普通混凝土的配合比设计.ppt

第六节 普通混凝土的配合比设计,一、基本要求 二、配合比的三大参数 三、配合比设计的步骤,一、基本要求,任务：是根据原材料的技术性质及施工条件合理选择原材料，并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。,一、基本要求,基本要求： 满足混凝土结构设计强度要求。 满足施工所要求的混凝土拌合物和易性要求。 满足在使用条件下的耐久性要求 节约水泥，节约能耗，降低成本。,二、配合比的三大参数,主要是反映水泥、水、砂、石四项基本材料的比例关系。 W/C Sp W,三、配合比设计的步骤,1、初步配合比计算 2、配合比的试配、调整与确定 3、施工配合比,三、配合比设计的步骤,例：某办公楼要求配制钢筋混凝土梁C20，钢筋密度一般，混凝土的强度保证率95%，要求施工坍落度3 5 cm。原材料的情况如下： 矿渣硅酸盐水泥， fce=44MPa，c =3.08Kg/m3 河砂，Mx=2.1, s=2680Kg/m3， 。s=1450Kg/m3 碎石，粒级5 20mm，g=2720Kg/m3，。g=1520Kg/m3 自来水,三、配合比设计的步骤,（一）初步配合比计算 1、计算设计强度 fcu = fcuk-t fcu = fcuk+1.645 = 20+1.6455.0 = 28.225 MPa,三、配合比设计的步骤,2、确定W/C （1）满足强度的W/C fcu=A fce（C/W-B） 28.225=0.48 44 (C/W-0.52) W/C=0.54 （2）满足耐久性的要求 最大W/C=0.7，所以 W/C=0.54,三、配合比设计的步骤,3、1m3混凝土用水量 （1）根据工程种类、施工条件选择坍落度T。 （2）查表，得W。,W。=195kg 细砂增加510kg，所以W。=200kg,4、水泥用量C。 C。= W C/W = 200 1.85 = 370 kg/m3 查表得最小水泥用量为250 kg/m3，所以 C。=370 kg/m3,三、配合比设计的步骤,5、砂率Sp：应根据混凝土拌合物的和易性来确定。 （1）查表法 （2）实验法 （3）公式法,查表得Sp=0.357 因是细砂降低35%，所以 Sp=32%,Sp图 水泥浆用量一定,SpC图 T相同,三、配合比设计的步骤,6、砂、石用量S。G。 （1）绝对体积法 C。/c +S。/ s + G。/g +W。/w +10=1000 S。/（ S。+ G。） = Sp （2）假定表观密度法 C。+S。+ G。+W。= 。h S。/（ S。+ G。） = Sp,得：S。=584kg G。=1244kg,三、配合比设计的步骤,7、混凝土配合比： （1）1m3混凝土用量： C。= 370kg S。= 584kg G。= 1244kg W。= 200kg （2）比例法 C：S：G=1：1.64：3.49 W/C=0.56,砼拌和物坍落度的测定,三、配合比设计的步骤,(二)配合比的试配、调整与确定 1、坍落度的调整 （1）坍落度大，保持砂率不变，提高沙石的用量。 （2）坍落度小，保持水灰比不变，提高水泥浆的用量。,三、配合比设计的步骤,(二)配合比的试配、调整与确定 2、所作的配合比的强度不一定满足要求。应调整水灰比，采用三个配合比。其中一个是基准配合比，另外的两个配合比的水灰比分别增减0.05，用水量不变，砂率适当调整。当W/C0.05时，采用中砂时砂率23%，细砂时12%，特细砂时0.51%。三个配合比测28天抗压强度，选取一个最佳的，若三个均不满足，则使用作图法。,三、配合比设计的步骤,(二)配合比的试配、调整与确定 3、校正 。h实 = 。h计 当。h实与。h计之差的绝对值不超过。h计的2%时，以上定的配合比即为确定的设计配合比；若二者之差超过2%时，则将以上混凝土配合比的各材料的用量均需乘以校正系数，从而定出设计配合比。,三、配合比设计的步骤,（三）施工配合比 C=C。 (kg) S=S。(1+Ws) （kg） G=G。(1+Wg) （kg） W=W。-S。Ws-G。Wg （kg）,滑模混凝土,某办公楼要求配制钢筋混凝土梁C30，钢筋密度一般，混凝土的强度保证率95%，要求施工坍落度 3 5 cm。原材料的情况如下： 425#矿渣硅酸盐水泥，c =3.08Kg/m3 河砂，Mx=1.7, s=2650Kg/m3，。s=1450Kg/m3 碎石，粒级5 31.5mm，g=2730Kg/m3， 。g=1420Kg/m3 自来水 试计算该混凝土的配合比.,作 业,例1某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为 30，施工要求混凝土坍落度为3050，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差5MPa。所用原材料情况如下： 水泥：42.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为=3.10/cm，水泥强度等级标准值的富余系数为1.08； 砂：中砂，级配合格，砂子表观密度os=2.60/cm； 石：530mm碎石，级配合格，石子表观密度og=2.65/cm3； 试求： 混凝土计算配合比； 2若经试配混凝土的和易性和强度等均符合要求，无需作调整。又知现场砂子含水率为 ，石子含水率为1，试计算混凝土施工配合比。,解 求混凝土计算配合比 (1)确定混凝土配制强度（fcu,0） fcu,0= fcu,k + 1.645= 30 + 1.6455 =38.2 MPa (2)确定水灰比（W/C） fce = c fce,k = 1.08 42.5=45.9MPa,由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，由表4.0.4, 干燥环境容许最大水灰比为0.65，故可确定水灰比为0.53。,（3）确定用水量（mw0） 查表4.0.1.2，对于最大粒径为30的碎石混凝土，当所需坍落度为3050时,1m3混凝土的用水量可选用185kg。 (4) 计算水泥用量（mc0） 按表 4.0.4，对于干燥环境的钢筋混凝土，最小水泥用量为260，故可取 mc0 3493。,（5）确定砂率（s） 查表4.0.2，对于采用最大粒径为40的碎石配制的混凝土，当水灰比为0.53时，其砂率值可选取32%37%，（采用插入法选定）现取s= 。 （）计算砂、石用量（s0、g0） 用体积法计算，将mc0=349；mw0=185代入方程组,解此联立方程，则得：s0=641， g0=1192,（7）该混凝土计算配合比为： m3混凝土中各材料用量为：水泥： 349，水 ：185，砂：641，碎石：1192。以质量比表示即为： 水泥：砂：石=：1.84 ：3.42，0.53 2确定施工配合比 由现场砂子含水率为 ，石子含水率为1，则施工配合比为： 水泥 mc施 = mc0=349 砂子 s施 = s0（1+3%）=641（1+3%）=660 石子 g施 = g0（1+1%）=1192（1+1%）=1204 水 w施= mw0s03%g01% =1856413%11921%=154,例2某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为 20，施工要求混凝土坍落度为50-70，施工单位无历史统计资料，所用原材料情况如下： 水泥：32.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为=3.10/cm， 砂：中砂，Mx=2.70, 级配合格， 石：卵石， Dmax=40mm, 级配合格， 试设计20混凝土配合比。 解: 1. 初步计算：,(1)确定混凝土配制强度（fcu,0）， 由表3.0， 5MPa fcu,0= fcu,k + 1.645= 20 + 1.6455 =28.2 MPa (2)计算水灰比（W/C） fce = c fce,k = 1.0 32.5=32.5MPa,（3）确定用水量（mw0） 查表4.0.1.2，对于最大粒径为40的卵石混凝土，当所需坍落度为5070时,1m3混凝土的用水量可选用170kg。 (4) 计算水泥用量（mc0） 按表 4.0.4，对于干燥环境的钢筋混凝土，最小水泥用量为260，故可取 mc0 3623。,（5）确定砂率（s） 查表4.0.2，对于采用最大粒径为40的卵石配制的混凝土，当水灰比为0.47时，其砂率值可选取26.8%32.1%，（采用插入法选定）现取s= 30。 （）计算砂、石用量（s0、g0） 假定表观密度法计算，将mc0=362；mw0=170代入方程组,计算配比： C: 362kg, W:170kg, S:561kg, G:1307Kg, W/C=0.47 15升用量：C:4.34kg,W:2.04kg,S:6.73kg,G:15.68kg 第二组：W/C=0.47+0.05=0.52: W:170kg mc0=170/0.52=327kg 砂率：31%，mg0=2.23ms0 解得：S=589kg, G=1314kg, W=170kg, C=327kg 第三组：W/C=0.470.05=0.42: W:170kg mc0=170/0.42=405kg 砂率：28%，mg0=2.57ms0 解得：S=511kg, G=1314kg, W=170kg, C=405kg 每 种配比制作两组强度试块，标准养护28d进行强度测定。,掺减水剂混凝土配合比设计 一、砂浆减水率试验 1.基准砂浆流动度用水量测定 （跳桌流动度140 5mm) 水泥：300 g，标准砂750g，基准砂浆流动度用水量M0 2. 掺入推荐掺量的外加剂，测定 砂浆流动度为140 5mm时的用水量M01。 减水率： 二、混凝土减水率试验 (混凝土外加剂GB8076-1997) 1.基准混凝土单位用水量W0：C: 310kg, Sp=3640%, 塌落度：80 10mm 2. 掺外加剂混凝土单位用水量W1：C: 310kg, Sp=3539%, 塌落度：80 10mm，外加剂采用推荐掺量 减水率WR:,二、掺减水剂混凝土配合比设计 1. 首先按混凝土配合比设计规程计算出空白混凝土的配合比。 2. 在空白混凝土的配合比用水量和水泥用量的基础上，进行减水和减水泥，算出减水和减水泥后的每立方米混凝土的实际用水量和水泥用量。 3. 重新计算砂、石用量。计算每立方米混凝土中的减水剂用量。 4. 试配和调整。,例3某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为 30，施工要求混凝土坍落度为，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差5MPa。所用原材料情况如下： 水泥：42.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为=3.10/cm，水泥强度等级标准值的富余系数为1.08； 砂：中砂，级配合格，砂子表观密度os=2.60/cm； 石：530mm碎石，级配合格，石子表观密度og=2.65/cm3； 减水剂： HSP高效减水剂，减水率：20% 试求： 混凝土计算配合比 解： (1)确定混凝土配制强度（fcu,0） fcu,0= fcu,k + 1.645= 30 + 1.6455 =38.2 MPa (2)确定水灰比（W/C） fce = c fce,k = 1.08 42.5=45.9MPa,由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，由表4.0.4, 干燥环境容许最大水灰比为0.65，故可确定水灰比为0.53。 （3）确定用水量（mw0） 查表4.0.1.2，对于最大粒径为30的碎石混凝土，当所需坍落度为时,1m3混凝土的用水量可选用185kg。 HSP 减水率为20% 用水量 ： W=185(1-20%)=148kg (4) 计算水泥用量（mc0）,按表 4.0.4，对于干燥环境的钢筋混凝土，最小水泥用量为260，故可取 mc0 2793。 （5）确定砂率（s） 查表4.0.2，对于采用最大粒径为40的碎石配制的混凝土，当水灰比为0.53时，其砂率值可选取32%37%，（采用插入法选定）现取s= 。 （）计算砂、石用量（s0、g0） 用体积法计算，将mc0=279；mw0=148代入方程组 解此联立方程，则得：s0=696， g0=1295,（7）减水剂HSP: J=2791.5%=4.19kg 混凝土计算配比为：C:279kg, S:696kg, G:1295kg, W: 148kg, HSP:4.19kg （空白混凝土： C:349kg, S:641kg, G:1192kg, W: 185kg） C:S:G:J=1:2.49:4.64:0.015, W/C=0.53,膨胀剂与膨胀混凝土的配合比设计 一、膨胀剂: 膨胀剂是与水泥、水拌和后，经水化反应生成钙矾石或氢氧化钙，使混凝土产生膨胀的外加剂。 膨胀剂的限制膨胀率（%）要求为（混凝土膨胀剂JC476-1998） 膨胀剂的限制膨胀率用比长仪来测定。,二、膨胀混凝土的配合比设计 试配法： 1.选用34个水灰比建立强度与水灰比关系曲线。 2.单位用水量较普通混凝土增加1015%。按选定的水灰比计算水泥用量（不少于280kg/m3) 。 3.补偿收缩混凝土的膨胀剂标准掺量为12% （内掺法：E/(C+E)=12%) 4. 砂率略低于普通混凝土。 5. 计算砂石用量。 6. 试拌调整（单位用水量需用塌落度核对）并制作强度与膨胀试件。 7. 根据强度与水灰比关系曲线，自由膨胀率与水灰比关系曲线综合判定设计膨胀混凝土的配合比。,抗渗混凝土的配合比设计 一、设计规程要求: 1. 抗渗混凝土最大水灰比：满足表7.1.2 2. 水泥+掺合料 320kg, 砂率=35%45% 表7.1.2,二、抗渗性能试验 进行抗渗混凝土配合比设计时尚应增加抗渗性能试验。 1. 采用水灰比最大的配合比作抗渗试验，试验结果应符合下式要求： 式中 Pt6个试件中4个未出现渗水时的最大水压力； P设计抗渗等级值。 2. 掺引气剂时含其量应控制在35%,例某水工结构工程现浇钢筋混凝土，混凝土设计强度等级为 30，抗渗等级P14, 施工要求混凝土坍落度为，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差5MPa。所用原材料情况如下： 水泥：42.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为=3.10/cm，水泥强度等级标准值的富余系数为1.08； 砂：中砂，级配合格，砂子表观密度os=2.60/cm 石：530mm碎石，级配合格，石子表观密度og=2.65/cm3； 试求： 混凝土计算配合比 解： (1)确定混凝土配制强度（fcu,0） fcu,0= fcu,k + 1.645= 30 + 1.6455 =38.2 MPa (2)确定水灰比（W/C） fce = c fce,k = 1.08 42.5=45.9MPa,对于水工结构混凝土，由表7.1.2,抗渗混凝土容许最大水灰比为0.50，故可确定水灰比应取0.50。 （3）确定用水量（mw0） 查表4.0.1.2，对于最大粒径为30的碎石混凝土，当所需坍落度为时,1m3混凝土的用水量可选用185kg。 (4) 计算水泥用量（mc0）,郁郁,对于,抗渗混凝土要求：水泥+掺合料320kg 故取水泥用量为：370kg 5）确定砂率（s） 查表4.0.2，对于采用最大粒径为40的碎石配制的混凝土，当水灰比为0.50时，其砂率值可选取30%35%，抗渗混凝土要求砂率=35%45%, 现取s= 。 （）计算砂、石用量（s0、g0） 用体积法计算，将mc0=370；mw0=185代入方程组 解此联立方程，则得：s0=635， g0=1181 (W/C=0.50),抗冻混凝土的配合比设计 一、设计规程要求: 1. 抗冻混凝土最大水灰比：满足表7.2.2 表7.2.2 2. 最小水泥用量应满足表4.0.4要求 3.进行抗冻混凝土配合比设计时尚应增加抗冻性能试验。,粉煤灰混凝土的配合比设计 （JGJ28-86) 一、设计方法: 1.按 JGJ55-2000进行普通混凝土基准配合比设计； 2.按表4.2.1选择粉煤灰取代水泥率（c） 表4.2.1 粉煤灰取代水泥率（c） 注：1. 采用42.5水泥取上限， 32.5水泥取下限 2. C20 以上混凝土宜用I、 II级粉煤灰，C15以下混凝土可用III级粉煤灰。,3.按所选用的粉煤灰取代水泥率（c），求出每立方米粉煤灰混凝土的水泥用量(mc); mc=mc0(1 c) mc0为每立方米基准混凝土的水泥用量 4.按表4.3.2选择粉煤灰超量系数（c） 表4.3.2 粉煤灰超量系数（c） 5.按超量系数（c） ，求出每立方米粉煤灰混凝土的掺量(mf); mf= c(mc0 mc) 6. 计算每立方米粉煤灰混凝土中的水泥、粉煤灰和细骨料的绝对体积， 或采用重量法计算砂石重量。,7.按粉煤灰超出水泥的体积，扣除同体积的细骨料用量。 8.粉煤灰混凝土的用水量，按基准配合比的用水量取用。 9. 试配调整，满足和易性及强度的要求。 例粉煤灰混凝土设计强度等级为 30，施工要求混凝土坍落度为180，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差3MPa。所用原材料情况如下： 水泥：32.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为=3.10/cm，水泥强度等级标准值的富余系数