第3章 水泥混凝土和砂浆,土木工程材料,3.7 混凝土的质量控制与强度评定,3.7.1 混凝土的质量控制 （Quality controlment of concrete）,1混凝土生产前的初步控制 包括人员配备、设备调试、组成材料的检验及配合比的确定与调整等 2混凝土生产过程中的控制 包括在称量、搅拌、运输、浇筑、振捣及养护过程中的控制等 3混凝土生产后的合格控制 包括批量划分，确定取样批数，确定检测方法和验收标准等,3.7.2 混凝土强度的评定方法 （Judgement method of concrete strength）,1混凝土强度的波动规律,正态分布,图3-24 混凝土强度的正态分布曲线,（1）强度平均值,（2）强度标准差 :说明强度的离散程度，值大，说明强度分布集中程度差，质量不均匀，不稳定,（3）变异系数:值越小，说明该混凝土强度质量越稳定，混凝土生产的质量水平越高,2混凝土强度保证率（P）,混凝土强度总体分布中，不小于设计要求的强度等级标准值（fcu,k）的概率（P）。 以正态分布曲线下的阴影部分来表示,图3-26 混凝土强度保证率,3混凝土配制强度,设计要求的混凝土强度保证率为95%，则,4混凝土强度的评定,（1）统计方法评定,（2）非统计方法评定,3.8 普通混凝土配合比设计,混凝土配合比：混凝土中各组成材料数量之间的比例关系 。 混凝土配合比的表示方法: （1）绝对用量表示法（单位用量表示法）:以每lm3混凝土中各项材料的质量来表示 （2）相对用量表示法,以水泥质量为1,3.8.1 混凝土配合比设计的基本要求,1满足结构设计所要求的混凝土强度等级； 2满足混凝土施工所要求的混凝土拌合物的和易性； 3满足工程所处环境和使用条件要求的混凝土耐久性； 4在满足上述要求的前提下，尽可能节约水泥，降低成本，符合经济性原则。,水与胶凝材料之间的比例关系,砂子占砂石总量的百分率称为砂率,水泥浆与骨料之间的比例关系常用单位用水量来反应，即1m3混凝土拌和物中水的用量（kg/m3）,单位用水量,砂率,水胶比,3.8.2 混凝土配合比设计参数,3.8.3 混凝土配合比设计步骤,1配合比设计前的准备工作,了解必要的信息： 设计要求的强度等级； 强度标准差； 混凝土的使用环境条件； 施工工艺对混凝土拌合物的流动性要求及各原料的品种类型和物理力学性质等。,了解原材料的性能指标： 水泥品种、强度等级、密度； 砂的细度模数及级配情况； 石子的种类（卵石或碎石）、最大粒径及级配； 是否掺用外加剂及掺合料，外加剂的品种、性能、适宜掺量等； 砂石的表观密度和堆积密度及饱和面干吸水率； 拌和用水的水质情况,2混凝土配合比设计的算料基准,（1）计算1m3混凝土拌合物中各材料的用量，以质量计。 （2）计算时，骨料以干燥状态质量为基准。所谓干燥状态，是指细骨料含水率小于0.5% ，粗骨料含水率小于0.2%。当以饱和面干骨料为基准进行计算时应做相应调整。,四个过程,初步配合比设计（材料全干状态） 试拌配合比（材料全干状态） 实验室配合比设计（材料全干状态） 施工配合比设计（材料自然状态）,3混凝土配合比的设计过程,1）确定试配强度（fcu,0）,（1）初步配合比的计算,混凝土的设计强度等级小于C60时,混凝土的设计强度等级不小于C60时,混凝土强度标准差宜根据同类混凝土统计资料确定，并应 符合以下规定：,计算时，强度试件组数不应少于30组； 对于强度等级不大于C30的混凝土，其强度标准差计算值3.0MPa时，取3.0MPa；对于强度等级大于C30且小于C60的混凝土 ，其强度标准差计算值 4.0MPa时，取4.0MPa；,当没有近期的同一品种、同一强度等级混凝土强度统计资 料时，其值应按规范规定取用,混凝土强度标准差,2）确定水胶比,混凝土强度等级小于C60时，按混凝土强度要求计算,式中,a、b回归系数，与骨料品种及水泥品种有关，其数值通过试验建立的水胶比与混凝土强度关系式来确定。若无试验统计资料，则可取碎石混凝土 a 0.53，b0.20；卵石混凝土a0.49，b0.13； fb胶凝材料28d胶砂抗压强度（MPa）。,fb可通过试验实测获得。在无法取得实测值时，可用下式计算 其中 、 为粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数，可按表3-28选用。,表3-28 粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数,为水泥28d抗压强度实测值，可根据水泥胶砂强度试验方法测定,当无水泥28d抗压强度实测值时：,水泥强度等级值（MPa ),水泥强度等级值富余系数，按实际统计资料确定； 当缺乏统计资料时，可根据水泥强度等级值的不同选用。当水泥强度等级值为32.5、42.5、52.5时， 分别取为1.12、1.16、1.10。,为保证混凝土必要的耐久性，以上按强度要求所计算出的水胶比还应满足规范所规定的最大水胶比要求（表3-23 ），当计算值大于规定值时，应按规定取值。,耐久性复核,3）确定单位用水量mw0和外加剂用量,干硬性、塑性混凝土用水量的确定,a、当水胶比在0.400.80范围时，根据粗集料的品种、粒径及施工要求的混凝土拌合物稠度，按表3-29、3-30确定； b、水胶比小于0.40 的混凝土用水量通过试验确定。,表3-29 干硬性混凝土的用水量 单位：kg/m3,表3-30 塑性混凝土的用水量 单位：kg/m3,b、掺外加剂时的混凝土的用水量。 外加剂的减水率（） ，其值可经试验确定。,掺外加剂时流动性和大流动性混凝土的用水量计算,a 、以表3-30中坍落度90mm的用水量为基础，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg的原则，计算未掺加外加剂时的混凝土的用水量mw0 ；。当坍落度增大到180mm以上时，随坍落度相应增加的用水量可减少,每m3混凝土中外加剂用量,式中 每m3混凝土中胶凝材料用量，计算方法见下式 外加剂的掺量（%），经混凝土试验确定。,4）计算胶凝材料用量mb0、矿物掺合料用量mf0和水泥用量mc0, 1m3混凝土胶凝材料用量mb0的确定,计算出的mb0应进行试拌调整，在拌合物性能满足的情况下， 取经济合理的胶凝材料用量。,1m3混凝土矿物掺合料用量mf0的确定,式中,矿物掺合料的掺量（%）。应经试验确定。最大掺量应符合表3-31、表3-32的规定。,计算1m3混凝土的水泥用量mc0。,5）确定砂率（s） 合理砂率可通过试验、计算或查表求得。,坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验确定 坍落度为1060mm 的混凝土，可根据粗集料品种、粒径及水灰 比按表3-33选取 坍落度大于60mm的混凝土，砂率可经试验确定，也可以在表3-33的基础上，按坍落度每增20mm，砂率增大1的幅度予以调整,表3-33 混凝土砂率选用表 单位：%,6）计算粗、细骨料用量 质量法（假定表观密度法）：假定混凝土拌合物的表观密度为一固定值，混凝土拌合物各组成材料的单位用量之和即为其表观密度 计算公式：,混凝土假定密度 可取23502450kg/m3, 采用体积法（绝对体积法）,计算公式：,假定混凝土拌合物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌合物中所含空气之和。,注意：公式中质量单位取为kg，密度单位为kg/m3 在不使用引起型外加剂时， 取值为1,c水泥密度可取29003100 kg/3,7）得出初步配合比 通过以上计算，得出每立方米混凝土各种材料用量， 即初步配合比计算完成。,1）试配,和易性满足要求的配合比,材料的要求：粗、细骨料均以干燥状态为基准 搅拌方法和拌合物数量,混凝土试配的最小搅拌量,试拌时应采用强制式搅拌机进行搅拌，且注意混凝土的搅拌 方法应与施工时使用的方法相同 搅拌量不应小于搅拌机公称容量的1/4且不应大于搅拌机公称 容量,（2）试拌配合比的确定,2）校核和易性，调整配合比,在试拌调整过程中，在计算初步配合比的基础上，保持水胶比不变，尽量采用较少的胶凝材料用量，以节约胶凝材料为原则，通过调整外加剂用量和砂率，使混凝土拌合物坍落度及和易性等性能满足施工要求，提出试拌配合比，供混凝土强度试验用。,（3）实验室配合比的确定,1）制作强度试件,强度试验应采用三个不同的配合比，其中一个是试拌配合比，另两组的水胶比则分别增加及减少0.05，用水量应与试拌配合比相同，砂率可分别增加和减少1 制作混凝土强度试件时，应检验相应配合比的拌合物性能（和易性和表观密度）以作备用。每个配合比至少按标准方法制作一组（三块）试件，标准养护28d后试压,2）确定达到配制强度时各材料的用量,将3个胶水比值所测混凝土强度与相应的胶水比作线性关系图或插值法计算，求出略大于混凝土配制强度对应的胶水比。,混凝土28d抗压强度fcu，28与B/W的关系曲线,最后按以下原则确定1m3各材料用量： 用水量mw和外加剂用量ma根据确定的水胶比做调整； 胶凝材料用量mb以用水量乘以选定的胶水比计算确定； 粗、细骨料用量mg、ms应根据用水量和胶凝材料用量进行调整后确定。,b、校正条件：混凝土表观密度计算值与实测值之差的绝对值超过计算值2时，需要进行密度校核（否则无需校正）,a、计算出混凝土拌合物的计算表观密度,c,t表观密度实测值,校正系数:,3）混凝土表观密度的校正,= mw+ mc + mg + ms+ mf,当二者之差超过计算值的2%时，应将配合比中的各项材料用量均乘以校正系数,4）氯离子检测和耐久性试验,a、配合比调整后，应测定拌合物水溶性氯离子含量，试验结果应符合表3-34的规定 b、对耐久性有设计要求的混凝土应进行相关的耐久性试验。,表3-34 混凝土拌合物中水溶性氯离子最大含量,实测施工现场砂、石含水率分别为a%、b%，则 施工配合比的各种材料单位用量为：,（4）确定混凝土施工配合比,3.9 水泥混凝土技术进展,3.9.1 高性能混凝土,1. 高性能混凝土的组成和结构,（1）水泥混凝土界面的中心质假说 （2）高性能混凝土的水泥石微结构 （3）高性能混凝土的界面结构和性能 （4）高性能混凝土结构的模型,2高性能混凝土的配制原则,（1）水胶比 （2）高效减水剂和引气剂 （3）选择高质量的骨料 （4）掺入活性矿物材料,3.9.2 高强混凝土,1高强混凝土的特点,（1）高强混凝土的抗压强度高。 （2）在相同的受力条件下能减小构件体积，降低钢筋用量。 （3）高强混凝土致密坚硬，其抗渗性、抗冻性、耐蚀性、抗冲击性等诸方面性能均优于普通混凝土。 （4）脆性比普通混凝土高。 （5）虽然高强混凝土的抗拉、抗剪强度随抗压强度的提高而有所增长，但拉压比和剪压比却随之降低,2配制高强混凝土的途径,（1）改善原材料性能:如采用高品质水泥，水泥的强度等级不低于42.5级；选用致密坚硬、级配良好的骨料；掺用高效减水剂；掺加超细活性掺合料等。 （2）优化配合比 （3）加强生产质量管理，严格控制每个生产环节。 目前，我国应用较广的是C60C80高强混凝土，主要用于桥梁、轨枕、高层建筑的基础和柱、输水管、预应力管桩等,谢谢！,