普通混凝土配合比设计总结[共22页]

1、吉林大学交通学院路桥系普通混凝土配合比设计（新规范）一、术语、符号1.1 普通混凝土干表观密度为 2000kg/m32800kg/m3的混凝土。（在建工行业，普通混凝土简称混凝土，是指水泥混凝土）1.2 干硬性混凝土拌合物坍落度小于 10mm 且须用维勃稠度（ s）表示其稠度的混凝土。（维勃稠度可以合理表示坍落度很小甚至为零的混凝土拌合物稠度， 维勃稠度等级划分为 5 个。）1.3 塑性混凝土拌合物坍落度为 10mm90mm 的混凝土。1.4 流动性混凝土拌合物坍落度为 100mm150mm 的混凝土。1.5 大流动性混凝土拌合物坍落度不低于 160mm 的混凝土。1.6 胶凝材料混凝土中水泥

2、和矿物掺合料的总称。1吉林大学交通学院路桥系1.7 胶凝材料用量混凝土中水泥用量和矿物掺合料用量之和。1.8 水胶比混凝土中用水量与胶凝材料用量的质量比。 （代替水灰比）（胶凝材料和胶凝材料用量的术语和定义在混凝土工程技术领域已被广泛接受）二、设计方法、步骤及相关规定2.1 基本参数（1）水胶比 W/B；（2）每立方米砼用水量 mw；（3）每立方米砼胶凝材料用量 mb；（4）每立方米砼水泥用量 mC；（5）每立方米砼矿物掺合料用量 mf；（6）砂率S：砂与骨料总量的重量比；（7）每立方米砼砂用量 mS；（8）每立方米砼石用量 mg。2.2 理论配合比（计算配合比）的设计与计算基本步骤：? 混凝

3、土配制强度的确定；? 计算水胶比；? 确定每立方米混凝土用水量；? 计算每立方米混凝土胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量；? 确定混凝土砂率；? 计算粗骨料和细骨料用量。2吉林大学交通学院路桥系（1）混凝土配制强度的确定混凝土配制强度应按下列规定确定：当混凝土设计强度等级小于 C60时，配制强度应按下式确定：fcu f 1.645 （1）,0 cu,k式中：f 混凝土配制强度（ MPa）；cu ,0f , 混凝土立方体抗压强度标准值，这里取混凝土的设计强cu k度等级值（ MPa）； 混凝土强度标准差（ MPa）。当设计强度等级不小于 C60时，配制强度应按下式确定：fcu, 1.15 f （2）

4、0 cu ,k混凝土强度标准差应按下列规定确定：有近 13 个月同品种、同等级混凝土强度资料 ，且试件组数不小于 30，其混凝土强度标准差时( 30组数据 )按式（ 3）统计计算：nf2cu,in2mfcui 1（3）n 1式中：f , 第 i组试件强度（ MPa）；cu i2m n组试件的强度平均值（ MPa）；fcun 试件组数。对于强度等级不大于 C30 的混凝土，当混凝土强度标准差计算值不小于3.0MPa时，按式（ 3）计算结果取值；当混凝土强度标准差计算值小于 3.0MPa时，应取 3.0MPa。对于强度等级大于 C30 且小于 C60 的混凝土，当混凝土强度标准差计算值不小于 4.

5、0MPa时，应按式（ 3）的计算结果取值；当混凝土强度标准差计算值小于 4.0MPa时，应取 4.0MPa。3吉林大学交通学院路桥系当没有近期的同一品种、 同一强度等级混凝土强度资料时， 其强度标准差可按下表取值。表 1标准差 取值（ MPa）混凝土强度标准差 C20 C25C45 C50C55 4.0 5.0 6.0（2）水胶比确定当混凝土强度等级小于 C60时，混凝土水胶比宜按下式计算：W Bfcu ,0afbabfb（4）式中： W B 混凝土水胶比；a 、 b 回归系数，按表 2 取值；f 胶凝材料 28d 胶砂抗压强度（ MPa），可以实测；也可b按照式（ 5）计算确定。表 2 回归

6、系数a 、 b 取值表系数 碎石 卵石a 0.53 0.49b 0.20 0.13当胶凝材料 28d 胶砂抗压强度值（f ）无实测值时，可按下式计算：bf b f （5）f s ce式中： f 、 s 粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数， 按表 3选用；f 水泥 28d 胶砂抗压强度（ MPa），可以实测；也可按ce照式（ 6）计算确定。4吉林大学交通学院路桥系表3 粉煤灰影响系数f 和粒化高炉矿渣粉影响系数 s掺量 （%） f s0 1.00 1.0010 0.85-0.95 1.0020 0.75-0.85 0.95-1.0030 0.65-0.75 0.90-1.0040 0.55-

7、0.65 0.80-0.9050 0.70-0.85注：1.采用级、级粉煤灰宜取上限值；2.采用 S75级粒化高炉矿渣粉宜取下限值， 采用 S95级粒化高炉矿渣粉宜取上限值，采用 S105级粒化高炉矿渣粉可取上限值加 0.05；3.当超出表中的掺量时， 粉煤灰和粒化高炉矿渣粉影响系数经试验确定当水泥 28d 胶砂抗压强度（ fce ）无实测值时，可按下式计算：fce fcce g, （6）式中： c 水泥强度等级值的富余系数，可按实际统计资料确定，也可按表 4 选用；f , 水泥强度等级值（ MPa）。ce g表 4 水泥强度等级值的富余系数（c ）水泥强度等级 32.5 42.5 52.5富

8、余系数 1.12 1.16 1.10耐久性验证：混凝土的最大水胶比 应符合混凝土结构设计规范 （GB50010-2010）的规定。（控制水胶比是保证耐久性的重要手段，水胶比是配比设计的首要参数）混凝土结构设计规范对不同环境条件的混凝土最大水胶比作了规定。5吉林大学交通学院路桥系表5 结构混凝土材料水胶比基本要求环境等级 一 二 a 二 b 三a 三 b最大水胶比 0.60 0.55 0.50（0.55） 0.45（0.50） 0.40注：处于严寒和寒冷地区二 b、三a 类环境中的混凝土应使用引气剂，并可采用括号中的有关参数。混凝土结构暴露的环境类别按表 6 进行划分。表 6 混凝土结构的环境类

9、别环境类别 条件一 室内干燥环境；无侵蚀性静水浸没环境二a 室内潮湿环境；非严寒和非寒冷地区的露天环境；非严寒和寒冷地区与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境；严寒和寒冷地区的冰冻线以下与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境二b 干湿交替环境；水位频繁变动环境；严寒和寒冷地区的露天环境；严寒和寒冷地区冰冻线以上与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境三a 严寒和寒冷地区冬季水位变动区环境；受除冰盐作用环境；海岸环境三b 盐渍土环境受除冰盐作用环境海岸环境四 海水环境五 受人为或自然的侵蚀性物质影响的环境混凝土的最小胶凝材料用量 应符合表 7 的规定，配制 C15 及其以下强度等级的混凝土，可不受表 7 的限

10、制。（在满足最大水胶比条件下，最小胶凝材料用量是满足混凝土施工性能和掺加矿物掺和料后满足混凝土耐久性的胶凝材料用量）6吉林大学交通学院路桥系表7 最小胶凝材料用量环境类别 素混凝土 钢筋混凝土 预应力混凝土一 200 260 300二 a 225 280 300二 b 250 280 300三 300 300 300（3）用水量确定每立方米干硬性或塑性混凝土的用水量（m ）应符合下列规定：w01）混凝土水胶比在 0.40-0.80 范围时，可以按表 8、9 选取；2）混凝土水胶比小于 0.40 时，可通过试验确定。表 8 干硬性混凝土的用水量（ kg/m3）拌合物稠度 卵石最大公称粒径（ mm

11、） 碎石最大公称粒径（ mm）项目 指标 10.0 20.0 40.0 16.0 20.0 40.0维勃稠度（s）16-20 175 160 145 180 170 15511-15 180 165 150 185 175 1605-10 185 170 155 190 180 1653表 9 塑性混凝土的用水量（ kg/m）拌合物稠度 卵石最大公称粒径（ mm） 碎石最大公称粒径（ mm）项目 指标 10.0 20.0 31.5 40.0 16.0 20.0 31.5 40.010-30 190 170 160 150 200 185 175 165坍落度 35-50 200 180 170

12、 160 210 195 185 175（mm） 55-70 210 190 180 170 220 205 195 18575-90 215 195 185 175 230 215 205 195注：1. 本表用水量系采用中砂时的取值。 采用细砂时， 每立方米混凝土用水量可以增加 5kg-10kg；采用粗砂时，可减少 5kg-10kg ；2. 掺用矿物掺合料和外加剂时，用水量应相应调整。7吉林大学交通学院路桥系（4）胶凝材料用量确定每立方米混凝土的胶凝材料用量（ mb0 ）应按式（ 7）计算，并应进行试拌调整，在拌合物性能满足的情况下，取经济合理的胶凝材料用量。mw0m 0 （7）bW B式

13、中：3）；m 计算配合比每立方米混凝土中胶凝材料用量（ kg/mb03）； m 计算配合比每立方米混凝土中用水量（ kg/mw 0W B 水胶比。（5）砂率确定砂率（ s ）应根据骨料的技术性质、混凝土拌合物性能和施工要求，参考既有历史资料确定。当缺乏砂率的历史资料时，混凝土砂率的确定应符合下列规定：1）坍落度小于 10mm 的混凝土，其砂率应经试验确定；2）坍落度为 10mm-60mm 的混凝土，其砂率可根据粗骨料品种、最大公称粒径及水胶比按照表 7 选取；3）坍落度大于 60mm 的混凝土， 其砂率可经经验确定， 也可在表 10 的基础上，按坍落度每增大 20mm、砂率增大 1%的幅度予以

14、调整。表 10 混凝土的砂率（ %）水胶比 卵石最大公称粒径（ mm） 碎石最大公称粒径（ mm）10.0 20.0 40.0 16.0 20.0 40.00.4 26-32 25-31 24-30 30-35 29-34 27-320.5 30-35 29-34 28-33 33-38 32-37 30-350.6 33-38 32-37 31-36 36-41 35-40 33-350.7 36-41 35-40 34-39 39-44 38-43 36-41注：1.本表数值系中砂的选用砂率，对细砂或粗砂，可相应的减少或增加；2.采用人工砂配制混凝土时，砂率可以适当增加；3.只用一个单粒级

15、粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大。8吉林大学交通学院路桥系（6）粗、细骨料用量确定当采用质量法计算混凝土配合比时 ，粗、细骨料用量应按式（ 8）计算，砂率按式（ 9）计算。mb0 m 0 m 0 m 0 m （8）g s w cpmsos m mgo so100% （9）式中：3）；m 计算配合比每立方米混凝土中胶凝材料用量（ kg/mb03）； m 计算配合比每立方米混凝土中用水量（ kg/mw 0m 计算配合比每立方米混凝土中粗骨料用量（ kg/mg 03）； m 计算配合比每立方米混凝土中细骨料用量（ kg/ms0s 砂率；m 每立方米混凝土拌合物的假定质量（ kg），可取 2350c

16、pkg/m3-2450 kg/m3。当采用体积法计算混凝土配合比时， 粗、细骨料用量按式 （10）、（11）计算。b m m m0 s0 w0mg 0b g s w0.01 1（10）msos m mgo so100% （11）式中： b 胶凝材料密度（ kg/m3）；仅采用水泥作为胶凝材料时，便为水泥密度；3）； g 粗骨料的表观密度（ kg/m3）； s 细骨料的表观密度（ kg/m 3），可取 1000 kg/m3；w 水的密度（ kg/m混凝土的含气量百分数，在不使用引气剂或引气型外加剂时， 可取 1。9吉林大学交通学院路桥系2.3 混凝土配合比的试配、调整与确定（1）配合比的试配混凝

17、土试配应采用强制式拌和机进行搅拌，搅拌方法与施工采用方法相同；实验室成型条件符合国家标准相关规定；每盘混凝土试配的最小搅拌量应符合表 11 的规定，并不应小于搅拌机公称容量的 1/4 且不应大于搅拌机公称容量。表 11 混凝土试配的最小搅拌量粗骨料最大公称粒径（ mm） 拌合物数量（ L） 31.5 2040.0 25在计算配合比的基础上进行试拌。计算水胶比应该保持不变，并应通过调整配合比其他参数使得 混凝土拌合物性能符合设计和施工要求 ，然后修正计算配合比， 提出试拌配合比 。在试拌配合比的基础上进行混凝土强度试验，并符合下列规定：1）应采用三个不同的配合比，其中 一个应为上述确定的试拌配合

18、比 ，另外两个配合比的 水胶比宜比试拌配合比分别增加和减少 0.05，用水量应与试拌配合比相同，砂率可适当增加和减少 1%；2）进行混凝土强度试验时，拌合物性能应符合设计和施工要求；3）进行混凝土强度试验时，每个配合比应至少制作一组试件，并标准养护至 28d 或设计规定龄期进行试压。（2）配合比的调整与确定根据得出的各组砼强度结果，绘制强度和胶水比的线性关系图或插值法确定略大于砼配制强度 (f ) 相对应的胶水比数值。cu ,0或者选三个 （或多个）强度中的一个所对应的胶水比，该强度大等于配制强度。10吉林大学交通学院路桥系在试拌配合比的基础上，用水量（m ）应按试拌配合比中的单位用水量，w并

19、根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行适当调整。胶凝材料用量（m ）应以用水量乘以确定的胶水比计算得出；b粗骨料（ mg ）和细骨料（ ms ）用量应按试拌配合比中砂率，根据用水量及胶凝材料用量进行调整；混凝土拌合物表观密度和配合比校正系数的计算应符合下列规定：1）配合比调整后的混凝土拌合物的表观密度应按下式计算：c, m m m m （12）c b g s w式中：3）；c, 混凝土拌合物的表观密度计算值（ kg/mc3）； m 每立方米混凝土的水泥用量（ kg/mbm 每立方米混凝土的粗骨料用量（ kg/mgm 每立方米混凝土的细骨料用量（ kg/m3）；s3）； m 每立方米混凝土

20、的用水量（ kg/mw11吉林大学交通学院路桥系混凝土配合比校正系数按下式计算：c ,t（13）c,c式中： 混凝土配合比校正系数；3）。 c, 混凝土拌合物的表观密度实测值（ kg/mt当混凝土拌合物表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的 2%时，配合比保持不变；当二者之差超过 2%时，应将配合比中每项材料用量均乘以校正系数 。2.4 施工配合比当工地所采用砂的含水量为W ，石子的含水量为 Wg 时，将上述配合比换算s为施工配合比，每立方米中各种材料的用量为：胶凝材料：mb mb细骨料： ms m (1 W )s s粗骨料： mg m (1 W )g g水： ( )mw m m W

21、 m Ww s s g g三、参考资料1. 普通混凝土配合比设计规程（ JGJ 55-2011 ），人民交通出版社；2.混凝土结构设计规范（ GB 50010-2010），人民交通出版社。12吉林大学交通学院路桥系四、计算示例4.1 设计资料（1）设计要求非寒冷地区露天环境下某桥梁工程桥墩用钢筋混凝土， 混凝土设计强度等级C30，施工要求坍落度为 35-50mm。（2）组成材料水泥：普通硅酸盐水泥 32.5 级，密度为3c 3100kg / m ；砂：中砂，表观密度3s 2600kg / m ；碎石：最大粒径 40mm，表观密度32650kg /mg ；水：自来水。4.2 设计要求（1）确定理

22、论（计算）配合比；（2）经试拌坍落度为 10mm，采取措施： 增加 5%水泥浆， 工作性满足要求。请确定试拌配合比？（3）（4）某施工现场砂子的含水率为W =2%，碎石含水率为 Wg =1%，请确定施s工配合比？4.3 设计计算步骤 1：理论配合比计算（1）混凝土配制强度的确定混凝土设计强度等级为 C30，查表得到混凝土强度标准差为 =5.0MPa，混凝土的配制强度为：fcu f 1. 645 5 0 MPa1.645 30 . 38.225 ,0 cu, k（2）水胶比确定水泥强度等级为 f 32.5 MPa，查表得到富余系数为 1.12，那么水泥 28dce,g13吉林大学交通学院路桥系胶

23、砂抗压强度：fce f 1 12 .4 MPa. 32.5 36 c ce,g本次设计采用水泥作为唯一的胶凝材料，因此， 1.0f 、 s 1.0 。胶凝材料 28d 胶砂抗压强度值 f b 为：f b f 36.4 MPaf s ce由于粗骨料为碎石，因此查表得到 a =0.53， b =0.20；混凝土水胶比宜按下式计算：W Bffa bfcu ,0 a b b38.2250.530.5336.40.2036.40.46该结构所处环境类别为二 a，其最大水胶比为 0.55。因此，计算所得的水胶比满足混凝土耐久性的要求。（3）用水量确定混凝土拌合物施工要求坍落度为 35-50mm，碎石最大粒

24、径为 40mm，因此查表得到单位用水量为：3m =175kg/mw 0（4）胶凝材料用量确定根据水胶比 W B 0.46 ，3，计算得到水泥用量为：m =175kg/mw03m =380 kg/mc0根据耐久性要求， 二 a 环境下的钢筋混凝土结构最小水泥用量为 280 kg/m3。本次计算所得的水泥用量满足结构耐久性要求。（5）砂率确定由碎石最大粒径 40mm，水胶比 0.46，可得：对应于水胶比 0.40 时，砂率 s =29.5；对应于水胶比 0.50 时，砂率 s =32.5；由水胶比 0.46，通过线性内插可知：32.5 29.5s =29.5+ (0.46 0. 40) 29.5

25、0. 50 0.40=31.314吉林大学交通学院路桥系（6）粗、细骨料用量确定采用体积法进行配合比计算：b m m m0 s0 w0mg 0b g s w0.01 1（10）msos m mgo so100% （11）380 mg0 ms03100 2650 260017510000 .01 1 1msomgomso100% 31.3联立方程组求解可得：m =1253kg/m3g 03m =571 kg/mso按体积法计算所得混凝土计算配合比为：m ：mw 0 ：ms0 ：mg0 =380：175：b0571:1253以水泥质量为 1 表示其他材料用量为：m ：mw 0 ：ms0 ：mg0 =1:0.46:1.50:3.30b0步骤 2：试拌配合比计算按计算配合比试拌 0.025m3 混凝土拌合物，各种材料用量为：水泥：0.025*380=9.5kg；水：0.025*175=4.375kg；砂：0.025*571=14.275；碎石：0.025*1253=31.325；采取措施：增加 5%水泥浆，那么：水泥：0.025*380*（1+5%）=9.975kg；水：0.025*175*（