1、一、建筑材料的重要性,1. 材料是工程結(jié)構(gòu)的物質(zhì)基礎(chǔ) . 2 . 材料與工程造價(jià)之間的密切關(guān)系 （占工程造價(jià)的 60 % 至 70 % ，甚至 80 % ） 3. 新材料與新結(jié)構(gòu)、新工藝之間有密切的關(guān)系。,世界建筑材料的發(fā)展趨勢(shì),高性能材料。 復(fù)合化、多功能化。 利用地方資源和工業(yè)廢渣。 節(jié)能材料。,二、道路工程主要的建筑材料（道路建筑材料的研究?jī)?nèi)容與任務(wù)）,道路建筑材料,砂石材料,無機(jī)結(jié)合料及其制品,有機(jī)結(jié)合料,石料及石料制品,集料,水泥、石灰,混凝土,有機(jī)結(jié)合料混合料,高分子聚合物材料,鋼材和木材,土工布等,瀝青混合料,建筑鋼材、木材,瀝青材料,三、建筑材料應(yīng)具備的工程性質(zhì) 1、力學(xué)性質(zhì)

2、各種強(qiáng)度指標(biāo)及耐磨、抗變形指標(biāo)。如，水泥混凝土的抗壓、抗折強(qiáng)度；瀝青混合料的穩(wěn)定度、流值；石料的磨耗度等。 2、物理性質(zhì) （1）物質(zhì)指標(biāo)：如材料的密度、孔隙率、含水量 （2）溫度穩(wěn)定性：如瀝青軟化點(diǎn)、脆點(diǎn)等。 （3）水穩(wěn)定性等：如瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度等。 3、化學(xué)性質(zhì) 各種材料的化學(xué)成分及其變化規(guī)律。如，水泥的各種成分與自然界之間的變化；瀝青的化學(xué)成分及其變化規(guī)律。 4、工藝性質(zhì)混凝土的流動(dòng)性 材料四個(gè)性質(zhì)之間是相互制約、相互聯(lián)系的。,四. 建筑材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)均有相應(yīng)的代號(hào)，其表示方法由標(biāo)準(zhǔn)名稱、標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)、發(fā)布順序號(hào)和發(fā)布年號(hào)組成。例如：,燒結(jié)普通磚GB/T 51011998,標(biāo)準(zhǔn)名

3、稱：燒結(jié)普通磚,標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)：GB,推薦標(biāo)準(zhǔn)：T,發(fā)布順序號(hào)：5101,發(fā)布年號(hào)：1998年,各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)代號(hào),2.2.1 砂石材料,課題:石材的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)要求教具用品 相關(guān)試驗(yàn)儀器 教學(xué)目的:了解砂石材料的類別，石料的技術(shù)性質(zhì)及其應(yīng)用 重點(diǎn)難點(diǎn):石料的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì),11 砂石材料的技術(shù)性質(zhì) 概述： 砂石材料按形狀分類 1）、塊狀石料：簡(jiǎn)稱石料 如塊石、片石等； 2）、粒狀石料：簡(jiǎn)稱集料 集料又按大小分為： 粗集料：如碎石、卵石 細(xì)集料：如砂、石屑 砂石材料按來源分類 1）、天然石料 2）、人工軋制的集料 3）、工業(yè)冶金礦渣,1.1.1 、巖石的技術(shù)性質(zhì) （一）、物理性質(zhì)： 包括物理常

4、數(shù)、吸水性和耐候性等。 1物理常數(shù) 真密度：是石料在規(guī)定條件下，烘干石料礦質(zhì)單位體積的質(zhì)量，用t 表示。 則,空氣中稱量m0=0,因 固 測(cè)定方法：密度瓶法測(cè)定，將石料磨細(xì)至全部過0.25mm的篩孔，然后將其裝入瓶中，利用已知比重的液體置換石料的體積。 毛體積密度 測(cè)定方法：用靜水稱量法，亦可用蠟封法測(cè)定。,孔隙率 2.吸水性：指石料在規(guī)定條件下吸水的能力。 (1)吸水率：202和大氣壓狀態(tài)下，吸水質(zhì)量的百分率。 (2)飽水率： 202 ，真空（100kPa），吸水質(zhì)量的百分率 飽水90%時(shí)，抗凍性較差。,3.抗凍性： （1）直接凍融法：飽水后，測(cè)定經(jīng)過凍(-15 ,4h)、融(205,4h)

5、循環(huán)，質(zhì)量損失不超過5%，抗壓強(qiáng)度不超過25%的次數(shù)。,（2）堅(jiān)固性實(shí)驗(yàn)： 浸泡飽和硫酸鈉溶液20h后， (105-110,4h)；之后浸泡飽和硫酸鈉溶液4h后， (105-110,4h)循環(huán)。 注意：-15 ，巖石吸水率大于0.5%時(shí)候需要抗凍性實(shí)驗(yàn)。,（二）力學(xué)性質(zhì) 1.單軸抗壓強(qiáng)度 試驗(yàn)條件要求：試件形狀、尺寸、吸水飽和、加荷速度等。 2.磨耗性：指石料抵抗撞擊、邊緣剪力和磨擦等聯(lián)合作用的性質(zhì)。 洛杉磯式磨耗試驗(yàn)：5kg石料+12個(gè)5kg的鋼球 磨500轉(zhuǎn)測(cè)定,（三）、化學(xué)性質(zhì) 按SiO2含量，將石料劃分為 酸性巖 SiO265% 中性巖 52% SiO265% 堿性巖 SiO252%,

6、1.1.2 、集料的技術(shù)性質(zhì) （一）粗集料的技術(shù)性質(zhì) 1、物理性質(zhì) 1）物理常數(shù) （1）表觀密度 用網(wǎng)籃法測(cè)定：,(2)毛體積密度 （3）堆積密度 （4）空隙率,2）級(jí)配 分計(jì)篩余百分率 累計(jì)篩余百分率 通過百分率 3)堅(jiān)固性 用Na2SO4溶液干濕循環(huán)5次后，測(cè)定試樣質(zhì)量損失。,碎石標(biāo)準(zhǔn)篩,2、力學(xué)性質(zhì)： （1）壓碎值 取試樣：粒徑9.5mm13.2mm； 質(zhì)量 3kg；在400kN的壓力下，持續(xù)加壓5s后，將試樣過2.36mm篩，稱其篩余質(zhì)量。,壓碎值計(jì)算公式如下： 式中：壓碎值 m0試樣總質(zhì)量 m1試樣篩余質(zhì)量,壓碎指標(biāo)儀,（2）粗集料磨光值 測(cè)定方法：先將試樣磨光，再測(cè)定擺值，經(jīng)換算后

7、得磨光值PSV 要求：一級(jí)公路、高速公路 PSV42 其它公路 PSV35 3）粗集料的沖擊值A(chǔ)IV 測(cè)定方法： 將9.513.2mm的試樣，分三層裝入試模，用13.75kg的錘，自380mm處自由落下，連續(xù)沖擊 15次后，過2.36mm的篩，用下式計(jì)算,（4）集料磨耗值A(chǔ)AV 測(cè)定方法： 用集料按一定的方法排列并固定，用磨耗儀磨500圈，用下式計(jì)算集料磨耗值： 式中：AAV集料的磨耗值； 磨耗前試樣總質(zhì)量(g)； 磨耗后試樣總質(zhì)量(g)； 集料飽和面干密度（g/cm3）。,（二）細(xì)集料的技術(shù)性質(zhì) 定義：在瀝青混合料中，指粒徑小于2.36mm天然砂，人工砂及石屑。 在水泥混凝土中，指粒徑小于4

8、.75mm的天然砂、人工砂。 分類： 1、天然砂：由巖石在自然條件下風(fēng)化形成的。 天然砂通常包括以下幾種類型： （1）河砂：性質(zhì)較好，多用。 （2）山砂：含泥量及有機(jī)雜質(zhì)多。 （3）海砂：混有貝殼和鹽分等有害雜質(zhì)。 2、人工砂：由巖石軋碎而成的顆粒，表面有棱角，較潔凈，但價(jià)格較高，無特殊情況多不采用。,上述幾種細(xì)集料中，一般工程上多使用河砂。 1、物理常數(shù) 集料的質(zhì)量與體積的關(guān)系見圖所示：,2、級(jí)配 用篩分法測(cè)定砂的級(jí)配 標(biāo)準(zhǔn)篩：5 2.5 1.25 0.63 0.315 0.16mm(圓孔) 4.75 2.36 1.18 . 0.6 . 0.3 0.15mm(方孔) 篩分后，計(jì)算相關(guān)參數(shù)如下

9、： （1）分計(jì)篩余百分率 （2）累計(jì)篩余百分率 （3）通過百分率,振篩機(jī),3、粗度 (水泥混凝土用砂) （瀝青路面及各種路面的基層、底層用砂） 砂的粗度分類 為粗砂 為中砂 為細(xì)砂,12 礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì),概述 礦質(zhì)混合料顆粒級(jí)配應(yīng)滿足的基本要求： 1、最小空隙率：即使不同粒徑的各級(jí)礦質(zhì)集料按一定的比例搭配后，應(yīng)有最大密實(shí)度。 2、最大磨擦力：各級(jí)礦質(zhì)集料在進(jìn)行比例搭配時(shí)，應(yīng)使各級(jí)集料排列緊密，形成一個(gè)多級(jí)空間骨架結(jié)構(gòu)，且具有最大的摩擦力。 礦質(zhì)混合料組成設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1、級(jí)配理論和級(jí)配范圍的確定 2、基本組成的設(shè)計(jì)方法, 1.2.1、礦質(zhì)混合料的級(jí)配理論 1.級(jí)配類型 （1）、連續(xù)級(jí)配 是

10、采用標(biāo)準(zhǔn)篩對(duì)某一混合料進(jìn)行篩分試驗(yàn)，所得級(jí)配曲線平順圓滑，具有連續(xù)性。 （2）、間斷級(jí)配 是在礦質(zhì)混合料中剔徐其中一個(gè)分級(jí)或幾個(gè)分級(jí)而形成的不連續(xù)的混合料。,2 礦質(zhì)混合料的級(jí)配理論 (1).最大密度曲線理論（富勒理論） 觀點(diǎn)：礦質(zhì)混合料的顆粒級(jí)配曲線愈接近拋物線，則其密度愈大。 當(dāng)?shù)V質(zhì)混合料的級(jí)配曲線為拋物線時(shí)，具有最大密實(shí)度。,a） b） a）常坐標(biāo)； b）半對(duì)數(shù)坐標(biāo),理想最大密度級(jí)配曲線,最大密度級(jí)配曲線公式： 可用礦料顆粒粒徑（d）與通過量（p）表示 。,式中：d 礦質(zhì)混合料各級(jí)顆粒粒徑，mm； p 各級(jí)顆粒粒徑集料的通過量，%； k 常數(shù)。,(2).最大密度曲線n冪公式（泰波理論）

11、觀點(diǎn)：最大密度曲線是一種理論的級(jí)配曲線，實(shí)際上，級(jí)配 曲線應(yīng)該有一定的波動(dòng)范圍。 公式：,式中： p、d 和 D 意義同前；n 實(shí)驗(yàn)指數(shù)。 實(shí)際研究認(rèn)為：在瀝青混合料中應(yīng)用，當(dāng)n=0.45時(shí)密度最大； 在水泥混凝土中應(yīng)用，當(dāng)n=0.250.45時(shí)工作性較好。 通常使用的礦質(zhì)混合料的級(jí)配范圍（包括密級(jí)配和開級(jí)配） n=0.30.7, 1.2.2、級(jí)配曲線范圍的繪制,必須采用半對(duì)數(shù)坐標(biāo)即橫坐標(biāo)用對(duì)數(shù)坐標(biāo) 方法： 1、先確定橫坐標(biāo)長(zhǎng)度S 2、求出間距系數(shù) K 3、計(jì)算出各顆粒粒徑在橫坐標(biāo)上的位置, 1.2.3 、礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)方法 設(shè)計(jì)依據(jù)：各種集料的篩分結(jié)果 按規(guī)范要求的級(jí)配范圍即標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配

12、(一)、試算法,1）按題意作下列兩點(diǎn)假設(shè)： 設(shè)A、B、C三種集料在混合料M中的用量比例分別為X、Y、Z，則, 又設(shè)混合料M中某一級(jí)粒徑（i）要求的含量為M（i），A、B、C三種集料 中該粒徑的含量分別為A(i)、 B(i) 、 C(i) 。則：,2）計(jì)算步驟 計(jì)算A集料在礦質(zhì)混合料中的用量比例 首先，找出A集料占優(yōu)勢(shì)含量的某一粒徑，如粒徑（i），而忽略B、C 集料在此粒徑的含量，即B集料和C集料該粒徑的含量aB(i)和aC(i)均等于零。 A集料在混合料中的用量：, 計(jì)算C集料在礦質(zhì)混合料中的用量比例 原理同前，設(shè)C集料的優(yōu)勢(shì)粒徑為j（mm），則A集料和B集料在該粒徑的 含量aA(j)和aB(

13、j)均等于零。 C集料在混合料中的用量：, 計(jì)算B集料在礦質(zhì)混合料中的用量比例 由前式得出B集料在礦質(zhì)混合料中的用量：, 校核調(diào)整 按以上計(jì)算的配合比計(jì)算合成級(jí)配，如不在要求的級(jí)配范圍內(nèi)，應(yīng)調(diào)整。 重新計(jì)算和復(fù)核配合比，經(jīng)幾次調(diào)整，直到符合要求為止。 如經(jīng)計(jì)算確不能滿足級(jí)配要求時(shí)，可摻加某些單粒級(jí)集料，或調(diào)換其它 原始集料。,2.圖解法 （1）基本原理 通常級(jí)配曲線圖采用半對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖繪制，所繪出的級(jí)配范圍中值為一 拋物線。圖解法中，為使要求級(jí)配中值呈一直線，采用縱坐標(biāo)的通過量（Pi） 為算術(shù)坐標(biāo)，而橫坐標(biāo)的粒徑采用篩孔尺寸表示，則繪出的級(jí)配曲線中值為直線。 如圖：,（2）計(jì)算步驟 1）繪制級(jí)配

14、曲線坐標(biāo)圖,2）確定各種集料用量 兩相鄰級(jí)配曲線重疊，等分； 兩相鄰級(jí)配曲線相接，連分； 兩相鄰級(jí)配曲線相離，平分。 3）校核 按圖解所得的各種集料用量，校核計(jì)算所得合成級(jí)配是否 符合要求。如不能符合要求，即超出級(jí)配范圍，應(yīng)調(diào)整各集料 的用量。,礦質(zhì)混合料配合比設(shè)計(jì)工程實(shí)例 試采用圖解法設(shè)計(jì)某高速公路用細(xì)粒式瀝青混凝土的礦質(zhì)混合料配合比。 1.原始資料 （1）現(xiàn)有碎石、石屑、砂和礦粉四種礦質(zhì)集料，現(xiàn)場(chǎng)取樣進(jìn)行篩分如下表：,（2）確定礦質(zhì)混合料的工程級(jí)配范圍如下表：,2.設(shè)計(jì)步驟 （1）繪制級(jí)配曲線圖，在縱坐標(biāo)上按算術(shù)坐標(biāo)繪出通過百分率Pi，如下圖。 （2）連對(duì)角線OO作為級(jí)配范圍通過率中值。在

15、縱坐標(biāo)上找出各個(gè)篩孔通過率中值作水平線，通過與對(duì)角線OO的交點(diǎn)作垂線，與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)，即為相應(yīng)的篩孔在橫坐標(biāo)上的位置。 （3）將碎石、石屑、砂和礦粉四種集料的級(jí)配曲線繪于下圖。 （4）從碎石、石屑、砂和礦粉四條級(jí)配曲線依次分析，均為重疊的位置關(guān)系。在其重疊部分分別作垂線AA、BB、CC與對(duì)角線OO依次相交于M、N、R；過M、N、R分別引水平線，可以確定 碎石:石屑:砂:礦粉 = 36%:31%:25%:8%。,100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0,Pi (%),di（mm）,98,79,57,45,33,24,17,12,6,16.0,13.2,9.5,4.75,2

16、.36,1.18,0.6,0.3,0.15,0.075,碎石,石屑,砂,礦粉,碎石 36%,石屑 31%,砂 25%,礦粉 8%,A,A,B,B,C,C,M,N,R,級(jí)配中值線,3.校核 （1）計(jì)算得合成級(jí)配結(jié)果，并繪制合成級(jí)配曲線； （2）調(diào)整配合比。 配合比調(diào)整原則： 對(duì)高速公路和一級(jí)公路，宜在工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍內(nèi)計(jì)算 13組粗細(xì)不同的配合比，繪制設(shè)計(jì)級(jí)配曲線，分別位于工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍的上方、中值及下方。設(shè)計(jì)合成級(jí)配不得有太多 的鋸齒形交錯(cuò)，且在0.30.6mm范圍內(nèi)不出現(xiàn)“鴕峰”。當(dāng)反復(fù)調(diào)整不能滿意時(shí)，宜更換材料設(shè)計(jì)。,（1）計(jì)算合成級(jí)配結(jié)果表,（2）繪制級(jí)配曲線，并調(diào)整配合比 從圖中可以

17、看出，計(jì)算的合成級(jí)配曲線接近級(jí)配范圍中值。由于高速公路 交通量大、軸載重，為使瀝青混合料具有較高的高溫穩(wěn)定性，合成級(jí)配曲線應(yīng) 偏向級(jí)配曲線范圍的下限，因此需要調(diào)整。,經(jīng)調(diào)整，各種材料用量為碎石:石屑:砂:礦粉=41%:36%:15%:8%。 按此結(jié)果重新計(jì)算合成級(jí)配，計(jì)算結(jié)果如表3.4(表中括號(hào)部分) 并繪圖，可見調(diào)整后的合成級(jí)配曲線光滑、平順，且接近級(jí)配 曲線的下限。,結(jié) 論,概述 定義：能夠通過自身的物理化學(xué)作用，從漿體變成堅(jiān)硬的固體，并能把散?；驂K塊材料膠結(jié)成為一個(gè)整體的材料，稱為膠凝材料 分類 1、按化學(xué)成分 有機(jī)膠凝材料：如瀝青類、橡膠類等； 無機(jī)膠凝材料：如石灰、石膏、水泥等。 2

18、、無機(jī)膠凝材料按硬化條件 氣硬性膠凝材料：只能在大氣中硬化，并且只能在大氣中保持一定的強(qiáng)度。如石灰、石膏。 水硬性膠凝材料：既能用在大氣中，又能用在水中的膠凝材料。典型的代表是水泥。,2-1 石灰,2.1.1、石灰的生產(chǎn)工藝概述 主要原料：石灰石，其主要化學(xué)成分CaCO3 MgCO3以及雜質(zhì) 生產(chǎn)過程：CaCO3在1000下加熱生成 CaO和CO2 生石灰分類 1、優(yōu)質(zhì)生石灰： 潔白或帶灰色，密度輕，一般8001000kg/m3 2、過火石灰： 水化速度慢，體積膨化，產(chǎn)生“崩裂”現(xiàn)象，過火石灰表面有裂縫或玻璃狀的外殼，體積收縮明顯，顏色呈灰黑色，密度大 3、欠火石灰：含有未燒透的內(nèi)核，效率低，

19、粘結(jié)力差，顏色呈深灰色。,2.1.2、石灰的消化和硬化 1、熟化過程 CaO+H2O Ca(OH)2+64.9KJ/mol 熟化過程應(yīng)注意加水量、安全、燒傷、燙傷等。避免“過燒”、“過冷”現(xiàn)象。 有關(guān)陳伏的概念 石料熟化后，必須在隔絕空氣的條件下，放置兩個(gè)星期以上的時(shí)間，方可使用。這個(gè)過程叫做陳伏。石灰陳伏的目的是為了消除過火石灰的危害。,加水量不同，將會(huì)得到不同的熟石灰 熟石灰粉：加水適量，消化不結(jié)團(tuán) 石灰膏：加水量較多，熟石灰呈半固態(tài)。 石灰乳：加水量更多一些，熟石灰呈流態(tài)。 將生石灰磨細(xì)成生石灰粉，則可不必預(yù)先熟化、陳狀，可直接使用，可節(jié)約場(chǎng)地，改善施工環(huán)境，但成本高，存期不能過長(zhǎng),2、

20、石灰的硬化 （1）干燥硬化和結(jié)晶硬化 石灰中水分不斷揮發(fā)，形成熟石灰結(jié)晶。 在該過程中，石灰強(qiáng)度增長(zhǎng)不明顯 (2)、碳化 Ca(OH)2+CO2+nH2O Ca CO3+(n+1) H2O 該反應(yīng)必須有水分存在時(shí)才能進(jìn)行，且反應(yīng)速度緩慢,2.1.3、石灰的技術(shù)要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （一）技術(shù)要求 1、有效CaO和MgO的含量 2、生石灰產(chǎn)漿量和未消化顆粒含量 3、二氧化碳（CO2）含量 即未分解的CaCO3的含量 4、消石灰粉游離水含量 游離水可使石灰碳化，從而影響質(zhì)量 5、細(xì)度 用0.9mm及0.125mm的篩進(jìn)行篩分試驗(yàn)，測(cè)定篩余量 6、體積穩(wěn)定性,（二）石灰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 見教材中表2-1、2-2

21、、2-3、2-4 2.1.4、石灰的應(yīng)用及儲(chǔ)存 （一）石灰的特點(diǎn) 1、可塑性好 2、強(qiáng)度低 28d的強(qiáng)度只有0.20.5mpa 3、耐水性差 因Ca(OH)2易溶于水 4、體積收縮大 水分揮發(fā)，體積收縮，故石灰一般不宜單獨(dú)使用，必須摻入骨料（如砂）或纖維材料等，起到抗收縮開裂的作用,（二）石灰的應(yīng)用 1、制作石灰乳 作用室內(nèi)粉刷涂料 2、配制砂漿 一般不用消石灰粉 3、配制灰土或三合土： 是良好的建筑物基礎(chǔ)和道路熱層 （三）石灰的儲(chǔ)存 1、防潮，不同易燃物品混存、混運(yùn) 2、如需要較長(zhǎng)時(shí)間貯存生石灰，則應(yīng)將其消化后存放，并使表面隔絕空氣，以防碳化。,課題:水泥 教具用品: 相關(guān)試驗(yàn)儀器 教學(xué)目的

22、:了解水泥的常見品種、水泥生產(chǎn)制造過程及主要礦物成分 重點(diǎn)難點(diǎn):水泥的主要礦物成分特征及其對(duì)水泥技術(shù)性質(zhì)的影響,22 水泥,2.2.1水泥概述 水泥歷史不長(zhǎng)，只100多年的歷史，但發(fā)展驚人 1、水泥品種 1）按化學(xué)成分為： 硅酸鹽類水泥 有六大類：硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥。 鋁酸鹽類水泥 無熟料（少熟料）類水泥,2）按用途分為： 普通水泥 特殊水泥 目前，在道路工程中，仍以硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥為主，故本節(jié)著重介紹這兩個(gè)品種的水泥。此外，由于道路路面對(duì)水泥的特殊要求，近年來已生產(chǎn)了道路水泥。 特殊水泥是為了滿足一些特殊工

23、程所生產(chǎn)的水泥，如：快硬水泥、早強(qiáng)水泥、膨脹水泥等。,2、硅酸鹽水泥 定義：凡由硅酸鹽水泥熟料、05%的石灰石或粒化高爐礦渣，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥。即國外的波特蘭水泥 Portland cement 分為不摻混合材料PI和摻不超過5%混合材料PII,3.硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝概述 1)、生產(chǎn)原料 石灰質(zhì)原料 提供CaO 粘土質(zhì)原料 提供SiO2 Al2O3 Fe2O3等 校正材料 一般為鐵礦，用來補(bǔ)充原材料中鐵質(zhì)的不足。 2)、生產(chǎn)工藝 按比例配生料并磨細(xì) 將以上三種原材料按一定的比例配好，并并磨細(xì)制成生產(chǎn)水泥的生料。,熟料煅燒：窯中煅燒至1450C，形成熟料。在高溫煅

24、燒過程中，原材料之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成各種有用物質(zhì)，尤其是1450C時(shí)最關(guān)鍵，它是水泥中最重要的成分硅酸三鈣生成的溫度。 水泥粉磨：加入石膏磨細(xì)制成水泥。 即“兩磨一燒”。,2.2.2硅酸鹽水泥的礦物組成及特性,1硅酸鹽水泥的化學(xué)成分與礦物組成 原料 礦物組成 石灰質(zhì) CaO 3 CaOSiO2 C3S 粘土質(zhì) SiO2 2 CaO SiO2 C2S Al2O3 3 CaO Al2O3 C3A Fe2O3 4 CaO Al2O3Fe2O3 C4AF,2、水泥熟料主要礦物組成的性質(zhì) C3S是主要成分，含量50%左右，水化速度快，水化熱高，且早期強(qiáng)度高，水化物對(duì)水泥早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度起主要作用。

25、C2S含量1040%，水化速度慢，水化熱低，早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高，耐化學(xué)侵蝕性和干縮性較好。,C3A含量在15%以下，水化速度最快，水化熱最高，耐化學(xué)侵蝕性差，干縮性大。 C4AF含量515%，水化速度較快，水化熱較高，強(qiáng)度 低，但對(duì)于抗折強(qiáng)度起重要作用，耐化學(xué)侵蝕性好，干縮性小。,3、水泥熟料主要成分特性比較（由高至低排列） 1）反應(yīng)速度 C3A C3S C4AF C2S 2）釋熱量 C3A C3S C4AF C2S 3）強(qiáng)度 C3S C2S C3A不高 C4AF對(duì)抗強(qiáng)度有利 4）耐侵蝕性 C4AF C2S C3S C3A,5）干縮性 C3A最大 C3S居中 C4AF C2S最小 4、礦物

26、組成對(duì)水泥性能的影響 不同的礦物成分，表現(xiàn)出不同的特性。水泥是由多種礦物成分組 成的，改變各種礦物成分的含量比例以及它們之間的匹配，則可 以生產(chǎn)出性能各異的水泥。如： 大壩水泥：降低C3A C3S的含量，提高C2S的含量。 道路水泥：提高C3S和C4AF的含量。 高強(qiáng)水泥：提高C3S的含量。, 2.2.3硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化理論 概念 凝結(jié)：水泥加水后成為可塑的水泥漿體，由于水泥的水化作用，水泥逐漸變稠失去流動(dòng)性和可塑性和未具強(qiáng)度 的過程，稱為水泥的凝結(jié)。 硬化：水泥凝結(jié)后產(chǎn)生強(qiáng)度，逐漸發(fā)展成為堅(jiān)硬大道石的過程稱為水泥的“硬化”,(一).水化反應(yīng) 2(3CaO.SiO2)+6H2O3CaO.2

27、SiO2.3H2O+ ( 水化硅酸鈣凝膠) 3Ca(OH)2 2(2CaO.SiO2)+4H2O3CaO.2SiO2.3H2O+ Ca(OH)2 3CaO.Al2O3+6H2O3CaO.Al2O3.6H2O (水化鋁酸三鈣晶體) 4CaO.AlO3.Fe2O3+7H2O 3CaO.Al2O3.6H2O+ CaO.Fe2O3.H2O(水化鐵酸鈣凝膠),C3A 3CaO Al2O3+6 H2O 3 CaO Al2O3 6H2O 水化鋁酸鈣在石膏激發(fā)下，發(fā)生水化反應(yīng) 3CaO Al2O3+3Ca SO4 2H2O+26 H2O 3CaO Al2O3 3Ca SO4 32H2O 水化硫鋁酸鈣、AFt、

28、鈣礬石,C4AF 4 CaO Al2O3 Fe2O37 H2O CaO Al2O3 6H2O+ CaO Fe2O3 H2O 石膏存在的情況下，繼續(xù)反應(yīng) 4 CaO Al2O3 Fe2O3+3 Ca SO4 2 H2O+26 H2O 3CaO(Al2O3 Fe2O3) 3 Ca SO4 32 H2O 三硫型水化鐵鋁酸鈣 無論是C3A還是C4AF，在水泥中石膏消耗完畢后，水泥中尚未消化的C3A或C4AF將與其三硫型水化物反應(yīng)，生成單硫化物： 3 CaO Al2O3 3 CaSO4 32H2O +23 CaO Al2O3+4H2O 33CaO Al2O3 Ca SO4 12 H2OAFm,硅酸鹽水泥

29、水化產(chǎn)物的化學(xué)組成,(二).凝結(jié)和硬化 1.凝結(jié)硬化過程 1）初始反應(yīng)期 水化反應(yīng)開始，水泥顆粒分散，保持塑性。 2）誘導(dǎo)期 水泥顆粒表面覆蓋CSH為主的滲透膠，水化反應(yīng)慢，水泥顆粒仍然分散，保持塑性。,3）凝結(jié)期 滲透臘破裂，水泥進(jìn)一步水化，生成大量CSH，水泥顆粒間接觸點(diǎn)增多，趨近密實(shí)，逐漸失去可塑性 4）硬化期 水泥繼續(xù)水化，且C4AF亦開始水化，孔隙進(jìn)一步被充填，逐漸產(chǎn)生強(qiáng)度,2.石膏對(duì)水泥凝結(jié)、硬化的影響 水泥中加入適量的石膏，起到緩凝的作用，提高了水泥的應(yīng)用性能。過量的石膏將會(huì)與水化鋁酸鈣反應(yīng)，生成過多的水化硫鋁酸鈣，引起水泥石結(jié)構(gòu)破壞。,2.2.4硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

30、1、技術(shù)性質(zhì) 1）化學(xué)性質(zhì) 氧化鎂的含量： 指水泥中游離的MgO含量，其水化反應(yīng)速度慢，體積膨脹，引起水泥體積不安定。規(guī)定5.0% 三氧化硫酸含量 過多時(shí)，亦引起體積膨脹，不安定，規(guī)定3.5% 燒失量 由于受潮或煅燒不佳引起的，要求PI3.0%, PII3.5% PO5.0% 不溶物 用鹽酸溶解后的不溶殘?jiān)?規(guī)定 PI0.75%, PII1.50%,2）物理性質(zhì) 細(xì)度：指水泥顆粒的粗細(xì)程度 細(xì)度對(duì)水泥的影響：越細(xì)則凝結(jié)快，早期強(qiáng)度高；過細(xì)，則干縮性大 測(cè)定方法：1、篩析法：負(fù)壓篩、水篩，適用于其它幾種水泥 2、比表面積法：適用于硅酸鹽水泥 規(guī)定：硅酸鹽水化比表面積大于300m2/kg，其它幾種

31、水泥在80方孔篩篩余10%,水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)的用水質(zhì)量占水泥質(zhì)量百分比 計(jì)算公式如下： 式中：mw水泥達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)的用水量（g） mc水泥質(zhì)量（g） 測(cè)定方法：1、標(biāo)準(zhǔn)法 試桿法，試桿沉至距底板6mmE1mm 2、代用法：a、固定水量法(p=33.40.185s)。 b、調(diào)整水量法 s=28mmE2mm 即測(cè)定水泥的錐入深度達(dá)到要求時(shí)的水質(zhì)量,凝結(jié)時(shí)間 定義：水泥從加水到失去可塑性所需的時(shí)間 其測(cè)定方法只有標(biāo)準(zhǔn)方法，沒在代用方法： 分為1、初凝時(shí)間 試針沉入距底板：4mmE1mm 2、終凝時(shí)間 試針沉入試樣：0.5mm 凝結(jié)時(shí)間對(duì)公路施工的影響：初凝不能太快，終凝不能太慢

32、規(guī)定：1、對(duì)硅酸鹽水泥，其初凝不早于45min的，終凝不遲過6.5h（390min）,水泥凈漿攪拌機(jī),水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度及凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀,2、對(duì)普通硅酸鹽水泥，其初凝不早于45min的，終凝不遲過10h 體積安定性 定義：反映水泥漿在凝結(jié)、硬化過程中，體積變化的均勻程度。 影響因素：三氧化鎂含量、三氧化硫含量 測(cè)定：煮沸法（試餅法、雷氏夾法） 強(qiáng)度 ：水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)， ISO法 水泥：標(biāo)準(zhǔn)砂：水=1：3：0.5 制成試件40G40G160mm，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，經(jīng)養(yǎng)護(hù)后，測(cè)定3d、28d的抗折、抗壓強(qiáng)度 A 強(qiáng)度等級(jí)：42.5 42.5R 52.5 52.5R 62.5 62.5R B 水泥型號(hào)：普通

33、型、早強(qiáng)型,水泥沸煮箱,雷氏夾,水泥膠砂攪拌機(jī),水泥膠砂振實(shí)臺(tái),水泥膠砂試模,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱,水泥膠砂抗折機(jī),水泥抗壓夾具,2、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 見教材表211及相應(yīng)規(guī)定 其中規(guī)范規(guī)定： 廢品水泥：MgO、SO2，初凝，安定性，不合格時(shí) 不合格品水泥：細(xì)度，終凝，不溶物，燒失量及混合料過多，強(qiáng)度過低,2.2.5硅酸鹽水泥的腐蝕與防治 水泥制品長(zhǎng)期處于某些腐蝕性液體或氣體介質(zhì)中，使得水泥石結(jié)構(gòu)遭到破壞，強(qiáng)度降低，甚至整個(gè)工程遭到破壞，這種現(xiàn)象稱為水泥石腐蝕。 1、腐蝕原因 （1）淡水的腐蝕（溶析性侵蝕）Ca（OH）2溶于水中，不斷溶解，導(dǎo)致水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣的分解。,（2）硫酸鹽的腐蝕 （3）鎂鹽的腐蝕

34、Ca(OH)2+MgSO4+2H2OCaSO42H2O+Mg(OH)2 無膠凝能力 （4）碳酸腐蝕Ca(OH)2+CO2+H2OCaCO3+2H2O CaCO3+CO2+H2OCa（HCO3）2,2、措施 （1）合理選用水泥品種； （2）提高水泥石的密實(shí)度（控制W/C）； （3）敷設(shè)耐蝕防護(hù)層。 硅酸鹽水泥泥的應(yīng)用 宜用于：要求早期強(qiáng)度高、冬季施工及嚴(yán)寒地區(qū)遭受反復(fù)冰凍的工程。 不宜用于：大體積混凝土工程、耐熱工程。,硅酸鹽水泥的運(yùn)輸和保管 儲(chǔ)存運(yùn)輸時(shí)要防潮、防水； 保管時(shí)要（1）通風(fēng)、防潮（2）存期不要超過3個(gè)月，過期水泥應(yīng)重新標(biāo)號(hào)（3）不同標(biāo)號(hào)、不同品種的水泥應(yīng)分開堆放。,2.3、摻混合材

35、料水泥 定義：在硬硅酸鹽水泥熟料中摻入適量的混合料，與石膏共同磨細(xì)制成的不同品種的硅酸鹽水泥。 2.3.1混合材料的類型 1、活性混合料 ?；郀t礦渣 火山灰質(zhì)混合材料 粉煤灰 2、非活性混合料（又稱填充性混合材料），如：石英砂、石灰石、粘土等，以及不符合技術(shù)要求的?；郀t礦渣、粉煤灰及火山灰質(zhì)混合材料。,2.3.2普通硅酸鹽水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料摻入6-15%混合材料與適量石膏共同磨細(xì)生成的水硬性膠凝材料，稱為普通水泥，代號(hào)PO。 強(qiáng)度等級(jí)有：32.5、32.5R 42.5、42.5R、52.5、52.5R、共六級(jí)。,2.3.3摻混合材料水泥,1混合水泥種類 （1）、礦渣硅酸鹽水泥 ：由硅

36、酸鹽水泥熟料和2070的?；郀t礦渣及適量石膏混合磨細(xì)而成的水硬性膠凝材料，稱為礦渣硅酸鹽水泥(簡(jiǎn)稱礦渣水泥)，代號(hào)P.S。 （2）、 火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥： 由硅酸鹽水泥熟料和2050的火山灰質(zhì)混合材料及適量石膏混合磨細(xì)而成的水硬性膠凝材料，稱為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥(簡(jiǎn)稱火山灰水泥)，代號(hào)P.P。（3)、 粉煤灰硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料和2040的粉煤灰及適量石膏混合磨細(xì)而成的水硬性膠凝材料稱為粉煤灰硅酸鹽水泥(簡(jiǎn)稱粉煤灰水泥)，代號(hào)P.F。,2、摻混合材料的硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化： （1）凝結(jié)硬化原理硅酸鹽水泥熟料與水發(fā)生反應(yīng)，生成的產(chǎn)物與硅酸鹽水泥相同，隨后是熟料礦物水化析出的氫氧化鈣和摻

37、入水泥中的石膏分別作為堿性激發(fā)劑和硫酸鹽激發(fā)劑，與活性混合材料的活性成分發(fā)生二次水化反應(yīng)，生成水化產(chǎn)物，亦叫“火山灰反應(yīng)”。與硅酸鹽水泥相比， Ca（OH）2含量相對(duì)較少，水化硅酸鈣和鈣礬石含量高，水化硅酸鈣凝膠結(jié)構(gòu)更加致密。,（2）混合材料對(duì)水泥性質(zhì)的影響 水化速度慢，早期強(qiáng)度低，但后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較多，甚至可超過同強(qiáng)度等級(jí)的硅酸鹽水泥或普通水泥。故這三種水泥不宜用于有早強(qiáng)要求的工程 化學(xué)穩(wěn)定性高。 水化放熱速度慢，放熱量低宜用大體積混凝土工程 抗凍性差這三種水泥早期強(qiáng)度低受凍易損害，且混合材料加入需水量大，又因?yàn)楸Ｋ圆?，易在水泥?nèi)產(chǎn)生孔隙通道，抗凍性差。故不宜用于嚴(yán)寒地區(qū)，特別是嚴(yán)寒地區(qū)水位

38、經(jīng)常變動(dòng)的部位,3、摻混合材料的硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)：1、細(xì)度：80um方孔篩，篩余量不得超過10.0%。2、凝結(jié)時(shí)間：初凝時(shí)間不得早于45min，終凝時(shí)間不得遲于10h。3、體積安定性：除了礦渣水泥中三氧化硫含量不得超過4.0%外，其他技術(shù)要求均與硅酸鹽水泥相同。4、強(qiáng)度及強(qiáng)度等級(jí)：強(qiáng)度等級(jí)有32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R。,4、摻混合材料水泥的應(yīng)用： （1）礦渣硅酸鹽水泥 應(yīng)用于大體積工程、濕熱處理、耐腐蝕、耐火的場(chǎng)合；不適合抗凍性、抗?jié)B性的場(chǎng)合。 （2）火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥 應(yīng)用于大體積工程；不適合干燥。 （3）粉煤灰硅酸鹽水泥 適用于大體積水工建筑及水中

39、結(jié)構(gòu)和海港工程；不適合抗凍性,2.4其他品種水泥,1.道路硅酸鹽水泥 由較高鐵鋁酸鈣含量的道路硅酸鹽水泥熟料，010活性混合材和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為道路硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱道路水泥）。水泥的粉磨細(xì)度增加，雖可提高強(qiáng)度，但水泥的細(xì)度增加，收縮增加很快，從而易產(chǎn)生微細(xì)裂縫，使道路易于破壞。適當(dāng)提高水泥中的石膏加入量，可提高水泥的強(qiáng)度和降低收縮，對(duì)制造道路水泥是有利的。另外，為了提高道路混凝土的耐磨性，可加入5以下的石英砂。,2、快硬硅酸鹽水泥 凡以硅酸鹽水泥熟料和石膏磨細(xì)制成，以3 d抗壓強(qiáng)度表示標(biāo)號(hào)的水硬性膠凝材料，稱為快硬硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱快硬水泥）。 快硬水泥以3d強(qiáng)度確定其標(biāo)號(hào)

40、。制造過程與硅酸鹽水泥基本相同，只是適當(dāng)增加了熟料中硬化快的礦物，即硅酸三鈣含量達(dá)50一60，鋁酸三鈣為8一14，兩者總量應(yīng)不少于60一65。同時(shí)適當(dāng)增加石膏摻量(達(dá)8)，并提高水泥的粉磨細(xì)度，通常比表面積達(dá)450m2kg。 快硬硅酸鹽水泥水化放熱速率快，水化熱較高，早期強(qiáng)度高，但干縮率較大。主要用于配制早強(qiáng)混凝土，適用于緊急搶修工程和低溫施工工程。,3.膨脹水泥和自應(yīng)力水泥,硅酸鹽膨脹水泥是以硅酸鹽水泥為主，外加高鋁水泥和石膏配制而成。膨脹源均來自于在水泥石中形成鈣礬石產(chǎn)生體積膨脹而致。膨脹水泥適用于補(bǔ)償混凝土收縮的結(jié)構(gòu)工程，作防滲層或防滲混凝土；填灌構(gòu)件的接縫及管道接頭；結(jié)構(gòu)的加因與修補(bǔ)；

41、固結(jié)機(jī)器底座及地腳螺絲等。自應(yīng)力水泥適用于制造自應(yīng)力鋼筋混凝土壓力管及其配件。 使水泥產(chǎn)生膨脹的反應(yīng)主要有三種：Ca0水化生成Ca(OH)2、Mg0水化生成Mg(OH)2以及形成鈣礬石，因?yàn)榍皟煞N反應(yīng)產(chǎn)生的膨脹不易控制，目前廣泛使用的是以鈣礬石為膨脹組分的各種膨脹水泥。 自應(yīng)力硅酸鹽水泥:以適當(dāng)比例的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥、高鋁水泥和天然二水石膏磨制而成的膨脹性的水硬性膠凝材料稱為自應(yīng)力硅酸鹽水泥。自應(yīng)力鋁酸鹽水泥:自應(yīng)力鋁酸鹽水泥是以一定量的高鋁水泥熟料和二水石膏粉磨而成的大膨脹率膠凝材料。按1 ：2標(biāo)準(zhǔn)砂漿28 d自應(yīng)力值分為3.0，4.5和6.0三個(gè)級(jí)別。膨脹硫鋁酸鹽水泥: 凡以適當(dāng)

42、成分的生料，經(jīng)煅燒所得以無水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要礦物成分的熟料，加入適量二水石膏磨細(xì)制成的具有可調(diào)膨脹性能的水硬性膠凝材料，稱為膨脹硫鋁酸鹽水泥。,第三章 水泥混凝土和砂漿,定義：水泥混凝土是由水泥和水組成的水泥漿體，為粘結(jié)介質(zhì)，將分散其間的不同粒徑的粗、細(xì)集料膠結(jié)起來，在一定條件下，硬化成為具有一定力學(xué)性能的一種人工石材。 分類： 1、按表觀密度分為 普通混凝土 輕混凝土 重混凝土,2、按強(qiáng)度分為 低強(qiáng)度混凝土 中強(qiáng)度混凝土 高強(qiáng)度混凝土 3、按流動(dòng)性分為 塑性混凝土低流動(dòng)性混凝土干硬性混凝土 混凝土的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 1、抗壓強(qiáng)度較高，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用極少； 2、新拌混凝土具有良好塑性，可加工成

43、任何形狀； 3、材料來源廣泛，便于就地取材，價(jià)格便宜； 4、可以根據(jù)工程要求改變材料配合比來滿足需要。 缺點(diǎn)：1、抗拉強(qiáng)度低； 2、由于干縮，易出現(xiàn)裂縫； 。,31普通水泥混凝土,一、普通水泥混凝土組成材料 1、水泥 2、水 此兩者組成水泥漿，起流動(dòng)膠結(jié)作用 3、粗集料 4、細(xì)集料 此兩者起骨架作用 各種材料所占比例見下表所示：,混凝土組成及各組分材料絕對(duì)體積比,（一）水泥 1、水泥品種選擇：應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、氣候與環(huán)境條件選擇； 2、水泥強(qiáng)度等級(jí)：考慮混凝土抗壓強(qiáng)度（低強(qiáng)度時(shí)1.1-1.6倍，高強(qiáng)度時(shí),0.7-1.2倍）。 （二）細(xì)集料 具體要求 1、有害雜質(zhì)含量 （1）含泥量及泥塊含量 （2

44、）云母含量 2% （3）輕物質(zhì)含量 的顆粒 （4）有機(jī)質(zhì)含量，延緩硬化過程，影響強(qiáng)度 （5）硫化物與硫酸鹽含量,2、粗細(xì)程度與顆粒級(jí)配 3、壓碎值和堅(jiān)固性 壓碎值： 堅(jiān)固性，5次循環(huán)，質(zhì)量損失小于10%,（三）粗集料 1、強(qiáng)度與堅(jiān)固性 2、有害雜質(zhì)含量 3、最大粒徑及顆粒級(jí)配 最大粒徑及混凝土的影響：在條件容許的前提下，越大越好 規(guī)范對(duì)D的要求 顆粒級(jí)配應(yīng)滿足教材表3-8要求所示 4、顆粒形狀及表面特征 針狀顆粒：L2.4d平均 片狀顆粒：厚度d0.4d平均 5、堿活性檢驗(yàn),（四）拌和用水 可以使用飲用水、地下水、海水、工業(yè)廢水等，不應(yīng)含有油脂、糖類等。 采用蒸餾水配制的水泥砂漿或混凝土作對(duì)比

45、，不應(yīng)低于其強(qiáng)度的90%。,（五）外加劑 1.外加劑的作用 流變性：可以使用減水劑、引氣劑、泵送劑、保水劑。 硬化速度：采用緩凝劑、早強(qiáng)劑、速凝劑。 含氣量：可以使用引氣劑、加氣劑、泡沫劑、消泡劑。 耐久性：采用阻銹劑、防水劑、抗?jié)B劑。 特殊性：膨脹劑、防凍劑、著色劑、抑制劑等。,2.外加劑的種類 普通減水劑：可以使用木質(zhì)磺酸鹽類。 減水劑：采用多環(huán)芳香族磺酸鹽類、水溶性樹脂磺酸鹽類。 引氣劑：松香樹脂類。 早強(qiáng)劑：有機(jī)胺類、氯鹽類。 緩凝劑：糖類、木質(zhì)磺酸鹽等。 膨脹劑：硫鋁酸鈣類、氧化鈣類、氧化鎂類、金屬類等。,3.1.2 普通水泥混凝土的技術(shù)性質(zhì),對(duì)于水泥混凝土的技術(shù)性質(zhì)，通常分兩種情況

46、進(jìn)行分析：一是新拌混凝土混合料的性質(zhì)，二是凝結(jié)硬化的混凝土的性質(zhì)，本次課重點(diǎn)講解新拌混凝土混合料的工作性。 （一）新拌水泥混凝土的工作性（和易性） 1、新拌混凝土工作性的概念 指混凝土拌和物易于施工操作且成型后質(zhì)量均勻密實(shí)的性質(zhì)。 它包括以下四個(gè)方面： 流動(dòng)性：指混凝土拌和物在自身或機(jī)械振搗下，能產(chǎn)生流動(dòng)且能均勻密實(shí)地填滿模板的性能。 粘聚性：組成材料之間有一定的粘聚力 保水性：具有保持一定水分能力，不致產(chǎn)生泌水 搗實(shí)性,2、新拌混凝土工作性的測(cè)定方法 目前缺少全面的測(cè)定方法，主要偏重于測(cè)定流動(dòng)性 1）坍落度（mm）試驗(yàn) 按規(guī)定拌和水泥混凝土混合料，將坍落筒按要求濕水，然后分三層將拌和物裝入筒

47、內(nèi)，每層搗實(shí)25次，測(cè)定坍落強(qiáng)度H(mm)。 坍落度試驗(yàn)只適用于集料最大粒徑D不大于31.5mm，坍落度H不小于10mm的新拌混凝土。,在試驗(yàn)測(cè)定的同時(shí)，必須觀察粘聚性、保水性，以定性評(píng)價(jià)其工作性。 2）維勃稠度 適用于D不超過31.5mm，坍落度H小于10mm，維勃稠度530s之間的干硬性混凝土的稠度測(cè)定 3、影響混凝土混合料工作性的因素 1）組成材料質(zhì)量及其用量 （1）水泥漿的數(shù)量和集漿比 正常情況：水泥漿充滿集料間隙略有剩余 用漿過多：流漿，浪費(fèi)水泥，且影響強(qiáng)度，耐久性 用漿過少：產(chǎn)生分層，泌水,維勃稠度儀,（2）水灰比的影響 過大：可使水泥漿變稀，但易產(chǎn)生流漿、離析，甚至影響強(qiáng)度。 過

48、?。嚎墒顾酀{變稠，但拌和物流動(dòng)性小。 所以要選擇合理水灰比,（3）砂率 砂率對(duì)坍落度的影響見下圖,（4）水泥的品種和集料的性質(zhì) 水泥品種 不同的水泥，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量不同，其所表現(xiàn)出的工作性亦不一樣。 集料表面特征，如碎石與卵石 （5）外加劑 使用外加劑，可在不增加用水量及水泥用量的前提下，有效地改 善水泥混凝土的工作性。如減水劑等。,2）溫度與攪拌時(shí)間 如夏季與冬季在施工中注意的問題不一樣，攪拌時(shí)間過短，拌和物的工作性差。 4、新拌混凝土工作性的選擇 （1）橋涵混凝土工作性選擇 見表3-12，應(yīng)考慮下列因素：結(jié)構(gòu)物斷面尺寸、鋼筋疏密程度、振搗方式。 （2）路面混凝土工作性選擇 一般選10

49、25mm 5、改善工作性的措施 1）調(diào)節(jié)材料組成 設(shè)計(jì)合理的配合比，使之有較好的工作性。 2）摻加外加劑 合理地利用外加劑，改善混凝土的工作性。 3）提高振搗的效能,（二）硬化后混凝土的力學(xué)性質(zhì) 1、強(qiáng)度 1）抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和強(qiáng)度等級(jí) 立方體抗壓強(qiáng)度fcu 制作150X150X150mm試件，養(yǎng)護(hù)28d，測(cè)定強(qiáng)度 三個(gè)值的算術(shù)平均值作為測(cè)定值，誤差15%，若任一個(gè)超過15%，取中值作為測(cè)定值，若兩個(gè)超過15%，則測(cè)定結(jié)果無效。,混凝土攪拌機(jī),振動(dòng)臺(tái),抗壓試模,立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k 指保證率為95%時(shí)的抗壓強(qiáng)度 強(qiáng)度等級(jí) C7.5 C10 C15 C60 共12個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，由抗壓強(qiáng)度標(biāo)

50、準(zhǔn)值確定。 2）抗折強(qiáng)度（fcf） 試件尺寸為150 x150 x550mm，養(yǎng)護(hù)28d，測(cè)定其強(qiáng)度值。 數(shù)據(jù)取舍方法同抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) 加荷速度3.8kN5.3kN/s 3）軸心抗壓強(qiáng)度 用尺寸為150mmx150mmx300mm的棱柱體試件，進(jìn)行測(cè)定：,4）劈裂抗拉強(qiáng)度 制作尺寸為150mmX150mmX150mm的試塊，試件中心間內(nèi)用圓弧為墊條施加兩個(gè)方向的均布?jí)毫?2、影響混凝土強(qiáng)度的因素 1）材料組成對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響 水泥強(qiáng)度和水灰比 式中：fce為水泥的實(shí)際強(qiáng)度，可經(jīng)過試驗(yàn)測(cè)定，亦可用下列經(jīng)驗(yàn),公式計(jì)算： 該公式經(jīng)1919年美國、1925年挪威、1930年瑞士學(xué)者們論證。 集料特征、

51、形狀及表面特征 特別是粗集料的形狀與表面特征對(duì)強(qiáng)度有著直接的影響。 就混凝土強(qiáng)度而言，存在著最優(yōu)漿集比。 2）養(yǎng)護(hù)條件：溫度、濕度 混凝土拌和后必須保持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸?，使水泥充分水化，以保證混凝土強(qiáng)度不斷提高。,3）齡期：混凝土在正常養(yǎng)護(hù)條件下，強(qiáng)度隨齡期的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，它們之間的關(guān)系可用下式表示： 4）試驗(yàn)條件：試件形狀與尺寸、試件濕度、試件溫度、支承條件和加載方式等 3、提高混凝土強(qiáng)度的措施 1）采用高強(qiáng)度水泥 2）采用低水灰比和漿集比 3）蒸氣養(yǎng)護(hù)、蒸壓養(yǎng)護(hù) 4）摻外加劑 5）采用機(jī)械攪拌和振搗,4、混凝土的變形 1）非荷載作用變形 （1）化學(xué)收縮 由水化反應(yīng)引起，不能恢復(fù) （2）干濕變

52、形 收縮值膨脹值 約3060% （3）溫度變形 2）荷載的變形：彈性變形、塑性變形、徐變形 （三）混凝土的耐久性 1、抗凍性 100mmx100mmx400mm的棱柱體 -170C50C 凍融循環(huán)，測(cè)定混凝土試件所能承受的循環(huán)次數(shù)，有確定其抗凍能力： 抗凍標(biāo)號(hào)等級(jí)：D25 D50 D100 D150 D200 D300,2、耐磨性 測(cè)定150mmx150mmx150mm試件，養(yǎng)護(hù)17d 60C烘干后，在200N負(fù)荷下磨50轉(zhuǎn)，測(cè)其單位面積質(zhì)量損失 3、堿集料反應(yīng) 我國現(xiàn)行規(guī)范用最大水比灰及最水水泥來控制混凝土的耐久性，見教材表3-18所示 課后小結(jié)：硬化后的水泥混凝土的技術(shù)性質(zhì)主要包括強(qiáng)度及變

53、形兩個(gè)方面，影響強(qiáng)度的因素有很多，水泥的強(qiáng)度等級(jí)及水灰比是最重要的因素。,課題:普通混凝土的組成設(shè)計(jì) 教具用品: 掛圖 教學(xué)目的:掌握普通水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)的方法、基本要求及步驟 重點(diǎn)難點(diǎn):試配強(qiáng)度與設(shè)計(jì)強(qiáng)度的關(guān)系,3-1 普通水泥混凝土,三、普通水泥混凝土的組成設(shè)計(jì)： （一）概述 混凝土各組成材料用量之比即為混凝土的配合比，混凝土配合比設(shè)計(jì)的內(nèi)容，包括選料和配料兩部分，本節(jié)重點(diǎn)講解配料方面的內(nèi)容。 1、混凝土配合比表示方法 （1）單位用量表示法：以1m3混凝土中各種材料的用量表示 水泥：水：砂：石=X：Y：Z：A （2）相對(duì)用量表示法 以水泥質(zhì)量為1，并按水泥：細(xì)集料：粗集料；水灰比的順序

54、表示。 2、混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本要求,1）滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求 試配強(qiáng)度設(shè)計(jì)強(qiáng)度 2)滿足施工工作性的要求 3)滿足環(huán)境耐久性的要求 設(shè)計(jì)配合比時(shí)，應(yīng)考慮最大水灰比、最小水泥用量 4）滿足經(jīng)濟(jì)性的要求 在滿足前三項(xiàng)的前提下，盡量節(jié)約水泥，合理使用材料，以降低成本。 3、水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)的三個(gè)參數(shù)： 水灰比W/C 砂率 單位用水量（水泥漿與集料的關(guān)系）,4、混凝土配合比設(shè)計(jì)的步驟 （1）計(jì)算初步配合比 （2）提出基準(zhǔn)配合比 （3）確定試驗(yàn)室配合比 （4）換算工地配合比,（二）普通混凝土配合比設(shè)計(jì)方法（以抗壓強(qiáng)度為指標(biāo)） 1、初步配合比計(jì)算 1）確定試配強(qiáng)度 fcu,0 式中：,2）計(jì)算水

55、灰比 按強(qiáng)度計(jì)算 式中： 復(fù)核耐久性 按砝碼耐久性要求，復(fù)核水灰比不得大于表中的規(guī)定。 3）選定單位用水量mw0 根據(jù)粗集料品種、粒徑及施工要求的混凝土稠度，查表選擇。,4）計(jì)算單位水泥用水量 復(fù)核耐久性 5）選定砂率 方法一：查表確定（坍落度、粗集料品種、最大粒徑及水灰比） 方法二：對(duì)坍落度大于60mm的混凝土，查表后應(yīng)作調(diào)整。 方法三：坍落度小于10mm的混凝土，其砂率應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。 6）計(jì)算粗、細(xì)集料單位用量（mgo mso）,質(zhì)量法 體積法,2、試配、調(diào)整提出基準(zhǔn)配合比 1）試配：按初步配合比稱取相應(yīng)的材料作工作性及強(qiáng)度試驗(yàn) 2）校核工作性，確定基準(zhǔn)配合比 3、檢驗(yàn)強(qiáng)度，確定試驗(yàn)室配合

56、比 1）制作試件，檢驗(yàn)強(qiáng)度 三組試件：一組為基準(zhǔn)配合比，一組試件水灰比為 ，第三組試件的水灰比為 2）確定試驗(yàn)室配合比 測(cè)定強(qiáng)度與濕表觀密度 選擇既滿足強(qiáng)度要求，工作性又滿足要求的配合比作為試驗(yàn)室配合比。,4、施工配合比換算 設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng)砂、石含水率分別為a%、b%，則施工配合比中各材料單位用量為：,3-1 普通水泥混凝土的技術(shù)性質(zhì),混凝土配合比設(shè)計(jì)例題 題目 試設(shè)計(jì)鋼筋混凝T型橋梁用混凝土配合比 原始資料 （1）已知混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30，無強(qiáng)度歷史統(tǒng)計(jì)資料，要求混凝土拌和物坍落度為30-50mm，橋梁所在地區(qū)屬寒冷地區(qū),（2）材料組成：可供硅酸鹽水泥，等級(jí)為42.5， 富裕系數(shù) ，砂為中

57、砂，表觀密度 ，碎石最大粒徑為dmax=31.5mm，表觀密度 ， 設(shè)計(jì)要求 （1）按資料計(jì)算初步配合比 （2）按初步配合比在試驗(yàn)室進(jìn)行材料調(diào)整得出試驗(yàn)室配合比,設(shè)計(jì)步驟 1、計(jì)算初步配合比 1）確定混凝土配制強(qiáng)度（fcu,o） 2）計(jì)算水灰比w/c 計(jì)算水泥實(shí)際強(qiáng)度,計(jì)算水灰比 2）按耐久性復(fù)核水灰比 查表P84 表3-18 允許最大水灰比0.55 故取w/c=0.55 3)確定單位用水量（mwo） 查表3-20 P85 mwo=185,4）計(jì)算單位水泥用量（mco） （1）計(jì)算 （2）復(fù)核耐久性 查表3-18 最小水泥用量=280kg/m3，則mco=336kg/m3 5）選定砂率( )

58、查表3-21 P84取 6）計(jì)算砂石用量,(1)采用質(zhì)量法 設(shè) 則 即 解方程得,(2)采用體積法 解方程得 mso=617 mgo=1252 2、調(diào)整工作性，提出基準(zhǔn)配合比 1）計(jì)算試拌材料用量,拌合混合料各材料用量（設(shè)試拌15L混凝土混合料） 水泥： 3360.015=5.04kg 水： 1850.015=2.78kg 砂： 6170.015=9.26kg 碎石： 12520.015=18.78kg 2）調(diào)整工作性 將上述各材料拌和后，測(cè)定工作性，按以下幾種情況調(diào)整： 測(cè)得坍落度值符合設(shè)計(jì)要求，其它各項(xiàng)性能良好，則該盤混凝土用來澆制檢驗(yàn)強(qiáng)度或其它指標(biāo)的試塊 坍落度值符合要求，其它性能不要求，則應(yīng)加大砂率，重新稱料，攪拌檢測(cè) 坍落度低于設(shè)計(jì)要求，可把所有拌和物收集，保持水灰比不變，增加水泥漿用量，重新攪拌后再檢驗(yàn)其坍落度，若一次添料后即能