第五章 水泥混凝土与砂浆

水泥
粗集料 水泥混凝土的组成 细集料
水
改性材料
外加剂
掺合料
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பைடு நூலகம்
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第五章 水泥混凝土
砼因其具有很高的抗压强度但抗强度低，因此通常在砼构件受拉区中配加钢筋以承 受抗力加有钢筋的砼称为钢筋砼，未设加钢筋的称为素砼。
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第五章 水泥混凝土
道路建筑材料
第五章 水泥混凝土
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第五章 水泥混凝土
水泥混凝土是由水泥、水、粗集料（石子）、细集料（砂）按预先设计的比例进行 掺配，并在必要时加入适量外加剂、掺合料或其他改性材料，经搅拌、成型、养护后而得 到的具有一定强度和耐久性的人造石材，常简称混凝土。
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第五章 水泥混凝土
⑶影响施工和易性的主要因素分析 影响新拌水泥混凝土施工和易性的主要因素分为内因和外因，归纳如下：
第一节 水泥混凝土的技术性质
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①单位用水量
第五章 水泥混凝土
在组成材料确定的情况下，混凝土拌合物 的流动性随单位用水量的增加而增大。当水灰 比一定时，若单位用水量过小，则水泥浆数量 过少，混凝土拌合物的粘聚性较差，易发生离 析和崩坍，且不易成型密实；但若单位用水量 过多，在混凝土拌合物流动性增加的同时，会 由于水泥浆过多而出现泌水、分层或流浆现象， 致使拌合物产生离析。单位用水量过多还会导 致混凝土产生收缩裂缝，使混凝土强度和耐久 性严重降低。
第一节 水泥混凝土的技术性质
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第五章 水泥混凝土
②道路混凝土拌合物的和易性
对于滑模摊铺机施工的碎石混凝土最佳工作坍落度为25～50mm，允许波动范围10～65 mm；卵石混凝土最佳工作坍落度为20～40 mm，允许波动范围5～55 mm。
第一节 水泥混凝土的技术性质
（2）立方体抗压强度标准值（fcu,k）： 边长为150mm的立方体试件，在28d龄期，标准试验方法测定的抗压强度总体分布中 的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%（95%保证率），以N/mm3。 （3）强度等级（grading strength） 现行规范（GBJ10-89）标准划为C7.5，C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40， C50，C55与C60共12个强度标准。 *砼标号是根据国际中的规定将边长为150mm立方体试件在20±3℃相对湿度为90% 以上的潮湿环境或水中养护28天，采用标准方法测得的极限抗压强度来表示砼标号。
在混凝土拌合物中加入少量的外加剂可以在不改变用水量和水泥用量的情况下， 有效地改善混凝土拌合物的工作性，同时提高混凝土的强度和耐久性。
⑦环境因素 影响新拌水泥混凝土和易性的环境因素包括：温度、湿度和风速。环境温度升高会使 水泥水化速度加快、水分蒸发增加，导致拌合物坍落度减小。同样，风速和湿度通过 影响水分的蒸发速度也会影响混凝土拌合物的流动性。 ⑧时间因素 混凝土拌合物在搅拌后，其坍落度随时间的延长逐渐减小，称为坍落度损失。
混凝土拌合物坍落度与单位用水量的关系
②水灰比 水灰比指水与水泥的质量比。水灰比小则水泥浆稠度大，混凝土拌合物的流动性 小，水灰比过小时则不能保证混凝土的密实成型。若水灰比过大，水泥浆稠度较小， 混凝土拌合物的流动性增加，但可能会引起混凝土拌合物粘聚性和保水性不良，甚至 产生严重的泌水和离析现象，导致混凝土强度和耐久性的降低。
④水泥的品种和细度
对于给定的水泥混凝土拌合物，水泥细度增加会使流动性降低，这种影响对水泥 用量较高的拌合物较为明显，但较细的水泥可以改善混凝土拌合物的粘聚性，减轻离 析和泌水等现象。
第一节 水泥混凝土的技术性质
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⑤集料的性质
第五章 水泥混凝土
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第五章 水泥混凝土
③粘聚性是指混凝土拌合物在施工过程中其组成材料之间有一定的粘聚力，不致产生 分层和离析的现象,混凝土的均匀密实及离析现象。
新拌混凝土的密实和离析对比
④保水性是指混凝土拌合物在施工过程中具有一定的保水能力，不致产生严重的泌水 现象。通常将水分逐渐析出至混凝土拌合物表面的现象称为泌水，水分析出后会在混凝土 内部形成泌水通道，使混凝土的密实性、耐久性下降。
第一节 水泥混凝土的技术性质
第一节 水泥混凝土的技术性质
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③砂率
第五章 水泥混凝土
砂率是指混凝土中的细集料的质量占全部集料总 质量的百分比，它反映了粗细集料的相对比例。
在一定砂率范围内，随砂率的增加润滑作用越明显， 流动性得以提高；砂率超过一定范围后，流动性反而 随砂率的增加而降低。 如果砂率过小，砂浆数量不足会导致混凝土拌合 物粘聚性和保水性降低，产生离析和流浆现象。因此， 混凝土的砂率存在一个最佳值，可使混凝土拌合物获 得所要求的流动性以及良好的粘聚性和保水性。
混凝土拌合物的和易性主要与集料的最大粒径、级配、颗粒形状、表面粗糙程度 和吸水性有关。一定质量的集料，其最大粒径减小会使比表面积增大，比表面增大就 需要更多的水泥浆来润滑。针片状颗粒含量较少、圆形颗粒较多、级配较好的集料， 其组成的混凝土拌合物流动性较大，粘聚性和保水性较好。表面粗糙多棱角的集料会 增加混凝土拌合物的内摩擦力，使流动性降低。吸水性大的集料，会加快混凝土拌合 物的和易性损失速率。 ⑥外加剂
第一节 水泥混凝土的技术性质
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2．影响强度的主要因素分析
第五章 水泥混凝土
a）
b）
c）
a 图显示混凝土的破坏发生在集料和水泥石的粘结面上，这是混凝土最常见的破坏形式； b 图显示集料自身发生破裂，此类情况多发生在高强度混凝土中；
c 图是水泥石发生破坏，这种情况在低强度水泥混凝土中并不多见。因此，普通水泥混凝 土的强度主要取决于水泥石强度及其与集料的界面粘结强度。
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第五章 水泥混凝土
按混凝土流动性可分为： 塑性混凝土、低流动性混土、 干性混凝土
按用途可分为：高聚物改性混凝土、 纤维增强混凝土、 补偿收缩混凝土流态混凝土。
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第一节 水泥混凝土的技术性质
第一节 水泥混凝土的技术性质
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②维勃稠度试验
第五章 水泥混凝土
维勃稠度试验（VB 稠度试验）由瑞典V.皮纳（Bahrner）首先提出。适用于坍落度小 于10mm的干硬性混凝土拌合物 。 《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG E30—2005）规定：维勃稠度试验方 法是将坍落度筒放在直径为240mm 的圆筒中，圆筒安装在专用的振动台上。按坍落度试 验的方法将新拌混凝土顶上置一透明圆盘。开动振动台并记录时间，从开始振动至透明圆 盘底面被水泥浆布满瞬间止，所经历的时间即为新拌混凝土的维勃稠度值，试验结果以秒 计并精确至１秒。维勃稠度值越大，混凝土拌合物的流动性越小。
混凝土拌合物的施工和易性是一项综合技术性质，包括流动性、振实性、粘聚性、保 水性等方面的含义。
①流动性是指混凝土拌合物在自重或机械振动密实作用下能产生适当地流动并均匀密 实地填满模板的性能。
②振实性是指混凝土拌合物易于振捣密实、排出所有被挟带空气的性质。
第一节 水泥混凝土的技术性质
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该法常因无法用肉眼准确判断试验计时的结束点，而降低该试验方法的精确性。
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第五章 水泥混凝土
根据我国现行《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTE E30—2005）规定，路 面混凝土稠度分级如表所示。
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二、硬化后混凝土的强度特征
1、强度 按我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》（GB/T 50081—2002）规定，混凝 土的强度包括：立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗弯拉强度、劈裂抗拉强度。 1）抗压强度标准与强度等级 （1）立方体抗压强度（fcu）： 边长为150mm的立方体试件，（T：20±3℃，相等强度90%以上）标养28天测试的 强度。
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2）轴心抗压强度（fcp）
第五章 水泥混凝土
用立方体试件进行抗压强度试验时，由于材料试验机的承压板对试件局部的摩阻效应 使期强度有较大的提高，因而用棱柱体（h/b=2）的试件。150mm×150mm×300mm棱柱体作为 标准试件的抗压强度。 与立方体抗压强度不同，轴心抗压强度采用棱柱体作为标准试件进行轴心抗压强度测 定。大量试验表明：立方体抗压强度为10～55MPa 的范围内，轴心抗压强度与立方体抗压 强度之比约为0.7～0.8。 3）壁裂抗拉强度（fts） 国标（GBJ81-85）规定，150mm×150mm×550mm的梁形试件，标准 条件下养护28d后，三分点加荷方式求得。由于直接抗拉试验时，试 件在夹具附近易产生局部破坏且易受到弯折作用，导致试验结果波动 较大。因此，常采用劈裂抗拉试验法间接求出混凝土的抗拉强 度。劈裂抗拉强度约为轴心抗压强度的0.9 倍。 4）弯拉强度（抗折强度） （fcf） 道路以及机场工程混凝土控制指 标，三分点加荷进行测试。
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2、施工和易性的测定方法
第五章 水泥混凝土
目前国际上还没有一种能够全面测试新拌混凝土施工和易性的方法。通常的试验方法 大都凭借经验提出，且在一定的条件下测试混凝土拌合物和易性的某一方面。 ①坍落度试验 坍落度试验由美国查普曼（Chapman）首先提出，我国行业标准《公路工程水泥及水 泥混凝土试验规程》（JTE E30—2005）规定：将搅拌好的混凝土拌合物分三层装入标准 的坍落度圆锥筒内，每层装入高度稍大于筒高的1/3，并用弹头棒在每层上均匀捣插25 次。 多余试样用镘刀刮平，然后垂直提取圆锥筒并放于锥体混凝土试样一旁，测量筒高与坍落 后混凝土试体最高点之间的高差，即为新拌混凝土拌合物的坍落度。试验结果mm 为单位 并修约至最接近的5mm。坍落度越大表示混凝土拌合物的流动性越大。
第二节 普通水泥混凝土的组成设计
第五章
第三节 混凝土外加剂
第四节 路面水泥混凝土的组成设计
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第五章 水泥混凝土
一、普通水泥砼的技术性质
1、混凝土拌合物的施工和易性 混凝土拌合物是指在施工过程中使用的尚未凝结硬化的水泥混凝土，亦称为新拌水泥 混凝土。 ⑴新拌水泥混凝土施工和易性的概念 新拌混凝土的施工和易性，又称工作性，是指混凝土拌合物在现有施工条件下（气候 条件、施工机具等），易于施工操作（搅拌、运输、浇注、振捣和表面处理）并获得质量 均匀、成型密实的混凝土结构物的性能。
第一节 水泥混凝土的技术性质
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第五章 水泥混凝土
在测试坍落度后，可判断被测混凝土的粘聚性、保水性等。 用捣棒在已坍落的混凝土锥体试样的一侧轻轻敲击，如锥体在轻打后逐渐下沉则表示 粘聚性良好，如锥体突然倒塌、部分崩裂或发生石子离析现象则表示粘聚性较差。 保水性指水分从拌合物中的析出情况，如果提起坍落筒后有少量水分从底部析出则表 示保水性良好，若析出水分较多并引起锥体试样中的集料外露，则表示该混凝土拌合物的 保水性较差。 坍落度试验适用于集料公称最大粒径不大于 31.5mm，坍落度值不小于10mm的混凝土 拌合物，且该试验只对富水泥浆的新拌混凝土才敏感。 相同性质不同组成的新拌混凝土，他们的工作性可能有很大差别，但却可得到相同的 坍落度值。因此，坍落度值不是满意的工作性评价指标。