普通混凝土配合比设计

普通混凝土配合比设计一、原材料技术要求1.水泥〔水泥属水硬性胶凝材料，在混凝土中主要起胶结作用〕水泥品种水泥强度及品种指标水泥的特性及对水泥的选用水泥强度等级选择水泥强度等级选择，应与混凝土的设计强度相适应，根据生产实践经验得出：a.配置高强度混凝土时，应采用高强度水泥，配制低强度混凝土时，最好采用低强度等级水泥。一把情况下，水泥强度为水泥混凝土强度1.5~2.0倍为宜。b.配置高强度混凝土时〔30MPa以上的混凝土〕，水泥强度等可降低为混凝土强度等级的0.9~1.5倍。c.用高强度等级水泥配制低强度混凝土时，由于水泥强度等级高会使每立方米混凝土的水泥用量偏少，影响和易性及密实度，所以必须用高强度等级水泥配低强度混凝土时，应掺入一定数量的混合材料。d.用低强度等级水泥配置高强度混凝土时，即使掺用减水剂，也会使每立方米混凝土中水泥用量过多，会影响混凝土其他技术性质。e.钢筋混凝土和预应力混凝土所采用的水泥强度等级，在一般情况下，应比配置的混凝土强度高10MPa。2.集料集料分为细集料和粗集料。粗集料在混凝土中堆聚成紧密的骨架，细集料与水泥混合成为砂浆，填充骨架的空隙。细集料和粗集料在混凝土中起骨架作用，水泥起凝胶作用。a.细集料粗砂：细度模数为3.7~3.1；中砂：细度模数为3.0~2.3；细砂：细度模数为2.2~1.6；特细砂：细度模数为1.5~0.7。细集料的级配要求应符合规定，路面和桥面用天然砂宜为中砂，也可使用细度模数在2.0~3.5之间的砂。同一配合比用砂的细度模数变化范围不应超过0.3，否那么，应分别堆放，并调整配合比中的砂率后使用。表3.4.2细集料级配范围砂分级方筛孔尺寸〔mm〕0.150.300.601.182.364.75累计筛余〔以质量计%〕粗砂90-10080-9571-8536-655-350-10中砂90-10070-9241-7010-500-250-10细砂90-10055-8516-400-250-150-10砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除4.75mm和0.60mm筛外，可以允许略有超出分界线，但总量应小于5%。用于混凝土的砂，通常选用粗砂或中砂。如砂的筛分曲线在红色线范围内，那么表示此砂级配良好，可以用来配置高标号〔30MPa〕混凝土，对于一般混凝土用砂的级配范围可放宽至最上的黑线与最下的红线之间的范围。表3.4.1细集料技术指标〔JTGF40-2003《公路水泥混凝土路面施工技术标准》〕工程技术要求I级II级III级机制砂单粒级最大压碎指标〔%〕202530氯化物〔氯离子质量计%〕0.010.020.06巩固性〔按质量损失计%〕6810云母〔按质量计%〕1.02.02.0天然砂、机制砂含泥量〔按质量计%〕1.02.03.0天然砂、机制砂泥块含量〔按质量计%〕01.02.0机制砂MB值1.4或合格石粉含量〔按质量计%〕3.05.07.0机制砂MB值1.4或不合格石粉含量〔按质量计%〕1.0.3.05.0有机物含量〔比色法〕合格合格合格硫化物及硫酸盐〔按SO3质量计%〕0.50.50.5轻物质〔按质量计%〕1.01.01.0机制砂母岩抗压强度火成岩不应小于100MPa；变质岩不应小于80MPa；水成岩不应小于60MPa；表观密度2500kg/cm3松装堆积密度1350kg/cm3空隙率47%碱集料反响经碱集料反响试验后，有砂配制的试件无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定试验龄期的膨胀率应小于0.10%。注：1.天然III级砂用做路面时，含泥量应小于3%；用作贫混凝土基层时，可小于5%；2.亚甲蓝试验MB试验方法见附录B。b.粗集料种类：卵石外表光滑多呈圆形，而碎石外表粗糙多棱角，因此在相同水泥用量的情况下，卵石混凝土混合物的流动性大于碎石的，但其与水泥浆的粘结力较碎石差。故相同情况下，卵石混凝土的强度较碎石混凝土的低，故配制高标号混凝土宜用碎石。常选用致密的花岗岩、玄武岩碎石等作为高标号混凝土的粗集料。级配：与砂子的级配根本相同，各级比例要适当，使集料空隙率及总外表积尽可能小。粗集料的级配有两种，即连续级配和单粒级。连续级配就是粗集料的分级尺寸是相互衔接的，由大到小，一级接一级，每级均占一定数量。一般天然河卵石就属于这一类。混凝土混合料的和易性好，不易发生离析现象，且无需进行人工级配的手续，所以在施工中应用较为普遍。单粒级就是粗集料的分级尺寸不相衔接，有意剔除去某些中间尺寸的粒级，造成颗粒级配的间断，颗粒尺寸的大小不是连续的，大颗粒于小颗粒间有相当大的“空挡”，因而减少集料间的干扰，大颗粒间的空隙，直接由比它小很多的小集料来填充，使空隙率降低，密度增大，密实性增加，可节约水泥。但由于颗粒粒径相差较大，混凝土混合物易产生离析现象。表3.3.1碎石、碎卵石河卵石技术指标〔JTGF40-2003《公路水泥混凝土路面施工技术标准》〕工程技术要求I级II级III级碎石压碎指标〔%〕101520卵石压碎指标〔%〕121416巩固性〔按质量损失计%〕5812针片状颗粒含量〔按质量及%〕51520含泥量〔按质量计%〕0.51.01.5泥块含量〔按质量计%〕00.20.5有机物含量〔比色法〕合格合格合格硫化物及硫酸盐〔按SO3质量计%〕0.51.01.0岩石抗压强度火成岩不应小于100MPa；变质岩不应小于80MPa；水成岩不应小于60MPa；表观密度2500kg/cm3松装堆积密度1350kg/cm3空隙率47%碱集料反响经碱集料反响试验后，有砂配制的试件无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定试验龄期的膨胀率应小于0.10%。注：1.III级碎石的压碎指标，用做路面时，应小于20%；用作下面层或基层时，可小于25%；2..III级粗集料的针片状颗粒含量，用作路面时，应小于20%；用作下面层或基层时，可小于25%。二、设计流程混凝土配合比设计的流程有三个阶段。1.第一阶段是了解原始条件。从施工工程中找出施工工程的要求和按施工及方案所定的技术措施，列出具体数据。2.第二阶段是根据原始条件的数据，按有关标准、标准确定各种参数。3.第三阶段是根据前两阶段的参数进行运算、试配、调整。三、配合比设计参数1.混凝土强度为使所配置的混凝土具有必要的强度保证率，混凝土的配置强度必须大于其强度等级值，即混凝土强度标准差可根据本单位近期的同类混凝土统计资料〔不少于25组〕求得。其下限值，对C20~C25级混凝土取2.5MPa；对C30及C30级以上混凝土取3.0MPa。如施工单位无历史统计资料时，强度标准差可根据要求的强度等级按以下规定取用：当强度等级小于等于C15时，值取4MPa；强度等级为C20~C35时，值取5MPa，强度等级大于等于C40时，值取6MPa。2.水泥品种及强度等级水泥品种的选择，如设计文件已指定时，按设计文件；如设计文件未指定时，视工程工程的性质，参照经验或有关表格选用。水泥强度等级的决定，也可参照有关规定〔经验〕选用。3.稠度有些设计图纸上标明有稠度〔坍落度〕要求，此时可按照所要求的坍落度值进行配合比设计。如果设计图纸没有标明坍落度要求，那么可根据结构物的类型及施工条件选择合理的坍落度值。4.粗集料的最大粒径粗集料的级配除应符合标准规定的要求外，其最大粒径应符合以下三点要求：a.不得大于构件截面最小边长的1/4；b.对于实心板，允许采用最大粒径等于板厚的1/2的颗粒级配，但不超过50mm；c.不得大于钢筋间最小间距的3/4。5.砂率a.影响最正确含砂率的因素有：最大粒径：随着最大粒径的增大，含砂率减小；粗集料品种：碎石混凝土的含砂率脚卵石混凝土的大；细集料的粗细程度：用细砂时的含砂率较用粗砂的小；水泥用量：随着水泥用量的增大，含砂率减小；水灰比大那么砂率大，水灰比小那么砂率小。b.查表法c.试验法6.水灰比混凝土强度主要取决于其水灰比，根据混凝土施工配置强度〔2〕计算。应注意问题：a.c系数对每一水泥厂每一种水泥都不相同，因此，要求各使用单位可按积累的数据或使用经验分别选用，并根据水泥质量的波动情况及时调整。b.计算的水灰比值仅满足试配强度的需求，从耐久性的角度出发混凝土还必须满足最大水灰比和最小水泥用量的要求。c.以上水灰比的计算均是以自然枯燥的材料状态来计算的。7.用水量和水泥用量混凝土用水量是根据混凝土搅拌时每立方米的用水量。用水量确实定直接影响所配制混凝土的性能和经济效果，是配合比设计中的一个重要环节。用水量主要与所选用的稠度和集料的品种、粒径有关。可用查表法确定，然后通过试拌，再根据试拌结果予以修正。在查表选择用水量时，应考虑以下各因素的影响：a.水泥中混合材品种的影响，水泥再生产时如采用火山灰或沸石作为混合材或替代局部混合材。那么在配制混凝土时就应相应增加用水量；b.集料质量的影响，对风化颗粒多，质量差的集料，用水量也需适当增加；c.施工条件的影响，在气候炎热，枯燥或远距离运输的情况下也应适当增加用水量。最小水泥用量需进行耐久性校核。8.集料用量确定初步配合比〔、、、〕初步配合比的各种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，在实际工作中，所有材料的情况往往是有变化的，同时影响混凝土性能的因素又很多，所以用以上方法得到的数据仅是初步配合比，需要经过试配进行调整。四、试配和校准1.试配试配诗混凝土配合比设计中的一个重要阶段。上面得到的混凝土计算材料用量必须经试配、检验并调整后才能最后确定。a.试配混凝土的材料用量.试配时所需的混凝土数量取决于集料的最大粒径，混凝土检验工程以及搅拌机的容量。集料最大粒径不大于30mm时，一般约制备15L混凝土拌合物，不大于40mm时，一般应制备30L。如除强度外还需进行耐久性检验时，混凝土的制备量还应适当增加。此外，还应注意用搅拌机拌制混凝土时，所搅拌的混凝土数量不应低于搅拌机额定搅拌量的1/4。b.试配混凝土的坍落度的检验混凝土按规定搅拌完毕后首先应检验其和易性是否符合要求。检验结果可能有以下情况：测得的坍落度值符合要求，且混凝土的粘聚性和保水性都很好，那么此配合比即可定为供检验强度用的基准配合比，该盘混凝土可用以浇制检验强度或其他性能指标用的试块；如果测得的坍落度值符合设计要求，但混凝土的粘聚性和保水性能不好，那么应加大砂率，增加细集料用量，重新称料、搅拌并检验混凝土稠度。该盘混凝土不作为强度检验用；如果测得的坍落度值低于设计要求，即混凝土过干，那么可把所有拌合物〔包括做过试验以及散落在地的〕重新收集入搅拌机，参加少量拌和水〔对于普通混凝土，增加10mm坍落度，约需增加水泥浆2%~5%〕并同时参加相当数量的水泥以使其水灰比保持不变。重新搅拌后在检验其坍落度。如一次添料后即能满足要求，那么此调整后的配合比即可定为基准配合比。如果一次添料不能满足要求，那么该盘混凝土作废，重新调整用水量〔水灰比保持不变〕或砂率，称料、搅拌直到检验合格为止。如果测得的坍落度值高于设计要求，即混凝土过稀，那么此盘混凝土不再继续其他工程试验。此时，应将降低用水量及水泥用量，重新称料、搅拌、进行测定。如果同时拌和物粘聚性不好，在减小水泥浆用量的同时，并保持砂石总量不变，适当提高砂率〔增加砂用量同时，相应减少石子用量，以保持砂石总量不变〕，重新拌和，试验直至满足和易性要求为止。和易性的调整时间不宜过长，一般不超过20min为宜。经稠度检验并调整用水量后取得的配合比成为基准配合比〔、、、〕c.试配混凝土的强度检验及谁会比校准确定基准配合比后即可进行强度检验及水灰比值校正。为此，除基准配合比的混凝土外，还需拌制2~4盘混凝土，其配合比根本上和基准配合比混凝土一致，惟水灰比值应以每个间隔0.05的差异拉开，也就是以3~5个不同水灰比的混凝土进行强度试验，此时，每盘混凝土应该进行的检验工程为：检验混凝土的坍落度，粘聚性和保水性；测得混凝土拌合物的湿表观密度，以供最后修正材料用量用；制作强度试块，以确定28d或其他龄期时的混凝土强度。制成的强度试块经28d标准养护后进行试压，取得各盘混凝土的立方体强度值。把不同水灰比值的立方体强度标在纵轴为强度、横轴为水灰比的坐标上，就可得强度——水灰比值线性关系，由该直线关系得到最经济的水灰比。2配合比校准按稠度和强度检验结果再经两次修正后即可定出最终的配合比设计值。按强度检验结果修正配合比用水量〔〕——取基准配合比中的用水量值，并根据制作强度试块时测得的坍落度值加以适当调整。水泥用量〔〕——取用最终试配强度的水灰比计算而得。粗、细集料用量〔〕及〔〕——取基准配合比中的粗、细集料用量，并按定出的水灰比值作