第三章砼的配合比设计外加剂等

1、 （一）概述 混凝土各组成材料用量之比即为混凝土的配合比，即通过计算和试配调整确定水泥、水、细、粗集料的用量。 1、混凝土配合比表示方法 （1）单位用量表示法：以1m3混凝土中各种材料的用量表示。水泥：水：细集料：石=X：Y：Z：A （2）相对用量表示法 以水泥质量为1，并按水泥：细集料：粗集料；水灰比的顺序表示，如1 2.143.82；W/C=0.45 。 2、混凝土配合比设计的基本要求 1）满足结构设计强度的要求 试配强度设计强度 2)满足施工工作性的要求 3)满足环境耐久性的要求 设计配合比时，应考虑最大水灰比、最小水泥用量 4）满足经济性的要求 在满足前三项的前提下，尽量节约水泥，合理

2、使 用材料，以降低成本。 3、水泥混凝土配合比设计的三个参数： 水灰比W/C 砂率 单位用水量（水泥浆与集料的关系）1 1、混凝土设计强度等级和强度标准差、混凝土设计强度等级和强度标准差2 2、工程特征（工程所处的环境、结构断面、钢筋最小、工程特征（工程所处的环境、结构断面、钢筋最小净距等）净距等）3 3、耐久性要求（如抗冻性、抗侵蚀、耐磨、碱、耐久性要求（如抗冻性、抗侵蚀、耐磨、碱集料集料反应等）反应等）4 4、水泥强度等级和品种、水泥强度等级和品种5 5、材料的基本情况：砂的种类、表观密度、细度模数、材料的基本情况：砂的种类、表观密度、细度模数、含水率；石的种类种类、表观密度、含水率；石子

3、最含水率；石的种类种类、表观密度、含水率；石子最大粒径、密度；是否掺加外加剂及其种类等大粒径、密度；是否掺加外加剂及其种类等6 6、施工方法、施工方法 4、混凝土配合比设计的步骤 （1）计算初步配合比 （2）提出基准配合比 （3）确定试验室配合比 （4）换算工地配合比 gosowocommmm：gasawacammmm：gbsbwbcbmmmm：gswcmmmm：cgcscwmmmmmm/1： 四步：四步： 初步配合比的计算初步配合比的计算 试拌调整提出基准配合比试拌调整提出基准配合比 检验强度，确定试验室配合比检验强度，确定试验室配合比 施工配合比施工配合比 （二）普通混凝土配合比设计方法（

4、以抗压强度为指标） 1、初步配合比计算 1）确定配置强度 fcu,o 式中： 可根据近期同类混凝土强度资料求得，当无强度历史资料时，强度标准查可根据强度等级按表3-9查得645. 1,0 ,kcucuff112,2nnfnificucu强度等级强度等级（MPaMPa）低于低于C20C20C20-C35C20-C35高于高于C35C35 标准差标准差（MPaMPa）4.04.05.05.06.06.0标准差标准差 值值表表3 39 9 2）计算水灰比 (1)按要求强度计算按要求强度计算W/C 式中：式中： (2)复核耐久性复核耐久性 复核水灰比不得大于表复核水灰比不得大于表310中的规定。中的规

5、定。 3）确定单位用水量确定单位用水量 (1)干硬性、塑性混凝土用水量的确定干硬性、塑性混凝土用水量的确定 a、当水灰比在当水灰比在0.400.80范围时范围时，根据粗集料的品种、粒，根据粗集料的品种、粒径及施工要求的混凝土拌合物稠度，按表径及施工要求的混凝土拌合物稠度，按表3-11、3-12确定确定 b、水灰比小于水灰比小于0.40 的混凝土的混凝土以及用特殊成型工艺的混凝土以及用特殊成型工艺的混凝土用水量通过试验确定用水量通过试验确定cebacuceafffCW0 .kcecceff,表表3 31010混凝土耐久性最大水灰比和最小水泥用量要求：混凝土耐久性最大水灰比和最小水泥用量要求：环境

6、条件环境条件 结构物类别结构物类别 最大水灰比最大水灰比 最小水泥用量最小水泥用量 /kg/kg素混素混凝土凝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素混凝土凝土钢筋钢筋混凝土混凝土预应力预应力混凝土混凝土干燥环境干燥环境正常的居住和办公用正常的居住和办公用房室内部件房室内部件不作不作规定规定0.650.650.600.60200200260260300300潮潮湿湿环环境境 无无冻冻害害1.1.高湿度的室内部件高湿度的室内部件2.2.室外部件室外部件3.3.在非侵蚀性土和在非侵蚀性土和/ /或或水中的部件水中的部件0.700.700.600.600.600.602252252802

7、80300300有有冻冻害害1.1.经受冻害的室外部件经受冻害的室外部件2.2.在非侵蚀性土和在非侵蚀性土和/ /或或水中且经受冻害部件水中且经受冻害部件3 3高湿度且经受冻害的高湿度且经受冻害的室内部件室内部件0.550.550.550.550.550.55250250280280300300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经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部件的室内和室外部件 0.500.500.500.500.500.50300300300300300300流动性和大流动性的混凝土的用水量流动性和大流动性的混凝土的用水量 )1 (,abwoadwmm1

8、43/式cwmmwococom 5）选定砂率 (1)：坍落度为1060mm的砼砂率根据粗集料品种、最大粒径及水灰比查表313确定。 (2)：对坍落度大于60mm的混凝土，查表后按坍落度每增大20mm砂率增大1调整。 (3)：坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验确定。 6）计算粗、细集料单位用量（mgo、mso） 可用质量法(表观密度法)或体积法(绝对体积法)s(1(1）质量法（假定表观密度法）：假定混凝土）质量法（假定表观密度法）：假定混凝土拌合物的表观密度为一固定值，混凝土拌合物拌合物的表观密度为一固定值，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各组成材料的单位用量之和即为其

9、表观密度 mcp 每立方米混凝土的拌合物的假定湿表观密度每立方米混凝土的拌合物的假定湿表观密度sgososocpgosowocommmmmmmm100混凝土强度等级7.5C15C20C30C40假定湿表观密度(Kg/m3)23002350235024002450 混凝土假定湿表观密度参考表混凝土假定湿表观密度参考表 表表3-14 (2(2）体积法（绝对体积法）：假定混凝土拌合）体积法（绝对体积法）：假定混凝土拌合物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌合物中所含空气之和。合物中所含空气之和。 注意：质量单位为注意：质量单位为KgKg，密度单位为，密度单位

10、为Kg/mKg/m3 3 在不使用引起型外加剂时，在不使用引起型外加剂时， 取值为取值为1 1 sgososoggossowwococmmmmmmm100100001.0 1）试配试配 （1 1）材料的要求：粗、细集料均以干燥状态为基准）材料的要求：粗、细集料均以干燥状态为基准 （2 2）搅拌方法和拌合物数量）搅拌方法和拌合物数量 混凝土试配的最小搅拌量混凝土试配的最小搅拌量 表表3-153-15 当进行抗折强度试验，则应根据实际需要计算拌和用量当进行抗折强度试验，则应根据实际需要计算拌和用量 2 2、校核工作性，调整配合比、校核工作性，调整配合比 通过试验测定混凝土的坍落度，观察拌合物粘聚性

11、和保水通过试验测定混凝土的坍落度，观察拌合物粘聚性和保水性进行调整性进行调整集料最大粒径（集料最大粒径（mm ）拌合物数量（拌合物数量（L）31.531.5及以下及以下154025gasawacammmm： 3、检验强度，确定试验室配合比试验室配合比 1）制作试件，检验强度）制作试件，检验强度 三组试件：一组为基准配合比，一组试件水灰比为 ，第三组试件的水灰比为 。制 作试件时，应检验拌和物的工作性及表观密度，以此表征该配合比砼的性能。每组配合比至少一组试件。 2）确定试验室配合比）确定试验室配合比 根据强度与对应灰水比，用作图法或计算法可得“试验室配合比”。 (1)根据强度检验结果修正配合比

12、 确定用水量(mw)。根据制作强度试件时测得的坍落度和维勃稠度进行调整确定05. 0cw05. 0cw确定水泥用量(mc) 。根据确定的水灰比计算确定粗细 集料用量(ms和mg)：在基准配合比基础上按 选定水灰比进行调 整f fcucu，2828C/WC/Wf fcucu，O O（C/WC/W）fcu,ofcu,o (2)根据实测拌和物湿表观密度校正配合比 根据校正后的配合比计算砼“计算湿表观密度” 根据实测表观密度值计算“校正系数”： 当c,t与c,c之差的绝对值不超过c,c的2时，试验室配合比即确定。如果二者之差超过2，应作如下处理 即 作为最终试验室配合比gbsbwbcbccmmmm：,

13、cctc,wbwbgbgbsbsbcbcbmmmmmmmmwbgbsbcbmmmm: 4、施工配合比换算 试验室最后确定的配合比是按干燥状态设计的，但材料露天堆放有一定的含水率。应考虑之。 设施工现场砂、石含水率分别为a%、b%，则施工配合比中各材料单位用量为：cbcmm%1ammsbs%1bmmgbg%bmammmgbsbwbwcwcgcsmmCWmmmmYX；施工配合比为:1:1 混凝土配合比设计例题（一）混凝土配合比设计例题（一） 以抗压强度为指标的设计方法以抗压强度为指标的设计方法 题目 试设计钢筋混凝T型桥梁用混凝土配合比 原始资料 （1）已知混凝土设计强度等级为C30，无强度历史统

14、计资料，要求混凝土拌和物坍落度为30-50mm，桥梁所在地区属潮湿环境有冻害地区 （2）材料组成：可供硅酸盐水泥，等级为42.5 ，富裕系数 ，砂为中砂，表观密度 含水量w=5%，碎石最大粒径为dmax=31.5mm，表观密度 ，含水量w=1% 设计要求 （1）按资料计算初步配合比 （2）按初步配合比在试验室进行材料调整得出试验室配合比3/10. 3mgc1 . 1c3/65. 2mgs3/70. 2mgg 设计步骤设计步骤 1、计算初步配合比 1）确定混凝土配制强度（fcu,o） 2）计算水灰比w/c 计算水泥实际强度 Mpaffkcuocu2 .385645. 130645. 1,Mpaf

15、fkcecce75.465 .421 . 1, 计算水灰比 按耐久性复核水灰比 查表P77 表3-10 允许最大水灰比0.55 故取w/c=0.54 3)确定单位用水量（mwo） 查表3-12 P78 根据坍落度和最大粒径得mwo=18554. 075.4607. 046. 02 .3875.4646. 0,cebaocuceafffcw 4）计算单位水泥用量（mco） （1）按强度计算 （2）复核耐久性 查表3-10 最小水泥用量=280kg/m3，则mco=343kg/m3 5）选定砂率( ) 根据碎石最大粒径水灰比查表3-13 P79取 6）计算砂石用量3/34354. 0185/mkg

16、cwmmwocos%33S (1)采用质量法设则 即 解方程得 3/2400mkgmcp拌合物假定表观cpwocogosommmmmsgososommm1853432400gosomm33. 0gososommm3/616cmkgmso3/1256cmkgmgo1256:616:185:343:gosowocommmm (2)采用体积法 解方程得 mso=613 ，mgo=1251 体积法配合比为1：1.79：3.65；w/c=0.54 2、调整工作性，提出基准配合比 1）计算试拌材料用量6941011851 . 334310070. 265. 2gosomm33. 0gososommm3/c

17、mkg3/cmkg 拌合混合料各材料用量(试拌15L混凝土混合料，体积法体积法) ) 水泥： 3430.015=5.15kg 水： 1850.015=2.78kg 砂： 6130.015=9.20kg 碎石： 12510.015=18.77kg 2）调整工作性 将上述各材料拌和后，测定工作性，按以下几种情况调整： 测得坍落度值符合设计要求，其它各项性能良好，则该盘混凝土用来浇制检验强度或其它指标的试块 坍落度值符合要求，其它性能不要求，则应加大砂率，重新称料，搅拌检测 坍落度低于设计要求，可把所有拌和物收集，保持水灰比不变，增加水泥浆用量，重新搅拌后再检验其坍落度，若一次添料后即能满足要求，则

18、此调整后的配合比即为基准配合比，如果一次添料不能满足要求，则该盘混凝土作废，重新称料调整，直至符合要求为止 如坍落度大于设计要求，则该盘混凝土作废，保持水灰比不变，减少水泥浆用量，称料拌合进行测定。 按计算拌制砼坍落度为10mm，不满足要求，保持水灰比不变，增加5砂浆，测得坍落度40mm，粘聚性和保水性良好，满足要求，则拌合物实际用量为： 水泥： 5.15(1+5%) =5.41kg 水： 2.78(1+5%) =2.92kg 砂： =9.20kg 碎石： =18.77kg 3）提出基准配合比77.18:20. 9:92. 2:41. 5:gasawacammmm 3、检验强度，测定试验室配合

19、比 1）检验强度 三组试件，水灰比分别为 A：w/c0.49 水泥用量：2.92/0.49=5.96kg B： w/c 0.54 水泥用量：2.92/0.65=5.41kg C： w/c0.59 水泥用量：2.92/0.59=4.95kg 作图找出标准水灰比 经作图(下页)，混凝土的标准水灰比为0.55。 2）确定试验室配合比，按强度试验结果修正配合比： 用水量3/19405. 01185mkgmwb3/35355.0194mkgmcbf fcucu，2828C/WC/Wf fcucu，O O（C/WC/W）fcu,ofcu,o 解得 6821011941 . 3353100070. 215.

20、 2gbsbmm33. 0gbsbsbmmm604sbm1226gbm 密度核实 计算湿表观密度 实测湿表观密度 ，二者之差绝对值超过绝对值的2(2.9%)，修正材料用量： 水泥 3531.02360 水 1941.02198 砂 6031.02615 碎石 12301.0212553,/1230603194353mkgcc3,/2450mkgtc02.1,cctc 4、换算工地配合比 已知砂的含水量为5%，碎石的含水量为1%，则该混凝土的施工配合比为 水泥用量 砂用量 碎石用量 水用量3/360mkgmc3/646%51615mkgms3/1268%111255mkgmg3/154%1125

21、5%55 . 6198mkgmw 课后小结：工作性调整及试验室配合比确定是正确理解例题的关键。 四、普通水泥混凝土的质量控制四、普通水泥混凝土的质量控制 （一）混凝土质量的波动（一）混凝土质量的波动 影响混凝土质量的因素有： 1、原材料的质量和配合比、原材料的质量和配合比 原材料中对质量影响最大的是水泥 配合比：现场含水率变化时，应及时调整施工配合比；防止杂质混入；配合比应得到正确、准确地执行 称料容许误差：水、水泥为1% 砂、石2% 2、施工工艺、施工工艺 拌合方式：人工、机械 运输时间：应考虑水泥的水化反应速度对运输时间的限制。 浇灌或振捣情况 养护时间、湿度 3、养护方法、养护方法 保湿

22、：浇注12h内应覆盖、洒水 保温：保证水泥能在正常的温度范围内水化。 4、试验条件、试验条件 取样方法：试件成型，养护条件等 浇注一般体积的结构物（如基础，墩石等）时每一单元结构物应制取2组试件 连续浇注大体积结构时，每80200m3或第一工作班应制取2组；上部结构，主要构件长16m以下应制取1组，1630m制取2组，3150m制取3组，50m以上者不少于5组，小型构件批或第工作班至少应制取2组 每根钻孔桩至少应制取2组，桩长20m以上者不少于3组，桩径大、浇注时间长时，不少于4组，如换班工作时，每工作班应制取2组 构筑物（小桥涵、挡土墙）每座，每处或每工作班制取不少于2组 另取n组作为施工阶

23、段的强度依据 仪器的精度、控制等。 （二）混凝土质量评定方法（二）混凝土质量评定方法 混凝土质量评定一般以抗压强度作为评定指标 1、统计方法（已知标准差方法）、统计方法（已知标准差方法） 当强度等级C20时，尚应满足 当强度等级C20时，尚应满足0,7 . 0kcufufm0,min,7 . 0kcucuffkcucuff,min,85. 0kcucuff,min,9 . 0niicufm1,059.0 2、统计方法（未知标准差方法）、统计方法（未知标准差方法） n=10组组 为验收系数，见P88 表3-19 Sfcu必须0.6fcu,k 3、非统计方法：n10kcufcuffSmcu,19

24、. 0kcucuff,2min,21121,2nnmfscucufniicufkcuffmcu,15. 1kcucuff,min,95. 0 砼强度按规定进行合格评定外，还应对一个统计周期内相同等级和龄期的砼进行统计分析，计算强度平均值mfcu、标准差和强度不低于要求强度等级的百分率P，以确定企业管理水平。 1.砼强度标准差公式： 2.强度等级百分率公式：121,2NNfcufniicu%1000NNP 课后小结：水泥混凝土质量控制于许多因素，且在有关质量统计时，具体方法随试样数量的不同而异。 五五 混凝土外加剂混凝土外加剂 减水剂大多属表面活性剂，其分子由亲水基和憎水基组成，在水泥浆中，亲水

25、基团吸附水分子，憎水基团吸附在水泥粒子表面，形成吸附水膜层，降低了水与水泥颗粒之间的界面张力，并使水泥颗粒表面均带上相同的电荷，加大了水泥颗粒的静电斥力，使水泥颗粒相互分散，絮凝结构中的水被释放出来。同时，大部分减水剂为有机化合物，在拌制过程中易带入一些气泡，因此，在减水剂的分散和引气作用下，砼拌合物在不增加用水量的情况下，大幅度地增加了流动性。2）减水剂作用机理）减水剂作用机理图图 表面活性分子模型表面活性分子模型作用机理作用机理： 1.1.木质素系减水剂木质素系减水剂2.2.萘系减水剂萘系减水剂3.3.树脂系减水剂树脂系减水剂4.4.糖蜜系减水剂糖蜜系减水剂5.5.复合减水剂复合减水剂 有

26、木质素磺酸钙（木钙或有木质素磺酸钙（木钙或M剂）、碱木素及剂）、碱木素及纸浆废液塑化剂等。纸浆废液塑化剂等。 以木钙为例：以木钙为例：简称剂简称剂, ,由生产纸浆或纤维浆的废液，经由生产纸浆或纤维浆的废液，经发酵发酵提取酒精后的残渣，再经提取酒精后的残渣，再经磺化磺化、石灰中和石灰中和、过滤过滤喷雾干燥喷雾干燥而成。而成。 主要成分木质素磺酸钙主要成分木质素磺酸钙60%以上。含糖率低以上。含糖率低于于12%，pH值为值为46。 掺量0.2%0.3%，减水率10%左右，混凝土28天抗压强度提高10%20%。在保持混凝土强度和坍落度不变的情况下，可节约水泥8%10%。 有缓凝作用，并可减少水泥水化

27、放热的速率。 价格低廉，用途广泛。 萘系减水剂为高效减水剂， 以煤焦油中分馏出的萘及萘的同系物为原料，经磺化、水解、缩聚、中和而得。 有NF、NNO、FDN、MF、ZB-1等等。 掺量较小，适宜掺量为掺量较小，适宜掺量为0.5%0.5%1.5%1.5%，多为，多为0.5%0.5%0.75%0.75%。 减水率减水率15%15%20%20%以上，混凝土以上，混凝土2828天抗压强度提高天抗压强度提高20%20%以上。以上。 有早强作用。有早强作用。 掺入非引气型高效减水剂，可将混凝土的水灰比掺入非引气型高效减水剂，可将混凝土的水灰比降至降至0.250.250.350.35，可配制高强混凝土。，可

28、配制高强混凝土。 可配制大流动性混凝土和泵送混凝土。可配制大流动性混凝土和泵送混凝土。 可与早强剂、缓凝剂或引气剂复合使用。可与早强剂、缓凝剂或引气剂复合使用。 水溶性树脂，主要为磺化三聚氰胺甲醛树脂减水水溶性树脂，主要为磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂，简称密胺树脂减水剂。剂，简称密胺树脂减水剂。 由三聚氰胺、甲醛、亚硫酸钠按适当比例、在一由三聚氰胺、甲醛、亚硫酸钠按适当比例、在一定条件下经磺化、缩聚而成，为阴离子表面活性定条件下经磺化、缩聚而成，为阴离子表面活性剂。剂。 我国产品有树脂减水剂我国产品有树脂减水剂 ，为非引气型早强，为非引气型早强高效减水剂，其各项功能与效果均比萘系减水剂高效减水剂

29、，其各项功能与效果均比萘系减水剂还好。还好。 适宜掺量为适宜掺量为0 05 5. .，减水率达，减水率达。 对混凝土早强与增强效果显著，能使混凝土对混凝土早强与增强效果显著，能使混凝土1d 1d 强度提高一倍以上，强度即可达混凝土强度提高一倍以上，强度即可达混凝土d d的强度，长期强度亦明显提高，并可提高混凝的强度，长期强度亦明显提高，并可提高混凝土的抗渗、抗冻性能及弹性模量。土的抗渗、抗冻性能及弹性模量。 糖渣或废蜜为原料，用石灰中和所得的盐糖渣或废蜜为原料，用石灰中和所得的盐类物质。属非离子型亲水性表面活性剂。类物质。属非离子型亲水性表面活性剂。 主要产品有：糖蜜塑化剂、甜菜糖渣减水主要产品有：糖蜜塑化剂、甜菜糖渣减水剂及糖蜜酒精糟减水剂。剂及糖蜜酒精糟减水剂。 掺量0.2%0.3%，减水率6%8%，混凝土28天抗压强度提高10%15%。 有显著的缓凝作用。 可改善混凝土的粘聚性，降低水化热以及提高混凝土抗渗性、抗冻性及抗冲磨性等。 适用于大体积混凝土工程及夏季混凝土施工。 可与引气剂、早强剂或消泡剂复合，不同减水剂也可复合，可获得两种外加剂的双重效果。三、早强剂三、早强剂 氯盐类早强剂主要有氯化钙、氯化钠、氯化钾、氯化铝及三氯化铁等，其中以氯化钙应用最广。 氯化钙的早强作用主要是因为它能与3和a（）2反应，生成不溶性复盐水化氯铝酸钙