混凝土(試驗(yàn)員培訓(xùn)課件)ppt

1、試驗(yàn)員培訓(xùn)課件 混凝土 Concrete,8.1 混凝土的基本概念8.2 普通混凝土配合比設(shè)計(jì)8.4普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)8.5普通混凝土物理力學(xué)試驗(yàn)8.7混凝土質(zhì)量控制,8.1.1 混凝土的定義和分類,8.1.1.1定義廣義上----凡由膠凝材料、骨料按適當(dāng)比例配合，拌合制成的混合物，經(jīng)一定時(shí)間硬化而成的人造石材統(tǒng)稱之為混凝土。目前工程上使用最多的是以水泥為膠結(jié)材料，以砂、石為骨料，加水及摻入適量外加劑和摻

2、和料拌制的普通水泥混凝土（簡(jiǎn)稱普通混凝土）,8.1.1.2混凝土的分類,按表觀密度分類特重混凝土——其表觀密度大于2700kg/m3，用重骨料和鋇水泥、鍶水泥等重水泥配制而成。具有防射線的性能，又稱防輻射混凝土，主要用作核能工程的屏蔽結(jié)構(gòu)材料。普通（重）混凝土——表觀密度1900kg/m3～2500kg/m3，用普通的天然砂石為骨料配制而成，為建筑工程中常用的混凝土。輕混凝土——表觀密度小于1900kg/m3，是采用陶粒等輕質(zhì)

3、多孔的骨料，或者不采用骨料而摻入加氣劑或泡沫劑，形成多孔結(jié)構(gòu)的混凝土。主要用作輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料和絕熱材料。,按用途分類,結(jié)構(gòu)混凝土防水混凝土道路混凝土防輻射混凝土耐熱混凝土耐酸混凝土大體積混凝土膨脹混凝土等。,按膠結(jié)材料分類,硅酸鹽水泥混凝土鋁酸鹽水泥混凝土瀝青混凝土樹脂混凝土,按流動(dòng)性分類,干硬性混凝土：坍落度小于10，用維勃稠度表示稠度塑性混凝土：坍落度10～90流動(dòng)性混凝土：坍落度100～150大流動(dòng)性混凝土

4、：坍落度大于160,按其抗壓強(qiáng)度（fcu）,混凝土還可分為：普通混凝土（10MPa≤fcu≤50MPa)高強(qiáng)度混凝土（fcu≥60MPa)超高強(qiáng)度混凝土（fcu≥100MPa),按生產(chǎn)和施工方法分類,泵送混凝土 噴射混凝土 滑?；炷?碾壓混凝土 自密實(shí)混凝土 離心混凝土 壓力灌漿混凝土、 預(yù)拌混凝土（商品混凝土）,8.1.1.3混凝土的主要性質(zhì),包括：

5、混凝土硬化前: 混凝土拌合物的和易性（工作性Workability） 混凝土硬化后: 混凝土的強(qiáng)度、變形性能和耐久性,(1) 混凝土拌合物的工作性,研究： 新拌混凝土（Fresh Concrete）的施工性、施工前后如何保持勻質(zhì)性 包括：工作性的定義 工作性的評(píng)定方法 影響工作性的因素

6、 實(shí)際工程調(diào)整工作性的方法新拌混凝土——混凝土的各組成材料按一定比例攪拌而制成的尚末凝固的混凝土拌和物。,,工作性的概念,工作性——指混凝土拌和物易于各施工工序施工操作（攪拌、運(yùn)輸、澆注、搗實(shí)）并能獲得質(zhì)量均勻，成型密實(shí)的混凝土的性能。工作性是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)指標(biāo)，包括： 流動(dòng)性 粘聚性 保水性不同的施工方式，所要求的工作性不同。,,粘聚性,粘聚性——是指混凝土拌

7、和物內(nèi)部組分之間具有一定的凝聚力，在運(yùn)輸和澆注過(guò)程中不致發(fā)生分層離析現(xiàn)象，使混凝土保持整體均勻的性能。粘聚性差的混凝土拌合物，在施工過(guò)程中易出現(xiàn)分層、離析現(xiàn)象。離析——指混凝土拌合物各組分分離，造成不均勻和失去連續(xù)性的現(xiàn)象。常有兩種形式：粗骨料從混合料中分離；稀水泥漿從混合料中淌出。分層——指混凝土澆注后由于重力沉降產(chǎn)生的不均勻分布現(xiàn)象。,流 動(dòng) 性,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

8、填滿模板的性能。（廣義上：流動(dòng)性是固、液體混合物，即分散系統(tǒng)中克服內(nèi)阻力而產(chǎn)生變形的性能，其大小取決于固、液相的比例）。流動(dòng)性的大小，反映混凝土拌和物的稀稠，直接影響著澆搗施工的難易和混凝土的質(zhì)量。,保 水 性,保水性——是指混凝土拌和物具有一定的保持內(nèi)部水份的能力，在施工過(guò)程中不致產(chǎn)生嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象。保水性差的混凝土拌和物，在施工過(guò)程中，一部分水易從內(nèi)部析出至表面，在混凝土內(nèi)部形成泌水通道，使混凝土的密實(shí)性變差，降低混凝土的強(qiáng)

9、度和耐久性。它反映混凝土拌和物的穩(wěn)定性。,矛盾的統(tǒng)一,混凝土拌和物的流動(dòng)性、粘聚性、保水性，三者之間互相關(guān)聯(lián)又互相矛盾。如粘聚性好則保水性往往也好，但當(dāng)流動(dòng)性增大時(shí)，粘聚性和保水性往往變差，反之亦然。所謂拌和物的工作性良好，就是要使這三方面的性能在某種具體條件下，達(dá)到均為良好，亦即使矛盾得到統(tǒng)一。,流動(dòng)性（坍落度）的選擇*,需考慮的因素： 結(jié)構(gòu)類型 構(gòu)件截面大小 配筋疏密

10、 攪拌方式——機(jī)械、人工 輸送方式 澆注方法——是否泵送 搗實(shí)方法等原則： 在不妨礙施工操作并能保證振搗密實(shí)的條件下，盡可能采用較小的坍落度，以節(jié)約水泥并獲得質(zhì)量高的混凝土。,,坍落度選擇表*,注：采用常規(guī)的施工方法,影響工作性的因素,1 水泥漿的數(shù)量2 水泥漿的稠度3 砂率4 組成材料性質(zhì)的影響5 外加劑6 時(shí)間和溫度,實(shí)際工程

11、中調(diào)整和易性的原則：,通過(guò)試驗(yàn)，采用合理砂率，并盡可能采用較低的砂率；改善砂、石（特別是石子）的級(jí)配；在可能條件下，盡量采用較粗的砂、石；當(dāng)混凝土拌和物坍落度太小時(shí)，保持水灰比不變，增加適量的水泥漿；當(dāng)坍落度太大時(shí)，保持砂率不變，增加適量的砂石；有條件時(shí)盡量摻用外加劑－減水劑、引氣劑。,（2）混凝土的力學(xué)性能,混凝土強(qiáng)度的意義：強(qiáng)度是混凝土最重要的力學(xué)性質(zhì)，混凝土主要用于承受荷載或抵抗各種作用力?；炷翉?qiáng)度與混凝土的其它性

12、能關(guān)系密切，一般來(lái)說(shuō)，混凝土的強(qiáng)度愈高，其剛性、不透水性、抵抗風(fēng)化和某些侵蝕介質(zhì)的能力也愈高，通常用混凝土強(qiáng)度來(lái)評(píng)定和控制混凝土的質(zhì)量。,混凝土強(qiáng)度的分類,包 括： 抗壓強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度 抗彎強(qiáng)度 抗剪強(qiáng)度 與鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度等。,砼的抗壓強(qiáng)度與強(qiáng)度等級(jí),定義： 混凝土的抗壓強(qiáng)度是指標(biāo)準(zhǔn)試件在壓力作用下直到破壞的單位面積所能承受的最大應(yīng)力（亦稱極限強(qiáng)度）?；炷两Y(jié)構(gòu)物

13、常以抗壓強(qiáng)度為主要參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而且抗壓強(qiáng)度與其它強(qiáng)度及變形有良好的相關(guān)性，因此，抗壓強(qiáng)度常作為評(píng)定混凝土質(zhì)量的指標(biāo)，并作為確定強(qiáng)度等級(jí)的依據(jù)。,立方體標(biāo)準(zhǔn)試件抗壓強(qiáng)度與強(qiáng)度等級(jí)的關(guān)系,依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》所測(cè)得的抗壓強(qiáng)度值為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度，以fcu表示。砼強(qiáng)度等級(jí):依據(jù)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（以fcu.k表示），將混凝土劃分為十二個(gè)強(qiáng)度等級(jí)： C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、

14、C35、C40、C45、C50、C55及C60混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu.k系指對(duì)按標(biāo)準(zhǔn)方法制作和養(yǎng)護(hù)的邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件，在28d齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的抗壓強(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％。,影響混凝土強(qiáng)度的因素,混凝土破壞的斷面形式分： 骨料剝離型 骨料破裂型 粘結(jié)界面破壞型混凝土強(qiáng)度關(guān)系式 fcu=f(骨料強(qiáng)度、水泥石強(qiáng)度、界面強(qiáng)

15、度),,①水泥標(biāo)號(hào)與水灰比,水泥標(biāo)號(hào)和水灰比是決定混凝土強(qiáng)度最主要的因素。水灰比不變時(shí)，水泥標(biāo)號(hào)越高，則硬化水泥石強(qiáng)度越大，對(duì)骨料的膠結(jié)力也就越強(qiáng)，配制成的混凝土強(qiáng)度也就愈高。水泥標(biāo)號(hào)相同的情況下，水灰比愈小，水泥石的強(qiáng)度愈高，與骨料粘結(jié)力愈大，混凝土強(qiáng)度愈高。但水灰比過(guò)小，拌和物過(guò)于干稠，在一定的施工振搗條件下，混凝土不能被振搗密實(shí)，出現(xiàn)較多的蜂窩、孔洞，反將導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度嚴(yán)重下降。 W/C理論=0.223 W

16、/C實(shí)際=0.4~0.6,強(qiáng)度與水灰比的關(guān)系示意圖,圖3-6 齡期與水灰比對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響,砼強(qiáng)度與W/C、水泥強(qiáng)度等的經(jīng)驗(yàn)公式,fcu=Afce（C/W—B） 式中 fcu ———混凝土28d齡期的抗壓強(qiáng)度（Mpa）； C————每立方米混凝土中水泥用量（Kg）； W————每立方米混凝土中水的用量（Kg）； C/W———混凝土的灰水比；

17、 fce———水泥的實(shí)際強(qiáng)度（Mpa）。 在無(wú)法取得水泥實(shí)際強(qiáng)度時(shí)，可用式 fce=γ. fce.k代入， 其中fce.k為水泥標(biāo)號(hào)，γ為水泥標(biāo)號(hào)值的富余系數(shù)（一般為1.13）。,A、B——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（骨料系數(shù)）,A、B——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，與骨料品種及水泥品種等因素有關(guān)，其數(shù)值通過(guò)試驗(yàn)求得。若無(wú)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)資料，則可按《

18、普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ55－96）提供的A、B經(jīng)驗(yàn)系數(shù)取用： 采用碎石 A＝0.46 B＝0.07 采用卵石 A＝0.48 B＝0.33公式的適用范圍：只適用于流動(dòng)性混凝土及低流動(dòng)性混凝土，對(duì)于干硬性混凝土則不適用?；炷翉?qiáng)度公式的應(yīng)用：可根據(jù)所用的水泥標(biāo)號(hào)和水灰比來(lái)估計(jì)所配制混凝土的強(qiáng)度，也可根據(jù)水泥標(biāo)號(hào)和要求的混凝土強(qiáng)度等級(jí)

19、來(lái)計(jì)算應(yīng)采用的水灰比。,② 骨料的影響,影響因素：骨料的強(qiáng)度骨料的種類骨料的級(jí)配骨料的表面狀態(tài)骨料的粒形骨料的有害雜質(zhì)和弱顆粒含量,③ 齡 期,定義： 齡期——是指混凝土在正常養(yǎng)護(hù)條件下所經(jīng)歷的時(shí)間。在正常養(yǎng)護(hù)的條件下，混凝土的強(qiáng)度將隨齡期的增長(zhǎng)而不斷發(fā)展，最初7～14天內(nèi)強(qiáng)度發(fā)展較快，以后逐漸變緩，28天達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。28天后強(qiáng)度仍在發(fā)展，其增長(zhǎng)過(guò)程可延續(xù)數(shù)十年之久。,砼強(qiáng)度與齡期的關(guān)系圖,齡期與強(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)公式

20、,在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土強(qiáng)度的發(fā)展，大致與其齡期的常用對(duì)數(shù)成正比關(guān)系（齡期不小于3d）。 式中 fn———nd齡期混凝土的抗壓強(qiáng)度（MPa）； f28———28d齡期混凝土的抗壓強(qiáng)度（MPa）； n———養(yǎng)護(hù)齡期（d），n≥3。,齡期與強(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)公式的應(yīng)用,可以由所測(cè)混凝土早期強(qiáng)度，估算其28d齡期的強(qiáng)度?；蛘呖捎苫炷恋?8d強(qiáng)度，推算28d前混凝土達(dá)到某一強(qiáng)度

21、需要養(yǎng)護(hù)的天數(shù)，如確定混凝土拆模、構(gòu)件起吊、放松預(yù)應(yīng)力鋼筋、制品養(yǎng)護(hù)、出廠等日期。,④養(yǎng)護(hù)溫度及濕度的影響,混凝土強(qiáng)度是一個(gè)漸進(jìn)發(fā)展的過(guò)程，其發(fā)展的程度和速度取決于水泥的水化，而混凝土成型后的溫度和濕度是影響水泥水化速度和程度的重要因素。因此，混凝土澆搗成型后，必須在一定時(shí)間內(nèi)保持適當(dāng)?shù)臏囟群妥銐虻臐穸纫允顾喑浞炙?，保證混凝土強(qiáng)度不斷增長(zhǎng)，以獲得質(zhì)量良好的混凝土。,溫度影響,養(yǎng)護(hù)溫度高，水泥水化速度加快，混凝土強(qiáng)度的發(fā)展也快；在低

22、溫下混凝土強(qiáng)度發(fā)展遲緩。當(dāng)溫度降至冰點(diǎn)以下時(shí)，則由于混凝土中水分大部分結(jié)冰，不但水泥停止水化，混凝土強(qiáng)度停止發(fā)展，而且由于混凝土孔隙中的水結(jié)冰產(chǎn)生體積膨脹（約9％），而對(duì)孔壁產(chǎn)生相當(dāng)大的壓應(yīng)力（可達(dá)100MPa），從而使硬化中的混凝土結(jié)構(gòu)遭受破壞，導(dǎo)致混凝土已獲得的強(qiáng)度受到損失?；炷猎缙趶?qiáng)度低，更容易凍壞。冬季施工時(shí)，要特別注意保溫養(yǎng)護(hù)，以免混凝土早期受凍破壞。,濕度影響,周圍環(huán)境的濕度對(duì)水泥的水化能否正常進(jìn)行有顯著影響。濕度適

23、當(dāng)，水泥水化反應(yīng)順利進(jìn)行，使混凝土強(qiáng)度得到充分發(fā)展，因?yàn)樗撬嗨磻?yīng)的必要成份。如果濕度不夠，水泥水化反應(yīng)不能正常進(jìn)行，甚至停止水化，嚴(yán)重降低砼強(qiáng)度，而且使砼結(jié)構(gòu)疏松，形成干縮裂縫，增大了滲水性，從而影響混凝土的耐久性。施工規(guī)范規(guī)定：在混凝土澆筑完畢后，應(yīng)在12h內(nèi)進(jìn)行覆蓋，以防止水分蒸發(fā)過(guò)快。在夏季施工混凝土進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)時(shí)，使用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥和礦渣水泥時(shí)，澆水保濕應(yīng)不少于7d；使用火山灰水泥和粉煤灰水泥或在施工中摻

24、用緩凝型外加劑或有抗?jié)B要求時(shí)，應(yīng)不少于14d。,砼強(qiáng)度與保濕時(shí)間的關(guān)系圖,試驗(yàn)條件對(duì)砼強(qiáng)度測(cè)定值的影響*,試驗(yàn)條件是指： 試件的尺寸 試件形狀 試件表面狀態(tài) 加荷速度等,提高混凝土強(qiáng)度的措施 *,采用高標(biāo)號(hào)水泥或早強(qiáng)型水泥采用低水灰比的干硬性混凝土采用濕熱處理養(yǎng)護(hù)混凝土采用機(jī)械攪拌和振搗摻入混凝土外加劑、摻合料等,（3）混

25、凝土變形的性能,分類： 化學(xué)收縮 Ⅰ非荷載作用下的變形 干濕變形 溫度變形 Ⅱ荷載作用下的變形 短期荷載作用下的變形 長(zhǎng)期荷載作用下的變形—徐變,,,,（4） 混凝土的耐久性,長(zhǎng)

26、期以來(lái)，人們一直認(rèn)為混凝土材料是一種耐久性良好的材料，因?yàn)椴簧儆闷浣ㄔ斓慕Y(jié)構(gòu)物使用壽命長(zhǎng)久。如一些早期建成的混凝土建筑物，已經(jīng)使用了100年上下仍然完好。但與此同時(shí)不少結(jié)構(gòu)物過(guò)早地毀壞，維修困難而且費(fèi)用高昂，促使人們重視耐久性問(wèn)題；許多大型結(jié)構(gòu)物的興建，例如海底隧道、跨海大橋、石油鉆井平臺(tái)、核廢料儲(chǔ)存容器等，對(duì)使用壽命提出了更高的要求，如100年、150年，甚至幾百年定義——混凝土抵抗環(huán)境介質(zhì)作用并長(zhǎng)期保持其良好的使用性能和外觀完整性

27、，從而維持混凝土結(jié)構(gòu)的安全、正常使用的能力稱為耐久性。,混凝土的抗?jié)B性：抗?jié)B性是決定混凝土耐久性最主要的因素，若混凝土的抗?jié)B性差，不僅周圍水等液體物質(zhì)易滲入內(nèi)部，而且當(dāng)遇有負(fù)溫或環(huán)境水中含有侵蝕性介質(zhì)時(shí)，混凝土就易遭受冰凍或侵蝕作用而破壞，對(duì)鋼筋混凝土還將引起其內(nèi)部鋼筋銹蝕并導(dǎo)致表面混凝土保護(hù)層開裂與剝落。因此，對(duì)地下建筑、水壩、水池、港工、海工等工程，必須要求混凝土具有一定的抗?jié)B性?？?jié)B等級(jí)：抗?jié)B等級(jí)是以28d齡期的標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)

28、準(zhǔn)試驗(yàn)方法下所能承受的最大靜水壓來(lái)確定的?？?jié)B等級(jí)有P4、P6、P8、P10、P12等五個(gè)等級(jí)，表示能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0、1.2MPa的靜水壓力而不滲透。提高混凝土抗?jié)B性的主要措施：提高混凝土的密實(shí)度;改善混凝土中的孔隙結(jié)構(gòu)，減少連通孔隙;可通過(guò)低的水灰比、好的骨料級(jí)配、充分的振搗和養(yǎng)護(hù)、摻入引氣劑等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。,混凝土的抗凍性——是指混凝土在飽水狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)而不破壞，同時(shí)也不嚴(yán)重降低確定的性能。在寒冷

29、地區(qū)，特別是在接觸水又受凍的環(huán)境下的混凝土要求具有較高的抗凍性抗凍等級(jí)：以28d齡期的混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件，在飽水后承受反復(fù)凍融循環(huán)，以抗壓強(qiáng)度損失不超過(guò)25％，且質(zhì)量損失不超過(guò)5％時(shí)所能承受的最大循環(huán)次數(shù)來(lái)確定?；炷恋目箖龅燃?jí)有F10 、F15、 F25、 F50、 F100、 F150、 F200、 F250和 F300等九個(gè)等級(jí)，分別表示混凝土能承受凍融循環(huán)的最大次數(shù)不小于10、15、25、50、100、150、200、250和3

30、00次。,混凝土的碳化（中性化）——是指混凝土內(nèi)水泥石中的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳，在濕度相宜時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成碳酸鈣和水，也稱中性化。碳化作用引起的堿度降低減弱了對(duì)鋼筋的保護(hù)作用。因鋼筋處在堿性環(huán)境中而在表面生成一層鈍化膜，保護(hù)鋼筋不易腐蝕；當(dāng)碳化深度穿透混凝土保護(hù)層而達(dá)鋼筋表面時(shí)，鋼筋鈍化膜被破壞而發(fā)生銹蝕，此時(shí)產(chǎn)生體積膨脹，致使混凝土保護(hù)層產(chǎn)生開裂；開裂后的混凝土有利于二氧化碳、水、氧等有害介質(zhì)的進(jìn)入，更加劇了碳化的進(jìn)行和鋼

31、筋的銹蝕，最后導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生順筋開裂而破壞。影響碳化的因素：①環(huán)境中二氧化碳的濃度——二氧化碳濃度高（如鑄造車間），碳化速度快②水泥品種——摻混合材的水泥堿度較低，碳化速度隨混合材料摻量的增多而加快。③水灰比——水灰比愈小，混凝土愈密實(shí)，二氧化碳和水不易侵入，碳化速度就慢。④環(huán)境濕度——當(dāng)環(huán)境中的相對(duì)濕度在50～75％時(shí)，碳化速度最快，當(dāng)相對(duì)濕度小于25％或大于100％時(shí)，碳化將停止。,提高混凝土耐久性的措施*,合理選擇水泥品

32、種。選用質(zhì)量良好，技術(shù)條件合格的砂石骨料?？刂扑冶燃氨ＷC足夠的水泥用量是保證混凝土密實(shí)度的重要措施，是提高混凝土耐久性的關(guān)鍵。摻入減水劑或引氣劑，改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，對(duì)提高混凝土的抗?jié)B性和抗凍性有良好作用。改善施工操作，保證施工質(zhì),8.1.2混凝土材料及作用,水泥(Cement)：顆粒尺寸1-50μm 密度3.1g/cm3骨料(Aggregate):

33、 粗骨料（粒徑大4.75mm） 細(xì)骨料（粒徑小于4.75mm） 密度 2.7g/cm3水(water)： 密度1g/cm3化學(xué)外加劑(admixture) 和 礦物摻合料,水泥漿的作用：在混凝土硬化前，水泥槳起潤(rùn)滑作用，賦予混凝土拌合物一定的流動(dòng)性，便于施工。水泥槳硬化后，起膠結(jié)作用，把砂石骨料膠結(jié)在一起，成為堅(jiān)硬的人造石材－

34、砼，并產(chǎn)生力學(xué)強(qiáng)度。砂石材料作用：填充、骨架；約束收縮外加劑：有效改善新拌混凝土的工作性、凝結(jié)時(shí)間，硬化混凝土的強(qiáng)度、耐久性等性質(zhì)。,8.2 混凝土配合比設(shè)計(jì),目的： 確定混凝土中各組成材料數(shù)量之間的比例關(guān)系。常用的表示方法：以每1混凝土中各項(xiàng)材料的質(zhì)量表示， 水泥（mc）300 kg、水（mw）180 kg、砂（ms）720 kg、石子（mg）1200 kg；以各項(xiàng)材料的質(zhì)量比來(lái)表示（以水泥質(zhì)量為1）

35、 如 水泥：砂：石子：水＝1：2.4:4:0.6,（1）混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本要求,1) 滿足混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)——強(qiáng)度等級(jí)；2) 滿足混凝土施工——和易性；3) 滿足工程所處環(huán)境——耐久性的要求；4) 符合經(jīng)濟(jì)原則——盡可能采用當(dāng)?shù)夭牧稀?混凝土配合比設(shè)計(jì)的資料準(zhǔn)備,了解工程設(shè)計(jì)要求的混凝土強(qiáng)度等級(jí)，以便確定混凝土配制強(qiáng)度。了解工程所處環(huán)境對(duì)混凝土耐久性的要求，以便確定所配制混凝土的最大水灰比和最小水

36、泥用量。 了解結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面尺寸及鋼筋配制情況，以便確定混凝土骨料的最大粒徑。了解混凝土施工方法及管理水平，以便選擇混凝土拌和物坍落度及混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差。掌握原材料的性能指標(biāo)。 水 泥──品種、標(biāo)號(hào)、密度； 砂、石骨料──種類、表觀密度、級(jí)配、 最大粒徑等； 拌和用水──水質(zhì)情況； 外加劑──品種、性能、適宜摻量；

37、 摻和料——粉煤灰、礦渣、硅粉等。,混凝土配合比設(shè)計(jì)中的三個(gè)參數(shù),Ⅰ、水與水泥之間的比例關(guān)系——水灰比表示；Ⅱ、砂與石子之間的比關(guān)系——砂率表示；Ⅲ、水泥漿與骨料之間的比例關(guān)系——單位體積用水量來(lái)表示。,確定三個(gè)參數(shù)的基本原則：,在滿足混凝土強(qiáng)度和耐久性的基礎(chǔ)上，確定混凝土的水灰比；在滿足混凝土施工要求的和易性基礎(chǔ)上，根據(jù)粗骨料的種類和規(guī)格確定混凝土的單位用水量；砂在骨料中的數(shù)量應(yīng)以填充石子空隙后略有富余的原則來(lái)確定砂率。,4.

38、8.2 混凝土配合比設(shè)計(jì)的步驟,Ⅰ初步計(jì)算配合比,Ⅲ 實(shí)驗(yàn)室配合比,Ⅱ 基準(zhǔn)配合比,Ⅳ 施工配合比,,,,調(diào)整坍落度,校核強(qiáng)度、耐久性,扣減工地砂石含水量,,,,二、初步計(jì)算配合比,計(jì)算步驟：第一步：確定配制混凝土強(qiáng)度(fcu,t)第二步：確定水灰比(w/c)第三步：確定用水量W0 第四步：確定水泥用量C0第五步：確定砂率βs第六步：確定砂石用量S0,G0,第一步：混凝土配制強(qiáng)度的確定,依據(jù)公式：fcu.0 ＝ fcu.

39、k + 1.645σ式中：fcu.0——混凝土配制強(qiáng)度（MPa） fcu.k——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值； σ——混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（MPa）。σ的確定：A、施工單位有強(qiáng)度歷史資料時(shí)，依公式計(jì)算；B、施工單位無(wú)強(qiáng)度歷史資料時(shí)， C40時(shí), σ=5.5,第二步、初步確定水灰比（W/C）,依混凝土強(qiáng)度公式：fcu,o=Afce(C/W-B)W/C=Afce/(fcu,o+A

40、Bfce)耐久性校核： 水灰比還不得大于P238表8.4中規(guī)定的最大水灰比值結(jié)果——兩者取最小值。,,第三步 選取M3混凝土的用水量（mwo),根據(jù)所用粗骨料的種類、最大粒徑及施工所要求的坍落度值，查表8.5，選取1 M3混凝土的用水量。,第四步 計(jì)算1M3混凝土的水泥用量（mco）,計(jì)算——根據(jù)確定的水灰比（W/C）和選用的單位用水量（mwo），可計(jì)算出水泥用量（mco）。 W/C=mwo/mwc

41、 mco=mwo/(W/C)校核——為保證混凝土的耐久性，由上式計(jì)算得出的水泥用量還應(yīng)滿足P238表8.4規(guī)定的最小水泥用量的要求；取值——兩者最大值。,,第五步 選取合理砂率值（βs）,方法：Ⅰ、依據(jù)填充理論和砂石狀態(tài)參數(shù)，計(jì)算砂率；Ⅱ、根據(jù)混凝土拌和物的和易性，通過(guò)試驗(yàn)求出合理砂率——坍落度最大的最小砂率；Ⅲ、如無(wú)試驗(yàn)資料，可根據(jù)骨料品種、規(guī)格和水灰比，按P239表8

42、.6選用。,第六步 計(jì)算粗、細(xì)骨料的用量（mgo）及（mso）,A 質(zhì)量法： 若原材料情況比較穩(wěn)定，所配制的混凝土拌和物的表觀密度將接近一個(gè)固定值。B 體積法： 假定混凝土拌和物的體積等于各組成材料絕對(duì)體積和混凝土拌和物中所含空氣體積之總和。,質(zhì)量法：,假設(shè)1M3混凝土拌和物的質(zhì)量為某一確定值mcp，則可列方程：式中 mco───每立方米混凝土的水泥用量（kg

43、）； 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）； βs────砂率（％）； mcp──1m3混凝土拌和物的假定質(zhì)量,其值可取2400～2500kg. 聯(lián)立兩式，即可求出mgo、mso。,B、 體積法,假定混凝土拌和物的體積等于各組成材料絕對(duì)體積和混凝土拌和物中所含空氣體積之總和，可

44、列出下式： 式中 ρc───水泥密度,可取2900～3100 （kg/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,可取1000 （ kg/m3 ）；

45、 α─混凝土的含氣量百分?jǐn)?shù)，在不使用引氣型外加劑時(shí)，又可取1。聯(lián)立兩式，即可求出mgo、mso。,配合比的試配、調(diào)整,以上求出的各材料用量，是借助于一些經(jīng)驗(yàn)公式和數(shù)據(jù)計(jì)算出來(lái)的，或是利用經(jīng)驗(yàn)資料查得的，因而不一定能夠完全符合具體的工程實(shí)際情況，必須通過(guò)試拌調(diào)整，直到混凝土拌和物的和易性符合要求為止，然后提出供檢驗(yàn)強(qiáng)度用的基準(zhǔn)配合比。：,二、基準(zhǔn)配合比——和易性的調(diào)整,按初步計(jì)算配合比稱取實(shí)際工程中使用的材料進(jìn)行試拌，混

46、凝土的攪拌方法，應(yīng)與生產(chǎn)時(shí)使用的方法相同。混凝土攪拌均勻后，檢查拌和物的性能。當(dāng)試拌出的拌和物坍落度或維勃稠度不能滿足要求，或粘聚性和保水性不良時(shí)，應(yīng)在保持水灰比不變的條件下相應(yīng)調(diào)整用水量和砂率，直到符合要求為止。然后提出供檢驗(yàn)強(qiáng)度用的基準(zhǔn)配合比。,三、實(shí)驗(yàn)室（設(shè)計(jì)）配合比——強(qiáng)度校驗(yàn),采用三個(gè)不同的配合比，其一為基準(zhǔn)配合比，另外兩個(gè)配合比的W/C較基準(zhǔn)配合比分別增加或減少0.05。每種配合比至少制作一組（三塊）試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)到2

47、8d時(shí)進(jìn)行強(qiáng)度（活耐久性）測(cè)試。由試驗(yàn)得出的各灰水比及其對(duì)應(yīng)的混凝土的強(qiáng)度（和耐久性）關(guān)系，用作圖法或計(jì)算法求出與混凝土配制強(qiáng)度（fcu,o）相對(duì)應(yīng)的灰水比,并確定出設(shè)計(jì)配合比。,設(shè)計(jì)配合比的確定用水量（mw）──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)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整；水泥用量（mc）──以用水量乘以選定出的灰水比計(jì)算確定；粗、細(xì)骨料用量（mg、ms）──取基準(zhǔn)配合比中的粗、細(xì)骨料用量，并按選定的灰水

48、比進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。,四、施工配合比——現(xiàn)場(chǎng)砂石含水量的扣減,設(shè)計(jì)配合比是以干燥材料為基準(zhǔn)的，而工地存放的砂、石的水分隨著氣候的變化。所以現(xiàn)場(chǎng)材料的實(shí)際稱量應(yīng)按工地砂、石的含水情況進(jìn)行修正，修正后的配合比，叫做施工配合比?，F(xiàn)假定工地存放砂的含水率為a（%），石子的含水率為b（％），則將設(shè)計(jì)配合比換算為施工配合比，其材料稱量為： m/c =mc （kg）； m/s =m

49、s(1+a%) （kg）； m/g =mg(1+b%) （kg） m/w =mw-a%ms-b%mg （kg）。,普通混凝土配合比設(shè)計(jì)實(shí)例,【例題】某框架結(jié)構(gòu)工程現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁，混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30，施工要求坍落度為30～50mm（混凝土由機(jī)械攪拌，機(jī)械振搗），根據(jù)施工單位歷史統(tǒng)計(jì)資料，混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差σ＝4.8MPa。 采用的原材料：525號(hào)普通水泥（實(shí)測(cè)28天強(qiáng)度56.

50、7MPa）， 密度ρc＝3100kg/m3；中砂，表觀密度ρs=2650 kg/m3；碎石， 表觀密度ρg＝2700 kg/m3，最大粒徑Dmax=20mm；自來(lái)水。要求： 1、試設(shè)計(jì)混凝土配合比（按干燥材料計(jì)算）。 2、施工現(xiàn)場(chǎng)砂含水率3％，碎石含水率1％，求施工配合比。,【解】：初步計(jì)算配合比的計(jì)算,⑴、 確定配制強(qiáng)度（fcu,o） fcu,o ＝ fcu,k+1.645σ＝30＋1.645×4.8=37

51、.9 MPa⑵、 確定水灰比（W/C） 碎石 A＝0.48 B=0.52 W/C=Afce/(fcu,o+ABfce) =0.48×56.7/(37.9+0.48×0.52×56.7)=0.52 由于框架結(jié)構(gòu)梁處于干燥環(huán)境，查表8.4，（W/C）max=0.65，故可取w/c=0.52。,,⑶、 確定單位用水量（mwo

52、） 查表8.5，取mwo＝195 kg⑷、 計(jì)算水泥用量（mco） mco＝mwo/(W/C)=195/0.52=375(kg) 查表8.4，最小水泥用量為260 kg/，故可取mco＝375 kg。⑸、 確定合理砂率值（βs）根據(jù)骨料及水灰比情況，查表8.6，取βs＝35％,⑹、 計(jì)算粗、細(xì)骨料用量（mgo）及（mso）用質(zhì)量法計(jì)算:,假定每立方米混凝土拌和物重mcp=2400

53、 kg則,解得：mgo＝1189 kg mso=641 kg,,,,B、   用體積法計(jì)算 方程略 解得：mgo＝1211 kg mso＝652 kg兩種方法計(jì)算結(jié)果相近。,配合比的試配、調(diào)整,1、按初步計(jì)算配合比試拌15 L，其材料用量為 水泥 0.015×373=5.63 k

54、g 水 0.015×195=2.93 kg 砂 0.015×641=9.62 kg 石子 0.015×1189=17.84 kg 攪拌均勻后做和易性試驗(yàn)，測(cè)得的坍落度為20mm，不符合要求。增加5％的水泥漿，即水泥用量增加到5.91 kg，水用量增加到3.08 kg，測(cè)得坍落度為30mm，粘聚性、保水性均良好。試拌調(diào)整后的材

55、料用量為：水泥5.91 kg，水3.08 kg，砂9.62 kg，石子17.84 kg，總重量36.45 kg?；炷涟韬臀锏膶?shí)測(cè)表觀密度為2410 kg/，則拌制1 混凝土的材料用量－,檢驗(yàn)強(qiáng)度,在基準(zhǔn)配合比的基礎(chǔ)上，拌制三種不同水灰比的混凝土，并制作三組強(qiáng)度試件。其一是水灰比為0.52的基準(zhǔn)配合比，另兩種水灰比分別為0.47及0.57，經(jīng)試拌檢查和易性均滿足要求。經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天后，進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，得出的強(qiáng)度值分別為：

56、 水灰比0.47（灰水比2.13）………45.5 MPa 水灰比0.52（灰水比1.92）………39.6 MPa 水灰比0.57（灰水比1.75）………34.5 MPa,確定設(shè)計(jì)配合比,根據(jù)上述三組灰水比與其相對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度關(guān)系，計(jì)算（或作圖）出與混凝土配制強(qiáng)度（37.9 MPa）對(duì)應(yīng)的灰水比值為1.86，即水灰比為0.54。則初步定出混凝土的配合比為： 水 mw

57、=204kg 水泥 mc=204/0.54=378kg 砂 ms=636kg 石子 mg=1180kg,現(xiàn)場(chǎng)施工配合比,將設(shè)計(jì)配合比換算成現(xiàn)場(chǎng)施工配合比，用水量應(yīng)扣除砂、石所含水量、而砂、石則應(yīng)增加砂、石的含水量。所以施工配合比： m/c＝378 kg m/s=636×（1+3%）=655 kg m/g=1180×（1

58、+1%）=1192 kg m/w=204-636×3% -1180×1%=173 k摻減水劑時(shí)， 用水量 = m/w （1-β） β為外加劑減水率,混凝土配合比設(shè)計(jì)任務(wù)書混凝土（不受雨雪影響）設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C20，施工要求塌落度為30～50mm，施工單位無(wú)歷史統(tǒng)計(jì)資料。所用原材料為：水泥：32.5級(jí)p.c，強(qiáng)度富余系數(shù)1.13，密度

59、3.1g/cm3；砂子：中砂，密度2.65g/cm3，含水率3％石子：碎石，密度2.7 g/cm3，含水率1％，最大粒徑31.5mm水：自來(lái)水根據(jù)以上資料設(shè)計(jì)混凝土配合比,8.4普通混凝土拌合物性能試驗(yàn),取樣地點(diǎn)：試驗(yàn)用料取樣應(yīng)根據(jù)不同要求，從攪拌機(jī)中的同一盤混合料或同一車運(yùn)送的混合料中取出；或在實(shí)驗(yàn)室中用機(jī)械或人工拌制。取樣方法和原則應(yīng)按《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50080-2002）及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。稱

60、量精度：骨料±1.0％，水、水泥、摻合料和外加劑±0.5％坍落度試驗(yàn)（10～220mm）,8.5普通混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)－立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),稱量精度：骨料±1.0％，水、水泥、摻合料和外加劑±0.5％試件尺寸：150×150×150mm（Dmax≤60mm）試件承壓面的平面度公差不得超過(guò)0.0005d，試件相鄰面間的夾角應(yīng)為90°，公差不超過(guò)0.5°

61、;。試件各邊長(zhǎng)的公差不超過(guò)1mm。養(yǎng)護(hù)條件：室溫（20 ±5）℃靜置一、二晝夜，編號(hào)拆模后在（20 ±2）℃，相對(duì)濕度95％以上（ （20 ±2）℃ ，PH≥7的不流動(dòng)的飽和氫氧化鈣溶液中）的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，間隔10～20mm。壓力機(jī)測(cè)量精度： ± 1％；量程的20％～80％；C30以下0.3～0.5MPa， C30～ C60 0.5～0.8MPa ，C60 以上0.8～1.0MPa代表值確

62、定,例：現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢測(cè)取樣一組邊長(zhǎng)為１００ｍｍ的混凝土立方體試件，將它們?cè)跇?biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)至２８天，測(cè)得混凝土試件的破壞荷載分別為 306、 286、 270ｋＮ。試確定該組混凝土的標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度、立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，并確定其強(qiáng)度等級(jí)（假定抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差為3.0ＭＰa）。解100mm混凝土立方體試件的平均強(qiáng)度為：,[評(píng)注]邊長(zhǎng)為100mm混凝土立方體試件的強(qiáng)度換算系數(shù)為0.95；混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為具有95%強(qiáng)度保證

63、率的混凝土抗壓強(qiáng)度值。95%強(qiáng)度保證率的概率度t為1.645。,例4-21．配制混凝土?xí)r，制作10cm×10cm×10cm立方體試件 ３塊，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)7d后，測(cè)得破壞荷載分別為140kN、135kN、 140kN, 試估算該混凝土28d的標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度。解 7ｄ齡期時(shí)： １０ｃｍ混凝土立方體的平均強(qiáng)度為：,[評(píng)注] 實(shí)踐證明，由中等強(qiáng)度等級(jí)的普通水泥配制的混凝土，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，其強(qiáng)度發(fā)展大致

64、與其齡期的常用對(duì)數(shù)成正比關(guān)系，其經(jīng)驗(yàn)估算公式如下：,1 混凝土強(qiáng)度的波動(dòng)規(guī)律——正態(tài)分布在一定施工條件下，對(duì)同一種混凝土進(jìn)行隨機(jī)取樣，制作ｎ組試件（ｎ≥２５），測(cè)得其２８ ｄ齡期的抗壓強(qiáng)度，然后以混凝土強(qiáng)度為橫坐標(biāo)，以混凝土強(qiáng)度出現(xiàn)的概率為縱坐標(biāo)，繪制出混凝土強(qiáng)度概率分布曲線。實(shí)踐證明，混凝土的強(qiáng)度分布曲線一般為正態(tài)分布曲線。,,,2混凝土質(zhì)量評(píng)定的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法（１）混凝土強(qiáng)度平均值（ ）混凝土強(qiáng)度平均值可按下式計(jì)算：,式中ｎ—

65、—混凝土強(qiáng)度試件組數(shù)； fcu，i —混凝土第ｉ組的抗壓強(qiáng)度值。,,（２）混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（σ）混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差又稱均方差，其計(jì)算式為 標(biāo)準(zhǔn)差σ是正態(tài)分布曲線上拐點(diǎn)至對(duì)稱軸的垂直距離，可用以作為評(píng)定混凝土質(zhì)量均勻性的一種指標(biāo)。,（３）變異系數(shù)（Ｃv）變異系數(shù)又稱離差系數(shù)，其計(jì)算式如下,由于混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差（σ）隨強(qiáng)度等級(jí)的提高而增大，故可采用變異系數(shù)（Ｃv）作為評(píng)定混凝土質(zhì)量均勻性的指標(biāo)。Ｃv值愈小，表示混凝土質(zhì)

66、量愈穩(wěn)定；Ｃv值大，則表示混凝土質(zhì)量穩(wěn)定性差。,（４）混凝土的強(qiáng)度保證率（Ｐ） 混凝土的強(qiáng)度保證率P（％）是指混凝土強(qiáng)度總體中，大于等于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的概率，在混凝土強(qiáng)度正態(tài)分布曲線圖中以陰影面積表示，見圖 4-6所示。低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)（fcu，ｋ）的強(qiáng)度所出現(xiàn)的概率為不合格率。,圖 4-6 混凝土強(qiáng)度保證率,,混凝土強(qiáng)度保證率Ｐ（％）的計(jì)算方法為：首先根據(jù)混凝土設(shè)計(jì)等級(jí)（fcu,ｋ）、混凝土強(qiáng)度平均值（ ）、標(biāo)準(zhǔn)差（σ）或變異

67、系數(shù)（Ｃv），計(jì)算出概率度（ｔ），即則強(qiáng)度保證率Ｐ（％）就可由正態(tài)分布曲線方程積分求得，即,,但實(shí)際上當(dāng)已知ｔ值時(shí)，可從數(shù)理統(tǒng)計(jì)書中的表內(nèi)查到Ｐ值。工程中Ｐ（％）值可根據(jù)統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)混凝土試件強(qiáng)度不低于要求強(qiáng)度等級(jí)的組數(shù)N0與試件總組數(shù)Ｎ（Ｎ≥２５）之比求得，即,,3.3 混凝土配制強(qiáng)度 在施工中配制混凝土?xí)r，如果所配制混凝土的強(qiáng)度平均值（ ）等于設(shè)計(jì)強(qiáng)度（fcu,ｋ），則由圖4—6可知，這時(shí)混凝土強(qiáng)度保證率只有50％。因此，

68、為了保證工程混凝土具有設(shè)計(jì)所要求的95％強(qiáng)度保證率，在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，必須使混凝土的配制強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度（fcu,ｋ）。,,混凝土配制強(qiáng)度可按下式計(jì)算： 式中fcu,0——混凝土配制強(qiáng)度（MPa）； fcu,k