水泥混凝土混凝土组成设计

1、水泥混凝土配比设计,正在施工的秦山核电站,一、配合比及其表示方法,?,混凝土的配合比,?,是指混凝土各组成材料用量之比。,?,主要有“质量比”和“体积比”两种表示方法。工,程中常用“质量比”表示。,?,质量配合比的表示方法,（,1,）以,1m,3,混凝土中各组成材料的实际用量表示。例,如水泥,m,c,295kg,，砂,m,s,648kg,，石子,m,g,1330kg,，,水,m,w,165kg,。,（,2,）以各组成材料用量之比表示。例如上例也可表示,为：,m,c,：,m,s,：,m,g,1,：,2.20,：,4.51,，,m,w,/,m,c,0.56,。,二、配合比设计的基本原则,?,满足结

2、构设计的强度等级要求,即立方体抗压强度标准值（,f,cu,k,）,，是立,方体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%,。因此设计中必须采用,混凝土配制强度,f,cu,，,0,?,f,cu,，,k,?,1,.,645,?,式中,:,f,cu,0,混凝土配制强度，,MPa,；,f,cu,k,混凝土立方体抗压强度标准值，即混凝土强度等级值，,MPa,；,混凝土强度标准差，,MPa,。,二、配合比设计的基本原则,?,满足混凝土施工所要求的和易性,混凝土拌合物便于施工操作，能够达到结,构均匀、成型密实的性能。和易性主要包括,流动性、粘聚性和保水性：,二、配合比设计的基本原则,各组

3、成材料之间具,有一定的内聚力，,在运输和浇注过程,中不致产生离析和,分层现象的性质。,在本身自重或施工机,械振捣作用下，能产,生流动并且均匀密实,地填满模板的性能。,流动性,和易性,具有一定的保持,内部水分的能力，,在施工过程中不,致发生泌水现象,的性质,。,好,易成型密实,粘聚性,保水性,好,易达结构均匀,保证混凝土硬化后,的质量,二、配合比设计的基本原则,和易性选择依据：,1.,建筑物的截面大小和钢筋布距；,2.,施工时所采用的浇注、运输、振实方法。,二、配合比设计的基本原则,?,满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求,是指混泥土能经得起长久使用，能够耐磨损、,耐火、抗冻、抗渗、抗化学腐蚀等

4、。为此规范中有,最大水灰比和最小水泥用量规定。,?,符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土,成本,应注意几点：,1.,选择集料时，应考虑就地取材；,2.,尽量选用大粒径；,3.,集料级配良好；,4.,选择合适的砂率,5.,尽量参用合适外加剂,6.,尽量选用最小单位用水量,7.,条件允许尽量参用外参料（粉煤灰）,三、配合比设计的基本参数,水灰比（,m,w,/,m,c,）、单位用水量（,m,w,）和砂率,（,s,）是混凝土配合比设计的三个基本参数。,水泥,水泥浆,水,砂,骨料,石子,混凝土,水灰比,m,w,/,m,c,与强度、耐久,性有关,单位用水量,m,w,与流动性有关,砂率,w,与粘聚性、保水,

5、性有关,四、配合比设计依据,交通部门没有专门颁布设计规程，公路桥,涵施工技术规范中指定采用,JGJ 55,作为设计依,据。里面的许多指标、规定是针对建筑行业的。,因此，规程中计算公式、设计方法和步骤可以,照章使用，但对一些技术指标及特殊混凝土的,要求，应按照公路规程要求执行。,五、配合比设计条件,?,混凝土强度等级,设计首要条件，配比计算重要依据。,?,工程部位和施工方法,确定和易性必须考虑的主要方面。,?,原材料选择及试验资料,保证原材料必须合格，否则配比设计将毫无意,义。,六、配合比设计的步骤与方法,（一）确定混凝土初步,配比,（二）试配、工作性检,验、调整，确定基准,配合比,（三）强度复

6、核，密度,校正，确定设计配合,比（试验室配比）,（四）计算施工配合比,（一）确定初步配合比,1.,计算施工配制强度,f,cu,0,f,cu,，,0,?,f,cu,，,k,?,1,.,645,?,式中,:,f,cu,0,混凝土配制强度，,MPa,；,f,cu,k,混凝土立方体抗压强度标准值，即混凝土,强度等级值，,MPa,；,混凝土强度标准差，,MPa,。,（一）确定初步配合比,?,当混凝土强度等级为,C20,和,C25,级，如本单,位历史平均强度标准差计算值,2.5MPa,时，,取,2.5MPa,；当混凝土强度等级等于或大,于,C30,级，其强度标准差计算值,3.0MPa,时，取,3.0MPa

7、,；,?,当无统计资料计算混凝土强度标准差时，其,值按,下表选用,混凝土强度标准差,强度等级,标准差,，,MPa,C20,4.0,C20,C35,5.0,C35,6.0,（一）确定初步配合比,2.,确定水灰比,m,w,/,m,c,（,1,）按混凝土强度要求计算水灰比,m,w,?,a,?,f,ce,m,c,f,cu,，,0,?,?,a,?,?,b,?,f,ce,式中：,a,、,b,回归系数；应根据工程所用的水,泥、集料，通过试验由建立的水灰比与混凝土强,度关系式确定；当不具备上述试验统计资料时，,可取碎石混凝土,a,0.46,，,b,0.07,；卵石混凝土,a,0.48,，,b,0.33,。,f

8、,ce,水泥,28d,抗压强度实,测值，,MPa,。,（一）确定初步配合比,（,2,）复核耐久性,为了使混凝土耐久性符合要求，按强,度要求计算的水灰比值不得超过规定的最,大水灰比值，否则混凝土耐久性不合格，,此时取规定的最大水灰比值作为混凝土的,水灰比值。,（一）确定初步配合比,3.,确定单位用水量,m,w,（,1,）水灰比在,0.40,0.80,范围内时，根据粗集料的品,种、粒径及施工要求的坍落度，按下表选取。,塑性混凝土的单位用水量，,kg,拌合物稠度,卵石最大粒径，,mm,碎石最大粒径，,mm,项目,指标,10,30,10,190,20,170,31.5,160,40,150,16,20

9、0,20,185,31.5,175,40,165,35,50,200,180,170,160,210,195,185,175,坍落度，,mm,55,70,75,90,210,215,190,195,180,185,170,175,220,230,205,215,195,205,185,195,（一）确定初步配合比,干硬性混凝土的单位用水量，,kg,拌合物稠度,项目,指标,16,20,维勃稠度，,s,11,15,5,10,10,175,180,185,卵石最大粒径，,mm,20,160,165,170,40,145,150,155,16,180,185,190,碎石最大粒径，,mm,20,170

10、,175,180,40,155,160,165,（,2,）水灰比小于,0.40,的混凝土以及采用特殊成型工艺,的混凝土单位用水量应通过试验确定。,（一）确定初步配合比,（,3,）掺外加剂时混凝土的单位用水量可按下式计算：,m,wa,m,w0,（,1,）,式中：,m,wa,掺外加剂时混凝土的单位用水,量，,kg,；,m,w0,未掺外加剂时混凝土的单位用,水量，,kg,；,外加剂的减水率，应经试验确定。,（一）确定初步配合比,4.,计算水泥用量,m,c,（,1,）计算,m,w0,m,c0,m,w,/,m,c,（,2,）复核耐久性,?,将计算出的水泥用量与规定的最小水泥用量比较：,如计算水泥用量不低

11、于规定的最小水泥用量，则,耐久性合格；否则耐久性不合格，此时应取规定,的最小水泥用量。,（一）确定初步配合比,5.,确定砂率,s,（,1,）坍落度为,10,60mm,的混凝土砂率，可根据粗骨料,品种、粒径及水灰比按下表选取。,（,2,）坍落度大于,60mm,的混凝土砂率，可经试验确定；,也可在下表基础上，坍落度每增大,20mm,，砂率增大,1,确定。,（,3,）坍落度小于,10mm,的混凝土，其砂率应经试验确定。,混凝土砂率，,40,24,30,28,33,31,36,34,39,水灰比,m,w,/,m,c,0.40,0.50,0.60,0.70,卵石最大粒径，,mm,10,26,32,30,

12、35,33,38,36,41,20,25,31,29,34,32,37,35,40,16,30,35,33,38,36,41,39,44,碎石最大粒径，,mm,20,29,34,32,37,35,40,38,43,40,27,32,30,35,33,38,36,41,（一）确定初步配合比,6.,计算砂、石子用量,m,s0,、,m,g0,（,1,）体积法,又称绝对体积法。,1m,3,混凝土中的组成材料,水泥、砂、石子、水经过拌合均匀、成型密实后，混,凝土的体积为,1m,3,，即：,V,c,+,V,s,+,V,g,+,V,w,+,V,a,1,m,c0,?,c,?,m,s0,?,s,?,m,g0,?

13、,g,?,m,w0,?,w,?,0,.,01,?,1,m,s0,?,s,?,100,m,s0,?,m,g0,（一）确定初步配合比,解方程组，可得,m,s0,、,m,g0,。,式中：,c,、,s,、,g,、,w,分别为水泥的密度、砂,的表观密度、石子的表观密度、水的密度，,kg/m,3,。,水泥的密度可取,2900,3100kg/m,3,；,混凝土的含气量百分数，在不使用引,气型外加剂时，可取,1,。,（,2,）质量法,质量法又称为假定体积密度法。假定混凝土,拌合物的质量为,m,cp,，,kg,。,（一）确定初步配合比,m,c0,?,m,s0,?,m,g0,?,m,w0,m,cp,m,s0,?,

14、s,?,100,m,s0,?,m,g0,解方程组可得,m,s0,、,m,g0,。,式中：,m,c0,、,m,s0,、,m,g0,、,m,w0,分别为,1m,3,混凝土中水泥、砂、,石子、水的用量，,kg,；,m,cp,1m,3,混凝土拌合物的假定质量，,kg,。可取,2350,2450kg/m,3,。,s,混凝土砂率。,7.,计算初步配合比,（,1,）以,1m,3,混凝土中各组成材料的实际用量表示。,（,2,）以组成材料用量之比表示：,m,c0,：,m,s0,：,m,g0,1,：,x,：,y,，,m,w,/,m,c,？。,（二）试配、工作性检验、调整，确定基准配合比,1.,试配、工作性检验,按

15、初步配合比称取一定质量的组成材料，拌制,15L,或,25L,混凝土，分别测定其和易性。测拌合物坍,落度，并检查其粘聚性和保水性能：,2.,调整工作性确定基准配比,?,如实测坍落度小于或大于设计要求，可保持水灰,比不变，增加或减少适量水泥浆；,?,如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂率；,每次调整后再试拌，直到符合要求为止。,（三）强度复核、密度校正，确定设计配合比,1.,强度检验,一般采用三个不同的配合比，其中一个为基准,配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较基准配,合比分别增加及减少,0.05,，其用水量应该与基准配合,比相同，但砂率值可做适当调整并测定体积密度。,各种配比制作两组强度试块

16、，标准养护,28d,进行强度,测定。,（三）强度复核、密度校正，确定设计配合比,2.,设计配合比的确定,（,1,）根据试验得出的混凝土强度与其相应的灰水比,（,m,c,/,m,w,）关系，用作图法或计算法求出与混凝土配,制强度（,f,cu,0,）相对应的灰水比，确定,1m,3,混凝土中,的组成材料用量：,单位用水量（,m,w,）应在基准配合比用水量的基础上，根据,制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整确定；,水泥用量（,m,c,）应以用水量乘以选定出来的灰水比计算确,定；,粗集料和细集料用量（,m,s,、,m,g,）应在基准配合比的用量基,础上，按选定的灰水比进行调整后确定。,（三）强度

17、复核、密度校正，确定设计配合比,（,2,）经强度检验确定配合比后，按下列步骤进行校正：,按上述方法确定的各组成材料用量按下式计算混凝土的体,积密度计算值,c,c,：,c,c,m,c,+,m,s,+,m,g,+,m,w,应按下式计算混凝土配合比校正系数,：,?,c,，,t,?,?,c,，,c,式中：,c,t,混凝土体积密度实测值，,kg/m,3,；,c,c,混凝土体积密度计算值，,kg/m,3,。,当体积密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的,2,时，按（,1,）条确定的配合比即为设计配合比；当二者之,差超过,2,时，应将配合比中各组成材料用量均乘以校正系,数,，得到设计配合比。,（四）计

18、算施工配合比,假定现场砂、石子的含水率分别为,a,和,b%,，则,施工配合比中,1m,3,混凝土的各组成材料用量分别为：,?,m,c,m,c,?,m,s,（,1+a,）,m,s,?,m,g,（,1+b,）,m,g,m,?,w,m,w,m,s,a,m,g,b,施工配合比可表示为：,?,：,m,s,?,：,m,g,?,1,：,x,：,y,，,m,?,?,m,c,w,/,m,c,?,?,配合比计算例题,?,例题,某工程现浇室内钢筋混凝土梁，混凝土设计强度,等级为,C30,。施工采用机械拌合和振捣，选择的混凝,土拌合物坍落度为,30,50mm,。施工单位无混凝土强,度统计资料。所用原材料如下：,水泥：

19、普通水泥，强度等级,42.5MPa,，实测,28d,抗压强,度,48.0MPa,，密度,c,3.1g/cm,3,;,砂：中砂，级配,2,区合格。表观密度,s,2.65g/cm,3,;,石子：卵石，,5,40mm,。表观密度,g,2.60g/cm,3,;,水：自来水，密度,w,1.00g/cm,3,。,试用体积法和质量法计算该混凝土的初步配合比。,配合比计算例题,?,解,:,1.,计算混凝土的施工配制强度,f,cu,0,：,根据题意可得：,f,cu,k,30.0MPa,，查表,3.24,取,5.0MPa,，则,f,cu,0,f,cu,k,+ 1.645,30.0+1.645,5.0,38.2MPa,（,1,）按强度要求计算,根据题意可得：,f,ce,48.0MPa,，,a,0.48,，,b,0.33,，则：,2.,确定混凝土水灰比,m,w,/,m,c,m,w,?,a,?,f,ce,0,.,48,?,48,.,0,0,.,50,38,.,2,?,0,.,48,?,0,.,33,?,48,.,0,m,c,f,cu,，,0,?,?,a,?,?,b,?,f,ce,（,2,）复核耐久性：经复核，耐久性合格。,配合比计算例题,3.,确定用水量,m,w0,根据题意，骨料为中砂，卵石，最大