《砼配合比设计》PPT课件.ppt

1、,水泥砼配合比设计方法,检测中心,水泥砼配合比设计 一、水泥混凝土基本概念； 二、路桥工程常见的水泥砼； 三、砼原材料的性能及选择； 四、砼配合比设计基本原则； 五、砼配合比设计基本方法；,一、水泥砼基本概念： 1.1 硬化砼的组成 (C+W)+(S+G)+掺合料+外加剂 搅拌成型养护硬化= 砼 水泥与水：水泥浆体，润滑，通过水化成凝胶材料。 粗集料与细集料：骨架，充填。 掺合料与外加剂主要是改善性能、节约成本。 。 机械搅拌成为塑性拌物，机械振捣密实，在温度和水养护促进水泥砂浆水化固结硬化成为人工石。 1.2砼硬化过程 塑性浆体-水化-初凝-终凝-硬化-强度,混凝土的组织结构,粗集料,水泥砂

2、浆胶体,空隙,细集料,二、公路常用水泥混凝土类别： a)普通砼C15-C50强度等级； b) 道路砼以抗弯拉强度等级 45MPa；用于砼道面， c）水下砼以导管从水下往上灌注，坍落度18-22cm，常用于桩基、沉井封底。 d）防水混凝土S8以上防水等级； e）泵送砼以压力泵输送砼 f）预应力砼C40以上强度等级 g) 喷射砼以高压力喷射成型， 隧道支护，,三、 砼原材料的性能及选择3.1 水泥:,水泥基本性能,水泥主要矿物成份,水泥生产及品种代号,水泥特性与选择,石灰石 粘土 铁矿粉,生料,石膏,按比例混合,磨细,1450,煅烧,熟料,混合材料 1-5%,型硅酸盐水泥P,型硅酸盐水泥 P,火山

3、灰质混合 材料 6-20%,矿 渣 A20-50% B20-70%,粉煤灰 flyash 20-40%,火山灰 Pozzolana20-50%,几种混合材 20-50%,2. 普通硅酸盐水泥 PO,3. 矿渣硅酸盐水泥 PS,4. 火山灰硅酸盐水泥PP,5. 粉煤灰硅酸盐水泥PF,6. 复合硅酸盐水泥 PC,1.硅酸盐水泥,磨 细,磨 细,磨 细,磨 细,磨 细,磨 细,磨 细,3. 1.1,3.1.2、硅酸盐水泥熟料-的矿物成份,硅酸三钙 3CaOSiO2 ，简写为C3S， 含量37%60% 硅酸二钙 2CaOSiO2 ，简写为C2S, 含量15%37% 铝酸三钙 3CaOAl2O3 ，简写

4、为C3A， 含量7%15% 铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O3 ， 简写C4AF，含量10% 18%,3.1.3、水泥在水泥混凝土中的作用： 胶凝强度，砼强度取决于 水泥水化程度和水泥本质。 充填、润滑，水泥净浆包裹细集料填隙，与水混合后起到流动作用。 3.1.4、水泥的技术指标与选择： 根据砼设计强度需要选择水泥强度等级；（普通砼1.52.0倍;高强砼11.5倍） 根据砼结构类别需要选择水泥品种， 根据设计需要选择水泥质量技术指标，如强度、凝结时间、碱含量、氯离子含量 ；,3.2细集料技术性能及选择,作用：细集料与水泥在混凝土中起到充填碎石空隙，与粗集料起到骨架作用。 技术性能： 1、细

5、集料类别分有河砂、机制砂、山砂、海砂。 2、砂的（粒度）细度模量分有粗、中、细、特细砂， 3、砂的级配分、区，质量分有 、级。 4、应用机制砂时注意事项， 配合比设计时考虑选择： 1、根据设计和技术规范的要求选择细集料的质量指标。 2、根据砼类别选择或改良细集料的级配。,3.3粗集料技术性能及选择,作用：粗集料占混凝土85%90的体积,起到骨架作用,是水泥混凝土中的主要组成部分,直接影响混凝土的基本性能. 配合比设计时考虑选择： 1、根据设计和规范的要求选择粗集料的质量指标。 2、根据砼类别选择粗集料品种。 3、根据混凝土结构形状和钢筋布置情况选择规格。,3.4、混凝土外加剂掺合料作用： 1、

6、减少混凝土的水泥用量 降低成本 2、改善新拌混凝土的和易性 形态效应 3、改善混凝土的强度 活性效应 4、降低水化热;改善混凝土耐久性 微集料效应,（3.4.1）粒化高炉矿渣粉的性能 及技术指标 1)利用炼钢厂水淬粒化高炉矿渣,掺加少量石膏磨制成比表面积为350-550m2/kg的粉体,称作粒化高炉矿渣粉，通常叫矿粉。 2)矿粉属于人工火山灰质材料,对水泥混凝土不但有火山灰质效应外,还具有一定的胶凝性,它的活性高于粉煤灰, 3) 矿粉具有水化快,水化程度高,需水量少,低水化热的优点;,用于水泥和混凝土中的粒化 高炉矿渣粉,矿渣粉替代水泥百分率对外加剂作用效果的影响,3.4.2、用于水泥混凝土中

7、粉煤灰 掺合料适用范围 用于配制高强、高性能水泥混凝土、大体积水泥混凝土； 降低水泥用量，减少水化热温升，提高其抗裂性。 用于大流动性、泵送混凝土， 掺配时应当注意： 不宜用于矿渣、粉煤灰、火山灰类型的水泥和复合硅酸盐水泥配制的混凝土中。因为在这些水泥中，掺合料已经掺到足量，提供不了应有强度。 粉煤灰掺合料的活性需要CaO和SO3来激发,水泥混凝土水化过程产生Ca(OH)2中促使粉煤灰二次水化, 当水泥体系中Ca(OH)2消耗完后，粉煤灰就不能再发生二次水化反应了,所以在混凝土中的用量是有最佳的掺量。,用于水泥和混凝土中 粉煤灰质量指标等级（GB/T1596-2005）,粉煤灰替代水泥百分率对

8、外加剂作用效果的影响,3.5减水剂技术性能及选择,3.5.1、特性作用 高分子化合物离子的吸附在水泥颗粒上，形成位阻使水泥颗粒单个分散；解放束缚水，增加自由水，提高流动度。 水泥粒子表面带电的离子，负离子增加提高电位，具有一定热运动向液相扩散。 在混凝土中减少用水量、提高强度、节约水泥，降低成本。,应用注意事项： 施工中要严格控制掺量,工程事故实例： 某路面工程采用木质素磺酸钙粉作减水剂，规定掺量为水泥用量的0.25%，施工时木钙粉减水剂配成溶液，加入混凝土中进行搅拌，按照配合比要求每罐混凝土中加一桶减水剂液，实际加了两桶，当时施工气温又较低，混凝土浇捣二天后还未硬化，不得不把混凝土全部挖掉，

9、重新浇筑。,四、普通混凝土的配合比设计,4.1水泥混凝土设计依据: （JGJ0552000） 普通混凝土配合比设计规程 JTJ0412000） 公路桥涵施工技术规范 （JTG F30-2005） 公路水泥混凝土路面施工技术规范 JTJ 268-96 水运工程混凝土施工规范 结构施工设计图纸、文件。,4.2、配合比设计的基本原则,1、确保结构的保证强度。 2、满足施工工作性（和易性）。 3、满足砼耐久性（抗腐蚀性能）。 4、符合经济性。,4.3混凝土配合比设计的基本参数 1、根据混凝土设计强度，施工水平 确定试配强度。 2满足砼强度和耐久性， 确定W/C。 3满足砼施工和易性，根据骨料的 种类和

10、规格， 确定（W） 4根据粗骨料最大粒径，坍落度， 确定砂率（Sp） 以填充石子空隙后略有富余而定,4.4、配合比设计就是确定四组份（C：W：S：G）的比例，而四组份的比例是由三个参数(W/C、S/G、W)来控制的。三参数与技术性能的关系如图： 混凝土配合比设计的三参数：,减水剂,掺合料,集灰比,W/C,S/G,影响坍落度因素：,组成材料质量、性质,内因,组成材料相对含量,外因,环境温度,存放时间,因素,（水泥品种、集料特性、集浆比、水灰比、 砂率、参减水剂过量、 ）,合理砂率（最佳砂率）：用水量及水泥用量一定、拌合物获得最大流动性，且保持粘聚性及保水性的混凝土，具有良好和易性； 在拌合物获得

11、所要求的流动性及良好的粘聚性和保水性条件下，合理水泥用量是很重要。,砂率（SP） 砂率：,5、C50预应力混凝土T梁：,混凝土工作性能不能满足结构截断面小,钢筋、波纹管道布置密集的要求，造成结构砼孔洞，,T梁腹部砼养护专用喷水管道,浇筑张拉完成 预应力砼T梁,预应力T梁钢筋骨架,波纹管螺旋加强筋,横隔板与梁体构造钢筋,梁体中钢筋、管道最密集的截面,T梁端头,C50混凝土拌合物,工地混凝土搅拌系统,砼车运输及现场泵送混凝土,C50预应力T梁砼配合设计方法：,4、计算与确定方式,砼强度标准差,砼强度标准差,值（Mpa）GB50204,2）确定用水量(查表法),水灰比在0.400.80范围时,根据粗

12、骨料的品种粒径及施工要求的混凝土拌合物稠度,其用水量可按下表选取.,水灰比小于0.40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、确定用水量（W）。 根据石子最大粒径和施工所需的坍落度 查表法：JGJ55-2000(4.01-2)表, 经验公式计算法:W=10/3*(T+K) K值表:,混凝土的砂率选用表,注：1、本表数值系中砂的选用砂率，对细砂或粗砂， 可相应地减少或增大砂率。 3、对薄壁构件和钢筋密集的砂率取偏大值。 4、本表中的砂率系指砂与骨料总量的重量比。 5、坍落度大于60mm的混凝土砂率，应经试验确 定，也可在上表的基础上，按坍落度第增大 20mm，砂率增大1

13、%的幅度予以调整；坍落度小 于10mm的混凝土，其砂率应经试验确定。,3.23、砼配合比计算方法（二种） 重量法： 体积法: 砼含气量百分数， 不使用引气型外加剂时 =1,5、配合比理论设计结果：,工作性能(和易性)的评定 a. 如混凝土发生崩塌或一边剪坏现象，重新取样另行测定,第二次仍出现上述现象，表示混凝土和易性不好，应记录备查。 插捣难易评定方法： 通过砼拌合物插捣的棍度感觉其容易或困难,用上（插捣容易）、中（插捣有石子阻滞感）、 下（插捣很难）三级； 含砂率情况评定方法： 通过砼拌合物抹面感觉砂浆多、中、少三级， 多-抹面一两次即可平整无蜂窝； 中-抹面五六次即可平整无蜂窝 少-不易抹

14、平，有空隙和石子外露等现象。,工作性能(和易性)的评定 粘聚性的评定方法： 将捣棒在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻敲打，如果混凝土锥体逐渐下降，表示粘聚性良好，如果锥体倒塌或崩裂，说明粘聚性不好； 保水性评定方法： 若提起坍落筒后发现较多浆体从筒底流出，或混凝土试体因失浆而骨料外露，说明保水性不好。多、少、无三级。,当混凝土坍落度220mm时， 用坍落扩展度表示混凝土拌合物的稠度 （ 和易性）。 坍落扩展度的测定： 用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径，两者之差小于50mm时，用其算术平均值作为坍落扩展度值；两者之差大于50mm时，试验无效。 若粗骨料在中央聚集或边缘有水泥浆析出，表示混

15、凝土抗离析性能不好，应记录备查。,6、混凝土试验结果记录：,f (MPa),8、根据曲线图确定配制 强度的 W/C 0.350.36 之间 ，取0.35。,7、绘制砼强度与灰水比关系曲线图,0.32,0.34,0.36,0.38,0.40,W/C,70,60,50,67.1,61.8,55.5,9、结果分析与配合比确定: 根据试配结果初始坍落度在120mm150mm，偏大，但坍落度经时30分钟损失17%, 1h损失30%，损失后的坍落度在100mm20mm，综合混凝土和易性认为工作性能能满足施工要求. 混凝土实测密度与设计时假定容重偏差均不超过2%，不作调整。 试验室配合比调整计算： 水泥用量

16、C=184/0.35=526kg/m3计算同1#配合比最后确定如下：,10、计算施工配合比：,C30水下砼配合设计方法：,灌注桩钢筋笼,浇筑水下混凝土前安装道管及贮藏漏斗,初灌混凝土贮藏漏斗,初灌混凝土贮藏漏斗,混凝土道管,初灌混凝土贮藏漏斗,护筒内有水,砼车运输及现场灌注混凝土,4、计算与确定方式,5、配合比理论设计结果：,6、混凝土试验结果记录：,f (MPa),8、根据曲线图确定配制 强度的 W/C 0.576。,7、绘制砼强度与灰水比关系曲线图,0.50,0.54,0.56,0.58,0.60,W/C,40,35,30,39.0,34.0,30.0,实施配合比的注意事项：,为保证混凝土

17、的质量，配合比设计 固然是很重要，确保配合比实施更为 重要，所以必须注意以下几个问题： 1）加强对水泥与砼的强度鉴定，采用快测水泥推估水泥的28天强度。 2）严格控制材料的称量误差，提高机械化水平是保证称量准确的措施。 3）严格控制搅拌时间，拌和物的坍落度，混凝土的和易性，现场试验人员管理尤其重要。 从而确保砼质量与设计配合比付诸实施。,6、回顾小结,路桥工程混凝土类型及特征； 注意：水下、高强、泵送、路面； 原材料质量对砼的影响及合理选择； 注意：水泥、集料、掺合料、减水剂； 配合比设计依据及熟识掌握运用合理； 注意：规范、标准、图纸，施工方法水平，,水泥砼配合比设计步骤 了解熟识施工现状、

18、材料选择、基准配合比设计、试验室试验确定、施工配合比实施 水泥砼配合比设计原则 强度、工作性、耐久性、经济性 试验结果分析 与 现场验证结果比对方法： 过程记录、结合实际、总结经验、提高水平。,水泥砼试配强度计算涉及那些因素？ Fcu.o= Fcu.k+1.645=50+1.645*6 混凝土设计强度 施工水平（砼强度标准差） 强度保证率系数 水灰比主要由什么因素确定？ W/C= fce / fcuo+a*b 混凝土试配强度 水泥强度（实测强度） 用水量是由那些参数来确定？W=10/3*(T+K) 砼和易性（坍落度） 粗骨料最大粒径 砂的细度模数,2、确定用水量（W）。 根据石子最大粒径和施工所需的坍落度 查表法：JGJ55-2000(4.01-2)表, 经验公式计算法:W=10/3*(T+K