水泥混凝土(concrete)

1、第五章.水泥混凝土概述概述一、混凝土定义一、混凝土定义 由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例配合、拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的配合、拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。人造石材。二、混凝土特点二、混凝土特点 1.1.优点优点就地取材；造价低；可塑性好；抗压就地取材；造价低；可塑性好；抗压强度高；耐久性高；与钢筋有牢固的粘结；性强度高；耐久性高；与钢筋有牢固的粘结；性能可调整。能可调整。2.2.缺点缺点自重大；比强度小；抗拉强度低，性自重大；比强度小；抗拉强度低，性脆；导热系数大；硬化慢。脆；导热系数大；硬化慢。 三、混凝土中各组成材料的作用三、

2、混凝土中各组成材料的作用混凝土组成材料混凝土组成材料 水泥、水、细骨料和粗骨料，以及适量水泥、水、细骨料和粗骨料，以及适量 外加剂和掺合料。外加剂和掺合料。水泥水泥 混凝土未硬化前混凝土未硬化前(fresh concrete) 起润滑作用起润滑作用 水泥浆水泥浆水水 混凝土硬化后混凝土硬化后(concrete） 起胶结作用起胶结作用细骨料细骨料 起起骨架骨架作用、抗风化作用、抗风化 骨料骨料粗骨料粗骨料 抑制水泥浆收缩抑制水泥浆收缩、耐磨、耐磨四、对混凝土质量的四项基本要求四、对混凝土质量的四项基本要求 具有符合设计的具有符合设计的强度强度等级等级；具有施工条件相适应的；具有施工条件相适应的施

3、工和易性施工和易性；具有与；具有与工程环境相适应的工程环境相适应的耐久性耐久性；经济合理经济合理。 （20%左右）左右）（80%左右）左右）一一. .水泥水泥(cement) 1 1、品种、品种 依据工程结构特点、使用环境及水泥特依据工程结构特点、使用环境及水泥特性选择；性选择；2 2、强度等级的选择、强度等级的选择 水泥强度等级应与混凝土强度等级相适应。水泥强度等级应与混凝土强度等级相适应。 一般一般水泥强度等级取水泥强度等级取(1.5(1.52.0)2.0)混凝土强度等级为。混凝土强度等级为。 原则：原则：高对高，低对低高对高，低对低3 3、用量、用量混凝土配合比设计计算确定混凝土配合比设

4、计计算确定5.1 5.1 普通水泥砼基本组成材料普通水泥砼基本组成材料二、细骨料二、细骨料 (fine-aggregates)1 1、定义、定义粒径小于粒径小于4.75mm的骨料称为细骨料，常称作砂的骨料称为细骨料，常称作砂(sand)。 按产源分按产源分 天然天然砂砂河河砂、湖砂、山砂、淡化海砂；砂、湖砂、山砂、淡化海砂；2 2、分类、分类 人工人工砂砂机制机制砂、混合砂；砂、混合砂； 按按颗粒大小颗粒大小分分 粗砂、粗砂、中中砂、细砂砂、细砂;3、颗粒级配、颗粒级配(1)定义定义表示砂大小颗粒的搭配（组合）情况。表示砂大小颗粒的搭配（组合）情况。(2)目的目的使砂的总空隙率较小，填充砂粒空

5、隙的水泥浆较使砂的总空隙率较小，填充砂粒空隙的水泥浆较 少，从而节约水泥用量。少，从而节约水泥用量。(3)(3)测定测定用筛分析方法用筛分析方法( (简称筛析法简称筛析法) )测定测定(4)(4)标准方孔筛标准方孔筛 4.75mm，2.36mm，1.18mm，0.6mm，0.3mm，0.15mm(5)(5)评定评定按按0.60.6mm筛孔筛孔累计筛余百分率累计筛余百分率分成分成三个级配区三个级配区 ( (、 区区) ) 见表56，图52(JCJ52-2006JCJ52-2006)(6)(6)级配合格的标志级配合格的标志 各筛孔累计筛余百分率各筛孔累计筛余百分率(A(Ai i) )落在任一级配区

6、，级配合格；落在任一级配区，级配合格； 除除4.754.75mm、0.60.6mm外，允许有少量超出，但超出总量不大外，允许有少量超出，但超出总量不大于于5%，级配合格。，级配合格。 配制混凝土时优先选用配制混凝土时优先选用区区砂砂 标准筛标准筛 图图5 52 2 砂的砂的1 1、2 2、3 3级配区曲线级配区曲线(4)(4)指标指标细度模数（细度模数（p55p55，公式，公式5-15-1） (5)(5)分类分类 Mx3.13.7为粗砂，为粗砂， Mx 2.33.0为中砂，为中砂， Mx 1.62.2为细砂，为细砂， Mx 0.71.5为特细砂为特细砂 配制混凝土时优先选用配制混凝土时优先选用

7、中粗砂中粗砂75. 475. 436. 218. 16 . 03 . 015. 01005)(AAAAAAAMx4、粗细程度、粗细程度 (1)定义定义不同粒径的砂粒混合在一起后的平均（总体）粗不同粒径的砂粒混合在一起后的平均（总体）粗 细程度细程度 (2)原因原因砂子过细砂子过细,包裹砂粒表面的水泥浆较多包裹砂粒表面的水泥浆较多,浪费水泥；浪费水泥； 砂子过粗，容易离析和泌水。砂子过粗，容易离析和泌水。 (3)测定测定用筛分析方法用筛分析方法(简称简称筛析法筛析法)测定测定 砂的筛分析试验砂的筛分析试验(1)(1)标准筛孔标准筛孔( (方孔方孔) )4.75mm，2.36mm, 1.18mm，

8、0.6mm，0.3mm，0.15mm(2)(2)标准试样标准试样 M = = 500g4.75mm 2.36mm1.18mm0.6mm0.3mm0.15mm 筛底筛底 筛孔尺寸筛孔尺寸 mm 筛余量筛余量 mi(g)分计筛余分计筛余(%) ai累计筛余累计筛余(%) Ai 4.75 50 10.0 10 .0 2.36 90 18.0 28 .0 1.18 120 24 .0 52 .0 0.6 150 30 .0 82 .0 0.3 65 13 .0 95 .0 0.15 20 4 .0 99 .0计算公式计算公式miai=mi/M100 Ai =ai细度模数细度模数 f =(28+52+8

9、2+95+99)-5(28+52+82+95+99)-510/(100-10)10/(100-10)=3.43.4，属粗砂属粗砂 A A0.60.6=82.0%,=82.0%,按按1 1区评定。经检查所有筛孔区评定。经检查所有筛孔A Ai i均落在均落在1 1区，则该区，则该砂为砂为1 1区砂。区砂。级配合格级配合格5 5、有害物质、有害物质 (1) 粘土，泥块，云母，轻物质粘土，泥块，云母，轻物质粘附在粘附在砂的表面砂的表面,妨碍水泥与砂的粘结妨碍水泥与砂的粘结,降低混凝土降低混凝土的强度的强度,增加混凝土的用水量增加混凝土的用水量,加大混凝土的加大混凝土的收缩收缩,降低混凝土的抗渗性和抗冻

10、性。降低混凝土的抗渗性和抗冻性。 (2) 有机物、硫化物及硫酸盐有机物、硫化物及硫酸盐对水泥有对水泥有腐蚀作用腐蚀作用 (3) 氯盐氯盐对钢筋有腐蚀作用对钢筋有腐蚀作用 (4)技术要求：符合国家标准技术要求：符合国家标准建设用砂建设用砂6 6、坚固性、坚固性7 7、碱活性、碱活性v 定义定义水泥中的碱水泥中的碱(Na2O0.659K2O)与骨料中的活性与骨料中的活性SiO2反应，生反应，生 成碱成碱-硅酸凝胶硅酸凝胶(Na2SiO3)，并从周围介质中吸收水分而膨胀，并从周围介质中吸收水分而膨胀， 导致混凝土开裂而破坏的现象。导致混凝土开裂而破坏的现象。反应慢，潜在危害相当大。反应慢，潜在危害相

11、当大。 v 碱骨料反应的碱骨料反应的三个必要条件三个必要条件 水泥中含碱的含量大于水泥中含碱的含量大于0.6%（以（以 Na2O计计 ）；）； 骨料中含有活性骨料中含有活性SiO2； 存在存在H2O（1 1）定义）定义砂在气候、环境变化或其他物理因素作用下抵抗破砂在气候、环境变化或其他物理因素作用下抵抗破裂的能力。裂的能力。 (2)(2)检测检测 天然砂的坚固性采用天然砂的坚固性采用硫酸钠溶液法硫酸钠溶液法进行检验，砂样经进行检验，砂样经5 5次循环次循环后其质量损失应符合国家标准标定。人工砂补充后其质量损失应符合国家标准标定。人工砂补充压碎指标压碎指标要求。要求。三、粗骨料三、粗骨料( (c

12、oarse-aggregates) )1 1、定义、定义粒径在粒径在4.75mm 90mm的骨料称为粗骨料，常称的骨料称为粗骨料，常称作石子作石子。2 2、分类、分类 按产源分按产源分 碎石、卵石碎石、卵石 按粒径尺寸分按粒径尺寸分 连续级配、单粒级（间断级连续级配、单粒级（间断级配）配）( (表表5-8)5-8)3 3、泥、泥块、有害物质、泥、泥块、有害物质( (表表5-9)5-9) 泥、泥块泥、泥块 有害物质有害物质包括包括有机物有机物、硫化物及硫酸盐硫化物及硫酸盐4 4、颗粒形状、颗粒形状( (表表5-9)5-9) 最佳形状最佳形状球形、正方体形球形、正方体形 最差形状最差形状针状颗粒、

13、片状颗粒针状颗粒、片状颗粒 【观察观察】 请观察图中请观察图中A A、B B、C C三三种石子的形状有何差别，种石子的形状有何差别，分析其对拌制混凝土性能分析其对拌制混凝土性能会有哪些影响。会有哪些影响。 A -碎石碎石1B-碎石碎石2C-卵石卵石5 5、最大粒径、最大粒径(1)定义定义粗骨料公称粒粗骨料公称粒级的上限。级的上限。(2)目的目的表示粗骨料的表示粗骨料的粗细程度粗细程度粗骨料总表面积粗骨料总表面积较较小小节约节约 水泥水泥 条件许可时，条件许可时，粗骨料的最大粒径应尽量大粗骨料的最大粒径应尽量大，但大于但大于40mm时，时，有可能造成混凝土强度下降。有可能造成混凝土强度下降。(3

14、)混凝土结构工程施工质量验收规范混凝土结构工程施工质量验收规范规定规定 混凝土梁、柱、墙的粗骨料的最大粒径混凝土梁、柱、墙的粗骨料的最大粒径1/4截面最小尺寸，截面最小尺寸， 且且3/4钢筋净距。钢筋净距。 混凝土实心板的粗骨料最大粒径混凝土实心板的粗骨料最大粒径1/3板厚，且板厚，且40mm。【例【例】： 某混凝土柱断面为某混凝土柱断面为300400mm，受力钢筋，受力钢筋22mm，钢筋间，钢筋间距距66mm，则该混凝土柱所用石子的最大粒径应为，则该混凝土柱所用石子的最大粒径应为 mm。6 6、颗粒级配、颗粒级配( (表表5-8)5-8)(1)定义定义 石子中不同粒径颗粒的搭配情况石子中不同

15、粒径颗粒的搭配情况(2)目的目的 使石子的总空隙率较小使石子的总空隙率较小节约水泥用量节约水泥用量(3)测定测定 用筛分析方法用筛分析方法(简称筛析法简称筛析法)测定测定(4)标准筛孔标准筛孔 2.36，4.75，9.5，16.0，19.0，26.5，31.5，37.5，53.0，63，75.0，90.0(5)类型类型 连续级配和单粒级连续级配和单粒级(间断级配间断级配) 连续级配连续级配 石子由小到大各粒级相连的级配。石子由小到大各粒级相连的级配。 连续粒级可以直接用于配制混凝土；连续粒级可以直接用于配制混凝土； 间断级配间断级配 小颗粒粒径石子直接与大颗粒粒径石子相小颗粒粒径石子直接与大颗

16、粒粒径石子相 配，中间缺了一段粒级的级配。配，中间缺了一段粒级的级配。 技术要求技术要求：普通混凝土用碎石或卵石的颗粒级配应符合表：普通混凝土用碎石或卵石的颗粒级配应符合表5-8的的规定规定（P58）。7 7、强度、强度 岩石抗压强度岩石抗压强度（仅用于碎石，且混凝土（仅用于碎石，且混凝土C60C60时才检验）时才检验） 压碎指标压碎指标（用于碎石、卵石）（用于碎石、卵石） 岩石抗压强度岩石抗压强度用母岩制作用母岩制作5050mm的立方体的立方体( (或直径和高均为或直径和高均为50mm的圆柱体的圆柱体)浸水浸水48h，测定其，测定其抗压强度值抗压强度值1.51.5混凝土强度。混凝土强度。 压

17、碎指标压碎指标一定重量气干状态的一定重量气干状态的9.5mm19mm碎石装入标准筒内碎石装入标准筒内, 恒定速率恒定速率(Kn/s)加荷至加荷至 200kN，稳荷，稳荷5s，卸荷后称取试样重，卸荷后称取试样重M0 ，用，用2.36mm筛筛去细粒，称筛筛去细粒，称取筛余重取筛余重M1 压碎指标（压碎指标（Q Qe e） 压碎指标越小，粗骨料强度越高压碎指标越小，粗骨料强度越高，反之，粗骨料强度越低。，反之，粗骨料强度越低。 技术要求技术要求：应符合：应符合表表5-95-9要求。要求。8 8、坚固性、坚固性饱和硫酸钠溶液检验饱和硫酸钠溶液检验（表（表5 5-9-9） 四、拌合及养护用水四、拌合及养

18、护用水(water)1 1、基本要求、基本要求 不影响混凝土的凝结和硬化；不影响混凝土的凝结和硬化； 无损于混凝土强度发展和耐久性；无损于混凝土强度发展和耐久性； 不加快钢筋锈蚀；不加快钢筋锈蚀； 不污染混凝土表面。不污染混凝土表面。2 2、满足、满足 混凝土用水标准混凝土用水标准规定规定（表（表5-105-10） ：凡是能饮用的自：凡是能饮用的自来水和洁净的天然水，均可用于混凝土拌合和养护。来水和洁净的天然水，均可用于混凝土拌合和养护。 5.2 5.2 新拌混凝土的性能新拌混凝土的性能 拌合物(fresh concrete)的性能和易性(Workability）混凝土性能 强度(Streng

19、th) 硬化混凝土的性能 变形(Deformation) 耐久性(Durability)一、和易性(Workability) 1、定义指混凝土方便施工、质量均匀、成型密实 的技术性质。 坍落度(mm) 塑性或流动性混凝土 流动性流动性指标 2、内容 维勃稠度(s) 干硬性混凝土 粘聚性粘聚性 保水性保水性 无指标，靠经验目测 坍落度筒主要试验设备：100200100300坍落度筒捣棒(16圆筋)650n坍落度坍落度：筒高与坍落后试体最高点之：筒高与坍落后试体最高点之 间的高差。间的高差。 单位：单位：mmmm 观察：观察：粘聚性、保水性粘聚性、保水性。n全面地评价混凝土拌和物的工作性。全面地评

20、价混凝土拌和物的工作性。根据坍落度不同根据坍落度不同, ,可将混凝土分为可将混凝土分为4 4个级别个级别：1.1.大流动性混凝土大流动性混凝土：坍落度：坍落度160mm160mm；2.2.流动性混凝土：流动性混凝土： 坍落度为坍落度为100100150mm150mm；3.3.塑性混凝土：塑性混凝土： 坍落度为坍落度为101090mm90mm；4.4.干硬性混凝土：干硬性混凝土： 坍落度坍落度10mm 10mm 。坍落度测定坍落度测定 维勃稠度仪维勃稠度仪11容器容器 ； 2-2-坍落度筒；坍落度筒；3-3-漏漏斗；斗；4-4-测杆；测杆；5-5-透明圆盘；透明圆盘；6-6-振动台振动台 如图，

21、将新拌混凝土装入坍落如图，将新拌混凝土装入坍落度筒内后再拔去坍落度筒，并度筒内后再拔去坍落度筒，并在新拌混凝土顶上置一透明圆在新拌混凝土顶上置一透明圆盘。开动振动台并记录时间。盘。开动振动台并记录时间。 维勃稠度值：从开始振动至透维勃稠度值：从开始振动至透明圆盘底面被水泥浆布满瞬间明圆盘底面被水泥浆布满瞬间止，所经历的时间。止，所经历的时间。 单位：以单位：以s s计，计，( ( 精确至精确至1s )1s ) 注意：适用于骨料注意：适用于骨料D D不大于不大于40mm40mm，维勃稠度在维勃稠度在5 530s30s之间。之间。 维勃稠度测定维勃稠度测定坍落度选择：依据构件截面尺寸、坍落度选择：

22、依据构件截面尺寸、钢筋疏密和捣实方法来选择。钢筋疏密和捣实方法来选择。 （p63，表5-14）维勃稠度仪维勃稠度仪混凝土拌合物按流动性的分类 按混凝土质量控制标准（GB50164）的规定，塑性混凝土、干硬性混凝土分别按坍落度 、维勃稠度分为四级。见下表。名 称代号指标混凝土拌合物塑性混凝土 （坍落度10mm）低塑性混凝土 塑性混凝土 流动性混凝土 大流动性混凝土T1 T2 T3 T4 10mm40mm 50mm90mm 100mm150mm 160mm 干硬性混凝土 （坍落度10mm）超干硬性混凝土 特干硬性混凝土 干硬性混凝土 半干硬性混凝土 V0 V1 V2 V331s 30s21s 20

23、s11s 10s3s 3.3.影响影响和易性的因素和易性的因素水泥浆的数量和水泥浆的稠度实际都是用水量用水量的影响 恒定用水量法则砂率砼中砂的质量占砂、石总质量的百分率 合理砂率在用水量和水泥用量一定的情况下，能使拌合物获得最大的最大的流动性流动性且能保持良好的粘聚性和保水性的砂率。砼组成材料的影响 水泥水泥品种 骨料骨料的级配、颗粒形状、表面特征及粒径 外加剂减水剂和引气剂能提高拌合物流动性； 引气剂还能改善拌合物粘聚性和保水性时间和温度 5、改善和易性的措施（1 1）采用采用合理砂率。合理砂率。（2 2）改善砂、石）改善砂、石的级配的级配 （3 3）当拌合物的当拌合物的坍落度太小时，保持水

24、灰比不坍落度太小时，保持水灰比不变，增加水泥和水的变，增加水泥和水的用量；用量； 当拌合物的当拌合物的坍落度太大，保持坍落度太大，保持砂率砂率不变，增不变，增加加砂、石用量；砂、石用量； 当粘聚性、保水性不良时，增大砂率。当粘聚性、保水性不良时，增大砂率。5.4 硬化混凝土的硬化混凝土的强度强度学习要点： 掌握硬化混凝土的主要技术性质强度 主要指标； 测定方法； 影响混凝土强度因素； 提高强度措施。 5.3 硬化混凝土的硬化混凝土的强度强度（一）立方体抗压强度（一）立方体抗压强度 1、概念： 以边长为150mm的标准立方体试件，在温度为202，相对湿度为95以上的潮湿条件下或者在 Ca（OH）

25、2饱和溶液中养护，经28d龄期，采用标准 试验方法测得的抗压极限强度。用fcu表示。 2、作用： 确定混凝土强度等级；判断混凝土质量。 5.4 硬化混凝土的硬化混凝土的强度强度3 3、标准试验方法、标准试验方法 （1）标准试件： 150mm150mm150mm 非标准件： 100mm100mm100mm ； 200mm200mm200mm（2）标准养护 温度：202；相对湿度：95% 或Ca（OH）2饱和溶液中（3）标准龄期：28d5.4 硬化混凝土的硬化混凝土的强度强度4、当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表： 试件种类试件尺寸，mm粗骨料最大粒径，mm换算系数标准试件15015015

26、0401.00非标准试件100100100300.95200200200601.05环箍效应环箍效应 （二）立方体抗压强度标准值（二）立方体抗压强度标准值fcu，k 具有具有95%保证率的保证率的立方体抗压强度立方体抗压强度（3）轴心轴心(棱柱体棱柱体)抗压强度抗压强度fck采用采用150150300mm标准试件，养护条件标准试件，养护条件和试验方法同和试验方法同立方体抗压强度。立方体抗压强度。 fck(0.7 0.8)fcu 混凝土的混凝土的强度等级强度等级 依据依据立方体抗压强度立方体抗压强度标准标准值值划划分为分为1919个强度等级个强度等级( (混凝土质量控制标准混凝土质量控制标准GB

27、50164-2011GB50164-2011) )C10,C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75,C80,C85,C90,C95, C100 如如：C30C30，表示混凝土立方体抗压强度标准值，表示混凝土立方体抗压强度标准值fcu,k=30MPa2 2、影响混凝土强度的因素、影响混凝土强度的因素 (1)水泥强度等级和水灰比水泥强度等级和水灰比 影响混凝土强度的影响混凝土强度的决定性决定性因因素素水灰比定则水灰比定则（鲍罗米公式）（鲍罗米公式） fcu,o Afce(C/WB) 式中：式中： fcu,o 混凝土混凝土28d抗压强度抗

28、压强度, MPa C/W 灰水比（水泥灰水比（水泥/水）水） A、B 回归系数，碎石：回归系数，碎石：A=0.53，B=0.20； 卵石：卵石：A=0.49，B=0.13 fce 水泥水泥28d抗压强度的实测值，抗压强度的实测值，MPa。 当无水泥当无水泥28d抗压强度的实测值时，抗压强度的实测值时， fce=cfce,k c 水泥强度等级值的富余系数，一般取水泥强度等级值的富余系数，一般取1.061.18。 fce，k 水泥强度等级标准值。水泥强度等级标准值。32.5级水泥，级水泥，fce，k32.5 MPa，以此类推。，以此类推。 (3) (3)养护温度和湿度养护温度和湿度规范规定：一般情

29、况下，硅酸盐水泥、普通水规范规定：一般情况下，硅酸盐水泥、普通水泥和矿渣水泥浇水泥和矿渣水泥浇水养护时间不应小于养护时间不应小于7d，火山火山灰水泥和粉煤灰水泥浇水灰水泥和粉煤灰水泥浇水养护时间不应小于养护时间不应小于14d。 (4)(4)龄期龄期 正常正常养护条件下，混凝土强度随龄期的增长养护条件下，混凝土强度随龄期的增长而增长而增长 标准养护条件下，混凝土强度与龄期的关系： (2)(2)骨料的影响骨料的影响（质量、种类和级配）（质量、种类和级配）28lglg28nnff3 3、提高混凝土强度的措施、提高混凝土强度的措施 （1 1）采用强度等级高水泥）采用强度等级高水泥 （2 2）采用干硬性

30、混凝土）采用干硬性混凝土（即低（即低水灰比水灰比 混凝土）混凝土） （3 3）加强养护）加强养护 （4 4）采用机械搅拌和振捣）采用机械搅拌和振捣 4、例题例题 用用32.5PO水泥配制卵石混凝土，制作水泥配制卵石混凝土，制作100100100mm的试件三块，在标的试件三块，在标准条件下养护准条件下养护7d，测得破坏荷载分别为，测得破坏荷载分别为140KN、135KN、144KN。 （1）试计算该混凝土）试计算该混凝土28d的标准立方体抗压强度；的标准立方体抗压强度； （2）试计算该混凝土的水灰比（）试计算该混凝土的水灰比（c1.13）。）。解 (1)各各试件抗压强度试件抗压强度f1P1/A

31、140103/100100 14.0MPa； 同理，同理， f213.5MPa，f314.4MPa (2)该组该组试件的试件的强度代表值强度代表值： (f3f1)100%/f1 2.8%15%； (f1f2)100%/f1 3.6%15% 该组该组试件的强度代表值试件的强度代表值f代代(f1f2f3)/3 13.97MPa 14.0MPa (3)非标准非标准试件的强度换算为试件的强度换算为标准试件的强度标准试件的强度 f7 0.95f代代 13.3MPa (4)7d强度换算为强度换算为28d强度强度: f7/f28=lg7/lg28 f28f7lg28/lg7 22.7MPa (5)水灰比水灰

32、比W/C: f28 Afce(C/WB)； A0.49， B0.13 又又fcecfce,k 1.1332.536.73MPa； C/W =1.39，则，则 W/C =0.725.5 5.5 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计一、混凝土配合比一、混凝土配合比是指混凝土中各组成材料之间的比例关系。是指混凝土中各组成材料之间的比例关系。 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。二、混凝土配合比的表示方法二、混凝土配合比的表示方法绝对用量表示法绝对用量表示法：1m3混凝土中各组成材料的质量关系，如混凝土中各组成材料的质量关系，如 C

33、W S G300 180 660 1230相对用量表示法相对用量表示法：各项材料之间的质量比，如：各项材料之间的质量比，如 C S G=1 2.2 4.1，W/C =0.6 五、配合比设计的五、配合比设计的两种方法两种方法 1、质量法质量法假定密度法假定密度法 2、体积法体积法 （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（表（表5.18,5.215.18,5.21）；）； （4 4）符合经济原则，即节约水泥以降

34、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。 三、配合比设计的三、配合比设计的四项要求四项要求四、配合比设计的四、配合比设计的三大参数三大参数 砂子占砂石总量的百分率称为砂率；砂子占砂石总量的百分率称为砂率；混凝土中水与水泥的比例称为水灰比；混凝土中水与水泥的比例称为水灰比； 砂率砂率单位用水量单位用水量 用水量是指用水量是指1m1m3 3混凝土拌和物中水的用量；混凝土拌和物中水的用量； 水灰比水灰比101. 0wWsSgGCc六、配合比设计的内容六、配合比设计的内容（三个步骤）（三个步骤） 1、初步配合比设计初步配合比设计利用公式、定律进行理论设计；利用公式、定律进行理论设计；

35、 得初步配合比得初步配合比 C W S G2、实验室配合比设计实验室配合比设计依据初步配合比在实验室试拌依据初步配合比在实验室试拌检验检验 强度、和易性等性能；强度、和易性等性能； 得实验室配合比得实验室配合比 C0 W0 S0 G03、施工配合比设计施工配合比设计考虑现场砂、石含水率，调整实验室配考虑现场砂、石含水率，调整实验室配 合比；合比； 得施工配合比得施工配合比 C W S G （一）、初步配合比设计（一）、初步配合比设计1、确定、确定配制强度配制强度fcu,0(或或f配配) fcu,0 fcu,k t (或或f配配 f设设t)2、确定水灰比、确定水灰比(W/C) f配配f28fcu

36、,0Afce(C/WB) 可得可得 W/C且且W/C(W/C)max3、确定、确定1m3混凝土用水量混凝土用水量(W) 查表查表5.19或或5.204、确定、确定1m3混凝土水泥用量混凝土水泥用量(C) W/C和和W均已知均已知 CW/(W/C)且且Cmin5、确定砂率、确定砂率(Sp) 查表查表5.24 6、确定砂、石用量、确定砂、石用量(S、G) （1）体积法体积法 （2）质量法质量法 则初步配合比为则初步配合比为C W S G耐久性复核耐久性复核( (表表5.18,5.21)101. 0wWsSgGCc（二）、实验室配合比设计（二）、实验室配合比设计 1、试拌及和易性调整、试拌及和易性调

37、整 试拌调整，直至混凝土拌和物的和易性符合要求，提出供混凝土强度试验用的基准配合比基准配合比。 和易性调整方法 当坍落度小于设计要求时，保持水灰比不变，增加水泥浆 当坍落度大于设计要求时，保持砂率不变，增加骨料 当粘聚性、保水性不良时，增大砂率2、强度调整、强度调整 至少用三个配合比(W/C0.05)，每个配合比制作一组(3块)试 块，标准养护28d试压，作图得出与配制强度配制强度fcu,0对应的水灰比。3、实验室配合比、实验室配合比 满足和易性、强度等性能的配合比即为满足和易性、强度等性能的配合比即为 实验室配合比实验室配合比 C0 : W0 : S0 : G0cctc,校正系数校正系数误差

38、大于误差大于2%校正校正 C = C0 S = S0(1+a%) 施工配合比施工配合比G = G0 (1+b%) W = W0 - - S0 a% - - G0 b%（三）、施工配合比设计（三）、施工配合比设计 在实验室配合比中，砂、石均按干燥状态计量，而施工现场在实验室配合比中，砂、石均按干燥状态计量，而施工现场的砂石含有一定的水分，因此必须扣除砂石中含有的水分，才是的砂石含有一定的水分，因此必须扣除砂石中含有的水分，才是施工配合比。施工配合比。 设工地：砂含水率为设工地：砂含水率为a%，石子含水率为，石子含水率为b%，则，则例例某现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为某现浇钢筋混凝土梁，混

39、凝土设计强度等级为3030，施工要求，施工要求混凝土坍落度为混凝土坍落度为5 5，施工单位无该种混凝土的历史统，施工单位无该种混凝土的历史统计资料，所用原材料情况如下：计资料，所用原材料情况如下： 水泥：水泥：42.542.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为级普通硅酸盐水泥，水泥密度为=3.10=3.10/cm/cm，实测实测28d28d抗压强度为抗压强度为45.9MPa45.9MPa； 砂：砂：中砂，级配合格，砂子表观密度中砂，级配合格，砂子表观密度osos=2.65=2.65/cm/cm； 石：石：5 520mm20mm碎石，级配合格，石子表观密度碎石，级配合格，石子表观密度ogog=2.72

40、=2.72/cm/cm3 3；试求：试求： 混凝土设计配合比；混凝土设计配合比； 2 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。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又知现场砂子含水率为 ，石子含水率为，石子含水率为1 1，试计算混凝土，试计算混凝土施工配合比。施工配合比。解：解：求混凝土计算配合比求混凝土计算配合比(1)(1)确定混凝土配制强度（确定混凝土配制强度（fcu,0） 由由式式5.13规定，规定，取取5MPa fcu,0= fcu,k + 1.645= 30 + 1.6455 =38.2 MPa(2)(2)确定水灰比（确定水灰比（W

41、/CW/C）已知，已知，fce = 45.9MPa由于混凝土梁室外使用，由由于混凝土梁室外使用，由表表5.18，其，其容许最大水灰比为容许最大水灰比为0.550.55，故可确定水灰比为，故可确定水灰比为0.550.55。 （3 3）确定用水量）确定用水量（mw0） 查查表表5.20，对于最大粒径为，对于最大粒径为2020的碎石混凝土，当所需坍落的碎石混凝土，当所需坍落度为度为35355050时时,1m,1m3 3混凝土的用水量可选用混凝土的用水量可选用195kg195kg。 (4) (4) 计算水泥用量（计算水泥用量（mc0） 按按表表5.21，对于钢筋混凝土，最小水泥用量为，对于钢筋混凝土，

42、最小水泥用量为300300，故可取，故可取 mc03553553 3。（5 5）确定砂率（）确定砂率（s） 查查表表5.24，对于采用最大粒径为，对于采用最大粒径为2020的碎石配制的混凝土，的碎石配制的混凝土，当水灰比为当水灰比为0.550.55时，其砂率值可选取时，其砂率值可选取33.5%33.5% 38.5%38.5%，采用插入，采用插入法选定）现取法选定）现取s=3636。（）计算砂、石用量（）计算砂、石用量（s0、g0）用体积法计算，将用体积法计算，将mc0=355=355；mw0=195=195代入方程组代入方程组|解此联立方程，则得：解此联立方程，则得：s0=656，| g0=1

43、166（7 7）该混凝土计算配合比为：）该混凝土计算配合比为： m m3 3混凝土中各材料用量为：水泥：混凝土中各材料用量为：水泥： 355355，水，水 ：195195，砂：，砂：656656，碎石：，碎石：11661166。以质量比表示即为：。以质量比表示即为： 水泥：砂：石水泥：砂：石= =：1.85 1.85 ：3.283.28，0.550.55 2 2确定施工配合比确定施工配合比由现场砂子含水率为由现场砂子含水率为3 3，石子含水率为，石子含水率为1 1，则施工配合比为：，则施工配合比为：水泥水泥 mc施施 = mc0=355砂子砂子 s施施 = s0（1+3%1+3%）=656=6

44、56（1+3%1+3%）=676=676石子石子 g施施 = g0（1+1%1+1%）=1166=1166（1+1%1+1%）=1178=1178水水 w施施= mw0s03%g01% % =195 =1956566563%3%117811781%=1641%=164思考题思考题 工程条件工程条件：某工程的预制钢筋混凝土梁，：某工程的预制钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为混凝土设计强度等级为C25.施工要求坍落施工要求坍落度为度为30-50mm（机械搅拌，机械振捣）。（机械搅拌，机械振捣）。该施工单位无历史统计资料。材料：复合该施工单位无历史统计资料。材料：复合水泥水泥32.5，实测强度，实测

45、强度35MPa,密度密度3.1，细砂：，细砂：表观密度表观密度2.6，碎石，表观密度，碎石，表观密度2.7，最大粒，最大粒径径40，自来水。，自来水。 设计要求设计要求：计算该混凝土的初步配合比。：计算该混凝土的初步配合比。5.7 5.7 混凝土的质量控制与评定混凝土的质量控制与评定 1.由于混凝土抗压强度的变化能较好的反映混凝土质量的变化，由于混凝土抗压强度的变化能较好的反映混凝土质量的变化，因此通常以因此通常以 抗压强度作为评定混凝土质量的主要技术指标。抗压强度作为评定混凝土质量的主要技术指标。 2.混凝土质量是随机波动的，因此混凝土抗压强度也是随机波动混凝土质量是随机波动的，因此混凝土抗压强度也是随机波动的的,其波动规律符合正态分布。其波动规律符合正态分布。 一、混凝土强度的波动规律一、混凝土强度的波动规律正态分布正态分布 概率概率 1 1、曲线呈钟形曲线呈钟形, ,两边对称两边对称, ,对称轴在强度对称轴在强度 平均值处；平均值处； 拐点拐点 拐点拐点 2 2、曲线与水平之间的面积为曲线与水平之间的面积为概率总和，即概率总和，即100%； 3 3、在对称轴两侧的曲线上各有一个、在对称轴两侧的曲线上各有一个 拐点拐点, ,拐点之间的曲线向下弯曲拐点之间的曲线向下弯曲, , 拐点之外的曲线向上弯曲；拐点之外的曲线向上弯曲； 强度强度 4.4.