混凝土—配合比设计.ppt

土木工程材料 Building and Construction Material土木与交通工程学院材料工程系北京建筑工程学院5 混凝土5.15.1混凝土的概述5.25.2混凝土的组成材料5.35.3新拌混凝土的性能5.45.4混凝土的力学性能5 混凝土5.55.5混凝土的变形5.65.6混凝土的耐久性5.85.8混凝土配合比设计5.8 混凝土配合比设计5.8.1 传统塑性混凝土配合比设计5.8.2 掺减水剂的普通混凝土配合比设计5.8.3 掺粉煤灰的普通混凝土配合比设计5.8.1 传统塑性混凝土配合比设计混凝土配合比表示方法•以每立方米混凝土中各项材料的质量来表示：水泥（C）300kg，水（W）180kg，砂（S）720kg，石（G）1200kg，每立方米混凝土材料总量为2400kg；•以各项材料间的用量比例来表示：如水泥:砂:石 =300:720:1200 =1:2.4:4.0水灰比 =180/300 =0.6混凝土配合比设计的原则和要求① 满足混凝土结构设计的强度等级；② 满足施工所要求的混凝土拌合物的和易性；③ 满足耐久性等技术性能要求；④ 在保证混凝土质量的前提下，作到尽量节约水泥，合理使用材料和降低成本。

石水泥浆满足各项技术要求 ，且经济合理的混 凝土确定水灰比确定砂率确定单位用水量满足强度和耐久性要求的水灰比，取其较大值在满足粘聚性要求下，取较小值达到流动性要求下，取较小值砂水泥水骨 料混凝土配合比设计中的三个参数在原材料的品种、性能及其他条件不变的情况下，水灰比（W/C）的大小，决定性地影响混凝土的强度与耐久性ⅰ 满足强度要求的水灰比；ⅱ 满足耐久性要求的水灰比取同时满足二者要求的W/C （1）确定水灰比的原则和方法混凝土配制强度与设计强度标准值的关系：fcu,o=fcu,k-tk JGJ55-2000《普通混凝土配合比设计规程》要求： P%=95%，tk=-1.645，则fcu,o=fcu,k+1.645根据Bolomey公式确定水灰比fcu,o=0.46fce(C/W-0.07) 碎石混凝土fcu,o=0.48fce(C/W-0.33) 卵石混凝土ⅰ 满足强度要求的水灰比v 施工单位具有近期同一品种混凝土强度资料时根据计算取值v对于C20、C25强度等级，计算结果<2.5MPa时取2.5MPa；对于C30强度等级，上式计算结果<3.0MPa时取3.0MPav 无近期资料时按下表取值。

混凝土强度等级低于C20C20-C35高于C35值4.05.06.0的取值式中fcu,o——混凝土试配强度, ＭＰa；fce——水泥28d的实测强度,ＭＰa；αa,αb—回归系数，与骨料品种、水泥品种有关，其数值可通过试验求得《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55—2000）提供的αa 、αb 经验值为：采用碎石：αa=0.46αb＝0.07采用卵石：αa=0.48αb =0.33水灰比计算环境条件结构类型最大水灰比 素混 凝土钢筋 混凝土预应力 混凝土干燥环境正常的居住或办公用房室内—0.650.60潮 湿 环 境无冻害高湿度的室内；室外部件；在非 侵蚀性土和（或）水中的部件0.700.600.60有冻害经受冻害的室外部件；在非侵蚀 性土和（或）水中且经受冻害的 部件；高湿度且经受冻害的室内 部件0.550.550.55有冻害和除冰 剂的潮湿环境经受冻害和除冻剂作用的室内和 室外部件0.500.500.50摘自JGJ/55-2000《普通混凝土配合比设计规程》ⅱ 满足耐久性要求的水灰比拌合物稠度卵石最大粒径,mm碎石最大粒径,mm项目指 标102031.540162031.540坍 落 度 mm10-3019017016015020018517516535-5020018017016021019518517555-7021019018017022020519518575-90215195185175230215205195Kg/m3本表适用于W/C=0.4-0.8的混凝土（2）确定单位用水量的原则与方法另外，单位用水量也可按下式计算：式中：Wwo——每立方米混凝土用水量，kg；T——混凝土拌合物的坍落度，cm；K——系数，取决于粗料与最大粒径，可参考表5.21取用。

系数最大粒径/mm碎石卵石1020408010204080K57.553.048.544.054.550.045.541.0表5.21 混凝土用水计算公式中的K值v 由于砂子的粒径远比石子小，砂率的变动会使骨料的总表面积有显著改变，对混凝土拌合物的流动性和粘聚性也有很大影响v 最优砂率，是指在保证混凝土拌合物具有良好的粘聚性并达到要求的流动性时水泥用量（或用水量）最小的砂率v 砂率可根据拨开系数公式初步估算，然后通过坍落度试验来确定 （3）砂率的确定方法S和G——砂和石的质量；Vos和Vog——砂和石的松散体积；P表示石子的空隙率用砂去填充石子空隙：则Vos = VogP设砂、石的堆积密度分别为：os、og，则砂率：砂率的初步计算实际中要考虑砂浆把石子隔开因此实际砂率为：(Sp)0= Sp——砂浆剩余系数，又称拨开系数，一般取1.1-1.4表5.23 混凝土的砂率（单位：%）水灰比 (W/C)卵石最大粒径/mm碎石最大粒径/mm1020401620400.4026~3225~3124~3030~3529~3427~320.5030~3529~3428~3333~3832~3730~350.6033~3832~3731~3636~4135~4033~380.7036~4135~4034~3939~4438~4336~41含砂率，%(最优砂率)坍落度,mm含砂率与坍落度的关系 （水与水泥用量为一定） (最优砂率)含砂率，%水泥用量,kg/m3含砂率与水泥用量的关系 （达到相同的坍落度） 最优砂率的试验确定• 初步配合比计算；• 配合比试配及调整(确定基准配合比)；• 施工配合比的确定。

混凝土配合比设计步骤• 配制强度的确定(fcu,o)；• 初步确定水灰比值(W/C)；• 选取每1m3混凝土的水用量(W0)；• 确定1m3混凝土的水泥用量(C0)；• 选取合理的砂率值(Sp)0；• 计算粗(G0)、细(S0)骨料用量 （1）初步配合比计算5.8.1 传统塑性混凝土配合比设计fcu,o=fcu,k+1.645概率保证度P%=95%设计强度配制强度的确定 (fcu,o)计算值与满足耐久性要求的水灰比（表5.22）比较，取其小者WC—0初步确定水灰比值(W/C)0• 根据工程种类与施工条件，按《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002确定适宜的坍落度值（T）；• 根据坍落度值及所用骨料的最大粒径，按混凝土单位用水量选用表（表5.20）确定每1m3混凝土的用水量； W0选取每1m3混凝土的水用量(W0)C = ×W0W C—0计算值与满足耐久性要求的最小水泥用量（表5.22 ）比较，取其大者C0确定1m3混凝土的水泥用量（C0）按骨料种类、规格及水灰比从混凝土砂率选用表中选用，或根据拨开系数公式进行估算Sp)0选取合理的砂率值(Sp)0质量法：体积法：ag、as——粗骨料、细骨料近似密度，g/cm3；——混凝土含气量百分数（%），不使用引气型外加剂时，=1； oh——混凝土拌和物表观密度（kg/m3），一般为2400-2450。

S0 G0计算粗(G0)、细(S0)骨料用量• 由初步配合比计算得到：C0、W0、S0、G0、(W/C)0、(Sp)0• 拌合10-15L混凝土进行坍落度及强度试验，如两项要求都能达到，就可确定实验室配合比；•如任一项不符合要求，必须进行调整 ：–工作性试验调整；–强度试验调整；–表观密度检验2）配合比试配及调整a.坍落度低于设计要求，保持水灰比不变，增加适量水泥浆；b.坍落度太大，保持砂率（Sp）不变，增加骨料；c.坍落度合适，粘聚性和保水性不良时，调整砂率试拌调整工作完成后，测出混凝土拌合物的表观密度 C1、W1、S1、G1、(W/C)1、(Sp)1 (W/C)0工作性试验调整a.(W/C)1-0.05(Sp)1(1-1%)W1fcu,ab.(W/C)1(Sp)1W1fcu,bc.(W/C)1+0.05(Sp)1(1+1%)W1fcu,c三个强度值与fcu,t进行比较，取最接近fcu,t时的参数W/C)2、(Sp)2 强度试验调整1(m3) ×oh计= C0 + W0 + S0 + G0设表观密度实测值为oh实，校正系数δ= ，并要求 ≤2%，若 ＞2%，则：C=δC0；W=δW0；S=δS0；G=δG0∣oh实-oh计∣ oh计∣oh实-oh计∣ oh计oh实 oh计C、W、S、G、(W/C)、Sp 表观密度检验上述结果经过水分校正，即得到施工配合比。

若砂含水率a%，石含水率b%，得： S=S0(1+a%)G=G0(1+b%)W=W0-S0*a%-G0*b%C、W、S、G、(W/C)、(Sp) （3）施工配合比的确定【例1】：根据初步计算配合比（水泥419 ：砂561 ：石1250 ：水180），称取16L各材料用量进行混凝土和易性试拌测得混凝土坍落度T=20mm，小于设计要求，增加5%的水泥和水，重新搅拌测得坍落度为50mm，且粘聚性和保水性均满足设计要求，并测得混凝土表观密=2380kg/m3，求基准配合比增加5%的水泥和水【例2】某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为Ｃ30，施工要求混凝土坍落度为30~50㎜，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差σ＝5MPa所用原材料情况如下：水泥：42.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为ρｃ=3.10ｇ/cm３，水泥强度等级标准值的富余系数为1.08；砂：中砂，级配合格，砂子表观密度ρos=2.60ｇ/cm３；石：5~30mm碎石，级配合格，石子表观密度ρog=2.65ｇ/cm3；试求：1．混凝土计算配合比；2．若经试配混凝土的和易性和强度等均符合要求，无需作调整又知现场砂子含水率为３％，石子含水率为1％，试计算混凝土施工配合比。

解：１．求混凝土计算配合比(1)确定混凝土配制强度（fcu,0）fcu,0= fcu,k + 1.645σ= 30 + 1.645×5 =38.2 MPa(2)确定水灰比（W/C）fce = γc ×fce,k = 1.08 × 42.5=45.9MPa由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，由表5.22, 干燥环境容许最大水灰比为0.65，故可确定水灰比为0.533)确定用水量（mw0）查表5.20，对于最大粒径为30㎜的碎石混凝土，当所需坍落度为30~50㎜时,1m3混凝土的用水量可选用185kg4)计算水泥用量（mc0）按表5.22对于干燥环境的钢筋混凝土，最小水泥用量为260㎏，故可取 mc0＝ 349㎏/ｍ35）确定砂率（βs）查表5.23，对于采用最大粒径为40㎜的碎石配制的混凝土，当水灰比为0.53时，其砂率值可选取32%~37%，（采用插入法选定）现取βs=３５％（６）计算砂、石用量（ｍs0、ｍg0）用体积法计算，将mc0=349㎏、mw0=185㎏代入（7）该混凝土计算配合比为：ｌm3混凝土中各材料用量为：水泥： 349㎏，水 ：185㎏， 砂：641㎏，碎石：1192㎏以质量比表示即为：水泥：砂：石=１：1.84 ：3.42，Ｗ/Ｃ＝0.532．确定施工配合比由现场砂子含水率为 ３％，石子含水率为1％，则 施工配合比为：水泥 mc施 = mc0=349㎏砂子 ｍs施 = ｍs0×（1+3%）=641×（1+3%）=660㎏石子 ｍg施 = ｍg0×（1+1%）=1192×（1+1%）=1204㎏水 ｍw施= mw0－ｍs0×3%－ｍg0×1%=185－641×3%－1192×1%=154㎏。