bA普通混凝土配合比.ppt

5.7 普通混凝土配合比设计,一、混凝土配合比设计基本要求 二、混凝土配合比设计中的基本参数 三、混凝土配合比设计方法和原理 四、混凝土配合比设计步骤 五、掺外加剂混凝土的配合比设计 六、掺矿物掺合料混凝土的配合比设计,本节是本章的重点与难点，要求结合典型例题，初步掌握混凝土配合比设计。,配合比：单位体积混凝土中各种组成材料的用量,普通混凝土配合比设计规程JGJ55-2000,5.7 普通混凝土配合比设计,一、混凝土配合比设计基本要求 （1）满足设计的强度等级，并具有95%的保证率 （2）满足施工要求的和易性（是否使用外加剂） （3）满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求 （4）在满足以上三项条件下，经济合理，最大限度节约水泥，降低成本。,5.7 普通混凝土配合比设计,二、混凝土配合比设计中的基本参数 （设计的内涵，控制好三个基本参数） 1、水灰比：强度、耐久性 确定原则：满足强度、耐久性的要求基础上，选用合适水灰比。 2、单位用水量：拌合物的流动性，根据坍落度和粗骨料的品种、最大粒径确定。 确定原则：在满足施工和易性的基础上尽量选用较小的单位用水量，节约水泥。 3、砂率：拌合物的和易性，主要是粘聚性和保水性。 确定原则：砂子的用量填满石子的空隙略有富余。,Co每立方米混凝土的水泥用量，kg; Go每立方米混凝土的粗骨料用量，kg; So每立方米混凝土的细骨料用量，kg; Wo每立方米混凝土的用水量，kg; Sp 砂率,混凝土配合比参数确定,鲍罗米公式计算W/C,5.7 普通混凝土配合比设计,三、混凝土配合比设计方法和原理 （一）方法： 体积法（绝对体积法） 重量法（假定表观密度法） （二）基本原理 体积法（绝对体积法）： 混凝土的总体积等于砂子、石子、水、水泥体积及混凝土中所含空气体积的总和,如果知道混凝土中各材料的密度，则1立方米混凝土的体积等于： 其中10a表示混凝土中空气的体积, a为混凝土含气量百分率（%），在不使用引气型外加剂时，可取1。,如果：,Vh= Vc +Vw +Vs +Vg+ Vk,则有：,5.7 普通混凝土配合比设计,重量法（假定表观密度法） 基本原理：混凝土总重量等于各组成材料的重量之和。 oh为1立方米混凝土的重量， 一般取2350-2450kg/m3 。 混凝土配合比计算中砂石用量指干燥状态时的重量。 干燥状态： 细骨料含水率小于0.5% 粗骨料含水率小于0.2% 水工、港工、交通工程混凝土所用骨料指饱和面干状态的重量。,C0+W0 +S0+G0=oh,5.7 普通混凝土配合比设计,四、混凝土配合比设计步骤 （一）初步计算配合比：根据原始技术资料计算的配合比 （二）基准配合比：经试配调整满足和易性要求的配合比 （三）实验室配合比：经强度、耐久性检验满足设计要求、施工要求，经济合理的配合比。 （四）施工配合比：根据现场砂石含水率换算成施工现场配合比。,5.7 普通混凝土配合比设计,（一）初步计算配合比设计步骤 1确定配制强度： fcu,t混凝土的配制强度,2确定水灰比（W/C） 根据耐久性要求查表(表4.17)，满足最大水灰比限值 比较强度要求水灰比和耐久性要求水灰比，取小值,如何得到 值,有统计资料时,可参考下式计算,无统计资料时,可参考下表选择。,值的选择,5.7 普通混凝土配合比设计,3确定1m3混凝土的用水量（Wo ）（表4.18） 根据施工坍落度和骨料种类、粒径确定1m3混凝土的用水量 4确定1m3混凝土的水泥用量（Co） 根据使用环境条件的耐久性要求，需满足水泥最小用量限制（表4.17）,耐久性复核,选定单位用水量,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。,5.7 普通混凝土配合比设计,5确定合理砂率（Sp）：合理砂率可通过试验、计算或查表求得。 也可以根据骨料品种、粒径及水灰比查表选取。（表4.19） 6确定1m3混凝土的砂、石用量（S0、G0），确定初步计算配合比,配合比表达方式： C0 W0 S0 G0 C0：S0 ：G0 :S0 C0 :G0C0， W/C,重量法,体积法,(1)本表系中砂选用，对细粗砂应相应减增砂率 （2）本表适用于坍落度10-60mm的混凝土，大于此的混凝土，塌落度每增大20mm，砂率增大1% （3）粗骨料为单粒级，砂率应增大 （4）对薄壁构件砂率取偏大值,混凝土用砂率选用表（%）,5.7 普通混凝土配合比设计,1m3普通混凝土拌合物的假定总容重,（二）基准配合比的确定（检验和易性）,概念：初步计算配合比经和易性试拌调整所得到的配合比称为基准配合比。 调整和易性的步骤和方法 坍落度试验 按初步配合比称料，拌匀并测坍落度，同时观察粘聚性和保水性。 和易性调整： 坍落度满足要求后，测出试拌调整后的实际表观密度 ，供确定试验室配合比使用。 确定基准配合比 C拌=Co+C S拌=So+S G拌=Go+G W拌=Wo+W,如何调整和易性,调整混凝土和易性,5.7 普通混凝土配合比设计,（三）实验室配合比的确定（检验强度） 三个不同的配合比： 基准配合比 用水量不变，水灰比分别增减0.05，砂率分别增减1% 拌制时，检验相应混凝土的和易性和表观密度 标准制作养护，28天试压，确定水灰比。 混凝土实验室配合比最后为、。,5.7 普通混凝土配合比设计,经试配确定配合比后，进行校正。 校正系数为：表观密度实测值表观密度计算值 当表观密度实测值与计算值之差绝对值不超过，按实际 绝对值超过，应将配合比中每项材料用量均乘以校正系数。,5.7 普通混凝土配合比设计,（四）施工配合比确定 砂的含水率为a%,石的含水率为b%，则施工配合比按下式计算：,C=C S=S(1+ a%) G=G(1+ b%) W=W-S a% -G b%,5.7 普通混凝土配合比设计,作业：自己设计钢筋混凝土构件，混凝土设计强度为C30，混凝土坍落度要求为55-70mm, 原材料如下： 水泥：普通硅酸盐水泥强度等级32.5级， 密度3100kg/m3 ，水泥富余系数1.13； 砂：河砂表观密度自己计算； 石子：碎石，Dmax=40mm,连续级配，级配良好， 表观密度0g=2650kg/m3 ； 自来水 求：混凝土初步配合比设计。并现场试验，检测和易性。,5.7 普通混凝土配合比设计,例题：某工程采用现浇混凝土梁柱结构，最小截面尺寸为300mm，钢筋最小净距为60mm。混凝土设计强度等级为fcu,k=30MPa，采用机械搅拌，插入式振动棒浇捣，施工时要求混凝土坍落度为35-50mm,施工单位的强度标准差为2.5 MPa。所用材料 42.5级普通硅酸盐水泥，实测28d强度为49.4MPa， 密度c=3150kg/m3； 中砂：符合区级配，s=2600kg/m3 卵石：粒级5-40, 0g=2650kg/m3 现场砂含水率3，卵石含水率2 求普通混凝土初算配合比及施工配合比。,1、混凝土配制强度计算,fcu,t=30+1.6453=34.9MPa,2、计算水灰比,3、选取每立方米混凝土用水量查表：用水量为160 kg,4、计算每立方米混凝土水泥用量：,Co=291kg,5、确定砂率（Sp）:32%,6、用重量法计算配合比：（取混凝土密度为2400kg/m3）,每立方米混凝土各材料用量 =水泥:砂:石子:水=291:624:1326:160,5.7 普通混凝土配合比设计,施工配合比； C=C S=S(1+ a%) G=G(1+ b%) W=W-S a% -G b%,施工配合比； C=C=291kg S=S(1+ a%)=624（ 1+3%）=643kg G=G(1+ b%)=1326（ 1+2% ）=1353kg W=W-S a% -G b%=160-624 3%-1326 2%=115kg,现场每立方米混凝土各材料用量 =水泥:砂:石子:水=291:643:1353:115,五、掺外加剂混凝土的配合比设计 1.膨胀剂 由于膨胀剂掺量较大，一般掺量在8%-12%范围内，因此采用内掺方法计算膨胀剂的掺量。即以1m3混凝土中水泥质量和膨胀剂质量之和作为胶凝材料的总量，按照确定的掺量百分比计算膨胀剂的量计算公式为 式中 E1m3混凝土中膨胀剂的掺量，kg； x膨胀剂的掺量百分数，； mc设计配合比中lm3混凝土中水泥用量，kg； mc,1掺膨胀剂后1m3混凝土中水泥用量，kg。,2.不考虑减水时的其他外加剂 如果掺入减水剂、引气剂等外加剂，以提高流动性或增加含气量等性能为目的，掺量小于5%的条件下，以确定的设计配合比中的水泥用量为基数，按照确定的掺量百分比计算 外加剂的掺量，而不考虑外加剂的质量和体积。即混凝土原配合比保持不变，外加剂掺量计算如下： 式中Aj1m3中外加剂的用量，kg。 如果外加剂是水剂，则代表固含量，再按照液态外加剂的含固量、密度计算出水剂的体积，同时还要在用水量中扣除外加剂中所含有的水分。而有些外加剂生产厂家会直接给出按水剂计量的掺量，则可直接计算得出掺量。,3.以减水为目的掺入减水剂时的计算 当掺入减水剂以减少拌合水量为目的时，在原有设计配合比的基础上，按下式重新计算混凝土的用水量，并重新调整配合比： 式中 mw,a一掺减水剂后混凝土的单位用水量，kg； mw设计配合比中混凝土的单位用水量，kg； 减水剂的减水率，通过试验测定或由减水剂生产厂家给定。 如果不需要提高强度，则保持水灰比不变，按照相同比例减少水泥用量，然后再用重量法或体积法重新计算细骨料和粗骨料的用量；如果不减少水泥，减水后水灰比减小，可提高混凝土的强度，按照鲍罗米公式可大致计算出强度增长幅度，同时也需要用重量法或体积法重新计算骨料的用量。,六、掺矿物掺合料混凝土的配合比设计 先按不掺矿物掺合料计算出混凝土的初步配合比，然后分两种情况计算掺矿物掺合料后混凝土的配合比。 1.等量取代法 等量取代法又称内掺法，即以水泥和矿物掺合料的质量之和作为胶凝材料总量，矿物掺合料等量取代部分水泥。等量取代法适用于混凝土强度等级要求不高、矿物掺合料的掺量较少，以及矿物掺合料的活性较高等情况。按相关公式计算矿物掺合料量和计算掺矿物掺合料后的水泥用量，其他组分用量不变，这时水灰比即为水胶比，即水与胶凝材料质量之比。,式中mad1m3中矿物掺合料的掺量，kg； mc设计配合比中lm3混凝土中的水泥用量，kg； mc，ad 掺矿物掺合料后lm。混凝土中水泥用量，kg； y矿物掺合料的掺量百分比，。,即,2.超量取代法 先按基本组成材料计算初步配合比，以一定量的矿物掺合料取代少于掺合料质量的水泥，叫做超量取代法。这时要先确定超量系数和取代量。下面以粉煤灰为例，以基准配比 (Wj、Cj Sj、Gj)为基础，按等和易性、等强度原则计算。 (1)选择粉煤灰取代水泥率(f)，例如，取代率f=20%。 (2)计算掺粉煤灰后混凝土的水泥用量C： (3)确定超量系数。 粉煤灰等级越高，质量越好，超量系数越小： 一级灰：k=1.O-1.4； 二级灰：k=1.2-1.7； 三级灰：k=1.5-2.0。,(4)计算粉煤灰掺量F： (5)求出粉煤灰超量部分的体积Vk ： (6)从基准配比的细骨料用量(Sj)中扣除与粉煤灰超量部分同体积(Vk)的细骨料用量，求出掺粉煤灰后混凝土中的细骨料量S： (7)用水量、粗骨料用量不变。 (8)求出配比后在试验室内进行试配。,5.8混凝土的耐久性,桩钻取芯样,拦河闸工作桥排架裂缝情况,闸墩上游闸门槽上部,公路桥柱混凝土剥落情况,现场取出的芯样,混凝土结构物大约只有150年左右的历史。在它出现的时候，人们认为混凝土是耐久性优秀的材料，主要是与金属材料、木材等相比较而言，混凝土不存在生锈、腐朽等问题，同时，受到当时社会水平的限制，人们对于结构物寿命的期待值较低，能够使用50-70年的材料就认为是耐久性很好的材料。,引言,另一方面，随着社会的进步，人们对于自然环境的开发和利用越来越深入，除了常规的地表环境之外，人们已经向大深度地下空间、海洋空间、高寒地带等进军，结构物所处的环境越来越苛刻，所以混凝土的耐久性问题越来越被重视。,一方面，随着社会的进步，建设工程规模日趋庞大，投资巨大，工期漫长，诸如跨度超过千米的大型桥梁，超高层建筑，大型水工结构物等，工期就达到十几年，所以人们对于结构物耐久性的期待日益提高。希望混凝土的耐久性能达到100年以上，甚至500年。,混凝土的耐久性:砼抵抗环境介质作用，并长期保持良好使用性和外观完整性，从而维持砼的安全，正常使用的能力 。 1、抗渗性 2、抗冻性 3、抗侵蚀性 4、抗碳化性 5、抗氯离子侵蚀性 6、碱-骨料反应,混凝土材料的耐久性关系到结构物在所设计的使用期限内能否保证安全、正常使用，影响结构物的使用寿命、运行、维修保养费用，从而影响结构物的总体成本。,北京的三元桥、旧西直门桥等结构物，建成后只有十几年的历史，就出现了许多裂缝，据分析碱一骨料反直是原因之一。,日本在沿日本海一侧修建了大量高速道路，建造只有十几年的时间，其高架桥的桥墩就出现了大量的裂缝，据分析有氯离子侵蚀、碱骨料反应等多方面原因。,1、抗渗性：指砼抵抗水，油等，液体压力作用下渗透的性能。用抗渗标号表示：承受最大水压力S4、S6、S8、S10、S12。 改善措施：提高密实度，改善混凝土的内部孔隙结构 例如：降低水灰比、采用减水剂、引气剂等 2、抗冻性：指砼在水饱和状态下经受多次冻融，循环作用，而不破坏的性质。用抗冻标号表示。 D10、D15、D25、D50、D100、D150、D200、D250、D300九个等级快冻性，适用于抗冻性高的砼。,抗冻性方法： 慢冻法： 慢冻法：28d龄期试件在吸水饱和后于-15至20反复冻融循环，其抗压强度下降不超过25%，且重量损失不超过5%时，所能承受的最大冻融循环次数来表示。 抗冻等级：F10、F15 、F25 、F50 、F100 、F150 、F200、F250 、F300 快冻法：,3、抗侵蚀性：处于环境有侵蚀性介质时，要求砼的抗侵蚀性。主要取决于水泥的品种，及砼的密实度。 4、碳化：空气中的CO2与水泥石中的Ca（OH）2作用，生成CaCO3和H2O的过程称为碳化，又称为中性化， 危害作用：最大是对钢筋的保护后作用降低，使钢筋容易锈蚀。 会引起砼表面产生微裂纹，降低抗拉、抗折强度，但碳化产生CaCO3使砼表面更加紧密，对砼的抗压强度有利，总体来说弊大于利。,世界上最早发现碱一骨料反应是在美国，1938年美国建成派克混凝土大坝，两年后发现大量裂缝。经查明，该大坝工程采用了含碱量分别为O55、113、125及142的四种水泥，其中采用含碱量142的水泥混凝土部位裂缝最为明显。从钻心取样的混凝土发现，安山岩骨料颗粒与高碱水泥浆接触面发生了化学反应，出现了白色硅酸钠物质，这就是最早发现的碱一骨料反应。为此，美国从1941年开始限制水泥含碱量，当混凝土所用的骨料具有活性时，规定水泥含碱量不得超过O6。,冰岛雷克雅未克地区15的房屋毁于碱一硅酸反应。长期以来，许多人一直认为该地区温度低碱一硅酸反应速度慢或根本不可能发生，可是竞有15的房屋毁于碱一硅酸反应。究其原因，可能是使用了挖自海底的骨料未经清洗，额外增加了碱含量，以及混凝土中水泥用量较大所致。也有人认为使用氯化钠作防冻剂加剧了这种破坏。在日本和我国，也不同程度地出现了由于碱一骨料反应造成混凝土耐久性下降问题.,7 碱一骨料反应。,7、混凝土内部水泥凝胶体中的碱性氧化物(Na20 、K2O )与骨料中的活性SiO2，活性碳酸盐在有水存在的条件下发生化学反应，生成碱一硅酸盐凝胶(或碱一碳酸盐凝胶)，堆积在骨料与水泥凝胶体的界面，吸水后体积膨胀(大约3倍以上)。导致混凝土开裂破坏，称为碱一骨料反应。 预防措施： （1）使用含碱量小于0.60%的水泥； （2）掺加磨细的活性混合料； （3）掺加引气剂。,8、提高砼耐久性措施 （1）选择适宜的水泥品种及标号； （2）采用较小的，限制最大和最小水泥同量，以保证砼孔隙率较小； （3）选用较好的砂，石骨料； （4）掺加减水剂引气剂； （5）加强养护特别是早期养护； （6）加强砼的质量控制。,5.9 新型混凝土,高强混凝土 (HSC) 高性能混凝土 (HPC) 泵送混凝土,高强混凝土简介,在我国，HSC应被认为是强度等级不低于C60的混凝土。 它是采用以下方法制取的混凝土 优质骨料 等级不低于42.5级的水泥 较低的水灰比 在强烈振动密实作用下。 高效减水剂的使用，为配制高强度大流动性混凝土创造了条件。 HSC的分类见下表,高强混凝土的类型,高性能混凝土简介,高性能混凝土是指采用优质材料，严格施工工艺，便于浇捣、不离析，体积稳定，力学性能稳定所制备的混凝土。 符合特殊综合性能与均匀性要求，不能用常规材料和工艺获得，1990年ACI国际会议首次提出。 它具有早强高，韧性，匀质，耐久等特点。 适用于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境。,泵送混凝土简介,定义： 将搅拌好的混凝土，采用混凝土输送泵沿管道输送和浇筑，称泵送混凝土。 特点： 一次连续完成垂直和水平运输，而且可以进行浇筑，因而生产效率高，节约劳动力。 特别适用于工地狭窄和有障碍物的施工现场以及大体积混凝土结构物(如高层建筑等)。,5.10 砂浆,砂浆：由胶凝材料、细骨料、掺加料和水按适当比例配合拌制而成的材料 用途： （1）在结构工程中，把单块的砖砌块胶结起来构成砌体 （2）在装配式结构中，砖墙的勾缝，各种构件的接缝 （3）在装饰工程中，墙面、地面及梁柱结构表面的抹面 （4）装饰材料的镶贴 分类： 按用途分：砌筑砂浆、抹面砂浆、特种砂浆 按胶凝材料分：水泥砂浆、石灰砂浆、混合砂浆,一、砂浆的组成材料 二、砂浆的技术性质 & 三、常用砂浆 四、特种砂浆,5.9 砂浆,5.9 砂浆,一、砂浆的组成材料 1、胶凝材料：水泥、石灰、石膏和有机胶凝材料 水泥：普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥等 一般选用强度等级：32.5级 石灰：节约水泥，改善和易性，配制混合砂浆 2、细骨料：基本与混凝土用砂相同，但对砂的最大粒径有限制。最大粒径： 毛石砌体：小于砂浆层厚度的1/4-1/5 砖砌体：应不大于2.5mm 用于光滑的抹面及勾缝：应用细砂，且小于1.2mm。 3、掺加料、外加剂和水,5.9 砂浆,二、砂浆的技术性质 （一）新拌砂浆的和易性 （二）硬化砂浆的强度 （三）砂浆的其它性能 粘结力 变形性能 砂浆的抗冻性,5.9 砂浆,（一）新拌砂浆的和易性: 良好的和易性容易在砖、石、砌体及结构等表面铺成均匀的薄层，并与基底黏结牢固 包括： 1 流动性（稠度）：在自重或外力作用下流动的性能 砂浆稠度测定仪：用沉入度表示（单位：mm) 沉入度大，流动性好,流动性 保水性,5.9 砂浆,2 保水性：新拌砂浆保持其内部水分不泌出流失的能力,保持水分的能力。用分层度表示。 测定：分层度测定仪 砂浆的分层度在10-20mm为宜； 分层度过大（大于30mm）保水性差，容易离析，不便于施工和保证质量； 分层度小（小于10mm），虽然保水性好，但易产生收缩开裂，影响质量。,5.9 砂浆,（二）硬化砂浆的强度（fmu ） 测定：边长70.7mm的立方体标准试件，一组6块在标准条件下养护28天后用标准试验方法测得的抗压强度平均值。 标准条件：温度1723，相对湿度：水泥砂浆90%以上，水泥混合砂浆60%80%。 强度等级：M20、M15、M10、M7.5、 M5、 M2.5 影响因素： 组成材料 配合比 基层材料的吸水性能,不吸水基层（致密的石材） 水泥强度和水灰比 吸水基层（砖或其它多孔材料） 保水性,5.9 砂浆,砂浆强度公式,砂浆强度公式,每立方米砂浆的水泥用量,砂浆的特征系数,5.9 砂浆,（三）砂浆的其他性能 1、砂浆的粘结力：影响砌体结构的抗剪强度、抗震性、抗裂性等重要因素。 砂浆的抗压强度越高，粘结力越大； 与基层材料的表面状态、清洁程度、湿润情况、施工养护条件等有关。 2、砂浆的变形性能 砂过细、胶凝材料过多、掺合料过多，会引起收缩变形过大开裂。 3、砂浆抗冻性 冻融循环试验：质量损失5%，强度损失25%,5.9 砂浆,三 常用砂浆： 1、砌筑砂浆 （一）砌筑砂浆组成 （1）水泥：品种、强度等级 一般水泥强度等级标准值宜为砌筑砂浆强度的4-5倍 （2）细骨料：粗细程度、最大粒径、含泥量 （3）掺合料：改善和易性的无机材料 （4）外加剂：品种、掺量 （5）水,砌筑砂浆 抹面砂浆,5.9 砂浆,（二）砌筑砂浆的配合比设计（吸水基面） 1、配合比的计算 （1）配制强度 当不具有近期统计资料时，可按表5.3取值,（2）计算水泥用量： 水泥用量小于200kg/m3时，取200kg/m3 水泥砂浆，查表5.4 (3)若为水泥混合砂浆，计算其掺合料用量 (4)砂用量 干燥状态砂的堆积密度 （5）用水量 满足施工所