混凝土质量评定和配合比设计.ppt

混凝土质量评定和配混凝土质量评定和配合比设计合比设计6.7 6.7 混凝土的质量控制与评定混凝土的质量控制与评定混凝土在生产与施工中，由于原材料性能混凝土在生产与施工中，由于原材料性能波动的影响，施工操作的误差，试验条件波动的影响，施工操作的误差，试验条件的影响，混凝土的质量波动是客观存在的，的影响，混凝土的质量波动是客观存在的，因此一定要进行质量管理，因此一定要进行质量管理， 由于混凝土的抗压强度与混凝土其他由于混凝土的抗压强度与混凝土其他性能有着紧密的相关性，能较好地反映混性能有着紧密的相关性，能较好地反映混凝土的全面质量，因此工程中常以混凝土凝土的全面质量，因此工程中常以混凝土抗压强度作为重要的质量控制指标，并以抗压强度作为重要的质量控制指标，并以此作为评定混凝土生产质量水平的依据此作为评定混凝土生产质量水平的依据6.6.1 6.6.1 混凝土强度的波动规律混凝土强度的波动规律————正正态分布态分布在一定施工条件下，对同一种混凝土在一定施工条件下，对同一种混凝土进行随机取样，制作ｎ组试件（ｎ进行随机取样，制作ｎ组试件（ｎ≥≥２５），测得其２８２５），测得其２８ ｄ龄期的抗压ｄ龄期的抗压强度，然后以混凝土强度为横坐标，强度，然后以混凝土强度为横坐标，以混凝土强度出现的概率为纵坐标，以混凝土强度出现的概率为纵坐标，绘制出混凝土强度概率分布曲线。

实绘制出混凝土强度概率分布曲线实践证明，混凝土的强度分布曲线一般践证明，混凝土的强度分布曲线一般为正态分布曲线为正态分布曲线6.6.26.6.2混凝土质量评定的数理统计方法混凝土质量评定的数理统计方法（１）混凝土强度平均值（（１）混凝土强度平均值（ ））混凝土强度平均值可按下式计算：混凝土强度平均值可按下式计算：式中ｎ式中ｎ——混凝土强度试件组数；混凝土强度试件组数； fcu，，i —混凝土第ｉ组的抗压强度值混凝土第ｉ组的抗压强度值（２）混凝土强度标准差（（２）混凝土强度标准差（σσ））混凝土强度标准差又称均方差，其计算式为混凝土强度标准差又称均方差，其计算式为 标准差标准差σσ是正态分布曲线上拐点至对称轴的是正态分布曲线上拐点至对称轴的垂直距离，可用以作为评定混凝土质量均匀性垂直距离，可用以作为评定混凝土质量均匀性的一种指标的一种指标（３）变异系数（Ｃ（３）变异系数（Ｃv v））变异系数又称离差系数，其计算式如下变异系数又称离差系数，其计算式如下 由于混凝土强度的标准差（由于混凝土强度的标准差（由于混凝土强度的标准差（由于混凝土强度的标准差（σ σ）随强度等级的提高）随强度等级的提高）随强度等级的提高）随强度等级的提高而增大，故可采用变异系数（Ｃ而增大，故可采用变异系数（Ｃ而增大，故可采用变异系数（Ｃ而增大，故可采用变异系数（Ｃv v）作为评定混凝土）作为评定混凝土）作为评定混凝土）作为评定混凝土质量均匀性的指标。

Ｃ质量均匀性的指标Ｃ质量均匀性的指标Ｃ质量均匀性的指标Ｃv v值愈小，表示混凝土质量愈值愈小，表示混凝土质量愈值愈小，表示混凝土质量愈值愈小，表示混凝土质量愈稳定；Ｃ稳定；Ｃ稳定；Ｃ稳定；Ｃv v值大，则表示混凝土质量稳定性差值大，则表示混凝土质量稳定性差值大，则表示混凝土质量稳定性差值大，则表示混凝土质量稳定性差（４）混凝土的强度保证率（Ｐ）（４）混凝土的强度保证率（Ｐ） 混凝土的强度保证率混凝土的强度保证率P P（％）是指混凝土强度（％）是指混凝土强度总体中，大于等于设计强度等级的概率，在混总体中，大于等于设计强度等级的概率，在混凝土强度正态分布曲线图中以阴影面积表示，凝土强度正态分布曲线图中以阴影面积表示，见图见图 4-6 4-6所示低于设计强度等级（所示低于设计强度等级（f fcucu，ｋ，ｋ））的强度所出现的概率为不合格率的强度所出现的概率为不合格率混凝土强度保证率Ｐ（％）的计算方法为：混凝土强度保证率Ｐ（％）的计算方法为：首先根据混凝土设计等级（首先根据混凝土设计等级（f fcucu, ,ｋｋ）、混凝土）、混凝土强度平均值（强度平均值（ ）、标准差（）、标准差（σσ）或变异系）或变异系数（Ｃ数（Ｃv v），计算出概率度（ｔ），即），计算出概率度（ｔ），即则强度保证率Ｐ（％）就可由正态分布曲线则强度保证率Ｐ（％）就可由正态分布曲线方程积分求得，即方程积分求得，即n但实际上当已知ｔ值时，可从数理统计书但实际上当已知ｔ值时，可从数理统计书中的表内查到Ｐ值。

中的表内查到Ｐ值P129 (P129 表表4-274-27））工程中Ｐ（％）值可根据统计周期内混凝工程中Ｐ（％）值可根据统计周期内混凝土试件强度不低于要求强度等级的组数土试件强度不低于要求强度等级的组数N N0 0与试件总组数Ｎ（Ｎ与试件总组数Ｎ（Ｎ≥≥２５）之比求得，２５）之比求得，即即6.6.3 6.6.3 混凝土配制强度混凝土配制强度 在施工中配制混凝土时，如果所配在施工中配制混凝土时，如果所配制混凝土的强度平均值（制混凝土的强度平均值（ ）等于设）等于设计强度计强度（（f fcu,cu,ｋｋ），则由图），则由图4—64—6可知，这时混可知，这时混凝土强度保证率只有凝土强度保证率只有5050％因此，为％因此，为了保证工程混凝土具有设计所要求的了保证工程混凝土具有设计所要求的9595％强度保证率，在进行混凝土配合％强度保证率，在进行混凝土配合比设计时，必须使混凝土的配制强度比设计时，必须使混凝土的配制强度大于设计强度（大于设计强度（f fcu,cu,ｋｋ）混凝土配制强度可按下式计算（混凝土配制强度可按下式计算（JGJ55-JGJ55-20002000）：）： 式中式中f fcu,0cu,0————混凝土配制强度（混凝土配制强度（MPaMPa）；）； f fcu,kcu,k————设计的混凝土强度标准值设计的混凝土强度标准值（（MPaMPa）；）； σ ——σ ——混凝土强度标准差（混凝土强度标准差（MPaMPa）．）．当施工单位不具有近期的同一品种混凝土当施工单位不具有近期的同一品种混凝土的强度资料时，的强度资料时，σσ值可按下表值可按下表4 4取值。

取值6.76.7　普通混凝土配合比设计　普通混凝土配合比设计混凝土配合比，是指单位体积的混凝土中各混凝土配合比，是指单位体积的混凝土中各组成材料的质量比例，确定这种数量比例关组成材料的质量比例，确定这种数量比例关系的工作，称为混凝土配合比设计系的工作，称为混凝土配合比设计 混凝土配合比设计必须达到以下四项基混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求，即：本要求，即： （１）满足结构设计的强度等级要求；（１）满足结构设计的强度等级要求； （２）满足混凝土施工所要求的和易性；（２）满足混凝土施工所要求的和易性； （３）满足工程所处环境对混凝土耐久（３）满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；性的要求； （４）符合经济原则，即节约水泥以降（４）符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本低混凝土成本6.7.1 6.7.1 混凝土配合比设计基本参数确定的混凝土配合比设计基本参数确定的原则原则水灰比、单位用水量和砂率是混凝土配合水灰比、单位用水量和砂率是混凝土配合比设计的三个基本参数比设计的三个基本参数 混凝土配合比设混凝土配合比设计中确定三个参数的原则是：在满足混凝计中确定三个参数的原则是：在满足混凝土强度和耐久性的基础上，确定混凝土的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单基础上，根据粗骨料的种类和规格确定单位用水量；砂率应以砂在骨料中的数量填位用水量；砂率应以砂在骨料中的数量填充石子空隙后略有富余的原则来确定。

混充石子空隙后略有富余的原则来确定混凝土配合比设计以计算凝土配合比设计以计算1m1m3 3混凝土中各材料混凝土中各材料用量为基准，计算时骨料以干燥状态为准用量为基准，计算时骨料以干燥状态为准6.7.2 6.7.2 普通混凝土配合比设计基本原理普通混凝土配合比设计基本原理（（1 1）绝对体积法）绝对体积法绝对体积法的基本原理是：假定刚浇捣完毕的混绝对体积法的基本原理是：假定刚浇捣完毕的混凝土拌合物的体积，等于其各组成材料的绝对体凝土拌合物的体积，等于其各组成材料的绝对体积及混凝土拌合物中所含少量空气体积之和积及混凝土拌合物中所含少量空气体积之和（２）质量法（假定表观密度法）２）质量法（假定表观密度法）如果原材料比较稳定，可先假设混凝土的如果原材料比较稳定，可先假设混凝土的表观密度为一定值，混凝土拌合物各组成表观密度为一定值，混凝土拌合物各组成材料的单位用量之和即为其表观密度材料的单位用量之和即为其表观密度6.7.36.7.3混凝土配合比设计的步骤混凝土配合比设计的步骤4.3.14.3.1设计的基本资料设计的基本资料①①混凝土的强度等级、施工管理水平，混凝土的强度等级、施工管理水平，②②对混凝土耐久性要求，对混凝土耐久性要求，③③原材料品种及其物理力学性质，原材料品种及其物理力学性质，④④混凝土的部位、结构构造情况、施工条件等。

混凝土的部位、结构构造情况、施工条件等 4.3.2 4.3.2．初步配合比计算．初步配合比计算（１）确定试配强度（（１）确定试配强度（f fcu,cu,0 0））（２）计算水灰比（２）计算水灰比 （（W/CW/C））根据强度公式计算水灰比：根据强度公式计算水灰比：式中式中f fcu,0cu,0————混凝土试配强度混凝土试配强度, , ＭＰＭＰa a；； f fcece————水泥水泥28d28d的实测强度的实测强度, ,ＭＰＭＰa a；； α αa a,α,αb b——回归系数，与骨料品种、水回归系数，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》（《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55—JGJ55—20002000）提供的）提供的ααa a 、、ααb b 经验值为：经验值为： 采用碎石：采用碎石：ααa a=0.46=0.46ααb b＝＝0.070.07 采用卵石：采用卵石：ααa a=0.48=0.48ααb b =0.33 =0.33（３）选定单位用水量（ｍ（３）选定单位用水量（ｍw0w0）；　）；　|注注：：①①本本表表用用水水量量系系采采用用中中砂砂时时的的平平均均取取值值，，采采用用细细砂砂时时，，每每立立方方米米混混凝凝土用水量可增加土用水量可增加5~10㎏㎏，采用粗砂则可减少，采用粗砂则可减少5～～10㎏㎏。

②②掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整（４）计算水泥用量（ｍ（４）计算水泥用量（ｍc0c0））根据已确定的根据已确定的 W/C W/C和ｍ和ｍw0w0，可求出ｌ，可求出ｌm m3 3混凝混凝土中水泥用量ｍ土中水泥用量ｍc0c0：：为保证混凝土的耐久性，由上式得出的水为保证混凝土的耐久性，由上式得出的水泥用量还应大于表泥用量还应大于表4 4－－8 (p1268 (p126表表4 4－－25)25)规规定的最小水泥量如算得的水泥用量小于定的最小水泥量如算得的水泥用量小于表表4 4－－8 8规定值，应取规定的最小水泥用量规定值，应取规定的最小水泥用量值（５）选择合理的砂率值（（５）选择合理的砂率值（ββs s）） 合理砂率可通过试验、计算或查表求得合理砂率可通过试验、计算或查表求得 试验是通过变化砂率检测混合物坍落度，能获得最大试验是通过变化砂率检测混合物坍落度，能获得最大流动度的砂率为最佳砂率流动度的砂率为最佳砂率 也可根据骨料种类、规格也可根据骨料种类、规格及混凝土的水灰比，参考下表选用及混凝土的水灰比，参考下表选用。

（（6 6）计算粗、细骨料用量）计算粗、细骨料用量 ① ①重量法（假定表现密度法）应按下式计算：重量法（假定表现密度法）应按下式计算： ｍｍc0c0＋ｍ＋ｍg0g0＋ｍ＋ｍs0s0＋ｍ＋ｍw0w0＝＝ ｍｍcpcp②②当采用体积法（绝对体积法）时，应按下式当采用体积法（绝对体积法）时，应按下式计算：计算：通过以上计算，得出每立方米混凝土各通过以上计算，得出每立方米混凝土各种材料用量，即初步配合比计算完成种材料用量，即初步配合比计算完成4.4 4.4 配合比的调整与确定配合比的调整与确定通过计算求得的各项材料用量（初步配通过计算求得的各项材料用量（初步配合比），必须进行试验加以检验并进行合比），必须进行试验加以检验并进行必要的调整必要的调整（１）调整和易性，确定基准配合比（１）调整和易性，确定基准配合比 按初步计算配合比称取材料进行试拌按初步计算配合比称取材料进行试拌混凝土拌合物搅拌均匀后测坍落度，并检混凝土拌合物搅拌均匀后测坍落度，并检查其粘聚性和保水性能的好坏如实测坍查其粘聚性和保水性能的好坏如实测坍落度小于或大于设计要求，可保持水灰比落度小于或大于设计要求，可保持水灰比不变，增加或减少适量水泥浆；如出现粘不变，增加或减少适量水泥浆；如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂率；每聚性和保水性不良，可适当提高砂率；每次调整后再试拌，直到符合要求为止。

当次调整后再试拌，直到符合要求为止当试拌工作完成后，记录好各种材料调整后试拌工作完成后，记录好各种材料调整后用量，并测定混凝土拌合物的实际表观密用量，并测定混凝土拌合物的实际表观密度（度（ρρc c，，t t）此满足和易性的配比为基准）此满足和易性的配比为基准配合比（２）检验强度和耐久性，确定试验室配（２）检验强度和耐久性，确定试验室配合比合比 基准配合比能否满足强度要求，需进行强基准配合比能否满足强度要求，需进行强度检验一般采用三个不同的配合比，其度检验一般采用三个不同的配合比，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的中一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少少0.050.05，其用水量应该与基准配合比相同，，其用水量应该与基准配合比相同，但砂率值可做适当调整并测定表观密度但砂率值可做适当调整并测定表观密度各种配比制作两组强度试块，如有耐久性各种配比制作两组强度试块，如有耐久性要求，应同时制作有关耐久性测试指标的要求，应同时制作有关耐久性测试指标的试件，标准养护试件，标准养护28d28d天进行强度测定天进行强度测定。

（（3 3）配合比的确定）配合比的确定 ① ①确定混凝土初步配合比确定混凝土初步配合比根据试验得出的各灰水比及其相对应的混凝土强度根据试验得出的各灰水比及其相对应的混凝土强度关系，用作图或计算法求出与混凝土配制强度关系，用作图或计算法求出与混凝土配制强度（（f fcu,0cu,0）相对应的灰水比值，并按下列原则确定每）相对应的灰水比值，并按下列原则确定每立方米混凝土的材料用量：立方米混凝土的材料用量：用水量（Ｗ）用水量（Ｗ）————取基准配合比中的用水量，并根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，进行据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度，进行调整；调整；水泥用量（Ｃ）水泥用量（Ｃ）————取用水量乘以选定出的灰水比取用水量乘以选定出的灰水比计算而得；计算而得；粗、细骨料用量（Ｓ、Ｇ）粗、细骨料用量（Ｓ、Ｇ）————取基准配合比中的取基准配合比中的粗、细骨料用量，并按定出的灰水比进行调整粗、细骨料用量，并按定出的灰水比进行调整 至此，得出混凝土初步配合比至此，得出混凝土初步配合比② ② 确定混凝土正式配合比确定混凝土正式配合比在确定出初步配合比后，还应进行混凝土表观密度在确定出初步配合比后，还应进行混凝土表观密度较正，其方法为：首先算出混凝土初步配合比的表较正，其方法为：首先算出混凝土初步配合比的表观密度计算值（观密度计算值（ρρc c，，c c），即），即ρρc c，，c c= = Ｃ十Ｗ十Ｓ十ＧＣ十Ｗ十Ｓ十Ｇ再用初步配合比进行试拌混凝土，测得其表观密度再用初步配合比进行试拌混凝土，测得其表观密度实测值（实测值（ρρc c，，t t），然后按下式得出校正系数），然后按下式得出校正系数δδ，，即即当混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过当混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的２％时，则上述得出的初步配合比即可确定为计算值的２％时，则上述得出的初步配合比即可确定为混凝土的正式配合比设计值。

若二者之差超过２％时，混凝土的正式配合比设计值若二者之差超过２％时，则须将初步配合比中每项材料用量均乘以校正系数得值，则须将初步配合比中每项材料用量均乘以校正系数得值，即为最终定出的混凝土正式配合比设计值，通常也称实即为最终定出的混凝土正式配合比设计值，通常也称实验室配合比验室配合比6.7..56.7..5混凝土施工配合比换算混凝土施工配合比换算 混凝土实验室配合比计算用料是以干燥骨料混凝土实验室配合比计算用料是以干燥骨料为基准的，但实际工地使用的骨料常含有一定为基准的，但实际工地使用的骨料常含有一定的水分，因此必须将实验室配合比进行换算，的水分，因此必须将实验室配合比进行换算，换算成扣除骨料中水分后、工地实际施工用的换算成扣除骨料中水分后、工地实际施工用的配合比其换算方法如下：配合比其换算方法如下： 设施工配合比设施工配合比1 m1 m3 3混凝土中水泥、水、砂、混凝土中水泥、水、砂、石的用量分别为石的用量分别为C’C’、Ｗ、Ｗ’’、Ｓ、Ｓ’’、Ｇ、Ｇ’’；并；并设工地砂子含水率为设工地砂子含水率为a a％，石子含水率为％，石子含水率为b b％则施工配合比则施工配合比1 m1 m3 3混凝土中各材料用量为混凝土中各材料用量为C’=CC’=CS’=S· (1+a%)S’=S· (1+a%)G’=G· (1+b%)G’=G· (1+b%)W’=WW’=W－－S·a%S·a%－－G·b%G·b%例6-2．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解解１．求混凝土计算配合比１．求混凝土计算配合比(1)(1)确定混凝土配制强度（确定混凝土配制强度（f fcu,0cu,0））f fcu,0cu,0= f= fcu,k cu,k + 1.645σ= 30 + 1.645×5 =38.2 MPa+ 1.645σ= 30 + 1.645×5 =38.2 MPa(2)(2)确定水灰比（确定水灰比（W/CW/C））f fce ce = γ= γc c ×f ×fce,kce,k = 1.08 × 42.5=45.9MPa = 1.08 × 42.5=45.9MPa由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，由由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，由表表4-8, 干燥环境容许最大水灰比为干燥环境容许最大水灰比为0.65，故，故可确定水灰比为可确定水灰比为0.53。

（（3 3）确定用水量（）确定用水量（m mw0w0）） 对对于于最最大大粒粒径径为为3030㎜㎜的的碎碎石石混混凝凝土土，，当当所所需需坍坍落落度度为为３３００～～５５００㎜㎜时时,1m,1m3 3混混凝凝土土的的用用水水量量可可选用选用185kg185kg4) (4) 计算水泥用量（计算水泥用量（m mc0c0））对对于于干干燥燥环环境境的的钢钢筋筋混混凝凝土土，，最最小小水水泥泥用用量量为为260260㎏，故可取㎏，故可取 m mc0c0＝＝ 349 349㎏／ｍ㎏／ｍ3 3（（5 5）确定砂率（）确定砂率（ββs s）） 查查表表4—74—7，，对对于于采采用用最最大大粒粒径径为为4040㎜㎜的的碎碎石石配配制制的的混混凝凝土土，，当当水水灰灰比比为为0.530.53时时，，其其砂砂率率值值可可选选取取32%32%~ ~37%37%，，采采用用插插入入法法选选定定））现取现取ββs s= = ３５％６）计算砂、石用量（ｍ（６）计算砂、石用量（ｍs0s0、ｍ、ｍg0g0））用体积法计算，将用体积法计算，将m mc0c0=349=349㎏；㎏；m mw0w0=185=185㎏代入方程组㎏代入方程组|解此联立方程，则得：ｍ解此联立方程，则得：ｍs0=641㎏㎏，，| ｍｍg0=1192㎏㎏（（7 7）该混凝土计算配合比为：）该混凝土计算配合比为： ｌｌm m3 3混混凝凝土土中中各各材材料料用用量量为为：：水水泥泥：： 349349㎏㎏，，水水 ：：185185㎏㎏，，砂砂：：641641㎏㎏，，碎碎石石：：11921192㎏㎏。

以以质质量量比比表表示示即即为：为： 水泥：砂：石水泥：砂：石= =１：１：1.84 1.84 ：：3.423.42，Ｗ／Ｃ＝，Ｗ／Ｃ＝0.530.53 2 2．确定施工配合比．确定施工配合比由由现现场场砂砂子子含含水水率率为为 ３３％％，，石石子子含含水水率率为为1 1％％，，则则施施工工配合比为：配合比为：水泥水泥 m mc c施施 = m= mc0c0=349=349㎏㎏砂子砂子 ｍｍs s施施 = = ｍｍs0s0××（（1+3%1+3%））=641×=641×（（1+3%1+3%））=660=660㎏㎏石子石子 ｍｍg g施施 = = ｍｍg0g0××（（1+1%1+1%））=1192×=1192×（（1+1%1+1%））=1204=1204㎏㎏水水 ｍｍw w施施= m= mw0w0－ｍ－ｍs0s0×3%×3%－ｍ－ｍg0g0×1%×1%=185=185－－641×3%641×3%－－1192×1%=1541192×1%=154㎏㎏。