水泥及混凝土.ppt

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水泥及水泥混凝土 试验录像及flash列表TEXTTEXT安定性检验flash混凝土的拌和flash水泥比表面积测定flash混凝土抗压强度试验flash水泥标准稠度用水量实验flash混凝土剪切破坏实验flash水泥混凝土拌合物稠度试验flash安定性检验录像水泥凝结硬化flash水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性试验录像水泥细度检验试验flash水泥胶砂强度试验录像水泥土稳定原理flash混凝土拌合物坍落度毛体积密度试验录像水泥凝结时间的划分flash混凝土拌合物维勃稠度和混凝土抗折强度试验录像水泥凝结时间测定实验flash水泥细度试验录像水泥胶砂强度试验flash砂浆分层度试验录像减水剂作用flash最大粒径与表面关系flash 第一节硅酸盐水泥一、概述1常用的水泥有：硅酸盐水泥P普通硅酸盐水泥P.O矿渣硅酸盐水泥P.S火山灰质硅酸盐水泥P.P粉煤灰硅酸盐水泥P.F 2、化学成分、矿物组成主要是CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3高温下形成水泥熟料的矿物组成主要为：3CaOSiO2（简写）C3S2CaOSiO2（简写）C2S3CaOAl2O3（简写）C3A4CaOAl2O3Fe2O3（简写）C4AF名称CaO（C）SiO2（S）Al2O3（A）Fe2O3（F）大致含量（%）62~6719~244~72~5 硅配盐水泥主要矿物组成与特性矿物组成C3SC2SC3AC4AF与水反应速度中慢快中水化热中低高中早期最差良良后期最优中中耐化学侵蚀中最差优干缩性中小大小大致含量35~6510~400~155~15 （一）水化：（1）3CaO·SiO2的水化3CaO·SiO2+nH2O→xCaO·SiO2·yH2O+（3-x）Ca（OH）2C3S的水化反应的产物C-S-H和C-H（2）2CaO·SiO2的水化2CaO·SiO2+nH2O→xCaO·SiO2·yH2O+（2-x）Ca(OH)2（3）3CaO·Al2O3的水化（它C3A是在有石膏的条件下反应的）（硫型水化铝酸钙或称钙矾石AFt）石膏消耗完毕后利下的C3A+Aft→Afm（单硫型水化铝酸钙）（4）铁铝的四钙的水化：当有石膏存在时，反应式同上式。 （二）凝结和硬化凝结过程中的物质变化：水泥浆体由浆体到硬化产生强度，物态变化分为三个阶段：（1）潜化期：发生了上述的物化反应，但是表现上无法觉察到水泥浆体仍为可塑状；（2）凝结期（1hm后）水泥浆体尖去塑性（判别用稠度仪的标准针刺入，不能刺到底）再过（6~8h）水泥浆体完全失塑性，用标准针不有刺入浆体。（3）硬化期：凝结期的终，也就是硬化期开始，水泥浆体逐渐硬化，成为刚体同体，强度随时间不断增长，28d时可表现出大部分强度。水泥凝结硬化flash 二、技术指标及标准1）细度（Fineness）：水泥颗粒粗细的程度相同矿物组成的水泥，细度愈大，早期强度愈高，凝结速度愈快，析水量减少，但颗粒过细，硬化时收缩较大易产生裂缝，容易吸收水分与CO2而失去强性，且粉磨过程中能耗大，水泥成本高，但以细度适应。测试方法：负压筛法及水筛法，比表面积大于300m2/Kg。水泥细度检验试验flash水泥细度试验录像 2）水泥净浆标准稠度为使水泥凝结时间以及体积安定性等多种性质具有可比性，必须采用标准稠度的水泥净浆。标准方法为试杆法，距离底板5～7mm的水泥静浆为标准稠度净浆。水泥标准稠度用水量实验flash 3）凝结时间（settingtime）初凝时间太短，将影响砼拌和料的运输浇灌，终凝时间过长，则影响砼工程的工程进度。（标准GB175-92）规定：硅酸盐水泥初凝时间不得早于45mm，终凝时间不得迟于390mm。测定：标准稠度仪：由加水时期，试针沉入净浆距底板2~3mm时，需时期为初凝时间加水主试针沉入净浆中不超过0.5~1.0mm时需时间终凝时间。水泥凝结时间的划分flash水泥凝结时间测定实验flash水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性试验录像 4）安定性（soundness）表征水泥硬化后体积变化均匀性的物理性能指标称为水泥的体积安定性。影响因素主要有：熟料中MgO含量，水泥中SiO3含量。实验使用沸煮法测CaO的含量。压蒸法测MgO的含量。安定性检验flash安定性检验录像 5．强度（strength）国际上采用砂浆法作为水泥强度的标准检验方法（GB177-85规定）以1:2.5的水泥和标准砂，按规定的水灰比（0.44或0.46）制成4×4×16cm3的标准试件。标准养护条件下规定龄期（3d、28d或3d、2d、28d）时，测其抗压和抗折强度，按国家标准规定的最低强度值确定其所属标号。水泥胶砂强度试验flash水泥胶砂强度试验录像 第二节水泥混凝土水泥混凝土的技术性质 一、普通水泥砼的技术性质（一）新拌水泥砼的工作性（和易性）定义：表示砼拌和物的施工操作难易程度和抵抗离析作用程度的性质称为和易性。它的全部含意应该是流动性+捣实性+粘聚性+保水性，四者缺一不可。 流动性：是指混凝土拌和物在自重或机械振捣作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。捣实性：是指混凝土拌合物易于振捣密实,排除所有被挟带空气的性质。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。保水性：是指混凝土拌合物表面（此现象称为泌水），同时在混凝土内部形成泌水通道，使混凝土的密实性降低，耐久性下降． （二）工作性的测定方法目前还没有一种能够全面表示新拌水泥砼工作性的测定方法，但可以通过测定新拌水泥砼拌合物的流动性并辅以经验评定其它几个特性。 1．坍落度试验（slumptest）分3层装入砼拌合物，每层用弹头棒均匀的插捣25次，取出圆锥筒量取坍落值（mm）。该试验适用于较大流动性的砼，对富水泥浆的新拌砼才比较敏感，且骨料最大公称粒径不宜大于31.5mm的砼。 混凝土拌合物坍落度毛体积密度试验录像水泥混凝土拌合物稠度试验flash 2．维勃稠度试验（Vebeconsistemetentest）适用于坍落度小于10mm的新拌混凝土。按上述试验法装入新拌水泥砼，再拔去坍落度简并在新砼上的入透明圆锥。启动振动台并记录时间，主透明板上被水泥浆布满瞬间上，经历的时间以计。混凝土拌合物维勃稠度试验录像 3．改善新料砼工作性的措施（1）调节砼的材料组成（2）掺加各种外加剂（3）提高振捣机械的功能 二、硬化砼的强度特性（hardenedconcrete）1．强度（stein）砼强度有：立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、剪切强度和粘结强度等。 1）抗压强度标准与强度等级（1）立方体抗压强度（fcu）：150mm正方方体试件，（T：20±3℃，相对湿度90%以上）标养28天测试的强度。混凝土抗压强度试验flash水泥混凝土立方体抗压强度试验录像 （2）立方体抗压强度标准值（fcu.k）（GBJ107-87）（GBJ10-89）150mm的正方体试件，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（gradingstrength）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。 2）轴心抗压强度（fcp）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。规定：150mm×150mm×300mm棱柱体作为标准试件。 3）劈裂抗拉强度（fts）我国国标（GBJ81-85）规定：150mm×150mm×150mm立方体作为标准试件。4）弯拉强度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。水泥混凝土抗弯拉强度试验录像 2．影响硬化后水泥砼强度的因素：主要有：材料组成，制备方法，养生条件和试验条件四大方面。1）材料组成对砼强度的影响：砼组成材料的比例对砼强度的影响。 （1）水泥的强度和水灰比（watercementratiovalue）水泥砼强度主要取决于其内部起胶结作用的水泥石的模量，水泥石的模量取决于水泥的特性和水灰比。 （2）集料特性集料对砼强度有明显的影响，特别是粗集料的形状和表面性质对强度有着直接的关系。（3）浆集比：对砼强度有影响。2）养护条件对砼强度的影响相同配合组成与施工方法的水泥砼，力学强度主要取决于养护的湿度、温度和养护的时间（龄期）。3）试验条件对砼强度的影响有试件形状与尺寸，支撑条件与加载方式等为影响因素。 3．提高砼强度的措施1）选用高强度的水泥和早强型水泥2）采用低水灰比和浆集比为提高路面砼强度，通常采用的水灰比不大于0.45，用水量不超过150kg/m3（卵石为140kg/m3）。采用低的水灰比，可减少游离水，而减少砼中的空隙，提高砼的密实度和强度。降低了浆集比，减薄了水泥浆层的厚度，可以充分发挥集料的骨架作用。 3）掺加砼外加剂和混合料4）采用湿热处理5）采用机械搅拌和振捣拌和物在强力搅拌和振捣下，水泥浆的凝聚结构暂时受到破坏，因而是降低了水泥浆的粘度和集料间的摩阻力，提高了拌和物的流动性，使砼拌合物更好的均匀容度充满模型，提高砼的强度。 第三节普通水泥砼的组成设计 砼的性能在很大程度上取决于组成材料的性质，因此必须对所用材料进行选择，各组成材料需满足一定的技术要求。 一、组成材料（一）水泥：水泥是砼的胶结材料（1）品种：根据砼工程的特点、环境因素、施工条件与气候选用类型，常用五种水泥的技术特点。 （2）强度的选择选用水泥的强度应于要求配制的砼强度等级相适应。水泥强度过高，则水泥量过少影响砼的和易性与耐久性，标号过低，则水泥用量较多。一般配制一般砼时，水泥强度为砼抗压强度的1.5～2倍，配制高强度砼时，为砼抗压强度的0.9～1.5倍。水泥砼路面用水泥的标号与品种选择，应根据路面的交通等级所要求的设计抗折强度来确定。 （二）细集料1．级配和细度模数(1)级配（gradation）(2)细度模数砼用砂需有高的密度和小的比面，才能保证工作性能与强度，耐久性的保证，同时也能降低水泥用量。2．有害杂志的含量含泥量与泥块含量；云母含量；轻物质含量；有机质含量；硫化物含量。 （三）粗集料（coarseaggregate）1．强度：为保证砼强度，要求碎石具备它的强度。工程中用压碎指标值控制岩石的抗压强度。碎石和卵石要求的压碎指标值，由砼强度确定。岩石抗压强度与砼等级之比不应小于1.5。 2．坚固性（soundlass）为保证砼的耐久性，粗集料应有足够的坚固性，以抵抗冻融和自然因素的风化作用。3．级配（gradation）为获得密实高强砼，并节约水泥，要求粗细集料组成的矿质混合料要有良好的级配。 4．最大粒径的选择粗集料中公称粒级的上限称为该粗级的最大粒径。通常在结构截面允许条件下，尽量增大最大粒径，以节约水泥。5．表面特征和形状表面粗且棱角多碎石与卵石相比较，碎石配制成的砼，对水泥石的粘附性好，故具有较高的强度，但卵石配制的新拌砼具有较好的和易性。 6．含泥量和泥块含量7．有害杂质含量8．碱活性检验 二、普通水泥混凝土的组成设计道路建筑材料·水泥混凝土 （一）配合比设计的基本要求满足结构物设计强度的要求1满足施工工作性的要求2满足环境耐久性的要求3满足经济的要求4 （二）配合比设计的三个参数水灰比砂率单位用水量影响水泥混凝土的强度、耐久性水泥浆的稠度矿料骨架的性能，在砂石性质一定的前提下，取决于砂与石之间的用量比例。砼性能在水泥浆与集料性质一定的前提下，取决于浆集比，也可用单位用水量来表示。 2.混凝土组成设计要点混凝土配合比，是指单位体积的混凝土中各组成材料的质量比例。确定这种数量比例关系的工作，称为混凝土配合比设计。包括选料、配料两方面内容配合比表示方法：单位用量法、相对用量法混凝土配合比设计的三个参数：水灰比、砂率、用水量道路建筑材料·水泥混凝土 3.混凝土配合比设计步骤（1）计算“初步配合比”（2）提出“基准配合比”（3）确定“实验室配合比”（4）换算“工地配合比”道路建筑材料·水泥混凝土 (1)、初步配合比的计算１）确定混凝土的配制强度fcu,ofcu,o=fcu,k+tσfcu,o——混凝土施工配制强度（MPa）；fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）σ——由施工单位质量管理水平确定的混凝土强度标准差（MPa）4.普通混凝土配合比设计方法道路建筑材料·水泥混凝土 混凝土强度标准差（σ）混凝土强度标准差又称均方差，其计算式为对于C20、C25级混凝土，σ计算值<2.5MPa时,计算配制强度时取σ≮2.5MPa；对于C30级以上的混凝土，σ计算值<3.0MPa时,计算配制强度时取σ≮3.0MPa；道路建筑材料·水泥混凝土 当施工单位不具有近期的同一品种混凝土的强度资料时，σ值可按下表取值。混凝土设计强度等级fcu,k低于C20C20~C35高于C35σ(MPa)4.05.06.0混凝土强度标准差(σ)道路建筑材料·水泥混凝土 ２）计算水灰比（W/C）按混凝土要求强度等级计算水灰比和水泥实际强度，根据已确定的混凝土配制强度fcu,o，计算水灰比：根据强度公式计算水灰比：C/W=Afce/（fcu,o+ABfce）式中fcu,o——混凝土试配强度,MPa；fce——水泥28d的实测强度,MPa；A,B——回归系数，与骨料品种、水泥品种有关，其数值可通过试验求得。C/W——混凝土要求的灰水比道路建筑材料·水泥混凝土 ３）选定单位用水量（ｍw0）根据集料的品种、粒径及施工的要求的混凝土拌合物稠度值（坍落度或维勃稠度）选择每立方米混凝土拌合物的用水量。一般可根据施工单位对所用材料的经验确定。如经验不足可参照表选取。道路建筑材料·水泥混凝土 混凝土用水量选用表注：①本表用水量系采用中砂时的平均取值，采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加5~10㎏，采用粗砂则可减少5～10㎏。②掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。道路建筑材料·水泥混凝土 ４）计算单位水泥用量（ｍco）[1]按强度要求计算单位用水量根据已确定的W/C和mwo，求1m3混凝土中水泥用量mco：mco=mwo×C/W[2]按耐久性要求胶合单位用灰量道路建筑材料·水泥混凝土 ５）选定砂率值（βs）根据骨料品种、最大粒径和混凝土拌和物的水灰比确定砂率。一般可根据施工单位所用材料的使用经验选定，也可根据骨料种类、规格及混凝土的水灰比，参考表选用。混凝土的砂率选用表（%）水灰比卵石最大粒径(㎜)碎石最大粒径(㎜)1020401620400.4026~3225~3124~3030~3529~3427~320.5030~3529~3428~3333~3832~3730~350.6033~3832~3731~3636~4135~4033~380.7036~4135~4034~3939~4438~4336~41道路建筑材料·水泥混凝土 6）计算粗、细骨料用量[1].质量法（假定表观密度法）应按下式计算：ｍc0＋ｍg0＋ｍs0＋ｍw0＝ρcpｍso/(ｍso＋ＭGo)×100=βS式中ｍco——每立方米混凝土的水泥用量（kg）；ＭGo——每立方米混凝土的粗骨料用量（kg）；ｍso——每立方米混凝土的细骨料用量（kg）；ｍwo——每立方米混凝土的用水量（kg）；βs——砂率（％）；ρcp——每立方米混凝土拌和物的湿表观密度（kg/m3）；其值可取2260～2450kg。道路建筑材料·水泥混凝土 [2].体积法（绝对体积法）应按下式计算：式中ρc——水泥密度（kg/ｍ3），可取2900～3100kg/ｍ3。ρG——粗骨料的表观密度（kg/ｍ3）；ρs——细骨料的表观密度（kg/ｍ3）；ρw——水的密度（kg/ｍ3），可取1000kg/ｍ3；βs——砂率（％）；α——混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，α可取为１。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。道路建筑材料·水泥混凝土 (２)、试拌调整提出基准配合比1）试拌[1]试拌材料要求试拌混凝土所用各种原材料，要与实际工程使用的材料相同，粗、细集料的称量均以干燥状态为准，否则应扣除含水量值。[2]搅拌方法和拌和物数量混凝土搅拌方法，应尽量与生产时使用的方法相同。2）校正工作性，调整配合比道路建筑材料·水泥混凝土 1）制作试件、检验强度至少拟定三个配合比，一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加和减少0.05（或0.10），其用水量应该与基准配合比相同，但砂率可增加或减少1%。为检验混凝土强度，每种配比至少制作三个试件，在标准养护28天条件下进行抗压强度测试。(3)、检验强度、确定试验室配合比道路建筑材料·水泥混凝土 2）确定试验室配合比[1]根据强度检验结果修正配合比①用水量（mwb）——取基准配合比中的用水量，并根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度，进行调整；②水泥用量（mcb）——取用水量乘以选定出的灰水比计算而得；③粗、细骨料用量（msb、mGb）——取基准配合比中的粗、细骨料用量，并按定出的灰水比进行调整。道路建筑材料·水泥混凝土 [2]根据实测拌和物湿表观密度修正配合比①根据强度检验结果修正后定出的混凝土配合比，计算出混凝土的计算湿表观密度：ρ’cp=mcb+msb+mGb+mwb②将混凝土的实测表观密度值除以计算湿表观密度得出校正系数③将混凝土配合比中各项材料用量乘以校正系数，即得最终确定的试验室配合比设计值。道路建筑材料·水泥混凝土 (4)混凝土施工配合比换算混凝土实验室配合比计算用料是以干燥骨料为基准的，但实际工地使用的骨料常含有一定的水分，因此必须将实验室配合比进行换算，换算成扣除骨料中水分后、工地实际施工用的配合比。其换算方法如下：设工地砂子含水率为a％，石子含水率为b％。则施工配合比混凝土中各材料用量为mc=m’cb(kg)ms=m’sb(1+a%)(kg)mG=m’Gb·(1+b%)(kg)mw=m’wb－(m’sb·a%+m’Gb·b%)(kg)道路建筑材料·水泥混凝土 普通水泥混凝土设计例题1－－以抗压强度为设计指标 【1】组成材料：普通硅酸盐水泥32.5级，实测28d抗压强度36.8MPa，密度ρc=3100kg/m3；中砂：表观密度ρs=2650kg/m3，施工现场含水率2％；碎石：5～40mm，表观密度ρg=2700kg/m3，施工现场含水率1％；水：自来水。 【2】设计要求：某桥梁工程桥台用钢筋混凝土（受冰雪影响），混凝土设计强度等级C30，要求强度保证率为95％，强度标准差3.0MPa。混凝土由机械拌合、振捣，施工要求坍落度为35～50mm。试确定该混凝土的设计配合比及施工配合比。 例题：一、计算初步配合比1．确定混凝土配制强度2．计算水灰比1）按强度要求计算水灰比①实测28d抗压强度为水泥实际强度fce=36.8MPa②计算砼水灰比已知fcu.o=34.9MPa，fce=36.8MPa由表5-13A=0.46B=0.07 2）抗耐久性校核水灰比3．单位用水量已知坍落度要求T=35～50mm，φmax=40mm，mwo=175kg/m3 4．计算单位用灰量1）按强度要求计算单位用灰量2）耐久性校核查表5-12，满足要求，因而采用mco=372kg/m3 3）选定砂率Φmax＝40，w/c=0.47，查表5-15，βs=32%； 1）采用质量法①已知mco=372kg/m3，mwo=175kg，砼拌合物湿表观密度ρcp=2400kg/m3，βs=0.32mso+mGo=ρcp-mco-mwomso+mGo=2400-372-175∴mGo=1260kg/m3；mso=593kg/m3mc0:mw0:mso:mg0=372:175:593:1260 （二）调整工作性，技术基准配合比1．计算试件材料用量试拌0.025m3mc0:mw0:mso:mg0=372:175:593:1260水泥372×0.025=9.3kg水175×0.025=4.38kg砂596×0.025=14.9kg碎石1268×0.025=31.7kg 测得坍落度25mm，不满足35－50mm的要求，为此在保证水灰比不变的前提下，增加3％水泥浆的用量。mca:mwa:msa:mga=383:185:593:1260 （三）检验强度，测定试验配合比1．检验强度(w/c)/A=0.42(w/c)B=0.47(w/c)/C=0.52基准用水量180kg/m3不变；做成试件，标准养护28d后 级别水灰比fcu.28A0.4245.1B0.4737.8C0.5230.1对应于配制强度为34.9MPa的水灰比，取0.49 2）确定实验室配合比用水量：mwb=180kg水泥用量mcb=180÷0.49=367kg按体积法计算出砂594kg；石1263kg。 （3）设计配合比的调整计算湿表观密度ρc,c=367+180+594+1263=2404kg/m3实测ρ=2478kg/m3水泥用量367×1.03=378水用量180×1.03=185砂用量594×1.03=612碎石用量1263×1.03=1301 （四）换为工地配合比wG=1.0%ws=2.0%∴ms=612×(1+2%)=624kg/m3mG=1301×(1+1%)=1314kg/m3mw=185-(612×2%+1301×1%)=(159kg)mc=378kg/m3 第三节混凝土外加剂与掺合料 一、外加剂的分类混凝土外加剂种类繁多，根据《混凝土外加剂的分类、命名与定义》(GB8075)的规定，混凝土外加剂按其主要功能分为四类：1)改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。2)调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。3)改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂和阻锈剂、减缩剂等。4)改善混凝土其他性能的外加剂。包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。 目前，在工程中常用的外加剂主要有：减水剂引气剂早强剂缓凝剂防冻剂等。 （一）减水剂减水剂是指能保持混凝土的和易性不变，而显著减少其拌合用水量的外加剂。由于拌合物中加入减水剂后，如不改变单位用水量，可明显地改善其和易性，因此减水剂又称为塑化剂。 1.减水剂的作用机理水泥加水拌合后，水泥颗粒间会相互吸引，在水中形成许多絮状物。在絮状结构中，包裹了许多拌合水，使这些水不能起到增加浆体流动性的作用。 当加入减水剂后，减水剂能拆散这些絮状结构，把包裹的游离水解放出来，从而提高了拌合物的流动性。这时，如果仍需保持原混凝土的和易性不变，则可显著地减少拌合用水，起到减水作用，故称为减水剂。如果保持强度不变，可在减水的同时减少水泥用量，以达到节约水泥的目的。减水剂作用flash 2.使用减水剂的技术经济效果技术经济效果（1）在保持和易性不变，也不减少水泥用量时，可减少拌合水用量5~25%或更多。由于减少拌合水量使水灰比减小，则可使强度提高15~20%，特别是早期强度提高更为显著。（2）在保持原来配合比不变的情况下，可使拌合物的坍落度大幅度提高（可增大100~200mm），使之便于施工也可满足泵送混凝土施工要求。（3）若保持强度及和易性不边可节约水泥10~20%。（4）由于拌合水量减少，拌合物的泌水、离析现象得以改善，可提高混凝土的抗冻性、抗渗性。因此会使用混凝土的耐久性得到提高。 3.目前常用的减水剂减水剂主要有木质素系、萘系、树脂系、糖蜜系和腐植系等几类，各类可按主要功能分为普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂等几种。 （二）引气剂在搅拌混凝土的过程中，能引入大量分布均匀、稳定而封闭的微小气泡的外加剂称为引气剂。引气剂可在混凝土拌合物中引入直径约为0.05~1.25mm的气泡，能改善混凝土的和易性提高混凝土的抗冻性，适用于港工、水工、地下防水混凝土等工程，常用的产品有松香热聚物，松香皂等，此外还有烷基磺酸钠及烷基苯磺酸钠等。 （三）缓凝剂延长混凝土凝结时间的外加剂称为缓凝剂。在混凝土施工中，为了防止在气温较高、运送距离较长等情况下，混凝土拌合物过早凝结影响浇灌质量，为了延长大体积混凝土放热时间或对分层浇注的混凝土防止出现施工裂缝的工程，常需要在混凝土中加入缓凝剂。 （四）早强剂加速混凝土早期强度发展的外加剂成为早强剂。这类混凝土能加速水泥水化的过程，提高混凝土的早期强度，并对后期强度无显著的影响。常用的有氯盐、硫酸盐、三乙醇胺三大类以及以它们为基础的复合早强剂。 （五）防冻剂能使混凝土在负温下硬化，并在规定的时间内达到足够的防冻强度的外加剂称为防冻剂。在负温条件下施工的混凝土工程须掺入防冻剂。一般，防冻剂除了能降低冰点外，还有促凝，早强，减水等作用，所以多为复合防冻剂。常用的有NC-3型，MN-F型，FW2，FW3，AN-4等。 二、外加剂的掺加方法外加剂的掺量很少，必须保证其均匀分散，一般不能直接加入混凝土搅拌机内。掺入方法会因外加剂不同而异，其效果也会因掺入方法不同而存在差异。1.干粉先掺法：将粉状外加剂先与水泥混合，然后加水搅拌；2.溶液同掺法：将外加剂预先制成一定浓度的溶液，然后拌合时与水一起掺入；3.滞水法：在混凝土搅拌过程中，外加剂滞后1~3min加入。（溶液滞水法、干粉滞水法）4.后掺法：外加剂不是在搅拌时加入，而是在运输途中或施工现场分几次或一次加入，再经二次或多次搅拌混凝土。 掺外加剂混凝土配合比设计例题 【方案1】流动性和强度不变，节约水泥：流动性不变：减少单位用水量。强度不变：水灰比不变，减少水泥用量。【方案2】保持流动性不变，提高强度：流动性不变：减少单位用水量。提高强度：减小水灰比，水泥用量不变【方案3】保持强度不变，提高流动性：材料用量不发生变化。 方案1：流动性和强度不变，节约水泥 方案2：保持流动性不变，提高强度 方案3：保持强度不变，提高流动性保持强度不变：水灰比不变（水和灰的量不变）H=120mm 第四节粉煤灰混凝土粉煤灰的加入，可减少水泥剂量，改善混凝土一系列性能，可以充当混凝土的减水剂、释水剂、增塑剂、密实剂、抑热剂、抑胀剂，经济效益明显。粉煤灰是燃烧煤粉后收集到的灰粒，亦称飞灰。可用于水泥生产原料，在公路工程基层以及水泥混凝土的组成材料。 粉煤灰技术指标粉煤灰等级质量指标45µm筛余(％)≤烧失量(％)≤需水量比(％)≤SO3含量(％)≤Ⅰ125953Ⅱ2081053Ⅲ45151153 使用条件：1、Ⅰ级粉煤灰适用于钢筋混凝土和跨度小于6米的预应力钢筋混凝土；2、Ⅱ级粉煤灰适用于钢筋混凝土和无筋混凝土；3、Ⅲ级粉煤灰主要用于无筋混凝土，对设计强度等级C30及以上无筋粉煤灰宜采用Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰；4、对于预应力混凝土、钢筋混凝土及设计强度等级C30及以上的无筋混凝土的粉煤灰等级，如经试验论证，可采用比上述三条低一级的粉煤灰。 粉煤灰混凝土配合比设计可以采用等量取代法、超量取代法以及外加法。 配合比设计原则按照等强度等级、等稠度的原则，用超量取代法进行调整。等稠度和等强度等级，是指配制成的粉煤灰混凝土具有与基准混凝土拌合物相同的稠度和硬化后制定龄期的强度等级相等。超量取代法指的是粉煤灰总掺入量中，一部分取代等体积的水泥，超量部分却代等体积的砂。 2、设计步骤（1）基准混凝土配合比的确定；（2）选定粉煤灰取代水泥的掺量百分率和粉煤灰超量系数，粉煤灰取代水泥剂量百分率，不得超过下表规定：混凝土种类粉煤灰取代水泥最大限量（％）硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥预应力钢筋混凝土251510钢筋、高强、耐冻、蒸压混凝土30252015中低强度、泵送、大体积、地下、以及水下混凝土50403020碾压混凝土65554535 （3）计算粉煤灰取代水泥剂量、超量部分质量和总掺量粉煤灰取代水泥剂量：mf1＝mco×f％粉煤灰超量部分质量：mf2＝mf1×（δf－1）粉煤灰总掺量：mf＝mf1＋mf2 （4）计算粉煤灰混凝土的单位水泥用量：mcf＝mco－mf1（5）计算粉煤灰混凝土的单位砂用量：msf＝mso－（mf2/ρf）×ρs（6）确定粉煤灰混凝土各种材料用量（7）试拌调整确定提出实验室配合比 【例题5-3】粉煤灰混凝土配合比设计(1)设计要求与设计条件用超量取代法确定粉煤灰混凝土配合比。所用粉煤灰为Ⅱ级，表观密度2200Kg/m3。 （2）设计步骤 步骤3：计算粉煤灰取代水泥量、粉煤灰超量部分质量和粉煤灰总掺量 步骤4：计算粉煤灰混凝土中其它组成材料用量 步骤5：试拌调整提出设计配合比 第四节路面水泥混凝土的组成设计 1.路面普通水泥混凝土(1)路面普通混凝土组成材料的技术要求1)水泥品种与强度要求：特重、重交通等级的水泥混凝土路面，应优先采用旋窑道路硅酸盐水泥，中、轻交通路面，也可采用矿渣硅酸盐水泥。2）粉煤灰3）粗集料4）细集料品种与质量要求5）外加剂6）水 2.路面普通混凝土配合比设计指标（1）设计弯拉强度标准值（2）施工和易性1）路面混凝土拌合物的施工方式2）路面混凝土拌合物的施工和易性要求（3）耐久性 3.路面普通水泥混凝土配合比设计步骤（1）配制弯拉强度（2）水灰比的计算、校核及确定（3）选取砂率（4）计算单位用水量（5）确定单位水泥用量（6）单位粉煤灰用量（7）砂石材料用量 例题5-4路面混凝土配合比设计示例（1）设计要求某高速公路路面工程用混凝土（无抗冻性要求），要求混凝土设计弯拉强度标准值fcm为5.0MPa，施工单位混凝土弯拉强度样本的标准差S为0.4MPa（n=9）。混凝土由机械搅拌并振捣，采用滑模摊铺机摊铺，施工要求坍落度30—50。试确定该路面混凝土配合比。（2）组成材料硅酸盐水泥P.Ⅱ52.5级，实测水泥28d抗折强度为8.2MPa，水泥的密度；中砂：表观密度，细度模数2.6；碎石：5—40mm，表观密度，振实密度;水：自来水。 设计计算（1）计算配制弯拉强度（fc）由表5-36，当高速公路路面混凝土样本数为9时，保证率系数t为0.61。按表5-37，高速公路路面混凝土变异水平等级为“低”，混凝土弯拉强度变异系数Cv=0.05—0.10，取中值0.075.根据设计要求，fcm=5.0MPa，将以上参数带入式（5-41），混凝土配置弯拉强度为：fc= （2）确定水灰比（W/C）按弯拉强度计算水灰比。由所给资料：水泥实测抗折强度fs=8.2MPa。计算得到的混凝土配置弯拉强度fc=5.67MPa，粗集料为碎石，代入（5-42）计算混凝土的氺灰比W/C：W/C=耐久性校核。混凝土为高速公路路面所用，无抗冻性要求，查表5-35得最大水灰比为0.44，故按照强度计算的水灰比结果符合耐久性要求，取水灰比W/C=0.42，灰水比C/W=2.38。 （3）确定砂率（βs）由砂的细度模数2.6，碎石，查表5-38，取混凝土砂率βs=34%。（4）确定单位用水量(mw0)由坍落度要求30—50mm,取40mm,水灰比W/C=0.42,砂率34%代入式（5—44），计算单位用水量：mw0=104.97+0.309*40+11.27*0.42+0.61*34=143kg/m3查表5—32，得最大单位用水量为160kg/m3计算单位用水量143kg/m3 （5）确定单位用水泥量(mc0)将单位用水量143kg/m3，灰水比C/W=2.38代入式（5-47）计算单位水泥用量：mc0=（C/W）*mw0=2.38*143=340kg/m3查表5-35得满足耐久性要求的最小水泥用量为300kg/m3，由此取计算水泥用量340kg/m3。 6)计算粗集料用量（mg0）、细集料用量（ms0）将上面的计算结构代入方程组（5-29）：求解得：砂用量ms0=671kg/m3；碎石用量mg0=1302kg/m3。验算：碎石的填充体积=mg0/ρgh*100%=1302/1701*100%=74.2%,符合要求。由此确定路面混凝土的“初步配合比”为:mc0:mw0:ms0:mg0=345:145:671:1302.路面混凝土的基准配合比、设计配合比与施工配合比设计内容与普通混凝土相同，此处不再赘述。