《土木工程材料》教案

第四章土木工程系4水泥混凝土4.1混凝土概述4.2普通混凝土的組成材料4.3新拌混凝土的和易性4.4硬化后混凝土強度4.5硬化混凝土的耐久性4.6硬化混凝土的變形4.7普通混凝土的配合比設計主要內容：概述組成混凝土各組成材料的技術要求重點內容：組成混凝土各組成材料的技術要求難點：級配的影響要求：了解混凝土各組成材料的技術要求掌握材料本身性能的好壞對混凝土的影響及技術指標要求參考資料：《土木工程材料》陳志源《道路建筑材料》嚴家伋《道路建筑材料》孫凌《公路工程水泥和水泥混凝土試驗規程》《道路建筑材料》集中訓練試驗補充教材分類：按膠結材料分類：水泥混凝土、硅酸鹽混凝土、聚合物混凝土按密度分類：輕混凝土、普通混凝土、重混凝土按強度分類：低強度混凝土、中強度混凝土、高強度混凝土按施工工藝分類：泵送混凝土、噴射混凝土、真空脫水混凝土、碾壓混凝土、壓力灌漿混凝土、（預填骨料混凝土）等按用途分類：防水混凝土、放射線混凝土、耐酸混凝土、裝飾混凝土、耐火混凝土、補償收縮混凝土、水下澆筑混凝土等R4.2普通混凝土的組成材料4.2.1水泥1．水泥品種的選擇2．水泥強度等級的選擇1.0～1.5倍4.2.2骨料細骨料1.級配和細度模數0.63mm為控制粒級2.有害雜質含量3.細集料含水率和濕漲粗骨料1.強度——通常以壓碎值指標控制2.堅固性3.級配4.最大粒徑的選擇5.表面特征和形狀針狀顆粒片狀顆粒6.含泥量及泥塊含量7.有害雜質含量8.堿活性檢驗思考題：減水劑對混凝土主要有哪些技術經濟效益？

R主要內容：水泥混凝土的技術性質新拌混凝土的工作性硬化后混凝土的力學性質重點內容：新拌混凝土工作性測定方法，影響因素混凝土強度標準值，強度等級難點：混凝土強度標準值，強度等級要求：掌握塑性混凝土工作性的測定方法——坍落度了解干硬性混凝土工作性測定方法——維勃稠度掌握水灰比、砂率對混凝土工作性的影響了解其他影響因素掌握混凝土強度標準值的概念，會確定強度等級參考資料：《土木工程材料》陳志源《道路建筑材料》嚴家伋《道路建筑材料》孫凌《公路工程水泥和水泥混凝土試驗規程》《道路建筑材料》集中訓練試驗補充教材4.3新拌混凝土的和易性優質的混凝土應具備三方面性質良好的工作性（和易性）硬化后足夠的力學性質必要的耐久性4.3.2測定方法

坍落度（適合于塑性混凝土）將新拌混凝土按標準操作方法裝入標準坍落度筒內，裝滿刮平后，將筒垂直提起，混凝土料柱將產生一定程度的坍落，坍落的高度（h）就是坍落度。評定：h越大，流動性越好；用小棒輕輕敲擊混凝土料柱一側，混凝土料柱均勻下落，粘聚性合格；混凝土料柱低部水分分泌少，保水性合格。維勃稠度（干硬性混凝土）TT4.3.3影響新拌混凝土工作性的因素內因1）組成材料質量及其用量的影響（1）水泥特性的影響普通水泥的混凝土拌和物比礦渣水泥和火山灰水泥的工作性好礦渣水泥的混凝土拌和物流動性大，但粘聚性差，易泌水離析火山灰水泥流動性小，但粘聚性好（2）集料特性的影響碎石表面粗糙，有棱角，工作性差，強度高卵石表面光滑，工作性好，強度低（3）集漿比的影響集漿比——集料絕對體積與水泥漿絕對體積之比。單位體積的混凝土拌和物中，如水灰比保持不變，水泥漿數量越多，拌和物的流動性越大；水泥漿數量過多，則集料的含量相對減少，達一定將會出現流漿現象。根據具體情況決定，在滿足工作性要求的前提下，同時考慮強度和耐久性要求，盡量采用較大的集漿比，以節約水泥用量。（4）水灰比的影響在單位混凝土拌和物中，集漿比確定后，即水泥漿的用量為一固定值時，水灰比決定水泥漿的稠度。（5）砂率的影響合理砂率——用水量和水泥用量一定的情況下，能使混凝土拌和物獲得最大流動性，且能保持粘聚性和保水性能良好的砂率。（6）外加劑新拌混凝土工作性的選擇1）公路橋涵用混凝土拌和物的工作性選擇。P76表3-22）道路混凝土拌和物的工作性選擇坍落度宜為10～25mm，坍落度小于10mm時，采用維勃稠度時間宜為10～30s。R4.4硬化后混凝土強度4.4.11.混凝土的抗壓強度標準值和強度等級（1）立方體抗壓強度（）（2）立方體抗壓強度標準值（）按照標準方法制作和養護的邊長為150mm的立方體試件，在28d齡期，用標準試驗方法測定的具有95％保證率的抗壓強度（用標準試驗方法測定的抗壓強度總體分布中的一個值，強度低于該值的百分率不超過5％），以Mpa計。（3）強度等級C7.5，C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55C60共12個等級4.4.12.抗折強度道路用混凝土以抗折強度為主要強度指標15×15×554.4.13.軸心抗壓強度接近結構中的承壓狀態15×15×304.4.14.劈列抗拉強度15×15×15主要內容：影響混凝土強度的因素混凝土的耐久性混凝土的變形重點內容：影響混凝土強度的因素提高混凝土強度的措施難點：影響混凝土強度的因素要求：掌握影響混凝土強度的因素，會用經驗公式推導混凝土的強度；掌握提高混凝土強度的措施；了解混凝土的耐久性；了解混凝土的變形參考資料：《土木工程材料》陳志源《道路建筑材料》嚴家伋《道路建筑材料》孫凌《公路工程水泥和水泥混凝土試驗規程》《道路建筑材料》集中訓練試驗補充教材《混凝土實用手冊》龔落書《道路建筑材料》張南鷺4.4.2影響硬化后混凝土強度的因素1．組成材料對混凝土強度的影響（1）水灰比和水泥強度

※=Ａ（Ｃ／Ｗ－Ｂ）

利用此公式可解決兩個問題：已知：，W/C——

ce，cu，28——W/C（2）集料特性（3）集漿比3．試驗條件對混凝土強度的影響4．提高混凝土強度的措施1）選用高強度水泥和早強型水泥2）采用低水灰比和漿集比3）摻加混凝土外加劑和摻和料4）采用濕熱處理5）采用機械攪拌和振搗R4.5硬化混凝土的耐久性4.5.1混凝土的抗滲性4.5.2混凝土的抗凍性4.5.3混凝土的抗蝕性4.5.4混凝土的碳化4.5.5混凝土的堿-骨料反應組成設計和施工中從“最大水灰比”和“最小水泥用量”控制R4.6.3混凝土的干縮濕脹處于空氣中的混凝土當水分散失時，會因其體積收縮，稱為干燥收縮，簡稱干縮。但受潮后體積又會膨脹，即為濕脹。降低水泥用量，減少水灰比是減少干縮的關鍵。4.6.4荷載作用下的變形1．短期荷載作用下的變形（1）初始切線模量（2）切線模量（3）割線模量2．長期荷載作用下的變形——徐變混凝土承受持續荷載時，隨時間的延長而增加的變形，稱為徐變。徐變有利于小若溫度、干縮等引起的約束變形，從而防止裂縫的產生。但在預應力結構中，徐變將產生盈利松弛，引起預應力損失，造成不利影響。影響混凝土徐變大小的主要因素：水泥用量多少和水灰比大小，水泥用量越多，誰會比越大，徐變越大。思考題：1.掌握cu，28=Ａce（Ｃ／Ｗ－Ｂ），并能夠利用此公式解決實際工程問題2.什么是針片狀顆粒，其含量的多少對混凝土的性質有影響？R

主要內容：水泥混凝土組成設計方法初步配合比基準配合比試驗室配合比施工配合比重點內容：配合比計算難點：配合比調整要求：掌握初步配合比的計算方法掌握配合比調整方法掌握試驗室配合比及施工配合比的計算參考資料：《土木工程材料》陳志源《道路建筑材料》嚴家伋《道路建筑材料》孫凌《公路工程水泥和水泥混凝土試驗規程》《混凝土實用手冊》龔落書《混凝土配合比設計規程》JGJ55-20004.7普通混凝土的配合比設計4.7.1概述配合比設計包括：選料配料配合比表示方法：單位用量表示法相對用量表示法配合比基本要求：結構物設計強度施工工作性環境耐久性經濟要求配合比設計參數：水灰比砂率用水量配合比設計步驟：初步配合比（根據原始資料）基準配合比（根據試拌，測工作性）試驗室配合比（實測密度，強度）施工配合比4.7.2普通混凝土配合比設計方法和步驟配合比設計前的準備工作了解：設計要求的混凝土強度等級；強度標準差；混凝土的使用環境條件；施工工藝對混凝土拌合物的流動性要求；原材料的種類和物理力學性質等。1.計算初步配合比1）確定混凝土的配制強度cu，o＝＋１.６４５σ2）計算水灰比（W/C）（1）按強度計算

（2）按耐久性校核［Ｗ／Ｃ］ｓ〈［Ｗ／Ｃ］ｎ取［Ｗ／Ｃ］ｓ３）選定單位用水量（ｍw0）查表4）計算單位水泥用量（ｍc0）（（1）按強度［ｍc0］＝ｍw0／（W/C）（2）按耐久性校核5）確定砂率βs查表

6）確定砂石用量（ｍs0、ｍg0）（1）質量法ｍc0＋ｍw0＋ｍs0＋ｍg0＝ρhｍs0/（ｍs0+ｍg0