混凝土4配合比设计.pptx

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1、Department of Civil Engineering三三.干湿变形（干缩、湿胀）干湿变形（干缩、湿胀）混凝土的干缩是部分可恢复变形。混凝土的干缩是部分可恢复变形。收缩值：收缩值：3005001030050010-6-6设计取值：设计取值：1502001015020010-6-6影响干缩的因素：影响干缩的因素：1.1.水泥：品种、用量、细度水泥：品种、用量、细度2.2.用水量与水灰比用水量与水灰比3.3.集料：对收缩的约束作用集料：对收缩的约束作用4.4.养护养护 5.5.环境温度、湿度、风速环境温度、湿度、风速第第1页页/共共33页页Department of Civil Engin

2、eering四、自收缩四、自收缩 在混凝土试件与外界无物质交换时，由于水泥的水化使混在混凝土试件与外界无物质交换时，由于水泥的水化使混凝土内部相对湿度降低，产生的宏观体积的收缩。凝土内部相对湿度降低，产生的宏观体积的收缩。自收缩主要与水灰比有关。自收缩主要与水灰比有关。五五.温度变形（热胀冷缩）温度变形（热胀冷缩）硬化混凝土的膨胀系数约：硬化混凝土的膨胀系数约：10101010-6-6/（早期的膨胀系数更大）（早期的膨胀系数更大）工程设计中注意：工程设计中注意：1.1.大体积混凝土降低内外温差；大体积混凝土降低内外温差；2.2.纵长的连续结构设置伸缩缝；纵长的连续结构设置伸缩缝；第第2页页/共

3、共33页页Department of Civil Engineering六六.荷载作用下的变形荷载作用下的变形1.1.混凝土的变形特征混凝土的变形特征混凝土在外力作用下既发生弹性变形，又发生塑性变形。混凝土在外力作用下既发生弹性变形，又发生塑性变形。2.2.弹性模量弹性模量三次加荷，卸载后的应力与三次加荷，卸载后的应力与应变之比。应变之比。单位：单位：MPaMPa 设计取值：设计取值：1.753.601041.753.60104弹性模量主要与强度有关。弹性模量主要与强度有关。第第3页页/共共33页页Department of Civil Engineering3.3.混凝土在长期荷载作用下的变

4、形混凝土在长期荷载作用下的变形徐变徐变 混凝土在长期稳定荷载作用下，沿作用力方向随时间混凝土在长期稳定荷载作用下，沿作用力方向随时间而产生的塑性变形。而产生的塑性变形。第第4页页/共共33页页Department of Civil Engineering徐变对结构的影响：徐变对结构的影响：1.1.缓和应力集中，使应力再分配；缓和应力集中，使应力再分配；2.2.引起钢筋的应力松弛；引起钢筋的应力松弛；影响徐变的因素：影响徐变的因素：1.1.环境湿度：湿度降低，徐变增大；环境湿度：湿度降低，徐变增大；2.2.骨料用量：体积含量增加，徐变减小；骨料用量：体积含量增加，徐变减小；3.3.骨料的特性：弹

5、模越大，徐变越小；骨料的特性：弹模越大，徐变越小；4.4.水灰比：水灰比增大，徐变增大；水灰比：水灰比增大，徐变增大；5.5.水泥用量：水灰比一定，水泥用量增加，徐变增大水泥用量：水灰比一定，水泥用量增加，徐变增大6.6.荷载应力水平：荷载越大，徐变会越大；。荷载应力水平：荷载越大，徐变会越大；。7.7.加载龄期：加载越早，徐变越大。加载龄期：加载越早，徐变越大。环境湿度对混凝土徐变的影响骨料的体积含量骨料的体积含量(%)骨料的体积含量对混凝土徐变 的影响第第5页页/共共33页页Department of Civil Engineering6.86.8混凝土的耐久性混凝土的耐久性一一.抗渗性抗

6、渗性指标：抗渗等级（水压法）指标：抗渗等级（水压法）含义：含义：6 6个抗渗试件，四个试件不出现渗水时的最大水压力。个抗渗试件，四个试件不出现渗水时的最大水压力。配制抗渗混凝土时：配制抗渗混凝土时：1.1.较小的水灰比；较小的水灰比；2.2.水泥用量不能过少水泥用量不能过少3.3.外加剂外加剂4.4.掺合料掺合料表示为：表示为：P6,P8 P6,P8 抗渗性能较高时，用氯离子扩散法。抗渗性能较高时，用氯离子扩散法。第第6页页/共共33页页Department of Civil Engineering二二.抗冻性抗冻性混凝土抵御冻融循环的能力。混凝土抵御冻融循环的能力。指标：抗冻标号指标：抗冻标

7、号含义：饱水状态下，经多次冻融，强度损失含义：饱水状态下，经多次冻融，强度损失2525，且重量，且重量损失损失 5 5时的最多循环次数（慢冻法）时的最多循环次数（慢冻法）快冻法：冻、融均在水中进行，以相对动弹性模量快冻法：冻、融均在水中进行，以相对动弹性模量6060，质量损失质量损失 5 5时的最多循环次数。时的最多循环次数。表示为：表示为：F10,F15,F25,F50,F100,F150,F200,F300F10,F15,F25,F50,F100,F150,F200,F300提高混凝土抗渗性的措施：提高混凝土抗渗性的措施：1.1.提高抗渗能力；提高抗渗能力；2.2.加入引气剂；加入引气剂；

8、第第7页页/共共33页页Department of Civil Engineering混混凝凝土土路路面面受受盐盐冻冻剥剥落落铁路桥梁的冻害剥落破坏铁路桥梁的冻害剥落破坏铁路桥梁的冻害剥落破坏第第8页页/共共33页页Department of Civil Engineering掺引气剂前掺引气剂后第第9页页/共共33页页Department of Civil Engineering三三.抗侵蚀性抗侵蚀性混凝土抵御外界环境侵蚀的能力。混凝土抵御外界环境侵蚀的能力。分为：淡水侵蚀、酸碱侵蚀、分为：淡水侵蚀、酸碱侵蚀、Cl-Cl-侵蚀、硫酸盐侵蚀侵蚀、硫酸盐侵蚀等。等。硫酸盐侵蚀较为常见硫酸盐侵蚀较

9、为常见：配制抗侵蚀混凝土时：配制抗侵蚀混凝土时：1.1.提高密实度和抗渗能力；提高密实度和抗渗能力；2.2.适当引气；适当引气；3.3.合理选择水泥品种；合理选择水泥品种；4.4.在水泥中加入矿物掺合料；在水泥中加入矿物掺合料；第第10页页/共共33页页Department of Civil Engineering钢筋混凝土桥梁的侵蚀损毁第第11页页/共共33页页Department of Civil Engineering四四.碳化碳化水泥石中的水泥石中的Ca(OH)2Ca(OH)2与空气中的与空气中的CO2CO2反应生成碳酸钙反应生成碳酸钙和水的过程称为碳化。和水的过程称为碳化。Ca(OH

10、)2+CO2CaCO3+H2OCa(OH)2+CO2CaCO3+H2O碳化对结构的影响：碳化对结构的影响：1.1.表面体积收缩；表面体积收缩；2.2.内部碱度降低，导致钢筋锈蚀；内部碱度降低，导致钢筋锈蚀；碳化的影响因素：碳化的影响因素：1.1.CO2CO2的浓度；的浓度；2.2.湿度，湿度，505070 70 碳化速度最快；碳化速度最快；3.3.水泥的碱含量；水泥的碱含量；4.4.水灰比；水灰比；5.5.养护方式；养护方式；6.6.外加剂、掺合料。外加剂、掺合料。第第12页页/共共33页页Department of Civil Engineering五五.碱骨料反应碱骨料反应水泥石中的碱（水

11、泥石中的碱（Na2O,K2ONa2O,K2O）与骨料中的活性组分发生的）与骨料中的活性组分发生的反应反应。结果：在潮湿环境中，反应产物吸水产生膨胀，使混凝结果：在潮湿环境中，反应产物吸水产生膨胀，使混凝土发生开裂。土发生开裂。发生条件：发生条件：1.1.水泥的碱（水泥的碱（Na2ONa2O）含量超过）含量超过0.60.6；2.2.骨料中存在活性组分；骨料中存在活性组分；3.3.环境条件环境条件预防措施：预防措施：1.1.使用低碱水泥；使用低碱水泥；2.2.加入活性掺合料；加入活性掺合料；3.3.加入碱骨料反应抑制剂加入碱骨料反应抑制剂LiLi盐；盐；4.4.使混凝土保持干燥；使混凝土保持干燥；

12、继续继续第第13页页/共共33页页Department of Civil Engineering碱硅反应碱硅反应 (ASR)“(ASR)“混凝土的癌症混凝土的癌症”第第14页页/共共33页页Department of Civil Engineering碱硅凝胶碱硅凝胶(AR Gel)第第15页页/共共33页页Department of Civil EngineeringASR破坏的道路路面返回返回第第16页页/共共33页页Department of Civil Engineering6.9 6.9 混凝土配合比设计混凝土配合比设计预备知识：预备知识：1 1、强度的波动性、强度的波动性 强度强度

13、概率密度概率密度第第17页页/共共33页页Department of Civil Engineering1 1）强度平均值）强度平均值2 2）标准差）标准差第第18页页/共共33页页Department of Civil Engineering4 4）强度保证率与保证率系数的关系）强度保证率与保证率系数的关系3 3）概率度系数（保证率系数）概率度系数（保证率系数）P=95%P=95%时，时，t=1.645t=1.645第第19页页/共共33页页Department of Civil Engineering一、配合比的表示方法：一、配合比的表示方法：1 1、以、以1m1m3 3混凝土中各种材料的

14、具体用量表示：混凝土中各种材料的具体用量表示：2 2、以水泥质量为、以水泥质量为1 1，其余用质量比表示，其余用质量比表示 水泥：砂：石：水水泥：砂：石：水=1=1：2 2：4 4：0.60.6二、配合比的基本要求：二、配合比的基本要求：1 1、施工要求的和易性；、施工要求的和易性；2 2、设计要求的强度；、设计要求的强度；3 3、工程要求的耐久性；、工程要求的耐久性；4 4、节约水泥、降低成本。、节约水泥、降低成本。三、三、基本资料：基本资料：1 1、工程要求、工程要求强度等级、标准差、工作性要求、施工部位强度等级、标准差、工作性要求、施工部位 2 2、原材料情况：原材料物理及工艺性能、原材

15、料情况：原材料物理及工艺性能 第第20页页/共共33页页Department of Civil Engineering四四 、普通混凝土配合比设计的步骤、普通混凝土配合比设计的步骤（）确定试配强度（）确定试配强度（fcu,0cu,0）式中式中fcu,0cu,0混凝土配制强度（混凝土配制强度（MPaMPa）；）；fcu,kcu,k设计的混凝土强度标准值（设计的混凝土强度标准值（MPaMPa）；）；混凝土强度标准差（混凝土强度标准差（MPaMPa）第第21页页/共共33页页Department of Civil EngineeringC20C20、C25C25混凝土，混凝土，计算值计算值2.5MP

16、a2.5MPa时时,取取2.5MPa2.5MPa；C30C30级以上的混凝土，级以上的混凝土，计算值计算值3.0MPa3.0MPa时时,取取 3.0MPa3.0MPa；无近期统计资料时，无近期统计资料时，值可按下表取值。值可按下表取值。第第22页页/共共33页页Department of Civil Engineering（2 2）计算水灰比（）计算水灰比（W/CW/C）式中式中fcu,0cu,0混凝土试配强度混凝土试配强度,a；fcece水泥水泥28d28d的实测强度的实测强度,a a；a a,b b回归系数，（回归系数，（JGJ55JGJ5520002000）碎石：碎石：a a=0.46=

17、0.46 b b0.070.07 卵石：卵石：a a=0.48=0.48 b b=0.33=0.33（）选定单位用水量（）选定单位用水量（w0w0）用水量根据施工要求的坍落度和骨料品种规格从表中用水量根据施工要求的坍落度和骨料品种规格从表中选择选择第第23页页/共共33页页Department of Civil Engineering注注1 1：当施工要求坍落度大于当施工要求坍落度大于90mm90mm时，必须加外加剂，外加时，必须加外加剂，外加剂的坍落度增加值一般在剂的坍落度增加值一般在100mm100mm以上。以上。注注2 2：用水量还与砂细度有关。：用水量还与砂细度有关。第第24页页/共共

18、33页页Department of Civil Engineering（）计算水泥用量（）计算水泥用量（c0c0）根据已确定的根据已确定的 W/CW/C和和w0w0，可求出，可求出m m3 3混凝土中水泥用量混凝土中水泥用量c0c0：注：注：水灰比和水泥用量还应满足最大水灰比与最小水泥用量水灰比和水泥用量还应满足最大水灰比与最小水泥用量的要求。表的要求。表4-264-26（）选择合理的砂率值（）选择合理的砂率值（ss）可根据骨料种类、规格及混凝土的水灰比，参考表可根据骨料种类、规格及混凝土的水灰比，参考表6-216-21选用，也可以通过计算确定。选用，也可以通过计算确定。第第25页页/共共33

19、页页Department of Civil Engineering注：注：泵送施工时，砂率适当增加泵送施工时，砂率适当增加5858，尤其是水泥用量小，尤其是水泥用量小时。时。第第26页页/共共33页页Department of Civil Engineering（6 6）确定粗细集料用量（）确定粗细集料用量（m ms0s0,m,mg0g0）（7 7）确定基准配合比）确定基准配合比（8 8）检验强度确定实验室配合比）检验强度确定实验室配合比（9 9）计算骨料含水量，确定施工配合比）计算骨料含水量，确定施工配合比第第27页页/共共33页页Department of Civil Engineerin

20、g五、路面混凝土配合比设计五、路面混凝土配合比设计（）确定试配弯拉强度（）确定试配弯拉强度（f ff,0f,0）交通等级特重重中等轻水泥混凝土弯拉强度标准值5.05.04.54.0纤维混凝土弯拉强度标准值6.06.05.55.0公路技术等级高速一级路二级三、四弯拉强度变异水平低低 中中中高变异系数0.10.10.150.150.2表表6-226-22表表6-406-40第第28页页/共共33页页Department of Civil Engineering保证率系数保证率系数 t t技术等级判别概率样本组数3691520高速0.051.360.790.610.450.39一级0.100.950

21、.590.460.350.30二级0.150.720.460.370.280.24三、四级0.200.560.370.290.220.19（2 2）确定水灰比（）确定水灰比（W/CW/C）碎石：碎石：卵石：卵石：表表6-406-40第第29页页/共共33页页Department of Civil Engineering（3 3）确定单位用水量（）确定单位用水量（W W0 0）碎石：碎石：卵石：卵石：S SL L：最佳坍落度，与机具有关。：最佳坍落度，与机具有关。S SP P：依据砂的细度合理选取；越粗，砂率越大。：依据砂的细度合理选取；越粗，砂率越大。（4 4）确定水泥用量（）确定水泥用量（m mc0c0）（5 5）确定砂率；表）确定砂率；表6-446-44（6 6）计算砂石用量）计算砂石用量第第30页页/共共33页页Department of Civil EngineeringEND第第31页页/共共33页页Department of Civil Engineering混凝土硫酸盐侵蚀机理混凝土硫酸盐侵蚀机理返回返回第第32页页/共共33页页Department of Civil Engineering感谢您的观看。感谢您的观看。第第33页页/共共33页页