混凝土质量控制和配合比计算课件

五、混凝土质量控制

混凝土生产中的质量波动是客观存在的，因此一定要进行质量管理，而管理的目的在于控制其在一定的范围内波动，以达到质量稳定。在混凝土施工过程中，原材料、施工养护、试验条件，气候因素的变化，均可能造成混凝土质量的波动，影响到混凝土和易性、强度和耐久性。由于强度是混凝土的主要技术指标，其他性能可从强度得到间接反映，故以强度为例分析波动的因素。五、混凝土质量控制(一)混凝土质量波动的原因原材料的质量波动。砂细度模数和级配，粗骨料最大粒径和级配，超逊径含量，骨料含泥量，骨料含水量，水泥强度，外加剂质量等。施工和养护引起的混凝土质量波动。计量，混凝土搅拌时间和运输时间长短，振捣时间长短，浇水养护时间，气温和湿度变化等。试验条件变化引起的混凝土质量波动。取样代表性，成型质量，试件的养护条件变化，试验机自身误差以及试验人员操作的熟练程度等。(一)混凝土质量波动的原因

由于混凝土的抗压强度与混凝土其它性能有相关性，能较好地反映混凝土的全面质量，因此工程中常以混凝土抗压强度作为重要的质量控制指标，并以此作为评定混凝土生产质量水平的依据。在正常生产施工条件下，影响混凝土强度的因素都是随机变化的，因此混凝土的强度也应是随机变量。对于随机变量的问题可以采用数理统计的方法来进行处理和评定。由于混凝土的抗压强度与混凝土其它性能有相关性，能较好用数理统计方法可求出几个特征统计量:强度平均值、强度标准差(σ)以及变异系数(Cv)。强度标准差越大，说明强度的离散程度越大，混凝土质量愈不均匀。也可用变异系数来评定，值越小，混凝土质量愈均匀。用数理统计方法可求出几个特征统计量:我国《混凝土强度检验评定标准》GB107-1987根据强度标准差的大小，将混凝土生产单位的质量管理水平划分为“优良”、“一般”及“差”三等。混凝土强度等级＜C20≥C20生产单位生产管理水平优良一般差优良一般差强度标准差预拌混凝土和预制混凝土构件厂≤3.0≤4.0＞4.0≤3.5≤5.0＞5.0集中搅拌混凝土的施工现场≤3.5≤4.5＞4.5≤4.0≤5.5＞5.5强度等于和高于要求强度等级的百分率P，%≥95≥85≤85≥95≥85≤85我国《混凝土强度检验评定标准》GB107-1987根据强度标用数理统计方法可求出几个特征统计量:强度平均值、强度标准差(σ)以及变异系数(Cv)。强度标准差越大，说明强度的离散程度越大，混凝土质量愈不均匀。也可用变异系数来评定，值越小，混凝土质量愈均匀。用数理统计方法可求出几个特征统计量:（二）混凝土质量（强度）波动的规律混凝土的质量波动符合正态分布规律。由于各种原因，即使在正常的原材料供应和施工条件下，混凝土的强度有时偏高，有时偏低，但总是在配制强度的附近波动。质量控制越严，施工管理水平越高，则波动的幅度越小；反之，则波动的幅度越大。（二）混凝土质量（强度）波动的规律正态分布的特点：1.曲线形态呈钟型，在对称轴的两侧曲线上各有一个拐点。拐点至对称轴的距离等于1个标准差。2.曲线以平均强度为对称轴两边对称。3.曲线与横座标之间围成的面积为总概率，即100%。4.曲线越窄、越高，表明混凝土匀质性好，施工管理水平高。若曲线宽且矮，施工管理水平差。因此从概率分布曲线可以比较直观地分析混凝土质量的波动情况。正态分布的特点：对同一种混凝土进行系统的随机抽样，测试结果表明其强度的波动规律符合正态分布。可用两个特征统计量——强度平均值和强度标准差(σ)作出描述。强度平均值对应于正态分布曲线中的概率密度峰值处的强度值，即曲线的对称轴所在之处。故强度平均值反映了混凝土总体强度的平均水平，但不能反映混凝土强度的波动情况。对同一种混凝土进行系统的随机抽样，测试结果表明其强度的波动规强度标准差（又称均方差）强度标准差是正态分布曲线上两侧的拐点离开强度平均值处对称轴的距离，它反映了强度离散性（即波动）的情况。σ值越大，强度分布曲线越矮而宽，说明强度的离散程度较大，反映了生产管理水平低下，强度质量不稳定。强度标准差（又称均方差）A混凝土的强度质量比B混凝土的稳定，生产管理水平也更高。A混凝土的强度质量比B混凝土的稳定，生产管理水平也更高。变异系数由于混凝土强度的标准差随强度等级的提高而增大，故也可采用变异系数(CV)作为评定混凝土质量均匀性的指标。变异系数愈小,表示混凝土质量愈稳定；变异系数值大，则表示混凝土质量稳定性差。变异系数强度保证率除混凝土强度质量的稳定性之外，还须考虑符合设计要求的强度等级的合格率，即强度保证率。是指在混凝土强度总体中，不小于设计要求的强度等级标准值（fcu,k）的概率P(％)。强度正态分布曲线下的面积为概率的总和，等于100％。强度保证率P：强度保证率t：概率度，或称为保证率系数混凝土设计强度等级P：强度保证率混凝土设计强度等级如混凝土配合比设计规范中规定，为使混凝土实际平均强度大于等于设计强度等级的保证率达到95%以上，此时相应的保证率系数t=1.645，则在配置混凝土过程中：t0.000.500.800.841.001.041.201.281.401.501.60P（%）50.069.278.880.084.185.188.590.091.993.394.5t1.6451.701.751.811.881.962.002.052.332.503.00P（%）95.095.596.096.597.097.597.798.099.099.499.87标准正态分布概率如混凝土配合比设计规范中规定，为使混凝土实际平均强度大于等于（三）混凝土质量控制混凝土质量控制的目标是使所生产的混凝土能按规定的保证率满足设计要求。三个过程

混凝土生产前的初步控制。人员、设备、组成材料的检验及配合比的确定与调整等。

混凝土生产过程中的控制。称量、搅拌、运输、浇筑、振捣及养护等。

混凝土生产后的合格性控制。批量划分，批取样数，检测方法和验收界限等。（三）混凝土质量控制（四）混凝土强度检验评定按照《混凝土强度检验评定标准》GB107-1987进行，有统计法和非统计法两种方法。1、组批同强度等级、龄期、生产工艺、配合比施工现场还应按单位工程的验收项目划分。2、取样每100盘，不超过100m3，不少于1次；每工作班，少于100盘，不少于1次。1块？1组？几组？（四）混凝土强度检验评定1块？3、每组试件的取值1）抗压强度取三个试件的算术平均值；2）3个测值中如有1个与中间值的差值超过中间值的15%时，则取中间值作为该组试件的抗压强度值；3）如有2个测值与中间值的差均超过中间值的15%，则该组试件的试验结果无效。4、尺寸换算系数边长200mm，1.05边长150mm，1.00边长100mm，0.953、每组试件的取值5、统计法1）混凝土的生产条件在较长时间内能保持一致，且同一品种混凝土的强度变异性能保持稳定时，应由连续的三组试件代表一个验收批，强度要求如下：fcu,m≥fcu,k+0.7fcu,min≥fcu,k-0.7

且fcu,min≥0.85fcu,k，强度等级不高于C20fcu,min≥

0.9fcu,k，强度等级高于C20同一验收批混凝土强度的平均值设计的混凝土强度的标准值验收批混凝土强度的标准差同一验收批混凝土强度的最小值5、统计法同一验收批混凝土强度的平均值设计的混凝土强度的标准验收批混凝土强度的标准差，应根据前一检验期内同一品种混凝土试件的强度数据确定。△fcu,i：前一检验期内第i验收批混凝土试件中强度的最大值与最小值之差；m：前一检验期内验收批总批数（三个月内，不少于15批）。验收批混凝土强度的标准差，应根据前一检验期内同一品种混凝2）混凝土的生产条件不能满足上述条件的规定时，或在前一检验期内的同一品种混凝土没有足够的强度数据用以确定验收批混凝土强度标准差时，由不少于10组的试件代表一个验收批，强度要求如下：。fcu,m-λ1Sfcu≥0.9fcu,kfcu,min≥λ2fcu,kSfcu：验收批混凝土强度的标准差，当的计算值小于0.06fcu,k

时，取=0.06fcu,k；λ1、λ2

：合格判定系数试件组数10～1415～24≥25λ11.71.651.60λ2

0.90.852）混凝土的生产条件不能满足上述条件的规定时，或在前一检验期6、非统计法对零星生产的预制构件或现场搅拌批量不大的混凝土，可采用非统计方法评定，验收批强度要求如下：fcu,m≥1.15fcu,k

fcu,min≥0.95fcu,k7、当对混凝土的试件强度代表性有怀疑时，可采用钻取芯样或其他非破损检验方法，推定结构、构件混凝土强度，作为是否应进行处理的依据。6、非统计法六、混凝土配合比设计（一）混凝土配合比设计的基本要求1、混凝土拌合物须具有与施工条件相适应的和易性。

2、满足混凝土结构设计的强度等级。

3、具有适应所处环境条件下的耐久性。

4、在保证上述三项基本要求前提下的经济性。六、混凝土配合比设计（二）混凝土配合比设计的依据

1、混凝土配合比设计基本参数的确定水灰比（W/C）、单位用量（W0）和砂率（Sp）三个基本参数是达到混凝土配合设计的四项基本要求的关键。2、三个参数的确定原则1）水灰比水灰比：根据强度和耐久性确定。原则：满足混凝土设计强度和耐久性的基础上，选用较大水灰比，以节约水泥，降低混凝土成本。（二）混凝土配合比设计的依据2）单位用水量单位用水量：根据施工和易性确定。原则：满足施工和易性的基础上，按坍落度要求和粗骨料品种、最大粒径尽量选用较小的单位用水量，以节约水泥。因为当W/C一定时，用水量越小，所需水泥用量也越少。2）单位用水量3）砂率砂率：根据混凝土和易性、强度和耐久性确定。原则：砂子的用量填满石子的空隙略有富余。应尽可能选用最优砂率，并根据砂子细度模数、坍落度要求等加以调整，有条件时宜通过试验确定。3）砂率（三）混凝土配合比设计计算的材料基准1、混凝土配合比设计以计算1m3混凝土中各材料用量为基准；2、骨料以干燥状态为基准。所谓干燥状态的骨料系指细骨科含水率小于0.5％，粗骨料含水率小于0.2％。3、如果以饱和面干骨科为基准进行计算时，则应作相应的修改。（三）混凝土配合比设计计算的材料基准（四）混凝土配合比设计方法和原理体积法（绝对体积法）重量法（假定表观密度法）1、体积法基本原理体积法的基本原理为混凝土的总体积等于砂子、石子、水、水泥体积及混凝土中所含的少量空气体积之总和。Vh=Vw+Vc+VS+Vg+VkVh、Vc、Vw、Vs、Vg、Vk：混凝土、水泥、水、砂、石子、空气的体积（四）混凝土配合比设计方法和原理可以写成C0、W0、S0、G0：1m3混凝土中水泥、水、砂、石子的质量（kg）；ρw、ρc、ρs、ρg：水、水泥的密度，砂、石子的表观密度（g/cm3）；10α：混凝土中空气体积；α：混凝土含气量百分率（%），在不使用引气型外加剂时，取α=1。可以写成2、重量法基本原理混凝土的总重量等于各组成材料重量之和。当混凝土所用原材料和三项基本参数确定后，混凝土的表观密度（即1m3混凝土的重量）接近某一定值。可预先能假定出混凝土表观密度ρ0h，在2350～2450kg/m3之间。C0、W0、S0、G0：1m3混凝土中水泥、水、砂、石子的质量（kg）；2、重量法基本原理（五）混凝土配合比设计初步计算配合比根据原始技术资料调整获得满足和易性要求基准配合比强度和耐久性满足设计要求试验室配合比砂、石料含水率换算成施工配合比（五）混凝土配合比设计初步计算配合比根据原始技术资料调整1、配合比设计步骤1）确定混凝土配制强度（1）当生产单位或施工单位具有统计资料时，σ可根据实际情况自行控制取值，但强度等级小于等于C25时，不应小于2.5MPa；当强度等级≥C30时，不应小于3.0MPa；（2）当无统计资料和经验时：混凝土设计强度等级＜C20C20～C50＞C50σ（MPa）4.05.06.01、配合比设计步骤1）确定混凝土配制强度混凝土设计强度等级322）确定水灰比

碎石：αa

=0.46，αb=0.07卵石：

αa=0.48，αb

=0.33Kc水泥强度等级富余系数，一般取1.05～1.15。如水泥已存放一定时间，则取1.0；如存放时间超过3个月，或水泥已有结块现象，可能小于1.0，必须通过试验实测。2）确定水灰比333）确定混凝土拌和用水量W0（查表得到???）项目指标卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径（mm）102031.540162031.540坍落度（mm）10～3035～5055～7075～90190200210215170180190195160170180185150160170175200210220230185195205215175185195205165175185195维勃稠度（s）16～2011～155～10175180185160165170---145150155180185190170175180---155160165混凝土单位用水量选用表1.本表用水量系采用中砂时的平均取值，如采用细砂，每立方米混凝土用水量可增加5～10kg，采用粗砂时则可减少5～10kg。

2.掺用各种外加剂或掺合料时，可相应增减用水量。

3.本表不适用于水灰比小于0.4时的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土3）确定混凝土拌和用水量W0（查表得到???）项目指344）计算水泥用量环境条件条件最大水灰比最小水泥用量（kg）素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土干燥室内正常环境不规定0.650.60200260300潮湿无冻害室内潮湿环境；露天环境；与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境0.700.600.60225280300有冻害室内潮湿且受冻害；严寒和寒冷地区的露天环境；与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境0.550.550.55250280300有冻害和除冰剂潮湿有冻害和除冰剂的室内外环境0.500.500.503003003004）计算水泥用量环境条件条件最大水灰比最小水泥用量（kg）素355）确定合理砂率（Sp）（1）可根据骨料品种、粒径及W/C查表选取。实际选用时可采用内插法，并根据附加说明进行修正。（2）在有条件时，可通过试验确定最优砂率。水灰比（W/C）卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径（mm）1020401620400.400.500.600.7026～3230～3533～3836～4125～3129～3432～3735～4024～3028～3331～3634～3930～3533～3836～4139～4429～3432～3735～4038～4327～3230～3533～3836～41混凝土砂率选用表（1）表中数值系中砂的选用砂率。对细砂或粗砂，可相应地减少或增大砂率；（2）本砂率适用于坍落度为10～60mm的混凝土。坍落度如大于60mm或小于10mm时，应相应增大或减小砂率；按每增大20mm，砂率增大1%的幅度予以调整。（3）只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率值应适当增大；（4）掺有各种外加剂或掺合料时，其合理砂率值应经试验或参照其他有关规定选用；（5）对薄壁构件砂率取偏大值。5）确定合理砂率（Sp）水灰比（W/C）卵石最大粒径（mm）366）计算砂、石用量（S0、G0），确定初步计算配合比（1）重量法：

（2）体积法：6）计算砂、石用量（S0、G0），确定初步计算配合比37（3）配合比的表达方式：①根据上述方法求得的C0、W0、S0、G0，直接以每立方米混凝土材料的用量（kg）表示。②根据各材料用量间的比例关系表示：C0：S0：G0＝1：S0/C0：G0/C0，再加上W/C值。（3）配合比的表达方式：382、确定基准配合比根据初步计算配合比配成混凝土拌合物，先测定混凝土坍落度，同时观察粘聚性和保水性。（1）当坍落度小于设计要求时，保持水灰比不变，增加用水量和水泥用量（水泥浆）。（2）当坍落度大于设计要求时，保持砂率不变，增加砂、石用量。（3）当粘聚性和保水性不良时，适当增加砂用量，即增大砂率。2、确定基准配合比（4）当拌合物砂浆量过多时，可单独加入适量石子，即降低砂率。在混凝土和易性满足要求后，测定拌合物的实际表观密度ρｈ，并按下式计算每1m3混凝土的各材料用量——即基准配合比：（4）当拌合物砂浆量过多时，可单独加入适量石子，即降低砂率。若初步计算配合比和易性满足要求则无需调整，但须测定实际混凝土拌合物的表观密度，避免出现“负方”或“超方”现象。负方：初步计算1m3混凝土，在实际拌制时，少于或多于1m3；超方：初步计算1m3混凝土，在实际拌制时，少于或多于1m3；当混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2%时，则初步计算配合比即为基准配合比，无需调整。若初步计算配合比和易性满足要求则无需调整，但须测定实际混凝土令：A＝C拌+W拌+S拌+G拌令：A＝C拌+W拌+S拌+G拌3、确定试验室配合比1）根据基准配合比和水灰比；2）保持用水量不变，水灰比分别增加和减少0.05，且用水量应与基准配合比相同，砂率可分别增加和减少1%，再确定两个配合比。3）均需测试三个配合比拌合物的流动性、粘聚性、保水性和表观密度3、确定试验室配合比4）试验室配合比的确定（1）三个配合比制作的试件经标养28天；（2）分别测试抗压强度；（3）作强度——灰水比图；（4）确定与配制强度相对应的灰水比；（5）重新计算水泥和砂石用量。对混凝土的抗渗、抗冻等耐久性指标有要求时，则还应进行相应试验，结果符合要求。强度和耐久性均合格配合比，称为混凝土试验室配合比。1m3混凝土的各材料用量记作C、W、S、G。4）试验室配合比的确定强度——灰水比图1.81.92.02.12.22.32.4393735333129抗压强度灰水比强度——灰水比图1.81.92.02.124、确定施工配合比试验室配合比是以干燥（或饱和面干）材料为基准。现场施工所用的砂、石料常含有一定水分，现场配料前，必须先测定砂石料的含水率，计算获得砂石料的称量值。设砂的含水率为a%，石子的含水率为b%，施工配合比：4、确定施工配合比普通混凝土配合比设计实例某处于严寒地区受冻部位的普通钢筋混凝土，其设计强度等级为C25，施工要求的坍落度为35~50mm，采用机械搅拌和机械振动成型。施工单位无历史统计资料。试确定混凝土的配合比。原材料水泥：强度等级32.5普硅，强度富余系数为1.13，密度3.1g/cm3；砂：中砂，细度模数2.3，级配合格，表观密度为2.65g/cm3，含水率3%；碎石：最大粒径为31.5mm，级配合格，表观密度为2.70g/cm3，含水率l%；水：饮用水。普通混凝土配合比设计实例某处于严寒地区受冻部位的普通钢筋混计算例题某混凝土配合比，W/C=0.51，1m3各项材料C：W：S：G=386：195：588：1183，水泥密度为3.1g/cm3，砂表观密度为2.65g/cm3，现拟采用粉煤灰（密度为2.0g/cm3）超量取代水泥，取代率为20%，超量系数为1.2，试计算取代后混凝土配合比。计算例题48(一)确定初步配合比1、配制强度fcu,h

根据资料，取标准差σ＝5.0MPa，则

fcu,h

=fcu,k

+1.645

σ

=25+1.645×5.0=33.2MPa2、水灰比Wo/Co在题目提供的环境条件下，要求水灰比不超过0.55，Wo/Co=0.49＜

0.55，满足要求，故Wo/Co取0.49。(一)确定初步配合比在题目提供的环境条件下，要求水灰比不超过0.55，Wo/Co=0.49＞0.55，满足要求，故Wo/Co取0.49。3、用水量W0根据坍落度为35～50mm、碎石且最大粒径为31.5mm、中砂，并考虑砂为中砂偏细。取混凝土的用水量W0＝190kg。在题目提供的环境条件下，要求水灰比不超过0.55，Wo/Co4、水泥用量C0该值大于所规定的最小值，可取C0＝388kg。5、砂率根据水灰比Wo/Co=0.49、碎石最大粒径为31.5mm、中砂，并考虑砂为中砂偏细，选取混凝土的砂率Sp＝33%。4、水泥用量C06.计算砂用量S0和石用量G0

以积法计算:因未掺引气剂，故α取1。得S0＝597kg，G0＝1213kgC0＝388kg，W0＝190kg，S0＝597kg，G0＝1213kg6.计算砂用量S0和石用量G0C0＝388kg，W0＝19（二）试拌检验、调整及确定实验室配合比按初步配合比试拌15L混凝土拌合物，其各材料用量为：水泥5.82kg、水2.85kg、砂8.96kg、石18.20kg。搅拌后测得坍落度为20mm，粘聚性和保水性合格。CWSG1m3388190597121315L5.822.858.9618.2坍落度不足（二）试拌检验、调整及确定实验室配合比CWSG1m33881增加水泥浆5%(水灰比不变)，测得坍落度为35mm，且粘聚性和保水性均合格，并测得混凝土表观密度2360kg/m3。增加的水泥和水的量分别是：ΔC=5.82×5%=0.291kg；ΔW=2.85×5%=0.142kg调整后拌合物的各材料用量：C1=5.82+0.291=6.11kg；W1=2.85+0.142=2.99kg

或C1＝5.82(1+5%)＝6.11kg；W1＝2.85(1+5%)＝2.99kg；S＝8.96kg；G=18.20kgCWSG1m3388190597121315L5.822.858.9618.2增加水泥浆5%(水灰比不变)，测得坍落度为35mm，且粘聚性表观密度2360kg/m3。调整后混凝土的总质量为A=C1+W1+S+G=6.11+2.99+8.98+18.2=36.26kg此时混凝土的配合比：CWSG1m3388190597121315L5.822.858.9618.2？？6.112.998.9618.2表观密度2360kg/m3。CWSG1m3388190配合比1配合比2配合比3水灰比提高0.05；用水量不变；假定表观密度不变；砂率增加1%。水灰比降低0.05；用水量不变；假定表观密度不变；砂率降低1%。需要实测各配合比的表观密度配合比1配合比2养护至28d，测得的三个配合比的抗压强度分别为：34.4MPa、29.9MPa、39.2MPa。绘制灰水比与抗压强度线性关系图1.81.92.02.12.22.32.4393735333129抗压强度灰水比

fcu,h

=33.2MPa灰水比C/W＝1.98养护至28d，测得的三个配合比的抗压强度分别为：34.4MP由图可得配制强度fcu,h

=33.2MPa所对应的灰水比C/W＝1.98。可得混凝土配合比：水灰比0.51；用水量不变；假定表观密度不变；砂率33%。由图可得水灰比0.51；（三）施工配合比砂：含水率3%；碎石：含水率l%；（三）施工配合比砂：含水率3%；（四）掺减水剂混凝土配合比计算根据求得混凝土基准配合比，水灰比W/C=0.51，C：W：S：G=386：195：588：1183，若掺入减水率为18%的高效减水剂，并保持混凝土强度不变，砂石仍采用上述质量，搅拌后测得坍落度满足设计要求，且实测混凝土表观密度h＝2400kg/m3（高效减水剂的质量忽略不计）。求掺减水剂后混凝土的配合比。（四）掺减水剂混凝土配合比计算（四）掺减水剂混凝土配合比计算解：（1）减水率18%，则实际需水量为：W＝195-195×18%＝160kg（2）保持强度不变，即保持水灰比不变，则实际水泥用量为C=160/0.51=314kg（3）掺减水剂后混凝土配合比如下：

各材料总用量＝160+314+588+1183=2245（kg） （四）掺减水剂混凝土配合比计算混凝土质量控制和配合比计算课件掺入矿物外加剂的混凝土配合比设计两个参数（取代水泥率f和超量系数k）1.确定取代水泥率f，计算替代后的水泥用量2.确定超量系数k（粉煤灰Ⅰ级为1.0~1.4，Ⅱ级为1.2~1.7，Ⅲ级为1.5~2.0）3.计算矿物外加剂用量4.求出矿物外加剂超量部分体积Vk5.扣除矿物外加剂超量部分体积Vk后的细骨料用量S0‘掺入矿物外加剂的混凝土配合比设计63计算例题某混凝土配合比，W/C=0.51，1m3各项材料C：W：S：G=386：195：588：1183，水泥密度为3.1g/cm3，砂表观密度为2.65g/cm3，现拟采用粉煤灰（密度为2.0g/cm3）超量取代水泥，取代率为20%，超量系数为1.2，试计算取代后混凝土配合比。计算例题64混凝土质量控制和配合比计算课件65五、混凝土质量控制

混凝土生产中的质量波动是客观存在的，因此一定要进行质量管理，而管理的目的在于控制其在一定的范围内波动，以达到质量稳定。在混凝土施工过程中，原材料、施工养护、试验条件，气候因素的变化，均可能造成混凝土质量的波动，影响到混凝土和易性、强度和耐久性。由于强度是混凝土的主要技术指标，其他性能可从强度得到间接反映，故以强度为例分析波动的因素。五、混凝土质量控制(一)混凝土质量波动的原因原材料的质量波动。砂细度模数和级配，粗骨料最大粒径和级配，超逊径含量，骨料含泥量，骨料含水量，水泥强度，外加剂质量等。施工和养护引起的混凝土质量波动。计量，混凝土搅拌时间和运输时间长短，振捣时间长短，浇水养护时间，气温和湿度变化等。试验条件变化引起的混凝土质量波动。取样代表性，成型质量，试件的养护条件变化，试验机自身误差以及试验人员操作的熟练程度等。(一)混凝土质量波动的原因

由于混凝土的抗压强度与混凝土其它性能有相关性，能较好地反映混凝土的全面质量，因此工程中常以混凝土抗压强度作为重要的质量控制指标，并以此作为评定混凝土生产质量水平的依据。在正常生产施工条件下，影响混凝土强度的因素都是随机变化的，因此混凝土的强度也应是随机变量。对于随机变量的问题可以采用数理统计的方法来进行处理和评定。由于混凝土的抗压强度与混凝土其它性能有相关性，能较好用数理统计方法可求出几个特征统计量:强度平均值、强度标准差(σ)以及变异系数(Cv)。强度标准差越大，说明强度的离散程度越大，混凝土质量愈不均匀。也可用变异系数来评定，值越小，混凝土质量愈均匀。用数理统计方法可求出几个特征统计量:我国《混凝土强度检验评定标准》GB107-1987根据强度标准差的大小，将混凝土生产单位的质量管理水平划分为“优良”、“一般”及“差”三等。混凝土强度等级＜C20≥C20生产单位生产管理水平优良一般差优良一般差强度标准差预拌混凝土和预制混凝土构件厂≤3.0≤4.0＞4.0≤3.5≤5.0＞5.0集中搅拌混凝土的施工现场≤3.5≤4.5＞4.5≤4.0≤5.5＞5.5强度等于和高于要求强度等级的百分率P，%≥95≥85≤85≥95≥85≤85我国《混凝土强度检验评定标准》GB107-1987根据强度标用数理统计方法可求出几个特征统计量:强度平均值、强度标准差(σ)以及变异系数(Cv)。强度标准差越大，说明强度的离散程度越大，混凝土质量愈不均匀。也可用变异系数来评定，值越小，混凝土质量愈均匀。用数理统计方法可求出几个特征统计量:（二）混凝土质量（强度）波动的规律混凝土的质量波动符合正态分布规律。由于各种原因，即使在正常的原材料供应和施工条件下，混凝土的强度有时偏高，有时偏低，但总是在配制强度的附近波动。质量控制越严，施工管理水平越高，则波动的幅度越小；反之，则波动的幅度越大。（二）混凝土质量（强度）波动的规律正态分布的特点：1.曲线形态呈钟型，在对称轴的两侧曲线上各有一个拐点。拐点至对称轴的距离等于1个标准差。2.曲线以平均强度为对称轴两边对称。3.曲线与横座标之间围成的面积为总概率，即100%。4.曲线越窄、越高，表明混凝土匀质性好，施工管理水平高。若曲线宽且矮，施工管理水平差。因此从概率分布曲线可以比较直观地分析混凝土质量的波动情况。正态分布的特点：对同一种混凝土进行系统的随机抽样，测试结果表明其强度的波动规律符合正态分布。可用两个特征统计量——强度平均值和强度标准差(σ)作出描述。强度平均值对应于正态分布曲线中的概率密度峰值处的强度值，即曲线的对称轴所在之处。故强度平均值反映了混凝土总体强度的平均水平，但不能反映混凝土强度的波动情况。对同一种混凝土进行系统的随机抽样，测试结果表明其强度的波动规强度标准差（又称均方差）强度标准差是正态分布曲线上两侧的拐点离开强度平均值处对称轴的距离，它反映了强度离散性（即波动）的情况。σ值越大，强度分布曲线越矮而宽，说明强度的离散程度较大，反映了生产管理水平低下，强度质量不稳定。强度标准差（又称均方差）A混凝土的强度质量比B混凝土的稳定，生产管理水平也更高。A混凝土的强度质量比B混凝土的稳定，生产管理水平也更高。变异系数由于混凝土强度的标准差随强度等级的提高而增大，故也可采用变异系数(CV)作为评定混凝土质量均匀性的指标。变异系数愈小,表示混凝土质量愈稳定；变异系数值大，则表示混凝土质量稳定性差。变异系数强度保证率除混凝土强度质量的稳定性之外，还须考虑符合设计要求的强度等级的合格率，即强度保证率。是指在混凝土强度总体中，不小于设计要求的强度等级标准值（fcu,k）的概率P(％)。强度正态分布曲线下的面积为概率的总和，等于100％。强度保证率P：强度保证率t：概率度，或称为保证率系数混凝土设计强度等级P：强度保证率混凝土设计强度等级如混凝土配合比设计规范中规定，为使混凝土实际平均强度大于等于设计强度等级的保证率达到95%以上，此时相应的保证率系数t=1.645，则在配置混凝土过程中：t0.000.500.800.841.001.041.201.281.401.501.60P（%）50.069.278.880.084.185.188.590.091.993.394.5t1.6451.701.751.811.881.962.002.052.332.503.00P（%）95.095.596.096.597.097.597.798.099.099.499.87标准正态分布概率如混凝土配合比设计规范中规定，为使混凝土实际平均强度大于等于（三）混凝土质量控制混凝土质量控制的目标是使所生产的混凝土能按规定的保证率满足设计要求。三个过程

混凝土生产前的初步控制。人员、设备、组成材料的检验及配合比的确定与调整等。

混凝土生产过程中的控制。称量、搅拌、运输、浇筑、振捣及养护等。

混凝土生产后的合格性控制。批量划分，批取样数，检测方法和验收界限等。（三）混凝土质量控制（四）混凝土强度检验评定按照《混凝土强度检验评定标准》GB107-1987进行，有统计法和非统计法两种方法。1、组批同强度等级、龄期、生产工艺、配合比施工现场还应按单位工程的验收项目划分。2、取样每100盘，不超过100m3，不少于1次；每工作班，少于100盘，不少于1次。1块？1组？几组？（四）混凝土强度检验评定1块？3、每组试件的取值1）抗压强度取三个试件的算术平均值；2）3个测值中如有1个与中间值的差值超过中间值的15%时，则取中间值作为该组试件的抗压强度值；3）如有2个测值与中间值的差均超过中间值的15%，则该组试件的试验结果无效。4、尺寸换算系数边长200mm，1.05边长150mm，1.00边长100mm，0.953、每组试件的取值5、统计法1）混凝土的生产条件在较长时间内能保持一致，且同一品种混凝土的强度变异性能保持稳定时，应由连续的三组试件代表一个验收批，强度要求如下：fcu,m≥fcu,k+0.7fcu,min≥fcu,k-0.7

且fcu,min≥0.85fcu,k，强度等级不高于C20fcu,min≥

0.9fcu,k，强度等级高于C20同一验收批混凝土强度的平均值设计的混凝土强度的标准值验收批混凝土强度的标准差同一验收批混凝土强度的最小值5、统计法同一验收批混凝土强度的平均值设计的混凝土强度的标准验收批混凝土强度的标准差，应根据前一检验期内同一品种混凝土试件的强度数据确定。△fcu,i：前一检验期内第i验收批混凝土试件中强度的最大值与最小值之差；m：前一检验期内验收批总批数（三个月内，不少于15批）。验收批混凝土强度的标准差，应根据前一检验期内同一品种混凝2）混凝土的生产条件不能满足上述条件的规定时，或在前一检验期内的同一品种混凝土没有足够的强度数据用以确定验收批混凝土强度标准差时，由不少于10组的试件代表一个验收批，强度要求如下：。fcu,m-λ1Sfcu≥0.9fcu,kfcu,min≥λ2fcu,kSfcu：验收批混凝土强度的标准差，当的计算值小于0.06fcu,k

时，取=0.06fcu,k；λ1、λ2

：合格判定系数试件组数10～1415～24≥25λ11.71.651.60λ2

0.90.852）混凝土的生产条件不能满足上述条件的规定时，或在前一检验期6、非统计法对零星生产的预制构件或现场搅拌批量不大的混凝土，可采用非统计方法评定，验收批强度要求如下：fcu,m≥1.15fcu,k

fcu,min≥0.95fcu,k7、当对混凝土的试件强度代表性有怀疑时，可采用钻取芯样或其他非破损检验方法，推定结构、构件混凝土强度，作为是否应进行处理的依据。6、非统计法六、混凝土配合比设计（一）混凝土配合比设计的基本要求1、混凝土拌合物须具有与施工条件相适应的和易性。

2、满足混凝土结构设计的强度等级。

3、具有适应所处环境条件下的耐久性。

4、在保证上述三项基本要求前提下的经济性。六、混凝土配合比设计（二）混凝土配合比设计的依据

1、混凝土配合比设计基本参数的确定水灰比（W/C）、单位用量（W0）和砂率（Sp）三个基本参数是达到混凝土配合设计的四项基本要求的关键。2、三个参数的确定原则1）水灰比水灰比：根据强度和耐久性确定。原则：满足混凝土设计强度和耐久性的基础上，选用较大水灰比，以节约水泥，降低混凝土成本。（二）混凝土配合比设计的依据2）单位用水量单位用水量：根据施工和易性确定。原则：满足施工和易性的基础上，按坍落度要求和粗骨料品种、最大粒径尽量选用较小的单位用水量，以节约水泥。因为当W/C一定时，用水量越小，所需水泥用量也越少。2）单位用水量3）砂率砂率：根据混凝土和易性、强度和耐久性确定。原则：砂子的用量填满石子的空隙略有富余。应尽可能选用最优砂率，并根据砂子细度模数、坍落度要求等加以调整，有条件时宜通过试验确定。3）砂率（三）混凝土配合比设计计算的材料基准1、混凝土配合比设计以计算1m3混凝土中各材料用量为基准；2、骨料以干燥状态为基准。所谓干燥状态的骨料系指细骨科含水率小于0.5％，粗骨料含水率小于0.2％。3、如果以饱和面干骨科为基准进行计算时，则应作相应的修改。（三）混凝土配合比设计计算的材料基准（四）混凝土配合比设计方法和原理体积法（绝对体积法）重量法（假定表观密度法）1、体积法基本原理体积法的基本原理为混凝土的总体积等于砂子、石子、水、水泥体积及混凝土中所含的少量空气体积之总和。Vh=Vw+Vc+VS+Vg+VkVh、Vc、Vw、Vs、Vg、Vk：混凝土、水泥、水、砂、石子、空气的体积（四）混凝土配合比设计方法和原理可以写成C0、W0、S0、G0：1m3混凝土中水泥、水、砂、石子的质量（kg）；ρw、ρc、ρs、ρg：水、水泥的密度，砂、石子的表观密度（g/cm3）；10α：混凝土中空气体积；α：混凝土含气量百分率（%），在不使用引气型外加剂时，取α=1。可以写成2、重量法基本原理混凝土的总重量等于各组成材料重量之和。当混凝土所用原材料和三项基本参数确定后，混凝土的表观密度（即1m3混凝土的重量）接近某一定值。可预先能假定出混凝土表观密度ρ0h，在2350～2450kg/m3之间。C0、W0、S0、G0：1m3混凝土中水泥、水、砂、石子的质量（kg）；2、重量法基本原理（五）混凝土配合比设计初步计算配合比根据原始技术资料调整获得满足和易性要求基准配合比强度和耐久性满足设计要求试验室配合比砂、石料含水率换算成施工配合比（五）混凝土配合比设计初步计算配合比根据原始技术资料调整1、配合比设计步骤1）确定混凝土配制强度（1）当生产单位或施工单位具有统计资料时，σ可根据实际情况自行控制取值，但强度等级小于等于C25时，不应小于2.5MPa；当强度等级≥C30时，不应小于3.0MPa；（2）当无统计资料和经验时：混凝土设计强度等级＜C20C20～C50＞C50σ（MPa）4.05.06.01、配合比设计步骤1）确定混凝土配制强度混凝土设计强度等级972）确定水灰比

碎石：αa

=0.46，αb=0.07卵石：

αa=0.48，αb

=0.33Kc水泥强度等级富余系数，一般取1.05～1.15。如水泥已存放一定时间，则取1.0；如存放时间超过3个月，或水泥已有结块现象，可能小于1.0，必须通过试验实测。2）确定水灰比983）确定混凝土拌和用水量W0（查表得到???）项目指标卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径（mm）102031.540162031.540坍落度（mm）10～3035～5055～7075～90190200210215170180190195160170180185150160170175200210220230185195205215175185195205165175185195维勃稠度（s）16～2011～155～10175180185160165170---145150155180185190170175180---155160165混凝土单位用水量选用表1.本表用水量系采用中砂时的平均取值，如采用细砂，每立方米混凝土用水量可增加5～10kg，采用粗砂时则可减少5～10kg。

2.掺用各种外加剂或掺合料时，可相应增减用水量。

3.本表不适用于水灰比小于0.4时的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土3）确定混凝土拌和用水量W0（查表得到???）项目指994）计算水泥用量环境条件条件最大水灰比最小水泥用量（kg）素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土干燥室内正常环境不规定0.650.60200260300潮湿无冻害室内潮湿环境；露天环境；与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境0.700.600.60225280300有冻害室内潮湿且受冻害；严寒和寒冷地区的露天环境；与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境0.550.550.55250280300有冻害和除冰剂潮湿有冻害和除冰剂的室内外环境0.500.500.503003003004）计算水泥用量环境条件条件最大水灰比最小水泥用量（kg）素1005）确定合理砂率（Sp）（1）可根据骨料品种、粒径及W/C查表选取。实际选用时可采用内插法，并根据附加说明进行修正。（2）在有条件时，可通过试验确定最优砂率。水灰比（W/C）卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径（mm）1020401620400.400.500.600.7026～3230～3533～3836～4125～3129～3432～3735～4024～3028～3331～3634～3930～3533～3836～4139～4429～3432～3735～4038～4327～3230～3533～3836～41混凝土砂率选用表（1）表中数值系中砂的选用砂率。对细砂或粗砂，可相应地减少或增大砂率；（2）本砂率适用于坍落度为10～60mm的混凝土。坍落度如大于60mm或小于10mm时，应相应增大或减小砂率；按每增大20mm，砂率增大1%的幅度予以调整。（3）只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率值应适当增大；（4）掺有各种外加剂或掺合料时，其合理砂率值应经试验或参照其他有关规定选用；（5）对薄壁构件砂率取偏大值。5）确定合理砂率（Sp）水灰比（W/C）卵石最大粒径（mm）1016）计算砂、石用量（S0、G0），确定初步计算配合比（1）重量法：

（2）体积法：6）计算砂、石用量（S0、G0），确定初步计算配合比102（3）配合比的表达方式：①根据上述方法求得的C0、W0、S0、G0，直接以每立方米混凝土材料的用量（kg）表示。②根据各材料用量间的比例关系表示：C0：S0：G0＝1：S0/C0：G0/C0，再加上W/C值。（3）配合比的表达方式：1032、确定基准配合比根据初步计算配合比配成混凝土拌合物，先测定混凝土坍落度，同时观察粘聚性和保水性。（1）当坍落度小于设计要求时，保持水灰比不变，增加用水量和水泥用量（水泥浆）。（2）当坍落度大于设计要求时，保持砂率不变，增加砂、石用量。（3）当粘聚性和保水性不良时，适当增加砂用量，即增大砂率。2、确定基准配合比（4）当拌合物砂浆量过多时，可单独加入适量石子，即降低砂率。在混凝土和易性满足要求后，测定拌合物的实际表观密度ρｈ，并按下式计算每1m3混凝土的各材料用量——即基准配合比：（4）当拌合物砂浆量过多时，可单独加入适量石子，即降低砂率。若初步计算配合比和易性满足要求则无需调整，但须测定实际混凝土拌合物的表观密度，避免出现“负方”或“超方”现象。负方：初步计算1m3混凝土，在实际拌制时，少于或多于1m3；超方：初步计算1m3混凝土，在实际拌制时，少于或多于1m3；当混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2%时，则初步计算配合比即为基准配合比，无需调整。若初步计算配合比和易性满足要求则无需调整，但须测定实际混凝土令：A＝C拌+W拌+S拌+G拌令：A＝C拌+W拌+S拌+G拌3、确定试验室配合比1）根据基准配合比和水灰比；2）保持用水量不变，水灰比分别增加和减少0.05，且用水量应与基准配合比相同，砂率可分别增加和减少1%，再确定两个配合比。3）均需测试三个配合比拌合物的流动性、粘聚性、保水性和表观密度3、确定试验室配合比4）试验室配合比的确定（1）三个配合比制作的试件经标养28天；（2）分别测试抗压强度；（3）作强度——灰水比图；（4）确定与配制强度相对应的灰水比；（5）重新计算水泥和砂石用量。对混凝土的抗渗、抗冻等耐久性指标有要求时，则还应进行相应试验，结果符合要求。强度和耐久性均合格配合比，称为混凝土试验室配合比。1m3混凝土的各材料用量记作C、W、S、G。4）试验室配合比的确定强度——灰水比图1.81.92.02.12.22.32.4393735333129抗压强度灰水比强度——灰水比图1.81.92.02.124、确定施工配合比试验室配合比是以干燥（或饱和面干）材料为基准。现场施工所用的砂、石料常含有一定水分，现场配料前，必须先测定砂石料的含水率，计算获得砂石料的称量值。设砂的含水率为a%，石子的含水率为b%，施工配合比：4、确定施工配合比普通混凝土配合比设计实例某处于严寒地区受冻部位的普通钢筋混凝土，其设计强度等级为C25，施工要求的坍落度为35~50mm，采用机械搅拌和机械振动成型。施工单位无历史统计资料。试确定混凝土的配合比。原材料水泥：强度等级32.5普硅，强度富余系数为1.13，密度3.1g/cm3；砂：中砂，细度模数2.3，级配合格，表观密度为2.65g/cm3，含水率3%；碎石：最大粒径为31.5mm，级配合格，表观密度为2.70g/cm3，含水率l%；水：饮用水。普通混凝土配合比设计实例某处于严寒地区受冻部位的普通钢筋混计算例题某混凝土配合比，W/C=0.51，1m3各项材料C：W：S：G=386：195：588：1183，水泥密度为3.1g/cm3，砂表观密度为2.65g/cm3，现拟采用粉煤灰（密度为2.0g/cm3）超量取代水泥，取代率为20%，超量系数为1.2，试计算取代后混凝土配合比。计算例题113(一)确定初步配合比1、配制强度fcu,h

根据资料，取标准差σ＝5.0MPa，则

fcu,h

=fcu,k

+1.645

σ

=25+1.645×5.0=33.2MPa2、水灰比Wo/Co在题目提供的环境条件下，要求水灰比不超过0.55，Wo/Co=0.49＜

0.55，满足要求，故Wo/Co取0.49。(一)确定初步配合比在题目提供的环境条件下，要求水灰比不超过0.55，Wo/Co=0.49＞0.55，满足要求，故Wo/Co取0.49。3、用水量W0根据坍落度为35～50mm、碎石且最大粒径为31.5mm、中砂，并考虑砂为中砂偏细。取混凝土的用水量W0＝190kg。在题目提供的环