第6章(混凝土质量评定和配合比设计)Part3

1、第第6 6章章 混凝土及砂浆混凝土及砂浆 Part 3周美茹主讲6.7 6.7 混凝土的质量控制与评定混凝土的质量控制与评定混凝土在生产与施工中，由于原材料性能混凝土在生产与施工中，由于原材料性能波动的影响，施工操作的误差，试验条件波动的影响，施工操作的误差，试验条件的影响，混凝土的质量波动是客观存在的，的影响，混凝土的质量波动是客观存在的，因此一定要进行质量管理，因此一定要进行质量管理， 由于混凝土的抗压强度与混凝土其他由于混凝土的抗压强度与混凝土其他性能有着紧密的相关性，能较好地反映混性能有着紧密的相关性，能较好地反映混凝土的全面质量，因此工程中常以混凝土凝土的全面质量，因此工程中常以混凝

2、土抗压强度作为重要的质量控制指标，并以抗压强度作为重要的质量控制指标，并以此作为评定混凝土生产质量水平的依据。此作为评定混凝土生产质量水平的依据。6.6.1 6.6.1 混凝土强度的波动规律混凝土强度的波动规律正正态分布态分布在一定施工条件下，对同一种混凝土在一定施工条件下，对同一种混凝土进行随机取样，制作组试件（进行随机取样，制作组试件（），测得其），测得其 龄期的抗压龄期的抗压强度，然后以混凝土强度为横坐标，强度，然后以混凝土强度为横坐标，以混凝土强度出现的概率为纵坐标，以混凝土强度出现的概率为纵坐标，绘制出混凝土强度概率分布曲线。实绘制出混凝土强度概率分布曲线。实践证明，混凝土的强度分布

3、曲线一般践证明，混凝土的强度分布曲线一般为正态分布曲线。为正态分布曲线。 6.6.26.6.2混凝土质量评定的数理统计方法混凝土质量评定的数理统计方法（）混凝土强度平均值（）混凝土强度平均值（ ）混凝土强度平均值可按下式计算：混凝土强度平均值可按下式计算：fniicufnf11， （）混凝土强度标准差（）混凝土强度标准差（）混凝土强度标准差又称均方差，其计算式为混凝土强度标准差又称均方差，其计算式为 标准差标准差是正态分布曲线上拐点至对称轴的是正态分布曲线上拐点至对称轴的垂直距离，可用以作为评定混凝土质量均匀垂直距离，可用以作为评定混凝土质量均匀性的一种指标。性的一种指标。1121212nf

4、nfnffniicuniicu，）（ （）变异系数（）变异系数（v v）变异系数又称离差系数，其计算式如下变异系数又称离差系数，其计算式如下fCv （）混凝土的强度保证率（）（）混凝土的强度保证率（） 混凝土的强度保证率混凝土的强度保证率P P（）是指混凝土强度（）是指混凝土强度总体中，大于等于设计强度等级的概率，在混总体中，大于等于设计强度等级的概率，在混凝土强度正态分布曲线图中以阴影面积表示，凝土强度正态分布曲线图中以阴影面积表示，见图见图 4-64-6所示。低于设计强度等级所示。低于设计强度等级（f fcucu，）的强度所出现的概率为不合格率。的强度所出现的概率为不合格率。 混凝土强度保

5、证率（）的计算方法为：混凝土强度保证率（）的计算方法为：首先根据混凝土设计等级（首先根据混凝土设计等级（f fcucu, ,）、混凝土）、混凝土强度平均值（强度平均值（ ）、标准差（）、标准差（）或变异系）或变异系数（数（v v），计算出概率度（），即），计算出概率度（），即则强度保证率（）就可由正态分布曲线则强度保证率（）就可由正态分布曲线方程积分求得，即方程积分求得，即fkcufft， ttdteP2221 n但实际上当已知值时，可从数理统计书但实际上当已知值时，可从数理统计书中的表内查到值。中的表内查到值。(P129 (P129 表表4-274-27）工程中（）值可根据统计周期内混凝工程

6、中（）值可根据统计周期内混凝土试件强度不低于要求强度等级的组数土试件强度不低于要求强度等级的组数N N0 0与试件总组数（与试件总组数（）之比求得，）之比求得，即即%1000NNP 6.6.3 6.6.3 混凝土配制强度混凝土配制强度 在施工中配制混凝土时，如果所配在施工中配制混凝土时，如果所配制混凝土的强度平均值（制混凝土的强度平均值（ ）等于设）等于设计强度计强度（f fcucu, ,），则由图），则由图4 46 6可知，这时混可知，这时混凝土强度保证率只有凝土强度保证率只有5050。因此，为。因此，为了保证工程混凝土具有设计所要求的了保证工程混凝土具有设计所要求的9595强度保证率，在进

7、行混凝土配合强度保证率，在进行混凝土配合比设计时，必须使混凝土的配制强度比设计时，必须使混凝土的配制强度大于设计强度（大于设计强度（f fcucu, ,）。）。f混凝土配制强度可按下式计算（混凝土配制强度可按下式计算（JGJ55-JGJ55-20002000）：）： 式中式中f fcucu,0,0混凝土配制强度（混凝土配制强度（MPaMPa）；）； f fcucu,k,k设计的混凝土强度标准值设计的混凝土强度标准值（MPaMPa）；）； 混凝土强度标准差混凝土强度标准差（MPaMPa）645. 10kcucuff， 当施工单位不具有近期的同一品种混凝当施工单位不具有近期的同一品种混凝土的强度资

8、料时，土的强度资料时，值可按下表值可按下表4 4取值。取值。表表 4-9 混凝土强度标准差混凝土强度标准差() 混凝土设计混凝土设计 强度等级强度等级 fcu,k 低于低于 C20 C20C35 高于高于 C35 (MPa)(MPa) 4.0 5.0 6.0 6.76.7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，是指单位体积的混凝土中各混凝土配合比，是指单位体积的混凝土中各组成材料的质量比例，确定这种数量比例关组成材料的质量比例，确定这种数量比例关系的工作，称为混凝土配合比设计。系的工作，称为混凝土配合比设计。 混凝土配合比设计必须达到以下四项基混凝土配合比设计必须达到以下四项基本

9、要求，即：本要求，即： （）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； （）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； （）满足工程所处环境对混凝土耐久（）满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；性的要求； （）符合经济原则，即节约水泥以降（）符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本低混凝土成本。6.7.1 6.7.1 混凝土配合比设计基本参数确定的混凝土配合比设计基本参数确定的原则原则水灰比、单位用水量和砂率是混凝土配合水灰比、单位用水量和砂率是混凝土配合比设计的三个基本参数。比设计的三个基本参数。 混凝土配合比混凝土配合比设计中确定三个参数的原则是：在

10、满足混设计中确定三个参数的原则是：在满足混凝土强度和耐久性的基础上，确定混凝土凝土强度和耐久性的基础上，确定混凝土的水灰比；在满足混凝土施工要求的和易的水灰比；在满足混凝土施工要求的和易性基础上，根据粗骨料的种类和规格确定性基础上，根据粗骨料的种类和规格确定单位用水量；砂率应以砂在骨料中的数量单位用水量；砂率应以砂在骨料中的数量填充石子空隙后略有富余的原则来确定。填充石子空隙后略有富余的原则来确定。混凝土配合比设计以计算混凝土配合比设计以计算1 1m m3 3混凝土中各材混凝土中各材料用量为基准，计算时骨料以干燥状态为料用量为基准，计算时骨料以干燥状态为准。准。6.7.2 6.7.2 普通混凝

11、土配合比设计基本原理普通混凝土配合比设计基本原理（1 1）绝对体积法）绝对体积法绝对体积法的基本原理是：假定刚浇捣完毕的混绝对体积法的基本原理是：假定刚浇捣完毕的混凝土拌合物的体积，等于其各组成材料的绝对体凝土拌合物的体积，等于其各组成材料的绝对体积及混凝土拌合物中所含少量空气体积之和。积及混凝土拌合物中所含少量空气体积之和。101. 0000wwssoggccmmmm 式式中中 c水水泥泥密密度度（kg/3） ，可可取取 29003100 kg/3。 g g粗粗骨骨料料的的表表观观密密度度（kg/3） ； s细细骨骨料料的的表表观观密密度度（kg/3） ； w水水的的密密度度（kg/3） ，

12、可可取取 1000 kg/3； 混混凝凝土土的的含含气气量量百百分分数数，在在不不使使用用引引气气型型外外加加剂剂时时， 可可取取为为。 （）质量法（假定表观密度法）。（）质量法（假定表观密度法）。如果原材料比较稳定，可先假设混凝土的如果原材料比较稳定，可先假设混凝土的表观密度为一定值，混凝土拌合物各组成表观密度为一定值，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。材料的单位用量之和即为其表观密度。c0g0s0w0 cp 式中 c0每立方米混凝土的水泥用量（kg） ； g0每立方米混凝土的粗骨料用量（kg） ； s0每立方米混凝土的细骨料用量（kg） ； w0每立方米混凝土的用水量（k

13、g） ； cp每立方米混凝土拌合物的假定重量（kg） ； 其值可取 24002450kg。 6.7.36.7.3混凝土配合比设计的步骤混凝土配合比设计的步骤4.3.14.3.1设计的基本资料设计的基本资料混凝土的强度等级、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、施工条件等。混凝土的部位、结构构造情况、施工条件等。 4.3.24.3.2初步配合比计算初步配合比计算（）确定试配强度（）确定试配强度（f fcucu, ,0 0）645. 10kcucuff， （）计算水灰

14、比（）计算水灰比 （W/CW/C）根据强度公式计算水灰比：根据强度公式计算水灰比：式式中中f fcucu,0,0混凝土试配强度混凝土试配强度, , a a； f fcece水泥水泥28d28d的实测强度的实测强度, ,a a； a a,b b回归系数，与骨料品种、水回归系数，与骨料品种、水泥品种有关，其数值可通过试验求得。泥品种有关，其数值可通过试验求得。普通混凝土配合比设计规程普通混凝土配合比设计规程（JGJ55JGJ5520002000）提供的提供的a a 、b b 经验值为：经验值为： 采用碎石：采用碎石：a a=0.46=0.46b b0.070.07 采用卵石：采用卵石：a a=0.

15、48=0.48b b =0.33 =0.33cebacuceafffCW0, （）选定单位用水量（）选定单位用水量（w0w0）；）； 塑性混凝土的用水量（/3） （JGJ55-2000） 拌合物稠度 卵石最大粒径 () 碎石最大粒径 () 项目 指标 10 20 31.5 40 16 20 31.5 40 1030 190 170 160 150 200 185 175 165 3050 200 180 170 160 210 195 185 175 5070 210 190 180 170 220 205 195 185 坍 落 度() 7090 215 195 185 175 230 21

16、5 205 195 |注：注：本表用水量系采用中砂时的平均取值，采用细砂时，每立方米混凝本表用水量系采用中砂时的平均取值，采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加土用水量可增加510，采用粗砂则可减少，采用粗砂则可减少510。| 掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。（）计算水泥用量（）计算水泥用量（c0c0）根据已确定的根据已确定的 W/CW/C和和w0w0，可求出，可求出m m3 3混凝混凝土中水泥用量土中水泥用量c0c0：为保证混凝土的耐久性，由上式得出的水为保证混凝土的耐久性，由上式得出的水泥用量还应大于表泥用量还应大于表4 48 (p1

17、268 (p126表表4 425)25)规规定的最小水泥量。如算得的水泥用量小于定的最小水泥量。如算得的水泥用量小于表表4 48 8规定值，应取规定的最小水泥用量规定值，应取规定的最小水泥用量值。值。CWmmwco/0 混凝土的最大水灰比和最小水泥用量（混凝土的最大水灰比和最小水泥用量（JGJ55JGJ5520002000） 最大水灰比最大水灰比 最小水泥用量（）最小水泥用量（） 环境条件环境条件 结构物类别结构物类别 素混凝素混凝土土 钢筋钢筋 混凝土混凝土 预应力预应力 混凝土混凝土 素混凝素混凝土土 钢筋钢筋 混凝土混凝土 预应力预应力 混凝土混凝土 1.1.干燥环境干燥环境 正常的居住

18、或办公正常的居住或办公 用房屋内部件用房屋内部件 不作规不作规定定 0.650.65 0.600.60 200200 260260 300300 无冻害无冻害 高湿度的室内部件高湿度的室内部件 室外部件室外部件 在非侵蚀性土和（或）水在非侵蚀性土和（或）水中的部件中的部件 0.700.70 0.600.60 0.600.60 225225 280280 300300 2.2. 潮湿潮湿环境环境 有冻害有冻害 经受冻害的室外部件经受冻害的室外部件 在非侵蚀性土和（或在非侵蚀性土和（或）水）水中且经受冻害的部件中且经受冻害的部件 高湿度且经受冻害中的室 高湿度且经受冻害中的室内部件内部件 0.55

19、0.55 0.550.55 0.550.55 250250 280280 300300 有冻害和除冰 有冻害和除冰剂的潮湿环境剂的潮湿环境 经受冻害和除冰剂作用的 经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部件室内和室外部件 0.500.50 0.500.50 0.500.50 300300 300300 300300 注：当用活性掺合料取代部分水泥时，表中的最大水灰比及最小水泥用量即为替代前的水灰比和水泥用量注：当用活性掺合料取代部分水泥时，表中的最大水灰比及最小水泥用量即为替代前的水灰比和水泥用量 （）选择合理的砂率值（）选择合理的砂率值（s s） 合理砂率可通过试验、计算或查表求得。合理砂率可通过

20、试验、计算或查表求得。 试验是通过变化砂率检测混合物坍落度，能获得最大试验是通过变化砂率检测混合物坍落度，能获得最大流动度的砂率为最佳砂率。流动度的砂率为最佳砂率。 也可根据骨料种类、规格也可根据骨料种类、规格及混凝土的水灰比，参考下表选用。及混凝土的水灰比，参考下表选用。 混凝土砂率选用表混凝土砂率选用表 （%） （） （JGJ55-2000） 卵石最大粒径卵石最大粒径 () 碎石最大粒径碎石最大粒径 () 水灰比水灰比 10 20 40 16 20 40 0.40 2632 2531 2430 3035 2934 2732 0.50 3035 2934 2833 3338 3237 303

21、5 0.60 3338 3237 3136 3641 3540 3338 0.70 3641 3540 3439 3944 3843 3641 （6 6）计算粗、细骨料用量）计算粗、细骨料用量 重量法（假定表现密度法）应按下式计算：重量法（假定表现密度法）应按下式计算： c0c0g0g0s0s0w0w0 cpcp%10000sgsosmmm 式中式中 c0每立方米混凝土的水泥用量（每立方米混凝土的水泥用量（kg） ；） ； g0每立方米混凝土的粗骨料用量（每立方米混凝土的粗骨料用量（kg） ；） ； s0每立方米混凝土的细骨料用量（每立方米混凝土的细骨料用量（kg） ；） ； w0每立方米混凝

22、土的用水量（每立方米混凝土的用水量（kg） ；） ； s砂率（） ；砂率（） ； cp每立方米混凝土拌合物的假定重量（每立方米混凝土拌合物的假定重量（kg） ；） ； 其值可取其值可取 24002450kg。 当采用体积法（绝对体积法）时，应按下当采用体积法（绝对体积法）时，应按下式计算：式计算：101. 0000wwssoggccmmmm 式式中中 c水水泥泥密密度度（kg/3） ，可可取取 29003100 kg/3。 g g粗粗骨骨料料的的表表观观密密度度（kg/3） ； s细细骨骨料料的的表表观观密密度度（kg/3） ； w水水的的密密度度（kg/3） ，可可取取 1000 kg/3；

23、 s砂砂率率（） ； 混混凝凝土土的的含含气气量量百百分分数数，在在不不使使用用引引气气型型外外加加剂剂时时，可可取取为为。 %10000gssosmmm 通过以上计算，得出每立方米混凝土各通过以上计算，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。种材料用量，即初步配合比计算完成。4.4 4.4 配合比的调整与确定配合比的调整与确定通过计算求得的各项材料用量（初步配通过计算求得的各项材料用量（初步配合比），必须进行试验加以检验并进行合比），必须进行试验加以检验并进行必要的调整。必要的调整。（）调整和易性，确定基准配合比（）调整和易性，确定基准配合比 按初步计算配合比称取材料进行试拌。

24、按初步计算配合比称取材料进行试拌。混凝土拌合物搅拌均匀后测坍落度，并检混凝土拌合物搅拌均匀后测坍落度，并检查其粘聚性和保水性能的好坏。如实测坍查其粘聚性和保水性能的好坏。如实测坍落度小于或大于设计要求，可保持水灰比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。当次调整后再试拌，直到符合要求为止。当试拌工作完成后，记录好各种材料调整后试拌工作完成后，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用量，并测定混凝土拌合物的

25、实际表观密度（度（c c，t t）。此满足和易性的配比为基准）。此满足和易性的配比为基准配合比。配合比。（）检验强度和耐久性，确定试验室配（）检验强度和耐久性，确定试验室配合比合比 基准配合比能否满足强度要求，需进行基准配合比能否满足强度要求，需进行强度检验。一般采用三个不同的配合比，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的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少减少0.050.05，其用水量应该与基准配合比相，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表观密同，但砂率值可做适

26、当调整并测定表观密度。各种配比制作两组强度试块，如有耐度。各种配比制作两组强度试块，如有耐久性要求，应同时制作有关耐久性测试指久性要求，应同时制作有关耐久性测试指标的试件，标准养护标的试件，标准养护28d28d天进行强度测定。天进行强度测定。（3 3）配合比的确定）配合比的确定 确定混凝土初步配合比确定混凝土初步配合比根据试验得出的各灰水比及其相对应的混凝土强度根据试验得出的各灰水比及其相对应的混凝土强度关系，用作图或计算法求出与混凝土配制强度关系，用作图或计算法求出与混凝土配制强度（f fcucu,0,0）相对应的灰水比值，并按下列原则确定每）相对应的灰水比值，并按下列原则确定每立方米混凝土

27、的材料用量：立方米混凝土的材料用量：用水量（）用水量（）取基准配合比中的用水量，并根取基准配合比中的用水量，并根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度，进行据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度，进行调整；调整；水泥用量（）水泥用量（）取用水量乘以选定出的灰水比取用水量乘以选定出的灰水比计算而得；计算而得；粗、细骨料用量（、）粗、细骨料用量（、）取基准配合比中的取基准配合比中的粗、细骨料用量，并按定出的灰水比进行调整。粗、细骨料用量，并按定出的灰水比进行调整。 至此，得出混凝土初步配合比。至此，得出混凝土初步配合比。 确定混凝土正式配合比确定混凝土正式配合比在确定出初步配合比后，还应进行混凝土

28、表观密在确定出初步配合比后，还应进行混凝土表观密度较正，其方法为：首先算出混凝土初步配合比度较正，其方法为：首先算出混凝土初步配合比的表观密度计算值（的表观密度计算值（c c，c c），即），即c c，c c= = 十十十十十十再用初步配合比进行试拌混凝土，测得其表观密再用初步配合比进行试拌混凝土，测得其表观密度实测值（度实测值（c c，t t），然后按下式得出校正系数），然后按下式得出校正系数，即即当混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过当混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的时，则上述得出的初步配合比即可确定为计算值的时，则上述得出的初步配合比即可确定为混凝土的正式

29、配合比设计值。若二者之差超过时，混凝土的正式配合比设计值。若二者之差超过时，则须将初步配合比中每项材料用量均乘以校正系数得值，则须将初步配合比中每项材料用量均乘以校正系数得值，即为最终定出的混凝土正式配合比设计值，通常也称实即为最终定出的混凝土正式配合比设计值，通常也称实验室配合比。验室配合比。6.7.56.7.5混凝土施工配合比换算混凝土施工配合比换算 混凝土实验室配合比计算用料是以干燥骨料混凝土实验室配合比计算用料是以干燥骨料为基准的，但实际工地使用的骨料常含有一为基准的，但实际工地使用的骨料常含有一定的水分，因此必须将实验室配合比进行换定的水分，因此必须将实验室配合比进行换算，换算成扣除

30、骨料中水分后、工地实际施算，换算成扣除骨料中水分后、工地实际施工用的配合比。其换算方法如下：工用的配合比。其换算方法如下： 设施工配合比设施工配合比1 1 m m3 3混凝土中水泥、水、砂、混凝土中水泥、水、砂、石的用量分别为石的用量分别为CC、；并；并设工地砂子含水率为设工地砂子含水率为a a，石子含水率为，石子含水率为b b。则施工配合比则施工配合比1 1 m m3 3混凝土中各材料用量为混凝土中各材料用量为C=CC=CS=SS=S (1+a%) (1+a%)G=GG=G (1+b%) (1+b%)W=WW=WS Sa%a%G Gb%b%例6-2某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强

31、度等级为 30，施工要求混凝土坍落度为，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差5MPa。所用原材料情况如下： 水泥：42.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为=3.10/cm，水泥强度等级标准值的富余系数为1.08； 砂：中砂，级配合格，砂子表观密度os=2.60/cm； 石：530mm碎石，级配合格，石子表观密度og=2.65/cm3；试求： 混凝土计算配合比； 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。又知现场砂子含水率为 ，石子含水率为1，试计算混凝土施工配合比。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（f fcucu,0,0）f fcucu,0,0= f= fcucu,k ,k + 1.645= 30 + 1.645+ 1.645= 30 + 1.6455 =38.2 MPa5 =38.2 MPa(2)(2)确定水灰比（确定水灰比（W/CW/C）f fcece = = c c f fcece,k,k = 1.08 = 1.08 42.5=45.9MPa 42.5=45.9MPa53. 09 .4507. 046. 02 .389 .4546. 0/0cebacuceafffCW， 由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，由由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，由表表4-8, 干燥环境容许最大水灰比为干燥环境容许最大水灰比