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山西工程职业技术学院毕 业 论 文题 目：普通混凝土配合比设计姓 名：作 学 号：作 104090832044 班 级：作 建32 专 业：作 建筑工程系 系 别：作 建工系 指导教师： 2011年05月25日普通混凝土配合比设计内容摘要：混凝土随着材料科学的不断发展，其用途也越来越广泛，已到了跨行业、跨学科、互相渗透的非常广泛的领域。制备混凝土时，首先应根据工程对和易性、强度、耐久性等的要求，合理地选择原材料并确定其配合比例，以达到经济适用的目的。为此，编写了此普通混凝土配合比设计。其论文的理论依据为混凝土配制强度的确定；混凝土配合比设计中的基本参数（水灰比、砂率、单位体积用水量）；凝土配合比的计算（初步计算配合比、基准配合比）；混凝土配合比的试配（设计配合比、施工配合比）、调整与确定；混凝土质量控制及检验。研究方法为理论加实践（试验法和文献资料法）。研究内容要保证混凝土硬化后的强度和所要求的其他性能和耐久性;要满足施工工艺易于操作而又不留隐患的工作性；在符合上述两项要求下选用合适的材料和计算各种材料用量；对上述设计的结果进行试配、调整，使之达到工程的要求；达到上述要求的同时，设法降低成本。关键词：水灰比、砂率、单位体积用水量、初步计算配合比、基准配合比、设计配合比、施工配合比。目录一、前言二、术语、符号三、混凝土配合比设计1. 混凝土配合比设计目的及常用表示方法2. 混凝土配合比设计的基本要求3. 混凝土配合比设计的资料准备4. 混凝土配合比设计的三个参数5. 确定三个参数的原则四、混凝土配合比设计步骤1.初步计算配合比2.基准配合比3.实验室配合比4.施工配合比五、普通混凝土配合比设计实例六、结论及建议（500字以内）一、前言混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶结材料，集料、骨料和水按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成的人造石材。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。混凝土随着材料科学的不断发展，其用途也越来越广泛，已到了跨行业、跨学科、互相渗透的非常广泛的领域。制备混凝土时，首先应根据工程对和易性、强度、耐久性等的要求，合理地选择原材料并确定其配合比例，以达到经济适用的目的。混凝土可以追溯到古老的年代，其所用的胶凝材料为粘土、石灰、石膏、火山灰等。自19世纪20 年代出现了波特兰水泥后，由于用它配制成的混凝土具有工程所需要的强度和耐久性，而且原料易得，造价较低，特别是能耗较低，因而用途极为广泛。20世纪初，有人发表了水灰比等学说，初步奠定了混凝土强度的理论基础。以后，相继出现了轻集料混凝土、加气混凝土及其他混凝土，各种混凝土外加剂也开始使用。60年代以来，广泛应用减水剂，并出现了高效减水剂和相应的流态混凝土；高分子材料进入混凝土材料领域，出现了聚合物混凝土；多种纤维被用于分散配筋的纤维混凝土。现代测试技术也越来越多地应用于混凝土材料科学的研究。由上可知，混凝土在我们生活生产中占了很大的作用，所以我们必须了解混凝土配合比的设计，以利于我们更好的利用资源。为改善混凝土的某些性质，可加入外加剂。由于掺用外加剂有明显的技术经济效果，它日益成为混凝土不可缺少的组分。为改善混凝土拌合物的和易性或硬化后混凝土的性能,节约水泥,在混凝土搅拌时也可掺入磨细的矿物材料掺合料。混凝土配合比的设计通常按水灰比法则的要求进行。材料用量的计算主要用假定容重法或绝对体积法。制备混凝土时，首先应根据工程对和易性、强度、耐久性等的要求，再次就要考虑我国水资源的问题，在不破坏生态平衡的条件下，合理地选择原材料并确定其配合比例，以达到经济适用的目的。二、术语与符号1、术语1.1 普通混凝土ordinary concrete干密度为2000-2800kg/m3的水泥混凝土.1.2 塑性混凝土plastic concrete 混凝土物坍落度为10-90mm的混凝土.1.3 水灰比water cement ratio 水力除灰系统中输送每吨灰渣所消耗的水量1.4 砂率sand percentage 混凝土中，细骨料(粒径0.165mm)占粗细骨料总量的百分数2、符号fcu,k-混凝土立方体抗压强度标准值(MPa)fce-水泥28d抗压旨度实测值(MPa)fce,g-水泥强度等级值(MPa)mwa-掺外加剂时每立方来混凝土中的的水泥用量(kg)mc0-基准配合比混凝土每立方来的粗骨用量(kg)mg0-基准配合比混凝土每立方来的细骨料用水量(kg)ms,0-基准配合比混凝土每立方来的细骨料用量(kg)mw0-基准配合比混凝土每立方米的粗骨料用量(kg)mc-每立方米混凝土的水泥用水量(kg)mg-每立方米混凝土的粗骨料用量(kg)ms-每立方米混凝土的细骨料用量(kg)mw-每立方米混凝土的用水量(kg)mcp-每立方米混凝土的用水量(kg)c-水泥强度等级值的富余系数-外加剂的减水率(%)s-砂率(%)c-水泥密度(kg/m3)g-粗骨料的表现密度(kg/m3)s-细骨料的表现密度(kg/m3)w-水的密度(kg/m3)-混凝土的含气量百分数c,t-混凝土表现密度实测值(kg/m3)c,c-混凝土表现密度计算值(kg/m3)-混凝土配合比较正系数-混凝土强度标准差(MPa);三、混凝土配合比设计3.1、 混凝土配合比设计目的及常用表示方法： 3.1.1 混凝土配合比设计目的：确定混凝土中各组成材料数量之间的比例关系。3.1.2 常用的表示方法：v 以每1立方米混凝土中各项材料的质量表示， 水泥（mc）300 kg、水（mw）180 kg、砂（ms）720 kg、石子（mg）1200 kg；v 以各项材料的质量比来表示（以水泥质量为1） 如：水泥：砂：石子：水1：2.4 ： 4 ： 0.63.2、混凝土配合比设计的基本要求v 满足混凝土结构设计强度等级；v 满足混凝土施工和易性；v 满足工程所处环境耐久性要求；v 符合经济原则尽可能采用当地材料。3.3、混凝土配合比设计的资料准备v 了解工程设计要求的混凝土强度等级，以便确定混凝土配制强度。v 了解工程所处环境对混凝土耐久性的要求，以便确定所配制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量。v 了解结构构件断面尺寸及钢筋配制情况，以便确定混凝土骨料的最大粒径。v 了解混凝土施工方法及管理水平，以便选择混凝土拌和物坍落度及混凝土强度的标准差。v 掌握原材料的性能指标。水 泥品种、标号、密度； 砂、石骨料种类、表观密度、级配、最大粒径等； 拌和用水水质情况；外加剂品种、性能、适宜掺量； 掺和料粉煤灰、矿渣、硅粉等。3.4、混凝土配合比设计中的三个参数v 水与水泥之间的比例关系水灰比表示；v 砂与石子之间的比关系砂率表示；v 水泥浆与骨料之间的比例关系单位体积用水量来表示。3.5、确定三个参数的基本原则：v 在满足混凝土强度和耐久性的基础上，确定混凝土的水灰比；v 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混凝土的单位用水量；v 砂在骨料中的数量应以填充石子空隙后略有富余的原则来确定砂率。四、混凝土配合比设计的步骤初步计算配合比 实验室配合比 基准配合比 施工配合比调整坍落度校核强度、耐久性扣减工地砂石含水量4.1、初步计算配合比计算步骤：第一步：确定配制混凝土强度第二步：确定水灰比第三步：确定用水量第四步：确定水泥用量第五步：确定砂率第六步：确定砂石用量第一步：混凝土配制强度的确定依据公式：fcu.0 fcu.k + 1.645式中：fcu.0混凝土配制强度（MPa） fcu.k混凝土立方体抗压强度标准值； 混凝土强度标准差（MPa）。的确定：A、施工单位有强度历史资料时，依公式计算；B、施工单位无强度历史资料时，查表取用（见附录1）。第二步：初步确定水灰比（W/C）v 依混凝土强度公式：fcu,o=Afce(C/W-B)W/C=Afce/(fcu,o+ABfce)v 耐久性校核：水灰比还不得大于下表中规定的最大水灰比值v 结果两者取最小值。混凝土的最大水灰比和最小水泥用量环境条件 结构物类别 最大水灰比 最小水泥用量(kg) 素混凝土 钢筋混凝土 预应力混凝土 素混凝土 钢筋混凝土 预应力混凝土 1.干燥环境 正常的居住或办公用房屋内部件 不作规定 0.65 0.60 200 260 300 2.潮湿环境 无冻害 高湿度的室内部件室外部件在非侵蚀性土和(或)水中的部件 0.70 0.60 0.60 225 280 300 有冻害 经受冻害的室外部件在非侵蚀性土和(或)水中且冻害的部件 0.55 0.55 0.55 250 280 300 3.有冻害的除冰剂的潮湿环境 经受冻害和冰剂作用的室内和室外部件 0.50 0.50 0.50 300 300 300 注：1. 当用活性掺合料取代部分水泥时,表中的最大水灰比最小水泥用量即为替人前的水灰比和水泥用量.2.配制C15级及其以下等级的混凝土,可不受要表限制.第三步 选取1m3混凝土的用水量（mwo)干硬性混凝土的用水量(kg/m3)拌合物稠度 卵石最大粒径(mm) 碎石最大粒径(mm) 项目 指标 10 20 40 16 20 40 维勃稠度(s) 16-20 175 160 145 180 170 155 11-15 180 165 150 185 175 160 5-10 185 170 155 190 180 165 塑性混凝土的用水量(kg/m3)拌合物稠度 卵石最大粒径(mm) 碎石最大粒径(mm) 项目 指标 10 20 31.5 40 16 20 31.5 40 坍落度(mm) 10-30 190 170 160 150 200 185 175 165 35-50 200 180 170 160 210 195 185 175 55-70 210 190 180 170 220 205 195 185 75-90 215 195 185 175 230 215 205 195 注：1.本表用水量系用中砂时的平均取值.采用细砂时,每立方米浊绨 土用水量可增加5-10kg ;采用粗砂时,则可减少5-10kg;2.掺用各种外加剂或掺合料时,用水量应相应调整.第四步 计算1m3混凝土的水泥用量（mco）v 计算根据确定的水灰比（W/C）和选用的单位用水量（mwo），可计算出水泥用量（mco）。 W/C=mwo/mco mco=mwo/(W/C)v 校核为保证混凝土的耐久性，由上式计算得出的水泥用量还应满足第一表规定的最小水泥用量的要求；v 取值两者最大值。第五步 选取合理砂率值（s）方法：、依据填充理论和砂石状态参数，计算砂率；、根据混凝土拌和物的和易性，通过试验求出合理砂率坍落度最大的最小砂率；、如无试验资料，可根据骨料品种、规格和水灰比，按下表选用。混凝土的砂率(%)水灰比(W/C) 卵石最大粒径(mm) 碎石最大粒径(mm) 10 20 40 16 20 40 0.40 26-32 25-31 24-30 30-35 29-34 27-32 0.50 30-35 29-34 28-33 33-38 32-37 30-35 0.60 33-38 32-37 31-36 36-41 35-40 33-38 0.70 36-41 35-40 34-39 39-44 38-43 36-41 第六步 计算粗、细骨料的用量（mgo）及（mso）A 质量法： 若原材料情况比较稳定，所配制的混凝土拌和物的表观密度将接近一个固定值。B体积法： 假定混凝土拌和物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌和物中所含空气体积之总和。A、质量法：假设1m3混凝土拌和物的质量为某一确定值mcp，则可列方程：式中 mco每立方米混凝土的水泥用量（kg）； mgo-每立方米混凝土的粗骨料用量（kg）; mso每立方米混凝土的细骨料用量（kg）； s砂率（）； mcp1m3混凝土拌和物的假定质量,其值可取24002500kg.v 联立两式，即可求出mgo、mso。B、 体积法v 假定混凝土拌和物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌和物中所含空气体积之总和，可列出下式： 式中 c水泥密度,可取29003100 （kg/m3）； g粗骨料的表观密度（ kg/m3 ）； s细骨料的表观密度（ kg/m3 ）； w水的密度,可取1000 （ kg/m3 ）； 混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，又可取1。v 联立两式，即可求出mgo、mso。4.2、基准配合比和易性的调整以上求出的各材料用量，是借助于一些经验公式和数据计算出来的，或是利用经验资料查得的，因而不一定能够完全符合具体的工程实际情况，必须通过试拌调整，直到混凝土拌和物的和易性符合要求为止，然后提出供检验强度用的基准配合比。v 按初步计算配合比称取实际工程中使用的材料进行试拌，混凝土的搅拌方法，应与生产时使用的方法相同。混凝土搅拌均匀后，检查拌和物的性能。v 当试拌出的拌和物坍落度或维勃稠度不能满足要求，或粘聚性和保水性不良时，应在保持水灰比不变的条件下相应调整用水量和砂率，直到符合要求为止。v 然后提出供检验强度用的基准配合比。4.3、实验室（设计）配合比强度校验v 采用三个不同的配合比，其一为基准配合比，另外两个配合比的W/C较基准配合比分别增加或减少0.05。v 每种配合比至少制作一组（三块）试件，标准养护到28d时进行强度测试。v 由试验得出的各灰水比及其对应的混凝土的强度关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu,o）相对应的灰水比,并确定出设计配合比v 设计配合比的确定：v 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，进行适当的调整；v 水泥用量（mc）以用水量乘以选定出的灰水比计算确定；v 粗、细骨料用量（mg、ms）取基准配合比中的粗、细骨料用量，并按选定的灰水比进行适当的调整。4.4、施工配合比现场砂石含水量的扣减v 设计配合比是以干燥材料为基准的，而工地存放的砂、石的水分随着气候而变化。所以现场材料的实际称量应按工地砂、石的含水情况进行修正，修正后的配合比，叫做施工配合比。v 现假定工地存放砂的含水率为a（%），石子的含水率为b（），则将设计配合比换算为施工配合比，其材料称量为： m/c =mc （kg）； m/s =ms(1+a%) （kg）； m/g =mg(1+b%) （kg）； m/w =mw-a%ms-b%mg （kg）。五、普通混凝土配合比设计实例【例题】某工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土的设计强度等级为C30，施工要求坍落度为3050mm（混凝土由机械搅拌，机械振捣），根据施工单位历史统计资料，混凝土强度标准差4.8MPa。 采用的原材料：525号普通水泥（实测28天强度56.7MPa）， 密度c3100kg/m3；中砂，表观密度s=2650 kg/m3；碎石，表观密度g2700 kg/m3，最大粒径Dmax=20mm；自来水。要求： 1、试设计混凝土配合比（按干燥材料计算）。 2、施工现场砂含水率3，碎石含水率1，求施工配合比。【解】：初步计算配合比的计算、 确定配制强度（fcu,o） fcu,o fcu,k+1.645301.6454.8=37.9 MPa、 确定水灰比（W/C） 碎石 A0.48 B=0.52 W/C=Afce/(fcu,o+ABfce) =0.4856.7/(37.9+0.480.5256.7)=0.52 由于框架结构梁处于干燥环境，查表614，（W/C）max=0.65，故可取w/c=0.52。、 确定单位用水量（mwo） 查表取mwo195 kg、 计算水泥用量（mco） mcomwo/(W/C)=195/0.52=375(kg) 查表最小水泥用量为260 kg/m3，故可取mco375 kg。、 确定合理砂率值（s）根据骨料及水灰比情况，查表取s35、 计算粗、细骨料用量（mgo）及（mso）用质量法计算:假定每立方米混凝土拌和物重mcp=2400 kg则 解得：mgo1189 kg mso=641 kgB、 用体积法计算 方程略 解得：mgo1211 kg mso652 kg两种方法计算结果相近。配合比的试配、调整：1、按初步计算配合比试拌15 L，其材料用量为 水泥 0.015373=5.63 kg 水 0.015195=2.93 kg 砂 0.015641=9.62 kg 石子 0.0151189=17.84 kg 2、搅拌均匀后做和易性试验，测得的坍落度为20mm，不符合要求。增加5的水泥浆，即水泥用量增加到5.91 kg，水用量增加到3.08 kg，测得坍落度为30mm，粘聚性、保水性均良好。3、试拌调整后的材料用量为：水泥5.91 kg，水3.08 kg，砂9.62 kg，石子17.84 kg，总重量36.45 kg。混凝土拌和物的实测表观密度为2410 kg/m3，则拌制1 m3混凝土的材料用量检验强度 在基准配合比的基础上，拌制三种不同水灰比的混凝土，并制作三组强度试件。其一是水灰比为0.52的基准配合比，另两种水灰比分别为0.47及0.57，经试拌检查和易性均满足要求。经标准养护28天后，进行强度试验，得出的强度值分别为： 水灰比0.47（灰水比2.13）45.5 MPa 水灰比0.52（灰水比1.92）39.6 MPa 水灰比0.57（灰水比1.75）34.5 MPa确定设计配合比：根据上述三组灰水比与其相对应的强度关系，计算（或作图）出与混凝土配制强度（37.9 MPa）对应的灰水比值为1.86，即水灰比为0.54。则初步定出混凝土的配合比为： 水 mw=204kg 水泥 mc=204/0.54=378kg 砂 ms=636kg 石子 mg=1180kg现场施工配合比：将设计配合比换算成现场施工配合比，用水量应扣除砂、石所含水量、而砂、石则应增加砂、石的含水量。所以施工配合比： m/c378 kg m/s=636（1+3%）=655 kg m/g=1180（1+1%）=1192 kg m/w=204-6363% -11801%=173 kg掺减水剂时，用水量 = m/w （1-）。为外加剂减水率七、创新之处及预期研究成果7.1 严格控制混凝土施工时的用水量和外加剂掺量：在实际施工中，操作者为方便施工，往往追求较大的坍落度，增加用水量而不管强度是否能达到要求；再加上现场质检人员的管理不到位，对水灰比和外加剂的质量、掺量缺少严格的控制等原因，均使混凝土实际用水量大于理论用水量，从而导致混凝土强度的降低。防治措施：加大质检抽查力度，控制操作者不得随意增加用水量；若发现混凝土工作性能较差，操作者应及时向试验员反馈实际情况，经试验员现场查找原因、分析情况后采取相应对策，并按试验员的指令调整配合比；现场质检人员也应按规范要求经常检查混凝土的质量动态信息，及时进行调整，确保混凝土按要求进行施工。同时选用质量稳定的、信誉好的外加剂并严格控制其掺量。7.2 调整生产配合比时，应准确测量生产现场砂、石的实际含水量：经到现场检查和了解，有部分试验人员没有按规定要求准确测量，而是采用目测法来估计砂、石的实际含水量，这样做会导致生产配合比不准确。防治措施：砂、石中若含泥量或泥块含量超标，应在混凝土浇筑前3d冲洗完毕，并应在施工前按规范要求取样并准确测量砂、石的实际含水量，调整施工配合比以从用水量中扣除含水量，补回砂、石量，严禁边冲洗边拌制混凝土。7.3 砂、石材料应准确计量：许多施工单位在生产时，第一车砂、石用台秤称一下，随后就采用在小推车上画线的办法来控制其质量，从而导致了砂、石材料的用量偏差。防治措施：有条件的单位尽量采用混凝土拌合楼，利用电脑准确计量；若没有，应坚持每车过秤，以控制材料用量。7.4 在保证质量的前提下，应注重经济效益：一些施工单位在配合比设计时纯粹是为了达到设计强度，按规范要求或以往经验进行一组配合比设计，试配后强度达到要求就算完成了；若达不到要求，唯一的方法就是增加水泥用量，很少有人从混凝土外加剂、材料调配、经济效益、混凝土工作质量等方面综合考虑。水泥用量过多，往往导致混凝土收缩裂缝的产生和徐变增大，而且也相应增加了施工成本。防治措施：1）在规范要求允许的条件下，试验室应配制不同的配合比，从经济、工作性能、质量等方面综合考虑择优选用，并应针对不同施工部位、不同评定方法给予适当调整，尽量避免凡是同一强度均使用同一个配合比的做法。2）试验室还应收集每次配合比及施工情况的详细数据，并注意对这些数据进行统计分析，以便得出本试验室的水灰比、用水量、砂率、水泥用量范围及数值，日积月累，就能成为一个很可观、很宝贵的参考资料，对以后的施工将会起到不可估量的作用。3）根据施工要求（混凝土强度和坍落度）合理地选用外加剂，真正做到节约成本、降低工程造价、提高工程质量建筑工程系毕业论文八、结论通过自己的动手操作和参考各种有关混凝土的书籍及其社会实际情况，让我知道了在制备混凝土时，首先应根据工程对和易性、强度、耐久性等的要求，再次就要考虑我国水资源的问题，在不破坏生态平衡的条件下，