普通混凝土配合比设计2011.12.ppt

普通配合比设计,1、普通配合比设计规定 2、普通配合比设计原则 3、普通配合比设计方法,1、普通配合比设计规定,1-1混凝土的最大水胶比,1-2混凝土的最小胶凝材料用量（kg/m3),1-3钢筋混凝土中矿物掺和料最大掺量,1-4预应力混凝土中矿物掺和料最大掺量,1-6普通配合比设计基本要求,混凝土配合比设计主要依据原材料性能、结构要求、施工要求、结构使用环境条件要求 原材料性能要求：水泥的品种和强度；粗骨料的情况：最大粒径、母岩强度、密度、颗粒级配、含泥量、泥块含量、so3含量、针片状含量等;细骨料的情况：颗粒级配、细度模数、含泥量、泥块含量、so3含量、云母含量、轻物质含量等；使用外加剂与外掺料的要求及技术资料。 结构要求：结造物使用年限级别（30年、60年100年）、结构物的钢筋布置、大体积等情况。,施工条件要求：如搅拌方式、运输方式、运输距离、灌注高度、震动密实方式、施工时的天气（风、雨、霜、雪、湿度、温度、冬季、夏季） 结构物使用的环境条件要求：受水流冲刷、冰冻作用、所处地区最冷月平均温度（低于负15度，负15度至负5度，高于负5度）、干燥、潮湿、含碱、碳化、氯盐、化学、冻融、磨蚀等环境。,2、普通配合比设计原则,（1）保证混凝土拌合物具有良好的工作性以满足施工条件要求。 （2）满足结构设计和施工进度要求的混凝土强度。 （3）保证混凝土具有良好的耐久性，满足碳化环境、氯盐环境、化学侵蚀环境、冻融破坏环境、磨蚀环境从而使混凝土达到经久耐用的使用目的。 (4)节约水泥、降低工程成本、合理使用原材料、取得良好的经济效益。,3、普通配合比设计方法,设计步骤 （1）计算初步配合比 （2）提出基准配合比 （3）确定试验室配合比 （4）换算施工配合比,（1）计算初步配合比,确定混凝土配置强度 -1 当混凝土的设计强度等级小于c60时，应按下式确定： f cu,o f cu,k + 1.645 式中：f cu,o - 混凝土配置强度（mpa)； f cu,k-混凝土抗压强度标准值（mpa)； -混凝土强度标准差（mpa)。 -2 当混凝土的设计强度等级不小于c60时，应按下式确定： f cu,o 1.15f cu,k,-3混凝土强度标准差可根据近期同类混凝土强度资料求的，试件组数不应少于30组，按下式计算：,式中 ：混凝土强度标准差（mpa)； f cu,i 第i组的试件强度（mpa)； nmfcu组试件的强度平均值（mpa)； n试件组数。,-4 当没有近期的同一品种、同一强度等级混凝土强度资料时，其标准差可按下表取值。,计算水胶比 -1公式,式中：w/b 混凝土水胶比； aa 、ab 回归系数; f b胶凝材料28d胶砂抗压强度（ mpa）。,-2回归系数取值表,-3当胶凝材料28d胶砂抗压强度值（f b）无实测值时，可按下式计算： f b = f s f ce 式中：f、 s 粉煤灰、粒化高炉矿渣粉影响系数； f ce 水泥28d胶砂抗压强度。,粉煤灰影响系数(f)、粒化高炉矿渣粉影响系数(s),注：1、采用级、级粉煤灰宜取上限值； 2、采用s75级粒化高炉矿渣粉宜取下限值， 采用s95级粒化高炉矿渣粉宜取上限值， 采用 s105级粒化高炉矿渣粉宜取上限值加0.05； 3、当超出表中的掺量时，粉煤灰和粒化高炉矿渣粉影响系数应经试验定。,水泥强度等级值的富余系数（c ）,-4当水泥28d胶砂抗压强度无实测值时，可按下式计算： fce =c fce,g 式中：fce,g水泥强度等级（mpa）； c水泥强度等级值的富余系数，可按实际确定；当缺乏实际统计资料时，可按下表选用。,确定单位用水量,塑性混凝土：拌合物坍落度为10mm90mm 流动性混凝土：拌合物坍落度为100mm150mm 大流动性混凝土：拌合物坍落度不低于160mm -1混凝土水胶比在0.400.80范围时，可按下表 选用：,-1干硬性混凝土的用水量（/m3）,-2塑性混凝土的用水量（kg/m3）,注:1、表中用水量系采用中砂时的取值。采用细砂 时,每立方米混凝土的用水量可增加510；采用粗砂时，可减少510； 2、掺用矿物掺和料和外加剂时，用水量应相应调整。,3掺外加剂时，流动性混凝土或大流动性混凝土每立方米的用水量（mw0）可按下式计算： mw0 = mwo（1-） 式中：mw0 计算配合比每立方米混凝土的用水量（/m3）； mw0 未掺外加剂时推定的满足实际坍落度要求的每立方米混凝土用水量（/m3），以本规程90mm坍落度的用水量来计算，当坍落度增大到180mm以上时，随坍落度相应增加的用水量可减少； 外加剂的减水率（%），经混凝土的试验确定。,4每立方米混凝土中外加剂用量（ma0）应按下式计算：,ma0=mb0 a 式中： ma0每立方米混凝土中外加剂用量（/m3）； md0每立方米混凝土中胶凝材料用量（/m3）； a外加剂掺量（%），经混凝土试验确定。,确定单位胶凝材料、矿物掺和料和水泥用量,1每立方米混凝土的胶凝材料用量（mb0）按下式计算: mbo = 式中： mbo每立方米混凝土中胶凝材料用量（/m3）； mw0每立方米混凝土的用水量（kg/m3）； w/b混凝土水胶比。,2每立方米混凝土的矿物掺和料用量（mb0）按下式计算:,mf0=mb0f 式中： mf0每立方米混凝土中矿物掺和料用量（/m3）； md0每立方米混凝土中胶凝材料用量（/m3）； f 矿物掺和料掺量（%）按规定确定。,-3每立方米混凝土的水泥用量（mc0）按下式计算:,mc0=mb0-mf0 式中： mc0 每立方米混凝土中水泥用量（/m3）; md0每立方米混凝土中胶凝材料用量（/m3）； mf0每立方米混凝土中矿物掺和料用量（/m3）；,确定砂率（s ）粗、细骨料用量,1砂率(s)应根据骨料的技术指标、混凝土拌合物性能和施工要求，参考既有历史资料确定。 当缺乏砂率历史资料时，混凝土砂率的确定应符合下列规定： a、坍落度小于10mm的混凝土，其砂率经试验确定； b、坍落度为10mm60mm的混凝土，其砂率按下表选； c、坍落度大于60mm的混凝土，其砂率经试验确定,也可在 下表的基础上，按坍落度每增大20mm,砂率增大1%的幅度予以调整。,混凝土的砂率（%）,注：1、本表数值系中砂的选用砂率，对细砂或粗 砂，可相应的减少或增大砂率。 2、采用人工砂配制混凝土时，砂率可适当增大。 3、只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大。,2采用质量法计算混凝土配合比时，粗细骨料用量按下式计算：,mf0+mc0+ms0+mg0+mw0=mcp s =,式中： mg0 每立方米混凝土的粗骨料用量（kg/m3）； ms0 每立方米混凝土的细骨料用量（kg/m3）； s 砂率（%）； mcp 每立方米混凝土拌合物的假定质量（kg), 可取2350kg/m32450kg/m3。,-3当采用体积法计算混凝土配合比时，粗、细骨料按下式计算：,式中： f矿物矿物掺和料密度（kg/m3）； c水泥密度（kg/m3）,可测定，也可取 2900kg/m33100kg/m3； g粗骨料表观密度（kg/m3）； s 细骨料表观密度（kg/m3）； c 水密度（kg/m3），可取1000kg/m3； 混凝土的含气量百分数，在不使用引 气型外加剂时， 可取1。,初步配合比验证,1混凝土的最大水胶比验证，当计算初步配合比的水胶比大于规定值时，采用规定值。,结构混凝土材料的耐久性基本要求 使用年限50年（gb50010-2010）,2混凝土的最小胶凝材料用量验证 普通混凝土配合比设计规程 jgj55-2011,当计算初步配合比中的胶凝材料用量小于规定值时，采用规定值（c15及其以下强度等级的混凝土除外）。,-3钢筋混凝土中矿物掺和料最大掺量验证， jgj55-2011,当计算初步配合比中的矿物掺和料掺量大于规定值时，采用规定值。 采用其它通用硅酸盐水泥时，宜将水泥混合材掺量20%以上的混合材量计人矿物掺合料； 复合掺和料各组分的掺量不宜超过单掺时的最大掺量； 在混合使用两种或两种以上矿物掺和料时，矿物掺合料总掺量应符合表中复合掺和料的规定。,钢筋混凝土中矿物掺和料最大掺量 普通混凝土配合比设计规程 jgj55-2011,-4预应力混凝土中矿物掺和料最大掺量验证 普通混凝土配合比设计规程 jgj55-2011,当计算初步配合比中的矿物掺和料掺量大于规定值时，采用规定值。,采用其它通用硅酸盐水泥时，宜将水泥混合材掺量20%以上的混合材量计人矿物掺合料； 复合掺和料各组分的掺量不宜超过单掺时的最大掺量； 在混合使用两种或两种以上矿物掺和料时，矿物掺合料总掺量应符合表中复合掺和料的规定。,初步配合比为,mc0:mf0:ms0:mg0:mw0=1：,计算初步配合比流程,计算混凝土配制强度 计算水胶比 确定单位用水量 确定单位胶凝材料用量 确定砂率，粗、细骨料用量 初步配合比（水胶比、胶凝材料）验证 初步配合比,（2）提出基准配合比,初步配合比计算完后，要把混凝土的各种原材料进行拌合试配。 混凝土配合比设计试配应采用工程实际使用的原材料，细骨料含水率应小于0.5%，粗骨料含水率应小于0.2%。 每盘混凝土最小搅拌量按下表并不应小于搅拌机公称容量的1/4且不应大于搅拌机的公称容量。,混凝土试配的最小搅拌量,基准配合比用水量的调整,1在试拌的基础上用水量和外加剂用量应根据水胶比做调整。 2按计算出的混凝土初步配合比进行试拌，以校核混凝土拌和物的性能（如坍落度、粘聚性、保水性、含气量、泌水率、凝结时间、表观密度等）如拌和物的性能不符合设计和施工要求，宜保持水胶比不变，相应调整用水量、砂率或调整各胶凝材料用量，直到符合要求为止。 然后修正混凝土初步配合比，提出混凝土基准配和比。,（3）确定试验室配合比,采用三个不同的配合比，其中一个为混凝土基准配合比，另外两个配合比的水胶比分别比基准配合比的水胶比增加和减少0.05，用水量与基准配合比的用水量相同，砂率可分别增加和减少1%。 制作混凝土强度检验试件，每个配合比至少制作一组（3块）试件，并应标准养护到28d或设计规定龄期时试压。 根据混凝土强度试验结果，宜绘制强度和水胶比的线性关系图或直插法确定略大于配制强度对应的胶水比。,强度的测定和调整,例如：某桥墩混凝土强度等级为c35，试配强度为43.2mpa。水胶比为0.45。经试验：三组配合比的水胶比分别为0.40、0.45、0.50。标准养护下，28d抗压强度分别为： 水胶比 0.40，f2850.0（mpa） 水胶比 0.45，f2842.3（mpa） 水胶比 0.50，f2837.2（mpa） 以上述数据为基础，绘制出水胶比强度关系曲线如下图。在图中找到强度为43.2mpa时对应胶水 比为2.25，故其水胶比为0.44,上例 强度和水胶比的线性关系图,在关系图中，查找出相应于试配强度的胶水比，依次计算 出每立方米混凝土中各种材料用料量。 -1确定用水量，取基准配合比的用水量，并根据制作强度检测试件时测得的坍落度值适当调整。 -2确定胶凝材料用量，取用水量除以水胶比。 -3确定粗细骨料用量，取基准配合比中的砂石用量，并按定出的水胶比做适当调整。 配合比调整后，应测定拌合物水溶性氯离子含量。 对耐久性有设计要求的混凝土应进行相关耐久性试验验证。,按下式校正混凝土的表观密度：, =,式中： - 混凝土配合比校正系数； c,t - 混凝土拌合物的表观密度实测值； c,c - 混凝土拌合物的表观密度计算值。,-1混凝土拌合物的表观密度按下式计算,c,c=mc+mf+ms+mg+mw 式中： c,c 混凝土拌合物的表观密度计算值。 mc 每立方米混凝土的水泥用量（kg/m3)； mf每立方米混凝土的矿物掺合料用量（kg/m3) ms每立方米混凝土的细骨料用量（kg/m3)； mg每立方米混凝土的粗骨料用量（kg/m3）； mw每立方米混凝土的用水量（kg/m3）。,-2计算校正后每项材料用量,当混凝土拌合物的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，可维持原配合比不变，当二者之差超过2%时，应将配合比中每项材料用量均乘以校正系数（）。,（4）换算施工配合比,理论配合比的材料用量均是以干燥状态为基础的，现场 施工的砂、石多为露天存放，含有一定的水分，如实测 砂含水率为a,石子含水率为b ,则施工配合比按下式计算： c c s s ( 1a ) g g ( 1b ) w wsagb 式中： c、s、g、w水泥、砂、石、水 施工配合比中所有材料。 c、s、g、w水泥、砂、石、水 理论配合比中所有材料。,谢谢！,普通混凝土配合比设计实例,某桥梁梁体，混凝土强度等级为c55，强度标准差为6.0mpa，泵送混凝土，坍落度为180mm。水泥采用p.o 42.5，无实测强度，3100kg/m3；中砂，表观密度2650kg/m3；碎石最大粒径25mm，表观密度2700kg/m3；级粉煤灰密度2600kg/m3；s95矿渣粉密度2860kg/m3；聚羧酸缓凝型减水剂密度1200kg/m3；饮用水密度1000kg/m3，机械搅拌振捣密实。试设计配合比,确定混凝土配置强度,fcu,o=fcu,k+1.645=55+1.6456.0=64.9（mpa）,计算水胶比,确定单位用水量,1、查用水量表得225kg/m3,因坍落度大于90mmm，应调整为225+（18090）205=248（kg/m3） 2、掺用聚塑酸外加剂，减水率（）38% 每立方米混凝土的用水量为： mwo=mwo(1）=248（138%）=154（kg）,确定单位胶凝材料、矿物掺和料和水泥用量 每立方米混凝土胶凝材料用量,mbo =,-1每立方米混凝土的矿物掺和料(粉煤灰）用量（mf0）,粉煤灰掺量为胶凝材料的20% 每立方米混凝土粉煤灰用量： mf0=mb0f=48120%=101(kg）,-2每立方米混凝土的矿物掺和料(矿渣粉）用量（mk0）,矿渣粉掺量为胶凝材料的10% 每立方米混凝土矿渣粉用量： mk0=mb0k=48110%=48(kg）,-3每立方米混凝土的水泥用量（mc0）,每立方米混凝土的水泥用量为： mc0mb0mf0mk048110148 332(kg）,-4每立方米混凝土的外加剂用量（mc0）,每立方米混凝土外加剂（缓凝型聚羧酸）掺量为胶凝材料的0.9%。 每立方米混凝土外加剂（缓凝型聚羧酸液体）用量： ma0mb0 a4810.9%4.329（kg） 外加剂聚羧酸含固量20%，缓凝型聚羧酸体固体为： 4.32920%0.866(kg) 每立方米混凝土用水量为：154-（4.329-0.866） 151(kg),确定砂率（s ）中砂用量,根据泵送混凝土规定：砂率宜为35%45% 砂率采用36%；外加剂聚羧酸含固量20%。混凝土表观密度假定为：2400(kg/m3） 每立方米混凝土中砂用量： mf0+mk0+mc0+ms0+mg0+mw0+ma0=mcp s = ms0=（2400101483321544.3290.20） 36%=635(kg/m3）,-1确定每立方米混凝土碎石用量,a、每立方米混凝土中碎石用量： mg0=mcpmf0mk0mc0ms0mw0ma0 =2400101483326351540.87 =1129（kg） b、混凝土中碎石采用5-10mm和10-25mm碎石两种粒级，各占50%。 碎石5-10mm为112950%564（kg） 碎石10-25mm为112950%564（kg）,初步配合比验证,-1按gb50010-2010）验证，因为：初步配合比计算的水胶比0.32gb50010-2010中环境等级三b规定的 0.40，所以水胶比合格。 -2按jgj55-2011验证，因为：初步配合比计算的胶凝材料用量481kg/m3jgj55-2011中，最小胶凝材料用量330kg/m3所以胶凝材料掺量总量合格。胶凝材料中粉煤灰掺量占20%规定值的35%，合格 胶凝材料中矿粉掺量占10%规定值的55%，合格,初步配合比验证,-3按（公路桥涵施工技术规范）jtgt f50-2011验证，水胶比、最小水泥用量、胶凝材料总量、粉煤灰、矿渣粉掺量均符合规范要求。 -4按（铁路混凝土工程施工技术规指南）j铁建设【2010】241号验证，水胶比、最小水泥用量、胶凝材料总量、粉煤灰、矿渣粉掺量均符合规范要求。,初步配合比为,mc0:mf0:mk0:ms0:mg0:mw0:ma0 332：101：48：635：1129：154：4.329,（2）提出基准配合比,1、采用工程实际使用的各种原材料（干料）进行混凝土拌合试配。 2、采用80型卧式搅拌机，按计算出的混凝土初步配合比进行试拌20升混凝土。 3、校核混凝土拌和物的性能（如坍落度、粘聚性、保水性、含气量、泌水率、凝结时间、表观密度等）如拌和物的性能不符合设计和施工要求，宜保持水胶比不变，相应调整用水量、砂率或调整各胶凝材料用量，直到符合要求为止。 然后修正混凝土初步配合比，提出混凝土基准配和比。,（3）确定试验室配合比,1、采用三个不同的配合比，其中一个为混凝土基准配合比，另外两个配合比的水灰比分别比基准配合比的水灰比增加和减少0.05， mc0:mf0:mk0:ms0:mg0:ma0:mw0 基准配合比：=1：0.3：0.14：1.91：3.40：0.013：0.45 增加0.05为：=1：0.3：0.14：1.91：3.40：0.013：0.40 减少0.05为：=1：0.3：0.14：1.91：3.40：0.013：0.50,2、拌合20升混凝土各用料量,3、制作试块、测r3、r7、r28、r56强度,每个配合比制作150mm150mm150mm试件4组 三个配合比r28强度分别为： 0.40水灰比的配合比r28强度为：74.9（mpa） 0.45水灰比的配合比r28强度为：67.2（mpa） 0.50水灰比的配合比r28强度为：59.0（mpa）,4、绘制出水灰比强度关系曲,5、在关系图中，查找出相应于试配强度的灰水比为2.16，依次计算出每立方米混凝土中各种材料用料量。,水灰比=1/2.16=0.46；用水量为151(kg); 水泥用量：151/0.46=328(kg) 粉煤灰用量：3280.30=98(kg) 矿渣粉用量：3280.14=46(kg) 中砂用量：3281.91=626(kg) 碎石用量：3283.40=1115(kg) 聚羧酸用量：3280.013=4.3(kg),6、校正混凝土的表观密度