道路建筑材料综合性实验Word文档格式.docx
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水泥细度实验、水泥安定性实验、水泥胶砂强度实验(ISO)法、水泥混凝土配合比设计实验。
六、普通水泥混凝土的配合比设计
6.1设计目的
确定混凝土中各组成材料数量之间的比例关系。
6.2设计任务
根据原材料的技术性能及施工要求条件,确定出能满足工程所要求的技术经济指标的各项组成材料的用量。
6.3表示方法
1.以1m3混凝土中各种材料的质量表示(常用的表示方法),例如,C:
W:
S:
G=300:
180:
720:
1200;
2.以水泥质量1来表示其他各项材料用量的相对关系,例如,C:
G=1:
0.6:
2.4:
4。
6.4基本要求
1.达到混凝土结构设计的强度等级。
2.满足混凝土施工所要求的和易性。
3.满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求。
4.符合经济原则,节约用水泥,降低成本。
6.5资料准备
在设计混凝土配合比之前,必须通过调查研究,预先掌握下列基本资料:
1.了解工程设计要求的混凝土强度等级,以便确定混凝土配置强度。
2.了解工程所处环境对混凝土耐久性的要求,以便确定所配置混凝土的最大水灰比和最小水泥用量。
3.了解结构构件断面尺寸及钢筋配置情况,以便确定混凝土骨料的最大粒径。
4.了解混凝土施工方法及管理水平,以便选择混凝土拌合物坍落度及骨料最大粒径。
5.掌握原材料的性能指标,包括:
水泥品种、标号、密度;
砂、石、骨料的种类、表观密度、级配、最大粒径;
拌合用水的水质情况;
对外加剂的品种、性能、适宜掺量。
6.6三个参数
混凝土配合比设计、实质上就是确定水泥、水、砂和石子这四项基本组成材料(用外加剂混凝土要考虑外加剂用量)用量之间的三个比例关系,即:
水与水泥之间的比例关系,常用水灰比表示为W/C;
砂与石子之间的比例关系,常用砂率表示为βs;
水泥浆与骨料之间的比例关系,常用单位用水量表示mw0。
确定这三个参数的基本原则是:
在满足混凝土强度和耐久性的基础上,确定混凝土的水灰比;
在满足混凝土施工要求的和易性基础上,根据粗骨料的种类和规格,确定混凝土的单位用水量;
砂的数量应以填充石子空隙后略有富余的原则来确定砂率。
6.7设计的步骤
(一)初步计算配合比的确定:
1.配置强度
fcu,0≥fcu,k+1.645σ
2.初步确定水灰比(W/C)
3.选取1m3混凝土的用水量(mw0)
根据骨料种类,最大粒径及坍落度查表。
4.计算1m3混凝土的水泥用量(mC0即C)
5.选取合理的砂率值(βs)
根据和易性查表。
6.计算粗集料、细集料的用量(mg0及ms0)
(1)质量法
(2)体积法
(二)配合比的试配、调整与确定
1.配合比的试配
以上计算为经验公式,仅作参考,必须进行试拌,验证、调整使坍落度符合要求,确定基准配合比。
基准配合比是经验公式推出,并不准确,须在此基础上递增减各两个,W/C为每隔0.03或0.05递增减,βs:
1%,试拌成型1组(3块),28d试压(急时7d)。
2.设计配合比的确定
3.混凝土表观密度的校正
(三)施工配合比的确定计算
根据现场砂、石的含水量确定施工配合比。
七、技术要求
7.1范围
1.本节包括除路面混凝土外的所有工程中结构混凝土的材料供应和拌和、立模、浇筑、拆模、修整、养生和质量要求。
在完成的工程中,混凝土应坚固、密实、耐久,具有规定的强度和其他性能。
2.混凝土强度等级
混凝土强度等级系指150mm标准立方体试件(粗集料最大粒径为40mm),在温度203℃、相对湿度大于90%的潮湿环境下,养生28d经抗压试验所得极限抗压强度,单位MPa,具有不低于95%的保证率。
混凝土强度等级以C为前缀表示。
如C30(30级)、C40(40级)。
图纸有称“标号”时,应以相同“等级”代替,并应符合该等级混凝土的技术要求。
7.2集料
1.一般要求
(1)集料应清洁、坚硬、坚韧、耐久、无外包层、匀质,并不含结块、软弱或片状颗粒,无粘土、尘土、盐碱、壤土、云母、有机物或其他有害物质。
必要时,集料应予清洗和过筛,以除去有害物质。
(2)不同来源的集料不得混合或储存在同一料堆,也不得交替使用在同类的工程中或混合料中。
(3)集料(包括粗细集料)都应按《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)进行集料检验。
应尽可能选用非活性集料,当不可避免采用活性集料时,在非含碱环境中,如果必须采用活性集料时,为避免混凝土的碱—集料反应,应选用碱含量不大于0.6%的低碱水泥,并限制混凝土中的总碱量对一般桥涵不得超过3.0kg/m3;
对特大桥、大桥和主要构造物不宜大于1.8kg/m3;
在含碱环境的混凝土,不应使用活性集料。
2.细集料
(1)细集料应由级配良好、质地坚硬、颗粒洁净、粒径小于5mm的天然砂构成,也可用山砂或用硬质岩石加工的机制砂。
(2)按细度模数(Mx)分的砂分组及平均粒径d如下:
粗砂Mx=3.7~3.1
中砂Mx=3.0~2.3
细砂Mx=2.2~1.6
在混凝土配制时应同时考虑砂的细度模数和级配情况。
(3)细集料的级配范围、坚固性、杂质的最大含量应符合表7-1、表7-2及表7-3的要求,试验应按公路工程集料试验规程(JTGE42—2005)进行。
3.粗集料
(1)桥涵用粗集料应采用坚硬卵石、砾石或碎石。
C40及C40以上的混凝土,应采用碎石。
粗集料的试验可按公路工程集料试验规程(JTGE42—2005)执行。
(2)粗集料的颗粒级配,可采用连续级配或连续级配与单粒级配合使用。
在特殊情况下,通过试验证明混凝土无离析现象时,也可采用单粒级。
粗集料级配范围应符合表7-4的要求。
(3)粗集料的技术要求、坚固性指标以及有害物质含量应分别符合表7-5、7-6、7-7的规定。
(4)粗集料最大粒径应不超过结构物最小尺寸的1/4和钢筋最小净距的3/4;
当设置二层或多层钢筋时,不得超过钢筋最小净距的1/2。
粗集料粒径也不得超过100mm。
用混凝土泵运送混凝土时的粗集料最大粒径,除应符合上述规定外,对碎石不应超过输送管内径的1/3;
对于卵石不应超过输送管内径1/2.5。
(5)按公路工程集料试验规程(JTGE42—2005)硫酸钠坚固性试验,试验结果应符合表7-6的规定。
当由同一来源的粗集料曾在同样使用条件下使用满足要求时,可不进行坚固性试验。
(6)粗集料应予以冲洗。
细集料级配范围
表7-1
筛孔尺寸
(mm)
级配区
I区
Ⅱ区
Ⅲ区
累计筛余(质量%)
9.5
4.75*
10-0
2.36
35-5
25-0
15-0
1.18
65-35
50-10
0.6*
85-71
70-41
40-16
0.3
95-80
92-70
85-55
0.15*
100-90
注:
1.除带有*号外,其余各筛孔累计筛余允许超出分界线,但其总量不得大于5%。
2.I区砂宜提高砂率以配低流动性混凝土,II区砂宜优先选用以配不同等级混凝土,III区砂宜适当降低砂率以保证混凝土强度。
3.对于高强泵送混凝土用砂宜选用中砂,细度模数为2.9~2.6。
2.36mm筛孔的累计筛余量不得大于15%,0.3mm筛孔的累计筛余量宜在85%~92%范围内。
砂的坚固性指标
表7-2
混凝土所处的环境条件
循环后的质量损失(%)
混凝土所处
的环境条件
在寒冷地区室外使用,并经常处于潮湿或干燥交替状态下的混凝土
≤8
在其它条件下使用的混凝土
≤12
1.寒冷地区系指最寒冷月份的月平均温度为0~-10℃且日平均温度≤5℃的天数不超过145d的地区。
2.对同一产源的砂,在类似的气候条件下使用已有可靠经验时,可不做坚固性检验;
3.对于有抗疲劳、耐磨、抗冲击要求的混凝土用砂,或有腐蚀介质作用或经常处于水位变化区的地下结构混凝土用砂,其循环后的质量损失率应小于8%。
细集料杂质最大含量
表7-3
混凝土级别
≥C30
<
C30
含泥量(%)
≤3
≤5
其中泥块含量(%)
≤1.0
≤2.0
硫化物及硫酸盐折成SO3(%)
<
1
有机物含量(用比色法试验)
颜色不比标准色深,如较深时,应以水泥砂浆进行抗压强度对比试验,加以复核
云母含量(%)
2
轻物质含量(%)
1.对有抗冻、抗渗或其他特殊要求的混凝土用砂,总含泥量应不大于3%,其中泥块含量应不大于1.0%,云母含量不应超过1%。
2.对有机质含量进行复核时,用原状砂配制的水泥砂浆抗压强度不低于用洗除有机质的砂所配制的砂浆的95%时为合格。
3.砂中如含有颗粒状的硫酸盐或硫化物,则要进行混凝土耐久性试验,满足要求时方能使用。
4.杂质含量均按质量计。
粗集料级配范围
表7-4
级配
情况
公称
粒级
(mm)
累计筛余(质量%)
筛眼孔径(圆)(mm)
4.75
16
19
26.5
31.5
37.5
50
63
80
100
连
续
级
配
4.75~9.5
95~100
80~100
0~15
4.75~16
90~100
30~60
0~10
4.75~19
40~70
4.75~26.5
30~70
0~5
4.75~31.5
70~90
15~45
4.75~37.5
75~90
单
9.5~19
85~100
16~31.5
19~37.5
31.5~63
75~100
45~75
37.5~80
70~100
粗集料的技术要求
表7-5
指标
混凝土强度等级
C55-C40
≤C35
C30
石料压碎指标值不大于(%)
12
-
针片状颗粒含量不大于(%)
15
25
含泥量(按质量计)不大于(%)
1.0
2.0
泥块含量(按质量计)不大于(%)
0.5
0.7
小于2.5mm颗粒含量不大于(%)
5
1.混凝土强度等级为C60及以上时应进行岩石抗压强度检验,其他情况下,如有怀疑或认为有必要时也可进行岩石的抗压强度检验。
岩石的抗压强度与混凝土强度等级之比对于大于或等于C30的混凝土,不应小于2,其它不应小于1.5,且火成岩强度不宜低于80MPa,变质岩不宜低于60MPa,水成岩不宜低于30MPa。
岩石的抗压强度试验按JTJ054-94执行。
2.混凝土强度在C10及以下时,针片状颗粒含量可放宽到40%。
碎石和卵石的坚固性试验及指标
表7-6
混凝土所处环境条件
在溶液中循环次数
试验后质量损失不宜大于(%)
寒冷地区,经常处于干湿交替状态
严寒地区,经常处于干湿交替状态
3
混凝土处于干燥条件,但粗集料风化或软弱颗粒过多时
混凝土处于干燥条件,但有抗疲劳、耐磨、抗冲击要求高或强度大于C40
有抗冻、抗渗要求的混凝土用硫酸钠法进行坚固性试验不合格时,可再进行直接冻融试验。
碎石或卵石中的有害物质含量
表7-7
项目
品质指标
硫化物及硫酸盐折算为SO3(按质量计)不大于(%)
卵石中有机物含量(用比色法试验)
颜色应浅于标准溶液,如深于标准溶液,则应做混凝土强度对比试验。
抗压强度应不低于95%。
注:
如含有颗粒硫酸盐或硫化物,则要进行混凝土耐久性试验,确认能满足要求时方能用。
7.3水
水的化学分析应按《公路工程水质分析操作规程》(JTJ056-84)进行。
饮用水可以不进行试验。
2.水的化学方面要求
(1)水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质及油脂、糖类、游离酸类、碱、盐、有机物或其他有害物质;
(2)不应采用pH值小于5的酸性水;
(3)不应采用硫酸盐含量(以SO
计)大于2700mg/L的水。
(4)不得用海水拌制混凝土;
(5)供饮用的水,一般能满足上述条件,使用时可不经试验。
7.4水泥
1.水泥标准及规范
(1)硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥GB/T175-1999
(2)矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥GB/T1344-1999
(3)抗硫酸盐硅酸盐水泥GB748-96
(4)快硬硅酸盐水泥GB199-90
(5)水泥胶砂强度检验方法(ISO法)GB/T17671-1999
2.所有水泥的产源,在一个工程项目中所用的任一类水泥应取自同一生产厂商。
3.说明厂商名称、水泥种类及数量,以及厂商的试验证明,证实该批水泥已经试验分析,在各方面符合标准规范要求。
提供清单及试验证明的费用应包括在混凝土单价内。
4.对水泥质量有怀疑或水泥生产日期超过三个月时,应对水泥按相应水泥标准中规定的试验项目及试验方法取样试验。
不合格水泥不得使用。
5.如果浇筑混凝土的集料为碱活性集料时,水泥应选用含碱量不大于0.6%的低碱水泥。
6.常用水泥的强度等级及软练胶砂抗压强度应符合《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)附录F-1的要求。
六大通用水泥各强度等级强度标准
水泥品种
强度等级
抗压强度MPa
抗折强度MPa
3天
28天
硅酸盐
水泥
42.5
17.0
3.5
6.5
42.5R
22.0
4.0
52.5
23.0
7.0
52.5R
27.0
5.0
62.5
28.0
8.0
62.5R
32.0
5.5
普通
32.5
11.0
2.5
32.5R
16.0
21.0
26.0
矿渣
粉煤灰
火山灰
10.0
15.0
19.0
4.5
复合
7.5外加剂及混合材料
1.外加剂
(1)应根据外加剂的特点,结合使用目的,通过技术、经济比较来确定外加剂的使用品种。
如果使用一种以上的外加剂,必须经过配比设计,并按要求加入到混凝土拌和物中。
在外加剂的品种确定后,掺量应根据使用要求、施工条件、混凝土原材料的变化进行调整。
(2)所采用的外加剂,必须是经过有关部门检验并附有检验合格证明的产品,其质量应符合现行《混凝土外加剂》(GB8076-1997)的规定,使用前应复验其效果,使用时应符合产品说明及本规范关于混凝土配合比、拌制、浇筑等各项规定以及外加剂标准中的有关规定。
(3)有关混凝土外加剂现场复试检测项目及标准见JTJ041-2000附录F-2。
不同品种的外加剂应分别存储,做好标记,在运输与存储时不得混入杂物和遭受污染。
2.混合材料
(1)混合材料包括粉煤灰、火山灰质材料、粒化高炉矿渣等,应由生产单位专门加工,进行产品检验并出具产品合格证书,其技术条件应分别符合现行《用于水泥混凝土中的粉煤灰》(GB1596-2005)、《用于水泥中的火山灰质混合材料》(GB/T2847-2005)、《用于水泥和水泥混凝土中的粒化高炉矿渣》(GB/T18046-2000)等标准的规定。
使用单位对产品质量有怀疑时,应对其质量进行复查,混合材料技术条件见《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)附录F-3。
(2)混合材料在运输与存储中,应有明显标志,严禁与水泥等其他粉状材料混淆。
7.6混凝土配合比设计
(1)级别和集料尺寸要求不同的混凝土应进行配合比设计。
(2)混凝土配合比设计应在混凝土浇筑前至少35d完成。
在配合比未得批准前,不得浇筑混凝土。
2.普通混凝土配合比设计
(1)混凝土的配合比,应通过设计和试配确定。
普通混凝土的配合比,可参照《普通混凝土配合比设计规程》(JTJ/T55-2000),通过试配确定。
当缺少资料时,可参考本节附录。
(2)对于预应力混凝土,应符合《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)表2.1.3关于混凝土弹性模量的规定。
(3)混凝土的最大水灰比和最小水泥用量,应符合表7-8的要求。
(4)混凝土的水泥用量(包括代替部分水泥的混合材料),一般不超过500kg/m,大体积混凝土不宜超过350kg/m,预应力混凝土不应超过550kg/m。
(5)混凝土坍落度,应符合表7-9的要求。
混凝土最大水灰比、最少水泥用量
表7-8
混凝土结构所处的环境
素混凝土
钢筋混凝土/预应力混凝土
最大水灰比
最少水泥用量(kg/m)
温暖地区或寒冷地区,无侵蚀物资影响、与土直接接触
0.60
250
0.55
275
严寒地区或使用除冰盐的桥涵
0.50
300
受侵蚀性物质影响
0.45
0.40
325
1.本表中的水灰比,系指水与水泥(包括外掺混合材料)用量的比值;
2.本表中的最小水泥用量,包括外掺混合材料;
当采用人工捣实混凝土时,水泥用量应增加25kg/m;
当掺用外加剂且能有效地改善混凝土的和易性时,水泥用量可减少25kg/m;
3.严寒地区系指最冷月份平均气温≤-10℃且平均≤5℃平均的天数≥145天的地区。
坍落度要求
表7-9
编号
结构物类型
坍落度(mm)
小型预制块及便于振捣的结构
0~20
桥涵的基础、墩台等无筋或少筋结构物
10~30
具有正常配筋率的钢筋混凝土结构物
30~50
4
配筋较密、断面较小的钢筋混凝土结构物
50~70
配筋极密、断面高而狭的钢筋混凝土结构物
6
钻孔灌注桩:
水下混凝土
180~220
7
泵送混凝土
80~180
注:
1.预应力混凝土结构物坍落度可参考此表选择;
2.用人工捣实时,坍落度宜增加20~30mm。
(6)在混凝土掺用外加剂,应符合以下要求:
a.在钢筋混凝土及预应力混凝土中,不得掺用氯化钙、氯化钠等氯盐。
b.钢筋混凝土中所有组成材料引入的氯离子含量(折合氯盐含量),不宜超过水泥用量的百分比为:
位于温暖或严寒地区、无侵蚀性物质影响及土直接接触的钢筋混凝土构件0.30%;
位于严寒和海水区域、受侵蚀环境和使用除冰盐的桥涵0.15%。
预应力混凝土所有组成材料引入的氯离子含量(折合氯盐含量),不应超过水泥用量的0.06%。
当超过以上规定时,应采取掺加阻锈剂、增加保护层厚度、提高混凝土密实度等有效的防锈措施。
对于干燥环境中的小型非重要构件,可提高一倍。
c.无筋混凝土的氯化钠、氯化钙掺用量,以干质量计不应超过水泥用量的3%。
d.掺入加气剂混凝土的含气量宜为3.5%~5.5%。
e.预应力混凝土中不得掺入加气剂及加气型减水剂。
f.若在混凝土中掺用混合料时,其掺量应通过试验确定,并掺量不应大于《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》(GB1344-1999)的规定。
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