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1、水泥混凝土与建筑砂浆 河南交通职业技术学院曹 学 禹 第三单元一、定义：一、定义：以水泥和水组成的水泥浆体为粘结介质，将分散其间的不同粒径的粗细集料胶结起来，在一定的条件下，硬化成为具有一定力学性能的人工石材。由水泥及粗、细集料和水按适当比例混合，在需要时掺加适宜的外加剂、掺合料等配制而成。二、分类二、分类1)普通混凝土 2400kg/m32)轻混凝土 1900 kg/m3 3)重混凝土 3200 kg/m31.水泥混凝土按表观密度可分为：1)低强度混凝土：抗压强度小于30MPa。2)中强度混凝土：抗压强度为3060MPa。3)高强度混凝土：抗压强度大于60MPa。2.水泥混凝土按抗压强度可分
2、为：三、普通水泥混凝土的优点1.在凝结前具有良好的塑性，因此可以浇制成各种形状和大小的构件或结构物；2.与钢筋有牢固的粘结力，能制作钢筋混凝土结构和构件；3.硬化后抗压强度高；4.耐久性好；5.取材广泛。四、普通水泥混凝土的缺点1、抗拉强度低，受拉时变形能力小，容易开裂；2、自重大。五、普通水泥混凝土的主要技术性质普通水泥混凝土的主要技术性质（一）新拌混凝土的工作性（二）硬化后混凝土的强度（三）混凝土的变形（四）混凝土的耐久性（一）新拌混凝土的工作性（和易性）1.工作性的含义流动性：满足输送和浇捣要求可塑性：不为外力作用产生脆断稳定性：不产生分层、泌水易密性：易于浇捣密致2工作性的测定方法1)
3、坍落度试验适用范围：集料最大公称粒径不大于31.5mm、坍落度不小于10mm的混凝土拌和物。坍落度（）崩溃型剪切型正常情况粘聚性和保水性均不好粘聚性较差适用范围：集料最大公称粒径不大于31.5mm、维勃稠度时间在530s之间的混凝土拌和物。从开动振动器至透明圆盘底面刚好被水泥浆布满不留气泡的瞬间所经历的时间即维勃稠度时间(以s表示)。2)维勃稠度试验振动台（台面380260）容器坍落度筒喂料斗支柱旋转架测杆荷重块透明圆盘维勃稠度仪项次结构种类坍落度(mm)1桥涵基础、墩台、挡土墙及大型制块等便于灌注捣实的结构0202项次1中桥涵墩台等工程中较不便施工处10303普通配筋的钢筋混凝土结构，如钢筋
4、混凝土板、梁、柱等30504钢筋较密、断面较小的钢筋混凝土结构(梁、柱、墙等)50705钢筋配置特密、断面高而狭小，极不便灌注捣实的特殊结构部位7090公路桥涵用混凝土拌和物的坍落度 3混凝土拌和物工作性的选择检测师试题：影响和易性（工作性）的主要因素内因：原材料 单位用水量 水灰比 砂率外因：气温 湿度 风力 时间 检测员试题：坍落度试验步骤（二）硬化后混凝土力学性质1抗压强度1)立方体抗压强度cu2)强度等级C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80立方体抗压强度标准值(95%保证率)符号“C”FF混凝土立方体抗压强度试验
5、1.成型方式:25坍落度70 标准振动台成型 坍落度70 人工成型2.试件尺寸：150150150 mm3.插捣次数：100cm2不得少于12次4.拆模前养护温度：205 相对湿度50%5.拆模后养护方式：标准养护室 202 95%202不流动的Ca(OH)2饱和溶液中6.压力机选取：20%试件破坏荷载80%7.加荷速率：8.数据处理：中间值的15%混凝土强度fcu(MPa)fcu3030fcu60fcu60加荷速率(MPa/s)0.30.50.50.80.81.02、混凝土的抗弯拉强度1）试件尺寸：150150550 mm 100100400 mm(0.85)2）加荷方式：三分点加荷L=45
6、0mmF1501501505050混凝土强度ff(MPa)ff3030ff60ff60加荷速率(MPa/s)0.020.050.050.080.080.103）加荷速率4）数据处理：中间值的15%5）三个试件中如有一个位于加荷点外侧，按另外两个试验结果计算，如果这两个测值的差值不大于这两个测值中较小值的15%，则以两个测值的平均值为试验结果，否则结果无效。如有两个试件断裂面位于加荷点外侧，则该组结果无效。3.轴心抗压强度采用150mm150mm300mm的棱柱体试件。在立方体抗压强度为055MPa范围内fcp=（0.70.8）fcu。在结构设计计算时，一般取fcp0.67fcu。非标准尺寸的棱
7、柱体试件的截面尺寸为100mm100mm和200mm200mm，测得的抗压强度值应分别乘以换算系数0.95和1.05。FF拉应力压应力PP 4.劈裂抗拉强度式中：fts 劈裂抗拉强度，MPa；P 破坏荷载，N；A 试件劈裂面积，mm2。劈裂抗拉强度较低，一般为抗压强度的1/101/20。(1)材料组成对混凝土强度的影响水泥的强度与水灰比集料的影响外加剂和掺合料(2)养护条件养护的温度和湿度龄期 (3)试验条件试件的尺寸和形状表面状况加荷速度3影响硬化后水泥混凝土强度的因素(检测师)4提高混凝土强度的技术措施（检测师）1)选用高强度水泥和特种水泥2)采用低水灰比和浆集比3)掺加外加剂4)采用湿热
8、处理方法 (1)蒸汽养护 (2)蒸压养护 5)采用机械搅拌和振捣（三）混凝土的变形1.荷载作用下的变形 弹性变形 徐变2.非荷载作用下的变形 温度变形 化学收缩 干湿变形（四）混凝土的耐久性1.抗渗性2.抗冻性3.碱集料反映4.抗化学侵蚀性5.耐磨性6.碳化混凝土配合比设计 一、普通水泥混凝土对组成材料的要求一、普通水泥混凝土对组成材料的要求1.水泥1）品种2）强度等级a.根据经验，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.01.5倍。b.避免高强混凝土采用低强度水泥，同时也避免低强混凝土采用高强度水泥。项次混凝土结构环境条件或特殊要求优先使用可以使用不得使用1地面以上不接触水流的普通环境中硅酸盐水泥
9、 普通水泥矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥2干燥环境中硅酸盐水泥 普通水泥矿渣水泥火山灰水泥 粉煤灰水泥3高湿度或水下混凝土矿渣水泥硅酸盐水泥 普通水泥火山灰水泥 粉煤灰水泥4受水流冲刷或冰冻硅酸盐水泥 普通水泥矿渣水泥火山灰水泥 粉煤灰水泥5处于河床最低冲刷线以下矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥硅酸盐水泥 普通水泥6严寒地区露天或寒冷地区水位升降范围内硅酸盐水泥 普通水泥矿渣水泥（强度等级32.5）火山灰水泥 粉煤灰水泥7严寒地区水位升降范围内硅酸盐水泥 普通水泥（强度等级42.5）矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥项次混凝土结构环境条件或特殊要求优先使用可以使用不得使用8厚大体积结构施工时要
10、求水化热低矿渣水泥 粉煤灰水泥普通水泥 火山灰水泥硅酸盐水泥 快硬水泥9要求快速脱模硅酸盐水泥 快硬水泥普通水泥10低温环境施工要求早强硅酸盐水泥 快硬水泥普通水泥11蒸汽养护矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥硅酸盐水泥 普通水泥12要求抗渗普通水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥硅酸盐水泥矿渣水泥13要求耐磨硅酸盐水泥 普通水泥矿渣水泥（强度等级42.5）快硬水泥火山灰水泥 粉煤灰水泥14接触侵蚀性环境中根据侵蚀介质种类、浓度等具体条件，按有关规定或通过试验选用2.粗集料1）压碎值项项 目目指指 标标I I类类类类类类碎石碎石压压碎碎值值101020203030卵石卵石压压碎碎值值1212161616
11、16类宜用于强度等级大于C60的混凝土；类宜用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要 求的混凝土；类宜用于强度等级小于C30的混凝土。2）粒径大小：a.最大粒径应不大于结构截面最小尺寸的 1/4，并且不超过钢筋最小净距的3/4；b.实心混凝土板，集料的最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得超过31.5mm。项项 目目指指 标标I I类类类类类类针针、片状、片状颗颗粒粒(按按质质量分数量分数计计)()()5 515152525含泥量含泥量(按按质质量分数量分数计计)()()0.50.51.01.01.51.5泥泥块块含量含量(按按质质量分数量分数计计)()()0 00.50.5O.7O.7有
12、机物有机物合格合格合格合格合格合格硫化物及硫酸硫化物及硫酸盐盐(按按SOSO3 3质质量分数量分数计计)()()0.50.51.01.01.01.03)针片状颗粒含量、有害杂质含量4）级配级 配 情 况序 号公称 粒级（mm）筛孔尺寸(方孔筛mm)2.364.759.5161926.531.537.5536375累计筛余百分率（%）连续粒级15109510080100015025169510090100306001035209510090100408001004525951009010030700505531.595100901007090154505065409510075903065050
13、单 粒 级110209510085100015021631.5951008510001003204095100801000100431.56395100751004575010054080951007010030600103.细集料1）压碎值I I类类类类类类2020252530302）级配 累累计筛计筛余百分率余百分率()方孔方孔筛筛尺寸尺寸(mm)(mm)级级 配配 区区I IIIIIIIIIII9.59.50 00 00 04.754.7510100 010100 010100 02.362.3635355 525250 015150 01.181.1865653535505010102
14、5250 00.60.68585717170704141404016160.30.39595808092927070858555550.150.15100100909010010090901001009090类宜用于强度等级大于C60的混凝土；类宜用于强度等级C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；类宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。3）表观密度大于 2500kg/m3、松散堆积密度大于1350kg/m3、空隙率小于47。4、拌合用水：饮用水项项 目目素混凝土素混凝土钢钢筋混凝土筋混凝土预应预应力混凝土力混凝土1 1pHpH值值4 44 44 42 2不溶物含量不溶物含量(mg/
15、L)(mg/L)5000500020002000200020003 3可溶物含量可溶物含量(mg/L)(mg/L)100001000050005000200020004 4氯氯化物含量化物含量(以以CLCL-计计)(mg/L)(mg/L)35003500120012005005005 5硫酸硫酸盐盐含量含量(以以SOSO4 42-2-计计)(mg/L)(mg/L)2700270027002700660066006 6硫化物含量硫化物含量(以以S S2-2-计计)(mg/L)(mg/L)1001001 1混凝土配合比设计的基本资料混凝土配合比设计的基本资料1)混凝土设计强度等级；2)工程特征(工
16、程所处环境、结构断面、钢筋 最小净距等)；3)耐久性要求(如抗冻性、抗侵蚀、耐磨、碱 集料等)；4)水泥强度等级和品种；5)砂、石的种类，石子最大粒径、密度等；6)施工方法。二、普通水泥混凝土配合比设计概述二、普通水泥混凝土配合比设计概述2 2配合比表示方法配合比表示方法1)单位用量表示法以1m3混凝土中各种材料的用量表示如水泥：水：细集料：粗集料 336kg：185kg：564kg：1315kg2)相对用量表示法以水泥的质量为1，并按“水泥：细集料：粗集料；水灰比”的顺序排列表示如1：1.68：3.91；W/C=0.553基本要求1)施工工作性的要求2)结构物强度要求3)耐久性要求4)经济性
17、的要求4混凝土配合比设计的三个参数 水水水泥水泥砂砂石子石子水泥浆骨料砂率水灰比水水泥泥混混凝凝土土单位用水量5混凝土配合比设计的基本原理2)体积法1)质量法cu,0混凝土配制强度(MPa)；cu,k混凝土设计强度(MPa)；混凝土强度标准差(MPa)。强度标准差值强度等级C20C20C35C35标准差(MPa)4.05.06.0三、混凝土配合比设计的步骤三、混凝土配合比设计的步骤(以抗压强度为指标的计算方法以抗压强度为指标的计算方法)1、初步配合比的计算(1)确定混凝土配制强度cu,0(2)初步确定水灰比碎石卵石a0.460.48b0.070.33ce水泥28d抗压强度实测值(MPa)。当无
18、水泥28d抗压强度实测值时ce,g水泥强度等级值(MPa)；c水泥强度等级值富余系数，按实际统计资料确定。a、b回归系数 普通混凝土的最大水灰比和最小水泥用量环境条件结构物类别最大水灰比最小水泥用量kgkg素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土素混 凝土钢筋混凝土预应力混凝土干燥环境正常的居住或办公用房室内部件不作规定0.650.650.600.60200200260260300300潮湿环境无冻害高湿度的室内部件室外部件在非侵蚀性土和(或)水中的部件0.700.700.600.600.600.60225225280280300300有冻害经受冻害的室外部件在非侵蚀性土和(或)水 中且经受冻害的部件高
19、湿度且经受冻害的室内部件0.550.550.550.550.550.55250250280280300300有冻害和除冰剂的潮湿环境经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部件0.500.500.500.500.500.50300300300300300300(3)确定单位用水量 干硬性混凝土的用水量(单位：kg/m3)拌和物稠度卵石最大粒径(mm)碎石最大粒径(mm)项 目指 标9.59.5191937.537.51616191937.537.5维勃稠度(s)16162020175175160160145145180180170170155155111115151801801651651501501
20、851851751751601605 51010185185170170155155190190180180165165 塑性混凝土的用水量(单位：kg/m3)拌和物稠度卵石最大粒径(mm)碎石最大粒径(mm)项 目范围9.9.5 5191931.31.5 537.37.5 51616191931.31.5 537.37.5 5坍落度(mm)1010303019190 017170 016160 015150 020200 018185 517175 51651653535505020200 018180 017170 016160 021210 019195 518185 517517555
21、55707021210 019190 018180 017170 022220 020205 519195 51851857575909021215 519195 518185 517175 523230 021215 520205 5195195注：1用水量系采用中砂时的平均值。采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加510kg；采用粗砂时，则可减少510kg。(4)计算单位水泥用量 (5)选定砂率水灰比水灰比W/CW/C卵石最大粒径卵石最大粒径(mm)(mm)碎石最大粒径碎石最大粒径(mm)(mm)9.59.5191937.537.51616191937.537.50.400.4026263
22、23225253131242430303030353529293434272732320.500.503030353529293434282833333333383832323737303035350.600.603333383832323737313136363636414135354040333338380.700.70363641413535404034343939393944443838434336364141(6)计算粗、细集料单位用量质量法100%体积法100%2)试拌调整提出基准配合比混凝土试配的最小搅拌量 表3-7-7集料公称最大粒径(mm)拌和物数量(L)31.51537.5
23、25(1)试配(2)校核工作性、调整配合比u若流动性太大，可在砂率不变的条件下，适当增加砂、石的用量；u若流动性太小，应在保持水灰比不变的情况下，适当增加水和水泥；u若粘聚性和保水性不良时，实质上是混凝土拌合物中砂浆不足或砂浆过多，可适当增大砂率或适当降低砂率 3)试验室配合比(1)制作试件、检验强度经过和易性调整试验得出的混凝土基准配合比，其水灰比不一定选用恰当，混凝土的强度不一定符合要求，所以应对混凝土强度进行复核。混凝土强度试验时至少采用三个不同的配合比，其中一个是基准配合比，另两组的水灰比则分别增加及减少0.05，用水量应与基准配合比相同，砂率可分别增加1和减少1。(2)根据检验强度后
24、确定的水灰比和砂率，重新计算混凝土的配合比(mc2：mw2：ms2：mg2)水灰比0.420.470.5228天强度45.137.830.134.90.49(3)根据实测拌和物湿表观密度修正配合比 由此得到mc2：mw2：ms2：mg2，即试验室配合比 校正系数的确定步骤如下：计算混凝土拌和物的计算表观密度 计算混凝土密度校正系数 当混凝土表观密度计算值与实测值之差的绝对值不超过计算2时，按以上原则确定的配合比即为确定的设计配合比；当两者之差超过2时，应将配合比中每项材料用量乘以校正系数，即为确定的设计配合比。4)施工配合比根据现场砂、石实际含水率的变化确定施工配合比 设施工现场实测砂、石含水
25、率分别为a、b，施工 中配制1m3混凝土各种材料的用量为 建筑砂浆一、砌筑砂浆砌筑砂浆是将砖、石或砌块等粘结成为整体的砂浆。1组成材料1)水泥各种品种水泥均可作为砂浆的结合料。水泥的强度等级不宜太高，水泥砂浆中所用水泥的强度等级不宜超过32.5级。水泥混合砂浆中所采用的水泥强度等级可适当提高，但不宜大于42.5级。2)砂常用天然砂，质量应符合混凝土用砂的要求。砂的最大粒径应不超过灰缝的 1/41/5。对于砖砌体，粒径不得大于2.5mm；对于石砌体，砂的最大粒径为5.0mm。对砂中泥和泥块含量常作如下限制：砂浆等级M10.0时不应超过5，砂浆等级为M2.5M7.5时不应超过10，砂浆等级M1.0
26、时不应超过1520。3)掺合料如石灰、粘土和粉煤灰等，以提高质量和降低成本。4)外加剂如引气剂、早强剂、缓凝剂、防冻剂等。5)水拌制砂浆用水与混凝土用水相同。2技术性质1)新拌砂浆的和易性流动性定义：指新拌砂浆在自重或外力作用下流动，能在粗糙的砖、石基面上铺筑成均匀的薄层并能与底面很好粘结的性能。测定：砂浆稠度测定仪。以沉入量作为流动性的指标，以“mm”计。砂浆流动性的选择与砌体种类、施工方法以及天气情况有关，可参考表3-49选用。砌体种类砂浆稠度(mm)烧结昔通砖砌体7090轻集料混凝土小型空心砖砌体6090烧结多孔砖、空心砖砌体6090烧结普通砖平拱式过梁空心墙、简拱普通混凝土小型空心砖砌
27、体加气混凝土砌块砌体5070石砌体3050砌筑砂浆的稠度定义：指新拌砂浆保持水分不流失的能力，也表示各组成材料不易分离的性质。测定：砂浆分层度测量仪，用分层度表示，以mm计。分层度大，表明砂浆的分层离析现象严重，保水性不好。分层度过小，表明砂浆干缩较大，影响粘结力。砂浆的保水性与胶结材料的类型和用量、细集料的级配、用水量等有关。为了改善砂浆的保水性，常掺入石灰膏、粉煤灰等。保水性2)硬化后砂浆的强度砂浆抗压强度是确定其强度等级的重要依据。砂浆强度等级是以边长为70.7mm的六个立方体试块，按规定方法成型并养护至28d后测定的抗压强度平均值(MPa)来表示的。砂浆强度等级分为M20、M15、M1
28、0、M7.5、M5和M2.5六个等级。(1)基层为不吸水材料(如致密的石材)影响因素：水泥强度与水灰比(2)基层为吸水材料(如砖或其他多孔材料)影响因素：水泥强度及用量，而与水灰比无关。A、B系数值 砂浆品种AB水泥混合砂浆1.50-4.25水泥砂浆1.033.50注：各地区也可用本地区试验资料确定A、B值，统计用的试验组数不得少于30组。3)粘结力影响因素：砂浆强度越高则粘结力越大。此外，粘结力也与基材的表面状态、清洁程度、湿润状况及施工养护条件等有关系。4)耐久性提高砂浆的密实度可提高其耐久性。二、砌筑砂浆的配合比1水泥混合砂浆配合比计算1)砂浆的试配强度由式(3-7-13)计算得出 砂浆
29、强度标准差限用值(单位：MPa)施工水平砂浆强度等级M2.5M5M7.5M10M15M20优良0.501.001.502.003.004.00一般0.621.251.882.503.755.00较差O.751.502.253.004.506.002)确定水泥用量每立方米水泥混合砂浆的水泥用量 在无法取得水泥的实测强度时 3)确定掺合料用量配制水泥石灰混合砂浆按式计算石灰膏的用量石灰膏不同稠度时的换算系数 石灰膏稠度(mm)12011010090807060504030换算系数1.000.990.970.950.930.920.900.88O.870.864)确定砂子用量1m3干燥状态的砂子的堆
30、积密度值也就是1m3砂浆所用的干砂用量。按照砂子的干燥状态为基准进行计算。5)确定用水量当采用中砂时，砂浆用水量范围可选用2403l0kg/m32水泥砂浆的配合比确定水泥砂浆的配合比可以根据工程类别及砌体部位确定砂浆的设计强度等级，查阅表3-53选用。表中水泥强度等级为32.5级。水泥强度等级大于32.5级时，水泥用量应取表中的下限值。用水量的选用原则见水泥混合砂浆。砂浆强度等级水泥用量砂子用量用水量M2.5M52002301m3砂子的堆积密度270330M7.5M10220280M15280340M20340400水泥砂浆材料用量(单位：kg/m3)3砂浆配合比设计实例原始资料：某工程砌筑用
31、混合砂浆，强度等级为M7.5级，稠度70100。采用C42.5级普通水泥、含水率为2的中砂(堆积密度1450kg/m3)、石灰膏(稠度110mm)配制。施工水平一般。设计要求：试进行砂浆配合比设计。设计步骤：1)确定砂浆的试配强度由资料 ，查表3-51得 ，则 2)确定水泥用量查表3-50得A=1.5 B=-4.25。3)确定石灰膏用量 石灰膏稠度为100mm，查表3-52，换算系数为0.99，则 4)确定砂用量砂的堆积密度为1450kg/m3，砂的含水率为2%，砂的用量为 5)选择用水量用水量m=300kg/m36)确定初步配合比(质量比)水泥石灰膏砂水=203961479300=10.47
32、7.28：1.48三、抹面砂浆定义：涂抹于建筑物或构筑物表面的砂浆。要求：具有良好的和易性；较高的粘结力。分类：分为普通抹面砂浆和防水砂浆。普通抹面砂浆对砌体起保护作用，通常分两层或三层施工。抹面水泥砂浆常用配合比为水泥：砂=1213(体积比)。水泥石灰混合砂浆可用水泥：掺合料：砂=1(0.51)(4.56.0)。防水砂浆是一种具有高抗渗性能的砂浆，主要用于隧道和地下工程。配制防水砂浆的方法，一是合理选择配合比。配合比控制在水泥：砂=(12)(13)，水灰比控制在 0.400.50。用膨胀水泥或无收缩水泥配制防水砂浆时，配合比(体积比)为水泥：砂=12.5，水灰比为0.400.50。配制防水砂浆的另一个方法是掺防水剂。常用防水剂有硅酸钠(水玻璃)类防水剂、氯化物金属盐类防水剂和金属皂类防水剂。END