附_混凝土配合比设计.ppt

1、第五章 混凝土及其绿色化附：混凝土配合比设计,张占辉,绿色建筑材料Green Building Materials,本节内容,1 混凝土配合比设计原理 1.1 基本要求 1.2 基本参数 1.3 基本原则 2 混凝土配合比设计步骤 2.1 资料准备 2.2 初步计算配合比 2.3 基准配合比 2.4 设计配合比 2.5 施工配合比 3 混凝土配合比设计举例,1、混凝土配合比设计原理,混凝土配合比是指混凝土中各组成材料数量之间的比例关系。确定这种比例关系的工作，称为混凝土配合比设计。 应根据原材料性能及对混凝土的技术要求进行计算，并经实验室试配、调整后确定。 1m3混凝土中各项材料的质量；或 各

2、项材料相互间的质量比（以水泥质量为1）。,1.1 基本要求,配合比设计的任务，就是根据原材料的技术性能及施工条件，确定出能满足工程所要求的技术经济指标的各项组成材料的用量。 基本要求： 达到混凝土结构设计的强度等级； 满足混凝土施工所要求的和易性； 满足工程所处环境和使用条件对混凝土耐久性的要求； 符合经济原则，节约水泥，降低成本。,1.2 基本参数,混凝土配合比设计实质上就是确定水泥、水、砂与石子这四项基本组成材料用量之间的三个比例关系。 三个参数： 水灰比：水与水泥之间的比例关系； 砂率：砂与石子之间的比例关系； 单位用水量：水泥浆与骨料之间的比例关系。,1.3 基本原则,在满足在满足混凝

3、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的基础上，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在填充石子空隙后略有富余的原则来确定。,2、混凝土配合比设计步骤,计算 - 试配 - 调整 - 确定 初步计算配合比：按照已选择的原材料性能及对混凝土的技术要求进行计算得出； 基准配合比：经过实验室试拌、调整和易性得出； 设计配合比（实验室配合比）：经过强度检验（如有抗渗、抗冻等其他性能要求，应进行相应的检验），定出满足设计和施工要求并比较经济的配合比； 施工配合比：根据现场砂、石的实际含水率，对实验室配合比进行调整后求出。,了解工程设计要求的混

4、凝土强度等级、质量稳定性的强度标准差，以确定混凝度配制强度； 了解工程所处环境对混凝土耐久性的要求，以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置情况，以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，以选择混凝土拌合物坍落度及骨料最大粒径； 掌握原材料的性能指标。 水泥品种、强度等级、密度；砂、石骨料的种类、体积密度、级配、最大粒径；拌合用水的水质；外加剂的品种、性能、适宜掺量等。,2.1 资料准备,配制强度,2.2 初步计算配合比,为了使混凝土的强度保证率达到95%的要求，混凝土的配制强度fcu,o必须高于设计要求的强度标准值fcu,k ： - 混

5、凝土强度标准差（MPa）。,当施工单位具有近期的同一品种混凝土强度资料时，强度标准差： 当混凝土强度等级为C20或C25时，如计算值 2.5MPa，取= 2.5MPa； 当强度等级在C30或以上时，如计算值 3.0 MPa，取= 3.0MPa。,当施工单位不具有近期的同一品种混凝土的强度资料时，强度标准差按下表取用： GB 50204-1992 混凝土结构工程施工及验收规范,根据公式： fce -水泥28d的实测强度，MPa；无此值时fce =c fce,g ，c为水泥强度等级值的富余系数， fce,g为水泥强度等级值； a,b -回归系数，根据水泥、骨料品种，通过试验由建立水灰比与混凝土强度

6、关系式确定； 或 采用碎石：a=0.46b=0.07 采用卵石：a=0.48b=0.33。,水 灰 比,为了保证混凝土的耐久性，水灰比不得大于规定的最大值，如计算所得的水灰比大于规定的最大水灰比值时，应取规定的最大水灰比值。,配制C15及以下等级的混凝土，可不受本表限制。,注：本表为采用机械振捣时的坍落度，采用人工振捣时其值可适当增大； 需配制泵送混凝土时，应掺外加剂，坍落度宜为120180。,用 水 量,注：本表用水量系采用中砂时的平均取值，采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加510，采用粗砂则可减少510。 掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。,干硬性混凝土用水量根据维勃稠度、粗

7、细骨料最大粒径进行选择； 流动性(100mm以上)和大流动性(160mm以上)混凝土用水量以坍落度90mm用水量为基础，坍落度每增加20mm，用水量增加5kg； 掺外加剂时用水量： mwa-掺外加剂时每1m3混凝土的用水量，kg/m3； mw0-未掺外加剂时每1m3混凝土的用水量，kg/m3； -外加剂的减水率（%），经实验确定。,根据已确定的 W/C和mw0，可求出1m3混凝土中水泥的用量mc0：,水泥用量,为了保证混凝土的耐久性，水泥用量不得小于规定的最小值，如计算所得的水泥用量小于规定的最小水泥用量时，应取规定的最小水泥用量值。,配制C15及以下等级的混凝土，可不受本表限制。,砂率值s；

8、 合理砂率可通过试验或查表求得; 试验：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。 查表：对于坍落度在1060mm的混凝土，根据骨料种类、规格及混凝土的水灰比，参考下表选用。,砂 率,注：本表数值系中砂砂率，对细砂或粗砂应相应地减小或增大砂率。 对坍落度大于60mm的混凝土，砂率可经实验确定，也可在上表的基础上按坍落度每增大20mm，砂率增大1%进行调整。 坍落度小于10mm的混凝土，其砂率由实验确定。,质量法：若原材料情况比较稳定，所配制拌合物的体积密度接近一个固定值，可列出以下两式： c0g0s0w0 cp,粗、细骨料,体积法：假定拌合物的体积，等于其各组成材料的绝对

9、体积及混凝土拌合物中所含少量空气体积之和，可列出以下两式：,通过以上6个步骤，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，可供试配。 以上配合比计算，均以干燥状态骨料（含水率小于0.5%的细骨料和含水率小于0.2%的粗骨料）为基准。 当以饱和面干骨料为基准时，应做相应的修正。,2.3 基准配合比,初步计算配合比中，各材料用量是根据经验公式和数据计算出，或利用经验资料查得的，不一定能够完全符合具体的工程实际，必须通过试拌调整，直到拌合物的和易性符合要求为止，即得出基准配合比。,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，并检查其粘聚性和保水性能的好坏； 如实测坍

10、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； 当试拌工作完成后，记录好各种材料调整后的用量，此满足和易性的配比为基准配合比。,基准配合比,2.4 设计配合比,经和易性调整后得到的基准配合比，其水灰比选择不一定恰当，即混凝土的强度有可能不符合要求，所以应检测其强度，得到符合强度要求的水灰比，确定设计配合比。,一般采用三个不同的配合比，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比值应较基准配合比分别增加及减少0.05，而其用水量与基准配合比相同，砂率值可分别增加或减小1%。 当不同水灰比的拌合物坍落度

11、与要求值的差超过允许偏差时，可通过增减用水量进行调整。 测定各种配比拌合物的和易性和体积密度，作为拌合物的性能值。 各种配比制作一组（三块）试件，标准养护到28d天进行强度测定。如有耐久性要求，应同时制作有关耐久性测试指标的试件。,强度检测,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fcu,o相对应的灰水比值，并确定每m3混凝土的材料用量： 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，进行调整； 水泥用量mC取用水量乘以选定出的灰水比计算而得； 粗、细骨料用量mg、ms取基准配合比中的粗、细骨料用量，并按定出的灰水比进

12、行调整。 至此，得出混凝土设计配合比。,设计配合比,设计配合比初步确定后，还应进行拌合物体积密度校正。 体积密度计算值c,c= mW+mC+mg+ms ； 用设计配合比进行试拌，体积密度实测值c,t； 校正系数： 当实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2时，上述得出的初步配合比即可确定为混凝土的正式设计配合比。 若二者之差超过2时，则须将初步配合比中每项材料用量乘以校正系数，即为最终定出的混凝土正式设计配合比。,校 正,2.5 施工配合比,设计配合比是以干燥骨料为基准的，但实际上工地存放的骨料常含有一定的水分，且随着气候的变化而经常变化。因此，现场材料的实际称量应按工地砂、石的含水情况进行

13、修正，修正后的配合比称为施工配合比。,设工地存放砂的含水率为a%，石的含水率为b%。则施工配合比1m3混凝土中水泥、砂、 石、水的用量mC、ms、mg 、mW 分别为： mC= mC ms= ms (1+a%) mg= mg(1+b%) mW= mW-ms a%-mgb% 至此，配合比设计完成！,施工配合比,例1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3050，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差=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C=3.10/cm3，水泥强度等级标准值的富余系数为1.08； 砂：中砂，级

14、配合格，体积密度os=2.60/cm3； 石：530mm碎石，级配合格，体积密度og=2.65/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。,3、混凝土配合比设计举例,(1)确定混凝土配制强度（fcu,0） fcu,o= fcu,k + 1.645= 30 + 1.6455 =38.2MPa (2)确定水灰比（W/C） fce = c fce,g = 1.08 42.5=45.9MPa,由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，查表可知, 干燥环境容许最大水灰比为0.65，故可确定水灰比

15、为0.53。,解：1求混凝土计算配合比,(3)确定用水量（mw0） 查表，对于最大粒径为30的碎石混凝土，当所需坍落度为3050时,1m3混凝土的用水量可选用185kg。 (4)计算水泥用量（mc0） 查表可知，对于干燥环境的钢筋混凝土，最小水泥用量为260，故可取 mc0 3493。,(5)确定砂率（s） 查表，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s= 35。 (6)计算砂、石用量（s0、g0） 用体积法计算，将mc0=349；mw0=185代入方程组：,解得：s0=641， g0=1192,(7)该混凝土计算配合比

16、为： 1m3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=：1.84 ：3.42，/0.53。,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 ms施 = ms0(1+3%)=641(1+3%)=660 石mg施 =mg0(1+1%)=1192(1+1%)=1204 水mw施= mw0-ms03%-mg01% =185-6413%-11921%=154,2确定施工配合比,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C20，施工要求混凝土坍落度为50-70mm，施工单位无历史统计

17、资料，所用原材料情况如下： 水泥：32.5级普通硅酸盐水泥，密度为=3.10/cm; 砂：中砂，Mx=2.70，级配合格； 石：卵石， Dmax=40mm，级配合格。 试求20混凝土计算配合比。,(1)确定混凝土配制强度（fcu,0）， 查表可得， 5MPa fcu,0= fcu,k + 1.645= 20 + 1.6455 =28.2 MPa (2)计算水灰比（W/C） fce = c fce,k = 1.0 32.5=32.5MPa,解：,由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，查表可知, 干燥环境容许最大水灰比为0.65，故可确定水灰比为0.47。,(3)确定用水量（mw0） 查表可得，对于最大粒径为40的卵石混凝土，当所需坍落度为5070时,1m3混凝土的用水量可选用170kg。 (4) 计算水泥用量（mc0） 查表，对于干燥环境的钢筋混凝土，最小水泥用量为260，故可取 mc0 362/3。,(5)确定砂率（s） 查表，对于采用最大粒径为40的卵石配制的混凝土，当水灰比为0.47时，其砂率值可选取26.8%32.1%（采用插入法选定）现取s= 30。 (6) 计算砂、石用量（s0、g0） 质量法计算，将mc0=362；mw0=170代入方