第3章水泥混凝土与砂浆

-22-第3章水泥混凝土和砂浆了解水泥混凝土和砂浆的分类；掌握水泥混凝土的技术性质（工作性、强度、耐久性、变形性能）和评价指标；掌握水泥混凝土性质的主要检测方法；掌握普通水泥混凝土的配合比设计方法；了解建筑砂浆的技术性质和组成设计。3.1普通水泥混凝土的技术性质3.1.1定义及分类11））定定义义胶结材和被胶结材复合而成的人造石。胶结材为水泥时称水泥混凝土。22））分分类类（1）表观密度：重混凝土＞2600kg/m3，普通混凝土2000-2600kg/m3，轻混凝土＜2000kg/m3（2）施工工艺：泵送混凝土，自密实混凝土，碾压混凝土，喷射混凝土等（3）使用功能：结构混凝土，道路混凝土，水工混凝土等（4）和易性：干硬性混凝土，塑性混凝土，流动性混凝土，大流动性混凝土等33））性性能能技术性质：和易性、强度、变形性、耐久性优点：来源丰富、施工方便、性能可设计、抗压强度高、耐久性好、与钢筋协调性好缺点：自重大、抗拉强度低、抗裂性差、收缩变形大3.1.2混凝土拌合物的和易性11））含含义义在一定施工条件下，混凝土拌合物获得均匀、密实、质量优良混凝土的施工难易程度，也称工作性。通常用行流动性、粘聚性、保水性进表征。流动性——依靠自动或振动作用下克服内部阻力产生流动变形的性能。粘聚性——拌和物各组成材料在运输和浇筑过程中不发生分层、离析，而保持整体均匀的性能。保水性——拌和物保持内部水分，施工过程不至于发生严重泌水的性能。一般情况，流动性越大，粘聚性和保水性越差，互为矛盾。22））测测试试方方法法目前尚无全面测试方法简易法：坍落度与坍落扩展度法、维勃稠度法（附：测定流动性，辅以其他直观观察或经验综合评定）33））坍坍落落度度与与坍坍落落扩扩展展度度法法适用范围：Dmax≤40mm，坍落度≥10mm试验过程：①准备工作——湿润和固定坍落度筒。②装拌合物——分3层先后装料入筒，每层沿螺旋方向由外及里用捣棒插捣25次。③坍落度测试——5-10s垂直提筒，150s完成所有过程。测量筒高与坍落后拌合物顶部距离，即为坍落度。（附：如出现崩塌或一边剪切需重做，如同样则表示和易性不好。）④观察粘聚性及保水性——捣棒轻敲一侧缓慢下沉，粘聚性良好。稀浆从底部流出，保水性不-23-好。⑤坍落扩展度测试——坍落度＞220mm时，测量扩展后最大和最小直径，取平均值（附：两者差值＜50mm）坍落度S分级：低塑性10-40；塑性50-90；流动性100-150；大流动性160以上（附：单位mm）44））维维勃勃稠稠度度法法适用范围：Dmax≤40mm，维勃稠度5-30s试验过程：①准备工作——湿润和固定维勃稠度仪。②装拌合物——分3层先后装料入筒，每层沿螺旋方向由外及里用捣棒插捣25次。③维勃稠度测试——提起坍落度筒，放置透明圆盘，记录振动开始至水泥浆刚刚布满圆盘底面经历时间，即为维勃稠度。维勃稠度t分级：半干硬5-10，干硬11-20，特干硬21-30，超干硬＞31（附：单位s）和易性选择依据：构件形状及截面尺寸、配筋疏密、输送方式及施工振捣方法、气候条件等。55））影影响响因因素素（1）水泥浆数量——填充空隙，形成润滑层。数量越多，流动性越好；过少粘聚性变差、过多粘聚性和保水性越差（流浆和泌水）。（附：以W/C恒定为前提）（2）水泥浆稠度——取决于W/C、水泥品种和细度。W/C较小，浆体较稠流动性差；W/C较大，浆体较稀粘聚性和保水性差（离析和泌水）（附：以水泥浆数量恒定为前提）水泥品种不同，需水量不同、稠度不同。（附：当W/C一定时）粉煤灰水泥＞硅酸盐水泥、普通水泥＞矿渣水泥（流动性大，但粘聚性、保水性差）＞火山灰水泥（流动性差，但粘聚性和保水性好）水泥细度越大，粘聚性和保水性越好。（3）集料特性——影响空隙和总表面积。表面光滑，圆形颗粒，Dmax较大，级配良好，流动性较好；砂率较小砂浆不足、砂率较大水泥浆不足，流动性均较差。（4）用水量——W越大，流动性越好（附：集料品种及比例一定时）（5）时间——t越长，流动性越差。（6）温度、湿度——T越高、RH越小，流动性越小。（7）外加剂——引入减水剂、引气剂，流动性增加3.1.3水泥混凝土的强度11））抗抗压压强强度度（1）立方体抗压强度标准试样制作方法（标准尺寸150mm立方体，振动或人工捣实）、标准养护（20±5℃带模养护24h，20±2℃、RH≥95%脱模养护或20±2℃不流动的Ca(OH)2饱和溶液）、规定龄期（28d）、标准测试方法获得的强度。试验方法：GB50081-2002抗压强度试验试验过程：①试件制作——取样或拌料，选择成型方法（S＞70mm人工捣实，两层装料逐层插捣，S≤70mm振动成型，一次装料振动出浆），标准尺寸150mm立方体，抹平。②试件养护——表面覆盖，20±5℃带模养护24h，20±2℃、RH≥95%脱模养护（或20±2℃不流动的Ca(OH)2饱和溶液）至规定龄期28d。③抗压强度测试——使用压力试验机进行单轴加载抗压试验。试件用湿布覆盖，非成型面加载，-24-加载速率0.3-0.8MPa/S。④结果确定——计算和确定立方体抗压强度。立方体抗压强度计算：AFfcc确定方法：取3/ccf；当最大值或最小值超过中间值±15%，取中间值；当最大值与最小值同时超过中间值±15%，试验结果无效。⑤强度换算＜C60：使用非标准尺寸100mm或200mm时，尺寸换算系数分别取0.95和1.05。≥C60：非标准尺寸换算系数试验确定。（2）立方体抗压强度标准值具有95%保证率的立方体抗压强度，划分混凝土强度等级的依据。表示方法：C+立方体抗压强度标准值fcu,k。例如：混凝土强度等级C30混凝土强度等级：C15，C20，C25，C30，，，，C80共14个（附：C15-C80，间隔5）（3）轴心抗压强度略22））抗抗折折强强度度（（抗抗弯弯拉拉强强度度））标准试样成型方法（标准尺寸150×150×550棱柱体，振动或人工捣实）、标准养护、规定龄期（28d）、标准测试方法获得的强度。路面及机场道面结构设计指标。试验方法：GB50081-2002抗折强度试验试验过程：①试件制作——取样或拌料，选择成型方法（S＞70mm人工捣实，两层装料逐层插捣，S≤70mm振动成型，一次装料振动出浆），标准尺寸150×150×550棱柱体，抹平。②试件养护——表面覆盖，20±5℃带模养护24h，20±2℃、RH≥95%脱模养护（或20±2℃不流动的Ca(OH)2饱和溶液）至规定龄期28d。③抗压强度测试——使用抗折试验机进行三分点加载抗折试验。试件用湿布覆盖，非成型面加载，加载速率0.02-0.1MPa/S。④结果确定——计算和确定抗折强度。抗折强度计算：2bhFlff，其中l为支座间距450mm，b、h为截面宽度和高度150mm。确定方法：取3/ff；当一个断面位于集中荷载之外且剩余2个差值≤15%较小值，取2/ff；当一个断面位于集中荷载之外且剩余2个差值＞15%较小值，或二个断裂面位于集中荷载之外，试验结果无效。⑤强度换算＜C60：使用非标准尺寸100×100×400时，尺寸换算系数取0.85。≥C60：非标准尺寸换算系数试验确定。33））抗抗拉拉强强度度略44））疲疲劳劳强强度度略-25-55））影影响响因因素素（1）水泥强度、W/C水灰比定则：)(bceacuWCff（附：混凝土立方体抗压强度）（2）集料特性——填充、骨架作用。表面粗糙、洁净，圆形颗粒，Dmax较小，混凝土强度较高。（3）搅拌、成型工艺——影响均匀、密实。采用机械搅拌、密实，高速高频时，强度较高。（4）养护条件和龄期——影响水化进程。温度较高、湿度较大，龄期越长，强度越高。（5）试验条件——试件形状、尺寸，制作和养护条件，加载方法。66））强强度度检检验验评评定定（1）评定对象：检验批（强度等级相同，龄期相同，以及生产条件、配合比相同的若干组）（附：混凝土非匀质性、生产试验过程的随机误差，均可能导致混凝土强度波动）（2）评定方法：统计方法、非统计方法（附：GB/T50107-2010混凝土强度检验评定标准）（3）统计法①标准差已知——适用于连续生产、生产条件长时间保持一致、且混凝土强度变异性保持稳定。检验批：连续3组评定方法：0,7.0kcufcufm、1212,0nnmffcuniicu（附：当0≤2.5MPa时取2.5MPa）0,min,7.0kcucuff并且，kcucuff,min,85.0（≤C20时）或kcucuff,min,9.0（＞C20时）其中，fcum——同一检验批的混凝土强度平均值；n——前一检验期样本容量，n≥45。②标准差未知——适用于生产条件不能保持一致、且混凝土强度变异性波动较大。检验批：≥10组评定方法：fcukcufcuSfm1,，1212,nnmfSfcuniicufcu（附：当fcuS≤2.5MPa时取2.5MPa）kcucuff,2min,其中，1、2——合格评定系数，查表取值；n——本检验期样本容量。试件组数n10~1415~19≥2011.151.050.9520.900.85（4）非统计法适用范围：小批量或零星生产的混凝土。检验批：＜10组评定方法：kcufcufm,3，kcucuff,4min,（其中3、4——合格评定系数，查表取值）-26-强度等级＜C60≥C6031.151.1040.953.1.4水泥混凝土的耐久性3.1.5水泥混凝土的变形性能略3.2普通水泥混凝土的配合比设计3.2.1基本概念11））表表示示方方法法绝对用量——水泥：砂：石：水=416：574：1220：190，kg/m3相对用量——水泥：砂：石=1：1.38:2.93，W/C=0.4622））设设计计要要求求满足和易性、强度、耐久性、经济性要求。3.2.2原材料的选择和检测11））水水泥泥选择：品种（根据施工和环境特点）、强度等级（随混凝土强度等级增加而增加）检测：水泥技术性质（化学、碱含量、物理性质）22））粗粗集集料料选择：品种、强度、最大粒径（Dmin≤1/4断面尺寸，Dmin≤3/4钢筋净距）、级配、含泥量及泥块含量、颗粒形状（针、片状颗粒含量）、表观密度、松散堆积密度、坚固性检测：粗集料技术性质（物理性质、力学性质、耐久性）33））细细集集料料选择：品种、级配、含泥量及泥块含量、坚固性、表观密度、堆积密度检测：细集料技术性质（物理性质、力学性质、耐久性）44））其其它它略3.2.3初步配合比计算11））确确定定配配制制强强度度0,cuf645.1,0,kcucuff-27-其中，——标准差，由n≥25组统计资料确定（C20、C25混凝土＜2.5MPa时取2.5MPa，≥C30混凝土＜3.0MPa时取3.0MPa）；或查表取值。强度等级＜C20C20~C35＞C35标准差取值/MPa4.05.06.022））确确定定单单方方用用水水量量0wm查表取值（W/C=0.4~0.8）——和易性、粗集料品种、粗集料Dmax33））确确定定水水灰灰比比WW//CC（1）计算W/C)(0,bceacuWCff，cebacuceafffCW0,（附：混凝土强度等级＜C60）其中：a、b——回归系数，查表取值；cef——水泥28d实测强度，或cef=1~1.13kcef,（水泥强度等级）集料品种碎石卵石a0.460.48b0.070.33（2）耐久性校核取计算值W/C、规范最大值二者较小值。44））确确定定水水泥泥用用量量0cm（1）计算0cmcwmmwc/00（2）耐久性校核取计算值0cm、规范最小值二者较大值。55））确确定定砂砂率率s查表取值（W/C=0.4~0.8）——W/C、粗集料品种、Dmax66））确确定定砂砂、、石石用用量量0sm、0gm（1）假设密度法-28-cpwgscmmmmm0000，sgssmmm%100000其中：cpm——湿表观