混凝土与自密实混凝土配合比设计

1、混凝土与自密实混凝土配合比设计混凝土与自密实混凝土配合比设计东南大学材料科学与工程学院东南大学材料科学与工程学院东南大学江苏省土木工程材料重点实验室东南大学江苏省土木工程材料重点实验室二二0 0一二年一二年 主要内容：主要内容：一、普通混凝土配合比设计一、普通混凝土配合比设计 JGJ55-2011普通混凝土配合比设计规程普通混凝土配合比设计规程混凝土配制强度混凝土配制强度混凝土配合比计算混凝土配合比计算 混凝土配合比试配调整与确定混凝土配合比试配调整与确定有特殊要求的混凝土配合比有特殊要求的混凝土配合比 二、自密实混凝土配合比设计二、自密实混凝土配合比设计 CECS 02-2004CECS 0

2、2-2004自密实混凝土设计与施工指南自密实混凝土设计与施工指南 CECS 203:2006CECS 203:2006自密实混凝土应用技术规程自密实混凝土应用技术规程混凝土术语 普通混凝土：普通混凝土：干密度为干密度为200020002800kg/m2800kg/m3 3的水泥混凝土。的水泥混凝土。 干硬性混凝土：干硬性混凝土：拌合物坍落度小于拌合物坍落度小于10mm10mm且须用维勃稠度表且须用维勃稠度表示其稠度的示其稠度的 混凝土混凝土 。 塑性混凝土：塑性混凝土：拌合物坍落度为拌合物坍落度为101090mm90mm的混凝土。的混凝土。 流动性混凝土：流动性混凝土：拌合物坍落度为拌合物坍落

3、度为100100150mm150mm的混凝土。的混凝土。 大流动性砼：大流动性砼：拌合物坍落度不低于拌合物坍落度不低于160mm160mm的混凝土。的混凝土。 抗渗混凝土：抗渗混凝土：抗渗等级不低于抗渗等级不低于P6P6级的混凝土。级的混凝土。 抗冻混凝土：抗冻混凝土：抗冻等级不低于抗冻等级不低于F50F50级的混凝土。级的混凝土。 高强混凝土：高强混凝土：强度等级不低于强度等级不低于C60C60的的 混凝土。混凝土。 泵送混凝土：泵送混凝土：可在施工现场通过压力泵及输送管道进行浇可在施工现场通过压力泵及输送管道进行浇筑的混凝土。筑的混凝土。 大体积混凝土：大体积混凝土：体积较大的、可能由胶凝

4、材料水化热引起体积较大的、可能由胶凝材料水化热引起的温度应力导致有害裂缝的结构混凝土。的温度应力导致有害裂缝的结构混凝土。 胶凝材料：胶凝材料：混凝土中水泥和矿物掺合料的总称。混凝土中水泥和矿物掺合料的总称。 水胶比：水胶比：混凝土中用水量（包括外加剂中的水）混凝土中用水量（包括外加剂中的水） 与胶凝材料用量的质量百分比。与胶凝材料用量的质量百分比。 外加剂掺量：外加剂掺量：混凝土中外加剂用量相对于胶凝材料用量的混凝土中外加剂用量相对于胶凝材料用量的质量百分比。（质量百分比。（注意外掺与内掺问题注意外掺与内掺问题） 一、普通混凝土配合比设计一、普通混凝土配合比设计普通混凝土由水泥、水和粗、细骨

5、料四种基本材料组成。配合比设计就是解决四种材料用量的3个比例，即水与水泥之比，简称水灰比或水胶比；骨料中砂子与砂石骨料总量之比，简称砂率，水泥与骨料的比例，简称胶骨比。基本规律： 1）决定混凝土强度的基本因素是水泥的强度和水灰比。在水泥强度确定之后，水灰比是决定因素。 2）在水灰比决定后，由用水量决定水泥的用量。 3）砂子和石子是混凝土的骨架，是主体，其用量占混凝土用料量的70%以上。砂率则按石子的空隙率和水灰比确定。混凝土配合比设计所要满足的性能主要有：工作性、强度、耐久性。混凝土配合比的基本参数为：水灰比、单位用水量和砂率。混凝土配合比设计可分为四个阶段：混凝土配合比设计可分为四个阶段：第

6、一阶段：根据设计图纸及施工单位的工艺条件，第一阶段：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，提出设计指标要求。结合当地当时的具体条件，提出设计指标要求。第二阶段：选用材料、计算配合比设计参数，这第二阶段：选用材料、计算配合比设计参数，这是整个设计的基础。材料和配合比参数的选择，决定是整个设计的基础。材料和配合比参数的选择，决定配合比设计是否合理。配合比设计是否合理。第三阶段：计算用料，可用质量法或体积法计算。第三阶段：计算用料，可用质量法或体积法计算。 第四阶段：对配合比设计的初步结果，进行实验第四阶段：对配合比设计的初步结果，进行实验室试配、调整并加以确定。室试配、调整并加

7、以确定。图图1 混凝土配合比设计流程图混凝土配合比设计流程图基本规定3.0.1 3.0.1 混凝土配合比设计应满足混凝土配制强度、拌合物性能、力学混凝土配合比设计应满足混凝土配制强度、拌合物性能、力学性能和耐久性能的设计要求。性能和耐久性能的设计要求。混凝土性能的试验方法应分别符合现行国家标准普通混凝土拌合物混凝土性能的试验方法应分别符合现行国家标准普通混凝土拌合物性能试验方法标准性能试验方法标准GB/T50080GB/T50080、普通混凝土力学性能试验方法标、普通混凝土力学性能试验方法标准准GB/T50081 GB/T50081 和普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准和普通混凝土长期性

8、能和耐久性能试验方法标准GB/T50082GB/T50082的规定。的规定。3.0.2 3.0.2 混凝土配合比设计应采用工程实际使用的原材料，并应满足国混凝土配合比设计应采用工程实际使用的原材料，并应满足国家现行标准的有关要求；配合比设计应以干燥状态骨料为基准，细骨家现行标准的有关要求；配合比设计应以干燥状态骨料为基准，细骨料含水率应小于料含水率应小于0.5%0.5%，粗骨料含水率应小于，粗骨料含水率应小于0.2%0.2%。3.0.3 3.0.3 混凝土的最大水胶比应符合混凝土结构设计规范混凝土的最大水胶比应符合混凝土结构设计规范GB50010GB50010的规定。的规定。混凝土配制强度的确

9、定混凝土配制强度的确定 混凝土配制强度应按下列规定确定：混凝土配制强度应按下列规定确定： 1) 1) 当混凝土的设计强度等级小于当混凝土的设计强度等级小于C60 C60 时，配制强度应按下式时，配制强度应按下式计算：计算： f fcu,0 cu,0 fcu,k +1.645fcu,k +1.645 式中，式中，fcu,ofcu,o混凝土配制强度（混凝土配制强度（MPaMPa）；）； fcu,k fcu,k混凝土立方体抗压强度标准值，这里取设计混凝土强度等级混凝土立方体抗压强度标准值，这里取设计混凝土强度等级值（值（MPaMPa）；）； 混凝土强度标准差（混凝土强度标准差（MPaMPa）, ,可

10、按生产厂的强度统计资料确定，可按生产厂的强度统计资料确定，无统计资料时，无统计资料时，取取 4.0 4.0 （C20 C20 ）、）、5.05.0（C25C45 C25C45 ）、）、6.06.0（C50 C55C50 C55） 2) 2) 当设计强度等级大于或等于当设计强度等级大于或等于C60 C60 时，配制强度应按下式时，配制强度应按下式计算：计算： f fcu,0 cu,0 1.15 fcu,k 1.15 fcu,k 水胶比计算5.1.1 混凝土强度等级不大于混凝土强度等级不大于C60等级时，混凝土水胶比宜按下式计算：等级时，混凝土水胶比宜按下式计算：验方法应按现行国家标准验方法应按现

11、行国家标准水泥胶砂强度检验方法（水泥胶砂强度检验方法（ISO ISO 法）法）GB/T 17671GB/T 17671执行；执行；当无实测值时，可按下列规定确定：当无实测值时，可按下列规定确定：1 1根据根据3d3d胶砂强度或快测强度推定胶砂强度或快测强度推定28d28d胶砂强度关系式推定胶砂强度关系式推定fbfb值；值；2 2当矿物掺合料为粉煤灰和粒化高炉矿渣粉时，可按下式推算当矿物掺合料为粉煤灰和粒化高炉矿渣粉时，可按下式推算fbfb值：值：混凝土用水量和外加剂用量的确定混凝土用水量和外加剂用量的确定 胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量 5.3.1 每立方米混凝土

12、的胶凝材料用量（每立方米混凝土的胶凝材料用量（mbo）应按下式计算：）应按下式计算：砂率砂率细骨料、粗骨料用量的确定细骨料、粗骨料用量的确定5.5.1采用质量法计算粗、细骨料用量时，应按下列公式计算：采用质量法计算粗、细骨料用量时，应按下列公式计算：混凝土试配混凝土试配混凝土配合比调整与确定混凝土配合比调整与确定混凝土性能测试 一般规定 1在拌和前材料的温度应与室温相同（宜保持205），水泥如有结块，应用0.9mm筛过筛后方可使用。 2配料时以重量计，称量精度要求：砂、石为0.5，水、水泥及外加剂为0.3。 3砂、石骨料重量以气干状态为基准。 4从取样完毕后到开始做各项性能试验不宜超过5min

13、。 5规定了取样的位置应为1/4处，1/2处、3/4处和取样时间从第一次取样到最后一次取样不宜超过15min 主要仪器设备：混凝土搅拌机。容量50100L，转速1822r/min，量筒（500mL、1000mL）、天平、拌铲与拌板等。拌和步骤 1人工拌和 （1）按所定配合比称取各材料用量。 （2）润湿拌板和拌铲，先加砂，然后加水泥，拌均匀后，再加入石子翻拌混合均匀。 （3）将干混合料堆成堆，在中间作一凹槽，将已称量好的水倒一半左右在凹槽中，仔细翻拌。然后再加入剩余的水，继续翻拌均匀。 （4）拌和时力求动作敏捷，拌和时间自加水时算起，应符合标准规定：拌和物体积为30L时拌45min，3050L时

14、拌59min，5175时拌912min。机械搅拌 （1）按给定的配合比称取各材料用量。 （2）用按配合比称量的水泥、砂、水及少量石子在搅拌机中预拌一次，使水泥砂浆部分粘附搅拌机的内壁及叶片上，并刮去多余砂浆，以避免影响正式搅拌时的配合比。 （3）依次向搅拌机内加入石子、砂和水泥，开动搅拌机干拌均匀后，再将水徐徐加入，全部加料时间不超过2min，加完水后再继续搅拌2min。 （4）将拌合物自搅拌机卸出，倾倒在铁板上，再经人工拌和23次，即可做拌合物的各项性能试验或成型试件。从开始加水起，全部操作必须在30min内完成。混凝土拌合物稠度试验混凝土拌合物稠度试验 该试验分坍落度法和维勃稠度法两种，前

15、者适用于坍落度值不小于10mm的塑性和流动性混凝土拌合物的稠度测定，后者适用于维勃稠度在530s之间的干硬性混凝土拌合物的稠度测定。要求骨料最大粒径均不得大于40mm。 坍落度及其坍落扩展度测定 主 要 仪 器 设备 ： 坍 落 度筒 。 捣 棒（ 端 部 应 磨圆 ） 、 钢 直尺、镘刀等。试验步骤 （1）湿布润湿坍落度筒及其它用具。 （2）拌好的拌合料分三层装入，每层高度约为筒高的1/3。每层插捣25次。插捣底层时应贯穿整个深度，插捣其它两层时捣棒应插至下一层的表面。 （3）插捣完毕后，抹平，清除筒四周拌合物，在510s内垂直平稳地提起坍落度筒。随即量测筒高与坍落后的混凝土试体最高点之间的

16、高度差，即为混凝土拌合物的坍落度值。 （4）从开始装料到坍落度筒提起整个过程应在150s内完成。当坍落度筒提起后，混凝土试体发生崩坍或一边剪坏现象，则应重新取样测定坍落度，如第二次仍出现这种现象，则表示该拌合物和易性不好。 （5）在测定坍落度过程中，应注意观察粘聚性与保水性。坍落度及其坍落扩展度试验结果 （1）稠度。以坍落度T表示，测量精度至1mm，结果表达修约至5mm。 （2）粘聚性。以捣棒轻敲混凝土锥体侧面，如锥体逐渐下沉，表示粘聚性良好；如锥体倒坍、崩裂或离析，表示粘聚性不好。 （3）保水性。以拌和物稀浆析出的程度来评定。提起坍落度筒后如底部有较多稀浆析出，骨料外露，表示保水性不好；如无

17、稀浆或少量稀浆析出，表示保水性良好坍落扩展度试验反映了砼的抗离析性能，是在做坍落度试验的基础上，当坍落度大于220mm时，测量砼扩展后的最大直径和最小直径。在最大直径和最小直径的差值小于50mm时，用其算术平均值作为坍落扩展度值。如果最大和最小至今的差值大于50mm。可能的原因有：振捣不均匀；提筒时歪斜；底板干湿不匀引起的对砼扩展的阻力不同；底板倾斜等原因。应在查明原因后重新进行试验。混凝土拌合物表观密度试验混凝土拌合物表观密度试验仪器：容量筒、台秤、振动台。试验步骤：1润湿容量筒，称其重量（kg）。2将配制好的混凝土拌合料装入容量筒并使其密实。当拌合料坍落度不大于70mm，可用振动台振实，大

18、于70mm用捣棒捣实。3用镘刀将多余料浆刮去并抹平，擦净筒外壁，称出拌合料与筒的总重量（kg）。（三）结果计算计算拌合物的表观密度（10kg/m3）：式中，V为容量筒体积（L），必要时校正。）（测312/1000mkgVmmoc混凝土抗压强度试验混凝土抗压强度试验 主要仪器设备：压力试验机。精度不低于2，试验时由试件最大荷载选择压力机量程，使试件破坏时的荷载位于全量程的2080范围以内：振动台。振动频率为503Hz，空载振幅约0.5mm：搅拌机、试模、捣棒、镘刀等。试件制作1抗压强度试验系采用立方体试件，以龄期分组，每组3个试件，混凝土试件尺寸按骨料最大粒径选定。混凝土试件尺寸混凝土试件尺寸2

19、制作前，应在试模内表面涂一薄层脱模剂，再装模成型。3对于坍落度不大于70mm的混凝土拌合物，一次装入试模，开动振动台振至混凝土表面出现水泥浆并无气泡向上冒时为止，振动时应防止跳动。对于坍落度大于70mm的混凝土拌合物，将其分两层装入试模，用捣棒按螺旋方向从边缘向中心均匀插捣，插捣。粗骨料最大料（mm）试件尺寸（mm）31.51001001004015015015063200200200（三）试件养护 标准养护的试件成型后表面应覆盖，以防止水分蒸分，并在205的条件下静置12昼夜，然后编号拆模。拆模后的试件随即放入温度为202、相对湿度为95以上的标准养护室养护，或在202的不流动的Ca(OH)2饱和溶液中养护。直至试验龄期（28d）。在标准养护室内试件应放在架上，彼此间隔为1020mm，试件表面应保持潮湿，并应避免用水直接冲淋试件。 （四）抗压强度测试 1试件自养护室取出后随即擦干并测量其尺寸（精确至1mm），据此计算试件的受压面积A（mm2）。 2将试件安放在试验机承压板中心，试件的承压面与成型面垂直。开动试验机，当上压板与试件接近时，调整球座，使接触均衡。 3加荷时应连续而均匀，加荷速度为：混凝土强度等级低于C30时，取0.30.5MPa/s；高于或等