土木工程材料(04混凝土)课件

土木工程材料 混凝土 介绍混凝土 砼 的结构组成 分类 组成材料 主要技术性质及普通砼配合比设计方法 简单介绍其他种类砼 一 概述 砼的结构组成 分类及优缺点等 二 普通砼的组成材料 技术 经济要求 三 普通砼的主要技术性质及其影响因素 四 普通砼配合比设计 五 其他种类的砼 简介 混凝土是由胶凝材料 水泥等 水和粗 细骨料按适当比例配合 拌制成拌合物 经一定时间硬化而成的人造石材 土木建筑工程对混凝土质量的基本要求是 具有符合设计要求的强度 具有与施工条件相适应的和易性 具有与工程环境相适应的耐久性 材料组成经济合理 生产制作节约能源 水泥 砂 石 水 砼的结构组成 砼的分类 按密度 用途 强度 所用胶凝材料分 砼的优缺点 砼广泛应用于土木工程 需要在工程应用中克服 普通砼的组成材料主要有水泥 水 粗细骨料 石 和细骨料 砂 此外 还有少量的掺合料及外加剂 分析砼的组成材料需要从材料的技术要求方面和经济要求方面来考虑 组分一 水泥 水泥决定砼的强度和价格 因此需要合理选用水泥的品种 标号和用量 选择依据 工程性质与特点 工程施工条件及气候环境 水泥特性及砼的设计强度 标号 配制C30以下的混凝土 水泥强度等级为混凝土强度等级的1 1 1 8倍 配制 40以上的混凝土 水泥强度等级为混凝土强度等级的1 0 1 5倍 同时宜掺入高效减水剂 经验表明 1 2 砂的粗细程度与颗粒级配砂的粗细程度 是指不同粒径的砂粒 混合在一起后的总体的粗细程度 通常有粗砂 中砂与细砂之分 在相同用量条件下 细砂的总表面积较大 而粗砂的总表面积较小 在混凝土中 砂子的表面需要由水泥浆包裹 砂子的总表面积愈大 则需要包裹砂粒表面的水泥浆就愈多 因此 一般说用粗砂拌制混凝土比用细砂所需的水泥浆为省 砂的颗粒级配 是表示砂中大小颗粒的搭配情况 在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充 为达到节约水泥和提高强度的目的 应尽量减小砂粒之间的空隙 要减小砂粒间的空隙 就必须有大小不同的颗粒搭配 因此 在拌制混凝土时 砂的颗粒级配和粗细程度应同时考虑 当砂中含有较多的粗粒径砂 并以适当的中粒径砂及少量细粒径砂填充其空隙 则可达到空隙及总表面积均较小 这样的砂比较理想 不仅水泥浆用量较少 而且还可提高混凝土的密实度与强度 砂的粗细程度和颗粒级配 常用筛分析方法进行测定 用细度模数表示砂的粗细 用级配区表示砂的颗粒级配 用一套孔径为5 00 2 50 1 25 0 63 0 315 0 160 的标准筛 将500g的干砂试样由粗到细依次过筛 然后称得各筛余留在各个筛上的砂的重量 计算出各筛上的分计筛余百分率ai及累计筛余百分率 i 注 标准筛筛孔净尺寸为9 50 4 75 2 36 1 18 0 60 0 30 0 15 细度模数计算公式 x在3 7 3 粗砂 x在 0 2 3中砂 x在2 2 1 6细砂 x在1 5 0 7特细砂 砂的细度模数范围一般为3 7 0 7 普通砼用砂的细度模数一般在2 2 3 2之间较为适宜 例4 1某干砂500g的筛分结果如下表所列 试计算该砂的细度模数并评定其级配 解 计算各筛的分计筛余百分率及累计筛余百分率如下表 计算细度模数 根据细度模数 x在3 7 3 内 该砂为粗砂 在级配区内画出该砂的筛分析曲线 该曲线落在I区内 说明该砂为粗砂 级配合格 3 砂的含泥量砂中颗粒粒径 mm的称为泥 其中 粒径 mm的称为淤泥 尘屑 粒径 mm的称为粘土 工程中要求 一般砼 砂的含泥量 质量百分率 以上砼 砂的含泥量 质量百分率 组分三 粗骨料 石 粒径大于5 的骨料为粗骨料 卵石和碎石 常用的粗骨料有天然卵石和人工碎石两种 组分三 粗骨料 石 粒径大于5 的骨料为粗骨料 卵石和碎石 常用的粗骨料有天然卵石和人工碎石两种 工程上对用于配制普通混凝土的卵石和碎石需考虑以下技术要求 1 最大粒径和颗粒级配2 强度及磨耗度3 坚固性4 针片状颗粒及其它有害杂质含量 石子各粒级的公称上限粒径称这种石子的最大粒径 粗骨料粒径与砼强度的关系 粒径大 抗压强度高 抗拉强度低 反之依然 石子粒级呈连续性 即颗粒由小到大 每级石子占一定比例 混凝土拌合料和易性较好 不易发生离析现象 连续级配是工程上最常用的级配 人为剔除骨料中某些粒级颗粒 从而使骨料级配不连续 大骨料空隙由小几倍的小粒径颗粒填充 以降低空隙率 也称单粒级级配 可节约水泥 由于粒径相差较大 拌合物易产生离析 导致施工困难 筛分法 用2 36 4 75 9 5 16 0 19 0 26 5 31 5 37 5 53 0 63 0 75 0和90 等十二种孔径圆孔筛 石子颗粒级配范围应符合规范要求 碎石 卵石的颗粒级配规格见右表 P 表4 6 颗粒强度及磨耗度 粗骨料的强度要求可用岩石立方体强度或粒状石子的压碎指标及磨耗度来表示 砼粗骨料的强度要求 粗骨料中的针状 颗粒长轴长度大于平均粒径的 倍 和片状 厚度小于平均粒径的0 4倍 颗粒 不仅影响混凝土的和易性 而且会使混凝土的强度降低 水泥砼用粗骨料中有害杂质含量的规定 GB T14685 2001 组分四 水 基本质量要求 不影响砼的凝结与硬化 无损于砼强度发展及耐久性 不加快钢筋锈蚀 不污染砼表面 工程中确定砼拌和物的加水量时 必须考虑骨料的含水状态 等量的水倒入等体积普通碎石与陶粒 工程中确定砼拌和物的加水量时 必须考虑骨料的含水状态 思考题 习题一某干砂500g的筛分结果如下表所列 试计算该砂的细度模数并评定其级配 砂的颗粒级配区 计算细度模数 根据细度模数 2 81 x在 0 2 3内 该砂为中砂 混凝土拌合物凝结硬化以后 应具有足够的强度 以保证建筑物能安全地承受设计荷载 并应具有必要的耐久性 混凝土在未凝结硬化以前 称为混凝土拌合物 它必须具有良好的和易性 便于施工 以保证能获得良好的浇灌质量 一 砼拌合物的和易性 二 硬化砼的强度 三 硬化砼的耐久性 一 砼拌合物的和易性 和易性是指混凝土拌合物易于施工操作 拌合 运输 浇灌 捣实 并能获致质量均匀 成型密实的性能 和易性是一项综合的技术性质 单位用水量水泥浆含量 细骨料用量水泥浆稠度 流动性是指混凝土拌合物在本身自重或施工机械振捣的作用下 能产生流动 并均匀密实地填满模板的性能 流动性的大小取决于混凝土拌合物中用水量或水泥浆含量的多少 粘聚性是指混凝土拌合物在施工过程中其组成材料之间有一定的粘聚力 不致产生分层和离析的性能 粘聚性的大小主要取决于细骨料的用量以及水泥浆的稠度等 保水性是指混凝土拌合物在施工过程中 具有一定的保水能力 不致产生严重泌水的性能 保水性差的混凝土拌合物 由于水分分泌出来会形成容易透水的孔隙 从而降低混凝土的密实性 和易性评价指标 测定方法 和易性评价指标 测定方法 观看录象 普通混凝土拌合物稠度实验 坍落桶法 将混凝土拌合物按规定方法装入标准圆锥筒中 逐层插捣并装满刮平 垂直提起圆锥筒 量测坍落的高度 即为坍落度 mm 坍落桶法 在做坍落度试验的同时 应观察砼拌合物的粘聚性 保水性及含砂等情况 以更全面地评定砼拌合物的和易性 粘聚性的检查方法是将捣棒在已坍落的砼锥体侧面轻轻敲打 若锥体逐渐下沉 则表示粘聚性良好 若锥体倒塌或部分崩裂 则表示粘聚性不好 若砼拌合物失浆而骨料外露 或较多稀浆自底部析出 则表示保水性差 坍落桶法 坍落度试验适用于骨料最大粒径不大于40 坍落度值不小于10 的砼拌合物 根据坍落度的不同 可将砼拌合物分为 大流动性砼 坍落度大于160 流动性砼 坍落度为100 150 塑性砼 坍落度为50 90 低塑性砼 坍落度为10 40 坍落度值小于10 的拌合物为干硬性砼 对干硬性的混凝土拌合物通常采用维勃稠度仪测定其稠度 在维勃稠度仪上的坍落度筒中按规定方法装满拌合物 垂直提起坍落度筒 在拌合物试体顶面放一透明圆盘 开启振动台 同时用秒表计时 在透明圆盘的底面完全为水泥浆所布满的瞬间 停止秒表 关闭振动台 此时可认为混凝土混合物已密实 读出秒表秒数 称为维勃稠度 该法适用于粗骨料最大粒径不超过40 维勃稠度在 30 之间的混凝土拌合物的稠度测定 维勃稠度法 砼浇筑时的坍落度 GB50204 92 在水灰比不变的情况下 单位体积混合物内 随水泥浆的增多 混合物的流动性增大 在用水量相同的情况下 采用不同的水灰比可配制出流动性相同而强度不同的混凝土 1 水泥浆的数量 浆骨比 在混凝土拌合物中 水泥浆包裹骨料表面 填充骨料空隙 使骨料润滑 提高混合料的流动性 在水灰比不变的情况下 单位体积混合物内 随水泥浆的增多 混合物的流动性增大 若水泥浆过多 超过骨料表面的包裹限度 就会出现流浆现象 这既浪费水泥又降低混凝土的性能 如水泥浆过少 达不到包裹骨料表面和填充空隙的目的 使粘聚性变差 流动性低 不仅产生崩塌现象 还会使混凝土的强度和耐久性降低 混合物中水泥浆的数量以满足流动性要求为宜 2 水泥浆的稠度 水灰比 水泥浆的稀稠 取决于水灰比的大小 水灰比小 水泥浆稠 拌合物流动性就小 混凝土拌合物难以保证密实成型 若水灰比过大 又会造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良 而产生流浆 离析现象 水泥浆的数量和稠度取决于用水量和水灰比 实际上用水量是影响混凝土流动性最大的因素 当用水量一定时 水泥用量适当变化 增减50 100 3 时 基本上不影响混凝土拌合物的流动性 即流动性基本上保持不变 这一规律通常称为固定用水量定则 由此可知 在用水量相同的情况下 采用不同的水灰比可配制出流动性相同而强度不同的混凝土 砼单位用水量选用表 水灰比 0 40 0 80 注 本表用水量系采用中砂时的平均取值 采用细砂时 每立方米砼用水量可增加5 0 采用粗砂则可减少5 10 掺用各种外加剂或掺合料时 用水量应相应调整 3 砂率 指混凝土中砂的用量占砂 石总用量的百分率 g0 每立方米混凝土的粗骨料用量 kg s0 每立方米混凝土的细骨料用量 kg s 砂率 P 粗骨料的空隙率 0s 0g 砂 石堆积密度 kg m3 在混合料中 砂是用来填充石子的空隙 在水泥浆一定的条件下 若砂率过大 则骨料的总表面积及空隙率增大 砼拌合物流动性就小 如要保持一定的流动性 则要多加水泥浆 耗费水泥 若砂率过小 砂浆量不足 不能在粗骨料的周围形成足够的砂浆层起润滑和填充作用 也会降低拌合物的流动性 同时会使粘聚性 保水性变差 使砼拌合物显得粗涩 粗骨料离析 水泥浆流失 甚至出现溃散现象 因此 砂率既不能过大 也不能过小 应通过试验找出最佳 合理 砂率 也可参照下表选用 注 本表数值系中砂的选用砂率 对细砂或粗砂 可相应地减少或增大砂率 只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时 砂率应适当增大 对薄壁构件 砂率取偏大值 1 水泥的品种和细度不同品种不同细度的水泥 需水量不同 因此在相同配合比时 拌合物的稠度也有所不同 需水量大者 其拌合物的塌落度较小 一般采用火山灰水泥 矿渣水泥时 拌合物的塌落度较用普通水泥时小些 2 骨料的种类 粗细程度及颗粒级配表面光滑的骨料拌合物流动性较大 如河砂和卵石 骨料粒径增大 总表面积减小 拌合物流动性就增大 级配良好的骨料 总表面积和空隙率小 包裹表面和填充空隙用的水泥浆用量小 因此拌合物的流动性也好 外加剂在拌制砼时 掺用外加剂 减水剂 引气剂 能使砼拌合物在不增加水泥和水用量的条件下 显著地提高流动性 且具有较好的均匀稳定性 减水剂机理动画演示 外加剂在拌制砼时 掺用外加剂 减水剂 引气剂 能使砼拌合物在不增加水泥和水用量的条件下 显著地提高流动性 且具有较好的均匀稳定性 时间 温度拌合物拌制后 随时间延长 流动性减小 温度越高 水分丢失越快 坍落度损失越大 二 硬化砼的强度 砼的强度包括抗压 抗拉 抗弯 抗剪以及握裹强度等 其中以抗压强度最大 故工程上砼主要承受压力 砼的抗压强度与其它强度间有一定的相关性 可以根据抗压强度的大小来估计其它强度值 因此砼的抗压强度是最重要的一项性能指标 砼的强度与强度等级 影响砼强度的主要因素 提高砼强度的措施 砼的强度与强度等级 立方体抗压强度 fcu 按照标准的制作方法制成边长为150 的正立方体试件 在标准养护条件 温度 士3 相对湿度90 以上 下 养护至28 龄期 按照标准的测定方法测定其抗压强度值 称为砼立方体抗压强度 以fcu表示 单位为 2即 a 混凝土标准试件抗压强度试验破坏前后形状 砼的强度与强度等级 立方体抗压强度 fcu 按照标准的制作方法制成边长为150 的正立方体试件 在标准养护条件 温度 士3 相对湿度90 以上 下 养护至28 龄期 按照标准的测定方法测定其抗压强度值 称为砼立方体抗压强度 以fcu表示 单位为 2即 a 测定砼立方体试件抗压强度 也可以按粗骨料最大粒径的尺寸而选用不同的试件尺寸 但在计算其抗压强度时 应乘以换算系数 以得到相当于标准试件的试验结果 对于边长为100 的立方体试件 换算系数为0 95 边长为200 的立方体试件 换算系数为1 05 砼的强度与强度等级 立方体抗压强度 fcu 试件尺寸换算系数动画 立方体试件抗压强度标准值 fcu k 立方体抗压强度fcu只是一组砼试件抗压强度的算术平均值 并未涉及数理统计和保证率的概念 而立方体抗压强度标准值fcu k是按数理统计方法确定 具有不低于95 保证率的立方体抗压强度 强度等级砼的 强度等级 是根据 立方体抗压强度标准值 来确定的 我国现行规范 GB T50081 2002 规定 普通砼按立方体抗压强度标准值划分为 10 15 C20 C25 C30 C40 C45 C50 C55等强度等级 C 为砼强度符号 C 后面的数值为砼立方体抗压强度标准值 轴心抗压强度 fcp 为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情况 在钢筋混凝土结构计算中 计算轴心受压构件 例如柱子 衍架的腹杆等 时 都是采用混凝土的轴心抗压强度作为依据 我国现行标准 T50081 2002 规定 测定轴心抗压强度采用 棱柱体作为标准试件 试验证明 棱柱体强度与立方体强度的比值为0 7 0 8 劈裂抗拉强度 fts 我国现行标准规定 采用标准试件 立方体 按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为劈裂抗拉强度 简称劈拉强度fts 按下式计算 式中 fts 砼劈裂抗拉强度 MPa F 破坏荷载 试件劈裂面面积 mm2 抗弯强度 fcf 道路路面或机场跑道用混凝土 以抗弯强度 或称抗折强度 为主要设计指标 以标准方法制备成150 150 550mm 的梁形试件 在标准条件下养护28 后 按三分点加荷 测定其抗弯强度 按下式计算 式中 支座间距 mm 试件截面宽度 mm 试件截面高度 mm 如为跨中单点加荷所得抗折强度 应乘以折算系数0 85 影响砼强度的主要因素 水泥强度与水灰比 养护温度和湿度 龄期 施工质量 试验条件 骨料 水泥强度与水灰比 影响砼强度的主要因素 水泥是砼中的胶凝材料 水泥粘结骨料使砼成为人造石材 在相同配合比的条件下 水泥标号越高 水泥浆体与骨料的粘结力越大 砼的强度就越高 砼强度与水泥的强度成正比例关系 配制砼时为了使拌合物具有良好的和易性 往往要加入较多的水 而水泥完全水化需要的结合水约为水泥重量的23 左右 多余水在砼硬化后或残留在砼中 或蒸发 使得砼内形成孔隙 减少了砼抵抗荷载作用的有效面积 因此在水泥标号及其他条件相同的情况下 砼的强度主要取决于水灰比 水泥强度与水灰比 影响砼强度的主要因素 在保证施工质量的条件下 水灰比愈小 砼强度就愈高 如果水灰比太小 拌合物过于干涩 无法保证浇灌质量 砼中将出现较多蜂窝 孔洞 也将显著降低砼的强度和耐久性 试验证明 砼强度随水灰比增大而降低 呈曲线关系 而与灰水比呈直线关系 砼强度与水灰比及灰水比关系图 强度与水灰比的关系 强度与灰水比的关系 影响砼强度的主要因素 骨料 水泥石与骨料之间的粘结力 与骨料种类及表面性质有关 表面粗糙的碎石比表面光滑的卵石的粘结力大 因而在水泥标号和水灰比相同的条件下 碎石砼的强度往往高于卵石砼的强度 根据工程实践经验 砼的强度与上述各因素之间保持近似的恒定关系 系数AB值见教材 9 要求记忆 影响砼强度的主要因素 养护温度和湿度 砼浇筑完毕后 必须加强养护 保持适当的温度和湿度 以保证砼不断地凝结硬化 在保证足够湿度情况下 温度高 水泥凝结硬化速度快 早期强度高 所以在砼制品厂常采用蒸汽养护的方法提高构件的早期强度 以提高模板和场地周转率 低温时砼硬化缓慢 当温度低至00C以下时 硬化不但停止 且有冰冻破坏的危险 水泥的水化必须在有水的条件下进行 因此 混凝土浇筑完毕后 必须加强养护 保持适当的温度和湿度 以保证混凝土不断地凝结硬化 影响砼强度的主要因素 龄期 在正常养护条件下 砼强度随着时间的延长而增长 最初 14 内 强度增长较快 28 以后增长较慢 但只要温湿度适宜 其强度仍随龄期增长 普通水泥制成的砼 在标准养护条件下 其强度的发展 大致与其龄期的对数成正比 龄期不小于三天 式中 fn nd龄期砼的抗压程度 MPa 28 28 龄期砼的抗压强度 MPa lg lg28 常用对数 龄期 例4 2配制砼时 制作边长为100 的立方体试件3块 在标准养护条件下养护7d后 测得破坏荷载分别为140KN 135KN 140KN 试估算该砼28d的标准立方体抗压强度 解 养护7d时100 砼立方体的平均抗压强度为 28d时 该砼28d的标准立方体抗压强度为22 4MPa C20 换算为标准立方体抗压强度 影响砼强度的主要因素 3 提高砼强度的措施 1 选用高强度水泥和低水灰比2 掺用砼外加剂3 采用机械搅拌和机械振动成型4 采用湿热处理 蒸汽养护 蒸压养护 将成型后的砼制品放在100 以下的常压蒸汽中进行养护 175 和 个大气压的蒸压釜中养护 适用于硅酸盐砼拌合物及其制品 砼抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能的能力称为砼的耐久性 抗侵蚀性 砼的碳化 碱 骨料反应 抗冻性 砼抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能的能力称为砼的耐久性 氯离子腐蚀 酸雨腐蚀 砼抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能的能力称为砼的耐久性 纵梁底部严重锈裂 海港码头被锈蚀混凝土 抗渗性 指砼抵抗压力水渗透的能力 以抗渗等级来表示 抗渗等级是以28 龄期的标准试件 按规定方法试验 以不渗水时所能承受的最大水压力来表示 划分为P4 P6 P8 P12等等级 它们分别表示能抵抗0 4 0 6 0 8 1 2MPa的水压力而不渗透 提高砼抗渗性的关键是提高密实度 改善砼的内部孔隙结构 抗冻性 指砼在水饱和状态下 能经受多次冻融循环作用而不破坏 同时也不严重降低强度的性能 以抗冻等级表示 抗冻等级是采用龄期28 的试块在吸水饱和后 承受反复冻融循环 以抗压强度下降不超过25 而且质量损失不超过5 时所能承受的最大冻融循环次数来确定的 抗冻等级可分为 15 25 50 100 200等 分别表示可承受15次 25次 50次 100次 200次的冻融循环 抗冻性 抗冻性 影响砼抗冻性的因素1 砼强度砼强度愈高 抵抗冻融破坏的能力越强 抗冻性越好 2 砼密实度 砼孔隙构造及数量密实度越小 开口孔隙愈多 水分愈易渗入 静水压力越大 抗冻性越差 3 砼孔隙充水程度饱水程度愈高 冻结后产生的冻胀作用就大 抗冻性越差 抗冻性 影响砼抗冻性的因素4 水灰比水灰比与孔隙率成正比 水灰比越大 且开口孔隙率大 抗冻性越差 5 外加剂 在砼中掺入引气剂 可在水泥石中形成无数细小 均匀的气泡 使之成为压力水进出的 水库 使静水压力和渗透压力得以释放 对冰冻破坏起到很好的缓冲作用 适宜的引气量以 为宜 影响砼碳化速度的因素 水泥品种掺混合材料的水泥 Ca OH 2含量较少 碳化快 水灰比水灰比大的砼 孔隙较多 CO2易于进入 碳化快 砼的碳化 碳化对砼的影响1 减弱砼对钢筋的保护作用 2 当钢筋发生锈蚀 体积膨胀时 使砼保护层开裂或剥落 进而又加速砼进一步碳化 3 碳化作用还引起砼的收缩 降低砼的抗折强度 3 环境湿度在相对湿度为50 75 的环境时 碳化最快 相对湿度小于25 或达到100 时 碳化停止 因为碳化需要水分 但不能堵塞CO2的通道 此外 空气中CO2浓度越高 碳化速度也越快 4 硬化条件空气中或蒸汽中养护的砼 比在潮湿环境或水中养护的砼碳化快 因为前者促使水泥石形成多孔结构或产生微裂缝 后者水化程度高 砼较密实 砼的碳化深度大体上与碳化时间的平方成正比 为防止钢筋锈蚀 必须设置足够的钢筋保护层 砼的碳化 碱 骨料反应 碱 骨料反应 指砼中所含的碱 Na2O或K2O 与骨料的活性成分 活性SiO2 在有水的条件下发生反应 生成碱 硅酸凝胶 这种凝胶吸水膨胀 导致砼开裂的现象 配制砼时 必须用低碱水泥 控制砼碱含量 折算成Na2O 小于0 6 或采用掺混合材料的水泥 对有怀疑的骨料 需做碱一骨料试验 防止砼出现碱一骨料反应而破坏 提高砼耐久性的主要措施 1 合理选择水泥品种2 适当控制砼的水灰比及水泥用量3 选用质量良好的砂石骨料4 掺入引气剂或减水剂5 加强施工质量控制 思考题 砂对坍落度的影响某混凝土搅拌站原使用砂的细度模数为2 5 后改用细度模数为2 1的砂 改砂后原混凝土配方不变 发觉混凝土坍落度明显变小 请分析原因 砂对坍落度的影响某混凝土搅拌站原使用砂的细度模数为2 5 后改用细度模数为2 1的砂 改砂后原混凝土配方不变 发觉混凝土坍落度明显变小 请分析原因 分析 因砂粒径变细后 砂的总表面积增大 当水泥浆量不变 包裹砂表面的水泥浆层变薄 流动性就变差 即坍落度变小 砼配合比是指单位体积砼中各组成材料的质量比例 确定这种数量比例关系的工作 称为砼配合比设计 砼强度的波动规律 正态分布 行标 JGJ55 2000 规定 工程砼的强度保证率为95 t 1 645 因此 配制强度设计强度概率度标准差 施工单位不具有近期的同一品种砼的强度资料时 值可按下表取值 配制强度 砼配合比参数确定流程图 水泥浆 骨料 水泥 水 石子 砂 满足各项技术要求且经济的砼 设计的基本资料 初步配合比计算 配合比的试配 调整与确定 砼施工配合比换算 设计的基本资料1 对砼强度等级的要求 2 对砼耐久性的要求 3 砼施工方法及施工管理水平 4 结构构造情况 5 原材料品种及其物理力学性质等 初步配合比计算 1 确定配制强度fcu t 2 确定水灰比W C 先根据强度公式计算水灰比 砼强度标准差 式中 A B的取值 采用碎石 A 0 46B 0 07采用卵石 A 0 48B 0 33fce 水泥强度 取值 fc 水泥强度等级标准值 c 水泥强度等级富余系数 普通砼配合比设计规程 JGJ55 2000 根据砼环境条件 查取相应最大水灰比限值 比较 所得水灰比 取较小者为所求水灰比 选定单位用水量W0 根据施工要求的坍落度和骨料品种规格 参考下表选用 注 本表用水量系采用中砂时的平均取值 采用细砂时 每立方米砼用水量可增加5 10 采用粗砂则可减少5 10 掺用各种外加剂或掺合料时 用水量应相应调整 计算水泥用量C0 根据已确定的W C和W0 求出 m3砼中水泥用量 根据砼的耐久性要求 由前表查取最小水泥量限值 比较 所得值 取较大者为计算水泥用量 选择合理的砂率值SP合理砂率可通过试验或查表求得 试验是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 也可根据骨料种类 规格及砼的水灰比 参考混凝土砂率选用表 JGJ55 2000 选用 注 本表数值系中砂的选用砂率 对细砂或粗砂 可相应地减少或增大砂率 只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时 砂率应适当增大 对薄壁构件 砂率取偏大值 6 计算砂 石用量 质量法 假定表观密度法 C0 W0 S0 G0 0 S0 G0 式中 c0 每m3砼的水泥用量 Kg w0 每m3砼的用水量 Kg s0 每m3砼的细骨料用量 Kg G0 每m3砼的粗骨料用量 Kg sp 砂率 0 砼拌和物的假定表观密度 Kg m3 可取2400 2450Kg m3 体积法 绝对体积法法 S0 G0 式中 c 水泥的密度 Kg m3 w 水的密度 Kg m3 0s 砂的表观密度 Kg m3 0s 石的表观密度 Kg m3 砼的含气量百分数 在不使用引气型外加剂时 可取为1 配合比的试配 调整与确定 1 调整和易性 确定基准配合比 按计算值试配 坍落度 水灰比不变 调整水泥浆用量 粘聚性和保水性 提高砂率 2 检验强度和耐久性 确定设计配合比 按基准配合比试配 调整水灰比 测定强度 基准 0 05 0 05 根据试验所得砼强度与水灰比之关系 通过作图或计算 求出与砼配制强度fcu t相对应的灰水比值 并确定每m3砼的材料用量 用水量 b 取基准配合比中的用水量 并根据试配时所测坍落度或维勃稠度进行调整 水泥用量 b 用水量乘以选定的灰水比而得 砂 石用量 b b 取基准配合比中的砂 石用量 并按选定的灰水比进行调整 3 砼表观密度的校正 先求砼拌合物的表观密度计算值 c c b十 b十 b十 b 设计值配合比试拌砼实测值 c t 则校正系数 当砼表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的 时 则计算配合比即可确定为砼的正式配合比设计值 若二者之差超过 时 则须将设计配合比中每项材料用量均乘以校正系数 即为实验室配合比 Sh b Sh b Sh b Sh b 砼施工配合比换算 砼实验室配合比是以干燥骨料为基准的 但实际工地使用的骨料常含有一定的水分 因此必须将实验室配合比换算成施工配合比 设施工配合比1m3砼中水泥 水 砂 石的用量分别为C 并设工地砂子含水率为a 石子含水率为b 则施工配合比1m3砼中各材料用量为 C CShS SSh 1 a G GSh 1 b W WSh SSh a GSh b 例4 3 某框架结构工程现浇钢筋砼梁 砼设计强度等级为 30 施工要求砼坍落度为30 50 根据施工单位历史资料统计 砼强度标准差 5MPa 所用原材料情况如下 水泥 42 5普通硅酸盐水泥 水泥密度 3 10 cm 水泥强度等级标准值的富余系数为1 08 砂 中砂 级配合格 表观密度 os 2 60 cm 石 5 30mm碎石 级配合格 表观密度 oG 2 65 cm3 试求 砼计算配合比 若经试配砼的和易性和强度等均符合要求 无需调整 又知现场砂子含水率为 石子含水率为1 试计算砼施工配合比 解 求砼计算配合比 1 确定砼配制强度fcu