水泥混凝土混凝土组成设计

1、 水泥混凝土配比设计一、配合比及其表示方法混凝土的配合比混凝土的配合比是指混凝土各组成材料用量之比。主要有“质量比”和“体积比”两种表示方法。工程中常用“质量比”表示。质量配合比的表示方法质量配合比的表示方法（1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。例如水泥mc295kg，砂ms648kg，石子mg1330kg，水mw165kg。（2）以各组成材料用量之比表示。例如上例也可表示为：mc：ms：mg1：2.20：4.51，mw/mc0.56。二、配合比设计的基本原则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 即立方体抗压强度标准值（fcu,k ） ，是立方体抗压强度总体分布中的一

2、个值，强度低于该值的百分率不超过5%。因此设计中必须采用混凝土配制强度 式中: fcu,0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。645. 10kcucuff，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 混凝土拌合物便于施工操作，能够达到结构均匀、成型密实的性能。和易性主要包括流动性、粘聚性和保水性：二、配合比设计的基本原则 和易性粘聚性保水性流动性易达结构均匀易成型密实好好在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并且均匀密实地填满模板的性能。各组成材料之间具有一定的内聚力，在运输和浇注过程中不致产

3、生离析和分层现象的性质。具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致发生泌水现象的性质。保证混凝土硬化后的质量二、配合比设计的基本原则和易性选择依据：1.建筑物的截面大小和钢筋布距；2.施工时所采用的浇注、运输、振实方法。二、配合比设计的基本原则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 是指混泥土能经得起长久使用，能够耐磨损、耐火、抗冻、抗渗、抗化学腐蚀等。为此规范中有最大水灰比和最小水泥用量规定。二、配合比设计的基本原则符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本成本应注意几点：1.选择集料时，应考虑就地取材；2.尽量选用大粒

4、径；3.集料级配良好；4.选择合适的砂率5.尽量参用合适外加剂6.尽量选用最小单位用水量7.条件允许尽量参用外参料（粉煤灰）三、配合比设计的基本参数 水灰比（ mw/mc ）、单位用水量（mw）和砂率（s）是混凝土配合比设计的三个基本参数。水泥水砂石子水泥浆骨料混凝土单位用水量mw砂率w水灰比 mw/mc与强度、耐久性有关与流动性有关与粘聚性、保水性有关 交通部门没有专门颁布设计规程，公路桥涵施工技术规范中指定采用JGJ 55作为设计依据。里面的许多指标、规定是针对建筑行业的。因此，规程中计算公式、设计方法和步骤可以照章使用，但对一些技术指标及特殊混凝土的要求，应按照公路规程要求执行。四、配合

5、比设计依据混凝土强度等级混凝土强度等级 设计首要条件，配比计算重要依据。工程部位和施工方法工程部位和施工方法 确定和易性必须考虑的主要方面。原材料选择及试验资料原材料选择及试验资料 保证原材料必须合格，否则配比设计将毫无意义。五、配合比设计条件六、配合比设计的步骤与方法（一）确定混凝土初步配比（二）试配、工作性检验、调整，确定基准配合比（三）强度复核，密度校正，确定设计配合比（试验室配比）（四）计算施工配合比（一）确定初步配合比1.计算施工配制强度计算施工配制强度 fcu,0式中: fcu,0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

6、度标准差，MPa。645. 10kcucuff， 当混凝土强度等级为C20和C25级，如本单位历史平均强度标准差计算值2.5MPa时，取2.5MPa；当混凝土强度等级等于或大于C30级，其强度标准差计算值3.0MPa时，取3.0MPa； 当无统计资料计算混凝土强度标准差时，其值按 下表选用强度等级C20C20C35C35标准差，MPa4.05.06.0混凝土强度标准差 （一）确定初步配合比2.确定水灰比确定水灰比mw/mc（1）按混凝土强度要求计算水灰比式中： a、b回归系数；应根据工程所用的水泥、集料，通过试验由建立的水灰比与混凝土强度关系式确定；当不具备上述试验统计资料时，可取碎石混凝土

7、a0.46，b0.07；卵石混凝土a0.48，b0.33。 fce水泥28d抗压强度实测值，MPa。ceba0cuceacwfffmm，（一）确定初步配合比（2）复核耐久性 为了使混凝土耐久性符合要求，按强度要求计算的水灰比值不得超过规定的最大水灰比值，否则混凝土耐久性不合格，此时取规定的最大水灰比值作为混凝土的水灰比值。（一）确定初步配合比3.确定单位用水量mw（1）水灰比在0.400.80范围内时，根据粗集料的品种、粒径及施工要求的坍落度，按下表选取。拌合物稠度卵石最大粒径，mm碎石最大粒径，mm项目指标102031.540162031.540坍落度，mm10301901701601502

8、00185175165355020018017016021019518517555702101901801702202051951857590215195185175230215205195塑性混凝土的单位用水量，kg （一）确定初步配合比（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。拌合物稠度卵石最大粒径，mm碎石最大粒径，mm项目指标102040162040维勃稠度，s16201751601451801701551115180165150185175160510185170155190180165干硬性混凝土的单位用水量，kg （一）确定初步配合比（

9、3）掺外加剂时混凝土的单位用水量可按下式计算： mwamw0（1）式中： mwa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。（一）确定初步配合比4.计算水泥用量mc（1）计算（2）复核耐久性 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，则耐久性合格；否则耐久性不合格，此时应取规定的最小水泥用量。cww0c0/mmmm （一）确定初步配合比5.确定砂率s （1）坍落度为1060mm的混凝土砂率，可根据粗骨料品种、粒径及水灰比按下表选取。（2）坍落度大于60mm的混凝土砂率，可经试验确定；

10、也可在下表基础上，坍落度每增大20mm，砂率增大1确定。（3）坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验确定。水灰比mw/mc卵石最大粒径，mm碎石最大粒径，mm1020401620400.402632253124303035293427320.503035293428333338323730350.603338323731363641354033380.70364135403439394438433641混凝土砂率， （一）确定初步配合比6.计算砂、石子用量ms0、mg0 （1）体积法 又称绝对体积法。 1m3混凝土中的组成材料水泥、砂、石子、水经过拌合均匀、成型密实后，混凝土的体积为1m3

11、，即： Vc + Vs + Vg + Vw + Va 1101. 0ww0gg0ss0cc0mmmm100g0s0s0s mmm（一）确定初步配合比 解方程组，可得ms0、mg0 。式中： c、s、g、w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，kg/m3。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1。（2）质量法 质量法又称为假定体积密度法。假定混凝土拌合物的质量为mcp ，kg。（一）确定初步配合比 解方程组可得ms0、mg0。式中： mc0、ms0、mg0、mw0分别为1m3混凝土中水泥、砂、石子、水的用量，kg； mc

12、p1m3混凝土拌合物的假定质量，kg。可取23502450kg/m3。 s混凝土砂率。7.计算初步配合比（1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。（2）以组成材料用量之比表示：mc0：ms0：mg01：x：y， mw/mc ？。 cpw0g0s0c0mmmmm100g0s0s0s mmm（一）确定初步配合比（二）试配、工作性检验、调整，确定基准配合比1.试配、工作性检验 按初步配合比称取一定质量的组成材料，拌制15L或25L混凝土，分别测定其和易性。测拌合物坍落度，并检查其粘聚性和保水性能：2.调整工作性确定基准配比 如实测坍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

13、； 如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂率；每次调整后再试拌，直到符合要求为止。1.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，另外两个配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少0.05，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体积密度。各种配比制作两组强度试块，标准养护28d进行强度测定。（三）强度复核、密度校正，确定设计配合比2.设计配合比的确定（1）根据试验得出的混凝土强度与其相应的灰水比（mc/mw）关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu,0）相对应的灰水比，确定1m3混凝土中的组成材料用量：单位用水量（mw）应在基准配合比用水量的基础上

14、，根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整确定；水泥用量（mc）应以用水量乘以选定出来的灰水比计算确定；粗集料和细集料用量（ms、mg）应在基准配合比的用量基础上，按选定的灰水比进行调整后确定。（三）强度复核、密度校正，确定设计配合比（2）经强度检验确定配合比后，按下列步骤进行校正：按上述方法确定的各组成材料用量按下式计算混凝土的体积密度计算值c,c： c,cmc+ ms+mg+mw应按下式计算混凝土配合比校正系数： 式中： c,t混凝土体积密度实测值，kg/m3； c,c混凝土体积密度计算值，kg/m3。当体积密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2时，按（1）条确定的配合比即

15、为设计配合比；当二者之差超过2时，应将配合比中各组成材料用量均乘以校正系数，得到设计配合比。cctc，（三）强度复核、密度校正，确定设计配合比（四）计算施工配合比 假定现场砂、石子的含水率分别为a和b%，则施工配合比中1m3混凝土的各组成材料用量分别为： mc ms（1+a） mg（1+b） mwmsamgb 施工配合比可表示为：?/1 wgsccmmyxmmm，：cmsmgmwm 配合比计算例题例题 某工程现浇室内钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为C30。施工采用机械拌合和振捣，选择的混凝土拌合物坍落度为3050mm。施工单位无混凝土强度统计资料。所用原材料如下：水泥：普通水泥，强度等级42

16、.5MPa，实测28d抗压强度48.0MPa，密度c3.1g/cm3;砂：中砂，级配2区合格。表观密度s2.65g/cm3;石子：卵石，540mm。表观密度g2.60g/cm3;水：自来水，密度w1.00g/cm3。试用体积法和质量法计算该混凝土的初步配合比。解:1.计算混凝土的施工配制强度fcu,0：根据题意可得：fcu,k30.0MPa，查表3.24取5.0MPa，则 fcu,0 fcu,k + 1.645 30.0+1.6455.038.2MPa2.确定混凝土水灰比mw/mc （1）按强度要求计算根据题意可得：fce48.0MPa，a0.48，b0.33，则：（2）复核耐久性：经复核，耐

17、久性合格。ceba0cuceacwfffmm，50. 00 .4833. 048. 02 .380 .4848. 0配合比计算例题3.确定用水量mw0 根据题意，骨料为中砂，卵石，最大粒径为40mm，查表取mw0160kg。4.计算水泥用量mc0（1）计算： （2）复核耐久性 经复核，耐久性合格。5.确定砂率s 根据题意，采用中砂、卵石（最大粒径40mm）、水灰比0.50，查表s2833，取s30。6.计算砂、石子用量ms0、mg0kg32050. 0160/cww0c0mmmm配合比计算例题（1）体积法将数据代入体积法的计算公式，取1，可得： 解方程组，可得ms0570kg、mg01330kg。（2）质量法 假定混凝土拌合物