混凝土学习教材

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一、普通水泥混凝土的组成材料
◆水泥 Cement ◆水 Water
水泥浆
早期：润滑作用后期：胶结作用
◆细集料 Fine aggregate
集料骨架填充作用
◆粗集料 Coarse aggregate
◆混凝土外加剂 Concrete admixture 改善混凝土的性能
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道路建筑材料（一）、水泥（cement ）选用原则： ◆水泥品种的选择 ◆水泥强度等级的选择（二）、集料（aggregate) ◆集料——在混合料中起骨架或填充作用的粒料，包括岩石天然风化而成的砾石（卵石）和砂等，以及由岩石经人工轧制的各种尺寸的碎石、机制砂、石屑等。 ◆工程上将集料分为粗集料和细集料
100
上限
90
下限
80
试样
70
上限
60
50
40
30
20
10
0
0.15 0.3 0.6
1
砂样
下限
1.18 2.36 4.75 9.5
筛孔尺寸（mm）
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道路建筑材料
通过百分率(%)
Ⅰ区砂
砂子标准级配图Ⅰ区
100
90
上限
80
下限
70
试样
60
50
40
30
20
10
0
0.15
0.3
0.6
1.18 2.36 4.75
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道路建筑材料
水泥砼用粗集料的技术要求
4）表面特征及形状
a、表面特征
b、形状：以正立方体为佳，不能含有过多的针、片
状颗粒
针状颗粒：颗粒长度大于平均粒径的2.4倍的颗粒
片状颗粒：颗粒厚度小于平均粒径的0.4倍的颗粒
测定方法：规准仪法
粒级上、下粒径的平均值
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道路建筑材料
规准仪针片状颗粒试验
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道路建筑材料
细集料（Fine aggregate）
◆沥青混合料中细集料是指粒径——小于2.36mm 水泥混凝土中细集料是指粒径——小于4.75mm
◆砂
河砂
天然砂山砂
砂
海砂
机制砂
人工砂矿渣砂
煅烧砂
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道路建筑材料
▲天然砂
定义：由自然风化、水流冲刷、堆积形成的、粒径小 4.75mm的岩石颗粒。
粗集料的技术性质 3、坚固性
按现行试验规程《公路工程集料试验规程》选取规定数量集料，分别装在金属网篮浸入饱和硫酸钠溶液中进行干湿循环试验。经5次循环试验后，观察其表面破坏情况，并用质量损失百分率来计算坚固性（也称安定性）。
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道路建筑材料粗集料的技术性质
1、粗集料压碎值粗集料压碎值是集料在连续增加的荷载
沥青混合料及基层用细集料必须用水洗法筛分
★分析：级配——目的：提高密实度（耐久性好）
细度模数——目的：控制抗折强度、节约水泥
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道路建筑材料
细集料的技术性质
筛析法：一套标准筛（方孔）
砂总量500g
控制粒径：0.6mm 粒径的含量决定它的区间
实验录象
筛底（0.075mm )
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道路建筑材料
表征砂颗粒性质的两项指标
（2）颗粒级配砂子级配好——密实——耐久性好——强度高。
混凝土用砂的级配按《建筑用砂》（GB/T 14684— 2019）的规定划分为3个级配区有：粗砂、中砂、细砂。
砂完全粗的不行，小颗粒的也需要，从级配来说，就是填满骨架的空隙（要符合表3-3规定）
按水泥砼对于砂的技术要求分为：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类
开口孔隙及颗粒间体积）物质颗粒的质量。
细集料堆积密度试验
3、空隙率定义：细集料颗粒之间空隙体积占粗集料总体
积的百分率
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道路建筑材料
细集料的技术性质
二、级配
★定义Biblioteka Baidu级配是砂各级粒径颗粒的分配情况
★试验方法：采用筛析法（方孔筛——一套标准筛）
注：水泥混凝土用细集料可采用干筛法（需要可用水筛法）
1）强度碎石或卵石的强度，可用岩石立方体强度和压碎
值指标两种方法检验 2）坚固性（硫酸钠溶液法检验） 3）最大粒径及颗粒级配
a、最大粒径选择：在结构截面允许的情况下，尽量增大最大粒径可节约水泥。（规定见教材P66）
b、颗粒级配：粗集料级配应符合表3-8的规定，采用连续级配粗集料，当连续级配不能配合成满意的混合料时，可参加单粒级集料配合。（连续级配的优点？）
三、粗度
1、定义：粗度是评价砂粗细程度的一种指标，通常用系度模数表示（细度模数又称为细度模量）
2、计算方法： M x (A 0 .1 5 A 0 .3 0 A 1 0 0 .6 0 A A 1 4 .1 .7 8 5 A 2 .3 6 ) 5 A 4 .7 5
“﹪”不带入计算
3、结论：细度模数越大，表示细集料越粗规定：砂的粗度按照细度模数可以分为下列三级： Mx=3.7—3.1 为粗砂 Mx=3.0—2.3 为中砂 Mx=2.2—1.6 为细砂
4、集料磨耗值磨耗值用于确定岩石抵抗表面磨损的能力，适用
于对路面抗滑表层所用集料抵抗车轮磨耗能力定。我国现行试验标准规定采用道瑞磨耗试验机测试
岩石的磨耗值
5、磨耗性磨耗性是岩石抵抗撞击、剪切和摩擦等综合作用
的性能。采用洛杉矶式磨耗试验以磨耗损失表示。
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道路建筑材料
水泥砼用粗集料的技术要求
下，抵抗压碎的能力。也是集料强度的相对指标，用以鉴定集料的品质。
压碎值实验录象
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道路建筑材料
粗集料的技术性质二、力学性质 2、粗集料磨光值
磨光值反映岩石抵抗轮胎磨光作用能力的指标。
集料磨光值是利用加速磨光机磨光集料并以摆式摩擦系数测定仪测得的磨光后集料的摩擦系数来确定。（将摩擦系数除以0.6即为集料的磨耗值）以PSV 表示
石料磨光值越高，表示抗滑性越好。
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道路建筑材料粗集料的技术性质二、力学性质 3、集料冲击值集料冲击值是集料抵抗多次连续重复冲击荷载作用的性能。用于路表集料直接承受车轮荷载的冲击作用，这一指标对道路表层用集料非常有用。试验方法：采用冲击试验仪测得
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道路建筑材料
粗集料的技术性质二、力学性质
10
41
70
100～ 90
Ⅲ说（明细：）ⅠⅡ区区砂0砂属属1于于0粗中～砂砂0 ——1——5～采由0用中较砂25Ⅱ和～区一0大部41的分60砂偏～率粗（砂85不的55易～细捣砂实组）成10900～ Ⅲ区砂属于细砂——采用较Ⅱ区小的砂率（易捣实）
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道路建筑材料
通过百分率（%）
Ⅱ区砂
砂子标准级配图Ⅱ区
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道路建筑材料
水泥砼用粗集料的技术要求
5）有害物质含量
6）碱集料反应水泥中碱性氧化物水解氢氧化物 + 集料中活性二
氧化硅
碱-硅酸凝胶（附在集料表面）
危害：凝胶吸水体积膨胀，使集料与水泥石界面胀裂，
粘结强度下降，砼结构破坏
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道路建筑材料
（三）砼拌和用水（Water）
（四）外加剂（admixture）作用：改善砼性质掺量：不大于水泥质量的5﹪ 类型：减水剂、引气剂、保水剂、缓凝剂等等用途见表3-12
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道路建筑材料
普通水泥混凝土的技术性质
◆新拌混凝土的工作性（和易性）
技术性质
◆硬化后混凝土的力学性质
主讲：
道路建筑材料
概述
定义：水泥混凝土是以水泥和水组成的水泥浆
体将粗细集料胶结起来而形成的具有一定力学性能的人工石材.
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道路建筑材料
水泥混凝土的优缺点：
优点： ◆有较高的抗压强度:有一定的承载能力; ◆有较好的耐久性:用得越久,强度越高. ◆有较好的可塑性:可以浇筑成任意形状、不同强度、不同性能的建筑物; ◆原材料来源广泛，价格低廉.
人工砂表面多棱角，较洁净，但造价较高，特殊情况采用
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道路建筑材料
细集料的技术性质
一、物理常数 1、表观密度定义：在规定条件（105℃±5℃烘干至恒重下，单位表观体积（包括集料矿质实体和闭口孔隙的体积）的质量。
试验方法：容量瓶法
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道路建筑材料
细集料的技术性质
2、堆积密度定义：单位体积（包括矿质实体、闭口孔隙和
1350Kg/m3 ，空隙率小于47﹪
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道路建筑材料
粗集料（Coarse aggregate）
粗集料的技术性质一、物理性质 1、物理常数（1）表观密度 ——在规定条件（105℃±5℃烘干至恒重）下，单位表观体积（包括集料矿质实体和闭口孔隙的体积）的质量。表观密度用ρ a表示试验方法：网篮法
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道路建筑材料
第一节普通水泥混凝土（Ordinary cement concrete）
定义：普通水泥混凝土是以通用水泥为胶结材料，用
普通砂石材料为集料, 并以普通水为原材料，加入适量的化学外加剂, 按专门设计的配合比，经搅拌、成型、养护而得到的复合材料。
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道路建筑材料
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道路建筑材料
水泥砼对于细集料的技术要求
1）砂的颗粒级配和细度模数 2）有害杂质含量
危害：妨碍水泥水化，降低与水泥石粘附性，与水泥水化物产生不良化学反应
杂质：泥、云母、轻质物、有机物、硫化物和硫酸盐等有害物质含量限值见教材P64表3-4
3）含泥量、石粉含量和泥块含量 4）坚固性
天然砂——硫酸钠溶液进行检测人工砂——压碎指标法进行试验检测 5）表观密度、堆积密度、空隙率规定：表观密度大于2500Kg/m3 ，堆积密度大于
9.5
筛孔尺寸(mm)
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道路建筑材料
通过百分率（%）
Ⅲ区砂
100
90
上限
下限 80
试样 70
砂子标准级配图Ⅲ
60
50
40
30
20
10
0
0.15
0.3
0.6
1.18 2.36 4.75
9.5
筛孔直径（mm）
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道路建筑材料
砂子类别确定
步骤： ⒈计算三个重要参数：分计筛余百分率累计筛余百分率通过百分率 ⒉计算细度模数（结果） ⒊用标准级配确定砂子的级配范围（结果） ⒋结论（根据细度模数和级配范围）
（4）空隙率——粗集料颗粒之间空隙体积占粗集料总体积的百分率
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道路建筑材料
粗集料的技术性质 2、级配定义：粗集料中各组成颗粒的分级和搭配情况。试验方法：筛分试验
水泥混凝土用粗集料干筛法沥青混合料及基层用粗集料水筛法筛分试验级配参数的计算方法同细集料
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道路建筑材料
道路建筑材料
二、级配
★有关级配的三个重要参数
分计筛余百分率ai ：某号筛上的筛余量占试样总质量的百分率
累计筛余百分率Ai ：某号筛的分计筛余百分率和大于某号筛的各筛的分计筛余百分率之总和
通过百分率Pi ：通过某号筛的试样质量占试样总质量的百分率 Pi=100－Ai
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道路建筑材料
按生存环境分：河砂、山砂和海砂
河砂：颗粒表面圆滑，比较洁净，质地较好，产源广山砂：颗粒表面粗糙有棱角，含泥量和含有机质量多海砂：虽然有河砂的特点，但是其中混有贝壳、碎片
和盐分等有害物质
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道路建筑材料
▲人工砂人工砂是人为加工处理得到的符合规格要求的细
集料，通常指石料加工过程中采取真空抽吸等方法除去大部分土和细粉、或将石屑水洗得到的洁净的细集料。
（2）毛体积密度——在规定条件（105℃±5℃烘干至恒重）下，单位毛体积（包括矿质实体、闭口孔隙和开口孔隙）的质量。
试验方法：蜡封法
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道路建筑材料
粗集料的技术性质
（3）堆积密度——单位体积（包括矿质实体、闭口孔隙和开口孔隙及颗粒间体积）物质颗粒的质量。
堆积密度包括：自然堆积状态、振实状态和捣实状态下的堆积密度
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道路建筑材料
细集料的技术性质 ★总结：
表征砂颗粒性质的两项指标 ⑴细度模数——水泥裹覆着集料平均粒径组成;
分析： ①粒径差太大，拌合困难 ②粒径差太小，细小颗粒多受力易断裂 ③细级料粒径过小表面积大，浪费水泥 ④完全是一种颗粒的砂，密实度不够 ——还必须考虑颗粒的级配。
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详见砂的分区及级配范围表3-3：
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道路建筑材料
砂的颗粒级配
（教材P63表3-3）
筛孔尺寸（mm）
级配区 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3
0.15
累计筛余（%）
Ⅰ（粗） 0 10～0 35～5 65～ 85～ 95～
35
71
80
100～ 90
Ⅱ（中） 0 10～0 25～0 50～ 70～ 92～
缺点： ◆抗拉强度低,受拉时容易受温度变化而开裂 ◆自重大
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道路建筑材料
水泥混凝土的分类
▲ 按表观密度分：
▲ 按强度等级分：
普通混凝土轻混凝土重混凝土
低强度混凝土中强度混凝土高强度混凝土
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道路建筑材料
▲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。