第五章 水泥与水泥混凝土】

　　95、通用硅酸盐类水泥分为 6 个品种：硅酸盐水泥 PⅠ(完全不掺混合材料)、PⅡ(掺入量不超过 5%);普通硅酸盐水泥 PO(掺入量 5%~20%);矿渣硅酸盐水泥：PSA(掺入量为 20%~50%)、PSB(掺入量50%~70%);火山灰硅酸盐水泥 PP;粉煤灰硅酸盐水泥 PF;复合硅酸盐水泥 PC。水泥中的主要矿物成分是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。

　　96、水泥的物理性质：细度：筛洗法(负压筛为主)、比表面积法(勃氏比表面积法);标准稠度：标准维卡仪法(试杆法)、代用维卡仪法(试锥法);凝结时间;安定性：雷氏夹法(标准法)、试饼法(代用法)。力学性质：水泥的强度包括抗折和抗压两个方面，水泥强度检验是将水泥与标准砂以 1：3 的比例混合，水 和 水 泥 混 合 比 例 为 0.5 的 条 件 下 ， 拌 和 成 40mm*40mm*160mm 标 准 试 件 。 硅 酸 盐 强 度 等 级 有42.5~52.5~62.5 六个等级;普通硅酸盐水泥及复合硅酸盐水泥强度等级有 42.5~52.5 四个等级;矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥的等级有 32.5~42.5~52.5 六个等级。化学性质：化学成分主要有有害成分、不溶物、烧失量、氯离子、碱含量等，其中有害成分包括游离氧化镁、三氧化硫和碱含量，烧失量是指水泥在 950℃高温下产生的质量损失。化学指标有不溶物、烧失量、氯离子、氧化镁、三氧化硫。

　　97、硅酸盐水泥初凝时间不小于 45min，终凝时间不大于 390min;其他类型水泥初凝时间不小于 45min，终凝时间不大于 600min。硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度采用比表面积法，要求不小于 300，其它类型水泥可采用筛余量法，也可采用比表面积法，要求 80μm 方孔筛筛余量不大于 10%或 45μm 方孔筛不大于 30%。当化学指标、凝结时间、安定性和强度指标中任一项不满足要求时，该水泥判定为不合格品。

　　98、水泥细度试验：待测水泥样品的密度应提前采用李氏比重瓶法测得。

　　负压筛法：负压筛能够产生 4000~6000Pa 的负压，负压标准筛孔径为 80μm 或 45μm 的方孔筛，称取 25g

　　水泥试样，持续过筛 2min;细度采用筛余百分率计算。

　　水筛法：专用水筛为 0.08mm(80μm)的方孔筛，称取 25g 水泥试样，用喷头连续冲洗 3min。

　　比表面积法(勃氏法)：如待测试样与标样密度、空隙率相同，各自试验时的温度差不大于土 3℃时，Ss/

　　√Ts=Sc/√T;当温度差大于土 3℃时，Ss*√ηs/√Ts=Sc*√η/√T。S 是比表面积，T 是时间，η是空气黏度。

　　99、水泥标准稠度用水量测定：维卡仪标尺刻度都是 0~70mm，标准试杆为φ10mm*50mm，圆台形试模深度为 40 土 0.2mm。

　　标准维卡仪法(试杆法)：称取 500g 待测水泥，搅拌方式为低速搅拌 120s，停 15s，再高速搅拌 120s。在试模上表面 1/3 处用小刀锯掉多余水泥，当试杆停止沉入或释放试杆 30s 时记录试杆沉入净浆距底板 6 土1mm 时，为标准稠度净浆，此时的用水量为该水泥的标准稠度用水量，以水和水泥质量比表示。代用维卡仪法(试锥法)：分为调节用水量法和固定用水量法两种，称取 500g 水泥试样，当试锥停止沉入或释放试锥 30s 时记录试锥下沉深度为 30 土 1mm 时，为标准稠度净浆，要求整个操作应在搅拌结束后1.5min 内完成。固定用水量为 142.5mL，标准稠度用水量 P=33.4-0.185S，S 是试锥下沉贯入深度(mm)。交通行标为 28 土 2mm 判断条件，固定用水量法不适宜试锥下沉深度仅为 13mm 的水泥。

　　100、水泥凝结时间测定：湿气养护箱可控温在 20 土 1℃，相对湿度大于 90%。试针：初凝试针长度为 50土 1mm，终凝试针长度为 30 土 1mm，两种试针可滑动部分的总质量均是 300 土 1g。在养护箱中养护 30min 时进行第一次测定，观察试针停止下沉或释放试针 30s 时试针的读数，当试针下沉至距底板 4 土 1mm 时，水泥达到初凝状态。在接近终凝时间时，每隔 15min 测定一次，直到终凝试针沉入水泥试件表面 0.5mm 为止。每次测定应避开试模内壁至少 10mm。

　　101、水泥安定性试验：试验可检测出游离氧化钙引起的水泥体积变化，雷氏夹挂上 300g 的砝码时，两根指针的针尖距离增加值为 17.5 土 2.5mm。雷氏夹法(标准法)：放入养护箱中养护 24 土 2h，保证水在 30 土 5min 内开始沸腾，使箱中的水在 30min内沸腾，并恒沸 180 土 5min。当两个雷氏夹针尖增加距离不大于 5mm 时，认为水泥安定性合格，如超出5mm，应再做一次试验，以复检结果为准。试饼法(代用法)：圆形试饼直径为 70~80mm，中心厚约 10mm，养护 24 土 2h。

　　102、水泥胶砂强度试验：试模可同时成型三根 40*40*160mm 的棱柱体试件，受压面积为 40*40mm，每锅胶砂材料组成为水泥：标准砂：水=450g：1350g：225mL。胶砂试件成型应分两层装入试模，每层都振实 60 次。将试模放在 20 土 1℃的水中养护，养护期间保证水面超过试件 5mm，抗折机以 50 土 1N/s 的速率均匀施加荷载，压力机以 2400 土 200N/s 速率加载。抗折强度 R=1.5FL/b3，其中 L=100mm，b=40mm;当三个试验结果中有一个超出平均值土 10%时，应舍去取其余两个测定值的平均值。抗压强度 R=F/A，A=40*40mm，当六个测定值中含有一个超出平均值土 10%，应舍去取剩下五个的平均值作为结果，如五

　　个测定值中还有一个超过五个平均值土 10%，则该次试验结果作废。强度试验时龄期的确定：24h 土 15min;

　　48h 土 30min;72h 土 45min;7d 土 2h;28d 土 8h。应使试件破坏时达到的最大加载值处于所选量程的

　　20%~80%为宜。

　　103、水泥混凝土中的水泥起胶凝和填充作用，集料起骨架和密实作用。新拌混凝土的工作性又称和易性，

　　是综合评价混凝土流动性、可塑性、稳定性、易密性的综合性指标。测定混凝土工作性常用的方法是坍落

　　度法和维勃稠度法，前者适用于塑性混凝土，后者适用于干硬性混凝土。标准坍落筒的尺寸为上 10cm，下 20cm，高 30cm。

　　104、影响混凝土工作性的内因主要有原材料特性、单位用水量、水灰比、砂率等，其中原材料特性中矿渣水泥的流动性较大，但黏聚性较差;火山灰水泥的流动性小，但黏聚性较好。砂率是混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率，混凝土抗压强度的标准条件是温度为 20 土 2℃，相对湿度 95%以上，养护至28d 龄期。除了立方体试件(100mm、150mm、200mm)外，还可采用圆柱体试件，分别是φ100*200mm、φ150*300mm(标准尺寸)、φ200*400mm。混凝土路面设计弯拉强度标准值：极重、特重、重为≥5MPa，中等为 4.5MPa，轻为 4MPa;抗折强度与抗压强度换算：4~25、4.5~30、5~35、5.5~40。

　　105、根据立方体抗压强度标准值来确定强度等级，共 14 个强度等级：从 C15~C80。影响混凝土强度的因素有原材料的特征、各材料的组成比例、养护条件、试验检测条件等，浆集比是指水泥浆的体积与集料体积之比，尺寸越小的试件测得的强度越高。

　　106、水泥混凝土拌和物工作性试验：

　　坍落度试验：坍落度试验适用于坍落度值大于 10mm，集料公称最大粒径不大于 31.5mm 的混凝土，当集

　　料最大粒径为 50~80mm 时，采用加大坍落筒，上 15cm、下 30cm、高 45cm。将集料和水泥搅拌均匀后，

　　再徐徐加入所需的水继续搅拌 2min，倒出来后人工再翻拌 1~2min。全部用人工拌和时拌和时间为 4~5min，无论是机械拌和还是人工拌和，所需时间不宜超过 5min。拌和物分三层装入筒中，每层由边缘至中心插捣 25 次，应插捣至下层约 20~30mm，当坍落度大于 220mm 时，用钢尺测出扩展后的最大直径和最小直径，当两个直径之差小于 50mm 时，取算术平均值为坍落扩展值，超过 50mm 时，此次试验无效。还可针对棍度以上、中、下进行描述，对含砂情况采用多、中、少进行评价，保水性可分成多量、少量和无三个等级。

　　107、水泥混凝土拌和物表观密度测定：试样筒要求内径不小于集料公称最大粒径的 4 倍，当最大粒径不大于 31.5mm 时，量筒的容积要达到 5L。当坍落度大于 70mm 时，采用人工插捣密实，每层混凝土高度不应大于 100mm。

　　108、水泥混凝土拌和物凝结时间测定：用 4.75mm 的标准筛过筛，让测针在 10 土 2s 内垂直均匀地插入试样内，深度为 25 土 2mm，每个试样作贯入阻力试验次数应不少于 6 次，第一次不大于 3.5MPa，最后一次应不小于 28MPa，常温下普通混凝土 3h 后开始测定，以后每隔 0.5h 测一次;快硬混凝土或气温较高时，

　　为 2h、0.5h;缓凝混凝土或低温环境下为 5h、2h。单位面积贯入阻力=P/A，其中 P 是贯入深度为 25mm时的贯入阻力，3.5MPa 和 28MPa 对应于初凝和终凝时间，凝结时间取三个试样的平均值，当有一个值与中间值之差超过中间值的 10%，则取中间值为试验结果;当最大值和最小值都与中间值之差超过中间值的10%，则此次试验无效。测针距试模边缘至少 25mm，每次测针检测点之间的净距离至少为测针直径的 2倍。

　　109、水泥混凝土的强度试验：

　　试件的制作与养护：抗压强度标准试件是 150*150*150，非标准试件有：100*100*100 的尺寸换算系数　0.95，200*200*200 的尺寸换算系数是 1.05。抗折强度标准试件是 150*150*550(600)，非标准试件是100*100*400 的尺寸换算系数是 0.85。劈裂抗拉强度标准试件是 150*150*150，非标准试件是 100*100*400的尺寸换算系数是 0.85。当坍落度小于 25mm 时，可采用φ25mm 的插入式振捣棒成型，用振捣棒距底板10~20mm 插入振捣，振捣时间为 20s;当坍落度大于 20mm 且小于 70mm 时，用标准振动台成型;当坍落度大于 70mm 时，用人工成型。每种方式成型的试件表面与试模表面边缘高低差不得超过 0.5mm，养护方法是先在室温 20 土 5℃，相对湿度大于 50%的条件下静置 1~2d，然后移到标准养护室，应有 30~50mm的间距，养护条件温度 20 土 2℃，相对湿度 95%以上。水泥混凝土抗压强度试验：施加荷载时，对于强度等级小于 C30 的混凝土，加载速度为 0.3~0.5MPa/s;强度为 C30~C60 时，为 0.5~0.8MPa/s;强度大于 C60 时，为 0.8~1.0MPa/s。水泥混凝土抗弯拉强度试验：如发现试件中部 1/3 长度内有蜂窝等缺陷，则试件废弃。以 50mm 和 500mm处作为支点，以 200mm 和 350mm 处作为加载点，试验机下压头中心点距两侧都是 225mm。当强度等级小于 C30 的混凝土，加载速度为 0.02~0.05MPa/s;强度为 C30~C60 时，为 0.05~0.08MPa/s;强度大于 C60时，为 0.08~0.1MPa/s。抗折强度=FL/bh2，其中 L=450mm，b 和 h 都是 150mm。无论是抗压强度还是抗

　　折强度，试验结果都以 3 个试件的算术平均值作为测定值，如任一测定值与中值的差超过中值的 15%，取中值为测定结果，如两个测定值与中值的差都超过 15%，则该组试验结果作废。0.5~0.8MPa/s 可以换算成11.25~18kN/s，对于抗弯拉强度试验，三个试件中有一个断面位于加荷点外侧，则取另外两个试件的平均值，且这两个测值的差值不大于较小值的 15%，否则结果无效，有两个断面都出现在加荷点外侧时，结果也无效。

　　110、水泥应从水泥品种和强度等级两个方面进行选择，混凝土强度等级与水泥强度等级之间大致有 1~1.5倍的匹配关系，混凝土用粗集料包括碎石和卵石，力学性质主要采用抗压强度和压碎指标来表示，混凝土强度等级≥C60、C30~C60、大粒径应不大于结构截面最小尺寸的 1/4，且不超过钢筋最小净距的 3/4;对于实心混凝土板，集料的最大粒径不宜超过板厚的 1/3，且不得超过 31.5mm。

　　111、混凝土强度等级≥C60、C30~C60、数分成的粗砂、中砂、细砂根据级配的不同分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区，拌和用水中的有害物质主要有油、酸、碱、盐类、有机物等，指标有 PH 值、不溶物、可溶物、氯化物、硫化物、硫酸盐。混凝土配合比单位用量表示法：1 立方米混凝土中水泥、水、砂、石的质量比，相对用量表示法是以水泥质量为 1，按水泥、砂、石、水灰比表示。

　　112、混凝土配合比设计需满足的要求有：结构强度、工作性、耐久性、经济性，其中前三项是混凝土配合比设计的指标。混凝土配合比设计的步骤有计算初步配合比、提出基准配合比、确定试验室配合比，换算工地配合比。基础或大体积结构、板梁柱子、配筋密的结构、配筋特密的结构对应的坍落度要求分别是10~30mm、30~50mm、50~70mm、70~90mm。混凝土的耐久性主要取决于最大水灰比和最小水泥用量。

　　113、混凝土初步配合比设计步骤有计算配置强度、确定水胶比(依据是配置强度和实测强度)、单位用水量的确定(依据是粗集料品种、最大粒径和坍落度或维勃稠度)、砂率的确定(依据是粗集料品种、最大粒径和水胶比)。对于坍落度≥60mm 的混凝土，按坍落度每增加 20mm，砂率增大 1%的幅度予以调整。粗细集料用量的确定可以采用质量法和体积法两种方法。当混凝土表观密度的实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的 2%时，试验室配合比就是最终设计配合比;当两者之差超过 2%时，需将各材料用量乘以密度修正系数。

　　114、面层水泥混凝土分为普通面层水泥混凝土(素混凝土)、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土和碾压混凝土。滑模摊铺时碎石混凝土的坍落度宜为 10~30mm，卵石混凝土和小型机具摊铺的坍落度宜为 5~20mm;三辊轴机组摊铺的坍落度宜为 20~40mm。面层混凝土最大单位水泥用量不宜大于 420，使用掺合料时，最大胶凝材料不宜大于 450。面层水泥混凝土的初凝时间用于极重、特重、重交通荷载下不小于 1.5h，中轻交通荷载不小于 45min;终凝时间都是不大于 10h。面层普通混凝土配合比设计适用于滑膜摊铺机、三辊轴机组及小型机具等常用施工方式。各级公路配合比设计宜采用正交试验法，二级及二级以下公路可采用经验公式法。配合比设计主要包括目标配合比设计和施工配合比设计两个阶段。混凝土密度在 2400~2450 范围内取值。

　　115、水泥胶砂流动度试验适用于火山灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥和掺有火山灰的普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥。测得的流动度越大，用水量相应就偏低。当水泥中的氧化镁含量超过一定数量时，将对水泥安定性造成直接影响。过量的三氧化硫也会造成水泥安定性不良;混凝土含气量试验主要是判断混凝

　　土的抗冻性;PH 值是混凝土外加剂的基本指标，测定方法是酸度计法;减水率是混凝土外加剂特别是不同类型减水剂的一项核心指标。　查看更多辅导资料网校课程

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