混凝土配合比创新设计讲义

1、混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 混凝土配合比混凝土配合比： 是指是指1m1m3 3混凝土各组成材料之间的质量比例关系。混凝土各组成材料之间的质量比例关系。 确定这种数量比例关系的工作，称为混凝土配合比设计。确定这种数量比例关系的工作，称为混凝土配合比设计。 混凝土配合比的表示方法混凝土配合比的表示方法: : （1 1）单位用量表示法：以）单位用量表示法：以 1m1m3 3 混凝土中各种材料的用量表示。混凝土中各种材料的用量表示。 如水泥：水：砂：石如水泥：水：砂：石 = =330kg：

2、150kg：706kg：1264kg （2 2）相对用量表示法：以水泥质量为）相对用量表示法：以水泥质量为1 1，各组成材料的质量比，各组成材料的质量比 表示。如表示。如水泥：砂：石水泥：砂：石=1：2.14：3.82；W/C=0.45 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 设计前应了解必要的信息：设计前应了解必要的信息： 混凝土的强度等级、施工管理水平；混凝土的强度等级、施工管理水平； 对混凝土耐久性要求；对混凝土耐久性要求； 原材料品种及其物理力学性质；原材料品种及其物理力学性质； 混凝土的部位、结构构造情况、施工条件混凝土的部位、结构构造情况、施工条件 等。等。 混凝土配合比

3、设计所需的基本资料：混凝土配合比设计所需的基本资料： 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 粗集料 细集料 水泥浆 孔 隙 泌水形成 的孔隙 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 施工时坍落度的选择施工时坍落度的选择 混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施工条件、构件截面 尺寸、配筋情况、施工方法等来确定。 见下表。 结 构 种 类坍落度，mm 基础或地面等的垫层，无配筋的大体积结构 （挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构 1030 板、梁和大型及中型截面的柱子等3050 配筋密列的结构（如薄壁、斗仓、筒仓、细 柱等） 5070 配筋特密的结构7090 混凝土配合比创新设计讲义

4、混凝土配合比创新设计讲义 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 （一）混凝土配合比设计的基本要求（一）混凝土配合比设计的基本要求 1 1、满足结构设计的强度等级要求；、满足结构设计的强度等级要求； 2 2、满足混凝土施工所要求的和易性；、满足混凝土施工所要求的和易性； 3 3、满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；、满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求； 4 4、符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。、符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计

5、1 1、强度强度要求达到要求达到95%95%强度保证率强度保证率, ,要求要求配制强度设计强度配制强度设计强度。 2、和易性包括、和易性包括流动性、粘聚性和保水性流动性、粘聚性和保水性等三方面。等三方面。做做坍落度坍落度 试验试验的同时，应观察混凝土拌合物的粘聚性、保水性及含砂等的同时，应观察混凝土拌合物的粘聚性、保水性及含砂等 情况，以便全面地评定混凝土拌合物的和易性，情况，以便全面地评定混凝土拌合物的和易性，三者之间相互三者之间相互 关联又互相矛盾：粘聚性好，保水性一般也好，但流动性可能关联又互相矛盾：粘聚性好，保水性一般也好，但流动性可能 差；增大流动性，粘聚性、保水往往变差。三方面统一

6、即和易差；增大流动性，粘聚性、保水往往变差。三方面统一即和易 性好。性好。 3 3、耐久性：、耐久性：最大水灰比和最小水泥水量最大水灰比和最小水泥水量。 4 4、经济原则是在满足强度要求、和易性要求、耐久性要求的、经济原则是在满足强度要求、和易性要求、耐久性要求的 前提下，尽量降低高价材料（水泥）的用量，达到前提下，尽量降低高价材料（水泥）的用量，达到节约水泥降节约水泥降 低成本低成本的目的。的目的。 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 （二）混凝土配合比设计的基本参数（二）混凝土配合比设计的基本参数 1 1、水灰比、水灰比 2 2、单位

7、用水量（、单位用水量（1m1m3 3混凝土的用水量）混凝土的用水量） 3 3、砂率、砂率 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 配合比设计的三个基本参数：配合比设计的三个基本参数：水灰比（ W/B）、 单位用水量（ mw ）、砂率（ s）。 水泥水泥水水砂砂石料石料 水泥浆水泥浆骨料骨料 混凝土混凝土 单位用水量单位用水量（ mw 砂率砂率 s 水灰比水灰比 W/B 与强度、耐久与强度、耐久 性有关性有关 与流动性有关与流动性有关 与粘聚性、保水与粘聚性、保水 性有关性有关 “骨架作用骨架作用” “包裹、填充，润滑作用包裹、填充，润滑作用” 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新

8、设计讲义 n混凝土配合比设计中确定三个参数的原则是：混凝土配合比设计中确定三个参数的原则是： 在满足混凝土在满足混凝土强度和耐久性强度和耐久性的基础上，确定混凝的基础上，确定混凝 土的水灰比；土的水灰比； 在满足混凝土施工要求的在满足混凝土施工要求的和易性和易性基础上，根据基础上，根据粗粗 骨料的种类和规格骨料的种类和规格确定单位用水量；确定单位用水量； 砂率应以砂在骨料中的数量砂率应以砂在骨料中的数量填充石子空隙后略有填充石子空隙后略有 富余富余的原则来确定。的原则来确定。 n混凝土配合比设计以计算混凝土配合比设计以计算1m1m3 3混凝土中各材料用量为混凝土中各材料用量为 基准，计算时基准

9、，计算时骨料以干燥状态为准骨料以干燥状态为准。 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 （三）混凝土配合比的设计步骤与方法（三）混凝土配合比的设计步骤与方法 1 1、初步配合比、初步配合比 2 2、基准配合比、基准配合比 （理论）（理论） （和易性）（和易性） 3 3、试验室配合比、试验室配合比 4 4、施工配合比、施工配合比 （强度）（强度） （砂、石含水率）（砂、石含水率） 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 （三）混凝土配合比的设计步骤与方法（三）混凝土配合比的设计步骤与方法 1 1、确定混凝土初步配合比确定混凝土初步配合

10、比 利用利用经验公式或经验资料经验公式或经验资料而获得而获得 2 2、试配、调整，确定基准配合比试配、调整，确定基准配合比 经过实验调整，得出经过实验调整，得出满足和易性要求满足和易性要求 3 3、试配、调整，确定试验室配合比、试配、调整，确定试验室配合比 经过试验调整，得出经过试验调整，得出满足强度要求满足强度要求 4 4、计算施工配合比计算施工配合比 考虑考虑砂、石的含水率砂、石的含水率，计算出满足施工要求的配合，计算出满足施工要求的配合 比比 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 （四）（四）

11、初步混凝土配合比设计步骤初步混凝土配合比设计步骤 计算计算步骤步骤 1 1、计算配制强度（、计算配制强度（fcu,o） 2 2、计算水灰比（、计算水灰比（W/CW/C） 3 3、选取单位用水量（、选取单位用水量（m mw0 w0） ） 4 4、计算单位水泥用量（、计算单位水泥用量（m mC0 C0） ） 5 5、选取砂率（、选取砂率（S S） 6 6、计算粗、细骨料的用量（、计算粗、细骨料的用量（m mg0 g0和 和m ms0 s0） ） 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 例题 n现浇框架结构梁结构梁，混凝土混凝土强度等级等级C30，施工要 求坍落度坍落度30-50mm,施工

12、单位无任何统计资料。 n采用的原材料为：普通水泥强度普通水泥强度等级42.5， c=3000 kg/m3;中砂中砂： 0=2600 kg/m3；碎碎 石石：Dmax =20 mm, g=2650 kg/m3;自来水自来水 。试求初步配合。 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 1、计算配制强度、计算配制强度 式中: fcu,o 混凝土配制强度，MPa； fcu,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。 混凝土强度标准差宜根据同类混凝土统计资料确定，并应符合以下规定： 配制强度与设计强度的关系：配制强度设计强度配制强度与设计强度的关系：

13、配制强度设计强度 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 1、计算配制强度、计算配制强度 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 1、计算配制强度、计算配制强度 a2.38 5645.130 645.1 ,0, MP ff kcucu 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 2、计算水灰比（、计算水灰比（W/C） 1 1）按混凝土强度要求计算水灰比：）按混凝土强度要求计算水灰比： 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 2、计算水灰比（、计算水灰比（W/C） 1 1）按混凝土强度要求计算水灰比：）按混凝土强度要求计算水灰比： 混凝土配合比创新设计讲义混凝

14、土配合比创新设计讲义 2、计算水灰比（、计算水灰比（W/C） 1 1）按混凝土强度要求计算水灰比：）按混凝土强度要求计算水灰比： 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 2、计算水灰比（、计算水灰比（W/C） 1 1）按混凝土强度要求计算水灰比：）按混凝土强度要求计算水灰比： 60.0 3.492.053.0238 3.4953.0 , 。 bbaocu ba ff f C W 3.495.4216.1 11 , gcec cecesfb f fff 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 2、计算水灰比（、计算水灰比（W/C） 1 1）按混凝土强度要求计算水灰比：）按混凝

15、土强度要求计算水灰比： 2 2）复核耐久性：）复核耐久性： 为了保证混凝土必要的耐久性，按强度要求计算的水灰比值不为了保证混凝土必要的耐久性，按强度要求计算的水灰比值不 得大于规定的最大水灰比值，否则混凝土耐久性不合格。如计得大于规定的最大水灰比值，否则混凝土耐久性不合格。如计 算所得的水灰比大于规定的最大水灰比值时，应取规定的最大算所得的水灰比大于规定的最大水灰比值时，应取规定的最大 水灰比值。（水灰比值。（混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范GB50010-2010GB50010-2010） 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 2、计算水灰比（、计算水灰比（W/C） 1 1）

16、按混凝土强度要求计算水灰比：）按混凝土强度要求计算水灰比： 经过校核最大为经过校核最大为0.60.6，选用两个间较小值：，选用两个间较小值：0.60.6 60.0 3.492.053.0238 3.4953.0 , 。 bbaocu ba ff f C W 3.495.4216.1 11 , gcec cecesfb f fff 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 3、选取单位用水量（、选取单位用水量（ m mw w0 0 ） 单位用水量（单位用水量（m mw0 w0）：是指每立方米混凝土的用水量。 ）：是指每立方米混凝土的用水量。 m mw0 w0=195 kg/m =195

17、kg/m3 3 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 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。 3.掺外加剂时混凝土的单位用水量可按下式计算： mw0 mw0 ,（1） 式中： mw0 掺外加剂时混凝土的单位用水量，kg； mw0 , 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。 3、选取单位用水量（、选取单位用水量（ m mw w0 0 ） 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 4、计算单位水泥用量（、计算单位水泥用量（ mc0 ） 单位水泥用量（单位水泥用量（m mb0 b0）：每立方米混凝土的

18、水泥用量（ ）：每立方米混凝土的水泥用量（kgkg） 1 1）计算）计算: : 按下式求出水泥用量（按下式求出水泥用量（m mc0 c0）： ）： 3 0 0b /3256 . 0/195 / mkg CW m m W 00325 0b0f r mm 掺入混合材料 3 0f0b0c /kg325-mmmm 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 4、计算单位水泥用量（、计算单位水泥用量（ mc0 ） 1 1）计算）计算: : 按下式求出水泥用量（按下式求出水泥用量（m mc0 c0）： ）： 2 2）复核耐久性）复核耐久性: : 为保证混凝土的耐久性，计算得出的水泥用量还要满足规定为

19、保证混凝土的耐久性，计算得出的水泥用量还要满足规定 的最小水泥用量的要求的最小水泥用量的要求: :将计算出的水泥用量与规定的最小水泥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于规定的最小水泥用量，则耐久用量比较：如计算水泥用量不低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。性合格；否则耐久性不合格，此时应取规定的最小水泥用量。 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 4、计算单位水泥用量（、计算单位水泥用量（ mc0 ） 1 1）计算）计算: : 按下式求出水泥用量（按下式求出水泥用量（m mc0 c0）： ）： 2 2）

20、复核耐久性）复核耐久性: : 3 0c 3 0c /kg325 /kg280/kg325 3 mm mmm 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 5 5、选取砂率（、选取砂率（S S） 合理的砂率值选定依据：合理的砂率值选定依据： u 混凝土拌合物的坍落度；混凝土拌合物的坍落度； u 粘聚性及保水性等特征。粘聚性及保水性等特征。 在混合料中，砂是用来填充石子的空隙。在水泥浆一定的条件下：在混合料中，砂是用来填充石子的空隙。在水泥浆一定的条件下： u 若砂率过大，则骨料的总表面积及空隙率增大，混凝土混合物就显得干稠，流动性 小。如要保持一定的流动性，则要多加水泥浆，耗费水泥。 u 若

21、砂率过小，砂浆量不足，不能在粗骨料的周围形成足够的砂浆层起润滑和填充作 用，也会降低混合物的流动性，同时会使粘聚性、保水性变差，使混凝土混合物显得粗涩， 粗骨料离析，水泥浆流失，甚至出现溃散现象。 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 5 5、选取砂率（、选取砂率（S S） %35 s 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 6 6、计算粗、细骨料的用量（、计算粗、细骨料的用量（m mg0 g0和 和m ms0 s0） ） 可以用体积法和质量法计算可以用体积法和质量法计算 （1）假定表观密度法）假定表观密度法:又称为质量法。假定新浇筑的又称为质量法。假定新浇筑的 混凝土的

22、表观密度为一定值，混凝土拌合物各组成材料的混凝土的表观密度为一定值，混凝土拌合物各组成材料的 单位用量之和即为其表观密度。单位用量之和即为其表观密度。 %100 00 0 0000 sg s S cpwsgc mm m mmmmm 注：每立方米混凝土拌合物的假设质量可根据历史经验取值。如注：每立方米混凝土拌合物的假设质量可根据历史经验取值。如 无资料时可根据骨料的类型、粒径以及混凝土强度等级，在无资料时可根据骨料的类型、粒径以及混凝土强度等级，在23502350 2450kg2450kg范围内选取。范围内选取。 解方程组可得解方程组可得mgo、mso。 式中：式中： mco、mgo、mso、m

23、wo分别为分别为1m3混凝土中水泥、砂、石子、水的用量，混凝土中水泥、砂、石子、水的用量，kg； mcp 1m3混凝土拌合物的假定表观密度，混凝土拌合物的假定表观密度，kg/m3。可取。可取23502450kg/m3。 s 混凝土砂率。混凝土砂率。 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 6 6、计算粗、细骨料的用量（、计算粗、细骨料的用量（m mg0 g0和 和m ms0 s0） ） 可以用体积法和质量法计算可以用体积法和质量法计算 （1）质量法）质量法 %100 00 0 0000 sg s S cpwsgc mm m mmmmm %35 /2400m s 3 取mkg cp %

24、100%35 2400195325 00 0 00 sg s sg mm m mm 3 g0 3 s0 /kg7 .1222m /kg3 .657m m m 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 6 6、计算粗、细骨料的用量（、计算粗、细骨料的用量（m mg0 g0和 和m ms0 s0） ） （2 2）体积法：又称绝对体积法。）体积法：又称绝对体积法。 1m1m3 3混凝混凝 土中的组成材料土中的组成材料水泥、砂、石子、水经过拌水泥、砂、石子、水经过拌 合均匀、成型密实后，混凝土的体积为合均匀、成型密实后，混凝土的体积为1m1m3 3 ，即： ，即： Vc + Vg +Vs +

25、Vw + Va Vc + Vg +Vs + Vw + Va 1 1 %100 101. 0 00 0 00 0 0 sg s S w w s s g g c c mm m mm m m 解方程组，可得解方程组，可得S0、G0 。 式中：式中： c、g、s、w分别为水泥的密度、砂的表观密度、石子的表观密度、水的分别为水泥的密度、砂的表观密度、石子的表观密度、水的 密度，密度，kg/m3。 水泥的密度可取水泥的密度可取29003100kg/m3； 混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取1。 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲

26、义 6 6、计算粗、细骨料的用量（、计算粗、细骨料的用量（m mg0 g0和 和m ms0 s0） ） （2 2）体积法）体积法 %100 101. 0 00 0 00 0 0 sg s S w w s s g g c c mm m mm m m %100 1101. 0 1000 195 260026503000 325 00 0 0 0 sg s S s g mm m m m 3 g0 3 s0 /kg8 .1189m /kg7 .639m m m 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 7 7、得出计算配合比（即初步配合比）、得出计算配合比（即初步配合比） （1 1）以）以1m

27、1m3 3混凝土中各组成材料的实际用量表示。混凝土中各组成材料的实际用量表示。 （2 2）以组成材料用量之比表示：）以组成材料用量之比表示： C0 C0 ： S0 S0 ： G0 G0 1 1：x x：y y， W/C W/C ？ 。 通过以上计算，得出每立方米混凝土各种材料用通过以上计算，得出每立方米混凝土各种材料用 量，即初步配合比计算完成量，即初步配合比计算完成。 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 7 7、得出计算配合比（即初步配合比）、得出计算配合比（即初步配合比） （1 1）采用质量法时：）采用质量法时： （1 1）采用体积法时：）采用体积法时： 195:7 .122

28、2:3 .657:325m:m:m:m wogos0c0 6 . 0:76. 3:02. 2:1 195:8 .1189:7 .639:325m:m:m:m wogos0c0 6 . 0:66. 3:97. 1:1 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 （二）确定混凝土基准配合比（二）确定混凝土基准配合比 1、试拌：试配之前应先试拌。、试拌：试配之前应先试拌。 拌制拌制20L或或25L混凝土，测定其和易性。混凝土，测定其和易性。 根据骨料最大粒径为根据骨料最大粒径为20mm,取取20L拌合物，计算用量：拌合物，计算用量： kg5 . 602. 0325mc0 kg9 . 302.

29、0195mw0 kg8 .1202. 07 .639ms0 kg8 .2302. 08 .1189mg0 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 （二）确定混凝土基准配合比（二）确定混凝土基准配合比 2、调整和易性，确定基准配合比：、调整和易性，确定基准配合比： 当试拌得出的当试拌得出的拌合物坍落度拌合物坍落度（或维勃稠度）不能满足要求，（或维勃稠度）不能满足要求， 或粘聚性和保水性不好时应保证水灰比不变的条件下按如或粘聚性和保水性不好时应保证水灰比不变的条件下按如 下规定进行调整：下规定进行调整： 当坍落度偏小，可保持水灰比不变，增加适量水泥浆；当坍落度偏小，可保持水灰比不变，增加

30、适量水泥浆； 如坍落度偏大，可在保持砂率不变条件下增加骨料；如坍落度偏大，可在保持砂率不变条件下增加骨料； 如出现含砂不足，粘聚性和保水性不良时，可适当增加如出现含砂不足，粘聚性和保水性不良时，可适当增加 砂率，反之应减少砂率。砂率，反之应减少砂率。 每次调整后再试拌，直到符合要求为止。记录好各种材料调整后用量，并每次调整后再试拌，直到符合要求为止。记录好各种材料调整后用量，并 测定混凝土拌合物的实际表观密度（测定混凝土拌合物的实际表观密度（ mcp ）。满足此和易性的配比为基准配合）。满足此和易性的配比为基准配合 比。比。 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 （二）确定混凝土基

31、准配合比（二）确定混凝土基准配合比 2、调整和易性，确定基准配合比：、调整和易性，确定基准配合比： 假设测得此混凝土拌合物的坍落度值为假设测得此混凝土拌合物的坍落度值为10mm,保水保水 性和粘聚性良好，应该怎么调整？性和粘聚性良好，应该怎么调整？ 增加增加水泥浆水泥浆用量用量 经试验调整后增加经试验调整后增加4%合适，且表观密度为合适，且表观密度为 2300kg/m3，求拌合的实际用量，求拌合的实际用量 水泥：水泥：6.5+6.5* 4%=6.76kg 水：水：3.9+3.9* 4%=4.01kg 砂：砂：12.8kg 石：石：23.8kg 01. 4:8 .23:8 .12:76. 6m:m:m:m wogos0c0 6 . 0:52. 3:89. 1:1 基准配合比基准配合比 混凝土配合比创新设计讲义混凝土配合比创新设计讲义 （三）确定混凝土试验室配合比（三）确定混凝土试验室配合比