C20混凝土配合比设计.docx

在配合比设计中，混凝土的四个基本变量即水泥、水、细集料和粗集料，可分别用C、W、S、G表示每1m3混凝土中的用量(kgm3)，配合比设计就是要确定这四个基本变量。3.1.1 配合比设计的基本要求3.1.1.1混凝土配合比的设计，应保证混凝土能达到结构设计所规定的强度等级，并符合施工上对和易性的要求；必要时还应符合对混凝土的特殊要求(如抗冻性、抗渗性等)，以及达到经济合理、确保工程质量。3.1.1.2普通混凝土浇筑时的坍落度，宜按表3-1选用。表3-1 混凝土浇筑时的坍落度项次结 构 种 类坍落度(mm)1基础或地面等的垫层、无配筋的厚大结构(挡土墙、基础或厚大块体等)10302板、梁和大型及中型截面柱子等30503配筋密列的结构(薄避、斗仓、筒仓、细柱等)50704配筋特密的结构70903.1.1.3用泵送混凝土时应根据泵的种类、泵送距离、输送管径、浇捣方法、气候等确定混凝土的配合比。泵送混凝土配合比除应满足上述规定外，尚应符合下列规定：(1) 碎石最大粒径与输送管内径之比应满足表3-2规定。表3-2 粗骨料的最大粒径与输送管径之比石子品种泵送高度（m）粗骨料最大粒径与输送管径比碎石501:3.0501001:4.01001:5.0卵石501:2.5501001:3.01001:4.0(2) 泵送混凝土宜采用中砂，其通过0.315mm筛孔的颗粒含量不应少于15%；通过0.160mm筛孔的含量应不小于5%，宜采用中砂。(3) 最小水泥用量宜为300kgm3。(4) 混凝土坍落度为818。(5) 混凝土内宜掺加适量的外加剂。3.1.2 普通混凝土配合比具体设计3.1.2.1 设计目的以C20混凝土为例，计算1m3混凝土中各材料用量，从而计算该文所采用的HZS120型搅拌站月生产能力。3.1.2.2 采用标准普通混凝土可按建设部颁布标准普通混凝土配合比设计技术规程(JGJ/T 55-96)、普通混凝土拌和物性能试验方法(GBJ 80-85)、普通混凝土力学性能试验方法(GBJ 81-85)的有关规定进行配合比设计。3.1.2.3 设计要求及原料(1) 设计要求某工程的预制钢筋混凝土梁(不受风雪影响)，混凝土设计强度等级为C20，要求保证率95%，坍塌度为3050mm(混凝土由机械搅拌及振捣)。(2) 原料 采用的材料：普通水泥,425号(实测28d抗压强度为48.0MPa)，密度c=3.1gcm3；中砂，表观密度os=2.65gcm3，堆积密度os=1.50gcm3；碎石，表观密度og=2.70gcm3；堆积密度og=1.55gcm3，最大粒径为20mm；自来水。3.1.2.3 具体计算(1) 确定配制强度(Rh) 在设计混凝土配合比时，必须使混凝土的配制强度(Rh)高于设计强度等级(Rd)。Rh可按下式估计：Rh=Rd-to其中：Rh混凝土的配制强度，MPa； Rd设计要求的混凝土轻度等级，MPa； o施工单位混凝土强度标准差的历史统计水平，MPa；其取值见表3-3。 t概率度。表3-3 o取值表Rd低于C20C20C50高于C50o(MPa)4.05.06.0根据GBJ107-87混凝土强度检验评定标准的规定：Rh=Rd+1.645o即t=-1.645，混凝土强度的保证率达到95%。所以，查表3-3当混凝土强度等级为C20时，o=4.0MPa，则Rh=20+1.6454.0=26.6(MPa)(2)确定水灰比(CW)根据混凝土配制强度，按下式计算水灰比，取其倒数，即为所需的水灰比。R28=ARc(CW-B)式中：C每立方米混凝土中的水泥用量，kg； W每立方米混凝土中的用水量，kg； CW灰水比(水泥与水的质量比)； R28混凝土150mm150mm150mm立方体试件在标准养护条件下28d抗压强度，MPa； Rc水泥的实际强度，MPa； A、B经验系数，与骨料及水泥品种等因素有关，其数值通过试验求得；采用碎石：A=0.46，B=0.52；采用卵石：A=0.48，B=0.61。由于原料为碎石，所以，A=0.46，B=0.52；Rc=48.0MPa,得WC=ARcRh+ABRc=0.4648.026.6+0.460.5248.0=0.58取WC=0.58。按表3-6复核，满足耐久性要求。(3)选取每1m3混凝土的用水量(Wo) 用水量的多少，主要根据所要求的混凝土坍落度值及所用骨料的种类、规格来选择。所以应先考虑工程种类与施工条件，可按表3-4定出每1m3混凝土的用水量。单位混凝土用水量也可按下式大致估算：Wo=103(T+K)式中：Wo每1m3混凝土的用水量，kg； T混凝土拌合物的坍落度，cm； K系数，取决于粗骨料种类与最大粒径，可按表3-5取用。表3-4 塑性和干硬性混凝土用水量选用表(kg/m3)项目指标卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径（mm）102040162040坍落度（mm）1030355055707590190170150200185165200180160210195175210190170220205185215195175230215195维勃稠度（s）16201751601451801701551115180165150185175160510185170155190180165表3-5 混凝土单位用水量计算公式中的K值系 数最 大 粒 径 (mm)碎 石卵 石1020408010204080K57.553.048.544.054.050.045.541.0查表3-4，取Wo=195kg。如果按下式估算：Wo=103(T+K)取T=5cm，查表3-5，取K=53，得Wo=1035+53=193(kg)以上两个结果很接近，暂取Wo=195kg。(4) 计算单位混凝土的水泥用量(Co)根据已选定的每1m3混凝土的用水量(Wo)和得出灰水比(CW)值，可求出水泥用量(Co)并由表3-6混凝土的最大水灰比和最小水泥用量加以验证：Co=CWWo=19510.58=336(kg)对照表3-6，最小水泥用量为250kg336kg，故满足耐久性要求。表3-6 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干燥环境正常的居住或办公用房屋内部件不作规定0.650.60200260300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0.700.600.60225280300有冻害经受冻害的室外部件在非侵蚀性土和（或）水中且经受冻害的部件高湿度且经受冻害的室内部件0.550.550.55250280300有冻害和除冰剂的潮湿环境经受冻害和除冻剂作用的室内和室外部件0.500.500.50300300300(5) 选取合理的砂率值(SP)合理的砂率值主要应根据混凝土拌合物的坍落度、粘聚性及保水性等特征来确定。如无使用经验，则可按骨料种类、规格及混凝土的水灰比，参考表3-7选用合理砂率。表3-7 混凝土砂率选用表(%)水灰比（CW）卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径（mm）1020401620400.402632253124303035293427320.503035293428333338323730350.603338323731363641354033380.70364135403439394438433641查表3-7，取SP=35%如果按下式估算：SP=osPosP+og100%石子空隙率：P=1-ogog100%=1-1.552.70100%=43%砂剩余系数，又称拨开系数，一般取1.11.4；在此，=1.2，得SP=1.20.431.500.431.50+1.55100%=35%以上两结果相同。(6) 计算粗、细骨料用量(Go、So)绝对体积法Coc+Goog+Soos+Wow+10=1000L根据已知的砂率可列出下式： SP%=SoSo+Go100%其中：w水的表观密度，gcm3；混凝土含气量百分数，%；在不使用含气性外加剂时，=1；若长期处于潮湿和严寒环境中的混凝土，掺用引气剂或引气减水剂时的取值见表3-8所示。表3-8长期处于潮湿和严寒环境中混凝土的最小含气量粗骨料最大粒径（mm）最小含气量（%）404.5255.0205.5此处计算中，=1，则3363.1+Go2.7+So2.65+195+10=1000LSoSo+Go=35% 联解上列两式得：Go=1198kg、So=645kg。该混凝土初步计算配合比为：CoSoGoWo=3366451198195 =11.923.570.58假定表观密度发假定：混凝土表观密度w=2400kgm3，Co+So+Go+Wo=2400SP%=SoSo+Go100%则So+Go=2400-336-195=1869(kg)So=0.351869=654(kg)Go=1869-654=1215(kg)该混凝土初步计算配合比为：CoSoGoWo=3366541215195 =11.953.620.58计算结果与绝对体积法相近，根据计算的配合比，在实验室内进行试拌及调整，然后在施工现场再进一步调整，得出最后采用的配合比。(7) 计算施工配合比在实际使用时，应根据工地砂、石含水率情况，把最后采用的配合比换算成施工配合。设工地上砂的含水率为3%，碎石含水