的選擇選用水泥的強(qiáng)度應(yīng)于要求配制的砼強(qiáng)度等級(jí)相適應(yīng)。水泥強(qiáng)度過(guò)高，則水泥量過(guò)少影響砼的和易性與耐久性，標(biāo)號(hào)過(guò)低，則水泥用量較多。一般配制一般砼時(shí)，水泥強(qiáng)度為砼抗壓強(qiáng)度的1.5～2倍，配制高強(qiáng)度砼時(shí)，為砼抗壓強(qiáng)度的0.9～1.5倍。水泥砼路面用水泥的標(biāo)號(hào)與品種選擇，應(yīng)根據(jù)路面的交通等級(jí)所要求的設(shè)計(jì)抗折強(qiáng)度來(lái)確定。（二）細(xì)集料1．級(jí)配和細(xì)度模數(shù)

(1)級(jí)配（gradation）

(2)細(xì)度模數(shù)砼用砂需有高的密度和小的比面，才能保證工作性能與強(qiáng)度，耐久性的保證，同時(shí)也能降低水泥用量。2．有害雜志的含量含泥量與泥塊含量；云母含量；輕物質(zhì)含量；有機(jī)質(zhì)含量；硫化物含量。（三）粗集料（coarseaggregate）1．強(qiáng)度：為保證砼強(qiáng)度，要求碎石具備它的強(qiáng)度。工程中用壓碎指標(biāo)值控制巖石的抗壓強(qiáng)度。碎石和卵石要求的壓碎指標(biāo)值，由砼強(qiáng)度確定。巖石抗壓強(qiáng)度與砼等級(jí)之比不應(yīng)小于1.5。2．堅(jiān)固性（soundlass）為保證砼的耐久性，粗集料應(yīng)有足夠的堅(jiān)固性，以抵抗凍融和自然因素的風(fēng)化作用。3．級(jí)配（gradation）為獲得密實(shí)高強(qiáng)砼，并節(jié)約水泥，要求粗細(xì)集料組成的礦質(zhì)混合料要有良好的級(jí)配。4．最大粒徑的選擇粗集料中公稱(chēng)粒級(jí)的上限稱(chēng)為該粗級(jí)的最大粒徑。通常在結(jié)構(gòu)截面允許條件下，盡量增大最大粒徑，以節(jié)約水泥。5．表面特征和形狀表面粗且棱角多碎石與卵石相比較，碎石配制成的砼，對(duì)水泥石的粘附性好，故具有較高的強(qiáng)度，但卵石配制的新拌砼具有較好的和易性。6．含泥量和泥塊含量7．有害雜質(zhì)含量8．堿活性檢驗(yàn)第二節(jié)普通水泥混凝土的組成設(shè)計(jì)道路建筑材料·水泥混凝土二、普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)砼配合比是指砼中多組成材料的數(shù)量比例，設(shè)計(jì)的任務(wù)就是要根據(jù)原材料的技術(shù)性能和對(duì)砼的技術(shù)要求及施工條件通過(guò)計(jì)算試配和調(diào)整等過(guò)程求出各項(xiàng)的組成材料的用量，以便配制出經(jīng)濟(jì)且符合技術(shù)性能要求的砼。砼配合設(shè)計(jì)（concretemix-design）：

包括兩方面，選料和配料?，F(xiàn)代普通砼由水泥、水、細(xì)集料、粗集料、外加劑、摻和料六個(gè)部分組成。（一）配合比設(shè)計(jì)的基本要求：1）滿足結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求2）滿足施工工作性的要求3）滿足環(huán)境耐久性的要求4）滿足經(jīng)濟(jì)的要求（二）配合比設(shè)計(jì)的三個(gè)參數(shù)（水灰比、單位用水量、砂率）：1）水灰比2）砂率：細(xì)（砂）與粗（石）組成礦質(zhì)混合料。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。

3）用水量：水泥漿體與集料組成砼拌合物，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(lái)表示，單位用水量指1m3砼拌合物中水的用量（kg/m3）。1.普通水泥混凝土組成材料的技術(shù)要求（1）水泥品種和強(qiáng)度等級(jí)

一般來(lái)說(shuō)，硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥等均可用于配制普通水泥混凝土。（2）粗集料

混凝土所用粗集料包括卵石和碎石，是混凝土的主要組成材料，也是影響混凝土主要強(qiáng)度的因素之一。（3）細(xì)集料

混凝土用于細(xì)集料應(yīng)采用級(jí)配良好、質(zhì)地堅(jiān)硬、顆粒潔凈的河砂或海砂。道路建筑材料·水泥混凝土（4）拌和用水（5）外加劑與摻合料

外加劑是在混凝土拌和前加入或拌和時(shí)加入，摻量不超過(guò)水泥質(zhì)量的5%，并能按某些要求改善混凝土性能的物質(zhì)。摻和料在混凝土中的作用是改善混凝土拌合物的施工和易性、降低混凝土水化熱、調(diào)解凝結(jié)時(shí)間。道路建筑材料·水泥混凝土2.混凝土組成設(shè)計(jì)要點(diǎn)混凝土配合比，是指單位體積的混凝土中各組成材料的質(zhì)量比例。確定這種數(shù)量比例關(guān)系的工作，稱(chēng)為混凝土配合比設(shè)計(jì)。包括選料、配料兩方面內(nèi)容配合比表示方法：?jiǎn)挝挥昧糠ā⑾鄬?duì)用量法混凝土配合比設(shè)計(jì)的三個(gè)參數(shù)：水灰比、砂率、用水量道路建筑材料·水泥混凝土3.混凝土配合比設(shè)計(jì)步驟（1）計(jì)算“初步配合比”（2）提出“基準(zhǔn)配合比”（3）確定“實(shí)驗(yàn)室配合比”（4）換算“工地配合比”道路建筑材料·水泥混凝土(1)、初步配合比的計(jì)算１）確定混凝土的配制強(qiáng)度f(wàn)cu,o

fcu,o=fcu,k+tσ

fcu,o

——混凝土施工配制強(qiáng)度（MPa）；

fcu,k——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）

σ——由施工單位質(zhì)量管理水平確定的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（MPa）4.普通混凝土配合比設(shè)計(jì)方法

道路建筑材料·水泥混凝土混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（σ）

混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差又稱(chēng)均方差，其計(jì)算式為

對(duì)于C20、C25級(jí)混凝土，σ計(jì)算值<2.5MPa時(shí),計(jì)算配制強(qiáng)度時(shí)取σ≮2.5MPa；對(duì)于C30級(jí)以上的混凝土，σ計(jì)算值<3.0MPa時(shí),計(jì)算配制強(qiáng)度時(shí)取σ≮3.0MPa；道路建筑材料·水泥混凝土當(dāng)施工單位不具有近期的同一品種混凝土的強(qiáng)度資料時(shí)，σ值可按下表取值?；炷猎O(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)fcu,k

低于C20C20~C35高于C35σ(MPa)4.05.06.0混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差(σ)道路建筑材料·水泥混凝土２）計(jì)算水灰比（W/C）

按混凝土要求強(qiáng)度等級(jí)計(jì)算水灰比和水泥實(shí)際強(qiáng)度，根據(jù)已確定的混凝土配制強(qiáng)度f(wàn)cu,o，計(jì)算水灰比：根據(jù)強(qiáng)度公式計(jì)算水灰比：

C/W=Afce/（fcu,o+ABfce）式中fcu,o——混凝土試配強(qiáng)度,MPa；

fce——水泥28d的實(shí)測(cè)強(qiáng)度,MPa；

A,B——回歸系數(shù)，與骨料品種、水泥品種有關(guān)，其數(shù)值可通過(guò)試驗(yàn)求得。

C/W——混凝土要求的灰水比道路建筑材料·水泥混凝土３）選定單位用水量（ｍw0）根據(jù)集料的品種、粒徑及施工的要求的混凝土拌合物稠度值（坍落度或維勃稠度）選擇每立方米混凝土拌合物的用水量。一般可根據(jù)施工單位對(duì)所用材料的經(jīng)驗(yàn)確定。如經(jīng)驗(yàn)不足可參照表選取。道路建筑材料·水泥混凝土混凝土用水量選用表注：①本表用水量系采用中砂時(shí)的平均取值，采用細(xì)砂時(shí)，每立方米混凝土用水量可增加5~10㎏，采用粗砂則可減少5～10㎏。②摻用各種外加劑或摻合料時(shí)，用水量應(yīng)相應(yīng)調(diào)整。道路建筑材料·水泥混凝土４）計(jì)算單位水泥用量（ｍco）

[1]按強(qiáng)度要求計(jì)算單位用水量根據(jù)已確定的

W/C和mwo，求1m3混凝土中水泥用量mco：

mco=mwo×C/W[2]按耐久性要求膠合單位用灰量道路建筑材料·水泥混凝土５）選定砂率值（βs）

根據(jù)骨料品種、最大粒徑和混凝土拌和物的水灰比確定砂率。一般可根據(jù)施工單位所用材料的使用經(jīng)驗(yàn)選定，也可根據(jù)骨料種類(lèi)、規(guī)格及混凝土的水灰比，參考表選用?；炷恋纳奥蔬x用表（%）水灰比卵石最大粒徑

(㎜)碎石最大粒徑

(㎜)1020401620400.4026~3225~3124~3030~3529~3427~320.5030~3529~3428~3333~3832~3730~350.6033~3832~3731~3636~4135~4033~380.7036~4135~4034~3939~4438~4336~41道路建筑材料·水泥混凝土

6）計(jì)算粗、細(xì)骨料用量

[1].質(zhì)量法（假定表觀密度法）應(yīng)按下式計(jì)算：

ｍc0＋ｍg0＋ｍs0＋ｍw0＝ρcp

ｍso/(ｍso＋ＭGo)×100=βS

式中ｍco——每立方米混凝土的水泥用量（kg）；ＭGo——每立方米混凝土的粗骨料用量（kg）； ｍso——每立方米混凝土的細(xì)骨料用量（kg）；ｍwo——每立方米混凝土的用水量（kg）；

βs——砂率（％）；

ρcp——每立方米混凝土拌和物的濕表觀密度（kg/m3）；其值可取2260～2450kg。道路建筑材料·水泥混凝土[2].體積法（絕對(duì)體積法）應(yīng)按下式計(jì)算：式中 ρc——水泥密度（kg/ｍ3），可取2900～3100kg/ｍ3。

ρG——粗骨料的表觀密度（kg/ｍ3）；

ρs——細(xì)骨料的表觀密度（kg/ｍ3）；

ρw——水的密度（kg/ｍ3），可取1000kg/ｍ3；

βs——砂率（％）；

α——混凝土的含氣量百分?jǐn)?shù)，在不使用引氣型外加劑時(shí)，α可取為１。通過(guò)以上計(jì)算，得出每立方米混凝土各種材料用量，即初步配合比計(jì)算完成。道路建筑材料·水泥混凝土

(２)、試拌調(diào)整提出基準(zhǔn)配合比

1）試拌

[1]試拌材料要求試拌混凝土所用各種原材料，要與實(shí)際工程使用的材料相同，粗、細(xì)集料的稱(chēng)量均以干燥狀態(tài)為準(zhǔn)，否則應(yīng)扣除含水量值。

[2]攪拌方法和拌和物數(shù)量混凝土攪拌方法，應(yīng)盡量與生產(chǎn)時(shí)使用的方法相同。

2）校正工作性，調(diào)整配合比道路建筑材料·水泥混凝土1）制作試件、檢驗(yàn)強(qiáng)度至少擬定三個(gè)配合比，一個(gè)為基準(zhǔn)配合比，另外兩個(gè)配合比的水灰比值，應(yīng)較基準(zhǔn)配合比分別增加和減少0.05（或0.10），其用水量應(yīng)該與基準(zhǔn)配合比相同，但砂率可增加或減少1%。為檢驗(yàn)混凝土強(qiáng)度，每種配比至少制作三個(gè)試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天條件下進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試。(3)、檢驗(yàn)強(qiáng)度、確定試驗(yàn)室配合比道路建筑材料·水泥混凝土

2）確定試驗(yàn)室配合比

[1]根據(jù)強(qiáng)度檢驗(yàn)結(jié)果修正配合比

①用水量（mwb）——取基準(zhǔn)配合比中的用水量，并根據(jù)制作強(qiáng)度試件時(shí)測(cè)得的坍落度或維勃稠度，進(jìn)行調(diào)整；

②水泥用量（mcb）——取用水量乘以選定出的灰水比計(jì)算而得；

③粗、細(xì)骨料用量（msb、mGb）——取基準(zhǔn)配合比中的粗、細(xì)骨料用量，并按定出的灰水比進(jìn)行調(diào)整。

道路建筑材料·水泥混凝土[2]根據(jù)實(shí)測(cè)拌和物濕表觀密度修正配合比①根據(jù)強(qiáng)度檢驗(yàn)結(jié)果修正后定出的混凝土配合比，計(jì)算出混凝土的計(jì)算濕表觀密度：

ρ’cp=mcb+msb+mGb+mwb②將混凝土的實(shí)測(cè)表觀密度值除以計(jì)算濕表觀密度得出校正系數(shù)③將混凝土配合比中各項(xiàng)材料用量乘以校正系數(shù)，即得最終確定的試驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)值。道路建筑材料·水泥混凝土(4)混凝土施工配合比換算

混凝土實(shí)驗(yàn)室配合比計(jì)算用料是以干燥骨料為基準(zhǔn)的，但實(shí)際工地使用的骨料常含有一定的水分，因此必須將實(shí)驗(yàn)室配合比進(jìn)行換算，換算成扣除骨料中水分后、工地實(shí)際施工用的配合比。其換算方法如下：

設(shè)工地砂子含水率為a％，石子含水率為b％。則施工配合比混凝土中各材料用量為

mc=m’cb(kg)

ms=m’sb(1+a%)(kg)

mG=m’Gb·(1+b%)(kg)mw=m’wb－(m’sb·a%－m’Gb·b%)(kg)道路建筑材料·水泥混凝土施工配合比1:X:Y=1:(ms/mc):(mG/mc)W/C=mw/mc道路建筑材料·水泥混凝土普通水泥混凝土設(shè)計(jì)例題1－－以抗壓強(qiáng)度為設(shè)計(jì)指標(biāo)

【1】組成材料：

普通硅酸鹽水泥32.5級(jí)，實(shí)測(cè)28d抗壓強(qiáng)度36.8MPa，密度ρc=3100kg/m3；

中砂：表觀密度ρs=2650kg/m3，施工現(xiàn)場(chǎng)含水率2％；

碎石：5～40mm，表觀密度ρg=2700kg/m3，施工現(xiàn)場(chǎng)含水率1％；

水：自來(lái)水?！?】設(shè)計(jì)要求：

某橋梁工程橋臺(tái)用鋼筋混凝土（受冰雪影響），混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C30，要求強(qiáng)度保證率為95％，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差3.0MPa?；炷劣蓹C(jī)械拌合、振搗，施工要求坍落度為35～50mm。試確定該混凝土的設(shè)計(jì)配合比及施工配合比。例題：一、計(jì)算初步配合比1．確定混凝土配制強(qiáng)度2．計(jì)算水灰比1）按強(qiáng)度要求計(jì)算水灰比①實(shí)測(cè)28d抗壓強(qiáng)度為水泥實(shí)際強(qiáng)度f(wàn)ce=36.8MPa②計(jì)算砼水灰比已知fcu.o=34.9MPa，fce=36.8MPa由表5-13A=0.46B=0.072）抗耐久性校核水灰比3．單位用水量已知坍落度要求T=35～50mm，φmax=40mm，mwo=175kg/m34．計(jì)算單位用灰量1）按強(qiáng)度要求計(jì)算單位用灰量2）耐久性校核查表5-12，滿足要求，因而采用mco=372kg/m33）選定砂率Φmax＝40，w/c=0.47，查表5-15，βs=32%；1）采用質(zhì)量法①已知mco=372kg/m3，mwo=175kg，砼拌合物濕表觀密度ρcp=2400kg/m3，βs=0.32mso+mGo=ρcp-mco-mwomso+mGo=2400-372-175∴mGo=1260kg/m3；mso=593kg/m3mc0:mw0:mso:mg0=372:175:593:1260（二）調(diào)整工作性，技術(shù)基準(zhǔn)配合比1．計(jì)算試件材料用量試拌0.025m3mc0:mw0:mso:mg0=372:175:593:1260水泥372×0.025=9.3kg水175×0.025=4.38kg砂596×0.025=14.9kg碎石1268×0.025=31.7kg測(cè)得坍落度25mm，不滿足35－50mm的要求，為此在保證水灰比不變的前提下，增加3％水泥漿的用量。mca:mwa:msa:mga=383:185:596:1268（三）檢驗(yàn)強(qiáng)度，測(cè)定試驗(yàn)配合比1．檢驗(yàn)強(qiáng)度(w/c)/A=0.42(w/c)B=0.47(w/c)/C=0.52基準(zhǔn)用水量180kg/m3不變；做成試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d后級(jí)別水灰比

fcu.28A0.4245.1B0.4737.8C0.5230.1對(duì)應(yīng)于配制強(qiáng)度為34.9MPa的水灰比，取0.492）確定實(shí)驗(yàn)室配合比用水量：mwb=180kg水泥用量mcb=180÷0.49=367kg按體積法計(jì)算出砂594kg；石1263kg。（3）設(shè)計(jì)配合比的調(diào)整計(jì)算濕表觀密度

ρc,c=367+180+594+1263=2404kg/m3實(shí)測(cè)ρ=2478kg/m3水泥用量367×1.03=378水用量180×1.03=185砂用量594×1.03=612碎石用量1263×1.03=1301（四）換為工地配合比

wG=1.0%ws=2.0%∴ms=612×(1+2%)=624kg/m3mG=1301×(1+1%)=1314kg/m3mw=185-(624×2%+1314×1%)=(159kg)mc=378kg/m3

第四節(jié)路面水泥混凝土的組成設(shè)計(jì)道路建筑材料·水泥混凝土1.路面普通水泥混凝土(1)路面普通混凝土組成材料的技術(shù)要求

1)水泥品種與強(qiáng)度要求：特重、重交通等級(jí)的水泥混凝土路面，應(yīng)優(yōu)先采用旋窯道路硅酸鹽水泥，中、輕交通路面，也可采用礦渣硅酸鹽水泥。

2）粉煤灰

3）粗集料

4）細(xì)集料品種與質(zhì)量要求

5）外加劑

6）水道路建筑材料·水泥混凝土2.路面普通混凝土配合比設(shè)計(jì)指標(biāo)（1）設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（2）施工和易性

1）路面混凝土拌合物的施工方式

2）路面混凝土拌合物的施工和易性要求（3）耐久性道路建筑材料·水泥混凝土3.路面普通水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)步驟（1）配制彎拉強(qiáng)度（2）水灰比的計(jì)算、校核及確定（3）選取砂率（4）計(jì)算單位用水量（5）確定單位水泥用量（6）單位粉煤灰用量（7）砂石材料用量道路建筑材料·水泥混凝土第五節(jié)砂漿道路建筑材料·水泥混凝土1.砌筑砂漿的技術(shù)性質(zhì)新拌砂漿的施工和易性新拌砂漿的施工和易性包括流動(dòng)性和保水性兩個(gè)方面的要求

1）流動(dòng)性：砂漿的流動(dòng)性是指其在重力或外力作用下流動(dòng)，能在粗糙的磚，石基面上鋪筑成均勻的薄層并能與底面很好粘結(jié)的性能。

2）保水性：砂漿保水性是指砂漿保持水分的能力，即新拌砂漿在運(yùn)輸過(guò)程中，不易產(chǎn)生分層，析水現(xiàn)象，水不易從砂漿中分離出來(lái)的性質(zhì)。道路建筑材料·水泥混凝土2.砂漿的組成材料（1）水泥

砂漿通常由水泥，礦渣水泥，火山灰水泥等配制。（2）摻合料和外加劑

為了節(jié)約水泥并改善施工和易性，砂漿中可以摻加各種摻合料，如粉煤灰、石灰、石膏和粘土等。（3）細(xì)集料

砂漿用砂應(yīng)符合混凝土用砂的技術(shù)性能要求道路建筑材料·水泥混凝土3.砂漿的配合比（1）砌筑砂漿配合比計(jì)算與確定

1）水泥混合砂漿配合比計(jì)算

2）水泥砂漿的配合比確定

3）砂漿配合比試配、調(diào)整與確定（2）抹面砂漿的配合比

1）普通抹面砂漿

2）防水砂漿道路建筑材料·水泥混凝土本章小結(jié)

本章主要介紹了水泥混凝土的發(fā)展歷史、特點(diǎn)、分類(lèi)以及優(yōu)缺點(diǎn)，混凝土的外加劑，砂漿。并以此為基礎(chǔ)學(xué)習(xí)了普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)。通過(guò)學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解水泥混凝土的技術(shù)性質(zhì)，掌握普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)。道路建筑材料·水泥混凝土課后習(xí)題5-1試述混凝土拌合物施工和易行的含義，影響混凝土拌合物和易性的主要因素及改善措施5-2解釋下列關(guān)于混凝土強(qiáng)度名詞的含義：（1）立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（2）強(qiáng)度等級(jí)（3）混凝土配制強(qiáng)度（4）劈裂抗拉強(qiáng)度（5）抗折強(qiáng)度5-3試述“水灰比定則”的意義，簡(jiǎn)述影響混凝土強(qiáng)度的主要因素及提高混凝土強(qiáng)度的主要途徑。5-4水泥混凝土熱脹冷縮特性對(duì)其路用性能有何影響？5-5普通水泥混凝土的組成材料在技術(shù)性質(zhì)上有哪些主要要求？5-6簡(jiǎn)述普通水泥混凝土初步設(shè)計(jì)步驟。經(jīng)初步計(jì)算所得的配合比，為什么還要進(jìn)行試拌、調(diào)整？試拌、調(diào)整的內(nèi)容是什么，如何進(jìn)行？5-7混凝土外加劑按其功能可分為幾類(lèi)？試述減水劑和引氣劑的作用機(jī)理和應(yīng)用效果。5-8簡(jiǎn)述路用普通水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)步驟。道路建筑材料·水泥混凝土5-9試設(shè)計(jì)某跨度6m預(yù)應(yīng)力T梁用水泥混凝土的配合比。

[設(shè)計(jì)資料]水泥混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C40，工程要求的強(qiáng)度保證率為95%，水泥混凝土施工強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差6.0MPa;要求混凝土拌合物的坍落度為30～50mm.

組成材料及性質(zhì)：水泥P.152.5級(jí)，實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度58.5MPa，密度ρ=3100kg/m3；碎石用一級(jí)石灰?guī)r軋制，最大粒徑20mm，表觀密度為2780kg/m3，現(xiàn)場(chǎng)含水率為1.0%；砂為清潔河砂，細(xì)度模數(shù)=2.4，表觀密度=2680kg/m3，現(xiàn)場(chǎng)含水率為5.0%；水符合水泥混凝土拌合用水要求；減水劑用量0.8%，減水率為12%；粉煤灰符合Ⅰ級(jí)灰標(biāo)準(zhǔn)，表觀密度為2120kg/m3。

[設(shè)計(jì)要求]（1）計(jì)算混凝土初步配合比（不摻減水劑和粉煤灰），并按現(xiàn)場(chǎng)含水率折算為工地配合比；

（2）計(jì)算摻加0.8%減水劑后，混凝土的初步配合比。（3）用超量取代法計(jì)算粉煤灰混凝土的初步配合比。道路建筑材料·水泥混凝土設(shè)計(jì)步驟1．計(jì)算初步配合比（1）確定配制強(qiáng)度（2）計(jì)算水灰比（）（3）單位用水量（4）單位水泥用量：

2．試拌調(diào)整混凝土基準(zhǔn)配合比3．強(qiáng)度測(cè)定，確定實(shí)驗(yàn)配合比。粉煤灰的加入，可減少水泥劑量，改善混凝土一系列性能，可以充當(dāng)混凝土的減水劑、釋水劑、增塑劑、密實(shí)劑、抑熱劑、抑脹劑，經(jīng)濟(jì)效益明顯。粉煤灰是燃燒煤粉后收集到的灰粒，亦稱(chēng)飛灰?？捎糜谒嗌a(chǎn)原料，在公路工程基層以及水泥混凝土的組成材料。第四節(jié)粉煤灰混凝土粉煤灰等級(jí)質(zhì)量指標(biāo)45μm篩余(％)≤燒失量(％)≤需水量比(％)≤SO3含量(％)≤Ⅰ125953Ⅱ2081053Ⅲ45151153粉煤灰技術(shù)指標(biāo)使用條件：1、Ⅰ級(jí)粉煤灰適用于鋼筋混凝土和跨度小于6米的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土；2、Ⅱ級(jí)粉煤灰適用于鋼筋混凝土和無(wú)筋混凝土；3、Ⅲ級(jí)粉煤灰主要用于無(wú)筋混凝土，對(duì)設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C30及以上無(wú)筋粉煤灰宜采用Ⅰ