安徽建筑大学土木工程材料课件-44-混凝土配合比设计j

4.4混凝土配合比设计目的：

确定混凝土中各组成材料数量之间的比例关系。常用的表示方法：以每1立方米混凝土中各项材料的质量表示，

水泥（mc）300kg、水（mw）180kg、砂（ms）720kg、石子（mg）1200kg；以各项材料的质量比来表示（以水泥质量为1）

如

水泥：砂：石子：水＝1：2.4：

4：

0.6混凝土配合比设计的基本要求满足混凝土结构设计——强度等级；满足混凝土施工——和易性；满足工程所处环境——耐久性要求；符合经济原则——尽可能采用当地材料。混凝土配合比设计的资料准备了解工程设计要求的混凝土强度等级，以便确定混凝土配制强度。了解工程所处环境对混凝土耐久性的要求，以便确定所配制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量。

了解结构构件断面尺寸及钢筋配制情况，以便确定混凝土骨料的最大粒径。了解混凝土施工方法及管理水平，以便选择混凝土拌和物坍落度及混凝土强度的标准差。掌握原材料的性能指标。

水

泥──品种、标号、密度；

砂、石骨料──种类、表观密度、级配、最大粒径等；

拌和用水──水质情况；

外加剂──品种、性能、适宜掺量；

掺和料——粉煤灰、矿渣、硅粉等。混凝土配合比设计中的三个参数Ⅰ、水与水泥之间的比例关系——水灰比表示；Ⅱ、砂与石子之间的比关系——砂率表示；Ⅲ、水泥浆与骨料之间的比例关系——单位体积用水量来表示。确定三个参数的基本原则：在满足混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性基础上，根据粗骨料的种类和规格确定混凝土的单位用水量；砂在骨料中的数量应以填充石子空隙后略有富余的原则来确定砂率。混凝土配合比设计的步骤Ⅰ初步计算配合比Ⅲ

实验室配合比Ⅱ

基准配合比Ⅳ

施工配合比调整坍落度校核强度、耐久性扣减工地砂石含水量一、初步计算配合比计算步骤：第一步：确定配制混凝土强度第二步：确定水胶比第三步：确定用水量和外加剂用量第四步：确定胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量第五步：确定砂率第六步：确定砂石用量第一步：混凝土配制强度的确定第二步：确定水胶比

第三步：确定用水量和外加剂用量

第四步：确定胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量

第五步：确定砂率

第六步：确定砂、石用量

以上求出的各材料用量，是借助于一些经验公式和数据计算出来的，或是利用经验资料查得的，因而不一定能够完全符合具体的工程实际情况，必须通过试拌调整，直到混凝土拌和物的和易性符合要求为止，然后提出供检验强度用的基准配合比。二、基准配合比——和易性的调整按初步计算配合比称取实际工程中使用的材料进行试拌，混凝土的搅拌方法，应与生产时使用的方法相同。混凝土搅拌均匀后，检查拌和物的性能。当试拌出的拌和物坍落度或维勃稠度不能满足要求，或粘聚性和保水性不良时，应在保持水灰比不变的条件下相应调整用水量和砂率，直到符合要求为止。然后提出供检验强度用的基准配合比。三、实验室（设计）配合比——强度校验采用三个不同的配合比，其一为基准配合比，另外两个配合比的W/C较基准配合比分别增加或减少0.05。每种配合比至少制作一组（三块）试件，标准养护到28d时进行强度测试。由试验得出的各灰水比及其对应的混凝土的强度关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu,o）相对应的灰水比,并确定出设计配合比。设计配合比的确定：用水量（mw）──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，进行适当的调整；水泥用量（mc）──以用水量乘以选定出的灰水比计算确定；粗、细骨料用量（mg、ms）──取基准配合比中的粗、细骨料用量，并按选定的灰水比进行适当的调整。四、施工配合比——现场砂石含水量的扣减设计配合比是以干燥材料为基准的，而工地存放的砂、石的水分随着气候而变化。所以现场材料的实际称量应按工地砂、石的含水情况进行修正，修正后的配合比，叫做施工配合比。现假定工地存放砂的含水率为a（%），石子的含水率为b（％），则将设计配合比换算为施工配合比，其材料称量为：

m/c=mc

（kg）；

m/s=ms(1+a%)（kg）；

m/g=mg(1+b%)（kg）；

m/w=mw-a%ms-b%mg

（kg）。混凝土的质量控制

为保证结构的可靠，必须在施工过程的各个工序对原材料、混凝土拌和物及硬化后的混凝土进行必要的质量检验和控制。一、混凝土质量波动的规律波动的因素：正常因素——是指施工中不可避免的正常变化因素，如砂、石质量的波动，称量时的微小误差，操作人员技术上的微小差异等。受正常因素的影响而引起的质量波动，是正常波动。异常因素——是指施工中出现的不正常情况，如搅拌时任意改变水灰比而随意加水，混凝土组成材料称量误差等。它们是可以避免克服的因素。受异常因素影响引起的质量波动，是异常波动。混凝土质量控制的目的

在于发现和排除异常因素，使混凝土质量波动呈正常波动状态。二、混凝土的质量检验包括：组成材料的质量和用量进行检验；拌和物的质量检验——和易性和水灰比。按规定在搅拌机出口检查和易性是混凝土质量控制的一个重要环节。硬化后混凝土的质量检验——抗压强度（或其它力学性能及抗渗、抗冻试验）。对已建成的混凝土结构，也可采用非破损试验方法进行检验。三、混凝土质量评定的数理统计方法

根据《混凝土及预制混凝土构件质量控制规程》（CECS40：92）：在正常生产控制的条件下，用数理统计的方法，求出混凝土强度的算术平均值标准差大于或等于要求强度等级值的百分率等指标，综合评定混凝土质量；绘出混凝土质量控制图进行混凝土强度等质量控制。数理统计指标1、强度平均值

式中n───试件组数；

fcu,i───第i组试验值。2、

标准差σ3、百分率（P）

式中

No───统计周期内同批混凝土试件强度大于或等于规定强度等级值的组数；

N───统计周期内同批混凝土试件总组数,N≥25。混凝土质量控制图质量控制图说明中心控制线为强度平均值fcu（也是混凝土的配制强度fcu,o）；下控制线为混凝土的设计强度等级fcu,k，最低限值线fcu,min=fcu,k

－0.7σ。把每次试验结果逐日填画在图上。若强度测定值全部落在上、下控制线内，而且其排列是随机的没有异常情况，说明生产过程处于正常稳定状态。如果强度测定值落在下控制线以下，就要及时查明原因予以纠正。如果强度测定值落于线以下，则混凝土质量有问题，不能验收。四、混凝土强度的合格评定根据《混凝土强度检验评定标准》（GBJ107），混凝土强度评定可分为：Ⅰ统计方法——适用于预拌混凝土厂、预制混凝土构件厂和采用现场集中搅拌混凝土的施工单位；Ⅱ非统计方法——适用于零星生产的预制构件厂或现场搅拌批量不大的混凝土。Ⅰ统计方法评定A、标准差已知方案－（连续的三组试件组成一个验收批）

1、其强度

应同时满足：

fcu≥fcu,k+0.7σfcu,min≥fcu,k－0.7σ

2、强度≤C20时，应同时满足：

fcu,min≥0.85fcu,k3、强度＞C20时，应同时满足：

fcu,min≥0.90fcu,kB、标准差未知方案－（不少于10组的试件组成一个验收批）

其强度应同时满足：

fcu－λ1Sfcu≥0.9fcu,k

fcu,min≥

λ2fcu,k

式中

Sfcu——同一验收批混凝土立方体抗压强度标准差

λ1、λ2——合格判定系数

混凝土强度的合格判定系数验收批混凝土的

标准差Sfcu

：

试件组数10～1415～24≥25λ11.701.651.60λ20.900.85Ⅱ

非统计方法评定

对小批量零星混凝土的生产，不具备统计方法评定混凝土强度的条件，可采用非统计方法。

其强度应同时满足：

fcu≥1.15fcu,k

fcu,min≥0.95fcu,k三种方法的比较—C30为例组别12345678910fcu,iⅠfcu≥fcu,k+0.7σ=fcu,min≥f