八混凝土配合比设计PPT课件

1 第八章混凝土 上海理工大学土木工程系周志云 第五节混凝土配合比设计 2 1 混凝土配合比 混凝土配合比是指混凝土中各组成材料之间的比例关系 2 配合比常用的表示方法有两种 a 以1m3混凝土中各项材料的质量表示 如 水泥300kg 水180kg 砂720kg 石子1200kg b 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 石子 1 2 4 4 0水灰比 0 63 混凝土的配合比设计是确定混凝土中各组成材料数量之间的比例关系 3 一 混凝土配合比设计的任务 要求及方法 一 混凝土配合比设计的任务根据工程对混凝土提出的技术要求 各种材料的技术性能及施工现场的条件 合理选择原材料并确定它们的用量 4 二 混凝土配合比设计的要求设计出的混凝土配合比应满足的基本要求是 1 满足施工对混凝土拌和物的和易性要求 2 满足结构设计和质量规范对混凝土的强度等级要求 3 满足工程所处环境对混凝土的抗渗性 抗冻性及其他耐久性要求 4 在满足上述要求的前提下 尽量节省水泥 以满足经济性要求 5 三 混凝土配合比设计的三个参数组成混凝土的四种材料 即水泥 水 砂 石子 混凝土的四种组成材料可由三个参数来控制 1 水灰比水与水泥的比例称为水灰比 水灰比的大小是根据强度和耐久性确定 在满足强度和耐久性要求的前提下 选用较大水灰比 这有利于节约水泥 2 砂率砂子占砂石总量的百分率称为砂率 砂率对混合料和易性影响较大 如选择不恰当 对混凝土强度和耐久性都有影响 应采用合理砂率 在保证和易性要求的条件下 取较小值 同样有利于节约水泥 3 用水量用水量是指1m3混凝土拌合物中水的用量 为节约水泥 单位用水量在满足流动性条件下 取较小值 6 四 混凝土配合比设计方法1 绝对体积法 该法是假定混凝土拌合物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌合物中所含空气体积之和 2 假定表观密度法 假定容重法 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 3 查表法 根据试验 将各种配比列成表 以备参考 7 二 混凝土配合比设计的步骤 一 设计的基本资料1 混凝土的强度等级 施工管理水平 2 对混凝土耐久性的要求 3 原材料的品种及其物理力学性质4 混凝土的部位 结构构造情况 施工条件等 二 初步配合比的计算1 确定混凝土的配制强度fcu ofcu o fcu k 1 645 规范规定的强度保证率P 95 2 选择水灰比 W C 1 根据强度要求计算水灰比根据混凝土的配制强度及水泥的实际强度 用经验公式计算水灰比 8 式中A B 回归系数 可通过试验测定 无试验资料时 碎石混凝土A 0 46 B 0 07 卵石混凝土A 0 48 B 0 33 fce 水泥的实际强度 MPa 无水泥实际强度数据时 可按fce c fce g确定 fce g 水泥强度等级的强度标准值 c 水泥强度等级强度标准值的富裕系数 该值应按实际统计资料确定 9 2 查表4 24确定满足耐久性要求的混凝土的最大水灰比 3 选择以上两个水灰比中的较小值作为初步水灰比 10 3 选择单位用水量 mw0 1 干硬性和塑性混凝土 当水灰比在0 4 0 8范围时 用水量根据粗骨料的品种 粒径及施工要求的混凝土拌和物稠度 参照表4 26选择 表中所列之单位用水量 砂石均以干燥状态 细骨料含水率小于0 5 粗骨料含水率小于0 2 为准 水灰比小于0 4或大于0 8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 2 流动性 坍落度为100 150mm 大流动性 坍落度大于160mm 混凝土 以表4 26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 11 式中 mwa 掺外加剂时每立方米混凝土的用水量 kg mw0 未掺外加剂时每立方米混凝土的用水量 kg 外加剂的减水率 经试验确定 以表4 26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 掺外加剂时混凝土用水量可按下式计算 12 表4 26干硬性和塑性混凝土的用水量单位 kg m3p99 注 本表用水量系采用中砂时的平均值 采用细砂时 每立方米混凝土用水量可增加5 10kg 采用粗砂时 可减少5 10kg 掺用各种外加剂或掺合料时 用水量应相应调整 13 4 计算水泥用量 mc0 根据已经确定的水灰比W C 以及水的用量 可以求出1m3中水泥的用量 每立方米混凝土的水泥用量 可按下式计算 同时 满足P98面表4 24中最大水灰比和最小水泥用量的要求 14 5 选择砂率 s 为保证混凝土有良好的和易性 希望选择的砂率为最优砂率 但影响最优砂率的因素较多 无法用计算方法得到 根据 普通混凝土配合比设计规程 JGJ T55 96 砂率可根据F述方法进行 1 坍落度为10 60mm的混凝土砂率 可根据粗骨料品种 粒径及水灰比按表4 27选取 15 表4 27混凝土的砂率 注 本表数值系中砂的选用砂翠 对细砂或租砂 可相应地减小或增大砂率 只用一个单粒级粗骨科配制混凝土时 砂率应适当增大 对薄壁构件砂率取偏大值 本表中的砂率系指砂与骨料总量的质量比 16 2 坍落度等于或大于100mm的混凝土砂率 应在表4 27的基础上 按坍落度每增大20mm 砂率增大1 的幅度予以调整 3 坍落度大于60mm或小于10mm的混凝土及掺用外加剂和掺合料的混凝土 其砂率应经试验确定 6 计算砂石用量 mso mgo 砂石用量的计算有质量法与体积法两种 1 质量法 17 2 体积法p101体积法的补充条件为 每立方米混凝土中各种材料的绝对密实体积及混凝土拌和物中所含空气体积之总和等于1m3 即 18 三 试配调整 确定基准配合比混凝土初步配合比中的参数是根据经验公式及图表确定的 不一定符合和易性的要求 所以要通过试配进行调整 按初步配合比 称取混凝土的各种材料 搅拌均匀后测定坍落度或维勃度 并观察其粘聚性及保水性 当坍落度或维勃度不能满足要求 或粘聚性 保水性不好时 应在保证水灰比不变的条件下相应调整用水量或砂率 直到符合要求为止 19 调整可按以下原则进行 1 若坍落度与要求不符时 应保持水灰比不变 调整水泥浆用量 一般用水量每增减2 3 坍落度增减10mm 2 若坍落度大于要求坍落度时 也可不减水泥浆 而保持砂率不变 增加骨料用量 3 若混凝土拌和物的砂浆量显得不足 粘聚性 保水性不良时 应适当增大砂率 反之 可减小砂率 注 当采用机械搅拌时 搅拌量不应小于搅拌机预定搅拌量的1 4 20 每次调整都要对各种材料的调整量进行记录 调整后要重新进行坍落度试验 调整至和易性符合要求后 测定混凝土拌和物的实际表观密度 并提出供混凝土强度试验用的 基准配合比 21 基准配合比的每立方米混凝土各种材料用量可按下式计算 水泥用量 砂子用量 水的用量 石子用量 22 四 校核水灰比 确定试验室配合比经和易性调整得出的基准配合比 其水灰比不一定选择合适 即强度不一定能满足要求 所以还应检验混凝土的强度 混凝土强度试验时应至少采用三个不同的配合比 其中 一个应是基准配合比 一个配合比的水灰比 宜较基准配合比增加0 05 一个配合比的水灰比 宜较基准配合比减少0 05 其用水量与基准配合比基本相同 砂率可分别增加或减小1 23 由试验得出的各灰水比及其相对应的混凝土强度关系 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 并确定每立方米混凝土各种材料用量 试验室配合比 1 用水量 mw 应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调整 2 水泥用量 mc 应以用水量乘以选定出的灰水比计算确定 3 砂和石子用量 ms和mg 应取基准配合比中的砂 石子用量 并按选定的灰水比进行调整 24 五 施工配合比换算试验室确定配合比时 骨料均以干燥状态为准 而工地现场的砂 石材料都含有一定的水分 为了准确地实现试验室配合比 应根据现场砂石的含水率对配合比进行换算 若现场砂的含水率为a 石子的含水率为b 经换算后 每立方米混凝土各种材料的用量为 水泥 m c mc砂 m s ms 1 a 石子 m g mg 1 b 水 m w mw ms a mg b 25 三 混凝土配舍比设计实剜某工程的钢筋混凝土梁 干燥环境 混凝土设计强度等级为C30 施工要求坍落度为30 50mm 混凝土由机械搅拌 机械振捣 施工单位无混凝土强度历史统计资料 材料 普通硅酸盐水泥 强度等级52 5号 实测28d强度58 0MPa 密度 c 3100kg m3 中砂 表观密度 s 2650kg m3 碎石 表观密度 g 2700kg m3 最大粒径20mm 自来水 施工现场砂的含水率为2 碎石含水率1 试设计该混凝土的配合比 并换算为施工配合比 26 一 初步配合比计算1 确定配制强度查表4 18 当混凝土强度等级为C30时 取 5 02 确定水灰比 27 查表4 7 P52 干燥环境最大允许水灰比为0 65 所以取3 确定单位用水量查表4 19 取4 计算水泥用量 28 查表4 7 P52 最小水泥用量为260kg 所以应取mc0 368kg 5 确定砂率查表4 20 s 33 6 计算砂石用量 1 质量法假定混凝土表观密度mcp 2400kg m3 29 混凝土计算配合比为 2 体积法 30 解以上联立方程 得 ms0 599kg mg0 1223kg混凝土计算配合比为 mc0 mw0 ms0 mg0 1 0 53 1 62 3 32两种方法计算结果比较接近 2 体积法 31 二 试配调整1 和易性调整以体积法计算所得配合比为例 试拌15L混凝土 其材料用量为 水泥 0 015 368 5 52kg水 0 015 195 2 93kg砂 0 015 599 8 99kg石子 0 015 1223 18 35kg 32 按上述用量称量并搅拌均匀 做坍落度试验 测得坍落度为20mm 保持水灰比不变 增加用水量及水泥用量各4 即用水量增加到3 08kg 水泥用量增加到5 81kg 测得坍落度为30mm 粘聚性 保水性均良好 经调整后各种材料用量为 水泥5 81kg 水3 08kg 砂8 99kg 石子18 35kg 总用量为36 23kg 实测混凝土拌和物的表观密度为2415kg m3 混凝土的 基准配合比 各种材料用量为 33 水泥用量 同理 用水量 砂用量 石子用量 34 表4 22不同水灰比的混凝土立方体抗压强度 2 强度复核采用0 48 0 53 0 58三个不同的水灰比计算配合比 试拌测定塌落度均符合要求 标准养护28d后 测得的抗压强度见表4 22 35 用图解法得 当立方体抗压强度为38 2MPa时 相应的灰水比mc mw 1 86 即水灰比mw mc 0 54 3 实验室配合比的计算 1 按强度检验结果修正配合比 用水量mw取基准配合比中的用水量 即 mw 197kg 水泥用量mc 36 砂 石子用量ms mg按基准配合比中的砂用量 即 ms 607kg mg 1238kg 2 按实测表观密度修正配合比根据符合强度要求的配合比试拌混凝土 测得混凝土拌和物的实测表观密度为 混凝土拌和物表观密度的计算值为 由于混凝土拌和物表观密度的计算值与实测值之差的绝对值不超过计算值的2 故不必进行修正 混凝土试验室配合比见表4 23 37 表4 23混凝土的实验室配合比单位 kg 38 三 施工配合比水泥 m c 365kg砂 m s 607 607 0 02 619kg石子 m g 1238 1238 0 01 1250kg水 m w 197 607 0 02 1238 0 01 172kg混凝土施工配合比见表4 24 表4 24混凝土的施工配合比单位 kg 39 三 配合比设计的步骤 三 施工配合比 40 41 42 43 滑模混凝土 44 某办公楼要求配制钢筋混凝土梁C30 钢筋密度一般 混凝土的强度保证率95 要求施工坍落度3 5cm 原材料的情况如下 425 矿渣硅酸盐水泥 c 3 08Kg m3河砂 Mx 1 7 s 2650Kg m3 0s 1450Kg m3碎石 粒级5 31 5mm