水泥混凝土(道路建筑材料课件)

是指混凝土拌和物易于施工操作（拌和、运输、浇筑、振捣）且成型后质量均匀、密实的性能。是一个综合指标，其中包括：流动性、黏聚性、保水性等三方面含义。1.新拌混凝土工作性的概念和易性流动性黏聚性保水性1.新拌混凝土工作性的概念流动性保水性黏聚性指混凝土拌和物在自身或机械振捣下，能产生流动且能均匀密实地填滿模板的性能。混凝土拌合物各组成材料之间有一定的黏聚力，不致产生分层现象；混凝土拌合物各组成材料之间具有保持一定水分的能力，不致产生严重的泌水现象；1.新拌混凝土工作性的概念2.新拌混凝土工作性的测定方法（1）坍落度试验单位：mm适用于塑性混凝土（坍落度大于10mm）、最大粒径小于31.5mm。试验时分三层装样，每层插捣25次。试验时直接测混凝土下沉量（mm）得坍落度—流动性，然后间接观察黏聚性、保水性。混凝土试验搅拌机坍落度筒镘刀小铁锹坍落度试验坍落度直尺坍落扩展度坍落度试验材料称量机械搅拌出料混凝土拌和物和易性测试流程图混凝土入筒混凝土捣固提起坍落筒混凝土拌和物和易性测试流程图量测坍落度观测黏聚性观测保水性混凝土拌和物和易性测试流程图（2）和易性的评定流动性：坍落度坍落度试验步骤装第1层并插捣25次装第2层并插捣25次装第3层并插捣25次抹平表面提起圆锥筒测量坍落高度坍落度测量扩展度测量粘聚性不好混凝土拌合物在施工过程中其组成材料之间有一定粘聚力，不致产生分层和离析现象。离析组件分离分层不均匀水泥浆上浮骨料下成沉砼拌合物粘聚性不良时，硬化后会出现蜂窝、麻面。大型的砼拌合物，甚至出现狗洞现象。测试粘聚性在坍落的拌合物锥体一侧轻打，若逐渐下沉，表示粘聚性好，如果锥体突然倒塌，部分崩裂，或石子离析则表示粘聚性不好。保水性若提起坍落筒后，有较多稀浆从底部析出，拌合物锥体因失浆而骨料外露，表示保水性不好。若提起坍落筒后，无稀浆析出或仅有少量稀浆自底部析出，混凝土锥体含浆饱满，表示混凝土拌合物保水性良好。保水性：混凝土搅拌物在施工过程中具有一定的保水能力，不致产生严重的泌水现象。粘聚性和保水性不好时和易性良好的标准流动性混淋土拌合物的流动性、粘聚性、保水性，三者之间相互关联又相互矛盾。粘聚性粘聚性好则保水性往往也好，但当流动性曾大师，粘聚性和保水性往往变差，繁殖亦然。保水性所谓拌合物的和易性良好，就是要是这三方面的性能在某种具体条件下，达到均为良好，亦即使矛盾得到统一。一.新拌混凝土工作性的测定方法坍落度试验

适用于塑性混凝土（坍落度大于10mm）、最大粒径小于31.5mm。试验时分三层装样，每层插捣25次。试验时直接测混凝土下沉量（mm）得坍落度—流动性，然后间接观察黏聚性、保水性。单位：mm二.新拌混凝土工作性的测定方法2.维勃稠度试验

适用于干硬性混凝土（坍落度小于10mm）、最大粒径小于31.5mm。试验时测混凝土开始震动到水泥浆布满的时间（s)为维勃稠度。单位：S（秒）三.影响新拌混凝土工作性的主要因素（1）水泥浆数量（2）水胶比的影响（3）单位用水量（4）砂率（5）水泥的品种和集料的性质（6）外加剂（7）温度与搅拌时间掺外加剂的混凝土三.影响新拌混凝土工作性的主要因素（1）水泥浆的数量满足流动性为宜①正常情况：水泥浆充满集料间隙略有剩余。②用浆过多：流浆，浪费水泥，且影响强度，耐久性。用浆过少：产生分层，泌水现象。③三.影响新拌混凝土工作性的主要因素（2）水胶比的影响过大：可使水泥浆变稀，但易产生流浆、离析现象，甚至影响强度。过小：可使水泥浆变稠，但拌和物流动性小。当水灰比过小时，在一定的施工条件下就不能保证混凝土的密实成型。所以要选择合理水胶比。三.影响新拌混凝土工作性的主要因素（3）单位用水量混凝土拌和物的流动性随单位用水量的增加而增大。在保证强度和耐久性的条件下，根据流动性要求来确定单位用水量。对坍落度影响最大的因素是单位用水量。三.影响新拌混凝土工作性的主要因素（4）砂率砂率是指混凝土中砂用量占砂石总用量的百分率。反映了粗细集料的相对比例。砂率过大，流动性减少。砂率过小，流动性变小，也易导致离析，泌水现象。三.影响新拌混凝土工作性的主要因素（4）砂率混凝土的砂率存在一个合理值，采用最佳砂率时，在用水量和水泥用量不变的情况下，可使混凝土拌合物获得所要求的流动性以及良好的黏聚性和保水性。三.影响新拌混凝土工作性的主要因素（5）水泥的品种和集料的性质

水泥品种：标准稠度用水量小的水泥拌制的混凝土拌合物流动性好。卵石拌制的混凝土拌合物大于碎石混凝土拌合物流动性。三.影响新拌混凝土工作性的主要因素（6）外加剂混凝土拌合物中加入少量的外加剂可以在不改变用水量和水泥用量的情况下，有效地改善混凝土拌合物的工作性，同时提高混凝土的强度和耐久性。01改善混凝土拌合物和易性的主要外加剂是减水剂、引气剂。02三.影响新拌混凝土工作性的主要因素（7）温度与搅拌时间

温度上升10℃，坍落度减小20-40mm；搅拌时间1-3min。四.改善新拌混凝土工作性的主要措施（2）根据施工要求选用外加剂：减水剂等。（1）调节混凝土的材料组成、集浆比、砂率。（3）提高振捣机械的效能。按要求进行混凝土施工：搅拌时间1-3min、运输时间小于30min，浇灌高度小于1.2m，振捣时不欠振更要避免超振。工程实例4-4某构造物墩柱发生严重工程质量事故，在14根钢筋混凝土柱子中有13根有严重的蜂窝现象。具体情况是：柱全部侧面面积142m2，蜂窝面积有7.41m2，占5.2%；其中最严重的是仅蜂窝中露筋面积就有0.56m2。露筋位置在地面以上1m处，正是钢筋的搭接部位。对设计进行审查，未发现任何问题。工程实例4-4在对施工方面进行审查中发现以下问题：01混凝土灌注高度太高。7m多高的柱子在模板上未留灌注混凝土的洞口，倾倒混凝土时未用串筒、遛管等设施；灌注混凝土厚度太厚，振捣要求不严。施工时未用振捣棒，而采用6m长的木杆振捣，并且规定每次灌注厚度以一车混凝土为准（约厚40cm），灌注后捣固30下即可；02工程实例4-4在对施工方面进行审查中发现以下问题：03现场浇灌混凝土时施工人员随意向混凝土拌合物中加水；柱子钢筋布置与图纸偏差较大，有的位置钢筋间距过小，甚至在某些位置钢筋紧挨在一起。04工程实例4-4〔原因分析〕01混凝土灌注高度太大，违反了《混凝土结构工程施工规范》（GB50666-2011）中关于“混凝土自由倾落高度不宜超过2m”及“柱子分段灌注高度不应大于3.0m”的规定，混凝土产生离析。02灌注厚度太大，违反了《混凝土结构工程施工规范》（GB

50666-2011）中关于“柱子灌注厚度不得超过20cm”的规定，振捣不实、漏振。工程实例4-4〔原因分析〕03柱子钢筋搭接处的设计净距太小，只有31～37.5mm，小于设计规范规定柱纵筋净距应≥50mm的要求。混凝土无法进行浇筑，造成空洞、露筋。04随意向混凝土中加水，改变混凝土配合比，黏聚性、保水性变差，工作性变差。工程实例4-4〔处理措施〕①剔除全部蜂窝四周的松散混凝土，用湿麻袋塞在凿剔面上，经24小时使混凝土湿透厚度至少40-50mm；按照蜂窝尺寸支以有喇叭口的模板。工程实例4-4〔处理措施〕②灌注加有早强剂的C30（旧混凝土为C20）的混凝土，养护14昼夜，拆模后将喇叭口上的混凝土凿除。③除以上补强措施外，还应对柱进行超声波探伤，查明是否还有隐患。混凝土拌和物由于水泥水化产物的体积比反应前的物质的总体积要小，因而产生收缩，称为化学收缩。这种收缩随着龄期增长而增加，40d以后渐趋稳定，化学收缩不能恢复，一般对结构没有影响。（1）化学收缩（三）硬化后混凝土的变形特性——1）非荷载作用变形这种变形主要表现为湿胀、干缩（表面大，微裂隙缝）（2）干湿变形（三）硬化后混凝土的变形特性——1）非荷载作用变形内胀外缩将产生微裂缝，混凝土具有热胀冷缩的性质。（3）温度变形（1）弹—塑性变形与弹性模量弹—塑性变形：荷载作用下产生可恢复的弹性变形和不可恢复永久变形。弹性模量（Ec）：混凝土的抗压强度的40%的割线模量作为混凝土的弹性模量。（2）徐变混凝土在持续荷载作用下，随时间增加的变形称为徐变，也称蠕变。混凝土无论是受压、受拉或受弯时，均有徐变现象。（三）硬化后混凝土的变形特性——2）荷载作用变形（四）混凝土的耐久性抗渗性混凝土对液体或气体渗透的抵抗能力影响因素混凝土的密实度（孔隙率）及孔隙结构特征。*以抗渗等级表示。采用标准养护28d的标准试件，按规定的方法进行试验，以其所能承受的最大水压力来计算。*混凝土的抗渗等级：P4、P6、P8、P10、P12、>P12共6个。表示混凝土能抵抗0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.2MPa、1.2MPa以上的水压力而不渗水。（四）混凝土的耐久性抗冻性混凝土在饱水作用状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏的性能。以抗冻等级表示，根据混凝土所能承受最大冻融循环次数来划分混凝土抗冻等级。*混凝土的抗冻等级：F50、F100、F150、F200、F250、F300、F350、F400、>F400共9个。表示混凝土能承受50、100、150、200、250、300、350、400次、400次以上的冻融循环。*是指混凝土抵抗表层损伤的能力。作为高级路面的水泥混凝土，必须具有抵抗车辆轮胎磨耗和磨光的性能；作为大型桥梁的墩台用水泥混凝土也需要具有抵抗湍流空蚀的能力。（四）混凝土的耐久性耐磨性耐磨性（四）混凝土的耐久性*以150mmⅹ150mmⅹ150mm立方体试件，养护至27d龄期，在60℃烘干恒重，然后在带有花轮磨头的混凝土磨耗试验机上，在200N负荷下磨削30转，记下相应质量为试件原始质量m1，然后

在200N负荷下磨削60转，记录剩余质量m2，计算单位面积磨损量。*磨损量越大，混凝土耐磨性越差。（四）混凝土的耐久性1碱—集料反应具备的三个条件:水泥中碱含量高；水泥混凝土中水泥中的碱与集料中的活性物质发生化学反应，可引起混凝土产生膨胀、开裂，甚至破坏。2混凝土中的集料含有活性二氧化硅成分；3环境潮湿、水分存在。碱—集料反应（四）混凝土的耐久性防止措施应使用含碱量小于0.6％的水泥或采用抑制碱－集料反应的掺合料；1当使用钾、钠离子的混凝土外加剂时，必须专门试验。2提高混凝土耐久性措施控制“最大水胶比”、“最小胶凝材料用量”。工程实例4-6

20世纪80年代，三北地区的某些机场水泥混凝土道面发生了不同程度的碱集料反应，道面表面出现树枝状、网状裂缝（龟裂），在集料处膨胀、开裂。混凝土集料的周围和缝隙间有有白色的碳酸钙和碳酸钠析出。工程实例4-6这些机场大部分是70年代中期以后修建的，从地理位置上看均位于长江以北的三北地区。原因分析研究发现工程实例4-6发生碱集料反应与三北地区水泥含碱量大、盐碱土多和三北地区的气候特征有关，特别是这个时期生产的水泥含碱量大都在1.2%以上，有的高达1.6%，加上高含碱量外加剂的使用，使单位混凝土中的含碱量增大，提供了产生碱集料反应的内在条件。原因分析研究发现工程实例4-6原因分析研究发现另外，粗集料多为白云石，水泥中的碱与粗集料中的白云石在水的作用下反应，体积膨胀，使混凝土开裂。工程实例4-6防治措施选择没有碱活性或碱活性较低的料源。应尽量使用含碱量小于0.6%的低碱水泥。在混凝土掺入某些水硬性材料如粉煤灰、矿渣、硅灰等矿物混合材料。312工程实例4-6防治措施使用化学阻制剂来抑制碱集料反应，即在混凝土道（路）面上喷洒锂盐，尤其是氢氧化锂溶液最好。5为混凝土创造相对干燥的外部环境。4强度是新拌混凝土硬化后的重要力学性质，也是混凝土质量控制的主要指标。混凝土的强度包括抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度等，其中抗压强度最大，混凝土也主要用于承受压力。混凝土的强度150mm×150mm×150mm的立方体试件，在标准养护条件（温度20℃±2℃，相对湿度95％以上）下，养护至28d龄期，按照标准的测定方法测定其抗压强度值，以fcu表示1）抗压强度（1）立方体抗压强度（fcu）式中：fcu—立方体抗压强度，MPa；F—抗压试验中的极限破坏荷载，N；A—试件的承载面积，mm2。强度试件种类试件尺寸，mm集料公称最大粒径，mm换算系数标准试件150×150×15031.51.00非标准试件100×100×10026.50.95200×200×200531.05当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表：标准试验方法是指《普通混凝土力学性能试验方法》(GB/T50081-2002)，详见实验部分。混凝土的强度边长为150mm的立方体试件，在标准条件下进行养护，达到规定龄期，采用数理统计方法，当保证率达到95%时所测得的极限抗压强度值为立方体抗压强度标准值。1）抗压强度（1）立方体抗压强度标准值（fcu,k）强度模具强度等级采用符号C和相应的标准值表示，普通混凝土划分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80、C85、C90、C95、C100共20个强度等级。《混凝土质量控制标准》（GB50164－2011）规定：1）抗压强度（3）强度等级强度150mm×150mm×550mm的试件式中：F——荷载（Ｎ）L——支座间距（mm）B——试件宽度（mm）h——试件高度（mm）ff——抗弯拉强度（MPa）养护28测强度，三分点加荷方式2）抗弯拉强度（ff）式中：F——试件破坏荷载(N)；A——试件承压面积(mm2)。150mm×150mm×300mm的棱柱体作为测定轴心抗压强度的标准试件，棱柱体轴心抗压强度（fcp）,以MPa计。FF3）轴心抗压强度(fcp)式中：F——试件破坏荷载（N）；A——试件劈裂面面积（mm2）。是确定混凝土抗裂度的重要指标。150mm×150mm×150mm的立方体作为标准试件，在立方体试件中心面内用圆弧为垫条施加两个方向相反、均匀分布的压应力。当压力增大至一定程度时，试件就沿此平面劈裂破坏，这样测得的强度称为劈裂抗拉强度，简称劈拉强度（fts），按式（4-4）计算，以MPa计。4）立方体劈裂抗拉强度(fts)拉应力压应力PP式中：fts——劈裂抗拉强度，MPa；P——破坏荷载，N；A——试件劈裂面积，mm2。劈裂抗拉强度较低，一般为抗压强度的1/10～1/20。1）抗压强度（4）劈裂抗拉强度胶凝材料是混凝土中的活性组分，其强度的大小直接影响着混凝土强度的高低。在配合比相同的条件下，所用的水泥强度等级越高，胶凝材料的强度就越大，制成的混凝土也越高。1）材料组成对水泥混凝土强度的影响（1）胶凝材料强度和水胶比影响混凝土强度的影响因素混凝土的强度主要取决于水胶比的大小。当采用同种水泥（品种及强度等级相同）及矿物掺和料时，混凝土的强度随着水胶比的增大而降低。1）材料组成对水泥混凝土强度的影响（1）胶凝材料强度和水胶比影响混凝土强度的影响因素粗集料的形状与表面特征对强度有着直接的影响。碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强度较高；卵石呈圆形或卵圆形，表面光滑，与水泥石的粘结强度较低。在水泥石强度及其它条件相同时，碎石混凝土的强度高于卵石混凝土的强度。混凝土的强度（2）集料特征（3）养护温度和湿度在保证足够湿度情况下，温度越高，水泥凝结硬化速度越快，早期强度越高。低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0℃以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度，以保证混凝土不断地凝结硬化。混凝土的强度养护的方式：养护温度条件对混凝土强度的影响坍落度测量浇水养护覆盖草袋（4）龄期龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。在正常的养护条件下，混凝土的抗压强度随龄期的增加而不断发展，在7～14d内强度发展较快，以后逐渐减慢，28d后强度发展更慢。由于水泥水化的原因，混凝土的强度发展可持续数十年。当采用普通水泥拌制中等强度等级的混凝土，在标准养护条件下，混凝土的抗压强度与其龄期的对数成正比。混凝土的强度（5）外加剂式中：fn、f28——分别为n、28天龄期的抗压强度，MPa。n≥3混凝土的强度（4）龄期龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。

混凝土在正常养护条件下（保证一定温度和湿度），强度随龄期的增长而提高在标准养护条件下，混凝土强度及龄期的对数大致成正比。工程中经常利用混凝土早期强度，估算后期强度，用下式表示:式中：fcu,a为a天的抗压强（MPa）fcu,n为n天的抗压强度（MPa）3）龄期由于环箍效应（如下图）的影响，棱柱体强度比立方体强度低。1）试件形状试验条件对混凝土强度的影响试件越大，出现孔隙、裂缝的概率越大，因而破坏的概率就越大，测得的强度也就越低2）试件大小试验条件对混凝土强度的影响试件表面不平整，所测强度偏低；因此规范规定在测混凝土抗压强度时只能压光滑面，且受压面上不能有碎片、砂粒等；由材料耐水性知识可知，混凝土含水越多时所测强度也越低。2）试件平整度和含水状态试验条件对混凝土强度的影响由于材料在外力作用下将产生滞后于荷载的变形，若加荷速度越快，所测强度就越高。因此在测混凝土强度时必须按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》规定控制加荷速度，即当Cn＜C30时，按每秒0.3～0.5MPa速度加荷；当C30≤Cn＜C60时，按每秒05~0.8MPa的速度加荷；当Cn≥C60时，按每秒0.8～1.0MPa的速度加荷。试验条件对混凝土强度的影响4）加荷速度1）选用高强度等级水泥和早强型水泥2）掺加混凝土外加剂和掺合料3）采用湿热处理—蒸汽和蒸压养护4）增加混凝土的密实度5）按要求搅拌、振捣、浇灌6）保证集料质量提高混凝土强度的措施

某建筑工程采用混合结构，屋盖采用现浇混凝土梁板，梁跨度9m，为矩形截面，高800mm，宽400mm，混凝土强度为C20。混凝土浇筑后14天拆模，发现梁上面0.1-0.35mm宽的裂缝。工程实例4-5原因分析

《混凝土结构工程施工质量验收规范（2010版）》(GB50204-2002)规定大于8m的梁，底模拆除要求是按混凝土强度达到规定强度的100%。现在强度只达到了80%，原因是强度不足导致开裂。工程实例4-5处理措施

经检查发现裂缝无明显开裂，不会影响结构安全使用，可采用环氧胶泥涂抹表面，封闭裂缝。工程实例4-5【原始资料】1．某严寒地区的钢筋混凝土桥台，水泥混凝土设计强度等级为C30，无强度的历史统计资料，混凝土机械拌和、振捣，施工要求的水泥混凝土拌和物坍落度为30-50mm。2．组成材料：可供应强度等级为42.5MPa的普通硅酸盐水泥，水泥28d胶砂抗压强度实测值为44.5MPa，密度为3100kg/m3；中砂，表现密度为2650kg/m3，施工现场砂含水率为3％；粒径为4.75～31.5mm碎石，表观密度为2700kg/m3，施工现场碎石含水率为1％；水为自来水；粉煤灰为Ⅱ级，表观密度为2200kg/m3，掺量为20%。【原始资料】1.按所给资料计算初步配合比；2.按初步配合比在试验室进行试拌，调整得出基准配合比；3.根据试配强度和混凝土实测表观密度调整确定试验室配合比；4.根据现场砂、碎石实际含水率，将试验室配合比换算为施工配合比。【设计要求】一、计算初步配合比按题意已知：混凝土设计强度为30MPa，无强度的历史统计资料，查表8-16标准差为5.0MPa。则混凝土配制强度为：1.确定水泥混凝土配制强度【设计要求】一、计算初步配合比2.计算水胶比W/B计算胶凝材料的强度由题意已知采用II级粉煤灰，粉煤灰掺量为20%，查表8-18取粉煤灰的影响系数为γf;=0.85、粒化高炉矿渣粉影响系数为γs1=1.00。已知水泥28d胶砂抗压强度实测值为44.5MPa，则按式8-11胶凝材料强度值:（1）按强度要求计算水胶比一、计算初步配合比己知混凝土配制强度为38.2MPa,胶凝材料强度为37.8MPa。本单位无混凝土强度回归系数统一资料，查表8-17中回归系数αa=0.53、αb=0.20，则水胶比为:（2）按强度要求计算水胶比一、计算初步配合比根据混凝土所处的环境条件，查表8-22，允许最大水胶比为0.50，按强度计算的水胶比为0.47，符合结构耐久性要求，所以水胶比采用0.47。

（3）按耐久性校核水胶比一、计算初步配合比由题意已知，要求混凝土拌和物坍落度为30～50mm，碎石最大粒径为31.5mm。查表8-24，选用混凝土单位用水量为185kg/m3。由于没有外加剂，故外加剂用量为零。3.选用单位用水量和外加剂用量一、计算初步配合比4.计算单位胶凝材料用量、矿物掺合料用量和水泥用量己知混凝土单位用水量为185kg/m3,水胶比为0.47，混凝土单位胶凝材料用量按式(8-14)计算为：（1）按水胶比、单位用水量计算单位胶凝材料用量一、计算初步配合比4.计算单位胶凝材料用量、矿物掺合料用量和水泥用量根据混凝土所处环境属于严寒地区，查表8-25，最小胶凝材料用量不得小于320kg/m3。按强度计算单位胶凝材料用量符合耐久性要求。采用单位水泥材料用量394kg/m3。（2）按耐久性校核单位胶凝材料用量一、计算初步配合比4.计算单位胶凝材料用量、矿物掺合料用量和水泥用量每立方米混凝土的粉煤灰用量(mf0)按式(8-15)计算:（2）按耐久性校核单位胶凝材料用量一、计算初步配合比4.计算单位胶凝材料用量、矿物掺合料用量和水泥用量每立方米混凝土的水泥用量(mco)按式(8-16)计算:（2）按耐久性校核单位胶凝材料用量一、计算初步配合比5.选定砂率按已知集料采用碎石，最大粒径31.5mm,水胶比为0.47,查表8-26，选取砂率为β.s=33%。一、计算初步配合比6.计算砂、碎石用量已知单位水泥用量为315kg/m3,单位粉煤灰用量为79kg/m3,单位用水量为185kg/m3,混凝土拌和物密度取2400kg/m3,砂率为33%，由此可得:一、计算初步配合比6.计算砂、碎石用量已知单位水泥用量为315kg/m3,单位粉煤灰用量为79kg/m3,单位用水量为185kg/m3,混凝土拌和物密度取2400kg/m3,砂率为33%，由此可得:按质量法计算得初步配合比为mc0：mf0

：mw0：ms0：mg0=315:79：185:601:1220解得：ms0=601kg/m3,mg0=1220kg/m3一、计算初步配合比6.计算砂、碎石用量b.采用体积法已知水泥密度为3100kg/m3，粉煤灰表观密度为2200kg/m3,砂的表观密度为2650kg/m3,碎石表观密度为2700kg/m3,非引气混凝土α=1，则代入式8-18:一、计算初步配合比6.计算砂、碎石用量b.采用体积法已知水泥密度为3100kg/m3，粉煤灰表观密度为2200kg/m3,砂的表观密度为2650kg/m3,碎石表观密度为2700kg/m3,非引气混凝土α=1，则代入式8-18:按质量法计算得初步配合比为mc0：mf0

：mw0：ms0：mg0=315:79：185:591:1220解得砂用量为591kg/m3，碎石用量为1200kg/m3两种方法计算结果相近二、调整工作性、提出基准配合比1.计算试样材料用量按计算初步配合比取样20L，则各种材料的用量为：水泥：315×0.02=6.3（kg）粉煤灰：79×0.02=1.6（kg）砂：591×0.02=11.8（kg）碎石：1200×0.02=24.0（kg）水：185×0.02=3.7（kg）二、调整工作性、提出基准配合比2.调整工作性按计算材料用量拌制混凝土拌和物，测定其坍落度为20mm，不满足资料所给的施工和易性要求。为此，保持水胶比不变，增加3％水泥和胶凝材料用量。再经搅拌后测得坍落度为40mm，黏聚性、保水性均良好，满足施工和易性要求。此时，混凝土拌合物各组成材料实际用量为:二、调整工作性、提出基准配合比2.调整工作性水泥：6.3×(1+3%)=6.5（kg）粉煤灰：1.6×(1+3%)=1.65（kg）砂：11.8（kg）；碎石：24.0（kg）水：3.7×(1+3%)=3.8（kg）二、调整工作性、提出基准配合比3.提出基准配合比可得出基准配合比为mc1：mf1

：mw1：ms1：mg1=324:81：191:591:1220三、检验强度、确定试验室配合比1.检验强度

以0.47为基准，选用0.42、0.47和0.52三个水胶比，基准用水量不变，相应调整胶凝材料、砂、碎石用量，分别拌制三组水泥混凝土试样，其中对水胶比为0.42和0.52的两组混凝土拌和物作工作性调整，满足设计要求。按三个水胶比分别做成试块，实测28d抗压强度。可列于表8-28：三、检验强度、确定试验室配合比组别水胶比（W/B）胶水比（B/W）28d立方体抗压强度（MPa）A0.422.3845.3B0.472.1339.5C0.521.9234.2不同水胶比的混凝土强度值表8-28三、检验强度、确定试验室配合比1.检验强度按图8-16方法绘制强度—胶水比曲线，确定略大于混凝土配制强度38.2MPa对应的胶水比为2.08，即水胶比为0.48图8-16混凝土28天抗压强度与胶水比关系三、检验强度、确定试验室配合比混凝土试验室配合比按强度试验结果修正配合比1m3混凝土各材料用量为：水用量：191kg胶凝材料用量：191÷0.48=398kg粉煤灰用量：398×20%=80kg水泥用量：398—80=318kg三、检验强度、确定试验室配合比混凝土试验室配合比按强度试验结果修正配合比砂、石材料按体积法：砂用量：590kg碎石：1197kg三、检验强度、确定试验室配合比根据实测拌和物湿表观密度修正配合比318+80+191+590+1197＝2376kg/m3计算湿表观密度为

2425kg/m3实测湿表现密度为三、检验强度、确定试验室配合比根据实测拌和物湿表观密度修正配合比（2425-2376）÷2376×100%=2.06%＞2%当混凝土表观密度计算值与实测值之差的绝对值超过2％时，应将配合比中每项材料用量均乘以校正系数，才是最后确定的试验室配合比。修正系数为：=2425/2376=1.02三、检验强度、确定试验室配合比按实测湿表观密度修正后各种材料的用量分别是：水泥：318×1.02=324（kg/m3）粉煤灰：80×1.02=82kg/m3水：191×1.02=195（kg/m3）砂：590×1.02=602kg/m3碎石：1197×1.02=1221（kg/m3）实验室配合比为mc2：mf2

：mw2：ms2：mg2=324:82：195:602:1221三、检验强度、确定试验室配合比1.检验强度施工配合比为mc：mf

：mw：ms：mg=324:82：165:620:1233根据工地实测，砂的含水率为3％，碎石的含水率为1％，各种材料的用量为：水泥：324kg/m3粉煤灰：82kg/m3砂：602×（1+3％）=620（kg/m3）碎石：1221×（1+1％）=1233（kg/m3）水：195－（602×3％+1221×1％）=165（kg/m3）水泥混凝土配合比设计相关标准水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法：GB/T1346-2011)水泥胶砂强度检验方法（ISO法）：GB17671-1999通用硅酸盐水泥：GB175-2007公路工程集料试验规程：JTGE42-2005建设用砂：GB14684-2011水泥混凝土配合比设计相关标准建设用卵石、碎石：GB14685-2001普通混凝土配合比设计规程：JGJ55-2011混凝土结构设计规范：GB50010-2010公路工程水泥及水泥混凝土试验规程：JTGE30-2005水泥混凝土配合比设计

混凝土中各组成材料用量之比即为混凝土的配合比。混凝土配合比设计就是根据原材料的性能和对混凝土的技术要求，通过计算和试配调整，确定出满足工程技术经济指标的混凝土各组成材料的用量。混凝土配合比水泥混凝土配合比设计1.混凝土配合比表示方法水泥混凝土配合比表示方法，有下列两种：以每1m3混凝土中各种材料的用量表示例如，水泥：水：细集料：粗集料=335kg：156kg：709kg：1260kg。相对用量表示法以水泥的质量为1，并按“水泥：细集料：粗集料；水灰比”的顺序排列表示。例如1：2.12：3.76，W/C=0.47。21水泥混凝土配合比设计的四项基本原则2.配合比设计的基本要求混凝土配合比设计，应满足下列四项基本要求：01为了保证结构物的可靠性，在进行混凝土配合比设计时，必须要考虑到结构物的重要性、施工单位的施工水平等因素，采用一个比设计强度高的“配制强度”，才能满足设计强度的要求。满足施工工作性的要求按照结构物断面尺寸和形状、配筋的疏密以及施工方法和设备来确定工作性。02水泥混凝土配合比设计的四项基本原则2.配合比设计的基本要求混凝土配合比设计，应满足下列四项基本要求：03满足环境耐久性的要求根据结构物所处环境条件，如严寒地区的路面或桥梁、桥梁墩台在水位升降范围等，为保证结构的耐久性，在设计混凝土配合比时应考虑允许的“最大水灰比”和“最小水泥用量”。满足经济性的要求在保证工程质量的前提下，尽量节约水泥，合理地使用材料，以降低成本。04混凝土配合比设计的基本步骤（1）计算“初步配合比”

根据原始资料，按我国现行的配合比设计方法，计算初步配合比。（2）提出“基准配合比”根据初步配合比，采用施工实际材料，进行试拌，测定混凝土拌和物的工作性（坍落度或维勃稠度），调整材料用量，提出一个满足工作性要求的“基准配合比”。混凝土配合比设计的基本步骤（3）确定“试验室配合比”以基准配合比为基础，增加和减少水灰比，拟定几组（通常为三组）适合工作性要求的配合比，通过制备试块、测定强度，确定既符合强度和工作性要求，又较经济的试验室配合比。（4）换算“工地配合比”根据工地现场材料的实际含水率，将试验室配合比换算为工地配合比。混凝土配合比设计的基本规定1.混凝土配合比设计应采用工程实际使用的原材料；配合比设计所采用的细骨料含水率应小于0.5%，粗骨料含水率应小于0.2%。混凝土配合比设计的基本规定2.除配制C15及其以下强度等级的混凝土外，混凝土的最小胶凝材料用量应符合下表规定：最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m3）素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土0.602502803000.552803003000.50320≤0.45330混凝土的最小胶凝材料用量普通混凝土配合比设计方法（抗压强度为指标）初步配合比设计计算一、确定试配强度（fcu,0）1、当混凝土的设计强度等级小于C60时，配制强度应按下式确定：普通混凝土配合比设计方法（抗压强度为指标）初步配合比设计计算一、确定试配强度（fcu,0）2、当混凝土的设计强度等级不小于C60时，配制强度应按下式确定：式中：——混凝土配制强度（MPa）；——混凝土立方体抗压强度标准值，这里取混凝土的设计强度等级值（MPa）；——混凝土强度标准差（MPa）。普通混凝土配合比设计方法（抗压强度为指标）混凝土强度标准差应按下列规定确定：1、当具有近1个月~3个月的同一品种、同一强度等级混凝土的强度资料，且试件组数不小于30时，其混凝土强度标准差应按下式计算：式中：——混凝土强度标准差；

——第i组的混凝土试件强度（MPa）；——n组试件的强度平均值（MPa）；n——试件组数。普通混凝土配合比设计方法（抗压强度为指标）混凝土强度标准差应按下列规定确定：对于强度等级不大于C30的混凝土,当混凝土强度标准差计算值不小于3.0MPa时,应按上式计算结果取值；当混凝土强度标准差计算值小于3.0MPa时，应取3.0MPa。普通混凝土配合比设计方法（抗压强度为指标）混凝土强度标准差应按下列规定确定：对于强度等级大于C30且小于C60的混凝土,当混凝土强度标准差计算值不小于4.0MPa时,应按上式计算结果取值；当混凝土强度标准差计算值小于4.0MPa时，应取4.0MPa。普通混凝土配合比设计方法（抗压强度为指标）混凝土强度标准差应按下列规定确定：当没有近期的同一品种、同一强度等级混凝土强度资料时，其强度标准差可按下表取值：混凝土强度标准值≤C20C25～C45C50～C554.05.06.0普通混凝土配合比设计方法（抗压强度为指标）

二、计算水胶比1、当混凝土强度等级小于C60时，混凝土水胶比宜按下式计算：式中：W/B——混凝土水胶比；αa,αb——回归系数，可按下表规定取值；——胶凝材料28d胶砂抗压强度（MPa），可实测，也可以按下表确定。一般情况参照下列水泥剂量配制：普通混凝土配合比设计方法（抗压强度为指标）回归系数（αa,αb）取值表粗骨料品种系数碎石卵石αa0.530.49αb0.200.13

二、计算水胶比普通混凝土配合比设计方法（抗压强度为指标）

二、计算水胶比当胶凝材料28d胶砂抗压强度值（）无实测值时，可按下式计算：式中：γf、γs——粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数，可按下表选用。——水泥28d胶砂抗压强度（MPa），可实测，无实测值时，可按下式计算：普通混凝土配合比设计方法（抗压强度为指标）

二、计算水胶比式中：γc——水泥强度等级富余系数，可按实际统计资料确定；当缺乏实际统计资料时，可按下表选用。

——水泥强度等级值（MPa），不同水泥强度等级值的富余系数（γc）。水泥强度等级32.542.552.5富余系数1.121.161.10普通混凝土配合比设计方法（抗压强度为指标）粉煤灰影响系数（γf）和粒化高炉矿渣粉影响系数（γs）粉煤灰影响系数γf粒化高炉矿渣粉影响系数γs01.001.00100.85~0.951.00200.75~0.850.95~1.00300.65~0.750.90~1.00400.55~0.650.80~0.9050——0.70~0.85掺量（%）种类一般情况参照下列水泥剂量配制：普通混凝土配合比设计方法（抗压强度为指标）说明1、采用ⅠⅡ级粉煤灰宜取上限值；2、采用s75级粒化高炉矿渣粉宜取下限值，采用s95级粒化高炉矿渣粉宜取上限值；采用s105级粒化高炉矿渣粉可取上限值加0.05；3、当超出表中的掺量时，粉煤灰和粒化高炉矿渣粉影响系数应经试验确定。混凝土结构的环境类别及所对应的条件（GB50010-2010混凝土结构设计规范）环境类别条件一室内干燥环境；无侵蚀性静水浸没环境二a室内潮湿环境；非严寒和非寒冷地区的露天环境非严寒和非寒冷地区与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境严寒和寒冷地区的冰冻线以下与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境二b干湿交替环境；水位频繁变动环境；严寒和寒冷地区的露天环境严寒和寒冷地区冰冻线以上与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境三a严寒和寒冷地区冬季水位变动区环境；受除冰盐影响环境海风环境三b盐渍土环境；受除冰盐作用环境；海岸环境四海水环境五受人为或自然的侵蚀性物质影响的环境说明1、室内潮湿环境是指构件表面经常处于结露或湿润状态的环境。2、严寒和寒冷地区的划分应符合现行国家标准《民用建筑热工设计规范》GB50176的有关规定。3、海岸环境和海风环境宜根据当地情况，考虑主导风向及结构所处迎风、背风部位等因素的影响，由调查研究和工程经验确定。混凝土结构的环境类别及所对应的条件（GB50010-2010混凝土结构设计规范）说明4、受除冰盐影响环境是指受到除冰盐、盐雾影响的环境；受除冰盐作用环境是指被除冰盐溶液溅射的环境以及使用除冰盐地区的洗车房、停车楼等建筑。5、暴露的环境是指混凝土结构表面所处的环境。混凝土结构的环境类别及所对应的条件（GB50010-2010混凝土结构设计规范）设计年限为50年结构混凝土材料的耐久性基本要求环境等级最大水胶比最低强度等级最大氯离子含量（%）最大碱含量（kg/m3）一0.60C200.30不限制二a0.55C250.200.30二b0.50(0.55)C30(C25)0.15三a0.45(0.50)C35(C30)0.15三b0.40C400.10设计年限为50年结构混凝土材料的耐久性基本要求氯离子含量系指其占胶凝材料总量的百分比。01说明预应力构件混凝土中的最大氯离子含量为0.06%，最低混凝土强度较上表提高两个等级。02素混凝土构件水胶比及最低强度等级可适当放宽。03设计年限为50年结构混凝土材料的耐久性基本要求有可靠工程经验时，二类环境中的最低混凝土强度等级可降低一个等级。04说明处于严寒和寒冷地区二b、三a类环境中的混凝土应使用引气剂，并可采用括号中的有关参数。05当使用非碱活性骨料时，对混凝土中的碱含量不作限制。06设计年限为50年结构混凝土材料的耐久性基本要求非碱活性骨料用砂浆长度法进行试验，对于砂料，当砂浆半年膨胀率超过0.1％或3个月的膨胀率越过0.05％时(只在缺少半年膨胀率时才有效)，即评为具有危害性的活性集料。

设计年限为50年结构混凝土材料的耐久性基本要求非碱活性骨料反之，如低于上述数值时，则评为非活性集料。对于粗集料，当砂浆半年膨胀率低于0.1％或3个月的膨胀率低于0.05％时(只在缺少半年膨胀率时才有效)，即评为非活性集料。如超过上述数值时，尚不能作最后结论，应根据混凝土的试验结果作出最后的评定。混凝土拌合物中水溶性氯离子最大含量（JGJ55-2011普通混凝土配合比设计规程）混凝土拌合物中水溶性氯离子测试方法：JTJ270《水运工程混凝土试验规程》混凝土拌合物氯离子含量的快速测定方法环境条件水溶性氯离子最大含量（%，水泥用量的质量百分比）钢筋混凝土预应力混凝土素混凝土干燥环境0.300.061.00潮湿但不含氯离子的环境0.20潮湿且含有氯离子的环境、盐渍土环境0.10除冰盐等侵蚀性物资的腐蚀环境0.06

三、确定用水量和外加剂用量每立方米干硬性或塑性混凝土的用水量（mw0）应符合下列规定：1、混凝土水胶比在0.40~0.80范围时，可按下表选取。2、混凝土水胶比小于0.40时，可通过试验确定。拌合物稠度卵石最大公称粒径（mm）碎石最大公称粒径（mm）项目指标10.020.040.016.020.040.0维勃稠度（s）16~2017516014518017015511~151801651501851751605~10185170155190180165干硬性混凝土的用水量（kg/m3）

三、确定用水量和外加剂用量卵石最大公称粒径（mm）碎石最大公称粒径（mm）项目指标10.020.031.540.016.020.031.540.0坍落度（mm）10~3019017016015020018517516535~5020018017016021019518517555-7021019018017022020519518575~90215195185175230215205195塑性混凝土的用水量（kg/m3）

三、确定用水量和外加剂用量说明1、上表用水量系采用中砂时的取值。采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加5kg~10kg；采用粗砂时，可减少5kg~10kg；2、掺用矿物掺合料和外加剂时，用水量应相应调整。

三、确定用水量和外加剂用量掺外加剂时，每立方米流动性或大流动性混凝土的用水量（mw0）可按下式计算：mw0=m’w0（1-β）式中：mw0——计算配合比每立方米混凝土的用水量（kg/m3）。m’w0——未掺外加剂时推定的满足实际坍落度要求的每立方米混凝土用水量（kg/m3），以上表塑性混凝土的用水量中坍落度90mm坍落度的用水量为基础，按每增大20mm坍落度相应增加5kg/m3用水量来计算，当坍落度增大到180mm以上时，随坍落度相应增加的用水量可减少。β——外加剂的减水率，应经混凝土试验确定。四、确定胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量每立方米混凝土的胶凝材料用量（mb0）应按下式计算，并应进行试拌调整，在拌合物性能满足的情况下，取经济合理的胶凝材料用量。式中：mb0——计算配合比每立方米混凝土中胶凝材料用量（kg/m3）。mw0——计算配合比每立方米混凝土中水的用量（kg/m3）。W/B——混凝土水胶比。

三、确定用水量和外加剂用量每立方米混凝土中外加剂用量（ma0）应按下式计算：ma0=mb0βa式中：ma0——计算配合比每立方米混凝土中外加剂用量（kg/m3）。mb0——计算配合比每立方米混凝土中胶凝材料用量（kg/m3）。

βa——外加剂掺量（%），应经混凝土试验确定。四、确定胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量每立方米混凝土中矿物掺合料用量（mf0）应按下式计算：式中：mf0——计算配合比每立方米混凝土中矿物掺合料用量（kg/m3）。βf——矿物掺合料掺量（%），可参照下表确定。mf0=mb0βf四、确定胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量每立方米混凝土中水泥用量（mc0）应按下式确定：式中：mc0——计算配合比每立方米混凝土水泥的用量（kg/m3）。

mc0=mb0-mf0钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量矿物掺合料种类水胶比最大掺量（%）采用硅酸盐水泥时采用普通硅酸盐水泥时粉煤灰≤0.404535＞0.404030粒化高炉矿渣粉≤0.406555＞0.405545钢渣粉——3020磷渣粉——3020硅灰——1010复合掺合料≤0.406555＞0.405545四、确定胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量说明四、确定胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量01采用其他通用硅酸盐水泥时，宜将水泥混合材掺量20%以上的混合材量计入矿物掺合料；02复合掺合料各组分的掺量不宜超过单掺时的最大掺量；在混合使用两种或者两种以上矿物掺合料时，矿物掺合料总掺量应符合表中复合掺合料的规定。03预应力混凝土中矿物掺合料最大掺量四、确定胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量矿物掺合料种类水胶比最大掺量（%）采用硅酸盐水泥时采用普通硅酸盐水泥时粉煤灰≤0.403530＞0.402520粒化高炉矿渣粉≤0.405545＞0.404535钢渣粉——2010磷渣粉——2010硅灰——1010复合掺合料≤0.405545＞0.404535说明四、确定胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量01采用其他通用硅酸盐水泥时，宜将水泥混合材掺量20%以上的混合材量计入矿物掺合料；02复合掺合料各组分的掺量不宜超过单掺时的最大掺量；03在混合使用两种或者两种以上矿物掺合料时，矿物掺合料总掺量应符合表中复合掺合料的规定。混凝土配合比的砂率（βs）应根据骨料的技术指标、混凝土拌合物性能和施工要求，参考既有历史确定。当缺乏砂率的历史资料时，混凝土砂率的确定应符合下列规定：五、确定混凝土配合比的砂率2.坍落度为10mm~60mm的混凝土，其砂率可根据粗骨料品种、最大公称粒径及水胶比按下表选取；1.坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验确定；五、确定混凝土配合比的砂率3.坍落度大于60mm的混凝土，其砂率可经试验确定，也可在下表的基础上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1%的幅度予以调整。五、确定混凝土配合比的砂率混凝土砂率选取参照表水胶比卵石最大公称粒径（mm）碎石最大公称粒径（mm）10.020.040.010.020.040.00.4026~3225~3124~3030~3529~3427~320.5030~3529~3428~3333~3832~3730~350.6033~3832~3731~3636~4135~4033~380.7036~4135~4034~3939~4438~4336~41五、确定混凝土配合比的砂率说明上表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。01当采用人工砂配制混凝土时，砂率可适当增大。02当只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大。03六、计算粗、细骨料的用量当采用质量法计算混凝土配合比时，粗、细骨料用量应按下式计算:ｍf0＋ｍc0＋ｍg0＋ｍs0＋ｍw0＝ｍcp式中：ｍf0——计算配合比每立方米混凝土矿物掺合料用量（kg/m3）；ｍc0——计算配合比每立方米混凝土的水泥用量（kg/m3）；ｍg0——计算配合比每立方米混凝土的粗骨料用量（kg/m3）；ｍs0——计算配合比每立方米混凝土的细骨料用量（kg/m3）；六、计算粗、细骨料的用量当采用质量法计算混凝土配合比时，粗、细骨料用量应按下式计算:ｍf0＋ｍc0＋ｍg0＋ｍs0＋ｍw0＝ｍcp式中：ｍw0——计算配合比每立方米混凝土的用水量（kg/m3）；βs——砂率（％）；ｍcP——每立方米混凝土拌合物的假定质量（kg）；可取2350kg/m3～2450kg/m3。六、计算粗、细骨料的用量当采用体积法计算混凝土配合比时，粗、细骨料用量应按下式计算:式中：ρc——水泥密度（kg/ｍ3）,可实测，也可取2900kg/ｍ3～3100kg/ｍ3；ρf——矿物掺合料密度（kg/ｍ3）,可按GB/T208实测；ρg——粗骨料的表观密度（kg/ｍ3）；