混凝土配合比设计(2013最新教材)

混凝土配合比设计混凝土配合比设计 前言 混凝土配合比设计是一项涉及到很多因素的工作 一是要保证混凝 土硬化后的结构强度和所要求的其他性能 二是要满足施工工艺易于操作而又 不遗留隐患 三是在符合上述两项要求下选用合适的材料和计算各种材料的用 量 四是对初步设计结果进行试配 调整使之达到工程的要求 五是要在满足 上述要求的同时降低成本 一 配合比设计流程和基本原理 混凝土配合比设计的基本流程主要有四个阶段 第一阶段是由使用单位 根据设计图纸及施工单位的工艺条件 结合当地 当时的具体条件 提出要求 做好配比委托内容的准备 第二阶段是选用材料 选用设计参数 这是整个设 计的基础 材料和参数的选择决定配合比设计效果以及设计是否合理 第三阶 段是计算用料 可用重量法或体积法计算 第四阶段是对配合比设计的结果进 行试配 调整并加以确定 配合比确定后 应签发配合比通知书或者配合设计 报告单 搅拌站在进行搅拌前 根据仓存砂 石的含水率作必要的调整 并根 据搅拌机的规格确定每拌的投料量 搅拌后应留置试块并将试件强度反馈 混凝土配合比设计基本参数确定的原则 水灰比 单位用水量和砂率是混 凝土配合比设计的三个基本参数 混凝土配合比设计中确定三个参数的原则是 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 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单位用水量 砂率应以 砂在骨料中的数量填充石子空隙后略有富余的原则来确定 混凝土配合比设计 以计算 1m3 混凝土中各材料用量为基准 计算时骨料以干燥状态为准 普通混凝土配合比设计基本原理 1 绝对体积法 假定刚浇捣完毕的混凝土拌合物的体积 等于其各组成材 料的绝对体积及混凝土拌合物中所含少量空气体积之和 2 重量法 假定表观密度法 如果原材料比较稳定 可先假设混凝土的 表观密度为一定值 混凝土拌合物各组成材料的单位用量之和即为其表观密度 c0 g0 s0 w0 cp 式中 c0 每立方米混凝土的水泥用量 kg 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 w0 每立方米混凝土的用水量 kg cp 每立方米混凝土拌合物的假定重量 kg 其值可取 2400 2450kg 二 混凝土配合比设计的步骤 1 设计的基本资料 混凝土的强度等级 施工管理水平 对混凝土耐久性 要求 原材料品种及其物理力学性质 混凝土的部位 结构构造情况 施工条 件等 2 初步配合比计算 确定试配强度 fcu 0 fcu 0 fcu k 1 645 混凝土配制强度可按下式计算 JGJ55 2000 fcu 0 fcu k 1 645 fcu 0 混凝土配制强度 MPa fcu k 设计的混凝土强度标准值 MPa 混凝土强度标准差 MPa 混凝土强度标准差 混凝土强度标准差又称均方差 其计算式为 11 2 1 2 1 2 n fnf n ff n i icu n i icu 对于 C20 C25 级混凝土 计算值 2 5MPa 时 计算配制强度时取 2 5MPa 对于 C30 级以上的混凝土 计算值 3 0MPa 时 计算配制强度时取 3 0MPa 当施工单位不具有近期的同一品种混凝土的强度资料时 值可按下表取 值 设计的混凝土强度等级 fcu k C35 MPa 4 05 06 0 计算水灰比值 C W 混凝土强度等级不大于 C60 时 混凝土水灰比应按下式计算 cebaocu cea ff f C W 式中的回归系数和应根据工程使用的水泥 集料通过试验 建立灰 a b 水比和混凝土强度关系式而确定 当不具备试验统计资料时 其回归系数对碎 石混凝土可取 0 46 可取 0 07 对卵石混凝土 可取 0 48 可取 a b a b 0 33 即采用碎石时 07 0 46 0 WCff ceocu ceocu ce ff f C W 07 0 46 0 46 0 采用卵石时 33 0 48 0 WCff ceocu ceocu ce ff f C W 33 0 48 0 48 0 式中 灰水比 W C 灰水比的倒数值即水灰比 C W 水泥 28d 抗压强度实测值 Mpa ce f 在无法取得水泥实际强度值时可采用下列公式 f ce f gce 式中 水泥确定等级 f gce 水泥确定等级的富余系数 rc 用水量 的确定 o mw 表 4 0 1 2 塑性混凝土的用水量 3 JGJ55 2000 拌合物稠度 卵石最大粒径 碎石最大粒径 项 目 指标 10 20 31 5 40 16 20 31 5 40 10 30 190 170 160 150 200 185 175 165 30 50 200 180 170 160 210 195 185 175 50 70 210 190 180 170 220 205 195 185 坍 落 度 70 90 215 195 185 175 230 215 205 195 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 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 当水灰比在 0 4 0 8 范围时 根据集料品种 粒径及施工要求的混凝土拌 合物稠度 按规选取定用水量 掺用各种外加剂或掺和料时 用水量应相应调整 水灰比小于 040 的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土用水量应通过 试验确定 流动性 大流动性混凝土的用水量按下列步骤计算 以规定坍落度 90mm 的用水量为基础 按坍落度每增大 20mm 用水量增 加 5kg 计算出未掺外加剂时的混凝土的用水量 掺外加剂时的混凝土用水量可按下式计算 mwa mwo 1 式中 mwa 掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量 kg mwo 未掺外加剂混凝土每立方米混凝土中的用水量 kg 外加剂的减水率 水泥用量 计算 co m 根据已确定的 W C 和 w0 可求出 1m3混凝土中水泥用量 c0 水泥用量按 下式计算 CW m m co co 为保证混凝土的耐久性 由上式得出的水泥用量还应大于表 4 0 4 规定的最 小水泥量 如算得的水泥用量小于 JGJ55 2000 标准中表 4 0 4 规定值 应取规 定的最小水泥用量值 表4 0 4 混凝土的最大水灰比和最小水泥用量 JGJ55 2000 最大水灰比 最小水泥用量 环境条件 结构物类别 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 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 2 潮湿 环境 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 高湿度且经受冻害中的室 内部件 0 55 0 55 0 55 250 280 300 有冻害和除冰 剂的潮湿环境 经受冻害和除冰剂作用的 室内和室外部件 0 50 0 50 0 50 300 300 300 注 当用活性掺合料取代部分水泥时 表中的最大水灰比及最小水泥用量即为替代前的水灰比和水泥用量 选取砂率 计算粗骨料和细骨料的用量 s 合理砂率可通过试验 计算或查表求得 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 规格及混 凝土的水灰比 参考 JGJ55 2000 标准中表 4 0 2 选用 表 4 0 2 混凝土砂率选用表 JGJ55 2000 卵石最大粒径 碎石最大粒径 水灰比 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 计算砂 石用量 goso mm 在已知砂率的情况下粗 细集料的用量可用重量法或体积法计算 重量法 原理 假定组成混凝土的水泥 砂 石 水等材料在密实状态下的体积密 度为一个固定值 砂 石用量可用以下两个关系式计算 cpuosogoco mmmmm 100 goso so s mm m 每立方米混凝土的水泥用量 kg co m 每立方米混凝土的粗集料用量 kg go m 每立方米混凝土的细集料用量 kg so m 每立方米混凝土的用水量 kg uo m 每立方米混凝土拌和物的假定质量 kg 其值可取 2350 2450kg cp m 砂率 s 体积法 原理 假定刚拌和的混凝土拌合物的体积等于其各组成材料的绝对体积及 其所含少量空气体积的总和且等于 1 3 m 砂 石用量可用以下两个关系式计算 101 0 w wo g go s so c co m m mm 100 goso so s mm m 式中 水泥密度 kg m3 可取 2900 3100 kg m3 c 粗集料的表观密度 kg m3 g 细集料的表观密度 kg m3 s 水的密度 kg m3 可取 1000kg m3 w 混凝土的含气量百分数 在不使用引气型外加剂时 可取为 1 按上述两种方法的计算 所得的每立方米混凝土中各组成材料用量应该是 接近的 根据计算所求得各组成材料用量中以水泥为分母 砂 石和水用量为 分子算得配合比如下 砂 石 水水泥 1 co wo co go co so co co m m m m m m m m 混凝土配合比的试配 调整与确定 试配 确定每盘混凝土的最小搅拌量 骨料最大粒径 31 5 mm 及以下 拌合物数 量 15 L 骨料最大粒径 40 mm 拌合物数量 25 L 按每盘混凝土量计算水泥 水 砂 石的用量 称取每盘混凝土量计算水泥 水 砂 石的用量 接通搅拌机 振动台电源 检查运行是否正常 将搅拌机叶片 搅拌锅用湿布擦一遍 将石子 水泥 砂子 依次倒入搅拌锅里 打开搅拌机 将水徐徐倒入搅拌锅里 搅拌 3min 搅拌完毕立即进行稠度检验 坍落度法 用于集料最大粒径不大于 40mm 坍落度值不小于 10mm 的混凝 土拌合物稠度测定 试验设备 坍落度筒 由薄钢板或其他金属制成的圆台形筒其内壁应光滑 无凹凸部位 底面和顶面应互相平行并锥体的轴线垂直 在坍落筒外 2 3 高度处安两个手把 下端应焊脚踏板 筒的内部尺寸为 底部直径 200 士 2 mm 顶部直径 100 士 2 mm 高 度 300 士 2 mm 筒壁厚度不小于 1 5mm 捣棒 直径为 16mm 长 600mm 的钢棒 端部应磨圆 试验步骤 湿润坍落度筒及其他用具 并把筒放在不吸水的刚性水平板上 然后用脚踩 住两边的脚踏板 使坍落度筒在装料时保持位置固定 把按要求取得的混凝土试样用小铲分三层均匀地装入筒内 使捣实后每层高 度为筒高的 1 3 左右 每层用捣棒插捣 25 次 插捣应沿螺旋方向由外向中心进 行 各次插捣应在截面上均匀分布 插捣筒边混凝土时 捣棒可以稍稍倾斜 插捣底层时 捣棒应贯穿整个深度 插捣第二层和顶层时 捣棒应插捣透本层 至下一层的表面 浇灌顶层时 混凝土应灌到高出筒口 插捣过程中 如混凝土沉落到低于筒 口 则应随时添加 顶层插捣完后 刮去多于的混凝土 并用抹刀抹平 清除筒边底板上的混凝土后 垂直平稳地提起坍落度筒 坍落度筒的提过程 应在 5 10s 内完成 从开始装料到提坍落度筒的整个过程应不间断地进行 并应在 150s 内完成 结果评定 a 提起坍落度筒后 量测筒高与坍落后混凝土试件最高点之间的高度差 即为 该混凝土拌合物的坍落度值 混凝土拌合物坍落度以 mm 为单位 结果表达精 确至 5mm b 观察坍落后的混凝土试件的粘聚性及保水性 粘聚性的检查方法是用捣棒在 已坍落混凝土锥体侧面轻轻敲打 此时 如果锥体逐渐下沉 则表示粘聚性良 好 如果锥体倒塌 部分崩裂或出现离析现象 则表示粘聚性不好 c 保水性以混凝土拌合物中稀浆析出的程度来评定 坍落度筒提起之后如有较 多的稀浆从底部析出 锥体部分的混凝土也因失浆而集料外露 则表明此混凝 土拌合物的保水性能不好 如坍落度筒提起后无稀浆或仅有少量稀浆自底部析 出 则表示此混凝土拌合物保水性良好 将安装好的试模放在振动台上 并涂一层薄机油 将混凝土拌合物一次装入 试模中 打开振动台开关 振动 120s 模平顶面 放入养护室进行养护 养护 24h 拆模 编号 继续养护共 28d 养护温度 20 士 2 湿度大于 90 配合比的调整与确定 根据试验得出的混凝土强度与其相对应的灰水比 C W 关系 用作图法或 计算法求出与混凝土配制强度 相对应的灰水比 按下列原则确定每立 ocu f 方米混凝土的材料用量 用水量 应在基准配合比用水量的基础上 根据制作强度试件时的坍落 W m 度或维勃稠度进行调整确定 水泥用量 应以用水量乘以选定出来的灰水比计算确定 c m 粗骨料和细骨料用量 mg 和 ms 应在基准配合比的粗骨料和细骨料用量的 基础上 按选定的灰水比进行调整后确定 经试配确定配合比后 尚应按下列步骤进行校正 a 用水量 应在基准配合比用水量的基础上 根据制作强度试件时的坍落 W m 度或维勃稠度进行调整确定 b 水泥用量 应以用水量乘以选定出来的灰水比计算确定 c m c 粗骨料和细骨料用量 应在基准配合比的粗骨料和细骨料用量的基 sg mm 和 础上 按选定的灰水比进行调整后确定 d 计算混凝土的表观密度计算值 cc wsgccc mmmm e 按下式计算混凝土配合比校正系数 cc tc 式中 混凝土表观密度实测值 kg tc 3 m 混凝土表观密度计算值 kg c