普通砼设计﹑试配﹑与确定讲义

1、普通砼配合比设计试配与确定一、普通砼配合比设计1、计算试配强度fcu,ofcu,ofcu,k +1.645其中：fcu,k为砼立方体抗压强度标准值。 为砼强度标准差。代表砼强度的稳定性，由生产控制 水平决定。砼强度的分布状态服从正态分布（如图1所 示）。位于正态分布曲线的反弯点上。 µ+1.645代表砼强度保证率为95%。 以下均以C30砼为例进行计算。 fcu,o=30+1.645×5=38.225（Mpa） 注：的取值在无统计资料可参考时，可按下表选取。砼强度等级<C25C25C<C35C35456 图1 ：强度正态分布曲线 注：¬f(x)强度频率

2、。正态分布曲线与x轴所包围的面积2 / 16 即为保证率。-¥+¥f(x)d x =1 (即强度保证率为100%)。 ­µ+, µ+1.645, µ+2代表的保证率分别为 84.1%， 95%，97.7%。 ®值越大，强度离散性越大，平均强度出现的频率 越小，曲线越平缓。反之，值越小，强度的离散性 越小，平均强度出现的频率越大，曲线越陡峭。 2、计算水灰比W/C水灰比计算是以鲍罗米公式为依据进行的。包罗米公式的核心是：在一定区域内，砼强度与灰水比成正比例关系。进行配合比设计时，将鲍罗米公式表示为：fcu,o=Afce(C/W

3、-B) 该公式展开后为：fcu,o=AfceC/W-ABfce相当于直线方程：Y=aX+b （其中：a=Afce，b=-Abfce） 图2：砼强度灰水比关系曲线由该公式导出： C/W=（fcu,o+ABfce）/Afce配合比设计时习惯使用水灰比，因此将上式变为：W/C=Afce/(fcu,o+ABfce)其中：A、B为回归系数，与粗集料品种有关。 粗集料为碎石时：A=0.48 B=0.52 粗集料为卵石时：A=0.50 B=0.61 fce为水泥实际强度。fce=gc.fce,k fcu,k为水泥强度标准值。 gc为水泥强度标准值的富余系数，该值应按实际 统计资料确定。无统计资料时可取1.1

4、3。对于C30碎卵石砼(用P.O.525水泥配制)：W/C=0.50´1.13´52.5/（38.225+0.50´0.61´1.13´52.5）=0.533、选择用水量mw0根据JGJ/T55设计规程选取。取mw0=190kg/m34、确定水泥用量mc0mc0=mw0/（W/C）=190/0.53=358 (kg/m3)。5、选择砂率bs根据JGJ/T55设计规程选取。取bs=35%。X最佳砂率及其确定方法：砼的和易性达到最佳时的砂率即为最佳砂率。最佳砂率是通过试验确定的。试验时是以2%的砂率为间隔进行试拌，根据试拌结果作出坍落度砂率曲线，曲

5、线顶点所对应的砂率值即为最佳砂率（如图3）。 图3：坍落度砂率曲线6、确定砂石用量ms0 、mg0设计配合比时如果采用假定容重法，则：mw0+mc0+ms0+mg0=mcp其中：mcp为假定容重，一般可取2350 kg/m32450kg/m3。对于C30不加粉煤灰的砼，取mcp=2420 kg/m3ms0+mg0= mcp-（mw0+mc0）=2420-（190+358）=1872( kg/m3)ms0=1872´35%=655（ kg/m3）mg0=1872-655=1217（ kg/m3）通过以上设计，基准配合比确定为(kg/m3)：WCSG1903586551217 7、试拌

6、用基准配合比进行试拌，通过试拌检查砼的和易性。不能满 足设计要求时进行调整。 8、试配 试配应以不少于三个水灰比进行，水灰比间隔宜为0.05。 水灰比砂率（%）W (kg/m3)C(kg/m3) S(kg/m3)G kg/m3)28d强度(Mpa)0.6337190302706120227.50.5836190328681121131.70.5335190358655121739.60.4834185385632122842.10.4333185430602122350.29、确定配合比 ­试配的目的：在特定的原材料及特定的试验环境和试验条件 下，通过合理的配合比设计，经试验找出灰水

7、比与强度的关系， 然后根据这一关系确定砼配合比。 对上述试配结果进行一元线性回归，得出以下关系： R28=B（C/W）+A=30.15（C/W）-19.71（回归曲线如图4） 相当于直线方程Y=aX+b（其中：a=30.15，b=-19.71） 其中：A、B为回归系数。 A=-19.71 B=30.15 B>0 表示正相关， B<0 表示负相关。 r=0.988 r为相关系数。其值小于0.85时表示相关性 较差，回归方程不宜采用。 将回归方程变为：W/C=30.15/（R28+19.71） 确定配合比时，试配强度fcu,o即为R28（预测强度）。 W/C=30.15/（R28+19

8、.71） 图4：回归方程曲线 通过这一关系我们可以确定曲线内各强度等级所需的水灰比：强度等级C20C25C30C35C40试配强度（Mpa）26.5833.22538.22544.8749.87水灰比0.650.570.520.470.43 由于C20砼的水灰比在曲线外，因此不宜采用。 这样我们可以确定以下配合比：强度等级水灰比砂率（%）W (kg/m3)C (kg/m3)S (kg/m3)G (kg/m3)C250.57361903336791208C300.52351903656531212C350.47341853946291222C400.43331854306021223 X采用一元

9、线性回归确定配合比的优点： ¬通过一元线性回归可以找出灰水比与强度的准确线性关 系，而作图法所找出的线性关系误差较大。 ­通过一元性回归可消除部分试验误差。 ®可确定多个配合比。二、掺加外加剂、掺合料及流动性砼配合比设计上述砼配合比设计是在没有外加剂、没有掺和料，坍落度90mm的情况下进行的。对于掺有外加剂、掺合料的流动性砼的设计与上述设计有所不同。­砼的分类（按稠度）： ¬干硬性砼。以维勃稠度表示其干硬程度。 ­塑性砼。坍落度在10 mm 90mm之间。 ®流动性砼。坍落度100mm。 常用商品砼设计时一般都应考虑以下特点

10、： ¬一般情况下都掺加外加剂，以改善砼的某些性能。如：缓 凝、防冻、早强等。 ­通常都使用掺合料，如：粉煤灰、矿渣、硅灰等。 ®多数为大流动性砼，一般砼的出盘坍落度在200mm以上。 具体设计过程如下（同样以C30砼为例）：1、计算试配强度 fcu,o=38.225Mpa 2、计算水灰比 W/C=0.53 3、确定用水量mwa ¬选择用水量。以砼坍落度90mm为基础，从JGJ/T55中选 取。对于C30砼，选择用水量为190kg/m3。 ­根据设计坍落度的大小计算用水量mw0。按坍落度每增加 20mm，用水量增加5kg计算(假定设计坍落度为22

11、0mm)。 mw0=190+（220-90）/20´5=222.5（kg/m3）。 ®计算加入外加剂后的用水量mwa 假设外加剂的掺量为1.5%时的减水率为21.5%。 mwa=mw0´(1-b)=222.5´(1-21.5%)=175（kg/m3）。 注：b为外加剂的减水率。 ­关于外加剂的减水率 Ê外加剂的标准减水率是按照有关标准的要求，用标准 水泥和统一的配合比下经试验测得的。标准减水率主要 用于衡量外加剂的减水效果。 Ë由于外加剂与水泥存在相适应的问题，因此外加剂对非标 准水泥所测得的减水率与标准减水率是不一样的。

12、Ì试配时所用的减水率是在外加剂掺量一定的情况下，以当 时试配所用的原材料为准测得的。这个减水率才对试配有 指导作用。 Í萘系减水剂的减水率随掺量的增加而增加，因此砼的出 盘坍落度相同时，用水量随外加剂的增加而减少。因此， 试配时要使砼达到相同坍落度可采取两种不同的方法： 一种是固定用水量，通过调整外加剂的掺量来达到设计的 坍落度；另一种是固定外加剂的掺量，通过调整用水量来 达到设计的坍落度。比较这两种方法，我们会发现：第一 种方法可以保证砼的计算水灰比不变，原设计配合比中的 原材料仅外加剂的用量有变化，登记试配记录时比较简 单。但采用这种方法时，必须保证外加的掺量在允许的最

13、 大掺量之内。第二种方法水灰比在不断变化，在登记试配 记录时必须对设计配合比进行重新计算，比较烦琐。因此， 一般情况下，建议采用第一种方法。 4、确定水泥用量mca mca=mwa/(W/C)=175/0.53=330(kg/m3) 5、确定砂率bsa ¬选择砂率。以砼坍落度100mm为基础，从JGJ/T55中选 取。对于C30砼，选择砂率为35%。 ­根据设计坍落度的大小计算砂率bsa。按坍落度每增加 20mm，砂率增加1%计算 （假定设计坍落度为220mm）。 bsa=35%+(220-100)/20´1%=41%。 6、确定砂石用量msa 、mga 假定容重

14、仍为2420 kg/m3msa+mga=mcp-（mwa+mca）=2420-（175+330）=1915(kg/m3)msa=1915´41%=785(kg/m3)mga=1915-785=1130(kg/m3)如果考虑10%的砂含石，则：msa=785´(1+10%)=864(kg/m3) mga=1915-864=1051(kg/m3)通过以上设计，基准配合比确定为(kg/m3)：WCSGA17533078511304.95 注：外加剂A=330×1.5%=4.95(kg/m3)7、试拌、试配及确定配合比同前。8、掺加掺合料的配合比设计掺合料分为活性掺合料和

15、非活性掺合料，我们常用的掺合料多数为活性掺合料，比如：粉煤灰、矿渣、硅灰等。X活性掺合料的作用：Ê活性掺合料在砼中主要是通过火山灰效应，在砼内部进行二 次水化，形成凝胶体，构成砼强度的一部分。Ë由于大多数掺合料的细度较水泥大，因此在砼内部可以起到物理填充作用，增加砼的密实度，改善砼的和易性。Ì节约水泥，降低成本。Í改善砼的其他性能。比如：掺加粉煤灰、矿渣等可以降低水泥的水化热，利于大体积砼的浇筑；可以降低砼碱含量，抑制碱集料反应等。掺加掺合料的砼配合比设计，主要考虑胶凝材料的变化，其 设计过程与上述过程基本相同。 ¬等量取代水泥，如：矿渣、硅灰

16、、膨胀剂（属于外加剂，但 在配合比设计时按掺合料对待）。掺合料等量取代水泥时，胶凝 材料的总量不变。比如： 矿渣取代水泥35%，那么： 矿渣的用量为：330´35%=115(kg/m3) 水泥的用量为：330-115=215(kg/m3) 基准配合比变为(kg/m3)：WCSGSLA17521578511301154.95 ­超量取代水泥。主要用于粉煤灰的配合比设计。比如：粉煤 灰取代水泥15%，则： 水泥用量为：330-330´15%=280(kg/m3) 粉煤灰得用量为：330´15%´1.3=65(kg/m3) 其中：1.3为超量系数，即

17、用1.3kg的粉煤灰取代1kg的水 泥，其目的是为了保证粉煤灰取代后的配合比和原 配合比具有同样的强度。对于超量系数，GBJ146 中是这样规定的：粉煤灰等级超量系数1.1 1.41.3 1.71.52.0 粉煤灰取代水泥后，砼的容重将有所减小。这时我们可以根据 经验适当将容重减小10 kg/m320 kg/m3，也可以通过以下计算 求得： 假设水泥的比重为3100kg/m3 ，粉煤灰的比重为2200 kg/m3， 砂 石比重均为2650 kg/m3，则 175/1000+280/3100+65/2200+ms+g/2650=175/1000+330/3100 +1915/2650 ms+g=

18、(330/3100)+(1915/2650)-(280/3100)-(65/2200)´2650 =1879(kg/m3) 这是砼的容重变为：175+280+65+1879=2399(kg/m3)比原来减少 2420-2399=21(kg/m3) 由于加入粉煤灰后胶凝材料的总体积增加，砂率应适当的下调。 我们将砂率由41%减为40%。msa=1879´40%=752(kg/m3) msg=1879-752=1127(kg/m3) 这时基准配合比变为(kg/m3)：WCSGFAA1752807521127655.18 注：Ê假设粉煤灰的需水量比为100%。 Ë外加剂A=（280+65）×1.5%=5.18(kg/m3)­设计配合比时，不要过多的考虑超量系数，主要应考虑胶 凝材料的总量，砼的和易性，以及砼的容重等因素。因为 砼的强度可以通过调整水灰比来实现，不一定通过超量系 数来实现。三、试配时应注意的问题1、试配前应作好充分准备 ¬作试配计划： 比如：a. C+A1 C10 C30 b. C+FA+A1 C10 C30c. C+FA+UEA+A1 C10 C30d. C+A2 C35 C50e. C+FA+A2 C35 C50 f. C+FA+UEA+A2 C35 C50