混凝土配合比设计课件

第八节混凝土配合比设计1、混凝土配合比：混凝土配合比是指混凝土中各组成材料之间的比例关系。2、配合比常用的表示方法有两种：a、以1m3混凝土中各项材料的质量表示，如m水泥300kg、m水180kg、m砂720kg、m石子1200kg；b、以各项材料相互间的质量比来表示(以水泥质量为1)，将上例换算成质量比为：水泥：砂：石子=1：2.4：4.0水灰比=0.63、混凝土的配合比设计是确定混凝土中各组成材料数量之间的比例关系。一、混凝土配合比设计的任务、要求及方法(一)混凝土配合比设计的任务根据工程对混凝土提出的技术要求，各种材料的技术性能及施工现场的条件，合理选择原材料并确定它们的用量。(三)混凝土配合比设计的三个参数组成混凝土的四种材料，即水泥、水、砂、石子。混凝土的四种组成材料可由三个参数来控制。1．水灰比水与水泥的比例称为水灰比。前面已讲，水灰比是影响混凝土和易性、强度和耐久性的主要因素，水灰比的大小是根据强度和耐久性确定，在满足强度和耐久性要求的前提下，选用较大水灰比，这有利于节约水泥。2．砂率砂子占砂石总量的百分率称为砂率。砂率对混合料和易性影响较大，如选择不恰当，对混凝土强度和耐久性都有影响。应采用合理砂率。在保证和易性要求的条件下，取较小值，同样有利于节约水泥。3．用水量用水量是指1m3混凝土拌合物中水的用量(kg／m3)。在水灰比确定后，混凝土中单位用水量也表示水泥浆与集料之间的比例关系。为节约水泥，单位用水量在满足流动性条件下，取较小值。（四）混凝土配合比设计方法1．绝对体积法该法是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合物中所含空气体积之和。2．假定表观密度法(假定容重法)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材料的单位用量之和即为其表观密度。3．查表法根据试验，将各种配比列成表，以备参考。二、混凝土配合比设计的步骤(一)设计的基本资料1、混凝土的强度等级、施工管理水平，2、对混凝土耐久性的要求，3、原材料的品种及其物理力学性质4、混凝土的部位、结构构造情况、施工条件等(二)初步配合比的计算1．确定混凝土的配制强度fcu.ofcu.o=fcu.k+1.645σ（规范规定的强度保证率P≥95%）2．选择水灰比(mw/mc)(1)根据强度要求计算水灰比根据混凝土的配制强度及水泥的实际强度，用经验公式计算水灰比：(2)查表4—7确定满足耐久性要求的混凝土的最大水灰比。(3)选择以上两个水灰比中的小值作为初步水灰比。3．选择单位用水量(mw0)(1)干硬性和塑性混凝土①当水灰比在0．4～0．8范围时，用水量根据粗骨料的品种、粒径及施工要求的混凝土拌和物稠度，参照表4—19选择。表中所列之单位用水量，砂石均以干燥状态(细骨料含水率小于0．5％，粗骨料含水率小于0．2％)为准。②水灰比小于0．4或大于0．8的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土用水量应通过试验确定。(2)流动性(坍落度为100～150mm)、大流动性(坍落度大于160mm)混凝土①以表4—19中坍落度90mm的用水量为基础，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg，计算出未掺外加剂时的混凝土用水量。②掺外加剂时混凝土用水量可按下式计算：式中mwa——掺外加剂时每立方米混凝土的用水量，kg；mw0——未掺外加剂时每立方米混凝土的用水量，kg；β——外加剂的减水率，％，经试验确定。4．计算水泥用量(mc0)根据已经确定的水灰比mw/mc，以及水的用量，可以求出1m3中水泥的用量。每立方米混凝土的水泥用量，可按下式计算：同时，满足P52面表4-7中最大水灰比和最小水泥用量的要求。5．选择砂率(βs)

为保证混凝土有良好的和易性，希望选择的砂率为最优砂率，但影响最优砂率的因素较多，无法用计算方法得到。根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ／T55—96)，砂率可根据F述方法进行。

(1)坍落度为10～60mm的混凝土砂率，可根据粗骨料品种、粒径及水灰比按表4—20选取。

表4—20混凝土的砂率水灰比mw/mc卵石最大粒径(ram)碎石最大粒径(mm)1020401620400。400．500．600．7026~3230~3533~3836~4125~3129~3432~3735"-．-4024~3028~3331~3634~3930~3533~3836~4139~4429~3432~3735~4038~4327~3230~3533~3836~41注：①本表数值系中砂的选用砂翠，对细砂或租砂，可相应地减小或增大砂率；②只用一个单粒级粗骨科配制混凝土时，砂率应适当增大；③对薄壁构件砂率取偏大值；④本表中的砂率系指砂与骨料总量的质量比。式中mc0——每立方米混凝土的水泥用量，kg；ms0——每立方米混凝土的砂用量，kg；mg0——每立方米混凝土的石子用量，kg；mw0——每立方米混凝土的用水量，kg；mcp——每立方米混凝土拌和物的质量，kg，可先假定为2400～2450kg；βs——砂率，％。将上两式联立，即可求得每立方米混凝土的砂、石用量。

(2)体积法体积法的补充条件为：每立方米混凝土中各种材料的绝对密实体积及混凝土拌和物中所含空气体积之总和等于1m3，即：式中ρc——水泥的密度，kg／m。，可取2900～3100kg／m。；ρs——砂的表观密度，kg／m3；ρg——石子的表观密度，kg／m3；ρw——水的密度，可取1000kg／m3；α——混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取α=1。以上两式联立，也可计算出每立方米混凝土的砂石用量。表4—21混凝土试配用最小搅拌骨料最大粒径(mm)拌和物数量(L)31.5及以下401525注：当采用机械搅拌时，搅拌量不应小于搅拌机预定搅拌量的1／4。调整可按以下原则进行：(1)若坍落度与要求不符时，应保持水灰比不变，调整水泥浆用量。一般用水量每增减2％～3％，坍落度增减10mm。(2)若坍落度大于要求坍落度时，也可不减水泥浆，而保持砂率不变，增加骨料用量。(3)若混凝土拌和物的砂浆量显得不足，粘聚性、保水性不良时，应适当增大砂率。反之，可减小砂率。每次调整都要对各种材料的调整量进行记录，调整后要重新进行坍落度试验，调整至和易性符合要求后，测定混凝土拌和物的实际表观密度，并提出供混凝土强度试验用的“基准配合比’’。基准配合比的每立方米混凝土各种材料用量可按下式计算：水泥用量：水的用量：砂的用量：石子用量：式中：m’co，m’wo，m’so，m’go——调整后，试拌混凝土中的水泥、水、砂、石子的用量，kgmca，mwa，msa，mga——基准配合比每立方米混凝土中水泥、水、砂、石子的用量，kgρoc,t——调整后混凝土拌和物的实测表观密度，kg／m3。由试验得出的各灰水比及其相对应的混凝土强度关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度相对应的灰水比，并确定每立方米混凝土各种材料用量(试验室配合比)。(1)用水量(mw)应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调整；(2)水泥用量(mc)应以用水量乘以选定出的灰水比计算确定；(3)砂和石子用量(ms和mg)应取基准配合比中的砂、石子用量，并按选定的灰水比进行调整；(4)根据满足和易性及强度要求的配合比计算混凝土表观密度的计算值ρc.c：ρc.c=mw+mc+ms+mg(4—23)

(5)由于计算配合比时作了一些假定，故计算混凝土表观密度与实测表观密度不一定相等，需根据实测表观密度计算校正系数，并校正各种材料的用量。

校正系数：δ=ρc.t/ρc.c(4—24)

式中

ρc，t——混凝土表观密度实测值，kg／m3ρc，c——混凝土表观密度计算值，kg／m3注意：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2％时，材料用量不必校正；若两者之差超过2％时，将配合比中每项材料用量乘以校正系数d，即为确定的混凝土试验室配合比。(一)初步配合比计算

1．确定配制强度

fcu.0=fcu.k+1．645σ

查表4—18，当混凝土强度等级为C30时，取σ=5．0

fcu.0=30+1．645×5．0=38．2MPa

2．确定水灰比查表4—7(P52)，干燥环境最大允许水灰比为0．65。所以取优mw／mc=0．533．确定单位用水量查表4—19，取mwo=195kg。4．计算水泥用量查表4—7(P52)，最小水泥用量为260kg，所以应取mc0=368kg。5．确定砂率查表4—20，βs=33％。6．计算砂石用量(1)质量法假定混凝土表观密度mcp=2400kg／m3，mc0+ms0+mg0+mw0=mcp混凝土计算配合比为：mc0:mw0:ms0:mgo=368：195：606：1217=1：O．53：1．65：3．31(2)体积法解以上联立方程，得：ms0=599kg，mg0=1223kg混凝土计算配合比为：mc0:mw0:ms0:mg0=368：195：599：1223=1：0．53：1．62：3．32两种方法计算结果比较接近。．(二)试配调整1．和易性调整以体积法计算所得配合比为例。试拌15L混凝土，其材料用量为：水泥：0．015×368=5．52kg水：0.015×195=2．93kg砂：0.015×599=8．99kg石子：0．015×1223=18．35kg’按上述用量称量并搅拌均匀，做坍落度试验，测得坍落度为20mm。保持水灰比不变，增加用水量及水泥用量各4％，即用水量增加到3．08kg，水泥用量增加到5·81kg，测得坍落度为30mm，粘聚性、保水性均良好。经调整后各种材料用量为：水泥5·81kg，水3．08kg，砂8．99kg，石子18．35kg，总用量为36．23kg，实测混凝土拌和物的表观密度为2415kg／ms。混凝土的“基准配合比”各种材料用量为：水泥用量：用水量：砂用量：石子用量：2．强度复核采用0．48、0．53、0．58三个不同的水灰比计算配合比，试拌测定坍落度均符合要求，标准养护28d后，测得的抗压强度见表4—22。

表4—22不同水灰比的混凝土立方体抗压强度

水灰比mw／mc灰水比mc／mw混凝土立方体抗压强度fcu(MPa)0.480.530．582.081.891.7239.338.437.7用图解法得，当立方体抗压强度为38．2MPa时，相应的灰水比mc／mw=1·86，即水灰比mw／mc=0．54。3．实验室配合比的计算(1)按强度检验结果修正配合比①用水量mw取基准配合比中的用水量，即：mw=197kg②水泥用量mcmc=mw/(mw/mc)=197/0.54=365kg③砂、石子用量ms，mg按基准配合比中的砂用量，即：ms=607kg；mg=1238kg(2)按实测表观密度修正配合比根据符合强度要求的配合比试拌混凝土，测得混凝土拌和物的实测表观密度为：

ρc,t=2405kg／m3混凝土拌和物表观密度的计算值为：Pc,c=mw+mc+ms+mg=197+365+607+1238=2407kg／m3由于混凝土拌和物表观密度的计算值与实测值之差的绝对值不超过计算值的2％，故不必进行修正。混凝土试验室配合比见表4—23。材料名称水泥水砂石子每立方米混凝土的用量365197607123