砼配合比设计201707五强两比.ppt

五强两比培训班 混凝土配合比设计 概述 混凝土是一种由水泥 砂 石骨料 水及其它外加材料按一定比例均匀拌和 经一定时间硬化而形成的人造石材 在混凝土中 砂石起骨架作用称为骨料 水泥与水形成水泥浆 水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙 在硬化前 水泥浆起润滑作用 赋予拌和物一定的和易性 便于施工 水泥浆硬化后 则将骨料胶结成一个坚实的整体 混凝土基本性能 混凝土性能 混凝土拌合物性能 硬化混凝土性能 流动性粘聚性保水性 力学性能 耐久性 抗压强度抗折强度抗拉强度 氯离子含量 碱含量 电通量 抗裂性 抗碱骨料反应性 抗渗性 抗冻等级 凝结时间 含气量 工作性 和易性 混凝土的分类 一 按照混凝土表观密度分类 二 按照不同工程的用途分类 三 按照胶凝材料的种类不同分类 四 按照施工工艺的不同分类 不同表观密度 1 重混凝土 干表观密度大于2800kg m3的混凝土 骨料 重晶石 铁矿石 钢渣等 2 普通混凝土 干密度为2000 2800kg m3的混凝土 骨料 河砂 碎石 3 轻骨料混凝土 干密度不大于1950kg m3的混凝土 骨料 浮石 火山渣 陶粒 陶砂等 不同工程用途 结构混凝土 保温混凝土 装饰混凝土 防水混凝土 耐火混凝土 水工混凝土 海工混凝土 防辐射混凝土等 不同胶凝材料 水泥混凝土 沥青混凝土 聚合物混凝土等 不同施工工艺泵送混凝土 大体积混凝土 喷射混凝土 碾压混凝土 自流平混凝土等 普通砼配合比设计规程 JGJ55 2011 为规范普通混凝土配合比设计方法 满足设计和施工要求 确保混凝土工程质量且达到经济合理 制定本规程 本规程适用于工业与民用建筑及一般构筑物所采用的普通混凝土配合比设计 总则 配合比设计的基本资料 1 混凝土设计要求 四项基本要求 满足砼结构设计的强度要求 砼拌和物具有适应施工的流动性和良好的和易性 耐久性的要求 经济 节约的要求 2 工程特征 工程所处环境 结构断面 钢筋最小净距等 3 水泥品种和强度等级 4 砂 石的种类规格 表观密度及石子最大粒径 5 施工方法和水平 1 水与胶材2 砂与石 砂率 3 水泥浆与骨料 B W S G 材料对混凝土性能的影响1 水泥 影响强度 水泥强度高 混凝土强度也高 影响用水量 通常水泥标准稠度用水量大 混凝土用水量也大 细度越小 用水量也越大 影响凝结时间 水泥凝结时间短 混凝土凝结时间也短 2 粗集料砼强度 表面粗糙 表面光滑 岩石强度较高 岩石强度较低 针片状颗粒含量低 针片状颗粒含量高 含泥量低 高 括号内因素为对砼强度不利的因素 工作性 表面粗糙 表面光滑 针片状颗粒含量高 针片状颗粒含量低 含泥量高 低 括号内因素为对砼工作性不利的因素 粗集料种类的影响 碎石 卵石 陶粒 配合比设计的基础资料 3 细集料细集料对强度的影响不如粗集料大 主要影响工作性 细度小 流动性变差 须增大用水量 细度过大 混凝土易离析 要减少用水量 级配 级配好 工作性变好 含泥量增大 和易性变差 4 矿物掺和料以硅 铝 钙等一种或多种氧化物为主要成分 具有规定细度 掺入混凝土中能改善混凝土性能的粉体材料 改善和易性 增加了浆体体积 减小摩擦抑制泌水 减水效果 降低用水量 增加了细料阻断水分泌水通道增加混凝土后期强度 火山灰反应降低水化热 因为降低了水泥用量5 外加剂混凝土外加剂是指为改善和调节混凝土的性能而掺加的物质 但外加剂的选用 添加方法及适应性严重影响其应用 配合比设计的基础资料 设计方法和步骤 一 确定混凝土配制强度 二 理论配合比 计算配合比 三 试拌 提出满足混凝土工作性能的试拌配合比 四 试配与调整 提出满足混凝土工作性 力学性 耐久性 经济性要求的设计配合比 五 对设计配合比进行生产适应性验证 基本参数 1 水胶比W B 最大水胶比 2 每立方米砼用水量mw 3 每立方米砼胶凝材料用量mb 最小胶材用量 4 每立方米砼水泥用量mC 5 每立方米砼矿物掺合料用量mf 6 砂率 S 砂与骨料总量的重量比 7 每立方米砼砂用量mS 8 每立方米砼石用量mg 混凝土配制强度的确定 当混凝土设计强度等级小于C60时fcu 0 fcu k 1 645 fcu k 混凝土立方体抗压强度标准值1 645 强度保证率为95 混凝土强度标准差 的取值 1 有近1 3个月同品种 同等级混凝土资料时 30组数据 按式4 0 2统计计算 C30 3 0MPa C30且 C60 4 0MPa2 无统计资料时 按表4 0 2取值 C20C25 C45C50 C554 0MPa5 0MPa6 0MPa 计算水胶比W B 近年来水泥中多加入不同的掺合料 有效胶凝材料含量不确定性较大 故配合比设计的水灰比难以反映有效成分的影响 因此改用胶凝材料总量作水胶比及各种含量的控制 计算水胶比W B 当混凝土强度等级小于C60时W B a fb fcu 0 a b fb 砼强度与胶水比成正比 fcu A B W C 大等于C60时由于胶凝材料的水化程度不同 强度与胶水比的关系不能再延伸 即线性关系较差 分散性较大 故该公式仅适用于强度等级小于C60的混凝土 1 fb为胶凝材料28天胶砂抗压强度实测值或按式5 1 3计算fb f s fce f s分别为粉煤灰和矿渣粉影响系数 按表选用 2 fce为水泥28天抗压强度实测值或富余系数乘以水泥抗压强度标准值 富余系数按表5 1 4选用 fce c fceg 3 回归系数 a b可通过试验建立水胶比与混凝土强度关系式确定 当无统计资料时可按表5 1 2选取 水胶比限值 根据混凝土使用时所处的环境条件 考虑其满足耐久性要求所必要的水胶比 在进行混凝土配合比设计时混凝土的最大水胶比应符合 混凝土结构设计规范 GB50010的规定 素混凝土的水胶比可适当放松 确定每立方米混凝土用水量mw 1 混凝土水胶比在0 40 0 80范围时 根据砼的坍落度 维勃稠度 粗骨料品种及最大粒径查本标准表5 2 1 1和5 2 1 2 2 数值修正1 根据砂的细度修正细砂 5 10kg 粗砂 5 10kg 2 根据坍落度值修正以表中坍落度90mm的用水量为基础 坍落度每增加20mm 用水量增加5kg 95 110mm 5kg115 130mm 10kg135 150mm 15kg155 170mm 20kg坍落度大于等180mm以上时 随坍落度相应增加的用水量可减少 3 根据外加剂和掺和料修正mw m w 1 外加剂减水率应经试验确定m w 未掺外加剂时每立方米混凝土用水量 计算每立方米混凝土胶凝材料 矿物掺合料和水泥用量 1 胶凝材料用量mb mw W B 考虑混凝土满足耐久性要求所必要的最小胶凝材料用量 除C15及其以下等级外 应符合本标准中表3 0 4的规定 2 矿物掺合料用量mf mb f f 矿物掺合料掺量 可按表3 0 5确定3 水泥用量mc mb mf 确定每立方米砼外加剂用量ma ma mb a a 外加剂掺量 应经试验确定 确定混凝土砂率 S 1 坍落度小于10mm的砼 其砂率应经试验确定 2 坍落度为10 60mm的砼 根据粗骨料品种 粒径 水胶比按本标准表5 4 2选取 3 坍落度大于60mm的砼 其砂率可经试验确定 也可在表5 4 2基础上 进行数值修正 1 坍落度每增加20mm 砂率增加1 2 根据砂的细度修正细砂 砂率减小粗砂 砂率提高3 采用人工砂时 砂率增大 4 粗骨料级配较差时 砂率增大 计算粗骨料和细骨料用量 粗骨料用量 mg细骨料用量 ms1 重量法 假定容重法2 体积法 以1立方米混凝土计算 重量法 1 假定混凝土拌合物容重为2350 2450kg m32 则mf mc mg ms mw mcp s ms ms mg 100 体积法 mc c mf f mg g ms s mw w 0 01 1 s ms ms mg 100 c 2900 3100kg m3 f 矿物掺合料密度 按GB T208测定 g 按JGJ52 2006测定 约2650kg m3 s 按JGJ52 2006测定 约2650kg m3 w 1000kg m3 含气量百分数 使用非引气型外加剂时 1 试拌 1 试拌 试配之前应先试拌 试配时 每盘混凝土的最小搅拌量不应小于搅拌机额定搅拌量的1 4 拌制15L 骨料最大粒径31 5mm 或25L 骨料最大粒径40mm 混凝土 测定其和易性 使用的原材 搅拌方法应与混凝土生产相同 2 调整和易性 确定基准配合比 当试拌得出的拌合物坍落度 或维勃稠度 不能满足要求 或粘聚性和保水性不好时应保证水灰比不变的条件下按如下规定进行调整 当坍落度偏小 可保持水胶比不变 增加适量水泥浆 如坍落度偏大 可保持水胶比不变 减少适量水泥浆 如出现含砂不足 粘聚性和保水性不良时 可适当增加砂率 反之应减少砂率 每次调整后再试拌 直到符合要求为止 记录好各种材料调整后用量 并测定混凝土拌合物的实际表观密度 mcp 满足此和易性的配比为基准配合比 试配 1 强度调整 一般采用三个不同的配合比 其中一个为基准配合比 另外两个配合比的水灰比值 应较基准配合比分别增加及减少0 05 其用水量应与基准配合比相同 砂率可分别增加和减少1 并测定表观密度 基准 A 试拌配合比 B C W B 0 05W BW B 0 05www s 1 s s 1 2 在进行混凝土强度试验时 拌合物性能应符合设计和施工要求 3 每个配比至少制作一组试件 标养至28天或设计规定龄期时抗压 配合比的调整与确定 2 根据试验得出的混凝土强度与其相应的胶水比 B W 关系 用作图法或计算法求出与混凝土配制强度 fcu t 相对应的胶水比 确定1m3混凝土中的组成 单位用水量 wb 应在基准配合比用水量的基础上 根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整确定 胶凝材料用量 Cb 应以用水量乘以选定出来的胶水比计算确定 粗骨料和细骨料用量 Sb Gb 应在基准配合比的用量基础上 按选定的胶水比进行调整后确定 胶水比与强度的直线关系式 胶水比1B W胶水比2胶水比3 B W 校正 当容重实测值与计算值之差的绝对值超过计算值2 时 应进行调整 各类材料用量应乘以校正系数 校正系数 c t c c即实测值 计算值 耐久性验证 1 混凝土配合比调整后 应测定拌合物水溶性氯离子含量 测试方法应符合 水运工程混凝土试验规程 JTJ270中混凝土拌合物中氯离子含量的快速测定方法的规定 试验结果应符合表3 0 6的规定 耐久性验证 2 对耐久性有要求的混凝土应进行相关的耐久性试验验证 包括抗渗 抗冻 抗氯离子渗透等试验验证 耐久性验证 3 砼最小含气量 耐久性要求 的确定长期处于潮湿和严寒环境中的混凝土 应掺用引气剂或引气减水剂 引气剂的掺入量应根据混凝土的含气量并经试验确定 混凝土的最小含气量应符合表的规定 混凝土的含气量亦不宜超过7 混凝土中的粗骨料和细骨料应作坚固性试验 重新进行配合比设计的情况 下列情况应重新设计 1 砼性能指标有特殊要求2 水泥 外加剂 掺合料品种 质量有显著变化 例题 1 判断 当混凝土强度等级等于或大于C30级 根据统计资料计算强度标准差为2 8MPa 即为计算配制强度用的标准差 答案 错误2 在普通混凝土配合比设计中 在胶凝材料 粗骨料不变的情况下 对细砂和粗砂应分别增大 减小砂率 答案 错误 3 判断 砂率越大 拌合物流动性越好 答案 错误当砂率过大时 骨料的总表面积和空隙率均增大 当混凝土中水泥浆量一定的情况下 包裹骨料颗粒表面的水泥浆层相对减薄 拌合物就显得干稠 流动性就变小 4 普通混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量均要符合JGJ55的规定 但配制C15等级及其以下的混凝土时 可适当放宽 答案 正确 5 混凝土配制强度公式 fcu 0 fcu k 1 645 以下描述中错误的是 A fcu 0 砼配制强度 B fcu k 砼立方体抗压强度标准值 C 混凝土强度标准差 D 1 645 概率系数 其对应的保证率为85 答案 D 6 假设某盘混凝土拌合物25L 用水量为4 5kg 坍落度为90mm 则该混凝土设计坍落度为170mm时 其他材料及用量均保持不变 的每方用水量宜为 kg m3 A 190 B 200 C 210 D 220 答案 B 7 当配制水泥混凝土用砂由粗砂改为中砂时 其砂率 A 应适当减小 B 不变 C 应适当增加 D 无法判定答案 A 8 试拌时 当发现砼拌合物坍落度或粘聚性 保水性不佳时 可通过下列哪一种手段调整配合比 A 保持水泥用量不变 增加用水量 B 保持用水量不变 增加水泥用量 C 保持用水量不变 调整砂率 D 保持水胶比不变 调整砂率答案 D 9 室内干燥环境下 配制C20等级的钢筋混凝土的最大水胶比与最小胶凝材料用量应为 A最大水胶比0 60 最小胶凝材料用量280kg m3B最大水胶比0 60 最小胶凝材料用量260kg m3C最大水胶比0 55 最小胶凝材料用量280kg m3D最大水胶比0 55 最小胶凝材料用量260kg m3答案 A 10 在潮湿且含有氯离子的环境下 钢筋混凝土的水溶性氯离子含量最大值为 A0 30 B0 20 C0 10 D0 06 答案 C 11 基准混凝土配合比用水量为200kg m3 当使用减水率为20 的外加剂时 混凝土用水量为 kg m3 A140B160C180D220答案 B 12 水泥混凝土配合比设计时 砂率是依据 确定的 A 粗骨料种类B 混凝土设计强度C 粗骨料最大粒径D 混凝土水胶比答案 A C D 13 以下何种情况下应重新进行配合比设计 A砼性能指标有特殊要求B水泥质量有显著变化C外加剂品种改变D砂子含水率变大答案 ABC 有特殊要求的混凝土配合比设计 一 抗渗混凝土 二 抗冻混凝土 三 高强混凝土 四 泵送混凝土 五 大体积混凝土 抗渗砼 一 对原材料的要求1 水泥宜采用普通硅酸盐水泥 2 粗骨料宜采用连续级配 其最大公称粒径不宜大于40 0mm 含泥量不得大于1 0 泥块含量不得大于0 5 3 细骨料宜采用中砂 含泥量不得大于3 0 泥块含量不得大于1 0 4 抗渗混凝土宜掺用外加剂和矿物掺合料 粉煤灰应采用F类 并不应低于 级 二 对配合比的要求1 胶凝材料不小于320kg 2 砂率宜为35 45 3 最大水胶比符合表7 1 2的要求 4 宜采用最大水胶比的配合比作抗渗试验Pt P 10 0 25 掺引气型外加剂时应测定含气量 控制在3 0 5 0 例题 1 每立方抗渗混凝土中的水泥和矿物掺合料的总量不宜小于300kg A 对 B 错答案 错 2 混凝土设计标号为P8 以下试配的抗渗水压值符合设计要求的是 A 1 0MPa B 0 8MPa C 0 9MPa D 0 6MPa 答案 A 3 抗渗混凝土对配合比的要求正确的是 A 水泥和矿物掺合料总量不小于300kg m3 B 砂率宜为35 45 C C30P8混凝土最大水胶比0 50 D 宜采用最大水胶比的配合比抗渗试验Pt P 10 0 1 高强砼 一 对原材料的要求1 水泥 硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥 2 粗骨料的粒径 针片状 含泥量 泥块含量 以及细集料的细度 含泥量 泥块含量等指标对高强砼各项性能有显著的影响 因此对骨料提出严格的指标要求 3 外加剂与矿物掺合料是配制高强砼重要的组成材料 二 混凝土配合比设计1 混凝土配制强度的确定fcu 0 1 15fcu k 2 水胶比 胶凝材料用量和砂率按表7 3 2选取 并应经试配确定 3 外加剂和矿物掺合料品种和掺量应通过试配确定 矿物掺合料掺量宜为25 40 硅灰掺量不宜大于10 4 水泥用量不宜大于500kg m3 三 试配及配合比确定1 强度试验用配合比除试拌配合比 依据表7 3 2计算并调整拌合物性能的试拌配合比 外其余水胶比应分别增加和减少0 02 2 配合比确定后 应采用该配合比进行不少于三盘混凝土的重复试验 且每组抗压强度不应低于配制强度 3 宜采用标准尺寸试件测抗压强度 非标尺寸折算系数应经试验确定 例题 1 高强混凝土确定配合比时 应进行该配合比不少于6次的重复性试验验证 且其平均值不应低于配制强度 答案 错 2 高强混凝土抗压强度测定宜采用标准尺寸试件 使用非标准尺寸100mm 100mm 100mm试件时 应乘以0 95的尺寸折算系数 答案 错 3 高强混凝土对配合比的要求正确的是 A 水胶比 砂率 掺合料 外加剂应通过试验确定 B 用水量可同普通强度等级的配合比 C 水泥总量大于550kg m3 胶凝材料总量大于600kg m3 D 强度试验用配合比除基准配合比外其余水胶比应分别增加和减少0 05 答案 A 泵送混凝土 一 对原材料的要求1 水泥不宜用火山灰质硅酸盐水泥 2 粗骨料宜连续级配 针片状不大于10 最大粒径的要求 3 宜采用中砂 通过0 315mm筛孔的颗粒含量不应小于15 4 应掺用泵送剂或减水剂 以及粉煤灰或其它活性矿物掺合料 二 对配合比的要求1 试配时应考虑坍落度损失Tt Tp T 2 胶凝材料宜 300kg m3 3 砂率宜为35 45 例题 1 泵送混凝土宜采用 其通过0 315mm筛孔的颗粒含量不应小于 A 粗砂或细砂均可 15 B 中砂 15 C 粗砂或细砂均可 10 D 中砂 10 答案 B 2 泵送混凝土对原材料的要求 A 宜用火山灰质硅酸盐水泥 B 粗骨料宜连续级配 针片状不大于10 C 宜采用中砂 通过0 315mm筛孔的颗粒含量不应小于10 D 应掺用泵送剂或减水剂 以及粉煤灰或其它活性矿物掺合料 答案 B D 大体积混凝土 一 对原材料的要求1 应选用中 低热水泥 采用硅酸盐水泥或普硅水泥时应掺矿物掺合料 且胶凝材料的3d和7d水化热分别不宜大于240kJ kg和270kJ kg 2 粗骨料连续级配 最大粒径和含泥量限制 细骨料宜采用中砂 含泥量限制 3 掺缓凝型减水剂和矿物掺合料 二 对配合比的要求1 水胶比不宜大于0 55 用水量不宜大于175kg m3 2 在保证坍落度和强度要求的前提下 应提高掺合料及粗细骨料的含量 尽可能降低每立方米砼的水泥用量 3 试配调整时 控制混凝土绝热升温不宜大于50 例题 1 大体积混凝土应采用 水泥 A 水化热高 凝结时间短的水泥 B 水化热低 凝结时间短的水泥 C 水化热高 凝结时间长的水泥 D 水化热低 凝结时间长的水泥 答案 D 2 试述设计大体积混凝土主要采取的措施 A 优先选用硅酸盐水泥或普硅水泥 B 掺缓凝剂 C 采用一切措施提高掺合料及骨料的含量 尽可能降低每立方米砼的水泥用量 D 控制绝热温升不宜大于50 答案 B C D 配合比计算实例 例题一某工程为七层框架结构 砼梁板设计强度等级为C25 使用的材料如下 1 42 5普通硅酸盐水泥 富余系数1 16 2 细度模数2 6的河砂 3 5 31 5mm的卵石施工坍落度要求为30 50mm 根据经验可确定用水量为170kg m3 砂率33 请计算出每立方米砼各材料用量 1 计算试配强度当无统计数据时 C25砼 5 0MPafcu o fcu k 1 645 25 1 645 5 0 33 2MPa 2 计算水胶比W B a fb fcu o a b fb 0 49 1 16 42 5 33 2 0 49 0 13 1 16 42 5 0 66 干燥环境钢砼最大水胶比要求为0 60 因此取水胶比为0 60 3 计算每立方米水泥用量mw 170kg m3mc mw W B 170 0 60 283kg m3 满足钢砼最小水泥用量280kg m3要求 4 重量法计算各材料用量mc mw ms mg 2400ms ms mg 33 解得 mw 170kg m3mc 283kg m3ms 643kg m3mg 1304kg m3mw mc ms mg 0 60 1 2 27 4 61 例题二某工程室内柱欲配C35砼 坍落度为80mm 工程中使用炼石 42 5水泥 富余系数1 16 闽江细砂 细度模数为2 2 河卵石 粒级5 40 0mm 查表后 经调整得出用水量为175kg m3 砂率为32 试计算试拌25L各材料用量 已知三组配合比28天砼强度分别为48 7MPa 45 1MPa 40 7MPa 求配合比 1 计算试配强度当无统计数据时 C35砼 5 0MPafcu o fcu k 1 645 35 1 645 5 0 43 2MPa 2 计算水胶比W B a fb fcu o a b fb 0 49 1 16 42 5 43 2 0 49 0 13 1 16 42 5 0 52 3 用水量mw 175kg m3 4 计算水泥用量mc mw W B 175 0 52 337kg m3 水胶比及水泥用量均符合标准要求 5 按重量法计算基准配合比2400 mc mw ms mg s ms ms mg 32 解得 ms 604kg m3mg 1284kg m3 6 计算试拌配合比 7 计算每盘材料用量每盘搅拌25L 则各材料用量为 8 作图求对应试配强度的B W经作图得出试配强度为43 2MPa时B W 1 86 9 计算配合比mw 175kg m3 s 32 W B 1 1 86 0 54mc mw W B 324kg m3ms 608kg m3mg 1293kg m3 例题三某工程设计室内潮湿砼等级为C30 采用泵送施工 坍落度要求为160mm 使用的原材料如下 水泥为42 5级 富余系数1 16 碎石0 5 2cm 中砂 掺减水率为18 的高效减水剂 掺量为胶凝材料的0 5 粉煤灰为II级灰 掺量为15 影响系数0 90 试设计该工程的砼配合比 1 计算试配强度无统计数据时 C30砼 5 0MPafcu o fcu k 1 645 30 1 645 5 0 38 2MPa 2 计算水胶比W B a fb fcu o a b fb 0 53 0 90 1 16 42 5 38 2 0 53 0 20 0 90 1 16 42 5 0 54符合室内潮湿混凝土水胶比限值要求 3 查表 当坍落度为90mm时 mw 215kg m3则坍落度为160mm时 m w 215 20 235kg m3mw m w 1 193kg m3mb mw W B 193 0 54 357kg m3符合