普通混凝土配合比设计讲义

1、第七讲 普通混凝土配合比设计一、与混凝土有关的基本概念混凝土一用水泥、砂、石、掺合料、水以及外加剂按设计比例 配制，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土称为普通混凝土，简称 混凝土。它是一种原料易得、施工便利、具有较好耐久性和强度的建 筑材料。混凝土标号一是指混凝土按标准方法成型，标准立方体试件 （200mmX200mmX200m ）在标准养护条件下（温度203C，相对湿度大于90% ）养护28d所得的抗压强度值，单位为kgf/cm2 （以三个 试件测值的算术平均值作为该组试件的抗压强度值，三个测值中的最 小值与较大值之差超过较大值20%时，舍去最小值，以剩余的两个测 值的平均值作为该组试件的抗

2、压强度值）。混凝土强度等级一是指混凝土按标准方法成型、标准立方体试 件（150mmX150mmX150mm）在标准养护条件下（温度202C，相 对湿度95%以上）养护28d所得的抗压强度总体分布中的一个值，强 度低于该值的百分率不超过5%，以C与立方体抗压强度标准值MPa（N/mm2）表示。如:混凝土立方体抗压强度标准值f k=20MPa， 其强度等级表示为C20。（混凝土立方体抗压强度以三个试件测值的 算术平均值作为该组试件的抗压强度值。当三个测值中的最大值或最 小值与中间值的差值超过中间值的15%时，则取中间值做为该组试件 的抗压强度测定值，当最大值或最小值与中间值的差值均超过中间值的15

3、%时，则该组试件的抗压强度测定值无效。）混凝土强度等级与混凝土标号的换算。混凝土强度等级=混凝土标号4-10-2混凝土立方体试件抗压强度换算系数。试件尺寸（皿）-_ _换算系数标准试件尺寸（皿）200X200X200150X150X150100X100X100200X200X2001.000.950.90150X150X1501.051.000.95混凝土强度与龄期的关系龄期一是指混凝土强度增长所需的时间。强度与龄期的关系，在标准养护时：R40%R ；328R76070%、；r28达到设计强度。砂率砂率是指混凝土中砂在骨料（砂及石子）总量中所占的质量百分率。影响砂率的一般因素为：砂率随粗骨料的

4、粒径增大而减小；随粒径减小砂率应增大。 细砂时砂率小，粗砂时砂率应增大。 卵石时砂率小，碎石时砂率应加大。 水灰比小时砂率小，水灰比增大时砂率应增大水泥用量大时砂率小，水泥用量小时则砂率应增大二、混凝土配合比设计中基本参数的选取标准差。选取根据本单位施工的混凝土强度等级、设备、工艺、材料、配合 比等基本相同的混凝土检查试件抗压强度资料，按下式计算：元 / 2cu,u n fcu b = In -1式中。一标准差（MPa）；fcui统计周期内箫 组混凝土试件的强度MPa）；n统计周期内相同强度等级混凝土试件的总组数25；u fcu统计周期内n组混凝土试件强度的平均值（MPa）。当混凝土强度等级为

5、C20、C25时，计算。值低于2.5MPa时按2.5MPa 取用。当混凝土强度等级大于等于C30时，计算。值低于3.0MPa时， 按3.0MPa取用。查表选用。混凝土强度等级（MPa）C10C20C25C40C50C60标准差。（MPa）3.54.04.55.05.56.0粗骨料最大粒径d的选用：max混凝土用的粗骨料应采用坚硬耐久的碎石、卵石或两者的混合物，其最大粒径不得大于板厚的1/2或结构截面最小尺寸的1/4，也 不得大于钢筋间最小间距的3/4，且不大于100皿。细骨料：应优先选用中砂（Mx=30-2.3）。混凝土坍落度，可按下表选用：坍落度选用表结构类型坍落度（皿）房建铁路基础或地面等

6、的垫层，无配筋的大体积结构（挡土墙，基础等）1030无配或配筋稀疏的混凝结构 觐 蛤 隧道衬砌、挡墙等）3050梁、板和大型及中型截面的柱子等3050普通配筋钢筋混凝土结构（板、梁、柱等）5070配筋密列的结构（薄壁、斗仓、筒仓、细柱等）5070配筋较密的钢筋混凝土结构（墙、梁、柱等）7090配筋特的结构7090配筋特密不便捣实的钢筋混凝土结构100140水下混凝土180220泵送混凝土160180最大水灰比和最小水泥用量：进行配合比设计时，应按下表对混凝土的最大水灰比和最小水泥用量进行控制。房建工程环 境条 件结构物类别最大水灰比最小水泥用量Kg/m3）素混 凝土钢混凝 土预应力混 凝土素混

7、凝土钢混凝 土预应力混 凝土1.干燥环境正常居住或办公用房 屋内不作规 定0.650.602002603002.潮 湿 环 境无 冻 害高湿度的室内、室外 部件，在非侵蚀性土 和（或）水中的部件0.700.600.60225280300有 冻 害经受冻害的室外部件，在 日非侵蚀性土和水中且受冻 害的部件，高湿度室内受冻部件0.550.550.552502803003.有冻害和除冰剂的潮湿环境0.500.500.50300300300铁路工程混凝土所处的环境条件所在地区最冷月平均气温 (C)低于-15一155高于-5最大水灰比最 小水泥用量(kg/m3)最大 水灰比最 小水泥用量(kg/m3)最

8、大水灰比最 小水泥用量(kg/m3)受水流冲刷、冰冻作用的混凝土0.553000.602750.65250最低冲刷线以下的 地下部分，不受水 流作用的地上部分 及不致遭受冰冻作 用的混凝土0.602750.652500.70230三、混凝土配合比设计执行普通混凝土配合比设计规程(JGJ55-2000)。设计原则满足设计要求：即满足设计文件要求的混凝土强度等级； 满足施工要求：即满足混凝土在施工过程中(运输、浇筑、振捣)所需的和易性(包括流动性即稠度：通常以坍落度和维勃秒表 示；粘聚性：以分层度表示；保水性：以泌水率表示)。力求节约：就地取材，采用新材料，新技术，合理使用原材 料，追求经济效益。

9、设计依据 使用混凝土的施工单位、工程所处环境条件、工程名称、工 程部位及结构情况(以便选定粗骨料最大粒径dma)。混凝土设计强度等级及施工单位管理水平。 混凝土用原材料（水泥、砂、石子、水、外加剂）产地、品 种、规格及其技术性能指标。混凝土基准配合比设计、计算及确定步骤。计算试配强度：（设采用P.S32.5水泥，d为40皿 max碎石、中砂、饮用水，配制墩台C20混凝土，。取4MPa）。f =f +1.645。cu,0 cu,k式中 f 一混凝土配制强度cu,0（MPa）；f 混凝土立方体抗压强 cu,k度标准值（MPa）；。一混凝土立方体抗压强度标准差（MPa）。f =20+1.645X4.

10、0=26.6MPa cu,0计算水灰比W/C：呻/ （fcu,0+aaabfce） 式中W/C一水灰比；a、a 回归系数，a （碎石取 aba0.46,卵石取 0.48）； a b（碎石取0.07,卵石取0.33）；f 水泥28d抗压强度实测值ce（MPa）。f无实测值时，可ce按f =Y f计算。ce c ce,g式中 Y 水泥强度等级值的富c余系数，由统计得 到，专题试验得 Y =1.07；cf 水泥商品强度等级28dce,g抗压强度规定值MPa）。W/C =0.46X1.07X32.5/ （ 26.6+0.46X0.07X1.07X32.5 ）=0.58 （未超出最大水灰比限值）。查表选

11、用每立方米混凝土用水量m :w0据粗骨料品种、最大粒径和混凝土坍落度要求，由下表选定每立 方米混凝土用水量mw0=175k g面。混凝土用水量表（kg/m3）骨料品种规格（皿）卵石最大粒径（皿）碎石最大粒径（皿）10202531.540638016202531.5406380103019017017016015014514020018518517516515515035502001801801701601551502101951951851751651605570210190190180170165160220205205195185175170759021519519518517517016

12、5230215215205195185180说明： 本表用水量系采用中砂时的平均值，用细砂时，每方混凝土可增加510蛔，采用粗砂时可减少510蛔;掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整;流动性（Sb=100150皿）、大流动性（Sb=160皿以上）混凝土的用水量以坍落度90皿的 用水量为基础，按坍落度每增大20皿，用水量增加5蛔计算出未掺外加剂时的混凝土用 水量；掺外加剂流动性、大流动性混凝土用水量按下式计算：m =m （1B）式中mwa一掺外加剂混凝土每立方米混凝土用水量（炬/m3）；mw0一未掺外加剂混凝土每立方米混凝土用水量（蛔/m3）；B一外加剂减水率，经试验确定或参考说明书取用（

13、）。本表适应于水灰比0.400.80范围使用，超出范围时经试验确定。计算水泥用量m -C0m =m / （W/C） （kg）C0 w0=175/0.58=302 （kg）查表选用混凝土用砂率P :SP= m / （m +m ） X10 0 %g式中 P一砂率（%）；Sm 一每立方米混凝土砂.,S0子用量（kg/m3）；m 一每立方米混凝土石g0子用量（kg/m3）。根据粗骨料品种、最大粒径和水灰比要求，可由下表查得砂率。混凝土砂率表（%）品种规格水灰比1020254063801620254063802726252423223130292827250.4032313029282736353433

14、32303130292821263332313029280.503635343332313837363534313433323130293635343332310.603938373635344140393837363736353433323938373635340.70424140393837444342414039根据已知条件由表中查得：当W/C=0.50、匕：40皿时,Ps中值为 32.5%；当W/C=0.60、dmax=40皿时,廿中值为35.5%根据砂率随W/C 减小而减小的规律，由内插法得比例式为：(0.60-0.50)： (35.5-32.5) = (0.58-0.50)： (P

15、-32.5)s0.1： 3=0.08： (P-32.5)s0.24=0.1Ps-325P =3.49/0.1s按假定质量法计算砂子用量虬和石i=jim=34.9(%)子用量m，混凝土假定质量一般可在2400g02500蛔/m3之间取值,现取m =2450蛔/m3。cp根据m=m+m+m+mcp c0 s0 g0 w0得：m+m=m-m-s0g0cpc0m =2450-302-175=1973 蛔/m3w0:m /（m + m ） =34.9%s0s0 g0 m =1973X0.349s0=689 （蛇/m3）m =1973-689g0=1284 蛔/m3。 计算初步理论配合比：用计算所得各项材

16、料用量分别除以水泥用量（应保留三位有效数字）得：水泥：砂：石：水=302/302： 689/302： 1284/302： 175/302=1.00： 2.28： 4.25： 0.579试拌调整：试拌用料：用机械搅拌时，应达到搅拌机额定搅拌量的1/4； 一般应按成型所需试件的混凝土体积乘1.21.3的系数计算试样用料量。试拌调整：应实测坍落度、拌和物表观密度和制作强度试件。【坍落度：是指筒高与试体坍落后的最高点的距离。单位以响计，精确度为5 mm。】当坍落度偏小时：保证W/C不变，同时增加水和水泥用量；当坍落度偏大时：粘聚性和保水性良好时，保持砂率不变，同时 增加砂和石子用量；当坍落度偏大、粘聚

17、性和保水性不良时，可增加 砂子用量，直至符合要求为止。然后提出供测定混凝土强度用的基准 配合比。【基准配合比是经按配合比设计规程计算、试拌调整、其拌 和物性能符合要求后的配合比】以基准配合比的水灰比为基准，分别采用将基准水灰比值增 加和减少005的水灰比、与基准配合比相同的用水量、相应增加和 减少1%的砂率，另外同时计算两个配合比进行试拌调整，并实测坍 落度、拌和物表观密度和制作强度试件。混凝土配合比确定：抗压强度试验：执行普通混凝土力学性能试验方法标准 (GB/T50081-2002)。采用16X600捣棒，分两层装模，每层插捣12次/100皿2。(12 次/100mmX100mm25次/1

18、50mmX150mm48 次/200mmX200miH)强度计算公式：加荷载速度:030 (0.30.5MPa/s)； NC30 且VC60 (0.5 0.8MPa/s)； NC60 (0.81.0MPa/s)。f =F/A cc式中fcc_混凝土立方体试件抗压强度(MPa，精确至0.1MPa)；F试件破坏荷载（N）；A试件承压面积（皿2）。取三个试件强度测值的平均值作为该组试件的强度平均值。当 三个测值中的最大值或最小值与中间值之差超过中间值的15%时， 则取中值；当最大值或最小值与中间值之差同时超过中间值的15% 时，则该组试件的试验结果无效。根据强度与灰水比的关系，用作图法或计算法求出与

19、混凝土 配制强度f林相对应的灰水比（C/W）,再采用基准配合比实测的用水 量和求出的灰水比，通过计算、调整得出确定的配合比。设配合比试验结果如下表:配合比序号水灰比灰水比设计强度等级试配强度（MPa）R7（MPa）10.531.89C2026.621.820.581.7217.630.631.5912.5A作图法：以三个配合比的灰水比为横坐标、相应的7d龄期抗 压强度为纵坐标画出灰水比一抗压强度关系曲线。在曲线上找到与混 凝土配制强度7d龄期应达到的抗压强度（=26.6X70%=18.6MPa）相对 cu,07y应的灰水比，再采用基准配合比实测的用水量和求出的灰水比，通过 计算、调整得出确定的

20、配合比。B计算法：a先确定与混凝土配制强度f 7d龄期应达到的抗压强度cu,0（R7y=26.6X70%=18.6MPa ）所对应的灰水比范围。本例是在水灰比 0.530.58 （灰水比1.891.72）之间。b.依据混凝土抗压强度高低与水灰比大小成反比（与灰水比大小 成正比）关系的一般规律，采用下式计算:大强度值小（大灰水比小灰水比）=（大即：(21.8-17.)： (1.89-1.7) =(21.8-18.)： (189以)4.2： 0.17=3.2： (1.89/)42X(189-/)=0.17X327938-4.2Xs=0544S=(0.5447.938) / (-4.2)= 1.76WC=057C确定配合比计算：已知mw0=175kg/m3现求得WC=057故 m =175/0.57=307kg/m3c0砂率仍取34.9%，混凝土表观密度仍取2450kg/m3,得：ms0=（2450-175-307）X34.9%=687kg/m3mg0=2450-175-307-687 = 1281kg/m3确定配合比为：307/307： 687/307 128