配合比设计教案

混凝土配合比设计一、理论配合比的计算（一）确定混凝土的配制强度（fcu,0）实际施工时，由于各种因素的影响，混凝土的强度值是会有波动的。为了保证混凝土的强度达到设计等级的要求，在配制混凝土时，混凝土配制强度要求高于其强度等级值fcu,k。fcu,0≥fcu,k＋1.645σ（正常情况下取等号）按《普通混凝土配合比设计规程》规定，混凝土的试配强度应按下式计算：fcu,0=fcu,k＋1.645σ式中:fcu,0－混凝土的试配强度fcu.k－混凝土立方体抗压强度标准值σ－混凝土强度标准差，MPa。σ值可查表。混凝土强度等级低于C20C20~C35高于C35σ4.05.06.0（二）确定水灰比（W/C）根据鲍罗米公式进行计算：其中：αa,αb－粗骨料的回归系数，见表4-3；fce－水泥28d抗压强度实测值无水泥28d抗压强度实测值时，fce可按下式进行计算：fce＝γc×fce,kγc－水泥强度等级值的富余系数，可按实际统计资料确定。如无统计资料，取1.13；fce,k－水泥强度等级值注意：求得W/C后，要进行耐久性的复核，查表。当水灰比的计算值大于表中的最大水灰比值时，应取表中最大水灰比值；当水灰比的计算值小于表中最大水灰比值时，应取水灰比的计算值，这样才能满足混凝土的耐久性。（三）确定混凝土的单位体积用水量（1）干硬性和塑性混凝土用水量的确定水灰比在0.40～0.80范围时，可根据粗骨料品种、最大粒径及施工要求的混凝土拌和物的稠度，按表选取。水灰比小于0.40或大于0.80的混凝土及大流动性的混凝土用水量，应通过试验确定。（2）掺外加剂时混凝土的用水量可按下式计算：mwa－掺外加剂时混凝土的单位体积用水量mwo－未掺外加剂时混凝土的单位体积用水量β－外加剂的减水率，由试验确定（四）确定水泥用量（mc0）根据初步确定的水灰比和单位体积用水量，可计算单位体积的水泥用量。mc0＝mw0/(W/C)为满足耐久性要求，计算出来的水泥用量必须大于表中的最小水泥用量，则满足耐久性要求。如水泥用量的计算值小于表中的最小水泥用量，应取表中的最小水泥用量。（五）确定合理砂率(βs)应当根据本单位所用材料的使用经验选取合理砂率，通过试验来确定。如无历史资料，坍落度为10～60mm的混凝土，可根据骨料种类、规格和水灰比，按表选用砂率。（六）确定砂（ms0）、石（mg0）用量①质量法（假定体积密度法）：根据经验，如果原材料比较稳定，则所配制的混凝土拌和物的体积密度将接近一个固定值，大概在2350-2450kg/m3。这样就可先假定每立方米混凝土拌和物的质量mcp（Kg），由以下两式联立求出ms0、mg0。②体积法（又称绝对体积法）：这种方法是假定1m3混凝土拌和物的体积等于各组成材料的体积和拌和物所含空气体积之和。联立求出ms0、mg0。α—混凝土含气量的百分数，在未使用引气型外加剂时，α＝1相比较来说，体积法计算的结果比较准确。通过上述六个步骤，可计算出1m3混凝土中水泥、水、砂、石的用量，即混凝土的初步配合比：1m3混凝土的用料/Kg水泥砂子石子水质量比确定基准配合比时还应考虑：当存在可能影响混凝土强度的因素比较多时，要适当降低水灰比，提高水泥用量。二、配合比的适配与调整混凝土的初步配合比是借助经验公式算得的，或是利用经验资料查得的，许多影响混凝土技术性质的因素并未考虑进去。因而不一定符合实际情况，不一定能满足配合比设计的基本要求。因此，必须进行试配与调整。配合比调整基本方法：一、当坍落度小于设计要求时，首先看混凝土的状态，不可一概而论。一般适量增加减水剂掺量不能解决的话可考虑以下几点：（1）如果混凝土发干，则可考虑增加水泥浆量（W/C不变）或者减小砂率。（2）如果混凝土发粘，流动性很差，可考虑在满足强度要求的情况下适量加大用水量。（3）如果混凝土粗骨料偏多，比如有大量骨料外露，包裹的浆体量不够。可考虑增加砂率。二、当坍落度大于设计要求时（1）当混凝土过稀时，首先考虑减少用水量或减少外加剂掺量。（2）如果混凝土的和易性还可以的时候，考虑适当减少水泥浆量。（3）有时尽管实测坍落度并不大，但浆体过稀，而骨料冒尖堆积。这样考虑水泥浆粘性不够，没有包裹力，可适当减少水量，或提高水泥用量。（4）如果浆体偏多，可适当降低砂率。影响混凝土和易性的因素很多，有时同一种情况可能有不同的处理方法，调整的时候要根据实际情况来做出判断，对于操作者的经验有很高要求。一般总得原则是，不管怎么调整，不能对强度有太大影响。配合比试验设计方法一、配合比试验设计中常考虑的变量1、砂率一般以2%为一个变化等级，在基准配比的基础上取3~5个做为一组平行试验。例如：基准配合比的砂率为35%，可选择平行试验的砂率可以选择33%、35%和37%。可以根据实际情况多选几组。2、胶凝材料总用量一般以15~25kg为一个变化等级，在基准配比的基础上取3~5个做为一组平行试验。例如：基准配合比的胶凝材料总量为450，可选择平行试验的砂率可以选择430、450和470。可以根据实际情况多选几组。3、水灰比一般以0.02为一个变化等级，在基准配比的基础上取3~5个做为一组平行试验。例如：基准配合比的水灰比为0.40，可选择平行试验的砂率可以选择0.38、0.40和0.42。可以根据实际情况多选几组。4、矿物掺合料取代量（1）粉煤灰单掺（等量取代）基准配合比选定以后，一般以10%为一个变化等级，取3个做为一组平行试验。例如：可以选取10%、20%、30%或选择15%、25%、35%。注意：数值仅供参考，实际应用中可能根据实际配合比数据稍有偏差。例如总胶凝材料用量选定为515kg，假如粉煤灰取代量为20%，则应为103kg，但为计算方便可取粉煤灰105kg，水泥410kg。（2）粉煤灰、矿粉混掺取代量（等量取代）粉煤灰、矿粉混掺首先应该做与单掺的比较。基准配合比选定以后，假定总胶凝材料取代量为20%，设计粉煤灰和矿粉等量，则应做的3个平行试验为：①粉煤灰单掺20%。②矿粉单掺20%。③粉煤灰、矿粉混掺，各掺10%。总掺量变化和二者之间不等量掺配比例的变化方法同粉煤灰单掺。5、大小石子比例（针对试验室现有情况）可以以20%或30%为一个变化等级，取3个或三个以上做为一组平行试验。例如：对于试验室现有的石子，可以选取100%小石子、小石子:大石子=2:8、小石子:大石子=4:6；或者是小石子:大石子=1:9、小石子:大石子=3:7、小石子:大石子=5:5。可以根据实际情况多选几组。二、简单的多因素试验设计试验设计的基本方法是：对选定的变量，依次来进行确定，某一变量平行试验时，要固定其它变量。例如在做砂率平行试验时，另外几个因素要固定不变。假定基准配合比的几个基本参数为：（从中选择三个来设计）砂率35%胶凝材料总用量为450kg水灰比为0.40大小石子比例3:7或2:81、假定第一因素----砂率35%选择平行试验的砂率33%、35%和37%。基准配合比调整满足和易性要求的前提下，要求比较三组平行试验和易性的好坏，并制作试块作为验证强度之用。选择最佳砂率来进行下一因素的平行试验。注意：可通过适量加减减水剂进行调整。2、假定第二因素----胶凝材料总用量为450kg选择平行试验的胶材总量430、450和470，砂率选用第一步确定的最佳砂率。比较三组平行试验和易性的差异（通过适量加减减水剂进行调整），制作试样作为检验强度之用。3、假定第三因素----水灰比为0.40选择平行试验的水灰比0.38、0.40和0.42，砂率选用第一步确定的最佳砂率，而胶材用量选择基准配合比的450kg。比较三组平行试验和易性的差异（通过适量加减减水剂进行调整），制作试样作为检验强度之用。4、假定第四因素----大小石子比例3:7或2:8其它参数固定。选取100%小石子、小石子:大石子=2:8、小石子:大石子=4:6；或者是小石子:大石子=1:9、小石子:大石子=3:7、小石子:大石子=5:5。比较三组平行试验和易性的差异（可通过适量加减减水剂进行调整），制作试样作为检验强度之用。5、最终配合比的确定以上平行试验只能得出和易性的差异，最终配备比的确定还要看28d强度，根据强度与和易性进行综合的取舍。最终确定配合比的基本原则是：在满足和易性和强度要求的情况下，选择最少的水泥用量。试验要求本学期课程以试验为主。前期补充一些基础知识，之后开始分组设课题开展试验，讲课、试验主要在试验室。采取灵活的课时安排，可能需占用较多的课余时间。计划分成若干小组，每组设一配合比试验任务。工作包括原材检测，配合比设计、调整，试件成型养护，到期检测强度，最终确定配合比。教师全程指导，要求全员积极参与，遇到问题随时交流。要求每组合理安排试验时间，课上课下相结合，及时与老师沟通。期末需上交试验总结（包括原材料报告、配合比设计书、混凝土试验报告）。试验总结占总成绩一半以上，绝对禁止抄袭。一、原材料性能测试1、水泥的性能指标（1）标准稠度用水量（标准法）、凝结时间（2）胶砂强度（7d、28d）2、砂的性能指标（1）细度模数、颗粒级配（2）含泥量（3）表观密度、堆积密度3、碎石的性能指标（1）表观密度、堆积密度（2）含泥量（3）颗粒级配、针片状含量二、混凝土配合比试验1、分组计划分四个组，每组6~7个人，设组长负责。主要工作包括：①根据计划组织试验（准备原材料、整理设备、本组内部考勤、课下试验根据需要联系老师）②做好试验记录（试验日期、内容、数量），以备查验③配合比设计第二天安排人编号、脱模、清理模具、养护试件。④提前记好强度试验日期，到龄期压试件。四组配合比：C15、C20、C25、C302、理论设计过程要求分别采用体积法和质量法，综合得出适宜的配合比。要求充分利用原材数据，考虑原材各种指标对混凝土性能影响，适当做出调整。例如：①实测水泥强度偏低，为保证混凝土强度可适当提高用量。②砂的含泥量超标，可适当降低砂率或提高水泥的用量来弥补其对工作性和强度的影响。