第二節(jié)普通水泥混凝土組成設計

第二節(jié)普通水泥混凝土組成設計第1頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月此兩者起骨架作用。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所示第2頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月組成成分水泥水砂石空氣占混凝土總體積的（%）10~1515~2020~3335~481~322~3566~481~3表5-21混凝土組成及各組分材料絕對體積比第3頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）水泥

1、水泥品種選擇

根據(jù)工程的特點、環(huán)境因素、施工條件與氣候選用類型。2、水泥強度等級考慮混凝土抗壓強度（低強度時1.1-1.6倍，高強度時，0.7-1.2倍）。水泥砼路面用水泥的標號與品種選擇，應根據(jù)路面的交通等級所要求的設計抗折強度來確定。優(yōu)先選擇高強水泥以縮短養(yǎng)護時間。與混凝土的設計強度等級相匹配第4頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）粗集料

1、強度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

第5頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）細集料1、級配和細度模數(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）細度模數(shù)，粗、中、細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

有機質(zhì)含量

硫化物與硫酸鹽含量

第6頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月課后小結(jié)：水泥混凝土的基本組成材料包括粗集料、細集料、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)

第7頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月★組成設計內(nèi)容確定原材料：明確強度、和易性、耐久性要求配合比設計：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計的主要步驟

初步配合比→基準配合比→設計配合比→施工配合比二、普通混凝土的配合比設計第8頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月1、配合比設計指標

（1）和易性選擇（2）混凝土的配制強度（3）混凝土的耐久性

1)混凝土抗壓配制強度（fcu,0）：fcu,0≥fcu,k＋1.645σ2)混凝土配制抗折強度（fcf,0）：fcf,0＝

k×fcf,k第9頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月2、配合比設計的三個參數(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?？箟簭姸龋篺cu,28＝Afce（C/W－B）抗折強度：fcf,28＝C＋Dfcef＋EC/W

耐久性校核：最大水灰比第10頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）計算初步配合比

（2）提出基準配合比

（3）確定試驗室配合比（4）換算工地配合比3、混凝土配合比設計的步驟第11頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月1）、初步配合比計算（以抗壓強度為指標）（1）確定試配強度fcu,0

（2）計算水灰比

①按強度計算②復核耐久性

按耐久性要求，復核水灰比不得大于表3-12中的規(guī)定。

第12頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月（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通過試驗確定流動性、大流動性混凝土的用水量應按下列步驟計算：①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。②摻外加劑時，混凝土用水量按照下式計算：

mwa=mwo（1－ad）

第13頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）計算單位水泥用量（mco）①按強度計算②復核耐久性

第14頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月（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，其砂率應經(jīng)試驗確定.第15頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月（6）計算粗細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）①質(zhì)量法：（假定表觀密度法）第16頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月最后提出：

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，粗細集料的單位用量：②體積法（絕對體積法）第17頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月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：第18頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月2）、混凝土配合比的試配、調(diào)整與確定1)基準配合比——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，相應調(diào)整用水量或砂率2)設計配合比(1)確定水灰比與強度的關(guān)系28d強度檢驗：基準配合比用水灰比W/C，W/C±0.05（0.03）試拌混合料的和易性檢測符合要求(2)設計配合比的確定強度試驗由配制強度fcu,0→灰水比C/W圖5-22強度與水灰比的關(guān)系

設計配合比：用水量mw、水泥用量mc、粗細集料用量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表觀密度實測值c,t

設計配合比：水泥：水：砂：石子＝

mc：mw：ms：mg第19頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月強度與水灰比的關(guān)系第20頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月設施工現(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）、施工配合比換算第21頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)：水泥混凝土配合比設計共分四大步驟：初步配合比設計、基準配合比設計、試驗室配合比設計及施工配合比設計。正確掌握各個步驟的實質(zhì)是本節(jié)課的關(guān)鍵。第22頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(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)按化學成分分類

(1)無機化合物如：早強劑CaCl2和Na2SO4等，主要是無機電解質(zhì)鹽類

(2)有機化合物如：表面活性劑類和某些有機化合物及復鹽表面活性現(xiàn)象圖

表面活性現(xiàn)象

分子組成特點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第23頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月圖3-18表面活性現(xiàn)象圖3-19表面活性分子模型第24頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月常用混凝土外加劑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、增強作用）：多環(huán)芳香族磺酸鹽類、水溶性樹脂類復合減水劑：(2)減水劑的作用機理：發(fā)生在水—水泥的界面上圖

減水劑作用機理第25頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月圖3－20減水劑作用機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第26頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月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)⑴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⑵引氣劑的作用原理：發(fā)生在水—空氣界面上⑶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

強度有所降低：引氣量以6～8％為宜第27頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月3)緩凝劑能延緩混凝土凝結(jié)時間，并對其后期強度無不良影響的外加劑⑴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、無機鹽類、氯鹽類⑵緩凝劑緩凝的機理：水泥初期水化速度變慢4)早強劑能提高混凝土早期強度并對后期強度無影響的外加劑⑴早強劑主要品種有：氯鹽類、硫酸鹽類和有機胺類⑵機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劑不得用于大部分鋼筋混凝土工程第28頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂練習一、填空題1.水泥混凝土配合比設計的步驟是＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿。2.水泥混凝土初步配合比確定后，主要檢驗混凝土混合料的＿＿＿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，應保持＿＿＿＿＿＿＿不變，適當增加或減少＿＿＿＿的用量。4.水泥混凝土配合比應滿足的四項基本要求是＿＿＿＿，＿＿＿＿，＿＿＿＿，＿＿＿＿。第29頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月5.水泥混凝土的配合比設計時，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＿＿＿。第30頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月二、選擇題1．在滿足和易性要求的條件下，水泥砼的砂率應盡量選擇（）。Ａ大值或小值Ｂ大值Ｃ小值Ｄ接近３０％的值2．在滿足強度與耐久性的前提下，水泥砼中的水灰比應盡量選擇（）。Ａ接近1的值Ｂ大值Ｃ小值Ｄ接近0.5的值3．若將水泥砼中的砂由中砂改為細砂，則砂率應（）。A減小B增加C不變D增加或減小第31頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月4．根據(jù)和易性試驗結(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C試驗室D工地配合比5．根據(jù)強度試驗結(jié)果調(diào)整得到的能滿足力學性要求的配合比稱為水泥砼的（）配合比。

A初步B基準C試驗室D工地配合比6．道路混凝土的設計指標為（）強度。A立方體抗壓B軸心抗壓C抗折D劈裂抗拉第32頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月7．水泥混凝土配合比設計的三個主要參數(shù)為（）。A強度、水灰比、用水量B水灰比、用水量、砂率C強度、水泥用量、砂率D水灰比、水泥用量、強度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無法比較第33頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月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）的砼試件測定砼強度時，最后算出的平均強度換算成標準強度，其換算系數(shù)為（）。A0.9B0.95C1.00D1.05第34頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月三、判斷題1.（）水泥混凝土中當集料總用量確定后，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.（）在水泥強度等級相同情況下，水灰比愈小，則水泥石強度愈高。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。第35頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月6.（）能使水泥混凝土獲得最大流動性的砂率