普通砼设计﹑试配﹑与确定讲义

1、普通硅配合比设计、试配与确定一、普通硅配合比设计1、计算试配强度fcu,ofcu,oAfcu,k+1.645G其中：fcu,k为硅立方体抗压强度标准值。b为硅强度标准差。代表硅强度的稳定性，由生产控制水平决定。硅强度的分布状态服从正态分布（如图1所示）。（T位于正态分布曲线的反弯点上。计1.645（T代表硅强度保证率为95%。以下均以C30硅为例进行计算。fcu,o=30+1.645X5=38.225（Mpa）注：（T的取值在无统计资料可参考时，可按下表选取。硅强度等级<C25C25AC<C35>C35(T456图1：强度正态分布曲线注：f(x)一强度频率。正态分布曲线与x轴

2、所包围的面积即为保证率。/-+f(x)dx=1(即强度保证率为100%)。/6，(j+1.645(T,|j+2(T代表的保证率分别为84.1%,95%,97.7%。0值越大，强度离散性越大，平均强度出现的频率越小，曲线越平缓。反之，°值越小，强度的离散性越小，平均强度出现的频率越大，曲线越陡峭。2、计算水灰比W/C水灰比计算是以鲍罗米公式为依据进行的。包罗米公式的核心是：在一定区域内，硅强度与灰水比成正比例关系。进行配合比设计时，将鲍罗米公式表示为：fcu,o=Afce(C/W-B)该公式展开后为：fcu,o=AfceC/W-ABfce相当于直线方程：Y=aX+b(其中：a=Afce

3、,b=-Abfce)图2:硅强度一灰水比关系曲线由该公式导出：C/W=(fcu,o+ABfce)/Afce配合比设计时习惯使用水灰比，因此将上式变为：W/C=Afce/(fcu,o+ABfce)其中：A、B为回归系数，与粗集料品种有关。粗集料为石?石时：A=0.48B=0.52粗集料为卵石时：A=0.50B=0.61fce为水泥实际强度。fce=，c.fce,kfcu,k为水泥强度标准值。%为水泥强度标准值的富余系数，该值应按实际统计资料确定。无统计资料时可取1.13。对于C30碎卵石硅(用P.O.525水泥配制)：W心=0.501.1352.5/(38.225+0.500.611.1352.

4、5)=0.533、选择用水量mw0根据JGJ/T55设计规程选取。取mw0=190kg/m34、确定水泥用量mc0mc0=mw0/(W/C)=190/0.53=358(kg/m3)。5、选择砂率s根据JGJ/T55设计规程选取。取s=35%。最佳砂率及其确定方法：硅的和易性达到最佳时的砂率即为最佳砂率。最佳砂率是通过试验确定的。试验时是以2%的砂率为间隔进行试拌，根据试拌结果作出坍落度一砂率曲线，曲线顶点所对应的砂率值即为最佳砂率（如图3）图3:坍落度一砂率曲线6、确定砂石用量mso、mg。设计配合比时如果采用假定容重法，则：mw0+mc0+ms0+mg0=mcp其中：mcp为假定容重，一般可

5、取2350kg/m32450kg/m3。对于C30不加粉煤灰的硅，取mcp=2420kg/m3mso+mgo=mcp-(mwo+mc。)=2420-(190+358)=1872(kg/m3)ms0=187235%=655(kg/m3)mg0=1872-655=1217(kg/m3)通过以上设计，基准配合比确定为(kg/m3)：WCSG19035865512177、试拌用基准配合比进行试拌，通过试拌检查硅的和易性。不能满足设计要求时进行调整。8、试配试配应以不少于三个水灰比进行，水灰比间隔宜为0.05水灰比砂率(%)W(kg/m3)C(kg/m3)S(kg/m3)Gkg/m3)28d强度(Mpa

6、)0.6337r190:302706120227.510.5836190328681121131.70.5335190358655121739.60.4834r1851385632122842.110.4333185430602122350.29、确定配合比试配的目的：在特定的原材料及特定的试验环境和试验条件下，通过合理的配合比设计，经试验找出灰水比与强度的关系,然后根据这一关系确定硅配合比。对上述试配结果进行一元线性回归，得出以下关系：R28=B(C/W)+A=30.15(C/W)-19.71(回归曲线如图4)相当于直线方程Y=aX+b(其中：a=30.15,b=-19.71)其中：A、B为

7、回归系数。A=-19.71B=30.15B0表示正相关，B0表示负相关。r=0.988r为相关系数。其值小于0.85时表示相关性较差，回归方程不宜采用将回归方程变为：W/C=30.15/(R28+19.71)确定配合比时，试配强度fcu,o即为R28(预测强度)W/C=30.15/图4:回归方程曲线通过这一关系我们可以确定曲线内各强度等级所需的水灰比:强度等级C20C25C30C35C40试配强度(Mpa)26.5833.22538.22544.8749.87水灰比0.650.570.520.470.43由于C20硅的水灰比在曲线外，因此不宜采用这样我们可以确定以下配合比:强度等级水灰比砂率(

8、%)W(kg/m3)C(kg/m3)S(kg/m3)G(kg/m3)C25:0.5736P1901333679P1208C300.52351903656531212C350.4734r185394629P1222C400.43331854306021223X采用一元线性回归确定配合比的优点:通过一元线性回归可以找出灰水比与强度的准确线性关系，而作图法所找出的线性关系误差较大。通过一元性回归可消除部分试验误差。可确定多个配合比。二、掺加外加剂、掺合料及流动性硅配合比设计上述硅配合比设计是在没有外加剂、没有掺和料，坍落度W90mm的情况下进行的。对于掺有外加剂、掺合料的流动性硅的设计与上述设计有所

9、不同。硅的分类（按稠度）：干硬性硅。以维勃稠度表示其干硬程度。塑性硅。坍落度在10mm90mm之间。流动性硅。坍落度n100mm。常用商品硅设计时一般都应考虑以下特点：一般情况下都掺加外加剂，以改善硅的某些性能。如：缓凝、防冻、早强等。通常都使用掺合料，如：粉煤灰、矿渣、硅灰等。多数为大流动性硅，一般硅的出盘坍落度在200mm以上。具体设计过程如下（同样以C30硅为例）：1、计算试配强度fcu,o=38.225Mpa2、计算水灰比W/C=0.533、确定用水量mwa选择用水量。以硅坍落度90mm为基础，从JGJ/T55中选取。对于C30硅，选择用水量为190kg/m3。根据设计坍落度的大小计算

10、用水量mw0。按坍落度每增加20mm,用水量增加5kg计算(假定设计坍落度为220mm)。mwo=190+(220-90)/205=222.5(kg/m3)。计算加入外加剂后的用水量mwa假设外加剂的掺量为1.5%时的减水率为21.5%。mwa=mw0(1-P)=222.5(1-21.5%)=175(kg/m3)。注：P为外加剂的减水率。关于外加剂的减水率外加剂的标准减水率是按照有关标准的要求，用标准水泥和统一的配合比下经试验测得的。标准减水率主要用于衡量外加剂的减水效果。由于外加剂与水泥存在相适应的问题，因此外加剂对非标准水泥所测得的减水率与标准减水率是不一样的。试配时所用的减水率是在外加剂

11、掺量一定的情况下，以当时试配所用的原材料为准测得的。这个减水率才对试配有7指导作用蔡系减水剂的减水率随掺量的增加而增加，因此硅的出盘坍落度相同时，用水量随外加剂的增加而减少。因此，试配时要使硅达到相同坍落度可采取两种不同的方法：一种是固定用水量，通过调整外加剂的掺量来达到设计的坍落度；另一种是固定外加剂的掺量，通过调整用水量来达到设计的坍落度。比较这两种方法，我们会发现：第一种方法可以保证硅的计算水灰比不变，原设计配合比中的原材料仅外加剂的用量有变化，登记试配记录时比较简单。但采用这种方法时，必须保证外加的掺量在允许的最大掺量之内。第二种方法水灰比在不断变化，在登记试配记录时必须对设计配合比进

12、行重新计算，比较烦琐。因此,一般情况下，建议采用第一种方法。4、确定水泥用量mcamca=mwa/(W/C)=175/0.53=330(kg/m3)选择砂率。以硅坍落度100mm为基础，从JGJ/T55中选取。对于C30硅，选择砂率为35%。根据设计坍落度的大小计算砂率sa。按坍落度每增加20mm,砂率增加1%计算(假定设计坍落度为220mm)sa=35%+(220-100)/201%=41%。6、确定砂石用量msa、mga假定容重仍为2420kg/m3msa+mga=mcp-(mwa+mca)=2420-(175+330)=1915(kg/m3)msa=191541%=785(kg/m3)m

13、ga=1915-785=1130(kg/m3)如果考虑10%的砂含石，贝U:msa=785«1+10%)=864(kg/m3)mga=1915-864=1051(kg/m3)通过以上设计，基准配合比确定为(kg/m3)：WCSGA17533078511304.95注：外加剂A=330X1.5%=4.95(kg/m3)7、试拌、试配及确定配合比同前。8、掺加掺合料的配合比设计掺合料分为活性掺合料和非活性掺合料，我们常用的掺合料多数为活性掺合料，比如：粉煤灰、矿渣、硅灰等。活性掺合料的作用:活性掺合料在硅中主要是通过火山灰效应，在硅内部进行二次水化，形成凝胶体，构成硅强度的一部分。由于大

14、多数掺合料的细度较水泥大，因此在硅内部可以起到物理填充作用，增加硅的密实度，改善硅的和易性。节约水泥，降低成本。改善硅的其他性能。比如：掺加粉煤灰、矿渣等可以降低水泥的水化热，利于大体积硅的浇筑；可以降低硅碱含量，抑制碱集料反应等。掺加掺合料的硅配合比设计，主要考虑胶凝材料的变化，其设计过程与上述过程基本相同。等量取代水泥，如：矿渣、硅灰、膨胀剂(属于外加剂，但在配合比设计时按掺合料对待)。掺合料等量取代水泥时，胶凝材料的总量不变。比如：矿渣取代水泥35%,那么：矿渣的用量为：33035%=115(kg/m3)水泥的用量为：330-115=215(kg/m3)基准配合比变为(kg/m3):WC

15、SGSLA17521578511301154.95超量取代水泥。主要用于粉煤灰的配合比设计。比如：粉煤灰取代水泥15%,则：水泥用量为：330-33015%=280(kg/m3)粉煤灰得用量为：33015%1.3=65(kg/m3)其中：1.3为超量系数，即用1.3kg的粉煤灰取代1kg的水泥，其目的是为了保证粉煤灰取代后的配合比和原配合比具有同样的强度。对于超量系数，GBJ146中是这样规定的：粉煤灰等级I丑m超量系数1.11.41.31.71.52.0粉煤灰取代水泥后，硅的容重将有所减小。这时我们可以根据经验适当将容重减小10kg/m320kg/m3,也可以通过以下计算求得：假设水泥的比重

16、为3100kg/m3,粉煤灰的比重为2200kg/m3,砂石比重均为2650kg/m3,则175/1000+280/3100+65/2200+ms+g/2650=175/1000+330/3100+1915/2650ms+g=(330/3100)+(1915/2650)-(280/3100)-(65/2200)2650ii=1879(kg/m3)这是硅的容重变为：175+280+65+1879=2399(kg/m3)比原来减少2420-2399=21(kg/m3)由于加入粉煤灰后胶凝材料的总体积增加，砂率应适当的下调。我们将砂率由41%减为40%。msa=187940%=752(kg/m3)msg=1879-752=1127(kg/m3)这时基准配合比变为(kg/m3):WCSGFAA1752807521127655.18注：假设粉煤灰的需水量比为100%。外加剂A=(280+65)x1.5%=5.18(kg/m3)设计配合比时，不要过多的考虑超量系数，主要应考虑胶凝材料的总量，硅的和易性，以及硅的容重等因素。因为硅的强度可以通过调整水灰比来实现，不一定通过超量系数来实现。三、试配时应注意的问题1、试配前应作好充分准备作试配计划：比如：a. C+AiC10 C30b. C+FA+A1C10C30c. C+FA+UEA+AiC10C30d.