普通混凝土配合比设计(最新规范)

6 1 5 普通混凝土配合比设计 混凝土配合比设计就是根据工程要求 结构形式 和施工条件来确定各组成材料数量之间的比例关系 常用的表示方法有两种 一种是以 1m3混凝土中各项材料的质量表示 如 某配合比 水泥 240kg 水 180kg 砂 630kg 石子 1280kg 矿物掺合料 160kg 该混凝土 1m3总质量为 2490kg 另一种是以各项材料相互间的质量比来表示 以 水泥质量为 1 将上例换算成质量比为 水泥 砂 石 掺合料 1 2 63 5 33 0 67 水胶比 0 45 1 混凝土配合比的设计基本要求 市政工程中所使用的混凝土须满足以下五项基本 要求 1 满足施工规定所需的和易性要求 2 满足设计的强度要求 3 满足与使用环境相适应的耐久性要求 4 满足业主或施工单位渴望的经济性要求 5 满足可持续发展所必需的生态性要求 2 混凝土配合比设计的三个参数 混凝土配合比设计 实质上就是确定胶凝材料 水 砂和石子这四种组成材料用量之间的三个比例关 系 1 水与胶凝材料之间的比例关系 常用水胶 比表示 2 砂与石子之间的比例关系 常用砂率表示 3 胶凝材料与集料之间的比例关系 常用单 位用水量 1m3混凝土的用水量 来表示 3 混凝土配合比设计步骤 混凝土配合比设计步骤包括配合比计算 试配和 调整 施工配合比的确定等 1 初步配合比计算 1 计算配制强度 fcu o 根据 普通混凝 土配合比设计规程 JGJ 55 2011 规定 混凝土 配制强度应按下列规定确定 当混凝土的设计强度小于 C60 时 配制强度 应按下式确定 fcu o fcu k 1 645 式中 fcu o 混凝土配制强度 MPa fcu k 混凝土立方体抗压强度标准值 这里 取混凝土的设计强度等级值 MPa 混凝土强度标准差 MPa 当混凝土的设计强度不小于 C60 时 配制强 度应按下式确定 fcu o 1 15fcu k 混凝土强度标准差 应根据同类混凝土统计资料 计算确定 其计算公式如下 n 22 cuicu i 1 n n1 fmf 式中 fcu i 统计周期内同一品种混凝土第 i 组试 件的强度值 MPa mfcu 统计周期内同一品种混凝土 n 组试件 的强度平均值 MPa n 统计周期内同品种混凝土试件的总组 数 当具有近 1 个月 3 个月的同一品种 同一强度 等级混凝土的强度资料 且试件组数不小于 30 时 其混凝土强度标准差 应按上式进行计算 对于强度等级不大于 C30 的混凝土 当混凝土 强度标准差计算值不小于 3 0MPa 时 应按混凝土强 度标准差计算公式计算结果取值 当混凝土强度标准 差计算值小于 3 0MPa 时 应取 3 0MPa 对于强度等级大于 C30 且小于 C60 的混凝土 当混凝土强度标准差计算值不小于 4 0MPa 时 应按 混凝土强度标准差计算公式计算结果取值 当混凝土 强度标准差计算值小于 4 0MPa 时 应取 4 0MPa 当没有近期的同一品种 同一强度等级混凝土强 度资料时 其强度标准差 可按表 6 3 取值 混凝土强混凝土强 度标准差度标准差 值值 表表 6 36 3 混凝土强度 等级 C20C25 C45C50 C55 MPa 4 05 06 0 2 计算水胶比 W B 混凝土强度等级小于 C60 时 混凝土水胶比应按下式计算 ab cuoabb Wf Bff 式中 a b 回归系数 回归系数可由表 6 4 采 用 fb 胶凝材料 28d 胶砂抗压强度 可实 测 MPa 回归系数回归系数 a a和和 b b选用表选用表 表表 6 46 4 系 数碎 石卵 石 a 0 530 49 b 0 200 13 当胶凝材料 28d 抗压强度 fb 无实测值时 其 值可按下式确定 fb f s fce 式中 f s 粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉 影响系数 按表 6 5 选用 fce 水泥 28d 胶砂抗压强度 可实测 MPa 粉煤灰影响系数粉煤灰影响系数 f f和和 粒化高炉矿渣粉影响系数粒化高炉矿渣粉影响系数 s s 表表 6 56 5 掺 量 粉煤灰影响系数 f 粒化高炉矿渣粉影响 系数 s 01 001 00 10 0 85 0 95 1 00 20 0 75 0 850 95 1 00 30 0 65 0 750 90 1 00 40 0 55 0 650 80 0 90 50 0 70 0 85 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测定 在确定 fce值时 fce值可根据 3d 强度或快测强度 推定 28d 强度关系式得出 当无水泥 28d 抗压强度实 测值时 其值可按下式确定 fce c fce g 式中 c 水泥强度等级值的富余系数 可按实际 统计资料确定 当缺乏实际统计资料时 可按表 6 6 选用 fce g 水泥强度等级值 MPa 水泥强度等水泥强度等 级值的富余系数 级值的富余系数 c c 表表 6 66 6 水泥强度等 级值 32 542 552 5 富余系数 1 121 161 10 3 每立方米混凝土用水量的确定 干硬性和塑性混凝土用水量的确定 水胶比在 0 40 0 80 范围内时 根据粗集料的 品种 粒径及施工要求的混凝土拌合物稠度 其用水 量可按表 6 7 表 6 8 选取 干硬性混凝土的干硬性混凝土的 用水量 单位 用水量 单位 kg mkg m3 3 表表 6 76 7 拌合物稠度 卵石最大粒径 mm 碎石最大粒径 mm 项 目 指 标 10 020 040 016 020 040 0 维勃 稠度 s 16 2 0 11 1 5 5 10 175 180 185 160 165 170 145 150 155 180 185 190 170 175 180 155 160 165 塑性魂混凝土的塑性魂混凝土的 用水量 单位 用水量 单位 kg mkg m3 3 表表 6 86 8 拌合物稠度 卵石最大粒径 mm 碎石最大粒径 mm 项 目 指 标 10 0 20 0 31 5 40 0 16 0 20 0 31 5 40 0 坍落度 1019171615201817 16 mm 3 0 35 5 0 55 7 0 75 9 0 0 20 0 21 0 21 5 0 18 0 19 0 19 5 0 17 0 18 0 18 5 0 16 0 17 2 17 5 0 21 0 22 0 23 0 5 19 5 20 5 21 5 5 18 5 19 5 20 5 5 17 5 18 5 19 5 流动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步 骤计算 A 以表 6 8 中坍落度 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 外加剂时的混凝土用水量 当坍落度增大到 180mm 以上时 随坍落度的相应增加的用水量可减少 B 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的 用水量 kg 外加剂的减水率 应经混凝土的试验 确定 4 每立方米混凝土胶凝材料用量 mbo 的确定 根据已选定的混凝土用水量 mwo和水胶比 W B 可 求出胶凝材料用量 wo bo m m W B 每立方米混凝土矿物掺合料用量 mfo 的确定 mfo mbo f 式中 f 矿物掺合料掺量 矿物掺合料在 混凝土中的掺量应通过试验确定 采用 硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥时 钢筋 混凝土和预应力混凝土中矿物掺合料最 大掺量宜分别符合表 6 9 和表 6 10 的 规定 对基础大体积混凝土 粉煤灰 粒化高炉矿渣粉和复合掺合料的最大掺 量可增加 5 采用掺量大于 30 的 C 类粉煤灰的混凝土应以实际使用的水 泥和粉煤灰掺量进行安定性检验 钢筋混凝土中矿钢筋混凝土中矿 物掺合料最大掺量物掺合料最大掺量 表表 6 96 9 最大掺量 矿物掺合料 种类 水胶比采用硅酸盐水 泥时 采用普通硅酸 盐水泥时 0 44535 粉煤灰 0 4 4030 0 46555 粒化高炉矿 渣粉 0 4 5545 钢渣粉 3020 磷渣粉 3020 硅灰 1010 0 46555 复合掺合料 0 4 5545 预应力混凝土中预应力混凝土中 矿物掺合料最大掺量矿物掺合料最大掺量 表表 6 106 10 最大掺量 矿物掺合料 种类 水胶比采用硅酸盐水 泥时 采用普通硅酸 盐水泥时 0 43530 粉煤灰 0 42520 0 45545粒化高炉矿 渣粉 0 44535 钢渣粉 2010 磷渣粉 2010 硅灰 1010 0 45545 复合掺合料 0 44535 每立方米混凝土水泥用量 mco 的确定 mco mbo mfo 为保证混凝土的耐久性 由以上计算得出的胶凝 材料用量还要满足有关规定的最小胶凝材料用量的要 求 如算得的胶凝材料用量少于规定的最小胶凝材料 用量 则应取规定的最小胶凝材料用量值 5 砂率的确定 砂率可以根据以砂填充石子空 隙 并稍有富余 以拨开石子的原则来确定 根据此 原则可列出砂率计算公式如下 sogo VV P sososo gososogogo sogo so sogogogosogo s so mV mmVV V P P V PVP 式中 s 砂率 mso mgo 每立方米混凝土中砂及石子用量 kg V so V go 每立方米混凝土中砂及石子松散体积 其中 V so V goP m3 so go 砂和石子堆积密度 kg m3 P 石子空隙率 砂浆剩余系数 一般取 1 1 1 4 6 粗集料和细集料用量的确定 当采用质量法时 应按下列公式计算 mco mfo mgo mso mwo mcp so s sogo 100 m mm 式中 mco 每立方米混凝土的水泥用量 kg mfo 每立方米混凝土的矿物掺合料用量 kg mgo 每立方米混凝土的粗集料用量 kg mso 每立方米混凝土的细集料用量 kg mwo 每立方米混凝土的用水量 kg mcp 每立方米混凝土拌合物的假定质量 其值可取 2350 2450kg kg s 砂率 当采用体积法时 应按下列公式计算 go cofosowo cfgsw 0 01 1 m mmmm so s sogo 100 m mm 式中 c 水泥密度 可取 2900 3100kg m3 kg m3 f 矿物掺合料密度 kg m3 g 粗集料的表观密度 kg m3 s 细集料的表观密度 kg m3 w 水的密度 可取 1000kg m3 kg 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 粗集料和细集料的表观密度 g与 s应按现行行 业标准 普通混凝土用砂 石质量及检验方法标准 JGJ 52 2006 规定的方法测定 7 每立方米混凝土外加剂用量 mao 的确定 每立方米混凝土外加剂用量 mao 应按下列计算 mao mbo a 式中 mao 计算配合比每立方米混凝土中外加剂 用量 kg m3 mbo 计算配合比每立方米混凝土中胶凝材 料用量 kg m3 a 外加剂掺量 应经混凝土试验确定 2 配合比的试配 调整与确定 1 配合比的试配 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 因而不一定符合实际情况 必 须通过试拌调整 直到混凝土拌合物的和易性符合要 求为止 然后提出供检验混凝土强度用的基准配合比 2 配合比的确定 由试验得出的各胶水比值时 的混凝土强度 用作图法或计算求出与 fcu o相对应 的胶水比值 并按下列原则确定每立方米混凝土的材 料用量 用水量 mw 和外加剂用量 ma 在试拌配 合比的基础上 用水量 mw 和外加剂用量 ma 应根据确定的水胶比作调整 胶凝材料用量 mb 胶凝材料用量 mb 应 以用水量乘以确定的胶水比计算得出 粗 细集料用量 mg及 ms 粗 细集料用量 mg及 ms 应根据用水量和胶凝材料用量进行调整 3 混凝土表观密度的校正 其步骤如下 计算出混凝土的计算表观密度值 c c c c mc mf mg ms mw 将混凝土的实测表观密度值 c t 除以 c c 得出校正系数 即 ct cc 当 c t与 c c之差的绝对值不超过 c c的 2 时 由以上定出的配合比 即为确定的设计配合比 若二者之差超过 2