普通混凝土-课件

第四节普通混凝土配合比设计概述一、配合比的概念：普通混凝土的配合比是指混凝土中胶凝材料、水、砂、石子四种主要组成材料用量之间的比例关系二、配合比的表示方法：以每m3混凝土中各材料的用量（kg）表示以水泥为1，表示出各材料用量之间的比例关系水泥300kg水180kg砂720kg石子1200kg水泥：砂：石子＝1.00：2.40：4.00水灰比＝0.60一、配合比设计的一般要求一般要求和易性，满足施工要求强度满足结构设计及施工进度要求耐久性满足使用环境要求符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本二、配合比设计参数的确定原则设计参数水灰比砂率单位体积用水量砼强度、耐久性在保证混凝土拌合物和易性的前提下，尽量选用较小的砂率，以满足经济性的要求。要尽量小一些，以降低水泥浆的用量，满足和易性和经济性的要求

三、配合比设计的基本资料基本资料强度设计要求耐久性设计要求原材料情况施工条件及工程性质强度等级及施工进度对强度的要求混凝土使用环境或具体的耐久性指标原材料品种及主要物理力学参数施工方法、质量管理水平；结构截面尺寸及钢筋配置情况等四、混凝土配合比设计程序初步配合比的计算试拌、调整基准配合比试验室配合比施工配合比考虑砂、石含水率检验砼强度五、配合比的设计步骤

(一)确定初步配合比

1．确定混凝土试配强度(fcu.0)

的取值：10由施工单位的原始资料计算：20查表表4—30混凝土强度标准差σ混凝土强度等级≤C20C25~C45C50~C55σ/MPa

4.05.06.02、初步确定水胶比（W/b）及耐久性复核10计算水胶比：fb——胶凝材料28天胶砂抗压强度（MPa）。

fb无实测值时，可按下式计算：γf、γs——粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数，可按下表选用

种类掺量（%）粉煤灰影响系数γf粒化高炉矿渣粉影响系数γs01.001.00100.85~0.951.00200.75~0.850.95~1.00300.65~0.750.90~1.00400.55~0.650.80~0.90500.70~0.8520耐久性复核：查下表进行耐久性复核，要求W/b不大于表中规定的最大值。表混凝土的最大水灰比和最小水泥用量环境类型条件最大水灰比（水胶比）最小水泥（胶凝材料）用量（kg/m3）素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土一室内干燥环境；无侵蚀性静水浸没环境

0.60250280300二a室内潮湿环境；非严寒和非寒冷地区的露天环境；非严寒和非寒冷地区与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境；严寒和寒冷地区的冰冻线以下与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境

0.55280300300二b干湿交替环境；水位频繁变动环境；严寒和寒冷地区的露天环境；严寒和寒冷地区冰冻线以上与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境 0.50（0.55） 320续表混凝土的最大水灰比和最小水泥用量环境类型条件最大水灰比（水胶比）最小水泥（胶凝材料）用量（kg/m3）素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土三a严寒和寒冷地区冬季水位变动区环境；受除冰盐影响环境；海风环境

0.45（0.50）320三b盐渍土环境；受除冰盐作用环境；海岸环境

0.403203、单位体积用水量的确定（mw0）查表4-20（P104）4、计算每立方米混凝土的胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量及耐久性复核mb0——计算配合比每立方米混凝土中胶凝材料用量耐久性复核：查下表进行耐久性复核，要求胶凝材料用量不大于表中规定的最小值。表混凝土的最大水灰比和最小水泥用量环境类型条件最大水灰比（水胶比）最小水泥（胶凝材料）用量（kg/m3）素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土一室内干燥环境；无侵蚀性静水浸没环境

0.60250280300二a室内潮湿环境；非严寒和非寒冷地区的露天环境；非严寒和非寒冷地区与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境；严寒和寒冷地区的冰冻线以下与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境

0.55280300300二b干湿交替环境；水位频繁变动环境；严寒和寒冷地区的露天环境；严寒和寒冷地区冰冻线以上与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境 0.50（0.55） 320续表混凝土的最大水灰比和最小水泥用量环境类型条件最大水灰比（水胶比）最小水泥（胶凝材料）用量（kg/m3）素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土三a严寒和寒冷地区冬季水位变动区环境；受除冰盐影响环境；海风环境

0.45（0.50）320三b盐渍土环境；受除冰盐作用环境；海岸环境

0.40320每立方米混凝土的水泥用量(mc0)按下式计算：5、选取合理砂率值：参考P106表4-21选取表4-21的水灰比改为水胶比每立方米混凝土的矿物掺合料用量(mf0)按下式计算：βf—矿物掺合料掺量（%）6、混凝土中粗骨料和细骨料用量的确定：1）绝对体积法：假设混凝土拌合物的体积等于各组成材料绝对体积和所含空气体积之和。2）假定表观密度法：单位体积砼各材料用量之和在数值上等于砼的表观密度。oh的假定值根据砼强度等级的大小确定，一般情况下可以假定为：强度等级<C15，oh取2380kg/m3；C15~C20，oh取2400kg/m3；C25~C35，oh取2420kg/m3；C40~C50，oh取2450kg/m3。（二）混凝土基准配合比的确定

根据粗骨料的Dmax确定试拌量确定试拌用各材料用量初步配合比试拌、调整使之和易性满足设计要求确定出和易性合格的拌合物中各材料实际用量、拌合物的实测表观密度ρh计算确定基准配合比试拌时,每盘混凝土的最小搅拌量应符合下表的规定：粗骨料最大粒径mm拌合物数量L≤31.5204025

假定试拌得到和易性合格的拌合物后，各原材料的用量分别为：水泥—mC0拌

水—粗骨料—细骨料—mw0拌ms0拌mg0拌砼实测表观密度—h掺合料—mf0拌基准配合比计算公式：（三）混凝土试验室配合比的确定

确定三个不同的水胶比计算与三个不同水胶比对应的配合比分别用上述三个配合比成型混凝土试件标养28天破型，求出不同水胶比对应配合比试件的抗压强度作图确定出与试配强度对应的胶水比值计算确定试验室配合比三个配合比的确定配合比一：水泥mca，掺合料mfa、水mwa，细骨料msa，粗骨料mga实际上就是基准配合比配合比二：水mwa，细骨料msa水、细骨料用量不变水泥用量=胶凝材料用量—掺合料用量粗骨料用量=表观密度不变配合比三：水、细骨料用量不变表观密度不变水mwa，细骨料msa水泥用量=胶凝材料用量—掺合料用量粗骨料用量=ρh-mwa-msa-胶凝材料用量通过作图可以找出与试配强度对应的胶水比值。

假定由三个不同的配比配制的砼的立方体抗压强度分别为：配合比一fcu1配合比二fcu2配合比三fcu3胶水比fcu312fcu2fcu1fcu3fcu,0（满足试配强度要求的胶水比）0试验室配合比的计算水用量mw取基准配合比中的水用量mwa水泥用量mc的计算细骨料ms=mSa

粗骨料mg=mga混凝土表观密度的校正胶凝材料用量mb的计算掺合料用量mf的计算（四）混凝土施工配合比的换算

现假定工地存放的砂的含水率为a%、石子的含水率为b%，试验室配合与施工配合比的换算可按下式进行：第五节水泥混凝土技术进展一、混凝土第六组分二、高强混凝土(HSC)三、高性能混凝土(HPC)四、泵送混凝土五、绿色混凝土一、混凝土第六组分：概述<一>概念：

混凝土第六组分是指除水泥、水、砂、石及化学外加剂之外的，用于改善混凝土性能或增加其功能或赋予其智能的成分。<二>分类：按其特性可分为三大类—改性型—功能型—智能型(一)改性型第六组分：1、作用：主要作用是显著改善混凝土物理力学性能2、种类：矿物外加剂：聚合物：各类纤维：硅灰磨细粉煤灰矿渣微粉沸石粉等碳纤维钢纤维有机纤维等是在混凝土搅拌过程中加入的、具有一定细度和活性的用于改善混凝土拌合物和硬化混凝土性能(特别是混凝土耐久性)的某些矿物产品。聚合物水泥混凝土和砂浆的性能主要是受聚合物的种类、掺量的影响可提高混凝土的抗拉、韧性、抗裂、抗疲劳等性能(二)功能型第六组分：

功能型第六组分可赋予混凝土特殊功能，如：防辐射防静电补偿收缩耐磨保温隔热等这类第六组分主要用于配制功能混凝土。比如：导电混凝土(三)智能型第六组分：用于配制智能型混凝土比如：交通导航混凝土损伤自诊断混凝土调湿混凝土温度自监控混凝土二、高强混凝土(HSC)<一>我国高强混凝土的定义：

在我国，HSC应被认为是强度等级不低于C60的混凝土。<二>我国混凝土获得高强的措施：1、采用优质骨料2、采用等级不低于42.5级的水泥3、较低的水灰比4、强烈振动密实作用5、使用高效减水剂高效减水剂的使用，为配制高强度大流动性混凝土创造了条件。<三>我国高强混凝土的类型：类型W/Cfc28，MPa

说明大流动性高强混凝土0.25～0.4040.0～70.0150～200mm坍落度，水泥用量大正常稠度高强混凝土0.35～0.4545.0～80.050～100mm坍落度，水泥用量大无坍落度高强混凝土0.30～0.4045.0～80.0小于25mm坍落度，水泥用量正常低水灰比高强混凝土0.20～0.35100.0～170.0采用外加剂压实高强混凝土0.05～0.3070.0～240.0加压70.0MPa以上<四>我国高强混凝土应用中存在的问题：

砼强度越高，脆性越大，增加了砼的不安全因素。水泥用量随之加大，收缩徐变也相应增大，使高强砼在桥梁和建筑结构中的应用产生一定的难度和限制。<五>高强混凝土在我国的应用：三、高性能混凝土（HighPerformanceConcrete）新型砼，20世纪80年代末—90年代初出现的。1990年5月在美国AIST（国家标准与技术研究所）和ACI（砼协会）主办的第一届国际会议上首先提出的。（一）高性能砼（HPC）的含义：（1）砼的使用寿命要长（耐久性作为设计的主要指标）（2）砼应具有较高的体积稳定性；（3）砼应具备良好的施工性质；（4）砼具有一定的强度和密实性。（二）高性能砼（HPC）的特点：1、混凝土拌合物具有流态性、自密性、不振动或稍加振动即能保证成型混凝土均匀密实。2、混凝土拌合物具有良好的粘聚性、保水性和可塑性，水下不分散、不离析、稳定性好、可泵性强。3、在混凝土凝结硬化过程中水化热低，利于大体积混凝土浇筑。混凝土硬化后体积稳定，收缩变形小，故混凝土内部微裂纹等缺陷少，结构均匀。4、混凝土的密实度高，抵抗水、侵蚀性液体及氯离子等渗透的能力强，对混凝土内钢筋有很强的保护能力。（三）高性能砼（HPC）的特性：1、混凝土中所含易被硫酸盐、镁盐等物质腐蚀的氢氧化钙、水化硫酸钙的量少，保证混凝土具有极强的耐海水腐蚀能力。2、混凝土的抗渗性能极高，并且具有一定的空气含量，空气泡分布均匀、密实，以此混凝土具有极高的抗冻融性和抗风化性，故非常适宜浇筑浪溅区混凝土结构。3、混凝土强度较高，混凝土内部凝胶的含量较普通混凝土为少，故适宜用于预应力混凝土。（四）实现砼高性能化的技术途径：1、正确选材：

中热水泥、MDF、DSP；超细矿物掺合料；高效减水剂；Dmax<15mm2、合理选择设计参数：W/C<0.4,W<175；Sp=36-42%；胶凝材料总量=500-6003、生产工艺控制：采用强制式搅拌、高频振捣;泵送，SL>200;加强早期养护。（五）高性能砼（HPC)的应用：1、国外：

日本早在20世纪60年代就能较容易地制成C60-C80高强砼,并建成了数十座高强砼铁路桥。但HPC的应用也只局限在道路、桥梁及水工建筑范围。HPC掺合料中一般掺有大量的活性材料,如矿渣、粉煤灰等，降低水化热，满足HPC施工要求。近几年日本开始用超高强高性能混凝土建造高层住宅，并已研制出使用寿命在500年以上的超高耐久性混凝土。

法国自1986年起就进行了HPC研究并建造示范工程。1989年建造了伊沃纳河桥，由于采用C70的HPC，并采用体外预应力索的结构形式，使砼的用量减少30%，自重降低24%。

挪威结合北海海洋石油开发的需要，是较早对HPC开展研究的国家之一，至今已建造了数十个海洋采油平台，成功地经受了非常恶劣的海洋环境。1986年开始对高强砼材料进行研究,为了提高结构的耐久性，挪威所有的桥梁砼必须掺粉煤灰或硅粉，水胶比不得超过0.4。1993年美国联邦公路管理局发起了在全国公路桥梁建设中推广应用HPC的计划，1996年美国公路与运输协会和美国联邦公路管理局联合成立了HPC工作小组实施HPC在公路工程中的应用。德国现行的混凝土结构设计规范达C110。

丹麦的大贝尔特工程－大型隧道与桥梁连接结构规定的设计使用寿命为100年。塔架、预制梁和预制砌块都采用HPC。2、国内：上海金茂大厦C60北京西客站C60北京静安中心大厦C80辽宁物产大厦C80南京邮电中心C60长春国际商贸城C55广州虎门大桥C50上海杨浦大桥C50万县长江大桥钢管混凝土C60四、泵送混凝土（一）泵送砼的定义：（二）泵送砼的特点：

将搅拌好的混凝土，采用混凝土输送泵沿管道输送和浇筑，称泵送混凝土。1、一次连续完成垂直和水平运输，而且可以进行浇筑，因而生产效率高，节约劳动力。2、特别适用于工地狭窄和有障碍物的施工现场以及大体积混凝土结构物(如高层建筑等)。（三）泵送砼对原材料的要求：1、胶凝材料—水泥：（1）水泥品种：保水性好、泌水性小的水泥都宜用于泵送混凝土。

硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥常常被优先用作配制泵送混凝土。（2）最小水泥用量：为保证混凝土的可泵性，有一最少水泥用量的限制。国外规定一般为250～300kg/m3。我国规定泵送混凝土的最少水泥用量宜为300kg/m3。2、粗骨料：（1）最大粒径：碎石的最大粒径与输送管内径之比，宜小于或等于1:3；卵石则宜小于或等于1:2.5。（2）颗粒级配：优先选用连续级配必要时，要作进一步的试验，把不同粒径的骨料加以合理掺杂，得到最为理想的级配。3、细骨料：

在骨料级配中，细度模数为2.3～3.2，粒径在0.315mm以下的细骨料所占的比例不应小于15％，最好能达到20％。3、掺合材料—粉煤灰

掺粉煤灰后，坍落度可提高约20mm、而坍落度损失值则基本一样。

粉煤灰越细，球状颗粒越多，则活性越大，润滑作用也更好。

掺如的粉煤灰要在2级以上，一般以磨细粉煤灰为好。（四）泵送混凝土配合比设计：

泵送混凝土配合比的计算和试配步骤除应遵照普通混凝土的配制规范外，尚应符合下列规定：1、水灰比的选择：

（1）水灰比不宜低于0.40，一般也不宜超过0.70；用水量与水泥和矿物掺合料的总量之比不宜大于0.60。

（2）选择泵送混凝土的水灰比时，除考虑可泵性要求外，还必须考虑结构物对混凝土的耐久性要求。2、砂率的选择：粗骨料最大粒径/mm适宜砂率范围％2541～454039～434、坍落度的选择：我国规定泵送混凝土的坍落度，宜为80-180mm。3、外加剂的选择：宜掺用引气型外加剂；掺用引气型外加剂时，其混凝土含气量不宜大于4％。五、绿色混凝土概述1、绿色混凝土的概念：2、绿色混凝土的种类：高性能混凝土生态混凝土再生混凝土透水性混凝土绿化混凝土吸声混凝土(一）、绿化混凝土：1、绿化混凝土的概念：

绿化混凝土是指能够适用绿色植物生长、进行绿色植被的混凝土及其制品。2、绿化混